提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统及方法与设计方案

本技术公开一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统及方法，该系统包括显示屏显示模块、显示屏驱动芯片CABC模块、CPU GPIO计算Duty模块、背光灯驱动IC模块及显示屏背光灯模块。

本技术把显示屏驱动芯片CABC模块的PWM波形传输到背光驱动IC模块的PWM调节脚的同时，还将该PWM波形连接到智能移动终端CPU的GPIO端口，让CPU参与计算画面的状态，然后背光灯驱动IC模块将显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号和CPUGPIO计算Duty模块传输过来的I2C控制信号加权后输出给显示屏背光灯模块进行画面控制，达到提升显示屏在显示黑色时一体黑效果和显示屏的动态对比度的目的。

权利要求书
1.一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统，其特征在于，该系
统包括：显示屏显示模块、显示屏驱动芯片CABC模块、CPU GPIO计算Duty
模块、背光灯驱动IC模块以及显示屏背光灯模块；
显示屏显示模块,用于实现画面显示功能,并将显示画面传输给显示屏驱
动芯片CABC模块；
显示屏驱动芯片CABC模块，通过分析处理显示模块所显示的画面，得出
一个需要调节显示背光灯的PWM信号；
CPU GPIO计算Duty模块，用于接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来
的PWM信号，并计算其Duty值，同时事先预设置一个Duty值的门阀值Y，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty值低于门阀值Y，通过数据传输协议将控制信号传输给背光灯驱动IC模块，大幅降低背光灯亮度；
背光灯驱动IC模块，同时接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM
信号，以及CPU GPIO计算Duty模块传输过来的控制信号，加权后输出显示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；
显示屏背光灯模块,接收背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及电流，
实现显示屏的不同亮度显示。

2.根据权利要求1所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系
统，其特征在于：所述的Duty值为显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM 信号在至少一个以上统计周期内高电平与低电平持续时间的比值。

3.根据权利要求1所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系
统，其特征在于：所述的门阀值Y为预先设置的门阀值，Y的取值通过在移动终端显示屏显示黑色画面下，用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM
信号获得，并在调试阶段，通过软件预先设定。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对
比度的系统，其特征在于：所述的CPU GPIO计算Duty模块与背光灯驱动IC
模块之间控制信号的数据传输协议采用Inter－Integrated Circuit总线协
议。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对
比度的系统，其特征在于：所述的系统可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备具有显示屏幕的移动终端。

6.一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方法，其特征在于，包括
下列步骤：
S1、将显示屏显示模块的显示画面实时传输给显示屏驱动芯片CABC模块；
S2、显示屏驱动芯片CABC模块分析处理显示画面，得出一个需要调节显
示背光灯的不同工作周期输出的PWM信号；
S3、CPU GPIO计算Duty模块接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的
不同工作周期输出的PWM信号，并计算其Duty值，同时事先预设置一个Duty 值的门阀值Y，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty 值低于门阀值Y，通过数据传输协议将控制信号传输给背光灯驱动IC模块，大幅降低背光灯亮度；
S4、背光灯驱动IC模块将同时接收的显示屏驱动芯片CABC模块传输过
来的PWM信号和CPU GPIO计算Duty模块传输过来的控制信号，加权后输出显示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；
S5、显示屏背光灯模块根据背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及电
流，实现显示屏的不同亮度显示。

7.根据权利要求6所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方
法，其特征在于：所述步骤S3中的Duty值为显示屏驱动芯片CABC模块传输
过来的PWM信号在至少一个以上统计周期内高电平与低电平持续时间的比值。

8.根据权利要求6所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方
法，其特征在于：所述步骤S3中的门阀值Y为预先设置的门阀值，Y的取值通过在移动终端显示屏显示黑色画面下，用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件预先设定。

9.根据权利要求6至8任一所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对
比度的方法，其特征在于：所述步骤S3中的CPU GPIO计算Duty模块与背光
灯驱动IC模块之间控制信号的数据传输协议采用Inter－Integrated
Circuit总线协议。

10.根据权利要求6至8任一所述的一种提升显示屏一体黑效果和动态对
比度的方法，其特征在于：所述的方法可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设备具有显示屏幕的移动终端。

说明书
一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统及方法
技术领域
本技术涉及显示屏显示效果的技术领域，特别涉及一种提升显示屏一体黑
效果和动态对比度的系统及方法。

背景技术
动态背光控制(Content Adaptive Backlight Control)是一种分析显示内
容，并且依据图像的灰阶内容以及伽玛校正技术调整显示屏背光的方法。

显示屏驱动器会以视频灰阶内容与伽玛校正为准，采用不同的工作周期输出PWM波形到背光驱动器中。

背光源会针对较暗的图像而减弱。

这可以降低背光源的功率消耗，并且加强显示屏的对比度，同时维持清晰的显示质量。

这种方法在场景会在延长的时间内由明亮变为昏暗的视频播放状态下特别有用。

CABC也可以针对静态图像与标准的选单屏幕减少电流的流出。

目前市场上智能移动终端的显示屏驱动芯片都基本支持CABC功能。

如附
图1所示，在现有的屏幕显示控制系统中，所有的CABC调节功能，都是把显
示屏的驱动芯片IC输出来的PWM波形直接传输到背光驱动芯片IC的PWM调节脚，进而实现调节显示屏的对比度，实现背光源的功耗控制。

现有CABC相关的技术方案中，并没有将显示屏驱动IC输出来的PWM波形连接到智能移动终
端中CPU的GPIO端口，让智能移动终端中CPU参与计算画面的状态，发挥CPU 强大的信息数据处理能力，为将来处理更复杂功能效果更佳的动态背光控制算法提供硬件保障和技术解决方案。

技术内容
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种提升显示屏一体
黑效果和动态对比度的系统，该系统结合目前该领域已经实现的CABC功能，让移动终端CPU参与对CABC功能的进一步优化，提升显示屏在显示黑色时一体黑效果和显示屏的动态对比度。

本技术的另一个目的，提供一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方
法。

本技术的第一个目的通过下述技术方案实现：
一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统，该系统包括：显示屏显
示模块、显示屏驱动芯片CABC模块、CPU GPIO计算Duty模块、背光灯驱动IC模块以及显示屏背光灯模块；
显示屏显示模块,用于实现画面显示功能,并将显示画面传输给显示屏驱
动芯片CABC模块；
显示屏驱动芯片CABC模块，通过分析处理显示模块所显示的画面，得出
一个需要调节显示背光灯的PWM信号；
CPU GPIO计算Duty模块，用于接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来
的PWM信号，并计算其Duty值，同时事先预设置一个Duty值的门阀值Y，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty值低于门阀值Y，通过数据传输协议将控制信号传输给背光灯驱动IC模块，大幅降低背光灯亮度；
背光灯驱动IC模块，同时接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM
信号，以及CPU GPIO计算Duty模块传输过来的控制信号，加权后输出显示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；
显示屏背光灯模块,接收背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及电流，
实现显示屏的不同亮度显示。

优选的，所述的Duty值为显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信
号在至少一个以上统计周期内高电平与低电平持续时间的比值。

优选的，所述的门阀值Y为预先设置的门阀值，Y的取值通过在移动终端
显示屏显示黑色画面下，用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件预先设定。

优选的，所述的CPU GPIO计算Duty模块与背光灯驱动IC模块之间控制
信号的数据传输协议采用Inter－Integrated Circuit总线协议。

优选的，所述的系统可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设
备具有显示屏幕的移动终端。

本技术的另一个目的通过下述技术方案实现：
一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方法，包括下列步骤：
S1、将显示屏显示模块的显示画面实时传输给显示屏驱动芯片CABC模块；
S2、显示屏驱动芯片CABC模块分析处理显示画面，得出一个需要调节显
示背光灯的不同工作周期输出的PWM信号；
S3、CPU GPIO计算Duty模块接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的
不同工作周期输出的PWM信号，并计算其Duty值，同时事先预设置一个Duty 值的门阀值Y，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty 值低于门阀值Y，通过数据传输协议将控制信号传输给背光灯驱动IC模块，大幅降低背光灯亮度；
S4、背光灯驱动IC模块将同时接收的显示屏驱动芯片CABC模块传输过
来的PWM信号和CPU GPIO计算Duty模块传输过来的控制信号，加权后输出显示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；
S5、显示屏背光灯模块根据背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及电
流，实现显示屏的不同亮度显示。

优选的，所述步骤S3中的Duty值为显示屏驱动芯片CABC模块传输过来
的PWM信号在至少一个以上统计周期内高电平与低电平持续时间的比值。

优选的，所述步骤S3中的门阀值Y为预先设置的门阀值，Y的取值通过在
移动终端显示屏显示黑色画面下，用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件预先设定。

优选的，所述步骤S3中的CPU GPIO计算Duty模块与背光灯驱动IC模块
之间控制信号的数据传输协议采用Inter－Integrated Circuit总线协议。

优选的，所述的方法可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑和掌上上网设
备具有显示屏幕的移动终端。

本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本技术实现显示屏幕显示黑色时一体黑效果，同时提高屏幕的动态对
比度，通过CPU能实时监控显示屏幕的画面显示的灰阶状态，可以适时的大幅度调低背光灯，进一步降低CABC功能的功耗。

2、本技术提供一种让智能移动终端的CPU参与计算显示屏幕的画面状态
的技术方案，发挥CPU强大的信息数据处理能力，为将来处理更复杂功能效果更佳的动态背光控制算法提供硬件保障和技术解决支撑。

附图说明
图1是现有技术领域中具有CABC功能的移动终端显示系统组成框图；
图2是本技术中具有CABC功能的移动终端显示系统组成框图；
图3是本技术中具有CABC功能的移动终端显示系统模块工作原理图；
图4是PWM波形示意图；
图5是本技术一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方法具体流程图。

具体实施方式
下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方
式不限于此。

实施例一
目前市面上所有支持CABC功能的智能移动终端的显示屏驱动芯片中，其
屏幕显示控制系统都如附图1所示，所有的CABC调节功能，都是把显示屏的驱动芯片IC输出来的PWM波形直接传输到背光驱动芯片IC的PWM调节脚，进而实现调节显示屏的对比度，实现背光源的功耗控制，但是并没有出现将显示屏驱动IC输出来的PWM波形连接到智能移动终端中CPU的GPIO端口的相关技术方案。

本技术结合已有的CABC动态背光控制相关的技术方案，把显示屏驱动芯
片CABC模块的PWM波形传输到背光驱动芯片IC的PWM调节脚的同时，还将显示屏驱动芯片CABC模块传输出来的PWM波形连接到智能移动终端中CPU的GPIO端口，如如图2中所示，让智能移动终端中CPU参与计算画面显示的灰阶状态，然后CPU通过I2C总线协议与背光驱动芯片IC相连，实现对其的传输
控制功能。

其中，I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是由串行数据(SDA)线
和串行时钟(SCL)线组成的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设
备。

是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。

它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

I2C总线支持任何IC生产过程(CMOS、双极性)。

通过串行数据(SDA)线
和串行时钟(SCL)线在连接到总线的器件间传递信息。

每个器件都有一个唯
一的地址识别(无论是微控制器——MCU、LCD驱动器、存储器或键盘接口)，而且都可以作为一个发送器或接收器(由器件的功能决定)。

LCD驱动器只能
作为接收器，而存储器则既可以接收又可以发送数据。

除了发送器和接收器外，器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机。

主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件。

此时，任何被寻址的器件都被认为是从机。

如附图2本技术中具有CABC功能的移动终端显示系统组成框图所示，显
示屏驱动芯片CABC模块会将通过分析显示画面的灰阶状态所得出的一个需要调节背光灯的PWM波形传输给移动终端CPU的通用输入/输出GPIO(General Purpose Input Output)端口，该GPIO端口匹配成中断端口使用，CPU运用其
强大的计算和信息处理能力通过运算得出其Duty值，如果Duty值少于Y(其
中Y为预先设置的门阀值，Y的取值需要在移动终端显示屏显示黑色画面下，
用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件设定，在黑色画面显示效果下计算得出)，则判断显示屏显示的是黑色
画面，通过I2C控制背光驱动IC，降低其输出电流至设定值，背光灯电流下降，提升显示屏显示黑色时的一体黑显示效果。

同时，通过CPU还能实时监控显示屏幕的画面显示的灰阶状态(CPU通
过计算CABC功能传回来的Duty，可以推论出所显示画面的灰阶状态，比如
按照计算画面的Duty值，结合实测波形，从小到大进行排列筛选，预选进行
设定)，可以适时的大幅度调低背光灯，进一步降低CABC功能的功耗。

只要计算出CABC PWM波形的Duty值后，然后对比在软件里面预设的
Duty值，两者对比，如果低于预设值(判断为显示为黑画面)，CPU传送命令
给背光灯的驱动IC，大幅度降低背光驱动IC的驱动电流，既大幅度降低黑画
面下的背光灯电流，降低黑画面的亮度，提升对比度。

进一步，本技术中具有CABC功能的移动终端显示系统模块工作原理图
如附图3所示，显示系统包括显示屏显示模块1，显示屏驱动芯片CABC模块2，CPU GPIO计算Duty模块3，背光灯驱动IC模块4，显示屏背光灯模块5。

其中，显示屏显示模块,用于实现画面显示功能；显示屏驱动芯片CABC
模块，通过分析显示模块所显示的画面，得出一个需要调节显示背光灯的PWM 信号；其中，CPU GPIO计算Duty模块，接收显示屏驱动芯片CABC模块传输
过来的PWM信号，并计算其Duty值，同时事先预设置一个Duty值的门阀值Y，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty值低于Y，通过I2C控制背光灯驱动模块，大幅降低背光灯亮度；背光灯驱动IC模块，同时接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号，以及CPU GPIO计算Duty 模块传输过来的I2C控制信号，加权后输出显示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；显示屏背光灯模块接收背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及
电流，显示不同的亮度。

本技术实施例中显示屏驱动芯片CABC模块的CABC接口会输出一个PWM
波形(具体如附图4所示)调节背光灯驱动IC模块，在本技术中，CPU的GPIO
端口会接收并参与计算此PWM信号波形的占空比，计算方式如下描述：
步骤1、CPU将GPIO端口配置成中断口。

步骤2、PWM波的每一个上升沿和下降沿都会触发CPU产生中断，中断产
生时，CPU开始计时。

上升沿产生中断到下降沿产生中断这段时间是为高电平持续的时间，然后持续到下个上升沿触发中断，这段时间是为低电平持续的时间。

工作过程：CPU的GPIO端口设置中断模式，上升沿触发中断的同时，触发
设置把中端口设置为下降沿触发，并并始计时，直到下个下降沿触发中断，结束计时。

这个时间为TH1，视为PWM波形处于高电平的时间。

下降沿触发中断的同时，触发设置把中端口设置为上升沿触发，并开始计时，直到下个上升沿触发中断，结束计时。

这个时间为TH2，视为PWM波形处于低电平的时间，两个中断模式相互切换，实现统计高、低电平的时间。

为了保证统计的准确性，需要连续统计n个周期，即统计TH1到THn，TL1到TLn，当上升沿触发中断的个数到达n+1时，触发CPU的预先设置的计算模式，对TH1到THn以及TL1到TLn进行累加，得出时间TH和TL，TH与TL的比值记为DUTY值。

此DUTY值对与预先设置在代码里面的阀门值Y(其中Y为预先设置的门阀值，Y的取值需
要在移动终端显示屏显示黑色画面下，用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件设定，在黑色画面显示效果下计算得出)进行比较，如果DUTY值小于等于阀门值Y时，就判断为显示屏显示
黑画面。

为了保证画面更新的实时性，需要每隔Z秒时间，CPU统计一次。

实施例二
本技术根据一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的系统，还对应提出
一种提升显示屏一体黑效果和动态对比度的方法，具体如附图5的方法流程图所示，包括下列步骤：
S1、将显示屏显示模块的显示画面实时传输给显示屏驱动芯片CABC模块；
S2、显示屏驱动芯片CABC模块分析处理显示画面，得出一个需要调节显
示背光灯的不同工作周期输出的PWM信号；
S3、CPU GPIO计算Duty模块接收显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的
不同工作周期输出的PWM信号，并计算其Duty值(其中，Duty值为显示屏驱
动芯片CABC模块传输过来的PWM信号在至少一个以上统计周期内高电平与低电平持续时间的比值)，同时事先预设置一个Duty值的门阀值Y(其中，门阀
值Y为预先设置的门阀值，Y的取值通过在移动终端显示屏显示黑色画面下，
用示波器实测显示屏驱动芯片CABC模块的PWM信号获得，并在调试阶段，通过软件预先设定)，当计算出显示屏驱动芯片CABC模块传输过来的PWM信号Duty值低于门阀值Y，通过Inter－Integrated Circuit总线协议将控制信
号传输给背光灯驱动IC模块，大幅降低背光灯亮度；
S4、背光灯驱动IC模块将同时接收的显示屏驱动芯片CABC模块传输过
来的PWM信号和CPU GPIO计算Duty模块传输过来的控制信号，加权后输出显
示屏背光灯控制信号给显示屏背光灯模块；
S5、显示屏背光灯模块根据背光灯驱动IC模块传输过来的不同电压及电
流，实现显示屏的不同亮度显示。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个模块和单元只是按照功
能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块和单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。

所述的系统及方法可广泛应用于如手机、电子书、个人数字助理(PDA)、
掌上电脑或其他具有触摸屏的终端设备中。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部
分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

上述实施例为本技术较佳的实施方式，但本技术的实施方式并不受上述实
施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本技术的保护范围之内。