CN100426363C - 显示装置和包括该显示装置的系统 - Google Patents

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Abstract

在LCD监视器中，通过使背光(BLU)产生更多的光，使所显示信息的预定部分(PA)加亮。通过调整驱动面板(LCD)的视频数据，将预定区域(PA)外部的区域保持在基本不变的亮度。增强器(BO)适于控制灯(BLL)，以便由背光(BLU)产生的光量以受控和可预知方式增加，使用户不会注意到预定区域(PA)外部的区域中亮度的过渡。

Description

显示装置和包括该显示装置的系统
技术领域
本发明涉及一种包括显示装置和计算机的系统，其中显示装置具有用于对显示信号进行显示的液晶显示器，计算机用于产生显示信号和增强控制信号用于指示液晶显示器上预定区域所需的增强。本发明还涉及适用于这种系统的显示器。
背景技术
从市场上的菲利浦计算机监视器中，特征显亮(lightframeTM)是公知的。这个特征使用户可以在显示设备的屏幕上选择其中应该提高亮度的区域。如果在该区域上显示自然信息，则这是特别有利的。自然信息包括通常具有比诸如文本的合成信息更低分辨率的照片和影片。通过提高亮度，可以显著提高这种低分辨率信息的感知质量，同时不应该增加高分辨率合成信息的亮度以避免模糊不清。通常，该区域是由操作系统和/或通过在操作系统上运行的应用程序而产生的窗口或一部分窗口。
在阴极射线管中，提高的亮度可以通过局部地增加阴极射线管中高亮度区的束流来实现。
在液晶显示器中，最大亮度由背光的光输出确定。如果必须增加预定区域的光输出，则必须增加背光的光输出，预定区域外部的数据必须适于保持亮度在预定区域外部基本不变。
典型的背光灯驱动器结构在US-A-6078302中公开了。灯单元由灯驱动器电路间歇性地驱动，该灯驱动器电路是给背光单元提供最佳驱动电流的电流源。灯驱动电路经控制开关给灯单元提供电流。驱动电流调节器控制该开关，以便进行驱动电流的脉宽控制。驱动电流调节器可以经亮度控制输入由用户手动调节。
由于电流控制结构和灯的内在行为，在需要改变产生的光量时难以达到灯的快速响应时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种能以受控方式改变其产生的光的特性的背光单元。
本发明的第一方案提供一种系统。本发明的第二方案提供一种显示装置。有利实施例被限定在从属权利要求中。
在LCD监视器中的显亮(Light Frame)实现中，通过调节驱动面板的数据，只有荧光屏上的部分图像必须是高亮的，而荧光屏的其余部分必须是黯淡的。本发明基于以下认识：为了减小由用户感觉到的切换效果，在大致等于黯淡过程所需时间的时间期间内，必须增加由背光产生的光量。一般情况下，灯的光变化的形状应该与LCD相对于时间的传输变化的改变相匹配。缺点是黯淡过程比目前可获得的背光驱动电路的响应快(或慢)。因此，本发明介绍了一种获得与数据的黯淡过程的过渡时间和形状相匹配的、由背光单元的灯产生的光的过渡时间和过渡形状的方式，以便使非高亮区的用户感觉到的切换效果最小。因此，根据灯和LCD的行为，灯电流的控制可以是增加的或减少的。这样，如果灯行为相对于LCD单元太慢，则必须增加电流，反之亦然。
该系统包括具有液晶显示器的显示装置和产生要显示在液晶显示器上的显示信号的计算机。计算机还产生表示液晶显示器上预定区域的所需增强的增强控制信号。预定区域对应一部分显示信号。预定区域可以是一个或多个窗口，这些窗口甚至可以叠加和可以通过操作系统或应用程序来产生。增强可以是增加亮度或适应的白色或其它特征。
显示装置还包括具有背光灯的背光系统，以便照亮液晶显示器。灯驱动器电路驱动背光灯，以便在增强控制信号表示需要增强时改变产生的光的性能。例如，灯光的性能可以是亮度或色温。
信号控制器接收显示信号和增强控制信号以适于显示信号，以便当增强控制信号表示需要增强时，获得预定区域外部的显示信号的基本未改变的显示。通过这种方式，在预定区域的外部，光性能的改变通过适应显示信号来补偿。因而，预定区域外部的(所感觉的)信息显示基本上独立于增强控制信号的状态。
灯驱动器包括耦合到灯驱动器电路的增强器(booster)，用于控制光的性能的变化。因此，增强器控制灯驱动器，以便通过匹配非高亮显示区的改变的方式，改变光的性能。
例如，在灯比LCD单元更慢的系统中，没有增强器，产生的灯亮度将需要几秒的时间到达其最后稳定状态水平。这产生几个问题。
首先，在需要较高亮度的区域外部，通过缓慢适应显示信号难以补偿灯的光输出的缓慢增加。灯的响应取决于使用的灯的特性，并且取决于灯的实际状态(例如其温度)。此外，由于液晶显示器的单元的非线性行为，补偿难以进行。
其次，当被选部分的显示信息需要几秒时间来增强时，用户将会变得困惑。通常，用户将在被选部分上移动鼠标指向器，激活鼠标按钮，并期望立刻响应。如果响应时间太慢和反应需要几秒钟发生，则用户可能断定他操作有误，或者显亮特征没有正常工作。通过增大，只需要几毫秒的时间改变亮度。因而，通过根据本发明的灯控制，显亮特征将给最终用户更深刻的印象，因为高亮区的光变化可以在非常短的时间内实现。优选地，当需要增加光输出时，增强器使附加的电流流过灯，或者当需要减小光输出时，增强器使减少的电流流过灯。这种附加的或减少的电流量使灯更快或更慢地达到稳定状态亮度值。通过这种方式，控制灯，以便由背光产生的光量以受控方式增加，因而，用户不必注意预定区域外部的区域中的过渡，因为通过数据的适应补偿了背光的改变的光输出。
这种附加的/减少的电流的量和形状可以是几个参数如温度、初始和最终所希望亮度值等的函数。
本发明的这些和其它方案将在下面参照实施例进行说明。
附图说明
在附图中：
图1表示根据本发明的计算机和显示装置的系统，
图2表示根据本发明的背光单元的实施例，
图3表示根据本发明的背光单元的实施例，说明其操作的波形图，和
图4表示根据本发明的背光单元的另一实施例。
具体实施方式
图1表示根据本发明的计算机和显示装置的系统。这个实施例涉及由于灯的行为比LCD单元更慢而灯必须被增大的情况。计算机COM提供显示信号DS，该显示信号将要显示在具有液晶显示器LCD的显示装置DAP上。计算机COM还产生增强控制信号ECS，该增强控制信号ECS表示液晶显示器LCD上预定区域PA需要增加的亮度。增强控制信号可以嵌入在显示信号DS中，并由信号控制器SCO进行解码。预定区域PA例如是如图所示的由操作系统或应用程序产生的窗口W1。该窗口部分被窗口W2覆盖。
显示装置DAP还包括具有背光灯BLL的背光单元BLU，背光灯为液晶显示器LCD照明。灯驱动器电路LDC驱动背光灯BLL，以便当增强控制信号ECS表示需要增加亮度时改变产生的光的性能。
信号控制器SCO接收显示信号DS和增强控制信号ECS，从而产生适应的显示信号ADS，以便当增强控制信号ECS表示需要增强时，获得预定区域PA外部的基本不变的显示。适应的显示信号ADS被提供给液晶显示器LCD。通过这种方式，在预定区域PA的外部，通过适应显示信号DS来补偿亮度变化。
灯驱动器电路LDC包括适应背光灯BLL的驱动以控制亮度变化的增强器BO。
图2示出了根据本发明的背光单元的实施例。
增强器B0包括微分器DIF，它接收增强控制信号ECS以便提供微分的控制信号CCS。在优选实施例中，增强控制信号ECS可由为其添加了增强控制信号ECS的用户可调亮度控制信号BCS代替。
加法器AD将微分的控制信号CCS加到电流控制信号CSS上。电流控制信号CSS确定提供给灯BLL的稳定状态电流IL。
反馈元件FN与灯BLL串联设置，以便提供表示灯电流IL的反馈信号FBS。减法器SU从加法器AD的输出信号中减去反馈信号FBS，以便向电流控制器CUD提供错误信号ES。
电流控制器CUD经可控开关CSW向灯BLL提供灯电流IL。可控开关CSW的开/关转换由脉宽调制器PWM控制。脉宽调制器PWM产生脉宽控制信号PWC，该脉宽调制信号PWC具有取决于用户可控亮度控制信号BCS的占空比。
在稳定状态下，流过灯BLL的电流IL由电流控制信号CSS确定。电流IL确定由灯BLL发射的光的亮度。因此，当可控开关CSW闭合时，电流IL精确地保持在所希望的值是很重要的。通过电流反馈回路将电流保持在由电流控制信号CSS表示的所希望的值，其中电流反馈回路包括减法器SU、电流控制器CUD和反馈元件FN。通常，反馈元件FN是电阻器，通过该电阻器电流IL产生作为反馈信号FBS的反馈电压。减法器SU将流过灯BLL的实际测量电流IL与由电流控制信号CSS表示的所希望的电流相对比，以便以公知方式控制电流控制器CUD，以精确地保持电流IL在所希望的值。
灯BLL的亮度由可控开关CSW的占空比控制。只在开关CSW闭合期间电流I L流过灯BLL。如果这个时间相对于开关CSW打开的时间很短(占空比小)，则亮度低。通常，产生用户可控亮度控制信号BCS的用户可控亮度输入经脉宽调制器PWM控制占空比。
因此断定，通过控制占空比获得实际的灯亮度值。在灯BLL的开状态期间，电流IL由闭合的控制回路在所希望的标称值调整，该所希望的标称值对于不同灯类型可以是不同的。
在显亮应用中，背光灯亮度必须从一个值转换到另一个值。如前面所述的，需要所产生亮度的快速和可控响应时间。微分器DIF将增强控制信号ECS微分，以便获得与施加于增强控制信号ECS的阶跃成比例的微分的控制信号CCS。增强控制信号ECS在功能上与亮度控制信号BCS相关。流过灯BLL的电流IL将增大一段很短的时间，因而将更早地到达由亮度控制信号BCS设定的新亮度值。
图3示出了根据本发明的背光单元的实施例，说明操作的波形图。图3示出了增强控制信号ECS、微分的控制信号CCS、和灯BLL的亮度LBR。
在时刻t1之前，增强控制信号ECS，其在这种情况下为亮度控制信号BCS，具有表示第一亮度级的值(不需要增强)。增强控制信号ECS为零，亮度LBR具有级B1。
在时刻t1，增强控制信号ECS进行跳跃J并到达表示第二亮度级的值(增强，本例中为更高的亮度)。在不增大的情况下，微分的控制信号CCS保持零，在亮度LBR达到第二级B2之前需要相对长的时间，如波形UB所示。微分的控制信号CCS表示微分的增强控制信号ECS。通过增大，作为微分的增强控制信号ECS的微分控制信号CCS示出了尖峰。该尖峰在流过灯BLL的电流I L中产生相应的尖峰，并且将更快地到达第二亮度级，如部分虚线的波形BO所示的。
在时刻t2，以同样的方式，灯BLL的亮度LBR在短时间内减小。
由此断定，通常情况下，如果增强控制信号ECS是亮度控制信号BCS，并在预定区域PA内需要更高亮度，则通过增加占空比来增加灯BLL的稳定状态亮度。通过暂时增大流过灯BLL的电流IL可以获得光输出中的快速转变。
图4示出了根据本发明的背光单元的另一实施例。
在本实施例中，微控制器MCU单独地接收增强控制信号ECS或者从显示信号DS中取回它。微控制器MCU产生亮度控制信号BCS，或者如图所示，直接产生脉宽控制信号PWC和电流控制信号CSS。电流控制信号通常是模拟信号，并可以通过过滤由微控制器MCU产生的高频脉宽调制信号而很容易地获得。此外，微控制器MCU具有输入以接收物理参数PHP，如面板或/和灯温度、和/或LCD单元的行为。
任选地，微控制器MCU可接收反馈信号FBS和提供错误信号ES。通过这种方式，可以实现完全地数字控制回路，但是这需要模数转换器ADC，该模数转换器可以是外部的或嵌入在微控制器MCU中。
微控制器MCU知道整个系统的物理参数PHP。在即使用相同的元件组装的不同的制造监视器当中，由于标称值的扩展，这些参数PHP可以不同。优选地，在制造工艺的最后阶段测量参数PHP，并且将其储存在存储器件MEM中，该存储器件MEM可以嵌入在微控制器MCU中。当MCU认识到必须将亮度从一个值改变到另一值时，它产生合适的脉宽控制信号PWC和电流控制信号CSS，以便符合LCD单元的传输变化。由微控制器MCU产生的这些信号将取决于所希望的亮度跳跃，并且可能与由MCU接收的参数PHP相关。
应该注意的是，上述实施例只是示意性的，并不限制本发明，并且本领域普通技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以设计各种替换实施例。例如，灯BLL可以是单个灯，或者可以包括多个灯。反馈元件FN可以是电流互感器。可以加亮几个区域。这些区域可以具有非矩形形状。
在权利要求书中，位于括号内的任何参考标记不构成为对权利要求的限制。术语“包括”不排除该权利要求中列举的以外的其它元件或步骤的存在。在元件前面的术语“一”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助包括几个不同元件的硬件和借助合适的编程计算机来实施。在表示几个装置的器件权利要求中，这些装置中的几个装置可以由一个和硬件的相同项目来体现。在相互不同的从属权利要求中引证某些测量值并不表示不能有利地使用这些测量值的组合。

Claims (10)

1、一种包括显示装置(DAP)和计算机(COM)的系统，所述计算机(COM)用于产生显示信号(DS)和增强控制信号(ECS)，所述增强控制信号(ECS)表示在显示装置(DAP)的显示屏上的预定区域(PA)内显示信号(DS)的所需增强，所述显示装置(DAP)包括：
液晶显示器(LCD)，
具有背光灯(BLL)的背光单元(BLU)，用于产生光以照亮液晶显示器(LCD)，
灯驱动器电路(LDC)，用于驱动背光灯(BLL)，以便当增强控制信号(ECS)表示需要增强时改变所发射光的性能，和
信号控制器(SCO)，用于接收显示信号(DS)和增强控制信号(ECS)，以便为液晶显示器(LCD)提供适应的显示信号(ADS)，从而获得液晶显示器(LCD)的适应传输，其中
灯驱动器电路(LDC)包括增强器(B0)，用于接收增强控制信号(ECS)以便使光的性能改变与液晶显示器(LCD)的适应传输相匹配，从而当增强控制信号(ECS)表示需要增强时，获得在预定区域(PA)外部的显示信号(DS)的基本不变的显示。
2、根据权利要求1的系统，其特征在于光的性能是其亮度。
3、根据权利要求2的系统，其特征在于灯驱动器电路(LDC)包括用于产生经过背光灯(BLL)的电流(IL)的电流控制器(CUD)，增强器(BO)包括用于向电流控制器(CUD)提供电流控制信号(CCS)的装置(DIF)，以便当增强控制信号(ECS)表示预定区域(PA)的亮度的所需增强时，使经过背光灯(BLL)的电流(IL)适应。
4、根据权利要求2的系统，其特征在于灯驱动器电路(LDC)包括：
脉宽调制器(PWM)，用于产生具有占空比的脉宽控制信号(PWC)，所述占空比取决于用户可控亮度控制信号(BCS)，
电流控制器(CUD)、可控开关(CSW)和背光灯(BLL)的串联设置，所述电流控制器(CUD)具有用于接收输入信号(ES)的输入和当可控开关(CSW)闭合时用于向背光灯(BLL)提供预定电流(IL)的输出，所述可控开关(CSW)具有用于接收脉宽控制信号(PWC)的控制输入，以便确定可控开关(CSW)的开和关次数，和
增强器(BO)还包括用于将增强控制信号(ECS)微分的微分器(DIF)，从而获得微分的控制信号(CCS)，和用于将微分的控制信号(CCS)加到电流控制信号(CSS)以提供输入信号(ES)的加法器(AD)。
5、根据权利要求2的系统，其特征在于灯驱动器电路(LDC)包括用于接收物理参数(PHP)的微控制器(MCU)，所述物理参数(PHP)表示(i)液晶显示器(LCD)的传输行为或灯(BLL)的光发射或者表示(ii)液晶显示器(LCD)的传输行为和灯(BLL)的光发射，以便确定电流控制信号(CCS)或脉宽控制信号(PWC)或者确定电流控制信号(CCS)和脉宽控制信号(PWC)。
6、根据权利要求2的系统，其特征在于灯驱动器电路(LDC)包括微控制器(MCU)和存储器(MEM)，所述存储器(MEM)包括物理参数(PHP)的存储数据，所述物理参数(PHP)表示(i)液晶显示器(LCD)的传输行为或灯(BLL)的光发射或者表示(ii)液晶显示器(LCD)的传输行为和灯(BLL)的光发射。
7、一种显示装置，包括：
液晶显示器(LCD)，
具有背光灯(BLL)的背光单元(BLU)，用于产生光以照亮液晶显示器(LCD)，
灯驱动器电路(LDC)，用于驱动背光灯(BLL)以便当增强控制信号(ECS)表示需要增强时，改变所发射光的性能，和
信号控制器(SCO)，用于接收显示信号(DS)和增强控制信号(ECS)，从而向液晶显示器(LCD)提供适应的显示信号(ADS)，以便获得液晶显示器(LCD)的预定区域(PA)外部的适应传输，
其中
灯驱动器电路(LDC)包括增强器(BO)，用于接收增强控制信号(ECS)，以使光的性能改变与液晶显示器(LCD)的适应传输相匹配，以便当增强控制信号(ECS)表示需要增强时获得所述预定区域(PA)外部的显示信号(DS)的基本不变的显示。
8、根据权利要求7的显示装置，其中所述增强器(BO)被构造用于暂时提供附加的或减小的电流流过背光灯(BLL)。
9、根据权利要求7的显示装置，其中光的性能是其亮度，并且灯驱动器电路(LDC)包括用于产生经过背光灯(BLL)的电流(IL)的电流控制器(CUD)，增强器(BO)包括用于向电流控制器(CUD)提供电流控制信号(CCS)的装置(DIF)，以便当增强控制信号(ECS)表示预定区域(PA)的亮度的所需增强时，使经过背光灯(BLL)的电流(IL)适应。
10、根据权利要求7的显示装置，其中光的性能是其亮度，并且其中灯驱动器电路(LDC)包括：
脉宽调制器(PWM)，用于产生具有占空比的脉宽控制信号(PWC)，所述占空比取决于用户可控亮度控制信号(BCS)，
电流控制器(CUD)、可控开关(CSW)和背光灯(BLL)的串联设置，所述电流控制器(CUD)具有用于接收输入信号(ES)的输入和当可控开关(CSW)闭合时用于向背光灯(BLL)提供预定电流(IL)的输出，所述可控开关(CSW)具有用于接收脉宽控制信号(PWC)的控制输入，以便确定可控开关(CSW)的开和关次数，和
增强器(BO)还包括用于将增强控制信号(ECS)微分的微分器(DIF)，从而获得微分的控制信号(CCS)，和用于将微分的控制信号(CCS)加到电流控制信号(CSS)以提供输入信号(ES)的加法器(AD)。
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