Herausforderungen und Qualitätssicherung beim lokalen Dimmen von LC-Displays mit seitlich angeordneten LEDs [article]

Daniel Schäfer, Universität Des Saarlandes, Universität Des Saarlandes
2018
Hiermit versichere ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe. Die aus anderen Quellen oder indirekt übernommenen Daten und Konzepte sind unter Angabe der Quelle gekennzeichnet. Die Arbeit wurde bisher weder im In-noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form in einem Verfahren zur Erlangung eines akademischen Grades vorgelegt. Saarbrücken, den Danksagung Die vorliegende Arbeit entstand im
more » ... t entstand im Rahmen meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Promotionsstudent am Lehrstuhl für Mikroelektronik der Universität des Saarlandes. Mein besonderer Dank gilt hierbei Herrn Prof. Dr.-Ing. Chihao Xu für die Betreuung dieser Arbeit als Doktorvater und die Möglichkeit, diese Arbeit an seinem Lehrstuhl durchführen zu können. Er hat mit stets neuen Aspekten der Displayforschung mein Interesse an diesem Thema über die gesamte Dauer der Zusammenarbeit weiter erhöht. Auch die von ihm gegebenen Möglichkeiten der Teilnahme an vielen internationalen Fachkonferenzen haben mir das Forschungsthema immer wieder neu eröffnet. Dem Leiter der Gruppe "Max Planck Center for Visual Computing and Communication" und Senior Researcher am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken, Dr. Andreas Karrenbauer, danke ich für die Übernahme des Zweitgutachtens. Ebenso danke ich allen Mitgliedern der Prüfungskommission. Weiterhin danke ich allen meinen langjährigen Arbeitskollegen am Lehrstuhl für Mikroelektronik, die mir mit immer neuen Denkansätzen und Diskussionen in vielen Bereichen dieser Arbeit unterstützend zur Seite standen. Besonders genannt seien hier Marc Albrecht und Tobias Jung, die mir bereits während meiner Diplomarbeit bei allen Fragen zur Seite standen. Außerdem danke ich Maxim Schmidt und Michael Grüning für ihre Hilfe bei der Adaption des SSC-Algorithmus auf neue Prototypen und die Zusammenarbeit bei zahlreichen Veröffentlichungen. Insbesondere danke ich Yassen Dobrev und Pascal Volkert für die von ihnen gegebenen Einblicke in die OLED-Forschung und die Beantwortung vieler Alltagsfragen in ausführlichen Pausendiskussionen. An dieser Stelle bedanke ich mich auch bei allen Studenten, die ich im Laufe der Zeit in diversen Bachelor-und Master-Arbeiten betreut habe, bzw. die mir im Rahmen ihrer Hiwi-Tätigkeit hilfreich zur Seite standen. Ein großer Dank gebührt auch der Firma Hisense Electric, die mich im Laufe der Arbeit stets mit aktuellen Prototypen unterstützte und auch immer zur Validierung des Algorithmus bereit war. Außerdem danke ich meinen Eltern und meiner gesamten Familie, die mich schon während meines Studiums und auch darüber hinaus immer unterstützt hat und ohne die diese Arbeit nicht möglich gewesen wäre. Der größte Dank gebührt zuletzt meiner Frau Michaela. Sie hat mich während der ganzen Zeit unterstützt und angetrieben, gerade wenn die eigene Motivation manchmal gefehlt hat. Sie hat immer an mich geglaubt und ich danke ihr für ihre Geduld und ihr Durchhaltevermögen. Kurzzusammenfassung Das lokale Dimmen von LC-Displays bietet großes Potential zur Leistungseinsparung und zur Verbesserung der visuellen Qualität. Aufgrund der Besonderheiten von LC-Displays mit seitlich angeordneten LEDs entfalten Local-Dimming-Algorithmen bei diesen Displays zurzeit nicht ihre vollen Möglichkeiten. Beim Dimmen solcher Displays können viele ungewollte visuelle Artefakte auftreten. Daher wird das lokale Dimmen für solche Displays nur moderat eingesetzt. Eine Vermeidung dieser Artefakte kann es ermöglichen, das Potential des Local-Dimmings voll auszuschöpfen. Da nur ausreichend bekannte visuelle Artefakte verhindert werden können, werden diese ausführlich analysiert und Lösungsvorschläge zur Vermeidung gegeben. Hierzu werden acht Displays mit Edge-Lit Hintergrundbeleuchtung betrachtet. Die Displays werden dabei auf statische und dynamische Artefakte untersucht und es werden Möglichkeiten genannt, wie die visuelle Qualität gesichert und gesteigert werden kann. Um insbesondere keine Artefakte in der Darstellung künstlicher Bilder zu erzeugen, wird eine Menü-Detektion eingeführt und alle Parameter des Dimming-Algorithmus angepasst. Durch die abschließende Optimierung der Hintergrundbeleuchtung in Bezug auf das Local-Dimming, welche Anzahl und Position der LEDs sowie die Form der LSF betrifft, kann somit ein Algorithmus vorgestellt werden, welcher die Herausforderung des lokalen Dimmens für Edge-Lit-Displays meistert und gleichzeitig die visuelle Qualität sicherstellt. Abstract Local dimming of LC-Displays offers a high potential for power saving and the improvement of the visual quality. Because of the particularities of Edge-Lit LC-Displays, local dimming algorithms do not yet reach best possible results. The dimming of such displays may produce unintentional visual artefacts. Therefore, the impact of local dimming for such displays is rare. Avoiding these artefacts can help local dimming to reach its full potential. Since only sufficiently understood visual artefacts can be prevented, they are analysed and solutions are suggested. There are eight displays with Edge-Lit backlight considered. The static and dynamic visual artefacts of these displays are analysed and a description to ensure und increase the visual quality is given. Especially to avoid artefacts with artificial images, a menu detection is introduced and all parameters of a dimming algorithm are adjusted. The final optimization of the backlight, related to the number and the position of the LEDs and the shape of the LSF, allows a local dimming algorithm, which can reach the dimming challenges of Edge-Lit displays and ensure the visual quality at the same time.
doi:10.22028/d291-27127 fatcat:aedfm5ktp5azdaubidehjebxka