一种高光效的TFT‑LCD背光显示驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种高光效的TFT‑LCD背光显示驱动方法，提升了TFT‑LCD的光效，对于高色域低亮度和高对比度应用中避免了传统方法提升有效功率的做法，不仅提高了光效，而且达到了节能目的，与传统方法相比，光效提高25％以上。包括以下步骤：a.将LED灯中的荧光粉采用具有余晖性能的红色荧光粉和绿色荧光粉配合，所述荧光粉的荧光寿命满足最高亮度至1/e时的余辉时长；b.采用PWM方法驱动所述LED灯；其中，采用PWM方法驱动所述LED灯的时间与具有余晖性能的所述红色荧光粉或者绿色荧光粉的荧光寿命之和≥TFT‑LCD显示屏上每一个像素点持续亮暗状态的维持时间；同时，在无源状态下，所述PWM方法的占空比时间≤所述红色荧光粉或者绿色荧光粉中最短的荧光寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法
本专利技术属于半导体照明领域，具体涉及一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法。
技术介绍
光电子技术是信息产业的核心技术之一，是继微电子技术之后迅猛发展的又一高新技术，具有强大的生命力。随着能源危机和气候变暖问题越来越严重，节能已经成为全球普遍关注的话题，人们通过各种途径寻找新的节能方式。LED光源与传统光源相比较，具有如下的优点：超长寿命，可达几万小时，传统光源一般为几千小时；结构坚固，没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，具有极高的抗震性能；响应速度快，光通上升时间短；对点灯线路要求低，易实现调光和智能控制；耐开关冲击，适用于频繁开关场合；高效节能，现有光效已经超过白炽灯，理论光效可达200lm/W；不含汞、铅等有害物质，没有污染，绿色环保。电视和电子画面显示作为人们生活中必不可少的必需品，伴随技术的不断更新，其节能减耗的目标一直没有改变，而LED的出现，给予显示行业又一次的技术进步革新带来机会，在短暂的时间内，以LED作为背光源技术在液晶电视、手机及其他显示装置上已经迅速取代了其他类技术，成为市场的主流。近年来，各种平板显示技术飞速发展，人们已经进入平板显示的时代。目前TFT-LCD技术已经发展成熟，是平板显示设备的主流。为了保持液晶显示器原有的轻、薄等特性，背光模组的设计是至关重要的。提高LCD面板亮度和发光效率，提升显示画面的黑白对比度及更多色彩还原程度是液晶显示的技术进步需求，除不断地改进LCD本身特性外，其背光光源效率也是最重要因素。提升LED的利用效率，增强背光源的白光彩色丰富程度是LED必须要解决的课题。但是在目前高色域显示上，采用半波宽更窄的荧光材料，包括荧光粉粉或量子点粉，是解决色彩还原，即提升色域水平的主要方法，而此时的系统发光效率会明显降低，对于高性能显示需要提高的高动态对比度-HDR特性来讲是矛盾的，目前普遍采用动态高电流驱动来解决问题，造成的反作用就是迅速提升驱动功率和降低了LED的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，提升了TFT-LCD的光效，对于高色域低亮度和高对比度应用中避免了传统方法提升有效功率的做法，不仅提高了光效，而且达到了节能目的，与传统方法相比，光效提高25％以上。为了达到上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，包括以下步骤：a.将LED灯中的荧光粉采用具有余晖性能的红色荧光粉和绿色荧光粉配合，所述荧光粉的荧光寿命满足最高亮度至1/e时的余辉时长；b.采用PWM方法驱动所述LED灯；其中，采用PWM方法驱动所述LED灯的时间与具有余晖性能的所述红色荧光粉或者绿色荧光粉的荧光寿命之和≥TFT-LCD显示屏上每一个像素点持续亮暗状态的维持时间；同时，在无源状态下，所述PWM方法的占空比时间≤所述红色荧光粉或者绿色荧光粉中最短的荧光寿命。进一步地，步骤a中，所述绿色荧光粉为共掺杂Dy的氮氧化物和硅铝酸盐，其激活剂主要是Eu，所述绿色荧光粉产生的绿光波长为520-540nm。进一步地，所述绿色荧光粉的主要成分为ZnSiO3：Mn，As、SrMgSiO7:Eu，Dy、CaMgSiO7:Eu，Dy、MgSiO3:Mn，Eu，Dy中的任意一种。进一步地，所述绿色荧光粉的荧光寿命与KSF(K2SiF6:Mn4+)或KGF(K2GeF6:Mn4+)一致，为7-9ms。进一步地，步骤b中，所述PWM脉冲驱动频率为60Hz时，每一个像素点持续亮暗状态维持时间为16.67ms，所述PWM脉冲驱动的脉宽为9.17ms，其占空比为55％。进一步地，在降低所述占空比的同时，能够成比例地增加所述LED灯的脉冲驱动电流，所述脉冲驱动电流最高能提升一倍。本专利技术提供的一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，根据对荧光粉和TFT-LCD显示驱动原理的研究，提出了最新的系统设计方案，包括电源驱动方式及LED相对应的制作方式，从而保证不提升功耗的基础上，尽可能把原先浪费在系统设计上的性能充分发挥，达到显示需求的高亮度、高对比度的同时而不提升系统功耗，保证LED的寿命，最终获得节能减耗目的。附图说明图1为TFT控制像素液晶分子的电压等效原理图；图2a为液晶显示屏在第一行像素扫描开始后的状态示意图；图2b为图2a中第二行扫描开始后的状态示意图；图3为氟化物的典型红色粉的荧光寿命曲线图；图4为绿色荧光粉的荧光寿命曲线图；图5为脉冲驱动波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行说明。由于HDR(高动态范围)在液晶显示的应用推广对最高出屏亮度提出了更高的要求。比如，UHD要求TV最高出屏亮度达1000nit，这需要LED背光在不大幅增加功率的条件下提升亮度。LED芯片技术发展已趋于成熟，短期内很难光靠LED芯片本身的量子效率和光提取效率的改善实现流明/瓦的大幅提升。根据对荧光粉和TFT-LCD显示驱动原理的研究，本专利技术提出了最新的提升最高出屏亮度的系统设计方案，包括采用PWM调制方法对LED进行脉冲驱动的电源驱动方式，配合LED相对应的制作方式，从而保证不提升功耗的基础上，尽可能把原先浪费在系统设计上的性能充分发挥，达到显示需求的高亮度、高对比度的同时而不提升系统功耗，并且保证LED的寿命，最终获得节能减耗目的。以标准60Hz为基础的高色域氟化物荧光粉设计最新的高效组合方案，设计氟化物等荧光粉的高效利用方法，延伸至不同频率驱动相对应不同荧光粉荧光寿命的最新方法。脉冲驱动波形可以采用方波、矩形波、三角波、锯齿波等单向脉冲，如图5所示。根据TFT-LCD的扫描频率，以高端显示的4K、8K最低需求的60Hz为基础，其一帧图像的刷新时间最短为16.67ms，其液晶分子的转向时间及TFT单位像素加点充电Cs存储电容的响应时间为21us为基础设计前提。又因为LCD每一个像素开关并非是整屏在同一时间内刷新改变光线透过，所以要求光源在100％时间内必须持续存在，才能不至于降低显示性能。采用9ms背光源加电点亮，在剩余的7-8ms需要有源光线时利用荧光粉的荧光寿命补充透过液晶的光源，实现100％时间内为持续不间断光源存在是本专利技术设计最主要思路。具体方法如下：一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法：a.将LED灯中的荧光粉采用具有余晖性能的红色荧光粉和绿色荧光粉配合，所述荧光粉的荧光寿命满足最高亮度至1/e时的余辉时长；b.采用PWM方法驱动所述LED灯；其中，采用PWM方法驱动所述LED灯的时间与具有余晖性能的所述红色荧光粉或者绿色荧光粉的荧光寿命之和≥TFT-LCD显示屏上每一个像素点持续亮暗状态的维持时间；同时，在无源状态下，所述PWM方法的占空比时间≤所述红色荧光粉或者绿色荧光粉中最短的荧光寿命。采用PWM调制方法对LED进行脉冲驱动，若不改变原设计电流，其功耗根据驱动占空比大小可直接降低功耗比例，但LED亮度上不会有相对应的下降。进一步地，可以在降低占空比的同时，成比例地增加LED的脉冲驱动电流，可以不增加功耗的情况下增加LED的亮度。所以解决的第二个问题就是设计占空比，匹配荧光粉的荧光寿命，进行最合理和通用化定义。比如，采用60Hz驱动，占空比55％是能发挥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光效的TFT‑LCD背光显示驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将LED灯中的荧光粉采用具有余晖性能的红色荧光粉和绿色荧光粉配合，所述荧光粉的荧光寿命满足最高亮度至1/e时的余辉时长；b.采用PWM方法驱动所述LED灯；其中，采用PWM方法驱动所述LED灯的时间与具有余晖性能的所述红色荧光粉或者绿色荧光粉的荧光寿命之和≥TFT‑LCD显示屏上每一个像素点持续亮暗状态的维持时间；同时，在无源状态下，所述PWM方法的占空比时间≤所述红色荧光粉或者绿色荧光粉中最短的荧光寿命。

【技术特征摘要】
1.一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将LED灯中的荧光粉采用具有余晖性能的红色荧光粉和绿色荧光粉配合，所述荧光粉的荧光寿命满足最高亮度至1/e时的余辉时长；b.采用PWM方法驱动所述LED灯；其中，采用PWM方法驱动所述LED灯的时间与具有余晖性能的所述红色荧光粉或者绿色荧光粉的荧光寿命之和≥TFT-LCD显示屏上每一个像素点持续亮暗状态的维持时间；同时，在无源状态下，所述PWM方法的占空比时间≤所述红色荧光粉或者绿色荧光粉中最短的荧光寿命。2.根据权利要求1所述的一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，其特征在于，步骤a中，所述绿色荧光粉为共掺杂Dy的氮氧化物和硅铝酸盐，其激活剂主要是Eu，所述绿色荧光粉产生的绿光波长为520-540nm。3.根据权利要求2所述的一种高光效的TFT-LCD背光显示驱动方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国旭，傅希全，
申请(专利权)人：易美芯光北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11