一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統及方法
2023-12-02 04:58:36 3
一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統及方法
【專利摘要】本發明公開一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統及方法，該系統包括顯示屏顯示模塊、顯示屏驅動晶片CABC模塊、CPU?GPIO計算Duty模塊、背光燈驅動IC模塊及顯示屏背光燈模塊。本發明把顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM波形傳輸到背光碟機動IC模塊的PWM調節腳的同時，還將該PWM波形連接到智能移動終端CPU的GPIO埠，讓CPU參與計算畫面的狀態，然後背光燈驅動IC模塊將顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號和CPUGPIO計算Duty模塊傳輸過來的I2C控制信號加權後輸出給顯示屏背光燈模塊進行畫面控制，達到提升顯示屏在顯示黑色時一體黑效果和顯示屏的動態對比度的目的。
【專利說明】一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及顯示屏顯示效果的【技術領域】，特別涉及一種提升顯示屏一體黑效果和 動態對比度的系統及方法。
【背景技術】
[0002] 動態背光控制（Content Adaptive Backlight Control)是一種分析顯示內容，並 且依據圖像的灰階內容以及伽瑪校正技術調整顯示屏背光的方法。顯示屏驅動器會以視頻 灰階內容與伽瑪校正為準，採用不同的工作周期輸出PWM波形到背光碟機動器中。背光源會 針對較暗的圖像而減弱。這可以降低背光源的功率消耗，並且加強顯示屏的對比度，同時維 持清晰的顯示質量。這種方法在場景會在延長的時間內由明亮變為昏暗的視頻播放狀態下 特別有用。CABC也可以針對靜態圖像與標準的選單屏幕減少電流的流出。
[0003] 目前市場上智能移動終端的顯示屏驅動晶片都基本支持CABC功能。如附圖1所 示，在現有的屏幕顯示控制系統中，所有的CABC調節功能，都是把顯示屏的驅動晶片1C輸 出來的PWM波形直接傳輸到背光碟機動晶片1C的PWM調節腳，進而實現調節顯示屏的對比 度，實現背光源的功耗控制。現有CABC相關的技術方案中，並沒有將顯示屏驅動1C輸出來 的PWM波形連接到智能移動終端中CPU的GPI0埠，讓智能移動終端中CPU參與計算畫面 的狀態，發揮CPU強大的信息數據處理能力，為將來處理更複雜功能效果更佳的動態背光 控制算法提供硬體保障和技術解決方案。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種提升顯示屏一體黑效果 和動態對比度的系統，該系統結合目前該領域已經實現的CABC功能，讓移動終端CPU參與 對CABC功能的進一步優化，提升顯示屏在顯示黑色時一體黑效果和顯示屏的動態對比度。
[0005] 本發明的另一個目的，提供一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法。
[0006] 本發明的第一個目的通過下述技術方案實現：
[0007] -種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統，該系統包括：顯示屏顯示模塊、 顯示屏驅動晶片CABC模塊、CPU GPI0計算Duty模塊、背光燈驅動1C模塊以及顯示屏背光 燈模塊；
[0008] 顯示屏顯示模塊，用於實現畫面顯示功能，並將顯示畫面傳輸給顯示屏驅動晶片 CABC模塊；
[0009] 顯示屏驅動晶片CABC模塊，通過分析處理顯示模塊所顯示的畫面，得出一個需要 調節顯示背光燈的PWM信號；
[0010] CPU GPI0計算Duty模塊，用於接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信 號，並計算其Duty值，同時事先預設置一個Duty值的門閥值Y，當計算出顯示屏驅動晶片 CABC模塊傳輸過來的PWM信號Duty值低於門閥值Y，通過數據傳輸協議將控制信號傳輸給 背光燈驅動1C模塊，大幅降低背光燈亮度；
[0011] 背光燈驅動ic模塊，同時接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號，以 及CPU GPI0計算Duty模塊傳輸過來的控制信號，加權後輸出顯示屏背光燈控制信號給顯 示屏背光燈模塊；
[0012] 顯示屏背光燈模塊，接收背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，實現顯 示屏的不同亮度顯示。
[0013] 優選的，所述的Duty值為顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號在至少 一個以上統計周期內高電平與低電平持續時間的比值。
[0014] 優選的，所述的門閥值Y為預先設置的門閥值，Y的取值通過在移動終端顯示屏顯 示黑色畫面下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在調試階段，通 過軟體預先設定。
[0015] 優選的，所述的CPU GPI0計算Duty模塊與背光燈驅動1C模塊之間控制信號的數 據傳輸協議採用Inter - Integrated Circuit總線協議。
[0016] 優選的，所述的系統可應用於手機、筆記本電腦、平板電腦和掌上上網設備具有顯 示屏幕的移動終端。
[0017] 本發明的另一個目的通過下述技術方案實現：
[0018] 一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法，包括下列步驟：
[0019] S1、將顯示屏顯示模塊的顯示畫面實時傳輸給顯示屏驅動晶片CABC模塊；
[0020] S2、顯示屏驅動晶片CABC模塊分析處理顯示畫面，得出一個需要調節顯示背光燈 的不同工作周期輸出的PWM信號；
[0021] S3、CPU GPI0計算Duty模塊接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的不同工作 周期輸出的PWM信號，並計算其Duty值，同時事先預設置一個Duty值的門閥值Y，當計算出 顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號Duty值低於門閥值Y，通過數據傳輸協議將 控制信號傳輸給背光燈驅動1C模塊，大幅降低背光燈亮度；
[0022] S4、背光燈驅動1C模塊將同時接收的顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM 信號和CPU GPI0計算Duty模塊傳輸過來的控制信號，加權後輸出顯示屏背光燈控制信號 給顯示屏背光燈模塊；
[0023] S5、顯示屏背光燈模塊根據背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，實現 顯示屏的不同亮度顯示。
[0024] 優選的，所述步驟S3中的Duty值為顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信 號在至少一個以上統計周期內高電平與低電平持續時間的比值。
[0025] 優選的，所述步驟S3中的門閥值Y為預先設置的門閥值，Y的取值通過在移動終 端顯示屏顯示黑色畫面下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在 調試階段，通過軟體預先設定。
[0026] 優選的，所述步驟S3中的CPU GPI0計算Duty模塊與背光燈驅動1C模塊之間控 制信號的數據傳輸協議採用Inter - Integrated Circuit總線協議。
[0027] 優選的，所述的方法可應用於手機、筆記本電腦、平板電腦和掌上上網設備具有顯 示屏幕的移動終端。
[0028] 本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：
[0029] 1、本發明實現顯示屏幕顯示黑色時一體黑效果，同時提高屏幕的動態對比度，通 過CPU能實時監控顯示屏幕的畫面顯示的灰階狀態，可以適時的大幅度調低背光燈，進一 步降低CABC功能的功耗。
[0030] 2、本發明提供一種讓智能移動終端的CPU參與計算顯示屏幕的畫面狀態的技術 方案，發揮CPU強大的信息數據處理能力，為將來處理更複雜功能效果更佳的動態背光控 制算法提供硬體保障和技術解決支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1是現有【技術領域】中具有CABC功能的移動終端顯示系統組成框圖；
[0032] 圖2是本發明中具有CABC功能的移動終端顯示系統組成框圖；
[0033] 圖3是本發明中具有CABC功能的移動終端顯示系統模塊工作原理圖；
[0034] 圖4是PWM波形示意圖；
[0035] 圖5是本發明一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法具體流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 於此。
[0037] 實施例一
[0038] 目前市面上所有支持CABC功能的智能移動終端的顯示屏驅動晶片中，其屏幕顯 示控制系統都如附圖1所示，所有的CABC調節功能，都是把顯示屏的驅動晶片1C輸出來的 PWM波形直接傳輸到背光碟機動晶片1C的PWM調節腳，進而實現調節顯示屏的對比度，實現背 光源的功耗控制，但是並沒有出現將顯示屏驅動1C輸出來的PWM波形連接到智能移動終端 中CPU的GPI0埠的相關技術方案。
[0039] 本發明結合已有的CABC動態背光控制相關的技術方案，把顯示屏驅動晶片CABC 模塊的PWM波形傳輸到背光碟機動晶片1C的PWM調節腳的同時，還將顯示屏驅動晶片CABC 模塊傳輸出來的PWM波形連接到智能移動終端中CPU的GPI0埠，如如圖2中所示，讓智 能移動終端中CPU參與計算畫面顯示的灰階狀態，然後CPU通過I2C總線協議與背光碟機動 晶片1C相連，實現對其的傳輸控制功能。
[0040] 其中，I2C(Inter - Integrated Circuit)總線是由串行數據（SDA)線和串行時 鍾（SCL)線組成的兩線式串行總線，用於連接微控制器及其外圍設備。是微電子通信控制 領域廣泛採用的一種總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡 單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。
[0041] I2C總線支持任何1C生產過程（CMOS、雙極性）。通過串行數據（SDA)線和串行時 鍾（SCL)線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址識別（無論是 微控制器--MCU、IXD驅動器、存儲器或鍵盤接口），而且都可以作為一個發送器或接收器 (由器件的功能決定）。LCD驅動器只能作為接收器，而存儲器則既可以接收又可以發送數 據。除了發送器和接收器外，器件在執行數據傳輸時也可以被看作是主機或從機。主機是 初始化總線的數據傳輸並產生允許傳輸的時鐘信號的器件。此時，任何被尋址的器件都被 認為是從機。
[0042] 如附圖2本發明中具有CABC功能的移動終端顯示系統組成框圖所示，顯示屏驅動 晶片CABC模塊會將通過分析顯示畫面的灰階狀態所得出的一個需要調節背光燈的PWM波 形傳輸給移動終端CPU的通用輸入/輸出GPIO(General Purpose Input Output)埠， 該GPIO埠匹配成中斷埠使用，CPU運用其強大的計算和信息處理能力通過運算得出其 Duty值，如果Duty值少於Y (其中Y為預先設置的門閥值，Y的取值需要在移動終端顯示 屏顯示黑色畫面下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在調試階 段，通過軟體設定，在黑色畫面顯示效果下計算得出），則判斷顯示屏顯示的是黑色畫面，通 過I2C控制背光碟機動1C，降低其輸出電流至設定值，背光燈電流下降，提升顯示屏顯示黑色 時的一體黑顯示效果。
[0043] 同時，通過CPU還能實時監控顯示屏幕的畫面顯示的灰階狀態（CPU通過計算CABC 功能傳回來的Duty，可以推論出所顯示畫面的灰階狀態，比如按照計算畫面的Duty值，結 合實測波形，從小到大進行排列篩選，預選進行設定），可以適時的大幅度調低背光燈，進一 步降低CABC功能的功耗。
[0044] 只要計算出CABC PWM波形的Duty值後，然後對比在軟體裡面預設的Duty值，兩 者對比，如果低於預設值（判斷為顯示為黑畫面），CPU傳送命令給背光燈的驅動1C，大幅度 降低背光碟機動1C的驅動電流，既大幅度降低黑畫面下的背光燈電流，降低黑畫面的亮度， 提升對比度。
[0045] 進一步，本發明中具有CABC功能的移動終端顯示系統模塊工作原理圖如附圖3所 示，顯示系統包括顯示屏顯示模塊1，顯示屏驅動晶片CABC模塊2, CPU GPI0計算Duty模 塊3,背光燈驅動1C模塊4,顯示屏背光燈模塊5。
[0046] 其中，顯示屏顯示模塊，用於實現畫面顯示功能；顯示屏驅動晶片CABC模塊，通過 分析顯示模塊所顯示的畫面，得出一個需要調節顯示背光燈的PWM信號；其中，CPU GPI0計 算Duty模塊，接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號，並計算其Duty值，同時 事先預設置一個Duty值的門閥值Y，當計算出顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信 號Duty值低於Y，通過I2C控制背光燈驅動模塊，大幅降低背光燈亮度；背光燈驅動1C模 塊，同時接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號，以及CPU GPI0計算Duty模 塊傳輸過來的I2C控制信號，加權後輸出顯不屏背光燈控制信號給顯不屏背光燈模塊；顯 示屏背光燈模塊接收背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，顯示不同的亮度。
[0047] 本發明實施例中顯示屏驅動晶片CABC模塊的CABC接口會輸出一個PWM波形（具 體如附圖4所示）調節背光燈驅動1C模塊，在本發明中，CPU的GPI0埠會接收並參與計 算此PWM信號波形的佔空比，計算方式如下描述：
[0048] 步驟1、CPU將GPI0埠配置成中斷口。
[0049] 步驟2、PWM波的每一個上升沿和下降沿都會觸發CPU產生中斷，中斷產生時，CPU 開始計時。上升沿產生中斷到下降沿產生中斷這段時間是為高電平持續的時間，然後持續 到下個上升沿觸發中斷，這段時間是為低電平持續的時間。
[0050] 工作過程：CPU的GPI0埠設置中斷模式，上升沿觸發中斷的同時，觸發設置把 中埠設置為下降沿觸發，並並始計時，直到下個下降沿觸發中斷，結束計時。這個時間為 TH1，視為PWM波形處於高電平的時間。下降沿觸發中斷的同時，觸發設置把中埠設置為 上升沿觸發，並開始計時，直到下個上升沿觸發中斷，結束計時。這個時間為TH2,視為PWM 波形處於低電平的時間，兩個中斷模式相互切換，實現統計高、低電平的時間。為了保證統 計的準確性，需要連續統計η個周期，即統計TH1到THn，TL1到TLn，當上升沿觸發中斷的個 數到達n+1時，觸發CPU的預先設置的計算模式，對TH1到THn以及TL1到TLn進行累加， 得出時間TH和TL，TH與TL的比值記為DUTY值。此DUTY值對與預先設置在代碼裡面的閥 門值Y(其中Y為預先設置的門閥值，Y的取值需要在移動終端顯示屏顯示黑色畫面下，用 示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在調試階段，通過軟體設定，在黑 色畫面顯示效果下計算得出）進行比較，如果DUTY值小於等於閥門值Y時，就判斷為顯示 屏顯示黑畫面。為了保證畫面更新的實時性，需要每隔Z秒時間，CPU統計一次。
[0051] 實施例二
[0052] 本發明根據一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統，還對應提出一種提 升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法，具體如附圖5的方法流程圖所示，包括下列步 驟：
[0053] S1、將顯示屏顯示模塊的顯示畫面實時傳輸給顯示屏驅動晶片CABC模塊；
[0054] S2、顯示屏驅動晶片CABC模塊分析處理顯示畫面，得出一個需要調節顯示背光燈 的不同工作周期輸出的PWM信號；
[0055] S3、CPU GPI0計算Duty模塊接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的不同工作 周期輸出的PWM信號，並計算其Duty值（其中，Duty值為顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸 過來的PWM信號在至少一個以上統計周期內高電平與低電平持續時間的比值），同時事先 預設置一個Duty值的門閥值Y (其中，門閥值Y為預先設置的門閥值，Y的取值通過在移動 終端顯示屏顯示黑色畫面下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並 在調試階段，通過軟體預先設定），當計算出顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號 Duty值低於門閥值Y，通過Inter - Integrated Circuit總線協議將控制信號傳輸給背光 燈驅動1C模塊，大幅降低背光燈亮度；
[0056] S4、背光燈驅動1C模塊將同時接收的顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM 信號和CPU GPI0計算Duty模塊傳輸過來的控制信號，加權後輸出顯示屏背光燈控制信號 給顯示屏背光燈模塊；
[0057] S5、顯示屏背光燈模塊根據背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，實現 顯示屏的不同亮度顯示。
[0058] 值得注意的是，上述系統實施例中，所包括的各個模塊和單元只是按照功能邏輯 進行劃分的，但並不局限於上述的劃分，只要能夠實現相應的功能即可；另外，各功能模塊 和單元的具體名稱也只是為了便於相互區分，並不用於限制本發明的保護範圍。
[0059] 所述的系統及方法可廣泛應用於如手機、電子書、個人數字助理（PDA)、掌上電腦 或其他具有觸控螢幕的終端設備中。
[0060] 另外，本領域普通技術人員可以理解實現上述各實施例方法中的全部或部分步驟 是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，相應的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介 質中，所述的存儲介質，如R0M/RAM、磁碟或光碟等。
[0061] 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統，其特徵在於，該系統包括：顯示 屏顯示模塊、顯示屏驅動晶片CABC模塊、CPU GPIO計算Duty模塊、背光燈驅動1C模塊以 及顯示屏背光燈模塊； 顯示屏顯示模塊，用於實現畫面顯示功能，並將顯示畫面傳輸給顯示屏驅動晶片CABC 模塊； 顯示屏驅動晶片CABC模塊，通過分析處理顯示模塊所顯示的畫面，得出一個需要調節 顯不背光燈的PWM信號； CPU GPIO計算Duty模塊，用於接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號， 並計算其Duty值，同時事先預設置一個Duty值的門閥值Y，當計算出顯示屏驅動晶片CABC 模塊傳輸過來的PWM信號Duty值低於門閥值Y，通過數據傳輸協議將控制信號傳輸給背光 燈驅動1C模塊，大幅降低背光燈亮度； 背光燈驅動1C模塊，同時接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號，以及 CPU GPIO計算Duty模塊傳輸過來的控制信號，加權後輸出顯示屏背光燈控制信號給顯示 屏背光燈模塊； 顯示屏背光燈模塊，接收背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，實現顯示屏 的不同亮度顯示。
2. 根據權利要求1所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統，其特徵在 於：所述的Duty值為顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號在至少一個以上統計 周期內高電平與低電平持續時間的比值。
3. 根據權利要求1所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統，其特徵在 於：所述的門閥值Y為預先設置的門閥值，Y的取值通過在移動終端顯示屏顯示黑色畫面 下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在調試階段，通過軟體預先 設定。
4. 根據權利要求1至3任一所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統， 其特徵在於：所述的CPU GPIO計算Duty模塊與背光燈驅動1C模塊之間控制信號的數據傳 輸協議採用Inter - Integrated Circuit總線協議。
5. 根據權利要求1至3任一所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的系統， 其特徵在於：所述的系統可應用於手機、筆記本電腦、平板電腦和掌上上網設備具有顯示屏 .的移動終端。
6. -種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法，其特徵在於，包括下列步驟： 51、 將顯示屏顯示模塊的顯示畫面實時傳輸給顯示屏驅動晶片CABC模塊； 52、 顯示屏驅動晶片CABC模塊分析處理顯示畫面，得出一個需要調節顯示背光燈的不 同工作周期輸出的PWM信號； 53、 CPU GPIO計算Duty模塊接收顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的不同工作周期 輸出的PWM信號，並計算其Duty值，同時事先預設置一個Duty值的門閥值Y，當計算出顯示 屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號Duty值低於門閥值Y，通過數據傳輸協議將控制 信號傳輸給背光燈驅動1C模塊，大幅降低背光燈亮度； 54、 背光燈驅動1C模塊將同時接收的顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號 和CPU GPIO計算Duty模塊傳輸過來的控制信號，加權後輸出顯示屏背光燈控制信號給顯 示屏背光燈模塊； S5、顯示屏背光燈模塊根據背光燈驅動1C模塊傳輸過來的不同電壓及電流，實現顯示 屏的不同亮度顯示。
7. 根據權利要求6所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法，其特徵在 於：所述步驟S3中的Duty值為顯示屏驅動晶片CABC模塊傳輸過來的PWM信號在至少一個 以上統計周期內高電平與低電平持續時間的比值。
8. 根據權利要求6所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法，其特徵在 於：所述步驟S3中的門閥值Y為預先設置的門閥值，Y的取值通過在移動終端顯示屏顯示 黑色畫面下，用示波器實測顯示屏驅動晶片CABC模塊的PWM信號獲得，並在調試階段，通過 軟體預先設定。
9. 根據權利要求6至8任一所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法， 其特徵在於：所述步驟S3中的CPU GPIO計算Duty模塊與背光燈驅動1C模塊之間控制信 號的數據傳輸協議採用Inter - Integrated Circuit總線協議。
10. 根據權利要求6至8任一所述的一種提升顯示屏一體黑效果和動態對比度的方法， 其特徵在於：所述的方法可應用於手機、筆記本電腦、平板電腦和掌上上網設備具有顯示屏 .的移動終端。
【文檔編號】G09G3/34GK104112430SQ201410318175
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月5日 優先權日:2014年7月5日
【發明者】靳勇 申請人:廣東歐珀移動通信有限公司