CN101256308A - 背光单元、具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种背光单元、具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法。液晶显示装置包括：液晶面板；点光源，向液晶面板发射光；和光源驱动器，该光源驱动器包括：电源输入端，接收初始电源；电源，根据初始电源和参考电流向点光源供电；和参考电流控制器，根据改变的初始电源向电源输出改变的参考电流。

Description

背光单元、具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法
技术领域
根据本发明的设备和方法涉及一种背光单元、一种具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法，更具体地讲，涉及一种包括点光源的背光单元、一种具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法。
背景技术
现有技术的液晶显示装置采用发光二极管(LED)作为光源以改善色彩的实现，而不是采用现有技术的冷阴极荧光灯(CCFL)。所述液晶显示装置包括用于向所述LED供应电流的开关元件，并且通过模拟控制方法或脉宽调制(PWM)控制方法来控制开关元件。
为了控制采用PWM控制方法的LED，通过确定流入LED的峰值电流是否达到预定的参考电流，来控制输出到LED的电流量。图1是示出现有技术的背光单元中的关于初始电源的输出电流的波形的曲线图。图中的X轴表示开关元件的一个时间段，图中的Y轴指的是从开关元件输出的电流的波形。如图所示，三个电流波形A、B和C分别具有不同的导通时间Ton。在一个时间段内，开关元件被导通，直到输出电流达到参考电流，然后，开关元件在该时间段的剩余时间内被截止。
如果开关元件的时间段被设定为单一值，则随着导通时间Ton变短，输出的电流量增加。电流波形A的平均电流量A’大于电流波形B的平均电流量B’和电流波形C的平均电流量C’，其中，电流波形A具有最短的导通时间Ton，而电流波形B和电流波形C具有较长的导通时间Ton。
导通时间Ton根据驱动LED的初始电源的电压电平而改变。如果控制峰值输出电流以驱动LED，则输出到LED的电流的平均值相对于恒定参考电流和时间段根据初始电源的波动而改变。这里，出现LED的亮度变得不均匀的问题。
发明内容
本发明的示例性实施例克服了上述缺点及上面没有描述的其它缺点。此外，本发明不需要克服上述缺点，并且本发明的示例性实施例可以不克服上述任何问题。
本发明提供：一种背光单元，从不规则的初始电源输出电流；一种具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法。
根据本发明的一方面，提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：液晶面板；点光源，向液晶面板发射光；光源驱动器。光源驱动器包括：电源输入端，接收初始电源；电源，根据初始电源和参考电流向点光源供电；和参考电流控制器，根据改变的初始电源向电源输出改变的参考电流。
随着初始电源的电压电平增大，所述参考电流控制器减小所述参考电流。
所述参考电流控制器可包括：用于接收初始参考电流的第一端；用于接收从初始电源分出来的部分电源的第二端；以及用于根据所述部分电源将所述初始参考电流调整为参考电流的计算器。
所述参考电流控制器可包括：微型计算机，用于存储与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表。
所述电源可包括：开关元件，切换输出到点光源的电流；开关控制器，根据参考电流和从外部输入的脉宽调制(PWM)的调光信号，导通和截止开关元件。
随着初始电源的电压电平增大，单一时间段内所述开关元件被导通的导通时间被缩短。
电源还可包括：连接在开关元件和点光源之间的电感器。
电源还可包括：连接在电源输入端与开关元件之间的电感器。
电源还可包括：用于检测流经电感器的电流的电流检测电阻器。
根据本发明的一方面，所述点光源包括发光二极管。
根据本发明的另一方面，提供一种背光单元，该背光单元包括：发光二极管；电源输入端，接收初始电源；电源，根据初始电源和参考电流，向发光二极管供电；参考电流控制器，将与初始电源的增大和减小成反比例的参考电流输出到电源。
所述参考电流控制器可包括：用于接收初始参考电流的第一端；用于接收从初始电源分出来的部分电源的第二端；以及用于根据所述部分电源将所述初始参考电流调整为参考电流的计算器。
所述参考电流控制器可包括：微型计算机，用于存储与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表。
所述电源可包括：开关元件，切换输出到发光二极管的电流；电感器，连接到所述开关元件；开关控制器，根据参考电流和从外部输入的脉宽调制的调光信号，导通和截止开关元件。
随着初始电源的电压电平增大，单一时间段内所述开关元件被导通的导通时间被缩短。
根据本发明的另一方面，提供控制液晶显示装置的方法，该液晶显示装置包括：液晶面板；点光源，向液晶面板发射光；和电源，根据初始电源和参考电流向点光源供电，所述方法包括：检测所述初始电源的电压电平；如果检测的所述初始电源的电压电平改变，则控制所述参考电流。
控制所述参考电流的步骤可包括：如果所述初始电源的电压电平增大，则减小所述参考电流。
检测初始电源的步骤可包括：检测从初始电源分出来的部分电源的电压电平，并且控制参考电流的步骤可包括：通过使用所述部分电源的电压电平和公式，将初始参考电流控制为参考电流。
控制参考电流的步骤可包括：通过使用与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表，控制所述参考电流。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和/或其他方面将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据现有技术的背光单元的关于初始电源的输出电流的波形的曲线图；
图2根据本发明的第一示例性实施例的液晶显示装置的控制框图；
图3是根据本发明的第二示例性实施例的背光单元的示意性电路图；
图4示出根据本发明的第二示例性实施例的背光单元的切换控制；
图5是示出根据本发明的第二示例性实施例的关于背光单元的初始电源的参考电流的曲线图；
图6是说明根据本发明的第二示例性实施例的包括背光单元的液晶显示装置的控制方法的控制流程图；
图7是根据本发明的第三示例性实施例的背光单元的示意性电路图。
具体实施方式
下面通过参照附图对本发明示例性实施例进行描述，其中，相同的标号表示相同部件，并且如果有必要就避免重复的描述。
图2根据本发明的第一示例性实施例的液晶显示装置的控制框图。
如图2所示，根据本发明的第一示例性实施例的液晶显示装置包括：液晶面板100和背光单元400，其中，背光单元400向液晶面板100发射光。背光单元400包括：点光源200和用于驱动点光源200的光源驱动器300。
液晶面板100包括：具有薄膜晶体管和像素的第一基底(未显示)，朝向第一基底的第二基底(未显示)；以及置于前二者之间的液晶层(未显示)。根据光源的驱动方法，滤色器可形成于第一基底和第二基底中的一个上，或滤色器可被省略。液晶面板100本身不发光，通过调整液晶的排列形成图像。因此，液晶面板100从置于液晶面板100后面的背光单元400接收光。
根据本发明的第一示例性实施例的点光源200可包括发光二极管(LED)。点光源200从光源驱动器300的开关元件(如下所述)接收电源。点光源200可包括：发射红光的R-LED、发射绿光的G-LED和发射蓝光的B-LED。点光源200还可包括各种LED，如发射青光的C-LED、发射黄光的Y-LED、发射深红光的M-LED和发射白光的W-LED。
光源驱动器300包括：接收初始电源的电源输入端310、控制参考电流的参考电流控制器320、以及通过使用初始电源和参考电流向点光源200供电的电源330。如果背光单元400采用LED作为光源，则通过流经LED的电流来调整LED的亮度。
由电源输入端310输入的初始电源是指初始从外部输入的用于驱动点光源200的电源。参考电流是指用为从电源330供应到点光源200的输出电流的参考的电流。
电源330用初始电源向点光源200供应电流，电源330包括：被导通和截止以供应输出电流的开关元件。可通过脉宽调制(PWM)控制方法和模拟控制方法来控制输出电流，在PWM控制方法中，根据外部输入的PWM控制信号来导通和截止开关元件，在模拟控制方法中控制参考电流。PWM控制方法使用和控制供应给开关元件的脉冲的宽度。模拟控制方法使用和控制脉冲振幅。通过PWM控制方法和模拟控制方法中的一种或同时通过这两种方法来控制输出电流。
导通时间Ton根据初始电源而改变，其中，导通时间Ton由在一个时间段内开关元件导通的时间限定。如果初始电源的电压电平增大，则导通时间Ton变短。如果初始电源的电压电平减小，则导通时间Ton变长。如果使用PWM控制方法，开关元件被导通和截止使得输出电流达到特定恒定值的参考电流。然而，导通时间Ton随着输入初始电源的改变而改变。如果导通时间Ton改变，则输出到点光源200的电流量也改变，从而导致点光源200的不均匀的亮度。
为了处理不均匀的亮度，参考电流控制器320向电源330供应参考电流，其中，参考电流与改变的初始电源对应地改变。参考电流控制器320将与改变的初始电源成反比(用于均匀地保持输出到点光源200的电流量)的参考电流输出到电源330。如上文所述，如果初始电源的电压电平增大，则导通时间变短，其中导通时间是输出电流达到参考电流的时间，并且总体上输出电流量增加。反之，如果初始电源的电压电平减小，则输出电流达到参考电流的导通时间变长，从而总体上减少输出电流量。因此，随着初始电源的电压电平增大，参考电流控制器320减小参考电流以减少输出电流量。
根据由参考电流控制器320输出的改变的初始电流和改变的参考电流，电源330向点光源200供电。
图3是根据本发明的第二示例性实施例的背光单元的示意性电路图。如图所示，根据第二示例性实施例的背光单元包括：作为参考电流控制器的计算器321。电源330用初始电源Vin和由计算器321输出的参考电流Iref来向点光源200供应输出电流Iout。
电源330包括：开关元件331，切换输出到点光源200的电流；开关控制器332，控制开关元件331。电源330还包括：电感器L、电流检测电阻器R、二极管D和电容器C。
电感器L连接在开关元件331和点光源200之间，以存储和释放通过导通和截止开关元件331而输出的电流。根据第二示例性实施例的电源330包括：降压开关电路，向点光源200供应电压电平低于初始电源Vin的电源。
电流检测电阻器R连接在开关元件331和接地端之间，并检测流经电感器L的电流。根据第二示例性实施例，流经开关元件331的电流的峰值大体上与流经电感器L的电流的峰值相等。流经电感器L的电流的平均值与流经点光源200的电流的平均值相等。因此，用由电流检测电阻器R检测的电流可确定流经点光源200的电流。二极管D的阴极连接在开关控制器332和点光源200之间，而二极管D的阳极连接在开关元件331和电感器L之间。
电容器C使得输出电流Iout大体稳定。
开关元件331切换向点光源100供应的初始电源Vin的电流的流量，并通过控制开关控制器332来导通和截止开关元件331。开关元件331可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但并不限于此(只要开关元件331可以导通和切断电源)。随着开关元件331被导通和截止，以三角波的形式调整向点光源100供应的反复增加和减少的电流量。点光源200的亮度由电流的平均量确定。
根据第二示例性实施例的开关元件331与接地端相邻地被连接，并且开关元件331可被容易地控制。如果开关元件331包括N型MOSFET，则开关元件331的栅极和源极间的电压范围可从约7V～8V至约12V～15V。由电流检测电阻器R导致的电压下降约是1V，远小于栅极和源极间的电压。因此，开关元件331的源端S可视为用于导通和截止开关元件331的接地端。因此，不需要源端S的另外的电压控制。
开关控制器332根据参考电流Iref和从外部输入的PWM调光信号(dimming signal)导通和截止开关元件331。PWM调光信号包括：用于导通点光源200的时间段的PWM导通部分和用于截止点光源200的时间段的PWM截止部分。在所述时间段的PWM导通部分期间，输出电流流向点光源200，而在所述时间段的PWM截止部分期间，输出电流不流向点光源200。通过在所述时间段的PWM导通部分期间流向点光源200的电流的强度来导通和截止开关元件331。因此，具有微脉动的平均输出电流流经点光源200。
图4示出由电流检测电阻器R检测的并且在时间段的PWM导通部分导通和截止开关元件331的电流。开关控制器332控制开关元件331，使得由电流检测电阻器R检测的电流的峰值Is达到参考电流Iref。开关元件331的导通时间Ton被初始电源Vin的电压电平改变，第一时间段的电流波形由初始电源Vin确定。
计算器321包括接收初始参考电流Io_ref的第一端321a和接收从初始电源Vin分出来的部分电源Vin’的第二端321b，并通过控制初始参考电流Io_ref输出与改变的部分电源Vin’对应的参考电流Iref。计算器321用公式计算参考电流Iref以相对于初始电源Vin中的增加输出减少的参考电流Iref。公式可以是(举例而非限制)Iref＝Io_ref-a×Vin’或Iref＝Io_ref-a×Vin’+b。a和b是由用户设定的常数。本领域技术人员应当理解，公式可不同于前述公式。
图5是关于改变的初始电源Vin的参考电流的波形的曲线图，其中，I、II和III是输出电流的示例波形。如图所示，按第一电流波形I、第二电流波形II和第三电流波形III的顺序，导通时间Ton变长。随着初始电源Vin的电压电平变小，导通时间Ton和参考电流Iref增大。第一电流波形I的导通时间Ton显著小于第二电流波形II和第三电流波形III的导通时间。因此，第一电流波形I的参考电流Iref显著小于第二电流波形II和第三电流波形III的参考电流。第三电流波形III的导通时间Ton最长，计算器321将三个参考电流Iref中最大的参考电流输出到开关控制器332。如果初始电源Vin根据参考电流Iref被改变，则输出到点光源200的电流的平均值Iav保持不变。也就是，如果初始电源Vin被改变，则向点光源200供应恒定电流，从而使得点光源200的亮度均匀。
也就是，根据示例性实施例的背光单元采用PWM控制方法来控制点光源200的亮度，并使用模拟控制方法来控制由PWM控制方法切换的电流的参考值。
图6是说明根据示例性实施例的包括背光单元的液晶显示装置的控制方法的控制流程图。将参照图6对根据示例性实施例的液晶显示装置的控制方法进行描述。
首先，检测初始电源Vin的电压电平(S10)。这里，通过从初始电源Vin分出来的部分电源Vin’可检测初始电源Vin的变化。
然后，确定初始电源Vin的电压电平是否增大(S20)。如果确定电压电平增大，则计算器321通过使用公式(例如，操作S30中所示的预定公式)减小参考电流Iref。
如果确定初始电源Vin的电压电平未增大，则确定初始电源Vin的电压电平是否降低(S40)。
如果确定电压电平降低，则计算器321通过使用公式(例如，操作S50中所示的预定公式)增大参考电流Iref。
如果未检测到初始电源Vin的电压电平的变化，则不改变参考电流。
图7是根据本发明的第三示例性实施例的背光单元的示意性电路图。
如图所示，根据示例性实施例的背光单元包括：用于输出参考电流Iref的微型计算机322；以及连接在初始电源Vin和开关元件331之间的电感器L。
微型计算机322存储与初始电源Vin的电压电平相应的参考电流Iref的查询表，并通过使用查询表根据改变的初始电源Vin输出参考电流Iref。
根据示例性实施例的电源330包括升压(boost)开关电路，其中，所述升压开关电路通过连接在初始电源Vin和开关元件331之间的电感器L向点光源220供应具有比初始电源Vin高的电压电平的电源。
根据包括开关元件331的背光单元400中的初始电源Vin，示例性实施例可改善由于开关元件331的改变的导通时间Ton导致的输出电流的不均匀性。就是说，本发明应用模拟控制方法以生成与改变的初始电源Vin对应的可变参考电流Iref，并应用PWM控制方法以控制开关元件331，从而向点光源200供应均匀的电源。
如上所述，示例性实施例提供：背光单元，输出关于可变初始电源的稳定电流；具有该背光单元的液晶显示装置及其控制方法。
以上参照图6的流程图对示例性实施例进行描述。应该理解的是，流程图的每个块都可由计算机程序指令执行。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，因此，经计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现一个流程图方框或多个流程图方框指定的功能的方法。
这些计算机程序指令也可被存储在可指导计算机或者其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，以便存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令生成包括执行在一个流程图方框或多个流程图方框中指定的功能的指令手段的产品。
计算机程序指令也可被载入计算机或其他可编程数据处理设备，以使得一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上被执行以产生计算机执行的过程，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个流程图方框或多个流程图方框中指定的功能的步骤。
流程图的每个方框可以表示包括一个或多个实现特定逻辑功能的可执行指令的模块、代码段、或者部分代码。在一些可选择的实现方式中，在不脱离本发明的范围的情况下，方框中表示的功能可能次序颠倒地发生。例如，根据涉及的功能性，连续显示的两个方框实际可能基本同时执行，或者可能有时以相反的次序执行。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种功能可按照软件和/或硬件实现。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (19)

1、一种液晶显示装置，包括：
液晶面板；
点光源，向液晶面板发射光；
光源驱动器，包括：
电源输入端，接收初始电源，
电源，根据初始电源和参考电流向点光源供电，和
参考电流控制器，根据改变的初始电源向电源输出改变的参考电流。
2、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，随着初始电源的电压电平增大，所述参考电流控制器减小所述参考电流。
3、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述参考电流控制器包括：用于接收初始参考电流的第一端；用于接收从初始电源分出来的部分电源的第二端；以及用于根据所述部分电源将所述初始参考电流调整为参考电流的计算器。
4、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述参考电流控制器包括：微型计算机，用于存储与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表。
5、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述电源包括：开关元件，切换输出到点光源的电流；开关控制器，根据参考电流和从外部输入的脉宽调制的调光信号，导通和截止开关元件。
6、如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，随着初始电源的电压电平增大，单一时间段内所述开关元件被导通的导通时间被缩短。
7、如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，电源还包括：连接在开关元件和点光源之间的电感器。
8、如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，电源还包括：连接在电源输入端与开关元件之间的电感器。
9、如权利要求7或8所述的液晶显示装置，其中，电源还包括：用于检测流经电感器的电流的电流检测电阻器。
10、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述点光源包括发光二极管。
11、一种背光单元，包括：
发光二极管；
电源输入端，接收初始电源；
电源，根据初始电源和参考电流，向发光二极管供电；
参考电流控制器，将与初始电源的增大和减小成反比例的参考电流输出到电源。
12、如权利要求11所述的背光单元，其中，参考电流控制器包括：用于接收初始参考电流的第一端；用于接收从初始电源分出来的部分电源的第二端；以及用于根据所述部分电源将所述初始参考电流调整为参考电流的计算器。
13、如权利要求11所述的背光单元，其中，所述参考电流控制器包括：微型计算机，用于存储与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表。
14、如权利要求11所述的背光单元，其中，所述电源包括：开关元件，切换输出到发光二极管的电流；电感器，连接到所述开关元件；开关控制器，根据参考电流和从外部输入的脉宽调制的调光信号，导通和截止开关元件。
15、如权利要求14所述的背光单元，其中，随着初始电源的电压电平增大，单一时间段内所述开关元件被导通的导通时间被缩短。
16、一种控制液晶显示装置的方法，所述控制液晶显示装置包括：液晶面板；点光源，向液晶面板发射光；和电源，根据初始电源和参考电流向点光源供电，所述方法包括：
检测所述初始电源的电压电平；
如果检测的所述初始电源的电压电平改变，则控制所述参考电流。
17、如权利要求16所述的方法，其中，控制所述参考电流的步骤包括：如果所述初始电源的电压电平增大，则减小所述参考电流。
18、如权利要求17所述的方法，其中，检测步骤包括：检测从初始电源分出来的部分电源的电压电平，并且
控制步骤包括：通过使用所述部分电源的电压电平和预定公式，将初始参考电流控制为参考电流。
19、如权利要求17所述的方法，其中，控制步骤包括：通过使用与初始电源的电压电平相应的参考电流的查询表，控制所述参考电流。
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