一种直下式背光模组及其驱动方法、液晶显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种直下式背光模组及其驱动方法、液晶显示装置。

背景技术：

众所周知，液晶显示装置的液晶面板本身是不会发光的，我们所看到的液晶显示装置所显示的图像和数字信息，是由液晶面板背面的背光模组，如发光二极管(lightemittingdiode，以下简称led)背光模组所提供的背光透过液晶面板而形成的。

根据背光模组中发光部件的设置方式不同，背光模组可分为侧入式背光模组和直下式背光模组两种。由于直下式背光模组可以将背光更为均匀的传输至液晶面板中，因此，相较于侧入式背光模组，直下式背光模组得到了更为广泛的应用。对于直下式背光模组来说，为提高液晶面板所显示的画面的清晰度，通常需要驱动直下式背光模组整面恒亮，来为液晶面板提供恒定的高亮度的背光。但是，采用该种驱动方式会产生如下弊端：

首先，该种驱动方式下的调光仅能整体变化，当直下式背光模组提供的背光的光线亮度较高时，亮景图像虽可实现很亮，但是暗景图像却暗不下去，这就导致暗景图像泛白，影响了图像的对比度。此外，当直下式背光模组为液晶面板持续提供背光时，特别是在液晶面板显示高速运动的画面时，基于眼睛的视觉暂留原理，会在视觉上呈现一个拖影效果，即出现运动模糊现象，这就会影响用户的观影效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种直下式背光模组及其驱动方法、液晶显示装置，用于提高液晶面板所显示的画面的对比度，并且避免出现运动模糊现象。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种直下式背光模组，包括：

底板；

设于所述底板的多个驱动单元和设于所述底板的多个发光元件；

每个所述驱动单元对应连接一个所述发光元件，所述驱动单元用于控制对应的发光元件的发光时长和发光亮度。

在本发明所提供的直下式背光模组中，包括有多个驱动单元和多个发光元件，且每个驱动单元对应连接一个发光元件。一方面，由于各驱动单元可独立控制对应的发光元件的发光亮度，这样，当所显示的画面包括亮景图像和暗景图像时，可以通过驱动单元进行区域调光，使得亮景图像所对应的区域内的发光元件发出较高亮度的光，使得暗景图像所对应的区域内的发光元件发出较低亮度的光，从而提高所显示的画面的图像层次感，进而提高画面的静态对比度和动态对比度，更好的实现hdr(high-dynamicrange，高动态范围)效果。另一方面，由于各驱动单元还可独立控制对应的发光元件的发光时长，因而可以令驱动单元控制对应的发光元件闪亮，即控制各发光元件每次发光都具有较短的发光时长，这样一来，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件每次发光的发光时长很短，人眼中就不会产生视觉暂留画面，进而避免出现运动模糊现象。

本发明的第二方面提供了一种直下式背光模组的驱动方法，所述直下式背光模组的驱动方法应用于如本发明的第一方面所述的直下式背光模组中，所述直下式背光模组的驱动方法包括：

驱动单元根据所显示的画面在不同区域的明暗程度，控制对应的发光元件的发光时长和发光亮度。

本发明所提供的直下式背光模组的驱动方法的有益效果与本发明的第一方面所提供的直下式背光模组的有益效果相同，此处不再赘述。

本发明的第三方面提供了一种液晶显示装置，包括如本发明的第一方面所述的直下式背光模组。

本发明所提供的液晶显示装置的有益效果与本发明的第一方面所提供的直下式背光模组的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图一；

图2为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图二；

图3为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图三；

图4为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图四；

图5为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图五；

图6为本发明实施例一所提供的直下式背光模组的结构示意图六；

图7a为本发明实施例一所提供的直下式背光模组中的底板与发光元件的相对位置关系的示意图一；

图7b为本发明实施例一所提供的直下式背光模组中的底板与发光元件的相对位置关系的示意图二；

图7c为本发明实施例一所提供的直下式背光模组中的底板与发光元件的相对位置关系的示意图三；

图8为本发明实施例一所提供的直下式背光模组中的驱动单元的结构示意图；

图9为本发明实施例二所提供的直下式背光模组的驱动方法的流程图一；

图10为本发明实施例二所提供的直下式背光模组的驱动方法的流程图二；

图11为本发明实施例二所提供的直下式背光模组的驱动方法的流程图三；

图12为本发明实施例二所提供的直下式背光模组的驱动方法的流程图四。

附图标记说明：

1-直下式背光模组；2-底板；

3-驱动单元；4-发光元件；

5-控制单元；6-主控单元；

51-行驱动模块；52-列驱动模块；

53-发光时长驱动模块；54-发光亮度驱动模块；

7-背光驱动芯片；8-主驱动芯片；

t1-第一开关管；t2-第二开关管；

c-电容；led-发光二极管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

需要说明的是，以下实施例结合的附图中所示出的驱动单元和发光元件的具体数量仅仅为示意说明，并不构成对其各自实际数量的限定。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种直下式背光模组1，该直下式背光模组1具体包括底板2、设于底板2的多个驱动单元3、以及设于底板2的多个发光元件4。其中，每个驱动单元3对应连接一个发光元件4，驱动单元3用于控制对应的发光元件4的发光时长和发光亮度。

具体的，本实施例所采用的底板2可为玻璃材质的透明底板，多个驱动单元3可分别设于底板2内。由于每个驱动单元3对应连接一个发光元件4，因此，各驱动单元3可独立控制与其相连的发光元件4在每次发光时的持续发光时间，以及独立控制该发光元件4在每次发光时的发光亮度。基于此，可以通过不同区域的驱动单元3控制对应的发光元件4发光不同亮度的光，以使所显示的画面的呈现不同的明暗程度。并且，还可以通过控制各发光元件4在每次发光时具有较短的发光时长，使得各发光元件4闪亮。

基于上述表述，在本实施例所提供的直下式背光模组1中，一方面，由于各驱动单元3可以可独立控制对应的发光元件4的发光亮度，这样，当所显示的画面包括亮景图像和暗景图像时，可以通过各驱动单元3进行区域调光，使得亮景图像所对应的区域内的发光元件4发出较高亮度的光，使得暗景图像所对应的区域内的发光元件4发出较低亮度的光，从而提高所显示的画面的图像层次感，进而提高画面的静态对比度和动态对比度，更好的实现hdr(high-dynamicrange，高动态范围)效果。另一方面，由于各驱动单元3还可独立控制对应的发光元件4的发光时长，令发光元件4闪亮，这样一来，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件4每次发光的发光时长很短，人眼中就不会产生视觉暂留画面，进而避免出现运动模糊现象。

此外，在保证液晶面板能够正常显示画面的前提下，各驱动单元3分别控制各自对应的发光元件4闪亮，减少了各发光元件4每次发光的发光时长，可以降低直下式背光模组1的发光功耗，节约能源。

需要说明的是，在现有的直下式背光模组中，驱动单元通常设在用于驱动直下式背光模组的背光驱动芯片中。然而，在本实施例所提供的直下式背光模组1中，而是将驱动单元2从背光驱动芯片中抽取出来，使其形成在底板2内。采用该种设置方式，一方面可以简化背光驱动芯片的内部结构，降低背光驱动芯片的设计复杂度，另一方面，通过将多个驱动单元3形成在底板2内，可以使多个驱动单元3和多个发光元件4的位置一一对应，从而使驱动单元3对发光元件4的控制更加直观。

如图2所示，直下式背光模组1还包括与多个驱动单元3分别相连的控制单元5，控制单元5用于生成并向对应的驱动单元3输出相应的控制信号，使驱动单元3控制对应的发光元件4的发光时长和发光亮度。

此外，控制单元5还与液晶显示装置的主控单元6相连，主控单元6用于向控制单元5下发发光控制指令和亮度控制指令，使控制单元5根据发光控制指令和亮度控制指令，生成并向对应的驱动单元3输出相应的控制信号。

可以理解的是，主控单元6通常设于液晶显示装置中的主驱动芯片中。

在本实施例所提供的直下式背光模组1中，如图3所示，控制单元5和主控单元6可设于不同的芯片中，即，将控制单元5设于背光驱动芯片7中，主控单元6设于主驱动芯片8中。在该种设置方式下，当需要驱动发光元件4发光时，主驱动芯片8的主控单元6向背光驱动芯片7的控制单元5下发相应的控制指令，控制单元5接收到控制指令后，再通过驱动单元3控制对应的发光元件4的发光时长和发光亮度。采用该种设置方式，通过主驱动芯片8和背光驱动芯片7的共同作用，驱动发光元件4发光。

当然，如图4所示，也可以将控制单元5集成至主驱动芯片8中。由于各驱动单元3已形成在底板2中，当进一步的将控制单元5从背光驱动芯片7中抽取出来，集成在主驱动芯片8后，液晶显示装置中也就无需再单独设置背光驱动芯片了。因此，采用该种设置方式，仅需通过一个主驱动芯片8即可实现向驱动单元3提供相应的控制信号，进而实现对发光元件4的发光时长和发光亮度的控制，不仅可以简化控制流程，使得控制过程更加方便，还可降低制作成本。

下面通过两个具体实施方式，对直下式背光模组1的具体结构以及驱动原理进行详细说明：

具体实施方式一

如图5所示，多个驱动单元3呈m行n列排布，其中，m和n分别为大于1的正整数。

控制单元5具体可包括行驱动模块51和列驱动模块52。其中，行驱动模块51包括与驱动单元3的行数对应的m个输出端，行驱动模块51的第i个输出端与第i行驱动单元3中的n个驱动单元3相连，i＝1～m。行驱动模块51用于生成并向驱动单元3逐行输出第一发光控制信号。

列驱动模块52包括与驱动单元3的列数对应的n个输出端，列驱动模块52的第j个输出端与每一行驱动单元3中的第j个驱动单元3相连，j＝1～n。列驱动模块52用于生成并向对应的驱动单元3输出第一亮度控制信号。

驱动单元3用于在第一发光控制信号和第一亮度控制信号的作用下，控制对应的发光元件4的发光时长和发光亮度。

示例性的，以m＝4、n＝4为例，在一个发光周期的第一时段，行驱动模块51通过栅线g1向第1行的4个驱动单元3输出第一发光控制信号，列驱动模块52通过数据线d1～d4向第1列～第4列的驱动单元3输出第一亮度控制信号。在该时段，第1行的驱动单元3在第一发光控制信号和第一亮度控制信号的共同作用下，驱动第1行的发光元件4发光，且第1行的各发光元件4的发光亮度由与其对应的数据线所传输的第一亮度控制信号决定。此时，第2行～第4行的发光元件4不发光。

在该发光周期的第二时段，行驱动模块51通过栅线g2向第2行的4个驱动单元3输出第一发光控制信号，列驱动模块52通过数据线d1～d4向第1列～第4列的驱动单元3输出第一亮度控制信号。在该时段，第2行的驱动单元3在第一发光控制信号和第一亮度控制信号的共同作用下，驱动第2行的发光元件4发光，且第2行的各发光元件4的发光亮度由与其对应的数据线所传输的第一亮度控制信号决定。此时，第1行、第3行和第4行的发光元件4不发光。

以此类推，直至第4行的发光元件4发光结束。

在一个发光周期内，由于发光元件4是逐行进行发光的，因此各发光元件4都只在对应的时段进行一次发光，即控制各发光元件4闪亮。这样，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件4的持续发光时间很短，人眼中不会产生视觉暂留画面，进而可避免出现运动模糊现象。并且，由于各发光元件4的发光亮度都是由各自对应的数据线所传输的第一亮度控制信号进行独立控制，因此，列驱动模块52可以通过向不同区域的驱动单元3输出不同大小的第一亮度控制信号，从而使亮景图像所对应的区域内的发光元件4发出较高亮度的光，控制暗景图像所对应的区域内的发光元件4发出较低亮度的光，从而提高画面的对比度。

需要说明的是，在该种驱动方式下，由于只有在第一发光控制信号和第一亮度控制信号的共同作用下，驱动单元3才可控制对应的发光元件4的发光时长和发光亮度。因此，当行驱动模块51逐行提供第一发光控制信号时，列驱动模块52通过仅向部分区域所对应的驱动单元3输出第一亮度控制信号，即可控制该部分区域对应的发光元件4发光，而其他区域对应的发光元件4不发光，从而实现部分显示功能。

以第1行的驱动单元3和发光元件4为例，当行驱动模块51通过栅线g1向第1行的驱动单元3输出第一发光控制信号时，列驱动模块52可以仅通过数据线d1和数据线d2向第1列和第2列的驱动单元3输出一定数值的第一亮度控制信号，从而控制第1行第1列，以及第1行第2列的发光元件4发光，控制第1行第3列，以及第1行第4列的发光元件4不发光，进而实现部分显示。

示例性的，行驱动模块51具体可为goa(gatedriveronarray，阵列基板行驱动)电路结构。

具体实施方式二

如图6所示，控制单元5包括具体可包括发光时长驱动模块53和发光亮度驱动模块54。

发光时长驱动模块53的输出端与全部的驱动单元3分别相连。发光时长驱动模块53用于生成并向全部的驱动单元3输出第二发光控制信号，其中，第二发光控制信号为脉冲信号。驱动单元3用于在第二发光控制信号的作用下，控制对应的发光元件4的发光时长。

发光亮度驱动模块54包括多个输出端，发光亮度驱动模块54的多个输出端与多个驱动单元3一一对应相连。发光亮度驱动模块54用于生成并向对应的驱动单元3输出第二亮度控制信号。驱动单元3还用于在第二亮度控制信号的作用下，控制对应的发光元件4的发光亮度。

与具体实施方式一中的驱动原理不同，在具体实施方式二中的驱动方式中，仅需通过发光时长驱动模块53所输出的一个第二发光控制信号，即可控制底板2上的全部的发光元件4发光。但是，由于发光时长驱动模块53所输出的第二发光控制信号为一脉冲信号，因此第二发光控制信号具有一定的占空比，通过利用第二发光控制信号的占空比，就可控制全部的发光元件4的发光时长，使得各发光元件4闪亮。因此，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件4的持续发光时间很短，人眼中不会产生视觉暂留画面，进而可避免出现运动模糊现象。

此外，由于每一个驱动单元3都分别与发光亮度驱动模块54的一个输出端相连，因此，发光亮度驱动模块54可通过不同的输出端向对应的驱动单元3输出不同的第二亮度控制信号，从而实现对各发光元件4的发光亮度的独立控制，从而使得亮景图像所对应的区域内的发光元件4发出较高亮度的光，而使得暗景图像所对应的区域内的发光元件4发出较低亮度的光，提高所显示的画面的对比度。

需要说明的是，各发光元件4还可分别通过一控制信号端与控制单元5相连。控制单元5用于接收主控单元6所下发的停止发光控制指令，生成并向对应的控制信号端提供停止发光信号，控制对应的发光元件4停止发光。这样，当仅需部分显示时，控制单元5可通过相应的控制信号端向无需显示画面的区域所对应的发光元件4提供停止发光信号，从而控制该区域对应的发光元件4停止发光，进而实现画面的部分显示。

可选的，发光元件4具体可为小型发光二极管或者微型发光二极管(microled)。

如图7a所示，发光二极管优选的被封装于底板2的内部，当发光二极管被封装于底板2的内部时，可有效减小直下式背光模组1的厚度，实现轻薄背光，进而减小液晶显示装置的厚度。当然，除此之外，如图7b所示，也可将发光二极管设于底板2中朝向液晶面板的表面，或如图7c所示，将发光二极管设于底板2中背向液晶面板的表面。实际上，只需保证发光二极管与形成于底板2内的对应的驱动单元3相连即可，本实施例对发光二极管在底板2中的设置位置并不做具体限定。

可以理解的是，当发光元件4为发光二极管时，各驱动单元3的内部电路结构可为常用的2t1c结构，如图8所示，驱动单元3具体可包括第一开关管t1、第二开关管t2和电容c。其中，第一开关管t1的第二极、第二开关管t2的控制极和电容c的第一极板分别相连，电容c的第二极板和第二开关管t2的第一极分别与电源端vdd相连，第二开关管t2的第二极与发光二极管led的正极相连。

基于具体实施方式一，当控制单元5包括行驱动模块51和列驱动模块52时，第一开关管t1的控制极通过栅线与行驱动模块51对应的输出端相连，第一开关管t1的第一极通过数据线与列驱动模块52对应的输出端相连，发光二极管led的负极与接地端相连。基于具体实施方式二，当控制单元5包括发光时长驱动模块53和发光亮度驱动模块54时，第一开关管t1的控制极与发光时长驱动模块53的输出端相连，第一开关管t1的第一极与列驱动模块52对应的输出端相连，发光二极管led的负极与控制信号端相连。该驱动单元3的工作原理与现有技术中的2t1c结构的驱动单元的工作原理相同，此处不再赘述。当然，本实施例所述的驱动单元3的内部结构也可为其他电路结构，本实施例对此不作具体限制。

需要说明的是，由于上述两种驱动方式均可控制各发光元件4在每次发光时都具有较短的发光时长，因而，本实施例所提供的直下式背光模组1还可适用于显示时间变短的背光单元调制产品，如vr(virtualreality，虚拟实境)产品和ar(augmentedreality，增强现实)产品。

实施例二

本实施例提供了一种直下式背光模组的驱动方法，该直下式背光模组的驱动方法用于驱动如实施例一所述的直下式背光模组。

如图9所示，本实施例提供的直下式背光模组的驱动方法具体包括：步骤s1：驱动单元根据所显示的画面在不同区域的明暗程度，控制对应的发光元件的发光时长和发光亮度。

在本实施例所提供的直下式背光模组的驱动方法中，驱动单元可根据所显示的画面在不同区域的明暗程度，控制对应的发光元件的发光时长和发光亮度。一方面，由于各驱动单元可独立控制对应的发光元件的发光亮度，这样，当所显示的画面包括亮景图像和暗景图像时，可以通过驱动单元进行区域调光，使得亮景图像所对应的区域内的发光元件发出较高亮度的光，使得暗景图像所对应的区域内的发光元件发出较低亮度的光，从而提高画面的对比度。

另一方面，由于各驱动单元还可独立控制对应的发光元件的发光时长，因而可以令驱动单元控制对应的发光元件闪亮，即控制各发光元件每次发光都具有较短的发光时长，这样一来，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件每次发光的发光时长很短，人眼中就不会产生视觉暂留画面，进而避免出现运动模糊现象。

当直下式背光模组中的控制单元5与液晶显示装置的主控单元6相连时，如图10所示，步骤s1具体包括：

步骤s11：主控单元根据所显示的画面在不同区域的明暗程度，下发发光控制指令和亮度控制指令。

步骤s12：控制单元根据发光控制指令和亮度控制指令，生成并向对应的驱动单元输出相应的控制信号，使驱动单元控制对应的发光元件的发光时长和发光亮度。

基于实施例一中的具体实施方式一，如图11所示，步骤s12具体可包括：

步骤s121：控制单元根据发光控制指令，生成并向驱动单元逐行输出第一发光控制信号。

步骤s122：控制单元根据亮度控制指令，生成并向对应的驱动单元输出第一亮度控制信号。

步骤s123：驱动单元在第一发光控制信号和第一亮度控制信号的作用下，控制对应的发光元件发光、以及控制对应的发光元件的发光亮度。

需要说明的是，上述步骤s121和步骤s122的顺序仅仅为示意说明，并不代表对控制单元输出第一发光控制信号和输出第一亮度控制信号的顺序的具体限定。实际上，控制单元可先输出第一发光控制信号，再发出第一亮度控制信号，也可同时发出第一发光控制信号和第一亮度控制信号，本实施例对此不作具体限制。

采用逐行驱动的驱动方式，各发光元件都只在发光周期的一个时段内进行一次发光，即控制各发光元件闪亮。这样，在显示高速运动的画面时，人眼中就不会产生视觉暂留画面，进而可避免出现运动模糊现象。并且，由于各发光元件的发光亮度都是由各自对应的第一亮度控制信号进行独立控制，因此可以控制不同位置的发光元件具有不同的发光亮度，从而提高画面的对比度。

此外，在该种驱动方式下，当逐行提供第一发光控制信号时，可仅向部分区域所对应的驱动单元提供第一亮度控制信号，这样，即可控制该部分区域对应的发光元件发光，而其他区域对应的发光元件不发光，从而实现部分显示功能。

基于实施例一中的具体实施方式二，如图12所示，步骤s12具体可包括：

步骤s121'：控制单元根据发光控制指令，生成并向全部的驱动单元输出第二发光控制信号，其中，发光信号为脉冲信号。

步骤s122'：驱动单元在第二发光控制信号的作用下，控制对应的发光元件的发光时长。

步骤s123'：控制单元根据亮度控制指令，生成并向对应的驱动单元输出第二亮度控制信号。

步骤s124'：驱动单元在第二亮度控制信号的作用下，控制对应的发光元件的发光亮度。

在该种驱动方式中，仅需通过第二发光控制信号就可控制全部的发光元件进行同时发光，但是，由于第二发光控制信号为一脉冲信号，因此可根据第二发光控制信号的占空比来控制全部的发光元件的发光时长，使得各发光元件闪亮。这样，在显示高速运动的画面时，由于各发光元件的持续发光时间很短，人眼中不会产生视觉暂留画面，进而可避免出现运动模糊现象。并且，各发光元件的发光亮度可由所接收的第二亮度控制信号进行独立控制，这就可以控制不同位置的发光元件具有不同的发光亮度，从而提高所显示的画面的对比度。

此外，当各发光元件分别通过控制信号端与控制单元相连时，直下式背光模组的驱动方法还可包括：主控单元下发停止发光控制指令，控制单元根据停止发光控制指令，生成并向对应的控制信号端输出停止发光信号；控制信号端在停止发光信号的作用下，控制对应的发光元件停止发光。

当所显示的画面仅需部分显示时，控制单元可通过对应的控制信号端向无需显示画面的区域所对应的发光元件提供停止发光信号，从而控制该区域对应的发光元件停止发光。

实施例三

本实施例提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括如实施例一所述的直下式背光模组。

与现有液晶显示装置相比，由于本实施例所提供的液晶显示装置包括如实施例一所述的直下式背光模组，因此，采用本实施例所提供的液晶显示装置，可以提高所显示的画面的对比度，以及避免出现运动模糊现象，进而提高液晶显示装置的显示性能。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。