CN106875898A - 由背光亮度调节照明亮度的方法及装置、液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于液晶显示装置中利用背光控制信号调节环境照明亮度的方法及装置，以及液晶显示装置。该方法中，预设随图像亮度数据不同而发生变化的调整系数曲线，其中图像亮度数据具体表现为图像灰阶值，不同的图像灰阶值可对应不同调整系数值；在一个背光控制信号周期内，根据图像灰阶值确定该周期内调整系数，该调整系数与预设的环境照明亮度初始值的乘积作为照明亮度数据，并调制至目标背光控制信号中，进而生成以占空比表示的背光控制信号，背光控制信号调整背光亮度的同时，照明LED灯接收其中的照明亮度数据，进而调节环境照明亮度。

Description

由背光亮度调节照明亮度的方法及装置、液晶显示装置

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种由背光亮度调节照明亮度的方法及装置、液晶显示装置。

背景技术

现有技术中，在观看不同的节目时，固定不变的环境照明亮度会影响用户的观看体验。例如，当环境照明较亮时，若观看图像亮度较暗的节目，则较强的环境照明光经显示面板反射进入人眼，会使人眼观看到的画面变得不清晰；相反，当环境照明亮度较暗时，若观看图像亮度较亮的节目，则较高的图像亮度又会增加人眼的疲劳。因此，在液晶显示装置中图像亮度发生明暗变化时，可利用LED背光向环境照明灯发射随图像亮度数据变化而变化的调光数据，进而以该调光数据实时调整环境照明亮度，使用户达到最佳的观看体验。

然而，现有技术中1位16进制数需要采用4比特位的2进制数表示，不仅需要考虑二值逻辑码1和0的数量，还需要考虑二值逻辑码1和0的顺序。例如，16进制数据0对应2进制中的数码组合为0000，逻辑1的个数为0；而16进制数据F对应的2进制中的数码组合为1111，逻辑1的个数为4。在利用LED背光实现可见光通信时，需要将表示16进制的数据信息采用二进制逻辑码1和0以高低电平加载至背光控制信号中，由于背光控制信号中的高低电平控制LED背光开和关，因此，包含有不同数量二值逻辑码1和0的16进制数据信息加载背光控制信号后，会引起背光亮度发生不同变化。因此，在背光控制信号中加载随机性调光数据时，则引起背光亮度发生随机变化，背光亮度不易受控。

因此，若以现有的16进制转2进制的编码方式调制该调光数据，则得到的2进制调光数据中逻辑码1和逻辑码0直接加载至背光控制信号时，由于表示16进制的数据中逻辑1和0的数量不确定，会造成背光亮度不稳定。

发明内容

本发明申请提供一种液晶显示装置中根据图像亮度调节环境照明亮度的方法及装置、及液晶显示装置，在LED背光中加载用于实时调整环境照明，且随背光数据变化而变化的调光数据以实现可见光通信时，不影响液晶装置的背光亮度。

第一方面，本申请提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在动态背光控制信号中调制调光数据的方法，包括：

一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将所述二值逻辑码组合表示的所述调光数据调制至以占空比表示的背光控制信号中。

进一步的，所述一位16进制所述调光数据以6个比特位二值逻辑码组合表示，且所述6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。

进一步的，所述背光控制信号为根据分区图像确定二维分区的动态背光控制信号时，在占空比最大的背光分区的背光控制信号中调制该背光分区的调光数据。

进一步的，所述至少6个比特位以a比特位表示，所述二值逻辑码1的个数以b表示，则参数a与b之间满足。

进一步的，所述调光数据为背光数据，且所述背光数据基于液晶显示装置中图像灰阶值转换，用于指示图像显示所需背光亮度。

进一步的，所述调光数据为背光数据与背光数据对应的调整系数的乘积。

进一步的，高亮背光数据对应的所述调整系数小于低亮背光数据。

第二方面，本申请提供一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的方法，包括：

在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取上述方法调制有调光数据的背光控制信号，解码并获取所述调光数据，以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

第三方面，本申请提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的装置，包括：

调光数据调制模块，用于一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将所述调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

第四方面，本申请提供了照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的装置，具体包括：

调光信号生成模块，用于在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取上述方法调制有调光数据的背光控制信号，解码并获取所述调光数据，以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

第五方面，本申请提供了一种液晶显示装置，包括上述第三方面的调光数据调制模块。

与现有技术相比，本申请所提出的技术方案的有益技术效果包括：

本申请实施例中提供的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的方法及装置，提出一种新的加载在液晶显示装置中背光控制信号中代表16进制调光数据的至少6个比特位二值逻辑码组合，其中，每个二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，然后，将所述二值逻辑码表示的调光数据调制至背光控制信号中。由于其采用至少6比特位二值码来表示16进制调光数据，且每个表示16进制调光数据的二值逻辑码组合包含的二值码1和0的数量分别相同，进而在加载不同的调光数据时，不会由于不同的16进制数据而造成逻辑码1和0的数量不同。

因此，本申请利用液晶显示装置背光源实现在背光控制信号中调制随图像数据变化而变化的调光数据，进而接收装置接收调制有该调光数据的背光控制信号，解码并获取相应的调光数据，以该调光数据实时调整环境照明亮度，实现照明亮度随图像亮度的实时调整，同时，任一个表示16进制调光数据的二值码组合的1和0数量都是固定的，从而实现了背光源亮度值的可控。

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的介绍，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附图。

图1为本申请实施例中一种LED背光液晶显示装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中调制调光数据方法的流程示意图；

图3为本申请实施例中背光控制信号示意图；

图4a为本申请实施例中调光数据随背光数据第一种变化曲线示意图；

图4b为本申请实施例中调光数据随背光数据第二种变化曲线示意图；

图4c为本申请实施例中调光数据随背光数据第三种变化曲线示意图；

图5为本申请实施例中调光数据随背光数据的第四种变化曲线示意图；

图6为本申请实施例中一个背光信号周期示意图；

图7a为一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的一种示意图；图7b为一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的又一种示意图；

图7c为一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的再一种示意图；

图8为本申请实施例中目标背光控制信号为一维动态背光控制信号时通信数据加载示意图；

图9为本申请实施例给出的第一种背光分区划分示意图；

图10为本申请实施例给出的第二种背光分区划分示意图；

图11为本申请实施例给出的第三种背光分区划分示意图；

图12为本申请实施例给出的第一种信息加载区域划分示意图；

图13为本申请实施例给出的第二种信息加载区域划分示意图；

图14为本申请实施例给出的第三种信息加载区域划分示意图；

图15为本申请实施例不同信息加载区域所对应的占空比示意图；

图16a为本申请实施例中第一信息加载区域调光数据加载示意图；

图16b为本申请实施例中第一信息加载区域调光数据加载示意图；

图17为本申请实施例中提供的一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的方法的流程示意图；

图18为本申请实施例提供了一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的装置结构示意图；

图19为本申请实施例一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的装置结构示意图；

图20为本申请实施例中一种液晶显示装置结构示意图。

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除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，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，都属于本发明保护范围。

下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

实施例1

本申请实施例1提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在动态背光控制信号中调制调光数据的方法，该方法应用于LED背光液晶显示装置中，其中，执行主体可是处理器，亦可以是带有处理器功能的背光控制部件中。示例性的，图1是本申请实施例中一种LED背光液晶显示装置的结构示意图。如图1所示，LED背光的液晶显示装置100包括：液晶面板101、背光组件102、背光驱动单元103、图像处理单元104和时序控制器105，背光驱动单元103包括带有处理器功能的背光处理单元1301和PWM驱动器1032。其中，背光组件102中包括多个背光分区，各背光分区可以发出不同亮度的光，为置于其上方且用于显示图像的液晶面板101提供光源。

图2是本申请实施例1中提供一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信中调制调光数据方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括步骤S210。

在步骤S210中，一位16进制调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将二值逻辑码组合表示的调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

进一步的，结合图1对图2所示的步骤S210中背光控制信号做出具体的解释。

背光控制信号：调光数据经编码调制后输出以占空比表示的背光控制信号，并将该背光控制信号输出给PWM驱动器。具体的，如图1所示，图像处理单元104输出同步信号与背光数据给背光处理单元1031，背光处理单元1031中处理器对背光数据进行处理，得到相应的调光数据，进而经过信号处理，及对调光数据进行编码调制，输出以占空比表示的背光控制信号，并将该背光控制信号输出给PWM驱动器1032。示例性的，图3是本申请实施例中背光控制信号的示意图。若未调制调光数据时，背光处理单元根据背光数据生成背光信号如图3(I)所示；当对信号进行处理，即对调光数据编码调制后，输出的背光控制信号如图3(II)所示。

可选的，调光数据的生成方式有两种。在第一种生成方式中，直接以基于液晶显示装置中图像灰阶值转换得到，且用于指示图像亮度的背光数据作为调光数据。在第二种生成方式中，以背光数据及其对应的调整系数的乘积作为调光数据，即Li＝Ti*Wi，其中Li表示调光数据，Ti表示背光数据，Wi表示该背光数据对应的调整系数。

在第一种调光数据生成方式中，以至少6个比特位二值逻辑码组合表示背光数据，并将该背光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

本申请实施例中主要以第二种调光数据生成方式为例，对调光数据的确定做具体说明。

在第二种调光数据生成方式中，背光数据Ti与调整系数Wi为一一对应关系，即一个背光数据唯一对应一个调整系数；在一个背光信号周期内，背光处理单元接收到该周期内背光数据，确定该背光数据唯一对应的调整系数，进而以该背光数据与该调整系数的乘积作为调光数据。

进一步的，高亮背光数据对应的调光数据大于低亮背光数据。环境照明亮度的变化与背光数据的变化呈正相关关系，即背光数据较大时，液晶显示装置图像亮度较高，需调节环境照明至较高亮度，以避免由于图像亮度较高，环境亮度较低导致的人眼疲劳；而背光数据较小时，液晶显示装置图像亮度较低，则调节环境照明至较低亮度，以避免由于图像亮度较低，环境亮度较高导致的观看效果不佳。

进一步的，高亮背光数据对应的调整系数小于低亮背光数据。当背光数据较小时，即图像亮度较暗，此时可得到一个相对较亮的环境照明亮度，以缓解人眼疲劳；但是当背光数据较大时，即图像亮度较亮时，相对的，环境照明则不需要较大的亮度提升，从而避免由于环境照明亮度太高导致人眼受到光强刺激；同时由于照明LED灯本身具有一个最大照明亮度，实际调整过程中，照明LED亮度不能超过该最大照明亮度；因此，高亮背光数据设置相对较小的调整系数。

示例性的，图4a～4c为本申请实施例中调光数据随背光数据变化曲线示意图。如图4a所示，调光数据随背光数据的变化为一平滑的曲线，当背光数据为0时，调光数据为0；当背光数据较小时，其调整系数相对较大，调光数据变化较快，以获得相对较亮的环境照明；而背光数据较大时，其调整系数较小，调光数据变化较缓，以获得相对较稳定的环境照明。

如图4b所示，调光数据变化曲线为若干条连续变化曲线，不同的区间内，调光数据变化曲线表现为斜率不同的直线。示例性的，在背光低亮度区间(0～100)，调光数据随背光数据变化为曲线a；在背光中亮度区间(100～150)，调光数据随背光数据变化为曲线b；在背光高亮度区间(150～255)，调光数据随背光数据变化为曲线c；在曲线a、b、c中，调光数据均随背光数据增大而增大，且在背光低亮度区间内，调光数据的变化大于背光高亮度区间，即曲线a的斜率大于曲线c的斜率。

如图4c所示，调光数据变化曲线由若干条阶梯状曲线构成，在不同的区间内，其调光数据为不同的数值，且该值恒定。示例性的，背光低亮度区间(0～100)，调光数据变化为曲线d，调光数据为恒定值W1；背光中亮度区间(100～150)，调光数据变化为曲线e，调光数据为恒定值W2；背光高亮度区间(150～255)，调光数据变化为曲线f，调光数据为恒定值W3，且W1<W2<W3。

进一步的，照明LED灯本身具有一个最大照明亮度，实际调整过程中，照明LED灯的亮度不能超过该最大照明亮度。

可选的，设置一个照明亮度阈值，当以背光数据及其对应的调整系数的乘积确定的调光数据的数值大于该照明亮度阈值时，以该照明亮度阈值作为调光数据，调制到以占空比表示的背光控制信号中。

示例性的，照明LED灯本身具有的最大照明亮度值L，在调光数据随背光数据变化而变化的过程中，调光数据Li不能超过该最大照明亮度值L；因此，预设照明亮度阈值T且T<＝L，当调光数据Li大于照明亮度阈值T时，则令Li＝T。

示例性的，如图5所示，曲线g表示调光数据随背光数据的变化曲线。当背光数据等于200时，调光数据达到了LED灯本身具有的最大照明亮度值300，此时，当背光数据值继续增大时，调光数据趋于稳定值300，且基本不再发生变化。

下面，结合具体实例，对本申请实施例图1所示的数据调制方法进行详细说明。

表1是现有技术中，16进制数码与2进制数码一一对映的编码方式示意表。如表1所示，16进制中的数据0对应2进制中的数码组合0000，16进制中的数据F对应2进制中的数码组合1111。

表1

十六进制	二进制
		0	0000
1	0001
		2	0010
3	0011
		4	0100
5	0101
		6	0110
7	0111
		8	1000
9	1001
		A	1010
B	1011
		C	1100
D	1101
		E	1110
F	1111

在大多数情况下，信息数据以2进制的编码组合的形式进行储存与传输。如表1所示，以现有技术中的16进制转换为2进制的调制方式进行编码，则相对应的，当传递的信号为16进制数据0时，转换为2进制数据后的编码组合为0000，其数码组合对应的占空比为0；当传递的信号为16进制数据3时，转换为2进制后的编码组合为0011，其数码组合对应的占空比为0.5；当传递的信号为16进制数据F时，转换为2进制后的编码组合为1111，其数码组合对应的占空比为1。

显然，在利用LED背光实现可见光通信时，若以现有技术的16进制转换为2进制的调制方式调制调光数据时，则不同的16进制数据得到的2进制编码组合中逻辑码1和0的数量不确定，将由此得到的逻辑码1和0的数量不确定的调光数据直接加载到背光控制信号中时，输出的背光控制信号中逻辑码1和0的数量会随着加载的16进制调光数据的不同而发生变化，进而导致输出的背光控制信号占空比不确定，进而导致背光亮度受到加载的调光数据影响。

因此，本申请实施例提出了一种新的表示16进制数据的二值逻辑码编码方式，通过将加载在背光控制信号的16进制调光数据，以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据中二值逻辑码组合包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据。

需要指出的是，新的表示16进制调光数据的二值逻辑码编码方式中，表示一位16进制数据的二值逻辑码组合，至少需要包含6个比特位二值逻辑码。表示一位16进制数据的至少6个比特位的二值逻辑码组合中，逻辑码1和0的个数与比特位数存在一定的数学关系，具体的，a表示二值逻辑码组合的比特位，b表示二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1个数，则参数a与b之间满足数学关系

示例性的，当a取值为6时，b取3；即一位16进制所述调光数据以6个比特位二值逻辑码组合表示时，6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。当a取值为7时，b可以取值为2或3或4或5；即一位16进制所述调光数据以7个比特位二值逻辑码组合表示时，7个比特位二值逻辑码中逻辑码1和逻辑码0的数量关系可以分别为：

2个逻辑码1和5个逻辑码0；3个逻辑码1和4个逻辑码0；4个逻辑码1和3个逻辑码0；5个逻辑码1和2个逻辑码0。

下面，针对参数a和b的数学关系给出两种具体示例进行详细说明。

表2是本申请实施例提出的第一种用来表示一位16进制数据的6比特位二值逻辑码组合编码方式表。如表2所示，本申请实施例中提出的6比特位二值逻辑码组合中，16进制的各个数码与6比特位二值逻辑码组合分别一一对映；同时，当用6比特位二值逻辑码组合表示一位16进制调光数据时，一位16进制调光数据对应的6比特位二值逻辑码组合中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0；因此，在利用LED背光实现可见光通信时，将以逻辑码1和逻辑码0均为3个的6比特位二值逻辑码组合，表示的16进制的调光数据加载至背光控制信号中，进而在加载不同的调光数据时，不会由于16进制数据中逻辑1和逻辑0的数量不同而影响背光亮度，实现背光亮度的可控与稳定。

表2

十六进制	二值逻辑码组合
		0	001110
1	001101
		2	010011
3	010110
		4	010101
5	100011
		6	100110
7	100101
		8	011001
9	011010
		A	011100
B	110001
		C	110010
D	101001
		E	101010
F	101100

表3是本申请实施例提出的第二种用来表示一位16进制数据的7比特位二值逻辑码组合编码方式表。如表3所示，本申请实施例中提出的7比特位二值逻辑码组合中，16进制的各个数码与7比特位二值逻辑码组合分别一一对映；同时，当用7比特位二值逻辑码组合表示一位16进制调光数据时，一位16进制调光数据对应的7比特位二值逻辑码组合中包括2个逻辑码1和5个逻辑码0；因此，在利用LED背光实现可见光通信时，将以2个逻辑码1和5个逻辑码0的7比特位二值逻辑码组合，表示的16进制的调光数据加载至背光控制信号中，进而在加载不同的调光数据时，不会由于16进制数据中逻辑码1和逻辑码0的数量不同而影响背光亮度，实现背光亮度的可控与稳定。

表3

十六进制	二值逻辑码组合
		0	0000011
1	0000101
		2	0001001
3	0010001
		4	0100001
5	1000001
		6	0000110
7	0001010
		8	0010010
9	0100010
		A	1000010
B	0001100
		C	0010100
D	0100100
		E	1000100
F	0100100

需要指出的是，本申请实施例仅根据参数a与b之间的数学关系给出两种至少6比特位二值逻辑码表示一位16进制调光数据的编码方式，所属技术领域的相关人员可以根据参数a与b之间的数学关系，得到更多的表示一位16进制调光数据的编码方式。由于表示一位16进制调光数据的编码方式中仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示，上述示例中，本领域技术人员可以任意设定16进制数据与二值逻辑码组合之间对应关系，不影响本发明实现。

进一步的，图6是一个背光信号周期示意图。如图6所示，一个背光信号周期T表示背光控制信号的一个变化周期。背光控制信号的占空比是在一个背光信号周期内计量，背光控制信号以PWM信号表示时，占空比表示背光控制信号中高电平时长与背光信号周期T比例来计算的。

进一步的，对于一个确定的背光信号周期T，目标背光信号的占空比是确定的，即一个背光信号周期T内高电平所占比值是确定的。其中，目标背光信号为，未调制调光数据时，根据接收到的背光数据生成的以占空比表示的用于调节背光亮度的背光信号。

进一步的，由于需要加载的调光数据中代表高电平逻辑码1数量也是确定，因此，实际加载二值逻辑组合表示的调光数据过程是确定的，这样，在一个背光信号周期内加载二值逻辑码组合表示的调光数据时，可以保持输出的背光控制信号的占空比是确定可控的，不会由于加载调光数据而带来背光控制信号占空比变化。

进一步的，在一个背光信号周期T内，调光数据调制后实际输出的背光控制信号的占空比与目标背光信号的占空比为恒定比值。实际上，只要使实际输出的背光控制信号与目标背光信号的占空比保持恒定比值，即保持输出的背光控制信号可根据目标背光信号的占空比的变化率是可控的，因此，保证输出背光控制信号相对目标背光信号是稳定的。

下面，针对恒定比值给出三个具体的示例进行详细的说明。

当恒定比值为1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比相等。图7a是一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的一种示意图，7a(I)表示目标背光信号的方波示意图，7a(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T3内，目标背光信号的占空比为9/25＝36％。当以6比特位逻辑码1和逻辑码0的个数均为3个的二值逻辑码组合，表示的16进制调光数据调制到背光控制信号后，背光控制信号的方波示意图如7a(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T3内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，即当恒定比值为1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比相等。

当恒定比值不等于1时，则表示背光控制信号与目标背光信号的占空比不相等。但是，由于背光控制信号与目标背光信号的占空比为恒定比值，则对于同一个背光信号周期内，目标背光信号的占空比是确定的情况下，背光控制信号的占空比也是确定的，则依然能够实现在一个背光信号周期内，背光亮度不会随调制的16进制调光数据的不同而发生变化。

图7b是一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的又一种示意图，7b(I)表示目标背光信号的方波示意图，7b(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T4内，目标背光信号的占空比为18/25＝72％。当以6比特位逻辑码1和逻辑码0的个数均为3个的二值逻辑码组合，表示的16进制调光数据调制到背光控制信号后，背光控制信号的方波示意图如7b(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T4内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，背光控制信号的占空比是目标背光信号占空比的一半。

相对于目标背光信号，背光控制信号的占空比减小为初始占空比的一半，即背光源的总体亮度相应的减小一半，但对于整体背光而言，在一个背光信号周期内，背光亮度不会发生随机变化，背光亮度仍然是可控且稳定的。

图7c是一个背光控制信号周期内16进制数据加载前后背光控制信号占空比的再一种示意图，7c(I)表示目标背光信号的方波示意图，7c(II)表示背光控制信号的方波示意图。

示例性的，在一个背光信号周期T5内，目标背光信号的占空比为5/25＝20％。当以6比特位逻辑码1和逻辑码0的个数均为3个的二值逻辑码组合，表示的16进制调光数据调制到背光控制信号后，背光控制信号的方波示意图如7c(II)所示。其中，示例中一个背光信号周期T5内的背光控制信号，共包含3组二值逻辑码组合，逻辑码1的比特位数也是9位，由于同一个背光信号周期内，总比特位位数是恒定值，则背光控制信号的占空比为9/25＝36％，背光控制信号的占空比是目标背光信号占空比的1.8倍。

相对于目标背光信号，背光控制信号的占空比增大80％，即背光源的总体亮度相应的增加80％，但对于整体背光而言，在一个背光信号周期内，背光亮度不会发生随机变化，背光亮度仍然是可控且稳定的。

需要指出的是，以目标背光信号占空比的恒定比值生成背光控制信号，其中，恒定比值的大小需要控制在一定的范围内，恒定比值取值过大或者过小可能会导致背光源的亮度变化过大，给用户的观看带来影响，因此恒定比值的取值范围确定以本领域的技术人员根据实验数据和经验取值。

类似的，当用6个以上比特位数，逻辑码1和0的数量分别相等，且总比特位数a和逻辑码1个数b满足数学关系的其他二值逻辑码组合，表示加载的16进制调光数据时，数据加载效果与以6比特位数，逻辑码1和0均为3个的二值逻辑码组合加载效果一样，此处不做过多赘述。

进一步的，本申请实施例给出的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时背光信号中调制调光数据的方法，其中，背光信号为动态背光控制信号。这是因为当背光信号为稳态背光信号时，在任一背光信号周期内，其背光数据不会发生变化，相应的，调光数据不会发生变化，则无法根据调光数据调节照明亮度。

需要指出的是，动态背光可分为一维动态背光和二维动态背光。其中，一维动态背光为整体动态背光，即整个背光区域不分区，作为一个整体进行亮度调控。而二维动态背光为二维分区动态背光，不同的分区可以接收不同占空比的背光控制信号，每个背光分区的亮度可以单独根据对应分区图像亮度相应控制分区背光亮度。

当目标背光信号为一维动态背光信号时，将背光控制信号中的所有高电平均调制成逻辑数码1，即背光控制信号中每一个高电平上升沿至下降沿可以表示为一个或者多个二进制逻辑码1。此时，可设置阈值为0，进而当目标背光信号为一维动态背光信号时，在占空比大于0的动态背光信号中均可实现调光数据的调制。

由于在一维动态背光信号调光数据调制过程中，背光控制信号调光是整体调光，因此，若阈值设置大于零，则当背光数据较小且根据该背光数据确定的占空比小于阈值时，不会在背光控制信号中加载调光数据，进而不能根据图像亮度的变化调整环境照明亮度。因此，仅需将阈值设置为0，只要一维动态背光信号的占空比不为0，即可调制调光数据，这样保证在任一情况下，环境照明亮度均可根据图像亮度的变化而变化。

示例性的，如图8所示，在一个背光信号周期T8内，目标背光信号为一维动态背光信号，占空比为1/25＝4％>0；对于该目标背光信号，由于其占空比大于阈值0，则可在对应的背光控制信号中加载调光数据。

以加载6个比特位二值逻辑码组合表示的调光数据为例说明，以目标背光信号占空比的3倍恒定比值生成占空比为12％的背光控制信号，则相应的，在背光信号周期T8内，背光控制信号的总时长为25，3位逻辑码1所占时长为3。

其他可能实施方式中，当二值逻辑码组合用6个以上的比特位数表示，逻辑码1和逻辑码0的数量分别相等，并且逻辑码1的位数b与总比特位位数a满足数学关系的二值逻辑码，表示16进制调光数据时，与上述6个比特位逻辑码1和0的数量分别为3位的二值逻辑码组合表示过程类似，此处不做过多赘述。

需要指出的是，当目标背光信号为一维动态背光信号时，可以通过目标背光信号的占空比实时调整加载调光数据的比特率，比特率表示的是单位时间内传送的二值逻辑码比特位数。

本申请实施例给出一种通过目标背光信号的占空比实时调整加载通信数据的比特率的方法如下，目标背光信号的占空比与其比特率之间的关系可以用下述数学公式表示：f＝n/(T*D)，其中，f为通信数据传输比特率，n为一个背光信号周期中需要加载二值逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期，D为目标背光信号的占空比，由于一个背光信号周期中需要加载二值逻辑码1的个数n和背光信号周期T为定值，因此，根据公式中输入目标背光信号的占空比D大小，可以实时调整通信数据传输比特率f。尤其在一维动态背光信号中，由于可以根据输入的目标背光信号占空比实时调整加载通信数据的比特率，只要输入的目标背光信号的占空比D大于0，即可在背光控制信号中加载调光数据，实现任一图像亮度下均可实时调整环境照明亮度。

示例性的，如图8所示，背光信号周期T8＝2ms，占空比D＝4％，逻辑码1的个数n为100，进而加载的16进制调光数据的比特率f＝n/(D*T)＝1.25M。

本申请实施例还给出了另一种通过目标背光信号的占空比实时调整加载调光数据的比特率的方法。以目标背光信号占空比确定所需输出的背光控制信号中高电平持续总时长，以及确定一个背光信号周期内需要加载调光数据中包含逻辑码1的位数，根据高电平持续总时长和逻辑码1的位数确定每个逻辑码1对应高电平持续的时长。

进一步的，加载的调光数据的比特率f＝n/t，其中，n为一个背光信号周期内需要加载的调光数据中包含的逻辑码1的总个数，t为一个背光信号周期内高电平的总时长。

示例性的，如图8所示，一个背光信号周期T8内加载的调光数据中包含的逻辑1的总个数n＝3，一个背光信号周期内高电平的总时长t＝0.006ms。则根据公式f＝n/t计算得到加载的调光数据的比特率f＝0.5M，即在一个背光信号周期T8内，单位时间内加载的调光数据的比特位数为0.5M位。

当目标背光信号为二维动态背光信号时，可以将背光区域不同的划分规则，划分为多个大小相等的背光分区；类似的，不同的背光分区又可以按不同的划分规则，划分为不同的信息加载区域。

下面，结合图9至图14对背光控制信号为二维动态背光信号时，不同背光分区的划分进行详细说明。

图9是本申请实施例1中第一种背光分区划分示意图。如图9所示，包括多个大小相等，按规律在背光组件横向和纵向上排列的背光分区。

示例性的，如图9所示，将背光组件划分为144个背光分区401。具体的，横向上顺序排列16列背光分区，纵向上顺序排列9行背光分区，则背光组件被划分为按16*9序列分布的144个背光分区401。

如图10所示，第二种背光分区划分示意图将背光组件划分为1*8个背光分区501；如图11所示，第三种背光分区示意图将背光组件划分为16*1个背光分区601。

进一步的，可以将背光分区再划分为不同的区域，每个区域包括至少2个背光分区，用以在不同的情况下加载数据信息，同时可以解决单一背光分区由于发光面积小，能够透射过液晶面板的光线受阻挡，从而导致有效信息的传递效率低、接收装置不能有效识别的问题。

图12是本申请实施例给出的第一种信息加载区域划分示意图。如图9和12所示，将图9所示的16*9个背光分区401做进一步划分，具体划分规则如下：将背光分区划分为9个信息加载区域402，分别记为分区图像411-分区图像419，各分区图像在横向和纵向对应的背光分区的个数如表4所示。

表4

图13是本申请实施例中给出的第二种信息加载区域划分示意图。如图13所示，将背光组件16*9个背光分区401进一步划分为8个信息加载区域403，分别为区域421、422、423、424、425、426、427、428。

图14是本申请实施例给出的第三种信息加载区域划分示意图。如图14所示，将背光组件1*8个背光分区501进一步划分为4个信息加载区域502，分别为区域511、512、513、514。

需要指出的是，信息加载区域还有其他多种划分方式，本领域的技术人员可根据常规手段和经验对其进行划分，此处不做过多赘述。

当目标背光信号为二维动态背光信号时，同一个背光信号周期内，不同背光分区的亮度会不同，其中，存在部分背光分区的亮度高于其他背光分区。

优选的，在占空比最大的背光分区的动态背光控制信号中调制该背光分区对应的调光数据。这是因为，作为亮度可调的照明LED灯中，其仅设有一个信号接收端，如果该接收端同时接收到多个调制有调光数据的信号，则难以判断该信号的准确性和有效性，进而无法根据信号中调制的调光数据调节照明亮度。相对而言，由于较高的环境照明亮度对缓解人眼疲劳的效果更好，因此在占空比最大的背光分区的动态背光控制信号中调制该背光分区对应的调光数据。

可选的，在二维动态背光信号中，可设置较高的阈值，选择占空比大于该阈值的目标背光信号控制的背光分区加载调光数据，进而信号接收端接收所有调制有调光数据的信号，并以解码获取的调光数据的平均值，调节环境照明亮度。

进一步的，由于在占空比较大的目标背光信号控制的背光分区加载调光数据，则对应的背光控制信号中可加载的调光数据比特位位数较大，进而可以选择以固定频率加载调光数据，且以固定频率加载的调光数据的高电平的时长不超过一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的时长。当以固定频率加载调光数据时，若在一个背光信号周期内，可能会出现由于单位周期内加载调光数据较少，只有一部分时段内以高电平加载逻辑码1，则剩余时段内的高电平可以直接采取补位的方式补足背光控制信号实际所需占空比。因此当以固定频率加载调光数据时，每个逻辑电平的持续时间固定，因此，调光数据可以按固定的解码规则解码，解码效率高。

示例性的，如图15所示，根据已有的划分规则，对背光分区划分为不同的信息加载区域，同一个背光信号周期内，不同的信息加载区域接收到的背光控制信号占空比会有所不同。图中各个区域数值表示该信息加载区域内，某一背光信号周期对应的占空比大小，假设设定的阈值为0.5，则确定信息加载区域411与区域415为占空比大于阈值的信息加载区域，因此仅仅在信息加载区域411和区域415上加载调光数据。进而以区域411和415对应的背光控制信号中调制的调光数据的平均值作为调节照明LED灯亮度的数据。

信息加载区域411与区域415为占空比大于阈值的信息加载区域。如图16a-16b所示，在一个背光信号周期T9内，以固定频率分别在信息加载区域411与区域415内加载调光数据。其中，如图16a所示，图16a(I)表示信息加载区域411目标背光信号的方波示意图，16a(II)表示信息加载区域411背光控制信号的方波示意图。一个背光信号周期T9内，信息加载区域411内，固定频率加载的调光数据的高电平的持续时长等于一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的所需时长，因此不需要对输出的背光控制信号进行高电平补位。

如图16b所示，图16b(I)表示信息加载区域415目标背光信号的方波示意图，16b(II)表示信息加载区域415背光控制信号的方波示意图。一个背光信号周期T9内，信息加载区域415内，固定频率加载的调光数据的高电平的持续时长少于一个背光信号周期内背光控制信号中高电平的所需时长，则在该周期T9内，按固定频率加载调光数据，当加载的高电平的持续时长少于背光控制信号高电平的所需时长时，以一段持续的高电平a进行补位；当解码时，该高电平会自动调光，只对加载调光数据的时段内所对应的高低电平对应的调光数据进行解码。

进一步的，当目标背光信号为二维动态背光信号时，阈值取值为大于或等于n/(f*T)，其中，f为所述调光数据的比特率，n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期。

示例性的，当阈值符合上述条件时，可以按固定的比特率加载调光数据。固定的加载调光数据的比特率可以用公式f＝n/(T*d)表达，其中n为一个背光信号周期所需加载逻辑码1的个数，T为一个背光信号周期，d为一个背光信号周期内背光控制信号的占空比。

进一步的，根据该公式确定需要加载的调光数据的比特率，并根据目标背光信号占空比的变化实时调整调光数据加载的比特率，实现调光数据加载的动态可控，使调制效率达到最佳。

与现有技术相比，本申请实施例所提出的技术方案的有益技术效果包括：

现有技术16进制转2进制编码方式中，由于表示16进制的数据中逻辑1和0的数量不确定，会造成背光控制信号不受控。而本申请实施例中提供的利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的方法及装置，以及照明亮度调节系统，提出一种新的加载在液晶显示装置中背光控制信号中代表16进制调光数据的至少6个比特位二值逻辑码组合，其中，每个二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，然后，将至少6个比特位二值逻辑码调制至背光控制信号中。由于其采用至少6比特位二值码来表示16进制调光数据，且每个表示16进制调光数据的二值逻辑码组合包含的二值码1和0的数量分别相同，进而在加载不同的调光数据时，不会由于不同的16进制数据而造成逻辑码1和0的数量不同。

因此，本申请利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在动态背光控制信号中调制随图像数据变化而变化的调光数据，进而接收装置接收到加载调光数据的背光控制信号，解码并获取相应的调光数据，进而以调光数据实时调整环境照明亮度，完成照明亮度随图像亮度变化的实时调节，同时，任一个表示16进制调光数据的二值码组合的1和0数量都是固定的，从而实现了背光源亮度值的可控。。

实施例2

本申请实施例提供一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的方法。该方法应用于照明LED灯驱动电路中，其执行主体可以是处理器，亦可以是包含该处理器的接收装置。具体的，如图17所示，该方法包括步骤S610：

在步骤S610中，在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取上述实施例1中调制有调光数据的背光控制信号，解码并获取调光数据，以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

一个照明亮度调节周期，对应于一个背光信号周期，即在一个背光信号周期内加载调光数据，进而在对应的照明亮度周期内，解码该调光数据，并以该调光数据调节照明LED灯的亮度。

进一步的，背光控制信号的频率非常高，能够达到MHz级别。当背光控制信号发生变化时，人眼察觉不出信号的变化。因此，在照明LED灯中安装信号接收装置，该装置利用一个高灵敏度的光敏二极管，检测到背光控制信号的跳变，从而检测到调制到背光控制信号中的背光数据，利用与调制背光数据的编码方式对应的解码方式，解码并获取调制到该背光控制信号中的调光数据。

实施例3

第三方面，本申请实施例提供了一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的装置。如图18所示，该调制调光数据的装置700包括：

调光数据调制模块710，用于一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将所述调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

本实施例中调光数据调制模块710还可以用于执行本发明上述提供的，利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时，在背光控制信号中调制调光数据的方法的任意实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

实施例4

第四方面，本申请实施例一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的装置。如图19所示，该调节照明亮度的装置800，包括：

调光信号生成模块810，用于在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取上述实施例1中调制有调光数据的背光控制信号，解码并获取所述调光数据，以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

本实施例中调光信号生成模块810还可以用于执行本发明上述提供的照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的方法的任意实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

实施例5

第五方面，本申请实施例还提供一种液晶显示装置，包括实施例3调光数据调制模块对应的任意实施例中包含技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

示例性的，如图20所示，液晶显示装置900还可以包括液晶面板910、背光组件920、时序控制器930、数据调制模块940、驱动单元950及处理器960。其中，液晶面板910用于对图像进行显示，背光组件920位于液晶面板910背面，背光组件920中包括多个背光分区，多个背光分区可以发出不同亮度的光，以为液晶面板910提供光源。

进一步的，数据调制模块940(同实施例3中调光数据调制模块710)可以处于处理器960内部，也可以与处理器960分开，单独执行数据调制指令。

实施例6

第六方面，本申请实施例还提供一种照明亮度调节系统，包括上述实施例3的任一调光数据调制模块及实施例4的任一调光信号生成模块对应的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的方法，其中，所述调光数据用于反映背光亮度的大小，其特征在于，该方法包括：

一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制所述调光数据，将所述二值逻辑码组合表示的所述调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

2.如权利要求1所述的调制调光数据的方法，其特征在于，所述一位16进制所述调光数据以6个比特位二值逻辑码组合表示，且所述6个比特位二值逻辑码中包括3个逻辑码1和3个逻辑码0。

3.如权利要求1所述的调制调光数据的方法，其特征在于，所述调光数据为背光数据，且所述背光数据基于液晶显示装置中图像灰阶值转换，用于指示图像显示所需背光亮度。

4.如权利要求1所述的调制调光数据的方法，其特征在于，所述调光数据为背光数据与其对应的调整系数的乘积，且高亮背光数据对应的所述调光数据大于低亮背光数据。

5.如权利要求4所述的调制调光数据的方法，其特征在于，高亮背光数据对应的所述调整系数小于低亮背光数据。

6.如权利要求3或5所述的调制调光数据的方法，其特征在于，所述背光控制信号为根据分区图像确定二维分区的动态背光控制信号时，在占空比最大的背光分区的背光控制信号中调制该背光分区的调光数据。

7.一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的方法，其中，该方法应用于照明LED灯驱动电路中，且所述调光数据用于控制照明LED灯的亮度大小，其特征在于，该方法步骤包括：

在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取权利要求1-6中调制有所述调光数据的所述背光控制信号，解码并获取所述调光数据；以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

8.一种利用液晶显示装置背光源实现可见光通信时在背光控制信号中调制调光数据的装置，其特征在于，包括：

调光数据调制模块，用于一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将所述调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。

9.一种照明LED灯中利用调光数据调节照明亮度的装置，其特征在于，包括：

调光信号生成模块，用于在一个照明亮度调节周期内，由感光器通过感光信号获取权利要求1-6中调制有调光数据的背光控制信号，解码并获取所述调光数据，以该调光数据生成用于调节照明LED灯亮度的调光信号。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

调光数据调制模块，用于一位16进制所述调光数据以至少6个比特位二值逻辑码组合表示，且在代表不同16进制数据的二值逻辑码组合中包含二值逻辑码1和0的数量分别相同，仅以二值逻辑码1和0的顺序不同表示不同16进制调光数据，将所述调光数据调制到以占空比表示的背光控制信号中。