[发明专利]液晶显示器背光控制

说明书

本申请为2011年11月18日进入中国国家阶段的、申请日为2010年5月19日的、名称为“液晶显示器背光控制”的第201080022062.2号中国专利申请的分案申请。

本申请要求2009年5月20日递交的美国临时专利申请号No.61/180,022的优先权，通过参考方式将该申请整体并入本文。

技术领域

本公开整体上涉及背光控制方法，并且更具体而言，涉及LCD TV(液晶显示器电视机)中的LED(发光二极管)背光的局部调节。

背景技术

在典型的TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)中，LC(液晶)自身不能照明，而是需要相对于观察者(观看者)的位置在LC面板之后的光进行辅助照明。这些类型的光源(称为背光)通常被设置成它们的最大亮度，而将不同的每像素灰度值应用于LC以调整观察者所感知的亮度的量，即，像素的灰度起到与控制来自该像素的(背)光的曝光的快门相似的作用。

该结构的一个问题在于，即使当像素灰度值为零时，背光也易于通过面板泄漏，从而以表现出低质的“黑色等级”而告终。该泄漏(其仅对“黑色等级”有害)源自TFT的先天结构，并且其降低了LCD中的可实现的对比度(CR)。大体而言，CR被定义为来自面板的纯白与纯黑的测量亮度的比值。因此，存在最小化或者至少降低具有许多黑色(或接近黑色)像素的区域中的背光泄漏、从而将改善整个画面的CR的需要。

为了说明LED背光的局部调节的概念，理解LCD TV的背光结构是有帮助的。典型而言，即使在任意面板中至少存在多于百万个像素，在LCD TV中也使用数量有限的光源，例如，1-8个CCFL(冷阴极荧光灯)背光。这意味着，跨整个面板区域，仅能够将背光的1-8个单元独立地设置成不同的亮度。即使使用发光二极管(LED)背光(作为CCFL背光的替换物)，虽然增加了独立可控单元的数量，但是LED背光的独立可控单元的粒度比像素粒度粗糙得多，这主要出于成本考虑。结果，需要将面板中的某一区域以及该区域中的全部像素(它们可能处于不同的灰度值)用单个值来表征，从而使得这个“复合”值确定该区域之下的LED的亮度。

在图1中示出了典型的LED背光结构。在该图中，111是LC面板平面(示出在前景中)，并且112是LED背光平面(示出在背景中)。在该背光平面中，矩形栅格中的每组LED 113、114、115、116、117、118、119、120、121或122指示这些数目的LED在亮度方面可作为一个整体来设置。在每个LED组(如113)的全部LED之间延伸的线条指示用于向该组中的每个LED提供共同数量的能量的电气信号导线。在该导线上的电气信号的占空比的等级(例如，脉冲宽度调制(PWM))控制在该组中的全部LED的观察者感知的(即时间求平均的)亮度。因此，在LED的任意给定组中的全部LED在任意给定时间具有相同的观察者感知的亮度等级。但是，通过改变应用于那些LED的控制信号的PWM占空比，可以在各种时间(典型而言，与面板刷新率或者视频中的每帧时间周期同步)改变亮度等级。在本文中，如此进行联合控制并且能够被设置成相同的亮度值的一组LED被称为“可调节组块”。

在整个本公开中，提供某些特征的亮度或相对亮度的图形指示有时候是有帮助的。这些特征可以是图像信息或背光照明中的任意一个或两者。具体地，参照图1的“图例”部分，在该部分中分别使用或多或少的阴影来指示较亮或较暗的区域，按照从A(最亮的(如白色；LED处于最大照明))到J(最暗的(如黑色；LED关闭))的次序。在某些附图中，仅使用与图1的图例不同数量的阴影来指示根据该图例方案的不同量的亮度。有时候，如同图1的图例，通过另外使用大写字母A-J来加强以图例示出的阴影。以图例示出的阴影(以及相关联的参考字母)大体上仅用于指示一个附图中或者多个紧密相关的附图组中的不同区域的相对亮度。在不同的附图中，尤其是在彼此不紧密相关的附图中，相同的阴影(以及字母)可以指示不同的亮度等级。对于图像亮度或LED照明的仅仅十个不同的可能等级(A-J)的描述总体而言，是为了本文的方便起见而采用的简化，并且将理解在实际的实践中，典型地采用更多的照明或亮度等级。