CN115985258A - 液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路及方法，其包括选择开关、一个以上的驱动IC以及由驱动IC驱动的呈行列分布的LED矩阵，LED电源的正极连接选择开关的公共端，选择开关具有两个以上输出端，选择开关的每个输出端分别对应连接一路Scan line，选择开关的控制端连接SPI亮度控制信号并由SPI亮度控制信号控制接通对应的输出端；LED矩阵的同一行LED灯的正极连接同一路Scan line，每一行LED灯分别对应一路Scan line；LED矩阵的同一列的LED灯的负极接入驱动IC的同一个控制端，驱动IC的每一个控制端分别对应一列LED灯。本发明多灯串负端可共享驱动IC的控制端，大幅减少驱动IC的数量。

Description

液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路及方法

技术领域

本发明涉及图像通信技术领域，尤其涉及液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路及方法。

背景技术

Mini LED显示屏是指采用小型化蓝色LED芯片搭配转色材料(量子点 光学膜)达成广色域背光(≧100%BT2020)，并搭配液晶面板实现画面显示。Mini LED背光使用的LED芯片数量约略为传统白光LCD背光的100倍，再结合高分区背光调光技术 (亦即高分辨率的背光控制)，可呈现高动态对比度的画质表现。应用场景包括穿戴式显示设备、电视、车载显示、电竞和笔电等显示产品。以电视应用为例，相较于传统LCD的背光，采用Mini LED背光技术的显示屏可明显提升动态对比度和亮度上的效能，且具有轻薄、高亮高彩画质、低功耗和节能等优势，大幅地提升了LCD电视的性能。

其中，Mini LED的背光分区控制技术是提高液晶显示屏的HDR效能(High DynamicRange,高动态范围)的关键技术。现有的Mini LED背光控制技术都是采用被动式(PassiveMatrix)─共享VLED+正极，再将每串LED-负极逐一对应连接到Driver的一组控制端，

如图1所示，现有的Mini LED背光控制采共享单一正极VLED+连接，因此各灯串的负极只能连接到驱动IC的一组控制端，无法共享。此技术较适用少于2000区以下应用，若高于此分区数的规格，背光控制驱动IC的数量将等比例倍，导致驱动IC成本过高，影响产品的市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路及方法，藉由时序切分的控制方式，多灯串负端(LED-)可共享驱动IC的控制端(OUT0~N)，大幅减少驱动IC的数量。

本发明采用的技术方案是：

液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其包括选择开关、一个以上的驱动IC以及由驱动IC驱动的呈行列分布的LED矩阵，LED电源的正极连接选择开关的公共端，选择开关具有两个以上输出端，选择开关的每个输出端分别对应连接一路Scan line，选择开关的控制端连接SPI亮度控制信号并由SPI亮度控制信号控制接通对应的输出端；LED矩阵的同一行LED灯的正极连接同一路Scan line，每一行LED灯分别对应一路Scan line；LED矩阵的同一列的LED灯的负极接入驱动IC的同一个控制端，驱动IC的每一个控制端分别对应一列LED灯。

进一步地，一个以上的驱动IC依次串联设置。

进一步地，LED矩阵由两块以上的灯板拼接而成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及1个以上驱动IC。

进一步地，LED矩阵由上下各8块灯板拼接成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及2个驱动IC。

进一步地，还包括控制主板，控制主板具有处理芯片，处理芯片输出SPI亮度控制信号。

进一步地，还包括电源板，电源板为控制主板提供电源。

液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制方法，其包括以下步骤：

步骤1，获取液晶电视的SoC单元传送的影像信号和背光信号；

步骤2，液晶电视的T-con利用影像信号驱动液晶进行画面显示；

步骤3，控制主板将背光信号转换成驱动IC所需的 SPI亮度控制信号，用以控制每颗驱动IC；

步骤4，依据控制主板（MCU）传送的SPI控制信号依序闭合一路Scan line，以重复着更新每颗LED灯的亮度状态。

本发明采用以上技术方案，将正极VLED+切分成数个的连接方式，并交替开启Scanline，藉此共享驱动IC的控制端(OUT0~N);当只有第一路Scan line开启，最上排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，同理，当轮到最后一路Scan line开启，最下排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，以此方式交替开关每一路Scan line，多条灯串可共享一控制端，将驱动IC数量降低。本发明在高分区数应用时，驱动IC成本对比于被动式控制可大幅下降，但不同灯串的正极/负极相连，在快速切换时易造成互相干扰，影响低亮度表现，此问题可预留Tblank时间(~10nS)避免影响。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为传统被动式背光控制电路的原理结构示意图；

图2为本发明液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路结构示意图；

图3为矩阵式驱动IC的时序切分控制时序示意图；

图4为本发明液晶电视的Mini LED显示与背光控制系统的原理示意图；

图5为本发明Mini LED背光控制灯板结构示意图；

图6为矩阵式背光驱动的时序切分控制原理示意图；

图7为LCD液晶电视不同背光控制效果的对比示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2至7之一所示，本发明公开了液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其包括选择开关、一个以上的驱动IC以及由驱动IC驱动的呈行列分布的LED矩阵，LED电源的正极连接选择开关的公共端，选择开关具有两个以上输出端，选择开关的每个输出端分别对应连接一路Scan line，选择开关的控制端连接SPI亮度控制信号并由SPI亮度控制信号控制接通对应的输出端；LED矩阵的同一行LED灯的正极连接同一路Scan line，每一行LED灯分别对应一路Scan line；LED矩阵的同一列的LED灯的负极接入驱动IC的同一个控制端，驱动IC的每一个控制端分别对应一列LED灯。

进一步地，一个以上的驱动IC依次串联设置。

进一步地，LED矩阵由两块以上的灯板拼接而成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及1个以上驱动IC。

进一步地，LED矩阵由上下各8块灯板拼接成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及2个驱动IC。

进一步地，还包括控制主板，控制主板具有处理芯片，处理芯片输出SPI亮度控制信号。

进一步地，还包括电源板，电源板为控制主板提供电源。

液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制方法，其包括以下步骤：

步骤1，获取液晶电视的SoC单元传送的影像信号和背光信号；

步骤2，液晶电视的T-con利用影像信号驱动液晶进行画面显示；

步骤3，控制主板将背光信号转换成驱动IC所需的SPI亮度控制信号，用以控制每颗驱动IC；

步骤4，依据控制主板（MCU）传送的SPI控制信号依序闭合一路Scan line，以重复着更新每颗LED灯的亮度状态。

下面就本发明的具体原理做详细的说明：

如图2或3所示，本发明提出将正极VLED+切分成数个的连接方式，并交替开启Scanline 1~4，藉此共享驱动IC的控制端(OUT0~N);当只有Scan line 1开启，最上排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，同理，当轮到Scan line 4开启，最下排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，以此方式交替开关Scan line 1~4，每4条灯串可共享一控制端，将驱动IC数量降低75%。

如图4 为Mini LED 液晶电视的控制系统区块图，由T-con将SoC端的影像信号驱动液晶作画面显示，另因Mini LED新增局部背光控制，而新增 MCU板将SoC的背光信号转换成LED驱动IC所需的SPI控制信号，用以控制显示模块上的每颗驱动IC，随着画面变化驱动每颗LED呈现不同的亮度表现。

如图5为Mini LED灯板连接关系图，整个系统由上下各8片灯板拼接成，每片灯板上有均匀分布的768颗LED灯以及2颗LED驱动IC，各负责驱动192个分区，此192个分区是由支持48分区的驱动IC，搭配4组 scan line的切换操作达成，因此，每片灯板共可支持384个分区，整机共可达成 384*16=6,144分区背光控制。

如图6 所示，每片灯板的水平方向共96颗LED灯，分别连接至驱动IC的控制端，而垂直方向共有 4列灯珠串亦分别与第一列灯串共享着驱动IC的控制端。依据 MCU传送的SPI控制信号，每次只有一条被关闭的scan line连接着VLED+提供LED灯点亮所需的电能，且驱动IC依SPI控制信号可调整 D1_01~D1_96各别的亮度，其余均呈现不导通状态；scanline 1~4 将依序被关闭，因此可重复着更新每颗LED灯的亮度状态。

如图7，采用现有全局背光方案时，黑色图像背光并没有关闭，完全依赖液晶翻转和偏光片阻挡背光源，呈现的效果是画面中的黑色变为灰色。而采用现有被动式少分区背光方案，则分区控光仅可以关闭或者减少黑色画面后面对应的背光，减少漏光，但由于分区数较少，光晕较多，整体显示效果欠佳。本发明的矩阵式背光控制，利用miniLED做到更多分区，黑色显示点背后的背光几乎都关闭，大幅度减少了光晕，使得黑色画面显示为深度的黑色。本发明方案可在不增加过多成本下，支持更多的背光分区数，达到更高分辨率的背光控制，因此，在画面呈现上可随画面变化将暗黑画面的部分作关闭，并将画面对应区域的亮度增亮，从而实现更高的动态亮度对比，使得画面呈现更具立体感受。

本发明采用以上技术方案，将正极VLED+切分成数个的连接方式，并交替开启Scanline，藉此共享驱动IC的控制端(OUT0~N);当只有第一路Scan line开启，最上排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，同理，当轮到最后一路Scan line开启，最下排的灯串可由驱动IC的控制端调整亮度，以此方式交替开关每一路Scan line，多条灯串可共享一控制端，将驱动IC数量降低。本发明在高分区数应用时，驱动IC成本对比于被动式控制可大幅下降，但不同灯串的正极/负极相连，在快速切换时易造成互相干扰，影响低亮度表现，此问题可预留Tblank时间(~10nS)避免影响。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：其包括选择开关、一个以上的驱动IC以及由驱动IC驱动的呈行列分布的LED矩阵，LED电源的正极连接选择开关的公共端，选择开关具有两个以上输出端，选择开关的每个输出端分别对应连接一路Scan line，选择开关的控制端连接SPI亮度控制信号并由SPI亮度控制信号控制接通对应的输出端；LED矩阵的同一行LED灯的正极连接同一路Scan line，每一行LED灯分别对应一路Scanline；LED矩阵的同一列的LED灯的负极接入驱动IC的同一个控制端，驱动IC的每一个控制端分别对应一列LED灯。

2. 根据权利要求1所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：一个以上的驱动IC依次串联设置。

3. 根据权利要求1所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：LED矩阵由两块以上的灯板拼接而成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及1个以上驱动IC。

4. 根据权利要求3所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：LED矩阵由上下各8块灯板拼接成，每块灯板上呈行列均匀分布若干LED灯以及2个驱动IC。

5. 根据权利要求1所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：还包括控制主板，控制主板具有处理芯片，处理芯片输出SPI亮度控制信号。

6. 根据权利要求1所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：还包括电源板，电源板为控制主板提供电源。

7. 液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制方法，采用权利要求1至6任一项所述的液晶电视的矩阵式Mini LED背光控制电路，其特征在于：方法包括以下步骤：

步骤1，获取液晶电视的SoC单元传送的影像信号和背光信号；

步骤2，液晶电视的T-con利用影像信号驱动液晶进行画面显示；

步骤3，控制主板将背光信号转换成驱动IC所需的 SPI亮度控制信号，用以控制每颗驱动IC；

步骤4，依据控制主板传送的SPI控制信号依序闭合一路Scan line，以重复着更新每颗LED灯的亮度状态。

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