專利名稱：用于液晶顯示面板的背光亮度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示設(shè)備，尤其涉及用于顯示設(shè)備如液晶顯示
(LCD)設(shè)備的背光亮度控制。
背景技術(shù)：
由于較小的尺寸，液晶顯示設(shè)備通常用在移動信息設(shè)備，如便攜 電話中。近年來對移動信息設(shè)備的要求不僅包括為一般的信息設(shè)備如 桌上計算機(jī)提供功能有限的替代品，而且還包括提供可與桌上系統(tǒng)相 比的充分性能。
例如，對移動信息設(shè)備的屏幕顯示的要求是提供改善的背光亮度 調(diào)節(jié)。日本待審專利申請No.2005-123097公開了一種用于液晶顯示設(shè) 備的背光控制技術(shù)。
圖1是圖解該申請中公開的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。該公開 的液晶顯示器設(shè)置有液晶顯示面板41、數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路42、掃描線驅(qū) 動電路43、控制器44、發(fā)光定時控制器45、 一組反相器46,到464、 一組頻率控制器47,到474、和每個都包含冷陰極管的一組背光48,到 484。在液晶顯示面板41上設(shè)置有顯示像素50，其每個都包括TFT (薄 膜晶體管)51和與公共電極COM相對的像素電極52。數(shù)據(jù)線驅(qū)動電 路42驅(qū)動液晶顯示面板41的數(shù)據(jù)線X,到Xm，掃描線驅(qū)動電路43驅(qū) 動液晶顯示面板41的掃描線Y,到Y(jié)m。
為了穩(wěn)定且有效地打開冷陰極管背光4、到484，發(fā)光定時控制器 45和頻率控制器47i到47m給從反相器46!到464供給到背光48,到484 的驅(qū)動脈沖電壓ei到e4提供頻率控制，在點亮背光48i到484的初始階
段提高驅(qū)動脈沖電壓e！到e4的頻率，在背光48!到484的操作穩(wěn)定之后 降低該頻率。
控制背光亮度的一個公知的方法是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制， 其涉及將PWM調(diào)制的驅(qū)動信號供給到背光，其中PWM調(diào)制的驅(qū)動信 號是開/關(guān)控制的矩形脈沖信號，脈沖寬度根據(jù)希望的亮度來控制。該 方法通常適用于LED背光的背光亮度控制。當(dāng)PWM調(diào)制的驅(qū)動信號 抬升到"H"時打開背光，當(dāng)PWM調(diào)制的驅(qū)動信號下降到"L"時關(guān) 閉背光。通過PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比來控制背光的亮度。
通常，通過專門的時鐘信號對背光亮度的PWM控制進(jìn)行定時。 這就不希望地需要給LCD驅(qū)動器供給至少兩個時鐘信號專門用于 PWM控制的時鐘信號和用于像素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硪粋€時鐘信號， 所述像素數(shù)據(jù)是表示將要顯示的幀圖像的各個圖像像素的灰度級的數(shù) 據(jù)；后一個時鐘信號通常稱作"點時鐘"。為了滿足電力消耗減小的 要求，并不期望使用兩個時鐘信號；產(chǎn)生更多數(shù)量的時鐘信號會不希 望地提高電力消耗。從數(shù)據(jù)傳輸量增加以滿足較高分辨率需求的背景 出發(fā)，增加的電力消耗是移動信息設(shè)備的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面中，顯示設(shè)備具有其上設(shè)置有多個顯示像素 的顯示面板；對所述顯示面板進(jìn)行照明的背光；和驅(qū)動所述顯示面板 的顯示面板驅(qū)動器。所述顯示面板驅(qū)動器從外部接收圖像數(shù)據(jù)和用于 控制接收所述圖像數(shù)據(jù)的定時的時鐘信號。所述顯示面板驅(qū)動器包括 背光控制器，其產(chǎn)生驅(qū)動所述背光的PWM調(diào)制的驅(qū)動信號。所述PWM 調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率取決于通過對從外部接收的所述時鐘信號進(jìn)行 分頻而產(chǎn)生的分頻的時鐘信號。所述分頻的時鐘信號被產(chǎn)生，以使得 當(dāng)從外部接收的所述時鐘信號的頻率被切換時，保持所述PWM調(diào)制的 驅(qū)動信號的所述頻率恒定。


本發(fā)明上面和其他的目的、優(yōu)點和特征將從下面參照附圖的特定 優(yōu)選實施例的描述而變得更加顯而易見，其中
圖1是圖解常規(guī)液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的電路圖2是圖解VGA和QVGA分辨率的點時鐘信號、水平同步信號 和垂直同步信號的示例波形的視圖3是圖解流過LED背光的電流對PWM占空比的相關(guān)性的圖表； 圖4是圖解本發(fā)明第一個實施例中的液晶顯示設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的
框圖5是由尺寸識別電路進(jìn)行的自動尺寸識別的示例視圖6是圖解第一個實施例中的VGA和QVGA分辨率的點時鐘信
號、水平同步信號、垂直同步信號和PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的示例波形
的視圖7是圖解第一個實施例中的水平和垂直圖像放大的示例視圖； 圖8A是圖解像素數(shù)據(jù)與外部提供的圖像數(shù)據(jù)中的圖像像素的相 關(guān)性的視圖8B是圖解像素數(shù)據(jù)與從外部提供圖像數(shù)據(jù)的LCD面板上的顯 示像素的相關(guān)性的視圖9是圖解本發(fā)明第二個實施例中的液晶顯示設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的
框圖IO是圖解計算平均圖像電平(APL)的過程的流程圖11是圖解APL與自動亮度設(shè)定值之間的相關(guān)性的視圖12是圖解第三個實施例中的液晶顯示設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例
在一種實施方案中，LCD驅(qū)動器被設(shè)計成通過對點時鐘信號的分 頻，來產(chǎn)生對背光亮度進(jìn)行PWM控制的時鐘信號，該點時鐘信號是從 外部提供的用于向LCD驅(qū)動器進(jìn)行像素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘信號。 這就使得不再需要產(chǎn)生專門用于PWM控制的時鐘信號，有效地減小了 LCD設(shè)備內(nèi)的電力消耗。該方案的一個方面是，點時鐘信號的頻率變化伴隨著用于PWM 控制的時鐘信號的頻率變化。LCD驅(qū)動器通常設(shè)計成適用于不同的圖 像分辨率(例如提供640x480個圖像像素的VGA (視頻圖形陣列)分 辨率、和提供320x240個像素的QVGA (四分之一VGA)分辨率)。 點時鐘信號的頻率根據(jù)圖像分辨率而變化，如圖2中所示，其圖解了 VGA和QVGA分辨率的點信號DOTCLK、水平同步信號Hsync和垂 直同步信號Vsync的示例波形。
不期望的是，LED背光的亮度依賴于向其供給的PWM調(diào)制的驅(qū) 動信號的頻率，因此根據(jù)期望的分辨率切換點時鐘信號的頻率會導(dǎo)致 背光亮度中不期望的變化。在下面詳細(xì)討論依賴于PWM調(diào)制的驅(qū)動信 號頻率的LED背光亮度變化。
圖3是流過LED背光的電流相對于供給到LED背光的PWM調(diào)制 的驅(qū)動信號的占空比的圖表。在獲得圖3的圖表時，使用Texas Instrument公司的LED驅(qū)動器TPS61060。水平軸表示PWM調(diào)制的驅(qū) 動信號的占空比，單位為百分比(O到100%),垂直軸表示供給到LED 背光的電流，單位為毫安培(0到22mA)。應(yīng)當(dāng)理解，流過LED背光 的電流還依賴于PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的電壓電平，因此圖3的圖表中 表示的電流值應(yīng)僅僅理解為范例。圖3中顯示了三個曲線； 一個是當(dāng) PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率為100Hz時的情形，一個是500Hz的情形， 另一個是lkHz的情形。
PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比與流過LED背光的電流之間的關(guān) 系表現(xiàn)出相對于PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率的不可忽略變化。LED 背光的亮度依賴于流過其的電流，因此其還依賴于PWM調(diào)制的驅(qū)動信 號的頻率。因此，保持背光亮度恒定需要保持PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的 占空比和頻率都不變。
下面描述的LCD驅(qū)動器結(jié)構(gòu)有效地解決了這一問題。在下面描述 的LCD驅(qū)動器結(jié)構(gòu)中，通過點時鐘信號的分頻來產(chǎn)生用于對背光亮度 進(jìn)行PWM控制的時鐘信號?？刂品诸l比，從而即使當(dāng)顯示的圖像的分 辨率切換時，PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率仍保持不變，以避免背光亮 度不希望的變化。
在下面，現(xiàn)在將參照示意性的實施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域熟練技 術(shù)人員將認(rèn)識到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)可實現(xiàn)許多替換的實施例，且本 發(fā)明并不限于為了解釋目的而說明的這些實施例。
(第一實施例)
圖4是本發(fā)明第一實施例中的液晶顯示設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的框圖。 第一實施例中的液晶顯示設(shè)備設(shè)置有處理器100、LCD驅(qū)動器200、LCD 面板300和背光400。在LCD面板300上以行和列設(shè)置有多個顯示像 素。在該實施例中，使用LED背光作為背光400。
LCD驅(qū)動器200由控制電路部210、顯示面板控制部220、和背光 控制部230組成?？刂齐娐凡?10包括控制電路211、尺寸識別電路 213、和水平放大電路214。控制電路211包括用戶設(shè)定寄存器212。 顯示面板控制部220包括灰度電壓產(chǎn)生器211、柵極線驅(qū)動電路222、 鎖存電路223、 D/A轉(zhuǎn)換器224、和數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路225。背光控制部 230包括背光控制電路233。
處理器100與控制電路211和用戶設(shè)定寄存器212相連?？刂齐?路211與尺寸識別電路213、灰度電壓產(chǎn)生器221、和柵極線驅(qū)動電路 222相連。用戶設(shè)定寄存器212與背光控制電路233相連。尺寸識別電 路213與水平放大電路214和背光控制電路233相連。水平放大電路 214與鎖存電路223相連。鎖存電路223與D/A轉(zhuǎn)換器224相連?；?度電壓產(chǎn)生器221與D/A轉(zhuǎn)換器224相連。D/A轉(zhuǎn)換器224與數(shù)據(jù)線 驅(qū)動電路225相連。數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路225與LCD面板300相連。柵極線驅(qū)動電路222也與LCD面板300相連。背光控制電路233與背光400 相連。
處理器100將圖像數(shù)據(jù)901、點時鐘信號920、同步信號910、和 用戶設(shè)定值930供給到控制電路211。圖像數(shù)據(jù)901包括像素數(shù)據(jù)，該 像素數(shù)據(jù)表示在所要顯示圖像中的相應(yīng)圖像像素的灰度級。點時鐘信 號920是用于在向LCD驅(qū)動器200傳送圖像數(shù)據(jù)901時進(jìn)行同步的時 鐘信號；點時鐘信號920表示控制電路211鎖存圖像數(shù)據(jù)901的各個 像素數(shù)據(jù)的定時。同步信號910包括水平同步信號Hsync和垂直同步 信號Vsync。本領(lǐng)域公知的是，水平同步信號912是表示每個水平掃描 周期開始的定時信號；對于每個水平掃描周期，用于一條水平線的顯 示像素的像素數(shù)據(jù)被傳送到LCD驅(qū)動器200。另一方面，垂直同步信 號Vsync是表示每個垂直掃描周期開始的定時信號；對于每個垂直掃 描周期，用于一幀圖像的像素數(shù)據(jù)被傳送到LCD驅(qū)動器200。用戶設(shè) 定值930表示由用戶確定的背光400的理想亮度。用戶設(shè)定值930存 儲在用戶設(shè)定寄存器212中。
控制電路211將接收的圖像數(shù)據(jù)901、點時鐘信號920、和同步信 號910傳送到尺寸識別電路213。此外，控制電路211還提供LCD驅(qū) 動器200的整體控制。具體地說，控制電路211響應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)901、 點時鐘信號920和同步信號910，產(chǎn)生灰度電壓設(shè)定信號941、數(shù)據(jù)線 驅(qū)動定時控制信號943、和柵極線驅(qū)動定時控制信號944,并將這些產(chǎn) 生的信號分別供給到灰度電壓產(chǎn)生器221、數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路225、和柵 極線驅(qū)動電路222。
控制電路211還將在用戶設(shè)定寄存器212中存儲的用戶設(shè)定值930 傳送到背光控制電路233。
尺寸識別電路213從點時鐘信號920和同步信號910(包括水平和 垂直同步信號Hsync和Vsync)中，識別出為圖像數(shù)據(jù)901定義的圖像
尺寸(或圖像分辨率)。圖5圖解了點時鐘信號920以及水平和垂直 同步信號Hsync和Vsync。對于水平同步信號Hsync的每個周期(即每 個水平掃描周期)，通過點時鐘信號920的時鐘周期數(shù)確定水平分辨 率。對于垂直同步信號Vsync的每個周期(即每個垂直掃描周期)， 通過水平同步信號Hsync的周期數(shù)確定垂直分辨率。
然而應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)確定水平和垂直分辨率中的一個時，對于預(yù)先 給定允許的圖像分辨率的情形，另一個就自動確定了。例如當(dāng)僅允許 兩種分辨率VGA (640x480個圖像像素)和QVGA (320x240個圖像 像素)時，通過為水平同步信號Hsync的某一周期，對點時鐘信號910 的時鐘周期數(shù)進(jìn)行計數(shù)，可以確定整個圖像分辨率；當(dāng)在水平同步信 號Hsync的一個周期中計數(shù)得到點時鐘信號910的480個周期(或更 多)時，可以將圖像確定為VGA格式的；否則，可以將圖像確定為 QVGA格式的。
優(yōu)選是在垂直后沿(VBP)周期期間內(nèi)執(zhí)行自動尺寸識別處理。 在垂直后沿周期期間內(nèi)，LCD面板300不被LCD驅(qū)動器200驅(qū)動；這 有效避免了由于自動尺寸識別處理所需的時間周期而導(dǎo)致的圖像顯示 中的延遲，以及當(dāng)相鄰兩幀圖像具有不同分辨率時可能發(fā)生的顯示圖 像的波動。
自動圖像尺寸識別的結(jié)果用于兩個目的第一，尺寸識別電路213 對自動圖像尺寸識別的結(jié)果作出響應(yīng)而產(chǎn)生分頻的時鐘信號921，該時 鐘信號用于在背光亮度的PWM控制中進(jìn)行定時。分頻的時鐘信號921 是通過點時鐘信號910的分頻而產(chǎn)生的時鐘信號。分頻的時鐘信號921 的頻率確定了供給到背光400的PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933。分頻操作 的分頻比是根據(jù)為圖像數(shù)據(jù)901定義的圖像尺寸(或分辨率)來確定 的。如后面所述，確定分頻比，以使得分頻的時鐘信號921的頻率相 對于點時鐘信號910的頻率變化而保持不變。應(yīng)當(dāng)注意，分頻比可設(shè) 為一；在該情形中，通過復(fù)制點時鐘信號910來產(chǎn)生分頻的時鐘信號
921。在一種實施方案中，對于VGA分辨率，分頻比設(shè)為十六，而對 于QVGA分辨率，分頻比設(shè)為四；當(dāng)將要顯示的圖像為VGA分辨率 時，分頻的時鐘信號921的頻率是點時鐘信號920的十六分之一，而 當(dāng)將要顯示的圖像為QVGA分辨率時，分頻的時鐘信號921的頻率是 點時鐘信號920的四分之一。
第二，尺寸識別電路213對自動圖像尺寸識別的結(jié)果作出響應(yīng)而 產(chǎn)生水平圖像放大控制信號903，其被供給到水平放大電路214，以表 示在水平放大電路214中實施的水平圖像放大的放大率。尺寸識別電 路213還將圖像數(shù)據(jù)901傳送到水平放大電路214。
由尺寸識別電路213產(chǎn)生的分頻的時鐘信號921被背光控制電路 233接收。背光控制電路233還從用戶設(shè)定寄存器212接收用戶設(shè)定值 930，并響應(yīng)于分頻的時鐘信號921和用戶設(shè)定寄存器212來產(chǎn)生PWM 調(diào)制的驅(qū)動信號933。詳細(xì)地說，背光控制電路233與分頻的時鐘信號 921同步地產(chǎn)生PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933，從而PWM調(diào)制的驅(qū)動信 號933的頻率與分頻的時鐘信號921相同。響應(yīng)于用戶設(shè)定值930， PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的占空比被控制在O到100%的范圍上。背 光控制電路233將PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933供給到背光400，由此驅(qū) 動背光400。
背光400響應(yīng)于PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933，對LCD面板300照 明。當(dāng)PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的電壓電平抬升到"H"時，背光400 將光發(fā)射到LCD面板300上。
另一方面，水平放大電路214從尺寸識別電路213接收圖像數(shù)據(jù) 901和水平圖像放大控制信號903，如果需要的話，還對圖像數(shù)據(jù)901 進(jìn)行水平圖像放大處理。結(jié)果得到的圖像數(shù)據(jù)在下文中被稱作放大的 圖像數(shù)據(jù)902。放大的圖像數(shù)據(jù)902是通過響應(yīng)于水平圖像放大控制信 號903而在水平方向上放大圖像數(shù)據(jù)901所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)水平
圖像放大控制信號903指示在水平方向上兩倍放大時，水平放大電路 214就將圖像數(shù)據(jù)901中的每個圖像像素的像素數(shù)據(jù)變?yōu)槎?，作為?大的圖像數(shù)據(jù)902中水平相鄰的相應(yīng)兩個像素的像素數(shù)據(jù)。當(dāng)放大率 被水平圖像放大控制信號903指示為一時，接收的圖像數(shù)據(jù)901就不 變地輸出，作為放大的圖像數(shù)據(jù)902。當(dāng)表示的放大率不是整數(shù)時，通 過公知的技術(shù)對水平方向進(jìn)行放大處理。還應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)表示的放大 率小于1時，可通過公知的技術(shù)，在水平放大電路214中進(jìn)行在水平 方向上的圖像數(shù)據(jù)901的減小。
灰度電壓產(chǎn)生器221對從控制電路211接收的灰度電壓設(shè)定信號 941作出響應(yīng)而產(chǎn)生一組灰度電壓942。產(chǎn)生的灰度電壓942被供給到 D/A轉(zhuǎn)換器224。
柵極線驅(qū)動電路222從控制電路211接收柵極線驅(qū)動定時控制信 號944，并響應(yīng)于柵極線驅(qū)動定時控制信號944,順序地驅(qū)動LCD面 板30O的柵極線。
鎖存電路223以LCD面板300上顯示像素的水平線為單位，鎖存 放大的圖像數(shù)據(jù)902,并將放大的圖像數(shù)據(jù)902傳送到D/A轉(zhuǎn)換器224。 在該實施例中，柵極線驅(qū)動電路222和鎖存電路223適于為放大的圖 像數(shù)據(jù)902提供垂直圖像放大。在一種實施方案中，在鎖存電路223 將相同的像素數(shù)據(jù)供給到D/A轉(zhuǎn)換器224的同時,柵極線驅(qū)動電路222 驅(qū)動相鄰的兩個掃描線。這在垂直方向上獲得了兩倍的圖像放大。
D/A轉(zhuǎn)換器224從鎖存電路223以水平線為單位接收放大的圖像 數(shù)據(jù)卯2,還從灰度電壓產(chǎn)生器221接收灰度電壓942。 D/A轉(zhuǎn)換器224 通過使用灰度電壓942，對放大的圖像數(shù)據(jù)902提供D/A轉(zhuǎn)換，從而 產(chǎn)生具有與放大的圖像數(shù)據(jù)902的各值對應(yīng)的電壓電平的電壓信號。 D/A轉(zhuǎn)換器224將產(chǎn)生的電壓信號供給到數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路225。
數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路225響應(yīng)于從D/A轉(zhuǎn)換器224接收的電壓信號， 驅(qū)動LCD面板300的數(shù)據(jù)線。響應(yīng)于從控制電路211接收的數(shù)據(jù)線驅(qū) 動定時控制信號943來控制驅(qū)動數(shù)據(jù)線的定時。
在下面，將描述在其中允許根據(jù)VGA分辨率(640x480個圖像像 素)和QVGA分辨率(320x240個圖像像素)中任意一種產(chǎn)生圖像數(shù) 據(jù)901、同時根據(jù)VGA分辨率設(shè)計LCD面板300的情形下，LCD驅(qū) 動器200的示例性操作。如下面所述，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)901的格式是依據(jù) QVGA分辨率時，對于水平和垂直方向來說，圖像數(shù)據(jù)901都經(jīng)過兩 倍的圖像放大。
當(dāng)處理器100向LCD驅(qū)動器200供給圖像數(shù)據(jù)901、點時鐘信號 910和同步信號920 (水平和垂直同步信號Hsync和Vsync)時，尺寸 識別電路213通過為VBP周期中所包含的水平同步信號Hsync中的一 個特定周期，對點時鐘信號910的時鐘周期數(shù)進(jìn)行計數(shù)，來執(zhí)行自動 尺寸識別。當(dāng)對于水平同步信號Hsync的該特定周期，計數(shù)得到點時 鐘信號910的480個周期(或更多時)，尺寸識別電路213就確定圖 像數(shù)據(jù)901是以VGA格式供給的；否則，尺寸識別電路213就確定圖 像數(shù)據(jù)901是以QVGA格式供給的。
尺寸識別電路213通過點時鐘信號DOTCLK的分頻產(chǎn)生分頻的時 鐘信號921。盡管點時鐘信號DOTCLK的頻率在VGA和QVGA分辨 率之間不同，但尺寸識別電路213通過調(diào)節(jié)分頻比而保持分頻的時鐘 信號921的頻率不變(就是說，保持PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的頻率 不變)，如圖6中所示。在圖6所示的方案中，對于VGA格式的圖像 數(shù)據(jù)901，尺寸識別電路213將分頻比設(shè)定為十六，而對于QVGA格 式的圖像數(shù)據(jù)901，將分頻比設(shè)定為四。應(yīng)當(dāng)注意， 一般來說，對于當(dāng) 柵極線驅(qū)動電路222和鎖存電路223給出M倍垂直圖像放大時，水平 放大電路214給出N倍水平圖像放大的情形來說，尺寸識別電路213 將分頻比降為(NxM)分之一。
圖7是圖解由水平放大電路214、柵極線驅(qū)動電路222和鎖存電路 223給出的水平和垂直圖像放大的視圖。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)901是以QVGA 格式供給時，水平放大電路214給出兩倍的水平圖像放大，而柵極線 驅(qū)動電路222和鎖存電路223給出兩倍的垂直圖像放大。詳細(xì)地說， 水平放大電路214將圖像數(shù)據(jù)901中的由數(shù)字"1"表示的每個圖像像 素的像素數(shù)據(jù)變?yōu)槎?，作為放大的圖像數(shù)據(jù)902中由數(shù)字"2"表 示的水平相鄰的兩個像素的像素數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)鎖存電路223將相同 的像素數(shù)據(jù)供給到D/A轉(zhuǎn)換器224時，柵極線驅(qū)動電路222驅(qū)動兩個 相鄰的柵極線。其結(jié)果是，響應(yīng)于相同的像素數(shù)據(jù)，由數(shù)字3表示的 LCD面板300的2x2個像素被驅(qū)動。圖8A和圖8B圖解了在水平和垂 直方向都給出兩倍圖像放大的情形中，輸入圖像數(shù)據(jù)901的像素數(shù)據(jù) 與實際用于驅(qū)動LCD面板300上像素的放大的圖像數(shù)據(jù)902的像素數(shù) 據(jù)之間的相關(guān)性。例如，與圖像數(shù)據(jù)901中的左下側(cè)圖像像素相關(guān)的 像素數(shù)據(jù)DOO用于驅(qū)動LCD面板300左下角上的2x2個像素的陣列。
正如所述，本實施例的LCD驅(qū)動器200被設(shè)計成通過點時鐘信號 910的分頻來產(chǎn)生分頻的時鐘信號921。這就不需要從外部向LCD驅(qū) 動器200供給專門用于背光亮度的PWM控制的時鐘信號，有效減小了 液晶顯示設(shè)備的電力消耗。根據(jù)為圖像數(shù)據(jù)901定義的圖像尺寸(或 圖像分辨率)來控制分頻比，由此保持分頻的時鐘信號921的頻率(即 PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的頻率)不變。這有效避免了背光400的亮 度中不希望的變化。
(第二實施例)
圖9是圖解第二實施例中的液晶顯示設(shè)備的示例性整體結(jié)構(gòu)的框 圖。除了是響應(yīng)于顯示的幀圖像的平均圖像電平(APL)來自動調(diào)節(jié)背 光400的亮度之外，第二實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)幾乎與第一實 施例的相同。更具體地說，沒有提供用戶設(shè)定寄存器212，而是為背光 控制部230附加提供了自動亮度調(diào)節(jié)電路231。
在第二實施例中，除了圖像水平放大控制信號903和分頻的信號 921之外，尺寸識別電路213還產(chǎn)生圖像分辨率信號904，用于表示為 圖像數(shù)據(jù)卯l定義的水平和垂直分辨率。如第一實施例中所述，對于 每個水平掃描周期，尺寸識別電路21可以根據(jù)點時鐘信號910的時鐘 周期數(shù)來確定水平分辨率，對于每個垂直掃描周期，可以根據(jù)水平同 步信號Hsync的周期數(shù)來確定垂直分辨率。以與第一實施例相同的方 式來產(chǎn)生圖像水平放大控制信號903和分頻的信號921。尺寸識別電路 213供給圖像數(shù)據(jù)901、分頻的時鐘信號921和圖像分辨率信號904。
自動亮度調(diào)節(jié)電路231響應(yīng)于從尺寸識別電路213接收的圖像數(shù) 據(jù)901、分頻的時鐘信號921和圖像分辨率信號904，產(chǎn)生自動亮度設(shè) 定值931。自動亮度設(shè)定值931表示背光400的期望亮度。更具體地說， 自動亮度調(diào)節(jié)電路231計算從圖像數(shù)據(jù)901中計算得到的每個幀圖像 的APL，并根據(jù)計算的APL來確定自動亮度設(shè)定值931。自動亮度設(shè) 定值931隨著計算的APL的增加而增加，使得背光400的亮度隨著計 算的APL的增加而增加。
在計算APL時，自動亮度調(diào)節(jié)電路231使用在每個幀圖像中包含 的由圖像分辨率信號904表示的像素數(shù)。在一種實施方式中，自動亮 度調(diào)節(jié)電路231通過使用描述APL與自動亮度設(shè)定值931之間相關(guān)性 的數(shù)據(jù)庫表，根據(jù)APL來確定自動亮度設(shè)定值931。代替地，自動亮 度調(diào)節(jié)電路231也可包含用于根據(jù)APL來計算自動亮度設(shè)定值931的 程序。
背光控制電路233從自動亮度調(diào)節(jié)電路231接收分頻的時鐘信號 921和自動亮度設(shè)定值931，并響應(yīng)于分頻的時鐘信號921和自動亮度 設(shè)定值931來產(chǎn)生PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933。詳細(xì)地說，背光控制電 路233與分頻的時鐘信號921同步地產(chǎn)生PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933， 從而PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的頻率與分頻的時鐘信號921相同。根
響應(yīng)于自動亮度設(shè)定值931， PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的占空比被控 制在0到100%的范圍上。背光控制電路233將PWM調(diào)制的驅(qū)動信號 933供給到背光400，由此驅(qū)動背光400。
背光400響應(yīng)于PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933，對LCD面板300進(jìn) 行照明。當(dāng)PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933的電壓電平抬升到"H"時，背 光400將光發(fā)射到LCD面板300上。
在上述的LCD驅(qū)動器結(jié)構(gòu)中，對于具有增加的APL的幀圖像， 背光400的亮度增加，對于具有降低的APL的幀圖像，背光400的亮 度降低。這有效減小了LCD面板300的整體亮度的波動。
根據(jù)APL控制背光400的亮度的一個問題在于增加了計算APL 所需的計算量。計算某一幀圖像的APL的常規(guī)方法涉及下述步驟計 算該幀圖像內(nèi)所有圖像像素的亮度總和(之后稱作總亮度和YTotal)， 并將總亮度和YTotal除以圖像像素的總數(shù)。然而，由于與加法和減法 操作相比，除法操作所需的計算負(fù)荷較大，所以該方法計算速度較慢。
在本實施例中，使用了一種特定的技術(shù)來提髙計算APL時的計算 速度，如下所述。
在本實施例中，APL是作為由下面公式定義的亮度分?jǐn)?shù)F來計算<formula>formula see original document page 19</formula>
其中Y！是像素i的亮度值，Sum—Ymax是由下式確定的可允許最
大亮度的總和
<formula>formula see original document page 19</formula>
其中Ymax是像素的可允許的最大亮度，Np^是目標(biāo)幀圖像中的 像素總數(shù)。公式(1)中的分子Z表示目標(biāo)幀圖像中的所有像素的總和。
由公式(1)給出的亮度分?jǐn)?shù)F表示目標(biāo)幀圖像的整體亮度，其以 在一個幀圖像中包含的具有可允許最大亮度的像素數(shù)的形式表示；當(dāng)
目標(biāo)幀圖像具有F的亮度分?jǐn)?shù)時，其意味著目標(biāo)幀圖像的整體亮度實 質(zhì)上與包含具有可允許最大亮度的F個像素的圖像的整體亮度相同。 當(dāng)為目標(biāo)幀圖像中的各個像素順序地累加亮度值Y。且每當(dāng)累加的和 達(dá)到可允許最大亮度Ymax的任意倍數(shù)時為計數(shù)值加一時，將獲得的亮 度分?jǐn)?shù)F作為結(jié)果得到的計數(shù)值。在這一方法中，亮度分?jǐn)?shù)F的最大 值為一，即100%。為了便于計算，這一方法被修改，使得亮度分?jǐn)?shù)F 的最大值為256。更具體地說，通過每當(dāng)計數(shù)值達(dá)到圖像中像素總數(shù)的 256分之一時將亮度分?jǐn)?shù)F加一，來獲得亮度分?jǐn)?shù)F。
在實際的方案中，優(yōu)選通過圖IO中所示的過程來計算APL。在該 過程中，沒有通過累加亮度值Yi來計算YTotal,而是僅通過加法和減 法操作來計算當(dāng)YTotal除以256時的商Y一DIV和余數(shù)Y—MOD。
在步驟S100處，變量i， Y一MOD， 丫_0 和APL被復(fù)位為零。 變量"i"用于表示包含在目標(biāo)幀圖像中的像素。變量"APL"用于通 過累加來計算在整個目標(biāo)幀圖像上的亮度值的平均值。目標(biāo)幀圖像的 APL作為在該過程的最后階段獲得的可變"APL"的值來獲得。
在步驟S101處，根據(jù)下面的公式來獲得目標(biāo)像素i的亮度值Yi: Yi-0.299Ri+0.587Gi+0.114Bi，
其中Ri， Gi，和Bi是目標(biāo)像素的紅色點(或子像素)、綠色點和 藍(lán)色點的灰度級。通過如此獲得的亮度值Yi來增加變量Y—MOD。
當(dāng)在步驟S102處確定Y_MOD等于或大于給定的常數(shù)255時，在 步驟S103時Y—MOD減少255，該過程繼續(xù)到步驟S104。應(yīng)當(dāng)注意，
255是亮度值Yi可允許的最大值。否則，該過程跳到步驟S107。
當(dāng)在步驟S104處確定將變量Y—DIV增加到給定的常數(shù)AREA, 則該過程繼續(xù)到步驟S105，在該步驟處變量APL加一，變量Y一DIV 被復(fù)位到一。應(yīng)當(dāng)注意，常數(shù)AREA是等于目標(biāo)幀圖像中的像素總數(shù) 的1/256的值。如果變量Y—DIV沒有增加到常數(shù)AREA，則該過程繼 續(xù)到步驟S106。
在步驟S106處,變量Y—DIV加一。
在步驟S107和S108處，變量i加一，并檢査是否滿足了最終條 件。因此，為目標(biāo)幀圖像中的所有像素來循環(huán)步驟S101到106。
最后，目標(biāo)幀圖像的APL是作為存儲在變量APL中的值來獲得的。
應(yīng)當(dāng)注意，上述過程完全不包括計算APL時的除法，有效減小了 計算量。這有效提高了計算速度。還應(yīng)當(dāng)注意，在該過程中并行執(zhí)行 APL的計算和圖像放大處理；用原始的圖像數(shù)據(jù)901 (不是放大的圖像 數(shù)據(jù)902)計算APL允許這種并行操作。這有效提高了 LCD驅(qū)動器200 的整體操作速度。
圖11粗略地圖解了 APL與自動亮度設(shè)定值931之間的相關(guān)性。 自動亮度設(shè)定值931隨著獲得的APL的增加而增加，使得背光400的 亮度能夠隨著整幀圖像平均變亮而提高。另一方面，自動亮度設(shè)定值 931隨著獲得的APL的降低而降低，使得背光400的亮度能夠隨著整 幀圖像的變暗而降低。
(第三實施例)
圖12是第三實施例中的液晶顯示設(shè)備的示例性整體結(jié)構(gòu)的框圖。 第三實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)幾乎與第一實施例的相同。差別在于是根據(jù)由自動亮度調(diào)節(jié)電路231計算的APL以及在用戶設(shè)定寄存器212中存儲的用戶設(shè)定值930兩者來控制背光400的亮度的。在下面將 主要描述該差別。
在第三實施例中，背光控制部230還附加包括自動亮度調(diào)節(jié)電路 231和背光亮度修正計算電路232。自動亮度調(diào)節(jié)電路231幾乎以與第 二實施例中所述相同的方式操作；自動亮度調(diào)節(jié)電路231根據(jù)從尺寸 識別電路213接收的圖像數(shù)據(jù)901和圖像分辨率信號904產(chǎn)生自動亮 度設(shè)定值931，同時將來自尺寸識別電路213的分頻的時鐘信號921傳 送到背光控制電路233。自動亮度設(shè)定值931被供給到背光亮度修正計 算電路232，而不是背光控制電路233。
背光亮度修正計算電路232從自動亮度調(diào)節(jié)電路231接收自動亮 度設(shè)定值931，并從用戶設(shè)定寄存器212接收用戶設(shè)定值930。背光亮 度修正計算電路232根據(jù)用戶設(shè)定值930和自動亮度設(shè)定值031兩者 來產(chǎn)生最終的背光亮度設(shè)定值932。用戶設(shè)定值930、自動亮度設(shè)定值 931和最終的背光亮度設(shè)定值932都以百分比的單位表示，范圍從0到 100%。在一種實施方案中，最終的背光亮度設(shè)定值932可簡單地作為 用戶設(shè)定值930與自動亮度設(shè)定值931的乘積來獲得。
背光控制電路233響應(yīng)于分頻的時鐘信號921和最終的背光亮度 設(shè)定值932，產(chǎn)生PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933。除了使用最終的背光亮 度設(shè)定值932來代替用戶設(shè)定值930之外，第三實施例中的背光控制 電路233的操作幾乎與第一實施例中的相同。PWM調(diào)制的驅(qū)動信號933 被供給到背光400，從而驅(qū)動背光400。
很明顯，本發(fā)明不限于上面的實施例，而是在不脫離本發(fā)明的范 圍的情況下可進(jìn)行修改和變化。尤其應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可用于除液晶 顯示設(shè)備之外的其他任何類型的包含背光的顯示設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括其上設(shè)置有多個顯示像素的顯示面板；對所述顯示面板進(jìn)行照明的背光；和驅(qū)動所述顯示面板的顯示面板驅(qū)動器，其中所述顯示面板驅(qū)動器從外部接收圖像數(shù)據(jù)和用于控制接收所述圖像數(shù)據(jù)的定時的時鐘信號；其中所述顯示面板驅(qū)動器包括背光控制器，其產(chǎn)生驅(qū)動所述背光的PWM調(diào)制的驅(qū)動信號，其中所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率取決于通過對從外部接收的所述時鐘信號進(jìn)行分頻而產(chǎn)生的分頻的時鐘信號，其中所述分頻的時鐘信號被產(chǎn)生，以使得當(dāng)從外部接收的所述時鐘信號的頻率被切換時，所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的所述頻率保持恒定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示設(shè)備，其中當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)的每個 幀圖像都具有數(shù)目小于在所述顯示面板上提供的所述多個顯示像素的 數(shù)目的圖像像素時，所述顯示面板驅(qū)動器對所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像放 大，并響應(yīng)于經(jīng)過所述圖像放大的所述圖像數(shù)據(jù)來驅(qū)動所述顯示面板， 同時通過控制所述分頻的時鐘信號的頻率，保持所述PWM調(diào)制的驅(qū)動 信號的所述頻率恒定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示面板驅(qū)動器進(jìn) 一步包括用戶設(shè)定寄存器，以及其中所述背光控制器響應(yīng)于在所述用戶設(shè)定寄存器中存儲的數(shù) 據(jù)，來控制所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示面板驅(qū)動器進(jìn) 一步包括自動亮度調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)來計算每個幀圖像的平均圖像電平，以及其中所述背光控制器響應(yīng)于所述計算出的平均圖像電平，來控制所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備，其中當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)的每個 幀圖像都具有數(shù)目小于在所述顯示面板上提供的所述多個顯示像素的 數(shù)目的圖像像素時，所述自動亮度調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述格式的所述圖像 數(shù)據(jù)來計算所述平均圖像電平，且其中所述背光控制器響應(yīng)于所述計算出的平均圖像電平，來控制 所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示設(shè)備，其中為所述圖像像素定義的 所述圖像像素數(shù)目被允許是在所述顯示面板上提供的所述顯示像素的 2"分之一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示面板驅(qū)動器從 外部接收垂直和水平同步信號，所述顯示面板驅(qū)動器從外部接收的所 述時鐘信號是點時鐘信號，其中所述顯示面板驅(qū)動器進(jìn)一步包括尺寸識別電路，其響應(yīng)于所述點時鐘信號和所述垂直和水平同步 信號，來識別所述圖像數(shù)據(jù)的水平和垂直分辨率；水平放大電路，用于響應(yīng)于所述識別出的水平分辨率，對所述圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行水平圖像放大，從而產(chǎn)生放大的圖像數(shù)據(jù)；和顯示面板控制部，用于響應(yīng)于所述放大的圖像數(shù)據(jù)來驅(qū)動所述顯 示面板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示面板控制部用 于響應(yīng)于所述識別出的垂直分辨率，對經(jīng)過所述水平圖像放大的所述 圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直圖像放大，且其中所述顯示面板控制部包括用于產(chǎn)生一組灰度電壓的灰度電壓產(chǎn)生器； 鎖存電路，其用于鎖存來自所述水平放大電路的所述放大的圖像數(shù)據(jù)；D/A轉(zhuǎn)換器，其通過使用所述灰度電壓對所述放大的圖像數(shù)據(jù)提 供D/A轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生具有與所述放大的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的電壓電平的 電壓信號；數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路，其響應(yīng)于從所述D/A轉(zhuǎn)換器接收的所述電壓信 號來驅(qū)動所述顯示面板的數(shù)據(jù)線；和柵極線驅(qū)動電路，其響應(yīng)于所述識別出的垂直分辨率來驅(qū)動所述 顯示面板的掃描線。
9. 一種顯示面板驅(qū)動器，包括控制電路部，其用于從外部接收圖像數(shù)據(jù)和時鐘信號，識別為所 述圖像數(shù)據(jù)定義的分辨率，并對所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行水平圖像放大以產(chǎn) 生放大的圖像數(shù)據(jù)；顯示面板控制部，其響應(yīng)于從所述圖像數(shù)據(jù)和所述放大的圖像數(shù) 據(jù)中選擇的一個來驅(qū)動顯示面板，從而響應(yīng)于所述識別出的分辨率來 垂直放大在所述顯示面板上顯示的圖像；和背光控制部，其用于給背光供給PWM調(diào)制的驅(qū)動信號，其中所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率取決于通過對從外部接收 的所述時鐘信號進(jìn)行分頻而產(chǎn)生的分頻的時鐘信號，其中所述分頻的時鐘信號被產(chǎn)生，以使得當(dāng)從外部接收的所述時 鐘信號的頻率被切換時，保持所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的所述頻率恒 定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示面板驅(qū)動器，其中從外部接收的 所述時鐘信號是點時鐘信號，所述圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸與所述點時鐘 信號同步，其中所述顯示面板驅(qū)動器從外部接收垂直和水平同步信號； 其中所述控制電路部包括控制電路，其用于接收所述圖像數(shù)據(jù)、所述點時鐘信號和所述垂 直及水平同步信號，并提供所述顯示面板驅(qū)動器的整體控制；尺寸識別電路，其根據(jù)所述點時鐘信號和所述垂直及水平同步信 號來識別所述圖像數(shù)據(jù)的水平和垂直分辨率；和水平放大電路，其用于響應(yīng)于所述識別出的水平分辨率，對所述 圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行水平圖像放大，從而產(chǎn)生放大的圖像數(shù)據(jù)，其中所述顯示面板控制部包括用于產(chǎn)生一組灰度電壓的灰度電壓產(chǎn)生器；鎖存電路，其用于鎖存從所述圖像數(shù)據(jù)和來自所述水平放大電路 的所述放大的圖像數(shù)據(jù)中所選擇的一個；D/A轉(zhuǎn)換器，其通過使用所述灰度電壓對從所述圖像數(shù)據(jù)和所述 放大的圖像數(shù)據(jù)中所選擇的一個提供D/A轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生具有與從所 述圖像數(shù)據(jù)和所述放大的圖像數(shù)據(jù)中所選擇的一個對應(yīng)的電壓電平的 電壓信號；數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路，其響應(yīng)于從所述D/A轉(zhuǎn)換器接收的所述電壓信 號，來驅(qū)動所述顯示面板的數(shù)據(jù)線；和柵極線驅(qū)動電路，其響應(yīng)于所述識別出的垂直分辨率，來驅(qū)動所 述顯示面板的掃描線，且其中所述背光控制部包括背光控制電路，其響應(yīng)于所述分頻的時鐘信號來產(chǎn)生所述PWM 調(diào)制的驅(qū)動信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示面板驅(qū)動器，其中所述控制電路 包括用戶設(shè)定寄存器，其存儲從外部接收的用戶設(shè)定數(shù)據(jù)，且其中所述背光控制電路響應(yīng)于所述用戶設(shè)定數(shù)據(jù)，來控制所述 PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示面板驅(qū)動器，其中所述背光控制 部進(jìn)一步包括自動亮度調(diào)節(jié)電路，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)來計算每個幀 圖像的平均圖像電平，且其中所述背光控制電路響應(yīng)于所述計算出的平均圖像電平，來控制所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的顯示面板驅(qū)動器，其中所述控制電路 包括用戶設(shè)定寄存器，其存儲從外部接收的用戶設(shè)定數(shù)據(jù)， 其中所述背光控制部進(jìn)一步包括-自動亮度調(diào)節(jié)電路，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)來計算每個幀圖像的平 均圖像電平；和背光亮度修正計算電路，其根據(jù)所述用戶設(shè)定數(shù)據(jù)和所述平均圖 像電平來計算亮度設(shè)定值，其中所述背光控制電路響應(yīng)于所述所述亮度設(shè)定值，來控制所述 PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的占空比。
全文摘要
一種顯示設(shè)備，其具有其上設(shè)置有多個顯示像素的顯示面板；對所述顯示面板進(jìn)行照明的背光；和驅(qū)動所述顯示面板的顯示面板驅(qū)動器。所述顯示面板驅(qū)動器從外部接收圖像數(shù)據(jù)和用于控制接收所述圖像數(shù)據(jù)的定時的時鐘信號。所述顯示面板驅(qū)動器包括背光控制器，其產(chǎn)生驅(qū)動所述背光的PWM調(diào)制的驅(qū)動信號。所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的頻率取決于通過對從外部接收的所述時鐘信號進(jìn)行分頻而產(chǎn)生的分頻的時鐘信號。所述分頻的時鐘信號被產(chǎn)生，以使得當(dāng)從外部接收的所述時鐘信號的頻率被切換時，保持所述PWM調(diào)制的驅(qū)動信號的所述頻率恒定。
文檔編號G09G3/34GK101202017SQ200710199539
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
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