CN101000419A

CN101000419A - 色序型液晶显示器及其显示方法和发光二极管背光装置

Info

Publication number: CN101000419A
Application number: CNA2007100022725A
Authority: CN
Inventors: 马玫生; 黄雪瑛
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2007-07-18

Abstract

本发明提供一种色序型液晶显示器及其显示方法和发光二极管背光装置，该色序型液晶显示器包含有一液晶显示面板、一背光装置以及一影像数据控制装置，该色序型液晶显示器所使用的背光除了红色、绿色、蓝色三个基本色光之外，并利用色度空间坐标与三个基本色光不同的至少一种额外色光作为组成背光，以实现扩大显示器的色域的目的。

Description

色序型液晶显示器及其显示方法和发光二极管背光装置

技术领域

本发明关于一种液晶显示器，更明确而言，尤其关于一种可有效扩大色域(color gamut)的色序型液晶显示器。

背景技术

传统薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)使用白色背光，并利用R、G、B三色的彩色滤光片来达到色彩显示的效果。而色序型液晶显示器则是不使用滤光片，而是使用R、G、B三色的光源在一个帧(frame)的时间内依序发光，利用人类眼睛的视觉暂留现象而使三种色光做加法混色，达到色彩显示的效果。

液晶显示器包含液晶面板与背光模块，液晶面板包含上基板与下基板，在上基板与下基板中间夹有液晶，上下基板包含由多个像素构成的阵列，各像素在上下基板都具有对应的上下电极。背光模块包含红绿蓝三色光源提供色序法混色所需的光源。数据信号按红绿蓝的顺序输入到LCD面板，背光模块按输入到LCD面板的数据作色光开启关闭的动作，输入到LCD面板的显示信号会转换成像素电极电压控制液晶的行为，可控制背光通过像素的光量，从而调节由背光模块发出各色光的比例而混成不同的明暗色。

分别具有特定主波长的R、G、B三色背光在色度空间上各有一坐标，这三个坐标围成的区域就称为色域，也就是显示器能够展现的色彩范围。

就色彩显示的角度而言，显示器的色域愈广，代表其色彩显示的能力愈强。然而，在现有技术的色序型液晶显示器中，所使用的R、G、B三色背光的色坐标所围成的范围被这三色所在的色坐标所局限。因此，如能有效扩大色域，将是色序型液晶显示器的重大改进。

因此需要一种能够有效扩大色彩显示的色域的新型色序型液晶显示器。

发明内容

本发明的目的是提供一种色序型液晶显示器，其可有效扩大其色彩显示的色域。

根据本发明的色序型液晶显示器包含有：一LCD面板，其具有上基板及下基板，上基板与下基板中间夹有液晶，上基板及下基板具有电路及像素矩阵，每一像素具有上下电极，通过控制上下电极间所夹的电压来控制液晶穿透度，该LCD面板是根据影像数据信号施加不同电压来控制背光通过液晶的光量；一LED背光装置，提供该LCD显示面板显示色彩所需的背光，该LED背光装置具有三个发出三种基本色光的光源，并具有至少一个发出额外色光的额外光源，额外光源发出的额外色光的主波长和色坐标与三个基本色光的主波长和色坐标不同，基本色光的光源以及额外色光的额外光源是以一个帧所分割的子帧为单位按照预定顺序开关而发出色光，三种基本色光以及额外色光需调整强度实现白平衡；一转换装置，对外部输入的影像数据转换成所述多个基本色光为构成单位的数据信号；一影像数据控制装置，控制背光装置各帧以及各子帧的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及转换后的数据信号到LCD面板，该影像数据在不同色光的子帧依序施加电压至该液晶显示面板的像素电极以调整液晶穿透率，控制通过像素的光量以使其能呈现正确的灰阶，在像素阵列构成图案。

本发明提供一种色序型液晶显示器，包含有：一液晶显示面板，具有液晶以及通过施加电压而控制液晶穿透度的像素阵列；一背光装置，该背光装置具有三个基本色光的光源，并具有一额外色光的额外光源，该额外光源发出的额外色光的色坐标与所述三个基本色光的色坐标不同，所述基本色光的光源以及该额外色光的额外光源按照预定顺序开关而发出色光；以及一影像数掘控制装置，控制该背光装置各帧以及各子帧的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及数据信号到LCD面板。

根据所述的色序型液晶显示器，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

根据所述的色序型液晶显示器，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

根据所述的色序型液晶显示器，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

根据所述的色序型液晶显示器，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光其中之一相同。

根据所述的色序型液晶显示器，其中所述光源的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光接连发出。

根据所述的色序型液晶显示器，其中所述光源的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光间隔发出。

本发明还提供一种发光二极管背光装置，包含有：三个基本光源，发出三种基本色光；一额外光源，发出一色光，该色光的色坐标与所述三种基本色光的色坐标不同。

根据所述的发光二极管背光装置，还包含：一反射板，用以使入射光朝预定方向反射；一导光板，用以使入射光散布到整个导光板并朝预定方向射出；一扩散片，用以使入射光均匀分散到整个面积达到均匀出光的效果；以及一棱镜片，使不同方向的入射光朝预定方向出射。

根据所述的发光二极管背光装置，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

根据所述的发光二极管背光装置，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

根据所述的发光二极管背光装置，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

根据所述的发光二极管背光装置，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光其中之一相同。

本发明还提供一种用于色序型液晶显示器的显示方法，该液晶显示器包含有一液晶显示面板，该面板具有液晶以及通过施加电压而控制液晶穿透度的像素阵列，并根据数据信号施加不同电压至该液晶显示面板的像素以控制背光通过液晶的光量，该方法包含：提供该液晶显示面板显示影像所需的背光，该背光包含三个基本色光，以及一额外色光，该额外色光的色坐标与所述三个基本色光的色坐标不同，所述基本色光以及该额外色光以一个帧所分割的子帧为单位按照预定顺序开关而发出；以及控制各帧以及各子帧的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及数据信号到液晶显示面板；控制在不同色光的子帧依序施加电压至该液晶显示面板的像素电极。

根据所述的方法，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

根据所述的方法，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

根据所述的方法，其中该额外色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

根据所述的方法，其中该额外色光的主波长与所述三个基本色光其中的一相同。

根据所述的方法，其中所述色光的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光接连发出。

根据所述的方法，其中所述色光的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光间隔发出。

本发明的色序型液晶显示器及其显示方法和发光二极管背光装置所使用的背光除了红色、绿色、蓝色三个基本色光之外，并利用色度空间坐标与三个基本色光不同的至少一种额外色光作为组成背光，从而扩大了显示器的色域。

附图说明

图1是概略显示根据本发明的色序型液晶显示器主要结构的示意图；

图2是侧光型背光模块结构图；

图3显示根据本发明的一实施例各色光在一个帧的各子帧的开关时序；以及

图4显示现有技术的色序型液晶显示方式以及根据本发明的色序型液晶显示方式所实现的色域范围。

其中，附图标记说明如下：

10 LCD面板

20 LED背光装置

21 反射板

22 导光板

23 扩散片

24 棱镜片

30 转换装置

40 影像数据控制装置

201 光源

202 光源

203 光源

211 光源

213 光源

具体实施方式

以下将参照附图详细说明本发明的技术内容。

图1是概略显示根据本发明的色序型液晶显示器主要结构的示意图。本发明的色序型液晶显示器包含有一LCD面板10、一LED背光装置20、一转换装置30以及一影像数据控制装置40。以下将详细说明这些组成。

该LCD面板10具有上基板、下基板，并具有由多个像素电极构成的设置在上下基板其中之一上的像素阵列，液晶分子是在上下基板之间。

根据本发明的一实施例，该LED背光装置20的实施可为侧光型背光模块，其基本结构如图2所示。该背光装置20包含多个光源201、202、203、211、213，在下文将详细说明。该背光装置20还包含有：反射板21，用以将入射的光线反射朝上；导光板22，用以使光源的入射光经过多次折射、反射而使光线散布到整个导光板形成一个均匀的面光源；扩散片23，用以使导光板发出的光线更加均匀分散到整个表面达到均匀出光的效果；以及棱镜片24，使不同方向的入射光经由折射与反射的效应而使出射光的方向朝上。

该背光装置20的光源除了红光、绿光、蓝光三色基本光源201、202、203以外，并具有额外光源211、213。在本实施例中，额外光源211、213分别为主波长与基本红光光源、蓝光光源的主波长不同的另一红光光源以及另一蓝光光源。亦即，在本实施例中，该LED背光装置20具有5个光源，分别为主波长不同的R1、R2光源201、211，以及G光源202，还有主波长不同的B1、B2光源203、213。应注意的是，虽然在此以与基本色同色而主波长不同的红光光源、蓝光光源作为附加的额外光源，但额外光源的选择并不受限于此。在此处，同色的定义与一般色彩学的认知相同。例如，三原色以外的其它色彩的光源也可使用，例如青绿(cyan)光，或是黄光(Y)。甚至与三个基本光源其中之一具有同样主波长，但是在色度空间上的色坐标不同的色光也可使用，在下文将加以说明。此外，额外光源的数目也不受限制，在此例中是使用两个额外光源，然而，一个额外光源或者更多额外光源也可使用，可依需要而定。并使原本R、G、B三种色光可实现的白平衡，能够由例如R1、R2、G、B1、B2五种色光实现。

如上所述，本发明的色序型液晶显示器还包含有一转换装置30。由于外部输入的影像数据是依照原本R、G、B来设定的，而现在光源增加为R1、R2、G、B1、B2，输入至LCD面板的数据信号也分解为R1、R2、G、B1、B2。因此，例如在本实施例中，转换装置30对影像数据进行转换，针对每一色光调整像素电极对液晶施加的电压以控制通过液晶的光量，以便能呈现正确的色调及灰阶。

经由影像数据控制装置40的控制，色序液晶显示器中背光装置的各个光源在一个帧的时间内依序发光以达到色彩显示的效果。各色光的光量的比例可通过调整液晶穿透率来实现。在本实施例中，将一个帧分割成六个子帧，其中在第一子帧期间为R1光源发光，在第二子帧期间为R2光源发光，在第三及第四子帧期间为G光源发光，在第五子帧期间为B1光源发光，而在第六子帧期间为B2光源发光，如图3所示。在此例中，各子帧的时间周期相等。如前所述，在此处同色系的概念与一般色彩学相同。根据本实施例，在一个帧的时间内，光源的发光时序是依照R1、R2、G、G、B1、B2操作。也就是说，这五个色光可以同色系不同波长的色光相邻的顺序(例如R1与R2接连发光)开关，并在每个色光发光的同时，LCD面板10的各像素同步输入相对应的数据信号，使液晶达到预定的穿透度控制各色光的混色比例，以使画面能正确的呈现。这五个色系构成一个单一图案的基本原色。然而，其它安排也是可行的，例如同样将一个帧切割为六个子帧，发光顺序可变更为：R1、G、B1、R2、G、B2或R1、B1、R2、B2、G、G或B1、R2、B2、G、R1、G...等。或者，每个帧分割成三个子帧，上述R1、G、B1、R2、G、B2的发光顺序可以两个帧时间完成，例如第一帧R1、G、B1，第二帧R2、G、B2。总之，子帧的切割，可依照需要加以安排设计，并指示LED背光装置20依照所安排的顺序发光，不一定要依照某特定的发光顺序才可动作。优选地，每个帧中的各个子帧所占时间相等，这样利于控制。然而，若各子帧的时间不等，也是可行的。此帧的时间、频率与子帧的时间、频率是在帧控制装置40中加以控制。

本实施例中，假设R1光源的主波长为610nm，其CIE色度值(亦即色坐标)为(0.664，0.336)；R2光源的主波长为630nm，色坐标为(0.685，0.315)；G光源的主波长为525nm，色坐标为(0.166，0.735)；B1光源的主波长为470nm，色坐标为(0.124，0.075)；而B2光源的主波长为455nm，色坐标为(0.148，0.040)。请参见图4，当只使用R1、G、B1三个光源时，显示器的色域如图中实线所框出的三角形范围所示，其色域为109.1％。而当使用R1、R2、G、B1、B2五个光源时，显示器的色域如图中虚线所框出的五角形范围所示，其色域达到115.2％。

在本实施例中，使用主波长与三个基本色光不同的额外同色光源以达到扩大色域的效果。然而，如前所述，即使主波长相同的色光也可以采用。色彩学上有同色异谱的现象，亦即，相同主波长的同色色光，在频谱上有差异，导致色坐标不同。例如两个红色色光的主波长都是615nm，而因为频谱不同，其色坐标分别为(0.6207，0.3204)以及(0.6278，0.3204)。上述两个红色色光，如果其中一个红色色光作为三个基本色光之一，则另一个红色色光可以当作额外光源。应注意的是，无论是采用主波长不同或是相同的色光作为额外色光，其色坐标必须与三个基本色光不同，此外，额外色光的色坐标必须落在三个基本色光在色度空间所围成的色域之外，才有扩大色域的效果。

虽然本发明已用优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种色序型液晶显示器，包含有：

一液晶显示面板，具有液晶以及通过施加电压而控制液晶穿透度的像素阵列；

一背光装置，该背光装置具有三个基本色光的光源，并具有一额外色光的额外光源，该额外光源发出的额外色光的色坐标与所述三个基本色光的色坐标不同，所述基本色光的光源以及该额外色光的额外光源按照预定顺序开关而发出色光；以及

一影像数据控制装置，控制该背光装置各帧以及各子帧的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及数据信号到液晶显示面板。

2.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

3.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

4.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

5.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光其中之一相同。

6.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中所述光源的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光接连发出。

7.如权利要求1所述的色序型液晶显示器，其中所述光源的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光间隔发出。

8.一种发光二极管背光装置，包含有：

三个基本光源，发出三种基本色光；

一额外光源，发出一色光，该色光的色坐标与所述三种基本色光的色坐标不同。

9.如权利要求8所述的发光二极管背光装置，还包含：

一反射板，用以使入射光朝预定方向反射；

一导光板，用以使入射光散布到整个导光板并朝预定方向射出；

一扩散片，用以使入射光均匀分散到整个面积达到均匀出光的效果；以及

一棱镜片，使不同方向的入射光朝预定方向出射。

10.如权利要求8所述的发光二极管背光装置，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

11.如权利要求8所述的发光二极管背光装置，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

12.如权利要求8所述的发光二极管背光装置，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

13.如权利要求8所述的发光二极管背光装置，其中该额外光源所发出的色光的主波长与所述三个基本色光其中之一相同。

14.一种用于色序型液晶显示器的显示方法，该液晶显示器包含有一液晶显示面板，该面板具有液晶以及通过施加电压而控制液晶穿透度的像素阵列，并根据数据信号施加不同电压至该液晶显示面板的像素以控制背光通过液晶的光量，该方法包含：

提供该液晶显示面板显示影像所需的背光，该背光包含三个基本色光，以及一额外色光，该额外色光的色坐标与所述三个基本色光的色坐标不同，所述基本色光以及该额外色光以一个帧所分割的子帧为单位按照预定顺序开关而发出；以及

控制各帧以及各子帧的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及数据信号到液晶显示面板；

控制在不同色光的子帧依序施加电压至该液晶显示面板的像素电极。

15.如权利要求14所述的方法，其中该额外色光的色坐标落在所述三个基本色光的色坐标围成的色域以外。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述三个基本色光为红、绿、蓝色光。

17.如权利要求14所述的方法，其中该额外色光的主波长与所述三个基本色光均不同。

18.如权利要求14所述的方法，其中该额外色光的主波长与所述三个基本色光其中的一相同。

19.如权利要求14所述的方法，其中所述色光的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光接连发出。

20.如权利要求14所述的方法，其中所述色光的发光顺序是使同色的基本色光与额外色光间隔发出。