Sorted Sector Covering mit Bildkondensierung : eine universelle Methode zur effizienten Berechnung von Local Dimming LED Backlight

Abstract

Durch die immer größer werdenden Bildschirmdiagonalen (TV, Computermonitor) und den Wunsch nach noch mehr Flexibilität im Bereich der mobilen Kommunikation (Smartphone, Notebook, iPad) spielt der Leistungsverbrauch von Flüssigkristallanzeigen (LCDs), der zu einem Großteil vom Backlight bestimmt wird, eine immer wichtigere Rolle. Local Dimming LED Backlight ist eine Möglichkeit, den Leistungsverbrauch des Backlights um bis zu 50% zu reduzieren, indem die erzeugte Helligkeit lokal an das darzustellende Bild angepasst wird. Die Herausforderung besteht darin, möglichst viel Leistung einzusparen und gleichzeitig die Qualität des dargestellten Bildes und dessen Helligkeit zu erhalten. Um die enormen Daten eines Bildes in Echtzeitbetrieb zu verarbeiten und zugleich den Leistungsverbrauch zu minimieren, muss die Lösung effizient sein. Die bisherigen Methoden zur Berechnung von Local Dimming LED Backlight basieren auf der Bildverarbeitung und erfüllen die beschriebenen Anforderungen nur teilweise. Darüber hinaus sind sie für neue Edge-Lit Backlights ungeeignet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neuartige, auf einem mathematischen Modell des Backlights basierende, Optimierungsmethode entwickelt. Diese wurde für verschiedene Prototypen in Hardware implementiert und die daraus resultierenden Ergebnisse wurden untersucht und ausgewertet.

Liquid Cristal Displays (LCDs) are by far the most prevalent display technology. Growing screen sizes and mobility requirements make the reduction of the LCD’s power consumption, which is mainly caused by the backlight, to one of today’s hottest topics of the LCD industry. An ideal solution to reduce the power consumption to up to 50% is local dimming LED backlight. That is, the luminance of the backlight is locally adapted according to the image content. The challenge is to save as much power as possible without a degradation of the visual quality and a loss of luminance. The local dimming hardware must be quick enough for video application and as efficient as possible at the same time, for a low hardware effort. State of the Art approaches are not capable to meet all the challenges and are inapplicable for novel edge-lit backlights. That’s why a new approach for the calculation of local dimming LED backlight, which is based on a mathematical model of local dimming, has been developed and presented in this work. This method has been implemented for different prototypes. The results achieved are presented and discussed.