本發(fā)明涉及電視背光，尤其是涉及一種應(yīng)用于電視背光的發(fā)光二極管動態(tài)背光控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著顯示技術(shù)的快速發(fā)展，消費(fèi)者對電視畫面的質(zhì)量要求越來越高，尤其是在色彩表現(xiàn)、亮度和對比度方面。高動態(tài)范圍(hdr)技術(shù)因其能夠顯著提升畫面的層次感和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，已成為高端電視產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)配。然而，傳統(tǒng)的靜態(tài)背光技術(shù)由于難以根據(jù)畫面內(nèi)容的實(shí)時(shí)變化來調(diào)整亮度，在呈現(xiàn)高動態(tài)范圍內(nèi)容時(shí)，往往會導(dǎo)致亮部細(xì)節(jié)丟失或暗部對比度不足，難以滿足日益增長的視聽體驗(yàn)需求。

2、為解決上述問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員提出了多種技術(shù)方案。其中，主流的液晶電視背光技術(shù)主要包括：采用傳統(tǒng)的發(fā)光二極管(led)背光模組，通過全局調(diào)光或更進(jìn)一步的分區(qū)局部調(diào)光(local?dimming)來控制背光亮度；引入量子點(diǎn)(quantum?dot)技術(shù)，通過優(yōu)化光譜來提升畫面的色域范圍；以及采用有機(jī)發(fā)光二極管(oled)等自發(fā)光技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)像素級別的獨(dú)立控光。

3、但上述方案各有局限：全局調(diào)光難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制；分區(qū)局部調(diào)光因未能有效補(bǔ)償背光系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜的光學(xué)和熱學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致控制精度不足；量子點(diǎn)技術(shù)對動態(tài)控制問題幫助有限；而oled則受限于高昂的成本與材料壽命。

4、因此，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于電視背光的發(fā)光二極管動態(tài)背光控制系統(tǒng)，來解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于電視背光的發(fā)光二極管動態(tài)背光控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)因采用靜態(tài)物理模型而忽略了光學(xué)串?dāng)_與實(shí)時(shí)熱致漂移效應(yīng)，所導(dǎo)致的背光控制精度不足、畫面對比度下降及亮度失真的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種應(yīng)用于電視背光的發(fā)光二極管動態(tài)背光控制系統(tǒng)，包括：

3、貼片式高色域白光發(fā)光二極管，構(gòu)造成發(fā)光二極管陣列，用于高動態(tài)范圍顯示電視背光源；畫面亮度監(jiān)測模塊，用于實(shí)時(shí)采集電視畫面亮度變化數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)亮度向量；

4、動態(tài)背光控制算法模塊，所述動態(tài)背光控制算法模塊包括：

5、實(shí)時(shí)溫度估計(jì)模塊，用于估計(jì)所述發(fā)光二極管陣列的實(shí)時(shí)溫度向量；

6、動態(tài)模型生成模塊，用于基于所述實(shí)時(shí)溫度向量，生成動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣；

7、補(bǔ)償向量計(jì)算模塊，用于基于所述目標(biāo)亮度向量與所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣，計(jì)算預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量；

8、驅(qū)動控制模塊，用于根據(jù)所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量，控制所述發(fā)光二極管陣列。

9、優(yōu)選的，所述畫面亮度監(jiān)測模塊包括：

10、通過高精度光學(xué)傳感器陣列以120hz的采樣頻率，實(shí)時(shí)采集電視屏幕各區(qū)域的電視畫面亮度變化數(shù)據(jù)；

11、將所述電視畫面亮度變化數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，生成所述目標(biāo)亮度向量。

12、優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)溫度估計(jì)模塊包括：

13、通過探測電流源向所述發(fā)光二極管陣列中的發(fā)光二極管施加探測電流；

14、測量所述發(fā)光二極管在所述探測電流下的正向電壓；

15、基于所述正向電壓與預(yù)設(shè)的結(jié)溫-電壓特性關(guān)系，計(jì)算獲得所述發(fā)光二極管的結(jié)溫，并構(gòu)成所述實(shí)時(shí)溫度向量。

16、優(yōu)選的，所述動態(tài)模型生成模塊包括：

17、通過預(yù)設(shè)的熱致漂移模型與所述實(shí)時(shí)溫度向量，計(jì)算獲得熱力修正矩陣；

18、組合預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)光學(xué)串?dāng)_矩陣與所述熱力修正矩陣，生成所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣。

19、優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)光學(xué)串?dāng)_矩陣為在基準(zhǔn)溫度環(huán)境下，通過標(biāo)定所述發(fā)光二極管陣列的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)獲得的數(shù)據(jù)矩陣；

20、所述預(yù)設(shè)的熱致漂移模型為通過分析在不同溫度環(huán)境下光學(xué)串?dāng)_矩陣相對于所述基準(zhǔn)光學(xué)串?dāng)_矩陣的變化量獲得的數(shù)據(jù)模型。

21、優(yōu)選的，所述補(bǔ)償向量計(jì)算模塊包括：

22、計(jì)算所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣的逆矩陣，獲得動態(tài)光學(xué)串?dāng)_逆矩陣；

23、將所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_逆矩陣與所述目標(biāo)亮度向量進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，生成所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量。

24、優(yōu)選的，所述計(jì)算所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣的逆矩陣，獲得動態(tài)光學(xué)串?dāng)_逆矩陣的步驟通過矩陣求逆公式計(jì)算，所述矩陣求逆公式為：

25、

26、式中，為所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_逆矩陣；adj(ocmdynamic(t))為所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣的伴隨矩陣；det(ocmdynamic(t))為所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣的行列式；

27、所述將所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_逆矩陣與所述目標(biāo)亮度向量進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，生成所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量的步驟，通過矩陣向量乘法公式計(jì)算，所述矩陣向量乘法公式為，

28、

29、式中，lcomp(t)為所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量；btarget(t)為所述目標(biāo)亮度向量。

30、優(yōu)選的，所述驅(qū)動控制模塊包括：

31、將所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量的各分量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制信號占空比；

32、根據(jù)所述脈沖寬度調(diào)制信號占空比生成多路脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動信號；

33、將所述多路脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動信號施加至所述發(fā)光二極管陣列，驅(qū)動所述發(fā)光二極管陣列發(fā)光。

34、本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于電視背光的發(fā)光二極管動態(tài)背光控制方法，包括以下步驟：

35、實(shí)時(shí)采集電視畫面亮度數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)亮度向量；

36、施加探測電流至所述發(fā)光二極管陣列中的發(fā)光二極管，測量所述發(fā)光二極管的正向電壓，并基于所述正向電壓計(jì)算獲得實(shí)時(shí)溫度向量；

37、基于所述實(shí)時(shí)溫度向量與預(yù)設(shè)的熱致漂移模型，計(jì)算獲得熱力修正矩陣，并組合預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)光學(xué)串?dāng)_矩陣與所述熱力修正矩陣，生成一動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣；

38、基于所述目標(biāo)亮度向量與所述動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣，計(jì)算獲得預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量；

39、將所述預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量轉(zhuǎn)換為多路脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動信號，并施加所述多路脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動信號至所述發(fā)光二極管陣列。

40、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

41、1.本發(fā)明通過采用以氮化鎵材料為基礎(chǔ)的新型貼片式高色域白光發(fā)光二極管，并將其構(gòu)造成陣列作為電視背光源，為高品質(zhì)圖像顯示提供了卓越的光源基礎(chǔ)。相較于傳統(tǒng)背光方案，這種高性能發(fā)光二極管具備更寬廣的發(fā)光光譜，能夠顯著提升電視畫面的色彩表現(xiàn)范圍，同時(shí)其固有的快速電光響應(yīng)特性，也為實(shí)現(xiàn)高刷新率下的動態(tài)背光精準(zhǔn)控制提供了必要的硬件前提。

42、2.通過構(gòu)建包含實(shí)時(shí)溫度估計(jì)和動態(tài)模型生成的完整算法閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)了對背光系統(tǒng)物理特性的精確建模與補(bǔ)償，從而根本上提升了背光控制的精確性和穩(wěn)定性。具體而言，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取發(fā)光二極管陣列的溫度分布，并基于此生成一個(gè)同時(shí)包含了光學(xué)串?dāng)_與熱致漂移效應(yīng)的動態(tài)光學(xué)串?dāng)_矩陣。該發(fā)明點(diǎn)在于，它摒棄了依賴靜態(tài)、理想化模型的傳統(tǒng)方法，轉(zhuǎn)而根據(jù)系統(tǒng)真實(shí)的、隨時(shí)間變化的物理狀態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，確保了無論在何種工作時(shí)長與負(fù)載下，背光的輸出亮度都能精確匹配畫面需求。

43、3.通過將基于動態(tài)模型的逆運(yùn)算補(bǔ)償算法與精細(xì)化的分區(qū)驅(qū)動控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對高動態(tài)范圍(hdr)內(nèi)容的卓越表現(xiàn)力。該算法能夠基于目標(biāo)亮度與實(shí)時(shí)的動態(tài)物理模型，反向計(jì)算出已預(yù)先抵消了所有物理失真效應(yīng)的預(yù)補(bǔ)償驅(qū)動向量。這一發(fā)明點(diǎn)使得驅(qū)動控制模塊能夠?qū)γ恳粋€(gè)背光分區(qū)進(jìn)行高度獨(dú)立的精確控制，極大提升了畫面的對比度、層次感和暗部細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，使得亮場更耀眼、暗場更深邃，完美再現(xiàn)了高動態(tài)范圍內(nèi)容的視覺沖擊力。