CN201315147Y - 一种用于液晶电视的led背光源动态控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于液晶电视的LED背光源动态控制装置，包括用于驱动其连接的多个LED发光且通过其输出波形调节所述LED发光强度的恒流源驱动电路，还包括用于从视频处理装置输出信号中提取其当前帧的最大灰度值和具有所述最大灰度值的像素点数目的检测电路以及接收所述最大灰度值和具有最大灰度值的像素数、并依此得到所述恒流驱动源的驱动波形占空比、产生驱动波形输出到所述恒流源驱动电路的占空比控制电路。实施本实用新型的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置，具有以下有益效果：得到较好的动态对比度、较低的整机功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED亮度控制装置，更具体地说，涉及一种LED背光源动态控制装置。
背景技术
液晶显示屏是被动发光显示器件，需要背光模组才能正常工作。大多数液晶显示屏采用冷阴极荧光(CCFL)背光模组，CCFL背光模组一般为常亮型的发光，即使调节亮度，也是人为的极慢速的调节，不能做到随图像内容而自动的调节背光亮度，导致液晶显示屏的动态对比度、整机功耗等性能较差。目前，使用液晶显示屏的液晶电视正得到越来越多的用户认可，但其CCFL的背光模组的缺点限制了其性能的提高。发光二极管(LED)背光模组具有色彩还原性好，对比度高、亮度高，以及发光控制速度快等优点，近年来已开始用于大尺寸液晶电视，但一般而言，都是采用恒流源控制其发光，仍然没有较好地做到随图像内容而自动的调节背光亮度，一定程度上仍然存在动态对比度较差、整机功耗较高等问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述动态对比度较差、整机功耗较高缺陷，提供一种动态对比度较好、整机功耗较低的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于液晶电视的LED背光源动态控制装置，包括用于驱动其连接的多个LED发光且通过其输出波形调节所述LED发光强度的恒流源驱动电路，还包括用于从视频处理装置输出信号中提取其当前帧的最大灰度值和具有所述最大灰度值的象素点数目的检测电路以及接收所述最大灰度值和具有最大灰度值的象素数、并依此得到所述恒流驱动源的驱动波形占空比、产生驱动波形输出到所述恒流源驱动电路的占空比控制电路。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，所述占空比控制电路还包括比较所述最大灰度值象素数与预设数大小、并在最大灰度值象素数大于所述预设数时使其输出的驱动波形占空比为D/(2N-1)的判断电路，其中，D为所述当前的最大灰度值，N为所述视频信号的比特数。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，所述预设值包括小于2N-1的正整数。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，还包括将视频信号转换为RGB格式信号的第一转换电路，所述第一转换电路输出端与所述检测电路输入端相连。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，所述当前帧的最大灰度值包括红色最大灰度值、绿色最大灰度值和蓝色最大灰度值；所述当前帧中具有最大灰度值的象素数包括具有红色最大灰度值象素数、具有绿色最大灰度值象素数和具有蓝色最大灰度值象素数；所述判断电路分别判断所述具有红色最大灰度值象素数、具有绿色最大灰度值象素数和具有蓝色最大灰度值象素数与其相应的预设值的大小。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，还包括用于根据排序电路输出的最大灰度值和最大灰度的象素数目对所述信号进行灰度补偿的灰度补偿电路和将视频信号由RGB格式转换为适应液晶电视显示屏显示的第二转换电路；由所述第一转换电路输出的信号依次通过所述检测电路、灰度补偿电路传和所述第二转换电路传送到所述液晶电视显示屏显示。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，还包括用于根据输入的校正数据，调节各LED的工作电流从而使其亮度一致的恒流源控制电路。
在本实用新型所述的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置中，所述校正数据包括通过测量各LED在最大占空比信号驱动下的亮度与亮度期望值比较而得到的数据。
实施本实用新型的用于液晶电视的LED背光源动态控制装置，具有以下有益效果：由于从当前图像信号中取出其最大灰度值和具有所述最大灰度值的象素点数目，并以上述数据为依据调整其LED的驱动波形占空比(即调整其亮度)，从而得到较好的动态对比度、较低的整机功耗。而在图像信号送去显示之前对其进行灰度补偿和对多个LED进行亮度均衡则进一步提高了动态对比度的指标。
附图说明
图1是本实用新型一种用于液晶电视的LED背光源动态控制装置实施例的电路框图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，在本实用新型一种用于液晶电视的LED背光源动态控制装置实施例中，该装置由虚线框内的各部分组成，包括：第一转换电路2、检测电路3、占空比控制电路4、恒流源驱动电路5、恒流源控制电路9、灰度补偿电路7和第二转换电路8。虚线框外的液晶电视机芯1、液晶屏10和LED灯板6作为电视机的一部分存在，为完整表达本实施例中信号走向而标识出来。
液晶电视机芯1电路板将各种常用类型的视频信号源(即视频节目)，转换成统一格式的、与液晶屏体相匹配的视频信号(在本实施例中，是LVDS格式信号)，该视频信号送入第一转换电路2。液晶电视机芯1属于现有技术，在此不再赘述。
第一转换电路2将上述LVDS格式的视频信号，转换成RGB格式的视频信号，在本实施例中，将视频信号做出这种转换的目的是便于随后的最大灰度值和具有最大灰度值的象素点数的取得，RGB格式的视频信号包括视频数据信号RGB、数据时钟信号DCLK、数据有效信号DEN、场同步信号VSYNC和行同步信号HSYNC。第一转换电路2可以采用专用IC(如DS90CF386)，也可以用现场可编程逻辑器件FPGA实现，在本实施例中，第一转换电路由专用IC DS90CF386构成。在第一转换电路2中得到的RGB格式的视频信号送入检测电路3。
检测电路3对输入的RGB信号进行排序，计算出当前图像帧的红、绿、蓝信号的最大灰度值中的红色最大灰度值Rm、绿色最大灰度值Gm、蓝色最大灰度值Bm，以及具有这些最大灰度值的像素点的数目Rn、Gn、Bn，这些信号一路送入灰度补偿电路7，另一路送入占空比控制电路4。
占空比控制电路4接收这些信号，按一定的策略送出占空比信号给恒流驱动电路5，从而调节LED阵列的发光亮度。占空比控制电路4根据上述Rm和Rn来决定红色占空比大小，而红色占空比控制红色LED的发光强度，同理，占空比控制电路4根据上述Gm和Gn来决定绿色占空比大小，绿色占空比控制绿色LED的发光强度；占空比控制电路4根据上述Bm和Bn来决定蓝色占空比大小，蓝色占空比控制蓝色LED的发光强度。在本实施例中，以8bit视频信号显示为例，占空比控制电路4中的判断电路(图中未示出)首先判断Rn是否大于设定的阈值(即预设值)，本实施例中该预设值是正整数200，如是，则将红色占空比减小为其正常值的Rm/255(即D/2N-1，D为最大灰度值，N为视频信号的比特数)，使背光功耗减少；如不是，则其输出的红色占空比仍为正常值。对于绿色占空比和蓝色占空比采取的动作与红色占空比相同，在本实施例中，当判断电路判定Gn大于设定的阈值(正整数200，小于2N-1)，绿色占空比减小为正常值的Gm/255，使背光功耗减少；当判断电路判定Bn大于设定的阈值(例如50或200等整数)，蓝色占空比减小为正常值的Bm/255，使背光功耗减少。由上面的描述可知，当有一定数目的像素点，其灰度值等于最大灰度值，且最大灰度值不等于255时，通过减少占空比来降低背光模组的功耗，也就降低了液晶电视的整机功耗。
在本实施例中，在对占空比进行上述调节的同时，为了进一步提高对比度，还对视频信号进行了灰度补偿。
灰度补偿电路7根据接收到的信号(包括上述的Rm、Gm、Bm、Rn、Gn、Bn)，按与上述占空比控制电路4相反的方法进行灰度补偿，具体为：当红色、绿色或蓝色占空比减少一定倍数时，图像信号的红色、绿色或蓝色灰度值也要放大同样倍数，例如，假设某像素点的绿色灰度值为V0，驱动绿色LED的占空比为1/m，如果不补偿，人眼感受到的灰度为V0/m，是正常值V0的1/m，补偿后，V0放大了m倍，则人眼感受到的亮度为(V0/m)*m＝V0，即为正常值V0，以确保图像的灰度能正常显示，最终真实再现图像。
第二转换电路8接收到经过灰度补偿的视频信号，并以上述第一转换电路2的逆过程将接收到的RGB格式视频信号转换为LVDS格式的视频信号并传送到液晶屏10上显示。
在本实施例中，LED灯板6中包含有大量的LED，由于制作材料、制作工艺等原因，这些LED的参数很难做到完全一致，在同一驱动电流下，这些LED的发光亮度存在差别。为实现亮度均衡，要求这些LED灯在相同占空比下发出同等亮度的光。因此，必须调节各LED灯的工作电流，以便在相同占空比下发出同等亮度的光，从而实现亮度均衡。
首先，发出最大占空比信号给恒流驱动电路5，使所有LED灯发出强光；其次，使用亮度检测仪测量各LED灯的亮度，将亮度数据输入到计算机，由计算机将该亮度与亮度期望值比较(该亮度期望值是这类LED的最低亮度与平均亮度之间的某个亮度值)，算出每1个LED的校正数据；然后，该校正数据被送入恒流源控制电路9并被保存起来，恒流源控制电路9依据该数据通过恒流源驱动电路5来调节各LED的工作电流，从而使LED灯板6中的LED灯发光亮度相同，实现亮度均衡。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1、一种用于液晶电视的LED背光源动态控制装置，包括用于驱动其连接的多个LED发光且通过其输出波形调节所述LED发光强度的恒流源驱动电路，其特征在于，还包括用于从视频处理装置输出信号中提取其当前帧的最大灰度值和具有所述最大灰度值的象素点数目的检测电路以及接收所述最大灰度值和具有最大灰度值的象素数、并依此得到所述恒流驱动源的驱动波形占空比、产生驱动波形输出到所述恒流源驱动电路的占空比控制电路。
2、根据权利要求1所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，所述占空比控制电路还包括比较所述最大灰度值象素数与预设数大小、并在最大灰度值象素数大于所述预设数时使其输出的驱动波形占空比为D/(2N-1)的判断电路，其中，D为所述当前的最大灰度值，N为所述视频信号的比特数。
3、根据权利要求2所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，所述预设值包括小于2N-1的正整数。
4、根据权利要求3所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，还包括将视频信号转换为RGB格式信号的第一转换电路，所述第一转换电路输出端与所述检测电路输入端相连。
5、根据权利要求4所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，所述当前帧的最大灰度值包括红色最大灰度值、绿色最大灰度值和蓝色最大灰度值；所述当前帧中具有最大灰度值的象素数包括具有红色最大灰度值象素数、具有绿色最大灰度值象素数和具有蓝色最大灰度值象素数；所述判断电路分别判断所述具有红色最大灰度值象素数、具有绿色最大灰度值象素数和具有蓝色最大灰度值象素数与其相应的预设值的大小。
6、根据权利要求5所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，还包括用于根据排序电路输出的最大灰度值和最大灰度的象素数目对所述信号进行灰度补偿的灰度补偿电路和将视频信号由RGB格式转换为适应液晶电视显示屏显示的第二转换电路；由所述第一转换电路输出的信号依次通过所述检测电路、灰度补偿电路传和所述第二转换电路传送到所述液晶电视显示屏显示。
7、根据权利要求6所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，还包括用于根据输入的校正数据，调节各LED的工作电流从而使其亮度一致的恒流源控制电路。
8、根据权利要求7所述的LED背光源动态控制装置，其特征在于，所述校正数据包括通过测量各LED在最大占空比信号驱动下的亮度与亮度期望值比较而得到的数据。
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