一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置的制作方法
专利名称：一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置。
背景技术：
液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)经过三十年的发展，已经成为平板显示的主流技术。液晶分子本身不发光，需要背光照亮显示区域。目前使用的LCD背光源主要有冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent，CCFL)和发光二极管(Light Emitting Diode, LED)两种。LED具有寿命长、绿色环保、响应时间快等优点，在液晶显示领域的应用正逐步扩大。液晶显示存在两个固有缺点(1)对比度低；(2)功耗大。目前很多研究者采用背光动态调光技术改善液晶显示对比度，同时降低能耗。根据背光亮度调整方法可将动态调光技术分为全局调光和局部调光。全局调光是整体改变背光亮度，局部调光则是将背光分为若干个可以单独控制的区域，根据该区域对应图像的特征值确定这个区域的背光亮度。 相对于区域调光，全局调光不需要对背光进行分区设计、控制，所需控制芯片少，硬件成本低。由于不需要分区，不存在目前区域调光方法中存在的光线串扰问题。全局调光还有一个突出的好处是既能够在直下式背光也能够在侧出式背光中实现，能够同时满足体积轻薄、 对比度高、能耗低的要求。福州大学提出的发明专利“LED背光源整体调光的方法及其装置”(申请号 200910309165. 6)需要预设背光源调光失真度，根据这个失真度对图像进行压缩，同时结合外界亮度确定背光调光参数。该发明不对液晶像素灰度进行任何调节，可以适当提高动态对比度，但无法提高静态对比度。广州创维平面显示科技有限公司提出的发明专利“侧光式LED背光动态分区控制方法”(申请号201010510536.X)提出了一种能够用于侧出式背光的区域调光方法。LED 设置在导光板的四个侧面，横纵方向LED交叉的区域为这些LED的控制区域，以此实现局部调光。该发明在侧出式背光上实现了区域调光，和本发明的全局调光不同，也不适用于直下式LED背光。青岛海信电器股份有限公司获得授权的发明专利“液晶显示对比度的调整方法和装置”(申请号200710111510. 6)提出了一种能够提高液晶显示动态对比度的方法，背光调光因子确定后，对所有液晶像素采取相同的调整系数进行调整，该方法能够提高液晶显示动态对比度，无法提高静态对比度。本发明提出的LED背光全局调光方法，即可用于直下式背光又可用于侧出式背光，适用范围广。针对目前大多数调光算法只能提高液晶显示动态对比度的效果，本发明既可提高动态对比度，还可有效提高静态对比度
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液晶显示的LED背光的全局调光方法，该方法既解决了现有调光算法无法改善静态对比度的问题，同时又具有控制通道少、硬件成本低、没有光线串扰等优点，适用于直下式背光和侧出式LED背光。本发明的另一目的在于提供一种有助于提高液晶显示静态对比度和动态对比度的背光装置，以解决液晶显示对比度不高、能耗大的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种液晶显示背光源全局调光方法，包括以下步骤 A 对输入图像进行统计分析；
B:确定背光调光因子k;
C 确定S曲线拐点亮度4，确定S曲线方程中参数J和a ； D 生成S曲线；
E 根据k生成背光亮度脉宽调制(PWM)信号值，整体调整背光亮度；根据调光因子k生成背光LED脉宽调制(PWM)信号，送入LED驱动板；
F 根据S曲线调整每个像素亮度，将调整后的信号通过液晶屏接口板送入液晶控制板。一种有助于提高液晶显示静态对比度和动态对比度的背光装置，包括 A=LED光源板，不需要分区，可以是直下式，也可以是侧出式；
B =LED驱动板，接收来自FPGA控制板的信号，产生LED需要的脉宽调制(PWM)驱动信号，实时调整LED光源板上每个LED的发光亮度； C 视频信号接口板，用于接收视频信号；
D 可编程逻辑(FPGA)控制板，接收来自视频信号接口板的信号，根据全局调光算法产生LED驱动信号和液晶像素亮度调整信号；
E 液晶屏接口板，接收来自可编程逻辑(FPGA)控制板的信号，产生液晶屏驱动信号； F 电源板，输入为交流市电，为各电路板提供所需直流电压。本发明有益效果在于LED背光源不需要进行分区设计和控制，控制通道少、硬件成本低；不存在影响显示质量的区域间光线串扰问题。本全局调光方法对直下式和侧出式 LED背光均适用，既可提高动态对比度，又可有效提高静态对比度。
图1是本发明的装置框图。图2是本发明全局调光方法流程图。图3是本发明输入图像统计图，a是柱状图，b是累计柱状图。图4是本发明原始的S曲线。图5是本发明用于提高对比度的S曲线。图6是本发明的背光装置实例1。图7是本发明的背光装置实例2。
具体实施例方式本发明的核心在于提供一种有效提高液晶显示动态对比度和静态对比度的方法，该方法不需要对背光进行分区，对输入视频信号进行统计分析后，生成调光后的背光亮度值。同时根据S曲线对液晶各子像素亮度进行调整。请参见图1的装置框图。背光装置1包括LED光源板101、LED驱动板102、视频信号接口板103、可编程逻辑(FPGA)控制板104、液晶屏接口板105和电源板106。LED光源板101可以是直下式，也可以是侧出式。视频输入信号首先进入视频信号接口板103进行解码，解码后的信号进入可编程逻辑(FPGA)控制板104。可编程逻辑(FPGA)控制板104 包括可编程逻辑控制器FPGA、存储器等芯片，可编程逻辑(FPGA)分析来自视频信号接口板 103的输出信号，根据全局调光算法产生LED亮度调整信号和液晶各像素亮度调整信号，分别输入LED驱动板102和液晶屏接口板105。电源板106接收交流市电，为各电路板提供需要的直流电压。请参见图2的可编程逻辑(FPGA)控制板104中实现的全局调光方法流程图。首先对来自视频信号接口板103的输出信号进行分析处理，得到整帧图像的像素灰度最大值、 子像素红(R)、绿(G)、蓝(B)各颜色最大亮度值、灰度平均值、颜色亮度平均值等特征参数， 确定背光亮度调光因子I如下式所示
权利要求
1.一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置，其特征在于所述用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法包括以下步骤(1)对输入图像进行统计分析；(2)确定背光调光因子k;(3)确定S曲线拐点亮度Lg，确定曲线方程中参数A和a；(4)生成S曲线；(5)根据调光因子k生成背景光亮度pwm值，整体调光背景光亮度；根据调光因子k生成背光LED脉宽调制PWM信号，送入LED驱动板；(6)根据S曲线调整每个像素亮度，将调整后的信号通过液晶屏接口板送入液晶控制板。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置， 其特征在于所述用于提高液晶显示对比度的背光整体调光装置既有助于提高液晶显示动态对比度，也有助于提高液晶显示的静态对比度，该装置包括LED光源板(101)不需要分区，可以是直下式，也可以是侧出式； LED驱动板(102):接收来自可编程逻辑控制板(104)的信号，产生LED需要的脉宽调制驱动信号，实时调整LED光源板(101)上每个LED的发光亮度； 视频信号接口板(103)用于接收视频信号；可编程逻辑控制板(104)接收来自视频信号接口板(103)的信号，根据全局调光算法产生LED驱动信号和液晶像素亮度调整信号；液晶屏接口板(105):接收来自可编程逻辑控制板(104)的信号，产生液晶屏驱动信号；电源板(106)输入为交流市电，为各电路板提供所需直流电压。
全文摘要
本发明公开了一种用于液晶显示背光源的整体调光方法，包括对输入图像进行统计分析，获得背光调光因子k(0≤k≤1)，根据k整体改变背光亮度，同时根据图像特征值生成S曲线，根据S曲线对每个液晶像素进行单独补偿，亮度大于S曲线拐点的像素补偿因子大于1，亮度小于S曲线拐点的像素补偿因子小于1，有效提高显示对比度的同时降低能耗。本发明还公开了一种具有全局调光功能的背光装置，包括LED光源板、视频信号接口板、LED驱动板、可编程逻辑(FPGA)控制板等。本发明提出的调光算法既可改善动态对比度，也可有效提高静态对比度；既可用于直下式背光也可用于侧出式背光。
文档编号G09G3/36GK102243855SQ20111024626
公开日2011年11月16日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者冯奇斌, 吕国强, 童浩 申请人:合肥工业大学
技术领域：
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置。
背景技术：
液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)经过三十年的发展，已经成为平板显示的主流技术。液晶分子本身不发光，需要背光照亮显示区域。目前使用的LCD背光源主要有冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent，CCFL)和发光二极管(Light Emitting Diode, LED)两种。LED具有寿命长、绿色环保、响应时间快等优点，在液晶显示领域的应用正逐步扩大。液晶显示存在两个固有缺点(1)对比度低；(2)功耗大。目前很多研究者采用背光动态调光技术改善液晶显示对比度，同时降低能耗。根据背光亮度调整方法可将动态调光技术分为全局调光和局部调光。全局调光是整体改变背光亮度，局部调光则是将背光分为若干个可以单独控制的区域，根据该区域对应图像的特征值确定这个区域的背光亮度。 相对于区域调光，全局调光不需要对背光进行分区设计、控制，所需控制芯片少，硬件成本低。由于不需要分区，不存在目前区域调光方法中存在的光线串扰问题。全局调光还有一个突出的好处是既能够在直下式背光也能够在侧出式背光中实现，能够同时满足体积轻薄、 对比度高、能耗低的要求。福州大学提出的发明专利“LED背光源整体调光的方法及其装置”(申请号 200910309165. 6)需要预设背光源调光失真度，根据这个失真度对图像进行压缩，同时结合外界亮度确定背光调光参数。该发明不对液晶像素灰度进行任何调节，可以适当提高动态对比度，但无法提高静态对比度。广州创维平面显示科技有限公司提出的发明专利“侧光式LED背光动态分区控制方法”(申请号201010510536.X)提出了一种能够用于侧出式背光的区域调光方法。LED 设置在导光板的四个侧面，横纵方向LED交叉的区域为这些LED的控制区域，以此实现局部调光。该发明在侧出式背光上实现了区域调光，和本发明的全局调光不同，也不适用于直下式LED背光。青岛海信电器股份有限公司获得授权的发明专利“液晶显示对比度的调整方法和装置”(申请号200710111510. 6)提出了一种能够提高液晶显示动态对比度的方法，背光调光因子确定后，对所有液晶像素采取相同的调整系数进行调整，该方法能够提高液晶显示动态对比度，无法提高静态对比度。本发明提出的LED背光全局调光方法，即可用于直下式背光又可用于侧出式背光，适用范围广。针对目前大多数调光算法只能提高液晶显示动态对比度的效果，本发明既可提高动态对比度，还可有效提高静态对比度
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液晶显示的LED背光的全局调光方法，该方法既解决了现有调光算法无法改善静态对比度的问题，同时又具有控制通道少、硬件成本低、没有光线串扰等优点，适用于直下式背光和侧出式LED背光。本发明的另一目的在于提供一种有助于提高液晶显示静态对比度和动态对比度的背光装置，以解决液晶显示对比度不高、能耗大的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种液晶显示背光源全局调光方法，包括以下步骤 A 对输入图像进行统计分析；
B:确定背光调光因子k;
C 确定S曲线拐点亮度4，确定S曲线方程中参数J和a ； D 生成S曲线；
E 根据k生成背光亮度脉宽调制(PWM)信号值，整体调整背光亮度；根据调光因子k生成背光LED脉宽调制(PWM)信号，送入LED驱动板；
F 根据S曲线调整每个像素亮度，将调整后的信号通过液晶屏接口板送入液晶控制板。一种有助于提高液晶显示静态对比度和动态对比度的背光装置，包括 A=LED光源板，不需要分区，可以是直下式，也可以是侧出式；
B =LED驱动板，接收来自FPGA控制板的信号，产生LED需要的脉宽调制(PWM)驱动信号，实时调整LED光源板上每个LED的发光亮度； C 视频信号接口板，用于接收视频信号；
D 可编程逻辑(FPGA)控制板，接收来自视频信号接口板的信号，根据全局调光算法产生LED驱动信号和液晶像素亮度调整信号；
E 液晶屏接口板，接收来自可编程逻辑(FPGA)控制板的信号，产生液晶屏驱动信号； F 电源板，输入为交流市电，为各电路板提供所需直流电压。本发明有益效果在于LED背光源不需要进行分区设计和控制，控制通道少、硬件成本低；不存在影响显示质量的区域间光线串扰问题。本全局调光方法对直下式和侧出式 LED背光均适用，既可提高动态对比度，又可有效提高静态对比度。
图1是本发明的装置框图。图2是本发明全局调光方法流程图。图3是本发明输入图像统计图，a是柱状图，b是累计柱状图。图4是本发明原始的S曲线。图5是本发明用于提高对比度的S曲线。图6是本发明的背光装置实例1。图7是本发明的背光装置实例2。
具体实施例方式本发明的核心在于提供一种有效提高液晶显示动态对比度和静态对比度的方法，该方法不需要对背光进行分区，对输入视频信号进行统计分析后，生成调光后的背光亮度值。同时根据S曲线对液晶各子像素亮度进行调整。请参见图1的装置框图。背光装置1包括LED光源板101、LED驱动板102、视频信号接口板103、可编程逻辑(FPGA)控制板104、液晶屏接口板105和电源板106。LED光源板101可以是直下式，也可以是侧出式。视频输入信号首先进入视频信号接口板103进行解码，解码后的信号进入可编程逻辑(FPGA)控制板104。可编程逻辑(FPGA)控制板104 包括可编程逻辑控制器FPGA、存储器等芯片，可编程逻辑(FPGA)分析来自视频信号接口板 103的输出信号，根据全局调光算法产生LED亮度调整信号和液晶各像素亮度调整信号，分别输入LED驱动板102和液晶屏接口板105。电源板106接收交流市电，为各电路板提供需要的直流电压。请参见图2的可编程逻辑(FPGA)控制板104中实现的全局调光方法流程图。首先对来自视频信号接口板103的输出信号进行分析处理，得到整帧图像的像素灰度最大值、 子像素红(R)、绿(G)、蓝(B)各颜色最大亮度值、灰度平均值、颜色亮度平均值等特征参数， 确定背光亮度调光因子I如下式所示
权利要求
1.一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置，其特征在于所述用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法包括以下步骤(1)对输入图像进行统计分析；(2)确定背光调光因子k;(3)确定S曲线拐点亮度Lg，确定曲线方程中参数A和a；(4)生成S曲线；(5)根据调光因子k生成背景光亮度pwm值，整体调光背景光亮度；根据调光因子k生成背光LED脉宽调制PWM信号，送入LED驱动板；(6)根据S曲线调整每个像素亮度，将调整后的信号通过液晶屏接口板送入液晶控制板。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高液晶显示对比度的背光整体调光方法和装置， 其特征在于所述用于提高液晶显示对比度的背光整体调光装置既有助于提高液晶显示动态对比度，也有助于提高液晶显示的静态对比度，该装置包括LED光源板(101)不需要分区，可以是直下式，也可以是侧出式； LED驱动板(102):接收来自可编程逻辑控制板(104)的信号，产生LED需要的脉宽调制驱动信号，实时调整LED光源板(101)上每个LED的发光亮度； 视频信号接口板(103)用于接收视频信号；可编程逻辑控制板(104)接收来自视频信号接口板(103)的信号，根据全局调光算法产生LED驱动信号和液晶像素亮度调整信号；液晶屏接口板(105):接收来自可编程逻辑控制板(104)的信号，产生液晶屏驱动信号；电源板(106)输入为交流市电，为各电路板提供所需直流电压。
全文摘要
本发明公开了一种用于液晶显示背光源的整体调光方法，包括对输入图像进行统计分析，获得背光调光因子k(0≤k≤1)，根据k整体改变背光亮度，同时根据图像特征值生成S曲线，根据S曲线对每个液晶像素进行单独补偿，亮度大于S曲线拐点的像素补偿因子大于1，亮度小于S曲线拐点的像素补偿因子小于1，有效提高显示对比度的同时降低能耗。本发明还公开了一种具有全局调光功能的背光装置，包括LED光源板、视频信号接口板、LED驱动板、可编程逻辑(FPGA)控制板等。本发明提出的调光算法既可改善动态对比度，也可有效提高静态对比度；既可用于直下式背光也可用于侧出式背光。
文档编号G09G3/36GK102243855SQ20111024626
公开日2011年11月16日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者冯奇斌, 吕国强, 童浩 申请人:合肥工业大学
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