CN106448569A - 液晶显示器的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器的控制装置，该装置包括显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器、实时处理器、背光时序/亮度控制单元；显示亮度采集传感器用于采集液晶面板的显示亮度；背光亮度采集传感器用于采集背光光源的亮度；实时处理器对显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器的实时测量数据进行纠错、分析、处理后，并产生新的控制信息发送至背光时序/亮度控制单元。本发明对传感器采集到的反馈数据与液晶面板的固有显示特性进行比较，通过控制背光时序/亮度控制单元对液晶透射的显示亮度、背光光源进行实时调整、平衡、补偿；本发明采用反馈的方式可以使液晶显示器实时的处于最合适的亮度范围，实现对显示亮度的高精度调节、控制。

Description

液晶显示器的控制装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种液晶显示器的控制装置。

背景技术

目前，阅片室内的专业医疗显示器作为医学影像的呈现者，是医生对患者进行观察和诊断的重要设备。为使专业医疗显示器符合DICOM Part14标准，保证影像质量，便于医生的观察和诊断，需要对显示器的亮度进行精准调节，而目前的专业医疗显示器很难实现对亮度的精准调节。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种液晶显示器的控制装置，可以实现对显示亮度的精准调节。

本发明提供的液晶显示器的控制装置包括显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器、与所述显示亮度采集传感器和所述背光亮度采集传感器均连接的实时处理器及与所述实时处理器连接的控制器，所述控制器包括配置寄存器、与所述配置寄存器连接的PWM发生器及与所述配置寄存器连接的上电时序控制器；所述配置寄存器中存储有调节背光亮度所需的第一控制参数和控制所述液晶显示器的电源上电时序所需的第二控制参数；其中：

所述显示亮度采集传感器用于采集液晶面板的显示亮度；

所述背光亮度采集传感器用于采集背光模块的背光亮度；

所述实时处理器用于实时获取所述显示亮度采集传感器采集到的显示亮度和所述背光亮度采集传感器采集到的背光亮度，并根据所述背光亮度和所述显示亮度生成对应的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器中的配置寄存器；

所述PWM发生器用于在所述配置寄存器中存储的第一控制参数的控制下，根据所述控制信息，生成对应频率和占空比的PWM信号，并将所述PWM信号发送至背光模块，所述PWM信号用于调节背光模块的背光亮度；

所述上电时序控制器用于根据所述配置寄存器中存储的第二控制参数，生成用于控制所述液晶显示器的TCON驱动板供电的第一开关使能信号、用于控制所述液晶显示器的背光驱动板供电的第二开关使能信号和用于控制所述液晶显示器接入视频信号的第三开关使能信号。

可选的，所述实时处理器为片上系统处理器，所述片上系统处理器中包括c驱动库，所述c驱动库内存储有不同的背光亮度与频率和占空比之间的映射关系表；

所述实时处理器用于根据所述背光亮度和所述显示亮度，在所述映射关系表中查找对应的频率和占空比，并根据查找到的频率和占空比生成对应的控制信息。

可选的，所述片上系统实时处理器还用于在查找对应的频率和占空比之前，对所述背光亮度和所述显示亮度进行量纲转换，转换为与所述映射关系表中的背光亮度相同的量纲。

可选的，所述PWM发生器包括定时器、频率寄存器和占空比寄存器；其中：

所述定时器用于在使能信号的控制下进行计数，并在计满所述频率寄存器所设定的值时执行复位清零，并在计满所述占空比寄存器所设定的第一值时发出高电平信号，在计满所述占空比寄存器所设定的第二值时发出低电平信号，得到对应频率和占空比的PWM信号。

可选的，所述控制器为可编程逻辑控制器。

可选的，所述装置还包括与所述实时处理器连接的AXI4Lite互联模块，所述控制器还包括AXI4Lite接口，所述AXI4Lite接口与所述配置寄存器连接；所述实时处理器用于通过所述AXI4Lite互联模块和所述AXI4Lite接口将所述控制信息发送至所述控制器中的配置存储器；所述配置寄存器用于根据接收到的控制信息，控制所述PWM发生器生成所述PWM信号。

可选的，所述上电时序控制器包括状态机和计数器，其中：

所述状态机用于设置所述液晶显示器的多个状态和每一状态的计数周期；所述多个状态至少包括视频信号使能状态、背光电源使能状态、TCON驱动使能状态，每一个状态的计数周期根据该状态的触发延时时长设置，并且分别在进入视频信号使能状态、背光电源使能状态和TCON驱动使能状态时发出相应的使能信号；

所述计数器用于对每一个状态进行计数，并在计满该状态的计数周期时发出跳转脉冲使所述状态机进入下一状态。

本发明提供的液晶显示器的控制装置，通过显示亮度采集传感器采集显示器显示亮度，通过背光亮度采集传感器采集背光亮度，然后将实时处理器根据背光亮度和显示亮度确定对应的PWM信号的频率和占空比，然后将利用PWM产生对应的频率和占空比的PWM信号，然后将该PWM信号输出至液晶显示器背光模组，实现对液晶显示器的显示亮度的控制。可见，本发明采用反馈的方式可以使液晶显示器实时处于最合适的显示亮度，实现对亮度的精准调节。同时，本发明提供的控制装置还可以生成分别控制TCON驱动板、背光驱动板供电和接入视频信号的使能信号，进而实现对上电时序的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了本发明又一实施例中液晶显示器的控制装置的结构示意图；

图2示出了本发明另一实施例中液晶显示器的控制装置的信号流转示意图；

图3示出了控制装置中的上电时序控制器产生的三种控制信号的延时示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

本发明提供一种液晶显示器的控制装置，如图1所示，该装置包括显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器、与所述显示亮度采集传感器和所述背光亮度采集传感器均连接的实时处理器及与所述实时处理器连接的控制器，所述控制器包括配置寄存器、与所述配置寄存器连接的PWM发生器及与所述配置寄存器连接的上电时序控制器；所述配置寄存器中存储有调节背光亮度所需的第一控制参数和控制所述液晶显示器的电源上电时序所需的第二控制参数；其中：

所述显示亮度采集传感器用于采集液晶面板的显示亮度；

所述背光亮度采集传感器用于采集背光模块的背光亮度；

所述实时处理器用于实时获取所述显示亮度采集传感器采集到的显示亮度和所述背光亮度采集传感器采集到的背光亮度，并根据所述背光亮度和所述显示亮度生成对应的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器中的配置寄存器；

所述PWM发生器用于在所述配置寄存器中存储的第一控制参数的控制下，根据所述控制信息，生成对应频率和占空比的PWM信号，并将所述PWM信号发送至背光模块，所述PWM信号用于调节背光模块的背光亮度；

所述上电时序控制器用于根据所述配置寄存器中存储的第二控制参数，生成用于控制所述液晶显示器的TCON驱动板供电的第一开关使能信号、用于控制所述液晶显示器的背光驱动板供电的第二开关使能信号和用于控制所述液晶显示器接入视频信号的第三开关使能信号。

可理解的是，PWM是指脉冲宽带调制。

本发明提供的液晶显示器的控制装置，通过显示亮度采集传感器采集显示器显示亮度，通过背光亮度采集传感器采集背光亮度，然后将实时处理器根据背光亮度和显示亮度确定对应的PWM信号的频率和占空比，然后将利用PWM产生对应的频率和占空比的PWM信号，然后将该PWM信号输出至液晶显示器背光模组，实现对液晶显示器的显示亮度的控制。可见，本发明采用反馈的方式可以使液晶显示器实时处于最合适的显示亮度，实现对亮度的精准调节，而且其调节精度可高达10bit，甚至10bit以上，并且符合专业医疗显示器严苛的DICOMPart14标准，使医学图像在诊断医疗显示器上有一致的灰度变现。同时，本发明提供的控制装置还可以生成分别控制TCON驱动板、背光驱动板供电和接入视频信号的使能信号，进而实现对上电时序的控制。

本发明可以实现对液晶面板的显示亮度达到高精度控制、调节，有效改善因为液晶面板背光光源亮度衰减而造成的显示亮度降低，在特殊的医疗专业显示设备中，能保证阅片诊断医生看到亮度相对恒定、更高亮度一致性的X光片，做出正确的病灶诊断。

可以理解的是，本发明提供的控制装置不仅可以对专业医疗显示器进行调节，还可以应用于其他领域的显示器中，实际上对于各种液晶显示器，通过本发明提供的控制装置均可实现亮度的精准调节。

而且，针对不同的液晶显示器，其背光亮度和显示亮度之间的匹配关系或映射关系未必相同，因此本发明不仅设置背光亮度采集传感器，还设置了显示亮度采集传感器，显示亮度采集传感器用于检测液晶显示器的显示亮度，这样的话，所述实时处理器可以建立所述显示亮度和所述背光亮度之间的映射关系表，进而根据液晶显示器的显示亮度和背光亮度的匹配关系或映射关系，然后通过本发明的控制装置对背光亮度进行调节，可以进一步提高显示亮度的精准调节。当然，背光亮度采集传感器可以设置在显示面板的采集口，以采集显示亮度。

在具体实施时，上述实时处理器可以采用片上系统处理器，片上系统处理器中包括c驱动库，该c驱动库内存储有不同的背光亮度与频率、占空比之间的映射关系表；所述实时处理器用于根据所述背光亮度和所述显示亮度，在所述映射关系表中查找对应的频率和占空比，并根据查找到的频率和占空比生成对应的控制信息。

可理解的是，c驱动库基于c语言编写，包含了结构体、枚举值、操作函数集，是一种具有可移植性的驱动库，可以工作在支持c编译器的任意片上系统处理器上，便于对其功能移植、二次开发和拓展。

这里，通过在c驱动库中存储映射关系表的方式，确定对背光亮度对应的PWM信号的频率和占空比，具有简单、方便的优点。

当然，由于采集到的亮度信号可能与在c驱动库中存储的映射关系表中的背光亮度的量纲不同，因此片上系统实时处理器在查找对应的频率和占空比之前，还可以对当前的背光亮度进行量纲转换，转换为与所述映射关系表中的背光亮度相同的量纲，便于后续的处理。

在具体实施时，可以将显示亮度采集传感器设置在背光光源的采集口，采集背光亮度。而且，实时处理器还可以对显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器采集的数据进行纠错、分析、处理。

在具体实施时，控制器可以采用可编程逻辑控制器，可以通过可编程语言Verilog语言实现、在FPGA可编程逻辑资源平台上执行，因此可以独立形成、可重复、可跨平台移植、可封装，因此控制器可以应用于不同的显示器，进行亮度控制，当然还可以实现其他的控制，例如下文提到的上电时序控制。而且，由于控制器中还设置有配置寄存器，而寄存器中存储有相关的控制参数，这样的话，可以通过对配置寄存器进行编程的方式直接对PWM发生器进行控制，使其产生想要的PWM信号。

实际应用时，可以对液晶屏制作商提供的液晶屏数据手册进行详尽解读后解读出背光亮度控制信号的频率、占空比可配置范围数值进行单位换算，然后通过配置寄存器、c驱动器的相关配置函数进行初始化操作，即可实现对配置寄存器、c驱动器的设置。

如图1所示，在控制器中设置有配置寄存器的前提下，还可以在控制器中设置一AXI4Lite接口，在实时处理器和控制器的AXI4Lite接口之间设置AXI4Lite互联模块，这样的话，实时处理器便可以将控制信息通过AXI4Lite互联模块和AXI4Lite接口发送至配置寄存器，然后通过配置寄存器控制所述PWM发生器生成所述PWM信号。

可以理解的是，AXI4Lite接口支持AXI4Lite协议，而AXI4Lite协议是一个支持Burst模式、独立数据/地址/响应通道的总线接口协议，用于实时处理器和外围设备之间的互连通讯。通过AXI4Lite接口，可以将控制器拓展至业界丰富的片上系统处理器。当然，AXI4Lite互联模块除了可以连接实时处理器、AXI4Lite接口之外，还可以连接其他支持AXI4Lite协议的外围模块或组件，实现对功能的拓展。

在具体实施时，PWM发生器可以包括定时器、频率寄存器和占空比寄存器；其中：

所述定时器用于在使能信号的控制下进行计数，并在计满所述频率寄存器所设定的值时执行复位清零，并在计满所述占空比寄存器所设定的第一值时发出高电平信号，在计满所述占空比寄存器所设定的第二值时发出低电平信号，得到对应频率和对应占空比的PWM信号。

其中，定时器可以采用32bit位宽，通过32bit宽可实现赫兹(HZ)至兆赫兹(MHZ)频率宽范围内的控制。

可理解的是，定时器在计数时可能需要的辅助控制信号包括：使能信号、复位信号、计数停止信号，也就是说，定时器在接收到使能信号时开始计时，在接收到复位信号时清零，在接收到计数停止信号时计数停止，通过这三个信号可以控制定时器执行各种动作，实现计时工作的控制。当然，使能信号也可以控制频率寄存器、占空比寄存器的使能逻辑。PWM的工作可能还需要其他辅助控制信号，例如极性控制信号，用于控制PWM信号的正负极性。

可见，通过定时器的计数，当定时器计满频率寄存器设定的值后清零，该设定的值是一个与频率相关的值，这样的话，可以实现频率的控制。通过定时器的计数，在计满占空比寄存器设定的第一值时发出高电平信号，在计满占空比寄存器设定的第二值时发出低电平信号，通过控制第一值和第二值的大小，可以控制高电平和低电平之前的时长比值，从而实现占空比的控制。可以理解的是，频率寄存器设定的值应大于占空比寄存器设定的第一值和第二值，通过频率寄存器设定的值控制PWM信号的频率或周期，通过占空比寄存器设定的第一值和第二值控制PWM信号在每一周期内的占空比，从而得到想要的PWM信号。

本发明将上电时序控制器和PWM发生器集成在控制器中，而控制器可采用可编程逻辑控制器，因此该控制器既可以实现对显示器的亮度进行调节，也可以实现对上电时序进行控制。图3示出了一种以上三个使能信号PPWR、PBIAS和TG_EN的延时示意图，通过这三个使能信号可以实现在液晶显示器在上电、掉电、重新上电的不同状态下的供电时序延迟控制。

由于不同的液晶显示器可能具有不同的上电时序，因此通过对配置寄存器进行编程的方式直接对上电时序控制器进行控制，使其输出不同的开关使能信号，然后将各个开关使能信号引至相应的硬件单元上，即可实现对电源的上电时序进行控制。由于本发明可以针对不同的液晶显示器设置不同的上电时序，因此能够确保液晶显示器可以安全、稳定和可靠的运行，延长其使用寿命。

由于配置寄存器内既存储有对亮度调节进行控制的参数，也存储有对上电时序进行控制的参数，而且可以通过编程的方式实现对其存储数据的动态配置，因此可以实现对控制器的PWM发生器和上电时序控制器的运行状态进行监测和控制。

实际应用时，在对液晶屏的制造商所提供的液晶屏数据手册进行详尽解读后，将背光驱动的上电、关电、再次重复上电的各种时序延迟参数进行单位换算，并通过对配置寄存器中相应配置函数进行初始化操作即可实现对配置寄存器的设置。

在具体实施时，上电时序控制器可以包括状态机和计数器，其中：

所述状态机用于设置所述液晶显示器的多个状态和每一状态的计数周期；所述多个状态至少包括视频信号使能状态、背光电源使能状态、TCON驱动使能状态，每一个状态的计数周期根据该状态的触发延时时长设置，并且分别在进入视频信号使能状态、背光电源使能状态和TCON驱动使能状态时发出相应的使能信号；

所述计数器用于对每一个状态进行计数，并在计满该状态的计数周期时发出跳转脉冲使所述状态机进入下一状态。

这样，通过状态机定义各个状态和每一状态的计数周期，采用计数器进行计数，在计满一个周期后发出跳转脉冲，使状态机进入下一个状态，在进入下一个状态发出相应的开关使能信号，已实现对电源上电时序的控制。

实际上，状态机定义的多个状态一般有7个，这些状态包含了液晶屏上电到正常工作、再至关电、甚至再次上电所经历的各种状态：

PWM_IDLE：Idle状态即空闲状态，由外部电源开启信号触发跳转到至下一状态；

PWM_UP_T1：Power up T1状态，TCON驱动使能状态；

PWM_UP_T2：Power up T2状态；视频信号使能状态；

PWM_ACT：背光电源使能状态，由外部电源关断信号触发跳转至下一状态；

PWM_DN_T3：Power down T3状态；视频信号关闭状态；

PWM_DN_T4：Power down T4状态，TCON驱动关闭状态；

PWM_INTERVAL_T5：背光电源再次上电间隔时间状态；

可以看出，状态机除了视频信号使能状态、背光电源使能状态、TCON驱动使能状态外，还可以包括其他四个状态。状态机也除了在计数器的跳转脉冲的触发下进入下一状态外，还可以在外部电源开启/关断控制信号下，进入状态循环逻辑或退出状态循环逻辑。

综上所述，本发明中的控制器封装PWM发生器、上电时序控制器、配置寄存器和/或AXI4Lite接口，因此可重复、可跨平台移植、低成本，适用于各种液晶显示器的控制。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种液晶显示器的控制装置，其特征在于，包括显示亮度采集传感器、背光亮度采集传感器、与所述显示亮度采集传感器和所述背光亮度采集传感器均连接的实时处理器及与所述实时处理器连接的控制器，所述控制器包括配置寄存器、与所述配置寄存器连接的PWM发生器及与所述配置寄存器连接的上电时序控制器；所述配置寄存器中存储有调节背光亮度所需的第一控制参数和控制所述液晶显示器的电源上电时序所需的第二控制参数；其中：

所述显示亮度采集传感器用于采集液晶面板的显示亮度；

所述背光亮度采集传感器用于采集背光模块的背光亮度；

所述实时处理器用于实时获取所述显示亮度采集传感器采集到的显示亮度和所述背光亮度采集传感器采集到的背光亮度，并根据所述背光亮度和所述显示亮度生成对应的控制信息，并将所述控制信息发送至所述控制器中的配置寄存器；

所述PWM发生器用于在所述配置寄存器中存储的第一控制参数的控制下，根据所述控制信息，生成对应频率和占空比的PWM信号，并将所述PWM信号发送至背光模块，所述PWM信号用于调节背光模块的背光亮度；

所述上电时序控制器用于根据所述配置寄存器中存储的第二控制参数，生成用于控制所述液晶显示器的TCON驱动板供电的第一开关使能信号、用于控制所述液晶显示器的背光驱动板供电的第二开关使能信号和用于控制所述液晶显示器接入视频信号的第三开关使能信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述实时处理器为片上系统处理器，所述片上系统处理器中包括c驱动库，所述c驱动库内存储有不同的背光亮度与频率和占空比之间的映射关系表；

所述实时处理器用于根据所述背光亮度和所述显示亮度，在所述映射关系表中查找对应的频率和占空比，并根据查找到的频率和占空比生成对应的控制信息。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述片上系统实时处理器还用于在查找对应的频率和占空比之前，对所述背光亮度和所述显示亮度进行量纲转换，转换为与所述映射关系表中的背光亮度相同的量纲。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PWM发生器包括定时器、频率寄存器和占空比寄存器；其中：

所述定时器用于在使能信号的控制下进行计数，并在计满所述频率寄存器所设定的值时执行复位清零，并在计满所述占空比寄存器所设定的第一值时发出高电平信号，在计满所述占空比寄存器所设定的第二值时发出低电平信号，得到对应频率和占空比的PWM信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述实时处理器连接的AXI4Lite互联模块，所述控制器还包括AXI4Lite接口，所述AXI4Lite接口与所述配置寄存器连接；

所述实时处理器用于通过所述AXI4Lite互联模块和所述AXI4Lite接口将所述控制信息发送至所述控制器中的配置存储器；

所述配置寄存器用于根据接收到的控制信息，控制所述PWM发生器生成所述PWM信号。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上电时序控制器包括状态机和计数器，其中：

所述状态机用于设置所述液晶显示器的多个状态和每一状态的计数周期；所述多个状态至少包括视频信号使能状态、背光电源使能状态、TCON驱动使能状态，每一个状态的计数周期根据该状态的触发延时时长设置，并且分别在进入视频信号使能状态、背光电源使能状态和TCON驱动使能状态时发出相应的使能信号；

所述计数器用于对每一个状态进行计数，并在计满该状态的计数周期时发出跳转脉冲使所述状态机进入下一状态。