CN201340719Y - 液晶显示调整装置和液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液晶显示调整装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、液晶灰度调整模块、背光亮度调整模块；本实用新型还公开了一种液晶显示装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及液晶显示领域，尤其涉及的是使用LED背光的液晶显示调整装置和液晶显示装置。
背景技术
在显示器中，阴极射线管(CRT)曾经一度占据整个市场，但由于其重量和尺上的限制，无法满足电子产品小型化和轻量化的趋势，当前需要一种体积小巧的显示装置来替代CRT显示器。之后随着对显示技术的研究，液晶显示器(LCD)以其体积小、重量轻和低功耗等优点，可以实现替代CRT的显示功能，随着对LCD的深入研究，已经大量应用于平板显示器和个人电脑等显示终端设备中，且市场对LCD的需求逐年增长趋势。
由于LCD为被动显示，本身是不会发光的，需要有一背光单元来照射LCD面板，靠透过的光线来显示图像，因此LCD需要一个背光单元作为其光源，以供图像显示用。
目前的LCD背光主要有冷阴极灯管(CCFL)和发光二极管(LED)两种类型。
CCFL背光一度成为主流，以其成本低廉技术简单被推崇。但其使用寿命短易损，在亮度和色彩还原上具有先天的不足，难以满足高质量的图像显示要求，且CCFL含有对环境危害巨大的金属汞，世界各地已经陆续出台了对含有汞的产品的诸多的限制。为此LED背光应运而生。相对传统CCFL背光，采用LED做背光的LCD，亮度更高色彩表现力更强，其色彩还原范围可达NTSC的105％，远优于CCFL背光的70％～85％的表现水准，更容易做到广色域。另外LED的使用寿命可达10万小时，优于CCFL半亮状态的8万小时。且在电路设计更为简单省去了CCFL所需的逆变高压电路，结构更简单。基于以上诸多优点，使得目前LED已逐渐取代CCFL，大量应用于LCD的背光中。
现有的液晶显示装置中，背光亮度是固定的，不能根据液晶显示内容的变化而进行调整。而液晶即使在灰度级为0时，其透射率也达不到0。因此，总有一部分光会透过液晶(漏光)，导致液晶显示画面应该“暗”的地方不够“暗”，降低了显示对比度；同时，背光源的大部分光被液晶阻挡，降低了背光利用率，产生了额外的能量消耗。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，首先提供一种液晶显示调整装置，其次提供一种液晶显示装置，进一步是指提供一种使用LED作为背光源且该LED背光的亮度可以根据液晶显示内容的变化而进行动态调整的液晶显示装置。
本实用新型的技术方案如下：
一种液晶显示调整装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、液晶灰度调整模块、背光亮度调整模块；所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向图像缓存模块和图像分析模块提供数字图像信号；所述图像缓存模块与所述液晶灰度调整模块相连接，用于接收并缓存数字图像信号，供液晶灰度调整模块调整液晶灰度使用；所述图像分析模块分别与所述液晶灰度调整模块、所述背光亮度调整模块相连接，用于接收数字图像信号，对数字图像信号进行分析处理，并将分析处理结果传给所述液晶灰度调整模块和所述背光亮度调整模块；所述液晶灰度调整模块与所述液晶驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整液晶灰度数据，发送到所述液晶驱动模块；所述背光亮度调整模块与背光驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整亮度数据，发送到所述背光驱动模块。
所述的液晶显示调整装置，其中，所述图像分析模块包括液晶灰度调整系数生成单元和背光亮度调整系数生成单元；所述液晶灰度调整系数生成单元与所述液晶灰度调整模块相连接，用于向所述液晶灰度调整模块提供液晶灰度调整系数；所述背光亮度调整系数生成单元与所述背光亮度调整单元相连接，用于向所述背光亮度调整单元提供背光亮度调整系数。
一种液晶显示装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、液晶面板和LED背光模块，其还包括：图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、液晶灰度调整模块、背光亮度调整模块；所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向所述图像缓存模块和所述图像分析模块提供数字图像信号；所述图像缓存模块与所述液晶灰度调整模块相连接，用于接收并缓存所述数字图像信号，供所述液晶灰度调整模块调整液晶灰度使用；所述图像分析模块分别与所述液晶灰度调整模块、所述背光亮度调整模块相连接，用于接收所述数字图像信号，对所述数字图像信号进行分析处理，并将分析处理结果分别传给所述液晶灰度调整模块和所述背光亮度调整模块；所述液晶灰度调整模块与所述液晶驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整液晶灰度数据，发送到所述液晶驱动模块，用于驱动所述液晶面板；所述背光亮度调整模块与所述背光驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整亮度数据，发送到所述背光驱动模块，用于驱动所述LED背光模块。
所述的液晶显示装置，其中，所述图像分析模块包括液晶灰度调整系数生成单元和背光亮度调整系数生成单元；所述液晶灰度调整系数生成单元与所述液晶灰度调整模块相连接，用于向所述液晶灰度调整模块提供液晶灰度调整系数；所述背光亮度调整系数生成单元与所述背光亮度调整单元相连接，用于向所述背光亮度调整单元提供背光亮度调整系数。
所述的液晶显示装置，其包括至少二个液晶面板和至少二个LED背光模块。
采用上述方案，本实用新型通过将数字图像信号按照其在液晶面板上显示的位置分区域进行统计分析，在图像分析模块生成液晶灰度调整系数和背光亮度调整系数，对液晶灰度和背光亮度进行动态调整，在显示内容较暗的区域，增大液晶的透射率，同时降低背光亮度，达到增加显示对比度，提高背光利用率，减小功耗的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例1和实施例3的结构示意图；
图2是本实用新型实施例2的结构示意图；
图3是本实用新型实施例4的流程图；
图4是本实用新型实施例5的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种液晶显示调整装置，包括图像信号接收模块101，图像缓存模块102，液晶灰度调整模块103，液晶驱动模块104，图像分析模块106，背光亮度调整模块107，背光驱动模块108，即在下面液晶显示装置的基础上，该调整装置不包括LED背光模块109和液晶面板105，这种液晶显示调整装置可以应用于所有使用液晶面板的显示装置中，对数字图像信号进行调整，满足节能和对比度的需要。
具体地说，液晶显示调整装置包括图像信号接收模块101，图像缓存模块102，液晶灰度调整模块103，液晶驱动模块104，图像分析模块106，背光亮度调整模块107，背光驱动模块108；其中，在该图像信号接收模块101将图像信号转换为数字图像信号，比如RGB格式、YUV格式等，图像信号接收模块101与图像缓存模块102和图像分析模块106连接，用于向图像缓存模块102和图像分析模块106同步提供数字图像信号，图像缓存模块102与液晶灰度调整模块103相连接，用于向液晶灰度调整模块103提供原始数字图像数据，图像分析模块106与液晶灰度调整模块103和背光亮度调整模块107相连接，用于向液晶灰度调整模块103和背光亮度调整模块107提供液晶灰度调整系数和背光亮度调整系数，液晶灰度调整模块103使用原始数字图像数据和液晶灰度调整系数，计算出调整后的液晶灰度数据，输出给液晶驱动模块104，液晶驱动模块104驱动与其连接的外部的液晶面板105，背光亮度调整模块107使用背光亮度调整系数对被光亮度数据进行调整，得到调整后的被光亮度数据，输出给背光驱动模块108，背光驱动模块108驱动与其连接的外部的LED背光模块发光。这样，通过对液晶灰度数据和背光亮度数据进行动态调整，达到既降低背光功耗又能实现更好的液晶显示对比度的目的。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，图像分析模块106采用液晶灰度调整系数生成单元1061和背光亮度调整系数生成单元1062，分别生成液晶灰度调整系数和背光亮度调整系数，液晶灰度调整系数生成单元1061接收数字图像信号，进行分析处理，生成液晶灰度调整系数，输出给液晶灰度调整模块103，同时背光亮度调整系数生成单元1062使用液晶灰度调整系数生成单元1061的数据生成背光亮度调整系数，输出给背光亮度调整模块。
实施例3
采用上述任一实施例的调整装置，本实施例提供了一种液晶显示装置，如图1所示，包括：图像信号接收模块101，图像缓存模块102，液晶灰度调整模块103，液晶驱动模块104，液晶面板105，图像分析模块106，背光亮度调整模块107，背光驱动模块108，LED背光模块109，图像信号接收模块101分别与图像缓存模块102、图像分析模块106相连接，用于向图像缓存模块102和图像分析模块106提供数字图像信号；图像缓存模块102与液晶灰度调整模块103相连接，用于接收并缓存数字图像信号，供液晶灰度调整模块103调整液晶灰度使用；图像分析模块106分别与液晶灰度调整模块103、背光亮度调整模块107相连接，用于接收数字图像信号，对数字图像信号进行分析处理，并将分析处理结果分别传给液晶灰度调整模块103和背光亮度调整模块107；液晶灰度调整模块103与液晶驱动模块104相连接，用于根据分析处理结果，调整液晶灰度数据，发送到液晶驱动模块104，驱动液晶面板；背光亮度调整模块107与背光驱动模块108相连接，用于根据分析处理结果，调整亮度数据，发送到背光驱动模块108，用于驱动LED背光模块109。
例如，液晶显示装置，其中，图像分析模块包括液晶灰度调整系数生成单元和背光亮度调整系数生成单元；液晶灰度调整系数生成单元与液晶灰度调整模块相连接，用于向液晶灰度调整模块提供液晶灰度调整系数；背光亮度调整系数生成单元与背光亮度调整单元相连接，用于向背光亮度调整单元提供背光亮度调整系数。
又如，液晶显示装置，其包括至少二个液晶面板和至少二个LED背光模块。由背光驱动模块驱动各个LED背光模块，由液晶驱动模块驱动各个液晶面板。
实施例4
本实施例提供一种液晶显示装置中的数字图像信号处理方法，参考图3所示的流程图、图1和图2，该方法包括以下步骤：
将来自图像信号接收模块101的数字图像信号缓存在图像缓存模块102，同时将该数字图像信号发送至图像分析模块106；
在图像分析处理模块106预先设置一个灰度上限值MaxRange和基准背光亮度BaseBacklight，本实施例中，系统预设的灰度上限值MaxRange为255，基准背光亮度BaseBacklight为100，在液晶灰度调整系数生成单元1061，对数字图像信号分区域统计其各像素的原始灰度值，简单说就是将数字图像信号按照其在液晶面板上的对应位置划分为若干个相等或者不相等的区域，本实施例中假设数字图像的大小为80×60像素，如表1所示；
| A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 |
| B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | B6 | B7 | B8 |
| C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | C7 | C8 |
| D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | D8 |
| E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 |
| F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 |
表1
它被分成8×6个区域，每个区域都为一个10×10像素的块。以其中一个区域为例，它包含的10×10个像素，每个像素的灰度值如表2所示；
| 10 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 10 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 10 | 20 | 20 | 100 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 70 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 10 | 20 | 20 | 88 | 20 |
| 10 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
表2
获取如表2所示的各个区域中的最大灰度值MaxValue，在表2中灰度最大值MaxValue为100；
使用系统预设的灰度上限值MaxRange除以各区域的最大灰度值MaxValue，得到各区域对应的液晶灰度调整系数LCDValueRatio，以表2所示区域为例，LCDValueRatio＝MaxRange/MaxValue＝255/100＝2.55，该区域的液晶灰度调整系数为2.55。
各区域原始液晶灰度数据乘以各区域灰度调整系数，取整数部分，得到各区域最终液晶灰度数据FinalValue，还以表2所示区域为例，将表2中各个灰度数据乘以2.55后，取整数部分，得到如表3所示的最终液晶灰度数据FinalValue；
| 25 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 25 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 25 | 51 | 51 | 255 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 178 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
| 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 25 | 51 | 51 | 224 | 51 |
| 25 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 |
表3
在背光亮度调整系数生成单元1062对上述液晶灰度调整系数LCDValueRatio取倒数，得到各区域对应的背光亮度调整系数BacklightRatio，比如，对表2所示区域的LCDValueRatio，也即2.55，取倒数得到该区域对应的背光的亮度调整系数BacklightRatio＝1/LCDValueRatio＝1/2.55＝0.39；
采用系统预设的基准背光亮度BaseBacklight＝100乘以各区域背光亮度调整系数BacklightRatio，得到各区域最终背光亮度FinalBacklight，以表2所示区域为例，该区域对应的FinalBacklight＝0.39×100＝39。
对数字图像信号作上述调整后，很明显，液晶面板各区域内的每个像素灰度值变大了，而背光亮度减小了。这样显示的图像不变，对比度提高了，但背光功耗理论上至少下降了61％。
实施例5
本实施例还提供另外一种液晶显示装置中的数字图像信号处理方法，参考图4所示的流程图、图1和图2，该方法包括以下步骤：
将来自图像信号接收模块101的数字图像信号缓存在图像缓存模块102，同时将该数字图像信号发送至图像分析模块106；
在图像分析处理模块106预先设置一个灰度上限值MaxRange、基准背光亮度BaseBacklight和一个阈值Q，本实施例中，系统预设的灰度上限值MaxRange为255，基准背光亮度BaseBacklight为100，阈值Q取0.05，在液晶灰度调整系数生成单元1061，对数字图像信号分区域统计其各像素的原始灰度值，同时统计出该区域的像素总数X，本实施例与实施例3的区别仅在与数据处理方法不同，为了方便说明，本实施例中仍然采用表1和表2所示的数据进行详细说明，如表1所示，它被分成8×6个区域，每个区域都为一个10×10像素的块。以其中一个区域为例，它包含的10×10个像素，每个像素的灰度值如表2所示，将原始灰度值从大到小排序，得到一灰度序列，在表2中原始灰度值从大到小排序得到的灰度序列为100，88，70，20，20，......，选取灰度序列中的第Q×X(Q乘以X)个灰度值作为该区域的最大统计灰度值StatMaxValue，本实施例中，Q×X＝0.05×100＝5，即在由表2得到的上述序列中，取第5个灰度值20作为该区域的统计最大灰度值StatMaxValue；
使用系统预设的灰度上限值MaxRange除以各区域的统计最大灰度值StatMaxValue，得到各区域对应的液晶灰度调整系数LCDValueRatio，以表2所示区域为例，LCDValueRatio＝MaxRange/StatMaxValue＝255/20＝12.75，该区域的液晶灰度调整系数为12.75。
各区域原始液晶灰度数据乘以各区域灰度调整系数，取整数部分，比较该整数部分和系统预设的灰度上限值，取其最小值作为各区域最终液晶灰度数据FinalValue，还以表2所示区域为例，如该区域内第1行第1列原始液晶灰度值为10，乘以LCDValueRatio并取整得到127，与255相比较，取最小值为127，所以该像素的最终液晶灰度值FinalValue为127。又比如第8行第3列原始液晶灰度值为70，乘以LCDValueRatio并取整得到892，大于255，故应取255为最终液晶灰度值FinalValue。整个区域内液晶灰度调整后的结果如表4所示，
| 127 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 127 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 127 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 127 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| 127 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
表4
在背光亮度调整系数生成单元1062对上述液晶灰度调整系数LCDValueRatio取倒数，得到各区域对应的背光亮度调整系数BacklightRatio，比如对表2所示区域的LCDValueRatio也即对12.75取倒数得到该区域对应的背光的亮度调整系数BacklightRatio＝1/LCDValueRatio＝1/12.75＝0.08；
采用系统预设的基准背光亮度BaseBacklight＝100乘以各区域背光亮度调整系数BacklightRatio，得到各区域最终背光亮度FinalBacklight，以表2所示区域为例，该区域对应的FinalBacklight＝0.08×100＝8。
对数字图像信号作上述调整后，很明显，液晶面板各区域内的每个像素灰度值变大了，而背光亮度减小了。这样显示的图像不变，对比度提高了，但背光功耗理论上至少下降了92％。
值得说明的是，在这种处理方法中，区域内液晶原始灰度值大于或等于StatMaxValue的点在进行调整后都会变为MaxRange(255)，导致图像的部分细节丢失。在这种处理方法中，若选取的阈值Q较小，则损失图像的细节较少，降低的背光功耗也较少；若选取的阈值Q较大，则损失图像的细节较多，降低的背光功耗也较多。因此，选取合适的Q，可以在损失图像细节和降低功耗之间达到一个平衡，如何选择合适的阈值Q对本领域技术人员来说，可以通过有限次的优选试验获得，在此不再赘述。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1、一种液晶显示调整装置，其特征在于，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、液晶灰度调整模块和背光亮度调整模块；
所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向所述图像缓存模块和所述图像分析模块提供数字图像信号；
所述图像缓存模块与所述液晶灰度调整模块相连接，用于接收并缓存所述数字图像信号，供所述液晶灰度调整模块调整液晶灰度使用；
所述图像分析模块分别与所述液晶灰度调整模块、所述背光亮度调整模块相连接，用于接收所述数字图像信号，对所述数字图像信号进行分析处理，并将分析处理结果分别传给所述液晶灰度调整模块和所述背光亮度调整模块；
所述液晶灰度调整模块与所述液晶驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整液晶灰度数据，发送到所述液晶驱动模块，用于驱动外部的液晶面板；
所述背光亮度调整模块与所述背光驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整亮度数据，发送到所述背光驱动模块，用于驱动外部的LED背光模块；
所述图像分析模块包括液晶灰度调整系数生成单元和背光亮度调整系数生成单元；
所述液晶灰度调整系数生成单元与所述液晶灰度调整模块相连接，用于向所述液晶灰度调整模块提供液晶灰度调整系数；
所述背光亮度调整系数生成单元与所述背光亮度调整单元相连接，用于向所述背光亮度调整单元提供背光亮度调整系数。
2、一种液晶显示装置，包括液晶驱动模块、背光驱动模块、液晶面板和LED背光模块，其特征在于，还包括：图像信号接收模块、图像缓存模块、图像分析模块、液晶灰度调整模块、背光亮度调整模块；
所述图像信号接收模块分别与所述图像缓存模块、所述图像分析模块相连接，用于向所述图像缓存模块和所述图像分析模块提供数字图像信号；
所述图像缓存模块与所述液晶灰度调整模块相连接，用于接收并缓存所述数字图像信号，供所述液晶灰度调整模块调整液晶灰度使用；
所述图像分析模块分别与所述液晶灰度调整模块、所述背光亮度调整模块相连接，用于接收所述数字图像信号，对所述数字图像信号进行分析处理，并将分析处理结果分别传给所述液晶灰度调整模块和所述背光亮度调整模块；
所述液晶灰度调整模块与所述液晶驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整液晶灰度数据，发送到所述液晶驱动模块，用于驱动所述液晶面板；
所述背光亮度调整模块与所述背光驱动模块相连接，用于根据分析处理结果，调整亮度数据，发送到所述背光驱动模块，用于驱动所述LED背光模块；
所述图像分析模块包括液晶灰度调整系数生成单元和背光亮度调整系数生成单元；
所述液晶灰度调整系数生成单元与所述液晶灰度调整模块相连接，用于向所述液晶灰度调整模块提供液晶灰度调整系数；
所述背光亮度调整系数生成单元与所述背光亮度调整单元相连接，用于向所述背光亮度调整单元提供背光亮度调整系数。
3、根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，其包括至少二个液晶面板和至少二个LED背光模块。
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2008
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