CN105913809A - 一种调整液晶模组背光亮度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整液晶模组背光亮度的装置及方法，该装置包括设置于一颗可编程逻辑器件中的一任意波形发生模块和一PWM信号生成模块；该任意波形发生模块用于将波形数据生成任意电压波形数据信号；该PWM信号生成模块用于根据该PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr。本发明通过任意电压波形信号直接驱动液晶模组，能实现液晶模组的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果及预设。

Description

一种调整液晶模组背光亮度的装置及方法

技术领域

本发明涉及液晶模组背光驱动技术领域，具体涉及一种采用任意电压波形信号调整液晶模组背光亮度的装置及方法。

背景技术

现有的液晶模组背光亮度调节的技术方案一般采用固定驱动电压幅值和调整液晶模组背光IC开关频率的PWM调制方式，通过改变每一开关动作周期的脉冲宽度而达到控制液晶模组背光亮度的目的。随着人们对高品质、多样化的显示需求不断提高，对液晶模组的画面显示质量及背光调节提出了新的要求，模组产线需要特定的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果检测液晶模组的显示质量及背光IC的驱动效果，而现有的液晶模组背光亮度调节的技术方案不能实现液晶模组的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明公开一种调整液晶模组背光亮度的装置及方法，通过任意电压波形信号直接驱动液晶模组，能实现液晶模组的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果及预设。

为实现上述目的，本发明提供一种调整液晶模组背光亮度的装置，包括设置于一颗可编程逻辑器件中的一任意波形发生模块和一PWM信号生成模块；

该任意波形发生模块用于将波形数据生成任意电压波形数据信号；

该PWM信号生成模块用于根据该PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr。

作为进一步可选的技术方案，该任意电压波形数据信号为多阶电压波形数据信号，该波形数据包括阶数M以及与该阶数M对应的波形电压输出值Vo、周期T1、循环次数N、跳转地址addr。

作为进一步可选的技术方案，该任意电压波形数据信号为斜坡电压波形数据信号，该波形数据包括起始电压值Vs、结束电压值Ve、周期T2；

该斜坡电压波形数据信号包括上坡电压波形数据信号和下坡电压波形数据信号；

该上坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos+(Ve-Vs)/T2；该下坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos-(Vs-Ve)/T2；其中，Vos为上一个系统时钟的波形电压输出值。

作为进一步可选的技术方案，该调整液晶模组背光亮度的装置还包括一数据存储模块，该可编程逻辑器件还设置有一数据存储控制模块；该数据存储模块用于存储该波形数据；该数据存储控制模块用于控制该数据存储模块的读写。

作为进一步可选的技术方案，该可编程逻辑器件还设置有一数据输入接口模块，该数据输入接口模块用于从上位机或外部数据处理单元接收该波形数据并通过该数据存储控制模块写入到该数据存储模块，该数据输入接口模块还用于从该上位机或该外部数据处理单元接收控制指令并根据该控制指令读取该数据存储模块的该波形数据生成该任意电压波形数据信号。

作为进一步可选的技术方案，该数据存储模块为设置于该可编程逻辑器件中的寄存器，或者为设置于该可编程逻辑器件中的RAM，或者为外接于该可编程逻辑器件的DDR。

作为进一步可选的技术方案，该调整液晶模组背光亮度的装置还包括一RC低通滤波电路，该RC低通滤波电路用于对该PWM电压驱动信号进行充放电处理输出模拟PWM电压驱动信号。

作为进一步可选的技术方案，该PWM信号生成模块还可以替换成一外接于该可编程逻辑器件的数模转换器，该数模转换器用于将该任意电压波形数据信号转换成电压波形驱动信号。

本发明另提供一种调整液晶模组背光亮度的方法，包括以下步骤：

S1)根据控制指令读取波形数据并将该波形数据生成任意电压波形数据信号；

S2)根据PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr。

作为进一步可选的技术方案，该任意电压波形数据信号为多阶电压波形数据信号，该波形数据包括阶数M以及该阶数M对应的波形电压输出值Vo、周期T1、循环次数N、跳转地址addr。

作为进一步可选的技术方案，该任意电压波形数据信号为斜坡电压波形数据信号，该波形数据包括起始电压值Vs、结束电压值Ve、周期T2；

该斜坡电压波形数据信号包括上坡电压波形数据信号和下坡电压波形数据信号；

该上坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos+(Ve-Vs)/T2；该下坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos-(Vs-Ve)/T2；其中，Vos为上一个系统时钟的波形电压输出值。

作为进一步可选的技术方案，上述方法还包括抑制该PWM电压驱动信号的纹波的步骤：

S3)将该PWM电压驱动信号的每个周期的波形拆分成i＝2^k段，得到i段高电平H1、H2…Hi和i段低电平L1、L2…Li，其中，k为正整数；

S4)将该i段高电平和i段低电平按H1、L1、H2、L2…Hi、Li的顺序交叉组合成纹波抑制处理后的PWM电压驱动信号。

本发明具有以下优点：

由于本发明采用任意电压波形信号直接驱动液晶模组，该任意电压波形信号的形状可以任意配置，从而能实现液晶模组的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果；另外，由于产生任意电压波形信号的波形数据可以通过上位机给定，从而可以实时调节液晶模组的背光亮度渐变、呼吸闪烁等显示效果。

附图说明

图1本发明一种调整液晶模组背光亮度的装置的实施例图；

图2本发明一种调整液晶模组背光亮度的方法流程图；

图3本发明实施例PWM电压驱动信号波形图；

图4本发明实施例1-3倍纹波抑制处理的PWM电压驱动信号高低电平分布图；

图5本发明实施例RC低通滤波电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2所示，本发明一种调整液晶模组背光亮度的装置包括上位机PC、DDR芯片、RC低通滤波电路、数模转换器以及设置于一颗FPGA芯片中的数据输入接口模块、数据存储控制模块、任意波形发生模块、PWM信号生成模块。需要说明的是，本实施例中，采用FPGA芯片只是一种优选方案，FPGA芯片还可以用APAL、GAL、CPLD等可编程逻辑器件替代。

上述实施例中，上位机PC用于提供波形数据和控制指令，并且这些波形数据和控制指令可以在上位机PC上编辑、配置；需要说明的是，本实施例中的上位机PC可用ARM、MCU等数据处理单元替代。

上述实施例中，当系统上电或重新加载时，数据输入接口模块通过以太网、USB、EBI或其他接口接收上位机发送的波形数据和控制指令，并将波形数据通过数据存储控制模块写入到DDR芯片中，将控制指令发送到任意波形发生模块中；需要说明的是，本实施例中的DDR芯片可以替换成设置于上述FPGA芯片的寄存器或者RAM。

上述实施例中，这些波形数据包括用于生成多阶电压波形数据信号的阶数M、波形电压输出值Vo、周期T1、循环次数N、跳转地址addr，或者包括用于生成斜坡电压波形数据信号的起始电压值Vs、结束电压值Ve、周期T2，其中任意电压波形数据信号用于实现液晶模组的呼吸闪烁的显示效果，斜坡电压波形数据信号用于实现液晶模组的背光亮度渐变的显示效果。

上述实施例中，当任意波形发生模块接收到上位机PC发送的控制指令后，任意波形发生模块会通过数据存储控制模块读取DDR芯片中的上述波形数据，并根据控制指令将这些波形数据处理成任意电压波形数据信号。

上述实施例中，当上位机PC发送的是生成多阶电压波形数据信号的命令，当一阶波形开始时，任意波形发生模块会通过查表的方式从DDR中读取波形电压输出值Vo、周期T1、循环次数N、跳转地址addr等波形数据，完成一次该阶的波形数据信号，并判断循环次数是否为N，如果循环次数不等于N则循环计数加1，进入跳转地址指向的一阶，如果循环次数等于N则计数器清零进入下一阶。

上述实施例中，当上位机PC发送的是生成斜坡电压波形数据信号的命令，任意波形发生模块会从DDR中读取起始电压值Vs、结束电压值Ve、周期T2等波形数据，并根据控制指令生成上坡电压波形数据信号、下坡电压波形数据信号或者多段斜坡电压波形数据信号，其中，上坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos+(Ve-Vs)/T2，下坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos-(Vs-Ve)/T2，周期T2为系统时钟Tclk的正整数倍，其中，Vos为上一个系统时钟的波形电压输出值。

上述实施例中，PWM信号生成模块用于根据PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr，该PWM电压驱动信号的采样周期T3为系统时钟Tclk的正整数倍，该PWM电压驱动信号每个周期的高电平时间为t_h＝T3×σ，低电平时间为t_l＝T3-t_h；采样周期T3越长，则PWM电压驱动信号的响应越慢、输出精度越高。

为进一步说明上述实施例，例如需要一段斜坡电压波形和一段16阶正弦波电压波形驱动液晶模组背光亮度的渐变和呼吸闪烁，本实施例PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr为3.3V，系统时钟Tclk为100MHz，即Tclk＝10ns，PWM电压驱动信号的采样周期T3为8个系统时钟Tclk即80ns，用于生成斜坡电压波形数据信号的起始电压值Vs＝0V、结束电压值Ve＝3.3V、周期T2＝640ns，PWM信号生成模块生成的PWM电压驱动信号数据如表1所示；用于生成16阶正弦波电压波形数据信号的阶数M为0-15阶、波形电压输出值Vo为0～3.3V、每一阶波形的周期T1＝80ns，即该16阶正弦波电压波形数据信号每隔1280ns循环一次，每一阶波形的循环次数N和跳转地址addr如表2所列，PWM信号生成模块生成的PWM电压驱动信号数据如表2所示。则该斜坡电压波形和16阶正弦波电压波形的PWM电压驱动信号数据为00 02 22 2a aa ab bb bf ff ff bf bb aa 22 02 0000 00 02 22 aa bb bf ff，该PWM电压驱动信号数据对应的电压输出波形如图3(b)所示，图3(a)为实现液晶模组背光亮度的渐变和呼吸闪烁需要的驱动电压输出波形。

表1

表2

上述实施例中，PWM信号生成模块还对该PWM电压驱动信号的纹波进行拟制。为减小PWM电压驱动信号的纹波，PWM信号生成模块将PWM电压驱动信号的每个周期的波形拆分成i＝2^k段，得到i段高电平和i段低电平，其中，k为正整数，并将该i段高电平和i段低电平按拆分顺序交叉组合，则纹波抑制处理后的PWM电压驱动信号的纹波减小了k倍。例如，当k＝1，则PWM信号生成模块将PWM电压驱动信号的每个周期的波形拆分成2段，则纹波抑制处理后的PWM电压驱动信号的每个周期的高低电平分布情况为

上述实施例中，当PWM电压驱动信号的采样周期T3＝i×Tclk＝2^k×Tclk时，对PWM电压驱动信号进行k-1倍纹波抑制处理，即将PWM电压驱动信号的每个周期的波形拆分成2^k-1段，得到2^k-1段高电平和2^k-1段低电平，下表列出了1-3倍纹波抑制处理后的PWM电压驱动信号的每个周期的高低电平分布情况，其对于的波形图如图4所示。

上述实施例中，PWM电压驱动信号可通过GPIO按位输出，8bit数据的输出时间为8*Tclk；也可以通过LVDS输出，8:1串化的LVDS输出时间为1*Tclk；如需产生高精度的PWM电压驱动信号，可以采用高速SerDes输出。

上述实施例中，RC低通滤波电路用于对该PWM电压驱动信号进行充放电处理输出模拟PWM电压驱动信号，该RC低通滤波电路基于RC积分电路实现，其电路原理图如图4所示。

上述实施例中，如图3所示，当数据为00 02 22 2a aa ab bb bf ff ffbf bb aa 22 02 00 00 00 02 22 aa bb bf ff的PWM电压驱动信号经过该RC低通滤波电路进行充放电处理输出如图3(a)所示的驱动电压输出波形，则模拟PWM电压驱动信号如图3(c)所示。

需要特别说明的是，上述实施例中的PWM信号生成模块还可以替换成一外接于该FPGA芯片的数模转换器，该数模转换器用于直接将任意波形发生模块输出的任意电压波形数据信号转换成模拟电压波形驱动信号。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，包括设置于一颗可编程逻辑器件中的一任意波形发生模块和一PWM信号生成模块；

该任意波形发生模块用于将波形数据生成任意电压波形数据信号；

该PWM信号生成模块用于根据该PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr。

2.根据权利要求1所述的调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，该调整液晶模组背光亮度的装置还包括一数据存储模块，该可编程逻辑器件还设置有一数据存储控制模块；该数据存储模块用于存储该波形数据；该数据存储控制模块用于控制该数据存储模块的读写。

3.根据权利要求2所述的调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，该可编程逻辑器件还设置有一数据输入接口模块，该数据输入接口模块用于从上位机或外部数据处理单元接收该波形数据并通过该数据存储控制模块写入到该数据存储模块，该数据输入接口模块还用于从该上位机或该外部数据处理单元接收控制指令并根据该控制指令读取该数据存储模块的该波形数据生成该任意电压波形数据信号。

4.根据权利要求2所述的调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，该数据存储模块为设置于该可编程逻辑器件中的寄存器，或者为设置于该可编程逻辑器件中的RAM，或者为外接于该可编程逻辑器件的DDR。

5.根据权利要求1-4任一项所述的调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，该调整液晶模组背光亮度的装置还包括一RC低通滤波电路，该RC低通滤波电路用于对该PWM电压驱动信号进行充放电处理输出模拟PWM电压驱动信号。

6.根据权利要求1-4任一项所述的调整液晶模组背光亮度的装置，其特征在于，该PWM信号生成模块还可以替换成一外接于该可编程逻辑器件的数模转换器，该数模转换器用于将该任意电压波形数据信号转换成电压波形驱动信号。

7.一种调整液晶模组背光亮度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)根据控制指令读取波形数据并将该波形数据生成任意电压波形数据信号；

S2)根据PWM信号生成模块的满量程输出电压值Vr和该任意电压波形数据信号的波形电压输出值Vo生成PWM电压驱动信号，其中，该PWM电压驱动信号的占空比σ＝Vo/Vr。

8.根据权利要求7所述的调整液晶模组背光亮度的方法，其特征在于，该任意电压波形数据信号为多阶电压波形数据信号，该波形数据包括阶数M以及该阶数M对应的波形电压输出值Vo、周期T1、循环次数N、跳转地址addr。

9.根据权利要求7所述的调整液晶模组背光亮度的方法，其特征在于，该任意电压波形数据信号为斜坡电压波形数据信号，该波形数据包括起始电压值Vs、结束电压值Ve、周期T2；

该斜坡电压波形数据信号包括上坡电压波形数据信号和下坡电压波形数据信号；

该上坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos+(Ve-Vs)/T2；该下坡电压波形数据信号的波形电压输出值Vo＝Vos-(Vs-Ve)/T2；其中，Vos为上一个系统时钟的波形电压输出值。

10.根据权利要求7所述的调整液晶模组背光亮度的方法，其特征在于，还包括抑制该PWM电压驱动信号的纹波的步骤：

S3)将该PWM电压驱动信号的每个周期的波形拆分成i＝2^k段，得到i段高电平H1、H2…Hi和i段低电平L1、L2…Li，其中，k为正整数；

S4)将该i段高电平和i段低电平按H1、L1、H2、L2…Hi、Li的顺序交叉组合成纹波抑制处理后的PWM电压驱动信号。