CN100526945C - 液晶显示器及控制该液晶显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器及其控制方法，该液晶显示器包括：液晶显示面板；发光二极管器件，划分成多个分隔区，其中，各分隔区能够独立于相邻分隔区被驱动；用于各分隔区的导光部分，用于将从发光二极管器件产生的光引向液晶显示面板；图像计算部分，用于将液晶显示面板划分成多个区域并通过使用图像数据来计算各区域的亮度；逆变器，用于向发光二极管器件的分隔区的每个分别供电；逆变器控制器，用于控制逆变器，以基于计算出的亮度向分隔区的每个分别供电。因此，本发明基本上解决了以上和其它问题，并提供了一种发光二极管的亮度根据划分的屏幕的区域改变且不难控制各区域的亮度的液晶显示器。

Description

液晶显示器及控制该液晶显示器的方法
本申请要求于2005年9月5日在韩国知识产权局提交的第2005-0082194号韩国专利申请的权益，其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器。更具体地讲，本发明涉及一种发光二极管的亮度根据屏幕的区域改变的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括：LCD面板，具有在其上形成有薄膜晶体管(TFT)的TFT基底和在其上形成有滤色器的滤色器基底；液晶层，设置在TFT基底和滤色器基底之间。由于LCD面板自身不发光，所以LCD还可包括在TFT基底的后面作为用于提供光的光源的背光单元。根据液晶层中的液晶的取向来调节从背光单元产生的光的透射率。
背光单元的光源可以是冷阴极荧光灯(CCFL)、外置电极荧光灯(EEFL)、有机发光二极管(OLED)等。近来，具有良好的颜色再现性和亮度的发光二极管(LED)已经变得普遍。
通常，LED为LCD面板提供恒定强度的光，而与屏幕上显示的图像无关。因此，如果在屏幕上显示暗图像，则LED的光泄漏。因此，对比度差且能耗利用浪费。
近来，已经开发出一种屏幕被划分成多个区域的方法，因此，LED根据区域可具有不同的亮度。如果采用这样的方法，则亮屏幕更亮，暗屏幕更暗。因此，可提高显示品质。然而，由于LED的光影响其它相邻区域，所以难以控制亮度。
因此，需要一种发光二极管的亮度根据划分的屏幕的区域来改变的系统和方法。
发明内容
因此，本发明实施例的一个目的在于基本上解决以上和其它问题，并提供一种液晶显示器，在该液晶显示器中，发光二极管的亮度根据划分的屏幕的区域改变且不难控制各区域的亮度。
本发明实施例另外的特征将在随后的描述中被阐释，从描述中将会部分地清楚，或者可通过实施本发明而获知。
通过提供一种液晶显示器可实现本发明实施例的上述和/或其它方面，该液晶显示器包括：液晶显示面板；发光二极管器件，划分成多个分隔区，其中，各分隔区能够独立于相邻的分隔区被驱动；用于各分隔区的导光部分，用于将从发光二极管器件产生的光引向液晶显示面板；图像计算部分，用于将液晶显示面板划分成多个区域，并通过使用图像数据来计算各区域的亮度；逆变器，用于向发光二极管器件的分隔区的每个分别供电；逆变器控制器，用于控制逆变器，以基于计算出的亮度向分隔区的每个分别供电。
根据本发明实施例的一个方面，发光二极管器件设置在液晶显示面板的基本上整个后表面上。
根据本发明实施例的一个方面，导光部分包括设置在发光二极管器件和液晶显示面板之间的透明柱。
根据本发明实施例的一个方面，透明柱基本上环绕发光二极管器件。
根据本发明实施例的一个方面，面向液晶显示面板的透明柱的截面为矩形形状。
根据本发明实施例的一个方面，面向液晶显示面板的透明柱的截面为六边形形状。
根据本发明实施例的一个方面，透明柱的截面向着液晶显示面板变宽。
根据本发明实施例的一个方面，导光部分包括用于划分分隔区的分隔体。
根据本发明实施例的一个方面，分隔体比发光二极管器件高。
根据本发明实施例的一个方面，分隔体包括白色膜。
根据本发明实施例的一个方面，分隔体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)材料。
根据本发明实施例的一个方面，导光部分包括多个子导光板，发光二极管器件设置在各子导光板的光入射面上。
根据本发明实施例的一个方面，子导光板设置在同一面上。
根据本发明实施例的一个方面，子导光板具有楔形形状。
根据本发明实施例的一个方面，子导光板的光出射面基本上平行于液晶显示面板。
根据本发明实施例的一个方面，该液晶显示器还包括：主导光板，设置在多个子导光板和液晶显示面板之间；光源，设置在主导光板的光入射面上。
根据本发明实施例的一个方面，将图像计算部分构造为计算各区域的颜色值，将逆变器控制器构造为控制逆变器，以基于计算出的颜色值向发光二极管器件分别供电。
根据本发明实施例的一个方面，用于发光二极管器件的分隔区和所述区域彼此对应。
通过提供一种控制液晶显示器的方法可实现本发明实施例的上述和/或其它方面，该方法包括：将发光二极管器件划分成多个分隔区，其中，各分隔区能够独立于相邻的分隔区被驱动；设置用于各分隔区的导光部分，用于将从发光二极管器件产生的光引向液晶显示面板；将液晶显示面板划分成多个区域，并通过使用图像数据来计算各区域的亮度；基于计算出的亮度来向发光二极管器件的分隔区的每个分别供电。
根据本发明实施例的一个方面，该方法还包括：计算各区域的颜色值；基于计算出的颜色值向发光二极管器件分别供电。
应该理解，上述的总体描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，并意在提供对如权利要求的本发明的进一步解释。
附图说明
下面通过结合附图来描述示例性实施例，本发明实施例的以上和/或其它特征及优点将变得清楚且更易于理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的示例性LCD的框图；
图2是根据本发明第一实施例的示例性LCD的剖视图；
图3是示出根据本发明第一实施例的关于LED和导光部分的示例性布置的视图；
图4是示出根据本发明第一示例性实施例的LCD中的光路的视图；
图5是示出根据根据本发明第一实施例的LCD中的分隔区的亮度的视图；
图6是示出根据根据本发明第一实施例的LCD中的分隔区的亮度和颜色的视图；
图7是示出根据本发明第二实施例LED和导光部分之间的示例性布置的视图；
图8是示出根据本发明第三实施例LED和导光部分之间的示例性布置的透视图；
图9是示出根据本发明第三实施例的LCD中的光路的视图；
图10是根据本发明第四实施例的示例性LCD的剖视图；
图11是根据本发明第四实施例的LCD中的导光部分的透视图；
图12是根据本发明第五实施例的示例性LCD的剖视图。
整个附图中，相同的标号将被理解为指代相同的部分、组件和结构。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，在附图中示出本发明实施例的示例，其中，相同的标号始终指代相同的元件。以下通过参照附图来描述实施例，以解释本发明的实施例。
将参照图1至图3来描述根据本发明第一实施例的示例性LCD。
图1是根据本发明第一实施例的LCD的框图，图2是根据本发明第一实施例的LCD的剖视图。图3是示出根据本发明第一实施例LED和导光部分的布置的视图。
本发明实施例的LCD 1包括：LCD面板100；栅驱动器210和数据驱动器220，连接到LCD面板100；连接到栅驱动器210的驱动电压发生器330和连接到数据驱动器220的灰阶电压发生器340；信号控制器310，控制以上组件并从图形控制器320接收图像信号。还将来自图形控制器320的图像数据提供给图像计算部分410。图像计算部分410将单独区域的亮度提供给控制逆变器430的逆变器控制器420。逆变器430供应用于LED 440的电能。
LCD面板100包括其上形成有滤色器的滤色器基底101和其上形成有TFT的TFT基底102。将液晶层141布置在通过两个基底101和102形成的空间中，例如，布置在液晶盒中，密封剂131沿着两个基底101和102的边缘布置。
驱动电压发生器330产生用于导通TFT的栅导通电压Von、用于截止TFT的栅截止电压Voff、施加到共电极的共电极电压Vcom等，并将它们提供给栅驱动器210。
灰阶电压发生器340产生与LCD 1的亮度相关的多个灰阶电压，并随后将它们提供给数据驱动器220。
也被称作扫描驱动器的栅驱动器210连接到栅线111，并将栅信号从驱动电压发生器330施加到栅线111，其中，所述栅信号包括栅导通电压Von和栅截止电压Voff的组合。
将来自灰阶电压发生器340的灰阶电压施加到也被称作源驱动器的数据驱动器220。数据驱动器220根据信号控制器310的控制选择用于数据线121的灰阶电压，并将灰阶电压作为数据信号施加到数据线121。数据驱动器220包括：柔性印刷电路(FPC)221，其第一侧连接到TFT基底102；驱动芯片222，安装在FPC 221上；印刷电路板(PCB)223，连接在FPC 221的第二侧上。这里，图2中示出的数据驱动器220为薄膜覆晶(COF)型。然而，可使用其它类型的数据驱动器，例如载带封装(TCP)或玻璃覆晶(COG)型。可以以与数据驱动器220的方式基本相同的方式设置栅驱动器210，可将栅驱动器210形成在TFT基底102上。
信号控制器310产生用于控制栅驱动器210、数据驱动器220、驱动电压发生器330、灰阶电压发生器340等的操作的控制信号，因此提供用于栅驱动器210、数据驱动器220和驱动电压发生器330的每个的控制信号。
图像计算部分410从图形控制器320接收图像数据，并将LCD面板100例如屏幕划分成多个区域并计算各区域的亮度。逆变器控制器420控制逆变器430，使得基于图像计算部分410提供的计算出的数值将电能施加到LED440。
安装在LED电路板441上的LED 440设置在LCD面板100的基本上整个后表面上。将LED 440设置为宽3行，长5行，因此LED 440的总数为15个。这仅仅作为一个示例来示出，本发明的其它实施例可包括所需的任何数目的LED。图3中示出的LED 440的每个提供白光。为了这个目的，LED 440可包括RGB多单元，但并不局限于此。
反射板442反射从LED 440产生的光，并将反射的光引向LCD面板100。反射板442设置在LED电路板441的基本上整个表面上。将反射板442对应于布置LED 440的地方的部分去除。
漫射片443包括基板和具有形成在基板上的珠子的涂层。如果将从LED440产生的光直接供应到LCD面板100，则用户识别LED 440的布置类型。因此，LCD 1不具有均匀的亮度。为了防止这种结果，设置漫射片443，漫射片443均匀地漫射从LED 440产生的光，并随后将漫射光通过棱镜膜444和保护膜445提供给LCD面板100。
将多个三棱镜以预定的排列放置在棱镜膜444上。棱镜膜444在垂直于LCD面板100的表面的方向上会聚从漫射片443漫射的光。优选地，采用两个棱镜膜444，形成在棱镜膜444上的微棱镜彼此形成预定的角度。通过棱镜膜444的光主要向上传播，从而形成均匀的亮度分布。
位于调光部分的顶部的保护膜445保护可易于擦伤的棱镜膜444。
多个透明柱451作为导光部分形成在LED 440和漫射片443之间。这个示例中的透明柱451的数目是15个，对应于LED 440的数目，但是本发明的实施例并不局限于此。各透明柱451具有环绕相应的LED 440的方柱形状，并向着上部变宽，例如，向着LCD面板100变宽。相邻的透明柱451的上侧彼此邻近设置。各透明柱451可由丙烯酸树脂或聚碳酸酯(PC)材料制成。此外，与示出的示例性实施例不同，各透明柱451可以是宽度大于高度的板形形状。
设置基板500，基板500包括上基板501和下基板502，并容纳LCD面板100和LED 440。
现在将更加详细地说明LCD 1的示例性操作。
将红色、绿色和蓝色(RGB)图像数据R、G和B以及用于控制图像数据的显示的输入的控制信号从图形控制器320提供给信号控制器310。例如，输入的控制信号可包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟CLK、数据使能信号DE等。信号控制器310基于输入的控制信号产生栅控制信号、数据控制信号和电压选择控制信号VSC，并将RGB图像数据R、G和B转换成与LCD面板100的操作条件对应。然后，将栅控制信号传送到栅驱动器210和驱动电压发生器330，将数据控制信号和处理过的RGB图像数据R′、G′和B′传送到数据驱动器220。此外，将电压选择控制信号VSC传送到灰阶电压发生器340。
栅控制信号包括：垂直同步起始信号STV，用于命令栅导通脉冲(栅信号的高区域)的输出的起始时间；栅时钟信号CPV，用于控制栅导通脉冲的输出时间；栅导通使能信号OE，用于限制栅导通脉冲的宽度；等等。将这些信号中的栅导通使能信号OE和栅时钟信号CPV提供给驱动电压发生器330。数据控制信号包括：水平同步起始信号STH，用于命令灰阶信号的输入；加载信号LOAD或TP，用于命令将相应的数据电压施加到数据线121；控制反转信号RVS，用于将数据电压的极性反转；数据时钟信号HCLK；等等。
首先，灰阶电压发生器340将具有通过电压选择控制信号VSC确定的电压值的灰阶电压提供给数据驱动器220。
栅驱动器210根据来自信号控制器310的栅控制信号将栅导通电压Von依次施加到栅线111。随后导通连接到栅线111的TFT。基本上在同一时间，数据驱动器220根据来自信号控制器310的数据控制信号将对应于关于像素的图像数据R′、G′和B′的来自灰阶电压发生器340的模拟数据电压作为图像信号提供给相应的数据线121，其中，所述像素包括导通开关器件。
将通过数据线121提供的数据信号通过导通的TFT施加到相应的像素。以这种方式，在一帧期间将栅导通电压Von依次施加到所有的栅线111，因此，数据信号被施加到所有的像素。在这一帧之后，将控制反转信号RVS提供给驱动电压发生器330和数据驱动器220，因此改变下一帧中的所有的数据信号的极性。
在本发明第一实施例中，根据LED 440来执行对亮度的控制，因此通过透明柱451减小了相邻的LED 440之间的亮度干扰。现在将参照图4来更加详细地描述示例性实施例。
图4是示出在根据本发明第一实施例的LCD中的光路的视图。来自LED440的光进入环绕LED 440的透明柱451。来自LED 440的一部分光朝上部辐射，例如朝LCD面板100辐射，来自LED 440的另一部分光被透明柱451的侧壁反射并随后指向LCD面板100。
由于透明柱451和周围气体之间折射率的差异，所以从透明柱451的侧壁辐射的光受到限制。随着透明柱451向上部延伸，透明柱451的横截面积增大。因此，来自LED 440的光进入透明柱451的侧壁的入射角更大，因此发生基本上的全反射。因此，由于来自影响另一相邻透明柱451的透明柱451的侧壁的光的量减少，所以对亮度的控制变得更容易。
另外，本发明实施例的LED 440可划分成多个分隔区。此外，LCD面板可划分成多个区域，因此可计算LCD面板的亮度。因此，可基于计算出的亮度来控制提供到各LED 440的电能。现在将参照图5和图6更加详细地描述示例性实施例。
图5是示出根据根据本发明第一实施例的LCD中的分隔区的亮度的视图。图6是示出根据根据本发明第一实施例的LCD中的分隔区的亮度和颜色的视图。
在本发明第一实施例中，LCD面板100例如屏幕的区域与LED 440的分隔区相同。LED 440的一个和透明柱451的一个设置在每一分隔区中。
将来自图形控制器320的RGB图像数据R、G和B输入到图像计算部分410。图像计算部分410将LCD面板100例如屏幕划分成多个区域，并计算各区域的亮度。将多个区域分别设置成具有相同的尺寸。区域的数目可更多，使得对比度提高。然而，对区域的控制变得更加复杂。区域可具有划分成屏幕的横向和纵向的格子形状。
优选地，计算各区域的亮度作为各区域的平均亮度。然而，图像计算部分410可记忆先前帧的图像，使得图像计算部分410可将帧之间亮度的差值提供给逆变器控制器420。优选地，还将来自图形控制器320的垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟CLK以及图像数据提供给图像计算部分410。
逆变器控制器420基于来自图像计算部分410的为各区域计算出的亮度来控制逆变器430。也就是说，对应于高亮度区域的LED 440提供高亮度的光，对应于低亮度区域的LED 440提供低亮度的光。以这种方式，逆变器控制器420控制逆变器430。为了达到这个目的，逆变器430将与各区域的亮度相应的对于各区域可能不同的电能供应到LED 440。因此，根据如在图5中的亮度值(例如，10、60、55)所示的区域的每个来改变提供到屏幕的LED440的亮度。在下一帧中，还根据图像数据来改变LED 440的亮度。
图像计算部分410和逆变器控制器420可被单独地设置，或者可被包含在信号控制器310中。
根据本发明第一实施例，可通过屏幕的区域来调节LED 440的亮度。因此，亮区可更亮，暗区可更暗。在这种情况下，例如，可更加有效地显示爆炸场景(explosion scene)或表达急速闪景的场景。
因此，可改进屏幕的对比度，并可有效地分配用于驱动LED 440的电能。此外，通过使用透明柱451，LED 440的分隔区的一个的亮度基本上不影响相邻分隔区的亮度。
如上所述，根据各区域的亮度来控制对LED 440的驱动。然而，可根据各区域的颜色来控制对LED 440的驱动。
图6示出基于LED 440提供到各区域的光的红色R、绿色G和蓝色B之间的亮度和相对强度。在本发明的这个实施例中，图像计算部分410计算颜色以及各区域的亮度。逆变器控制器420控制逆变器430，以基于颜色和亮度向LED 440供电。例如，如果基于图像计算部分410的计算结果红色R显著地显示在第四区域上，则对应于第四区域的LED 440将红色R提供为更大的程度。在这种情况下，提供到发红光R的LED 440的电能比提供到发蓝光B或绿光G的LED 440的电能更多。由于红光表现出的红色比白光表现出的颜色更加鲜艳，所以可增强显示品质。
本发明第一实施例可具有各种变更和变化。例如，可将多个分隔区设置在一个区域中。此外，可将多个导光部分形成在每一分隔区中。此外，各导光部分可用于引导来自多个LED 440的光。
图7是示出根据本发明第二实施例LED和导光部分之间的示例性布置的视图。
根据本发明第二实施例的导光部分包括与第一实施例的透明柱451基本相同的透明柱452。然而，透明柱452的截面是六边形形状。从LED 440发射的光以圆形形状出射。因此，透明柱452是与圆形更相似的六边形形状，并设置有更多的面，因此可提高光效率。
图8是示出根据本发明第三实施例LED和导光部分之间的示例性布置的透视图。图9是示出根据本发明第三实施例的LCD中的光路的视图。
在本发明第三实施例中，设置分隔体453作为导光部分。分隔体453比LED 440高。被分隔体453环绕的部分被称作分隔区。将多个LED 440设置在每一分隔区中。将具有不同颜色的LED440设置在每一分隔区中，使得通过混合颜色来将白光提供在每一分隔区中。
如图9所示，从LED 440产生的光指向LCD面板100，或者被分隔体453反射并随后指向LCD面板100。因此，通过分隔体453，来自LED 440的光对另一相邻分隔区的亮度影响更小。另外，由于分隔体453的光反射，所以可增大颜色混合的效率。可使用具有良好反射性的白色膜来形成分隔体453，分隔体453可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)等。
图10是根据本发明第四实施例的示例性LCD的剖视图。图11是根据本发明第四实施例的LCD中的导光部分的透视图。
如图10所示，设置多个子导光板454作为导光部分。各子导光板454具有楔形形状并布置在同一面上。各子导光板454的光出射面，例如面向LCD面板的面，基本上平行于LCD面板100。各子导光板454的光入射面设置有LED 440和LED电路板441。
将设置在各子导光板454中的LED 440的亮度区分开，使得可将具有不同亮度的光提供给各区域。将从LED 440的每个产生的光主要提供在相应的子导光板454中，因此，从LED 440的每个产生的光不影响相邻的子导光板454。虽然在图10中未示出，但是优选地，将反射板设置在反射面上，例如，设置在子导光板454的下部上。
图12是根据本发明第五实施例的示例性LCD的剖视图。在本发明第五实施例中，设置子导光板454作为与第四实施例中的描述基本相同的导光部分。
然而，将主导光板460设置在子导光板454和LCD面板100之间。此外，提供主LED 461和主LED电路板462，并将主LED 461和主LED电路板462设置在主导光板460的侧面。
对本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，在本发明中可作出各种变更和改变。因此意图在于，本发明覆盖落入权利要求及其等同物的范围的对本发明的变更和改变。

Claims (9)

1、一种液晶显示器，包括：
液晶显示面板；
发光二极管器件，划分成多个分隔区，其中，所述各分隔区能够独立于相邻的分隔区被驱动；
用于所述各分隔区的导光部分，用于将从所述发光二极管器件产生的光引向所述液晶显示面板；
图像计算部分，用于将所述液晶显示面板划分成多个区域，并通过使用图像数据来计算所述各区域的亮度；
逆变器，用于向所述发光二极管器件的分隔区的每个分别供电；
逆变器控制器，用于控制所述逆变器，以基于计算出的亮度向所述分隔区的每个分别供电，
其中，所述导光部分包括用于划分所述分隔区的分隔体。
2、如权利要求1所述的液晶显示器，其中，将所述发光二极管器件设置在所述液晶显示面板的基本上整个后表面上。
3、如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述分隔体比所述发光二极管器件高。
4、如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述分隔体包括白色膜。
5、如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述分隔体包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯材料。
6、如权利要求1所述的液晶显示器，其中：
将所述图像计算部分构造为除了计算所述各区域的亮度之外还计算所述各区域的颜色值；
将所述逆变器控制器构造为控制所述逆变器，以基于计算出的颜色值和计算出的亮度向所述发光二极管器件分别供电。
7、如权利要求1所述的液晶显示器，其中，用于所述发光二极管器件的分隔区与所述区域彼此对应。
8、一种控制液晶显示器的方法，包括：
将发光二极管器件划分成多个分隔区，其中，所述各分隔区能够独立于相邻分隔区被驱动；
设置用于所述各分隔区的导光部分，所述导光部分用于将从所述发光二极管器件产生的光引向液晶显示面板；
将所述液晶显示面板划分成多个区域，并通过使用图像数据来计算各区域的亮度；
基于计算出的亮度向所述发光二极管器件的分隔区的每个分别供电，
其中，所述导光部分包括用于划分所述分隔区的分隔体。
9、如权利要求8所述的方法，还包括：
除了计算所述各区域的亮度之外，还计算所述各区域的颜色值；
基于计算出的颜色值和计算出的亮度向所述发光二极管器件分别供电。
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