CN113156701A - 一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法 - Google Patents

一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LCD Mini‑LED背光技术领域，具体地说，涉及一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法。其包括以下步骤：以RGB Mini‑LED为最小驱动单元，根据待显示画面的颜色分布和种类决定LED的驱动情况，进而实现高色域和高亮度效果；为保证RGB Mini‑LED灯板发光均匀，最小驱动单元的排布尽量满足“相邻单元中临近子单元对应LED颜色不同”为原则；色域拆分：将色域拆分成多个部分，每个部分使用特定一种Mini‑LED阵列作为背光源；颜色分类：将颜色分成原色、间色和其他色，每个种类都对应相应一种驱动方案，该发明中，可以极大提升包括车载在内各种使用Mini‑LED背光显示器的色域和透过率，针对目前高亮度等需求可以降低同类产品的成本。

Description

一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法
技术领域
本发明涉及LCD Mini-LED背光技术领域，具体地说，一种涉及基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法。
背景技术
随着5G网络催生的无人驾驶应用慢慢深入人心，车载显示出现了更多的娱乐需求。从这个角度出发，车载显示器将不限于在原有大屏化、多屏化、高对比度和清晰度方面拓展发展空间，同时也开始关注画面品质的提升，比如一体黑和高色域等。
直下式背光可以实现多分区区域调光和曲面背光等目标，基于Mini-LED技术的直下式背光更可以让背光设计得更加紧凑轻薄。正是看到这些潜在优势，包括车载在内的各种用例开发商越来越多关注Mini-LED直下式背光方案。不过，由于液晶面板透过率的限制以及整个车载产品对背光亮度越来越高的需求，Mini-LED产品的设计内容中多了散热相关部分以及相应增加的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法，包括以下步骤：
步骤一、以RGB Mini-LED为最小驱动单元，根据待显示画面的颜色分布和种类决定LED的驱动情况；
步骤二、按照相邻单元中临近子单元对应LED颜色不同的原则，进行最小驱动单元的排布；
步骤三、色域拆分：将色域拆分成多个部分，使用Mini-LED阵列作为背光源；
步骤四、颜色分类：将颜色分成原色、间色和其他色，每个种类都对应相应一种驱动方案。
作为本技术方案的进一步改进，所述方法包括车载操作系统、数据处理单元、驱动单元和显示屏，所述数据处理单元包括HGHL单元。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元的操作如以下步骤：
S1.1、从车载操作系统发出的待显示RGB信号进入HGHL单元后，HGHL单元根据扩展显示器识别数据中保存的面板色点信息以及前述输入的RGB信号判断待显示色域属于A还是B-A；
S1.2、A色域较B色域小，分别对应两组拥有不同色域潜力的Mini-LEDs阵列，A色域对应2阵列，B色域对应1阵列；
S1.3、当RGB信号值经过判断后被认为属于色域A，系统会点亮相应像素对应背光位置处阵列2中的Mini-LEDs，相反会点亮阵列1中的Mini-LEDs。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元用于判断该像素RGB信号值是否对应原色和间色。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元输出的像素RGB数值同时发给面板数据处理单元和背光数据处理单元，所述背光数据处理单元的操作如以下步骤：
S2.1、通过背光数据处理单元对输入的RGB数值进行处理；
S2.2、处理完后，一方面会输出Mini-LEDs各背光通道的驱动信号用以刷新背光，另一方面会输出面板补偿数据用以更新原来直接输入源极驱动的RGB数据。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元为高色域高亮度单元。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元判断像素RGB信号值为原色“R”，系统会关闭G和B对应Mini-LEDs子单元。
作为本技术方案的进一步改进，所述HGHL单元判断像素RGB信号值为间色“Y”，系统会关闭B对应的Mini-LEDs子单元。
本发明目的之二在于，提供了一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法的驱动方法，包括上述中任意一项所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，包括如下方法步骤：
S3.1、产品需要显示一些原色和间色的时候，背光驱动单元则关闭部分Mini-LEDs，比如显示红色时，蓝色和绿色Mini-LEDs直接关闭；
S3.2、显示黄色时，蓝色Mini-LEDs可以直接关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该基于直下式背光的高亮度和高色域方法及驱动方法中，可以极大提升包括车载在内各种使用Mini-LED背光显示器的色域和透过率，针对目前高亮度等需求可以降低同类产品的成本。
附图说明
图1为实施例1的白光Mini-LED的液晶模组结构示意图；
图2为实施例2的RGB Mini-LED的液晶模组结构示意图；
图3为实施例1的白光Mini-LED的灯板叠层结构示意图；
图4为实施例2的RGB Mini-LED的灯板叠层结构示意图；
图5为实施例1的白光Mini-LED的灯板结构示意图；
图6为实施例2的RGB Mini-LED的灯板结构示意图；
图7为实施例1的白光Mini-LED的对应阵列1框图；
图8为实施例2的RGB Mini-LED的对应阵列1框图；
图9为实施例1的白光Mini-LED的对应阵列2框图；
图10为实施例2的RGB Mini-LED的对应阵列2框图；
图11为实施例1的驱动架构框图；
图12为实施例1的白光Mini-LED方法对应HGHL单元的设计参考逻辑流程图；
图13为实施例2的RGB Mini-LED方法对应HGHL单元的设计参考逻辑流程图；
图14为实施例1的车载产品的一种背光光谱1和彩膜透过谱曲线图；
图15为实施例2的使用背光光谱2的车载产品颜色串扰问题曲线图；
图16为实施例1的车载产品的一种背光光谱2和彩膜透过谱曲线图；
图17为实施例2的通过RGB-LED设计规避颜色串扰问题曲线图；
图18为实施例1的色域拆分示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1基于白光Mini-LED的高亮度车载显示器
如图1所示，可以看出，除了常用部件如前框、显示面板、胶框、反射偏光片、增亮膜、扩散板以外，还有一片设计在扩散板和前框之间的白光Mini-LED灯板。
如图3所示，对于白光Mini-LED灯板，其具体包括Mini-LEDs、白色油墨、基板和电气连接结构，其中Mini-LEDs为封装蓝色Mini-LEDs芯片和荧光粉的白光封装结构，这里的荧光粉可以是普通的RG荧光粉，如Nitride+β-sialon或KSF+β-sialon，可以是普通的Y荧光粉，也可以是有机染料发光材料，甚至是硒化镉、磷化铟和钙钛矿等量子点发光材料，其中白色油墨的选型需要考虑反射率和光泽度，合适的光泽度有助于灯影的遮蔽，其中基板可以是常见的FR4，也可以是BT等板材。
如图5、7和9所示，这些Mini-LEDs可以分成多个驱动阵列，为方便理解，以2个阵列为例，该两个阵列以马赛克方式“嵌合”排布，具体如图所示，其中，阵列1对应一种潜在可以实现更高色域的Mini-LED(可从发光光谱区分)，阵列2对应一种潜在色域较低的Mini-LED。
如图11所示，整个框图包括车载操作系统、数据处理单元、驱动单元和显示屏，其中，数据处理单元包括HGHL单元和其他常见单元如HDR单元、抖动显示单元和时钟信号等，其中，驱动单元包括Mini-LEDs背光驱动，源极驱动和栅极驱动。
如图12所示，从车载操作系统发出的车载操作系统发出的待显示RGB信号进入HGHL单元后，HGHL单元根据扩展显示器识别数据中保存的面板色点信息以及前述输入的RGB信号判断待显示色域属于A还是B-A，其中，A色域较B色域小(如图18所示)，A和B色域分别对应两组拥有不同色域潜力的Mini-LEDs阵列，具体到该实施例，A色域对应2阵列，B色域对应1阵列，当某地址像素的RGB信号值经过判断后被认为属于色域A，系统会点亮相应像素对应背光位置处阵列2中的Mini-LEDs，相反会点亮阵列1中的Mini-LEDs。
图14为上述阵列2对应的Mini-LEDs光谱，从半峰全宽看潜在色域较低，图16为上述阵列1对应的Mini-LEDs光谱，同样，从半峰全宽看潜在色域较高。
按照本实施例提出的Mini-LEDs子单元控制方法，HGHL输入画面上可以分成A色域和B-A色域两部分，信号进入分区调光控制模块后会相应点亮2阵列和1阵列，相比于全部用2阵列背光实现B色域，这种方式至少在B-A色域部分因为使用1阵列背光而可以提升面板的透过率，这样有助于亮度的提高。
实施例2基于RGB Mini-LED的高亮度高色域车载显示器
如图2所示，与实施例1不同的地方为灯板上的不是封装好的白光Mini-LEDs，取而代之的是RGB三种颜色的Mini-LEDs单元。
图13为HGHL单元的具体逻辑流程图。从车载操作系统发出的待显示RGB信号进入HGHL单元后，HGHL单元根据扩展显示器识别数据中保存的面板色点信息以及前述输入的RGB信号判断待显示色域属于A还是B-A。其中，A色域较B色域小(如图18所示)，分别对应两组拥有不同色域潜力的Mini-LEDs阵列，具体到该实施例，A色域对应2阵列，B色域对应1阵列。当某地址像素的RGB信号值经过判断后被认为属于色域A，系统会点亮相应像素对应背光位置处阵列2中的Mini-LEDs，相反会点亮阵列1中的Mini-LEDs。
进一步的，HGHL单元会进一步判断该像素RGB信号值是否对应原色和间色：如果判断结果为“是”，系统会关闭相应阵列内子单元对应的LED，如判断为原色“R(红色)”，系统会关闭G和B对应Mini-LEDs子单元，如判断为间色“Y(黄色)”，系统会关闭B对应的Mini-LEDs子单元，其他间色处理方式相同，如果判断结果为“否”，系统则不会关闭任何子单元Mini-LEDs。
如图11所示，HGHL单元输出的像素RGB数值会同时发给面板数据处理单元和背光数据处理单元，其中，背光数据处理单元可以含有直方图分析，空间平滑和时间平滑等算法模块，另外背光数据处理单元在处理完后，一方面会输出Mini-LEDs各背光通道的驱动信号(电流)用以刷新背光，另一方面会输出面板补偿数据用以更新原来直接输入源极驱动的RGB数据。
其中图14为上述阵列2对应的Mini-LEDs光谱，从半峰全宽看色域潜力较低，图16为上述阵列1对应的Mini-LEDs光谱，同样，从半峰全宽看色域潜力较高。
如图15所示，其中红色和蓝色标识部分分别表示普通Mini-LEDs背光点亮时，其光谱中红色和蓝色部分对绿画面显示的串扰，即面板显示绿色时，由于光谱中相应颜色部分“不够分离”，面板除了透过本来的“绿色成分”外还串扰进入部分“蓝色和红色成分”，这时会降低整个绿色原色的纯度，同样道理，红色原色和蓝色原色画面在显示时同样会因为串入一定量的绿色而降低纯度，显然，随着原色纯度的降低，整个产品的色域大幅度降低。
如图17所示，按照本实施例提出的Mini-LEDs子单元控制方法，上述串扰问题可以规避，进而可以提高产品的色域，具体原理：产品需要显示一些原色或者间色的时候，背光驱动单元可以关闭部分Mini-LEDs，比如显示红色时，蓝色和绿色Mini-LEDs直接关闭；显示黄色(红色+绿色)时，蓝色Mini-LEDs可以直接关闭，可以看出，这种驱动方法不仅可以提升色域，而且还会因为实时关闭部分Mini-LEDs而能够降低产品的背光功耗。
如图18所示，这里为方便理解以色域二分(对应两个Mini-LEDs阵列)为例，假设产品的色域为B，显示器在显示A和B-A两个不同区域颜色时会触发两组不同Mini-LEDs工作，这种方案的触发逻辑如图12、13所示，其带来的亮度(功耗)和色域优化如图14、15、16和17所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、以RGB Mini-LED为最小驱动单元，根据待显示画面的颜色分布和种类决定LED的驱动情况；
步骤二、按照相邻单元中临近子单元对应LED颜色不同的原则，进行最小驱动单元的排布；
步骤三、色域拆分：将色域拆分成多个部分，使用Mini-LED阵列作为背光源；
步骤四、颜色分类：将颜色分成原色、间色和其他色，每个种类都对应相应一种驱动方案。
2.根据权利要求1所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述方法包括车载操作系统、数据处理单元、驱动单元和显示屏，所述数据处理单元包括HGHL单元。
3.根据权利要求2所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元的操作如以下步骤：
S1.1、从车载操作系统发出的待显示RGB信号进入HGHL单元后，HGHL单元根据扩展显示器识别数据中保存的面板色点信息以及输入的RGB信号判断待显示色域属于A还是B-A；
S1.2、A色域较B色域小，分别对应两组拥有不同色域潜力的Mini-LEDs阵列，A色域对应2阵列，B色域对应1阵列；
S1.3、当RGB信号值经过判断后被认为属于色域A，系统会点亮相应像素对应背光位置处阵列2中的Mini-LEDs，相反会点亮阵列1中的Mini-LEDs。
4.根据权利要求2所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元用于判断该像素RGB信号值是否对应原色和间色。
5.根据权利要求2所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元输出的像素RGB数值同时发给面板数据处理单元和背光数据处理单元，所述背光数据处理单元的操作如以下步骤：
S2.1、通过背光数据处理单元对输入的RGB数值进行处理；
S2.2、处理完后，一方面会输出Mini-LEDs各背光通道的驱动信号用以刷新背光，另一方面会输出面板补偿数据用以更新原来直接输入源极驱动的RGB数据。
6.根据权利要求2所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元为高色域高亮度单元。
7.根据权利要求4所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元判断像素RGB信号值为原色“R”，系统会关闭G和B对应Mini-LEDs子单元。
8.根据权利要求4所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：所述HGHL单元判断像素RGB信号值为间色“Y”，系统会关闭B对应的Mini-LEDs子单元。
9.一种基于直下式背光的高亮度和高色域方法的驱动方法，包括权利要求1-8中任意一项所述的基于直下式背光的高亮度和高色域方法，其特征在于：包括如下方法步骤：
S3.1、产品需要显示原色和间色的时候，背光驱动单元则关闭Mini-LEDs；
S3.2、显示黄色时，蓝色Mini-LEDs直接关闭。
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