液晶显示装置高动态对比度的处理装置和处理方法

专利名称：液晶显示装置高动态对比度的处理装置和处理方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置的数字图像处理装置和处理方法，特别是 一种液晶显示装置高动态对比度的处理装置和处理方法。
背景技术：
随着技术的不断成熟以及成本的不断降低，薄膜晶体管(TFT)液晶显示
显示器相比，TFT液晶显示装置具有辐射小、功耗低、体积小等多方面的优 点。但是，亮度和对比度偏低是TFT液晶显示装置的一个缺陷，尤其是在显 示暗态画面时，由于伽马(Ga隨a)曲线的存在而导致层次感下降。
针对这一问题，现有技术提出了一种动态伽马控制(Dynamic Gamma Control,简称DGC)解决方案。DGC的主要设计思想是通过改变Gamma电 压的方式使画面上占主导地位的灰度级之间的亮度差增大，从而增加了画面 的对比度。具体的做法是首先将接收器接收过来的低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,简称LVDS )数据先进4亍直方图统计，然 后根据直方图统计的结果进行伽马(Gamma)参考电压处理，将分布较多的灰 度级电压的动态范围增大，将分布较少的灰度级电压的动态范围减小，这样 就使画面上占主导地位的灰度级对比增强，从而使画面的对比度增加。实际 使用表明，DGC解决方案存在如下技术问题
(1) 在对比度增加的同时带来了亮度增加，这些不必要亮度增加了背光源 的功耗，使产品的功耗提高；
(2) 当连续画面显示明暗交替或是画面突然变亮或是变暗时，人眼会感觉 到画面闪烁。

发明内容
本发明的目的是提供一种基于背光源控制的液晶显示装置高动态对比度 的处理装置和处理方法，在保持液晶面板亮度不变的前提下，大幅提高画面 的动态对比度和画面品质，有效解决现有技术功耗高、画面闪烁等技术缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了 一种液晶显示装置高动态对比度处
理装置，包括
一接收器，接收低压差分信号数据，并对所述数据进行格式转换； 一中心处理模块，对经过格式转换的数据进行直方图统计处理，根据所
述统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数，生
成脉宽调制调光控制信号和伽马参考电压；
一逆变器，从所述中心处理模块接收脉宽调制调光控制信号并驱动背光
源；以及
一源驱动集成电路，从所述中心处理模块接收伽马参考电压并驱动液晶 面板。
其中，所述中心处理模块包括
一统计模块，从所述接收器接收经过格式转换的数据，对所述数据进行 直方图统计处理；
一查询模块，从所述统计模块接收所述直方图统计处理结果，根据所述 统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数；
一信号控制器，从所述查询模块接收所述背光源调光系数，生成脉宽调 制调光控制信号向所述逆变器发送；
一总线控制器，从所述查询模块接收所述伽马参考电压参数，转换成总 线格式；以及
一伽马电压控制器，从所述总线控制器接收经格式转换的伽马参考电压 参数，生成伽马参考电压向所述源驱动集成电路发送。
其中，所述查询模块包括一个存储有查找表的存储单元，所述查找表
录了背光源调光系数与伽马参考电压参数之间的对应关系。
在以上技术方案的基础上还包括
一帧緩存器，用于接收经所述接收器格式转换的数据并储存；以及 一传输器，用于从所述帧緩存器读取数据并传送给所述源驱动集成电路。 为了实现上述目的，本发明还提供了一种液晶显示装置高动态对比度的
处理方法，包括
对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理； 根据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马
参考电压参数；
根据所述背光源调光系数控制背光源的亮度；以及
根据所述伽马参考电压参数控制液晶面板上像素电容电压。
其中，所述对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理具体为
步骤11、将接收到的低压差分信号数据转换为灰度级；
步骤12、获得每个灰度级在一帧画面上所占的像素点的数量；
步骤13、将每个灰度级的像素点的数量与高门限值相比较，如果大于高
门限值，则将用于存储所述灰度级统计结果的寄存器存储结果设为1，执行
步骤16;否则，执行步骤14;
步骤14、将所述灰度级的像素点的数量与低门限值相比较，如果低于低
门限值，则将用于存储所述灰度级统计结果的寄存器存储结果设为0，执行
步骤16;否则，执行步骤15;
步骤15、当前帧画面用于存储所述灰度级统计结果的寄存器读取并存储
前一帧画面用于备份所述灰度级统计结果的备用寄存器中存储的所述灰度级
的结果；
步骤16、将当前帧画面所述灰度级寄存器中存储的结果输入到查询模块
中；
步骤17、将当前帧画面所述灰度级寄存器中的存储结果保存一份在当前
帧画面的所述灰度级的备用寄存器中。
其中，所述才艮据所述直方图统计处理结果获取同 一帧画面的背光源调光
系数和伽马参考电压参数具体为
步骤21、根据统计模块统计结果，在保证分布较多的中低灰度的细节没 有丟失的前提下确定当前帧画面的目标调光系数；
步骤22 、判断当前帧画面经过统计模块得出的目标调光系数是否等于前 一帧画面查询模块输出的最终调光系数，如果是，那么将调光系数的步进值 清零，当前帧画面的目标调光系数作为最终调光系数，执行步骤26;否则， 执行步骤23;
步骤2 3 、判断当前帧画面的目标调光系数是否等于前 一 帧画面的目标调 光系数；如果是，根据与前一帧画面相同的步进值调整调光系数得到当前帧 画面的最终调光系数，执行步骤26;否则，执行步骤24;
步骤24、重新确定调光系数的步进值；
步骤25、根据重新确定的步进值得到当前帧画面的最终调光系数； 步骤26、根据当前帧画面的最终调光系数确定伽马参考电压参数。 其中，所述根据所述背光源调光系数控制背光源的亮度具体为 根据所述背光源调光系数生成脉宽调制调光控制信号； 使用所述脉宽调制调光控制信号驱动背光源。
其中，所述根据所述伽马参考电压参数控制液晶面板上像素电容电压具 体为
将伽马参考电压参数转换成总线格式；
根据总线格式的所述伽马参考电压参数生成伽马参考电压； 将所述伽马参考电压传输给源驱动集成电路，由所述源驱动集成电路生
成像素电容电压。
本发明提出的基于背光源控制的液晶显示装置高动态对比度的处理装置 和处理方法，通过降低背光源的亮度来使画面降低，同时调整液晶面板上像素电容的电压来改变液晶面板的透过率，并通过透过率补偿由于背光源亮度 降低而造成的失真。由于本发明根据直方图统计处理结果分别对背光源的亮 度和液晶面板的像素点透过率同时进行调整，从而提高画面的动态对比度，
改善了 TFT液晶显示设备对比度较低的问题。该技术方案通过亮度查询方式 使液晶面板的亮度在背光源亮度变化后保持不变，从而改善了闪烁的问题， 同时由于通过外部脉宽调制调光的方式来调整背光源的亮度，节省了背光源 的功耗，尤其播放的画面以暗态为主时，节省功耗的效果十分显著。背光源 功耗占整个液晶显示设备的40%以上，本发明这种背光源亮度调整方案节省 了背光源的功耗，使最终产品的功耗降低。此外，本发明大大提高了产品主 要参数，使TFT液晶显示设备的价值大幅提升。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明液晶显示装置高动态对比度处理装置的结构示意图； 图2为本发明实施例的结构示意图3为液晶面^Ji像素点的透过率与该像素点上像素电容电压的V-T曲线图； 图4为液晶面^Ji像素点的亮度与该像素点上像素电容电压的L-V曲线图； 图5为本发明液晶显示装置高动态对比度处理方法的流程图； 图6为本发明对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理的流程
图7为本发明才艮据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调 光系数和伽马参考电压参数的流程图。 附图标记说明
10—接收器； 20—统计模块； 30—查询模块；
40—信号控制器； 50—逆变器； 60—总线控制器；
70—伽马电压控制器； 80—源驱动集成电路； 90—帧緩存器；
IOO—传输器。
具体实施例方式
图1为本发明液晶显示装置高动态对比度处理装置的结构示意图。液晶 显示装置高动态对比度处理装置包括分别与中心处理模块连接的接收器、逆 变器和源驱动集成电路，接收器用于接收低压差分信号数据，并对所述数据 进行格式转换，中心处理模块用于对接收到的经过格式转换的数据进行直方 图统计处理，根据统计处理结果获取同 一帧画面的背光源调光系数和伽马参 考电压参数，生成脉宽调制调光控制信号和伽马参考电压，逆变器和源驱动 集成电路作为执行机构，逆变器用于从中心处理模块接收脉宽调制调光控制 信号并驱动背光源，控制背光源的亮度，源驱动集成电路用于从中心处理模 块接收伽马参考电压并驱动液晶面板，控制施加在液晶面板上像素电容的电 压，通过改变液晶面板上像素点的透过率使液晶面板的亮度在背光源亮度变 化后保持不变。
本发明上述技术方案通过降低背光源的亮度来使画面亮度降低，同时调 整液晶面板上像素点的驱动电压来改变液晶面板的透过率，通过透过率补偿 由于背光源亮度降低而造成的失真。具体地，本发明通过对输入的低压差分 数据进行直方图统计处理，根据处理结果分别对背光源的亮度和液晶面板的
像素点透过率同时进行调整，从而提高画面的动态对比度，改善了 TFT液晶 显示设备对比度较低的问题。该技术方案由于使液晶面板的亮度在背光源亮 度变化后保持不变，从而改善了闪烁的问题，同时由于通过外部脉宽调制调 光的方式来调整背光源的亮度，节省了背光源的功耗。
图2为本发明一实施例的结构示意图，本实施例包括依次串接的接收器 10、统计模块20、查询模块30、信号控制器40和逆变器50,还包括依次串 接的总线控制器60、伽马电压控制器70和源驱动集成电路80,查询模块30 与总线控制器60连接。其中接收器10接收输入的LVDS数据，对LVDS数据
进行格式转换；统计模块20从接收器IO接收经格式转换的数据，对数据进 行直方图统计处理；查询模块30从统计模块20接收直方图统计处理结果， 根据统计处理结果获取同 一帧画面的背光源调光系数并根据所述调光系数得 出伽马参考电压参数；信号控制器40从查询模块30接收背光源调光系数， 生成脉宽调制调光控制信号；逆变器50从信号控制器40接收脉宽调制调光 控制信号，根据该脉宽调制调光控制信号驱动背光源，改变背光源的亮度； 同时，总线控制器60从查询模块30接收伽马参考电压参数，将该伽马参考 电压参数转换成总线格式；伽马电压控制器70从总线控制器60接收总线格 式的伽马参考电压参数，生成伽马参考电压；源驱动集成电路80从伽马电压 控制器70接收伽马参考电压，根据该伽马参考电压驱动液晶面板，控制施加 在液晶面板上每个像素点上像素电容的电压，改变液晶面板每个像素点的透 过率，因此使液晶面板上灰度级占主导分布的像素点的亮度在背光源亮度变 化后保持不变。接收器10接收输入的低压差分信号数据，并将其转换为TTL格式数据， 方便统计模块进行数据统计。直方图统计是将一帧画面上每个点的亮度以灰度级的方式统计在一起， 通过统计结果就可以得到每个灰度级分布情况。例如，显示器的分辨率为XGA (1024x768 )，也就是说整个一帧的画面共有1024x768=786432个像素点， 每个像素点都由红U)、绿(G)、蓝(B)三个亚像素组成，直方图统计模 块20将接收器10输入的TTL格式的R、 G、 B数据根据灰度级合成公式(1) 合成所述像素点对应的灰度级。公式(1)如下所示Y=0. 299R+0. 587G+0. 114B (1)这样就可以以灰度级为标准将所有像素点进行统计，统计结果就是每个灰度 级在这一帧画面上所占的〗象素点的数量。本实施例统计才莫块20对输入凄t据进 行直方图统计具体为对于第n帧画面(n=l，2......)每个灰度级都由两个寄存器Rn、Rn，存储直方图统计结果，C为备用寄存器，即当一帧画面的直方图
统计结束以后，Rn存储的最终统计结果除传输给查询模块外，还要同时存储 一份统计结果在V中。对于以上统计结果，建立两个门限值， 一个高门限值， 一个低门限值。如果某灰度级的统计结果大于高门限值，则对于该灰度级的
处理应该至少保证其原有的细节；如果某灰度级的统计结果低于低门限值， 则可以适当压缩该灰度级的细节；如果某灰度级的统计结果介于高门限值和 低门限值之间，则说明该灰度级的数量既不满足加强对其细节处理的程度， 也未满足压缩该灰度级细节的程度，此时，将上一帧画面的Rw，中存储的统 计结果传输到当前帧画面的Rn中，对灰度级的处理根据Rn中存储的前一帧画 面的统计结果来决定。本实施例中采用两门限值判定方法来统计直方图结果，避免了由于采用 单一 门限值判定方法造成一组画面的统计值在连续几帧画面内在门限值上下 来回跳动导致的背光源调光系数不停变化，可以緩解人眼感到的闪烁。
本实施例查询模块30基于统计模块20的统计结果确定背光源的调光系 数P。例如，如果统计结果中高灰度级的数量较少，也就是说整个一帧的画 面是一个总体偏暗的画面，那么就可以将调光系数P降低，降低的标准是应 该至少保证分布较多的中低灰度的细节没有丟失。
图3为液晶面板上像素点的透过率与该像素点上像素电容电压的V-T曲 线图，反映了 TFT液晶面板像素点的透过率与该像素点上像素电容所加电压 之间的关系，也直接反映了 TFT液晶面板的基本显示特性。对于常黑模式的 TFT液晶面板来说，当背光源的亮度不变时，其V-T曲线如图3所示。其中 横坐标轴代表像素电容电压V，纵坐标轴代表液晶面板上像素点的透过率T。
图4为液晶面板上像素点的亮度与该像素点上像素电容电压的L-V曲线 图。液晶面板上显示的亮度可以表示为
L = B (|3 ) x T (V) ( 2 )
其中，L表示液晶面板上一个像素点的亮度；B表示背光源的亮度，是调 光系数(3的函数；T表示液晶面板该像素点的透过率，是像素电容电压V的函数。根据上述公式可以得出液晶面板的亮度L与像素电容电压V之间的关 系，称之为L-V曲线。背光源的亮度B与调光系数P成正比，当调光系数P =100%时，背光源的亮度是最亮的，随着调光系数I3的减小，背光源的亮度也 会降低。这样根据不同的调光系数P ,就可以根据上述公式画出不同的L-V 曲线(如图4所示)。当调光系数P-100。/。，液晶面板的最大亮度为500nit; 当(3=70%时，液晶面板的最大亮度为350nit。对于液晶面板的亮度为320nit 的点，在(3=100%和0=70°/。的两条曲线上都可以找出对应的点，只不过对应的 像素电容电压V不同。对于不同的调光系数P!和I3 2，如果要求液晶面板上该 像素点的亮度相同，即可利用上述公式得出所对应的像素电容电压V的关系， 即B(PJ x T ,B(h) x T(V2) (3) 其中，V,是在调光系数^时对应的像素电容电压，T(V,)是像素电容电 压V！对应的液晶面板上该像素点的透过率，V2是在调光系数P 2时对应的像素 电容电压，T(V2)是像素电容电压V2对应的液晶面板上该像素点的透过率。 这样，可以在一定范围内降低调光系数P ,而通过调整像素电容电压V改变 液晶面板上该像素点的透过率T,从而保持最终液晶面板上该像素点输出的 亮度不变。背光源亮度与伽马参考电压之间对应关系的建立过程具体为调整公式为B(p丄)x T (V、) = B(p2) x T(V、) (4) 其中V'!是在调光系数|3 :时对应的伽马电压，V' 2是在调光系数|3 2时对应 的伽马电压。伽马电压V'是像素电容电压V的参考点，像素电容电压是由伽 马电压经过源驱动集成电路内部电阻分压后产生的。设调光系数^始终等于 背光调节系数的最大值(占空比为100%)，而V、等于在该调光系数^状态 下所对应的伽马电压。当一帧画面直方图统计完毕后，根据直方图统计结果
就可以得到调光系数^，每给出一个V、就可以根据公式(4)计算出调光 系数P2状态下所对应的伽马电压V、。按照这种过程将所有调光系数对应的 伽马参考电压计算出来，存储在查找表里面。系统工作时，当检测到输出某 一个调光系数的时候，同时也将该调光系数所对应的伽马参考电压从查找表 里面读出，这样就完成了查找的过程。
从上述分析可以看出，本实施例查询模块30实际上是一种表结构，该表 结构反映了背光源调光系数与伽马参考电压之间的对应关系。具体地，查询 模块30主体结构是一个存储有查找表的存储单元，与相应的地址寻址器配 合。统计模块2 0对输入数据进行直方图统计处理后，会得到一帧画面的灰度 级分布统计结果。查询模块30根据得到的直方图统计处理结果，得到背光源 调光系数，通过在查找表中查找其保存的背光源调光系数与伽马参考电压参 数关系表，就可以找出该调光系数对应的伽马参考电压参数，其中伽马参考 电压参数为数字量格式的伽马参考电压。
对于亮暗差别较大的连续几帧画面，如果按照以上所述方法根据统计模 块的统计结果来确定调光系数，则容易造成亮度过度的不自然，所以本实施 通过步进的方式确定连续多帧画面的调光系数。第 一帧画面的调光系数P按 照以上所述方法，通过统计模块的统计结果来确定，后续帧的调光系数则通 过步进的方式来进行调整。步进调整调光系数的具体方法如下对于一帧画 面来说，根据统计模块统计结果得出的调光系数称之为目标调光系数，经过 步进方式调整后的查询模块输出的调光系数称之为最终调光系数；用两组寄 存器来分别存储每帧画面的目标调光系数和最终调光系数。当前帧的画面统 计完毕后，将基于当前帧画面统计得出的目标调光系数与前一帧画面的最终 调光系数作比较，假设前一帧画面查询模块输出的最终调光系数为a°/ ，如果 当前帧画面经过统计模块统计结果得出的目标调光系数也为a%，那么将步进 值清零；如果当前帧画面经过统计模块得出的目标调光系数与前一帧画面的 最终调光系数不相同，那么将当前帧画面的目标调光系数与前一帧画面的目
标调光系数相比较，如果二者相等，则根据与前一帧画面相同的步进值调整
当前帧画面的调光系数，假设前一帧画面的步进值为b。/。，则当前帧画面经过 步进调整后的最终调光系数为(a+b) %;如果当前帧画面的目标调光系数与前 一帧画面的目标调光系数不相等，则说明画面的明暗状态有了较大的变化， 此时需要根据前一帧画面的最终调光系数以及当前帧画面得出的目标调光系 数重新确定步进值，假设重新确定的步进值为c。/。，则当前帧画面经过步进调 整后的最终调光系数为(a+c)°/。；然后将当前帧画面经过步进调整后的最终 调光系数输出到信号控制器40。
调光系数步进值的确定方法如下假设前一帧画面经过步进调整后的最 终调光系数为a%,当前帧画面的经过统计模块统计结果得到的目标调光系数 为y%，为了在m帧连续的画面内使步进后的最终调光系数与目标调光系数相 等，需要将前一帧画面的最终调光系数和当前帧画面的目标调光系数之差除 以m,得出新的步进值应当为(y%-a%)/m,然后在前一帧画面最终调光系数 的基础上加上新的步进值得出当前帧画面的调光系数，即当前帧画面的调光 系数为a°/。+ ( y°/。-a%) /m,后一帧画面的步进^t确定方法与当前帧画面相同， 其中m的值根据实际的处理画面的需要来确定。
按照以上所述步进的方式调整调光系数，然后根据查询模块存储的调光 系数与伽马参考电压参数之间的关系确定所要输出的伽马参考电压参数，相 当于也对伽马参考电压进行了步进的调整，这样就同时调整了调光系数和像 素电容电压，限定了调光系数和像素电容电压的变化范围，对于连续两帧画 面明暗差别较大的情况，这种步进的调整方式可以使画面之间的亮度过度流 畅自然。
查询模块30将调光系数输入到信号控制器40,本发明的上述实施例中， 信号控制器40实际上是一脉沖调制调光信号(PWM Dimming)控制器，通过 调节输出脉宽调制调光控制信号的占空比来控制背光源的亮度，其中脉冲调 制调光控制信号的占空比即为背光源的调光系数P。冷阴极荧光管(CCFL)
背光源的亮度直接由CCFL灯管的管电流决定，管电流的驱动由DC转AC的逆 变器实现。逆变器亮度调节的数字方式也称脉宽调制方式(简称P丽方式)， 通过调节PWM Dimming信号的占空比来控制背光源的亮度。P槲Dimming信 号的占空比越大，背光源在一个调光周期内处于开状态的时间就越长，这样 背光源的亮度也就越高。由于背光源在此种调节方式下一直处于不断地开关 状态，所以利用频率(通常在120Hz~ 240Hz之间)高于刷新率频率的P顙 Di咖ing信号来控制背光源的开关，这样人眼觉察不到背光源的闪烁。
本发明的实施例中信号控制器40将PWM Di隱ing信号输入到逆变器50， 通过调整PWM Dimming信号的占空比来控制背光源的亮度。
在本发明的技术方案中，伽马参考电压是像素电容电压的参考点，像素 电容电压是由伽马电压经过源驱动集成电路内部电阻分压后产生的。总线控 制器60是一 I2C总线或串行外围设备接口 ( serial peripheral interface, 简称SPI)总线控制器，对查询模块30输出的伽马参考电压参数进行格式转 换。伽马电压控制器70是一可编程伽马电压控制器，将伽马参考电压参数转 换成相应的伽马参考电压。在上述技术方案基础上，本发明还包括串接在接 收器10和源驱动集成电路80之间的帧緩存器90和传输器100，其中帧緩存 器90可以由SDRAM或DDR SDRAM构成，从接收器10接收输入数据并保存， 传输器100从帧緩存器90读取该数据后向源驱动集成电路80发送。由于本 发明需要对输入的LVDS数据进行直方图统计、查询等操作，所以帧緩存器 90起到暂存数据的作用，待本发明操作完成后，液晶面板再做显示处理。
本发明液晶显示装置高动态对比度处理装置的工作过程为首先输入的 LVDS数据由接收器IO接收并进行格式转换，同时输出到帧緩存器90中保存。 接收器10将串行总线的LVDS数据格式转换成并行总线的格式后，进入统计 模块20进行直方图统计处理。查询模块30根据统计处理结果查找表结构之 后，得出相应的背光源调光系数和伽马参考电压参数，将背光源亮度控制参 数输送到信号控制器40，将同一帧画面的伽马参考电压参数输送到总线控制
器60。信号控制器40生成脉宽调制调光控制信号，并将该控制信号传送给 驱动背光源的逆变器50。总线控制器60将伽马参考电压参数转换成总线格 式，输送给可编程伽马电压控制器70。伽马电压控制器70生成相应的伽马 参考电压输送给源驱动集成电路80。同时传输器100将存储在帧緩存器90 里面的数据读出，输送到源驱动集成电路80,这样就完成了背光源亮度和伽 马参考电压的同步调整。
由此可见，由于背光源不断处于受信号控制器40输出的PWMDimming信 号控制，处于不停的开关状态，因此节省一定的功耗，尤其播放的画面以暗 态为主时，节省的功耗也就越多。背光源功耗占整个液晶显示设备的40%以 上，本发明这种背光源亮度调整方案节省了背光源的功耗，使最终产品的功 耗降低。
图5为本发明液晶显示装置高动态对比度处理方法的流程图，具体为 步骤10、对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理； 步骤20、才艮据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系 数和伽马参考电压参数；
步骤30、根据所述背光源调光系数控制背光源的亮度； 步骤40、根据所述伽马参考电压参数控制液晶面板上的像素电容电压。 本发明上述技术方案通过降低背光源的亮度来使画面亮度降低，同时调 整液晶面板上像素电容的电压来改变液晶面板的透过率，并通过透过率补偿 由于背光源亮度降低而造成的失真。具体地，本发明通过对输入的数据进行 直方图统计处理，根据处理结果分别对背光源的亮度和液晶面板的像素电容 电压同时进行调整，从而提高画面的动态对比度，改善了 TFT液晶显示设备 对比度较低的问题。该技术方案由于使液晶面板上占主导地位的像素点亮度 在背光源亮度变化后保持不变，从而改善了闪烁的问题，同时由于通过外部 脉宽调制调光的方式来调整背光源的亮度，节省了背光源的功耗。
图6为本发明对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理的流程
图，具体为
步骤11、将接收到的低压差分信号数据转换为灰度级；
步骤12、获得每个灰度级在一帧画面上所占的像素点的数量；
步骤13、将每个灰度级的像素点的数量与高门限值相比较，如果大于高
门限值，则将用于存储所述灰度级统计结果的的寄存器Rn存储结果设为1,,
执行步骤16;否则，执行步骤14;
步骤14、将所述灰度级的像素点的数量与低门限值相比较，如果低于低
门限值，则将用于存储所述灰度级统计结果的寄存器l存储结果设为0，执
行步骤16;否则，执行步骤15;
步骤15、当前帧画面用于存储所述灰度级统计结果的寄存器Rn读取并存
储前一帧画面用于备份所述灰度级统计结果的备用寄存器RnV中存储的所述
灰度级的统计结果；
步骤16、将当前帧画面所述灰度级寄存器l中存储的统计结果输入到查
询模块；
步骤17、将当前帧画面所述灰度级的寄存器Rn中的统计结果保存一份在 当前帧画面的所述灰度级的备用寄存器Rn，中。
本发明首先利用直方图统计以灰度级为标准将所有像素点进行统计，获 得每个灰度级在这一帧画面上所占的像素点的数量，通过与两个门限值比较 得到各灰度级在一帧画面中的分布情况。
图7为本发明才艮据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调 光系数和伽马参考电压参数的流程图，具体为
步骤21、根据统计模块统计结果，在保证分布较多的中低灰度的细节没 有丟失的前提下确定当前帧画面的目标调光系数；
步骤22 、判断当前帧画面的目标调光系数是否等于前一帧画面的最终调 光系数；如果是，那么将调光系数的步进值清零，将当前帧画面的目标调光 系数作为最终调光系数，执行步骤26;否则，执行步骤23;
步骤23、判断当前帧画面的目标调光系数是否等于前一帧画面的目标调 光系数；如果是，利用前一帧画面的步进值对当前帧画面的调光系数进行调 整，将步进调整后的调光系数作为最终调光系数，执行步骤26;否则，执行 步骤24;
步骤24、重新计算确定调光系数的步进值；
步骤25、根据重新确定的步进值得到当前帧画面的最终调光系数；
步骤26、根据当前帧画面的最终调光系数，通过查找查询模块中存储的 调光系数与伽马参考电压参数的关系，确定伽马参考电压参数。
一旦调光系数被确定，通过在查找表中查找其保存的调光系数与伽马参 考电压参数的关系，就可以得到与该调光系数对应的伽马参考电压参数。这 里的背光源调光系数即是P WM D i mm i n g信号的占空比。
其中，步骤30具体为
步骤31、才艮据所述背光源调光系数生成脉宽调制调光控制信号； 步骤32、使用所述脉宽调制调光控制信号驱动背光源。 背光源调光系数生成脉宽调制调光控制信号后驱动背光源，改变背光源 亮度。
其中，步骤40具体为
步骤41、将所述伽马参考电压参数转换成总线格式；
步骤42、根据总线格式的伽马参考电压参数生成伽马参考电压；
步骤43、将所述伽马参考电压传输给源驱动集成电路，所述源驱动集成
电路生成像素电容电压驱动液晶面板。
伽马参考电压参数经总线格式转换后生成伽马参考电压驱动液晶面板，
改变液晶面板的透过率，因此使液晶面板的灰度级占主导分布的像素点亮度
在背光源亮度变化后保持不变。
本发明上述技术方案在保持液晶面板亮度不变的前提下大幅提高了画面
的动态对比度和画面品质，通过降低背光源的亮度来使画面亮度降低，同时
调整液晶面板上像素电容的电压来改变液晶面板的透过率，并通过透过率补 偿由于背光源亮度降低而造成的失真。具体地，本发明液晶显示装置高动态 对比度处理方法通过对接收到的数据进行直方图统计处理，根据统计处理结 果分别对背光源的亮度和液晶面板的像素电容电压同时进行调整，从而提高
画面的动态对比度，改善了 TFT显示设备对比度较低的问题。本发明液晶显 示装置高动态对比度处理方法的技术方案由于使液晶面板的亮度在背光源亮 度变化后保持不变，从而改善了闪烁的问题，同时由于通过外部脉宽调制调 光的方式来调整背光源的亮度，节省了背光源的功耗。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技 术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种液晶显示装置高动态对比度处理装置，其特征在于，包括一接收器，接收低压差分信号数据，并对所述数据进行格式转换；一中心处理模块，对经过格式转换的数据进行直方图统计处理，根据所述统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数，生成脉宽调制调光控制信号和伽马参考电压；一逆变器，从所述中心处理模块接收脉宽调制调光控制信号并驱动背光源；以及一源驱动集成电路，从所述中心处理模块接收伽马参考电压并驱动液晶面板。
2、 根据权利要求1所述的液晶显示装置高动态对比度的处理装置，其特 征在于，所述中心处理模块包括一统计模块，从所述接收器接收经过格式转换的数据，对所述数据进行 直方图统计处理；一查询模块，从所述统计模块接收所述直方图统计处理结果，根据所述 统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数；一信号控制器，从所述查询模块接收所述背光源调光系数，生成脉宽调 制调光控制信号向所述逆变器发送；一总线控制器，从所述查询模块接收所述伽马参考电压参数，转换成总 线格式；以及一伽马电压控制器，从所述总线控制器接收经格式转换的伽马参考电压 参数，生成伽马参考电压向所述源驱动集成电路发送。
3、 根据权利要求2所述的液晶显示装置高动态对比度的处理装置，其特 征在于，所述查询模块包括一个存储有查找表的存储单元，所述查找表记录 了背光源调光系数与伽马参考电压参数之间的对应关系。
4、 根据权利要求1-3中任一权利要求所述的液晶显示装置高动态对比度的处理装置，其特征在于，还包括一帧緩存器，用于接收经所述接收器格式转换的数据并储存；以及 一传输器，用于从所述帧緩存器读取数据并传送给所述源驱动集成电路。
5、 一种液晶显示装置高动态对比度的处理方法，其特征在于，包括 对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理； 根据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数;根据所述背光源调光系数控制背光源的亮度；以及 根据所述伽马参考电压参数控制液晶面板上的像素电容电压。
6、 根据权利要求5所述的液晶显示装置高动态对比度的处理方法，其特 征在于，所述对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理具体为步骤11、将接收到的低压差分信号数据转换为灰度级；步骤12、获得每个灰度级在一帧画面上所占的像素点的数量；步骤13、将每个灰度级的像素点的数量与高门限值相比较，如果大于高门限值，则将用于存储所述灰度级统计结果的寄存器存储结果设为1，执行步骤16;否则，执行步骤14;步骤14、将所述灰度级的像素点的数量与低门P艮值相比较，如果低于低门P艮值，则将用于存储所述灰度级统计结果的寄存器存储结果设为0，执行步骤16;否则，执行步骤15;步骤15、当前帧画面用于存储所述灰度级统计结果的寄存器读取并存储前一帧画面用于备份所述灰度级统计结果的备用寄存器中存储的所述灰度级的结果；步骤16、将当前帧画面所述灰度级寄存器中存储的结果输入到查询模块中；步骤17、将当前帧画面所述灰度级寄存器中的存储结果保存一份在当前 帧画面的所述灰度级的备用寄存器中。
7、 根据权利要求5所述的液晶显示装置高动态对比度的处理方法，其特征在于，所述根据所述直方图统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系 数和伽马参考电压参数具体为步骤21、根据统计模块统计结果，在保证分布较多的中低灰度的细节没 有丢失的前提下确定当前帧画面的目标调光系数；步骤22 、判断当前帧画面经过统计模块得出的目标调光系数是否等于前 一帧画面查询模块输出的最终调光系数，如果是，那么将调光系数的步进值 清零，当前帧画面的目标调光系数作为最终调光系数，执行步骤26;否则， 执行步骤23;步骤23、判断当前帧画面的目标调光系数是否等于前一帧画面的目标调 光系数；如果是，根据与前一帧画面相同的步进值调整调光系数得到当前帧 画面的最终调光系数，执行步骤26;否则，执行步骤24;步骤24、重新确定调光系数的步进值；步骤25、根据重新确定的步进值得到当前帧画面的最终调光系数； 步骤26、根据当前帧画面的最终调光系数确定伽马参考电压参数。
8、 根据权利要求5所述的液晶显示装置高动态对比度的处理方法，其特 征在于，所述根据所述背光源调光系数控制背光源的亮度具体为根据所述背光源调光系数生成脉宽调制调光控制信号； 使用所述脉宽调制调光控制信号驱动背光源。
9、 根据权利要求5所述的液晶显示装置高动态对比度的处理方法，其特 征在于，所述根据所述伽马参考电压参数控制液晶面板上的像素电容电压具 体为将伽马参考电压参数转换成总线格式；根据总线格式的所述伽马参考电压参数生成伽马参考电压； 将所述伽马参考电压传输给源驱动集成电路，由所述源驱动集成电路生成像素电容电压。
全文摘要
本发明涉及一种液晶显示装置高动态对比度处理装置和处理方法，处理装置包括与中心处理模块连接的接收器、逆变器和源驱动集成电路。处理方法包括对接收到的低压差分信号数据进行直方图统计处理；根据统计处理结果获取同一帧画面的背光源调光系数和伽马参考电压参数；根据背光源调光系数控制背光源的亮度；根据伽马参考电压参数控制液晶面板上像素电容电压。本发明分别对背光源的亮度和液晶面板的像素电容电压同时进行调整，从而提高画面的动态对比度，改善了液晶显示装置对比度较低、闪烁等问题，同时节省了背光源的功耗。
文档编号G02F1/133GK101393727SQ20071012216
公开日2009年3月25日 申请日期2007年9月21日 优先权日2007年9月21日
发明者金炯旲, 明 陈 申请人:北京京东方光电科技有限公司