CN107331353A - 背光源控制系统及方法及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光源控制系统，包括控制电路、脉宽调制信号产生模块、时序控制器以及背光源；控制电路用于当接收到无效的触发信号时，将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器，时序控制器用于当接收到脉宽调制输入信号时输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；控制电路还用于当接收到有效的触发信号时将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断；当面板处于显示期间时，触发信号为无效；当面板处于非显示期间时，触发信号为有效。本发明能够在面板非显示期间关断背光源以实现降低功耗的目的。

Description

背光源控制系统及方法及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种背光源控制系统及方法及液晶显示装置。

背景技术

随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。

现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。

目前，在智能手机和平板电脑等带有液晶显示屏的便携式电子产品中，其功耗最大的部分就是液晶显示屏的背光模组，在电池的容量无法无限增大的前提下，如何降低产品的功耗，延长产品的续航成为了厄待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种背光源控制系统及方法及液晶显示装置，能够在面板非显示期间关断背光源以实现降低功耗的目的。

本发明提供的技术方案如下：

本发明公开了一种背光源控制系统，包括控制电路、脉宽调制信号产生模块、时序控制器以及背光源；所述控制电路设置在时序控制器和脉宽调制信号产生模块之间且分别与时序控制器和脉宽调制信号产生模块相连接时序控制器；所述时序控制器还与所述背光源相连；所述脉宽调制信号产生模块用于产生并输出脉宽调制输入信号；所述控制电路用于当接收到无效的触发信号时，将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器，所述时序控制器用于当接收到脉宽调制输入信号时输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；所述控制电路还用于当接收到有效的触发信号时将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断；当面板处于显示期间时，所述触发信号为无效；当面板处于非显示期间时，所述触发信号为有效。

进一步地，所述控制电路进一步包括充放电模块、开关模块以及清空模块；所述充放电模块、开关模块以及清空模块相连接至控制节点；所述充放电模块输入所述触发信号；所述开关模块连接所述脉宽调制信号产生模块的输出端；所述清空模块输入启动信号；当面板处于显示期间时，所述启动信号为有效；所述充放电模块、所述开关模块以及所述清空模块均接地。

进一步地，所述控制电路还包括使能模块，所述使能模块设置在所述开关模块和地之间并分别与所述开关模块和地连接；所述使能模块输入使能信号，所述使能模块用于当输入有效的使能信号时，连通所述开关模块和地；当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效的。

进一步地，所述使能模块包括第二MOS管和第二电阻；第二MOS管的栅极输入所述使能信号，第二MOS管的源极连接所述开关模块，第二MOS管的漏极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地。

进一步地，所述充放电模块包括二极管、第一电阻以及电容；二极管的正极输入所述触发信号，二极管的负极与第一电阻的一端连接；第一电阻的另一端与电容的一端连接至控制节点，电容的另一端接地。

进一步地，所述开关模块包括第一MOS管，第一MOS管的栅极连接至控制节点，第一MOS管的源极连接至所述脉宽调制信号产生模块的输出端，第一MOS管的漏极接地。

进一步地，所述清空模块包括第三MOS管，第三MOS管的栅极输入所述启动信号，第三MOS管的源极连接至控制节点，第三MOS管的漏极接地。

本发明还公开了一种背光源控制方法，适用于上述背光源控制系统，包括步骤：脉宽调制信号产生模块产生并输出脉宽调制输入信号至控制电路；当控制电路接收到无效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器；时序控制器接收脉宽调制输入信号并输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；或，当控制电路接收到有效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断。

进一步地，还包括步骤：当接收到有效的使能信号时，使能模块将所述开关模块连接至地；当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效的。

本发明还公开了一种液晶显示装置，包括上述背光源控制系统。

与现有技术相比，本发明至少具有以下任意一项有益效果：

1、通过利用面板非显示期间关断背光，大大降低了背光功耗；

2、增加使能信号，只在显示的画面为静态时才进行背光源控制，保证画面输出质量的前提下，降低背光功耗；

3、本发明的电路改造简单、容易实现，对产品工艺不会有任何影响，且输入的信号均可利用现有技术中已有的信号，无需额外增加，利于大规模量产实现。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。

图1为现有液晶显示面板的驱动架构图；

图2为驱动扫描信号分布图；

图3为V-blank时序划分示意图；

图4为本发明一种背光源控制系统的组成示意图；

图5为本发明一种背光源控制系统的控制电路的模块组成示意图；

图6为本发明一种背光源控制系统的控制电路的电路图；

图7为本发明一种背光源控制系统的工作流程图；

图8为本发明一种背光源控制方法的步骤示意图。

附图标号说明：

01、脉宽调制信号产生模块，02、时序控制器，03、背光源，04、控制电路，041、充放电模块，042、开关模块，043、清空模块，044、使能模块。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

现有的液晶显示面板的架构如图1所示：

Gate Driver/GDM电路控制扫描线的开关状态，在每帧时间开始时，根据V-sync(垂直扫描的同步信号)和V-clock(垂直水平方向扫描信号)，依次打开隔行扫描线，使数据信号写入数据线。

Source Driver电路则较为复杂，通过H-clock(水平方向时钟信号)和H-sync(水平方向扫描信号)来控制其动作时间，即充电时间。

图2为驱动扫描信号分布图。图3为V-blank时序划分示意图。

如图2所示，驱动IC控制功能块的作用是把输入接口Rx接收的控制信号DE、H-sync(HS)、V-sync(VS)转换成数据驱动电路和扫描驱动电路能够识别的控制信号。其中，DE信号用于控制行显示的有效时间HACT，DE为高电平有效，周期性控制每一行像素的数据输入信号。

HS高电平有效，周期性的控制每一行像素的数据输入信号。HS的周期为一行时间H-total，H-total除了HACT以外，还包括由HS的低电平脉冲宽度HSP、显示前段空余时间HBP(Horizontal Back Porch)、显示后段空余时间HFP(Horizontal Front Porch)三部分组成的H-blank时间，具体关系式为：

H-total＝HACT+HSP+HBP+HFP＝HACT+H-Blank (1)

VS高电平有效，周期性的控制每一帧像素显示的数据信号。一帧内，所有能够有效控制数据输出的HS信号组成垂直同步信号的有效时间VACT。VS的周期为一帧时间V-total，V-total除了VACT以外，还包括由VS的低电平脉冲宽度VSP、显示前段空余时间VBP(Vertical Back Porch)、显示后段空余时间VFP(Vertical Front Porch)三部分组成的V-blank时间，具体关系式为：

V-total＝VACT+VSP+VBP+VFP＝VACT+V-Blank (2)

由上述现有技术可知，在面板上电之后，显示的每一帧都会有V-blank区域，这段时间即为面板的非显示期间，在面板的非显示期间保证显示正确画面效果的前提下，降低背光的功耗，将降低模组整体的功耗。

为此，本发明提供了一种背光源控制系统，图4为本发明一种背光源控制系统的组成示意图，如图4所示，一种背光源控制系统，包括控制电路04、脉宽调制信号产生模块01、时序控制器02以及背光源03；所述控制电路04设置在时序控制器02和脉宽调制信号产生模块01之间；所述时序控制器02还与所述背光源03相连；所述脉宽调制信号产生模块01用于产生并输出脉宽调制输入信号；所述控制电路04用于当接收到无效的触发信号时，将脉宽调制信号产生模块01输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器02，所述时序控制器02用于当接收到脉宽调制输入信号时输出对应的脉宽调制输出信号至背光源03，以点亮背光源03；所述控制电路04还用于当接收到有效的触发信号时将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源03关断；当面板处于显示期间时，所述触发信号为无效；当面板处于非显示期间时，所述触发信号为有效。

具体的，本发明所述触发信号在面板处于显示期间时为无效，此处无效是指触发信号为低电平，面板处于非显示期间时，所述触发信号为有效，此处有效是指触发信号在第一预设时间内为高电平，第一预设时间可根据电路中各个元件参数而设定。

本发明所述背光源控制系统应用于液晶显示装置中，现有液晶显示装置的面板若为GDM(Glass Direct UV Molding)面板，则在GDM电路进行扫描时每帧结束前会有一个清空重置信号CLR被拉高第一预设时间，用来清除GDM电路中的电荷，所述清空重置信号CLR可以作为判断面板是否为非显示期间的触发信号，因此针对GDM面板，本发明将清空重置信号CLR引出作为触发信号，用于判断面板是否为非显示期间。若现有液晶显示装置的面板不是GDM面板，则可利用时序控制器输出的OE信号来作为判断面板为非显示期间的触发信号。本发明不对触发信号进行限定，只要能够判断出面板为非显示期间即可。

具体的，所述脉宽调制信号产生模块01产生脉宽调制输入信号(以下简称PWMI信号)通过输出端输出，控制电路04根据触发信号是否有效对PWMI信号进行控制，若触发信号有效，则说明面板此时为非显示期间，控制电路04则将PWMI信号输入至地，时序控制器02接收不到PWMI信号，则无法输出用于点亮背光源的脉宽调制输出信号(以下简称PWMO信号)，则可实现背光源03在面板处于非显示期间关断，从而降低背光功耗。若触发信号无效，则说明面板此时为显示期间，控制电路04则不对PWMI信号进行任何处理，直接输入至时序控制器02，时序控制器02产生PWMO信号输出至背光源03，点亮背光源03。

通过上述控制方式，实现面板在显示与非显示期间背光源03的开与关，相比于现有技术中背光源一直点亮，大大降低了功耗。

图5为本发明一种背光源控制系统的控制电路的模块组成示意图。如图5所示，所述控制电路04进一步包括充放电模块041、开关模块042以及清空模块043；所述充放电模块041、开关模块042以及清空模块043相连接至控制节点A；所述充放电模块041输入所述触发信号；所述开关模块042连接所述脉宽调制信号产生模块01的输出端；所述清空模块043输入启动信号；当面板处于显示期间时，所述启动信号为有效；所述充放电模块041、所述开关模块042以及所述清空模块043均接地。

具体的，以所述触发信号为GDM面板中的清空重置信号CLR为例，所述清空重置信号CLR在面板显示期间为无效的，即低电平状态，当GDM面板的每帧扫描结束后清空重置信号CLR会拉高第一预设时间给充放电模块041充电，在第一预设时间内所述充放电模块041充电达到预设电压，然后清空重置信号CLR为低电平，充放电模块041开始放电，从而使控制节点A的电位逐渐上升，直至电压上升到将开关模块042导通，此时，开关模块042将PWMI信号拉低至地，从而使PWMI信号无法输入至时序控制器02，以使背光源03关断。

具体的，本发明将液晶显示装置中的STV信号作为启动信号输入所述清空模块043，当每帧扫描开始时，STV信号会被拉高为有效状态，用于将控制电路04中的控制节点A的电位拉低到地，从而清空控制节点A的电荷。

优选的，所述控制电路04还包括使能模块044，所述使能模块044设置在所述开关模块042和地之间并分别与所述开关模块042和地连接；所述使能模块044输入使能信号，所述使能模块044用于当输入有效的使能信号时，连通所述开关模块042和地；当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效的。

为了保证画面显示的质量，本发明增加了使能模块044，通过侦测面板显示的画面是静态还是暂态，来选择是否打开省电模式，即通过控制电路04调节背光源03。若侦测面板显示的画面为暂态，则使能模块044输入的使能信号为无效的低电平信号，该使能信号输入使能模块044后使能模块044将控制电路04中开关模块042和地直接断开，使得开关模块042无法对PWMI信号进行拉低控制，从而使得面板在显示暂态画面时，不使用控制电路04对背光源03进行控制，即不打开省电模式。若侦测面板显示的画面为静态，则使能模块044输入的使能信号为有效的高电平信号，该使能信号输入使能模块044后使能模块044将控制电路04中开关模块042和地直接导通，使得开关模块042可以在导通时对PWMI信号进行拉低控制，从而使面板在显示静态画面时，使用控制电路04对背光源03进行控制。

下面详细介绍本发明控制电路04的具体结构。图6为本发明一种背光源控制系统的控制电路的电路图。如图6所示，所述控制电路04包括充放电模块041、开关模块042以及清空模块043；所述充放电模块041、开关模块042以及清空模块043相连接至控制节点A；所述充放电模块041输入所述触发信号；所述开关模块042连接所述脉宽调制信号产生模块01的输出端；所述清空模块043输入启动信号。

充放电模块041包括二极管D1、第一电阻R1以及电容C1；二极管D1的正极输入所述触发信号，二极管D1的负极与第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端与电容C1的一端连接至控制节点，电容C1的另一端接地。通过对第一电阻R1和电容C1的选择，控制电容C1的充放电时间。

开关模块042包括第一MOS管M1，第一MOS管M1的栅极连接至控制节点，第一MOS管M1的源极连接至所述脉宽调制信号产生模块01的输出端，第一MOS管M1的漏极接地。

清空模块043包括第三MOS管M3，第三MOS管M3的栅极输入所述启动信号，第三MOS管M3的源极连接至控制节点，第三MOS管M3的漏极接地。具体的，当面板刚进入显示期间时，产生有效的启动信号输入至第三MOS管M3，启动信号为高电平，第三MOS管M3导通，将控制节点A拉低至地，对控制节点的电荷清空。

使能模块044包括第二MOS管M2和第二电阻R2；第二MOS管M2的栅极输入所述使能信号，第二MOS管M2的源极连接所述开关模块042，第二MOS管M2的漏极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地，其中第二电阻R2的大小决定了放电电流的大小。

图7为本发明一种背光源控制系统的工作流程图。下面结合图7来说明本发明的控制电路工作过程，具体如下：

400、侦测面板显示的画面。

410、判断面板显示的画面是否为静态；若是，执行下一步；否则，执行步骤480。具体的，可通过时序控制器输出的信号来判断面板显示的画面。

420、输入有效的使能信号，启动省电模式。

具体的，上述步骤通过以下方式实现：使能信号为有效的高电平状态，第二MOS管M2的栅极输入有效的使能信号后导通，将第一MOS管M1的漏极连接至第二电阻，并接入地，从而使第一MOS管M1在导通时能够通过对PWMI信号的控制实现背光源的开关。

430、判断面板是否为非显示期间；若是，执行下一步；否则，执行步骤460。

440、产生有效的触发信号输入控制电路。本发明中以GDM面板输出的清空重置信号CLR作为有效的触发信号输入至控制电路。

450、控制电路控制背光源关断。

上述步骤通过以下方式实现：

二极管D1输入有效的触发信号，在第一预设时间内触发信号为高电平，将电容C1的电位充到预设电压(本发明中以16V为例)；第一预设时间之后，触发信号为低电平，二极管D1反向截止，防止电荷倒灌，电容C1开始放电，控制节点A电位开始上升。

随着控制节点电位上升，第一MOS管M1的电压变化遵从零输入响应变化曲线，当电位上升到第一MOS管M1的导通电压时，第一MOS管M1导通，将脉宽调制信号产生模块输出的PWMI信号拉低至地，无PWMI信号输入至时序控制器，从而背光源关断。

460、产生无效的触发信号输入控制电路。

470、控制电路控制背光源点亮。

上述步骤通过以下方式实现：

二极管D1输入无效的触发信号，触发信号为低电平，控制节点A电位为低电位，则第一MOS管M1不导通，第一MOS管M1无法对脉宽调制信号产生模块输出的PWMI信号进行控制，则PWMI信号直接输入至时序控制器，时序控制器输出PWMO信号至背光源，从而背光源点亮。

480、关闭省电模式。

上述步骤通过以下方式实现：

使能信号为无效的低电平状态，第二MOS管M2的栅极输入无效的使能信号后截止，从而使第一MOS管M1的漏极与地断开，第一MOS管M1无法对PWMI信号进行拉低，即控制电路的控制功能无法使用。

本发明还公开了一种液晶显示装置，包括上述背光源控制系统。

图8为本发明一种背光源控制方法的步骤示意图，如图8所示，一种背光源控制方法，适用于上述背光源控制系统，包括步骤：S100、脉宽调制信号产生模块产生并输出脉宽调制输入信号至控制电路；S200、当控制电路接收到无效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器；S300、时序控制器接收脉宽调制输入信号并输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；或，当控制电路接收到有效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断。

优选的，还包括步骤：当接收到有效的使能信号时，使能模块将所述开关模块连接至地；当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效的。

本方法与上述系统中各模块之间的信息交互、执行过程等内容基于同一构思，具体内容可参见本发明系统部分中的叙述，此处不再赘述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光源控制系统，其特征在于，包括控制电路、脉宽调制信号产生模块、时序控制器以及背光源；所述控制电路设置在时序控制器和脉宽调制信号产生模块之间且分别与时序控制器以及脉宽调制信号产生模块相连接；所述时序控制器还与所述背光源相连；

所述脉宽调制信号产生模块用于产生并输出脉宽调制输入信号；

所述控制电路用于当接收到无效的触发信号时，将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器，所述时序控制器用于当接收到脉宽调制输入信号时输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；

所述控制电路还用于当接收到有效的触发信号时将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断；

当面板处于显示期间时，所述触发信号为无效；当面板处于非显示期间时，所述触发信号为有效。

2.如权利要求1所述的背光源控制系统，其特征在于，所述控制电路进一步包括充放电模块、开关模块以及清空模块；所述充放电模块、开关模块以及清空模块相连接至控制节点；

所述充放电模块输入所述触发信号；

所述开关模块连接所述脉宽调制信号产生模块的输出端；

所述清空模块输入启动信号；所述启动信号是当面板进入显示期间时产生；

所述充放电模块、所述开关模块以及所述清空模块均接地。

3.如权利要求2所述的背光源控制系统，其特征在于，所述控制电路还包括使能模块，所述使能模块设置在所述开关模块和地之间并分别与所述开关模块和地连接；

所述使能模块输入使能信号，所述使能模块用于当输入有效的使能信号时，连通所述开关模块和地；

当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效。

4.如权利要求3所述的背光源控制系统，其特征在于，所述使能模块包括第二MOS管和第二电阻；第二MOS管的栅极输入所述使能信号，第二MOS管的源极连接所述开关模块，第二MOS管的漏极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地。

5.如权利要求2或3所述的背光源控制系统，其特征在于，所述充放电模块包括二极管、第一电阻以及电容；二极管的正极输入所述触发信号，二极管的负极与第一电阻的一端连接；第一电阻的另一端与电容的一端连接至控制节点，电容的另一端接地。

6.如权利要求2或3所述的背光源控制系统，其特征在于，所述开关模块包括第一MOS管，第一MOS管的栅极连接至控制节点，第一MOS管的源极连接至所述脉宽调制信号产生模块的输出端，第一MOS管的漏极接地。

7.如权利要求2或3所述的背光源控制系统，其特征在于，所述清空模块包括第三MOS管，第三MOS管的栅极输入所述启动信号，第三MOS管的源极连接至控制节点，第三MOS管的漏极接地。

8.一种背光源控制方法，适用于上述权利要求1-7任意一项所述的背光源控制系统，其特征在于，包括步骤：

脉宽调制信号产生模块产生并输出脉宽调制输入信号至控制电路；

当控制电路接收到无效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至时序控制器；

时序控制器接收脉宽调制输入信号并输出对应的脉宽调制输出信号至背光源，以点亮背光源；

或，

当控制电路接收到有效的触发信号时，控制电路将脉宽调制信号产生模块输出的脉宽调制输入信号输入至地，以使背光源关断。

9.如权利要求8所述的背光源控制方法，其特征在于，还包括步骤：

当接收到有效的使能信号时，使能模块将所述开关模块连接至地；当面板显示的画面为静态时，所述使能信号为有效的。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括上述权利要求1-7任意一项所述的背光源控制系统。