[发明专利]一种基于动态调光的显示装置及调光方法

权利要求书

1.一种基于动态调光的显示装置，其特征在于：包括分区背光板(1)和液晶层阵列(2)；所述分区背光板(1)由若干个发光子单元组成，每个发光子单元的发光强度独立控制；所述液晶层阵列(2)包括第一液晶层(4)、第二液晶层(5)、第一偏振片(6)、第二偏振片(7)和第三偏振片(8)；第一液晶层(4)和分区背光板(1)相邻；所述分区背光板(1)、第一偏振片(6)、第一液晶层(4)、第二偏振片(7)、第二液晶层(5)和第三偏振片(8)依次等间距排列；

所述相邻偏振片的偏振方向正交；

所述第二液晶层(5)上设有滤色片；

当第一液晶层(4)与第一偏振片(6)、第二偏振片(7)协同工作时，实现通过改变第一液晶层(4)上每个像素点的透过率调制光线的强度；

当第二液晶层(5)与第二偏振片(7)、第三偏振片(8)协同工作时，实现改变光线的颜色；这是由于第二液晶层(5)上每个像素分为红、绿、蓝三个子像素，通过改变三个子像素的透过率实现改变显示装置上图像光线的颜色；

所述分区背光板(1)和液晶层阵列(2)均电连接控制模块(3)；

所述控制模块(3)实现调光算法，所述调光算法将输入图像迭代分解得到三幅图像，其中一幅图像代表背光单元的发光强度，另外两幅图像代表液晶层上像素的透过率值，将三幅图像分别传送至背光板(1)和液晶层阵列(2)，通过协同工作再现原输入图像；由于背光单元的发光强度是由输入图像决定的，因此可以根据输入图像的特征减小背光单元的发光强度，达到降低功耗、增加对比度和提高显示图像质量的目的；

一种基于动态调光的显示装置的调光操作步骤如下：

1)将图像输入至控制模块(3)，提取图像上每个像素点的红、绿、蓝三个子像素的发光强度I(x₀,y₀,i)，其中(x₀,y₀)代表像素点的坐标，i＝1,2,3分别表示红色，绿色，蓝色；

2)确定输入图像的每个像素点对应的分区背光板(1)上发光子单元的坐标(x_b,y_b),以及第一液晶层(4)的像素坐标(x_m,y_m),第二液晶层(5)的像素坐标(x_n,y_n)；

3)由分区背光板(1)上坐标(x_b,y_b)的发光子单元、第一液晶层(4)上坐标(x_m,y_m)的像素、第二液晶层(5)上坐标(x_n,y_n，i)的子像素协同重建的光线，由以下公式确定：

其中，I’(x₀,y₀，i)代表重建原图像上坐标为(x₀,y₀)像素点的第i个分量的发光强度，i为1表示红色分量、2表示绿色分量、3表示蓝色分量；g(x_b,y_b)代表分区背光板(1)上坐标为(x_b,y_b)子单元的发光强度，f(x_m,y_m)代表第一液晶层(4)上像素坐标为(x_m,y_m)的透过率,k(x_n,y_n，i)代表第二液晶层(5)上像素坐标为(x_n,y_n)的第i个分量的透过率；为了使重建光线的发光强度I’(x₀,y₀，i)与输入图像上对应像素的发光强度I(x₀,y₀,i)尽量相等；采用迭代方式求解g(x_b,y_b)，f(x_m,y_m)和k(x_n,y_n，i)的值；

设随机值g’(x_b,y_b)，f’(x_m,y_m)，k’(x_n,y_n，i)，具体迭代方式如下；

3.1)由于背光产生的是白光，包含红色、绿色、蓝色三个分量，分区背光板(1)上发光子单元坐标(x_b,y_b)的发光强度g(x_b,y_b)由以下公式可得：

3.2)由于第一液晶层(4)只能调制光线的强度，不能改变光线颜色，第一液晶层(4)像素(x_m,y_m)的透过率f(x_m,y_m)可由以下公式可得：

3.3)由于第二液晶层(5)的像素点由红色、绿色、蓝色子像素点组成，所以液晶像素点的每个分量透过率由输入图像对应的每个分量确定，第二液晶层(5)像素坐标(x_n,y_n)的第i个分量的透过率k(x_n,y_n，i)由以下公式可得：

3.4)令g(x_b,y_b)＝g’(x_b,y_b)，f(x_m,y_m)＝f’(x_m,y_m)，k(x_n,y_n，i)＝k’(x_n,y_n，i)，重复步骤(3.1)-(3.3)直至公式argmin|I(x₀,y₀,i)-I’(x₀,y₀,i)|²取值最小；

4)将得到的g(x_b,y_b)、f(x_m,y_m)、k(x_n,y_n，i)数值分别传送给分区背光板(1)对应的发光单元、第一液晶层(4)和第二液晶层(5)对应的像素点，当分区背光板(1)和液晶层阵列(2)协同工作时则能看到调光后的图像；调光后的图像质量提升3dB以上，对比度提升120％。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态调光的显示装置，其特征在于：所述发光子单元为LED、micro-LED或mini-LED中的一种。