背光模组、背光调节方法及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及背光模组、背光调节方法及显示装置。

背景技术：

液晶显示装置(liquidcrystaldisplay，lcd)由于能够真实再现自然界中的色彩，成为了目前显示器的主流。现有的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶面板、及背光模组(backlightmodule)。液晶面板本身并不发光，因此需要背光模组提供光源来正常显示影像。随着液晶显示装置的发展，出现了区域背光调节(localdimming)设计，即通过控制不同区域的背光亮度，来达到更高对比度或者增加窄视角效果。

图1示出了根据现有技术的区域背光调节系统的示意图。如图1所示，该区域背光调节系统采用直下式背光，包括屏驱动板101、多个led驱动(201、202、203、204)、与多个led驱动相对应的多个背光区域(301、302、303、304)。每个背光区域为一串led，每个led的正负极通过引线与led驱动相连接。屏驱动板101对各个led驱动实时调整控制。屏驱动板101解析接收到的画面信号，解析出各个背光区域需调整值，控制各个led驱动输出不同电流，从而控制各背光区域的亮度。

图2示出了根据现有技术的区域背光调节系统的控制装置的示意图。该控制装置包括屏驱动板101、微控制单元(microcontrollerunit，mcu)102及多个led驱动(201、202、203、204)。屏驱动板101接收画面信号，解析各背光区域需调整值，输出各背光区域电流参数给微控制单元102，微控制单元102接收此参数再控制各个led驱动输出不同电流，从而控制各背光区域的亮度。

图3示出了根据现有技术的各背光区域亮度不同时的背光效果图，每个区域的背光光源的亮度不同。

现有的区域背光调节系统，主要存在以下问题：背光组件的背光板需整面使用led，发热量大；需要使用基板及散热片，厚度大；制作成本非常高。

针对上述问题，发明人想要寻求一种低功耗、低散热、低成本的区域背光调节系统。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供背光模组、背光调节方法及显示装置，从而能够实现低功耗、低散热、低成本的区域背光调节。

根据本发明的一方面，提供一种背光模组，包括：

背光源，位于所述背光模组的底部，用于提供背光，所述背光模组还包括：

调节层，位于所述背光源的上方，所述调节层划分为多个出光区域，每个所述出光区域单独的对通过其的所述背光的亮度进行调节；以及

控制装置，分别与所述调节层的多个所述出光区域相连接，并分别控制所述出光区域的透光度。

优选地，所述调节层包括：

第一电极层，位于所述背光源上，用于提供参考电压；

液晶层，位于所述第一电极层上，用于调节所述背光的亮度；

第二电极层，位于所述液晶层上，划分为多个独立区域，每个所述独立区域分别用于提供调节电压；以及

用于提供所述调节电压的所述第二电极层与用于提供所述参考电压的所述第一电极层之间形成驱动电场。

优选地，所述第一电极层和所述第二电极层的材料为氧化铟锡。

优选地，所述液晶层的材料为聚合分散液晶，所述液晶层在不同的所述驱动电场下，呈现出不同的透明度。

优选地，所述液晶层在横向与纵向上划分为多个液晶区域，任意两个所述液晶区域之间互不连接；

所述第二电极层在横向与纵向上划分为多个第二电极区域，任意两个所述第二电极区域之间互不连接；以及

任意一个所述液晶区域上对应的设置有一个所述第二电极区域。

优选地，所述控制装置包括：

屏驱动板，用于接收画面信号，并根据所述画面信号解析计算得到各个所述出光区域的调整值；

柔性电路板，与所述屏驱动板相连接，接收所述调整值，并控制调节所述调节层各个所述出光区域的透明度；

多条连接线，用于所述调节层的多个所述出光区域与所述柔性电路板的连接。

优选地，所述柔性电路板包括：

接口，用于所述柔性电路板与所述屏驱动板的连接；

数模转换器，用于将所述调整值的数字信号转换成模拟信号。

优选地，所述背光源为直下式或侧入式中的任意一种；

所述背光源的光源包括选自发光二极管、冷阴极萤光灯管、冷光片中的任意一种。

根据本发明的另一方面，提供一种背光调节方法，包括以下步骤：

屏驱动板接收画面信号；

所述屏驱动板根据背光区域的调节要求以及调节层划分的出光区域，分别解析出各个所述出光区域的调整值；

所述屏驱动板将解析出的各个所述出光区域的所述调整值传输给柔性电路板；

所述柔性电路板中的数模转换器将接受到的所述调整值转换成模拟信号；

所述模拟信号用于控制各个所述出光区域上的电压，进而控制各个所述出光区域的透明度；以及

背光通过不同透明度的所述出光区域，显示为不同的亮度。

根据本发明的又一方面，提供一种显示装置，包括上述的背光模组以及用于显示画面的显示面板；所述显示面板位于所述背光模组的上方，包括：下偏光片、薄膜晶体管基板、显示液晶层、彩色滤光片以及上偏光片。

本发明实施例提供的背光模组包括一层用于背光调节的调节层、相应的控制装置以及背光源；通过控制电压的大小，提供不同的驱动电场，进而控制调节层中液晶的透明度，实现区域背光调节，此方法对背光进行调节，不直接作用于光源，因此对光源种类、数量等无特殊要求，能够得到成本更低、功耗更小、散热更少的显示装置，本发明实施例提供的背光模组可以应用在侧入式显示面板，应用更加广泛，并能够得到更薄的具有区域背光调节的显示装置。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的区域背光调节系统的示意图；

图2示出了根据现有技术的区域背光调节系统的控制装置的示意图；

图3示出了根据现有技术的各背光区域亮度不同时的背光效果图；

图4示出了根据本发明实施例的背光模组的俯视图；

图5示出了根据本发明实施例的背光模组的沿a-a方向的剖视图；

图6示出了根据本发明实施例的区域背光调节方法；

图7示出了根据本发明实施例的显示装置的结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的显示装置的结构方框示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图4和图5示出了根据本发明一个实施例的背光模组的结构示意图。其中，图4示出了根据本发明实施例的背光模组40的俯视图；图5示出了根据本发明实施例的背光模组的沿a-a方向的剖视图。如图4、图5所示，该背光模组包括背光源部分41、调节层42、屏驱动板101、第二电极层连接线407、柔性电路板(flexibleprintedcircuit,fpc)408。背光源部分41包括光源401和导光板402。调节层42包括第一电极层403、液晶层404、液晶区域分隔405以及第二电极层406。柔性电路板408包括数模转换器4081以及接口4082。

具体地讲，背光模组40的底部设置有光源401和导光板402。光源401可以是el、ccfl或是led等类型的光源，用于提供光。导光板402位于光源401的侧面(侧入式背光)，用于引导光的散射方向，用来提高面板的亮度，确保面板亮度的均匀性。

光源401与导光板402共同组成背光模组40的背光源部分41。导光板402可以替换为其他装置，例如反射片。

在导光板402的上方设置有第一电极层403。第一电极层403的材料例如是氧化铟锡(ito)，为一厚度均匀且完整的平面。第一电极层403用于提供一固定的电压。

在第一电极层403的上方设置有液晶层404。液晶层404使用的材料例如是聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystal,pdlc)。在液晶层404上施加电场，可调节液晶微滴的光轴取向，当二者折射率相匹配时，液晶层404呈现透明状态；除去电场，液晶微滴又恢复至最初的散光状态。液晶层404在不同的驱动电场下，呈现出不同的透明度。

液晶层404可以是一个完整的平面，形状、大小与第一电极层403完全相同或相似。液晶层404也可以不是一个完整的平面，如图5所示，液晶层404在横向与纵向上划分为n个区域，每个区域的形状、大小相同。液晶层404的各个区域相互独立，各个区域之间没有连接。

在液晶层404的每个区域的周边，设置有液晶区域分隔405。液晶区域分隔405围绕在液晶层404每个区域的四周，用于维持液晶层404每个独立区域的形状。

在液晶层404的上方设置有第二电极层406，第二电极层406的材料例如是氧化铟锡(ito)。第二电极层406不是一个完整的平面。第二电极层406在横向与纵向方向上划分为n个独立区域。第二电极层406划分的区域数与液晶层404划分的区域数相同，液晶层404每一个区域上设置有相应的第二电极层406的独立区域。第二电极层406每个独立区域的形状、大小与液晶层404的每个区域的形状、大小可以是完全相同，也可以是大致相同。第二电极层406每一个独立区域用于一定的提供电压。

具有区域背光调节功能的部分可以称为调节层，包括第一电极层403、液晶层404和第二电极层。调节层划分为多个出光区域，每个出光区域包括第二电极层406的一个独立区域以及与独立区域相对应的液晶层404的一个区域。调节层划分的出光区域的数量大于光源401的数量。

第二电极层连接线407包括多条金属连接线，分别与第二电极层406的各个独立区域相连接。每条金属连接线合理设置走线，走线至边沿基座，与柔性电路板408相连接。

液晶层404位于第一电极层403和第二电极层406之间，第一电极层403是一个完整的平面，第二电极层406包括多个独立区域。第一电极层403提供一固定的电压，通过调整第二电极层406各独立区域的电压，使得各独立区域与第一电极层403之间产生不同的电场，使得液晶层404各区域液晶的光轴取向不同，进而液晶层404的各区域处于不同的透明度。

柔性电路板408位于背光模组40的一侧，与第二电极层连接线407相连接，用于控制第二电极层406每一个独立区域的电压大小。柔性电路板408包括数模转换器4081和接口4082。数模转换器4081用于把数字信号转化为模拟信号。柔性电路板408焊接在外引脚基座上，引出接口4082。外引脚基座的各个外引脚之间可以具有较大的间距。接口4082用于柔性电路板408与屏驱动板101的连接。接口4082例如是串行外设接口(serialperipheralinterface，spi)。

屏驱动板101与柔性电路板408相连接，用于控制柔性电路板408。屏驱动板101用于接收画面信号，并解析出各区域需调整值，从而控制模数转换器4081产生不同电压，进而使第二电极层406的各个区域为一定的电压，实现区域背光调节。

在上述实施例中，单独地设置有调节层，通过调节电压，使得液晶层的透光度发生变化，实现区域背光调节，能够实现侧入式背光的区域调节，功耗低、成本低。

在本发明的一个实施例中，该背光模组还可以使用在直下式显示装置。背光模组40包括整面的直下式led，以及位于直下式led上的第一电极层403、液晶层404、液晶区域分隔405、第二电极层406、第二电极层连接线407、柔性电路板408。第一电极层403用于提供一固定电压。液晶层404和第二电极层406在横向与纵向的方向上划分为n个区域，划分区域的数量大于直下式led上的led的数量。第二电极层406每一个独立区域通过第二电极连接线407与柔性电路板408相连接。直下式led上具有多个led，每个led为一个区域提供背光，也可以说是每个led为调节层的一部分区域提供背光。在每一个led提供背光的区域范围内，包括有调节层的多个出光区域。通过控制调整调节层上各出光区域的电压，调节液晶层404各区域的透明度，实现区域背光调节。

在本发明的一个实施例中，该背光模组使用在直下式显示装置中。背光模组包括屏驱动板101、多个led驱动、与多个led驱动相连接的led，以及位于led上方的第一电极层403、液晶层404、液晶区域分隔405、第二电极层406、第二电极层连接线407、柔性电路板408。液晶层404和第二电极层406在横向与纵向的方向上划分为n个区域，划分区域的数量大于led的数量。屏驱动板101对各个led驱动实时调整控制。屏驱动板101解析接收到的画面信号，控制各个led驱动输出不同电流，使led发出不同亮度的光。与此同时，屏驱动板101通过柔性电路板408控制第二电极层406各个独立区域的电压，进而控制液晶层404中各独立区域的透明度。

在上述实施例中，背光模组可以用在直下式显示装置中。根据本发明实施例的具有区域背光调节的直下式显示装置，在使用较少led的情况下，便可实现区域背光调节，降低了功耗，降低了成本。

在本发明的一个实施例中，背光模组40包括第一电极层403、液晶层404、第二电极层406、第二电极层连接线407、柔性电路板408。第一电极层403为一个完整的平面。液晶层404位于第一电极层403上，为一个完整的平面。第二电极层406位于液晶层404上，在横向与纵向的方向上划分为n个独立区域。第二电极层406的每个独立区域，通过第二电极层连接线407分别与柔性电路板408相连接。

图6示出了根据本发明实施例的区域背光调节方法，具体包括以下步骤：

在步骤s601中，接收画面信号；

屏驱动板接收画面信号。

在步骤s602中，解析出各区域的调整值；

根据背光区域调节的要求以及调节层划分的出光区域，屏驱动板分别解析出各个出光区域的调整值。

在步骤s603中，通过调整各区域的电场，调节液晶层的透明度，实现区域背光调节。

屏驱动板将解析出的各个出光区域的调整值传输给柔性电路板，柔性电路板内的数模转换器将接受到的数值信号转换成模拟信号，进而控制每个出光区域上的电压。电压的改变产生不同的电场，不同的电场下，各出光区域上液晶层的透明度不同。通过控制电压，控制各出光区域的透明度为所需透明度，从而实现区域背光调节。

在本发明的一个实施例中，解析出各区域的调整值包括以下步骤：结合图像对应各区域的图像数值计算得到该区域底部最佳的背光亮度；根据各区域最佳的背光亮度，分别得到各区域的调整值。

在上述实施例中，背光模组进行区域背光调节。在各幅画面显示时，分别调整各幅画面中局部画面的背光亮度，从而提高局部画面的对比度，使画面颜色更靓，显示效果更好。

图7示出了根据本发明实施例的显示装置的结构示意图。如图所示，该显示装置包括上述背光模组40和位于背光模组40上的显示面板70。背光模组40的具体结构在此不再赘述。显示面板70自下而上依次包括下偏光片701、tft(薄膜晶体管)基板702、显示液晶层703、彩色滤光片704、上偏光片705。背光模组40用于提供区域可调的背光。在背光的作用下，显示面板70用于显示画面。

在显示画面的过程中，背光模组40根据要显示的画面信号，解析出个各区域的调整值，进行区域背光调节。背光模组40发出的背光经调节后，不同区域的亮度不同的背光依次经过显示面板70中的下偏光片701、tft基板702、显示液晶层703、彩色滤光片704以及上偏光片705，完成画面的显示。

在本发明的一个实施例中，背光模组40可分为背光源部分41和调节层42两个相对独立的部分。背光源部分41包括光源401和背光板402，背光源部分41用于提供背光源。调节层42位于背光源部分41的上方，包括第一电极层403、液晶层404、液晶区域分隔405、第二电极层406、第二电极层连接线407，调节层42通过调节液晶层各区域的透明度，实现对背光的区域调节。背光模组40的背光源部分41位于显示面板的下方。背光模组40的调节层42可以位于背光源部分41上方的任意位置，例如彩色滤光片704与上偏光片705之间或是上偏光片705的上方。在上述实施例中，背光模组分为背光源部分和调节层，并可设置在显示装置的不同部分，增强了背光模组的适用性，有利于结构的进一步优化，提供更薄的显示装置。

图8示出了根据本发明实施例的显示装置的结构方框示意图。如图8所示，该显示装置包括显示面板70、背光模组40、背光驱动电路81、面板驱动电路82以及背光调整电路83。

具体地讲，背光模组40分别与背光驱动电路81和背光调整电路83相连接。背光驱动电路81与背光模组40的光源401相连接，用于驱动控制光源401。背光调整电路83与背光模组40的调节层相连接，通过控制电压，调节液晶层404各区域的透明度。面板驱动电路82与显示面板70相连接。面板驱动电路82根据接收到的数据信号，为显示面板70内部的各个像素单元提供灰阶电压，以使得显示面板70显示出与数据信号相对应的画面。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。