CN209086610U - 一种液晶显示背光模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液晶显示背光模组，背光模组的LED背光光源为红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，红色LED、绿色LED和蓝色LED还可采用量子点材料LED或高频LED光源激发红、绿、蓝色量子点透镜，彩色光源中的单颗LED可采用二芯或三芯合一的芯片，或单独采用红色、绿色、蓝色LED、白色LED，各色LED芯片都电连接有单独的控制电路，通过对彩色光源进行分区，以对各分区进行独立控制实现背光区域控制功能。本实用新型可实现全局或区域性点亮背光LED光源，与传统LED白光全白场高亮度的方案相比，可大大降低能耗。在色域要求特别高的场合，采用量子点LED光源来形成背光源，或者采用高频LED光源来激发红、绿、蓝色量子点透镜可实现高色域的显示。

Description

一种液晶显示背光模组

技术领域

本实用新型涉及LED显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示背光模组。

背景技术

目前，在液晶显示技术领域，HDR（High Dynamic Range）高动态范围技术开始越来越多被使用，高亮度和高色域技术成为了显示行业研究的热点。高亮度显示设备所显示的画面更加具有亮度细节层次，目前一般选择用全局控光技术（Global Dimming）实现动态控制，但对于高亮度的画面，如玻璃在阳光下的反光，夜空中的烟花等，在显示画面中一般都不是整个显示画面的高亮，而是短时间、小面积的超高亮度。为了实现这种效果，背光设计时一般会考虑对整个光源方案进行分区设计，即局部动态背光（Local Dimming）技术。高亮度与高色域的结合才能显示更完美的色彩，因为高色域显示技术具有色彩数量广、色彩饱和度高、颜色较普通色域的电视更加生动、画质靓丽的特点。如果高亮的画面出现在色域不高的显示设备上时，会出现画面颜色发白、色彩失真、细节颜色不清楚的现象。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型为解决现有技术缺陷和不足，提出了一种能够实现高亮度、高色域显示效果的液晶显示背光模组，该液晶显示背光模组能够结合全局控光技术Global Dimming和局部动态背光技术Local Dimming解决高亮度画面下色彩失真、色重现度低的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种液晶显示背光模组，所述背光模组为直下式背光模组，所述背光模组的LED背光光源为红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，所述彩色光源通过分区，对各分区进行独立控制实现背光区域控制功能。

作为一种改进技术方案，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为间隔设置的包含红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片的三芯合一的芯片和白色LED，所述单颗LED中三芯合一芯片中的红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片都电连接有单独的电路进行控制，白色LED也电连接单独的电路进行控制，以根据液晶显示画面所需的亮度和颜色调整电路的电流。

作为一种改进技术方案，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条 中的单颗LED为红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED，所述红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED依序排布在LED灯条上，各分区均包含有红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED，以使各分区能够独立控制实现单色的红色、绿色、蓝色或白色背光。

作为一种改进技术方案，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为红色LED、绿色LED和白色LED组成的彩色光源，或者为绿色、蓝色和白色LED组成的彩色光源，或者为红色、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，以使各分区能够独立控制实现单色的红色、绿色、蓝色或白色背光。

作为一种改进技术方案，所述背光模组的LED背光光源中的红色LED、绿色LED和蓝色LED均为蓝光LED激发光源，红色LED为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂红色量子点材料形成，绿色LED为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂绿色量子点材料形成，蓝色LED为蓝光LED激发光源采用透明的透镜形成。

作为一种改进技术方案，所述量子点材料为磷化铟量子点，砷化铟量子点，砷化镓量子点、硫化锌量子点、硒化锌量子点或钙钛矿量子点材料。

作为一种改进技术方案，所述蓝光LED激发光源可采用紫光LED激发光源。

作为一种改进的技术方案，对彩色光源进行分区时，分区数为1时，为全局控光，分区数大于1时为局部动态背光。

相比现有技术仅采用LED白光作为背光源，本实用新型液晶显示背光模组在背光源中采用RGB彩色光源作为背光源，结合全局控光技术和局部动态背光技术来实现高亮度、高色域结合的动态色域技术。通过对彩色背光源进行分区，以分区区域内容进行独立控制，实现彩色Global Dimming和Local Dimming效果，在需要高亮度高色彩饱和度时实现区域性点亮背光LED光源，与传统LED白光全白场高亮度的方案相比，可大大降低能耗。在色域要求特别高的场合，可以采用量子点红色LED、量子点绿色LED和量子点蓝色LED光源来形成背光源，或者采用高频LED光源，如紫色LED光源来激发红、绿、蓝色量子点透镜实现高色域的显示。

附图说明

图1是本实用新型一种液晶显示背光模组的截面结构原理示意图。

图2是本实用新型一种液晶显示背光模组的背板LED灯条排布结构原理示意图。

图3是本实用新型一种液晶显示背光模组优选实施例一的结构原理示意图。

图4是图3中单颗LED芯片的放大结构原理示意图。

图5是本实用新型一种液晶显示背光模组优选实施例二的结构原理示意图。

图6是本实用新型量子点透镜光源原理结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

背光模组为液晶显示器面板的关键零组件之一。功能在于供应充足的亮度与分布均匀的光源， 使其能正常显示影像。所谓背光源（BackLight）是液晶显示器显示的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块视觉效果。背光源性能的好坏除了会直接影响LCD显像质量外，背光源的成本占LCD模块的30-50%，所消耗的电力更占模块的75%，可说是LCD模块中相当重要的零组件。目前主要有EL、 CCFL及LED三种背光源类型，依光源分布位置不同则分为侧光式和直下式（底背光式）。主要由光源、导光板、光学用膜片、塑胶框等组成。随着HDR技术到来，高亮度和高色域技术成为显示行业研究的热点。高亮度与高色域的结合才能显示更完美的色彩。因为高色域显示技术具有色彩数量广、色彩饱和度高、颜色较普通色域的电视更加生动、画质亮丽的特点。高亮的画面如果出现在色域不高的显示设备上，则会出现画面颜色发白、色彩失真、看不清具体细节颜色的现象，色域不高的问题目前还没有太好的解决方案。

本实用新型所述液晶显示背光模组为直下式背光模组。如图1是本实用新型一种液晶显示背光模组的截面结构原理示意图所示，直下式背光模组主要由光学膜片组101、扩散板102、反射片及背板103、LED灯条104和透镜105组成。传统直下式背光方案所用的光源为LED白光光源，即LED灯条104上所布设的LED灯为白色的LED光源。灯条的排布方式如图2本实用新型一种液晶显示背光模组的背板LED灯条排布结构原理示意图所示，LED灯条201被均匀布设在反射片及背板202上，LED灯203均匀地排列在LED灯条上。为解决色域不高的问题，本实用新型所述液晶显示背光模组采用的LED灯203采用红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，并对彩色光源进行分区，以对各分区进行独立控制实现背光区域控制功能。使显示设备在显示高亮度画面时可兼顾颜色细节，即在高亮度场景中，其颜色的重现度不会降低，不会出现高亮度失真画面的现象，且通过彩色光源的Global Dimming和Local Dimming技术，还能大大提高画面对比度，实现节能效果。

优选实施例一：

具体如图3本实用新型一种液晶显示背光模组优选实施例一的结构原理示意图所示，背光模组的LED背光光源包括排布在背板302上的若干LED灯条301，本实用新型优选实施例一背光模组的LED背光光源中若干LED灯条301中的单颗LED采用的LED灯包含红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片的三芯合一的芯片303和白色LED304，该三芯合一的芯片303LED和白色LED304均匀地排列在LED灯条301上，LED灯条301则均匀地分布在背板302上。包含红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片的三芯合一的芯片303的LED的原理结构图如图4所示，由红色LED3031、绿色LED3033和蓝色LED3032三个芯片呈三角形设置在LED基板3034上，红色LED3031、绿色LED3033和蓝色LED3032都有单独的电路进行控制，根据所需的亮度和颜色调整独立电路的电流等参数，当调整到合适的配比时，三芯合一LED灯可显示纯白色。虽然三芯合一的LED灯可以显示纯白色，但是本优选实施例一中增加白色LED的作用在于提高背光亮度，提高能效。

设置背光分区时，当分区数等于1时，为Global Dimming的控制方式，此时，所有三芯合一的芯片303中红色LED、绿色LED或蓝色LED单独点亮，通过背光算法调整，可实现Global Dimming控制。当分区大于1时，则为Local Dimming的控制方式，分区数越多，对比度则越高；比如选择分区数为整个背光光源的LED数量时，即每颗LED灯均独立开关控制，当某显示位置需要显示红色信号时，该位置处的红色芯片点亮，即形成Local Dimming控制效果。当然，最佳的背光算法可选择以四颗LED为一个分区，当相应位置需要显示红色信号时，则该位置处的所有红色芯片同时点亮输出红色信号，Local Dimming的效果更佳。以上四颗LED可包含一颗白色LED，当相应位置需要显示红色信号时，该位置处的所有红色芯片同时点亮输出红色信号，同时白色LED也点亮，可实现超高亮度的红色信号，显示效果更好。同理，其他颜色的背光显示实现方法也相同，此处不赘述。

如果对色域要求特别高，则所述背光模组的LED背光光源中的三芯合一的芯片303的红色LED3031、绿色LED3033和蓝色LED3032均可选择蓝光LED激发光源，红色LED3031为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂红色量子点材料形成，绿色LED3033为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂绿色量子点材料形成，蓝色LED3032为蓝光LED激发光源采用透明的透镜形成。其蓝光LED激发光源原理结构图如图6本实用新型量子点透镜光源原理结构示意图所示，由蓝光LED501、量子点透镜502和反射片503构成。LED激发光源蓝光LED501根据需要可选择高频LED光源，例如紫光LED光源等。量子点透镜502上的量子点材料根据所需颜色，选择所述颜色的量子点材料。目前市场上的量子点材料除了II-VI族、III-V族体系的无机量子点，例如，CdE（E=S/Se/Te）量子点，磷化铟量子点，砷化铟量子点，砷化镓量子点，砷化镓量子点及其他体系的例如硫化锌量子点、硒化锌量子点等。还出现了钙钛矿材料，例如无机钙钛矿CsPbX3 （x=Cl/Br/I）和有机-无机杂化钙钛矿材料CH3NH3PbX3（x=Cl/Br/I），CH3NH3PbX3（x=Cl/Br/I）等。

对彩色光源进行的分区，可根据实际需要选择分区数，例如以四颗三芯合一的芯片303LED灯为一个分区，则当此处出现红色信号时，其中四颗红色的芯片同时点亮输出红色信号。一般来说，分区越多，成本越高。

如果要做高对比度，则分区数量就为LED灯的数量。即，每颗灯有独立开关，每颗灯中的芯片也是独立开关，每颗芯片根据输入信号的不同进行开关。例如，当此处需要显示红色信号时，此位置处的红色芯片点亮。这样即形成了彩色Local Dimming效果。

优选实施例二：

图5是本实用新型一种液晶显示背光模组优选实施例二的结构原理示意图所示。背光模组采用的LED背光光源包括排布在背板402上的若干LED灯条401，各LED灯条401中的单颗LED为红色LED403、绿色LED405、蓝色LED404或白色LED406，所述红色LED403、绿色LED405、蓝色LED404、白色LED406依序排布在LED灯条401上，各分区均包含有红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED，红色LED403、绿色LED405、蓝色LED404、白色LED406的位置也可根据实际需要进行调整。

设置背光分区时，当分区数等于1时，为Global Dimming的控制方式，此时，各红色LED、绿色LED或蓝色LED单独点亮，通过背光算法调整，可实现Global Dimming控制。当分区大于1时，则为Local Dimming的控制方式，分区数越多，对比度则越高；当每个分区中均应同时包含红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED，每颗LED灯均独立开关控制，例如以红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED为一个分区，则当某显示位置需要显示红色信号时，分区中的红色LED点亮输出红色信号，形成Local Dimming控制效果。本优选实施例二中增加的白色LED同样可以提高能效，即点亮红色LED输出红色信号的同时也点亮白色LED，实现超高亮度的红色信号。在本例中，红色LED可以和白色LED分开控制，同时点亮红色LED与白色LED时实现Global Dimming或者Local Dimming控制效果，或者单独控制红色LED或白色LED实现Global Dimming或者Local Dimming控制效果，均可以根据显示的实际需要来实现控制。同理，绿色LED或蓝色LED加上白色LED也可实现上述红色LED加白色LED的Global Dimming或Local Dimming控制效果。

如果对色域要求特别高，则所述背光模组的LED背光光源中的各LED灯条401中的单颗LED中的红色LED403、绿色LED405或蓝色LED404均可选择为蓝光LED激发光源。红色LED403为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂红色量子点材料形成，绿色LED405为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂绿色量子点材料形成，蓝色LED404为蓝光LED激发光源采用透明的透镜形成。其蓝光LED激发光源原理结构图如图6本实用新型量子点透镜光源原理结构示意图所示，原理结构及量子点材料的选择与优选实施例一所述完全相同，在此不再多述。

优选实施例三：

本实施例三是考虑成本的情况下可折衷的一种技术手段，基于优选实施例一的基础来实现，在优选实施例一的三芯合一芯片成本较高的情况下，也可以将该三芯合一芯片的LED改为二芯合一芯片的LED。LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为红色LED、绿色LED和白色LED组成的彩色光源，或者为绿色、蓝色和白色LED组成的彩色光源，或者为红色、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，以使各分区能够独立控制实现单色的红色、绿色、蓝色或白色背光。即采用的红色LED、绿色LED组成二芯合一的芯片LED与白色LED组成的彩色光源、绿色LED、蓝色LED组成的二芯合一的芯片LED与白色LED组成的彩色光源或者红色LED、蓝色LED组成的二芯合一的芯片LED与白色LED组成的彩色光源进行背光控制调节，因为二芯合一中的红色LED、绿色LED或绿色LED、蓝色LED或红色LED、蓝色LED，以及白色LED均有单独的电路进行控制，将二芯合一的芯片LED与白色LED配合可实现背光的控制。其工作原理与优选实施例一相同，此处不赘述。

另外，本优选实施例三如果对色域要求特别高的情况下，也可以如优选实施例一中对红色LED、绿色LED和蓝色LED采用蓝光LED激发光源配合相应透镜来实现，其工作原理也与上述优选实施例一中完全相同，此处不赘述。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种液晶显示背光模组，所述背光模组为直下式背光模组，其特征在于，所述背光模组的LED背光光源为红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，所述彩色光源通过分区，对各分区进行独立控制实现背光区域控制功能。

2.根据权利要求1所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为间隔设置的包含红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片的三芯合一的芯片和白色LED，所述单颗LED中三芯合一芯片中的红色LED、绿色LED和蓝色LED芯片都电连接有单独的电路进行控制，白色LED也电连接单独的电路进行控制，以根据液晶显示画面所需的亮度和颜色调整电路的电流。

3.根据权利要求1所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED，所述红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED依序排布在LED灯条上，各分区均包含有红色LED、绿色LED、蓝色LED或白色LED，以使各分区能够独立控制实现单色的红色、绿色、蓝色或白色背光。

4.根据权利要求1所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述LED背光光源包括排布在背板上的若干LED灯条，各LED灯条中的单颗LED为红色LED、绿色LED和白色LED组成的彩色光源，或者为绿色、蓝色和白色LED组成的彩色光源，或者为红色、蓝色LED和白色LED组成的彩色光源，以使各分区能够独立控制实现单色的红色、绿色、蓝色或白色背光。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述背光模组的LED背光光源中的红色LED、绿色LED和蓝色LED均为蓝光LED激发光源，红色LED为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂红色量子点材料形成，绿色LED为蓝光LED激发光源在对应的透镜中掺杂绿色量子点材料形成，蓝色LED为蓝光LED激发光源采用透明的透镜形成。

6.根据权利要求5所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述量子点材料为磷化铟量子点，砷化铟量子点，砷化镓量子点、硫化锌量子点、硒化锌量子点或钙钛矿量子点材料。

7.根据权利要求5所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，所述蓝光LED激发光源可采用紫光LED激发光源。

8.根据权利要求5所述的一种液晶显示背光模组，其特征在于，对彩色光源进行分区时，分区数为1时，为全局控光，分区数大于1时为局部动态背光。