CN102779491A - 一种场序背光颜色补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场序背光颜色补偿方法及装置，用于解决现有普通场序背光技术色彩表现力不佳，色彩饱和度差的技术问题。本发明采用二次补偿技术，对图像信号的第一次补偿运算，将图像信号分解为屏幕图像和背光亮度分布，然后通过对屏幕图像和原始图像进行比对，再对屏幕图像进行二次补偿，经过两次补偿后，提高了场序背光技术的色饱和度，改善了色彩表现力不佳，并提高画面的显示效果。

Description

一种场序背光颜色补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器的背光源，尤其涉及场序背光源的颜色补偿方法及装置。

背景技术

普通显示器的场序工作原理是通过控制背光源RGB三色灯，按照时间顺序依次点亮，由于人眼的视觉暂留作用，实现时间上的混色，图1为显示效果为60Hz的一种场序背光显示器工作原理，其中标记①的区域为像素液晶分子的偏转时间，标记②的空白区域为像素液晶分子保持时间，标记③的区域为同色背光源LED点亮时间。需要说明的是液晶像素的偏转时间与像素的响应时间并不相同，这是因为显示的图像不同，液晶分子需要偏转的角度就不同，完成指定偏转角度的时间就不同，通过液晶的偏转控制颜色，实现最终的画面显示。

图2为普通场序背光技术的图像显示原理图，其中屏幕图像的信号来自于图像源，常见的图像源有电视、电脑和DVD等，图像源以一帧一帧画面的形式在屏幕上显示，这就是屏幕图像，经过不间断的帧画面显示就形成观众看到的显示设备上播放的各种图像。需要说明的是任何图像都可以用红绿蓝三基色表示出来，屏幕图像也是通过红绿蓝像素体现出来的。任何一个图像都可以用红绿蓝三个分量表示，通过电路***将其显示在屏幕上就是由屏幕上所有像素的红绿蓝三个子像素液晶的旋转角度不同，使三个颜色分量按照一定的比例体现出来。普通场序背光设计中，只要红绿蓝三色LED灯以等比例开启，背光源表现出来的颜色就为白色。即如果红灯、绿灯和蓝灯的开启程度都为100％，背光源为白色，红绿蓝灯开启程度都为50％时，背光源也为白色，唯一的不同是亮度差异。

在普通场序背光中，显示图像的色彩差异是通过控制屏幕像素的红绿蓝三个子像素的液晶旋转角度实现的，液晶旋转角度是由电压信号控制实现的。子像素图像的电压信号从根本上来说是由图像对应像素点的红绿蓝分量值来确定的。举例来说，普通场序背光如下：如果图像任意一点的灰阶值为RGB(r1，g1，b1)，则屏幕上显示图像的对应点的像素灰阶值RGB也为(r1，g1，b1)，背光源按照红绿蓝灯均按100％亮度顺序开启。

场序背光技术的优势在于去除彩色滤光膜，大幅节省原料成本，使像素大小变为原来的三分之一，大幅提高分辨率。但现有的场序背光技术的色彩饱和度和表现力与普通显示器还有很大偏差，不能达到满足普通消费者要求的程度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种场序背光颜色补偿方法及装置，用于解决现有普通场序背光技术色彩表现力不佳，色彩饱和度差的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于本发明实施例，本发明提供一种场序背光颜色补偿方法，该方法包括：

依据补偿函数或补偿关系表将原始图像分解为屏幕图像和背光亮度分布两个部分，由补偿后的屏幕图像和背光亮度分布来共同显示所述原始图像。

进一步地，所述场序背光颜色补偿方法还包括如下步骤：

将依据补偿函数或补偿关系表分解获得的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的屏幕图像部分进行第二次补偿，获得经第二次补偿后的屏幕图像。

进一步地，在执行所述分解之前，还包括以下建立所述补偿函数或补偿关系表的步骤：

S1、测量红绿蓝背光灯都以100％亮度按场序开启，液晶屏显示红绿蓝各种灰阶值组合对应的屏幕图像时的显示图像的色坐标；

S2、测量液晶屏显示白色屏幕图像状态下，显示图像的色坐标为步骤S1所获得的显示图像的色坐标时，对应的红绿蓝背光灯开启的亮度比；

S3、通过显示图像的色坐标关联步骤S1中液晶屏显示的屏幕图像的红绿蓝灰阶值与步骤S2中红绿蓝背光灯开启的亮度比，从而建立所述补偿关系表或通过拟合曲线方法建立所述补偿函数。

进一步地，场序背光颜色补偿方法还包括：

将所述第二次补偿后的屏幕图像输出给时序控制器，将所述分解后获得的背光亮度分布输出给场序背光控制电路。

进一步地，场序背光颜色补偿方法应用于直下式和侧光式场序背光显示***中。

基于本发明实施例，本发明还提供一种场序背光颜色补偿装置，包括：

存储模块，用于存储补偿函数或补偿关系表；

第一次补偿模块，依据补偿函数或补偿关系表将原始图像分解为屏幕图像和背光亮度分布两个部分，由补偿后的屏幕图像和背光亮度分布来共同显示所述原始图像。

进一步地，所述场序背光颜色补偿装置还包括：

第二次补偿模块，用于将所述经第一次补偿的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的屏幕图像部分进行第二次补偿，输出经第二次补偿后的屏幕图像。

进一步地，所述第一次补偿模块从机芯板接收原始图像信号，对原始图像进行第一次补偿，并将经第一次补偿的屏幕图像输出给第二次补偿模块，将经第一次补偿的背光亮度分布输出给场序背光控制电路；第二次补偿模块将经第二次补偿的屏幕图像输出给时序控制器。

进一步地，所述场序背光颜色补偿装置与机芯板、和/或时序控制器、和/或场序背光控制电路集成在一块电路板上；或集成在单独的电路板上。

进一步地，所述场序背光颜色补偿装置应用于直下式和侧光式场序背光显示***中。

本发明分别对背光源和屏幕图像进行两方面的补偿，从而达到提升场序背光显示画面的色彩饱和的目的，优选地本发明采用二次补偿技术，通过第一次补偿运算将源图像信号分解为屏幕图像和背光亮度分布，然后再通过对屏幕图像和源图像的比对，对屏幕图像进行二次补偿，经过两次补偿后，进一步提高了场序背光技术的色饱和度，提高了画面的显示效果。

附图说明

图1为现有场序背光源的工作原理图；

图2为基于现有场序背光源的显示原理图；

图3为本发明实施例提供的场序背光颜色补偿方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的场序背光颜色补偿方法采用双补偿场序背光技术显示图像的原理图；

图5为现有场序背光源电路原理图；

图6为本发明提供的包含本发明提供的场序背光颜色补偿装置的场序背光源电路原理图。

具体实施方式

本发明基本思想是：通过对背光源单颗发光二极管LED灯(包括红灯、绿灯、蓝灯)的亮度和对液晶屏显示的屏幕图像两方面的补偿，达到提升场序背光技术的色彩饱和度的目的，从而解决场序技术的色彩表现力不佳，色彩饱和度差的问题。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图3为本发明提供的场序背光颜色补偿方法实现流程图，该方法通过采用两次补偿的方式来提升场序背光技术的色饱和度，具体步骤如下：

步骤301、通过测量和数据拟合建立用于第一次补偿运算的补偿函数y＝f(x)或补偿关系表；

所述补偿函数或补偿关系表用于反映在显示图像的色坐标确定的情况下，液晶屏显示的屏幕图像的红绿蓝子像素的灰阶值与特定液晶屏响应频率下背光源红绿蓝背光灯开启的亮度比之间的对应关系，建立补偿函数和补偿关系表的方法具体为：

步骤S1、测量按照现有普通场序背光工作原理，红绿蓝背光灯都以100％亮度按顺序开启，液晶屏显示红绿蓝各种灰阶值组合对应的屏幕图像时的显示图像的色坐标；

步骤S2、测量液晶屏显示白色屏幕图像即白画面状态下，显示图像的色坐标为步骤S1所获得的显示图像的色坐标时，对应的红绿蓝背光灯开启亮度比，即红绿蓝背光灯对应的电流占空比；

所述红绿蓝背光灯的电流占空比决定了亮度比例，进而决定了色坐标；

步骤S3、通过显示图像的色坐标关联步骤S1中液晶屏显示的屏幕图像的红绿蓝灰阶值与步骤S2中红绿蓝背光灯开启的亮度比，从而建立所述补偿关系表或通过拟合曲线方法建立所述补偿函数。

理论上，红绿蓝各种灰阶值组合有256*256*256种组合情况，测量数据量较大，所以在实际应用中，可只测量部分数据来建立补偿函数，或者通过数据插值等方法建立补偿关系表，以减少测量的次数。无论是建立补偿函数还是建立补偿关系表，都只需要测量一次，就可以在以后的计算中应用了。

以下举例说明补偿函数和补偿关系表的建立过程：

建立补偿函数初值或补偿关系表中红绿蓝灰阶组合(255，0，0)的补偿值，测量场序背光源红绿蓝LED灯都以100％亮度按顺序开启时，屏幕图像红绿蓝灰阶值为(255，0，0)时的色坐标为(0.68，0.23)；然后测量屏幕图像为白画面时，显示图像的色坐标为(0.68，0.23)时，背光源红绿蓝灯开启亮度比例为(100％，0％，0％)；通过上面的测量完成了一个补偿函数初值或补偿关系表中一个值的测量，即在显示图像的色坐标为(0.68，0.23)时，屏幕图像的红绿蓝灰阶值(255，0，0)对应背光源红绿蓝灯的亮度比例(100％，0％，0％)，多个对应值完成后，可以通过多项式拟合等方法找到拟合函数，或者在多个对应值之间进行插值的方法，建立补偿函数或补偿关系表。

完成的补偿函数或补偿关系表后，将其储存在控制电路的芯片中，用于对输入的原始图像进行补偿，然后将补偿后的结果同时传递给背光源和液晶屏。

步骤302、根据补偿函数或补偿关系表对原始图像进行第一次补偿，通过一次补偿运算获得经第一次补偿的屏幕图像和背光亮度分布两个部分；

该步骤中，依据补偿函数或补偿关系表将原始图像分解为屏幕图像和背光亮度分布两个部分，通过对屏幕图像和背光亮度分布两部分的补偿共同来表现原始图像。所述分解的步骤即第一次补偿的过程，分别对屏幕图像和背光源进行补偿，相比现有普通场序背光技术只对屏幕图像进行补偿的方式来说，能够进一步提升显示画面的色彩饱和度。屏幕图像信号通过时序控制器输出给液晶屏；背光亮度分布是指屏幕图像对应区域的红绿蓝LED背光灯的亮度分布。

进一步地，经第一次补偿的屏幕图像有可能与不同区域背光源色彩不能一一对应，因此需要对经第一次补偿的屏幕图像进行二次补偿，以进一步提升显示画面的色彩饱和度，进行第二次补偿的方法如步骤303所述。

步骤303、将经过第一次补偿的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的屏幕图像部分进行第二次补偿，获得经第二次补偿后的屏幕图像；

所述第二次补偿可以采用图像处理方法中的一种或多种：平均值法、最大值法、傅立叶变换法、小波分析法等等。

步骤304、将经两次补偿后的屏幕图像输出给时序控制器，时序控制器输出屏幕图像信号给液晶屏；将经一次补偿后的背光亮度分布输出给场序背光控制电路，场序背光控制电路再输出控制信号给驱动电路，由驱动电路驱动背光源；液晶屏显示的屏幕图像和背光源产生的背光叠加后得到最终的显示图像。

图4为本发明提供的场序背光颜色补偿方法采用双补偿场序背光技术显示图像的显示原理图，由图可以看出，原始图像是由红绿蓝分量组成，通过本发明提供的方法和装置对原始图像进行两次补偿，获得经两次补偿后的屏幕图像和经一次补偿后的背光亮度分布，所述屏幕图像由像素构成，每个像素又由红绿蓝三个子像素构成，对屏幕图像的补偿即对组成屏幕图像的每个像素的各个子像素进行调整；所述场序背光是由RGB三种颜色的LED灯和LED灯的驱动电路和场序背光控制电路组成，场序背光控制电路将RGB三种颜色LED按照红绿蓝、或红蓝绿、或蓝红绿、或蓝绿红、或绿红蓝、或绿蓝红顺序点亮的时间和时长信号，传递给驱动电路，驱动电路点亮LED灯；所述显示图像由屏幕图像和背光亮度分布叠加输出后形成。

基于本发明提供的场序背光颜色补偿方法，本发明还提供一种场序背光颜色补偿装置，该装置包括：关系存储模块、第一次补偿模块和第二次补偿模块；

关系存储模块，用于存储补偿函数或补偿关系表；

第一次补偿模块，用于依据补偿函数或补偿关系表对原始图像进行第一次补偿，通过补偿运算获得经第一次补偿的屏幕图像和背光亮度分布两个部分；

第二次补偿模块，用于将所述经第一次补偿的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的画面部分进行第二次补偿，输出经第二次补偿后的屏幕图像。

所述第一次补偿模块从机芯板接收原始图像信号，将经第一次补偿的屏幕图像输出给第二次补偿模块，并将经第一次补偿的背光亮度分布输出给场序背光控制电路；第二次补偿模块将经第二次补偿的屏幕图像输出给时序控制器。

场序背光技术有两种背光源，一种是直下式的，另一种是侧光式，上述两种场序背光技术本发明提供的方法和装置都适用，对于两种背光源的补偿原理相同。

以下以直下式背光源为例，说明在采用直下式背光源的显示***中使用本发明提供的场序背光颜色补偿装置的电路原理。图5为普通场序背光技术的显示原理图，图6为本发明提供的包含本发明提供的场序背光颜色补偿装置的场序背光技术显示原理图。通过比较可以发现，本发明提供的显示***中，在机芯板、时序控制器、场序背光控制电路之间增加了本发明提供的场序背光颜色补偿装置，该装置将经补偿的屏幕图像信号输出给时序控制器，将经补偿的场序背光亮度分布输出给场序背光控制电路。

本发明提供的场序背光颜色补偿装置可以与机芯板、和/或时序控制器、和/或场序背光控制电路集成在一块电路板上，也可以单独制作电路板。

本发明在建立补偿关系表或补偿函数时，可以选择步长5作为一个测量补偿关系的灰阶值间隔，选择0，5，10，15，20，25，......，255作为基础数据，即选择r＝(0，5，10，15，20，......，255)，g＝(0，5，10，15，20，......，255)，b＝(0，5，10，15，20，......，255)，测量对应的背光源开启时的亮度值，那么三种颜色需要测量的数据一共为51*51*51组，153个数据，通过插值法完成补偿函数表的建立，将补偿函数表预先存储在本发明提供的场序背光颜色补偿装置中，在进行补偿计算时进行查表应用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种场序背光颜色补偿方法，其特征在于，该方法包括：

依据补偿函数或补偿关系表将原始图像分解为屏幕图像和背光亮度分布两个部分，由补偿后的屏幕图像和背光亮度分布来共同显示所述原始图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将依据补偿函数或补偿关系表分解获得的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的屏幕图像部分进行第二次补偿，获得经第二次补偿后的屏幕图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在执行所述分解之前，还包括以下建立所述补偿函数或补偿关系表的步骤：

S1、测量红绿蓝背光灯都以100％亮度按场序开启，液晶屏显示红绿蓝各种灰阶值组合对应的屏幕图像时的显示图像的色坐标；

S2、测量液晶屏显示白色屏幕图像状态下，显示图像的色坐标为步骤S1所获得的显示图像的色坐标时，对应的红绿蓝背光灯开启的亮度比；

S3、通过显示图像的色坐标关联步骤S1中液晶屏显示的屏幕图像的红绿蓝灰阶值与步骤S2中红绿蓝背光灯开启的亮度比，从而建立所述补偿关系表或通过拟合曲线方法建立所述补偿函数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述第二次补偿后的屏幕图像输出给时序控制器，将所述分解后获得的背光亮度分布输出给场序背光控制电路。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于直下式和侧光式场序背光显示***中。

6.一种场序背光颜色补偿装置，其特征在于，该装置包括：

存储模块，用于存储补偿函数或补偿关系表；

第一次补偿模块，依据补偿函数或补偿关系表将原始图像分解为屏幕图像和背光亮度分布两个部分，由补偿后的屏幕图像和背光亮度分布来共同显示所述原始图像。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二次补偿模块，用于将所述经第一次补偿的屏幕图像与原始图像进行对比，对不能与背光源色彩一一对应的屏幕图像部分进行第二次补偿，输出经第二次补偿后的屏幕图像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第一次补偿模块从机芯板接收原始图像信号，对原始图像进行第一次补偿，并将经第一次补偿的屏幕图像输出给第二次补偿模块，将经第一次补偿的背光亮度分布输出给场序背光控制电路；

第二次补偿模块将经第二次补偿的屏幕图像输出给时序控制器。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置与机芯板、和/或时序控制器、和/或场序背光控制电路集成在一块电路板上；或集成在单独的电路板上。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置应用于直下式和侧光式场序背光显示***中。

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