專利名稱：顯示器的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器的控制。
背景技術(shù)：
通常已知IXD顯示器在斜(oblique)視角觀看時具有略微劣化的性能。這會導(dǎo) 致當(dāng)從這種斜視角觀看顯示器時，所感知的對比度減小或者顏色再現(xiàn)不準(zhǔn)確。在許多情形 中，這種效應(yīng)對于低至中等范圍的亮度水平而言最為明顯。IXD顯示器的另一種弱點(diǎn)在于， 由于面板顯示暗亮度值時的殘余光泄漏，它們的對比度是有限的。該后一種缺點(diǎn)可以利用 背光技術(shù)的最近發(fā)展而部分地減輕。LED技術(shù)的出現(xiàn)提供了設(shè)計局部可尋址背光單元的前 景，利用這種可尋址背光單元，可以專門在需要光來恰當(dāng)描繪視頻內(nèi)容的那些區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生 光。在場景的暗區(qū)，背光可以調(diào)暗，導(dǎo)致更高的對比度和更低的功耗。這在H. Seetzen等人 的“High Dynamic Range Display System”，ACM Trans. Graph. 23，3，pp. 760—768，2004 中 討論。為了在具有可調(diào)光背光的顯示器上準(zhǔn)確地描繪視頻內(nèi)容，面板驅(qū)動值應(yīng)針對背光調(diào) 制予以補(bǔ)償。換言之，當(dāng)背光強(qiáng)度減小因子d時，交疊像素的面板透射率應(yīng)增加相應(yīng)因子以 確保像素以期望的強(qiáng)度顯示。然而，面板補(bǔ)償并不完美。

發(fā)明內(nèi)容
具有改進(jìn)的顯示器控制系統(tǒng)將是有利的。為了更好解決這一顧慮，在本發(fā)明的第 一方面給出了一種顯示器控制系統(tǒng)，包括輸入，用于借助背光和透射式面板來接收待顯示圖像；背光調(diào)制控制器，用于向該背光提供第一驅(qū)動信號，該第一驅(qū)動信號代表至少兩 個不同顏色或亮度，用于致使該背光在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射式面板 的至少一部分順序地應(yīng)用該至少兩個不同顏色或亮度；以及透射式面板控制器，用于向該透射式面板提供第二驅(qū)動信號，該第二驅(qū)動信號代 表至少兩個透射率，用于致使該透射式面板在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射 式面板的該部分的至少一像素順序地應(yīng)用該至少兩個透射率，其中該透射式面板控制器包 括用于基于該圖像的內(nèi)容且基于該第一驅(qū)動信號的顏色或亮度來選擇透射率以顯示該圖 像的裝置，其中選擇該透射率中的剩余自由度用于選擇具有減小的離軸伽瑪失真的透射 率。面板的透射屬性與背光產(chǎn)生的強(qiáng)度和顏色組合來確定在顯示器上可見的內(nèi)容。因 此，透射式面板的透射率和背光輸出必須協(xié)調(diào)如果背光被調(diào)弱，則面板必須變得更透明從 而獲得相同的有效亮度。如果背光輸出具有特定顏色，則透射式面板相對于不同顏色的透 射率可被類似地調(diào)節(jié)以獲得期望的顯示器顏色和/或亮度。例如，某些透射率參數(shù)值與諸 如離軸伽瑪失真的觀看贗像的不期望質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，而其它透射率參數(shù)與例如高圖像質(zhì)量或 者低離軸伽瑪失真的期望質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。離軸伽瑪失真可以按若干種方式來量化，例如特定 灰度驅(qū)動值(例如曲線相差最多之處)的透射值差異(0度對45度)，或者若干透射差異的
4總和。例如與至少兩個透射率與同一背光亮度組合使用的情形相比，在背光中使用至少兩 個不同亮度用于至少兩個順序子場則允許選擇面板透射率中更多的自由度。因此，使用至 少兩個不同亮度用于圖像再現(xiàn)的至少兩個順序子場允許透射式顯示器更多地利用具有期 望質(zhì)量的透射率。相反，透射式顯示器需要較少地利用具有不期望質(zhì)量的透射率。因此，總 圖像質(zhì)量得到改進(jìn)。特別是就斜視角而言的圖像質(zhì)量可以得到改進(jìn)。離軸伽瑪失真可取決 于從正交觀看方向觀看顯示器時的感知顏色或亮度與從斜觀看方向觀看顯示器時的感知 顏色或亮度相比之間的差異。該差異可以通過本發(fā)明的實(shí)施例來減小。背光控制器可包括基于圖像的內(nèi)容且基于用于選擇透射率的裝置的預(yù)期選定透 射率來選擇顏色或亮度的裝置，其中選擇該顏色或亮度中的自由度用于選擇與具有減小的 離軸伽瑪失真的預(yù)期選定透射率對應(yīng)的顏色或亮度。按此方式，利用了具有更進(jìn)一步減小 的離軸伽瑪失真的透射率，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量進(jìn)一步提高。用于選擇顏色或亮度的裝置可布置成用于選擇與預(yù)期選定透射率對應(yīng)的顏色或 亮度至少其一，該預(yù)期選定透射率為該至少一個像素的最大透射率。在許多顯示器中，特別 是在液晶顯示器中，離軸伽瑪失真在最大透射率附近較低。這種屬性可用于通過選擇背光 顏色或亮度使得可由透射式面板應(yīng)用最大透射率來減小離軸伽瑪失真。背光控制器可包括用于在至少兩個時間順序子場期間在第一驅(qū)動信號內(nèi)將由背 光應(yīng)用的至少兩個亮度的相應(yīng)組并入到該透射式面板的相應(yīng)部分的裝置，且其中背光控制 器進(jìn)一步包括用于根據(jù)圖像的局部圖像內(nèi)容來選擇亮度組的裝置。這允許將所提出的技術(shù) 也應(yīng)用于具有局部可調(diào)光背光的顯示器。這進(jìn)一步減小了特別是在斜視角下由于與不同光 源組合使用的不同透射率參數(shù)值導(dǎo)致的背光光源圖案的可見性。本發(fā)明的其他方面在獨(dú)立權(quán)利要求中公開。從屬權(quán)利要求限定有利實(shí)施例。


本發(fā)明的這些和其它方面將參考附圖予以進(jìn)一步闡明和描述，附圖中圖IA說明顯示器的示圖；圖IB說明顯示器控制系統(tǒng)的示圖；圖2為含有在不同視角的伽瑪曲線的曲線圖；圖3說明對于子場中相同背光亮度值的情形，將輸入面板驅(qū)動水平映射到輸出面 板驅(qū)動水平的轉(zhuǎn)換曲線；圖4說明對于子場中不同背光亮度值的情形，將輸入面板驅(qū)動水平映射到輸出面 板驅(qū)動水平的轉(zhuǎn)換曲線；圖5示出在引入具有不同背光強(qiáng)度的時間順序子場之前和之后，面板驅(qū)動值的柱 狀圖；圖6示出柱鏡3D顯示器的截面視圖的示圖；圖7示出傾斜(slanted)柱鏡3D顯示器的正視圖的示圖；圖8示出另一傾斜柱鏡3D顯示器的正視圖的示圖；以及圖9說明在用于顯示圖像的過程中的處理步驟。
具體實(shí)施例方式此處描述了一種基于自適應(yīng)背光驅(qū)動來改進(jìn)IXD面板的視角(VA)特性的方法。利 用從不同視角觀看顯示器時產(chǎn)生更一致圖像的LCD面板值，可以在兩個或更多個連續(xù)子場 內(nèi)顯示典型地具有視角缺陷傾向的低和中等灰度色調(diào)。取決于視頻內(nèi)容，可以在單獨(dú)子幀 之上調(diào)制背光強(qiáng)度。此背光調(diào)制使得在可用于獲得例如VA改進(jìn)方面的更佳性能的可能面 板驅(qū)動值組合方面具有更多選擇。該方法可以與局部背光調(diào)暗和局部背光增強(qiáng)技術(shù)組合。 這些技術(shù)已經(jīng)用于具有高動態(tài)范圍的IXD顯示器?？梢曰趯斎胍曨l內(nèi)容的局部分析來 建立期望背光強(qiáng)度的合適值以及期望背光強(qiáng)度在子場之上的合適分布。局部內(nèi)容自適應(yīng)方 法可用于改進(jìn)對比度和/或視角。這種方法優(yōu)選地允許減小局部可調(diào)光顯示器系統(tǒng)中背光 結(jié)構(gòu)的離軸可見性。通常已知IXD顯示器在斜視角下具有略微劣化的性能，這會導(dǎo)致對比度減小或者 顏色再現(xiàn)不準(zhǔn)確。這會減小使用顯示器時的愉悅性。通常在顯示低灰度水平至中等灰度水 平時隨視角的變動是最明顯的。這在圖2中說明，圖2示出針對在水平平面內(nèi)0°和45° 視角測量的灰度斜坡的VA型LCD面板的示例伽瑪曲線。伽瑪曲線描述任意單位中輸入驅(qū) 動水平(I)和透射率(T)之間的關(guān)系。在此實(shí)例中，對于高于220的面板驅(qū)動值，軸上和離 軸面板透射率幾乎相同。然而，對于較低驅(qū)動值，面板透射率在45°的水平角度顯著更高并 且伽瑪曲線幾乎為線性的，導(dǎo)致圖像的褪色外觀。圖2演示對于中等灰度水平出現(xiàn)最高絕 對誤差，而對于相對低的灰度色調(diào)相對誤差大。然而該曲線圖僅僅是具體測試顯示器的特 性的說明性實(shí)例。其它顯示器可具有離軸伽瑪失真大的其它伽瑪曲線和其它灰度水平。IXD顯示器在面板處于關(guān)閉狀態(tài)時會表現(xiàn)殘余光泄漏。這一缺點(diǎn)可以通過自適應(yīng) 背光技術(shù)而部分地減輕。LED技術(shù)的出現(xiàn)提供了設(shè)計局部可尋址背光單元的前景，利用該 可尋址背光單元可以專門在需要光來恰當(dāng)描繪視頻內(nèi)容的那些區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生光。在場景的暗 區(qū)，背光可以被調(diào)暗，這會導(dǎo)致更高的對比度和更低的功耗。為了準(zhǔn)確地在具有可調(diào)光背光的顯示器上描寫視頻內(nèi)容，面板驅(qū)動值應(yīng)針對背光 調(diào)制予以補(bǔ)償。換言之，當(dāng)背光強(qiáng)度減少因子d時，交疊像素的面板透射率應(yīng)增大相同的因 子以確保以期望強(qiáng)度顯示像素。然而，當(dāng)面板補(bǔ)償不完全時，背光調(diào)制會以場景位于屏幕前 方(front-of-screen)的外觀形式變得可見。由于面板補(bǔ)償通常是針對軸上性能來最優(yōu) 化，當(dāng)在斜角度看這些顯示器時，背光調(diào)制會變得更為可見。這種背光調(diào)制的可見性會導(dǎo)致 在明亮對象周圍出現(xiàn)光暈假像。如果背光能夠產(chǎn)生不同顏色的光，該至少兩個不同子場可具有不同顏色和/或亮 度。透射式面板的子像素可以依照所產(chǎn)生的背光顏色針對每個時間順序子場而調(diào)節(jié)。在下 文中，針對背光亮度在子場之上變化的情形詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，應(yīng)理解這僅僅是非限制 性實(shí)例。圖IA說明顯示器1的實(shí)施例。顯示器1可以是諸如計算機(jī)監(jiān)視器的獨(dú)立顯示器， 或者可以是諸如電視機(jī)，例如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)的移動觀看器等裝置的一部 分。所示部件僅僅是示范性的?？梢圆捎檬褂貌煌娮硬考蛘呔哂胁煌軜?gòu)的實(shí)施例。 另外，所示部件可具有比此處僅結(jié)合本發(fā)明所述更多的功能。例如，CPU 7可以是PDA的CPU 且同樣負(fù)責(zé)操作PDA的功能并且負(fù)責(zé)控制顯示器電子器件。顯示器1包括背光2和位于背 光前方的透射式面板3。背光由背光控制器5控制且透射式顯示器由透射式面板控制器6控制。背光控制器5和透射式面板控制器6為顯示器控制系統(tǒng)11的一部分。背光控制器5 和透射式面板控制器6可以組合在一種提供二者的功能的模塊內(nèi)。顯示器1進(jìn)一步包括用 于經(jīng)由連接器10獲得圖像或視頻信號的輸入9。視頻信號包括待再現(xiàn)的一系列圖像。該輸 入可以經(jīng)由連接器10接收任意類型的模擬或者數(shù)字信號。盡管未示出，輸入9可布置成例 如經(jīng)由WLAN或者DVB-T而不是經(jīng)由連接器10來無線地接收信號。連接器10可以與DVI、 HDMI、同軸電纜、SD卡、USB中的任何一種或多種兼容，不過也不排除其它的協(xié)議。提供CPU 7以用于控制若干種部件，并且可以提供易失性和/或非易失性存儲器8以用于本地存儲內(nèi) 容以供隨后再現(xiàn)。部件5-9例如可經(jīng)由通信總線4連接。背光2布置成用于針對圖像再現(xiàn)的至少兩個順序子場順序地應(yīng)用至少兩個不同 亮度值。透射式面板3布置成通過調(diào)節(jié)透射式面板至少一部分的透射率參數(shù)而與背光協(xié) 作，用以再現(xiàn)所獲得的圖像?？刂破?、6以及所示其它部件可以用于實(shí)施這種布置，不過其 它架構(gòu)同樣是可能的。圖IB更詳細(xì)說明顯示器控制系統(tǒng)11。相似的對象使用相同的參考數(shù)字表示。透射式面板控制器6包括用于選擇至少兩個透射率的至少一個透射率的裝置13，該 選擇基于對于該至少一個透射率的該透射式面板的預(yù)定數(shù)量的離軸伽瑪失真。該裝置例如可 以借助查找表來實(shí)施。裝置13優(yōu)選地選擇由透射式面板3應(yīng)用的透射率，使得盡可能地使用 具有較低離軸伽瑪失真的透射率參數(shù)值。為此目的，在觀看者20所感知的顯示器3的任意像 素的總亮度對應(yīng)于所再現(xiàn)圖像的約束之下，這兩個順序子場被分配以不同的透射率。背光控制器5包括用于選擇與用于顯示圖像的所選擇透射率對應(yīng)的至少兩個顏 色或亮度的裝置14，其中至少一個透射率基于針對至少一個透射率的透射式面板的預(yù)定數(shù) 量的離軸伽瑪失真來選擇。優(yōu)選地，所應(yīng)用的亮度至少之一允許透射式面板應(yīng)用期望的透 射率參數(shù)值的預(yù)定組內(nèi)的至少一個透射率參數(shù)值。背光控制器5因而考慮到透射式顯示器 3可用于再現(xiàn)圖像的具體部分的可能透射率參數(shù)值。背光控制器5調(diào)節(jié)背光亮度使得透射 式顯示器3可以使用具有高期望性的透射率參數(shù)值(這些期望的透射率參數(shù)值例如可以是 面板所支持的透射率的接近最高和/或接近最低的范圍)。查找表可用于高效地查找屬于 預(yù)定圖像特性(諸如像素值)的亮度值。透射率值的期望性可依賴于斜視角的關(guān)聯(lián)伽瑪失真。對于許多透射式面板，一些 透射率值的斜視角伽瑪失真大于其它透射率的情形。離軸伽瑪失真可以至少部分地由從正 交觀看方向觀看顯示器時的感知顏色或亮度與從斜觀看方向觀看顯示器時的感知顏色或 亮度相比之間的差異來確定。背光2可包括用于在至少兩個時間順序子場期間向透射式面板的相應(yīng)部分局部 應(yīng)用至少兩個亮度值的相應(yīng)組的裝置。背光控制器5可包括用于在至少兩個時間順序子場 期間在第一驅(qū)動信號內(nèi)將由背光應(yīng)用的至少兩個亮度的相應(yīng)組并入到透射式面板的相應(yīng) 部分的裝置15。背光控制器5可進(jìn)一步包括用于根據(jù)圖像的局部圖像內(nèi)容來選擇亮度組的 裝置16。應(yīng)用亮度的這些部分可對應(yīng)于背光中可獨(dú)立調(diào)光或可控的多個光源的相應(yīng)光源。 背光控制器可布置成根據(jù)圖像的局部圖像內(nèi)容來控制局部亮度值組。這幫助減小且優(yōu)選地 避免在任何視角下背光光源圖案的任何可見性。在特定視角下，特別地當(dāng)在由不同地調(diào)光 的背光光源操作的相鄰圖像部分中出現(xiàn)相似顏色時，這些光源圖案變得可見。可提供裝置17以控制背光的不同顏色分量的分離的亮度。這特別地適用于不僅其總亮度可控而且其顏色也可控的背光。通過控制顏色，實(shí)際上可以控制不同顏色分量的 亮度?？煽仡伾至靠砂t色、綠色和藍(lán)色，不過其它的顏色分量配置也是可能的。背光 可布置成用以針對每個顏色分量應(yīng)用至少兩個順序的亮度值。一實(shí)施例包括至少一個將與圖像內(nèi)容有關(guān)的相應(yīng)值映射到與亮度值有關(guān)的相應(yīng) 值的查找表18。背光控制器包括用于應(yīng)用查找表來查找與表示圖像至少一部分中的圖像內(nèi) 容的值對應(yīng)的與亮度值有關(guān)的值的裝置19。在一實(shí)施例中，背光控制器5包括用于根據(jù)與圖像至少一部分中的圖像內(nèi)容有關(guān) 的值的柱狀圖來選擇至少兩個亮度值的柱狀圖裝置20。例如，柱狀圖裝置20可布置成用于 選擇與具有最大值的柱狀圖區(qū)間(bin)對應(yīng)的亮度值。在一實(shí)施例中，背光控制器5包括用于基于圖像的至少一部分中出現(xiàn)的最大亮度 和對應(yīng)于第一亮度值的亮度之間的差異來選擇第二亮度值的裝置21。這允許兩個子幀的總 亮度與在圖像的該部分中出現(xiàn)的最大亮度對應(yīng)。按此方式，背光的總亮度被最小化，這導(dǎo)致 能量節(jié)約和/或圖像對比度提高。顯示器可包括顯示器控制系統(tǒng)11、背光2和透射式面板3。這種顯示器可以是電 視機(jī)的一部分。這種顯示器也可以嵌入到個人數(shù)字助理(PDA)或者移動電話內(nèi)。在一實(shí)施例中，提供一種3D顯示器，其包括顯示器控制系統(tǒng)11、背光2、透射式面 板704以及用于空間交織對至少兩個立體視圖的不同立體視圖有貢獻(xiàn)的像素的裝置604。 在這種3D顯示器中，用于空間交織的裝置可包括傾斜柱鏡702。如圖2所說明，在顯示低至中等灰度色調(diào)時會出現(xiàn)最明顯的視角失真。因此，若 干種視角改進(jìn)技術(shù)涉及通過將輸入像素拆分成兩個或者更多個具有更極端面板驅(qū)動水平 (即，不產(chǎn)生太大視場失真的面板驅(qū)動水平)的貢獻(xiàn)來繞過這些驅(qū)動水平。這種拆分可以在 空間域內(nèi)通過將輸入(子)像素分布在多個子像素上或者在時間域內(nèi)通過在一系列時間子 場內(nèi)產(chǎn)生期望的亮度和顏色來實(shí)現(xiàn)。這些技術(shù)可被調(diào)諧以用于最優(yōu)地呈現(xiàn)諸如膚色的特定 顏色。然而它們并不是動態(tài)地適應(yīng)輸入視頻內(nèi)容的特性。最近，已經(jīng)考慮動態(tài)背光調(diào)光的方法來改進(jìn)顯示器的動態(tài)范圍和減小功耗。然而， 背光調(diào)光對使用的LCD面板驅(qū)動值有影響。因此，有可能調(diào)節(jié)背光調(diào)光以允許面板使用產(chǎn) 生較少視角失真的面板驅(qū)動水平。當(dāng)將輸入(子)像素分布在多個子像素上或者在時間域內(nèi)通過在一系列時間子 場內(nèi)產(chǎn)生期望的亮度和顏色時，子場上的平均發(fā)射光輸出應(yīng)等于原始視頻的平均發(fā)射光輸 出。當(dāng)所有子場背光強(qiáng)度相等時，該條件可以表述為 其中Iot表示原始面板透射率(不分布在子場上)，Ti表示子場i的面板透射率， 并且Nf表示子場的數(shù)目。為簡單起見，我們在此文檔的其余部分假設(shè)Nf = 2，但是本發(fā)明 不限于這種情形?？梢允褂肗f≥2的任意數(shù)目的子場。圖3B和3C說明針對第一子場(ODLl)和第二子場(0DL2)將輸入驅(qū)動水平(I)映 射到輸出驅(qū)動水平的轉(zhuǎn)換曲線的實(shí)例。圖3A示出特定顯示器的解空間的實(shí)例，S卩，兩個子 場輸出水平(ODL)選擇為使得兩個子場的平均輸出亮度基本上與對應(yīng)于輸入驅(qū)動水平(I) 的原始亮度相同的范圍。應(yīng)指出，在不存在背光調(diào)制時，兩個場的容許轉(zhuǎn)換曲線的邊界是相同的。圖3B和3C中的示范性轉(zhuǎn)換曲線示出代表針對具有更極端(更靠近0和255)值的 時間子場，用驅(qū)動水平對替代輸入像素的策略的輸出驅(qū)動值。這些圖基于下述情形，其中 使用圖2中顯示的面板特性，背光在兩個子場中是完全開啟的(B1 = B2 = 255)。轉(zhuǎn)換曲線 (0DL1和0DL2)已被選擇為使得它們共同地滿足方程(1)的條件。由于背光強(qiáng)度恒定，兩 個場的容許轉(zhuǎn)換曲線的邊界是相同的(如圖3A所示)。場1和場2的實(shí)例轉(zhuǎn)換曲線(0DL1 和0DL2)是利用圖2所示面板特性借助離軸亮度誤差的最小二乘法最小化來確定的。當(dāng)背光強(qiáng)度在不同子場中不同時，轉(zhuǎn)換曲線優(yōu)選地調(diào)適為使得仍然滿足子場上的 平均光輸出等于輸入的平均光輸出的條件。這可以表達(dá)為B0rT0=^-YtBiTi,(2)其中表示原始背光強(qiáng)度且Bi表示第i子場的背光強(qiáng)度。從方程(2)直接得出， 子場中的背光驅(qū)動值與容許LCD驅(qū)動值之間存在緊密聯(lián)系。通過恰當(dāng)?shù)貙⒈彻鈴?qiáng)度分布在 單獨(dú)子場之上，有可能使用視角改進(jìn)方面更加有效的面板驅(qū)動值的組合。這在圖4中說明，圖4演示這樣的情形，其中背光強(qiáng)度在第一場(圖4A)中提升 了 50% (B1 = 382)且在第二場(圖4B)中調(diào)暗了 50% (B2 = 128)。第一和第二場的關(guān)聯(lián) 解空間在圖4A和4B中用虛線指示。第一場(ODLl)的面板轉(zhuǎn)換曲線應(yīng)位于圖4A的虛線之 間，且第二場(0DL2)的面板轉(zhuǎn)換曲線應(yīng)位于圖4B的虛線之間。應(yīng)指出，由于背光強(qiáng)度的調(diào) 制，兩個場的容許轉(zhuǎn)換曲線的邊界不相同。從這些圖清楚得出，通過使用背光調(diào)制，在恒定 背光情況下無法實(shí)現(xiàn)的面板驅(qū)動值組合成為可能。因此，LCD面板在兩個子場中可以以不 同的更加極端驅(qū)動水平驅(qū)動，得到視角特性的改進(jìn)。圖4A和4B進(jìn)而分別示出了基于使用 圖IA所示面板特性的離軸亮度誤差的最小二乘法最小化的第一和第二子場的建議的轉(zhuǎn)換 曲線。平均而言，通過使用經(jīng)測試的顯示器面板中的這些轉(zhuǎn)換曲線來創(chuàng)建圖2的曲線圖，離 軸圖像失真可以減小33%。在上面的實(shí)例中，視頻內(nèi)容的特性未被考慮在內(nèi)。相反，兩個子場的背光強(qiáng)度設(shè)置 為兩個不同但固定的值。通過分析圖像內(nèi)容來建立用于子場的背光強(qiáng)度，可以進(jìn)一步增加 有效性。這種分析可以基于柱狀圖信息或例如主要顏色信息。這允許背光顏色和/或亮度 適應(yīng)于圖像中出現(xiàn)的顏色和/或亮度。背光于是可以被驅(qū)動為使得LCD面板驅(qū)動值處于對 于所呈現(xiàn)圖像是重要的那些顏色的所需范圍內(nèi)。更進(jìn)一步，可以將局部圖像內(nèi)容考慮在內(nèi)，特別是如果背光可被局部地控制以局 部地提供具有不同亮度和/或顏色的光。首先，可以應(yīng)用2D調(diào)光算法以建立總的所需光輸 出B 以及可選地關(guān)聯(lián)的面板透射率Τ 。隨后，可按照實(shí)現(xiàn)視角特性方面最大受益的方式 將背光強(qiáng)度分布在可用子場上。例如，這在依照局部柱狀圖中的峰或者依照主要顏色選擇 一個或若干個背光強(qiáng)度時實(shí)現(xiàn)。另外，已知為特別重要的某些顏色(例如皮膚顏色)諸如 在柱狀圖計算中可以被給予比其它較不重要顏色更多的權(quán)重。圖5說明使用局部圖像內(nèi)容特別是局部柱狀圖信息的方式。圖5Α示出將被用作輸 入的圖像的草圖。局部區(qū)域502被分析從而能夠控制該區(qū)域內(nèi)的背光。圖5Β示出對于固 定背光，伽瑪域內(nèi)區(qū)域502中LCD面板的輸入驅(qū)動值的柱狀圖。在此及其它柱狀圖中，F(xiàn)表 示圖像的至少一部分中的驅(qū)動值(I)的頻率。圖5C示出線性亮度域內(nèi)區(qū)域502中圖像的 柱狀圖。為了確保產(chǎn)生足夠的光以恰當(dāng)?shù)仫@示輸入圖像，總背光強(qiáng)度Β 可以由任一域(圖5B或5C)中的最高像素值來確定。這取決于所采用的2D調(diào)光算法。這種情況下，其在亮 度域中總計達(dá)到150(圖5C)。接著，此總的所需亮度可以分布在子場的兩個或更多個合適 的背光驅(qū)動水平上。鑒于在線性亮度域內(nèi)具有35附近的驅(qū)動水平的高數(shù)目的輸入像素，選 擇第一場的背光強(qiáng)度使得對于35附近的這些驅(qū)動水平圖像質(zhì)量(例如離軸伽瑪失真)是 良好的，這會是有益的。例如，背光亮度設(shè)置在35這個水平，因?yàn)樵谠撉闆r下，35附近的亮 度水平可以通過將LCD面板的透射率在第一子場中設(shè)置成約為最大值且在第二子場中設(shè) 置成約為零來實(shí)現(xiàn)，這些值對于離軸觀看特性而言是有益的值。換言之，可以通過使面板在 一個場內(nèi)(近似)完全打開且在另一個場內(nèi)近似完全關(guān)閉來產(chǎn)生35附近的像素值。為了 確保產(chǎn)生足夠的光，子場上的平均強(qiáng)度應(yīng)至少為B 。優(yōu)選地平均強(qiáng)度也并不比大太多。 這導(dǎo)致此特定實(shí)例的下述背光強(qiáng)度=B1 = 2 * 35 = 70，B1 = 2女(150-35) = 230。(因子 2源于這樣的事實(shí)，由于兩個子場的原因，每個驅(qū)動值的有效持續(xù)時間減半)。當(dāng)背光被調(diào)暗時，面板補(bǔ)償背光調(diào)制以確保像素以期望強(qiáng)度顯示。圖5D示出在將 信號拆分為兩個子場之前在應(yīng)用調(diào)光補(bǔ)償之后即調(diào)光到單一背光值之后的LCD驅(qū)動水平， 其中背光的亮度對應(yīng)于圖像區(qū)域502內(nèi)的最大像素值，在圖5C中該最大像素值達(dá)150。由 于背光調(diào)暗，LCD驅(qū)動值增大且所考慮區(qū)域內(nèi)的最高像素被映射到255的最大面板驅(qū)動水 平。圖5E和5F分別示出在向輸入驅(qū)動值應(yīng)用恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換曲線(與圖4所示轉(zhuǎn)換曲線相 當(dāng))之后子場1和2的IXD面板驅(qū)動值的柱狀圖。在兩個時間子場上拆分之后，這些柱狀 圖說明在該時間拆分之后，驅(qū)動值高度集中在面板的視角特性好得多的范圍的極端端部(D > 200 且 D < 5)。在一實(shí)施例中，提供一種3D顯示器，其包括顯示器控制系統(tǒng)11、背光2、透射式面 板704、以及用于空間交織對至少兩個立體視圖的不同立體視圖有貢獻(xiàn)的像素的裝置604。 在這種3D顯示器中，用于空間交織的裝置可包括傾斜柱鏡702。圖6示出3D顯示器的截面視圖的圖示。這種3D顯示器通過將(從不同角度看到 的)同一場景的不同視圖發(fā)送到不同方向來工作，使得觀察的人用其左眼和右眼看到不同 視圖。圖6示出在頂部上具有柱鏡(圓柱形)透鏡604的IXD子像素602。這種柱鏡可以 由2D顯示器制成3D顯示器取決于像素在凸透鏡604下的位置，該透鏡將其下方的像素或 子像素602的光聚焦在不同方向。圖7示出3D顯示器的正視圖。該圖示出柱鏡702通常相對于底下的像素格柵布 置704以一角度(傾斜)安裝。使用這種傾斜，有可能均等地使用水平和垂直分辨率來對 所得的3D分辨率起貢獻(xiàn)。如圖6所示，透鏡下的位置(垂直于柱鏡的圓柱軸)決定像素發(fā) 送它們的光的方向。例如，陰影的像素706將它們的光發(fā)送到同一方向。在圖8中，作為一種通過將每個像素半部設(shè)置為選擇使得伽瑪曲線更優(yōu)的不同強(qiáng) 度來提供視角改進(jìn)的方法，像素被拆分為像素半部。在2D顯示器上，眼睛對兩個像素半部 的總強(qiáng)度積分，且可以獲得在斜視角下的改進(jìn)伽瑪行為。然而，當(dāng)應(yīng)用(傾斜)柱鏡時，兩 個像素半部不將它們的光投射到相同的方向。如圖8所說明，與底部像素半部804相比，來 自頂部像素半部802的光將被更多地聚焦向左邊，因?yàn)樵撓袼卦谕哥R下更靠近右邊。因此 觀看者不會恰當(dāng)?shù)貙蓚€強(qiáng)度積分。換言之，錯誤的強(qiáng)度被投射到觀看者將不會觀察到屏 幕的方向。因此，兩個像素半部的兩個強(qiáng)度的積分的空間應(yīng)用不會與用于3D顯示器的視圖
10空間交織良好地組合。然而如果兩個強(qiáng)度在兩個時間順序子幀中是按時間順序方式示出， 則圖7的配置可以維持。因此兩個強(qiáng)度被3D顯示器投射到完全相同的方向，使得觀看者很 好地對強(qiáng)度積分。這允許3D顯示器的圖像質(zhì)量(特別地對于斜視角)得到改進(jìn)。此處公開的方法和技術(shù)通過允許背光強(qiáng)度在子場之間調(diào)制使得可以使用更加極 端的面板驅(qū)動值而顯著提高了視角改進(jìn)技術(shù)的效率。再者，可以采用局部柱狀圖分析來建 立子場的最優(yōu)背光強(qiáng)度。后一種特性允許以所考慮區(qū)域內(nèi)的像素可以實(shí)現(xiàn)視角改進(jìn)方面最 大受益的方式來驅(qū)動背光。所描述的方法允許減小2D可調(diào)光系統(tǒng)中可源于視角缺陷的背 光結(jié)構(gòu)的可見性。同樣，其特別適合于具有局部可調(diào)光LED背光功能的高端LCD TV。LED 的快速切換時間利于創(chuàng)建具有不同強(qiáng)度的短子場。圖9說明顯示圖像的方法的處理步驟。該過程在步驟904開始。在步驟901，接收 圖像。將借助背光和透射式面板來顯示圖像。在步驟902，提供第一驅(qū)動信號。第一驅(qū)動 信號代表至少兩個不同顏色或亮度，用于致使背光在圖像的至少兩個時間順序子場內(nèi)向透 射式面板的至少一部分順序地應(yīng)用該至少兩個不同顏色或亮度。在步驟903，提供第二驅(qū) 動信號。第二驅(qū)動信號代表至少兩個透射率，用于致使透射式面板在圖像的至少兩個時間 順序子場中向透射式面板的該部分的至少一像素順序地應(yīng)用至少兩個透射率，用以顯示圖 像。該過程終止于905。對于任何待顯示圖像，例如包括在視頻信號內(nèi)的一系列圖像，可以 重復(fù)該過程。應(yīng)當(dāng)理解，此處公開的視角改進(jìn)技術(shù)可以應(yīng)用于所有類型的顯示器系統(tǒng)，諸如 IXD-TV、計算機(jī)監(jiān)視器、膝上型計算機(jī)、移動電話、PDA、3D顯示器等。該顯示器控制系統(tǒng)的若干種另外實(shí)施例例如為顯示器控制系統(tǒng)，其中背光控制器包括用于為背光的分離的顏色分量提供分離的 亮度的裝置，顯示器控制系統(tǒng)，其中透射式面板控制器布置成用于控制包括具有多個子像素的 像素的透射式面板，所述多個子像素與不同顏色的透射濾波器關(guān)聯(lián)，顯示器控制系統(tǒng)，其包括將與圖像內(nèi)容有關(guān)的相應(yīng)值映射到與顏色或亮度有關(guān)的 相應(yīng)值的至少一個查找表，其中背光控制器包括用于應(yīng)用查找表來查找與代表圖像的至少 一部分中的圖像內(nèi)容的值對應(yīng)的與亮度值有關(guān)的值的裝置，顯示器控制系統(tǒng)，其中背光控制器柱狀圖裝置布置成用于選擇與具有最大值的柱 狀圖區(qū)間對應(yīng)的顏色或亮度，顯示器控制系統(tǒng)，其中背光控制器包括用于基于在圖像的至少一部分中出現(xiàn)的最 大亮度與對應(yīng)于第一亮度值的亮度之間的差異來選擇第二亮度的裝置。應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明還擴(kuò)展到適于將本發(fā)明付諸實(shí)施的計算機(jī)程序，特別是用于 顯示器的控制軟件以及載體上或內(nèi)的計算機(jī)程序。程序可以是源代碼、目標(biāo)代碼、諸如部分 編譯形式的中間源代碼和目標(biāo)代碼的形式，或者適合于用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的任何 其它形式。還將意識到，這種程序可具有許多不同架構(gòu)設(shè)計。例如，實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法 或系統(tǒng)的功能的程序代碼可以再分為一個或多個子程序。將功能分布在這些子程序中的許 多不同方式對于技術(shù)人員是顯見的。子程序可以一起存儲在一個可執(zhí)行文件中以形成獨(dú)立 的程序。這種可執(zhí)行文件可包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋器指令(例 如Java解釋器指令)。備選地，一個或多個或全部的子程序可以存儲在至少一個外部庫文
11件內(nèi)并靜態(tài)地或動態(tài)地(例如在運(yùn)行時間)與主程序鏈接。主程序含有對至少一個子程序 的至少一個調(diào)用。此外，子程序可包括對彼此的函數(shù)調(diào)用。與計算機(jī)程序產(chǎn)品有關(guān)的實(shí)施 例包括與所闡述的至少一種方法的每個處理步驟對應(yīng)的計算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以 再分為子程序和/或存儲在可靜態(tài)或動態(tài)鏈接的一個或多個文件內(nèi)。與計算機(jī)程序產(chǎn)品有 關(guān)的另一實(shí)施例包括與所闡述的至少一種系統(tǒng)和/或產(chǎn)品的每個裝置對應(yīng)的計算機(jī)可執(zhí) 行指令。這些指令可以再分為子程序和/或存儲在可以靜態(tài)或動態(tài)鏈接的一個或多個文件 內(nèi)。計算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，載體可包括諸 如ROM(例如CD ROM或者半導(dǎo)體ROM)的存儲介質(zhì)，或者例如軟盤或硬盤的磁性記錄介質(zhì)。 此外載體可以是諸如電學(xué)或光學(xué)信號的可傳輸載體，其可經(jīng)由電纜或者光纜或者通過無線 電或其它裝置來傳遞。當(dāng)程序以這種信號實(shí)施時，載體可以由這種電纜或者光纜或者其它 設(shè)備或裝置構(gòu)建。備選地，載體可以是程序嵌于其中的集成電路，該集成電路適于執(zhí)行或者 用于執(zhí)行相關(guān)方法。應(yīng)注意，上述實(shí)施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計許多 備選實(shí)施例而不背離所附權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求書中，任何置于括號之間的參考符 號不應(yīng)解讀為限制權(quán)利要求。使用動詞"包括"及其變形并不排除存在權(quán)利要求中列出的 那些元件或步驟之外的元件或步驟。元件之前的冠詞"一"或"一個"不排除存在多個這 樣的元件。本發(fā)明可以借助包括若干不同元件的硬件來實(shí)施，以及借助合適編程的計算機(jī) 來實(shí)施。在列舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以通過一個并且相同 的硬件項來實(shí)現(xiàn)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉了某些措施的純粹事實(shí)并不表示不能 有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
一種顯示器控制系統(tǒng)(11)，包括輸入(12)，用于借助背光(2)和透射式面板(3)來接收待顯示圖像；背光控制器(5)，用于向該背光提供第一驅(qū)動信號，該第一驅(qū)動信號代表至少兩個不同顏色或亮度，用于致使該背光(2)在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射式面板(3)的至少一部分順序地應(yīng)用該至少兩個不同顏色或亮度；以及透射式面板控制器(6)，用于向該透射式面板提供第二驅(qū)動信號，該第二驅(qū)動信號代表至少兩個透射率，用于致使該透射式面板(3)在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射式面板的該部分的至少一像素順序地應(yīng)用該至少兩個透射率，其中該透射式面板控制器(6)包括用于基于該圖像的內(nèi)容且基于該第一驅(qū)動信號的顏色或亮度來選擇透射率以顯示該圖像的裝置(13)，其中選擇該透射率中的剩余自由度用于選擇具有減小的離軸伽瑪失真的透射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器，其中該離軸伽瑪失真取決于從正交觀看方向觀看顯示器 時的感知顏色或亮度與從斜觀看方向觀看顯示器時的感知顏色或亮度相比之間的差異。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)，其中該背光控制器(5)包括基于圖像的內(nèi)容且 基于用于選擇透射率的裝置的預(yù)期選定透射率而選擇顏色或亮度的裝置(14)，其中選擇該 顏色或亮度中的自由度用于選擇與具有減小的離軸伽瑪失真的預(yù)期選定透射率對應(yīng)的顏 色或亮度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器控制系統(tǒng)，其中裝置(14)用于選擇顏色或亮度的裝置 (14)布置成用于選擇與預(yù)期選定透射率對應(yīng)的顏色或亮度至少其一，該預(yù)期選定透射率為 該至少一個像素的基本最大的透射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)，其中該背光控制器(5)包括用于在至少兩個時 間順序子場期間在第一驅(qū)動信號內(nèi)將由背光應(yīng)用的至少兩個亮度的相應(yīng)組并入到該透射 式面板的相應(yīng)部分的裝置(15)，并且其中該背光控制器(5)進(jìn)一步包括用于根據(jù)圖像的局 部圖像內(nèi)容來選擇亮度組的裝置(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器控制系統(tǒng)，其中該背光控制器(5)包括用于根據(jù)與圖像至 少一部分中的圖像內(nèi)容有關(guān)的值的柱狀圖來選擇至少兩個顏色或亮度的柱狀圖裝置(20)。
7.—種顯示器(1)，包括根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)(11)、透射式面板(3)以及 用于照射該透射式面板的背光(2)。
8.—種電視機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)(11)、透射式面板(3)以及用 于照射該透射式面板的背光(2)。
9.一種移動觀看器，包括根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)(11)、透射式面板(3)以 及用于照射該透射式面板的背光(2)。
10.一種3D顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器控制系統(tǒng)(11)、背光(2)、透射式 面板(704)以及用于空間交織對至少兩個立體視圖的不同立體視圖有貢獻(xiàn)的像素的裝置 (604)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的3D顯示器，其中用于空間交織的裝置包括傾斜柱鏡(702)。
12.—種控制顯示器的方法，包括借助背光(2)和透射式面板(3)來接收(901)待顯示圖像；向該背光提供(902)第一驅(qū)動信號，該第一驅(qū)動信號代表至少兩個不同顏色或亮度，用于致使該背光(2)在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射式面板(3)的至少一部 分順序地應(yīng)用該至少兩個不同顏色或亮度；以及向該透射式面板提供(903)第二驅(qū)動信號，該第二驅(qū)動信號代表至少兩個透射率，用 于致使該透射式面板(3)在該圖像的至少兩個時間順序子場中向該透射式面板的該部分 的至少一像素順序地應(yīng)用該至少兩個透射率，其中提供(903)該第二驅(qū)動信號的步驟包括 基于該圖像的內(nèi)容且基于該第一驅(qū)動信號的顏色或亮度來選擇透射率以顯示該圖像的步 驟，其中選擇該透射率中的剩余自由度用于選擇具有減小的離軸伽瑪失真的透射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中該離軸伽瑪失真包括從正交觀看方向觀看顯示器時 的感知顏色或亮度與從斜觀看方向觀看顯示器時的感知顏色或亮度相比之間的差異。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中提供(902)該第一驅(qū)動信號的步驟包括基于圖像的 內(nèi)容且基于選擇透射率的所述步驟的預(yù)期選定透射率而選擇顏色或亮度，其中選擇該顏色 或亮度中的自由度用于選擇與具有減小的離軸伽瑪失真的預(yù)期選定透射率對應(yīng)的顏色或 亮度。
15.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于致使處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12的方法的指令。
全文摘要
一種顯示器控制系統(tǒng)(11)，包括用于借助背光(2)和透射式面板(3)來接收待顯示圖像的輸入(12)。背光控制器(5)提供不同顏色或亮度，用于致使背光(2)在圖像的時間順序子場中向透射式面板(3)順序地應(yīng)用不同顏色或亮度。透射式面板控制器(6)提供透射率，用于致使透射式面板(3)在圖像的時間順序子場中向透射式面板順序地應(yīng)用透射率，用以顯示圖像。透射式面板控制器(6)基于透射式面板的預(yù)定數(shù)量的離軸伽瑪失真來選擇透射率。
文檔編號G09G3/34GK101933080SQ200980103768
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者B·G·B·巴倫布魯格, J·F·斯特羅默, R·T·J·穆伊斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司