CN101578001A - 一种直下式led背光源色彩调整方法及其调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED控制技术领域，一种直下式LED背光源色彩调整方法，步骤如下：1)对LCD面板分区建立查找表；2)初始化按占空比输出白场；3)解出RGB亮度值及像素值，缓存；4)查分区表，确定RGB的亮度值数据的区域；5)将亮度值加权，得出颜色亮度值；6)设置区域内RGB颜色亮度值数据；7)驱动LED灯发光；8)读取颜色亮度数据，进行比较，判断与配比值是否相同，不相同则返回重新设置RGB颜色亮度值；9)判断相同时则结束。调整装置，包括：LCD面板，LED灯的阵列组合，视频处理单元，核心控制单元，色彩传感器单元，以及LED灯驱动单元。本发明可以自动完成色彩调整，并可以通过调整色彩均匀度。

Description

一种直下式LED背光源色彩调整方法及其调整装置

技术领域

本发明属于发光二极管LED控制技术领域，具体涉及一种液晶用背光源色彩调整方法及其调整装置。

背景技术

现阶段，液晶显示装置LCD由于有重量轻、体积小、耗电少、辐射低、品质佳等优点，已经广泛应用于笔记本电脑、电脑显示器、电视等个人消费品中。由于LCD面板本身不具有发光特性，因此必须在LCD面板上加上一个发光源，方能达到显示效果，背光源模组即是提供LCD显示器背光光源的光学组件。

LCD背光源模组可使用发光二极管LED、冷阴极荧光灯CCFL、外部电极荧光灯EFFL等作为光源。

市场上大屏幕LCD主流的背光源依旧是冷阴极荧光灯CCFL，但随着半导体技术的发展，特别是大功率LED芯片的出现，LED亮度和效率有了显著的提高，使得LED背光源越来越多的应用到LCD背光中。LED光源最明显的特点是色域的扩展。使用LED背光具有更宽广的色域，实现更艳丽的色彩。但长时间观看LED背光源的电视会让人觉得艳丽的色彩很刺眼，图像感觉失真，久而久之会产生视觉疲劳。为了解决这个问题，需要对LED灯源的色彩表现进行相应的调整，将色彩调整到视觉感到比较舒服的区域。

发明内容

针对长时间观看LED背光源电视会让人觉得艳丽的色彩很刺眼，图像感觉失真，久而久之会产生视觉疲劳的技术问题，本发明提出一种直下式LED背光源色彩调整方法及其调整装置，直下式LED背光源色彩调整方法的具体步骤如下：

1)对整个LCD面板按照分辨率进行分区，并建立分区查找表；

2)初始化写默认值，开机根据默认值对RGB三种颜色的LED灯按照默认的占空比进行驱动，使其输出均衡的白场；

3)将视频信号中的视频编码值引入到核心控制单元中，从视频编码中解出相应的RGB三种颜色的亮度值数据及像素值，并对视频信号进行缓存；

4)查分区查找表，确定RGB三种颜色的亮度值数据所在的分辨率区域，在保证视频解码板发送低电压差分信号LVDS的时钟在85MHz的同时，还要产生一个大于85MHz的时钟作为数据计算的控制时钟；

5)根据分辨率查找表中所分区域，将该区域内RGB三种颜色亮度值数据做加权平均，得出此区域内的平均RGB三种颜色亮度值，建立50组寄存器来存储每个区域的RGB三种颜色亮度值；

6)参考此区域内RGB三种颜色亮度值数据之间的比例关系，设置此区域内RGB三种颜色亮度值数据；

7)核心控制单元将此区域内经过设置的RGB三种颜色亮度值数据输出到驱动芯片，驱动LED灯发光；

8)核心控制单元读取色彩传感器检测到的RGB三种颜色亮度值数据，与设置的RGB三种颜色亮度值数据进行比较，判断传感器中反馈的RGB三种颜色亮度值配比值是否与已设置的RGB三种颜色亮度值配比值相同，不相同则返回步骤5)重新设置RGB三种颜色亮度值数据；

9)判断相同时则结束这一次色彩调整过程，准备进行下一次色彩调整的过程。

所述步骤1)中按照设计要求将若干LED灯为一组，将LCD面板分成分辨率大小为137×154的若干小区域。

所述步骤3)中，在保证LVDS发送的时钟在85MHz以外，还要产生一个大于85MHz的时钟作为数据计算的控制时钟。

所述步骤3)中的核心控制单元通过核心控制单元中的色彩调整电路对LED灯的阵列组合中每组RGB的三色的色彩搭配实现独立控制。

所述步骤5)中，分别建立50组寄存器来存储每个区域的首行中相应的RGB值，在下一行数据到来时，将下一行的数据累加到上一行的数据中去，减小FIFO的深度。

所述步骤6)中，得出这个小区域内的RGB三色光值的一个比例数据值，核心控制单元控制LED灯驱动芯片产生满足三色光比例的占空比的脉冲宽度调制PWM波，实现小区域内的色彩调整。

一种直下式LED背光源色彩调整装置，包括：液晶显示装置LCD面板，LED灯的阵列组合，视频信号处理单元，核心控制单元模块，色彩传感器单元，以及LED灯驱动单元，视频信号处理单元的输出端连接到核心控制单元的一个输入端，主要完成视频信号解码功能；色彩传感器单元的输出端链接到核心控制单元的另一个输入端，完成色彩模拟量检测；核心控制单元，完成整体装置的控制；LED灯驱动单元由多组驱动芯片组成，主要接收核心控制单元的控制信号，完成对LED灯的驱动。

所述核心控制单元可以是现场可编程门阵列FPGA、单片机、数字信号处理DSP、ARM等常规控制器件。

所述的LED阵列组合是分组驱动且LCD面板均匀分布的结构。

本发明所述的直下式LED背光源色彩调整方法及其调整装置可以自动完成色彩调整，并可以通过此装置调整色彩均匀度。

附图说明

图1本发明的色彩调整装置的原理框图。

图2本发明的色彩调整方法流程图。

图3本发明的液晶屏分区示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对专利作进一步的详细的说明：

直下式LED背光源色彩调整装置的原理框图如图1所示，主要由四部分组成，包括视频信号处理单元1，主要完成视频信号解码功能；核心控制单元模块2，完成色彩模拟量检测，可以是现场可编程门阵列FPGA、单片机、数字信号处理DSP、ARM等常规控制器件；色彩传感器单元3，完成色彩模拟量检测；LED灯驱动单元4为n个驱动芯片组成，主要接收核心控制单元的控制信号，完成对LED灯的驱动，n的取值取决于LCD面板尺寸的大小，所使用的LED灯的数量以及单个驱动芯片的驱动能力，根据实际需要情况来决定，图3所示为本发明的方法对显示屏进行分区的示意图，其中包括LED灯阵列5，LCD面板6是传统的LCD液晶面板。

图2为本发明的直下式LED背光源色彩调整方法的流程图，主要描述了色彩调整方法的过程。

一种直下式LED背光源色彩调整方法，包括如下步骤：

1)首先要对整个LCD面板按照分辨率进行分区，以1366×768分辨率的LCD面板为例，参见图3，按照九个LED灯为一LED灯阵列5，将LCD面板其分成50个分辨率大小为137×154的小区域，由50个驱动芯片组成LED灯组成驱动单元4，将每个小区域编号，并按照分区编号建立分区信息查找表。然后将视频信号中的行同步HSYNC和场同步VSYNC信号进行分析，根据分析的数据来判断当前需要调整色彩的LCD阵列是LCD面板的第几个区域，以此来确保对该区域LED灯驱动芯片调整的准确性。

2)初始化写默认值，开机根据默认值对RGB三种颜色的LED灯按照默认的占空比进行驱动，使其输出均衡的白场；

3)将视频信号中的视频编码值引入到核心控制单元中，在已经将LED灯驱动点亮的前提下将视频信号引入到核心控制单元中去。所引入的信号为视频解码板即视频信号处理单元所输出的28bits LVDS信号，其中包括8bits红色、8bits绿色、8bits蓝色信号，以及1bit行同步，1bit场同步，1bit复位，1bit消隐。从视频编码中解出相应的RGB三种颜色的亮度值数据及像素值，核心控制单元通过核心控制单元中的色彩调整电路对LED灯的阵列组合中每组RGB的三色的色彩搭配实现独立控制，并对视频信号进行缓存；

4)查分区查找表，确定RGB三种颜色的亮度值数据所在的分辨率区域；根据相关芯片的数据手册得知，接收到的LVDS数据速率是85MHz。本方法在引入视频信号做分析的时候，要保证图像传输的实时性以及核心控制单元处理时间之间的同步问题。既要保证视频信号驱动LCD面板不会产生时间差，又要保证核心控制单元有足够的时钟周期将同一区域中的数据进行预取与处理。除了保证LVDS发送的时钟要在85MHz以外，还要产生一个大于85MHz的时钟作为数据计算的控制时钟。缓存上最佳方案是通过先入先出存储器FIFO来实现数据的高速传输与缓存。按照LCD面板驱动的原理，要实现全屏面板点亮，需要对LCD面板进行行场扫描，即栅极送出波形，依序将每一行的薄膜晶体管TFT打开，让整行的源极同时将一行点亮，充电到各自所需的电压，显示不同的灰阶。当这一行充好电时，栅极便将电压关闭，然后下一行的栅极便将电压打开，再由相同的一排源极对下一行的显示点进行充放电。如此依序下去，当充好了最后一行的显示点，便又回过来从头从第一行再开始充电。所以我们至少要采集到154×1366×3×8＝5048736这么多数据量后，才可以对这其中的RGB三种颜色亮度值数据进行计算分析。要想缓存这样大的数据量，需要采用内部资源丰富的器件或更高端的核心控制单元产品。根据应用分析，要计算的只是RGB三种颜色亮度值，并且只需知道计算完的RGB三种颜色亮度值属于LCD面板的哪个区域。

5)根据分辨率查找表中所分区域，将该区域内RGB三种颜色亮度值数据做加权平均，得出此区域内的平均RGB三种颜色亮度值，建立50组寄存器来存储每个区域的首行中相应的RGB三种颜色亮度值。当下一行数据到来时，可以将下一行的数据累加到上一行的数据中去，这样一来FIFO的深度就可以相应减小。

6)参考此区域内RGB三种颜色亮度值数据之间的比例关系，设置此区域内RGB三种颜色亮度值数据；

寄存器中累加的数据最后需要做一步均值计算处理，因为计算的目的是要知道这个区域中RGB三种颜色亮度值所占的平均比重，所以计算完成后便可以得出这个小区域内，RGB三种颜色亮度值的一个比例关系。依照得出的这个比例关系，核心控制单元控制LED灯驱动芯片产生可以满足RGB三种颜色亮度值比例关系占空比的PWM波，从而实现小区域内的色彩调整。

7)核心控制单元将此区域内经过设置的RGB三种颜色亮度值数据输出到驱动芯片，驱动LED灯发光，LED灯的阵列组合中每组RGB的三色的色彩搭配是通过核心控制单元中的色彩调整电路来实现独立控制的；

8)核心控制单元读取色彩传感器检测到的RGB三种颜色亮度值数据，并与设置的RGB三种颜色亮度值数据进行比较，判断传感器中反馈的RGB三种颜色亮度值配比值是否与已设置的RGB三种颜色亮度值配比值相同，不相同则返回步骤5)重新设置RGB三种颜色亮度值数据；

9)若判断相同时则结束这一次色彩调整过程，准备进行下一次色彩调整的过程。

在完成各个小区域的色彩调整之后，LCD面板还需要进行整个面板的色彩均匀度调整。通过色彩传感器把每个区域的RGB三种颜色亮度值数据采集到核心控制单元内部，并把所有采集到的数据与之前寄存器中的均值数据做比较，根据实际显示的色彩偏移进行进一步的调整。

Claims (8)

1.一种直下式LED背光源色彩调整方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)对整个LCD面板按照分辨率进行分区，并建立分区查找表；

2)初始化写默认值，开机根据默认值对RGB三种颜色的LED灯按照默认的占空比进行驱动，使其输出均衡的白场；

3)将视频信号中的视频编码值引入到核心控制单元中，从视频编码中解出相应的RGB三种颜色的亮度值数据及像素值，并对视频信号进行缓存；

4)查分区查找表，确定RGB三种颜色的亮度值数据所在的分辨率区域，既要保证视频信号驱动LCD面板不会产生时间差，又要保证核心控制单元的时钟周期；

5)根据分辨率查找表中所分区域，将该区域内RGB三种颜色亮度值数据做加权平均，得出此区域内的平均RGB三种颜色亮度值，建立50组寄存器来存储每个区域的RGB三种颜色亮度值；

6)参考此区域内RGB三种颜色亮度值数据之间的比例关系，设置此区域内RGB三种颜色亮度值数据；

7)核心控制单元将此区域内经过设置的RGB三种颜色亮度值数据输出到驱动芯片，驱动LED灯发光；

8)核心控制单元读取色彩传感器检测到的RGB三种颜色亮度值数据，并与设置的RGB三种颜色亮度值数据进行比较，判断传感器中反馈的RGB三种颜色亮度值配比值是否与已设置的RGB三种颜色亮度值配比值相同，不相同则返回步骤5)重新设置RGB三种颜色亮度值数据；

9)若判断相同时则结束这一次色彩调整过程，准备进行下一次色彩调整的过程。

2.根据权利要求1所述的直下式LED背光源色彩调整方法，其特征在于：所述步骤1)中按照设计要求将若干LED灯为一组，将LCD面板分成分辨率大小为137×154的若干小区域。

3.根据权利要求1所述的直下式LED背光源色彩调整方法，其特征在于：所述步骤4)中，在保证视频解码板发送低电压差分信号LVDS的时钟在85MHz的同时，还要产生一个大于85MHz的时钟作为数据计算的控制时钟。

4.根据权利要求1所述的直下式LED背光源色彩调整方法，其特征在于：所述步骤3)中的核心控制单元通过核心控制单元中的色彩调整电路对LED灯的阵列组合中每组RGB的三色的色彩搭配实现独立控制。

5.根据权利要求1所述的直下式LED背光源色彩调整方法，其特征在于：所述步骤6)中，得出这个小区域内的RGB三色光值的一个比例数据值，核心控制单元控制LED灯驱动芯片产生满足三色光比例的占空比的脉冲宽度调制PWM波，实现小区域内的色彩调整。

6.一种直下式LED背光源色彩调整装置，包括：液晶显示装置LCD面板(6)，LED灯的阵列组合(5)，视频信号处理单元(1)，核心控制单元模块(2)，色彩传感器单元(3)，以及LED灯驱动单元(4)，其特征在于：视频信号处理单元(1)的输出端连接到核心控制单元(2)的一个输入端，主要完成视频信号解码功能；色彩传感器单元(3)的输出端链接到核心控制单元(2)的另一个输入端，完成色彩模拟量检测；核心控制单元(2)的输出端连接LED灯驱动单元(4)，完成整体装置的控制；LED灯驱动单元(4)由多组驱动芯片组成，主要接收核心控制单元发送的控制信号，完成对LED灯的驱动。

7.根据权利要求6所述的直下式LED背光源色彩调整装置，其特征在于：所述核心控制单元(2)可以是现场可编程门阵列FPGA、单片机、数字信号处理DSP、ARM等常规控制器件。

8.根据权利要求6所述的直下式LED背光源色彩调整装置，其特征在于：所述的LED灯的阵列组合(5)是分组驱动且按照LCD面板(6)均匀分布的结构。

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