CN103778899B - 一种液晶显示led背光源动态调光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶显示LED背光源动态调光方法,依次包括以下步骤:⑴将液晶面板划分成M×1个矩形分区;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,发光时间与相应LED背光灰度值成线性关系。该动态调光方法可以有效解决画面闪烁问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示LED背光源动态调光方法,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背光源动态调光方法,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背光源动态调光方法,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,其特征在于,依次包括以下步骤:⑴将液晶面板划分成M×1个矩形分区;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所述液晶驱动模块,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开始信号给所述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。
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背光源动态调光方法的原理图;
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背光源动态调光方法,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,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 (5)
1.一种液晶显示LED背光源动态调光方法,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,其特征在于,依次包括以下步骤:
⑴将液晶面板划分成M×1个矩形分区,LED背光源也划分成与矩形分区对应的组;
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所述液晶驱动模块,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,所述分区时序控制模块发送LED开始信号给所述LED驱动模块,LED驱动模块根据LED开始信号来驱动与第i矩形分区对应的LED背光源开始发光,第i矩形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矩形分区的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为所述第i组LED最长发光时间结束发光后与下一帧第i矩形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矩形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,时间容差Δt1≥0,Δt2≥0,且Δt1+Δt2≤0.1T。
2.根据权利要求1所述的液晶显示LED背光源动态调光方法,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背光源动态调光方法,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背光源动态调光方法,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背光源动态调光方法,其特征在于:步骤⑴中,4≤M≤20。
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