CN104019404A - 背光模组、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光模组、显示装置及其驱动方法，属于显示技术领域，解决了现有的FSC液晶显示器会发生色裂现象的技术问题。该背光模组，包括控制器和若干个分区背光；每个所述分区背光中包括至少两个独立驱动的不同颜色的光源；所述控制器控制每个所述分区背光中各个不同颜色的光源的打开时间。本发明可用于液晶电视、液晶显示器、手机、平板电脑等显示装置。

Description

背光模组、显示装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地说，涉及一种背光模组、显示装置及其驱动方法。

背景技术

随着显示技术的发展，液晶显示器(LCD)已经成为最为常见的平板显示装置。

其中，采用场序彩色(Field Sequential Color，简称FSC)方式来显示图像的液晶显示器，不需要设置红、绿、蓝三种颜色的滤光层，从而能够减少光损失，提高背光的利用率。

现有的FSC液晶显示器的显示原理是，将每一帧图像分为依次显示的三个色场。在第一色场中，背光模组只发出红色光，并通过驱动液晶模组，以显示出该帧图像的红色部分；在第二色场中，背光模组只发出绿色光，并通过驱动液晶模组，以显示出该帧图像的绿色部分；在第三色场中，背光模组只发出蓝色光，并通过驱动液晶模组，以显示出该帧图像的蓝色部分。人眼依次看到这三个色场时，就可以将这三个色场组合成该帧图像。

但是，现有的FSC液晶显示器至少存在以下技术问题：在显示过程中，如果人眼与FSC液晶显示器发生相对移动，那么人眼依次看到的三个色场就会落在人眼中的不同位置，则该帧图像的红色部分、绿色部分和蓝色部分将会错位的组合成一幅失真的图像，即发生色裂(Color Break Up)现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背光模组、显示装置及其驱动方法，以解决现有的FSC液晶显示器会发生色裂现象的技术问题。

本发明提供一种背光模组，包括控制器和若干个分区背光，其中，

每个所述分区背光中包括至少两个独立驱动的不同颜色的光源；

所述控制器控制每个所述分区背光中各个不同颜色的光源的打开时间。

优选的，每个所述分区背光中包括红色光源、蓝色光源，以及设置于所述蓝色光源周围的绿色荧光粉。

优选的，所述绿色荧光粉为硫化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、硼酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮氧化物荧光粉或量子点荧光粉。

或者，每个所述分区背光中包括红色光源、蓝色光源和绿色光源。

优选的，所述分区背光的形状为矩形。

优选的，所述分区背光呈阵列式排布。

优选的，所述分区背光的数量在200个至36864个之间。

本发明还提供一种显示装置，包括液晶模组和上述的背光模组。

优选的，所述液晶模组包括若干个像素单元，每个所述像素单元包括无色子像素、绿色子像素和蓝色子像素；

所述无色子像素中设置有无色滤光层或不设置滤光层，所述绿色子像素中设置有绿色滤光层，所述蓝色子像素中设置有蓝色滤光层。

进一步，该显示装置还包括：

图像信息处理单元，用于根据所述显示装置所要显示的一帧图像，确定所述背光模组的每个分区背光中各个不同颜色的光源在该帧中的打开时间，以及所述液晶模组中的各子像素单元的驱动电压；

信号处理器，用于根据所确定的驱动电压，驱动所述液晶模组中的各个子像素单元。

进一步，该显示装置还包括时钟控制器，用于对所述信号处理器和所述背光模组中的控制器进行时间匹配。

本发明还提供了上述显示装置的驱动方法，在所述显示装置所显示的一帧图像中：

由图像信息处理单元根据该帧图像确定所述背光模组的每个分区背光中各个不同颜色的光源在该帧中的打开时间，以及所述液晶模组中的各子像素单元的驱动电压；

由所述背光模组中的控制器基于所确定的打开时间，打开所述背光模组的每个分区背光中的各个不同颜色的光源；

由信号处理器基于所确定的驱动电压，驱动所述液晶模组中的各个子像素单元。

本发明带来了以下有益效果：利用本发明提供的背光模组，在显示过程中，可以先将所要显示的一帧图像划分成若干个分区图像，且每个分区图像与背光模组的每个分区背光一一对应。背光模组中的控制器控制每个分区背光中各个不同颜色的光源在这一帧中的打开时间，也就是控制各个不同颜色的光源在这一帧中的占空比，以控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。同时，驱动液晶模组中的各个子像素单元，使分区背光发出的光经液晶模组之后，能够显示出其所对应的分区图像，各分区图像即可组成完整的一帧图像。

本发明提供的背光模组中，每个分区背光根据相应的分区图像，控制不同颜色的光源的占空比，从而降低了背光模组的功耗，也提高了背光的利用率。特别是当分区图像为单一颜色时，相应的分区背光只需打开一种颜色的光源，从而更为显著的降低背光模组的功耗，提高背光的利用率。并且，利用本发明提供的背光模组，在显示一帧图像的过程中，只需对液晶模组驱动一次，在提高光的利用率的同时，而并不采用FSC的显示方式，从而解决了现有的FSC显示方式会发生色裂现象的技术问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例一提供的背光模组的示意图；

图2是本发明实施例一提供的背光模组中分区背光的示意图；

图3是本发明实施例一提供的显示装置的示意图；

图4是本发明实施例一提供的显示装置的另一示意图；

图5是本发明实施例二提供的背光模组中分区背光的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种背光模组10，包括控制器和若干个分区背光2(控制器通常可设置在分区背光之下，因此图1中未示出控制器)。分区背光2的形状优选为矩形，且每个分区背光10都具有相同的形状和大小。

分区背光2可以呈阵列式紧密排布，其数量范围可以在200个至36864个之间。例如，共有600个分区背光2，则可以呈30×20的阵列式排布。又如，该背光模组10应用于分辨率为3840×2160的超高清(UD)电视中时，分区背光2的数量可以为36864个，且以256×144的阵列式排布，则可以实现每个分区背光2仅为225(15×15)个像素单元提供背光源。

每个分区背光中包括至少两个独立驱动的不同颜色的光源。如图2所示，本实施例中，每个分区背光2中包括红色光源2R、蓝色光源2B，以及设置于蓝色光源周围的绿色荧光粉20G。其中，红色光源2R和蓝色光源2B均优选为LED。绿色荧光粉20G可以是硫化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、硼酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮氧化物荧光粉或量子点荧光粉。

控制器用于控制每个分区背光中各个不同颜色的光源的打开时间。本实施例中，可利用控制器控制分区背光中红色光源2R和蓝色光源2B在一帧时间内的打开时间，也就是控制红色光源2R和蓝色光源2B在一帧时间内的占空比，就能够控制每个分区背光2在该帧时间内的色度和亮度，从而使每个分区背光2能够具有各不相同的色度和亮度。

本发明实施例还提供一种显示装置，具体可以是液晶电视、液晶显示器、手机、平板电脑等，该显示装置包括液晶模组和本发明实施例提供的上述背光模组。

如图3所示，本实施例中，该液晶模组30包括若干个像素单元，每个像素单元包括无色子像素T、绿色子像素G和蓝色子像素B。无色子像素T中设置有无色滤光层3T或不设置滤光层，绿色子像素G中设置有绿色滤光层3G，蓝色子像素B中设置有蓝色滤光层3B。

分区背光2中的红色光源2R、蓝色光源2B及绿色荧光粉20G发出的光，经过背光模组10中的扩散片11、棱镜片12等混光部件后，即可进入液晶模组30。在液晶模组30中，蓝色子像素B可透过蓝色光，绿色子像素G可透过绿色光，而无色子像素T可透过所有颜色的光。因为无色子像素T可以透过所有颜色的光，所以能够提高液晶模组30整体的透过率和背光的利用率，并且提高了所显示的图像的亮度。

如图4所示，本发明实施例提供的显示装置中，进一步还包括图像信息处理单元4和信号处理器5。图像信息处理单元4用于根据显示装置所要显示的一帧图像，确定背光模组10的每个分区背光中红色光源和蓝色光源在该帧中的打开时间，以及液晶模组30中的各子像素单元的驱动电压。

背光模组10中的控制器13可根据所确定的打开时间，打开背光模组10的每个分区背光中的红色光源和蓝色光源，从而使每个分区背光能够具有各不相同的色度和亮度。另一方面，信号处理器5根据所确定的驱动电压，驱动液晶模组30中的各个子像素单元，使背光模组10发出的光经过液晶模组30之后，能够显示出该帧图像。

本实施例中，显示装置进一步还可以包括时钟控制器6，用于对信号处理器5和背光模组10中的控制器13进行时间匹配，以确保背光模组10发出的光与液晶模组30的驱动对同一帧图像进行的。

本发明实施例提供的上述显示装置的驱动方法为，在显示装置所显示的一帧图像中：

首先，根据该帧图像确定背光模组的每个分区背光中红色光源和蓝色光源在该帧中的打开时间，以及液晶模组中的各子像素单元的驱动电压。

如图4所示，具体的，可以由图像信息处理单元4将该帧图像划分成若干个分区图像，且每个分区图像与背光模组10的每个分区背光一一对应。

图像信息处理单元4根据每个分区图像确定相对应的每个分区背光中红色光源和蓝色光源在该帧中的打开时间，也就是控制红色光源和蓝色光源在这一帧中的占空比，以控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。

例如，本实施例中，分区背光2包括红色光源2R、蓝色光源2B(以及绿色荧光粉20G)，如图2所示。如果某一分区图像包含了较多的红色，而蓝色和绿色较少，则与该分区图像对应的分区背光2中，红色光源2R打开的时间就会较长，而蓝色光源2B打开的时间较短，即红色光源2R的占空比较大，蓝色光源2B的占空比较小。如果某一分区图像为单一的红色(或仅包含不同灰阶的红色)，则与该分区图像对应的分区背光2中，就可以只打开红色光源2R，而不需要打开蓝色光源2B，即红色光源2R的占空比为1，蓝色光源2B的占空比为0。这样就能够在该分区背光2中显著降低蓝色光源2B的功耗，也避免了蓝色光的损失。

应当说明的是，红色光源2R的占空比与蓝色光源2B的占空比是相互独立的，两者的占空比之和并不一定等于1。当某一分区图像为亮度较高的白色时，与其相对应的分区背光2中，红色光源2R的占空比和蓝色光源2B的占空比可以都等于1；当某一分区图像为黑色时，与其相对应的分区背光2中，红色光源2R的占空比和蓝色光源2B的占空比也可以都等于0。

另一方面，如图4所示，图像信息处理单元4还根据各个分区图像，以及相应的分区背光的色度和亮度，确定液晶模组30中的各子像素单元的驱动电压。

然后，根据图像信息处理单元4所确定的每个分区背光中红色光源和蓝色光源在该帧中的打开时间，打开背光模组的每个分区中的红色光源和蓝色光源。

具体的，由背光模组10中的控制器13控制每个分区背光中红色光源和蓝色光源在这一帧时间内的打开时间，即红色光源和蓝色光源在这一帧时间内的占空比，从而控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。因为每个分区背光的色度和亮度都接近于其所对应的分区图像，所以由各个分区背光组成的整个背光模组10发出的光，在经过液晶模组30之前，就已经形成了一幅较为模糊的图像，且该较为模糊的图像接近于所要显示的该帧图像。

同时，信号处理器5根据图像信息处理单元4所确定的各子像素单元的驱动电压，驱动液晶模组30中的各个子像素单元，使每个分区背光发出的光经过液晶模组30之后，能够显示出相应的分区图像。这样，各个分区图像就能够组成一帧完整的图像，从而实现了图像的显示。

本发明实施例提供的显示装置在显示过程中，可以先由图像信息处理单元4将所要显示的一帧图像划分成若干个分区图像，且每个分区图像与背光模组10的每个分区背光一一对应。图像信息处理单元4再根据各个分区图像，确定相应的分区背光中红色光源和蓝色光源在这一帧时间内的占空比，以及液晶模组30中各子像素单元的驱动电压。

背光模组10中的控制器13根据图像信息处理单元4所确定的占空比，控制每个分区背光中红色光源和蓝色光源在这一帧中的占空比，以控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。这样，由各个分区背光组成的整个背光模组10发出的光，在经过液晶模组30之前，就已经形成了一幅接近于所要显示的该帧图像的模糊图像。

同时，由信号处理器5根据图像信息处理单元4所确定的驱动电压，驱动液晶模组30中的各个子像素单元，使每个分区背光发出的光经液晶模组30之后，能够显示出其所对应的分区图像。这样，各个分区图像就能够组成一帧完整的图像，从而实现了图像的显示。

因为本发明实施例提供的背光模组中，每个分区背光根据相应的分区图像，控制红色光源和蓝色光源的占空比，所以能够降低背光模组的功耗，也提高了背光的利用率。特别是当分区图像为单一颜色(或仅包括不同灰阶的单一颜色)时，相应的分区背光只需打开一种颜色的光源，从而更为显著的降低背光模组的功耗，提高背光的利用率。而且，分区背光的数量越多，每个分区背光的面积就越小，其所对应的分区图像的面积也越小，也就越容易出现单一颜色(或仅包括不同灰阶的单一颜色)的分区图像，从而能在更大程度上降低背光模组的功耗，提高背光的利用率。

另一方面，利用本发明提供的背光模组，在显示一帧图像的过程中，只需对液晶模组驱动一次，在提高光的利用率的同时，并不采用FSC的显示方式，从而解决了现有的FSC显示方式会发生色裂现象的技术问题。

此外，现有的FSC显示方式中，将每一帧图像分为三个色场，如果液晶显示器需要以60Hz的刷新率进行显示，则实际的刷新率要达到180Hz。而本发明实施例提供的显示装置不采用FSC的显示方式，如果需要以60Hz的刷新率进行显示，则实际的刷新率仍然是60Hz。因此，本发明实施例提供的显示装置对于刷新率的要求更低，对液晶的响应速度(响应时间)的要求也更低，所以本发明实施例提供的显示装置的成本更低，也更容易以平面转换(In-Plane Switching，简称IPS)、垂直排列(Vertical Alignment，简称VA)、扭曲向列(Twisted Nematic，简称TN)等多种模式来实施。

实施例二：

如图5所示，本发明实施例提供的背光模组与实施例一提供的背光模组基本相同，其不同点在于，本实施例提供的背光模组10中，每个分区背光2中包括独立驱动的红色光源2R、蓝色光源2B和绿色光源2G。该背光模组10中控制器(图中未示出)可控制分区背光2中红色光源2R、蓝色光源2B和绿色光源2G在一帧时间内的占空比，从而控制每个分区背光2在该帧时间内的色度和亮度，使每个分区背光2能够具有各不相同的色度和亮度。

本发明实施例提供的显示装置中包括背光模组和液晶模组。其中，背光模组为本实施例提供的上述背光模组；而液晶模组与实施例一中的液晶模组相同，该液晶模组的每个像素单元中包括无色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。

本发明实施例提供的显示装置中，还包括图像信息处理单元、信号处理器和时钟控制器，其功能及驱动方法与实施例一基本相同。具体的驱动方法为，在显示装置所显示的一帧图像中：

首先，由图像信息处理单元将该帧图像划分成若干个分区图像，且每个分区图像与背光模组的每个分区背光一一对应。

根据每个分区图像确定相对应的每个分区背光中红色光源、蓝色光源和绿色光源在该帧中的占空比，以控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。

如图5所示，如果某一分区图像包含了较多的红色，而蓝色和绿色较少，则与该分区图像对应的分区背光2中，红色光源2R就会具有较大的占空比，蓝色光源2B和绿色光源2G具有较小的占空比。如果某一分区图像为单一的红色(或仅包含不同灰阶的红色)，则与该分区图像对应的分区背光2中，就可以只打开红色光源2R，而不需要打开蓝色光源2B和绿色光源2G，即红色光源2R的占空比为1，蓝色光源2B和绿色光源2G的占空比为0。这样就能够在该分区背光2中显著降低蓝色光源2B和绿色光源2G的功耗，也避免了蓝色光和绿色光的损失。

另一方面，图像信息处理单元还根据各个分区图像，以及相应的分区背光的色度和亮度，确定液晶模组中的各子像素单元的驱动电压。

然后，根据图像信息处理单元所确定的每个分区背光中红色光源、蓝色光源和绿色光源在该帧中的占空比，打开背光模组的每个分区中的红色光源、蓝色光源和绿色光源。

具体的，由背光模组中的控制器控制每个分区背光中红色光源、蓝色光源和绿色光源在这一帧时间内的占空比，从而控制每个分区背光的色度和亮度，使每个分区背光的色度和亮度能够接近于其所对应的分区图像。因为每个分区背光的色度和亮度都接近于其所对应的分区图像，所以由各个分区背光组成的整个背光模组发出的光，在经过液晶模组之前，就已经形成了一幅较为模糊的图像，且该较为模糊的图像接近于所要显示的该帧图像。

同时，信号处理器根据图像信息处理单元所确定的各子像素单元的驱动电压，驱动液晶模组中的各个子像素单元，使每个分区背光发出的光经过液晶模组之后，能够显示出相应的分区图像。这样，各个分区图像就能够组成一帧完整的图像，从而实现了图像的显示。

因为本发明实施例提供的背光模组中，每个分区背光根据相应的分区图像，控制红色光源、蓝色光源和绿色光源的占空比，所以能够降低背光模组的功耗，也提高了背光的利用率。特别是当分区图像为单一颜色(或仅包括不同灰阶的单一颜色)时，相应的分区背光只需打开一种颜色的光源，从而更为显著的降低背光模组的功耗，提高背光的利用率。而且，分区背光的数量越多，每个分区背光的面积就越小，其所对应的分区图像的面积也越小，也就越容易出现单一颜色(或仅包括不同灰阶的单一颜色)的分区图像，从而能在更大程度上降低背光模组的功耗，提高背光的利用率。

另一方面，利用本发明提供的背光模组，在显示一帧图像的过程中，只需对液晶模组驱动一次，在提高光的利用率的同时，并不采用FSC的显示方式，从而解决了现有的FSC显示方式会发生色裂现象的技术问题。

此外，现有的FSC显示方式中，将每一帧图像分为三个色场，如果液晶显示器需要以60Hz的刷新率进行显示，则实际的刷新率要达到180Hz。而本发明实施例提供的显示装置不采用FSC的显示方式，如果需要以60Hz的刷新率进行显示，则实际的刷新率仍然是60Hz。因此，本发明实施例提供的显示装置对于刷新率的要求更低，对液晶的响应速度(响应时间)的要求也更低，所以本发明实施例提供的显示装置的成本更低，也更容易以IPS、VA、TN等多种模式来实施。

实施例三：

本发明实施例提供一种显示装置，包括背光模组、液晶模组、图像信息处理单元、信号处理器和时钟控制器等部件。其中，背光模组、图像信息处理单元、信号处理器和时钟控制器与实施例一或实施例二中的背光模组、图像信息处理单元、信号处理器和时钟控制器相同。而本实施例中，液晶模组的每个像素单元中包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，红色子像素中设置有红色滤光层，绿色子像素中设置有绿色滤光层，蓝色子像素中设置有蓝色滤光层。

也就是将实施例一或实施例二中的液晶模组，替换为普通的红、绿、蓝像素结构的液晶模组。而背光模组、图像信息处理单元、信号处理器和时钟控制器等部件的功能、及该显示装置驱动方法均与实施例一、实施例二基本相同。

与实施例一、实施例二中的无色子像素相比，虽然本实施例中的红色子像素只能透过红色光，使显示装置总的透过率较低。但本实施例中仍然能够通过控制分区背光中各个不同颜色的光源的占空比，达到降低功耗的效果。

此外，本实施例中，也不采用FSC显示方式，所以也避免了FSC显示方式中会发生色裂现象的问题。并且，本实施例提供的显示装置对刷新率的要求较低，从而能够更容易的利用IPS、VA、TN等多种模式的液晶模组进行实施。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种背光模组，包括控制器和若干个分区背光，其中，

每个所述分区背光中包括至少两个独立驱动的不同颜色的光源；

所述控制器控制每个所述分区背光中各个不同颜色的光源的打开时间。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，每个所述分区背光中包括红色光源、蓝色光源，以及设置于所述蓝色光源周围的绿色荧光粉。

3.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述绿色荧光粉为硫化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、硼酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮氧化物荧光粉或量子点荧光粉。

4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，每个所述分区背光中包括红色光源、蓝色光源和绿色光源。

5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分区背光的形状为矩形。

6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分区背光呈阵列式排布。

7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述分区背光的数量在200个至36864个之间。

8.一种显示装置，其特征在于，包括液晶模组和如权利要求1至7任一项所述的背光模组。

9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述液晶模组包括若干个像素单元，每个所述像素单元包括无色子像素、绿色子像素和蓝色子像素；

所述无色子像素中设置有无色滤光层或不设置滤光层，所述绿色子像素中设置有绿色滤光层，所述蓝色子像素中设置有蓝色滤光层。

10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：

图像信息处理单元，用于根据所述显示装置所要显示的一帧图像，确定所述背光模组的每个分区背光中各个不同颜色的光源在该帧中的打开时间，以及所述液晶模组中的各子像素单元的驱动电压；

信号处理器，用于根据所确定的驱动电压，驱动所述液晶模组中的各个子像素单元。

11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，还包括时钟控制器，用于对所述信号处理器和所述背光模组中的控制器进行时间匹配。

12.一种如权利要求8所述显示装置的驱动方法，其特征在于，在所述显示装置所显示的一帧图像中：

由图像信息处理单元根据该帧图像确定所述背光模组的每个分区背光中各个不同颜色的光源在该帧中的打开时间，以及所述液晶模组中的各子像素单元的驱动电压；

由所述背光模组中的控制器基于所确定的打开时间，打开所述背光模组的每个分区背光中的各个不同颜色的光源；

由信号处理器基于所确定的驱动电压，驱动所述液晶模组中的各个子像素单元。