CN101655637A - 一种液晶显示装置及其背光源产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液晶显示领域，提供了一种液晶显示装置及其背光源产生方法，所述液晶显示装置包括液晶面板及背光系统，所述背光系统包括多个发光簇，每一个发光簇包括RGB三个发光组，每个发光组由多个发光谱线不相同的LED发光单元组成。本发明提供的宽光谱液晶背光源的产生方法，包括设置多个发光谱线不相同的LED发光单元组合形成发光簇；选取发光簇中的多个发光单元形成RGB三个发光组，并根据发光颜色的需要对每个LED发光单元分别设置驱动参数，并采用场序显示的方式对RGB三个发光组进行分时驱动。本发明提供的液晶显示装置，因其背光源的光谱范围较宽，能更好的还原或逼近自然界景物的真实颜色，使观看更为舒适。

Description

一种液晶显示装置及其背光源产生方法

技术领域

本发明属于液晶显示领域，尤其涉及液晶显示装置及其背光源产生方法。

背景技术

人们所处的自然界中，通过眼睛观察到的物体的可见光的光谱是丰富的而且往往是连续的。而采用普通CCFL或LED背光的液晶显示装置，背光源发出的光却是非连续的几个有限的谱段。我们从LCD电视看到的颜色是对上述非连续谱段进行混色的结果，这种方法是一种对复杂的彩色简化的处理办法，它只能基本上重现原来的景物的色彩，而与实际物体的颜色在光谱组成成份上有较大的区别，图1、图2、图3分别显示了相同颜色的自然物体反射光谱和液晶显示装置显示光谱的区别。通常光谱成分越丰富，就越接近自然色彩。而液晶显示装置背光RGB LED的谱线带宽要远远低于显像三基色的谱线带宽，这种以谱线半峰宽较窄的颜色来模拟半峰宽较宽的谱线颜色会造成液晶显示装置图像颜色的失真，很多的时候呈现出过绿或过红的颜色，虽然液晶显示装置背光颜色的色域非常的宽，但是图像的真实感较差，与人们比较适应连续谱线光线的自然环境相比，有很大差别。

因此，为了液晶显示装置显示的图像具有更接近物体自然状态的画质，有必要提供一种背光谱线更为丰富的液晶显示装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种背光谱线丰富的液晶显示装置，使其显示的图像具有更接近物体自然状态的画质。

本发明要解决的技术问题是这样实现的，提供一种液晶显示装置，包括液晶面板及背光系统，所述背光系统包括多个发光簇，其特征在于：每一个发光簇包括红、绿、蓝三个发光组，每个发光组由多个发光谱线不相同的LED发光单元组成。

对本发明提供的一种液晶显示装置的进一步改进是采用场序显示的方式对红、绿、蓝三个发光组进行分时驱动。

对本发明提供的一种液晶显示装置的更进一步的改进是所述发光簇的红、绿、蓝三个发光组的发光亮度根据画面的亮度需要进行动态控制。

本发明提供一种宽光谱液晶背光源的产生方法，包括：设置多个发光谱线不相同的LED发光单元组合形成发光簇；选取发光簇中的多个发光单元形成RGB三个发光组，并根据发光颜色的需要对每个LED发光单元分别设置驱动参数；采用场序显示的方式对RGB三个发光组进行分时驱动。

对本发明宽光谱液晶背光源的产生方法的进一步改进是根据背光源亮度的需要对每一个发光单元增加一个亮度修正系数进行修正。

对本发明宽光谱液晶背光源的产生方法的更进一步改进是根据画面的亮度需要对发光单元进行动态控制，方式是对仅形成红、绿、蓝三色发光组的发光单元设定动态背光系数分别是Kr、Kg、Kb，对分属于两色发光组的发光单元，其背光系数取两者均值。

相比现有的液晶显示装置，本发明提供的液晶显示装置，其背光谱线相较现有液晶显示装置的谱线更为丰富，接近于自然界的连续全光谱，从而使显示系统的色彩更加逼近景物的自然色。能更好的还原或逼近自然界景物的真实颜色，此外，仿真自然光线的全光谱背光是人眼最适应的，还能使眼睛放松，不易产生疲劳。

附图说明

图1是显示了蓝色的自然物体反射光谱和液晶显示装置显示光谱对照图；

图2是显示了绿色的自然物体反射光谱和液晶显示装置显示光谱对照图；

图3是显示了红色的自然物体反射光谱和液晶显示装置显示光谱对照图；

图4是一个典型的摄像红绿蓝三个通道的光谱谱线响应；

图5是以RGB LED为背光的LCD电视的光谱曲线；

图6是多个不同光谱LED发光谱线组合成显像三基色混色曲线示意图；

图7是LED发光模拟的蓝色谱线和摄像系统的蓝色谱线对照图；

图8是LED发光模拟红、绿、蓝色谱线和显像三基色混色曲线对照图有。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的目的是提供一个背光谱线丰富的液晶显示装置，为了实现这一目的，就是要提升背光谱线的宽度，而LED光源自身发光频谱比较窄，本发明通过增加多种谱线的LED实现背光频谱的扩展，但是LED的增加不能是随意的，是根据图4的谱线形状来增加，谱线以外的地方我们不需要增加LED，同时还要根据选择LED的谱线宽度等因素来决定增加不同谱线LED的数量和其对应的谱线。

请参阅图6，是本发明通过增加多种谱线的LED实现背光频谱的扩展，本实施例用13个LED来实现显像三基色混色曲线范围。在410nm以下和680nm以上我们没有增加对应谱线的LED。图6中用了13个LED来模拟显像三基色混色曲线，只是一个举例，也可以采用其它数量的不同谱线的LED。

根据谱线特征对LED分组：虽然第一步我们用了多个LED实现了谱线的拓展，但是每个LED的发光强度也需要确定，这样才能模拟图1的谱线特征。首先我们需要对所有的LED分组，每一组模拟一个颜色的谱线。例如：将1～5号LED作为一组，用于模拟蓝色谱线，4～10谱线作为一组用于模拟绿色谱线，8～13谱线为一组用于模拟红色谱线，我们会发现有些LED分到了不同的组里。

接下来，需要确定每组内各LED驱动参数：例如对于蓝色谱线，我们可以用1、2、3、4、5LED来模拟它的特征谱线，为了使1～5号LED合成的谱线复合蓝色谱线的特征，我们就必须调整1～5的发光强度，比如通过调整1～5号LED各自的发光驱动参数位b1、b2、b3、b4、b5，得到了LED发光模拟的蓝色谱线和摄像系统的蓝色谱线，请参阅图5所示。

在确定驱动参数的时候可以采用特定的仪器对光源的谱线进行测量，例如蓝色谱线，先只给1～5号LED驱动信号，点亮1～5LED，然后将测得的谱线同显像三基色混色曲线进行比较，再反复调整b1、b2、b3、b4、b5驱动参数，使得1～5LED发出的谱线最接近需要模拟的曲线即可。

采用同样的方法我们可以确定绿色谱线所对应的LED的驱动参数，但是从图6中我们可以看出，为了模拟绿色谱线的特征我们需要使用4～10号LED，那么经过模拟之后我们得到4～10号LED对应的各自的驱动参数是g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10。

采用同样的方法我们可以确定红色谱线所对应的LED的驱动参数，但是从图6中我们可以看出，为了模拟绿色谱线的特征我们需要使用8～13号LED，那么经过模拟之后我们得到8～13号LED对应的各自的驱动参数是r8、r9、r10、r11、r12、rg13。以上模拟可以列成下面的表示：

蓝色组1～5号LED为：b1、b2、b3、b4、b5；

绿色组4～10号LED为：g4、g5、g6、g7、g8、g9、g 10；

红色组8～13号LED为：r8、r9、r10、r11、r12、rg13；

----------------亮度驱动参数(I)

最后我们可以得到一个如下图8所描述的曲线。

满足亮度的需求，这个时候根据背光设计需求调整整个背光的亮度，通过增加一个整体的亮度系数就可以使得这个背光源满足这个要求了。假设亮度系数为L，那么上述LED就以下面的参数发光就可以满足实际的背光要求：

蓝色组1～5号LED为：L*(b1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：L*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：L*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(II)

得到了符合白平衡和亮度要求的背光之后，本发明通过采用场序显示的方式对不同组的LED进行分时驱动。将原先一帧的显示时间分成了三部分，每一部分时间段用于显示一种颜色的数据，而背光只提供该颜色的背光，比如显示蓝色数据的时候，背光只有蓝色背光。这样的优点在于省去了color filter，可以大幅度的提高光的透过率，降低背光需求，降低功耗和成本。场序显示步骤如下：

在显示蓝色数据的时候，我们只需要1～5号LED发光，而亮度分别为：L*B*(b1、b2、b3、b4、b5)；而6～13号LED则不发光。

在显示绿色数据的时候，我们只需要4～10号LED发光，而亮度分别为：L*G*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；而其它的LED则不发光。

在显示红色数据的时候，我们只需要8～13号LED发光，而亮度分别为L*R*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；而其它LED则不发光。

为了让背光光谱与显像三基色混色曲线相一致，还需要对特征谱线的面积进行补偿，谱线面积补偿的原因主要是对LED的驱动参数有了一个基本的驱动参数之后，我们发现LED发出的谱线与显像三基色混色曲线还是有形状上的差异的，如果图8中粗的显像三基色混色曲线的红绿蓝特征普线经过混光后满足白平衡的话，那么LED发出的谱线面积由于与显像三基色混色曲线面积的差异就有可能不满足白平衡，那么就需要有一个面积的补偿系数使得其满足白平衡的指标。

具体的实现方法：先确定蓝色谱线的补偿系数，对1～5LED按驱动参数b1、b2、b3、b4、b5进行驱动发光之后用仪器对其发光谱线进行测量，并计算其谱线内面积，如果有偏差就设置参数Bt，然后对对1～5LED按驱动参数Bt*(b1、b2、b3、b4、b5)进行驱动发光，然后再根据测试结果和显像三基色混色曲线蓝色谱线比较以确定是否修正Bt，通过上述方法最终可以得到蓝色的补偿系数Bt。

以同样的方法可以分别得到绿色和红色的补偿系数Gt和Rt。这样各组LED发光参数的驱动参数就变成：

蓝色组1～5号LED为：Bt*(b1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：Gt*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：Rt*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(III)

如果经过上述步骤之后由于测量或计算的原因使得背光源不满足白平衡的要求，那么我们只需要在增加一组红绿蓝三色的修正系数Bk、Gk、Rk就可以了。这个时候LED发光驱动参数如下所示：

蓝色组1～5号LED为：Bk*Bt*(b 1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：Gk*Gt*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：Rk*Rt*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(IV)

Bk、Gk、Rk的确定可以根据仪器的测定结果来进行调整，使其最终满足白平衡的需求，在满足白平衡之后再如前面描述的那样增加一个亮度修正系数来满足背光源亮度的需求，上述LED就以下面的参数发光就可以满足实际的背光要求：

蓝色组1～5号LED为：L*Bk*Bt*(b1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：L*Gk*Gt*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：L*Rk*Rt*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(V)

从‘亮度驱动参数(III)’和’亮度驱动参数(V)’可以看出两者的表达形式类似，我们可以将两者进行统一表达成下面的形式：

蓝色组1～5号LED为：L*B*(b1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：L*G*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：L*R*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(VI)

在得到了符合白平衡和亮度要求的背光之后，采用前述场序显示的方式对不同组的LED进行分时驱动，实现背光谱线丰富的液晶显示装置。

在上面的基础上又可以增加动态背光的方法来进一步降低功耗，提高动态色域，提高对比度。动态背光一般是根据画面的实际状态来决定背光的亮度，这里的背光亮度通常情况下都不是固定的而是随着画面的变化而实时的变化。例如某个帧需要的红绿蓝三色背光是不同的，我们用三色系数来表示：红绿蓝三色背光系数是Kr、Kg、Kb(M＝＜Kr、Kg、Kb＝＜1，当K＝1的时候表示背光最亮，M是允许的最小背光，M的选择根据实际设置有关，最低是0，0的时候表示背光关闭)。

那么显示各色背光的驱动参数：

蓝色组1～5号LED为：Kb*L*B*(b1、b2、b3、b4、b5)；

绿色组4～10号LED为：Kg*L*G*(g4、g5、g6、g7、g8、g9、g10)；

红色组8～13号LED为：Kr*L*R*(r8、r9、r10、r11、r12、rg13)；

----------------亮度驱动参数(VII)

背光系统的发光单元除前述场序显示的方式对不同组的LED进行分时驱动外，也可采用整体同时发光的方式进行控制，也就是根据谱线面积补偿、亮度调整、白平衡修正等因素对每一个LED发光单元分别设置一个驱动参数M形成三个发光组。

那么显示各色背光的驱动参数：M1、M2、M3……M13。

在整体同时发光的模式下，对本发明提供的背光系统还可以增加动态背光的方法来进一步降低功耗，提高动态色域，提高对比度。动态背光一般是根据画面的实际状态来决定背光的亮度，这里的背光亮度通常情况下都不是固定的而是随着画面的变化而实时的变化，根据画面的亮度需要对仅形成红、绿、蓝三色发光组的发光单元设定动态背光系数分别是Kr、Kg、Kb，对分属于两色发光组的发光单元，其背光系数取两者均值。

那么显示各色背光的驱动参数：

蓝色组1～5号LED为：Kr*(M1、M2、M3)，(Kr+Kg)*(M4、M5)/2

绿色组4～10号LED为：Kg*(M6、M7、M8、M9、M10)，(Kr+Kg)*(M4、M5)/2；

红色组8～13号LED为：Kb*(M11、M12、M3)，(Kg+Kb)*(M8、M9、M10)/2；

对于两个发光组共有的发光单元，在进行动态背光控制时，其背光系数取两者均值只是一个取值方式，其它考滤两色背光系数对两个发光组共有的发光单元影响的取值方式均可。

通过本发明的方法提供的液晶显示装置，其背光谱线相较现有液晶显示装置的谱线更为丰富，接近于自然界的连续全光谱，从而使显示系统的色彩更加逼近景物的自然色。能更好的还原或逼近自然界景物的真实颜色，此外，仿真自然光线的全光谱背光是人眼最适应的，还能使眼睛放松，不易产生疲劳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1、一种液晶显示装置，包括液晶面板及背光系统，所述背光系统包括多个发光簇，其特征在于：每一个发光簇包括红、绿、蓝三个发光组，每个发光组包括多个LED发光单元。

2、如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述LED发光单元的发光谱线不相同。

3、如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，采用场序显示的方式对红、绿、蓝三个发光组进行分时驱动。

4、如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，红、绿发光组共用部分LED发光单元。

5、如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，绿、蓝发光组共用部分LED发光单元。

6.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述发光簇的红、绿、蓝三个发光组的发光亮度根据画面的亮度需要进行动态控制。

7.一种液晶背光源的产生方法，包括：

设置至少5个发光谱线不相同的LED发光单元组合形成发光簇；

对每个LED发光单元分别设置一个驱动参数，使其发光形成的整体光谱曲线接近显像三基色混色曲线。

8.如权利要求7所述的液晶背光源的产生方法，其特征在于，根据背光源亮度的需要对每一个发光单元增加一个亮度修正系数进行修正。

9.如权利要求7或8所述的液晶背光源的产生方法，其特征在于，所述发光簇的发光单元的亮度根据画面的亮度需要进行动态控制，对仅形成红、绿、蓝三色发光组的发光单元设定动态背光系数分别是Kr、Kg、Kb，对分属于两色发光组共用的发光单元，其背光系数取两者均值。

10.一种液晶背光源的产生方法，包括：

设置多个发光谱线不相同的LED发光单元组合形成发光簇；

选取发光簇中的多个发光单元形成RGB三个发光组，并根据发光颜色的需要对每个LED发光单元分别设置驱动参数；

采用场序显示的方式对RGB三个发光组进行分时驱动。

11.如权利要求10所述的液晶背光源的产生方法，其特征在于，根据背光源亮度的需要对每一个发光单元增加一个亮度修正系数进行修正。

12.如权利要求10或11所述的液晶背光源的产生方法，其特征在于，对每一个发光单元增加一个面积修正系数进行修正。

13.如权利要求10所述的液晶背光源的产生方法，其特征在于，根据画面的亮度需要对仅形成红、绿、蓝三色发光组的发光单元设定动态背光系数分别是Kr、Kg、Kb。

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