CN102831842A

CN102831842A - 一种背光源、显示装置及3d电视

Info

Publication number: CN102831842A
Application number: CN2012102949144A
Authority: CN
Inventors: 张士利; 杨杰; 孙明; 郭思敏
Original assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种背光源、显示装置及3D电视，涉及图像显示领域。所述背光源的背光分区为奇数段；所述显示装置包括所述的背光源，并且所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域；所述3D电视包括所述的背光源，并且所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。本发明所述背光源、显示装置及3D电视，通过将背光源的背光分区设置为奇数段，并且将背光源的一段背光分区的中部区域与屏幕中间相对应设置，显著降低了屏幕中心位置处的串扰值，提升了显示亮度，减轻闪烁，优化了显示效果，尤其适用于3D显示领域，有利于缓解观看者的视疲劳，在3D显示领域具有广泛的应用前景。

Description

一种背光源、显示装置及3D电视

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种背光源、显示装置及3D电视。

背景技术

随着科技的飞速发展，电视行业也经历了从黑白到彩色，高清到3D（ThreeDimensions，3维）的技术蜕变。现阶段人们在享受3D电视带来的身临其境的立体感的同时，对亮度与串扰的要求也越来越高。在此基础上不断提升亮度，降低串扰与闪烁成为技术人员永无止境的追求。

市场上眼镜式3D电视主要分为快门式和偏光式，两种产品在显示效果、成本、使用方便性等方面各有所长。目前，主动快门式3D技术以其在节能、画面清晰度以及可视角度上的优势在终端市场上占据主导地位。

主动快门式3D的工作原理如下：屏幕先给左眼一幅画面，眼镜同步打开左眼镜片，并关闭右眼镜片，接下来屏幕切换到给右眼的画面，相应的眼镜同步打开右眼镜片，并关闭左眼镜片。左眼看到的画面是物体左侧，而右眼则会看到物体的中间或右侧。人的两眼相隔在6厘米左右，当两眼看到的物体在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就会得到最后的立体感觉。该原理是根据人眼对影像频率的刷新时间来实现的，通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz，左眼和右眼各60Hz)，才会让人对图像不会产生抖动感，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面，并且在大脑中产生错觉，从而看到立体影像。

主动快门式3D电视的评价指标主要有亮度与串扰值。串扰一方面取决于液晶分子的响应速度，另一方面背光与液晶响应曲线的配合关系也会影响串扰。当液晶分子的响应速度足够快，背光的打开时间处于对应区域液晶分子的稳定状态时，串扰理论上达到最小值。同时，当某一区域的液晶分子处于稳定状态时打开对应位置处的背光，该部分液晶分子的透光率达到最大，人眼观看3D效果时亮度便会提高。

图1是现有背光源的背光分区控制原理示意图，目前，国内外各个厂家，无论三星、索尼、LG，还是创维、海尔、康佳，也无论是直下式还是侧入式3D液晶电视，其3D状态下的背光分区扫描均如图1所示，为偶数段。由于背光打开时间处于对应区域的液晶分子的稳定状态，所以屏幕的中间两路背光中，每一路背光对应区域的中间位置处的串扰最低，亮度最佳，而屏幕的中间位置，即中间两路背光的交接处的液晶分子在中间两路背光的打开时间内均不处于最佳稳定状态，所以串扰也不是最低。但是，无论是观看普通的2D视频，还是欣赏3D视频的立体感，人眼在屏幕上的侧重点是处于中心位置处的。故而屏幕中心位置处的串扰与亮度在很大程度上限制了整个屏幕的3D效果。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种背光源、显示装置及3D电视，以降低屏幕中心位置处的串扰值，提升亮度，减轻闪烁。

（二）技术方案

为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种背光源，所述背光源的背光分区为奇数段。

另一方面，本发明还提供了一种显示装置，所述显示装置包括所述的背光源，并且所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。

另一方面，本发明还提供了一种3D电视，所述3D电视包括所述的背光源，并且所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。

（三）有益效果

上述技术方案中的一个技术方案具有如下的优点：

通过将背光源的背光分区为奇数段，可以有效保证最中间的背光分区打开时，显示屏幕上相应区域的液晶分子处于稳定状态，从而降低了屏幕中心位置处的串扰值，提升了亮度，减轻了闪烁。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下的优点：通过采用所述背光源，并且所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域，从而当相应的背光打开时屏幕中心位置处的液晶分子刚好处于最佳稳定状态，降低了显示装置的屏幕中心位置处的串扰值，提升了亮度，减轻了闪烁。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下的优点：通过采用所述背光源，并且所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域，从而当相应的背光打开时屏幕中心位置处的液晶分子刚好处于最佳稳定状态，降低了3D电视的屏幕中心位置处的串扰值，提升了亮度，减轻了闪烁，优化了3D显示效果。

附图说明

图1是现有背光源的背光分区控制原理示意图；

图2是本发明实施例一所述背光源的背光分区控制原理示意图；

图3是本发明实施例中用于对比测试的测试图；

图4是传统背光与液晶响应的配合关系图；

图5是本发明实施例所述背光与液晶响应的配合关系图；

图6为屏幕中o点处的液晶响应曲线与六路背光的时序关系图；

图7为屏幕中o点处的液晶响应曲线与七路背光的时序关系图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

实施例一

图2是本发明实施例一所述背光源的背光分区控制原理示意图，如图2所示，所述背光源的背光分区为7段，相应地，MCU（Micro Control Unit，微控制单元）输出7个脉冲PWM1~PWM7分别用于控制一个相应的背光分区。

其中，所述背光源可以是侧入式LED（Light Emitting Diode，发光二极管）背光源或者直下式LED背光源。

接下来，将本实施例所述背光源与传统的背光源的使用效果进行对比说明。

图3是本发明实施例中用于对比测试的测试图，首先对于传统背光源，将其背光时序调到最佳状态，令采用传统背光源的显示器播放类似图3所示的测试图，切换到3D状态，令其白场与黑场不停交替显示（即播放图像在左黑右白与左白右黑之间不断切换），利用光电转化探头（此探头响应时间小，可将透过的光的强度转换为电压显示在示波器上）测量图1中点a，点o，点b处的液晶响应曲线及PWM3（曲线为低时背光打开）的时序，得到如图4所示的传统背光与液晶响应的配合关系图，液晶响应曲线达到高时图像对应的为白场，低时图像对应的为黑场，其他的时间为液晶偏转的过程。图4中2号曲线，3号曲线，4号红色曲线分别对应图1中的a点，o点，b点处的液晶响应曲线，1号曲线为对应PWM3的脉冲曲线。由图4可看出，背光PWM3的打开时间并未处于点o处液晶分子稳定状态的最佳位置，因此，该位置的串扰并不是最低的。

仍然采用类似图3所示的测试图，令采用本发明实施例所述背光源的显示器重复上述操作，用光电转换探头检测图2中的点a，点o，点b处的液晶响应曲线与背光PWM4的时序，得到如图5所示的本发明实施例所述背光与液晶响应的配合关系图。图5中2号曲线，3号曲线，4号曲线分别对应图2中的a点，o点，b点处的液晶响应曲线，1号曲线为对应PWM4的脉冲曲线（曲线为低时背光打开）。由图5可看出，背光PWM4的打开时间完全处于点o处液晶分子稳定状态的最佳位置，即屏幕中心位置点o处的串扰达到最小，3D效果达到最佳。

以上为通过实际测量得到的结论，下面用数据进行对比分析。

由于导光板的光扩散性使得打开一路背光时屏幕中心点处会相应的得到一部分亮度。分别单独打开每一路背光，用CA-210（一种测量亮度的装置，具有很高的灵敏度）测量屏幕中心位置o处的亮度值。对应背光分六路扫描控制的电视时，单独打开PWM1，测得中心点o处的亮度为A1，单独打开PWM2，测得中心点o处的亮度为B1，分别单独打开PWM3~PWM6，测得中心点o处的亮度分别为C1,D1,E1,F1。则六路背光全打开时中心点o处的亮度值为A1+B1+C1+D1+E1+F1。单独打开PWM1时对中心点的亮度贡献度为A1/(B1+C1+D1+E1+F1)，分别单独打开PWM2~PWM6时对中心点o处的亮度贡献度分别为B1/(B1+C1+D1+E1+F1),C1/(B1+C1+D1+E1+F1),D1/(B1+C1+D1+E1+F1)，E1/(B1+C1+D1+E1+F1)，F1/(B1+C1+D1+E1+F1)。本次试验测得六路背光分别打开时对屏幕中心点处的亮度贡献比例分别为2.69%，7.79%，39.93%，38.11%，7.95%，3.52%。图6为屏幕中o点处的液晶响应曲线与六路背光的时序关系图，其中，X轴为时间轴，Y轴为液晶分子透过的光量转换成的电压值，1号曲线为中心点o处的液晶响应曲线，2号曲线为对应第一路背光的脉冲曲线PWM1，3号曲线为最后一路背光（即第六路背光）的脉冲曲线PWM6，背光的打开时间与液晶响应曲线围成的面积可近似看成是该时刻透过液晶分子的总亮度。通过计算可得PWM1~PWM6与对应的白场液晶响应曲线围成的面积分别为S₆1=19.685，S₆2=16.787，S₆3=22.109，S₆4=21.234，S₆5=16.603，S₆6=11.309，PWM1~PWM6与对应的黑场液晶响应曲线围成的面积分别为S₆1`=2.414,S₆2`=1.538,S₆3`=1.114,S₆4`=1.1565,S₆5`=3.061，S₆6`=7.35。

播放类似图3所示的测试图时，白场下透过液晶分子的总亮度为：

LW₆=S₆1×2.69%+S₆2×7.79%+S₆3×39.93%+S₆4×38.11%+S₆5×7.95%+S₆6×3.52%；（1）

黑场下透过液晶分子的总亮度为：

LB₆=S₆1`×2.69%+S₆2`×7.79%+S₆3`×39.93%+S₆4`×38.11%+S₆5`×7.95%+S₆6`×3.52%。（2）

将各路背光打开时间分别与液晶曲线围成的面积值代入以上1式和2式得黑场与白场的亮度的比值为：W1=LB₆/LW₆=1.5726/20.476=7.68%。

对应同一显示装置，将背光源设为图2所示的七路背光扫描控制，用上述同样的方法测得每一路背光分别单独打开时对中心点o处的亮度贡献度分别为1.3%，3.636%，15.29%，53.71%，19.9%，4.19%，1.97%。图7为屏幕中o点处的液晶响应曲线与七路背光的时序关系图，其中，1号曲线为中心点o处的液晶响应曲线，2号曲线为对应第一路背光的脉冲曲线PWM1，4号曲线为最后一路背光（即第七路背光）的脉冲曲线PWM7。通过计算七路背光分别与对应的液晶响应曲线围成的面积分别为S₇1=40.135，S₇2=42.4925，S₇3=44.045，S₇4=44.275，S₇5=40.94，S₇6=33.235，S₇7=24.67，S₇1’=4.7725，S₇2’=3.45，S₇3’=1.38，S₇4’=2.185，S₇5’=3.2775，S₇6’=7.13，S₇7’=13.34。

播放类似图3所示的测试图时，切换到3D状态，计算得白场下透过液晶分子的总亮度为：

LW₇=S₇1×1.3%+S₇2×3.636%+S₇3×15.29%+S₇4×53.71%+S₇5×19.9%+S₇6×4.19%+S₇7×1.97%；（3）

黑场下透过液晶分子的总亮度为：

LB₇=S₇1’×1.3%+S₇2’×3.636%+S₇3’×15.29%+S₇4’×53.71%+S₇5’×19.9%+S₇6’×4.19%+S₇7’×1.97%。（4）

将各路背光打开时间分别与液晶曲线围成的面积值代入以上3式和4式得黑场与白场的亮度的比值为：

W2=LB₇/LW₇=2.5749/37.05=6.95%。

通过数据统计分析有，黑白场亮度比值越大，串扰值越大，试验结果显示W1>W2，故背光分七段时串扰优于分六段的。

同理，当背光分区数为2m（m为非0自然数）时，第m路与m+1路背光打开时屏幕中心位置处的液晶分子均不处于最佳的稳定状态，而当背光分区数为2n+1（n为自然数）时，第n+1路背光打开时屏幕中心位置处的液晶分子处于最佳稳定状态。因此，本实施例所述背光源的背光分区还可以为9段、5段等其他奇数段。

实施例二

本实施例涉及一种显示装置，所述显示装置包括实施例一所述的背光源，即所述显示装置的背光源包括奇数个背光分区，并且所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。具体地，当所述背光源的背光分区为2n+1段时，优选为所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在第n+1段背光分区的中部区域，即假设将第n+1段背光分区沿横向分为5份，所述显示装置的屏幕中线的正投影处于第2份至第4份之间；其中，n为自然数。其中，所述显示装置的屏幕中线将所述显示装置的屏幕上下平分。

所述显示装置可以是电脑显示器、电视显示器、PAD显示屏等显示终端，所述显示装置可以采用等离子技术或者液晶技术。

实施例三

本实施例涉及一种3D电视，所述3D电视包括实施例一所述的背光源，即所述3D电视的背光源包括奇数个背光分区，并且所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。具体地，当所述背光源的背光分区为2n+1段时，优选为所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在第n+1段背光分区的中部区域，即假设将第n+1段背光分区沿横向分为5份，所述3D电视的屏幕中线的正投影处于第2份至第4份之间；其中，n为自然数。其中，所述3D电视的屏幕中线将所述3D电视的屏幕上下平分。

所述3D电视可以采用等离子技术或者液晶技术，并且优选为3D液晶电视。

所述3D电视可以是色差式、偏光式或者快门式3D电视，并且优选为快门式3D电视。快门式3D电视的背光分区为奇数的控制方式有效的避免了LED背光倒置现象的发生，奇数分段可以将LED灯条的插座以不相同的方式放置在两端，而传统的偶数分段方式两端端子是相同的，该种设计方式为LED背光做上了很好的防呆标志。

本发明实施例所述背光源、显示装置及3D电视，通过将背光源的背光分区设置为奇数段，并且将背光源的一段背光分区的中间与屏幕中间相对应设置，显著降低了屏幕中心位置处的串扰值，提升了显示亮度，减轻闪烁，优化了显示效果，尤其适用于3D显示领域，有利于缓解观看者的视疲劳，在3D显示领域具有广泛的应用前景。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种背光源，其特征在于，所述背光源的背光分区为奇数段。

2.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光源的背光分区为7段。

3.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光源的背光分区为9段。

4.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光源为侧入式LED背光源。

5.如权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光源为直下式LED背光源。

6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1至5之一所述的背光源，并且所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，当所述背光源的背光分区为2n+1段时，所述显示装置的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在第n+1段背光分区的中部区域；其中，n为自然数。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为液晶显示器。

9.一种3D电视，其特征在于，所述3D电视包括权利要求1至5之一所述的背光源，并且所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在一段背光分区的中部区域。

10.如权利要求9所述的3D电视，其特征在于，当所述背光源的背光分区为2n+1段时，所述3D电视的屏幕中线在所述背光源上的正投影落在第n+1段背光分区的中部区域；其中，n为自然数。

11.如权利要求9所述的3D电视，其特征在于，所述3D电视为快门式3D电视。

12.如权利要求9所述的3D电视，其特征在于，所述3D电视为3D液晶电视。