一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器的制造方法
【專利摘要】一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，由液晶面板及背光源、顯示驅動模塊、背光控制模塊、按鍵面板、電源等組成，背光控制模塊包括延時電路、脈沖展寬電路、功率驅動電路。視頻信號中的場同步脈沖送入延時電路中，延遲Tdelay時間，再被脈沖展寬電路展寬為寬度為Ton的背光點亮脈沖。功率驅動電路在背光點亮脈沖有效時點亮液晶面板背光源。來自顯示器按鍵面板的亮度控制信號用于調整液晶面板背光源的亮度。液晶面板背光源點亮的時間只有普通顯示器的Ton∕Tvsync，液晶面板背光源的平均功率并不增加，不需要額外的散熱設計，結構簡單。構成液晶面板背光源的所有發光部件仍然是整體點亮、整體熄滅的，不需要分別加以控制。
【專利說明】一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像顯示領域，特別涉及一種能夠消除運動圖像顯示模糊的液晶顯示器，可以應用到安全檢查設備、食品檢測設備、字幕機、動態資訊發布屏等要求清晰顯示運動圖像的多個領域。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器是當今市場上最主流的顯示設備。自其問世以來，盡管隨著技術的進步，液晶顯示器在屏幕尺寸、空間分辨率、色彩逼真度、視角等多方面已日趨完美，但其顯示運動圖像時特有的模糊問題卻始終困擾著生產商和用戶，限制了其在需要清晰顯示運動圖像場合的應用。研究表明，液晶顯示器特有的圖像顯示與更迭方式是產生運動模糊現象的根本原因。液晶顯示器持續顯示一幅圖像的所有像素，直到新的圖像到來時，再自上而下逐點、逐行地替換舊有圖像。這種持續顯示機制使人的視覺系統產生暫留效應，在腦海中將新、舊圖像疊加在一起，從而產生模糊感。圖像的運動速度越快，即新圖像與舊圖像間的位移越大，模糊感越強。對于需要長時間注視液晶顯示器屏幕的觀察者而言，他們不僅無法看清運動圖像的細節，而且眼睛很快就感覺到疲勞不適。
[0003]為了克服液晶顯示器的運動圖像顯示模糊問題，目前已有不同的技術方案:
[0004]背光掃描技術:將液晶顯示器的背光自上而下分為多組，各組順序點亮。由于背光中的任一組在大部分時間內不發光，對人的視覺系統而言，相當于在新、舊圖像間留出了較長的間歇時間，從而克服了視覺暫留效應。在背光組數足夠多的情況下，該方案可取得較好效果，但顯示器背光的光、電設計均較為復雜，成本較高。
[0005]黒屏插入技術:顯示器的背光始終保持為點亮狀態，但為實現人眼所需的各場圖像不持續顯示的效果，通過軟硬件技術壓縮各場圖像顯示的時間，并在各場圖像間插入黑色圖像。但是，為了容納下單位時間內成倍增加的場數，顯示器的場頻需要成倍提高，從而要求液晶面板的響應速度也要相應提高。因此，該方案同樣存在設計復雜，成本較高的問題，且在場頻提高倍數較小的情況下，效果不夠理想。
[0006]圖像預測補償技術:與黑屏插入技術類似，該技術需成倍提高顯示器的場頻。不同的是，插入真實圖像間的圖像不再是黑色圖像，而是由顯示器根據真實圖像自行預測、計算得到的運動中間狀態的圖像。可見，該方案的技術復雜度比黑屏插入方案更高，并且這些插入的圖像可能與真實場景并不一致，實際中并不能保證效果自然逼真。
[0007]高場頻技術:與上述黑屏插入技術和圖像預測補償技術不同，圖像的場頻不是由顯示器自行提升，而是由送給顯示器的圖像信號源自行給出。這樣顯然能避免圖像預測失真的問題。但是，一方面受圖像生成設備物理條件的限制，并不是所有的圖像信號源都有足夠高的場頻，另一方面，高場頻、高清晰度圖像的傳輸也較為困難，因而該方法缺乏普遍應用價值。
[0008]上述幾項技術方案既可單獨使用，也可組合使用，以達到更為良好的效果。但是，如上所述，這些方案的普遍問題是技術復雜，成本較高，通常只用于廣播電視領域，且只在要求顯示面積較大的場合使用。至于與普通個人電腦相配接的小面積液晶顯示器，由于技術與市場的雙重原因，迄今為止幾乎沒有能夠清晰顯示運動圖像的產品，如果要求成本與普通液晶顯示器相當，則事實上無一產品可用。這就是當前需要清晰觀察圖像運動過程的廣大用戶所面臨的困境。
[0009]實際上，液晶以外的其他顯示技術，只要其采用的不是持續顯示方式、而是類似傳統CRT (陰極射線管)顯示器的逐點或逐行掃描顯示方式，都可以有效地避免運動圖像模糊。其中，等離子顯示器的面積過大，分辨率偏低，迄今為止價格仍然較高，無法滿足安檢檢查、食品檢測等設備對顯示器體積小巧、圖像精細、價格低廉的要求。而新興的OLED (有機發光二極管)顯示器受技術、成本等的困擾，實用化產品的面積過小，僅可用于手機、平板電腦中，適用于普通個人電腦的產品仍處于研發階段。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于提出一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，尤其是能夠消除水平方向運動圖像模糊的液晶顯示器。當圖像的運動方向以水平為主、在垂直方向基本穩定時，人眼將看到細節被完整呈現的清晰圖像，不會產生疲勞感。除特殊說明外，文中的“水平”指的是視頻的行掃描方向，“垂直”是視頻的場掃描方向。
[0011]在諸如安全檢查設備、食品檢測設備、字幕機、動態資訊發布屏等大量應用實例中，圖像通常僅在水平方向上運動，并且在屏幕垂直方向上的運動圖像顯示區域是事先確定的。在屏幕的布局上，通常存在菜單條等靜態圖像顯示區域，因此，運動圖像顯示區域的高度稍小于屏幕總高度，并且，在運動圖像顯示區域中存在一個觀察者重點關注部位，該部位占屏幕總高度的比例通常在1/2以內。本發明所提方法保證觀察者觀察重點關注部位的運動圖像時有清晰且無殘影的顯示效果，同時確保運動圖像顯示區域內其他部位的運動圖像雖稍帶殘影但同樣清晰可辨，而菜單條等靜態圖像顯示區域則保持原有的清晰顯示效果不變。圖1以某個常見型號的安全檢查設備為例，展示該安全檢查設備顯示屏幕的布局。
[0012]本發明的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，與常規的液晶顯示器一樣，主要由液晶面板及背光源、顯示驅動模塊、背光控制模塊、按鍵面板、電源等幾部分組成，其特征在于，其中的背光控制模塊包括延時電路、脈沖展寬電路、功率驅動電路三個主要部分。視頻信號中的場同步脈沖送入延時電路中，延遲Tdelay時間，而后再被脈沖展寬電路展寬為寬度為Tm的背光點亮脈沖。功率驅動電路在背光點亮脈沖有效時點亮液晶面板背光源。來自顯示器按鍵面板的亮度控制信號用于調整液晶面板背光源的亮度。
[0013]其中，根據調整原理的不同，該亮度控制信號既可以引入脈沖展寬電路，通過增大或減小Tm來提高或降低液晶面板背光源的亮度；也可以引入功率驅動電路，通過控制Tm時間內輸出給液晶面板背光源的瞬時功率來調整亮度。
[0014]本發明的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其中，延時電路由第一單穩態器件Dl-A及周邊阻容器件構成，第一單穩態器件Dl-A被輸入的場同步脈沖VSYNC觸發，產生持續時間為Tdelay的低電平脈沖LEDDLY。調節電阻R2可以調節Tdelay的寬度。脈沖展寬電路由第二單穩態器件Dl-B及周邊阻容器件構成，第二單穩態器件Dl-B被低電平脈沖LEDDLY的上升沿觸發，產生持續時間為Tm的低電平脈沖LEDLIT。調節電阻R4可以調節Tm的寬度。功率驅動電路由運算放大器D2-A、三極管V1、V2等構成。在運算放大器D2-A、三極管V2、電阻R9等構成的負反饋環路的作用下，運算放大器D2-A的反相輸入端、即電阻R9兩端的電壓將等于運算放大器D2-A的同相輸入端的電壓。
[0015]其中，電阻R4和電阻R7可使用帶斷電記憶功能的按鈕式數字電位器。
[0016]其中，亮度控制信號來源于面板的亮度增、減按鈕，可加在電阻R4或電阻R7的增、減按鈕輸入引腳上，從而改變其阻值或分壓觸點位置。
[0017]本發明的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其優點與功效在于:與普通的液晶顯示器相比，本發明所述液晶面板背光源點亮的時間只有普通顯示器的Tm / Tvsync,因此液晶面板背光源(11)的瞬時功率需提升為普通顯示器的Tvsyn。/ Tm倍，方能讓人眼感到屏幕的亮度與普通顯示器相當。但是，液晶面板背光源的平均功率并不增加，因此不需要額外的散熱設計，結構簡單。并且構成液晶面板背光源的所有發光部件仍然是整體點亮、整體熄滅的，不需要如常規的背光掃描技術一般，將其分為多組并分別加以控制。綜上所述，本發明所述液晶顯示器在具體實現時不存在明顯的技術困難，有顯著的經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1所示為某型安安全檢查設備的屏幕布局
[0019]圖2所不為場同步脈沖和背光點売脈沖間的時序關系
[0020]圖3所示為本發明的顯示器之背光控制模塊原理框圖
[0021]圖4所示為本發明的顯示器之背光控制模塊電路示意圖
[0022]圖中具體標號如下:
[0023]1、運動圖像顯示區域 2、靜態圖像顯示區域
[0024]3、屏幕總高度4、重點關注部位
[0025]5、場同步脈沖6、背光點亮脈沖
[0026]7、延時電路8、脈沖展寬電路
[0027]9、功率驅動電路10、亮度控制信號
[0028]11、背光源
【具體實施方式】
[0029]下面結合圖1-4及實施例，對本發明的技術方案做進一步說明。
[0030]眾所周知，常規的液晶顯示器主要由液晶面板及背光源、顯示驅動模塊、背光控制模塊、按鍵面板、電源 等幾部分組成。本發明僅需對其中的背光控制模塊重新進行設計，而不需要改動其他部分，即可達到消除水平方向運動圖像模糊之目的。其基本原理為:背光控制模塊將接收到的視頻信號中的每一個場同步脈沖5滯后一段時間(記為Tdelay)后，觸發一個背光點亮脈沖6，讓背光在一個場周期(記為Tvsyn。)中只點亮很短的時間(記為Tm)，如圖2所示，為場同步脈沖5和背光點亮脈沖6間的時序關系。顯然，每一場圖像顯示時間的比例只有Tm / Tvsyn。，如果該值足夠小，則相鄰場的圖像間將有足夠的黑暗時間間隔，人眼看到的將是毫不模糊的清晰圖像。如果以前述黑屏插入技術相比擬，Tvsync / Tm等效其場頻倍頻數，通常本方法使用的Tm約為Tvsyn。值的1/8，因此等效的場頻倍頻數為8，避免運動圖像模糊的效果顯著優于場頻倍頻數為2或4的黑屏插入技術。Tvsyn。是場頻的倒數，人眼的生理特點要求場頻需高于70Hz方才能避免閃爍感，因此Tvsyne通常應在14ms以內。[0031]實際上，在本發明中，人眼看到的是背光點亮脈沖有效瞬間液晶面板所處狀態，此時屏幕垂直方向某個特定寬度區域內正在發生新一場圖像替代舊一場圖像的更迭，如果圖像處于運動狀態，也就是說在這個更迭區域內新舊圖像有所不同，則人眼將看到舊圖像的殘影。顯然，調整Tdelay可以在垂直方向調整圖像更迭區域的位置，使其覆蓋靜態圖像顯示區域2，并盡量遠離重點關注區域4。如果定義Talt為液晶面板某個像素完成更迭所需時間，則圖像更迭區域占據屏幕總高度3的比例為(Talt + Ton - Tblank) / (Tvsync — Tblank),其中Tblank為場消隱時間，約為Tvsym的1/20。普通的液晶面板Talt / Tvsync約為1/6?1/3，如果Ton / Tvsync為1/8，則圖像更迭區域約占屏幕高度3的25%?43%，屏幕其余57%?75%部分用于重點關注區域4的顯示是完全足夠的。顯然，提高液晶面板的響應速度(即縮短像素更迭時間Talt)、縮短背光點亮時間Tm，均有利于重點關注區域4的擴大。在目前的技術條件下，確實存在部分更迭區域落入運動圖像顯示區域I的可能，此時觀察者將看到在與圖像前進方向相反的位置鑲有輕微的殘影。但殘影出現在重點關注區域4之外，且殘影與圖像始終保持一定距離，因此并不會使人眼產生模糊和疲勞感。對一個具體的應用實例而言，根據該應用實例的實際情況調整好Tdelay后，在日常使用中并不需要對Tdelay再進行調整。
[0032]本發明的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其背光控制模塊原理框圖如圖3所示，它包括延時電路7、脈沖展寬電路8、功率驅動電路9三個主要部分。視頻信號中的場同步脈沖5送入延時電路7中，延遲Tdelay時間，而后再被脈沖展寬電路8展寬為寬度為Tm的背光點亮脈沖6。功率驅動電路9在背光點亮脈沖6有效時點亮液晶面板背光源11。來自顯示器按鍵面板的亮度控制信號10用于調整液晶面板背光源11的亮度。根據調整原理的不同，該亮度控制信號10既可以引入脈沖展寬電路8，通過增大或減小Tm來提高或降低液晶面板背光源11的亮度；也可以引入功率驅動電路9，通過控制Tm時間內輸出給液晶面板背光源11的瞬時功率來調整亮度。
[0033]為進一步理解本發明所涉及的背光控制模塊的具體實現方法，可參見圖4所示的電路示意圖。第一單穩態器件Dl-A及周邊阻容器件構成延時電路7，第一單穩態器件Dl-A被輸入的場同步脈沖VSYNC觸發，產生持續時間為Tdelay的低電平脈沖LEDDLY。調節電阻R2可以調節Tdelay的寬度。第二單穩態器件Dl-B及周邊阻容器件構成脈沖展寬電路8，第二單穩態器件Dl-B被低電平脈沖LEDDLY的上升沿觸發，產生持續時間為Tm的低電平脈沖LEDLIT。調節電阻R4可以調節Tm的寬度。運算放大器D2-A、三極管V1、V2等構成功率驅動電路9。在運算放大器D2-A、三極管V2、電阻R9等構成的負反饋環路的作用下，運算放大器D2-A的反相輸入端、即電阻R9兩端的電壓將等于運算放大器D2-A的同相輸入端的電壓。因此，當LEDLIT為低電平時，三極管Vl截止，電阻R9兩端的電壓將等于電阻R6、R7、R8的分壓值，三極管V2的集電極至發射極有較大電流流過，背光源11被點亮。當LEDLIT為高電平時，三極管Vl導通，運算放大器D2-A的同相輸入端電壓幾乎為0，電阻R9上的壓降也近于0，三極管V2截止，背光源11熄滅。其中，電阻R4和電阻R7可使用帶斷電記憶功能的按鈕式數字電位器。亮度控制信號10來源于面板的亮度增、減按鈕，可加在電阻R4或電阻R7的增、減按鈕輸入引腳上，從而改變其阻值或分壓觸點位置。當電阻R4的阻值增大時，Ton的寬度將增大，從而使背光源11點亮的時間延長，人眼感覺亮度增加。當電阻R7的分壓觸點位置向上移動時，運算放大器D2-A的同相輸入端的電壓升高，流過背光源11的電流增大，同樣使亮度增加。
【權利要求】
1.一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，主要由液晶面板及背光源、顯示驅動模塊、背光控制模塊、按鍵面板、電源組成，其特征在于:其中的背光控制模塊包括延時電路、脈沖展寬電路、功率驅動電路三個主要部分；視頻信號中的場同步脈沖送入延時電路中，延遲Tdelay時間，而后再被脈沖展寬電路展寬為寬度為!》的背光點亮脈沖；功率驅動電路在背光點亮脈沖有效時點亮液晶面板背光源；來自顯示器按鍵面板的亮度控制信號用于調整液晶面板背光源的亮度。
2.根據權利要求1所述的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其特征在于:該亮度控制信號既可以引入脈沖展寬電路，通過增大或減小Tm來提高或降低液晶面板背光源的亮度；也可以引入功率驅動電路，通過控制Tm時間內輸出給液晶面板背光源的瞬時功率來調整亮度。
3.根據權利要求1或2所述的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其特征在于:其中，延時電路由第一單穩態器件Dl-Α、電阻R1、R2及周邊阻容器件構成，第一單穩態器件Dl-A被輸入的場同步脈沖VSYNC觸發，產生持續時間為Tdelay的低電平脈沖LEDDLY ;脈沖展寬電路由第二單穩態器件Dl-Β、電阻R3、R4及周邊阻容器件構成，第二單穩態器件Dl-B被低電平脈沖LEDDLY的上升沿觸發，產生持續時間為Tm的低電平脈沖LEDLIT ;功率驅動電路由運算放大器D2-A、三極管Vl、V2、電阻R6、R7、R8、R9構成；在運算放大器D2-A、三極管V2、電阻R9構成的負反饋環路的作用下，運算放大器D2-A的反相輸入端、即電阻R9兩端的電壓將等于運算放大器D2-A的同相輸入端的電壓。
4.根據權利要求3所述的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其特征在于:電阻R4和電阻R7可使用帶斷電記憶功能的按鈕式數字電位器。
5.根據權利要求3所述的一種能夠消除運動圖像模糊的液晶顯示器，其特征在于:亮度控制信號來源于面板的亮度增、減按鈕，可加在電阻R4或電阻R7的增、減按鈕輸入引腳上，從而改變其阻值或分壓觸點位置。
【文檔編號】G09G3/36GK103700350SQ201410016303
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】廖建新, 趙磊, 陳力, 李永清 申請人:北京中盾安民分析技術有限公司, 公安部第一研究所