CN101151650A

CN101151650A - 具有最佳灯光分割和定时的扫描背光lcd面板

Info

Publication number: CN101151650A
Application number: CNA2006800103904A
Authority: CN
Inventors: H·W·格鲁特胡尔泽
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2008-03-26
Also published as: EP1869659A2; TW200641756A; US20100134402A1; WO2006103611A3; JP2008536164A; WO2006103611A2; KR20080000632A

Abstract

公开了一种液晶显示器(1100)，包括一个液晶显示器面板(1102)、一个背光单元和一个控制器(1104，1200，1300)。该液晶显示器面板(1102)包括多个图像元素，其中所述图像元素被重复刷新，所说背光单元包括多个照明设备(1105)，每个照明设备都与显示器面板(1102)的一部分相关并被布置成为显示器面板(1102)的所述部分提供背光照射，所述控制器(1104，1200，1300)布置成根据与所述相应照明设备相关的部分的位置，来控制图像元素的刷新和由相应于待刷新的图像元素部分的照明设备产生的所说背光之间的定时。控制器包括一个用于所述各个部分的背光照射控制器，该背光照射控制器布置成根据所述各个部分的所述位置控制背光照射定时，其中所述背光照射定时的控制包括所述显示器面板第一端的部分的背光照射定时相对于相应图像元素的刷新定时的一个提前，以及与所述显示器面板(1102)第一端相对的第二端的部分的背光照射定时相对于相应图像元素的刷新定时的一个延迟。此外，还公开了一种用于在这种显示器上显示图像的方法。

Description

具有最佳灯光分割和定时的扫描背光LCD面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器和显示图像的方法。

发明背景

由于LCD(液晶显示器)面板的采样-保持特性，即，LC(液晶)在整个帧期间寻址之后会保持同一个状态，所以LCD面板具有运动模糊的问题。当显示的目标移动时，如在例如TV图像的情况下，这会在观看者的视网膜上产生一个目标的模糊图像。使背光闪光解决了采样-保持的影响，因为光脉冲使显示面板在每个帧曝光一个短的时间。通过分割背光和通过将各个分割部分的闪光定时与显示面板的顺序寻址方案联系起来，光脉冲扫描图像。这通常称为滚动或扫描背光。

在US2002/0067332Al中，其公开了一种具有背光结构的液晶显示设备，该背光结构包括六个光源，每个光源都布置成背光照射显示器的一部分。指出一个问题，如果所有光源都相同地执行点亮和熄灭，那么在上侧和下侧部分显示的图像轮廓就呈现出双影。

根据US2002/0067332Al，通过一直使最上面和最下面的光源点亮，或者通过转换最上面和最下面光源点亮和熄灭的状态，或提高最上面和最下面光源点亮和熄灭的频率，或降低提供给最上面和最下面光源的电源电流，或使最上面和最下面光源与相邻光源间隔开，或向最上面和最下面的光源提供相对于背光结构的其他光源不同的点亮和熄灭的占空比，可以解决上述问题。

然而，这些措施的有效性在实践中看来似乎受到限制，因此需要一种改善的背光控制以避免模糊图像。

发明概述

因此，本发明的目的是提供一种改善的显示器，以及在显示器上显示图像的改善的方法。

本发明基于这样的理解，即，由于背光器件在分割部分之间的光的串扰和LC传输效应的结合，显示器的有效照明根据一定的背光输入信号偏离背光定时。

根据本发明的第一方面，通过独立权利要求1的液晶显示器获得上述目的。更多有利的实施例在从属权利要求中定义。由于改善了部分显示面板的背光照射和该部分内相应像素的刷新之间的定时，该液晶显示器的优点是改善了图像质量，尤其不止改善了显示器中心的图像质量。这些功能不必是线性的或对称的。

提供一个控制器，用于根据显示面板中一个部分的位置控制背光照射和像素刷新之间的定时。

这个控制器优选布置成用于为显示面板第一端上的部分提供一个相对于这些部分中像素刷新的背光照射定时的提前，还用于为显示面板与第一端相对的第二端上的部分提供一个相对于这些部分中像素刷新的背光照射定时的延迟。

为所述第一端上的各个部分提供的提前可以是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数，而为所述另一端上的各个部分提供的延迟可以是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数。

这些方法用于控制考虑有效背光定时的地方的背光定时的优点是相对于相应像素刷新的精确的背光照射，从而降低了产生预重影和后重影图像的风险。

控制器可以包括一个刷新定时控制器，其布置成用于根据显示面板内将要刷新的图像元素的位置相对于所述背光照射控制所述图像元素刷新的定时。

所述刷新定时的控制可以包括一个在所述显示面板第一端位置上的刷新定时相对于与相应图像元素的背光照射定时的延迟和一个在与所述显示面板的所述第一端相对的第二端位置上的刷新定时相对于相应图像元素的背光照射定时的提前。

在所述第一端上的刷新定时的提前可以是一个相应图像元素距离显示器中心的距离的递增函数，而所述另一端上的刷新定时的延迟可以是相应图像元素距离显示器中心的距离的递增函数。

控制与有效背光照射定时有关的刷新定时的这些方法的优点是降低了产生预重影和后重影图像的风险。

照明设备的分布和每个与所述照明设备的任何一个相关的所述部分的尺寸都取决于所述各个部分的所述位置。这样的好处在于这是可以降低产生预重影和后重影图像风险的背光照射单元的最佳设计。

根据本发明的第二方面，通过在一个包括显示面板和背光单元的显示器上显示图像的方法获得上述目的，其中背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与显示面板的一部分相关，从而为显示面板的相应部分提供背光照射，该方法包括下面的步骤：重复刷新显示面板的图像元素；相应于图像元素的刷新背光照射显示面板的每个上述部分；以及根据显示器上的相应位置，控制刷新和背光照射之间的定时。

定时的控制包括控制每个部分的背光照射定时的步骤。

控制背光照射定时的步骤包括下面的步骤：

-相对于相应的图像元素的刷新定时，将所述显示面板第一端上的部分的背光照射定时提前；及

-相对于相应的图像元素的刷新定时，将与所述显示面板的所述第一端相对的第二端上的部分的背光照射定时延迟。

所述第一端上的各个部分的提前可以是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数，而所述另一端上的各个部分的延迟可以是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数。

定时的控制包括控制刷新定时的步骤。

控制刷新定时的步骤包括下面的步骤：延迟所述显示面板的第一端上的图像元素的刷新定时；及将与所述显示面板的所述第一端相对的第二端上的图像元素的刷新定时提前。

所述第一端上的图像元素的刷新定时延迟可以是一个图像元素距离显示器中心的距离的递增函数，而所述另一端上的图像元素的刷新定时提前可以是图像元素距离显示器中心的距离的递增函数。

本发明第二方面的优点与本发明第一方面的优点类似。

附图简述

本发明的上述以及其他目的、特征及优点将通过下面参考附图对本发明优选实施例所作的示意性且非限制性的详细描述而更好地理解，其中：

图1是在没有附近的灯的影响下，单个灯或分割部分的示范性背光脉冲的时间对光信号的图；

图2是说明LC传输曲线的图；

图3是示范性有效背光脉冲的时间对光信号的图；

图4是示出根据现有技术，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图5是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图6是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图7是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图8是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图9是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图10是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图；

图11说明了根据本发明的一个实施例的显示器；

图12是示意性说明了根据本发明一个实施例的背光控制器的方块图；

图13是示意性说明了根据本发明一个实施例的背光控制器的方块图；及

图14说明了分割部分之间的串扰的影响。

优选实施例详述

图1是一个示范性背光脉冲的时间对光信号的图。在这种情况下，背光脉冲是对称的，但任何脉冲波形也是可以的，例如，不对称脉冲。然而，下面描述的影响仍然产生作用，即，有效背光脉冲将具有不同于预定背光脉冲的另一个波形。当前的背光设计不具有理想的分割。由于相邻分割部分的光脉冲的串扰，扫描脉冲是来自临近灯的多个光脉冲的总和。结果，扫描脉冲的波形和相位是由屏幕位置决定的，如图14所示。如图14指出的那样，扫描光脉冲是所有灯的影响1408-1414的总和1401-1407。这是垂直位置决定的，即，取决于实际的分割部分。不良分割的结果是在屏幕的顶部和底部的不对称扫描脉冲。因此，光脉冲的“重心”及时移位，且不再与面板的寻址方案，即，象素的刷新同相。事实上，光脉冲的波形由于非高斯光分布和灯的开关动作而甚至更复杂。占空比对光脉冲的波形有很大的影响，但不会或几乎不会对有效采样时刻点构成的曲线产生影响。由于光脉冲移位，重影图像的波幅将随着屏幕的垂直位置而改变。因此，对于上部分割部分，有效采样时刻由于不良的分割而延迟1415，底部分割部分的有效采样时刻较早，即，较少的延迟1416。

图2是说明LC传输曲线的图，观测的光脉冲受LC传输曲线影响。因此，一个有效的面板照明输出，如图3所示，具有改良的波形，在这个例子中，图1的对称背光脉冲变成如图3所示的不对称的有效面板照明输出。

图4是示出根据现有技术，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。每次对每个位置的重复的像素刷新定时形成图中的线400，402，404。背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与显示器的一部分相关，即，与一个位置范围相关，在这里，照明设备的启动用块406表示。各个照明设备的启动信号表示为一个块，在这里，启动信号的持续时间是在块的时间方向上延长部分，照明设备覆盖的位置是在块的位置方向上延伸部分。事实上，由于不良的分割，块的垂直方向上有重叠。优选地，显示器的背光以一个时间偏差被扫描以与像素刷新同步。该时间偏差应该是使得从在先的刷新到照亮背光有尽可能多的时间从而避免由于液晶的缓慢沉降(settlement)而导致的后重影，以及在下一次刷新之前熄灭背光之间有一个适当的时间距离从而避免预重影。然而，由于背光中分割部分的串扰，有效背光照射是如虚线408所示的那样。如可从图4中看到的那样，有效背光照射定时408对于下一次刷新402没有保持一个恒定偏移量。由于图2中所示的LC传输曲线，这是个问题。定时的近似值必须在设计时完成，例如，在显示器的中间获得一个适当的偏移的地方，在显示器的端位置存在与该适当偏移的确实偏离。在本例中，当从顶部到底部扫描时，在第一端有产生预重影的风险，例如，在显示器的顶部，同时，在显示器的另一端有产生后重影的风险。如结合图5、6和7所讨论的，本发明显示出用于提供整个显示期间有效背光照射定时和的刷新定时之间的适当偏移的实施例。尤其结合抑制后重影的过度驱动，需要一个恒定偏移。

图5是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。每次对每个位置的重复像素刷新定时形成图中的线500、502、504。背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与显示器的一部分相关，即，与一个位置范围相关，在这里，照明设备的启动用块506表示。每个照明设备的启动信号都表示成一个块，在这里，启动信号的持续时间是块时间方向上的延长部分，照明设备覆盖的位置是在块位置方向上的延伸部分。优选地，显示器的背光以一个时间偏差被扫描以与像素刷新一致。然而，在这个实施例中，背光照射的定时适于包括位于显示器第一端位置的滞后(lag)，还适于包括位于另一端位置的超前(lead)。由于串扰，如结合图14所述，有效背光照射定时现在形成一个线性定时特性，如虚线508所示。

如可从图5中看到的那样，有效背光照射定时508对于下一次刷新502符合一个恒定偏移量。因此，降低了产生重影图像的风险。如果不执行过度驱动，最优化的目的最好不是为了得到恒定的偏移量，而是得到不出现预重影的最小的局部偏移量。因此，顶部的分割部分可以延迟得少一些，或一点也不被延迟，因为在顶部，灯不会引入由于其上面的一个分割部分的光串扰而导致的预重影。

图6是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与显示器的一部分相关，即，与一个位置范围相关，在这里，照明设备的启动用块606表示。每个照明设备的启动信号都表示成一个块，在这里，启动信号的持续时间是在块的时间方向上的延长部分，照明设备覆盖的位置是在块的位置方向上的延伸部分。优选地，显示器的背光以一个时间偏差被扫描以与像素刷新一致。然而，在这个实施例中，像素刷新的定时适于包括位于显示器第一端位置的超前，还适于包括位于另一端位置的滞后。因此，每次每个位置的重复像素刷新定时形成图中的曲线600，602，604。如可从图6中看到的那样，有效背光定时608对于刷新602符合一个恒定偏移量，由于弯曲的定时特性形成相似的曲率。因此，降低了产生重影图像的风险。

图7是示出根据本发明一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。每次每个位置的重复像素刷新定时形成图中的线700，702，704。背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与显示器的一部分相关，即，与一个位置范围相关，在这里，照明设备的启动用块706表示。每个照明设备的启动信号都表示成一个块，在这里，启动信号的持续时间是在块的时间方向上的延长部分，被照明设备覆盖的位置是在块的位置方向上的延伸部分。优选地，显示器的背光以一个时间偏差被扫描以与像素刷新一致。然而，在这个实施例中，照明设备的尺寸和相应部分适于包括位于显示器第一端位置的中等尺寸、位于中间位置的小尺寸和位于另一端位置的较大尺寸。由于串扰，如结合图14所述，有效背光照射定时现在形成了线性定时特性，如虚线708所示。如可从图7看到的那样，有效背光照射定时708对于刷新702符合一个恒定偏移量。如果通过更加靠近地放置多个，例如，同样的灯来执行背光中心较小的分割部分，则局部光输出将增加。因此，应该降低灯的占空比，例如，与现场灯距成比例地降低。较短的占空比和较小的分割部分都将缩短有效扫描脉冲，因此会在屏幕中心呈现出较清晰的运动图像。

图5、6和7所示的实施例中所述的原理可以应用于任何组合以形成适当的刷新定时特性和背光照射特性，从而获得有效背光照射定时和像素刷新定时之间的适当偏移量。

图8是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。为了提供简单的实施方式，在显示器的第一端提供降低了的背光扫描速度800和一个预延迟802。因此，在显示器的第一端就降低了产生预重影图像的风险，也降低了在另一端产生后重影图像的风险。

图9是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。为了提供简单的实施方式，在显示器的第一端提供降低了的背光扫描速度900和一个预延迟902。此外，向第一个和最后一个照明设备提供一个额外时间偏移以进一步降低在显示器的第一端产生预重影图像以及在另一端产生后重影图像的风险。因此，第一照明块904在时间上以一个时间提前906超前，最后一个照明块908以一个延迟910延迟。

图10是示出根据本发明的一个实施例，由屏幕上位置说明的像素和背光扫描的刷新定时对时间的图。为了提供简单的实施方式，以两步提供降低了的背光扫描速度1000、1002和预延迟1004、1006。因此，降低了在显示器的第一端产生预重影图像的风险，降低了在另一端产生后重影图像的风险，同时在显示器的中间位置获得一个适当的定时。

图11说明了包括显示面板1102的显示器1100。显示器面板1102可以是LCD(液晶显示器)面板，其配有多个照明设备1105。每个照明设备1105都包括比如一个或多个照明源，例如发光二极管(LED)或气体放电灯。该背光通过扫描照明设备1105而闪光。因此，LC单元仅仅在帧时间的一个确定的部分被照亮。背光控制器1104与面板1102的照明设备1105相连，控制背光闪光。为了避免重影图像，背光控制器1104提供背光控制信号，其取决于面板1102相关部分的位置。因此，背光控制器与显示器控制器1106相连，其依次接收来自图像数据源1108的图像数据。应该注意，该描述出于说明的目的，背光控制器1104和显示器控制器1106都可以是普通的视频控制器，或者在提供了与背光和显示器控制器1104、1106相同功能的两个或多个单元之间划分背光控制器1104和显示器控制器1106。数据源1108可以是TV解码器、DVD播放器、计算机或任何其他能够提供在显示器1100上显示的图像的装置。

图12是示意性说明根据本发明的一个实施例的背光控制器1200的方块图。背光控制器1200包括一个模式可变输入1202、背光参数输入1204和一个同步输入1206。输入1202、1204、1206接收来自视频控制器的信息。模式可变输入1202接收有关线的数目、消隐和/或前沿的信息。背光参数输入1204接收有关灯距、扫描速度、预延迟和/或光分布曲线的信息。同步输入接收有关水平同步、垂直同步和/或允许数据(传送)的信息。

背光控制器1200进一步包括一个计算器1208和一个计数器1210。模式可变输入1202和背光参数输入1204与计算器1208相连用于提供信息，从而计算器能够计算灯的断开数据1212。同步输入与计数器1210相连，从而使计数器提供行数1214和像素数1216。

背光控制器进一步包括一个定序器(sequencer)1218和一个灯I/O1220。灯关闭数据1212、行数1214和像素数1216提供给定序器1218。定序器1218计算接通数据偏移量，根据图5-10所述的任何原理或那些原理的任何组合向灯I/O1220提供控制信息1222，从而为降低重影图像提供改善了的背光照射。灯I/O根据控制信息1222控制图11中的照明设备1105的闪光。

图13是示意性说明根据本发明一个实施例的背光控制器1300的方块图。背光控制器1300包括一个背光等级输入1301、一个模式可变输入1302、一个背光参数输入1304和一个同步输入1306。输入1301、1302、1304、1306接收来自视频控制器的信息。背光等级输入1301接收有关动态光输出的信息。模式可变输入1302接收有关线数、消隐和/或前沿的信息。背光参数输入1304接收有关灯距、扫描速度、预延迟、和/或光分布曲线的信息。同步输入接收有关水平同步、垂直同步和/或允许数据(传送)的信息。

背光控制器1300进一步包括一个查找表(LUT)1307、一个计算器1308和一个计数器1310。背光等级输入1301与用于提供有关动态背光照射信息的LUT1307相连，所述信息例如为降低了的灯占空比，该信息可以是对称的或不对称的，以提供一个动态背光照射信号1311。模式可变输入1302和背光参数输入1304与用于提供信息的计算器1308相连，从而使计算器计算灯断开数据1312。同步输入与计数器1310相连，使计数器提供行数1314和像素数1316。

背光控制器进一步包括一个定序器1318和一个灯I/O1320。动态背光信号1311、灯关闭数据1313、行数1314和像素数1316提供给定序器1318。定序器1318根据图5-10中所述的任何原理或那些原理的任何组合向灯I/O1320提供控制信息1322，从而为降低重影图像提供改善了的背光照射。灯I/O根据控制信息1322控制图11中照明设备1105的闪光。

Claims

1.液晶显示器(1100)，包括：

一个液晶显示器面板(1102)，包括多个图像元素；

一个背光单元，包括多个照明设备(1105)，每个照明设备都与显示器面板(1102)的一部分相关并被布置成向显示器面板(1102)的所述部分提供背光照射，及

一个控制器(1104、1200、1300)，用于根据与所述相应照明设备相关的部分的位置，控制图像元素的刷新和将被刷新的图像元素的部分的背光照射之间的定时。

2.根据权利要求1的显示器，其中控制器布置成用于为所述显示器面板第一端的部分提供一个背光照射定时的提前和为与所述显示器面板(1102)所述第一端相对的第二端的部分提供一个背光照射定时的延迟，上述提前和延迟均相对于相应图像元素的刷新定时。

3.根据权利要求2的显示器，其中所述第一端上的各个部分的所述提前是所述各个部分距离显示器中心的距离的一个递增函数，所述另一端上的各个部分的所述延迟是所述各个部分距离显示器中心的距离的一个递增函数。

4.根据权利要求1到3中任一项的显示器，其中所述控制器(1104，1200，1300)包括一个刷新定时控制器，刷新定时控制器被布置成根据显示器面板内图像元素位置控制图像元素的所述刷新相对于所述背光照射的定时。

5.根据权利要求4的显示器，其中控制所述刷新定时包括位于所述显示器面板第一端位置的刷新定时相对于相应图像元素的背光照射定时的一个延迟和位于与所述显示器面板(1102)所述第一端相对的第二端位置的刷新定时相对于相应图像元素的背光照射定时的一个提前。

6.根据权利要求5的显示器，其中所述第一端的刷新定时的所述提前是一个相应图像元素距离显示器中心的距离的递增函数，所述另一端的刷新定时的所述延迟是一个相应图像元素距离显示器中心的距离的递增函数。

7.根据权利要求1的显示器，其中照明设备的分布和与任何所述照明设备(1105)相关的各个所述部分的尺寸取决于显示器面板内一个部分的位置。

8.用于在一个包括液晶显示器面板和背光单元的液晶显示器上显示图像的方法，其中所述背光单元包括多个照明设备，每个照明设备都与所述显示器面板的一个部分相关，从而为所述显示器面板的所述相应部分提供背光照射，所述方法包括下面的步骤：

重复刷新所述显示器面板的图像元素；

相应于所述图像元素的所述刷新，对所述显示器面板的各个所述部分进行背光照射；及

根据显示器上相应的位置控制所述刷新和所述背光照射之间的定时。

9.根据权利要求8的方法，其中所述控制定时包括控制各个部分的背光照射定时的步骤。

10.根据权利要求9的方法，其中所述控制背光照射定时的步骤包括下面的步骤：

相对于相应图像元素的刷新定时，提前对所述显示器面板第一端的部分进行背光照射定时；及

相对于相应图像元素的刷新定时，延迟对与所述显示器面板第一端相对的第二端的部分进行背光照射定时。

11.根据权利要求10的方法，其中所述第一端的各个部分的所述提前是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数，所述另一端的各个部分的所述延迟是一个所述各个部分距离显示器中心的距离的递增函数。

12.根据权利要求8到11中任一项的方法，其中所述定时控制包括控制显示器面板图像元素的刷新定时的步骤。

13.根据权利要求12的方法，其中所述控制刷新定时的步骤包括下面的步骤：

延迟所述显示器面板第一端的图像元素的刷新定时；及

提前与所述显示器面板第一端相对的第二端的图像元素的刷新定时。

14.根据权利要求13的方法，其中所述第一端图像元素的刷新定时的所述延迟是图像元素距离显示器中心的距离的一个递增函数，所述另一端图像元素的刷新定时的所述提前是图像元素距离显示器中心的距离的一个递增函数。