CN101866627A

CN101866627A - 一种直下式白光led背光源控制方法

Info

Publication number: CN101866627A
Application number: CN 201010211838
Authority: CN
Inventors: 唐益绍
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2010-10-20

Abstract

本发明公开了一种直下式白光LED背光源控制方法，该方法包括以下步骤：1)开机，写默认值点亮LED灯并检测环境亮度；2)读取视频信号数据中的RGB和分辨率；3)查找表中找出数据所在分辨率区域；4)比较RGB数据确定基准值；5)将终值发送给驱动芯片点亮LED阵列；6)读取光敏传感器亮度值；7)传感器的反馈是否等于上一次；8)如果亮度值与前一次亮度值相似，则结束调整，等待下一次信号触发；9)如果亮度值与前一次亮度值不相似，则反馈回步骤5)，重新进行亮度值计算。该通过光敏传感器组成的亮度检测电路的背光源控制方法，能够达到检测外界环境亮度值，动态的调整背光源的亮度，从而实现功率节省，对比度增强的作用。

Description

一种直下式白光LED背光源控制方法

技术领域

本发明涉及一种大功率LED背光源控制方法，特别是一种直下式白光LED背光源控制方法。

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，以及功耗的降低。使用LED背光具有更宽广的色域，实现更艳丽的色彩。相比较传统的CCFL背光源的液晶电视，白光LED背光源可以在确保亮度的前提下，用很小的驱动电压，驱动白光LED灯点亮，并且可以通过相应的控制方法节省功耗。在相同使用情况下，白光LED灯比CCFL灯管有更长的使用寿命。因此，提供一种白光LED背光源的控制方法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用直下式白光LED背光源控制方法，该方法能够控制白光LED灯阵列实现背光的点亮，背光的控制，通过光敏传感器组成的亮度检测电路，检测外界环境亮度值，动态的调整背光源的亮度，实现功率节省，对比度增强的作用。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，设计一种直下式白光LED背光源控制方法，该方法包括如下步骤：(A)开机，并根据复位值驱动白光LED灯点亮，使LED阵列输出开机亮度，同时光敏传感器检测单元检测环境亮度，将检测数据发送给控制单元；(B)控制单元的控制器件读取视频解码板的视频信号，即视频信号处理单元的视频信号，控制器件从信号编码中解出相应的RGB三色的数据及分辨率值，并对视频信号进行缓存；(C)控制器件通过计算，确定所分析的信号在查找表中的位置，并确定信号所在液晶面板的分辨率区域；(D)控制器件根据分辨率分区表中所分区域，将该区域内RGB三色数据值比较，得出RGB三种颜色中亮度值最大的那个数据作为本区域中背光源的亮度值基准；(E)将步骤D)中的亮度值基准与环境亮度值参数进行曲线计算，得出在当前环境下背光输出的亮度值；(F)控制器件将计算好的驱动信号值输出到LED驱动芯片中，驱动LED灯点亮；(G)控制器件再次读取光敏传感器检测单元传送的外界环境亮度数据，并与上次的数据进行比较，判断传感器中的反馈的亮度值是否改变；并根据比较的结果对驱动信号进行调整；(H)如果检测出的亮度值与前一次亮度值相似，则控制器件结束此次调整，等待下一次检测工作信号触发；(I)如果检测出的亮度值与前一次亮度值不相似，则控制器件将检测值反馈回步骤E)的操作中，重新进行亮度值计算。

上述步骤(A)中开机复位值是50％的亮度，或是30％的亮度；亮度的选择取决于最终液晶电视整机厂家的要求，每个厂家对于液晶电视的开机亮度有不同的要求；步骤(B)中所述视频信号为未经处理的原始RGB三色数据信号；步骤(C)中分辨率区域划分按照液晶面板的大小划分为10个区域；步骤(E)中所述的曲线为运用matlab软件模拟期望亮度值与修改值的映射曲线。

本发明通过上述步骤能够实现直下式白光LED背光的点亮、背光的控制，通过光敏传感器组成的亮度检测电路，检测外界环境亮度值，动态的调整背光源的亮度，实现功率节省，对比度增强的作用。

附图说明

图1为直下式白光LED背光源控制系统示意图。

图2为直下式白光LED背光源控制方法流程图。

图3为液晶屏分区方法示意图。

图中：1、LED灯：为1颗白光LED灯；2、LCD面板：为传统的LCD液晶面板；3、分区范围：为应用于本发明的分区事例；4、分区编号：为应用于本发明的分区事例编号。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明作进一步的详细的说明。

如图1、图2所示，图中为直下式LED背光源色彩调整装置及色彩调整方法流程图。主要描述了色彩调整装置及调整方法步骤，该步骤如下：1)开机，并根据复位值(开机复位值是50％的亮度，或是30％的亮度；亮度的选择取决于最终液晶电视整机厂家的要求)驱动白光LED灯点亮，使LED阵列输出开机亮度，同时光敏传感器检测单元检测环境亮度，并将检测数据发送给控制单元；2)控制单元的控制器件(以FPGA为例)读取视频解码板的视频信号，即视频信号处理单元的视频信号，控制器件从信号编码中解出相应的RGB三色的数据及分辨率值，并对视频信号进行缓存；该视频信号为未经处理的原始RGB三色数据信号；3)控制器件FPGA通过计算，确定所分析的信号在查找表中的位置，并确定信号所在液晶面板的分辨率区域；分辨率区域根据不同的液晶面板有不同的划分方法，这主要取决于液晶面板的大小。例如1366*768分辨率32寸液晶电视如果划分10个区域，则1920*1080分辨率32寸的液晶电视也同样可以划分10个区域；4)控制器件FPGA根据分辨率分区表中所分区域，将该区域内RGB三色数据值比较，得出RGB三种颜色中亮度值最大的那个数据作为本区域中背光源的亮度值基准；5)将步骤4)中的亮度值基准与环境亮度值参数进行曲线计算，得出在当前环境下背光输出的亮度值；所述曲线为运用matlab软件模拟期望亮度值与修改值的映射曲线；6)控制器件FPGA将计算好的驱动信号值输出到LED驱动芯片中，驱动并点亮LED灯阵列；7)控制器件FPGA再次读取光敏传感器检测单元传送的外界环境亮度数据，并与上次的数据进行比较，判断传感器中的反馈的亮度值是否改变，根据比较的结果对驱动信号进行调整；8)如果检测出的亮度值与前一次亮度值相似，则控制器件FPGA结束此次调整，等待下一次检测工作信号触发；9)如果检测出的亮度值与前一次亮度值不相似，则控制器件FPGA将检测值反馈回步骤5)，重新进行亮度值计算。

本发明方法步骤的原理是：首先要在已经将LED灯驱动点亮的前提下将视频信号引入到主控单元FPGA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 HSYNC，1bit VSYNC，1bit Reset，1bit Blank。

如图2所示，按照这个方法分析数据之前，首先要对整个LCD面板按照分辨率进行分区，并建立分区查找表。图2中标注1所指出的即是每颗LED灯。以1366*768分辨率的LCD面板为例，按照九个白光LED灯为一驱动组的方式，将LCD面板其分成50个分辨率大小为137*154的小区域，将每个小区域编号，并按照分区编号建立分区信息查找表。图2中标注3所指示的即是9颗LED所组成的一个小区域，图2中标注4即是小区编号示例，“41”这个编号即为小区域编号。然后将视频信号中的HSYNC和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。图2中标注2为LCD液晶屏，液晶屏位于背光源的最顶层，中间还包括光学膜片。

在这操作过程中需要考虑LVDS接收的数据量和FPGA内部资源之间的问题。根据相关芯片的数据手册分析得知，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，势必要考虑到图像传输的实时性以及FPGA处理时间之间存在的同步问题。既要保证视频信号驱动LCD面板不会产生时间差，又要保证FPGA有足够的时钟周期将同一区域中的数据进行预取与处理。解决的办法是：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FIFO来实现数据的高速传输与缓存。这就需要考虑到即时的数据量与FIFO深度的问题。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gate driver送出波形，依序将每一行的TFT打开，让整行的source driver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，gate driver便将电压关闭，然后下一行的gate driver便将电压打开，再由相同的一排source driver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，才可以对这其中的三色RGB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中断或高端FPGA产品，对于节省成本来说显然是不合理的。根据应用分析，要计算的只是RGB三色的最大值，并且只需要知道计算完的RGB值属于LCD面板的哪个区域。所以只需分别建立50组寄存器来存储每个区域的首个像素点的RGB值，在下一个数据到来时，可以将下一个的数据与前一个值做比较，获得本区域内最大值。这样一来FIFO的深度就可以相应减小。

寄存器中累加的RGB三色数据最后需要进行比较，确定出RGB三种颜色那种颜色的亮度值在本区域内最大，并且将这个最大值作为本区域背光源亮度的基准值。结合之前光敏传感器采集到的亮度值，将基准值与采集的亮度值作曲线计算，得到最终的发送给LED驱动芯片的数据。在驱动芯片驱动LED阵列点亮后，需要再次使用光敏传感器检测单元检测外界亮度值的变化，如果外界亮度值与前一次相同，则完成一次控制。如果外界亮度值改变，则需要重新校正基准值与亮度值曲线计算公式，以确保在外界高亮的情况下增加液晶背光源显示亮度；在外界亮度降低的情况下，降低液晶背光源亮度，从而实现对功耗的节省。

Claims

1.一种直下式白光LED背光源控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)开机，并根据复位值驱动白光LED灯点亮，使LED阵列输出开机亮度，同时光敏传感器检测单元检测环境亮度，并将检测数据发送给控制单元；

2)控制单元的控制器件读取视频信号处理单元的视频信号，控制器件从信号编码中解出相应的RGB三色的数据及分辨率值，并对视频信号进行缓存；

3)控制器件通过计算，确定所分析的信号在查找表中的位置，并确定信号所在液晶面板的分辨率区域；

4)控制器件根据分辨率分区表中所分区域，将该区域内RGB三色数据值比较，得出RGB三种颜色中亮度值最大的那个数据作为本区域中背光源的亮度值基准；

5)将步骤4)中的亮度值基准与环境亮度值参数进行曲线计算，得出在当前环境下背光输出的亮度值；

6)控制器件将计算好的驱动信号值输出到LED驱动芯片中，驱动并点亮LED灯阵列；

7)控制器件再次读取光敏传感器检测单元传送的外界环境亮度数据，并与上次的数据进行比较，判断传感器中的反馈的亮度值是否改变，根据比较的结果对驱动信号进行调整；

8)如果检测出的亮度值与前一次亮度值相似，则控制器件结束此次调整，等待下一次检测工作信号触发；

9)如果检测出的亮度值与前一次亮度值不相似，则控制器件将检测值反馈回步骤5)，重新进行亮度值计算。

2.根据权利要求1所述的直下式白光LED背光源控制方法，其特征在于：所述开机复位值是50％的亮度，或是30％的亮度。

3.根据权利要求1所述的直下式白光LED背光源控制方法，其特征在于：所述分辨率区域划分按照液晶面板的大小划分为10个区域。

4.根据权利要求1所述的直下式白光LED背光源控制方法，其特征在于：所述步骤2)中所述视频信号为未经处理的原始RGB三色数据信号。

5.根据权利要求1所述的直下式白光LED背光源控制方法，其特征在于：所述步骤5)中所述的曲线为运用matlab软件模拟期望亮度值与修改值的映射曲线。