CN100570690C

CN100570690C - Led动态背光源控制算法

Info

Publication number: CN100570690C
Application number: CNB200610170237XA
Authority: CN
Inventors: 宋义; 刘冶; 苏遵惠
Original assignee: Shenzhen Diguang Electronics Co Ltd
Current assignee: Dongguan Diguang Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: CN101206837A

Abstract

一种LED动态背光源控制算法，用于LED动态背光源控制系统，包括以下步骤：A.控制系统开机或复位时对LED背光源进行白平衡校正；B.通过RGB数据以及像素同步信号、场同步信号和行同步信号取得图像数据和图像分辨率；C.将LED背光源分为n块，其中n大于或等于1，小于或等于LED总数的三分之一；D.在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号作为控制数据进行控制；E.每一块与周围块在亮度和色度上采用渐变控制，使每一块与周围块之间实现平滑过渡；F.将白平衡校正数据和LED控制数据进行叠加，得到新的控制数据；G.将新的控制数据传递给LED背光源。

Description

LED动态背光源控制算法

技术领域

本发明涉及一种LED动态背光源控制算法，属于LCD显示领域和背光源领域，也属于视频图像处理、控制领域。

背景技术

目前大尺寸LCD如LCD-TV所用的背光源大部分是CCFL背光源。在整个工作期间内CCFL背光源始终满负荷工作，电能消耗很大，占整机电能消耗的60％以上。由于背光源始终全亮，每只灯管的亮度和功耗基本相同，不能随视频信号改变亮度和颜色，而LCD又不能将不需要的光线完全关闭，因此造成图像对比度下降，色饱和度下降。一方面消耗了大量电能，另一方面又造成图像质量下降，这是极不合理的。为了解决这一问题，本申请人在此之前已经申请了LED动态背光源控制电路的专利200610150425.6，在这个专利中，声明了一种LED动态背光源。这种LED动态背光源只在需要的时间需要的地方发出需要的光，因而大幅度降低了电能的消耗，又大幅度提高了LCD的图像对比度和色饱和度。本发明所涉及的是LED动态背光源控制系统的算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED动态背光源控制算法，用于LED动态背光源控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种LED动态背光源控制算法，用于LED动态背光源控制系统，其包括以下步骤：A.控制系统开机或复位时对LED背光源进行白平衡校正；B.通过RGB数据以及像素同步信号、场同步信号和行同步信号取得图像数据和图像分辨率；C.将LED背光源分为n块，其中n大于或等于1，小于或等于LED总数的三分之一；D.在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号作为控制数据进行控制；E.每一块与周围块在亮度和色度上采用渐变控制，使每一块与周围块之间实现平滑过渡；F.将白平衡校正数据和LED控制数据进行叠加，得到新的控制数据；G.将新的控制数据传递给LED背光源。

本发明进一步的优选方案是：在步骤A中，控制系统先将白屏数据写入LED背光源，对LED背光源进行白平衡检测；系统对检测到的信号进行累加平均得到白平衡检测数据；系统将这个数据与白平衡标准数据进行比对，得出白平衡误差数据；系统根据误差计算出白平衡校正数据，并将白平衡校正数据与白屏数据进行叠加输出给LED背光源的驱动电路，同时，系统将白平衡校正数据保存起来，将白平衡检测电路关闭。

本发明进一步的优选方案是：在步骤B中，由主机输出的数字R、G、B信号和像素同步信号、场同步信号、行同步信号进入系统，系统在场同步信号的控制下开始对像素同步信号、行同步信号进行计数，当下一个场同步信号出现时计数结束，系统根据计数结果确定图像的分辨率，并将图像分辨率检测部分关闭。此外，在步骤B中，系统还要从控制功能设定电路中取得LED背光源的各项参数以及LED背光源的工作模式。

本发明进一步的优选方案是：在步骤D中，在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号的70％至100％作为控制数据进行控制。

本发明进一步的优选方案是：在步骤E中，采用的将每一块和周围块之间色彩和亮度差控制在5％至95％的渐变控制。

本发明进一步的优选方案是：系统根据接收到的场同步信号、行同步信号、像素同步信号以及控制功能设定电路所给出的设定参数，产生位移时钟、锁存信号和使能信号；系统在位移时钟和锁存信号的控制下将所述新的控制数据传输给LED背光源，LED背光源在锁存信号和使能信号的控制下工作。

本发明进一步的优选方案是：为了方便存储，所有的控制数据均转换为串行格式。

本发明具有的优点：本发明可以根据图像的要求对部分发光点的亮度和颜色进行控制，而对其它发光点采用渐变算法进行控制，使得功耗下降，色纯度、对比度大幅度提升；此外，本发明还进行白平衡检测，可以对LED动态背光源进行白平衡校正，使其工作在正确的白平衡状态下。

本发明的上述和另外的特征、优点可以通过以下结合附图的详细说明得到进一步的理解。

附图说明

图1为本发明控制算法的方框图一；

图2为本发明控制算法的方框图二；

图3为本发明控制算法的方框图三；

图4为控制系统的示意图。

具体实施方式

动态背光源控制系统是LED背光源的核心部分，而控制算法决定了控制系统的性能。本发明的算法流程如图1至图3所示。

如图1至图3所示，本发明提供一种LED动态背光源控制算法。首先，如图2所示，在开机或复位时系统初始化，对LED背光源进行白平衡校正。系统先将白屏数据写入LED背光源，系统对LED背光源进行白平衡检测。LED背光源上均匀分布着多个白平衡检测探头，检测电路将这些探头检测到的信号传送到系统(如图4中方向向上的箭头所示)，系统对这些信号进行累加平均得到白平衡检测数据。系统将这个数据与白平衡标准数据进行比对，得出白平衡误差数据。系统根据误差计算出白平衡校正数据，并将白平衡校正数据与白屏数据进行叠加输出给LED背光源的驱动电路，使LED背光源工作在正确的白平衡状态下。系统将白平衡校正数据保存起来，将白平衡检测电路关闭。

如图3所示，系统要通过RGB数据以及像素同步信号、场同步信号和行同步信号取得图像数据和图像分辨率，具体而言，就是先进行图像分辨率检测，然后进行图像分辨率计算。视频信号有多种分辨率，系统要正确的控制LED背光，必须对视频信号的分辨率进行正确的判断。如图4所示，由主机(LCD-TV、LCD显示器控制电路)输出的数字R、G、B数据和像素同步信号、VS(场同步信号)、HS(行同步信号)进入系统(粗箭头所示)，系统在VS的控制下开始对像素同步信号、HS进行计数。当下一个VS出现时计数结束。系统根据计数结果就可以确定图像的分辨率。为了不影响正常工作时RGB数据的传输，系统在确定了图像分辨率后，将图像分辨率检测部分关闭。

此外，LED背光源有多种规格型号，各种型号的面积、长宽比、亮度(发光点的多少决定亮度)以及LED的排列方式各不相同。为了正确的控制LED背光源，系统要从控制功能设定电路取得LED背光源的各项参数以及LED背光源的工作模式(这部分技术在本申请人在线申请的专利200610150425.6中已有说明)。

系统从上位机(LCD-TV)接收R、G、B数字信号，并将一帧信号存入SDRAM。接收信号与处理信号间隔进行。LED背光源有几十至几千个LED组成，如果对每个LED都进行控制，会达到最佳的节电效果和最佳的画面质量。但是对每个LED都进行控制，需要大量的驱动IC，LED背光源的成本会很高。此时，可以采用以下的方案，如图4所示，在兼顾节电效果和画面质量的前提下，可以将整板的LED背光源分成n块，每块上所有的单元(每一个单元由R、G、B三个LED组成)都用同一个R、G、B数据来进行控制。如果分成一块，就是把整个LED背光源作为一个单元来控制，这种模式下只能根据视频信号的亮度变化进行亮度控制。如果分成n块，且n等于LED的个数岁三分之一(每个单元有R、G、B三个LED)，那就是对所有的LED进行控制，成本会很高。一般是把整板的LED背光源分成n块来进行控制，n大于或等于1，小于或等于LED总数的三分之一。一幅图像有几十万甚至几百万个像素，而LED背光源只分成有限的n块，例如，视频信号分辨率为1280*768有1280*768*(RGB)＝983040*(RGB)个像素，LED背光源分为n块，在每块上对应视频信号包含有(RGB)*983040/n个像素，这么多个R、G、B像素究竟用那个R、G、B像素来作为控制这个块的R、G、B数据呢？本发明采用的是取最亮值或次亮值的算法，次亮值为最亮值的100％-70％。以R为例，先取98340/n个R像素中的一个作为比较样本，用这个样本逐个与其他的R像素进行比较，当发现一个比这个样本更亮的R像素时，用这个更亮的R像素作为新的样本，与余下的R像素进行比较。以此类推，每当出现更亮R像素，便将此R像素作为新的样本，直到将98340/n个R像素全部比较完毕，产生98340/n个R像素中最亮的R像素，将这个最亮的R像素作为控制这个块的R数据。用相同的方法取得这个块G和B的最亮的控制数据。如果用次亮度作为控制数据，只要把最亮值乘以一个系数即可得到次亮度控制数据，例如，用最亮值乘以80％即可得到最亮值80％的次亮度控制数据。用这样的算法取得所有块的最亮或次亮控制数据。

由于是把LED背光源分成n块进行控制，而不是对所有LED进行控制，这样某一个块的控制数据与周围块的控制数据必然存在一个阶梯差。这个阶梯差在极端的情况下有可对图像产生严重影响。为了消除这种影响，对每块与周边块的控制采用渐变算法。以较亮的块为准，较亮的块与周边块控制数据之间亮度和色度差控制在5％-95％以内。例如，较亮的块的控制数据是80％，周边块的控制数据不应低于80％*5％-80％*95％。用这种渐变控制的方法，实现较亮的块与周边块之间的较为平滑的过渡。

得到的所有的控制数据还要和白平衡校正数据进行叠加。

如果将控制数据以并行格式传送给LED背光源，进入LED背光源的数据线会很多，生产工艺复杂，可靠性无法得到保证，而且现有大部分LED驱动电路都是接收串行信号。因此，所有的控制数据都要转换成串行格式，并存入存储器。

为了保证控制数据的正确传输和LED背光源的可靠工作，系统要根据接收到的VH(场同步)HS(行同步)像素同步信号以及控制功能设定电路所给出的设定参数，产生CLOCK(位移时钟)、LACH(锁存信号)和EN(使能信号)。系统在CLOCK和LACH的控制下将新的控制数据传输给LED背光源(如图4中右边方向向下的箭头所示)，LED背光源在LACH和EN的控制下正确的工作。

应当理解，以上结合实施例的说明对本发明而言只是说明性而非限制性的，在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明做出许多变更和修改，其都将落在由权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims

1、一种LED动态背光源控制算法，用于LED动态背光源控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

A.控制系统开机或复位时对LED背光源进行白平衡校正；

B.通过RGB数据以及像素同步信号、场同步信号和行同步信号取得图像数据和图像分辨率；

C.将LED背光源分为n块，其中n大于或等于1，小于或等于LED总数的三分之一；

D.在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号作为控制数据进行控制；

E.每一块与周围块在亮度和色度上采用渐变控制，使每一块与周围块之间实现平滑过渡；

F.将白平衡校正数据和LED控制数据进行叠加，得到新的控制数据；

G.将新的控制数据传递给LED背光源。

2、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：在步骤A中，控制系统先将白屏数据写入LED背光源，对LED背光源进行白平衡检测；系统对检测到的信号进行累加平均得到白平衡检测数据；系统将这个数据与白平衡标准数据进行比对，得出白平衡误差数据；系统根据误差计算出白平衡校正数据，并将白平衡校正数据与白屏数据进行叠加输出给LED背光源的驱动电路，同时，系统将白平衡校正数据保存起来，将白平衡检测电路关闭。

3、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：在步骤B中，由主机输出的数字R、G、B信号和像素同步信号、场同步信号、行同步信号进入系统，系统在场同步信号的控制下开始对像素同步信号、行同步信号进行计数，当下一个场同步信号出现时计数结束，系统根据计数结果确定图像的分辨率，并将图像分辨率检测部分关闭。

4、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：在步骤B中，系统还要从控制功能设定电路中取得LED背光源的各项参数以及LED背光源的工作模式。

5、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：在步骤D中，在每块内采用与该块相对应视频信号中的最亮信号的70％至100％作为控制数据进行控制。

6、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：在步骤E中，采用的将每一块和周围块之间色彩和亮度差控制在5％至95％的渐变控制。

7、如权利要求4所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：系统根据接收到的场同步信号、行同步信号、像素同步信号以及控制功能设定电路所给出的设定参数，产生位移时钟、锁存信号和使能信号；系统在位移时钟和锁存信号的控制下将所述新的控制数据传输给LED背光源，LED背光源在锁存信号和使能信号的控制下工作。

8、如权利要求1所述的LED动态背光源控制算法，其特征在于：所有的控制数据均转换为串行格式。