CN106981273A - 背光亮度控制装置、图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供的背光亮度控制装置以及图像显示装置，属于显示技术领域，包括：背光亮度控制装置由三个装置或芯片分别串行连接而成，且图像处理单元、主背光控制器、以及从背光控制器分别配置成不同功能，以及三者之间通过串行总线连接，简化已有技术中并行控制背光源的线缆数量，以及有效实现各个背光分区中背光峰值亮度增益问题。

Description

背光亮度控制装置、图像显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种由背光亮度控制装置、图像显示装置。

背景技术

现有技术中，图像显示设备中控制背光亮度时，由图像处理单元产生分区背光数据，且分发该分区背光数据至控制背光处理单元中各个PWM驱动器来驱动背光源。但是，在背光分区越来越多，比如几百个分区或千分区以上，并且每个分区均需要并行控制其分区背光源的亮度，因此，连接背光源LED灯的控制线缆较多。

为了尽可能减少连线复杂程度，可以采用串行方式降低前端控制器件与驱动器件之间数据总线，以及减小背光源的体积和复杂性。如：由多个微控制器分别控制多个背光驱器，每个背光驱器由多颗PWM驱动芯片级联构成，连接对应多个LED灯，且由主控制器控制多个微控制器的同步以及分发数据。

目前采取由主控制将各个分区背光数据依次或者并行发送给多个微控制器的数据缓存区中，然后，微控制器根据对应缓存区中背光数据产生驱动信号分别驱动多个LED驱动器，控制LED灯开启和关闭。但是，其不能实现多个背光驱器分别进行背光峰值亮度提升算法。

发明内容

本发明申请提供一种一种由控制背光亮度方法及装置、图像显示装置，可实现多块背光驱动板的背光峰值亮度提升的方案。

第一方面，本申请提供一种背光亮度控制装置，包括：图像处理单元，基于接收图像信号按照预定图像分区算法得到多个分区背光数据，所述分区背光数据用于表征图像分区中亮度信息；

与所述图像处理单元通过串行总线连接的主背光控制器，被配置为根据接收所述多个分区背光数据得到全局背光数据，所述全局背光数据表征多个分区背光数据的整体亮度信息；

由多条串行数据总线分别与所述主背光控制器连接的多个从背光控制器，分别被配置为接收由串行数据格式封装的所述全局背光数据以及所对应的一个扩展分区中多个分区背光数据，以及根据所述全局背光数据确定所述全局背光数据映射的峰值增益系数，其中，该一个扩展分区中多个分区背光数据按照所述峰值增益系数进行增益后输出，以供生成用于控制对应的分区背光源亮度的信号。

第二方面，本申请提供一种图像显示装置，包括：上述背光亮度控制装置。

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背光亮度控制装置以及图像显示装置，其中，图像处理单元，基于接收图像信号按照预定图像分区算法得到多个分区背光数据，以及与所述图像处理单元通过串行总线连接的主背光控制器，被配置为根据接收所述多个分区背光数据得到全局背光数据；由多条串行数据总线分别与所述主背光控制器连接的多个从背光控制器，分别被配置为接收由串行数据格式封装的所述全局背光数据以及所对应的一个扩展分区中多个分区背光数据，以及根据所述全局背光数据确定所述全局背光数据映射的峰值增益系数，其中，该一个扩展分区中多个分区背光数据按照所述峰值增益系数进行增益后输出，以供生成用于控制对应的分区背光源亮度的信号。其中，背光亮度控制装置由图像处理单元、主背光控制器、以及从背光控制器三个装置或芯片分别串行连接而成，且三者分别配置成不同功能，以及三者之间通过串行总线连接，简化已有技术中并行控制背光源的线缆数量，以及有效实现各个背光分区中背光峰值亮度增益问题。

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为本申请实施例中示出的一种图像显示装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中示出背光分区的示意图；

图3为本申请实施例中示出背光驱动单元的结构示意图；

图4中为本申请实施例中示出的图像处理单元与主背光控制器之间通讯方式示意图一；

图5a中为本申请实施例中示出的图像处理单元与主背光控制器之间通讯方式示意图二；

图5b中为本申请中实施例中示出SPI总线数据时序示意图；

图6a是本申请实施例中示出主背光控制器的背光数据算法流程图一；

图6b是本申请实施例中示出主背光控制器的背光数据算法流程图二；

图7是本申请实施例中示出主背光控制器与从主背光控制器之间数据传输格式的示意图；

图8a本申请实施例中示出从背光控制器中背光数据算法流程示意图；

图8b是本申请实施例中示出的全局背光数据APL与峰值增益系数之间关系曲线；

图9a-c为本申请实施例中三种不同扩展分区的划分示意图。

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。

如图1是本申请实施例中示出一种图像显示装置的结构示意图，图像显示装置100，包括：显示面板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，其中，背光驱动单元103包括带有处理器功能的背光处理单元1031和PWM驱动器1032。其中，背光组件102中包括多个背光源，每个背光源分别可按照各个背光亮度控制信号进行亮度调节，背光组件102可被每个背光源对应的分割成多个背光分区，各背光分区可以发出不同亮度的光，以及通过置于其上方的显示面板101进行光调制形成显示图像。

此外，图像信号生成图像数据输入至时序控制器105用于驱动显示面板101进行光调制，图像信号在生成图像数据时，可以根据控制背光亮度情况，对图像信号进行变换修正，根据修正后图像数据，以及配合背光亮度变化，使得到对比度和亮度更好显示图像。由于对图像信号变换调整属于现有技术范畴，且本申请实施例不再赘述。

在图像处理单元104中，在接收影像信号之后，一方面，进行解码处理生成图像信号且向时序控制器输出图像数据，或根据需要对图像信号进行变换修正处理；另一方面，根据图像信号按照预定分区算法得到各个分区背光数据，或者，以及可得到全局调光信号，其中，全局调光信号也可以根据用户输入调整、背光模式选择、以及结合环境光因素等得到，全局调光信号可以为PWM信号；以及从影像信号中得到同步信号和各个分区背光数据以及全局调光信号输出至背光驱动单元103中，以根据分区背光数据来驱动PWM驱动器1032，用于控制各分区背光源的亮度。其中，图像处理单元104通常为图像显示装置的主处理芯片，如：SOC芯片，或其他视频处理芯片等。

需要说明的是，分区背光数据用于表征各背光分区对应的图像分区中图像信号的亮度信息，可以根据该对应图像分区中图像信号以灰阶算法得到。其中，分区背光数据的灰阶算法属于现有技术范畴，且本申请实施例不再赘述。

如图2为本申请实施例中示出背光分区的示意图，一个背光分区中对应一个背光源，一个背光源中可以配置一个光源，可以配置多个光源，光源如：LED等。其中，背光分区可以均等地被分割，也可以根据需要进行非均等地被分割，以及也可以使各个分区之间存在相互重叠部分的方式设置背光分区。

由于上述背光分区越来愈多，如几百个分区或千分区以上以及甚至更多，并行控制方式造成系统及其复杂，尤其光源驱动线缆较多，为了解决该问题，本申请中对背光驱动单元103进行优化。

如图3为本申请实施例中示出背光驱动单元的结构示意图，其中，背光驱动单元103包括一个主背光控制器10311、多个从背光控制器10312以及多个从背光控制器分别控制的多个PWM驱动器1032，其中，每个从背光控制器10312可以控制一个PWM驱动器1032，也可以控制多个PWM驱动器1032。

在主背光控制器10311中，通过串行总线与图像处理单元104连接，且接收源于图像处理单元104中各个分区背光数据和全局调光PWM信号，以及同步信号SYNC，其中，通过串行总线接收各分区背光数据，串行总线如SPI串行总线等。

第一种实施方式

如图4中为本申请实施例中示出的图像处理单元与主背光控制器之间通讯方式示意图一，在图4中描述了同步信号SYNC和SPI总线的分区背光亮度数据之间时序关系，其中，Data1~ Data1M*N分别表示M*N个背光分区的分别背光数据，M和N表示背光分区的行列数。

第二种实施方式

如图5a中为本申请实施例中示出的图像处理单元与主背光控制器之间通讯方式示意图二，在图5a中描述了同步信号SYNC和SPI总线的分区背光数据之间时序关系，采用较图4方式而言，由于背光分区几百或上千以上，分区背光数据Data1~DataM*N也大上千以上，造成每帧背光数据的数据量极大，要求系统传输速率快以及解码处理能力极强，极易出现数据错误现象。

如图5b中为本申请中实施例中示出SPI总线数据时序示意图，为了保证通信帧数据完整性和准确性，在分区背光数据Data1~DataM*N之前包括用于表示帧数据开始的帧数据头SOH（Start Of Heading），防止多个分区的背光数据错位，保证每一帧背光数据的完整性和准确性；以及命令字CMD（Command），其中，CMD是预留的命令字节，用来传输图像处理单元104发送过来的指令，如某些驱动模式选择、使能之类等命令；以及在数据之后包括用于表示帧数据结束的帧数据尾字EOF（End Of Frame），其中，EOF可以是预设的固定数，或者是用以实现帧校验的当前帧所有数据的校验和，为了保证一帧的数据的准确性， EOF为校验和时，若该帧数据中有个别数据解码错误则校验字节不正确，可以放弃该帧所有数据，以防止传输过程中个别数据损坏而不能察觉，避免引入错误的背光数据，则进一步增加了校验准确性校验。

为了实现图像显示装置更佳显示效果，达到全局峰值峰值增益目的，主背光控制器10311，配置为基于接收各个分区背光数据统计得到全局背光数据APL，其中，以及全局背光数据APL用于表征一帧或多帧图像信号的亮度分布特性，该全局背光数据也可基于各个分区背光数据进行平均算法得到，也可表征图像信号中所有分区中整体亮度分布特性其他算法得到。

可选的，如图6a是本申请实施例中示出主背光控制器的背光数据算法流程图一，当主背光控制器10311从图像处理单元104中接收信号包含全局调光信号时，可根据全局调光信号和分区背光数据完成乘积计算，然后，根据相乘得到各个分区背光数据统计得到全局背光数据APL。也可以先根据各个分区背光数据统计直接得到全局背光数据APL，然后，再根据全局调光信号和分区背光数据完成乘积计算。

主背光控制器10311从图像处理单元104中接收信号也可不包含全局调光PWM信号。

进一步可选的，如图6b是本申请实施例中示出主背光控制器的背光数据算法流程图二，与图6a不同的是，图6b中主背光控制器还用于获取预置的调整系数GAIN，该调整系数GAIN可与环境光亮度参数或背光模式等因素关联，以便根据上述关联因素调整各分区背光数据的调整。

以及主背光控制器10311将各分区背光数据和全局背光数据APL、或调整系数GAIN以第一串行数据格式封装形式分发至多个不同个从背光控制器10312中。

如图7是本申请实施例中示出主背光控制器与从主背光控制器之间数据传输格式的示意图，其中，从主背光控制器可以控制N个分区背光亮度，主及从背光控制器之间传输扩展分区背光数据包中包括N个分区背光数据Data1~DataN、全局背光数据APL，以及当主背光控制器中包含获取调整系数GAIN时，则包含调整系数GAIN字段。

每个从背光控制器控制一个扩展分区中所有分区背光亮度，如图9a-c为本申请实施例中三种不同扩展分区的划分示意图，扩展分区可以行或列方式进行划分，每个扩展分区中包括多个背光分区。

如图8a本申请实施例中示出从背光控制器中背光数据算法流程示意图，从背光控制器10312，根据接收到的全局背光数据APL以及在该从背光控制器10312中预置与峰值增益系数的映射关系，得到该全局背光数据APL对应的各分区背光数据的峰值增益系数，其中，该映射关系可以是全局背光数据APL与峰值增益系数之间对应关系查找表，如图8b是本申请实施例中示出的全局背光数据APL与峰值增益系数之间关系曲线。

进一步的说明的是，在不同扩展分区中对应的从背光控制器中可以预置不同的映射关系查找表，具体的，根据不同扩展分区的区域分布情况，映射关系曲线中峰值增益幅度不同。

该扩展分区中各个背光分区背光数据与根据APL得到的峰值增益系数相乘，输出各分区的峰值增益后分区背光数据，以供生成用于控制对应的分区背光源亮度的信号，实现对各个分区背光峰值亮度进行增益，提升各分区中最大背光亮度。

可选的，若接收扩展分区背光数据包中包括调整系数GAIN字段时，各个分区背光数据与该调整系数GAIN可进行相乘的增益运算。当然，GAIN增益运算可在峰值峰值增益之前，也可以在峰值峰值增益之后。

经过上述峰值峰值增益，或GAIN增益运算后得到各个分区背光数据，输出至该从背光控制器控制的一路或多路PWM驱动器中。

这样，每个扩展分区中对应布局一个从背光控制器，多个从背光控制器分别设置在多块配置驱动电路的电路板实现，该驱动电路的电路板上包括一个从背光控制器以及一个或多个PWM驱动器，其中，该从背光控制器分别控制该一个或多个背光驱动器来驱动各路LED背光源的开启或关闭，以达到控制各路背光源亮度目的。这样，在每个从背光控制器控制对应扩展分区中背光源时，需要较少且较短控制线路即可实现。

以及主背光控制器设置在为其配置外围电路的一块主背光控制电路板上，由主背光控制电路板通过多条串行总线与各个扩展分区中对应的多个从背光控制器连接，这样，M个扩展分区只需M路控制总线即可实现。

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)

1.一种背光亮度控制装置，其特征在于，包括：

图像处理单元，基于接收图像信号按照预定图像分区算法得到多个分区背光数据，所述分区背光数据用于表征图像分区中亮度信息；

与所述图像处理单元通过串行总线连接的主背光控制器，被配置为根据接收所述多个分区背光数据得到全局背光数据，所述全局背光数据表征多个分区背光数据的整体亮度信息；

由多条串行数据总线分别与所述主背光控制器连接的多个从背光控制器，分别被配置为接收由串行数据格式封装的所述全局背光数据以及所对应的一个扩展分区中多个分区背光数据，以及根据所述全局背光数据确定所述全局背光数据映射的峰值增益系数，其中，该一个扩展分区中多个分区背光数据按照所述峰值增益系数进行增益后输出，以供生成用于控制对应的分区背光源亮度的信号。

2.根据权利要求1所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述主背光控制器设置在一块为其配置外围电路的电路板上；以及所述多个从背光控制器分别设置在多块为其配置驱动电路的电路板上。

3.根据权利要求2所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述驱动电路包括多个PWM驱动器。

4.根据权利要求1所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述主背光控制器，还被配置为接收全局PWM调光信号，基于所述全局PWM调光信号与所述多个分区背光数据的乘积得到调整后的分区背光数据，输出至所述从背光控制器。

5.根据权利要求1所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述主背光控制器，还被配置为获取预置的调整系数，以及所述调整系数与所述多个分区背光数据以及所述全局背光数据封装为串行数据格式，以供传输至所述多个从背光控制器。

6.根据权利要求5所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述从背光控制器，还被配置为基于所述调整系数以调整对应所述多个分区背光数据。

7.根据权利要求5所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述调整系数基于环境光亮度参数得到。

8.根据权利要求5所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述调整系数基于图像模式选择得到。

9.根据权利要求1所述的背光亮度控制装置，其特征在于，所述从背光控制器，还被配置为预置不同的所述全局背光数据与所述峰值增益系数对应关系查找表。

10.一种图像显示装置，其特征在于，包括：显示面板、背光组件、以及权利要求1-9中任一背光亮度控制装置。