專利名稱：Led背光源及其顯示控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，涉及一種液晶顯示裝置中的LED背光源及其 話田干說姊TFD背脊、源的息云掉制方沐 ■ ■ / ■ ~g— 、■ i* ■ i 一 乂 , ^ ' rt "V "■ ' - ' ^ . w, i' 一 z w， ' ■ 一背景技術(shù)目前，液晶顯示裝置的需求呈現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)勁的增長勢頭，隨著液晶顯示裝置 的尺寸越來越大，背光源在液晶顯示裝置中所在成本的比重和對液晶顯示裝置畫面質(zhì)量的影響也越來越高。LED背光源技術(shù)，做為液晶顯示裝置高畫質(zhì)技術(shù) 發(fā)展的主流趨勢之一，正在贏得越來越多的關(guān)注。LED背光源具有諸多優(yōu)點(diǎn)不含有毒物質(zhì)汞、綠色環(huán)保；具有極佳的色域 顯示；有很好的機(jī)械震動穩(wěn)定性；"動態(tài)LED背光源技術(shù)"可以大幅度提高畫 面對比度(從1000:1突破到大于IO，OOO:I)，還可以有效降低背光源功耗30-50%, 實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。"動態(tài)LED背光源算法"指利用LED點(diǎn)光源可以瞬時(shí)開關(guān)的 特點(diǎn)，采用動態(tài)圖像捕獲技術(shù)根據(jù)畫面灰度分布動態(tài)控制區(qū)域LED光源的發(fā)光 強(qiáng)度，并改變前面相應(yīng)液晶面板的圖像信號與之配合，最后形成高畫質(zhì)圖像顯 示。關(guān)于"動態(tài)LED背光源算法"的一種實(shí)現(xiàn)可參見"SID 07 DIGEST 1343-1346"。其中，極佳的色域顯示是LED背光源最引人注目的優(yōu)點(diǎn)之一。如圖1所 示，動態(tài)LED背光源液晶電視色域可以達(dá)到美國國家電視委員會(NTSC)120。/。 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT) 85%左右的色域和CCFL背光源液 晶電視72%左右的色域。更豐富、更鮮艷的顏色是高畫質(zhì)的重要指標(biāo)之一，LED 背光源的廣色域特性將構(gòu)成液晶電視競爭力的重要一環(huán)。為了定量地描述顏色對眼睛的視覺作用，可以選用亮度(brightness)、色 調(diào)(hue)、飽和度(saturation)這三個(gè)與視覺特征相關(guān)的量來計(jì)算描述，這三 個(gè)量稱為顏色的三個(gè)基本屬性。(1) 色調(diào)是指光的顏色，不同波長的光呈現(xiàn)不同的顏色，具有不同的色 調(diào)，發(fā)光物體的色調(diào)取決于它產(chǎn)生的輻射光譜的分布特征；(2) 飽和度的深淺則與顏色中加入白色的比例有關(guān)，反應(yīng)某種顏色被白 色沖淡的程度；(3) 亮度就是人眼感覺到的光的明暗程度。 顏色的色調(diào)和飽和度說明了顏色的深淺，合稱為色度。視覺顏色空間是以人眼的視覺特征為基礎(chǔ)，用顏色的色調(diào)、飽和度和亮度 來表示顏色。如圖2A所示為HIS (標(biāo)準(zhǔn)方式)顏色空間，如圖2B所示為HLS (雙六棱錐體)顏色空間，HIS、 HLS顏色空間是常用的兩種視覺顏色空間。LED背光源雖然具有極佳的色域顯示，但由于色彩的飽和度過高，致使顯 示的圖像畫面不夠自然真實(shí)，需要色彩管理技術(shù)來達(dá)到更自然真實(shí)的顏色表 現(xiàn)。通常圖像顯示的信號采用RGB顏色空間系統(tǒng)。RGB顏色空間是一種工業(yè) 顏色模型，RGB顏色空間用紅、綠、藍(lán)三原色的混合比例定義不同的色彩，而 人眼不能直接感覺紅、綠、藍(lán)三色的比例，只能通過感知顏色的亮度、色調(diào)以 及飽和度來區(qū)分物體，而色調(diào)和飽和度與紅、綠、藍(lán)的關(guān)系是非線性的，因此， 在RGB顏色空間中色調(diào)和飽和度相關(guān)性很高，很難分別調(diào)節(jié)，進(jìn)行色彩管理 存在困難。所以進(jìn)行顏色管理的一個(gè)辦法是，通過RGB顏色空間與視覺顏色 空間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行，把RGB顏色空間圖像信號轉(zhuǎn)換到"色調(diào)和飽和度相對獨(dú)立" 的視覺顏色空間中進(jìn)行處理，處理完畢后再轉(zhuǎn)回RGB顏色空間中。在RGB三原色LED背光源中，降低色彩飽和度即是在彩色圖像信號中加 入一定比例白色比例成分，此白色比例成份可以通過紅、綠、藍(lán)三原色混色得 到。但是紅、綠、藍(lán)三原色LED器件成本以及對散熱的要求相對較高，而使三 原色LED器件額外發(fā)出用于混色的比例成分將使LED器件高負(fù)荷工作，對LED 器件的壽命和穩(wěn)定性不利。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種LED背光源及其顯示控制方法， 能夠延長LED器件的使用壽命并緩解散熱問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種LED背光源， 由多個(gè)基本發(fā)光單元陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包括多個(gè)原色LED以及 一白光LED。在上述的LED背光源，白光LED是設(shè)于所述基本發(fā)光單元的中央，而所 述多個(gè)原色LED圍繞所述白光LED。在上述的LED背光源中，這些原色LED包括排列成矩形的紅光LED、綠 光LED、藍(lán)光LED以及綠光LED。本發(fā)明還一種顯示控制方法，適用于驅(qū)動上述的LED背光源，該顯示控 制方法包括以下步驟。接收一第一圖像數(shù)據(jù)信號輸入，將此第一圖像數(shù)據(jù)信號 轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間，接著在視覺顏色空間對第一圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，包 括增加一定比例的白色成分。之后將處理后的第二圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換回RGB 顏色空間。再者，根據(jù)動態(tài)LED背光源算法處理第二圖像數(shù)據(jù)信號，以計(jì)算所 述LED背光源的驅(qū)動信號，并輸出此LED驅(qū)動信號至LED背光源。上述的顯示控制方法還包括計(jì)算以LED背光源作為光源的液晶顯示組件 的補(bǔ)償驅(qū)動信號，并輸出補(bǔ)償驅(qū)動信號至該液晶顯示組件。在上述的顯示控制方法中，液晶顯示組件具有一時(shí)序控制器，而該補(bǔ)償驅(qū) 動信號是輸入至該時(shí)序控制器。本發(fā)明還提供一種顯示控制方法，適于驅(qū)動一液晶顯示裝置，此液晶顯示 裝置包括液晶顯示組件、LED背光源以及控制管理模塊，LED背光源配置于 液晶顯示組件下方且由多個(gè)基本發(fā)光單元陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包 括多個(gè)原色LED以及一白光LED,控制管理模塊電連接液晶顯示組件和LED 背光源，上述顯示控制方法由控制管理模塊執(zhí)行且包括以下步驟接收一第一 圖像數(shù)據(jù)信號輸入，將此第一圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間，接著在視覺 顏色空間對第一圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，包括增加一定比例的白色成分。之后 將處理后的第二圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換回RGB顏色空間。再者，根據(jù)動態(tài)LED背 光源算法處理第二圖像數(shù)據(jù)信號，以計(jì)算LED背光源的驅(qū)動信號和液晶顯示組 件的補(bǔ)償驅(qū)動信號，并輸出LED驅(qū)動信號至LED背光源，以及輸出補(bǔ)償驅(qū)動 信號至液晶顯示面板。在上述的顯示控制方法中，液晶顯示組件具有一時(shí)序控制器，而補(bǔ)償驅(qū)動信號是輸入至?xí)r序控制器。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢在于，利用發(fā)光效率較高、成本較低、對散熱要求低的白光LED器件來實(shí)現(xiàn)減小飽和度的白色比例添加，同時(shí)在白色畫面、高平均亮度畫面時(shí)作為亮度比例添加，可以減小RGB三原色LED器件的負(fù)荷，節(jié)能、減小成本、延長RGBLED使用壽命。 另外，還可以緩解LED背光源的散熱問題。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1是LED與CCFL背光源的NTSC色域比較圖。圖2A和圖2B分別是視覺顏色空間HIS和HLS的示意圖。圖3是目前的LED背光源LED板結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED背光源LED板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為便于比較，圖3示出目前的LED背光源LED板結(jié)構(gòu)示意圖，此LED背 光源10包括多個(gè)基本發(fā)光單元11組成的陣列，其中每一基本發(fā)光單元11包 括RGGB三原色LED器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，LED背光源需要色彩管理技術(shù)減少顏色的飽和度來 達(dá)到更真實(shí)自然的顏色表現(xiàn)，減小飽和度即是在彩色圖像信號中加入一定比例 白色成分。由于白光LED無論發(fā)光效率、成本還是對散熱的要求都比RGB三原色 LED要低很多，本發(fā)明的獨(dú)特之處就是在于LED背光源是用包括RGGB三原 色LED器件和白光LED器件的單元代替目前RGGB三原色LED器件單元。如圖4所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種LED背光源20，由多個(gè)基本發(fā)光 單元21陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包括多個(gè)原色LED以及一白光(W)LED。這些原色LED所發(fā)出的光一般地能夠能夠混成白光，原色LED的組成 方式的一個(gè)例子是組成矩形的RGGB三原色LED器件，但本發(fā)明并不以此為 限。如圖4所示，白光LED設(shè)置在基本發(fā)光單元21的中央，而這些RGGB三 原色LED器件則圍繞在白光LED周圍。此LED背光源20中的白光LED在動 態(tài)控制下，可以在彩色畫面作為減小飽和度的白色比例添加，同時(shí)在白色畫面 時(shí)作為亮度比例添加，實(shí)現(xiàn)色彩的更真實(shí)再現(xiàn)、節(jié)能、減小成本、延長RGB LED 使用壽命。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)框圖。此液晶顯示裝置 100包括上述實(shí)施例的背光源20、 一液晶顯示組件30以及一控制管理模塊40。 液晶顯示組件30進(jìn)一步包括液晶顯示面板31、數(shù)據(jù)驅(qū)動器(即源極驅(qū)動器) 32、掃描驅(qū)動器(即柵極驅(qū)動器)33以及時(shí)序控制器(Tcon)34。時(shí)序控制器 (Tcon)34會根據(jù)輸入其中的圖像數(shù)據(jù)信號輸出數(shù)據(jù)信號給數(shù)據(jù)驅(qū)動器32，并輸 出掃描信號給掃描驅(qū)動器33，掃描驅(qū)動器33會經(jīng)液晶顯示面板31上的掃描線 (圖未示)輸出柵極開啟信號至各像素電極上的開關(guān)元件，數(shù)據(jù)驅(qū)動器32會 通過液晶顯示面板31上的數(shù)據(jù)線(圖未示)將數(shù)據(jù)電壓信號施加至其開關(guān)元 件被開啟的像素電極，從而完成顯示?？刂乒芾砟K40電連接LED背光源20 和液晶顯示組件30，以分別對此二者提供相應(yīng)的驅(qū)動信號。控制管理模塊40 是執(zhí)行被稱為"色彩管理技術(shù)和動態(tài)LED背光源算法處理"的顯示控制流程， 以完成對上述LED背光源20和液晶顯示組件30的控制和管理。參照圖6所示， 此顯示控制流程包括以下步驟在步驟600，控制管理模塊40接收一第一圖像數(shù)據(jù)信號Fn輸入，此信號 例如是LVDS (Low-voltage differential signaling,低電壓差分信號)信號。之 后在控制管理模塊40內(nèi)部作如下處理首先，步驟602將第一圖像數(shù)據(jù)信號 Fn轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間，例如是HIS視覺顏色空間或HLS視覺顏色空間。在 步驟604，在視覺顏色空間對第一圖像數(shù)據(jù)信號Fn進(jìn)行處理，在視覺顏色空間 中可以輕易地對圖像數(shù)據(jù)信號Fn增加一定比例的白色成分，以降低圖像的飽 和度。之后，進(jìn)入步驟606，將處理后的第二圖像數(shù)據(jù)信號Fn，轉(zhuǎn)換回RGB顏 色空間。在步驟608，控制管理模塊40會根據(jù)動態(tài)LED背光源算法處理第二 圖像數(shù)據(jù)信號Fn'，以計(jì)算LED背光源的驅(qū)動信號以及和液晶顯示組件的補(bǔ)償驅(qū)動信號，并分別輸出LED背光源的驅(qū)動信號(TTL信號)至LED背光源20(步 驟610)和液晶顯示組件的補(bǔ)償驅(qū)動信號(LVDS信號)至?xí)r序控制器34 (步驟 612) 。 LED驅(qū)動信號用以控制LED光源的發(fā)光強(qiáng)度，其中會以白光LED來 直接發(fā)出彩色畫面時(shí)所需的減小飽和度所需的白色光比例成分和白色畫面時(shí) 所需的亮度比例成分，從而減少三原色LED器件的負(fù)荷。在LED背光源上會 形成低分辨率的背光源圖像，而在液晶顯示面板31上會形成高分辨率圖像， 最終二者形成高畫質(zhì)圖像顯示。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，可以通過一個(gè)FPGA(field-programmable gate array, 現(xiàn)場可編程門陣列)芯片來實(shí)現(xiàn)控制管理模塊40。本發(fā)明的上述技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，優(yōu)勢在于利用發(fā)光效率較高、成本 較低、對散熱要求低的白光LED器件來實(shí)現(xiàn)減小飽和度的白色比例添加，同時(shí) 在白色畫面、高平均亮度畫面時(shí)作為亮度比例添加，可以減小RGB三原色LED 器件的負(fù)荷，節(jié)能、減小成本、延長RGBLED使用壽命。與CCFL背光源相比，LED工作時(shí)產(chǎn)生很多熱量，如何散熱是LED背光 源面臨的又一個(gè)挑戰(zhàn)。靜態(tài)LED背光源通常使用金屬電路印刷板MCPCB(Metal Core PCB) ， MCPCB價(jià)格比普通PCB要高很多，會大大提高成本。 動態(tài)LED背光源因?yàn)榭梢杂行Ы档捅彻庠垂?0-50%，從而減小了對散熱的 要求，所以可以使用比較便宜的普通PCB。但當(dāng)圖像畫面APL( Average Picture Level,平均畫面水平)較高時(shí)，使用普通PCB板，RGB三原色器件的散熱依 然面臨很大挑戰(zhàn)。本發(fā)明采用白光(W) LED器件做為高平均亮度畫面時(shí)的亮 度比例添加，可以大大緩解散熱問題。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種LED背光源，由多個(gè)基本發(fā)光單元陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包括多個(gè)原色LED以及一白光LED。
2. 如權(quán)利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述白光LED是設(shè)于所述基本發(fā)光單元的中央，而所述多個(gè)原色LED圍繞所述白光LED。
3 加擬刺惡龍1所沭的rp.n昔脊源.宜鮭^f沐干.所沭名個(gè)商色T.P.D句,衽排列成矩形的紅光LED、綠光LED、藍(lán)光LED以及綠光LED。
4. 一種顯示控制方法，適于驅(qū)動權(quán)利要求1所述的LED背光源，該顯示控 制方法包括以下步驟接收一第一圖像數(shù)據(jù)信號輸入； 將所述第一圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間；在所述視覺顏色空間對所述第一圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，所述處理包括增加 一定比例的白色成分；將處理后的第二圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換回RGB顏色空間；根據(jù)動態(tài)LED背光源算法處理所述第二圖像數(shù)據(jù)信號，以計(jì)算所述LED背 光源的驅(qū)動信號；以及輸出所述LED驅(qū)動信號至所述LED背光源。
5. 如權(quán)利要求4所述的顯示控制方法，其特征在于，還包括計(jì)算以所述LED 背光源作為光源的液晶顯示組件的補(bǔ)償驅(qū)動信號，以及輸出所述補(bǔ)償驅(qū)動信號至所 述液晶顯示組件。
6. 如權(quán)利要求5所述的顯示控制方法，其特征在于，所述液晶顯示組件具有 一時(shí)序控制器，所述補(bǔ)償驅(qū)動信號是輸入至所述時(shí)序控制器。
7. —種顯示控制方法，適于驅(qū)動一液晶顯示裝置，所述液晶顯示裝置包括液 晶顯示組件、LED背光源以及控制管理模塊，所述LED背光源配置于所述液晶顯 示組件下方且由多個(gè)基本發(fā)光單元陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包括多個(gè)原色 LED以及一白光LED,所述控制管理模塊電連接所述液晶顯示組件和所述LED背 光源，所述顯示控制方法由所述控制管理模塊執(zhí)行且包括以下步驟接收一第一圖像數(shù)據(jù)信號輸入；將所述第一圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間；在所述視覺顏色空間對所述第一圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，所述處理包括增加 一定比例的白色成分；將處理后的第二圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換回RGB顏色空間；根據(jù)動態(tài)LED背光源算法處理所述第二圖像數(shù)據(jù)信號，以計(jì)算所述LED背 光源的驅(qū)動信號和所述液晶顯示組件的補(bǔ)償驅(qū)動信號；輸出所述LED驅(qū)動信號至所述LED背光源，以及輸出所述補(bǔ)償驅(qū)動信號至 所述液晶顯示組件。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示控制方法，其特征在于，所述液晶顯示組件具有 一時(shí)序控制器，所述補(bǔ)償驅(qū)動信號是輸入至所述時(shí)序控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED背光源，由多個(gè)基本發(fā)光單元陣列形成，其中每一基本發(fā)光單元包括多個(gè)原色LED以及一白光LED。本發(fā)明還涉及一種驅(qū)動此背光源的顯示控制方法，此方法接收圖像數(shù)據(jù)信號輸入，將此圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換到視覺顏色空間增加一定比例的白色成分后轉(zhuǎn)換回RGB顏色空間，再根據(jù)動態(tài)LED背光源算法將圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為LED背光源所需的LED驅(qū)動信號以及液晶顯示面板所需的補(bǔ)償驅(qū)動信號。本發(fā)明由于利用發(fā)光效率較高、成本較低、對散熱要求低的白光LED器件來實(shí)現(xiàn)減小飽和度的白色比例添加，同時(shí)在白色畫面、高平均亮度畫面時(shí)作為亮度比例添加，可以減小RGB三原色LED器件的負(fù)荷，節(jié)能、減小成本、延長RGB LED使用壽命。
文檔編號H05B37/02GK101235944SQ20081003406
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者張克然, 松 李 申請人:上海廣電光電子有限公司