专利名称：液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法及系统。
背景技术：
液晶显示器在生产过程中一般都需要进行白平衡调整，白平衡调整的本质是对色 温的调整。一般的调整方法是人工目测的白平衡调节或利用白平衡仪进行自动调节。白平 衡调节时视频信号源至少给液晶显示器提供亮暗二个电平的灰信号。修改液晶显示器内部 的红绿蓝三色增益(GAIN)和截止(⑶T0FF)数据寄存器的内容，改变亮暗灰阶的颜色。GAIN 数据寄存器主要用于改变亮场灰阶的颜色，CUTOFF数据寄存器主要用于改变暗场灰阶的颜 色。人工根据对灰阶颜色的目测结果，利用遥控器增加或减少红绿蓝GAIN或⑶TOFF寄存 器的内容，进行白平衡调节。白平衡仪的探测器测量液晶显示器显示的亮暗二个灰阶信号 下白场颜色的色品坐标。通过RS232或IIC总线通信的方式，增加或减少红绿蓝GAIN和 CUTOFF寄存器的内容，进行白平衡调节，使被测量灰阶的色品坐标达到给定的色品坐标值。 由于液晶显示器亮场颜色的一致性比较好，红绿蓝GAIN值可以事先设定，不用在线调节。 液晶显示器白平衡在线调节主要针对暗场进行。液晶显示器的红绿蓝三色显示特性是不一致并且是非线性的，这一特点在暗场更 显突出。当输入灰阶信号线性变化时，液晶显示器的暗场不同灰阶的颜色可能会有明显的 差异。白平衡仪通过测量并调节某一个灰阶的色品坐标，必定会改变其它灰阶的颜色，可能 使其它灰阶的颜色变得更加偏离给定色温下的色品坐标，出现更大的白平衡误差。目前的 白平衡仪测量一个灰阶颜色的时间大约0. 5秒，完成一个灰阶颜色的自动调节大约3秒。 要对更多的灰阶进行测量并调节必须提高白平衡仪的测量速度，方能保证生产线的生产节 拍。人工调节时，可以使液晶显示器同时显示32个或更多的灰阶颜色，人工可以根据实际 显示的各灰阶的颜色综合评价白平衡误差，对颜色误差最大的灰阶进行调节。人工调节白 平衡可以对更多的灰阶进行评判，液晶显示器的颜色调节效果要比白平衡仪好，但人眼对 颜色的判断同经验有关，不同人员调节的一致性很差。这些给暗场灰阶白平衡的调节带来 很大的困难和不确定性。目前的这些调节方法不能很好解决液晶显示器暗场白平衡的调节 问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法 及系统，该方法可通过对液晶显示器暗场不同灰阶颜色测量结果的分析及暗场白平衡调节 值的优化处理，使暗场各个灰阶的颜色相对于标准颜色的绝对误差值最小，改善暗场偏色 问题。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法，包括如下步骤(1)灰阶信号发生器先给液晶显示器提供一个灰阶电平幅度按时序阶梯变化的黑
3白窗口视频信号；(2)灰阶彩色分析仪对液晶显示器上的交变灰阶信号进行实时采集，探测液晶显 示器交变灰阶的亮度与色度值，并将测量结果传输到微机系统，灰阶彩色分析仪及其灰阶 颜色探测器同普通彩色分析仪和颜色探测量器相比，具有更快的响应和测量速度，测量一 个灰阶颜色的时间为0. 05秒；(3)微机系统运行暗场灰阶白平衡自动调节软件，该软件对灰阶彩色分析仪传输 过来的数据进行处理，分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液晶显 示器的白平衡调节数据值进行优化，使各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小，并将优 化后的白平衡调节数据值红绿蓝CUTOFF传递给液晶显示器；(4)液晶显示器根据接收到的白平衡调节数据值实时改变暗场的颜色。作为上述方法的进一步优化，所述灰阶信号发生器提供给液晶显示器的信号种类 可以是AV信号、VGA信号、YPRPB信号中的任意一种。所述微机系统通过RS232串口与I2C总线接口板连接后再与液晶显示器通信，或 者微机系统通过RS232串口直接与液晶显示器的CPU通信；液晶显示器通过I2C总线接口 板或RS232串口接收白平衡调节数据值。一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，包括安装有灰阶信号发生器和暗 场灰阶白平衡自动调节软件的微机系统、带有灰阶颜色探测器的灰阶彩色分析仪；其中微 机系统分别与灰阶彩色分析仪、液晶显示器连接，灰阶信号发生器也与液晶显示器连接。所述微机系统的RS232串口通过I2C总线接口板与液晶显示器连接，或者微机系 统的RS232串口直接与液晶显示器的CPU连接。所述灰阶信号发生器安装在微机系统的主板扩展槽上，且由暗场灰阶白平衡自动 调节软件控制，该灰阶信号发生器可以为AV信号板、VGA信号板、YPRPB信号板中的任意一 种。所述灰阶彩色分析仪与微机系统的RS232串口连接。本发明液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法及系统，其微机系统运行暗场灰 阶白平衡自动调节软件。该软件首先控制灰阶信号发生器输出按一定时序递增的灰阶信号 给液晶显示器。信号变化的起始幅度电平、阶梯数目和结束幅度电平可通过软件事先设置。 灰阶彩色分析仪通过灰阶颜色探测器获得液晶显示器上的灰阶颜色变化情况并将测量结 果传输给微机系统。微机系统内的暗场灰阶白平衡自动调节软件对灰阶彩色分析仪传输过 来的数据进行处理，分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液晶显示 器的白平衡调节值进行优化，使各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小。微机系统随后 将优化数据输送给液晶显示器。液晶显示器根据接收到的白平衡调节数据值实时改变暗场 的颜色。完成一次上述优化过程的时间大约1秒，经过3-4次的优化，可以使液晶显示器暗 场的白平衡误差最小。改善液晶显示器的显示效果。总之，本发明液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法及系统，通过对液晶显示 器暗场不同灰阶颜色测量结果的分析及暗场白平衡调节值的优化处理，使暗场各个灰阶的 颜色相对于标准颜色的绝对误差值最小，改善暗场偏色问题。以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1为本发明的原理方框图；图2为本发明的液晶显示器上显示出来的灰阶窗口信号示意图；图3为本发明的暗场灰阶白平衡自动调节软件的框图。
具体实施例方式如图1所示，本发明液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，包括安装有灰阶 信号发生器7和暗场灰阶白平衡自动调节软件4的微机系统5、带有灰阶颜色探测器2的 灰阶彩色分析仪3。其中微机系统5的RS232串口通过I2C总线接口板6与液晶显示器1 连接，或者微机系统5的RS232串口直接与液晶显示器1的CPU连接。微机系统5上的灰 阶信号发生器7也与液晶显示器1连接。灰阶彩色分析仪3与微机系统5的RS232串口连 接。灰阶信号发生器7安装在微机系统5的主板扩展槽上，且由暗场灰阶白平衡自动 调节软件4控制，该灰阶信号发生器7可以为AV信号板、VGA信号板、YPRPB信号板中的任 意一种。AV信号板可以提供PAL和NTSC制式的信号。VGA信号板、YPRPB信号板可以提供 各种分辨率的信号。灰阶信号发生器7可以在微机系统5控制下按一定时序交替产生不同灰阶电平的 黑白信号；灰阶彩色分析仪3对交变的灰阶信号进行实时采集，探测液晶显示器1交变灰 阶的亮度与色度值，并将测量结果传到微机系统5 ；微机系统5运行暗场灰阶白平衡自动调 节软件4，软件分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，对液晶显示器1的白平衡调节值进行优 化。灰阶信号发生器7给液晶显示器1提供一个灰阶电平按时序可变的黑白窗口信 号，如图2所示。中间窗口信号的电平可变，窗口信号四周为黑电平。灰阶彩色分析仪3 通过灰阶颜色探测器2采样得到液晶显示器1显示的不同灰阶的颜色。灰阶颜色探测器2 由RGB三个探测量器组成。这三个探测器的光谱响应特性修正成国际照明委员会推荐的 CIE1931标准光谱光视觉曲线。灰阶彩色分析仪3采用单片机控制，具有放大电路，模数转 换电路，键盘和显示电路。灰阶彩色分析仪3根据RGB三个探测器的输出，计算出液晶显示 器1的亮度和色度值，并通过RS232串口发送给微机系统5。灰阶颜色探测器2具有更快的 响应，灰阶彩色分析仪3具有更快的测量速度，可以快速测量快速变化的液晶显示器1的灰 阶颜色。灰阶彩色分析仪3的测量速度可达每秒20次以上。I2C总线接口板6通过RS232串口与微机系统5通信。当液晶显示器1采用I2C 通信方式进行白平衡调整时，I2C总线接口板6将微机系统5的控制命令和调节数据转换 成I2C总线通信格式同液晶显示器1通信，完成灰阶白平衡的调节。当液晶显示器1采用 RS232通信方式进行白平衡调节时，I2C总线接口板6负责将微机系统5的RS232通信信号 直接转发到液晶显示器1。微机系统5运行暗场灰阶白平衡自动调节软件4。暗场灰阶白平衡自动调节软件 4首先控制灰阶信号发生器7输出按一定时序递增的灰阶信号给液晶显示器1。信号的种 类，AV, VGA或YPRPB，信号变化的起始幅度电平、阶梯数目和结束幅度电平可通过软件事先 设置。灰阶彩色分析仪3测量灰阶颜色的变化情况并将测量结果传输给微机系统5。暗场
5灰阶白平衡自动调节软件4对灰阶彩色分析仪3传输过来的数据进行处理，分析暗场不同 灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液晶显示器1的白平衡调节值进行优化，使 各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小；微机系统5通过RS232串口与I2C总线接口板 6通信。I2C总线接口板6接收微机系统5的数据并转换成I2C数据格式同液晶显示器1的 I2C总线通信。微机系统5也可直接通过RS232串口同液晶显示器1的CPU通信；液晶显示 器1通过I2C总线接口板6或RS232串口接收白平衡调节数据值，并根据接收到的白平衡 调节数据值实时改变暗场的颜色。完成一次上述优化过程的时间大约1秒，经过3-4次的 优化，可以使液晶显示器1暗场的白平衡误差最小。改善液晶显示器1的显示效果。起始灰阶的电平可通过灰阶彩色分析仪3的测量结果确定。当灰阶彩色分析仪3 测量的液晶显示器1显示的当前灰阶亮度小于设置值时，灰阶白平衡软件会控制灰阶信号 源提高灰阶电平。当灰阶彩色分析仪3测量的液晶显示器1显示的当前灰阶亮度大于设置 值时，灰阶白平衡软件会控制灰阶信号源降低灰阶电平。液晶显示器1显示的起始灰阶亮 度可在灰阶白平衡软件参数设置中设置。如图3所示，暗场灰阶白平衡自动调整软件主要由参数设置模块、通信模块、计算 模块、数据显示模块等组成。参数设置模块包括对灰阶信号的设置、白平衡参数设置、通道 及工艺设置以及控制命令设置这四个部分。灰阶信号设置可以选择信号的种类，AV，VGA或 YPRPB，信号变化的起始幅度电平、阶梯数目和结束幅度电平等。AV信号可以选择PAL或 NTSC 二种制式。VGA信号可以选择640*480，800*600，1024*768等分辨率的信号格式。YPRPB 信号可以选择480P，5761，720P，1920*10801等信号格式。白平衡参数设置是指对暗场标准 的色坐标、亮度、调整误差范围、初始信号亮度以及通信波特率、白平衡调整时间等参数进 行设置；通道设置是指软件提供多个通道，每个通道可以对应一种液晶显示器1的机型，设 置不同的参数值，这样在调整不同型号的液晶显示器1时，无需每次改变参数值，只要选择 相应的通道即可；工艺设置是指白平衡调整时，对红、绿、蓝三个固定枪进行设置，选择其中 一个进行固定；控制命令设置主要针对微机与液晶显示器1通信协议中各种控制命令的设 置，不同的命令完成不同的功能。通信模块主要执行两种功能，其一，接收灰阶彩色分析仪3 传输的色坐标与亮度值；其二，发送控制命令和白平衡调整量至液晶显示器1，接收液晶显 示器1的应答信号，实现自动调整。计算模块主要计算暗场红绿蓝⑶TOFF的调整量并对暗 场灰阶颜色进行优化。数据显示模块实时显示灰阶颜色测量数据以及暗场红、绿、蓝三个值 相对于标准值的偏差大小。总之，本发明液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法，包括如下步骤(1)灰阶信号发生器7先给液晶显示器1提供一个灰阶电平幅度按时序阶梯变化 的黑白窗口视频信号；(2)灰阶彩色分析仪3对液晶显示器1上的交变灰阶信号进行实时采集，探测液晶 显示器1交变灰阶的亮度与色度值，并将测量结果传输到微机系统5 ；(3)微机系统5运行暗场灰阶白平衡自动调节软件4，该软件对灰阶彩色分析仪3 传输过来的数据进行处理，分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液 晶显示器1的白平衡调节数据值进行优化，使各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小， 并将优化后的白平衡调节数据值红绿蓝CUTOFF传递给液晶显示器1 ；(4)液晶显示器1根据接收到的白平衡调节数据值实时改变暗场的颜色。
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其中，灰阶信号发生器7提供给液晶显示器1的信号种类可以是AV信号、VGA信 号、YPRPB信号中的任意一种。微机系统5通过RS232串口与I2C总线接口板6连接后再与 液晶显示器1通信，或者微机系统5通过RS232串口直接与液晶显示器1的CPU通信；液晶 显示器1通过I2C总线接口板6或RS232串口接收白平衡调节数据值。上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定， 凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
权利要求
一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法，其特征在于包括如下步骤(1)灰阶信号发生器先给液晶显示器提供一个灰阶电平幅度按时序阶梯变化的黑白窗口视频信号；(2)灰阶彩色分析仪对液晶显示器上的交变灰阶信号进行实时采集，探测液晶显示器交变灰阶的亮度与色度值，并将测量结果传输到微机系统；(3)微机系统运行暗场灰阶白平衡自动调节软件，该软件对灰阶彩色分析仪传输过来的数据进行处理，分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液晶显示器的白平衡调节数据值进行优化，使各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小，并将优化后的白平衡调节数据值红绿蓝CUTOFF传递给液晶显示器；(4)液晶显示器根据接收到的白平衡调节数据值实时改变暗场的颜色。
2.如权利要求1所述液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法，其特征在于所述灰 阶信号发生器提供给液晶显示器的信号种类可以是AV信号、VGA信号、YPRPB信号中的任意 一种。
3.如权利要求1或2所述液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法，其特征在于所 述微机系统通过RS232串口与I2C总线接口板连接后再与液晶显示器通信，或者微机系统 通过RS232串口直接与液晶显示器的CPU通信；液晶显示器通过I2C总线接口板或RS232串 口接收白平衡调节数据值。
4.一种液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，其特征在于包括安装有灰阶信号 发生器和暗场灰阶白平衡自动调节软件的微机系统、带有灰阶颜色探测器的灰阶彩色分析 仪；其中微机系统分别与灰阶彩色分析仪、液晶显示器连接，灰阶信号发生器也与液晶显示 器连接。
5.如权利要求4所述的液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，其特征在于所述 微机系统的RS232串口通过I2C总线接口板与液晶显示器连接，或者微机系统的RS232串 口直接与液晶显示器的CPU连接。
6.如权利要求4或5所述的液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，其特征在于 所述灰阶信号发生器安装在微机系统的主板扩展槽上，且由暗场灰阶白平衡自动调节软件 控制，该灰阶信号发生器可以为AV信号板、VGA信号板、YPRPB信号板中的任意一种。
7.如权利要求6所述的液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节系统，其特征在于所述 灰阶彩色分析仪与微机系统的RS232串口连接。
全文摘要
本发明涉及液晶显示器暗场灰阶白平衡自动调节方法及系统，灰阶信号发生器给液晶显示器提供灰阶电平按时序变化的黑白窗口视频信号；灰阶彩色分析仪探测液晶显示器交变灰阶的亮度与色度值，并将测量结果传输到微机系统；微机系统运行暗场灰阶白平衡自动调节软件，该软件对数据进行处理，分析暗场不同灰阶颜色的变化情况，根据标准暗场色坐标，对液晶显示器的白平衡调节数据值进行优化，使各灰阶相对于标准白场色坐标的误差最小，并将优化后的白平衡调节数据值红绿蓝CUTOFF传递给液晶显示器；液晶显示器根据接收到的白平衡调节数据值实时改变暗场的颜色。本发明可使暗场各个灰阶的颜色相对于标准颜色的绝对误差值最小，改善暗场偏色问题。
文档编号H04N9/73GK101923837SQ20091015524
公开日2010年12月22日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者刘晓成, 夏俊武, 姚军, 孙勇, 王晓东, 肖庆春, 陶小军, 高京标 申请人:浙江贝力生科技有限公司;浙江大学