导言
今世LCD 显现大部分选用的是冷阴极射线荧光灯（CCFL）背光或LED 静态背光，因为CCFL 亮度不易操控而且呼应速度慢，形成动力糟蹋和动态含糊。LED 静态背光作用虽好，可是其耗能也较为严峻，别的稳定亮度的背光使得图画的对比度下降，显现作用不抱负。对图画RGB 像素进行剖析，在某些区域适当地选用低一级亮度的LED 背光，不只能够节能，而且会扩展图画显现的对比度，消除动态含糊现象。
1 规划计划及其原理
动态背光源表面上是个全体，其实内部在制造原理图时现已将之分红多个区域，别离操控其各自的亮度。可知背光灯的密布度越高，区分的区域越多、面积越小，显现出来的全体作用会越好。可是从本钱、经济价值、制造工艺、节能等方面归纳考虑，可知灯的数目不可能无限多，区分的区域也不会无限密布，可是总能够找到一个最合适的规划规范。
RGB 色彩模型是工业界的一种色彩规范，经过RGB 模型为图画中每一个像素的RGB 重量分配一个0～255 范围内的强度值。RGB 图画只运用三种色彩，依照不同的份额混合， 理论上在屏幕上出现16,777,216 种色彩。在本体系只要RGB 各个重量不能直接得到咱们需求的亮度操控参数Ki，需求经过FPGA运算得到图画各个像素的灰度值，然后再核算。
对图画进行灰度核算的基本思想是将每个像素的RGB 三种色彩成份的值取均匀，但是因为人眼的敏感性，这种做法作用并不好，应该是每个重量需有必定的权重，核算公式如下所示。
（1）为灰度核算公式，可直接由RGB 各个重量核算得到像素的灰度值，当然能够全体的扩大或缩小，即乘以一个一起的系数。
（2）为由像素灰度求亮度公式，其间Tmax 为最大透过率，在同一个体系中为一固定值，可不予注重，γ 为RGB 像素纠正因子，B 为背光源亮度值。
当背光源的亮度变为本来的1/λ即B’ 时，为了使人眼调查灰度C’ 像素的亮度不发生大的改变，应使两次得到的值一起，即：
令：
解方程能够求得：
一般情况下，灰度的调理由8bit 数据操控，即能够将灰度值由0～255，分红256 份，其间每一份代表一个灰度等级（本试验中所运用驱动芯片的灰度等级为4,096）。所以能够令控光参数Ki：
其间Cmax 为各个切割区域中的最大灰度值，Ci为各个相应区域的最大灰度值，核算得到的区域控光参数Ki 来调理FPGA 的输出，来调理背光板亮度，然后能够得到校正后各个像素的RGB 值别离为：
如计划图所示，最终将由操控器输出的行、场同步信号和校正后的RGB 信号等传输给LCD 板。
计划中SDRAM 的首要作用有两个：一是在FPGA 处理不及时的情况下，用来存储从图形操控器传过来的行、场同步信息和RGB 数据信息等；二是存储FPGA 处理过的数据，单LCD 板未来得及处理的信息。这样规划的意图在于到达数据不丢掉，信息传输更及时的作用。
2 驱动电路规划
在驱动芯片的挑选上， 咱们用TI 公司的TLC5947，每个通道由12bits PWM 脉宽调制，具有24 路输出通道，所以一个数据传递周期将会接纳288bits 数据。芯片所需电压为3.0～5.5V，有温控体系，当芯片的温度过高时会主动断开，以维护芯片。
从芯片的引脚25 能够看出，此款芯片支撑级联，能够多个芯片一起作业以驱动更大规划的显现屏幕。从引脚1 到引脚24，每个输出通道由12bit输入数据来操控，其内部含有4MHz 的晶振，输入数据与212 即4,096 的比值即为输出脉冲的占空比，然后完成对背光源相应区域的PWM 调制。从中可知，TLC5947 将灰度分为4,096 级，咱们能够大规范、精细地细分背光源的亮度，以到达更好动态背光作用。
图2 TLC5947 引脚注释
驱动电路中的电阻由所驱动LED 灯的电流决议，详细概况能够参阅TLC5947 装备表格（如表1所示）。芯片对输入的SCLK、XLAT、BLANK 等信号有严厉的时序要求，电源与地之间的%&&&&&%首要起到一个滤波作用，尽量值选大些。
表1 装备电阻与驱动电流的联系
图3 背光源驱动电路
3 软件规划
本款芯片的操控信号由Altera 公司的型号为EP1C3T144C8 的开发板供应，晶振为50MHz。
从试验得到的作用来看，该款芯片的数据传输机理为：每个传输周期，每遇SCLK 上升沿将会从SIN 口读入1bit 数据存入寄存器，在SCLK 下降沿时，将读入的数据从SOUT 传出（内部对数据仍有保存） 输给下一级，直至读入288bits 数据。每12bits 为一组，别离送到各自的通道，而且每组数据先读入的居于较高位，然后顺次摆放。例如，读取的数据按时刻先后摆放为1、0、0、0、0、0、0、0、0、0、0、0，则相应的操控信号为100000000000，那么操控通道的占空比即为：
依据PWM 调制面积持平的准则，有用电压约为供给电压的一半。
依照仿真条件的要求，SCLK 时钟信号需求在每接纳完288bits 时有段时刻的低电平，尽量满意芯片的时序要求。别的，操控信号BLANK 在每个周期空闲时（不传输数据时），需求有个高电平改换，这样能够将锁存器里边的数据清零，以便承受新一轮的操控数据，不然，灯的亮度显着会偏暗。
RGB 数据经过FPGA 的处理，转换为相应的灰度值，然后再核算出相应的控光参数Ki （咱们能够分的灰度等级不超越4,096），传输给TLC5947的SIN，即能够完成动态背光调理。
图4 输入输出信号设置
图5 信号仿真图
图6 PWM 调制输出波形
4 定论
经过理论剖析和试验测验，动态背光调理操控体系在节能和进步图画显现对比度等方面做得都较好，这在注重节能减排、建造和谐社会的今日以及对LCD 显现器的未来开展都具有很好的使用远景。
图7 即经过FPGA 操控以及根据图画像素操控得到的动态背光调理作用图，从中能够看到，如果在曾经LCD 静态背光的条件下，则一切背光LED 灯的亮度将会和最亮的（右下角）一起，而现在咱们将之切割为各个不同区域，使得每个区域均有自己的最佳亮度，而不用以整个图画最亮一点为规范，而且不影响显现作用。这样，也就完成了咱们预期的动态调理的意图。
图7 背光源作用图
