CN101751879A - 液晶显示器、背光源控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器、背光源控制系统及方法，系统包括：信号采集子系统，用于采集液晶显示驱动信号；信号处理子系统，进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号的值；信号输出子系统，用于将所述背光控制信号的值生成背光控制信号，并输出所述背光控制信号；背光源驱动电路，用于接收所述背光控制信号，并根据所述背光控制信号为液晶显示屏提供相应亮度的光源。显示器包括上述控制系统、背光源及液晶显示屏。方法采用最大值算法、归一化算法及函数映射等简单的处理方法，通过成本较低的处理芯片即可实现，降低了液晶显示器的成本。

Description

液晶显示器、背光源控制系统及方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示器、背光源控制系统及方法。

背景技术

由于液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)面板本身不具有发光特性，所以必须在LCD面板后面加上一个发光源，方能达到显示效果。

背光模块即背光源就是LCD产品中的发光源。背光源属于LCD器件中的光学组件，是LCD器件一个关键零组件，主要由光源、导光板、光学用膜片、塑胶框等组成。背光源具有亮度高，寿命长、发光均匀等特点。

目前，背光源依光源的种类不同分为冷光片(Electro Luminescent，EL)、冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)及发光二极管(LightEmitting Diode，LED)三种类型，依光源分布位置不同，则分为侧光式和直下式。

由于LCD器件对背光源的发光亮度要求很高，且背光的利用率不到10％，因此，背光源是LCD器件中最费电的配件。而LCD器件的高亮度要求使得LCD耗电量居高不下，因此，在不增加耗电的情况下提高背光源亮度进而增加LCD亮度也是主要发展趋势之一。在全球能源危机的情况下，降低LCD器件的耗电量，实现节能，具有非常重要的意义。

现有技术中，侧光式背光源都是处于一直打开状态，即在LCD器件显示较暗画面时，背光也保持全亮，既浪费能源，又降低了LCD的对比度。

直下式背光源虽然通过区域控制技术能实时调节背光，降低功耗和热量，增加对比度，但是，由于要对视频信号进行复杂的算法处理，需要增加成本较高的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等处理器进行高速运算，而且背光控制信号和LCD的驱动信号要同时进行调节才能保证显示画面不失真。这类产品系统复杂，成本高，难以进入普通消费类市场。

发明内容

本发明的目的在于提出一种液晶显示器、背光源控制系统及方法，以实现在降低液晶显示器能耗的同时降低成本，提高产品性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种背光源控制系统，包括：

信号采集子系统，用于采集液晶显示驱动信号；

信号处理子系统，进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号的值；

信号输出子系统，用于将所述背光控制信号的值生成背光控制信号，并输出所述背光控制信号；

背光源驱动电路，用于接收所述背光控制信号，并根据所述背光控制信号为液晶显示屏提供相应亮度的光源。

本发明还提供了一种设置有上述背光源控制系统的液晶显示器，包括背光源、液晶显示屏，其中，所述背光源控制系统控制所述背光源为所述液晶显示屏提供相应亮度的光源。

本发明还提供了一种背光源控制方法，包括：

采集液晶显示驱动信号；

对所述液晶显示驱动信号进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号，获得背光控制信号的值，并生成背光控制信号；

通过所述背光控制信号控制背光源生成相应亮度的光源。

上述技术方案，背光源控制系统能够根据液晶显示器的显示画面，仅对背光源亮度进行调节，从而降低了背光源的耗电量，同时由于采用最大值算法、归一化算法及函数映射等简单的处理方法，通过成本较低的处理芯片即可实现，降低了液晶显示器的成本，提高了产品性能。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明背光源控制系统实施例的结构示意图；

图2为本发明液晶显示器实施例的结构示意图；

图3为本发明背光源控制方法实施例的流程图；

图4为本发明背光源控制方法实施例中生成背光控制信号的流程图；

图5为本发明背光源控制方法实施例中背光源亮度参数映射的示意图。

具体实施方式

图1为本发明背光源控制系统实施例的结构示意图。背光源控制系统包括：信号采集子系统11、信号处理子系统12、信号输出子系统13及背光源驱动电路14。其中，信号采集子系统11用于采集LCD驱动信号，以供信号处理子系统12进行算法运算，实现信号采集子系统11的芯片的数量可以是单数，也可以是复数。信号处理子系统12用于对所述LCD驱动信号进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号的值。信号处理子系统12将信号采集子系统11采集到的信号按照上述函数算法进行计算，得到背光源的背光控制信号的值，并将背光控制信号的值传送至控制信号输出子系统13。信号输出子系统13用于将所述背光控制信号的值生成背光控制信号，并将所述背光控制信号输出给背光源的驱动控制端。实现信号输出子系统13的硬件可以是单个输出芯片，也可以是具有该功能的电路模块。背光源驱动电路14用于接收所述背光控制信号，并根据所述背光控制信号驱动背光源15为液晶显示器的液晶显示屏提供相应亮度的光源。

上述信号处理子系统12可包括：最大值计算单元、判断单元、归一化单元及映射单元。其中，最大值计算单元用于计算出所述信号采集子系统采集到的一帧所述LCD驱动信号的像素亮度最大值。也就是计算一帧画面中红、绿、蓝像素对应的像素亮度最大值。所述最大值计算单元可采用冒泡法或比较法等各种最大值算法计算像素亮度最大值。判断单元用于判断所述最大值计算单元是否完成一帧所述LCD驱动信号的计算。归一化单元用于对所述像素亮度最大值进行归一化计算，将像素亮度最大值转化成[0，1]区间上的一个数值。映射单元用于通过[0，1]区间上的凸函数将所述归一化单元的计算结果与背光源亮度参数进行映射，得到所述背光控制信号的值。

上述信号处理子系统12可通过单片机、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)或实时操作系统(Real Time Operating System，ARM)等专用处理芯片实现。这些芯片的数量可以是一个，也可以是多个。

上述信号输出子系统13可将背光控制信号的值生成对应占空比的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)背光控制信号。生成输出的背光控制信号的格式可为晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，TTL)电平、互补对称金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)电平，或者背光源驱动控制端可接收的其它信号形式。

上述背光源驱动电路14能够为背光源15提供能量，并能接收背光控制信号，使背光源15按照背光控制信号的状态进行工作。背光源驱动电路的工作模式可为恒流工作模式或恒压工作模式。

上述LCD驱动信号的格式可为视频图像矩阵(Video Graphics Array，VGA)格式、数字可视化界面(Digital Visual Interface，DVI)格式或能被液晶显示器接收和处理的其它格式。

本实施例中，背光源控制系统通过对LCD驱动信号显示画面的分析，利用算法函数计算得到背光控制信号，使液晶显示器背光根据显示画面即LCD驱动信号进行动态调节而不必对LCD驱动信号做处理，解决了液晶显示器动态背光系统计算复杂、成本高的问题。并且，对比度是用像素亮度最大值除以像素亮度最小值，在最大值不变的情况下，降低亮度最小值，则对比度得到提高。背光源控制系统通过对液晶显示器的背光源进行动态调节后，降低了暗态下显示画面的亮度，从而使对比度提高。

图2为本发明液晶显示器实施例的结构示意图。液晶显示器包括背光源控制系统21、背光源22、液晶显示屏23，其中，所述背光源22是液晶显示器的光源器件。所述背光源控制系统21为上述系统实施例中提供的任意一种背光源控制系统，用于控制所述背光源22为所述液晶显示屏23提供相应亮度的光源。所述背光源22可为EL背光源、CCFL背光源或LED背光源等所有能够提供恒定面光源的器件，能够为液晶显示屏23提供一定亮度和均匀度的面光源。

本实施例中，液晶显示器通过使用上述背光源控制系统对背光源进行控制，使背光源能够根据显示画面即LCD驱动信号进行动态调节，且无需对LCD驱动信号做处理，便保证了液晶显示器的画面显示质量，解决了液晶显示器动态背光系统计算复杂、成本高的问题。并且，背光源控制系统通过对液晶显示器的背光进行动态调节，解决了LCD器件功耗大、对比度低的问题。

图3为本发明背光源控制方法实施例的流程图。本实施例中，采用上述系统实施例给出任意一种背光源控制系统对上述显示器实施例提供的任意一种液晶显示器中的背光源进行控制，控制过程包括：

步骤31、背光源控制系统采集LCD驱动信号；

步骤32、背光源控制系统对所述LCD驱动信号进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射运算，获得背光控制信号的值，并生成背光控制信号；

步骤33、背光源控制系统通过所述背光控制信号控制背光源生成相应亮度的光源，提供给液晶显示屏。

上述步骤32中，生成背光控制信号过程如图4所示。图4为本发明背光源控制方法实施例中生成背光控制信号的流程图。生成背光控制信号的过程包括：

步骤41、最大值计算单元利用最大值算法计算出一帧画面中对应各像素视频信号即LCD驱动信号的像素亮度最大值。

步骤42、判断单元判断是否完成对当前一帧画面所有数据的计算，如果计算完成，则已得到一帧画面数据中的像素亮度最大值，执行下一个步骤43；如果没有完成，则需继续循环，执行步骤41计算像素亮度最大值。

步骤43、归一化单元将计算得到的一帧画面中像素亮度最大值进行归一化计算，得到[0，1]区间上的一个值。

步骤44、映射单元进行背光源亮度参数映射。如图5所示，横轴是将像素亮度最大值归一化后的值，纵轴是背光源对应的亮度值。用来参数映射的函数曲线是0到1闭区间上的一个1/3次二元幂函数曲线。映射单元将得到的[0，1]区间上的值经该函数曲线映射后，与程序中的背光源亮度参数相对应，得到对应的背光源亮度参数值，即背光控制信号的值。

步骤45、信号输出子系统根据得到的背光控制信号的值，生成对应占空比的PWM背光控制信号。

上述方法、设备及系统实施例根据LCD驱动信号即液晶显示器显示的内容，利用成本较低的处理芯片进行运算处理，不对LCD驱动信号进行调节，而仅对背光源亮度进行控制，从而降低了背光源的耗电量，提高了显示的效果和显示画面的动态对比度，并且，背光源根据画面进行的亮暗调节还有效改善了液晶显示器在显示动态画面时的拖影现象。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种背光源控制系统，其特征在于，包括：

信号采集子系统，用于采集液晶显示驱动信号；

信号处理子系统，进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号的值；

信号输出子系统，用于将所述背光控制信号的值生成背光控制信号，并输出所述背光控制信号；

背光源驱动电路，用于接收所述背光控制信号，并根据所述背光控制信号为液晶显示屏相应亮度的光源。

2.根据权利要求1所述的背光源控制系统，其特征在于，所述信号处理子系统包括：

最大值计算单元，用于计算出所述信号采集子系统采集到的一帧所述液晶显示驱动信号的像素亮度最大值；

判断单元，用于判断所述最大值计算单元是否完成一帧所述液晶显示驱动信号的计算；

归一化单元，用于对所述像素亮度最大值进行归一化计算；

映射单元，用于通过[0，1]区间上的凸函数将所述归一化单元的计算结果与背光源的背光源亮度参数进行映射，得到所述背光控制信号的值。

3.根据权利要求2所述的背光源控制系统，其特征在于，所述最大值计算单元采用冒泡法或比较法计算像素亮度最大值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的背光源控制系统，其特征在于，所述信号处理子系统通过单片机、数字信号处理器或实时操作系统芯片实现。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的背光源控制系统，其特征在于，所述信号输出子系统的输出格式为晶体管-晶体管逻辑电平或者互补对称金属氧化物半导体电平。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的背光源控制系统，其特征在于，所述背光源驱动电路的工作模式为恒流工作模式或恒压工作模式。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的背光源控制系统，其特征在于，所述液晶显示驱动信号的格式为视频图像矩阵格式或数字可视化界面格式。

8.一种设置有上述权利要求1至7中任一项所述背光源控制系统的液晶显示器，包括背光源、液晶显示屏，其特征在于，所述背光源控制系统控制所述背光源为所述液晶显示屏提供相应亮度的光源。

9.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，所述背光源为冷光片背光源、冷阴极荧光灯背光源或发光二极管背光源。

10.一种背光源控制方法，其特征在于，包括：

采集液晶显示驱动信号；

对所述液晶显示驱动信号进行最大值算法、归一化算法及背光源亮度参数映射，获得背光控制信号，获得背光控制信号的值，并生成背光控制信号；

通过所述背光控制信号控制背光源生成相应亮度的光源。

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