專利名稱：光源控制單元和光源控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源控制單元和光源控制方法，用于控制^f吏用 不發(fā)光顯示元件的顯示裝置的光源。
背景技術(shù)：
通過組合不發(fā)光顯示元件(例如，液晶顯示元件或凄t字孩H竟 (micro-mirror)器件)與光源(例如，背光)可以構(gòu)成發(fā)光顯示裝 置。此時，當(dāng)基于驅(qū)動顯示元件的圖像信號來控制光源的光強度時， 會存在一個情況。根據(jù)待顯示的圖像來控制光源的光強度，從而， 可以擴(kuò)大顯示裝置的動態(tài)范圍。此外，公開了一種與亮度調(diào)節(jié)單元 相關(guān)的技術(shù)，該亮度調(diào)節(jié)單元包括考慮到平均亮度和輸入信號的伽 馬修正值的背光減光控制器和限制器。

發(fā)明內(nèi)容
在上述技術(shù)中，沒有公開防止背光的光強度的快速變化。當(dāng)通 過圖像信號控制背光的光強度時，由圖傳 f言號表示的圖像的快速變 改變有可能會導(dǎo)致背光的光強度的快速變化。如上所述的光強度的
快速變化可以是當(dāng)觀看圖像時所產(chǎn)生的干擾。鑒于以上情況，本發(fā) 明的目的在于提供一種光源控制單元和光源控制方法，其中，實現(xiàn) 了防止對不發(fā)光顯示元件的光源的光強度的快速變化。根據(jù)本發(fā)明一個方面的光源控制單元包括受控變量計算單 元，用于基于由圖像數(shù)據(jù)表示的圖像的亮度來連續(xù)計算光源的受控 變量；限制單元，用于限制所計算的受控變量的時間變化；以及控 制單元，用于基于所限制的受控變量來控制光源的亮度。根據(jù)本發(fā)明一個方面的光源控制方法包括基于由圖像數(shù)據(jù)表 示的圖〗象的亮度，連續(xù)計算光源的受控變量；限制所計算的受控變 量的時間變化；以及基于所限制的受控變量，控制光源的亮度。


圖1是示出了才艮據(jù)本發(fā)明實施例的顯示系統(tǒng)100的框圖； 圖2是示出了直方圖的實例的曲線圖；圖3是示出了暗色直方圖的量與背光受控變量之間的對應(yīng)關(guān)系 的實例的曲線圖；圖4是示出了暗直方圖(dark histogram )的量的變化與受控變 量的變化之間的對應(yīng)關(guān)系的實例的曲線圖；圖5是示出了受控變量的時間變化的實例的曲線圖；以及圖6是示出了顯示系統(tǒng)100的操作步驟的實例的流程圖。具體實施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示系統(tǒng)100的框圖。顯示 系統(tǒng)100是基于圖像信號(也稱為視頻信號)來顯示圖像的顯示系 統(tǒng)，并且該系統(tǒng)具有顯示裝置110、信號轉(zhuǎn)換電路120、直方圖4企 測單元130、受4空變量計算單元140、時間變4匕限制單元150、以及 背光控制單元160。
顯示裝置110具有顯示元件111和背光112,并且整體作為發(fā) 光顯示裝置。顯示元件lll是不發(fā)光的顯示元件，例如，液晶顯示 元件。多個4象素以矩陣形式設(shè)置在顯示元件111的顯示屏幕上?？?制每個^f象素的光傳送量，/人而顯示圖〗象。此外，當(dāng)顯示元件lll包 含不同顯示顏色(例如，R (紅色)、G (綠色)、和B (藍(lán)色))的 像素時，可以將鄰近顯示顏色(例如，R、 G、和B)的像素組合稱 作一個〗象素。背光112是/人后面照亮顯示元件111的光源。
信號轉(zhuǎn)換電路120是用于將所輸入的圖像信號轉(zhuǎn)換為顯示元件 111的驅(qū)動信號的電路。與顯示元件111的顯示屏幕相對應(yīng)的圖4象 凄t據(jù)以時序方式包4舌在圖^f象信號中。與顯示元件111的^象素相對應(yīng) 的像素數(shù)據(jù)包括在圖像數(shù)據(jù)中。以時序方式轉(zhuǎn)換用于控制顯示元件 111的圖〗象數(shù)據(jù)，從而可以轉(zhuǎn)換在顯示元件111上顯示的圖^f象(運 動圖^f象的顯示)。
直方圖才企測單元130檢測直方圖(在顯示元件111的顯示屏幕
上的亮度分布)，特別，檢測來自圖像信號的暗直方圖的量。圖像 信號以時序方式包括一個屏幕的圖像數(shù)據(jù)，因此，依次輸出沖企測量
的暗直方圖。
圖2是示出了直方圖的實例的曲線圖。該曲線圖的水平軸和垂 直軸分別示出灰階G和^f象素凄tN?；译A指組成顯示元件111的顯示 屏幕的每個像素的亮度。此處，通過"0"(零)到255的8位來表 示灰階。像素數(shù)指對應(yīng)于灰階的像素數(shù)。暗直方圖的量Ad指具有不大于如以下表達(dá)式(1 )所示的預(yù)定 參考灰階G0 (例如，50)的灰階的〗象素率。此外，對應(yīng)于該比率 的量，例如，數(shù)N1本身可以稱為暗直方圖的量Ad。通過使用數(shù)字 Nl本身可以計算稍后所述的受控變量V。Ad = Nl / NO …表達(dá)式(1 )NO: 像素總凄史Nl:不大于參考灰階的^f象素數(shù)暗直方圖的量Ad用作表示顯示屏幕上的圖像的暗度級別的指 數(shù)。根據(jù)圖像的暗度(亮度)級別來控制背光112的光強度，從而 可以i曾力口暗圖4象的反差感(contrast feeling )。受控變量計算單元140根據(jù)通過直方圖檢測單元130檢測的暗 直方圖來計算背光112的受控變量V。背光控制電路160使用該受 控變量V來控制背光112的光強度。受控變量計算單元140用于計 算受控變量V，例如，示出了在暗直方圖的量Ad與受控變量V之 間的對應(yīng)關(guān)系的表格(參照稍后所述的圖3 )。即使具有低灰階的像素會將光傳輸至某個區(qū)域，但是顯示元件 llK艮難完全遮住光。因此，當(dāng)背光112的亮度不變時，4艮難確保 暗圖像(場景)中的反差感。 相反，基于暗直方圖的量Ad來區(qū)分圖像的暗度，以根據(jù)暗度 來降低背光112的亮度，從而可以改進(jìn)圖像的反差感。即，當(dāng)暗直 方圖的量Ad很大時，背光112的光強度降低。圖3是示出了暗直方圖的量Ad與背光112的受控變量V之間 的對應(yīng)關(guān)系的實例的曲線圖。該曲線圖的水平軸和垂直軸分別示出 暗直方圖的量Ad和受控變量V。此處，當(dāng)暗直方圖的量Ad不大 于參考值A(chǔ)dO時，受控變量是定值(V2)。在暗直方圖的量Ad超 出參考值A(chǔ)dO的范圍中，暗直方圖的量Ad越大，受控變量V的線 性惡化就越多。即，在暗圖像中使背光112變暗。鑒于此，可以改 進(jìn)暗圖像中的反差感。時間變化限制單元150將受控變量V的變4匕AV限制在預(yù)定范 圍內(nèi)。即，即使圖像的亮度快速改變，仍限制背光112的光強度的 快速變化。例如，當(dāng)圖像快速改變(當(dāng)鳥拍打翅膀時的場景等)時、 或者當(dāng)暗圖像與亮圖像交替出現(xiàn)時，顯示圖像的亮度快速變化。在 此情況下，如果背光112的光強度按照上述變化來改變，則圖像將 乂*以#^見看到。時間變化限制單元150具有4呆存(holding)單元151、差計算 單元152、以及調(diào)節(jié)單元153。保存單元151保存在調(diào)節(jié)單元153調(diào)節(jié)后的受控變量V0。該 受控變量V0用于控制先前屏幕處的背光112。差計算單元152通過以下表達(dá)式(2)計算在受控變量計算單 元140處所計算的受控變量V與由保存單元151保存的受控變量 V0之間的差A(yù)V。這個差A(yù)V指此時受控變量V與先前受控變量V0 之間的差，即，受控變量V的時間變化(控制變化)。
<formula>formula see original document page 10</formula> 表達(dá)式(2)調(diào)節(jié)單元153調(diào)節(jié)受控變量V，并輸出所調(diào)節(jié)的受控變量V0。 當(dāng)所計算的差A(yù)V超出預(yù)定公差范圍(下限值A(chǔ)V1到上限值A(chǔ)V2) 時，調(diào)節(jié)受控變量V，并且將此時與先前的受控變量之間的差限制 在公差范圍內(nèi)。即，調(diào)節(jié)單元153作為判斷差A(yù)V是否超出預(yù)定范 圍的判斷單元，并且還作為用于基于該判斷結(jié)果來調(diào)節(jié)受控變量V 的調(diào)節(jié)單元。此外，調(diào)節(jié)單元153還可以作為用于將所保存的受控 變量改寫成所調(diào)節(jié)的受控變量的改寫單元。此處，可以將/>差的上 限和下限失見定為具有相等絕對^直的正/負(fù)^直(AVI - -C， AV2= + C)。圖4是示出了此時在暗直方圖量的變化與受控變量的變化之間 的對應(yīng)關(guān)系的實例的曲線圖。該曲線圖的水平軸和垂直軸分別示出 暗直方圖變化AAd與控制變化AV。暗直方圖變化AAd指此時在屏 幕的暗直方圖的量與先前屏幕的暗直方圖的量之間的差?？刂谱兓?AV指在此時屏幕的受控變量V與先前屏幕的受控變量V之間的差。曲線LO和Ll分別示出在時間變化限制單元150限制之前和之 后在暗直方圖變化AAd與控制變化AV之間的對應(yīng)關(guān)系。在曲線L1 中，限制控制變化(差)AV不超出z^差范圍。圖5是示出了受控變量V的時間改變實例的曲線圖。該曲線圖 的水平軸和垂直軸分別示出時間t和受控變量V。曲線L2和L3分 別示出在時間變化限制單元150限制之前和之后受控變量V的時間 改變。在時間t01，從受控變量計算單元140 ^T出的受控變量乂人V2 快速增加至V3。受控變量的差超出7>差范圍，因此，從時間t01到 時間t14限制受控變量V的變化。即，與先前時間相比，在時間t01、 tll、 t12、 t13、和tl4處，將受控變量的改變(受控變量的差)AV 調(diào)節(jié)到公差范圍內(nèi)。類似，在時間t02處，從受控變量計算單元140輸出的受控變 量從V3快速減小到V2。受控變量的差超出公差范圍，因此，從時 間t02到時間t18限制受控變量V的變化。即，與先前時間相比， 在時間t02、 t15、 t16、 t17、和tl8處，將受控變量的改變(受控變 量的差)AV調(diào)節(jié)到z^差范圍內(nèi)。背光控制電路160是用于基于通過受控變量計算單元140計算 的受控變量來控制背光112亮度的控制電路，并且其變化受到時間 變化限制單元150的限制。背光控制電路160作為用于基于所限制的受控變量來控制光源的光強度的控制單元。如上所述，可以通過控制受控變量V的時間改變(差)以<吏其 不超出公差范圍來抑制屏幕上亮度的快速變化。(顯示系統(tǒng)100的才喿作)圖6是示出了顯示系統(tǒng)100的操作步驟實例的流程圖。重復(fù)地 執(zhí)4亍以下步驟Sll至S16。(1) 4企測暗直方圖量(步驟Sll)直方圖檢測單元130檢測來自圖像信號的暗直方圖的量Ad。 即，計算具有比預(yù)定參考灰階GO低的灰階的像素數(shù)(或其本身的 數(shù))的比率。根據(jù)圖像的暗度(亮度)級別來控制背光112的亮度， 從而可以增加暗圖像的反差感。圖像數(shù)據(jù)以時序方式包括在圖像信 號中，因此，連續(xù)沖僉測暗直方圖的量Ad。(2 )計算控制控制量V (步驟S12 )
受控變量計算單元140根據(jù)暗直方圖的量來計算受控變量V。 例如，可以通過以上對應(yīng)關(guān)系所示表格來計算受控變量V。(3 )計算控制量V的差A(yù)V (步驟S13 )差計算單元152計算受控變量V的差A(yù)V (受控變量V的時間 變化)。即，計算在受控變量計算單元140處所計算的受控變量V 與通過保存單元151保存的受控變量V0之間的差A(yù)V。(4) 調(diào)節(jié)控制量V (步驟S14、 S15)調(diào)節(jié)單元153判斷受控變量V的差A(yù)V是否超出公差范圍(步 驟S14)。當(dāng)差A(yù)V超出^^差范圍時，調(diào)節(jié)單元153調(diào)節(jié)受控變量V (步驟S15)。(5) 控制背光112的光強度(步驟S16)背光控制電路160基于在受控變量計算單元140處所計算的受 控變量來控制背光112的亮度，并且在時間變化限制單元150處限 制該背光4空制電^各160的時間變4匕。如上所述，在顯示系統(tǒng)100生成用于控制背光112的光強度(亮 度)的控制信號(控制變量)。該控制信號根據(jù)由圖像信號表示的 圖4象亮度而改變，并限制該控制信號的時間變化。因而，實現(xiàn)了響 應(yīng)背光112的光強度與防止快速變化之間的相容性。即，通過良好 響應(yīng)來正常控制背光112,并且可以防止當(dāng)圖4象快速改變時(當(dāng)鳥 拍打翅膀時的場景等)出現(xiàn)不相容性。(其他實施例)可以擴(kuò)展/修改本發(fā)明的實施例，而不限于上述實施例，并且， 這些經(jīng)過擴(kuò)展/修改的實施例還包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。在上述 實施例中，基于暗直方圖的量計算背光的受控變量。還可以基于例 如平均亮度(平均圖像級別)、亮直方圖的量、最小亮度、以及最 大亮度的其他量來計算背光的受控變量。亮直方圖的量指具有比預(yù) 定參考灰階大的灰階的像素率。最小亮度指圖像中的最低亮度。然 而，在該亮度處的像素數(shù)小于預(yù)定值的亮度除外。最大亮度指圖像 中的最大亮度。與最小亮度相同，在該亮度處的像素數(shù)小于預(yù)定值 的亮度除外。
權(quán)利要求
1.一種光源控制單元，包括受控變量計算單元，用于基于由圖像數(shù)據(jù)表示的圖像的亮度來連續(xù)計算光源的光強度的受控變量；限制單元，用于限制所計算的受控變量的時間變化；以及控制單元，用于基于所限制的受控變量來控制所述光源的所述光強度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制單元，其中，所述圖像數(shù)據(jù)包括與組成所述圖像的像素相對應(yīng) 的^f象素^U居，以及所述受控變量計算單元基于具有比預(yù)定亮度低的亮度的 ^像素率來計算所述受控變量。
3. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制單元，其中，所述圖<象凄史據(jù)包括與組成所述圖{象的像素相對應(yīng) 的像素數(shù)據(jù)，以及所述受控變量計算單元基于具有比預(yù)定亮度高的亮度的 像素率來計算所述受控變量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制單元，其中，所述受控變量計算單元基于所述圖像的平均亮度 來計算所述受控變量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制單元，其中，所述限制單元包括保存單元，用于保存所述受控變量；差計算單元，用于計算所保存的受控變量與所計算 的受控變量之間的差；判斷單元，用于判斷所計算的差是否超出預(yù)定范圍； 調(diào)節(jié)單元，用于基于所述判斷結(jié)果來調(diào)節(jié)所計算的 受控變量；以及改寫單元，用于將所保存的受控變量改寫成所調(diào)節(jié) 的受控變量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制單元，進(jìn)一步包括顯示單元，用于顯示所述圖像。
7. —種光源控制方法，包括基于由圖像數(shù)據(jù)表示的圖像的亮度，連續(xù)計算光源的光 強度的受控變量；限制所計算的受控變量的時間變化；以及基于所限制的受控變量，控制所述光源的所述光強度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源控制方法，其中，所述圖傳^t據(jù)包4舌與組成所述圖Y象的^f象素相對應(yīng) 的寸象素凄W居，以及在計算所述受控變量的所述步驟中，基于具有比預(yù)定亮 度低的亮度的像素率來計算所述受控變量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源控制方法，其中，所述圖傳_數(shù)據(jù)包括與組成所述圖4象的4象素相對應(yīng) 的像素數(shù)據(jù)，以及在計算所述受控變量的所述步驟中，基于具有比預(yù)定亮 度高的亮度的像素率來計算所述受控變量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源控制方法，其中，在計算所述受控變量的所述步驟中，基于所述圖 像的平均亮度來計算所述受控變量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源控制方法，其中，所述限制步驟包括計算在所保存的受控變量與所計算的受控變量之間的差；判斷所計算的差是否超出預(yù)定范圍； 基于所述判斷結(jié)果，調(diào)節(jié)所計算的受控變量；以及 將所保存的受控變量改寫成所調(diào)節(jié)的受控變量。
全文摘要
一種光源控制單元包括受控變量計算單元，用于基于由圖像數(shù)據(jù)表示的圖像的亮度來連續(xù)計算光源的光強度的受控變量；限制單元，用于限制所計算的受控變量的時間變化；以及控制單元，用于基于所限制的受控變量來控制光源的亮度。
文檔編號G09G3/36GK101165761SQ20071010761
公開日2008年4月23日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者江部尚孝 申請人:株式會社東芝