1、液晶顯示原理

液晶顯示器（LCD）具有功耗低、重量輕、厚度薄等優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)成為許多平面顯示器件中應(yīng)用較廣泛、工業(yè)化程度很高的顯示設(shè)備，并且仍在快速發(fā)展。液晶是介于液體和固體之間的有機(jī)化合物，具有規(guī)律性的分子排列。液晶本身不具有發(fā)光特性，因此需要在其背面布置光源。液晶面板通過(guò)控制通過(guò)它的透光率來(lái)顯示不同的亮度，這種光源被稱(chēng)為背光源。在彩色顯示器的液晶面板的每個(gè)像素下有一組由紅色、綠色和藍(lán)色濾光片組成的濾光片，背光源發(fā)出的白光被濾光片組中的濾光片過(guò)濾，變成高飽和度的準(zhǔn)單色光照射液晶像素。通過(guò)調(diào)節(jié)每種顏色對(duì)應(yīng)的濾光片的液晶分子的透光率，可以將每種不同亮度的準(zhǔn)單色光混合成所需亮度的彩色光。

2、液晶顯示器的背光模組

在一般的產(chǎn)品應(yīng)用中，為了降低成本和提高效率，背光源及其驅(qū)動(dòng)電路、用于提高光學(xué)性能的光學(xué)薄膜以及其他附屬部件通常被集成到可以直接與液晶面板一起使用的部件中，即背光模組。背光模組不僅是液晶顯示器的重要組成部分，也是影響液晶顯示器顯示質(zhì)量和性能的重要部件。背光模組的背光主要包括三種類(lèi)型：冷陰極熒光燈背光源(CCFL)、電致發(fā)光背光源(EL)和發(fā)光二極管背光源(LED)。2008年以前，CCFL是背光模組的主流光源，具有亮度高、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，CCFL也具有色域覆蓋率低、色重現(xiàn)性差、功耗高等缺點(diǎn)，而且CCFL本身就含有汞，不利于環(huán)保，從而在一定程度上制約了LCD的進(jìn)一步發(fā)展。2008年后，隨著白光LED技術(shù)的成熟，LED背光源憑借高光效、高顯色能力、長(zhǎng)壽命、寬色域、無(wú)鉛無(wú)汞、低電壓驅(qū)動(dòng)、高響應(yīng)速度、近似點(diǎn)光源，緊湊不易碎等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為下一代綠色環(huán)保顯示技術(shù)的首選技術(shù)方案。

根據(jù)背光源在模塊中的設(shè)置位置不同，LED背光模塊可分為直下式（Direct -Type）和測(cè)光式（Edge -Type）兩種。該側(cè)光式背光模塊中，多個(gè)LED光源設(shè)置在模塊的側(cè)面，通過(guò)導(dǎo)光板、反射膜、擴(kuò)散膜形成均勻的發(fā)光面。本發(fā)明中，LED陣列均勻分布在LCD顯示板下方，加上反射腔和擴(kuò)散膜等共同作用，獲得亮度均勻的平面發(fā)光效果。與兩種技術(shù)相比，測(cè)光式可以節(jié)省更多的LED顆粒數(shù)量，而且由于測(cè)光式方案中的LED設(shè)置在側(cè)面，所以LCD的整體厚度可以很薄，但是這種測(cè)光式結(jié)構(gòu)不太適合超大尺寸的LED背光模組，在測(cè)光式方案中很難實(shí)現(xiàn)塊明暗調(diào)節(jié)，導(dǎo)致畫(huà)面的對(duì)比度和色彩飽和度的犧牲；而直下式LED背光模塊則不需要使用導(dǎo)光板，通過(guò)均勻設(shè)置在模塊底部的LED光源在一定空間內(nèi)自由混合后直接出射到模塊表面，可以很好的解決側(cè)入式LED背光模塊體積大的缺點(diǎn)。

3、 LED背光源的面積動(dòng)態(tài)控制

CCFL作為背光源只能有兩種狀態(tài)，只有“開(kāi)”或“關(guān)”，所以它只能在背光全亮模式下工作。這造成了兩個(gè)主要的缺點(diǎn)：(1)由于液晶分子的特性，LCD顯示器在顯示深灰色圖像時(shí)存在漏光現(xiàn)象。因此，當(dāng)液晶顯示器顯示暗色圖像時(shí)，CCFL背光源仍然處于全亮模式，這受到液晶顯示器漏光現(xiàn)象的影響，導(dǎo)致顯示圖像的對(duì)比度降低。(2)因?yàn)楸彻庖恢痹谌翣顟B(tài)，所以能耗比較大。使用LED作為背光源時(shí)，由于LED體積較小，均勻分布在整個(gè)背光面上，形成LED陣列，每個(gè)LED發(fā)出的光均勻投射在整個(gè)背光膜上。雖然很難單獨(dú)控制液晶各像素的亮度，但可以盡可能細(xì)分液晶的照明區(qū)域，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域LED陣列的控制，根據(jù)待顯示圖像的亮度值控制背光區(qū)域?qū)?yīng)的LED點(diǎn)陣塊的亮度值，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)背光，從而使待顯示圖像中的暗區(qū)變暗，亮區(qū)變亮，從而達(dá)到提高圖像對(duì)比度的目的。同時(shí)，由于LED背光源并不總是處于全亮狀態(tài)，也在一定程度上降低了能耗。

LED是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，可以直接將電轉(zhuǎn)化為光。同時(shí)，LED是電流型器件，即它的工作狀態(tài)是以通過(guò)它的電流為基礎(chǔ)的，它的工作電流約為20mA左右，管壓降為1.8~4v。因此，亮度動(dòng)態(tài)控制方法可以很容易地調(diào)節(jié)液晶顯示器背光源的電源電壓或輸入電流的大小，從而改變液晶顯示器的發(fā)光強(qiáng)度，即通過(guò)分析顯示的畫(huà)面，可以獲得不同區(qū)域的較佳亮度，并控制液晶顯示器背光達(dá)到相應(yīng)的亮度，從而有效地解決了液晶顯示器存在的動(dòng)態(tài)模糊和對(duì)比度低兩大問(wèn)題。

根據(jù)動(dòng)態(tài)背光中調(diào)光塊的配置，動(dòng)態(tài)背光技術(shù)可以分為四種類(lèi)型：零維調(diào)光、一維調(diào)光、二維調(diào)光、三維調(diào)光。零維調(diào)光以整個(gè)顯示屏的畫(huà)面為調(diào)光塊，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED背光源中的所有LED，顯示背光源平面上同時(shí)點(diǎn)亮、同等亮度，因此零維調(diào)光也稱(chēng)為全局調(diào)光。一維調(diào)光是使用一行或多行或列作為獨(dú)立亮度調(diào)節(jié)的調(diào)光塊。二維調(diào)光是將背光LED沿行、列方向分成陣列狀的多個(gè)調(diào)光塊，進(jìn)行獨(dú)立的亮度調(diào)節(jié)。三維調(diào)光與二維調(diào)光的背光源分區(qū)方式相同，但白光的產(chǎn)生是由RGB三色LED合成的，R/G/B三色LED是分開(kāi)驅(qū)動(dòng)的。除了亮度灰度調(diào)節(jié)，每個(gè)分區(qū)還可以獨(dú)立調(diào)節(jié)RGB顏色。