CN101697272A - 一种液晶显示设备白平衡校正装置及校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶显示设备白平衡校正装置及其校正方法，其特征在于：该装置包括核心控制单元(2)及分别通过板级连线与核心控制单元(2)连接的视频信号处理单元(1)与色彩传感器检测单元(3)，核心控制单元(2)通过FPC排线再与LED驱动单元(4)电连接；其中，核心控制单元(2)输出端连接LED驱动单元(4)有1～n个LED驱动阵列逐区进行驱动。采用该校正装置实现的方法能够自动在开机完成白平衡校正，并能够使得背光源在出现单色衰减严重的情况下，不会出现色偏现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示色偏校正装置及方法，特别是一种液晶显示设备白平衡校正装置及其校正方法。
背景技术
现阶段，液晶显示装置由于有重量轻、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。但随着使用时间的加长，LED灯器件本身的亮度值会有所衰减。对于白色LED等来说，会造成整体亮度下降。对于RGB三种颜色组成的LED灯来说，RGB三种颜色的发光材料老化程度不会相同，势必会出现单一颜色衰减严重的结果。在RGB三种颜色混光出白色时，会出现明显色偏现象。因此，如何解决背光源在出现单色衰减严重的情况下，出现色偏现象成为目前丞待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶显示设备的白平衡校正装置及其校正方法，该校正方法能够自动在开机完成白平衡校正，并能够使得背光源在出现单色衰减严重的情况下，不会出现色偏现象。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种液晶显示设备的白平衡校正装置，其特征在于：该装置包括核心控制单元及分别通过板级连线与核心控制单元连接的视频信号处理单元与色彩传感器检测单元，核心控制单元通过FPC排线再与LED驱动单元电连接；其中，核心控制单元输出端连接LED驱动单元有1～n个LED驱动阵列逐区进行驱动。
所述核心控制单元通过FPGA、或单片机、或DSP、或ARM控制器件完成整体装置控制。
该液晶显示设备白平衡校正方法为：视频信号处理单元将视频信号解码后传递到核心控制单元，同时色彩传感器检测单元将采集到的虚拟CIE色度图各子区域亮度值和白点色坐标参数传送给核心控制单元，并在核心控制单元中建立查找表；经核心控制单元进行信号分析处理，并将实际的视频信号进行个别颜色的校正，最终将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元，完成色彩的校正驱动过程。
用色彩检测仪对液晶显示设备进行检测，得到RGB三色的亮度值以及白点的色坐标值。在进行背光源驱动过程中，硬件电路上核心控制单元器件，如FPGA，单片机，ARM，DSP等，依据预先确定的默认值，对LED背光灯进行驱动控制，驱动LED灯阵列点亮白色，同时色彩传感器将检测到的色彩亮度值传送给核心控制单元器件，核心控制单元依据闭环反馈的色彩传感器数据对视频信号进行重新校正。
具体步骤如下：A.视频信号处理单元将视频信号解码后传递到核心控制单元；B.同时，色彩传感单元中色彩检测仪预先将将视频信号解码后CIEXYZ1931色度图虚拟划分为多个子区域，并通过色彩传感单元中测试仪器确认测量得到每个子区域中RGB三色的亮度值以及白点在CIE XYZ1931色度图上的色坐标参数，RGB三色在规定白场亮度下的亮度值和三色的配比值，在核心控制单元中根据参数建立查找表；C.依据标准色温(如9300K)的标准，按照50％的亮度值分别在背光控制单元的寄存器中设定默认RGB亮度值参考值；D.核心控制单元在开机状态下，从内部读取默认值，驱动LED驱动芯片产生PWM波，控制背光源产生白色背光；E.色彩传感器检测单元分别检测当前白色背光源RGB三种颜色的亮度值，并将亮度值数据发送给核心控制单元；F.核心控制单元读取色彩传感器检测单元RGB三色亮度值数据；G.查询白点色坐标查找表，确定当前色温范围，核心控制单元将检测到的RGB三色亮度值与存储在查找表中的亮度值进行对比，确定哪种颜色的亮度值衰减最严重；H.正常显示状态下，以衰减最严重的颜色的视频数据信号作为基准，按照标准色温下三色的配比值计算出余下两种颜色的数据信号，并驱动背光源1-n个LED驱动阵列，并根据信号统计结果逐区进行校正驱动；I.并将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元，完成色彩的校正驱动过程。
所述的CIE XYZ1931色度图划分的虚拟多个子区域，其实际是将CIEXYE1931色度图设置为一副图片，并将次图片用线划分为多个子区域，在视频解码后，这幅图片会显示在液晶面板上，色彩检测仪通过检测这幅输出在液晶面板上的图片的RGB三色的亮度值以及白点色坐标参数，从而完成对所需参数的测定。
上述标准色温值为D65(6500K)，D50(5000K)，E(5500K)，9300K。
上述PWM波为可控幅度和占空比的驱动波形。
上述色彩传感器检测单元检测到的RGB三种颜色亮度值数据输出值精度在±5％。
上述LED驱动阵列应用于侧光式背光源，或应用于直下式背光源。
上述LED驱动阵列分组进行驱动校正，或分别驱动校正。
当背光源老化后，可以有效校正液晶显示设备白平衡，使液晶屏保证正常的白平衡值，而不会出现色偏现象。
本发明的LED背光源白平衡校正方法改善了由于LED灯老化情况下，由于单色亮度衰减严重导致的白平衡白场色彩偏移的现象。本发明使用于由RGB三种颜色LED灯组成的背光源LED阵列，可以应用于侧光式和直下式背光源驱动中。
附图说明
图1白平衡校正装置原理框图。
图2色彩调整方法流程图。
图3 CIE 1931色度图区域划分实例。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对发明作进一步的详细的说明。
如图1所示，液晶白平衡校正装置的原理框图如图所示。主要由四部分组成，包括视频信号处理单元1，核心控制单元2，色彩传感器检测单元3，以及LED驱动单元4，其中，该装置包括核心控制单元2及分别通过板级连线与核心控制单元2连接的视频信号处理单元1与色彩传感器检测单元3，核心控制单元2通过FPC排线再与LED驱动单元4电连接；其中，核心控制单元2输出端连接LED驱动单元4有1～n个LED驱动阵列逐区进行驱动；核心控制单元2通过FPGA、或单片机、或DSP、或ARM控制器件完成整体装置控制。
模块LED驱动单元4为n个驱动芯片组成的驱动电路组，n的取值范围取决于单个驱动芯片所能驱动的LED灯的数量，以及液晶显示屏的尺寸。液晶显示屏尺寸越大，所需的LED灯的数量越多，相应的具有同样驱动能力的驱动芯片数量就越多，故n的值就会越大。例如一个22寸液晶的直下式背光驱动单元需要500颗LED灯，一个驱动芯片可以驱动100颗LED灯，则只需要5片驱动芯片即可，即n的取值为5。
视频信号处理单元1将视频信号解码后传递到核心控制单元2，同时色彩传感器检测单元3将采集到的虚拟CIE色度图各子区域5亮度值和白点色坐标参数传送给核心控制单元2，并在核心控制单元2中建立查找表；经核心控制单元2进行信号分析处理，并将实际的视频信号进行个别颜色的校正，最终将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元4，完成色彩的校正驱动过程。
其中，核心控制单元2：这部分完成整体装置的控制，可以是FPGA，单片机，DSP、ARM等控制器件。
视频信号处理单元1：这部分主要完成视频信号解码功能。
色彩传感器单元3：这部分完成色彩模拟量检测。
LED灯驱动单元4：这部分主要接收核心控制单元的控制信号，完成对LED灯的驱动。
CIE1931色度图子区域5：这个是将CIE1931色度图划分为多个子区域的其中之一。
图2为液晶白平衡校正装置白平衡校正方法流程图。
该液晶显示设备白平衡校正方法具体步骤如下：
1)视频信号处理单元将视频信号解码后传递到核心控制单元；
2)同时，色彩传感单元中色彩检测仪预先将将视频信号解码后CIEXYZ1931色度图虚拟划分的多个子区域，并通过色彩传感单元中测试仪器确认测量得到每个子区域中RGB三色的亮度值以及白点在CIE XYZ1931色度图上的色坐标参数，RGB三色在规定白场亮度下的亮度值和三色的配比值，在核心控制单元中根据参数建立查找表；
3)依据标准色温(如9300K)的标准，按照50％的亮度值分别在背光控制单元的寄存器中设定默认RGB亮度值参考值；
4)核心控制单元在开机状态下，从内部读取默认值，驱动LED驱动芯片产生PWM波，控制背光源产生白色背光；
5)色彩传感器检测单元分别检测当前白色背光源RGB三种颜色的亮度值，并将亮度值数据发送给核心控制单元；
6)核心控制单元读取色彩传感器检测单元RGB三色亮度值数据；
7)查询白点色坐标查找表，确定当前色温范围，核心控制单元将检测到的RGB三色亮度值与存储在查找表中的亮度值进行对比，确定哪种颜色的亮度值衰减最严重；
8)正常显示状态下，以衰减最严重的颜色的视频数据信号作为基准，按照标准色温下三色的配比值计算出余下两种颜色的数据信号，并驱动背光源1-n个LED驱动阵列，并根据信号统计结果逐区进行校正驱动；
9)并将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元，完成色彩的校正驱动过程。
其中，PWM波为可控幅度和占空比的驱动波形；RGB发光二级管的单色坐标特性为每种型号发光二极管的固有特性，由厂家的数据手册提供或经过测量得到；所述CIE XYZ1931色度图子区域5白点色坐标为实验数据结果，包括白点坐标，RGB三色坐标以及白点亮度值和RGB三色亮度值比例关系。该液晶白平衡校正装置可以自动完成白平衡校正，以减少由于背光源老化带来的色彩偏差。本发明色彩传感器检测单元3检测到的RGB三种颜色亮度值数据输出值精度在±5％。所述标准色温值为D65即6500K，D50即5000K，E即5500K，以及9300K。
本发明LED驱动阵列应用于侧光式背光源，或应用于直下式背光源。LED驱动阵列可分组进行驱动校正，或分别驱动校正。色彩传感器可以分时检测RGB三种颜色，并分别输出RGB三种颜色的检测结果。
实施例如图3所示的CIE XYZ1931色度图，将CIE XYZ1931色度图虚拟的划分为多个子区域5，按照实际使用的LED灯的色域范围，借助专业色彩测量仪器CS2000测量每个子区域5的RGB三色亮度值以及白点的色坐标。
首先要将CIE XYZ1931色度图划分为多个小区域，所划分的区域越小，在矫正的时候，则在校正时所实现的精度越高，达到的白平衡值越准确。使用专用光学设备CS2000，测量每个小区域中白点的色坐标以及色温值，运用公式和所用LED灯的特性参数以及测量的白点色坐标，计算出在所需亮度下RGB三色的亮度值，并得出三色的配比，同时建立查找表，将每个区域的色温值，RGB三色亮度值，RGB三色亮度配比值放入查找表内存储。设定标准色温值(这里以9300K色温为基准)，按照此标准中的RGB三色亮度值配比，以50％的亮度值驱动LED发光二极管发光。在LED灯与导光板之间用一色彩传感器分时，分别检测RGB三种颜色的单色亮度值，并将检测结果反馈给控制单元。控制单元分析传感器的检测值，与查找表中存储的参考值做比较，确定是哪种颜色的亮度产生衰减最大。在正常显示过程中，以亮度衰减最大颜色的视频数据信号作为基准，用9300K色温下三色的配比值计算出余下两种颜色的视频数据信号，并根据最终计算结果驱动LED背光源点亮。
Claims (9)
1.一种液晶显示设备白平衡校正装置，其特征在于：该装置包括核心控制单元(2)及分别通过板级连线与核心控制单元(2)连接的视频信号处理单元(1)与色彩传感器检测单元(3)，核心控制单元(2)通过FPC排线再与LED驱动单元(4)电连接；其中，核心控制单元(2)输出端连接LED驱动单元(4)有1～n个LED驱动阵列逐区进行驱动。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备白平衡校正装置，其特征在于：所述核心控制单元(2)通过FPGA、单片机、DSP或ARM控制器件完成整体装置控制。
3.一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：视频信号处理单元(1)将视频信号解码后传递到核心控制单元(2)，同时色彩传感器检测单元(3)将采集到的虚拟CIE色度图各子区域(5)亮度值和白点色坐标参数传送给核心控制单元(2)，并在核心控制单元(2)中建立查找表；经核心控制单元(2)进行信号分析处理，并将实际的视频信号进行个别颜色的校正，最终将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元(4)，完成色彩的校正驱动过程。
4.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述色彩的校正具体步骤如下：
1)视频信号处理单元(1)将视频信号解码后传递到核心控制单元(2)；
2)同时，色彩传感单元(3)中色彩检测仪测量将视频信号解码后CIEXYZ1931色度图虚拟划分的多个子区域(5)，从而得到每个区域RGB三色的亮度值以及白点色坐标参数，在核心控制单元(2)中根据参数建立查找表；
3)依据标准色温，以50％的亮度值设置RGB亮度值；
4)核心控制单元(2)在开机状态读取默认值，驱动LED区动单元(4)芯片产生PWM波，控制背光源产生白色背光；
5)色彩传感器检测单元(3)检测当前白光并反馈给核心控制单元(2)RGB三色亮度值数据；
6)核心控制单元(2)读取色彩传感器检测单元(3)RGB三色亮度值数据；
7)查询白点色坐标查找表，确定当前色温范围，将检测结果与查找表中的参考值做比较，确定哪种颜色亮度值衰减最严重；
8)背光源正常显示状态下，以衰减最严重的颜色的视频数据信号作为基准，按照标准色温下三色的配比值计算出余下两种颜色的数据信号，并驱动背光源1-n个LED驱动阵列发光，根据信号统计结果逐区进行校正驱动；
9)并将校正后的视频信号数据发送至LED驱动单元(4)，完成色彩的校正驱动过程。
5.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述标准色温值为D65即6500K，D50即5000K，E即5500K，以及9300K。
6.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述PWM波为可控幅度和占空比的驱动波形。
7.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述色彩传感器检测单元(3)检测到的RGB三种颜色亮度值数据输出值精度在±5％。
8.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述LED驱动阵列应用于侧光式背光源，或应用于直下式背光源。
9.如权利要求3所述的一种液晶显示设备白平衡校正方法，其特征在于：所述LED驱动阵列分组进行驱动校正，或分别驱动校正。
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