CN113160758B - 直下式mini-LED背光模组及显示装置的亮度补偿方法和校正系统 - Google Patents

直下式mini-LED背光模组及显示装置的亮度补偿方法和校正系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直下式mini‑LED背光模组及显示装置的亮度补偿方法和校正系统，所述直下式mini‑LED背光模组的亮度补偿方法包括如需步骤：分区步骤，对所述直下式mini‑LED背光模组分区；上下限亮度设定步骤，设定不做补偿的亮度上限和亮度下限；判断步骤，判断各分区的亮度是否落入所述亮度上限和亮度下限范围内；亮度补偿步骤；所述亮度补偿步骤包括亮度补偿数据获取步骤和亮度补偿数据叠加步骤。采用本发明的亮度补偿方法，可较为简单有效地提升大尺寸背光的光学亮度一致性，并且降低大尺寸背光显示设备的设计和加工难度，从而有效降低了对驱动芯片和生产制作精度等方面的要求，节省了成本。

Description

直下式mini-LED背光模组及显示装置的亮度补偿方法和校正 系统
技术领域
本发明涉及背光模组技术领域，尤其涉及一种基于mini-LED发光的直下式背光模组及显示装置的亮度补偿方法及校正系统。
背景技术
目前LCD(Liquid crystal displays，液晶显示)显示设备中，由于LCD面板本身不发光，需配备背光模组以提供显示面板所需的光源。背光模组功能在于提供足够的亮度且分布均匀的光源，使LCD能正常显示影像，背光模组的发光效果将直接影响到液晶显示模块视觉效果及光学品质。
mini-LED(mini Light Emitting Diode，微型发光二极管)背光技术是将mini-LED发光芯片和驱动芯片制作在背光基板上，通过控制电路控制mini-LED分区发光，实现动态调光功能。mini-LED背光的分区数越多，mini-LED发光芯片和驱动芯片越多，对背光控制就越精细，就越能够实现高亮度、高色域、高对比度(实现纯黑)的显示品质，故此mini-LED背光技术越来越受到市场关注。随着LCD显示技术的发展及沉浸式的体验，人们对于更大尺寸的显示屏的追求也日益强烈，因此大尺寸mini-LED背光也势在必行。但是，如图1所示，有的区块亮度较高，如图中P2所示；有的区块亮度较低如图中P1、P3所示，导致背光看起来有一块一块的斑点。因此Mini-LED背光尺寸越大，所需的分区就会越多，相应的其背光亮度一致性就越难控制，为达到亮度一致性，除了要求驱动IC具有较高的控制精度(工程上不易达到)外，还需要生产制程足够稳定(工程上不易达到)，这无论是技术上还是成本上都给大尺寸Mini-LED背光的推广应用造成了很大的障碍。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可降低产品设计及加工难度并能降低成本的直下式mini-LED背光模组的亮度补偿方法，包如下步骤：
分区步骤，对所述直下式mini-LED背光模组分区；
上下限亮度设定步骤，设定不做补偿的亮度上限和亮度下限；
判断步骤，判断各分区的亮度是否落入所述亮度上限和亮度下限范围内；
亮度补偿步骤，对亮度落入所述亮度上限和亮度下限范围内的分区做亮度补偿处理，以取得整体亮度一致的效果；
所述亮度补偿步骤包括亮度补偿数据获取步骤，用于根据位置信息获取各分区的亮度补偿数据；以及，亮度补偿数据叠加步骤，用于将各亮度补偿数据叠加到相应分区的原始亮度数据上。
本发明还可采用如下可选或优选方案：
(a)设定背光模组输出的基准背光亮度数据；(b)测量背光模组各分区的实际背光亮度数据；(c)比较所述基准背光亮度数据和所述实际背光亮度数据，获取各分区的补偿亮度数据；(d)将所述补偿亮度数据叠加到所述基准背光亮度数据上，并输出；(e)判断实际亮度和期望亮度是否一致，即：测量前面步骤输出后的各分区的实际背光亮度数据，此时，与所述基准背光亮度数据一致的分区对应的补偿亮度数据即为基准亮度的补偿数据；与所述基准背光亮度数据不一致的分区，调整所述补偿亮度数据后重复步骤(d)直到与所述基准背光亮度数据一致，即可得到各分区的基准亮度的补偿数据。
所述基准亮度的补偿补偿数据采用如下方式中的一种获取：
方式一，通过获取背光模组中所有分区的所有阶亮度补偿数据得到；
方式二，在背光模组中所有分区内均设置预定数量的基准阶点亮度，并获取所述基准阶点的亮度补偿数据，然后采用线性内插的方法计算出非基准阶点的亮度补偿数据；
方式三，将背光模组中的分区划分为基准分区和非基准分区，并在所述基准分区内设置预定数量的基准阶点亮度，通过获取基准分区内的基准阶点的亮度补偿数据，采用线性内插的方法计算出非基准阶点的亮度补偿数据，再采用线性内插方法计算所述非基准分区的所有非基准阶点的亮度补偿数据。
还包括温度测量步骤，用于测量所述直下式mini-LED背光模组的温度，并在设定的温度下获得各分区的亮度补偿数据。
所述亮度上限和/或所述亮度下限为可配置。
本发明还提供一种直下式mini-LED背光显示装置的亮度补偿方法，通过对背光模组的亮度补偿实现，所述背光模组的亮度补偿采用前文任一项所述的亮度补偿方法实现。
本发明还提供一种直下式mini-LED背光显示装置的亮度校正系统，包括初始化亮度测量装置；
背光亮度的pattern生成装置；
背光控制板，用于接收所述背光亮度的pattern并将亮度信号发送到所述直下式mini-LED背光显示装置进行显示；
亮度探测器，用于提取所述直下式mini-LED背光显示装置的背光亮度信息；
亮度补偿数据获取装置，用于根据前文任一项所述的直下式mini-LED背光模组的亮度补偿方法获取亮度补偿数据；
所述背光控制板接收所述亮度补偿数据并再次将亮度信号发送到所述直下式mini-LED背光显示装置进行显示，并通过所述亮度探测器再次将所述mini-LED背光装置的背光亮度信息提取出来；
背光亮度信息比较模块，用于比较所述亮度探测器提取的背光亮度信息是否满足设定的亮度一致性要求，不满足时进行修正并将修正后的背光亮度信息发送至所述背光控制板做下一轮的循环处理，满足时将保持亮度补偿数据不变，待所有分区所有亮度均符合一致性要求时，再统一把亮度补偿数据发送至亮度补偿数据保存部件进行保存。
优选的，所述背光控制板包括非易失性存储器，所述非易失性存储器即为所述亮度补偿数据保存部件。
优选的，还包括温度测量装置，用于测量所述mini-LED背光装置的温度，并根据测得的温度调用相应的亮度补偿数据进行亮度的校正。
优选的，所述温度测量装置为一个或以上，设于所述mini-LED背光装置的一个或以上分区中。
本发明与现有技术相比的有益效果包括：
采用本发明的亮度补偿方法，可较为简单有效地提升大尺寸背光的光学亮度一致性，并且降低大尺寸背光显示设备的设计和加工难度，从而有效降低了对驱动芯片和生产制程精度等方面的要求，节省了成本。
另外，通过在不同温度下获取各自的亮度补偿数据的方法，可以有效的消除温度变化带来的亮度差异，使得补偿的结果更加精准和可靠。
附图说明
图1是一个mini-LED背光显示装置的亮度分布示意图。
图2是本发明的背光亮度补偿原理示意图。
图3是一个实施例的获取基准点亮度补偿数据流程示意图。
图4A和图4B分别是本发明两个实施例的背光亮度补偿数据组织形式示意图。
图5是一个实施例的获取亮度补偿数据的流程示意图。
图6是一个实施例的背光线性差值计算原理示意图。
图7是一个实施例的mini-LED背光显示装置的亮度校正系统示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图1-7对本发明做进一步详细说明。其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
基准亮度：从所有亮度中选中的亮度称为基准亮度，假如亮度范围为0到255，假设设定的基准亮度为10、50、100、200，那么非基准亮度就需要线性内插计算。
基准分区：从背光模组的所有分区中选中的分区，称为基准分区。
如图2所示，本发明的亮度补偿原理为：若某个分区亮度偏暗，则提升对应分区亮度值，直至分区亮度和周围分区亮度一致为止。若某个分区亮度偏亮，则降低对应分区亮度值，直至分区亮度和周围分区亮度一致为止。图2中，“+”前的图，表示原始背光亮度和位置关系，在输入同一亮度的条件下，在发光区域，根据位置不同，有的位置亮度偏高，有的位置亮度偏低。2)“+”后的图，表示补偿亮度(C1、C2)和位置关系，理想情况下，补偿亮度(C1、C2)和原始亮度(L1、L2)正好相反，幅值相同，这样综合起来后，就相互抵消。3)“＝”后的图，代表的是补偿后的亮度和位置关系。因为补偿亮度和原始亮度符号相反，大小相同(相对理想亮度位置)，故此原始亮度+补偿亮度后，亮度就一致了。举例来说：要测量基准亮度数据50的补偿数据，首先需将50输出，通过亮度测量装置测量此时的实际亮度值，比如为48，则亮度补偿数据应为+2，此时，应该将基准亮度50叠加亮度补偿数据+2后的数据52输出，然后，再测量实际亮度数据，看是否为50(理论上应该是50，但实际上可能受到各种因素影响而不是50)，如是，则补偿完成，如否，则需进一步做补偿处理。
实施例一
如图3所示，本实施例的直下式mini-LED背光模组的亮度补偿方法，包括如需步骤：
分区步骤，对所述直下式mini-LED背光模组分区。
上下限亮度设定步骤，设定不做补偿的亮度上限和亮度下限。所述亮度上限和/或所述亮度下限为可配置，其中，所述亮度上限可配置为亮度的最大值，或最大值以下大于亮度下限的任何值；所述亮度下限可配置为亮度的最小值，或最小值以上小于亮度上限的任何值。显然，所述亮度上限的配置亮度值应大于所述亮度下限配置的亮度值。当所述亮度上限配置为亮度最大值，同时所述亮度下限配置为亮度最小值时，则相当于全亮度范围内均进行亮度补偿。亮度上限以上不做补偿，是因为亮度已经很高，人眼已经分辨不出来差异了，因人眼对低亮度具有很高的分辨率，对高亮度则难以分辨。亮度在下限以下不做补偿，是受到控制IC的补偿精度所限，补偿和不补偿效果在人眼看来基本无差别。
判断步骤，判断各分区的亮度是否落入所述亮度上限和亮度下限范围内。
亮度补偿步骤，对亮度落入所述亮度上限和亮度下限范围内的分区做亮度补偿处理，以取得整体亮度一致的效果。所述亮度补偿步骤包括亮度补偿数据获取步骤，用于根据位置信息获取各分区的亮度补偿数据；以及，亮度补偿数据叠加步骤，用于将各亮度补偿数据叠加到相应分区的原始亮度数据上。
如图4A和图4B所示，是根据位置信息获取各分区的亮度补偿数据并根据位置信息进行数据叠加的数据组织格式的方式之一，图4A中左侧表为某个分区所有亮度补偿数据表，右侧为多个基准分区所有亮度补偿数据表；图4B中左侧为某个分区基准亮度补偿数据表，右侧为多个基准分区多个基准亮度补偿数据表。本领域技术人员理解，此组织格式仅为示例性的，可有其他形式的组织格式，均可实现相同的技术效果。
如图5所示，所述获取亮度补偿数据包括如下步骤：
(a)设定背光模组输出的基准背光亮度数据；
(b)测量背光模组各分区的实际背光亮度数据；
(c)比较所述基准背光亮度数据和所述实际背光亮度数据，获取各分区的补偿亮度数据；
(d)将所述补偿亮度数据叠加到所述基准背光亮度数据上，并输出；
(e)判断实际亮度和期望亮度是否一致，即：测量前面步骤输出后的各分区的实际背光亮度数据，此时，与所述基准背光亮度数据一致的分区对应的补偿亮度数据即为基准亮度的补偿数据；与所述基准背光亮度数据不一致的分区，调整亮度补偿数据后重复步骤(d)直到与所述基准背光亮度数据一致，即可得到各分区的基准亮度的补偿数据。
以上步骤(e)中的所述基准亮度的补偿数据采用如下方式中的一种获取：
方式一，通过获取背光模组中所有分区的所有阶基准补偿亮度补偿数据得到。
方式二，背光模组中所有分区内设置预定数量的基准点，并获取所述基准点的基准补偿亮度补偿数据，然后采用线性内插法计算出非基准点的基准补偿亮度补偿数据。
方式三，将背光模组中的分区划分为基准点分区和非基准点分区，并在所述基准点分区内设置预定数量的基准点，通过获取基准点分区内的基准点的基准补偿亮度补偿数据，并采用线性内插法计算出非基准点的基准补偿亮度补偿数据，再采用线性内插法计算所述非基准分区的所有非基准点的基准补偿亮度补偿数据。
如图6所示，是线性内插法计算非基准点的亮度补偿数据的原理示意图。其中，横轴Gray表示灰度，纵轴Luminance表示亮度，仅针对处于所述亮度上限High_threshold和所述亮度下限Low_threshold范围内的分区进行背光线性差值计算。根据已测量的灰度一及其亮度(G1,L1)和灰度二及其亮度(G2,L2)，可根据如下公式(1)计算出给定的灰度Gx的亮度Lx，
Figure GDA0003768764750000061
实施例二
如图7所示，是一个实施例的mini-LED背光显示装置的亮度校正系统100示意图，包括：
初始化亮度及补偿数据生成装置200(如PC计算机、手机、平板电脑等)，用于人机交互，便于用户设定系统相关参数(设置基准亮度信息等)，控制背光亮度生成装置进行期望亮度输出到背光系统上，控制亮度探测器控制系统700通过亮度探测器600进行亮度测量，然后经过所述初始化亮度及补偿数据生成装置200中的背光亮度信息比较模块进行亮度信息比较，计算出亮度补偿数据。最后将亮度补偿数据写入非易失性存储器402。
背光亮度的pattern生成装置300，接收所述初始化亮度及补偿数据生成装置200的亮度信息，然后按照背光系统的通讯格式通过发送端通讯接口301将亮度信息发送到背光系统。
背光控制板400，用于通过通讯接收端口401接收所述背光亮度的pattern生成装置300发送的原始亮度信号，然后将亮度信号进行补偿处理后发送到所述mini-LED拼接背光装置500进行显示。
所述亮度探测器600，用于将所述mini-LED背光装置500的背光亮度信息提取出来，即根据前文任一项所述的mini-LED背光装置500的亮度处理方法获取亮度补偿数据。
所述亮度探测器控制系统700，用于对所述亮度探测器600提取的亮度信息进行处理，然后将亮度数据保存，以便被所述初始化亮度及补偿数据生成装置200读取。
所述背光控制板400接收所述亮度补偿数据并再次将亮度信号发送到所述mini-LED背光装置500进行显示。
所述亮度探测器600再次将所述mini-LED背光装置500的背光亮度信息提取出来。
背光亮度信息比较模块(图中未示出)，用于比较所述亮度探测器600提取的背光亮度信息是否满足设定的亮度一致性要求，不满足时将当前背光亮度信息适当修正后再发送至所述背光控制板400做下一轮的循环处理，满足时将当前亮度补偿数据发送至亮度补偿数据保存部件进行保存。本实施例中，所述背光亮度信息比较模块为所述初始化亮度及补偿数据生成装置200的功能模块之一，所述初始化亮度及补偿数据生成装置200的功能还包括：图形化界面设定用户参数，发送用户设定的亮度pattern，控制测量实际亮度，根据测量亮度和用户设定的亮度比较判断，计算出亮度补偿数据。
所述背光控制板400优选包括非易失性存储器和亮度补偿计算单元403，所述非易失性存储器即为所述亮度补偿数据保存部件。亮度补偿计算单元403根据非易失性存储器中存储的补偿数据以及输入的亮度数据，计算出补偿后的数据，推送到mini-LED背光装置500进行显示。
此外，随着温度的不同，mini-LED的发光特性也会不同，故此，为消除温度带来的亮度差异，本实施例的校正系统还可进一步包括温度测量装置，用于测量所述mini-LED背光显示装置的温度，并根据测得的温度调用相应的亮度补偿数据进行亮度的校正。所述温度测量装置可以是一个或以上，设于所述mini-LED背光模组的一个或以上的分区中。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直下式mini-LED背光模组的亮度补偿方法，其特征在于包括如下 步骤：
分区步骤，对所述直下式mini-LED背光模组分区；
上下限亮度设定步骤，设定不做补偿的亮度上限和亮度下限；
判断步骤，判断各分区的亮度是否落入所述亮度上限和亮度下限范围内；
亮度补偿步骤，对亮度落入所述亮度上限和亮度下限范围内的分区做亮度补偿处理，以取得整体亮度一致的效果；
所述亮度补偿步骤包括亮度补偿数据获取步骤，用于根据位置信息获取各分区的亮度补偿数据；以及，亮度补偿数据叠加步骤，用于将各亮度补偿数据叠加到相应分区的原始亮度数据上。
2.如权利要求1所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述亮度补偿数据获取步骤包括：
(a)设定背光模组输出的基准背光亮度数据；
(b)测量背光模组各分区的实际背光亮度数据；
(c)比较所述基准背光亮度数据和所述实际背光亮度数据，获取各分区的补偿亮度数据；
(d)将所述补偿亮度数据叠加到所述基准背光亮度数据上，并输出；
(e)判断实际亮度和期望亮度是否一致，即：测量前面步骤输出后的各分区的实际背光亮度数据，此时，与所述基准背光亮度数据一致的分区对应的补偿亮度数据即为基准亮度的补偿数据；与所述基准背光亮度数据不一致的分区，调整所述补偿亮度数据后重复步骤(d)直到与所述基准背光亮度数据一致，即可得到各分区的基准亮度的补偿数据。
3.如权利要求2所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述基准亮度的补偿数据采用如下方式中的一种获取：
方式一，通过获取背光模组中所有分区的所有阶亮度补偿数据得到；
方式二，在背光模组中所有分区内均设置预定数量的基准阶点亮度，并获取所述基准阶点的亮度补偿数据，然后采用线性内插的方法计算出非基准阶点的亮度补偿数据；
方式三，将背光模组中的分区划分为基准分区和非基准分区，并在所述基准分区内设置预定数量的基准阶点亮度，通过获取基准分区内的基准阶点的亮度补偿数据，采用线性内插的方法计算出非基准阶点的亮度补偿数据，再采用线性内插方法计算所述非基准分区的所有非基准阶点的亮度补偿数据。
4.如权利要求1所述的亮度补偿方法，其特征在于，还包括温度测量步骤，用于测量所述直下式mini-LED背光模组的温度，并在设定的温度下获得各分区的亮度补偿数据。
5.如权利要求1-4任一项所述的亮度补偿方法，其特征在于，所述亮度上限和/或所述亮度下限为可配置。
6.一种直下式mini-LED背光显示装置的亮度补偿方法，其特征在于，通过对背光模组的亮度补偿实现，所述背光模组的亮度补偿采用权利要求1-5任一项所述的亮度补偿方法实现。
7.一种直下式mini-LED背光显示装置的亮度校正系统，其特征在于，包括：
初始化亮度及补偿数据生成装置；
背光亮度的pattern生成装置；
背光控制板，用于接收所述背光亮度的pattern并将亮度信号发送到所述直下式mini-LED背光显示装置进行显示；
亮度探测器，用于将所述直下式mini-LED背光显示装置的背光亮度信息提取出来；
亮度补偿数据获取装置，用于根据权利要求1～5任一项所述的直下式mini-LED背光模组的亮度补偿方法获取亮度补偿数据；
所述背光控制板接收所述亮度补偿数据并再次将亮度信号发送到所述直下式mini-LED背光显示装置进行显示；
所述亮度探测器再次将所述直下式mini-LED背光显示装置的背光亮度信息提取出来；
背光亮度信息比较模块，用于比较所述亮度探测器提取的背光亮度信息是否满足设定的亮度一致性要求，不满足时进行修正并将修正后的背光亮度信息发送至所述背光控制板做下一轮的循环处理，满足时将保持亮度补偿数据不变，待所有分区所有亮度均符合一致性要求时，再统一把亮度补偿数据发送至亮度补偿数据保存部件进行保存。
8.如权利要求7所述的亮度校正系统，其特征是：所述背光控制板包括非易失性存储器，所述非易失性存储器即为所述亮度补偿数据保存部件。
9.如权利要求7或8所述的亮度校正系统，其特征是：还包括温度测量装置，用于测量所述mini-LED背光显示装置的温度，并根据测得的温度调用相应的亮度补偿数据进行基于温度的亮度的校正。
10.如权利要求9所述的亮度校正系统，其特征是：所述温度测量装置为一个以上，设于所述mini-LED背光模组的一个以上分区中。
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