CN110992900A - 液晶显示屏、背光电路及其背光驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示屏、背光电路及其背光驱动方法，背光电路包括多条数据信号线，用于接入扫描信号；多条扫描信号线，用于接入数据信号；多条发射控制信号线，用于接入发射控制信号；多个阵列排列的发光单元，每个发光单元包括2ⁿ个发光元件，n大于等于1；以及多个发光驱动电路，每个发光元件均连接一发光驱动电路；每个发光驱动电路连接一条所述数据信号线、一条扫描信号线以及一条发射控制信号线，发光驱动电路用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件的发光时间，从而控制发光元件的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元内各发光元件的致能或关闭，通过切分发光时间结合发光面积的选择能提高显示屏的灰阶级数。

Description

液晶显示屏、背光电路及其背光驱动方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示屏、背光电路及其背光驱动方法。

背景技术

分区亮度控制(Local Dimming)是将影像的显示区域划分为多个块，根据影像信号按照每个块来调整背光灯的明亮度的方式，背光灯通常由发光二极管(简称LED)组成，由发光驱动电路来调整发光二极管的明亮度。

目前通常采用双管发光驱动电路控制发光二极管发光，发光二极管的发光时间决定灰阶的大小，通常发光时间越长，亮度越高，灰阶越高，该双管发光驱动电路中的一个晶体管用来寻址，另一个晶体管用来为发光二极管提供电流。目前显示屏的刷新频率一般是60HZ，对于这种发光驱动电路通常只能通过切分发光时间做到64灰阶显示，为了实现显示屏较高的图像层次，通常需要显示屏做到更高级数的灰阶显示，例如256灰阶显示。通过进一步切分发光时间很难做到更高级数的灰阶显示，因为人视觉系统对快速的亮暗闪烁并不敏感故而无法区分灰阶。且如果刷新频率提高，每一帧的时间会越来越短，则采用切分发光时间的方式会令人视觉系统更难区分灰阶。因此通过切分发光时间将很难切分成如此多级数的灰阶，也很难实现显示屏高刷新频率下灰阶的精细控制。

发明内容

基于此，有必要提供一种液晶显示屏、背光电路及其背光驱动方法。

第一方面，提出一种背光电路，所述背光电路包括：

多条数据信号线，用于接入扫描信号；

多条扫描信号线，用于接入数据信号；

多条发射控制信号线，用于接入发射控制信号；

多个阵列排列的发光单元，每个发光单元包括2ⁿ个发光元件，n大于等于1；以及

多个发光驱动电路，每个发光元件均连接一发光驱动电路；

每个发光驱动电路连接一条所述数据信号线、一条所述扫描信号线以及一条发射控制信号线，所述发光驱动电路用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件的发光时间，从而控制发光元件的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元内各发光元件的致能或关闭。

上述背光电路，每个发光单元的发光时长被扫描信号和数据信号控制，在时间上控制发光元件的亮度灰阶，故在时间上可以实现显示屏的灰阶区分，加上每个发光单元包括2ⁿ个发光二极管，发光单元受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合选择发光面积提高显示屏的灰阶级数。

第二方面，提出一种液晶显示屏，包括液晶盒和如上所述的背光电路，所述背光电路设于所述液晶盒背面，用于照射所述液晶盒。

上述液晶显示屏中的背光电路，每个发光单元的发光时长被扫描信号和数据信号控制，在时间上控制发光元件的亮度灰阶，故在时间上可以实现显示屏的灰阶区分，加上每个发光单元包括2ⁿ个发光二极管，发光单元受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高显示屏的灰阶级数。

第三方面，提出一种背光电路的背光驱动方法，所述背光电路包括：

多条数据信号线，用于接入扫描信号；

多条扫描信号线，用于接入数据信号；

多条发射控制信号线，用于接入发射控制信号；

多个阵列排列的发光单元，每个发光单元包括2ⁿ个发光元件，n大于等于1；以及

多个发光驱动电路，每个发光元件均连接一发光驱动电路；

每个发光驱动电路连接一条所述数据信号线、一条所述扫描信号线以及一条发射控制信号线，所述发光驱动电路用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件的发光时间，从而控制发光元件的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元内各发光元件的致能或关闭；

所述背光驱动方法包括以下步骤：

通过数据信号线提供数据信号，通过扫描信号线提供扫描信号，通过发射控制信号线提供发射控制信号；

根据发射控制信号确定每个发光单元内需要发光的发光元件，并控制每个发光单元内发光元件的致能或关闭，根据数据信号和扫描信号控制各发光单元内发光元件的的发光时间。

上述背光电路的背光驱动方法，背光电路的每个发光单元在背光驱动过程中通过扫描信号和数据信号的控制发光二极管的发光时长就可以实现显示屏的64灰阶显示，加上每个发光单元包括2ⁿ个发光二极管，发光单元受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高显示屏的灰阶级数。

附图说明

图1为现有技术的发光二极管的发光驱动电路的结构示意图；

图2基于图1的发光驱动电路的工作时序图；

图3为本发明一实施例中的背光电路的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中的背光电路的结构示意图；

图5为本发明一具体实施例中的发光驱动电路的结构示意图；

图6为本发明第二具体实施例中的发光驱动电路的结构示意图；

图7为本发明第三具体实施例中的发光驱动电路的结构示意图；

图8基于图5、6或7的发光驱动电路的工作时序图；

图9为发光单元内发光二极管的布局示意图；

图10为本发明一实施例中的背光电路的背光驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如背景技术所述目前通常采用双管发光驱动电路控制发光二极管发光，发光二极管的发光时间决定灰阶的大小，通常发光时间越长，亮度越高，灰阶越高，该双管发光驱动电路中的一个晶体管用来寻址，另一个晶体管用来为发光二极管提供电流。图1为一种发光驱动电路，该发光驱动电路包括薄膜晶体管T1、薄膜晶体管T2和电容Cs，对于薄膜晶体管T1，其漏极通过发光二极管连接恒压高电平(VDD)信号线，源极接地；对于薄膜晶体管T2，其漏极连接数字(Date)信号线，源极与薄膜晶体管T1的栅极连接，还通过电容Cs接地，栅极连接扫描(Scan)信号线，数字信号线用于提供数字信号，扫描信号线用于提供扫描信号，扫描信号包括寻址信号。每个发光二极管采用共阳极设计，薄膜晶体管T1工作在线性区，当扫描信号和数字信号同时为高电平时，电容Cs充电，电容Cs与薄膜晶体管T1的公共点即图1中的Vg点的高压得以保持，直至下一帧画面的刷新信号写入，每次写入刷新信号的Vg点电压大小相同，灰阶大小由薄膜晶体管T1决定，薄膜晶体管T1导通时间越长，发光二极管发光时间越长，灰阶越高。图2为图1中发光驱动电路的时序图，图2包括显示屏显示两帧图像的驱动时序，第一帧图像的显示时间长于第二帧图像，扫描信号线的正向电压为22V，反向电压为-8V，数据信号线的正向电压为12V，反向电压为0V，恒压高电平信号线上的电压为14V，恒压低电平信号线上的电压为0V。

目前的显示面板的刷新频率一般是60HZ，配合图1的发光驱动电路一般只能做64灰阶显示，也就是一个发光周期内，一帧图像的发光时间被切分成64份，例如有的图像显示区域对应的发光二极管只在第1份时间内发光，其他时间不发光，有的图像显示区域对应的发光二极管在第一至第二份时间内都发光…以此类推，有的图像显示区域对应的发光二极管在第1至第63份时间内都在发光，有的图像显示区域对应的发光二极管在第1至第64份时间内都不发光，这就实现了显示区域内这帧图像在这一个发光周期的0至第64级灰阶显示。为了实现显示屏较高的图像层次，通常需要显示屏做到更高的灰阶显示，例如做到第256灰阶、第512灰阶、第1024灰阶的显示。由于一帧的时间是固定的，通过切分发光时间很难做到更高的灰阶显示例如256灰阶显示，因为人视觉系统对快速的亮暗闪烁并不敏感故而无法区分灰阶。如果刷新频率提高，每一帧的时间会越来越短，则采用切分发光时间的方式会令人视觉系统更难区分灰阶。因此通过区分发光时间将很难切分成如此多级数的灰阶，也很难实现显示屏高刷新频率下灰阶的精细控制。

本发明实施例提出一种背光电路，可以让显示屏做到更高级数的灰阶显示，例如128灰阶、256灰阶、512灰阶、1024灰阶等的显示。

请参照图3。所述背光电路包括多条数据信号线310，用于接入扫描信号；多条扫描信号线320，用于接入数据信号；多条发射控制信号线330，用于接入发射控制信号；多个阵列排列的发光单元340，每个发光单元340包括2ⁿ个发光元件342，n大于等于1；以及多个发光驱动电路350，每个发光元件342均连接一发光驱动电路350；其中，如图3所示，每个发光驱动电路350连接一条所述数据信号线310、一条所述扫描信号线320以及一条发射控制信号线330，所述发光驱动电路350用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件342的发光时间，从而控制发光元件342的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元340内各发光元件342的致能或关闭。

在其中一个实施例中，如图4所示，所述背光电路还包括至少一个至少一个扫描驱动芯片360；至少一个数据驱动芯片370；以及至少一个灰阶倍增芯片380；所述扫描驱动芯片360用以提供扫描信号给所述多条扫描信号线320；所述数据驱动芯片370用以提供脉冲信号给所述多条数据信号线310以控制所述发光单元340的亮度灰阶；所述灰阶倍增芯片380用于提供发射控制信号线330提供发射控制信号以控制每个所述发光单元340内的每个所述发光驱动电路350的致能或关闭。

在其中一个实施例中，所述背光电路还包括恒压高电平信号线和恒压低电平信号线，以下以所述发光元件342为发光二极管为例描述各个所述发光驱动电路350的具体电路结构。与图1不同，本发明具体实施例中的发光驱动电路350采用了三个晶体管，配合发光单元340可以提高显示屏的灰阶级数。

具体地，如图5-7所示，所述发光驱动电路350包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和电容C1；所述第一晶体管T1的漏极连接第三晶体管T3的源极，栅极连接第二晶体管T2的源极，源极连接恒压低电平信号线410；所述第二晶体管T2的漏极连接数据信号线310，栅极连接扫描信号线320，源极通过电容C1连接恒压低电平信号线410；所述第三晶体管T3的漏极通过发光二极管连接恒压高电平信号线390，栅极连接发射控制(EM)信号线330，其中发光二极管的阴极连接第三晶体管T3的漏极，发光二极管的阳极连接恒压高电平信号线390，所述第一晶体管T1用于给发光二极管提供电流，所述第二晶体管T2用于响应扫描信号和数据信号控制发光二极管的发光时间，所述第三晶体管T3用于响应发射控制信号来控制发光二极管是否发光，所述电容C1用于在扫描信号和数字信号同时为高电平时充电以保持第一晶体管T1栅极的电压。

具体地，第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3均为薄膜晶体管。各发光二极管可以是无机发光二极管、有机发光二极管或有源矩阵发光二极管(简称AMLED)等等。各发光单元340可以共用恒压高电平信号线和恒压低电平信号线，可以统一控制所有发光单元340，使得发光二极管发光更稳定。

对于两行上发光元件342的各发光单元340，可以但不限于以下几种连线方式。如图5所示，发光单元340中每列发光二极管对应的发光驱动电路350连接同一数据信号线310，每行发光二极管对应的发光驱动电路350连接同一条扫描信号线320和同一条发射控制信号线330。如图6所示，发光单元340中各个发光二极管对应的发光驱动电路350不共用而是分别连接一条发射控制信号线330。图5中，如果该发光单元被选中发光，该发光单元中可以是两个发光二极管发光，也可以是四个发光二极管发光。图6中，如果该发光单元被选中发光，该发光单元中可以是一个、两个、三个或四个发光二极管发光。

如图7所示，发光单元340的各个发光二极管的各个发光驱动电路350连接同一条数据信号线310、同一条扫描信号线320，各个发光驱动电路350分别连接一条发射控制信号线330，如果该发光单元被选中发光，该发光单元中可以是一个、两个、三个或四个发光二极管发光。其他实施例中，图7中也可以各行发光驱动电路350连接同一条发射控制信号线330。

对于仅一行发光元件342的各发光单元340，发光驱动电路350应分别连接一条发射控制信号线330，不会共用发射控制信号线330。

图8为基于图5、6或7的发光驱动电路350的工作时序信号图，扫描信号线320的正向电压为22V，反向电压为-8V，数据信号线310的正向电压为12V，反向电压为0V。图8包括显示屏显示两帧图像的驱动时序，第一帧图像的显示时间长于第二帧图像，EM表示发射控制信号，Vg表示电容C1与第一晶体管T1的公共点电压，Ids表示第一晶体管T1的导通电流。

可以根据显示屏需要的灰阶级数来确定每个发光单元340内发光二极管的数量，需要128灰阶时，各发光单元340均含2个发光二极管，需要256灰阶时，各发光单元340均含4个发光二极管，需要512灰阶时，各发光单元340均含8个发光二极管，需要1024灰阶时，各发光单元340均含16个发光二极管。

发光单元340内发光二极管的布局不是唯一的，以发光单元显示到第256灰阶为例，各发光单元340的发光时间被切分为64份，各发光单元340均含4个发光二极管，可以呈1×4排列、4×1排列或2×2排列等，在此不做限定，当呈1×4排列时，每个发光二极管的发光驱动电路分别连接一发射控制信号线330。图9为一具体实施例中4个发光二极管呈2×2排列的示意图，采用图7中的连线方式，在第一行第一列位置的发光二极管为1号发光二极管，第一行第二列位置的发光二极管为2号发光二极管，第二行第一列位置的发光二极管为3号发光二极管，第二行第二列位置的发光二极管为4号发光二极管。如果需要发光单元340发光，其在发射控制信号线330的控制下，可以有一个、两个、三个或四个发光二极管发光。图9展示了该发光单元340在某帧图像的发光时间内的发光布局示意图，有图案填充表示发光二极管发光，这4种情况下发光单元340中分配的总发光时间是相同的，但发光面积不同，图9中a的1号发光二极管发光，图9中b的1号和2号发光二极管发光，图9中c的1至3号发光二极管发光，图9中d的1至4号发光二极管发光。因此发光单元340能够因发光面积有4种选择故而能实现4种不同亮度，加上发光时间被切分为64灰阶显示，最终可以提高显示屏的灰阶显示级数。

因此，本具体实施例中的背光电路，每个发光单元340的发光时间被切分为64份，每个发光二极管均单独设置发光驱动电路350，第一晶体管T1用于给发光二极管提供电流，第二晶体管T2接入数据信号线310和扫描信号线320用于控制发光二极管的发光时长，各发光单元340的发光时间被切分以实现64灰阶，因此可以实现显示屏的64灰阶显示，加上每个发光单元340包括2ⁿ个个发光二极管，增加了发光总面积，发光单元340受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高显示屏的灰阶级数。

综上，本发明实施例中的背光电路，每个发光单元340的发光时长被扫描信号和数据信号控制，在时间上控制发光元件342的亮度灰阶，故在时间上可以实现显示屏的灰阶区分，加上每个发光单元340包括2ⁿ个发光二极管，发光单元340受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高显示屏的灰阶级数。

本发明实施例还提出一种液晶显示屏，包括液晶盒和如上任一实施例中所述的背光电路，所述背光电路设于所述液晶盒背面，用于照射所述液晶盒。具体地，该液晶显示屏的刷新频率设置为60HZ，该刷新频率使得人视觉系统可以区分灰阶，避免刷新频率设置过高降低人视觉系统对快速的亮暗闪烁的敏感度。

本发明实施例中的液晶显示屏，每个发光单元340的发光时长被扫描信号和数据信号控制，在时间上控制发光元件342的亮度灰阶，故在时间上可以实现显示屏的灰阶区分，加上每个发光单元340包括2ⁿ个发光二极管，发光单元340受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高显示屏的灰阶级数。例如，背光电路中每个显示单元的发光时间被切分为64份，各显示单元的发光时间被切分以实现64灰阶，因此可以实现显示屏的64灰阶显示，若每个发光单元340包括4个发光二极管，就增加了发光总面积，发光单元340受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合发光面积的选择提高灰阶级数。

本发明实施例还提出一种背光电路的背光驱动方法，如图3所示，所述背光电路包括：

多条数据信号线310，用于接入扫描信号；

多条扫描信号线320，用于接入数据信号；

多条发射控制信号线330，用于接入发射控制信号；

多个阵列排列的发光单元340，每个发光单元340包括2ⁿ个发光元件342，n大于等于1；以及

多个发光驱动电路350，每个发光元件342均连接一发光驱动电路350；

每个发光驱动电路350连接一条所述数据信号线310、一条所述扫描信号线320以及一条发射控制信号线330，所述发光驱动电路350用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件342的发光时间，从而控制发光元件342的亮度灰阶，接入发射控制信号以控制每个发光单元340内各发光元件342的致能或关闭。

背光电路的具体限定参见前述实施例，在此不再赘述。

如图10所示，基于该背光电路，本发明实施例中的背光驱动方法包括以下步骤：

步骤802：通过数据信号线310提供数据信号，通过扫描信号线320提供扫描信号，通过发射控制信号线330提供发射控制信号；

步骤804：根据发射控制信号确定每个发光单元340内需要发光的发光元件342，并控制每个发光单元340内发光元件342的致能或关闭，根据数据信号和扫描信号控制各发光单元340内发光元件342的的发光时间。

本发明实施例中背光电路的背光驱动方法，每个发光单元340的发光时长被扫描信号和数据信号控制，在时间上控制发光元件342的亮度灰阶，故在时间上可以实现显示屏的灰阶区分，加上每个发光单元340包括2ⁿ个发光二极管，发光单元340受发射控制信号的控制可以选择发光面积大小，因此在空间上又能进一步区分灰阶，从而最终通过切分发光时间结合选择发光面积提高显示屏的灰阶级数。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种背光电路，其特征在于，所述背光电路包括：

多条数据信号线，用于接入扫描信号；

多条扫描信号线，用于接入数据信号；

多条发射控制信号线，用于接入发射控制信号；

多个阵列排列的发光单元，每个发光单元包括2ⁿ个发光元件，n大于等于1；以及

多个发光驱动电路，每个发光元件均连接一发光驱动电路；

每个发光驱动电路连接一条所述数据信号线、一条所述扫描信号线以及一条发射控制信号线，所述发光驱动电路用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件的发光时间，从而控制发光元件的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元内各发光元件的致能或关闭。

2.根据权利要求1所述的背光电路，其特征在于，所述背光电路还包括恒压高电平信号线和恒压低电平信号线，所述发光元件为发光二极管；

每个所述发光驱动电路均包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电容；所述第一晶体管的漏极连接第三晶体管的源极，栅极连接第二晶体管的源极，源极连接所述恒压低电平信号线；所述第二晶体管的漏极连接所述数据信号线，栅极连接所述扫描信号线，源极通过电容连接所述恒压低电平信号线；所述第三晶体管的漏极通过发光二极管连接所述恒压高电平信号线，栅极连接所述发射控制信号线，其中发光二极管的阴极连接第三晶体管的漏极，发光二极管的阳极连接恒压高电平信号线；所述第一晶体管用于给发光二极管提供电流，所述第二晶体管用于响应扫描信号和数据信号控制发光二极管的发光时间，所述第三晶体管用于响应发射控制信号来控制发光二极管的发光或关闭，所述电容用于在扫描信号和数字信号同时为高电平时充电以保持第一晶体管栅极的电压。

3.根据权利要求2所述的背光电路，其特征在于，各发光单元共用恒压高电平信号线和恒压低电平信号线。

4.根据权利要求2所述的背光电路，其特征在于，各发光单元包括两行以上发光元件，每列发光二极管对应的发光驱动电路连接同一条数据信号线，每行发光二极管对应的发光驱动电路连接同一条扫描信号线和同一条发射控制信号线。

5.根据权利要求2所述的背光电路，其特征在于，各发光单元中每个发光二极管对应的发光驱动电路连接同一条数据信号线、同一条扫描信号线，每个发光二极管对应的发光驱动电路分别连接一条发射控制信号线。

6.根据权利要求2所述的背光电路，其特征在于，扫描信号线的正向电压为22V，反向电压为-8V，数据信号线的正向电压为12V，反向电压为0V。

7.根据权利要求1-6任一项所述的背光电路，其特征在于，每个发光单元包括4个发光元件，各发光单元中的发光元件呈2×2矩阵排列。

8.一种液晶显示屏，其特征在于，包括液晶盒和如权利要求1-6任一项所述的背光电路，所述背光电路设于所述液晶盒背面，用于照射所述液晶盒。

9.根据权利要求7所述的液晶显示屏，其特征在于，所述液晶显示面板的刷新频率为60HZ。

10.一种背光电路的背光驱动方法，其特征在于，所述背光电路包括：

多条数据信号线，用于接入扫描信号；

多条扫描信号线，用于接入数据信号；

多条发射控制信号线，用于接入发射控制信号；

多个阵列排列的发光单元，每个发光单元包括2ⁿ个发光元件，n大于等于1；以及

多个发光驱动电路，每个发光元件均连接一发光驱动电路；

每个发光驱动电路连接一条所述数据信号线、一条所述扫描信号线以及一条发射控制信号线，所述发光驱动电路用于接入扫描信号和数据信号以控制发光元件的发光时间，从而控制发光元件的亮度灰阶，并用于接入发射控制信号以控制每个发光单元内各发光元件的致能或关闭；

所述背光驱动方法包括以下步骤：

通过数据信号线提供数据信号，通过扫描信号线提供扫描信号，通过发射控制信号线提供发射控制信号；

根据发射控制信号确定每个发光单元内需要发光的发光元件，并控制每个发光单元内发光元件的致能或关闭，根据数据信号和扫描信号控制各发光单元内发光元件的的发光时间。

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