[发明专利]LED面板及操作方法、LCD显示器及背光和驱动方法

说明书

LED面板具有交错拓扑结构，其中LED面板中的两个相邻LED行由不同的驱动器进行驱动。可以在两个相邻LED行的开始时间之间实现延迟时间。这种LED面板可以用于在LCD显示器中对LCD面板进行背光照明。在驱动LED面板时实现延迟时间可以减少LCD显示器中的视觉伪影。

相关申请

本申请要求根据美国法典第35U.S.C.§119对2020年8月10日提交的第63/063,918号美国临时申请享有优先权，其全部内容在本申请中被引用。

技术领域

本发明提供了一种具有交错拓扑结构的LED面板和使用交错LED面板为LCD面板提供背光照明的LCD显示器，以及布置和操作此种LED面板和LCD显示器的具体方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)可使用LED面板进行背光照明。LCD的缺点之一是响应时间慢，这与LCD像素在打开后达到稳定电压的时间有关。此外，LCD面板中的LCD像素被顺序开启，使得需要一个完整的帧时间来更新显示器上的所有LCD像素，由此引入了额外的延迟。

4K液晶电视面板(即4KLCD面板)可用作说明传统背光方法和问题以及相关问题的示例。4KLCD面板具有2160行LCD像素，每行具有3840个LCD像素，因此LCD面板具有3840×2160个LCD像素。由于LCD像素具有小尺寸，由于成本和尺寸限制，使用一个LED像素来背光照明一个LCD像素是不可行的。一种常见的做法是使用一组4个串联的LED(以下称为“LED组”)来背光照明24×24LCD像素(以下称为“24×24LCD组”或“LCD组”)。请注意，LED组可以有多于或少于4个LED，LCD组可以有多于或少于24x24个LCD。

具有2160行LCD像素的4KLCD面板可分为90行不同的LCD组，即2160/24＝90行LCD。每一行包含160个LCD组(3840/24＝160)，对应一行包含160个LED组。注意，LCD行可以包含90个以上的LCD组，也可以包含90个以下的LCD组。所述LCD行及其对应的LED行可以具有近似相同的占地面积，并在垂直于所述LCD面板的方向上彼此对齐。

LCD面板上的像素根据视频输入顺序更新。例如：LCD面板上顶部LCD行首先更新，底部LCD行最后更新。LCD面板上所有像素的更新时间根据帧速率、LCD面板大小、LED组大小、LCD面板上的LCD组大小不同而不同。在120Hz的帧速率下(帧时间为8.333ms)，在整个4KLCD面板上，90个LCD行上的所有LCD像素更新大约需要92.5μs(8333μs/90行)的帧时间。

此外，每个LCD像素在打开后需要一定的响应时间(T_response)才能趋于稳定。响应时间(T_response)可以在1ms到7ms的范围内，甚至可以更高。LCD也有保持时间(T_hold)，在此期间，LCD上显示的图像是稳定的。仅在其保持时间内使用LED背光是可取的。典型的保持时间(T_hold)是1.333毫秒。

大多数LCD面板采用全局背光，其中所有LED组都通电并同时发光。然而，由于LCD行是顺序更新的，当不同的LCD行处于不同的更新阶段时，全局背光会导致视觉伪影，例如运动模糊。另外，由于LED在LCD稳定之前就被点亮，因此会浪费掉一部分LED能量。此外，全局背光还增加了LED背光驱动器的负载，因为所有LED组同时打开，这需要耗费大量的资源。

发光二极管(LED)有其自身的局限性。其中之一是对效率良好的LED进行驱动的最大电流受到限制，例如仅40mA。另一个限制是PWM脉冲宽度的分辨率。脉冲宽度增量越小，就越难在具有长PCB走线的大型LED阵列上对其进行精确控制。因此，希望每次扫描都有一个更长的PWM脉冲，以便在LED允许的最大电流下，LED的最大亮度可以更高，并且较长的PWM脉冲也能够实现更宽的脉冲宽度增量步长。