用于液晶显示面板的背光亮度控制的制作方法

专利名称：用于液晶显示面板的背光亮度控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示设备，尤其涉及用于显示设备如液晶显示
(LCD)设备的背光亮度控制。
背景技术：
由于较小的尺寸，液晶显示设备通常用在移动信息设备，如便携 电话中。近年来对移动信息设备的要求不仅包括为一般的信息设备如 桌上计算机提供功能有限的替代品，而且还包括提供可与桌上系统相 比的充分性能。
例如，对移动信息设备的屏幕显示的要求是提供改善的背光亮度 调节。日本待审专利申请No.2005-123097公开了一种用于液晶显示设 备的背光控制技术。
图1是图解该申请中公开的液晶显示设备的结构的框图。该公开 的液晶显示器设置有液晶显示面板41、数据线驱动电路42、扫描线驱 动电路43、控制器44、发光定时控制器45、 一组反相器46,到464、 一组频率控制器47,到474、和每个都包含冷阴极管的一组背光48,到 484。在液晶显示面板41上设置有显示像素50，其每个都包括TFT (薄 膜晶体管)51和与公共电极COM相对的像素电极52。数据线驱动电 路42驱动液晶显示面板41的数据线X,到Xm，扫描线驱动电路43驱 动液晶显示面板41的扫描线Y,到Ym。
为了稳定且有效地打开冷阴极管背光4、到484，发光定时控制器 45和频率控制器47i到47m给从反相器46!到464供给到背光48,到484 的驱动脉冲电压ei到e4提供频率控制，在点亮背光48i到484的初始阶
段提高驱动脉冲电压e！到e4的频率，在背光48!到484的操作稳定之后 降低该频率。
控制背光亮度的一个公知的方法是PWM(脉冲宽度调制)控制， 其涉及将PWM调制的驱动信号供给到背光，其中PWM调制的驱动信 号是开/关控制的矩形脉冲信号，脉冲宽度根据希望的亮度来控制。该 方法通常适用于LED背光的背光亮度控制。当PWM调制的驱动信号 抬升到"H"时打开背光，当PWM调制的驱动信号下降到"L"时关 闭背光。通过PWM调制的驱动信号的占空比来控制背光的亮度。
通常，通过专门的时钟信号对背光亮度的PWM控制进行定时。 这就不希望地需要给LCD驱动器供给至少两个时钟信号专门用于 PWM控制的时钟信号和用于像素数据的数据传输的另一个时钟信号， 所述像素数据是表示将要显示的帧图像的各个图像像素的灰度级的数 据；后一个时钟信号通常称作"点时钟"。为了满足电力消耗减小的 要求，并不期望使用两个时钟信号；产生更多数量的时钟信号会不希 望地提高电力消耗。从数据传输量增加以满足较高分辨率需求的背景 出发，增加的电力消耗是移动信息设备的问题之一。

发明内容
在本发明的一个方面中，显示设备具有其上设置有多个显示像素 的显示面板；对所述显示面板进行照明的背光；和驱动所述显示面板 的显示面板驱动器。所述显示面板驱动器从外部接收图像数据和用于 控制接收所述图像数据的定时的时钟信号。所述显示面板驱动器包括 背光控制器，其产生驱动所述背光的PWM调制的驱动信号。所述PWM 调制的驱动信号的频率取决于通过对从外部接收的所述时钟信号进行 分频而产生的分频的时钟信号。所述分频的时钟信号被产生，以使得 当从外部接收的所述时钟信号的频率被切换时，保持所述PWM调制的 驱动信号的所述频率恒定。


本发明上面和其他的目的、优点和特征将从下面参照附图的特定 优选实施例的描述而变得更加显而易见，其中
图1是图解常规液晶显示设备的结构的电路图2是图解VGA和QVGA分辨率的点时钟信号、水平同步信号 和垂直同步信号的示例波形的视图3是图解流过LED背光的电流对PWM占空比的相关性的图表； 图4是图解本发明第一个实施例中的液晶显示设备的整体结构的
框图5是由尺寸识别电路进行的自动尺寸识别的示例视图6是图解第一个实施例中的VGA和QVGA分辨率的点时钟信
号、水平同步信号、垂直同步信号和PWM调制的驱动信号的示例波形
的视图7是图解第一个实施例中的水平和垂直图像放大的示例视图； 图8A是图解像素数据与外部提供的图像数据中的图像像素的相 关性的视图8B是图解像素数据与从外部提供图像数据的LCD面板上的显 示像素的相关性的视图9是图解本发明第二个实施例中的液晶显示设备的整体结构的
框图IO是图解计算平均图像电平(APL)的过程的流程图11是图解APL与自动亮度设定值之间的相关性的视图12是图解第三个实施例中的液晶显示设备的整体结构的框图。
具体实施例
在一种实施方案中，LCD驱动器被设计成通过对点时钟信号的分 频，来产生对背光亮度进行PWM控制的时钟信号，该点时钟信号是从 外部提供的用于向LCD驱动器进行像素数据的数据传输的时钟信号。 这就使得不再需要产生专门用于PWM控制的时钟信号，有效地减小了 LCD设备内的电力消耗。该方案的一个方面是，点时钟信号的频率变化伴随着用于PWM 控制的时钟信号的频率变化。LCD驱动器通常设计成适用于不同的图 像分辨率(例如提供640x480个图像像素的VGA (视频图形阵列)分 辨率、和提供320x240个像素的QVGA (四分之一VGA)分辨率)。 点时钟信号的频率根据图像分辨率而变化，如图2中所示，其图解了 VGA和QVGA分辨率的点信号DOTCLK、水平同步信号Hsync和垂 直同步信号Vsync的示例波形。
不期望的是，LED背光的亮度依赖于向其供给的PWM调制的驱 动信号的频率，因此根据期望的分辨率切换点时钟信号的频率会导致 背光亮度中不期望的变化。在下面详细讨论依赖于PWM调制的驱动信 号频率的LED背光亮度变化。
图3是流过LED背光的电流相对于供给到LED背光的PWM调制 的驱动信号的占空比的图表。在获得图3的图表时，使用Texas Instrument公司的LED驱动器TPS61060。水平轴表示PWM调制的驱 动信号的占空比，单位为百分比(O到100%),垂直轴表示供给到LED 背光的电流，单位为毫安培(0到22mA)。应当理解，流过LED背光 的电流还依赖于PWM调制的驱动信号的电压电平，因此图3的图表中 表示的电流值应仅仅理解为范例。图3中显示了三个曲线； 一个是当 PWM调制的驱动信号的频率为100Hz时的情形，一个是500Hz的情形， 另一个是lkHz的情形。
PWM调制的驱动信号的占空比与流过LED背光的电流之间的关 系表现出相对于PWM调制的驱动信号的频率的不可忽略变化。LED 背光的亮度依赖于流过其的电流，因此其还依赖于PWM调制的驱动信 号的频率。因此，保持背光亮度恒定需要保持PWM调制的驱动信号的 占空比和频率都不变。
下面描述的LCD驱动器结构有效地解决了这一问题。在下面描述 的LCD驱动器结构中，通过点时钟信号的分频来产生用于对背光亮度 进行PWM控制的时钟信号。控制分频比，从而即使当显示的图像的分 辨率切换时，PWM调制的驱动信号的频率仍保持不变，以避免背光亮 度不希望的变化。
在下面，现在将参照示意性的实施例描述本发明。本领域熟练技 术人员将认识到，使用本发明的教导可实现许多替换的实施例，且本 发明并不限于为了解释目的而说明的这些实施例。
(第一实施例)
图4是本发明第一实施例中的液晶显示设备的整体结构的框图。 第一实施例中的液晶显示设备设置有处理器100、LCD驱动器200、LCD 面板300和背光400。在LCD面板300上以行和列设置有多个显示像 素。在该实施例中，使用LED背光作为背光400。
LCD驱动器200由控制电路部210、显示面板控制部220、和背光 控制部230组成。控制电路部210包括控制电路211、尺寸识别电路 213、和水平放大电路214。控制电路211包括用户设定寄存器212。 显示面板控制部220包括灰度电压产生器211、栅极线驱动电路222、 锁存电路223、 D/A转换器224、和数据线驱动电路225。背光控制部 230包括背光控制电路233。
处理器100与控制电路211和用户设定寄存器212相连。控制电 路211与尺寸识别电路213、灰度电压产生器221、和栅极线驱动电路 222相连。用户设定寄存器212与背光控制电路233相连。尺寸识别电 路213与水平放大电路214和背光控制电路233相连。水平放大电路 214与锁存电路223相连。锁存电路223与D/A转换器224相连。灰 度电压产生器221与D/A转换器224相连。D/A转换器224与数据线 驱动电路225相连。数据线驱动电路225与LCD面板300相连。栅极线驱动电路222也与LCD面板300相连。背光控制电路233与背光400 相连。
处理器100将图像数据901、点时钟信号920、同步信号910、和 用户设定值930供给到控制电路211。图像数据901包括像素数据，该 像素数据表示在所要显示图像中的相应图像像素的灰度级。点时钟信 号920是用于在向LCD驱动器200传送图像数据901时进行同步的时 钟信号；点时钟信号920表示控制电路211锁存图像数据901的各个 像素数据的定时。同步信号910包括水平同步信号Hsync和垂直同步 信号Vsync。本领域公知的是，水平同步信号912是表示每个水平扫描 周期开始的定时信号；对于每个水平扫描周期，用于一条水平线的显 示像素的像素数据被传送到LCD驱动器200。另一方面，垂直同步信 号Vsync是表示每个垂直扫描周期开始的定时信号；对于每个垂直扫 描周期，用于一帧图像的像素数据被传送到LCD驱动器200。用户设 定值930表示由用户确定的背光400的理想亮度。用户设定值930存 储在用户设定寄存器212中。
控制电路211将接收的图像数据901、点时钟信号920、和同步信 号910传送到尺寸识别电路213。此外，控制电路211还提供LCD驱 动器200的整体控制。具体地说，控制电路211响应于图像数据901、 点时钟信号920和同步信号910，产生灰度电压设定信号941、数据线 驱动定时控制信号943、和栅极线驱动定时控制信号944,并将这些产 生的信号分别供给到灰度电压产生器221、数据线驱动电路225、和栅 极线驱动电路222。
控制电路211还将在用户设定寄存器212中存储的用户设定值930 传送到背光控制电路233。
尺寸识别电路213从点时钟信号920和同步信号910(包括水平和 垂直同步信号Hsync和Vsync)中，识别出为图像数据901定义的图像
尺寸(或图像分辨率)。图5图解了点时钟信号920以及水平和垂直 同步信号Hsync和Vsync。对于水平同步信号Hsync的每个周期(即每 个水平扫描周期)，通过点时钟信号920的时钟周期数确定水平分辨 率。对于垂直同步信号Vsync的每个周期(即每个垂直扫描周期)， 通过水平同步信号Hsync的周期数确定垂直分辨率。
然而应当注意，当确定水平和垂直分辨率中的一个时，对于预先 给定允许的图像分辨率的情形，另一个就自动确定了。例如当仅允许 两种分辨率VGA (640x480个图像像素)和QVGA (320x240个图像 像素)时，通过为水平同步信号Hsync的某一周期，对点时钟信号910 的时钟周期数进行计数，可以确定整个图像分辨率；当在水平同步信 号Hsync的一个周期中计数得到点时钟信号910的480个周期(或更 多)时，可以将图像确定为VGA格式的；否则，可以将图像确定为 QVGA格式的。
优选是在垂直后沿(VBP)周期期间内执行自动尺寸识别处理。 在垂直后沿周期期间内，LCD面板300不被LCD驱动器200驱动；这 有效避免了由于自动尺寸识别处理所需的时间周期而导致的图像显示 中的延迟，以及当相邻两帧图像具有不同分辨率时可能发生的显示图 像的波动。
自动图像尺寸识别的结果用于两个目的第一，尺寸识别电路213 对自动图像尺寸识别的结果作出响应而产生分频的时钟信号921，该时 钟信号用于在背光亮度的PWM控制中进行定时。分频的时钟信号921 是通过点时钟信号910的分频而产生的时钟信号。分频的时钟信号921 的频率确定了供给到背光400的PWM调制的驱动信号933。分频操作 的分频比是根据为图像数据901定义的图像尺寸(或分辨率)来确定 的。如后面所述，确定分频比，以使得分频的时钟信号921的频率相 对于点时钟信号910的频率变化而保持不变。应当注意，分频比可设 为一；在该情形中，通过复制点时钟信号910来产生分频的时钟信号
921。在一种实施方案中，对于VGA分辨率，分频比设为十六，而对 于QVGA分辨率，分频比设为四；当将要显示的图像为VGA分辨率 时，分频的时钟信号921的频率是点时钟信号920的十六分之一，而 当将要显示的图像为QVGA分辨率时，分频的时钟信号921的频率是 点时钟信号920的四分之一。
第二，尺寸识别电路213对自动图像尺寸识别的结果作出响应而 产生水平图像放大控制信号903，其被供给到水平放大电路214，以表 示在水平放大电路214中实施的水平图像放大的放大率。尺寸识别电 路213还将图像数据901传送到水平放大电路214。
由尺寸识别电路213产生的分频的时钟信号921被背光控制电路 233接收。背光控制电路233还从用户设定寄存器212接收用户设定值 930，并响应于分频的时钟信号921和用户设定寄存器212来产生PWM 调制的驱动信号933。详细地说，背光控制电路233与分频的时钟信号 921同步地产生PWM调制的驱动信号933，从而PWM调制的驱动信 号933的频率与分频的时钟信号921相同。响应于用户设定值930， PWM调制的驱动信号933的占空比被控制在O到100%的范围上。背 光控制电路233将PWM调制的驱动信号933供给到背光400，由此驱 动背光400。
背光400响应于PWM调制的驱动信号933，对LCD面板300照 明。当PWM调制的驱动信号933的电压电平抬升到"H"时，背光400 将光发射到LCD面板300上。
另一方面，水平放大电路214从尺寸识别电路213接收图像数据 901和水平图像放大控制信号903，如果需要的话，还对图像数据901 进行水平图像放大处理。结果得到的图像数据在下文中被称作放大的 图像数据902。放大的图像数据902是通过响应于水平图像放大控制信 号903而在水平方向上放大图像数据901所产生的图像数据。当水平
图像放大控制信号903指示在水平方向上两倍放大时，水平放大电路 214就将图像数据901中的每个图像像素的像素数据变为二倍，作为放 大的图像数据902中水平相邻的相应两个像素的像素数据。当放大率 被水平图像放大控制信号903指示为一时，接收的图像数据901就不 变地输出，作为放大的图像数据902。当表示的放大率不是整数时，通 过公知的技术对水平方向进行放大处理。还应当注意，当表示的放大 率小于1时，可通过公知的技术，在水平放大电路214中进行在水平 方向上的图像数据901的减小。
灰度电压产生器221对从控制电路211接收的灰度电压设定信号 941作出响应而产生一组灰度电压942。产生的灰度电压942被供给到 D/A转换器224。
栅极线驱动电路222从控制电路211接收栅极线驱动定时控制信 号944，并响应于栅极线驱动定时控制信号944,顺序地驱动LCD面 板30O的栅极线。
锁存电路223以LCD面板300上显示像素的水平线为单位，锁存 放大的图像数据902,并将放大的图像数据902传送到D/A转换器224。 在该实施例中，栅极线驱动电路222和锁存电路223适于为放大的图 像数据902提供垂直图像放大。在一种实施方案中，在锁存电路223 将相同的像素数据供给到D/A转换器224的同时,栅极线驱动电路222 驱动相邻的两个扫描线。这在垂直方向上获得了两倍的图像放大。
D/A转换器224从锁存电路223以水平线为单位接收放大的图像 数据卯2,还从灰度电压产生器221接收灰度电压942。 D/A转换器224 通过使用灰度电压942，对放大的图像数据902提供D/A转换，从而 产生具有与放大的图像数据902的各值对应的电压电平的电压信号。 D/A转换器224将产生的电压信号供给到数据线驱动电路225。
数据线驱动电路225响应于从D/A转换器224接收的电压信号， 驱动LCD面板300的数据线。响应于从控制电路211接收的数据线驱 动定时控制信号943来控制驱动数据线的定时。
在下面，将描述在其中允许根据VGA分辨率(640x480个图像像 素)和QVGA分辨率(320x240个图像像素)中任意一种产生图像数 据901、同时根据VGA分辨率设计LCD面板300的情形下，LCD驱 动器200的示例性操作。如下面所述，当图像数据901的格式是依据 QVGA分辨率时，对于水平和垂直方向来说，图像数据901都经过两 倍的图像放大。
当处理器100向LCD驱动器200供给图像数据901、点时钟信号 910和同步信号920 (水平和垂直同步信号Hsync和Vsync)时，尺寸 识别电路213通过为VBP周期中所包含的水平同步信号Hsync中的一 个特定周期，对点时钟信号910的时钟周期数进行计数，来执行自动 尺寸识别。当对于水平同步信号Hsync的该特定周期，计数得到点时 钟信号910的480个周期(或更多时)，尺寸识别电路213就确定图 像数据901是以VGA格式供给的；否则，尺寸识别电路213就确定图 像数据901是以QVGA格式供给的。
尺寸识别电路213通过点时钟信号DOTCLK的分频产生分频的时 钟信号921。尽管点时钟信号DOTCLK的频率在VGA和QVGA分辨 率之间不同，但尺寸识别电路213通过调节分频比而保持分频的时钟 信号921的频率不变(就是说，保持PWM调制的驱动信号933的频率 不变)，如图6中所示。在图6所示的方案中，对于VGA格式的图像 数据901，尺寸识别电路213将分频比设定为十六，而对于QVGA格 式的图像数据901，将分频比设定为四。应当注意， 一般来说，对于当 栅极线驱动电路222和锁存电路223给出M倍垂直图像放大时，水平 放大电路214给出N倍水平图像放大的情形来说，尺寸识别电路213 将分频比降为(NxM)分之一。
图7是图解由水平放大电路214、栅极线驱动电路222和锁存电路 223给出的水平和垂直图像放大的视图。当图像数据901是以QVGA 格式供给时，水平放大电路214给出两倍的水平图像放大，而栅极线 驱动电路222和锁存电路223给出两倍的垂直图像放大。详细地说， 水平放大电路214将图像数据901中的由数字"1"表示的每个图像像 素的像素数据变为二倍，作为放大的图像数据902中由数字"2"表 示的水平相邻的两个像素的像素数据。此外，当锁存电路223将相同 的像素数据供给到D/A转换器224时，栅极线驱动电路222驱动两个 相邻的栅极线。其结果是，响应于相同的像素数据，由数字3表示的 LCD面板300的2x2个像素被驱动。图8A和图8B图解了在水平和垂 直方向都给出两倍图像放大的情形中，输入图像数据901的像素数据 与实际用于驱动LCD面板300上像素的放大的图像数据902的像素数 据之间的相关性。例如，与图像数据901中的左下侧图像像素相关的 像素数据DOO用于驱动LCD面板300左下角上的2x2个像素的阵列。
正如所述，本实施例的LCD驱动器200被设计成通过点时钟信号 910的分频来产生分频的时钟信号921。这就不需要从外部向LCD驱 动器200供给专门用于背光亮度的PWM控制的时钟信号，有效减小了 液晶显示设备的电力消耗。根据为图像数据901定义的图像尺寸(或 图像分辨率)来控制分频比，由此保持分频的时钟信号921的频率(即 PWM调制的驱动信号933的频率)不变。这有效避免了背光400的亮 度中不希望的变化。
(第二实施例)
图9是图解第二实施例中的液晶显示设备的示例性整体结构的框 图。除了是响应于显示的帧图像的平均图像电平(APL)来自动调节背 光400的亮度之外，第二实施例的液晶显示设备的结构几乎与第一实 施例的相同。更具体地说，没有提供用户设定寄存器212，而是为背光 控制部230附加提供了自动亮度调节电路231。
在第二实施例中，除了图像水平放大控制信号903和分频的信号 921之外，尺寸识别电路213还产生图像分辨率信号904，用于表示为 图像数据卯l定义的水平和垂直分辨率。如第一实施例中所述，对于 每个水平扫描周期，尺寸识别电路21可以根据点时钟信号910的时钟 周期数来确定水平分辨率，对于每个垂直扫描周期，可以根据水平同 步信号Hsync的周期数来确定垂直分辨率。以与第一实施例相同的方 式来产生图像水平放大控制信号903和分频的信号921。尺寸识别电路 213供给图像数据901、分频的时钟信号921和图像分辨率信号904。
自动亮度调节电路231响应于从尺寸识别电路213接收的图像数 据901、分频的时钟信号921和图像分辨率信号904，产生自动亮度设 定值931。自动亮度设定值931表示背光400的期望亮度。更具体地说， 自动亮度调节电路231计算从图像数据901中计算得到的每个帧图像 的APL，并根据计算的APL来确定自动亮度设定值931。自动亮度设 定值931随着计算的APL的增加而增加，使得背光400的亮度随着计 算的APL的增加而增加。
在计算APL时，自动亮度调节电路231使用在每个帧图像中包含 的由图像分辨率信号904表示的像素数。在一种实施方式中，自动亮 度调节电路231通过使用描述APL与自动亮度设定值931之间相关性 的数据库表，根据APL来确定自动亮度设定值931。代替地，自动亮 度调节电路231也可包含用于根据APL来计算自动亮度设定值931的 程序。
背光控制电路233从自动亮度调节电路231接收分频的时钟信号 921和自动亮度设定值931，并响应于分频的时钟信号921和自动亮度 设定值931来产生PWM调制的驱动信号933。详细地说，背光控制电 路233与分频的时钟信号921同步地产生PWM调制的驱动信号933， 从而PWM调制的驱动信号933的频率与分频的时钟信号921相同。根
响应于自动亮度设定值931， PWM调制的驱动信号933的占空比被控 制在0到100%的范围上。背光控制电路233将PWM调制的驱动信号 933供给到背光400，由此驱动背光400。
背光400响应于PWM调制的驱动信号933，对LCD面板300进 行照明。当PWM调制的驱动信号933的电压电平抬升到"H"时，背 光400将光发射到LCD面板300上。
在上述的LCD驱动器结构中，对于具有增加的APL的帧图像， 背光400的亮度增加，对于具有降低的APL的帧图像，背光400的亮 度降低。这有效减小了LCD面板300的整体亮度的波动。
根据APL控制背光400的亮度的一个问题在于增加了计算APL 所需的计算量。计算某一帧图像的APL的常规方法涉及下述步骤计 算该帧图像内所有图像像素的亮度总和(之后称作总亮度和YTotal)， 并将总亮度和YTotal除以图像像素的总数。然而，由于与加法和减法 操作相比，除法操作所需的计算负荷较大，所以该方法计算速度较慢。
在本实施例中，使用了一种特定的技术来提髙计算APL时的计算 速度，如下所述。
在本实施例中，APL是作为由下面公式定义的亮度分数F来计算<formula>formula see original document page 19</formula>
其中Y！是像素i的亮度值，Sum—Ymax是由下式确定的可允许最
大亮度的总和
<formula>formula see original document page 19</formula>
其中Ymax是像素的可允许的最大亮度，Np^是目标帧图像中的 像素总数。公式(1)中的分子Z表示目标帧图像中的所有像素的总和。
由公式(1)给出的亮度分数F表示目标帧图像的整体亮度，其以 在一个帧图像中包含的具有可允许最大亮度的像素数的形式表示；当
目标帧图像具有F的亮度分数时，其意味着目标帧图像的整体亮度实 质上与包含具有可允许最大亮度的F个像素的图像的整体亮度相同。 当为目标帧图像中的各个像素顺序地累加亮度值Y。且每当累加的和 达到可允许最大亮度Ymax的任意倍数时为计数值加一时，将获得的亮 度分数F作为结果得到的计数值。在这一方法中，亮度分数F的最大 值为一，即100%。为了便于计算，这一方法被修改，使得亮度分数F 的最大值为256。更具体地说，通过每当计数值达到图像中像素总数的 256分之一时将亮度分数F加一，来获得亮度分数F。
在实际的方案中，优选通过图IO中所示的过程来计算APL。在该 过程中，没有通过累加亮度值Yi来计算YTotal,而是仅通过加法和减 法操作来计算当YTotal除以256时的商Y一DIV和余数Y—MOD。
在步骤S100处，变量i， Y一MOD， 丫_0 和APL被复位为零。 变量"i"用于表示包含在目标帧图像中的像素。变量"APL"用于通 过累加来计算在整个目标帧图像上的亮度值的平均值。目标帧图像的 APL作为在该过程的最后阶段获得的可变"APL"的值来获得。
在步骤S101处，根据下面的公式来获得目标像素i的亮度值Yi: Yi-0.299Ri+0.587Gi+0.114Bi，
其中Ri， Gi，和Bi是目标像素的红色点(或子像素)、绿色点和 蓝色点的灰度级。通过如此获得的亮度值Yi来增加变量Y—MOD。
当在步骤S102处确定Y_MOD等于或大于给定的常数255时，在 步骤S103时Y—MOD减少255，该过程继续到步骤S104。应当注意，
255是亮度值Yi可允许的最大值。否则，该过程跳到步骤S107。
当在步骤S104处确定将变量Y—DIV增加到给定的常数AREA, 则该过程继续到步骤S105，在该步骤处变量APL加一，变量Y一DIV 被复位到一。应当注意，常数AREA是等于目标帧图像中的像素总数 的1/256的值。如果变量Y—DIV没有增加到常数AREA，则该过程继 续到步骤S106。
在步骤S106处,变量Y—DIV加一。
在步骤S107和S108处，变量i加一，并检査是否满足了最终条 件。因此，为目标帧图像中的所有像素来循环步骤S101到106。
最后，目标帧图像的APL是作为存储在变量APL中的值来获得的。
应当注意，上述过程完全不包括计算APL时的除法，有效减小了 计算量。这有效提高了计算速度。还应当注意，在该过程中并行执行 APL的计算和图像放大处理；用原始的图像数据901 (不是放大的图像 数据902)计算APL允许这种并行操作。这有效提高了 LCD驱动器200 的整体操作速度。
图11粗略地图解了 APL与自动亮度设定值931之间的相关性。 自动亮度设定值931随着获得的APL的增加而增加，使得背光400的 亮度能够随着整帧图像平均变亮而提高。另一方面，自动亮度设定值 931随着获得的APL的降低而降低，使得背光400的亮度能够随着整 帧图像的变暗而降低。
(第三实施例)
图12是第三实施例中的液晶显示设备的示例性整体结构的框图。 第三实施例的液晶显示设备的结构几乎与第一实施例的相同。差别在于是根据由自动亮度调节电路231计算的APL以及在用户设定寄存器212中存储的用户设定值930两者来控制背光400的亮度的。在下面将 主要描述该差别。
在第三实施例中，背光控制部230还附加包括自动亮度调节电路 231和背光亮度修正计算电路232。自动亮度调节电路231几乎以与第 二实施例中所述相同的方式操作；自动亮度调节电路231根据从尺寸 识别电路213接收的图像数据901和图像分辨率信号904产生自动亮 度设定值931，同时将来自尺寸识别电路213的分频的时钟信号921传 送到背光控制电路233。自动亮度设定值931被供给到背光亮度修正计 算电路232，而不是背光控制电路233。
背光亮度修正计算电路232从自动亮度调节电路231接收自动亮 度设定值931，并从用户设定寄存器212接收用户设定值930。背光亮 度修正计算电路232根据用户设定值930和自动亮度设定值031两者 来产生最终的背光亮度设定值932。用户设定值930、自动亮度设定值 931和最终的背光亮度设定值932都以百分比的单位表示，范围从0到 100%。在一种实施方案中，最终的背光亮度设定值932可简单地作为 用户设定值930与自动亮度设定值931的乘积来获得。
背光控制电路233响应于分频的时钟信号921和最终的背光亮度 设定值932，产生PWM调制的驱动信号933。除了使用最终的背光亮 度设定值932来代替用户设定值930之外，第三实施例中的背光控制 电路233的操作几乎与第一实施例中的相同。PWM调制的驱动信号933 被供给到背光400，从而驱动背光400。
很明显，本发明不限于上面的实施例，而是在不脱离本发明的范 围的情况下可进行修改和变化。尤其应当注意，本发明可用于除液晶 显示设备之外的其他任何类型的包含背光的显示设备。
权利要求
1.一种显示设备，包括其上设置有多个显示像素的显示面板；对所述显示面板进行照明的背光；和驱动所述显示面板的显示面板驱动器，其中所述显示面板驱动器从外部接收图像数据和用于控制接收所述图像数据的定时的时钟信号；其中所述显示面板驱动器包括背光控制器，其产生驱动所述背光的PWM调制的驱动信号，其中所述PWM调制的驱动信号的频率取决于通过对从外部接收的所述时钟信号进行分频而产生的分频的时钟信号，其中所述分频的时钟信号被产生，以使得当从外部接收的所述时钟信号的频率被切换时，所述PWM调制的驱动信号的所述频率保持恒定。
2. 根据权利要求l所述的显示设备，其中当所述图像数据的每个 帧图像都具有数目小于在所述显示面板上提供的所述多个显示像素的 数目的图像像素时，所述显示面板驱动器对所述图像数据进行图像放 大，并响应于经过所述图像放大的所述图像数据来驱动所述显示面板， 同时通过控制所述分频的时钟信号的频率，保持所述PWM调制的驱动 信号的所述频率恒定。
3. 根据权利要求2所述的显示设备，其中所述显示面板驱动器进 一步包括用户设定寄存器，以及其中所述背光控制器响应于在所述用户设定寄存器中存储的数 据，来控制所述PWM调制的驱动信号的占空比。
4. 根据权利要求2所述的显示设备，其中所述显示面板驱动器进 一步包括自动亮度调节电路，用于根据所述图像数据来计算每个帧图像的平均图像电平，以及其中所述背光控制器响应于所述计算出的平均图像电平，来控制所述PWM调制的驱动信号的占空比。
5. 根据权利要求4所述的显示设备，其中当所述图像数据的每个 帧图像都具有数目小于在所述显示面板上提供的所述多个显示像素的 数目的图像像素时，所述自动亮度调节电路根据所述格式的所述图像 数据来计算所述平均图像电平，且其中所述背光控制器响应于所述计算出的平均图像电平，来控制 所述PWM调制的驱动信号的占空比。
6. 根据权利要求5所述的显示设备，其中为所述图像像素定义的 所述图像像素数目被允许是在所述显示面板上提供的所述显示像素的 2"分之一。
7. 根据权利要求l所述的显示设备，其中所述显示面板驱动器从 外部接收垂直和水平同步信号，所述显示面板驱动器从外部接收的所 述时钟信号是点时钟信号，其中所述显示面板驱动器进一步包括尺寸识别电路，其响应于所述点时钟信号和所述垂直和水平同步 信号，来识别所述图像数据的水平和垂直分辨率；水平放大电路，用于响应于所述识别出的水平分辨率，对所述图 像数据进行水平图像放大，从而产生放大的图像数据；和显示面板控制部，用于响应于所述放大的图像数据来驱动所述显 示面板。
8. 根据权利要求7所述的显示设备，其中所述显示面板控制部用 于响应于所述识别出的垂直分辨率，对经过所述水平图像放大的所述 图像数据进行垂直图像放大，且其中所述显示面板控制部包括用于产生一组灰度电压的灰度电压产生器； 锁存电路，其用于锁存来自所述水平放大电路的所述放大的图像数据；D/A转换器，其通过使用所述灰度电压对所述放大的图像数据提 供D/A转换，从而产生具有与所述放大的图像数据对应的电压电平的 电压信号；数据线驱动电路，其响应于从所述D/A转换器接收的所述电压信 号来驱动所述显示面板的数据线；和栅极线驱动电路，其响应于所述识别出的垂直分辨率来驱动所述 显示面板的扫描线。
9. 一种显示面板驱动器，包括控制电路部，其用于从外部接收图像数据和时钟信号，识别为所 述图像数据定义的分辨率，并对所述图像数据进行水平图像放大以产 生放大的图像数据；显示面板控制部，其响应于从所述图像数据和所述放大的图像数 据中选择的一个来驱动显示面板，从而响应于所述识别出的分辨率来 垂直放大在所述显示面板上显示的图像；和背光控制部，其用于给背光供给PWM调制的驱动信号，其中所述PWM调制的驱动信号的频率取决于通过对从外部接收 的所述时钟信号进行分频而产生的分频的时钟信号，其中所述分频的时钟信号被产生，以使得当从外部接收的所述时 钟信号的频率被切换时，保持所述PWM调制的驱动信号的所述频率恒 定。
10. 根据权利要求9所述的显示面板驱动器，其中从外部接收的 所述时钟信号是点时钟信号，所述图像数据的数据传输与所述点时钟 信号同步，其中所述显示面板驱动器从外部接收垂直和水平同步信号； 其中所述控制电路部包括控制电路，其用于接收所述图像数据、所述点时钟信号和所述垂 直及水平同步信号，并提供所述显示面板驱动器的整体控制；尺寸识别电路，其根据所述点时钟信号和所述垂直及水平同步信 号来识别所述图像数据的水平和垂直分辨率；和水平放大电路，其用于响应于所述识别出的水平分辨率，对所述 图像数据进行水平图像放大，从而产生放大的图像数据，其中所述显示面板控制部包括用于产生一组灰度电压的灰度电压产生器；锁存电路，其用于锁存从所述图像数据和来自所述水平放大电路 的所述放大的图像数据中所选择的一个；D/A转换器，其通过使用所述灰度电压对从所述图像数据和所述 放大的图像数据中所选择的一个提供D/A转换，从而产生具有与从所 述图像数据和所述放大的图像数据中所选择的一个对应的电压电平的 电压信号；数据线驱动电路，其响应于从所述D/A转换器接收的所述电压信 号，来驱动所述显示面板的数据线；和栅极线驱动电路，其响应于所述识别出的垂直分辨率，来驱动所 述显示面板的扫描线，且其中所述背光控制部包括背光控制电路，其响应于所述分频的时钟信号来产生所述PWM 调制的驱动信号。
11. 根据权利要求10所述的显示面板驱动器，其中所述控制电路 包括用户设定寄存器，其存储从外部接收的用户设定数据，且其中所述背光控制电路响应于所述用户设定数据，来控制所述 PWM调制的驱动信号的占空比。
12. 根据权利要求10所述的显示面板驱动器，其中所述背光控制 部进一步包括自动亮度调节电路，其根据所述图像数据来计算每个帧 图像的平均图像电平，且其中所述背光控制电路响应于所述计算出的平均图像电平，来控制所述PWM调制的驱动信号的占空比。
13.根据权利要求IO所述的显示面板驱动器，其中所述控制电路 包括用户设定寄存器，其存储从外部接收的用户设定数据， 其中所述背光控制部进一步包括-自动亮度调节电路，其根据所述图像数据来计算每个帧图像的平 均图像电平；和背光亮度修正计算电路，其根据所述用户设定数据和所述平均图 像电平来计算亮度设定值，其中所述背光控制电路响应于所述所述亮度设定值，来控制所述 PWM调制的驱动信号的占空比。
全文摘要
一种显示设备，其具有其上设置有多个显示像素的显示面板；对所述显示面板进行照明的背光；和驱动所述显示面板的显示面板驱动器。所述显示面板驱动器从外部接收图像数据和用于控制接收所述图像数据的定时的时钟信号。所述显示面板驱动器包括背光控制器，其产生驱动所述背光的PWM调制的驱动信号。所述PWM调制的驱动信号的频率取决于通过对从外部接收的所述时钟信号进行分频而产生的分频的时钟信号。所述分频的时钟信号被产生，以使得当从外部接收的所述时钟信号的频率被切换时，保持所述PWM调制的驱动信号的所述频率恒定。
文档编号G09G3/34GK101202017SQ200710199539
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者能势崇, 降旗弘史 申请人:恩益禧电子股份有限公司