CN101235944B - Led背光源的显示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED背光源的显示控制方法，此LED背光源由多个基本发光单元阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光LED。此方法接收图像数据信号输入，将此图像数据信号转换到视觉颜色空间增加一定比例的白色成分后转换回RGB颜色空间，再根据动态LED背光源算法将图像数据信号转换为LED背光源所需的LED驱动信号以及液晶显示面板所需的补偿驱动信号。本发明由于利用发光效率较高、成本较低、对散热要求低的白光LED器件来实现减小饱和度的白色比例添加，同时在白色画面、高平均亮度画面时作为亮度比例添加，可以减小RGB三原色LED器件的负荷，节能、减小成本、延长RGB LED使用寿命。

Description

LED背光源的显示控制方法

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，涉及一种液晶显示装置中的LED背光源的显示控制方法。

背景技术

目前，液晶显示装置的需求呈现一个强劲的增长势头，随着液晶显示装置的尺寸越来越大，背光源在液晶显示装置中所在成本的比重和对液晶显示装置画面质量的影响也越来越高。LED背光源技术，做为液晶显示装置高画质技术发展的主流趋势之一，正在赢得越来越多的关注。

LED背光源具有诸多优点：不含有毒物质汞、绿色环保；具有极佳的色域显示；有很好的机械震动稳定性；“动态LED背光源技术”可以大幅度提高画面对比度(从1000∶1突破到大于10,000∶1)，还可以有效降低背光源功耗30-50％，实现节能降耗。“动态LED背光源算法”指利用LED点光源可以瞬时开关的特点，采用动态图像捕获技术根据画面灰度分布动态控制区域LED光源的发光强度，并改变前面相应液晶面板的图像信号与之配合，最后形成高画质图像显示。关于“动态LED背光源算法”的一种实现可参见“SID 07 DIGEST1343-1346”。

其中，极佳的色域显示是LED背光源最引人注目的优点之一。如图1所示，动态LED背光源液晶电视色域可以达到美国国家电视委员会(NTSC)120％以上，远远超过传统的阴极射线管(CRT)85％左右的色域和CCFL背光源液晶电视72％左右的色域。更丰富、更鲜艳的颜色是高画质的重要指标之一，LED背光源的广色域特性将构成液晶电视竞争力的重要一环。

为了定量地描述颜色对眼睛的视觉作用，可以选用亮度(brightness)、色调(hue)、饱和度(saturation)这三个与视觉特征相关的量来计算描述，这三个量称为颜色的三个基本属性。

(1)色调是指光的颜色，不同波长的光呈现不同的颜色，具有不同的色调，发光物体的色调取决于它产生的辐射光谱的分布特征；

(2)饱和度的深浅则与颜色中加入白色的比例有关，反应某种颜色被白色冲淡的程度；

(3)亮度就是人眼感觉到的光的明暗程度。

颜色的色调和饱和度说明了颜色的深浅，合称为色度。

视觉颜色空间是以人眼的视觉特征为基础，用颜色的色调、饱和度和亮度来表示颜色。如图2A所示为HIS(标准方式)颜色空间，如图2B所示为HLS(双六棱锥体)颜色空间，HIS、HLS颜色空间是常用的两种视觉颜色空间。

LED背光源虽然具有极佳的色域显示，但由于色彩的饱和度过高，致使显示的图像画面不够自然真实，需要色彩管理技术来达到更自然真实的颜色表现。

通常图像显示的信号采用RGB颜色空间***。RGB颜色空间是一种工业颜色模型，RGB颜色空间用红、绿、蓝三原色的混合比例定义不同的色彩，而人眼不能直接感觉红、绿、蓝三色的比例，只能通过感知颜色的亮度、色调以及饱和度来区分物体，而色调和饱和度与红、绿、蓝的关系是非线性的，因此，在RGB颜色空间中色调和饱和度相关性很高，很难分别调节，进行色彩管理存在困难。所以进行颜色管理的一个办法是，通过RGB颜色空间与视觉颜色空间的转换进行，把RGB颜色空间图像信号转换到“色调和饱和度相对独立”的视觉颜色空间中进行处理，处理完毕后再转回RGB颜色空间中。

在RGB三原色LED背光源中，降低色彩饱和度即是在彩色图像信号中加入一定比例白色比例成分，此白色比例成份可以通过红、绿、蓝三原色混色得到。但是红、绿、蓝三原色LED器件成本以及对散热的要求相对较高，而使三原色LED器件额外发出用于混色的比例成分将使LED器件高负荷工作，对LED器件的寿命和稳定性不利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种LED背光源的显示控制方法，能够延长LED器件的使用寿命并缓解散热问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种显示控制方法，适用于驱动LED背光源，该LED背光源由多个基本发光单元阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光LED。该显示控制方法包括以下步骤。接收一第一图像数据信号输入，将此第一图像数据信号转换到视觉颜色空间，接着在视觉颜色空间对第一图像数据信号进行处理，包括增加一定比例的白色成分。之后将处理后的第二图像数据信号转换回RGB颜色空间。再者，根据动态LED背光源算法处理第二图像数据信号，以计算所述LED背光源的驱动信号，并输出此LED驱动信号至LED背光源。

上述的显示控制方法还包括计算以LED背光源作为光源的液晶显示组件的补偿驱动信号，并输出补偿驱动信号至该液晶显示组件。

在上述的显示控制方法中，液晶显示组件具有一时序控制器，而该补偿驱动信号是输入至该时序控制器。

本发明还提供一种显示控制方法，适于驱动一液晶显示装置，此液晶显示装置包括液晶显示组件、LED背光源以及控制管理模块，LED背光源配置于液晶显示组件下方且由多个基本发光单元阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光LED，控制管理模块电连接液晶显示组件和LED背光源，上述显示控制方法由控制管理模块执行且包括以下步骤：接收一第一图像数据信号输入，将此第一图像数据信号转换到视觉颜色空间，接着在视觉颜色空间对第一图像数据信号进行处理，包括增加一定比例的白色成分。之后将处理后的第二图像数据信号转换回RGB颜色空间。再者，根据动态LED背光源算法处理第二图像数据信号，以计算LED背光源的驱动信号和液晶显示组件的补偿驱动信号，并输出LED驱动信号至LED背光源，以及输出补偿驱动信号至液晶显示面板。

在上述的显示控制方法中，液晶显示组件具有一时序控制器，而补偿驱动信号是输入至时序控制器。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比的优势在于，利用发光效率较高、成本较低、对散热要求低的白光LED器件来实现减小饱和度的白色比例添加，同时在白色画面、高平均亮度画面时作为亮度比例添加，可以减小RGB三原色LED器件的负荷，节能、减小成本、延长RGB LED使用寿命。另外，还可以缓解LED背光源的散热问题。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是LED与CCFL背光源的NTSC色域比较图。

图2A和图2B分别是视觉颜色空间HIS和HLS的示意图。

图3是目前的LED背光源LED板结构示意图。

图4是本发明一个实施例的LED背光源LED板结构示意图。

图5是根据本发明一个实施例的液晶显示装置结构框图。

图6是本发明的一个实施例的显示控制方法流程图。

具体实施方式

为便于比较，图3示出目前的LED背光源LED板结构示意图，此LED背光源10包括多个基本发光单元11组成的阵列，其中每一基本发光单元11包括RGGB三原色LED器件。

本领域技术人员应知，LED背光源需要色彩管理技术减少颜色的饱和度来达到更真实自然的颜色表现，减小饱和度即是在彩色图像信号中加入一定比例白色成分。

由于白光LED无论发光效率、成本还是对散热的要求都比RGB三原色LED要低很多，本发明的独特之处就是在于LED背光源是用包括RGGB三原色LED器件和白光LED器件的单元代替目前RGGB三原色LED器件单元。

如图4所示，本发明一个实施例的一种LED背光源20，由多个基本发光单元21阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光(W)LED。这些原色LED所发出的光一般地能够能够混成白光，原色LED的组成方式的一个例子是组成矩形的RGGB三原色LED器件，但本发明并不以此为限。如图4所示，白光LED设置在基本发光单元21的中央，而这些RGGB三原色LED器件则围绕在白光LED周围。此LED背光源20中的白光LED在动态控制下，可以在彩色画面作为减小饱和度的白色比例添加，同时在白色画面时作为亮度比例添加，实现色彩的更真实再现、节能、减小成本、延长RGB LED使用寿命。

图5是根据本发明一个实施例的液晶显示装置结构框图。此液晶显示装置100包括上述实施例的背光源20、一液晶显示组件30以及一控制管理模块40。液晶显示组件30进一步包括液晶显示面板31、数据驱动器(即源极驱动器)32、扫描驱动器(即栅极驱动器)33以及时序控制器(Tcon)34。时序控制器(Tcon)34会根据输入其中的图像数据信号输出数据信号给数据驱动器32，并输出扫描信号给扫描驱动器33，扫描驱动器33会经液晶显示面板31上的扫描线(图未示)输出栅极开启信号至各像素电极上的开关元件，数据驱动器32会通过液晶显示面板31上的数据线(图未示)将数据电压信号施加至其开关元件被开启的像素电极，从而完成显示。控制管理模块40电连接LED背光源20和液晶显示组件30，以分别对此二者提供相应的驱动信号。控制管理模块40是执行被称为“色彩管理技术和动态LED背光源算法处理”的显示控制流程，以完成对上述LED背光源20和液晶显示组件30的控制和管理。参照图6所示，此显示控制流程包括以下步骤：

在步骤600，控制管理模块40接收一第一图像数据信号Fn输入，此信号例如是LVDS(Low-voltage differential signaling，低电压差分信号)信号。之后在控制管理模块40内部作如下处理：首先，步骤602将第一图像数据信号Fn转换到视觉颜色空间，例如是HIS视觉颜色空间或HLS视觉颜色空间。在步骤604，在视觉颜色空间对第一图像数据信号Fn进行处理，在视觉颜色空间中可以轻易地对图像数据信号Fn增加一定比例的白色成分，以降低图像的饱和度。之后，进入步骤606，将处理后的第二图像数据信号Fn’转换回RGB颜色空间。在步骤608，控制管理模块40会根据动态LED背光源算法处理第二图像数据信号Fn’，以计算LED背光源的驱动信号以及和液晶显示组件的补偿驱动信号，并分别输出LED背光源的驱动信号(TTL信号)至LED背光源20(步骤610)和液晶显示组件的补偿驱动信号(LVDS信号)至时序控制器34(步骤612)。LED驱动信号用以控制LED光源的发光强度，其中会以白光LED来直接发出彩色画面时所需的减小饱和度所需的白色光比例成分和白色画面时所需的亮度比例成分，从而减少三原色LED器件的负荷。在LED背光源上会形成低分辨率的背光源图像，而在液晶显示面板31上会形成高分辨率图像，最终二者形成高画质图像显示。

本发明在具体实施时，可以通过一个FPGA(field-programmable gate array，现场可编程门阵列)芯片来实现控制管理模块40。

本发明的上述技术与传统的技术相比，优势在于利用发光效率较高、成本较低、对散热要求低的白光LED器件来实现减小饱和度的白色比例添加，同时在白色画面、高平均亮度画面时作为亮度比例添加，可以减小RGB三原色LED器件的负荷，节能、减小成本、延长RGB LED使用寿命。

与CCFL背光源相比，LED工作时产生很多热量，如何散热是LED背光源面临的又一个挑战。静态LED背光源通常使用金属电路印刷板MCPCB(Metal Core PCB)，MCPCB价格比普通PCB要高很多，会大大提高成本。动态LED背光源因为可以有效降低背光源功耗30-50％，从而减小了对散热的要求，所以可以使用比较便宜的普通PCB。但当图像画面APL(Average PictureLevel，平均画面水平)较高时，使用普通PCB板，RGB三原色器件的散热依然面临很大挑战。本发明采用白光(W)LED器件做为高平均亮度画面时的亮度比例添加，可以大大缓解散热问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种显示控制方法，适于驱动一LED背光源，该LED背光源由多个基本发光单元阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光LED，该显示控制方法包括以下步骤：

接收一第一图像数据信号输入；

将所述第一图像数据信号转换到视觉颜色空间；

在所述视觉颜色空间对所述第一图像数据信号进行处理，所述处理包括增加一定比例的白色成分；

将处理后的第二图像数据信号转换回RGB颜色空间；

根据动态LED背光源算法处理所述第二图像数据信号，以计算所述LED背光源的驱动信号；以及

输出所述LED驱动信号至所述LED背光源。

2.如权利要求1所述的显示控制方法，其特征在于，还包括计算以所述LED背光源作为光源的液晶显示组件的补偿驱动信号，以及输出所述补偿驱动信号至所述液晶显示组件。

3.如权利要求2所述的显示控制方法，其特征在于，所述液晶显示组件具有一时序控制器，所述补偿驱动信号是输入至所述时序控制器。

4.一种显示控制方法，适于驱动一液晶显示装置，所述液晶显示装置包括液晶显示组件、LED背光源以及控制管理模块，所述LED背光源配置于所述液晶显示组件下方且由多个基本发光单元阵列形成，其中每一基本发光单元包括多个原色LED以及一白光LED，所述控制管理模块电连接所述液晶显示组件和所述LED背光源，所述显示控制方法由所述控制管理模块执行且包括以下步骤：

接收一第一图像数据信号输入；

将所述第一图像数据信号转换到视觉颜色空间；

在所述视觉颜色空间对所述第一图像数据信号进行处理，所述处理包括增加一定比例的白色成分；

将处理后的第二图像数据信号转换回RGB颜色空间；

根据动态LED背光源算法处理所述第二图像数据信号，以计算所述LED背光源的驱动信号和所述液晶显示组件的补偿驱动信号；

输出所述LED驱动信号至所述LED背光源，以及输出所述补偿驱动信号至所述液晶显示组件。

5.如权利要求4所述的显示控制方法，其特征在于，所述液晶显示组件具有一时序控制器，所述补偿驱动信号是输入至所述时序控制器。

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