CN106128372A - 一种直下式背光源的控制方法、控制系统和液晶电视 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，包括确定单元、设置单元和驱动单元，所述确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；所述设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；所述驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。可见，该直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。

Description

一种直下式背光源的控制方法、控制系统和液晶电视
技术领域
本发明涉及液晶电视技术领域，尤其涉及一种直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视。
背景技术
目前高动态范围(High Dynamic Range、HDR)液晶电视多采用直下式液晶模组、或者侧光式液晶模组的设计方案。为了达成HDR液晶电视的峰值亮度达到1000nit、广色域DCI-P3的90％以上的要求，直下式模组多采用增加LED灯颗数、使用好的光学膜片(例如美国3M公司的双倍增亮膜(DBEF))、选择高透过率玻璃、以及区域调光的驱动方式(localdimming)来实现，但采用这些方式，或多或少都会存在一些问题，具体如下：
液晶电视模组玻璃的光透过率一般在5％-8％之间，要实现1000nit的亮度，背光的亮度就要求达到12500nit以上，那么以65英寸的直下式LED模组为例，则需要采用40mA的驱动，总颗数达到240颗的24V LED灯，这种情况下仅整机的背光功耗成本就达到230.4W；
另外，由于背光的整体功率较大，电源的设计总功率也会提高，以上述例子的65英寸直下式LED模组为例，电源的功率就需要设计到256W以上的容量(仅考虑背光部分)。不过由于LED的颗数不能无限制增加，所以需要采用DBEF才可以实现如此高的亮度，而DBEF只有美国3M公司一家供应，这对于产品成本的降低和供应链都造成了一定的压力。
具体地，请参考附图1，其是目前传统的直下式背光模组架构示意图，该直下式背光模组主要包括背板9、LED灯条4、反射片8、扩散板3、光学膜片7、中框2、液晶面板6、下前框1和面框5等组件。相应的，请参考附图2，其是传统的直下式HDR背光液晶电视系统的结构框图。其具体的工作原理为：电源板给直下式液晶模组、恒流驱动板和电视主板提供所需的电源，图像信号输入给电视主板，电视主板对图像信号进行亮度统计和分析，然后送入到直下式液晶模组实现显示，同时根据图像信息提供和恒流驱动板驱动控制信号，分别控制各个LED分区的平均电流大小(可以只占空比控制或者电流大小控制)。从上述工作原理可以看出，直下式HDR液晶电视的整体功率比较大，电源的设计容量较大，不经济。且就算考虑了系统具有区域调光功能，但是电视机的背光系统大部分时间还是工作在最大功率条件下，功率消耗依然很大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种直下式背光源的控制方法，包括：
获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
其中，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
其中，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。
其中，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
第二方面，提供一种直下式背光源的控制系统，应用于直下式背光源，包括：
确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
其中，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
其中，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。
其中，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
第三方面，提供一种直下式高动态范围液晶电视，包括直下式背光源，所述直下式背光源采用如第二方面所述的直下式背光源的控制系统。
本发明的有益效果在于：一种直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，包括确定单元、设置单元和驱动单元，所述确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；所述设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；所述驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。可见，该直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是传统的直下式背光模组架构示意图。
图2是传统的直下式HDR背光液晶电视系统的结构框图。
图3是本发明提供的直下式背光源的控制方法第一个实施例的方法流程图。
图4是本发明提供的65英寸直下式HDR背光源LED分区示意图。
图5是本发明提供的传统直下式HDR背光源驱动电流示意图。
图6是应用本发明提供的直下式背光源的控制方法的直下式HDR背光源驱动电流示意图。
图7是本发明提供的直下式背光源的控制系统第一个实施例的结构方框图。
附图标记说明如下：
1-下前框、2-中框、3-扩散板、4-LED灯条、5-面框、6-液晶面板；
7-光学膜片、8-反射片、9-背板。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在给出本发明的实施例之前，先针对本发明实施例涉及的几个技术进行简单介绍。
直下式背光源是把LED发光晶粒均匀地配置在液晶面板的后方当作发光源的一种新型光源，其背光可以均匀地传达到整个屏幕，画面细节更细腻逼真。直下式背光源能够分别设置不同的背光源模块权责区域，理论上可以做到每一颗LED独立发光控制亮度，但由于成本问题，实际上都是设定多个区域，让这些区域独立调整明暗度。
DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)是一种反射偏光片，它可以通过选择性反射背光系统的光，使其不被LCD的下偏光片所吸收，使LCD全视角的部分光都得以重新利用，让轴向亮度增加约60％。且DBEF如果跟BEF(Brightness Enhancement Film、增亮片)组和起来使用，亮度增加将有更好的表现。
峰值亮度是指背光源中最亮的光亮度。HDR电视峰值亮度比普通电视峰值亮度高266.94％。典型值亮度一般就是指显示器的真实对比度，而非动态对比度。所以参考典型值亮度更能看出显示器的好坏，通常典型值亮度越高，对应的显示器显示质量越好。
实施例1
请参考图3，其是本发明提供的直下式背光源的控制方法第一个实施例的方法流程图。本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，可应用于各类直下式背光源。
该直下式背光源的控制方法，包括：
步骤S101、获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度。
步骤S102、按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小。
需要说明的是，典型值亮度比峰值亮度小，所以预设规则在此基础上，会秉着解决目前直下式HDR液晶电视的功率消耗过大、散热系统过大的问题，降低背板的温升；同时简化直下式HDR液晶电视的电源设计，降低电源系统的功率设计规格，从而降低电源系统的成本，以低成本实现直下式HDR液晶电视的峰值亮度需求和典型亮度需求；另外提出直下式液晶电视的图像处理算法的基本原则，以降低电视机的整体功耗的原则进行设计。所以，本领域技术人员可以根据公知常识，在本技术方案的技术背景下，选择适合的预设规则以实现上述目的，此处不再举例赘述。
步骤S103、当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，涉及一种新型的直下式液晶电视的设计，较现行直下式高动态范围图像方案相比，可以有效降低直下式液晶电视整机产品的功率消耗和电源设计容量方案。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
实施例2
以下是本发明提供的直下式背光源的控制方法第二个实施例。本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法在第一个实施例的基础上，对各类参数的具体情况进行了说明。
该直下式背光源的控制方法，包括：
步骤S201、获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度。
需要说明的是，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
请参考图4，其是本发明提供的65英寸直下式HDR背光源LED分区示意图。其中，一个LED灯代表一个区，总共是240个区。
优选地，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。该数值的设置，符合人们的日常观看液晶显示屏的视觉习惯。当然，本领域技术人员还可以根据公知常识，在本技术方案的技术背景下，选择适合的参数或在上述参数的基础上进行合理的上下浮动，此处不再举例赘述。
步骤S202、按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小。
步骤S203、当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
优选地，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
请参考图5，其是本发明提供的传统直下式HDR背光源驱动电流示意图。其中，图5中的A图显示的是全屏LED的电流，图5中的B图显示的是A、B区不同的图像对应的电流。
请参考图6，其是应用本发明提供的直下式背光源的控制方法的直下式HDR背光源驱动电流示意图。其中，图6中的C图显示的是全屏LED的电流，图6中的D图显示的是A、B区不同的图像对应的电流。
从图5和图6的对比可以看出，传统直下式HDR液晶电视模组驱动电流和本发明实施例提供的新型直下式HDR液晶电视模组驱动电流的不同。
需要说明的是，本发明实施例主要为了解决目前直下式HDR液晶电视存在的背光功率过大、模组散热要求高，成本高的技术问题，提出了一种新型直下式HDR液晶电视采用的直下式背光源的控制方法，其主要包括：
1、对传统直下式HDR液晶电视的规格实现方式进行了修整；
1.1、将直下式HDR液晶电视的峰值亮度设置为1000nit，典型值亮度设置为500nit；
1.2、在电视的系统设计中，只保证全屏100％平均图像(Average Picture Level、APL)的亮度为500nit；
1.3、在直下式HDR液晶电视的系统设计中，只保证全屏25％APL以内的亮度为1000nit；
1.4、通过对图像的识别，以算法保证背光系统整体的功耗在电源的设计容量以内；
2、在模组的设计中，为了保证峰值亮度达到1000nit，仍然采用多LED的设计方案，例如65英寸240颗24V的LED，驱动电流为40mA的规格，同样采用现有结构；
3、对于模组的驱动方式进行了改进，但仍然按照分区的方式进行，只是电流控制变化峰值做了限制；
4、如果适当提高峰值驱动区域以及其以外区域的驱动电流，也可以去掉DBEF的使用，进一步降低模组成本。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，主要针对目前直下式高动态范围液晶电视系统方案的问题，有效降低了整个电视机背光的功率消耗，从而降低电源系统的设计容量、提高液晶模组可靠性。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，采用限制典型值亮度以及确定峰值亮度的实现方法，使得直下式高动态范围液晶电视的整体功率有效降低，从而减少液晶电视的电源设计容量，降低成本，提高液晶电视的可靠性。
将本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法应用于直下式高动态范围液晶电视系统，其实现步骤具体如下(以创维65G9为例)：
第一：直下式高动态范围液晶电视系统采用240颗LED，每个LED24V，驱动电流在40mA左右，膜片使用DBEF，以保证峰值亮度可以达到1000nit，每个LED单独驱动，可以进行区域调光；
第二：将模组的典型值亮度确定在观众舒适的500nit，同时只有部分图像输入达到最大值，使用最大电流值驱动；
第三：根据图像信息，只允许达到最大电流值驱动的区块(或者分区数目)不超过全部区块总数的25％；而其它区块的电流驱动都在最大驱动电流的一半或者以下(即要保证峰值亮度的一半的电流)；
第四：按照传统的设计方案，电源设计的总功率中用于背光部分(仅指LED消耗部分)的需要24V*40mA*240＝230.4W,而采用上述第二、第三所述的直下式背光源的控制方法，背光所需的最大功率为230W*25％+230*75％÷2＝144W，降低了86.4W；
第五：采用上述直下式背光源的控制方法设计的直下式HDR液晶电视系统，由于电源的总的功率设计容量比原来减少了86.4W，所以在电源关键器件如变压器、功率器件的规格要求，PCB板尺寸等方面要求都会降低，器件的可靠性也会提高，从而有力的降低了系统的成本和提高了可靠性。
另外，如果将整个电视系统的典型值亮度定为350nit，则采用本发明的设计，电源系统的总的设计容量可以减小到230W*25％+230*75％*35％＝118W，比原来降低112W至多，可以进一步地降低设计需求和电源系统的成本。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，其技术关键点是图像对于典型值亮度的限定区域的分析，以及背光驱动的算法设计。基本的算法与传统的区域调光算法相同，都是根据图像的亮度信息调节控制背光的亮度。不同的地方在于统计图像信息，对需要给于满电流值驱动的LED的总数进行了限制(即25％)，而当达到此值时，其它区域的电流值线性最大只能到典型值亮度。对于全屏的图像亮度信息进行统计，使得背光的消耗功率限定在一个固定值之内，又能够实现图像显示所需的HDR特性。采用本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，系统中75％的LED最大工作在峰值电流的最多62％左右，所以LED工作的发热量减小，从而有效降低电视机背板的温升。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，依据HDR液晶电视的特点，修正了典型值亮度和峰值亮度的算法处理；还根据图像的特点，限定了峰值亮度驱动的最大物理面积，并对相应的LED的驱动电流进行了设置；将典型值亮度设置在一个较合适的、低的水平，从而降低电源的整体功率设计容量。通过上述的设计，降低电源的变压器、功率器件限制，减小PCB板面积，从而降低电源系统的成本；进一步地，通过上述设计，可以使大部分不工作LED在峰值电流下，有效发挥LED的光电转换效率，提高产品的能效。当然，适当提高峰值驱动区域以及其以外区域的驱动电流，还可以去掉DBEF的使用，进一步降低模组成本。
以下为本发明实施例提供的直下式背光源的控制系统的实施例。直下式背光源的控制系统的实施例与上述的直下式背光源的控制方法的实施例属于同一构思，直下式背光源的控制系统的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述直下式背光源的控制方法的实施例。该系统是用计算机程序来实现的，该系统是用计算机程序实现的功能软件架构。
实施例3
请参考图7，其是本发明提供的直下式背光源的控制系统第一个实施例的结构方框图。本发明实施例提供的直下式背光源的控制系统，可应用于各类直下式背光源。
该直下式背光源的控制系统，应用于直下式背光源，包括：
确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制系统，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
实施例4
以下是本发明提供的直下式背光源的控制系统第二个实施例的结构方框图。本发明实施例提供的直下式背光源的控制系统在第一个实施例的基础上，对各类参数的具体情况进行了说明。
该直下式背光源的控制系统，应用于直下式背光源，包括：
确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
其中，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
其中，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。
其中，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
本发明实施例提供的直下式背光源的控制系统，其技术关键点是图像对于典型值亮度的限定区域的分析，以及背光驱动的算法设计。基本的算法与传统的区域调光算法相同，都是根据图像的亮度信息调节控制背光的亮度。不同的地方在于统计图像信息，对需要给于满电流值驱动的LED的总数进行了限制(即25％)，而当达到此值时，其它区域的电流值线性最大只能到典型值亮度。对于全屏的图像亮度信息进行统计，使得背光的消耗功率限定在一个固定值之内，又能够实现图像显示所需的HDR特性。采用本发明实施例提供的直下式背光源的控制方法，系统中75％的LED最大工作在峰值电流的最多62％左右，所以LED工作的发热量减小，从而有效降低电视机背板的温升。
以下为本发明实施例提供的直下式高动态范围液晶电视的实施例。直下式高动态范围液晶电视的实施例与上述的直下式背光源的控制方法的实施例属于同一构思，直下式高动态范围液晶电视的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述直下式背光源的控制方法的实施例。
实施例5
该直下式高动态范围液晶电视，包括直下式背光源，所述直下式背光源采用如上述的直下式背光源的控制系统。
本发明实施例提供的直下式高动态范围液晶电视，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
一种直下式背光源的控制方法、直下式背光源的控制系统和直下式高动态范围液晶电视，能够有效降低整个直下式背光源的功率消耗，可实施性强。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括存储器、磁盘或光盘等。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种直下式背光源的控制方法，其特征在于，包括：
获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
2.根据权利要求1所述的直下式背光源的控制方法，其特征在于，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
3.根据权利要求2所述的直下式背光源的控制方法，其特征在于，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。
4.根据权利要求3所述的直下式背光源的控制方法，其特征在于，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
5.一种直下式背光源的控制系统，应用于直下式背光源，其特征在于，包括：
确定单元，用于获得待显示的图像信息，根据所述图像信息确定所述直下式背光源的峰值亮度和典型值亮度；
设置单元，用于按照预设规则设置所述直下式背光源中需要实现峰值亮度的背光源区域的区域大小；
驱动单元，用于当所述区域大小达到所述预设规则限定的预设阈值时，以所述典型值亮度对应的驱动电流为最大驱动电流，驱动所述直下式背光源的其余背光源区域。
6.根据权利要求5所述的直下式背光源的控制系统，其特征在于，所述直下式背光源采用240颗LED灯，每个LED灯的额定电压为24V，每个LED灯的驱动电流为35-45mA。
7.根据权利要求6所述的直下式背光源的控制系统，其特征在于，所述峰值亮度为1000nit，所述典型值亮度为500nit或350nit。
8.根据权利要求7所述的直下式背光源的控制系统，其特征在于，所述预设规则为所述直下式背光源的全部区域中最多有25％的区域大小的亮度为1000nit，所述预设阈值为所述直下式背光源的全部区域的区域大小的25％。
9.一种直下式高动态范围液晶电视，包括直下式背光源，其特征在于，所述直下式背光源采用如权利要求5-8任意一项所述的直下式背光源的控制系统。
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