CN102705763B - 一种侧光式led动态背光显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液晶显示器背光技术研究领域，涉及一种侧光式LED动态背光显示装置。该装置的背光模组包括导光板模块，安装于所述导光板模块下面的底面反射片，以及安装于所述导光板模块上面的扩散片、棱镜片，其特征在于：所述导光板模块由多个导光板块拼接组成，每个导光板块分别与独立的亮度可调节的LED光源耦合，实现所述的侧光式LED动态背光模组的区域亮度调节。所述导光板块侧面镀有把该导光板耦合的LED光源发出的光线限制在导光板区域内的反射面。本发明装置包括背光亮度控制器、图像显示信号补偿控制器、侧光式LED动态背光模组和LCD显示面板，具有背光亮度均匀，亮度高，图像显示对比度高，以及节约功耗的优点。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示器背光技术研究领域，涉及一种侧光式LED动态背光显示装置。
背景技术
液晶显示器作为一种被动性显示器件，本身不会发光，它依靠背光源将光线穿过显示板，显示图像。发光二极管LED(Light Emitting Diode)由于低功耗，色域宽，节能环保，无污染等优势逐渐取代传统的冷阴极灯管CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp），被用作LCD的背光源。
LED背光模组分为直下式和侧光式两种。直下式是LED晶粒均匀地配置在液晶面板的后方用做光源，背光可以均匀达到整个屏幕。但是对于大尺寸的显示器，需要用到大量的LED晶粒，成本相对较高，而且，因为LED配置在液晶面板的后方，则直下式背光方式的显示器相对比较厚。侧光式是LED晶粒配置在液晶屏幕的四周边缘，再搭配导光板，LED背光模块发光时，从屏幕边缘发射的光透过导光板输送到屏幕中央的区域，再经过背面的反射面板反射均匀达到整个屏幕。LED侧光式背光源主要有两个优势，一个是可以使用较少的LED晶粒，节省成本；一个是使得显示设备更轻，更薄，在移动终端上有很好的应用前景。
中国专利200620046460.9公开了一种侧光式LED背光模组及液晶显示装置。包括一导光板和多个LED点光源，导光板的入射端面设置有凹槽，LED点光源发出的光线经过导光板的凹槽的端面折射后，在导光板内的实际出射角变大，混色距离减小，增大液晶显示装置的可视窗口。中国专利201120185383.6公开了一种LED侧光式背光模组，包括导光板，配置于导光板一侧的LED光源，覆于导光板上表面的光学膜片，所述光学膜片靠近LED光源一侧伸出导光板且设置为凸起部，实现该部分强度结构的增强，从而可以有效抵抗吸热膨胀，降低了受热膨胀而导致的形变。中国专利201010510536.X公开了一种侧光式LED背光式动态分区控制方法。LED设置在导光板的四个侧面，背光区域划分为矩形控制区域，建立各控制区域亮度与所述控制区域对应的LED子块为该控制区域提供的亮度的方程，求解各个LED子块的亮度，实现控制。这些专利都没有解决，侧光式LED背光源系统中，四周边缘画面亮度比屏幕中央亮的问题，因为侧光式LED晶粒数量比较少，而且集中在侧面。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明公开了一种侧光式LED动态背光显示装置，目的在于解决因为侧光式LED晶粒数量比较少，而且集中在侧面导致的测光式LED系统中，亮度不均匀的问题，四周边缘亮度比屏幕中央亮，同时达到根据显示图像的亮度动态控制背光源亮度，增强图像显示的对比度。
本发明的侧光式LED动态背光模组，它包括导光板模块，安装于所述导光板模块下面的底面反射片，以及安装于所述导光板模块上面的扩散片、棱镜片，其特征在于：所述导光板模块由多个导光板块拼接组成，每个导光板块分别与独立的亮度可调节的LED光源耦合，实现所述的侧光式LED动态背光模组的区域亮度调节。所述导光板块侧面镀有把该导光板耦合的LED光源发出的光线限制在导光板区域内的反射面。所述LED光源耦合在对应导光板块的一侧，可以是白色或者彩色光源，每个LED光源上LED数量是一个或多个。
本发明设计的导光板是底面具有一定倾斜度，倾斜角度θ，控制450<θ<900，目的在于增强底面的反射，贴有LED光源的一侧传输光源进入，另三侧涂有金属或耦合反射装置，是反射LED光源亮度使光线充分混色传输给上面显示层。该三侧不具有透光性，即某一块导光板的亮度仅由其一侧耦合的LED光源控制。因此，可以根据待显示图像在区域块内的亮度控制各个区域块的LED光源亮度，实现动态控制背光源，增强图像显示对比度。
本发明设计的侧光式LED动态背光显示装置，其特征在于：它包括背光亮度控制器、图像显示信号补偿控制器、侧光式LED动态背光模组和LCD显示面板；所述背光亮度控制器是根据输入图像信号计算对应导光板块耦合的LED光源的亮度值，然后将亮度值转换成驱动信号，驱动侧光式LED动态背光模组中的LED光源；所述的图像显示信号补偿控制器，是根据液晶显示器的特性对图像信号进行Gamma补偿，然后将补偿后的图像信号输出至LCD显示面板。
本发明针对现有侧光式LED背光源显示系统中，四周边缘画面亮度比屏幕中央亮的问题，公开一种将背光模组导光板分块的方案，由于导光板一侧的LED光源发射的光到达其对侧的反射面（屏幕的中央）时发生反射，则在反射面位置光亮增强，因此基本解决了现有方案中屏幕中央暗的问题。
附图说明
结合附图说明详细阅读下列实施方式，可容易地理解本发明的宗旨和实现步骤，附图中有：
图1是本发明提出的分区域侧光式LED动态背光模组导光板模块的俯视图。
图2是分区域侧光式LED动态背光模组导光板模块的空间立体图。
图3是侧光式LED动态背光模组的结构侧视图。
图4是根据本发明的一种液晶显示装置实施例结构框图。
图5是图4实施例结构框图中背光亮度控制器的实施细节原理图。
具体实施方式
说明书附图1是本发明提出的分区域侧光式LED动态背光模组示意俯视图。图中背光模组由多个导光板和多个LED光源组成。中间部分是导光板，上下两侧耦合有LED光源20。与传统的背光模组不同的是，本发明中的导光板不是一个整块，而是由2*N块组成，10是其中的一块。导光板块底面具有一定的倾斜角度，增强LED光源向上的反射。11,12,13是导光板块10的三个侧面，该三个侧面涂有金属，形成反射面。另外一个侧面是背光模组的边缘，耦合有LED光源。每一个导光板块对应耦合一个LED光源，实现分区域亮度的控制。LED光源发射的光经过导光板倾斜底面和三个侧面的反射，充分混光，向上传输的光线亮度均匀。说明书附图2是分区域侧光式LED动态背光模组的示意空间立体图，导光板块10底面具有一定的倾斜角度，定义底面与LED光源侧面的夹角为θ，控制450<θ<900。其他导光板块和10一致。示意图中将整个背光模组分成2*5块，可以根据显示设备尺寸分成适合的2*N块。
说明书附图3是侧光式LED动态背光模组的结构侧视图。10是图1中导光板块，20是图1中的LED光源，30是模组底面反射片，40是扩散片，50是棱镜片（增光片）。导光板块10底面具有倾斜角。反射片30是增强底面反射。扩散片40将背光源发射过来的光进行多次折射扩散，使得背光更加均匀。棱镜片50，是聚光装置，利用全反射和折射定律，将分散的光集中于一定的角度范围内出射从而提高该出射范围内的亮度。
说明图附图4是根据本发明的一种液晶显示装置实施例结构框图。分为五个部分：图像信号601，背光亮度控制器602，图像显示信号补偿控制器603，侧光式LED动态背光模组604，LCD显示面板605。图像信号提供光亮度控制器602和图像显示信号补偿控制器603的图像信号输入。背光亮度控制器602，是根据输入图像信号计算对应导光板耦合的LED光源的亮度值，然后将亮度值转换成驱动信号，驱动侧光式LED动态背光模组中的LED光源。本发明实施例是将待显示图像根据背光区域分为2*N个块，每个块取该区域图像亮度平均值，然后将亮度值转换成驱动信号，驱动侧光式LED动态背光模组604中的LED光源。每一个区域块的亮度是该道光板块耦合的LED光源的亮度。图像显示信号补偿控制器603，根据液晶显示器的特性，对输入图像信号进行Gamma补偿。然后将补偿后的图像信号转换为扫描线输出栅极控制信号至LCD显示面板605，实现分区域侧光式LED动态背光显示。在具体实施时，背光亮度控制器和图像显示信号补偿控制器，可以采用现场可编程逻辑控制器件（FPGA），运行速度快，可扩展性强，功耗小，达到实时控制。侧光式LED动态背光模组604结构如附图3。
图5是图4实施例结构框图中背光亮度控制器的实施细节原理图。包括LED光源亮度计算器6021，行列亮度信号驱动器6022和行列LED6023,6024。LED光源亮度计算器6021是根据输入图像信号计算对应导光板耦合的LED光源的亮度值。在本实施例中待显示图像根据背光区域分为2*N个块，每个块取该区域图像亮度平均值作为亮度值。然后由行列亮度信号驱动器6022将亮度值经过DA模块转换成行和列驱动电路模拟信号。行驱动信号驱动横向带状导光板两端耦合的行LED6023，列驱动信号驱动纵向带状导光板两端耦合的列LED6024。
本发明与现有（传统）的技术相比，将导光板分块，解决了传统显示技术液晶显示器中间暗的缺点；并且实行根据图像亮度分区域控制背光亮度，增强了图像显示对比度，节约电能消耗；同时将导光板块的底面设计为倾斜面，增强LED背光源的反射，达到背光整体增量。
以上结合实例的说明对本发明而言只是说明性而非限制性的，在不超出本发明所列的权利要求范围，可以对本发明做出修改和完善。
Claims (1)
1.一种侧光式LED动态背光显示装置，其特征在于：它包括背光亮度控制器、图像显示信号补偿控制器、侧光式LED动态背光模组和LCD显示面板；所述背光亮度控制器是根据输入图像信号计算对应导光板块耦合的LED光源的亮度值，然后将亮度值转换成驱动信号，驱动侧光式LED动态背光模组中的LED光源；所述的图像显示信号补偿控制器，是根据动态调整后的背光亮度对图像信号进行补偿，然后将补偿后的图像信号输出至LCD显示面板；
所述的动态背光是，每个带状导光板耦合的LED光源独立调节亮度，使得该带状导光板的亮度为其耦合的LED光源的亮度，纵横交错的带状导光板将导光模块分为多个区域，每个区域的亮度受重叠带状导光板的亮度控制，实现每个区域根据待显示信号亮度动态调节背光亮度；
所述补偿为Gamma补偿，补偿后的图像信号转换为扫描线输出栅极控制信号至LCD显示面板；
所述背光亮度控制器包括LED光源亮度计算器，行列亮度信号驱动器和行列LED，LED光源亮度计算器根据输入图像信号计算对应导光板耦合的LED光源的亮度值，行列亮度信号驱动器将亮度值经过DA模块转换成行和列驱动电路模拟信号，行驱动信号驱动横向带状导光板两端耦合的行LED，列驱动信号驱动纵向带状导光板两端耦合的列LED；
所述侧光式LED动态背光模组，包括导光板模块，安装于所述导光板模块下面的底面反射片，以及安装于所述导光板模块上面的扩散片、棱镜片，所述导光板模块由多个导光板块拼接组成，每个导光板块分别与独立的亮度可调节的LED光源耦合，实现所述的侧光式LED动态背光模组的区域亮度调节；所述导光板块侧面镀有把该导光板耦合的LED光源发出的光线限制在导光板区域内的反射面；所述LED光源耦合在对应导光板块的一侧，是白色LED光源或者彩色LED光源；所述导光板块的底面具有一定的倾斜角度θ；所述倾斜角度θ，控制在450<θ<900；所述导光板块具有底面，贴有LED光源的一侧传输光源进入，另三侧涂有金属或耦合反射装置，是反射LED光源亮度使光线充分混色传输给上面显示层；该三侧不具有透光性，即某一块导光板块的亮度仅由其一侧耦合的LED光源控制。
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