CN105957471A - 色温可调显示系统及色温调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种色温可调显示系统，包括色温设定器、应用处理器、显示模组及背光模组，所述应用处理器的输入端连接所述色温设定器，所述应用处理器的输出端连接所述显示模组与所述背光模组，所述应用处理器包括脉宽控制器与图形数据发送器，所述背光模组包括相连的背光驱动与背光灯组，所述背光灯组包括至少一个冷色灯组与至少一个暖色灯组，所述色温设定器将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到所述脉宽控制器，所述脉宽控制器将所述色温参数信号转换成脉宽调制信号并通过所述背光驱动控制所述冷色灯组的亮度与所述暖色灯组的亮度。色温可调显示系统电光转换效率高，能耗低，并适用于红绿蓝白像素排列的液晶面板。

Description

色温可调显示系统及色温调节方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种色温可调显示系统及色温调节方法。

背景技术

高科技显示设备在现代人们的生活中占有重要的地位，其中便携式移动电子产品的显示设备，例如手机，数码相机，掌上电脑，GPRS等移动产品，已经成为生活、娱乐、出行的必备设备。近几年显示技术发展迅速，显示设备的功能越来越多，各大厂商之间竞争进入白热化阶段，为了抢夺更多的用户数量，各大厂商都以提高用户体验为突破口，试图使自己的产品脱颖而出，其中一个功能就是显示屏色温调整功能。来自不同国家、不同地区的或不同种族的用户，对色温的喜好上不尽相同，因此，具有色温可调整功能的显示设备显然适用于更广泛的用户群体。

现有技术中，显示设备的色温调整方法为用户在显示设备的设置界面设定色温参数后，应用处理器里的色温调整演算法按照用户设定的色温参数把原始的图形数据处理后，得到色温调整后的图形数据，再经过数据发送器发送到显示屏，即通过处理原始图形数据的方法改变显示色温。直接调整图形数据的色温导致显示的图像亮度减弱，为提高亮度需要消耗更多的能量用于提高背光源亮度，并且该方法只适用于红绿蓝像素排列的液晶面板，对红绿蓝白像素排列的液晶面板效果不佳，故无法适用于使用超高清分辨率显示技术的显示设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种色温可调显示系统及色温调节方法，用以解决现有技术中色温调整方法导致显示的图像亮度减弱，并且对红绿蓝白像素排列的液晶面板效果不佳，无法适用于使用超高清分辨率显示技术的显示设备的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种色温可调显示系统，所述色温可调显示系统包括色温设定器、应用处理器、显示模组及背光模组，所述应用处理器的输入端连接所述色温设定器，所述应用处理器的输出端连接所述显示模组与所述背光模组，所述应用处理器包括脉宽控制器与图形数据发送器，所述背光模组包括相连的背光驱动与背光灯组，所述背光灯组包括至少一个冷色灯组与至少一个暖色灯组，所述色温设定器将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到所述脉宽控制器，所述脉宽控制器将所述色温参数信号转换成脉宽调制信号并通过所述背光驱动控制所述冷色灯组的亮度与所述暖色灯组的亮度，所述图形数据发送器与所述显示模组电连接，所述图形数据发送器向所述显示模组发送图形数据信号控制所述显示模组的图形显示内容。

进一步，所述脉宽控制器包括色温数据处理单元、冷色控制单元及暖色控制单元，所述色温数据处理单元输入端连接所述色温设定器，所述色温数据处理单元输出端连接所述冷色控制单元与所述暖色控制单元，所述色温数据处理单元接收所述色温参数信号并将所述色温参数信号转换为所述脉宽调制信号，所述脉宽调制信号包括冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号，所述冷色控制单元按照所述冷色脉宽调制信号的占空比通过所述背光驱动控制所述冷色灯组亮度，所述暖色控制单元按照所述暖色脉宽调制信号的占空比通过所述背光驱动控制所述暖色灯组亮度。

进一步，所述冷色灯组包括多个相互串联的冷色背光灯，所述暖色灯组包括多个相互串联的暖色背光灯，所述冷色背光灯与所述暖色背光灯并联。

进一步，所述冷色背光灯的数量与所述暖色背光灯的数量相等。

进一步，所述冷色背光灯与所述暖色背光灯交错排列。

进一步，所述背光驱动包括冷色驱动和暖色驱动，所述冷色驱动连接所述冷色控制单元与所述冷色灯组，所述暖色驱动连接所述暖色控制单元与所述暖色灯组，所述冷色驱动按照所述冷色脉宽调制信号改变所述冷色背光灯的驱动电流，所述暖色驱动按照所述暖色脉宽调制信号改变所述暖色背光灯的驱动电流。

进一步，所述显示模组包括相互电连接的图形驱动单元和显示屏，所述图形驱动单元包括红色像素驱动、绿色像素驱动及蓝色像素驱动，所述红色像素驱动、所述绿色像素驱动及所述蓝色像素驱动接收所述图形数据发送器发送的所述图形数据信号并控制所述显示屏的图形显示内容。

进一步，所述图形驱动单元还包括白色像素驱动。

本发明提供一种色温调节方法，包括：

提供色温可调显示系统，所述色温可调显示系统包括色温设定器、应用处理器、显示模组及背光模组，所述应用处理器包括脉宽控制器与图形数据发送器，所述背光模组包括相连的背光驱动与背光灯组，

通过所述色温设定器上设置色温值，所述色温设定器将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到所述脉宽控制器，所述脉宽控制器将所述色温参数信号转换成脉宽调制信号，冷色驱动按照冷色脉宽调制信号的占空比控制冷色灯组的亮度，暖色驱动按照暖色脉宽调制信号的占空比控制暖色灯组的亮度，

所述冷色灯组与所述暖色灯组的占空比相同时，所述显示系统显示标准色温；脉宽控制器增加所述冷色脉宽调制信号占空比，并减少所述暖色脉宽调制信号占空比，显示设备显示色温偏冷；脉宽控制器减少所述冷色脉宽调制信号占空比，并增加所述暖色脉宽调制信号占空比，所述显示设备显示色温偏暖。

进一步，所述背光驱动包括冷色驱动和暖色驱动，所述冷色驱动按照所述冷色脉宽调制信号改变所述冷色背光灯的驱动电流，所述暖色驱动按照所述暖色脉宽调制信号改变所述暖色背光灯的驱动电流。

本发明的有益效果如下：本发明控制冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号的占空比改变冷色背光灯与暖色背光灯亮度，从而调节背光源的色温，背光源穿过显示屏使人眼可观察显示屏显示的图像，由于未改变控制显示屏显示内容的图形数据，显示屏图像不会削弱穿过显示屏的背光源光线的亮度，显示设备的显示亮度由背光源的亮度决定，故调节背光源色温不会导致显示设备的显示亮度减弱，背光灯组将输入的电能转换成光能输出背光源，背光源在显示屏的透过率高，故背光源在穿过显示屏的过程中能量损耗较低，电光转换效率较高，降低能耗；由于适用于红绿蓝白像素排列的液晶面板，对使用超高清分辨率显示技术的显示设备也具有良好的色温调节效果，适用范围广，适应显示设备向超高清分辨率方向发展的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的明显变形方式。

图1为本发明实施例提供的色温可调显示系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的背光灯组等效电路示意图。

图3为本发明实施例提供的背光灯组结构示意图。

图4为本发明实施例提供的色温调节方法流程图。

图5为本发明实施例提供的色温调节方法原理图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的色温可调显示系统的结构示意图，如图所示，色温可调显示系统包括色温设定器10、应用处理器20、背光模组30及显示模组40，应用处理器20的输入端连接色温设定器10，应用处理器20的输出端连接显示模组40与背光模组30。应用处理器20用于接收色温设定器10传递的色温参数信号，并将色温参数信号转换为脉宽调制信号发送给背光模组30调节背光色温；同时应用处理器20还根据图形显示要求向显示模组40发送图形数据信号控制图形显示内容。对于手机、平板电脑等触屏显示设备，色温设定器10的操作接口可以为触摸屏，对于液晶电视等设备色温设定器10的操作接口可以为遥控器或其他可以实现控制功能的设备。

应用处理器20包括脉宽控制器22与图形数据发送器24，脉宽控制器22与图形数据发送器24相互独立工作。脉宽控制器22连接色温设定器10与背光模组30，用于调节背光源色温；图形数据发送器24连接显示模组40，用于控制显示图形内容。脉宽控制器22包括色温数据处理单元220、冷色控制单元222及暖色控制单元224，背光模组30包括背光驱动32和背光灯组34，背光驱动32具有冷色驱动322与暖色驱动324，背光灯组34具有冷色灯组342与暖色灯组344。色温数据处理单元220的输入端连接色温设定器10，以接收色温参数信号。色温数据处理单元220将色温参数信号计算处理之后转换成脉宽调制信号，脉宽调制信号包括冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号。色温数据处理单元220设有两个输出端，分别输出冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号。色温数据处理单元220、冷色控制单元222、冷色驱动322及冷色灯组342依次电连接形成冷色控制线路，冷色控制线路用于控制背光模组30输出的背光源的冷色强度，色温数据处理单元220发送冷色脉宽调制信号至冷色控制单元222，冷色控制单元222根据冷色脉宽调制信号的占空比控制冷色驱动322，冷色驱动322以改变冷色灯组342的驱动电流通断状态的方式实现对冷色灯组342亮度的控制；色温数据处理单元220、暖色控制单元224、暖色驱动324及暖色灯组344依次电连接形成暖色控制线路，暖色控制线路用于控制背光模组30输出的背光源的暖色强度，色温数据处理单元220发送暖色脉宽调制信号至暖色控制单元224，暖色控制单元224根据暖色脉宽调制信号调节的占空比控制暖色驱动324，暖色驱动324以改变暖色灯组344的驱动电流通断状态的方式实现对暖色灯组344亮度的控制。冷色驱动322按照冷色脉宽调制信号的占空比控制冷色灯组342的亮度，暖色驱动324按照暖色脉宽调制信号的占空比控制暖色灯组344的亮度，综合冷色灯组342的亮度与暖色灯组344的亮度得到最终输出的背光源的色温，当冷色灯组342的暖色灯组344亮度相同时，背光源为标准色温；冷色灯组342的亮度强于暖色灯组344时，背光源偏冷色；暖色灯组344的亮度强于冷色灯组342时，背光源偏暖色。分开控制冷色灯组342与暖色灯组344亮度的方法，使背光源的色温具有灵活的可调节性，按照改变各自的占空比从而改变驱动电流的方式实现冷色灯组342与暖色灯组344的亮度调节，操作过程简单具有很强的实用性。

一种实施方式中，背光灯组34包括一串冷色灯组342与一串暖色灯组344，结合图1与图2，冷色灯组342包括多个相互串联的冷色背光灯3420，暖色灯组344包括多个相互串联的暖色背光灯3440，冷色背光灯3420与暖色背光灯3440均为LED灯。优选的，冷色背光灯3420与暖色背光灯3440的数量相等，如图2所示，LED1、LED3、LED5…LED2n-1为冷色背光灯3420，LED2、LED4、LED6…LED2n为暖色背光灯3440，各冷色背光灯3420串联并受冷色脉宽调制信号控制其占空比而改变亮度，各暖色背光灯3440串联并受冷色脉宽调制信号控制其占空比而改变亮度，冷色背光灯3420与暖色背光灯3440并联，两者亮度单独控制，互不影响，使背光源的色温调节简单易操作，

优选的，如图3所示，单个冷色背光灯3420与单个暖色背光灯3440的交错排列，冷色背光灯3420与暖色背光灯3440相互交错的安装使冷色灯组322发出的冷色光与暖色灯组324发出的暖色光融合效果更佳，得到的背光源色温均匀。

显示模组40包括相互电连接的图形驱动单元42和显示屏44，图形驱动单元42包括红色像素驱动422、绿色像素驱动424及蓝色像素驱动426，图形数据发送器24向图形驱动单元42发送图形数据信号，红色像素驱动422、绿色像素驱动424及蓝色像素驱动426按照图形数据信号分别控制显示屏44的红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素，红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素的显示变化将改变图形显示的内容。背光源穿过显示屏44使显示系统显示图像，图形数据信号在传递过程中未受到加工处理，显示亮度未被削弱，仅通过调节背光源色温的方式调节显示系统的色温，背光灯组将输入的电能转换成光能输出背光源，背光源在显示屏的透过率高，故背光源在穿过显示屏的过程中损耗较低，电光转换效率高，节约能源。

一种实施方式中，显示屏44为具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及白色子像素的4K超高清分辨率显示屏，对应的图形驱动单元42还包括白色像素驱动428用于控制白色子像素。因为红绿蓝白像素显示屏的亮度有一半甚至更多来自白色子像素，而白色子像素色温与背光灯组色温直接相关，故调节背光源的色温可直接调整白色子像素的色温，对显示设备的色温调整效果十分显著。

色温可调显示系统控制冷色脉宽调制信号的占空比与暖色脉宽调制信号的占空比改变冷色背光灯3420的亮度与暖色背光灯3440的亮度，从而调节背光源的色温，无需改变用于控制显示屏44显示内容的图形数据，通过背光源的色温变化控制显示设备的显示色温不会导致显示亮度的减弱，背光灯组将输入的电能转换成光能输出背光源，背光源在显示屏的透过率高，故背光源在穿过显示屏的过程中损耗较低，电光转换效率较高，降低能耗；同时适用于红绿蓝白像素排列的液晶面板，对使用超高清分辨率显示技术的显示设备也具有良好的色温调节效果，适用范围广，适应显示设备向超高清分辨率方向发展的需求。

图4为本发明实施例提供的色温调节方法流程图，如图所示，并结合图1至图3，基于色温可调显示系统的色温调节方法如下：

步骤1、用户在色温设定器10上设置色温要求。

举例说明：生活在不同地区或不同种族的人对色温的喜好不同，在显示器中常见的色温有5000K、6500K、9300K等。色温越高，颜色越偏蓝，即偏向冷色调，而色温越低，颜色偏红，即偏向暖色调。

例如生活在中国地区的人偏好于将色温设定在9300K，这是由于中国的景色一年四季平均色温约在8000K～9500k之间，人们生活在色温8000K～9500k范围内的环境，故在使用显示设备时习惯于将显示设备的色温设定在9300K；欧美地区的人生活在色温5600K～6500K范围的环境，故在使用显示设备时习惯于将显示设备的色温设定在6500K。

步骤2、色温设定器10将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到脉宽控制器22，脉宽控制器22将色温参数信号转换为脉宽调制信号控制背光模组。

色温数据处理单元220处理色温参数信号，并将色温参数信号转换为脉宽调制信号，冷色控制单元222接收冷色脉宽控制信号用于后续控制冷色背光灯3420，暖色控制单元224接收暖色脉宽控制信号用于后续控制暖色背光灯3440。

步骤3、背光驱动32接收脉宽调制信号，调节冷色灯组342与暖色灯组344的亮度。

冷色驱动322按照冷色脉宽调制信号的占空比改变冷色背光灯3420的驱动电流，暖色驱动324按照暖色脉宽调制信号的占空比改变暖色背光灯3440的驱动电流，从而达到调整背光源色温的效果。

步骤4、背光源点亮显示屏44，显示屏44显示图形。

图形数据发送器24发送图形数据信号到图形驱动单元42，图形驱动单元42的红色像素驱动422、绿色像素驱动424及蓝色像素驱动426对应控制显示屏44的红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素，从而按图形数据信号改变图形显示内容。显示屏44自身不发光，只有依靠背光源提供显示亮度，改变背光源的色温即改变显示设备输出图像的色温。

一种实施方式中，显示屏44为具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及白色子像素的4K超高清分辨率显示屏，对应的图形驱动单元42还包括白色像素驱动428用于控制白色子像素。因为红绿蓝白像素显示屏的亮度有一半甚至更多来自白色子像素，而白色子像素色温与背光灯组色温直接相关，故调节背光源的色温可直接调整白色子像素的色温，对显示设备的色温调整效果十分显著。

图5为本发明实施例提供的色温调节原理图，如图所示，当用户设定标准色温时，脉宽控制器22输出相同占空比的冷色脉宽调制信号和暖色脉宽调制信号，冷色灯组342与暖色灯组344因亮度相同，显示设备显示标准色温；当用户设定冷色温时，脉宽控制器22使冷色脉宽调制信号占空比增加，暖色脉宽调制信号占空比减少，冷光亮度增加，暖光亮度减少，显示设备显示色温偏冷；同理，当用户设定暖色温时，脉宽控制器22使冷色脉宽调制信号占空比减少，暖色脉宽调制信号占空比增加，冷光亮度减少，暖光亮度增加，显示设备显示色温偏暖。由于色温调整时冷色灯组342与暖色灯组344的亮度一个增加一个减少，且变化量的数值是相等的，所以显示设备的最终显示亮度不会变化。

色温可调显示系统控制冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号的占空比改变冷色背光灯3420与暖色背光灯3440亮度，从而调节背光源的色温，无需改变用于控制显示屏44显示内容的图形数据，通过背光源的色温变化控制显示设备的显示色温不会导致显示亮度的减弱，电光转换效率较高，降低能耗；同时适用于红绿蓝白像素排列的液晶面板，对使用超高清分辨率显示技术的显示设备也具有良好的色温调节效果，适用范围广，适应显示设备向超高清分辨率方向发展的需求。

以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种色温可调显示系统，其特征在于，所述色温可调显示系统包括色温设定器、应用处理器、显示模组及背光模组，所述应用处理器的输入端连接所述色温设定器，所述应用处理器的输出端连接所述显示模组与所述背光模组，所述应用处理器包括脉宽控制器与图形数据发送器，所述背光模组包括相连的背光驱动与背光灯组，所述背光灯组包括至少一个冷色灯组与至少一个暖色灯组，所述色温设定器将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到所述脉宽控制器，所述脉宽控制器将所述色温参数信号转换成脉宽调制信号并通过所述背光驱动控制所述冷色灯组的亮度与所述暖色灯组的亮度，所述图形数据发送器与所述显示模组电连接，所述图形数据发送器向所述显示模组发送图形数据信号控制所述显示模组的图形显示内容。

2.根据权利要求1所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述脉宽控制器包括色温数据处理单元、冷色控制单元及暖色控制单元，所述色温数据处理单元输入端连接所述色温设定器，所述色温数据处理单元输出端连接所述冷色控制单元与所述暖色控制单元，所述色温数据处理单元接收所述色温参数信号并将所述色温参数信号转换为所述脉宽调制信号，所述脉宽调制信号包括冷色脉宽调制信号与暖色脉宽调制信号，所述冷色控制单元按照所述冷色脉宽调制信号的占空比通过所述背光驱动控制所述冷色灯组亮度，所述暖色控制单元按照所述暖色脉宽调制信号的占空比通过所述背光驱动控制所述暖色灯组亮度。

3.根据权利要求2所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述冷色灯组包括多个相互串联的冷色背光灯，所述暖色灯组包括多个相互串联的暖色背光灯，所述冷色背光灯与所述暖色背光灯并联。

4.根据权利要求3所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述冷色背光灯的数量与所述暖色背光灯的数量相等。

5.根据权利要求4所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述冷色背光灯与所述暖色背光灯交错排列。

6.根据权利要求3所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述背光驱动包括冷色驱动和暖色驱动，所述冷色驱动连接所述冷色控制单元与所述冷色灯组，所述暖色驱动连接所述暖色控制单元与所述暖色灯组，所述冷色驱动按照所述冷色脉宽调制信号改变所述冷色背光灯的驱动电流，所述暖色驱动按照所述暖色脉宽调制信号改变所述暖色背光灯的驱动电流。

7.根据权利要求1所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述显示模组包括相互电连接的图形驱动单元和显示屏，所述图形驱动单元包括红色像素驱动、绿色像素驱动及蓝色像素驱动，所述红色像素驱动、所述绿色像素驱动及所述蓝色像素驱动接收所述图形数据发送器发送的所述图形数据信号并控制所述显示屏的图形显示内容。

8.根据权利要求7所述的色温可调显示系统，其特征在于，所述图形驱动单元还包括白色像素驱动。

9.一种色温调节方法，其特征在于，包括：

提供色温可调显示系统，所述色温可调显示系统包括色温设定器、应用处理器、显示模组及背光模组，所述应用处理器包括脉宽控制器与图形数据发送器，所述背光模组包括相连的背光驱动与背光灯组，

通过所述色温设定器上设置色温值，所述色温设定器将用户对色温的设定转换为色温参数信号发送到所述脉宽控制器，所述脉宽控制器将所述色温参数信号转换成脉宽调制信号，冷色驱动按照冷色脉宽调制信号的占空比控制冷色灯组的亮度，暖色驱动按照暖色脉宽调制信号的占空比控制暖色灯组的亮度，

所述冷色灯组与所述暖色灯组的占空比相同时，所述显示系统显示标准色温；脉宽控制器增加所述冷色脉宽调制信号占空比，并减少所述暖色脉宽调制信号占空比，显示设备显示色温偏冷；脉宽控制器减少所述冷色脉宽调制信号占空比，并增加所述暖色脉宽调制信号占空比，所述显示设备显示色温偏暖。

10.根据权利要求9所述的色温调节方法，其特征在于，所述背光驱动包括冷色驱动和暖色驱动，所述冷色驱动按照所述冷色脉宽调制信号改变所述冷色背光灯的驱动电流，所述暖色驱动按照所述暖色脉宽调制信号改变所述暖色背光灯的驱动电流。