CN101276093A - 用低分辨率led显示器作视频控制的动态背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其包括：电路板，所述电路板上设置有多组光源，每组光源由红、绿、蓝三种颜色的LED组成，所述光源通过电路板电连接；导光散热元件，设置在所述电路板上，覆盖所述光源，还设置在电路板与外壳之间；扩散元件，设置在所述导光散热元件上方；控制单元，该控制单元接收视频信号和同步信号，输出多路压缩信号，然后控制所述光源中各LED的亮度和色度。由此使各LED的亮度、色度与视频信号相对应区域的亮度、色度动态同步变化。使视频信号中没有的彩色成分，其相对应的LED不发光；而视频信号中亮度低的彩色成分，其相对应的LED按比例少发光。

Description

用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组

技术领域

本发明涉及一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，特别涉及一种由若干组红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)发光二极管LED组成的低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组。

背景技术

液晶显示器件(LCD)广泛地应用于计算机液晶显示屏、液晶电视、户外广告等十分广阔的领域。但LCD显示板本身不发光，而靠设置于LCD显示屏下方的背光模组提供光源，通过控制液晶显示屏上的像素电极来形成不同亮度、不同色彩和不同灰度的彩色图像。所以背光模组是LCD的关键组件之一。背光模组根据光源所在位置分为直下式模组(光源置于背光模组下方)和侧光式模组(光源置于背光模组侧边)；按光源部件则分为发光二极管(LED)和冷阴极射线管(CCFL)等多种光源的背光模组。本发明为直下式LED背光模组。由于直下式背光模组的光源在显示屏下方，因此可满足较高亮度或较大尺寸显示屏的需求。因为选用LED为背光模组的光源，而且将红、绿、蓝三色各1片、或各有不相同的多片组成一个单元，一个背光模组由若干个单元组成。每个单元与相应的LCD区域相对应，因此，LED直下式背光模组的亮度和色度才有与视频信号同步控制的可行性。

图1是公知的液晶显示屏LCD与背光模组的关系图。

如图1所示，背光模组的亮度，由电源的恒定电压和恒定电流决定。由红、绿、蓝三基色LED混色后，发出恒定不变的白色光，而与视频信号的亮度和色度无关。当视频信号为非白光时，背光模组发出的白色光中一部分或绝大部分光截止掉了。如图5所示，一幅由蓝色、绿色、红色组成的图案，在蓝色部分，背光模组发出的白光中只有蓝光能透过LCD，屏幕显示为蓝色，而红光和绿光被截止掉。同理，在绿色部分，红光和蓝光被截止掉；在红色部分，绿光和蓝光被截止掉。即使视频为黑色，全部光被截止掉，背光模组的红、绿、蓝LED依然发出100％的光。在彩色图像中，长时间的白色视频画面出现的几率是较少的。可见背光模组发出的白光在大多数时间内只有一部分被利用，另一部分的光被截止掉，造成了能源浪费。不仅如此，这些被浪费的光能转化成热能，对背光模组及LCD上的电子器件造成温升，使其寿命缩短。

由于LCD的液晶分子排列有序参数不可能达到1，且偏振片的垂直遮光率也不可能达到100％，所以，白色光中应该被截止的颜色还是有一部分透过LCD显现出来，使黑色信号不黑，即出现混色现象。使彩色的色饱和度降低，公知CCFL背光模组的LCD色饱和度只有70％左右，造成亮度和色彩的失真；因为黑色信号显示屏不黑，也使对比度下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，能够节约能源，降低背光模组及LCD上的电子器件的温升，延长液晶显示屏LCD的使用寿命，提高LCD色饱和度和对比度。

为了实现上述目的，本发明提供一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，适用于液晶显示屏，设置在所述液晶显示屏的下方，其包括：电路板，所述电路板上设置有多组光源，每组光源由红、绿、蓝三种颜色的LED组成，所述光源通过电路板电连接；导光散热元件，设置在所述电路板上，覆盖所述光源；扩散元件，设置在所述导光散热元件上方；控制单元，该控制单元接收视频信号和同步信号，并输出压缩信号，来控制所述光源中各LED的亮度和色度。

本发明的进一步优选方案是：所述控制单元包括由分立电子元件或集成电路组成的视频信号压缩电路和多个动态驱动电路，所述视频信号压缩电路接收视频信号和同步信号，并将该视频信号压缩至与光源组相同的点数的压缩信号，然后输出多路压缩信号，上述过程受同步信号控制；所述多个动态驱动电路接收视频信号压缩电路传来的多路压缩信号，将其进行功率放大，然后输出信号，控制所述光源中各LED的亮度和色度。

本发明的进一步优选方案是：还设置有外壳，将所述背光源模组包围在该外壳中，同时外壳可以采用金属材料制成，充当散热材料。

本发明的进一步优选方案是：所述电路板上每个LED固晶点的覆铜板，其面积均大于晶片面积；在所述电路板上的覆铜板上每个LED的周边和下面设置有至少一个过孔，所述过孔内壁设置有沉铜，同时在过孔内灌注有焊锡，从而有利于对光源进行散热。

本发明的进一步优选方案是：所述电路板下部依次设置有反射元件和散热元件，使得背光源模组减少漏光的产生，也有助于其散热，降低其温升。

本发明的进一步优选方案是：所述导光散热元件上部依次设置有扩散元件和增亮膜，可以进一步增强背光源模组的效果。

本发明的进一步优选方案是：所述光源在电路板上按矩阵阵列的方式排列，当然，也可以安装其它有规律的方式排列。

通过上述的技术方案，本发明具有了以下的优点：本发明将LED从恒定电压和电流供电，改变成与视频信号动态同步控制，而电能消耗动态的最大值与静态的恒定值相等。所以达到了节约能源、降低背光模组的温升、延长背光模组使用寿命的目的。本发明中LED受压缩电路和驱动电路的控制，视频信号中没有的彩色成分，使相对应的LED不发光；而视频信号中亮度低的彩色成分，相对应的LED按比例少发光，因而不会出现混色现象，使彩色的色饱和度得到提高，使色彩的失真度大幅度下降；同时，因为从原理上讲，当视频信号为全黑时，可以控制使LED全部熄灭，所以，可使亮度对比度显著提高。

本发明的上述和另外的特征、优点可以通过以下结合附图的详细说明得到进一步的理解。

附图说明

图1为公知的直下式背光源和LCD结构图；

图2为本发明用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组结构图；

图3为本发明直下式红、绿、蓝三基色LED矩阵式排列示意图；

图4.1和图4.2为本发明LED下面和周边的覆铜板上过孔示意图；

图5为本发明红、绿、蓝三基色与视频信号亮度、色度同步特例示意图。

附图标记说明：电路板1；显示屏10；光源11；LED 111；过孔12；覆铜板13；沉铜14；焊锡15；导光元件2；扩散元件3；控制单元4；视频信号压缩电路41；动态驱动电路42；反射元件51；散热元件52；增亮膜53；散射元件54；外壳55。

具体实施方式

如图2所示，本发明提供一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其适用于液晶显示屏，并放置于该液晶显示屏10的下方，所述背光源模组包括有电路板1、导光元件2、扩散元件3和控制单元4，其中：

所述电路板1上设置有多组光源11，光源11在电路板1上按有规律的方式排列，比如在本实施例中，如图3所示，其是按矩阵阵列的方式排列，每组光源11由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的LED 111组成，所述光源11通过电路板1电连接；如图4.1和图4.2所示，所述电路板1上每个LED 111固晶点的覆铜板13，其面积均大于晶片面积；在所述电路板1上的覆铜板13上每个LED111的周边和下面设置有至少一个过孔12，设置过孔12的目的是为了传递LED111所发出的热量，以降低光源11在使用时的温度；此外，为了更进一步的加强散热效果，可以在所述过孔12内壁设置沉铜14，同时在过孔12内灌注有焊锡15，进行散热。

所述导光散热元件2设置在所述电路板1上，覆盖所述光源11，将光源11和其连接导线密封，所述导光散热元件2将光源11发出的光导引出去，直至下述的扩散元件3；此外，导光元件2也可以同时具有良好的导热性能，而可以帮助对LED进行散热。

所述扩散元件3设置在所述导光元件2上方，接收来自导光元件2传导的光，并将其扩散出去，用来向液晶显示屏10提供亮度均匀的光。

所述控制单元4是用来接收视频信号V和同步信号S，并输出压缩信号D，来控制所述光源11中各LED 111的亮度和色度。如图2所示，所述控制单元4包括由分立电子元件或集成电路组成的视频信号压缩电路41和多个动态驱动电路42，所述视频信号压缩电路41接收视频信号V和同步信号S，并将该视频信号V(如1024×768)压缩至与光源组(比如18行×30列)相同的点数的压缩信号，然后输出该压缩信号D，该压缩信号D是作为背光源模组的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)LED亮度和色度的控制信号，上述过程受同步信号S控制；所述多个动态驱动电路42接收视频信号压缩电路41传来的压缩信号D，将其进行功率放大，然后输出信号，控制所述光源11中各LED 111的亮度和色度，使其与相对应的视频保持同步。

上述控制过程可以按以下方式进行，比如所述视频信号压缩电路41输出的每路压缩信号D分别控制一个或多个动态驱动电路42，而每个动态驱动电路42输出的信号也可以控制一组光源11或多组光源11。在本实施例中，优选的是，压缩信号D的路数和动态驱动电路42的个数与所述光源11的组数相等，也就是，视频信号压缩电路41输出的每路压缩信号D分别控制一个动态驱动电路42，而每个动态驱动电路42输出的信号分别控制一组光源11，此时，动态驱动电路42输出的信号分别控制一组光源11中的三个LED 111，即R、G、B三色LED的亮度。

此外，如图2所示，还可以在所述电路板1的下部设置反射元件51，使得漏到电路板1下表面的光反射到电路板1的上表面，减少光源11的漏光，提高其利用率；还可以在所述反射元件51的下部设置散热元件52，这样可以将光源11产生的热量散发出去。

为了进一步提高该背光源模组的效果，可以进一步在所述扩散元件3上方设置增亮膜53，而在增亮膜53的上方设置散射元件54；增亮膜53可以将所有方向的光均匀的集中在一较小的视角内，使亮度提高。

此外，还可以设置外壳55，将上述背光源模组的各部件都包围进去，优选的是，如图2所示，所述散热元件52与所述外壳55接触，而外壳采用导热性良好的金属制成，这样，散热元件52传导出来的热量可以进一步通过金属外壳55散发出去，从而更加有利于背光源模组的散热，降低其温升。

本发明将LED从恒定电压和电流控制，改变成由视频压缩信号动态同步控制，电能消耗动态的最大值与静态的恒定值相等。如图5可见，本发明的背光源模组中A区只有蓝色LED亮，B区只有绿色LED亮，而C区只有红色LED亮。如果是黑屏，所有的LED都不亮。所以达到了节约能源，降低LCD和背光模组的温升、延长LCD使用寿命的目的。本发明中LED受视频信号压缩电路和驱动电路的控制，使视频信号中没有的彩色成分，相对应的LED不发光；而视频信号中亮度低的彩色成分，相对应的LED按比例少发光。因而不会出现混色现象，使彩色的色饱和度得到提高，由CCFL背光模组的75％(NTSC)提高到105％(NTSC)以上。而且使对比度从700∶1提高到2000∶1以上。

应当理解，以上结合实施例的说明对本发明而言只是说明性而非限制性的，在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明做出许多变更和修改，其都将落在由权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (9)

1. 一种用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，适用于液晶显示屏，设置在所述液晶显示屏的下方，其特征在于，包括：

电路板，所述电路板上设置有多组光源，每组光源由红、绿、蓝三种颜色的LED组成，所述光源通过电路板电连接；

导光散热元件，设置在所述电路板上，覆盖所述光源；

扩散元件，设置在所述导光散热元件上方；

控制单元，该控制单元接收视频信号和同步信号，并输出压缩信号，来控制所述光源中各LED的亮度和色度。

2. 如权利要求1所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述控制单元包括由分立电子元件或集成电路组成的视频信号压缩电路和多个动态驱动电路，所述视频信号压缩电路接收视频信号和同步信号，并将该视频信号压缩至与光源组相同的点数的压缩信号，然后输出多路压缩信号，上述过程受同步信号控制；所述多个动态驱动电路接收视频信号压缩电路传来的多路压缩信号，将其进行功率放大，然后输出信号，控制所述光源中各LED的亮度和色度。

3. 如权利要求1或2所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：还设置有外壳，所述背光源模组包围在该外壳中。

4. 如权利要求1或2所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述电路板上每个LED固晶点的覆铜板，其面积均大于晶片面积；在所述电路板上的覆铜板上每个LED的周边和下面设置有至少一个过孔。

5. 如权利要求4所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述过孔内壁设置有沉铜，同时在过孔内灌注有焊锡。

6. 如权利要求1或2所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述电路板下部设置有反射元件。

7. 如权利要求6所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述反射元件下部设置有散热元件。

8. 如权利要求1所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述扩散元件上部设置有增亮膜，也可以不设置。

9. 如权利要求1或2所述的用低分辨率LED显示器作视频控制的动态背光模组，其特征在于：所述光源在电路板上按矩阵阵列的方式排列，或其它有规律的方式排列。

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