改进的显示设备和方法

摘要

一种显示设备(1)，包括：照明构件(3)，其具有多个可单独控制的发光元件(5)；显示面板(2)，其设置为被该照明构件(3)照射，该显示面板包括多个可单独控制的像素(4a-d)；以及显示控制器(6)，其适合于接收图像数据(ID)，该图像数据表示要由该显示设备(1)显示的彩色图像。该显示控制器(6)还适合于基于该接收到的图像数据(ID)单独地控制每个发光元件(5)的色彩输出。通过单独地控制可控制的照明构件中包括的发光构件的色彩输出而不是仅控制其强度能够明显改进具有该可控制的照明构件的显示设备的性能，所述可控制的照明构件例如背光源或正面光源。

权利要求

1.一种显示设备(1)，包括：

照明构件(3)，其具有多个可单独控制的发光元件(5)；

显示面板(2)，其设置为被所述照明构件(3)照射，所述显示面板包括多个可单独控制的像素(4a-d)；以及显示控制器(6)，其适合于：

接收图像数据(ID)，该图像数据表示要由显示设备(1)显示的彩色图像，其中所述显示控制器(6)还适合于基于所述接收到的图像数据(ID)单独地控制每个发光元件(5)的色彩输出；

每个所述像素(4a-d)都包括多个可单独控制的子像素(10a-c-13a-c)，每个子像素适合于允许各自不同的彩色分量通过；并且所述显示设备的特征还在于：所述显示控制器(6)还适合于控制来自每个所述发光元件(5)的所述色彩输出和/或每个所述子像素(10a-c-13a-c)的光透射，以便补偿由于第一种颜色的光泄漏通过适合于允许第二种颜色的光通过的子像素(10a-c-13a-c)所引起的色彩不平衡，以及其中对于每个发光元件(5)来说，所述显示控制器(6)适合于：为所述接收到的图像数据(ID)确定对于由所述发光元件(5)所照射的多个像素(4a-d)来说每种颜色的最大视亮度(A，B)和最大饱和度(C，D)；并且控制所述发光元件(5)的色彩输出和/或由所述发光元件(5)所照射的多个不同颜色的子像素中每一个子像素(10a-c-13a-c)的光透射，从而将所述显示设备(1)的可寻址颜色空间减小到由所述已确定的最大视亮度(A，B)和饱和度(C，D)所限定的空间。

2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，

其中所述显示控制器(6)还配置成响应于多于一个发光元件(5)同时照射所述子像素(10a-c-13a-c)所引起的色彩不平衡，控制来自每个所述发光元件(5)的所述色彩输出和/或每个所述子像素(10a-c-13a-c)的所述光透射。

3.根据前面任一项权利要求所述的显示设备(1)，其中所述显示控制器(6)还配置成控制每个所述像素(4a-d)的光透射，使得来自所述显示器(1)的输出对应于所述接收到的图像数据(ID)。

4.根据前面权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中每个发光元件(5)都配置成照射多个像素(4a-d)。

5.根据前面权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中：

每个所述发光元件(5)都包括多个不同颜色的并且可单独控制的子元件(15a-d)；以及对于每个发光元件(5)来说，所述显示控制器(6)适合于：

评价所述接收到的图像数据以便确定设置为由所述发光元件(5)所照射的每组不同max max max颜色子像素(10a-c-13a-c)中的最大输入子像素值(PR ，PG ，PB )；

max max max

对于所述每组子像素，用最大已改变的子像素值(P′R ，P′G ，P′B )代替所述已max max max确定的最大输入子像素值(PR ，PG ，PB )；并且

为每个所述子元件(15a-d)确定调光因数(cR，cA，cG，cB)，使得与经过调光的子元件max max max(15a-d)相结合的所述最大已改变的子像素值(P′R ，P′G ，P′B )导致和与未经调光max max max的子元件(15a-d)相结合的所述最大输入子像素值(PR ，PG ，PB )基本上相同的显示输出。

6.根据权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中所述显示控制器(6)配置成：控制像素(4a-d)和/或照射所述像素(4a-d)的发光元件(5)，使得所述像素(4a-d)的视亮度和/或颜色饱和度暂时增强超过所述接收到的图像数据(ID)。

7.根据权利要求6所述的显示设备(1)，其中：

每个所述发光元件(5)都包括多个不同颜色的并且可单独控制的子元件(15a-d)；并且保持每个所述子元件(15a-d)的平均占空比低于标称的100％。

8.一种用于控制显示设备(1)的方法，该显示设备包括：

照明构件(3)，其具有多个可单独控制的发光元件(5)；以及显示面板(2)，其设置为被所述照明构件(3)照射，所述显示面板(2)包括多个可单独控制的像素(4a-d)，每个所述像素(4a-d)都包括多个可单独控制的子像素(10a-c-13a-c)，每个子像素适合于允许各自不同的彩色分量通过；所述方法包括以下步骤：接收(101)图像数据(ID)，所述图像数据表示要被显示设备(1)显示的彩色图像；以及基于所述接收到的图像数据(ID)单独地控制每个发光元件(5)的色彩输出，由此能够改进所述显示设备(1)的性能；

并且所述方法的特征还在于包括以下步骤：

为所述接收到的图像数据(ID)确定对于由所述发光元件(5)所照射的多个像素(4a-d)来说每种颜色的最大视亮度(A，B)和最大饱和度(C，D)；以及控制每个所述发光元件(5)的所述色彩输出和/或每一个子像素(10a-c-13a-c)的光透射，以便补偿由于第一种颜色的光泄漏通过适合于允许第二种颜色的光通过的子像素(10a-c-13a-c)所引起的色彩不平衡，其中所述发光元件(5)的所述色彩输出和/或由发光元件(5)照射的多个不同颜色的子像素(10a-c-13a-c)的每一个的光透射被控制从而使得将所述显示设备(1)的可寻址颜色空间减小到由所述已确定的最大视亮度(A，B)和饱和度(C，D)所限定的空间。

说明书

改进的显示设备和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及显示设备，其包括照明构件和显示面板，该照明构件具有多个可单独控制的发光元件，该显示面板设置成由该照明构件进行照明，该显示面板包括多个可单独控制的像素。

[0002] 本发明还涉及用于控制这种显示设备的方法和计算机程序模块。 [0003] 背景技术

[0004] 目前，各种类型的平板显示器用在从移动电话显示器到大屏幕电视机的各种各样的应用中。虽然如所谓的等离子体显示器的一些种类的平板显示器是由发光像素的阵列组成的，但是大多数平板显示器都具有能够在若干状态之间切换但是不能独立地发射光的若干像素阵列。这样的平板显示器包括普遍存在的LCD显示器。为了使这样的平板显示器能够向用户显示图像，在透射型像素阵列的情况下必须用所谓的背光来照射像素阵列，或者在反射型像素阵列的情况下必须用环境光或所谓的正面光来照射像素阵列。 [0005] 常规的背光源由平面光导组成，从光源发出的光被耦合到该平面光导中。通常，通过例如表面粗糙化的结构化或修改来改变该平面光导的一个面，以便允许光经由该面耦合出去。然后，耦合出去的光透过像素阵列中处于透射状态的像素，并且观众能够看到相应的图像。

[0006] 但是，当如通常的情况那样仅仅比例非常小的像素是明亮的(处于其透射状态的)时候，由背光源发出的相应的大部分光被阻止而不能到达观众，由此浪费了宝贵的能量。

[0007] 另一方面，通过提供作为具有多个可单独控制的光源的背光面板的背光源，能够对该背光源进行局部调光，这导致图像对比度增强并且功耗降低。

[0008] WO 03077013公开了一种具有这种背光面板的显示设备，该背光面板具有多个可单独控制的光源，其中实现局部调光，以便按比例地调整由该背光源中某个可控制的光源所寻址的显示面板像素的灰度值，从而利用了面板像素的更大部分的动态范围。随后，对该背光源 中的可控制的光源相应地调光，使得该显示设备的输出保持不变。因此，功耗降低并且该显示设备的动态范围增大。

[0009] 但是，还有进一步改进具有背光源的显示设备的性能的空间，所述背光源包括多个可单独控制的光源。

[0010] 发明内容

[0011] 鉴于上面提及的和其他的现有技术的缺陷，本发明的总体目的在于提供改进的显示设备，特别是能够实现更低功耗和/或更高图像对比度的显示设备。

[0012] 根据本发明的第一方面，这些和其他目的通过一种显示设备来实现，所述显示设备包括：照明构件，其具有多个可单独控制的发光元件；显示面板，其设置为由该照明构件进行照射，该显示面板包括多个可单独控制的像素；以及显示控制器，其适合于接收图像数据，该图像数据表示要由该显示设备来显示的彩色图像，其中该显示控制器还适合于基于接收到的图像数据而单独地控制每个发光元件的色彩输出；每个所述像素包括多个可单独控制的子像素，每个子像素适合于允许各自不同的彩色分量通过；并且所述显示设备的特征还在于：所述显示控制器还适合于控制来自每个所述发光元件的所述色彩输出和/或每个所述子像素的所述光透射，以便补偿由于第一种颜色的光泄漏通过适合于允许第二种颜色的光通过的子像素所引起的色彩不平衡，以及

[0013] 其中对于每个发光元件来说，所述显示控制器适合于：

[0014] 为所述接收到的图像数据确定对于由所述发光元件所照射的多个像素来说每种颜色的最大视亮度和最大饱和度；并且控制所述发光元件的色彩输出和/或由所述发光元件所照射的多个不同颜色的子像素中每一个子像素的光透射，从而将所述显示设备的可寻址颜色空间减小到由所述已确定的最大视亮度和饱和度所限定的空间。

[0015] 本发明基于以下认识，即通过对可控制的照明构件中所包括的发光构件的色彩输出进行单独的控制而不是仅仅对强度进行单独的控制能够显著地改进具有可控制的照明构件的显示设备的性能，所述可控制的照明构件如背光源或正面光源。

[0016] 当如现有技术中的情况那样限于对发光元件的强度(通常是白光的强度)进行调整时，强度的降低受到预期用于该特定发光元件照射的像素的图像数据中的最大彩色分量值的限制。对于示范性的8位显示面板，如果给发光元件所照射的显示像素之一分配颜色设置R(红色)＝50、G(绿色)＝50、B(蓝色)＝255，那么该发光元件的强度 不可能降低，因为该示范性的像素因而会饱和并且该显示面板的色彩输出将会退化。因此，在现有技术的显示设备中，对于示范性的发光元件来说，不能实现功耗的降低。

[0017] 考虑同样的示范性的颜色设置，根据本发明的显示设备能够单独地降低每种原色的强度。因此，根据当前的例子，尽管不能减少蓝光的数量，但是根据特定发光元件所照射的其他显示面板像素的颜色设置，能够减少红光和绿光的数量而不会导致显示设备图像输出发生退化。如果原色的最大颜色设置变成例如Rmax＝100、Gmax＝150和Bmax＝255，那么在根据本发明的显示设备中，发光元件的功耗能够降低大约34％，其同现有技术相比具有明显的改进。

[0018] 此外，根据本发明，对每个发光元件的色彩输出的单独控制允许通过视亮度(brightness)和/或颜色饱和度的暂时和局部增大实现图像增强。在CRT显示器的情况下，这被称为“峰化”。

[0019] 每个像素包括多个可单独控制的子像素，每个子像素都适合于允许各自不同的彩色分量通过，并且显示控制器可以适合于控制来自每个发光元件的色彩输出和/或每个子像素的光透射，以便补偿由于第一种颜色的光泄漏通过适合于允许第二种颜色的光通过的这些子像素所引起的色彩不平衡。

[0020] 在不同颜色的子像素中，通常包括具有光透射(或反射)性质的滤色片，这些滤色片与各自的所希望的颜色相对应。但是，这决不是必需的，因为某个子像素的颜色可以由其他分量来实现。例如，在电泳显示器的情况下，某个像素/子像素的颜色可以由移位的带电粒子的颜色来确定。

[0021] 由于第一种彩色分量的光泄漏通过被设计和预期仅允许第二种彩色分量通过的子像素，因此相对于对应的调整的子像素颜色设置来简单地调整发光元件的色坐标通常是不够的，因为这于是将导致显示输出的非预期的且可能非常令人讨厌的色彩不平衡。 [0022] 该色彩不平衡可以例如基于这些不同颜色子像素的已知泄漏因数(在于像素包括滤色片的情况下，这些泄漏因数由滤色片确定)，通过确定来自发光元件的色彩输出和/或由该发光元件所照射的每个子像素的光透射来进行补偿。

[0023] 当补偿由于光泄漏所引起的色彩不平衡时，用于在改变的和未改变的显示像素值之间转换的转换矩阵通常包含非对角线的项，这不是针对上面提及的简单的调整的情况。 [0024] 此外，所述显示控制器可以进一步配置成控制来自每个发光元件 的色彩输出和/或每个子像素的光透射以便补偿由多于一个发光元件同时照射子像素所引起的色彩不平衡。

[0025] 根据照明构件相对于显示面板的实际布置，像素可以由来自多于一个发光元件的光照射。在对邻近的发光元件进行控制以发射具有不同颜色和/或强度的光的频繁发生的情况下，这种复合照明可能导致色彩不平衡和伴随的图像假象。

[0026] 当确定由这些发光元件所照射的子像素的各自的光透射时，可以通过考虑来自位置相邻的许多发光元件的贡献来补偿该色彩不平衡。

[0027] 此外，所述显示控制器可以配置成控制每个显示面板像素的光透射，使得来自显示器的输出基本上对应于接收到的图像数据。

[0028] 如上面关于所谓的“峰化”简略提及的，可能存在一些应用或操作方式，其中显示输出中的改变是所希望的，使得显示输出有时不直接地对应于接收到的图像数据。但是，一般来说，来自显示器的输出应当与接收到的图像数据相匹配。当然，由于诸如固有的显示特性或者特别是用于节能设置的某一数量的“限幅”(像素的饱和)的原因，可能存在一些偏差。

[0029] 另外，每个发光元件都可以有利地配置成照射多个像素。

[0030] 在实践中，照明构件与显示面板之间的分辨率之比是关于多个参数的折衷设计，所述多个参数例如成本、复杂性、照明构件均匀性、产量和功率减小的能力。显然，背光的分辨率越高，可实现的功耗就越低，因为于是能够基于较少的显示器像素来控制照明构件(如背光源)从而使其色彩输出最优。但是，对于较高的分辨率来说，控制的成本和复杂性增大，并且产品产量的问题变得更加重要。

[0031] 根据依照本发明的显示设备的一个实施例，每个发光元件都可以包括多个不同颜色的并且可单独控制的子元件，并且对于每个发光元件来说，所述显示控制器适合于评价接收到的图像数据以便确定设置为由发光元件所照射的每组不同颜色子像素中的最大输入子像素值，对于每组子像素，用最大已改变的子像素值来代替已确定的最大输入子像素值，并且为每个子元件确定调光因数，使得与经过调光的子元件相结合的最大已改变的子像素值导致和与未经调光的子元件相结合的最大输入子像素值基本上相同的显示输出。 [0032] 因此，可以单独地对照明构件的每个发光元件中所包括的不同颜色子元件进行调光，同时仍然实现与接收到的图像数据相对应的显示设备输出。这导致功耗明显降低而且显示设备的对比度增强。

[0033] 根据依照本发明的显示设备的另一个实施例，对于每个发光元件 来说，所述显示控制器可以适合于为接收到的图像数据确定对于由发光元件所照射的多个像素来说每种颜色的最大视亮度和最大饱和度，并且控制发光元件的颜色和/或由该发光元件所照射的多个不同颜色子像素中每一个子像素的光透射，从而将该显示设备的可寻址色空间减小到由已确定的最大视亮度和饱和度所限定的空间。

[0034] 此外，在本发明的该实施例中，能够降低功耗并增强显示设备的对比度。 [0035] 根据本发明的显示设备的又一个实施例，所述显示控制器可以配置成控制像素和/或照射该像素的发光元件，使得该像素的视亮度和/或颜色饱和度暂时增强超过接收到的图像数据。

[0036] 因此，能够实现上面提及的“峰化”以便增强用户的观看体验。当实现峰化时，并且关于实现峰化的发光元件而言，这通常是以牺牲功耗降低和对比度增强为代价。 [0037] 当实现该所谓的峰化时，每个发光元件可以有利地包括多个不同颜色的且可单独控制的子元件，并且能够保持每个子元件的平均占空比低于标称的100％。 [0038] 假定LED的占空比保持在规定的范围内，那么作为这样的子元件，LED(发光二极管)是特别适合的，因为LED通常能够应付在比标称最大值更高的功率下的暂时驱动。 [0039] 根据本发明的第二方面，上面提及的和其他目的通过一种用于控制显示设备的方法来实现，该显示设备包括照明构件和显示面板，该照明构件具有多个可单独控制的发光元件，该显示面板设置为由该照明构件进行照射，该显示面板包括多个可单独控制的像素；每个所述像素包括多个可单独控制的子像素，每个子像素适合于允许各自不同的彩色分量通过，其中该方法包括以下步骤：接收图像数据，该图像数据表示要被该显示设备显示的彩色图像；基于接收到的图像数据单独地控制每个发光元件的色彩输出，由此能够改进该显示设备的性能；以及为所述接收到的图像数据确定对于由所述发光元件所照射的多个像素来说每种颜色的最大视亮度和最大饱和度；以及

[0040] 控制每个所述发光元件的所述色彩输出和/或每一个子像素的光透射，以便补偿由于第一种颜色的光泄漏通过适合于允许第二种颜色的光通过的子像素所引起的色彩不平衡，其中所述发光元件的所述色彩输出和/或由发光元件照射的多个不同颜色的子像素的每一个的光 透射被控制从而使得将所述显示设备的可寻址颜色空间减小到由所述已确定的最大视亮度和饱和度所限定的空间。

[0041] 本发明当前第二方面的效果和特征与上面结合第一实施例描述的效果和特征在很大程度上是相似的。

[0042] 根据本发明的第三方面，上面提及的和其他目的通过一种计算机程序模块来实现，该计算机程序模块适合于在根据本发明的显示设备中包括的显示控制器上运行时执行根据本发明的方法的步骤。

[0043] 本发明当前第三方面的效果和特征与上面结合第一实施例描述的效果和特征在很大程度上是相似的。

[0044] 附图说明

[0045] 现在将参考附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，附图示出了本发明当前优选的实施例，在附图中：

[0046] 图1是根据本发明实施例的显示设备的示意方框图；

[0047] 图2a是图1中显示面板的一部分的示意平面图；

[0048] 图2b是图1中照明构件的一部分的示意平面图；

[0049] 图3示意性地示出当由照明构件的发光元件中所包括的子元件照射时经由图1中的显示面板的子像素中的滤光片的泄漏。

[0050] 图4是说明根据本发明的方法的实施例的流程图；

[0051] 图5在色空间中示意性地示出示范性的彩色图像的像素值云团以及具有未调光的照明构件的显示设备可到达的色点；

[0052] 图6在与色空间的R轴和G轴平行的剖面中示意性地示出根据本发明第一实施例在调光之前和之后可到达的色点；

[0053] 图7在与色空间的R轴和G轴平行的剖面中示意性地示出根据本发明第二实施例在调光之前和之后可到达的色点；以及

[0054] 图8示意性地示出由发光构件中的多个发光元件照射某个像素。

[0055] 具体实施方式

[0056] 在下面的描述中，参考包括透射式LCD显示面板和分段的LED背光源的简化显示设备来描述本发明，在透射式LCD显示面板中，每个像素都包括具有滤色片的三个子像素，其分别允许红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)通过，在分段的LED背光源中，每个发光元件都包括四个不同颜色的LED(红色(R)、琥珀色(A)、绿色(G)和蓝 色(B))。

[0057] 应当注意，这绝非限制本发明的范围，其同样可适用于包括另一种显示面板和/或另一种照明构件的显示设备。例如，在分段的LED背光源中，每个发光元件都可以包括三个不同颜色的LED(红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))，并且在透射式LCD显示面板中，每个像素都可以包括具有滤色片的四个子像素，其分别允许红光(R)、绿光(G)、蓝光(B)和白光(W)通过。此外，该显示面板可以利用另一种图像形成技术，如电润湿、电泳、磁泳、电致变色或者微机械反射器。而且，所述照明构件可以借助于与LED不同的光源的矩阵来实现，所述不同的光源如荧光灯，或者作为连同一个或几个光源的光改变构件来实现，其中该光改变构件适合于能够改变由所述光源(一个或多个)所发射的光的颜色。

[0058] 图1示意性地示出了根据本发明实施例的显示设备1，其中透射式LCD面板2形式的显示面板设置成由分段LED背光源3形式的照明构件来照射。LCD面板2包括多个可单独控制的像素4a-d，为了附图的清晰这里仅显示了其中的四个像素，背光源3包括多个可单独控制的发光元件5，为了附图的清晰，仅用附图标记显示出了设置成照射已表示的像素4a-d的那个发光元件。

[0059] 显示设备1还包括显示控制器6，其配置成接收图像数据ID，该图像数据表示要由显示设备1所显示的彩色图像，并且显示控制器还配置成单独地控制显示面板2中包括的像素4a-d中每个像素的光透射(强度和颜色)和背光源3中包括的每个发光元件5的色彩输出(强度和颜色)。

[0060] 在图2a-b中，分别示意性地示出了图1的LCD面板2和背光源3的部分。 [0061] 首先参考图2a，将LCD面板2的每个像素4a-d都细分成三个不同颜色的且可单独控制的子像素10a-c-13a-c。每个像素4a-d都包括红色(R)子像素10a-13a、绿色(G)子像素10b-13b，以及蓝色(B)子像素10c-13c，假定显示面板2的每种颜色具有8位动态范围，每个子像素都能够被控制成在0和255之间的像素值PR、PG、PB，其中0对应于各自的颜色的最小光透射，255对应于各自的颜色的最大光透射。

[0062] 现在转到图2b，图中示出了照明构件3的一部分，其中发光元件5设置成照射像素4a-d。发光元件5包括四个不同颜色的子元件15a-d，每个子元件都配置成可控制地发射具有各自的不同颜色的光。在当前的例子中，子元件15a可控制地发射强度LR在0和255之间的红光(R)，其余子元件15b-d类似地可控制地分别发射强度LA、LG、LB在0和255之间的琥珀光(A)、绿光(G)和蓝光(B)。

[0063] 现在参考图3来描述子像素10-13a-c中的有缺陷的滤色片的典型情况。图3中示出了图1中显示设备的示意截面视图，其中通过具有子元件15a-d的发光元件5来照射子像素10-13a-c(在图3的截面视图中只能看到10-11a-c)。

[0064] 如针对将所有子像素10-11a-c都设置成完全透光并且只将红色(R)子元件15a设置成发射光的示范性情况所示，红色子元件15a所发射的光不仅被允许透过“红色”子像素10-11a，而且某些红光还泄漏通过其他不同颜色的子像素，如穿过绿色和蓝色子像素10b-c的细箭头所示。

[0065] 在利用滤光片来获得不同颜色的子像素的情况下，泄漏的量是所用的特定滤色片的材料性质，并且在背光源发射白光的情况下，可以在一开始就对显示设备进行校准以考虑该泄漏。但是，如果由背光源所发射的或者由背光源的多个部分所发射的光的颜色从其最初的颜色发生变化，那么上述泄漏将导致图像中的色移或者不平衡，这可能是观众非常讨厌的情况。

[0066] 对于诸如RGBW(W＝白色)的多个子像素，情况尤其如此：白色子像素(即无滤色片)将透射照射其的所有子元件或者光源的光。当利用诸如RAGB(A＝琥珀色)的多个原色光源时，情况是相同的：红色和绿色滤色片将透射琥珀色光源。

[0067] 参考图4中的流程图以及上面已经参考的图1-3，现在描述根据本发明的方法的优选实施例，根据该实施例能够解决由于显示面板2的子像素10-13a-c中的颜色泄漏所引起的色彩不平衡的问题。

[0068] 在下面的描述中，假定照明构件3的发光元件5不重叠，即能够按照唯一且明确的方式将显示面板2的每个像素4a-d分配给特定的发光元件5。用于处理邻近发光元件之间存在重叠的情况的修改(modification)将在下面结合图8来描述。

[0069] 考虑某个发光元件5以及被该发光元件5照射的显示面板像素4a。观众所感受的该像素4a的三刺激值或色坐标[X，Y，Z]由下面的关系式给出：

[0070]

[0071] 要注意，该三刺激值[X，Y，Z]包括颜色和强度。在这一关系式中，[PR，PG，PB]是提供给显示面板且对应于接收到的图像数据ID的RGB子像素10a-c的灰度值。可以形成比例矩阵M，其考虑不同颜色的子元件15a-d的光谱组成和强度以及在子像素10a-c中的滤色片的透射特性。该矩阵定义如下：

[0072]

[0073] 该矩阵的元素又由下面的关系式来定义(考虑例如子像素10-13a中的红色滤色片)：

[0074]

[0075] 表示处于其接通状态时的红色子像素10-13a所透射的光的三刺激值。该值取决于与考虑的背光源像素4a-d所对应的红色子元件15a、琥珀色子元件
15b、绿色子元件15c和蓝色子元件15d的强度[LR，LA，LG，LB]。该值还取决于透射矩阵MR，该透射矩阵描述了这些子元件15a-d的光通过红色滤色片的透射。该矩阵在实践中是已知的。在当前描述的例子中，描述了四个原色光源的情况。但是应当注意， 这里描述的方法可适用于任何数量的原色。对于绿色和蓝色滤色片存在类似的关系。

[0076] 在对背光源像素调光(控制特定发光元件5的色彩输出)之后，处于其接通状态时的红色子像素所透射的光的三刺激值由下面的关系式给出：

[0077]

[0078] 其中

[0079]

[0080] 在该关系式中，[cR，cA，cG，cB]是RAGB光源15a-d的调光因数。当然，透射矩阵MR不取决于发光元件5的调光的量。

[0081] 旧的像素值(即在对照明构件3调光之前)与新的像素值(即在对照明构件3调光之后)之间的关系由下面的关系式给出：

[0082]

[0083] 再次转到图4，在第一步骤101中，显示控制器6接收图像数据ID，该图像数据表示要被显示设备1显示的图像。然后，对于背光源3中的每个发光构件LEn执行步骤102至105。在步骤102中，确定特定发光构件5所照射的子像素10a-c-13a-c之间的图像数据ID中的最大输入子像素值PRmax、PGmax、PBmax。

[0084]

[0085] 在随后的步骤103中，用在显示设备1调整之后所希望的已改变的最大子像素值max max max max max maxP′R 、P′G 、P′B 来代替已确定的最大输入子像素值PR 、PG 、PB ，在当前的例子中，将最大子像素值全部都设置为最大透射减去裕度(margin)的值以避免限幅，换句话说，将max max max
最大子像素值设置成P′R ＝P′G ＝P′B ＝255-δ。代替具有固定的裕度δ，可以采用探试法并让该裕度变为取决于每种颜色的调光量(例如最大裕度对应调光程度最大的颜色)。

[0086] 在下面的步骤104中，通过将方程式(7)代入方程式(6)来确定调光因数cR、cA、cG、cB。换句话说，要求在调光之前和之后观众所感受的像素的三刺激值是相等的。 [0087] 在重写得到的关系式之后，得出：

[0088]

[0089] 根据这一关系式，能够解出调光因数[cR，cA，cG，cB]。这里应当注意，解不需要是唯一的。但是，在不同的滤色片与原色光源一样多的特殊情况下，方程式(8)的解是唯一的。 [0090] 基于在步骤104中确定的调光因数，在步骤105中利用方程式6给出的关系式来为特定发光元件5所照射的每个像素4a-d确定改变的像素值PR′、PG′和PB′。 [0091] 在已经为照明构件3中的每个发光元件执行了步骤102-105之后，在步骤106中，由显示控制器6控制显示设备1以便利用这里确定的背光源3的子元件15a-d的强度LR′、LA′、LG′和LB′以及已改变的像素值PR′、PG′和PB′来显示图像。

[0092] 这里还应当注意，通过用大于1的某个因数与由此获得的调光因数[cR，cA，cG，cB]相乘能够获得例如上面提及的“峰化”。

[0093] 更详细地，现在将考虑仅具有红色和绿色这两个不同的滤色片以及仅具有红色和绿色这两个原色发光子元件的情况。在这种情况下，方程式(8)变为：

[0094]

[0095] 其中

[0096]

[0097] 并且

[0098]max max

[0099] 在方程式(10)中，πR＝P’R 且πG＝P’G 。注意，方程式(9)中的矩阵A＝-1A1 ·A2包含非对角线的项，这些项在利用自然( )调光方法的情况下是不存在的，在所述自然调光方法中不考虑滤色片的泄漏。

[0100] 现在利用由显示设备1所显示的示范性图像来举例说明上述方法。 [0101] 在图5中，用代表图像的色空间中的像素值云团20来代表该图像。图5中包含该云团的框21代表背光源3中的全部发光元件5未被调光的显示设备可到达的色点，即该背光源发射其最大强度的均匀单色光。

[0102] 在图5中，X轴主要代表眼睛对红色的灵敏度，Y轴代表对绿色的灵敏度，Z轴代表对蓝色的灵敏度。

[0103] 为了简化下面的讨论，现在考虑每个像素仅有两个滤色片(例如红色和绿色)以及每个发光元件仅有两个原色光源或子元件(例如红色和绿色)的情况。在这种情况下，图5中的色空间变换成图6中的剖面30。现在假定滤色片如上面参考图3所述发生泄漏。对于图6中勾画的情况，能够推断对红光源轻微地调光以及对绿光源按照两倍调光应当是可能的。但是，当发生上述情况时，较少的绿光将泄漏通过红色滤色片。结果，红色滤色片所透射的光将变得更纯。另一方面，绿色滤色片所透射的光将变得不太纯。 [0104] 为了不对所感受的图像质量产生有害的影响，应当考虑该泄漏，这能够例如利用上面参考图4所描述的方法来进行。

[0105] 根据本发明的第二实施例，可以如图7中示意性所示的确定在照 明构件3中包括的发光元件5以及在显示面板2中包括的像素4a-d的改变的设置。根据该第二实施例，为某个背光源像素5所照射的像素4a-d确定每种颜色的最大视亮度(图7中的点A和B)以及对于每种颜色来说所需要达到的最大饱和度(点C和D)。利用该知识，例如就能量消耗来说能够使该背光和显示最优化，同时确保仍然能够对所需的色坐标进行寻址。 [0106] 最后，参考图8来讨论邻近的发光元件5的发射图案重叠的情况。 [0107] 在图8中，示出了显示面板2中的像素Pi由照明构件3中相邻位置的发光元件Lj-1、Lj所照射。在下文中将证明怎样改变参考图4所描述的方法来补偿在邻近的发光元件之间发生的这种重叠。以下的关系式在下面两个假定之下成立：

[0108] 1)将背光源3设计为当全部发光元件5处于其标称的未调光的强度时该背光源能够均匀地照射整个显示面板2(这能够例如通过在背光源3和显示面板2之间插入漫射体(未示出)来实现)；以及

[0109] 2)给定发光元件5，各个不同颜色的子元件15a-d的发射图案重合。 [0110] 首先考虑单色的情况。设Lij是由背光源像素j所引起的显示像素i的位置处的亮度(luminance)。给定第一个假定，则成立

[0111]

[0112] 其中c是常数。设Pi是显示像素i在调光之前的灰度值。在照射该显示像素的背光源像素之间分配该灰度值：

[0113] Pij＝Pi·Lij/c.(13)

[0114] 在该表达式中，Pij是分配给背光源像素j的显示像素i的灰度值的一小部分。利用这种分配，

[0115]

[0116] 接着，执行参考图4所描述的步骤。该算法中的第一步骤是找到 由背光源像素j(即考虑的背光源像素)所照射的像素i的集合中所出现的最大灰度值。为了考虑该背光源像素j具有不均匀的强度分布，利用加权因数对Pij进行加权：

[0117] Pij→Pij·c/Lij＝Pi.(15)

[0118] 换句话说，当搜索出现的最大灰度值时能够取Pij＝Pi。结果，在调光之后，得到背光源像素j的调光因数和新的灰度值Pij′：

[0119]

[0120] 撇号(prime)表示调光之后的情况。事实上，Lij′/Lij是背光源像素j的调光因数(实际上与i无关)。要在面板上显示的实际灰度值是从该关系式再次获得的： [0121]

[0122] 现在，只要遵守第二个假定，那么颜色的扩展就是直接的：通过构造，该过程为所有滤色片和原色光源提供正确的结果。

[0123] 在实践中，只考虑对某个显示像素i有贡献的那些背光源像素j可能是有利的，所述背光源像素的亮度相对于背光源像素中心的亮度值超出某一阈值：这避免了考虑背光源像素的亮度分布的任何长尾，由此减少了计算工作量。

[0124] 本领域技术人员应当认识到，本发明绝不限于上面描述的优选实施例。例如，可以将漫射体或者其他光学元件放置在照明构件和显示面板之间，以便按照各种可能的方式调节由发光元件发射的光。此外，作为上面描述的实施例的可替换的方式，根据本发明的显示设备可以基于所谓的光谱连续照明。例如，显示面板的每个像素都可以具有两个子像素；一个具有滤色片A，一个具有滤色片B。照明构件中的每个发光元件都可以装备有光源C和D。然后在操作中，将每个图像帧分成两个子帧。在一个子帧中光源C接通，而在第二个子帧中光源D接通。滤色片A和B中的每一个都透射由光源C和D所发射的光谱的一部分。
另外，可以扫描该照明构件。例如，可以将背光源分成许多行。 在操作中，与对所述显示面板像素行进行寻址同步地接连激活每一行。该方法在减小由显示面板响应时间所引起的图像模糊是有利的。对于LCD显示器，情况尤其如此。