CN102800294A - 一种消除背光扫描双重图像的方法及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除背光扫描双重图像的方法及电视机，通过对应用背光扫描技术的液晶显示屏进行分区，将整个屏幕横向均匀分成N个区域；对每个分区的背光源的打开时间进行控制，使第i个分区的背光源在第i个分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开，由此来达到消除图像重影现象的设计目的。本发明通过设计每个分区内的背光源的最优开关时间，使得液晶响应与背光扫描完美地结合在一起，不仅有效解决了液晶显示器背光扫描双重图像的问题，而且通过提前打开背光源，并控制背光源持续点亮一场的时间，从而使得画面显示的亮度得以提高，达到了更好的显示效果。

Description

一种消除背光扫描双重图像的方法及电视机

技术领域

 本发明属于显示系统技术领域，具体地说，是涉及一种应用在带有背光扫描的液晶显示系统中，以用于消除重影现象的方法以及应用该方法所设计的液晶电视机。

背景技术

随着液晶技术的快速发展，液晶显示设备以其轻薄化的外观受到了消费者的广泛青睐。目前的液晶显示设备主要存在两方面缺点：低对比度和运动拖尾问题。所谓运动拖尾（motion-blur artifact），就是显示设备在显示动态图像时出现的边缘发毛、看不清细节的现象。拖尾现象不仅造成图像清晰度下降，而且容易使人产生视觉疲劳，长期观看将出现头晕、视力下降等症状。运动拖尾现象的产生主要是由于液晶本身的特性决定的：

①液晶的响应时间过长：液晶的响应时间包括上升时间(Tr)和下降时间 (Tf)。由于液晶显示器的响应时间取决于液晶分子运动时间，所以液晶技术发展到现在,如何减小液晶显示器的响应时间仍然是一个尚待解决的课题。目前市面上的主流液晶显示器，整体响应时间一般为40-60ms，这样的指标导致液晶显示器在播放视频画面或者显示动态游戏画面时，存在明显的尾影拖曳现象。

②液晶的保持特性：即液晶显示器LCD的每一个像素在一帧时间内一直保持其亮度，持续作用于观看者的双眼，而人的双眼具有视觉惰性，当LCD的画面切换到下一帧时，人眼仍暂留有上一帧画面的内容，由此便产生了拖尾现象。而对于传统的显像管显示器，由于CRT显示为脉冲发射型，因此特别适合动态图像的显示，不会出现运动拖尾现象的发生。

因此，为了解决液晶显示器显示运动图像时的拖尾现象，目前普遍采用的方法是背光扫描技术。所谓背光扫描技术就是指选择在液晶响应曲线的适当位置打开或者关闭 LED 背光源的技术。经实际应用验证，背光扫描技术可以有效的解决液晶显示的运动拖尾现象。但是，在实际调试背光配合液晶响应时间开关的过程中，如果背光不能正确的配合液晶响应时间打开和关闭，则液晶显示时将会出现双重画面，从而严重影响了液晶显示的画面质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除背光扫描双重图像的方法，通过合理地控制背光的打开时间，使其与液晶的响应时间进行良好的配合，由此消除了由于液晶响应与背光开关配合不好而引起的重影现象。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种消除背光扫描双重图像的方法，对应用背光扫描技术的液晶显示屏进行分区，将整个屏幕横向均匀分成N个区域；对每个分区的背光源的打开时间进行控制，使第i个分区的背光源在第i个分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开，由此来达到消除图像重影现象的设计目的。

优选的，所述第i个分区的背光源优选在第i个分区的第一行液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开。

进一步的，所述第一行液晶为每个分区中位于最下方的一行液晶。

优选的，所述N与液晶显示屏中设置的背光灯条沿竖直方向分成的段数相同。

为了在消除重影现象的前提下，尽量提高画面的显示亮度，所述每个分区的背光源在打开后优选持续点亮一场的时间后再关闭，所述一场的时间等于场频的倒数。

进一步的，所述液晶响应曲线的生成方法为：设计黑白图卡，控制液晶显示屏交替显示白色图像和黑色图像，在黑白图像交替显示的过程中，利用示波器检测液晶从打开到关闭的响应时间以及从关闭到打开的响应时间，形成液晶响应曲线。

再进一步的，所述液晶响应曲线的生成方法在每一个分区的边界线各执行一次，首先将连接示波器的光电转换探头放置在液晶显示屏的最下方，测量位于显示屏下边界的液晶响应曲线，即第一个分区中的第一行液晶的响应曲线；然后依次将光电转换探头放置在液晶显示屏从下向上划分形成的N个分区的N-1条分界线上，测量N-1条分界线处的液晶响应曲线，分别对应第二个分区到第N个分区中的第一行液晶的响应曲线。

优选的，所述黑白图卡优选设计成一张黑白左右均分的图卡，例如左半部分为白色、右半部分为黑色的黑白图卡，或者左半部分为黑色、右半部分为白色的黑白图卡；所述液晶显示器在3D显示下，将所述黑白图卡从中间分为两幅图像，一幅为白色图像，一幅为黑色图像，黑白两幅图像交替显示，配合示波器检测生成液晶的响应曲线。

基于上述消除背光扫描双重图像的方法，本发明还提供了一种采用所述方法设计的电视机，包括液晶显示屏、主芯片和背光驱动电路；其中，

所述液晶显示屏采用背光扫描技术，将整个屏幕横向均匀划分成N个区域；

所述主芯片连接背光驱动电路，通过背光驱动电路输出驱动信号至液晶显示屏，控制液晶显示屏中第i个分区的背光源在第i个分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开。

进一步的，在所述电视机中还包括存储器，连接所述的主芯片，在所述存储器中保存有每一个分区的第一行液晶的响应曲线；所述主芯片从存储器中保存的液晶响应曲线中提取出每一个分区的第一行液晶从关闭状态到翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时的上升时间Ti，i=1,2…，N，进而在场同步信号到达第 i个分区Ti时间后，控制背光驱动电路输出驱动信号，控制第i个分区的背光源打开，并在持续点亮一场的时间后关闭。由此一来，不仅解决了背光扫描双重图像的问题，而且通过尽量延长背光源的点亮时间，还使得液晶显示屏的画面显示亮度明显提升。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过对采用背光扫描技术的液晶显示屏进行区域划分，并对每个分区中的背光源的开关时间进行合理控制，使得每个分区的背光源在该分区的液晶翻转上升至最高点的90%时打开，并在持续点亮一场的时间后关闭，由此通过设计每个分区背光源的最优开关时间，使得液晶响应与背光扫描完美地结合在一起，不仅有效解决了液晶显示器背光扫描双重图像的问题，而且提高了画面的显示亮度，达到了更好的显示效果。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是液晶响应曲线一个波形示意图；

图2是本发明所提出的消除背光扫描双重图像的一种实施例的控制方法流程图；

图3是液晶显示屏的分区示意图；

图4是黑白图卡的一种实施例的示意图；

图5是本发明所提出的具有消除背光扫描双重图像功能的液晶电视机的一种实施例的硬件电路原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

对于目前的液晶电视产品来说，液晶扫描都是逐行进行的，并且扫描完一行后要一直保持到下一场信号发送过来时才发生改变。对于传统采用背光扫描技术的液晶显示屏来说，其背光源的打开时间是在液晶翻转完全的时候打开。但是，液晶翻转完全时打开背光源容易出现双重图像的问题，从而严重影响了画面的显示效果。为了改善画面的显示质量，消除重影现象，需要对背光源的开关时间进行合理的设计，使背光的开关时间能够与液晶的响应时间较好的配合在一起，进而消除由于液晶响应与背光扫描配合不好而引起的双重图像的问题。

为消除重影问题，本实施例提出了在液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开背光源的控制策略，参见图1所示。经试验证明，采用这种控制方式不仅能够很好地解决重影问题，而且由于背光的打开时间更长了，因此更有利于提高画面的显示亮度。

为了对每一个背光源的开关时间进行精确控制，以期获得更加完善的显示效果，本实施例优选对液晶显示屏的整个屏幕进行分区，通过检测每个分区内的液晶响应曲线，并控制每一个分区内的背光源在其所在分区内的液晶翻转上升至液晶响应曲线的最高点的90%时打开，从而显著提高了液晶显示的画面质量。

下面结合图2所示的流程图，首先对消除背光扫描双重图像的方法进行详细的说明。

S201、对应用背光扫描技术的液晶显示屏进行分区，将整个屏幕横向均匀分成N个区域，参见图3所示。

在本实施例中，所述分区的最佳数目N应与液晶面板的行扫描数目相同，例如分辨率为1920*1080的液晶面板，即有1080行像素，液晶面板的行扫描数目即为1080，理想状况下LED背光源的最佳数目也为1080个，因此将整个屏幕横向均匀分成1080个区域（即N=1080）为最佳。但是，在液晶显示屏中设置1080个背光源显然是不可能做到的，因此要考虑液晶屏的实际电路和光学情况进行区域的合理划分，即N最好与LED背光源的数目相等。在目前的液晶显示屏中，大都采用LED背光灯条布设在液晶屏的左侧、右侧或者左右两侧。这些LED背光灯条沿竖直方向均匀分成多段能够独立开关的背光源，设置屏幕的分区数目N等于所述LED背光灯条所分成的段数，使得一个背光源对应一个分区，以方便对每个背光源的开关时间进行有针对性的独立控制。

本实施例以划分成12个分区（即N=12）为例进行说明。

S202、测量每一个分区的液晶响应曲线。

在本实施例中，液晶响应曲线的生成方法采用制作黑白图卡，通过控制显示屏交替显示白色图像和黑色图像，并配合示波器进行检测的方法生成。

具体来讲，对于2D显示的液晶显示屏来说，可以制作一张白色图卡和一张黑色图卡，控制液晶显示屏交替显示白色图卡和黑色图卡。由于在显示黑色图卡时液晶是关闭的，显示白色图卡时液晶是完全打开的，因此通过黑白图卡的交替显示并配合示波器就可以显示出液晶从打开到关闭的响应时间以及从关闭到打开的响应时间。

对于3D显示的液晶显示屏来说，可以制作一张黑白图卡，即将图卡平均分成左右两部分，一部分为白色，另一部分为黑色，以左半部分为白色，右半部分为黑色为例进行说明，参见图4所示。在3D显示下，此黑白图卡将会被从中间分为两幅图像，左侧白色为一幅图像，右侧黑色为另一幅图像，黑白两幅图像在3D显示下交替显示，在显示黑色图像时液晶是关闭的，显示白色图像时液晶是完全打开的。由此通过黑白图像的交替显示并配合示波器就可以显示出液晶从打开到关闭的响应时间以及从关闭到打开的响应时间。

采用上述利用黑白图卡检测液晶响应曲线的方法，对屏幕的每一个分区内的液晶响应曲线进行测量，具体过程为：

首先，将与示波器相连接的光电转换探头放置在液晶屏幕的最下方，测量位于显示屏下边界的液晶响应曲线，此时的液晶响应曲线即为第一个分区中的第一行液晶的响应曲线。将此曲线标记为1点并保存。在本实施例中，定义每一个分区中位于最下方的一行液晶为该分区的第一行液晶。

然后，依次将光电转换探头放置在液晶屏幕从下向上依次划分形成的N个分区的N-1条分界线上，测量N-1条分界线处的液晶响应曲线。所述的N-1条液晶响应曲线即为第二个分区到第N个分区中的第一行液晶的响应曲线。将此N-1条曲线分别标记为2点、3点、……、N点，并加以保存。

以N=12为例进行说明，即依次将光电转换探头放在液晶显示屏从下往上的11条分界线上，测量这11条分界线处的液晶响应时间，由此形成的11条曲线自下向上依次标记为2点-12点，写入存储器进行保存。

最后，将光电转换探头放置在液晶屏幕的最上方，测量位于显示屏上边界的液晶响应曲线。将此曲线标记为N+1点并保存。若屏幕分成12个区域，则此曲线标记为13点并保存。

利用每个分区上下边界的液晶响应曲线便可以得出每一个分区的液晶响应时间。

S203、根据每个分区的液晶响应曲线测量液晶翻转上升至最高点的90%时的上升时间。

在本实施例中，可以利用1点-N点曲线来得到每个分区的第一行液晶翻转上升至最高点的90%时所需的上升时间，分别记为T1、……、Ti、……、TN。

S204、控制每一个分区的背光源在其所在分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开，并持续点亮一场的时间后关闭。

具体来讲，即控制第i个分区的背光源在第i个分区的第一行液晶翻转上升至最高点的90%时打开。此时间控制可以采用在场同步信号到达第i个分区时开始计时，延迟Ti时间后控制背光源打开，并维持点亮一场的时间T后关闭的方式实现。在这里，所述一场的时间T=1/F，所述F为场频。

以场频为120Hz的液晶显示屏为例进行说明，一场的时间即为T=1/120=8.3毫秒。也就是说，假设将场同步信号到达第i个分区的时刻记为零时刻，则在Ti毫秒时打开第i个分区的背光源，并控制背光源持续点亮8.3毫秒后关闭。由此在消除重影现象的同时，通过控制背光源提前打开，使得背光的打开时间得以延长，从而有利于画面亮度的整体提升，进一步改善了液晶显示屏的画面显示质量。

当然，所述背光源的关闭时间也可以设定为小于T的任意时间，只要背光源的打开时刻设定在该背光源所在分区的第一行液晶翻转上升至最高点的90%的时刻，即可满足消除背光扫描双重图像的设计要求。但是，背光源打开的时间越短，画面的亮度就越低，从提高画面亮度，改善画面显示质量方面考虑，本实施例优选将背光源的持续点亮时间设定在一场的时间T，以获得更佳的显示亮度。

结合上述消除背光扫描双重图像的设计方法，本实施例还提供了一种应用该方法设计的液晶电视机，包括液晶显示屏、主芯片、背光驱动电路、存储器等主要组成部件，参见图5所示。其中，所述液晶显示屏采用背光扫描技术，接收主芯片解码输出的数字视频信号并进行图像显示。所述背光驱动电路连接在主芯片与液晶显示屏之间，输出驱动信号对液晶显示屏中的背光源进行开关控制。

为了消除画面显示的重影问题，本实施例对液晶显示屏进行区域划分，将整个屏幕横向均匀划分成N个区域，所述N个区域的划分方式可以参见上述步骤S201所描述的方法进行，优选一个背光源对应一个分区，即设置分区的数目N等同于液晶显示屏中设置的背光灯条沿竖直方向分成的段数。采用黑白图卡配合示波器测量出每一个分区的液晶响应曲线，优选测量每一个分区中位于下方的第一行液晶的响应曲线，并保存到所述的存储器中。液晶响应曲线的具体生成方法可以参见上述步骤S202中的相关描述，本实施例在此不做重复说明。

利用各分区的液晶响应曲线便可以获得每一个分区的第一行液晶从关闭状态到翻转上升至最高点的90%时所需的上升时间，即T1、……、Ti、……、TN。以用于对背光源的打开时刻进行控制。

在所述液晶电视机上电运行后，主芯片从接收到的视频信号中提取出场同步信号，输出至液晶显示屏。当场同步信号到达第 i个分区时，主芯片通过访问存储器，从存储器中保存的液晶响应曲线中提取出第i个分区的第一行液晶从关闭状态到翻转上升至最高点的90%时所需的上升时间Ti，进而在场同步信号到达第 i个分区Ti时间后，控制背光驱动电路输出驱动信号，控制第i个分区的背光源打开，并在持续点亮一场的时间达到时控制第i个分区的背光源关闭，由此在解决背光扫描双重图像的基础上，使得液晶显示屏的画面亮度得以提升。

本发明在测量液晶的响应时间时采用黑白交替的图卡，可以正确的测量出各个区域液晶的响应时间，通过特有的方法分析出各个区域液晶响应时间之间的相互关系，得出每个区域最优的背光开关时间，从而使得液晶响应和背光扫描完美的结合在一起，有效解决带有背光扫描的液晶显示器的重影现象，达到了更好的显示效果。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：对应用背光扫描技术的液晶显示屏进行分区，将整个屏幕横向均匀分成N个区域；对每个分区的背光源的打开时间进行控制，使第i个分区的背光源在第i个分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开。

2.根据权利要求1所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述第i个分区的背光源在第i个分区的第一行液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开。

3.根据权利要求2所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述第一行液晶为每个分区中位于最下方的一行液晶。

4.根据权利要求1所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述N与液晶显示屏中设置的背光灯条沿竖直方向分成的段数相同。

5.根据权利要求1所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述每个分区的背光源在打开后持续点亮一场的时间关闭。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述液晶响应曲线的生成方法为：设计黑白图卡，控制液晶显示屏交替显示白色图像和黑色图像，在黑白图像交替显示的过程中，利用示波器检测液晶从打开到关闭的响应时间以及从关闭到打开的响应时间，形成液晶响应曲线。

7.根据权利要求6所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述液晶响应曲线的生成方法在每一个分区的边界线各执行一次，首先将连接示波器的光电转换探头放置在液晶显示屏的最下方，测量位于显示屏下边界的液晶响应曲线，即第一个分区中的第一行液晶的响应曲线；然后依次将光电转换探头放置在液晶显示屏从下向上划分形成的N个分区的N-1条分界线上，测量N-1条分界线处的液晶响应曲线，分别对应第二个分区到第N个分区中的第一行液晶的响应曲线。

8.根据权利要求6所述的消除背光扫描双重图像的方法，其特征在于：所述黑白图卡为一张黑白左右均分的图卡，所述液晶显示器在3D显示下，将所述黑白图卡从中间分为两幅图像，一幅为白色图像，一幅为黑色图像，黑白两幅图像交替显示，配合示波器检测生成液晶的响应曲线。

9.一种电视机，包括液晶显示屏、主芯片和背光驱动电路，其特征在于：

所述液晶显示屏采用背光扫描技术，将整个屏幕横向均匀划分成N个区域；

所述主芯片连接背光驱动电路，通过背光驱动电路输出驱动信号至液晶显示屏，控制液晶显示屏中第i个分区的背光源在第i个分区的液晶翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时打开。

10.根据权利要求9所述的电视机，其特征在于：在所述电视机中还包括存储器，连接所述的主芯片，在所述存储器中保存有每一个分区的第一行液晶的响应曲线；所述主芯片从存储器中保存的液晶响应曲线中提取出每一个分区的第一行液晶从关闭状态到翻转上升至液晶响应曲线最高点的90%时的上升时间Ti，i=1,2…，N，进而在场同步信号到达第 i个分区Ti时间后，控制背光驱动电路输出驱动信号，控制第i个分区的背光源打开，并在持续点亮一场的时间后关闭。

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