CN103778898A

CN103778898A - 一种液晶显示led背光源动态调光装置

Info

Publication number: CN103778898A
Application number: CN201410070569.5A
Authority: CN
Inventors: 张小宁; 杨孝泉; 杨雷; 李超
Original assignee: Imperial Electronic (yangzhou) Co Ltd
Current assignee: Imperial Electronic (yangzhou) Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103778898B

Abstract

本发明公开了一种液晶显示LED背光源动态调光装置，中心控制模块用于接收图像信号并通过动态调光算法得到液晶信号值和LED背光灰度值BL，液晶信号值发送至液晶驱动模块，LED背光灰度值BL发送至LED驱动模块；液晶驱动模块用于根据液晶信号值控制液晶面板的液晶分子偏转，液晶面板被划分成M×1个矩形分区；分区时序控制模块用于当液晶面板第i个矩形分区的所有液晶分子按照液晶信号值经过ti时间全部偏转完毕后发送LED开始信号给LED驱动模块；LED驱动模块用于根据LED开始信号驱动与第i分区对应的LED背光源开始发光，发光时间与相应LED背光灰度值成线性关系。该动态调光装置可以有效解决画面闪烁问题。

Description

一种液晶显示LED背光源动态调光装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示LED背光源动态调光装置，属于液晶显示屏技术领域。

背景技术

液晶显示器（LCD）凭借着其高分辨率、重量轻、色彩表现力好等优点成为应用最广的平板显示器件。液晶显示器主要包括两部分：LED背光源和液晶面板。传统液晶显示器的LED背光源保持全亮，为液晶面板提供恒定的背光，而液晶则通过偏转不同的角度来控制光的透过率实现灰度级，达到显示图像的目的。由于背光源始终全亮以及液晶光阀存在漏光，传统的液晶显示器功耗较高、对比度较低。

动态调光技术是根据所显示的画面动态地调整背光亮度，降低暗区域的背光，从而实现背光功耗的降低，同时减少漏光，提高画面对比度。中心控制模块根据输入图像的内容由动态调光算法得到LED背光灰度值和液晶信号值，液晶信号值提供给液晶驱动模块，由液晶驱动模块控制液晶面板的液晶分子偏转；LED背光灰度值提供给LED驱动模块，由LED驱动模块控制LED背光源的亮度。

动态调光也会带来一些新的问题，图像闪烁现象就是其中之一。造成图像闪烁现象的一个原因是液晶分子偏转与LED发光时间上出现重叠。通常，在两帧画面切换时，LED背光源在液晶分子开始偏转前便显示当前图像对应的亮度，然后液晶才开始偏转，并且液晶分子并不是瞬间全部偏转到位，而是一行一行进行，需要经过一定时间所有液晶分子才能完全偏转到位；那么，在液晶分子偏转的同时，LED背光亮度与液晶灰度值并不是对应的，如果前一帧画面对应的液晶灰度值较大，LED背光亮度较小，而当前帧画面的LED背光亮度较大，液晶灰度值较小，则会出现画面过亮的现象，即闪烁现象。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种液晶显示LED背光源动态调光装置，可以有效解决因动态调光引起的画面闪烁问题。

为解决以上技术问题，本发明的一种液晶显示LED背光源动态调光装置，液晶显示器包括中心控制模块、液晶驱动模块、LED驱动模块、液晶面板和LED背光源；所述中心控制模块用于接收每帧图像的RGB信号并通过动态调光算法得到液晶信号值和LED背光灰度值BL，且将液晶信号值发送至液晶驱动模块的信号输入端，将LED背光灰度值BL发送至LED驱动模块的信号输入端；所述液晶驱动模块用于根据液晶信号值控制液晶面板的液晶分子的偏转，所述液晶面板被划分成M×1个矩形分区；该动态调光装置还包括分区时序控制模块，所述分区时序控制模块用于当液晶面板第i个矩形分区的所有液晶分子按照液晶信号值经过ti时间全部偏转完毕后发送LED开始信号给所述LED驱动模块；所述LED驱动模块用于根据LED开始信号驱动与第i分区对应的LED背光源开始发光，第i分区的所有液晶分子偏转完毕后与相应的LED背光源开始发光之间允许的时间容差为Δt1；发光时间由第i分区的LED背光灰度值BL决定，第i组LED最长发光时间为T- ti-Δt1-Δt2，发光时间t与相应LED背光灰度值BL的关系为t=（T- ti-Δt1-Δt2）*BL/255，Δt2为LED最大发光时间结束发光后与下一帧第i分区液晶分子开始偏转之间允许的时间容差；在LED发光时间t内LED背光源的发光亮度保持不变，液晶分子的偏转角度保持不变，通过液晶分子的偏转和背光源视觉亮度的共同作用，实现当前帧图像的显示；T为每一帧周期，ti表示第i分区内的所有液晶分子偏转所需的时间，i=1、2、3…M。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：由于人眼的视觉暂留特性，发光时间长短决定了背光的视觉亮度。第i组LED的发光时间由动态调光确定的第i组LED背光灰度值决定，与第i组LED背光灰度值成线性关系，第i组LED背光灰度值为0，则在该帧中第i组LED发光时间为0，第i组LED背光灰度值为255，则发光时间持续到下一帧图像的第i分区液晶分子开始偏转前的Δt2时间；第i分区液晶分子全部偏转完毕再等待Δt1时间LED背光源才发光，以及LED背光源在最大发光时间发光结束后再等待Δt2时间，液晶分子再进行下一轮偏转，避免第i分区液晶分子的偏转与LED背光源发光出现重叠，避免了液晶分子偏转与LED发光重叠造成的闪烁现象。

作为本发明的优选方案，所述LED背光源为直下式LED背光源，包括M×N个LED背光分区，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应（i，1）、（i，2）…（i，N）LED背光灯组，i=1、2、3…M。直下式LED背光源把LED背光灯配置在液晶面板的背部当作发光源，使背光可以均匀传达到整个屏幕，画面细节更细腻逼真；相对于侧入式LED背光源，在直下式LED背光源中，闪烁现象的抑制效果更佳，第i+1组，第i+2组…分区内的液晶分子在偏转时，第i组LED已经发光，其扩散的光会影响到第i+1组，第i+2组…分区，从而在一定程度上影响抑制闪烁现象的效果，而直下式LED背光源发出的光主要作用在相应分区内，因此扩散叠加影响小，闪烁现象抑制的效果也更佳。

作为本发明的优选方案，所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的左侧边或右侧边安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边或右侧边的第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

作为本发明的优选方案，所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的左侧边和右侧边均安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边和右侧边第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

在上述两个左右侧边安置LED背光源的方案中，侧入式LED背光源可使用较少的LED，节省成本，LED背光灯组放置在侧边，可减少屏幕整体的厚度，能够打造比较轻薄的机身；由于相邻LED背光扩散叠加的影响，会在一定程度影响闪烁现象的抑制效果，为了改善该情况，可选用更多分区的LED背光源，即提高M值，同时增强扩散板和导光板的性能，使每组LED所发出的光对其他分区的影响更小。

作为本发明的优选方案，所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的上侧边或下侧边安置了LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成1×1个矩形分区，该矩形分区对应所有的LED背光灯组。上下侧边LED背光源同样可以实现节约成本，打造轻薄机身的目的；如果将面板划分成M×1个分区，M>1，由于LED扩散的影响，上下侧边LED发出的光对其他分区的影响很大，严重影响闪烁现象的抑制效果，划分成1×1个分区，则可完全避免闪烁现象。

作为本发明的优选方案，步骤⑷中，时间容差Δt1≥0，Δt2≥0，且Δt1+Δt2≤0.1T。Δt1>0，Δt2>0时，可以完全避免第i分区液晶分子的偏转与相应LED背光源发光出现重叠，从而很好地避免了液晶分子偏转与LED发光重叠造成的闪烁现象；在极限状态下，Δt1及Δt2等于0，仍然不会出现液晶分子偏转与LED发光出现时间上重叠的现象，且LED的发光时间更长，由动态调光导致的闪烁现象可以得到有效解决；如果时间容差Δt1和Δt2过长，则会限制LED背光源的发光时间，背光亮度就会受到限制，Δt1+Δt2≤0.1T保证了LED背光源的发光时间。

作为本发明的优选方案，步骤⑴中，4≤M≤20。由于相邻LED背光扩散叠加的影响，会在一定程度影响闪烁现象的抑制效果，如果M<4，则会造成分区内的像素点过多，偏转需要的总时间就越长，那么留给LED背光源发光的时间就越短，从而限制了背光的亮度；采用更多分区的LED背光源即提高M值，可以减小每个分区的液晶分子偏转总时间，增大LED背光源的发光时间；如果M>20，会使液晶显示屏的成本过高，同时分区会变得很窄，相邻LED背光源的扩散影响也会增加，提高了技术上的难度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明中液晶面板的矩形分区划分示意图；

图2为本发明液晶显示LED背光源动态调光装置的原理图；

图3为LED背光源的驱动时序图；

图中：中心控制模块；液晶驱动模块；LED驱动模块；液晶面板；LED背光源；分区时序控制模块。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明液晶显示LED背光源动态调光装置，液晶显示器包括中心控制模块、液晶驱动模块、LED驱动模块、液晶面板、LED背光源和分区时序控制模块。

中心控制模块用于接收每帧图像的RGB信号并通过动态调光算法得到液晶信号值和LED背光灰度值BL，且将液晶信号值发送至液晶驱动模块的信号输入端，将LED背光灰度值BL发送至LED驱动模块的信号输入端。

液晶驱动模块用于根据液晶信号值控制液晶面板的液晶分子的偏转，液晶面板被划分成M×1个矩形分区，优选4≤M≤20。

分区时序控制模块用于当液晶面板第i个矩形分区的所有液晶分子按照液晶信号值经过ti时间全部偏转完毕后发送LED开始信号给LED驱动模块；LED驱动模块用于根据LED开始信号驱动与第i分区对应的LED背光源开始发光，第i分区的所有液晶分子偏转完毕后与相应的LED背光源开始发光之间允许的时间容差为Δt1；发光时间由第i分区的LED背光灰度值BL决定，第i组LED最长发光时间为T- ti-Δt1-Δt2，发光时间t与相应LED背光灰度值BL的关系为t=（T- ti-Δt1-Δt2）*BL/255，Δt2为LED最大发光时间结束发光后与下一帧第i分区液晶分子开始偏转之间允许的时间容差。

在LED发光时间t内LED背光源的发光亮度保持不变，液晶分子的偏转角度保持不变，通过液晶分子的偏转和背光源视觉亮度的共同作用，实现当前帧图像的显示；T为每一帧周期，ti表示第i分区内的所有液晶分子偏转所需的时间，i=1、2、3…M。优选时间容差Δt1≥0，Δt2≥0，且Δt1+Δt2≤0.1T。

动态调光依次包括以下步骤：

⑴将液晶面板划分成M×1个矩形分区，优选4≤M≤20；

⑵中心控制模块接收每帧图像的RGB信号并通过动态调光算法得到液晶信号值和LED背光灰度值BL；

⑶中心控制模块将液晶信号值发送给液晶驱动模块，液晶驱动模块根据液晶信号值控制液晶面板的液晶分子的偏转；

⑷在每帧中，中心控制模块将LED背光灰度值BL发送给LED驱动模块，当液晶面板第i个矩形分区的所有液晶分子按照液晶信号值经过ti时间全部偏转完毕后，分区时序控制模块发送LED开始信号给LED驱动模块，LED驱动模块根据LED开始信号来驱动与第i分区对应的LED背光源开始发光，第i分区的所有液晶分子偏转完毕后与相应的LED背光源开始发光之间允许的时间容差为Δt1；发光时间由第i分区的LED背光灰度值BL决定，第i组LED最长发光时间为T- ti-Δt1-Δt2，发光时间t与相应LED背光灰度值BL的关系如下：t=（T- ti-Δt1-Δt2）*BL/255，Δt2为LED最大发光时间结束发光后与下一帧第i分区液晶分子开始偏转之间允许的时间容差；在LED发光时间t内LED背光源的发光亮度保持不变，液晶分子的偏转角度保持不变，通过液晶分子的偏转和背光源视觉亮度的共同作用，实现当前帧图像的显示；T为每一帧周期，ti表示第i分区内的所有液晶分子偏转所需的时间，i=1、2、3…M。

步骤⑷中，优选时间容差Δt1≥0，Δt2≥0，且Δt1+Δt2≤0.1T。

实施例一：LED背光源为直下式LED背光源，包括M×N个LED背光分区，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应（i，1）、（i，2）…（i，N）LED背光灯组，i=1、2、3…M。

实施例二：LED背光源为侧入式LED背光源，在液晶面板的左侧边或右侧边安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边或右侧边的第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

实施例三：LED背光源为侧入式LED背光源，在液晶面板的左侧边和右侧边均安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边和右侧边第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

实施例四：LED背光源为侧入式LED背光源，在液晶面板的上侧边或下侧边安置了LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成1×1个矩形分区，该矩形分区对应所有的LED背光灯组。

第i组LED的发光时间由动态调光确定的第i组LED背光灰度值决定，与第i组LED背光灰度值成线性关系，第i组LED背光灰度值为0，则在该帧中第i组LED发光时间为0，第i组LED背光灰度值为255，则发光时间持续到下一帧图像的第i分区液晶分子开始偏转前的Δt2时间；第i分区液晶分子全部偏转完毕再等待Δt1时间LED背光源才发光，以及LED背光源在最大发光时间发光结束后再等待Δt2时间，液晶分子再进行下一轮偏转，避免第i分区液晶分子的偏转与LED背光源发光出现重叠，避免了液晶分子偏转与LED发光重叠造成的闪烁现象。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims

1.一种液晶显示LED背光源动态调光装置，液晶显示器包括中心控制模块、液晶驱动模块、LED驱动模块、液晶面板和LED背光源；所述中心控制模块用于接收每帧图像的RGB信号并通过动态调光算法得到液晶信号值和LED背光灰度值BL，且将液晶信号值发送至液晶驱动模块的信号输入端，将LED背光灰度值BL发送至LED驱动模块的信号输入端；所述液晶驱动模块用于根据液晶信号值控制液晶面板的液晶分子的偏转，其特征在于：所述液晶面板被划分成M×1个矩形分区；该动态调光装置还包括分区时序控制模块，所述分区时序控制模块用于当液晶面板第i个矩形分区的所有液晶分子按照液晶信号值经过ti时间全部偏转完毕后发送LED开始信号给所述LED驱动模块；所述LED驱动模块用于根据LED开始信号驱动与第i分区对应的LED背光源开始发光，第i分区的所有液晶分子偏转完毕后与相应的LED背光源开始发光之间允许的时间容差为Δt1；发光时间由第i分区的LED背光灰度值BL决定，第i组LED最长发光时间为T- ti-Δt1-Δt2，发光时间t与相应LED背光灰度值BL的关系为t=（T- ti-Δt1-Δt2）*BL/255，Δt2为LED最大发光时间结束发光后与下一帧第i分区液晶分子开始偏转之间允许的时间容差；在LED发光时间t内LED背光源的发光亮度保持不变，液晶分子的偏转角度保持不变，通过液晶分子的偏转和背光源视觉亮度的共同作用，实现当前帧图像的显示；T为每一帧周期，ti表示第i分区内的所有液晶分子偏转所需的时间，i=1、2、3…M。

2.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：所述LED背光源为直下式LED背光源，包括M×N个LED背光分区，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应（i，1）、（i，2）…（i，N）LED背光灯组，i=1、2、3…M。

3.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的左侧边或右侧边安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边或右侧边的第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

4.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的左侧边和右侧边均安置了M个LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成M×1个矩形分区，第i个矩形分区对应左侧边和右侧边第i个LED背光灯组，i=1、2、3…M。

5.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：所述LED背光源为侧入式LED背光源，在所述液晶面板的上侧边或下侧边安置了LED背光灯组，步骤⑴中将液晶面板划分成1×1个矩形分区，该矩形分区对应所有的LED背光灯组。

6.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：步骤⑷中，时间容差Δt1≥0，Δt2≥0，且Δt1+Δt2≤0.1T。

7.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光装置，其特征在于：步骤⑴中，4≤M≤20。