一種調整液晶模組背光亮度的裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種調整液晶模組背光亮度的裝置及方法，該裝置包括設置于一顆可編程邏輯器件中的一任意波形發生模塊和一PWM信號生成模塊；該任意波形發生模塊用于將波形數據生成任意電壓波形數據信號；該PWM信號生成模塊用于根據該PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值Vr和該任意電壓波形數據信號的波形電壓輸出值Vo生成PWM電壓驅動信號，其中，該PWM電壓驅動信號的占空比σ＝Vo/Vr。本發明通過任意電壓波形信號直接驅動液晶模組，能實現液晶模組的背光亮度漸變、呼吸閃爍等顯示效果及預設。
【專利說明】
一種調整液晶模組背光亮度的裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明涉及液晶模組背光驅動技術領域，具體涉及一種采用任意電壓波形信號調 整液晶模組背光亮度的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 現有的液晶模組背光亮度調節的技術方案一般采用固定驅動電壓幅值和調整液 晶模組背光1C開關頻率的PWM調制方式，通過改變每一開關動作周期的脈沖寬度而達到控 制液晶模組背光亮度的目的。隨著人們對高品質、多樣化的顯示需求不斷提高，對液晶模組 的畫面顯示質量及背光調節提出了新的要求，模組產線需要特定的背光亮度漸變、呼吸閃 爍等顯示效果檢測液晶模組的顯示質量及背光1C的驅動效果，而現有的液晶模組背光亮度 調節的技術方案不能實現液晶模組的背光亮度漸變、呼吸閃爍等顯示效果。
【發明內容】
[0003] 針對上述現有技術的不足，本發明公開一種調整液晶模組背光亮度的裝置及方 法，通過任意電壓波形信號直接驅動液晶模組，能實現液晶模組的背光亮度漸變、呼吸閃爍 等顯示效果及預設。
[0004] 為實現上述目的，本發明提供一種調整液晶模組背光亮度的裝置，包括設置于一 顆可編程邏輯器件中的一任意波形發生模塊和一 PWM信號生成模塊；
[0005] 該任意波形發生模塊用于將波形數據生成任意電壓波形數據信號；
[0006] 該PWM信號生成模塊用于根據該PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值Vr和該任 意電壓波形數據信號的波形電壓輸出值Vo生成PWM電壓驅動信號，其中，該PWM電壓驅動信 號的占空比〇 = Vo/Vr。
[0007] 作為進一步可選的技術方案，該任意電壓波形數據信號為多階電壓波形數據信 號，該波形數據包括階數M以及與該階數M對應的波形電壓輸出值Vo、周期T1、循環次數N、跳 轉地址addr。
[0008] 作為進一步可選的技術方案，該任意電壓波形數據信號為斜坡電壓波形數據信 號，該波形數據包括起始電壓值Vs、結束電壓值Ve、周期T2;
[0009] 該斜坡電壓波形數據信號包括上坡電壓波形數據信號和下坡電壓波形數據信號；
[0010] 該上坡電壓波形數據信號的波形電壓輸出值V〇 = V〇S+(Ve-VS)/T2;該下坡電壓波 形數據信號的波形電壓輸出值V 〇 = V〇S-(VS-Ve)/T2;其中，Vos為上一個系統時鐘的波形電 壓輸出值。
[0011] 作為進一步可選的技術方案，該調整液晶模組背光亮度的裝置還包括一數據存儲 模塊，該可編程邏輯器件還設置有一數據存儲控制模塊;該數據存儲模塊用于存儲該波形 數據;該數據存儲控制模塊用于控制該數據存儲模塊的讀寫。
[0012] 作為進一步可選的技術方案，該可編程邏輯器件還設置有一數據輸入接口模塊， 該數據輸入接口模塊用于從上位機或外部數據處理單元接收該波形數據并通過該數據存 儲控制模塊寫入到該數據存儲模塊，該數據輸入接口模塊還用于從該上位機或該外部數據 處理單元接收控制指令并根據該控制指令讀取該數據存儲模塊的該波形數據生成該任意 電壓波形數據信號。
[0013]作為進一步可選的技術方案，該數據存儲模塊為設置于該可編程邏輯器件中的寄 存器，或者為設置于該可編程邏輯器件中的RAM，或者為外接于該可編程邏輯器件的DDR。 [0014]作為進一步可選的技術方案，該調整液晶模組背光亮度的裝置還包括一 RC低通濾 波電路，該RC低通濾波電路用于對該PWM電壓驅動信號進行充放電處理輸出模擬PWM電壓驅 動信號。
[0015] 作為進一步可選的技術方案，該PWM信號生成模塊還可以替換成一外接于該可編 程邏輯器件的數模轉換器，該數模轉換器用于將該任意電壓波形數據信號轉換成電壓波形 驅動信號。
[0016] 本發明另提供一種調整液晶模組背光亮度的方法，包括以下步驟：
[0017] S1)根據控制指令讀取波形數據并將該波形數據生成任意電壓波形數據信號；
[0018] S2)根據PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值Vr和該任意電壓波形數據信號的 波形電壓輸出值Vo生成PWM電壓驅動信號，其中，該PWM電壓驅動信號的占空比〇 = Vo/Vr。
[0019] 作為進一步可選的技術方案，該任意電壓波形數據信號為多階電壓波形數據信 號，該波形數據包括階數M以及該階數M對應的波形電壓輸出值Vo、周期T1、循環次數N、跳轉 地址addr。
[0020] 作為進一步可選的技術方案，該任意電壓波形數據信號為斜坡電壓波形數據信 號，該波形數據包括起始電壓值Vs、結束電壓值Ve、周期T2;
[0021 ]該斜坡電壓波形數據信號包括上坡電壓波形數據信號和下坡電壓波形數據信號； [0022]該上坡電壓波形數據信號的波形電壓輸出值V〇 = V〇S+(Ve-VS)/T2;該下坡電壓波 形數據信號的波形電壓輸出值V 〇 = V〇S-(VS-Ve)/T2;其中，Vos為上一個系統時鐘的波形電 壓輸出值。
[0023]作為進一步可選的技術方案，上述方法還包括抑制該PWM電壓驅動信號的紋波的 步驟：
[0024] S3)將該PWM電壓驅動信號的每個周期的波形拆分成1 = 21{段，得到i段高電平H1、 和i段低電平11、1^"1^，其中汰為正整數；
[0025] S4)將該i段高電平和i段低電平按町丄1、112、12"_把、1^的順序交叉組合成紋波抑 制處理后的PWM電壓驅動信號。
[0026]本發明具有以下優點：
[0027] 由于本發明采用任意電壓波形信號直接驅動液晶模組，該任意電壓波形信號的形 狀可以任意配置，從而能實現液晶模組的背光亮度漸變、呼吸閃爍等顯示效果；另外，由于 產生任意電壓波形信號的波形數據可以通過上位機給定，從而可以實時調節液晶模組的背 光亮度漸變、呼吸閃爍等顯示效果。
【附圖說明】
[0028] 圖1本發明一種調整液晶模組背光亮度的裝置的實施例圖；
[0029] 圖2本發明一種調整液晶模組背光亮度的方法流程圖；
[0030] 圖3本發明實施例PWM電壓驅動信號波形圖；
[0031] 圖4本發明實施例1-3倍紋波抑制處理的PWM電壓驅動信號高低電平分布圖；
[0032]圖5本發明實施例RC低通濾波電路原理圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0034]如圖1、圖2所示，本發明一種調整液晶模組背光亮度的裝置包括上位機PC、DDR芯 片、RC低通濾波電路、數模轉換器以及設置于一顆FPGA芯片中的數據輸入接口模塊、數據存 儲控制模塊、任意波形發生模塊、信號生成模塊。需要說明的是，本實施例中，采用FPGA 芯片只是一種優選方案，FPGA芯片還可以用APAL、GAL、CPLD等可編程邏輯器件替代。
[0035]上述實施例中，上位機PC用于提供波形數據和控制指令，并且這些波形數據和控 制指令可以在上位機PC上編輯、配置；需要說明的是，本實施例中的上位機PC可用ARM、MCU 等數據處理單元替代。
[0036]上述實施例中，當系統上電或重新加載時，數據輸入接口模塊通過以太網、USB、 EBI或其他接口接收上位機發送的波形數據和控制指令，并將波形數據通過數據存儲控制 模塊寫入到DDR芯片中，將控制指令發送到任意波形發生模塊中；需要說明的是，本實施例 中的DDR芯片可以替換成設置于上述FPGA芯片的寄存器或者RAM。
[0037] 上述實施例中，這些波形數據包括用于生成多階電壓波形數據信號的階數M、波形 電壓輸出值Vo、周期T1、循環次數N、跳轉地址addr，或者包括用于生成斜坡電壓波形數據信 號的起始電壓值Vs、結束電壓值Ve、周期T2,其中任意電壓波形數據信號用于實現液晶模組 的呼吸閃爍的顯示效果，斜坡電壓波形數據信號用于實現液晶模組的背光亮度漸變的顯示 效果。
[0038] 上述實施例中，當任意波形發生模塊接收到上位機PC發送的控制指令后，任意波 形發生模塊會通過數據存儲控制模塊讀取DDR芯片中的上述波形數據，并根據控制指令將 這些波形數據處理成任意電壓波形數據信號。
[0039] 上述實施例中，當上位機PC發送的是生成多階電壓波形數據信號的命令，當一階 波形開始時，任意波形發生模塊會通過查表的方式從DDR中讀取波形電壓輸出值Vo、周期 T1、循環次數N、跳轉地址addr等波形數據，完成一次該階的波形數據信號，并判斷循環次數 是否為N，如果循環次數不等于N則循環計數加1，進入跳轉地址指向的一階，如果循環次數 等于N則計數器清零進入下一階。
[0040] 上述實施例中，當上位機PC發送的是生成斜坡電壓波形數據信號的命令，任意波 形發生模塊會從DDR中讀取起始電壓值Vs、結束電壓值Ve、周期T2等波形數據，并根據控制 指令生成上坡電壓波形數據信號、下坡電壓波形數據信號或者多段斜坡電壓波形數據信 號，其中，上坡電壓波形數據信號的波形電壓輸出值V 〇 = V〇S+(Ve-VS)/T2,下坡電壓波形數 據信號的波形電壓輸出值V〇 = V〇S-(VS-Ve)/T2,周期T2為系統時鐘Tclk的正整數倍，其中， Vos為上一個系統時鐘的波形電壓輸出值。
[0041 ]上述實施例中，PWM信號生成模塊用于根據PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值 Vr和該任意電壓波形數據信號的波形電壓輸出值Vo生成PWM電壓驅動信號，其中，該PWM電 壓驅動信號的占空比〇 = Vo/Vr，該PWM電壓驅動信號的采樣周期T3為系統時鐘Tclk的正整 數倍，該PWM電壓驅動信號每個周期的高電平時間為t_h = T3Xo,低電平時間為t_l = T3-t_ h;采樣周期T3越長，則PWM電壓驅動信號的響應越慢、輸出精度越高。
[0042]為進一步說明上述實施例，例如需要一段斜坡電壓波形和一段16階正弦波電壓波 形驅動液晶模組背光亮度的漸變和呼吸閃爍，本實施例PWM信號生成模塊的滿量程輸出電 壓值Vr為3.3V，系統時鐘Tclk為100MHz，即Tclk = 10ns，PWM電壓驅動信號的采樣周期T3為8 個系統時鐘Tclk即80ns，用于生成斜坡電壓波形數據信號的起始電壓值Vs = 0V、結束電壓 值Ve = 3.3V、周期T2 = 640ns，PWM信號生成模塊生成的PWM電壓驅動信號數據如表1所示；用 于生成16階正弦波電壓波形數據信號的階數M為0-15階、波形電壓輸出值Vo為0~3.3V、每 一階波形的周期Tl = 80ns，即該16階正弦波電壓波形數據信號每隔1280ns循環一次，每一 階波形的循環次數N和跳轉地址addr如表2所列，P麗信號生成模塊生成的PWM電壓驅動信號 數據如表2所示。則該斜坡電壓波形和16階正弦波電壓波形的PWM電壓驅動信號數據為00 02 22 2a aa ab bb bf ff ff bf bb aa 22 02 00 00 00 02 22 aa bb bf ff，該PWM電 壓驅動信號數據對應的電壓輸出波形如圖3(b)所示，圖3(a)為實現液晶模組背光亮度的漸 變和呼吸閃爍需要的驅動電壓輸出波形。
[0048] 上述實施例中，PWM信號生成模塊還對該PWM電壓驅動信號的紋波進行擬制。為減 小PWM電壓驅動信號的紋波，PWM信號生成模塊將PWM電壓驅動信號的每個周期的波形拆分 成1 = 21{段，得到i段高電平和i段低電平，其中，k為正整數，并將該i段高電平和i段低電平 按拆分順序交叉組合，則紋波抑制處理后的PWM電壓驅動信號的紋波減小了k倍。例如，當k =1，則P麗信號生成模塊將P麗電壓驅動信號的每個周期的波形拆分成2段，則紋波抑制處 理后的P WM電壓驅動信號的每個周期的高低電平分布情況為tl_hl=[t_h/2l、 tljl=[t_l/21^ tl_h2=[t_h/2j, tlJ2=[tJ/2j0
[0049] 上述實施例中，當PWM電壓驅動信號的采樣周期T3 = i X Tclk = 2k X Tclk時，對PWM 電壓驅動信號進行k-1倍紋波抑制處理，即將PWM電壓驅動信號的每個周期的波形拆分成2k 一1段，得到21-1段高電平和21-1段低電平，下表列出了 1-3倍紋波抑制處理后的PWM電壓驅動信 號的每個周期的高低電平分布情況，其對于的波形圖如圖4所示。
[0052] 上述實施例中，PWM電壓驅動信號可通過GPI0按位輸出，8bit數據的輸出時間為8* Tclk;也可以通過LVDS輸出，8:1串化的LVDS輸出時間為l*Tclk;如需產生高精度的PWM電壓 驅動信號，可以采用高速SerDes輸出。
[0053] 上述實施例中，RC低通濾波電路用于對該PWM電壓驅動信號進行充放電處理輸出 模擬PWM電壓驅動信號，該RC低通濾波電路基于RC積分電路實現，其電路原理圖如圖4所示。
[0054] 上述實施例中，如圖3所示，當數據為00 02 22 2a aa ab bb bf ff ff bf bb aa 22 02 00 00 00 02 22 aa bb bf ff的PWM電壓驅動信號經過該RC低通濾波電路進行充放 電處理輸出如圖3(a)所示的驅動電壓輸出波形，則模擬PWM電壓驅動信號如圖3(c)所示。
[0055]需要特別說明的是，上述實施例中的PWM信號生成模塊還可以替換成一外接于該 FPGA芯片的數模轉換器，該數模轉換器用于直接將任意波形發生模塊輸出的任意電壓波形 數據信號轉換成模擬電壓波形驅動信號。
[0056]本領域的技術人員容易理解，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制 本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本 發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，包括設置于一顆可編程邏輯器件 中的一任意波形發生模塊和一 PWM信號生成模塊； 該任意波形發生模塊用于將波形數據生成任意電壓波形數據信號； 該PWM信號生成模塊用于根據該PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值Vr和該任意電 壓波形數據信號的波形電壓輸出值Vo生成P麗電壓驅動信號，其中，該P麗電壓驅動信號的 占空比〇 = V〇/Vr。2. 根據權利要求1所述的調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，該調整液晶模組 背光亮度的裝置還包括一數據存儲模塊，該可編程邏輯器件還設置有一數據存儲控制模 塊;該數據存儲模塊用于存儲該波形數據;該數據存儲控制模塊用于控制該數據存儲模塊 的讀寫。3. 根據權利要求2所述的調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，該可編程邏輯器 件還設置有一數據輸入接口模塊，該數據輸入接口模塊用于從上位機或外部數據處理單元 接收該波形數據并通過該數據存儲控制模塊寫入到該數據存儲模塊，該數據輸入接口模塊 還用于從該上位機或該外部數據處理單元接收控制指令并根據該控制指令讀取該數據存 儲模塊的該波形數據生成該任意電壓波形數據信號。4. 根據權利要求2所述的調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，該數據存儲模塊 為設置于該可編程邏輯器件中的寄存器，或者為設置于該可編程邏輯器件中的RAM，或者為 外接于該可編程邏輯器件的DDR。5. 根據權利要求1-4任一項所述的調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，該調整 液晶模組背光亮度的裝置還包括一 RC低通濾波電路，該RC低通濾波電路用于對該PWM電壓 驅動信號進行充放電處理輸出模擬PWM電壓驅動信號。6. 根據權利要求1-4任一項所述的調整液晶模組背光亮度的裝置，其特征在于，該PWM 信號生成模塊還可以替換成一外接于該可編程邏輯器件的數模轉換器，該數模轉換器用于 將該任意電壓波形數據信號轉換成電壓波形驅動信號。7. -種調整液晶模組背光亮度的方法，其特征在于，包括以下步驟： 51) 根據控制指令讀取波形數據并將該波形數據生成任意電壓波形數據信號； 52) 根據PWM信號生成模塊的滿量程輸出電壓值Vr和該任意電壓波形數據信號的波形 電壓輸出值Vo生成PffM電壓驅動信號，其中，該PffM電壓驅動信號的占空比〇 = Vo/Vr。8. 根據權利要求7所述的調整液晶模組背光亮度的方法，其特征在于，該任意電壓波形 數據信號為多階電壓波形數據信號，該波形數據包括階數M以及該階數M對應的波形電壓輸 出值Vo、周期T1、循環次數N、跳轉地址addr。9. 根據權利要求7所述的調整液晶模組背光亮度的方法，其特征在于，該任意電壓波形 數據信號為斜坡電壓波形數據信號，該波形數據包括起始電壓值Vs、結束電壓值Ve、周期 T2； 該斜坡電壓波形數據信號包括上坡電壓波形數據信號和下坡電壓波形數據信號； 該上坡電壓波形數據信號的波形電壓輸出值V〇 = V〇S+(Ve-VS)/T2;該下坡電壓波形數 據信號的波形電壓輸出值V〇 = V〇S-(VS-Ve)/T2;其中，Vos為上一個系統時鐘的波形電壓輸 出值。10. 根據權利要求7所述的調整液晶模組背光亮度的方法，其特征在于，還包括抑制該 PffM電壓驅動信號的紋波的步驟： 53) 將該PffM電壓驅動信號的每個周期的波形拆分成1 = 2?，得到i段高電平Η1、Η2···Η? 和i段低電平!^、!^…!^，其中汰為正整數； 54) 將該i段高電平和i段低電平按!11、1^1、!12、1^-_把、1^的順序交叉組合成紋波抑制處 理后的PWM電壓驅動信號。
【文檔編號】G09G3/34GK105913809SQ201610371193
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】何銳, 朱亞凡
【申請人】武漢精測電子技術股份有限公司