CN101282608A - 液晶显示器件的灯驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过选择性地关闭LCD器件上的灯，实现仅通过模拟调光方法或脉冲调光方法不能实现的高对比度的技术，包括：输出用于控制栅极驱动单元和数据驱动单元的驱动的控制信号和视频数据及亮度控制信号的控制单元；通过控制控制单元给液晶面板上的栅线提供扫描信号的栅驱动单元，和用于给数据线提供数据电压的数据驱动单元；具有以矩阵形式排列的液晶单元和在数据线与栅线之间的每个交点处形成的薄膜晶体管的液晶面板；通过控制提供给背光单元上的灯的管电流控制光量，并当输入亮度控制信号时选择性地关闭灯的背光驱动单元；和通过给液晶面板照射具有下述亮度的背光并关闭一些灯来实现对于暗区域的高亮度的背光单元，其中所述亮度对应于来自背光驱动单元的灯发射的光。

Description

液晶显示器件的灯驱动装置
发明领域
本发明涉及一种LCD(液晶显示)器件的背光驱动技术，尤其涉及一种LCD器件的灯驱动装置，其能实现仅通过模拟调光方法或脉冲调光方法不能实现的高对比度。
背景技术
近年来随着IT(信息技术)的发展，显示器件作为显示可视信息的媒体而扮演重要的角色。为了在将来得到关注，显示器件必须满足下面的条件，如低功耗、薄厚度、轻重量、高图像质量等。
LCD器件是平板显示器件的一种典型显示器件，其通过使用液晶的光学各向异性来显示图像。LCD器件具有薄、小、功耗低、图像质量高等优点，因此正发展成为替代阴极射线管(CRT)的平板显示器件的主要产品。
LCD器件一般用于通过分别给以矩阵形状排列的像素供给图像信息，并调整像素的光透明度来显示所需的图像。因而，LCD器件包括液晶面板，其上以有源矩阵形状排列有用于实现图像的最小单元的每个像素和用于驱动液晶面板的驱动单元。此外，因为LCD器件本身不能发光，所以LCD器件具有用于给其供给光的背光单元。
通常，通过屏幕上的最高亮度值除以最低亮度值来获得对比度(CR)。因此，为了提高CR，最高亮度值必须更大，或者最低亮度值必须更小。
通过背光的调光来确定LCD器件的屏幕上的亮度。图1示出了现有技术中的模拟调光方法。根据该模拟调光方法，通过控制提供给背光单元的管电流(或管电压)确定亮度。例如，如果提供给背光单元的管电流最大化，则亮度最大化。相反，如果管电流最小化，则亮度最小化。
模拟调光方法可简单地实现，但具有100～50％的较窄调光范围。此外，在低电流情形中，从外部供给了电源的灯的两端中的一端具有相对较高的亮度，而没有从外部供给电源的另一端具有相对较低的亮度，因此可以不均匀实现亮度。
图2示出了现有技术中的脉冲调光方法。根据该脉冲调光方法，通过脉冲宽度调制集成电路(PWM IC)控制输入电压来控制管电流(或管电压)的占空比来实现想要的亮度。例如，如果提供给背光单元的管电流的占空比最大化，则亮度最大化。相反，如果管电流的占空比最小化，则亮度最小化。
脉冲调光方法具有下述优点，即调光范围较宽为100～20％，在灯两端可均匀实现亮度。
在某些情况下，模拟调光方法可与脉冲调光方法一起使用。就是说，在某些情况下模拟调光方法和脉冲调光方法可用于一个背光单元。
然而，现有的LCD器件配置成通过使用模拟调光方法和脉冲调光方法之一或两者同时使用来控制亮度。在这种情况下，由于灯的特性，很难提高对比度。
发明内容
因此，本发明关注通过选择性地关闭安装在LCD器件背光单元上的灯来降低较低亮度值，从而实现仅通过模拟调光方法或脉冲调光方法不能实现的高对比度。
为了实现这些及其它优点并根据本发明的目的，如这里具体的和广泛描述的，给LCD器件提供了一种灯驱动装置，包括：输出用于控制栅极驱动单元和数据驱动单元的驱动的控制信号和视频数据、以及亮度控制信号的控制单元；通过控制控制单元和数据驱动单元给液晶面板上的栅线提供扫描信号的栅极驱动单元，和给数据线提供数据电压的数据驱动单元；具有以矩阵形式排列的液晶单元和在数据线与栅线之间的每个交点处形成的薄膜晶体管的液晶面板；通过调节操作并当输入亮度控制信号时选择性地关闭灯控制提供给背光单元上的灯的管电流来控制光量的背光驱动单元；和通过给液晶面板发射具有下述亮度的背光并关闭一些灯来实现关于暗区域的高亮度的背光单元，其中所述亮度对应于来自背光驱动单元的灯发射的光。
结合附图从下面的详细描述，本发明前面的和其他的目的、特征、方面和优点将更加显而易见。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图阐述了本发明的优选实施例，并与说明书一起说明本发明的原理。
在附图中：
图1示出了现有技术中模拟调光方法的示意图；
图2示出了现有技术中脉冲调光方法的示意图；
图3是示出了依照本发明的LCD器件的灯驱动装置的结构图；
图4是详细显示图3中的背光驱动单元的结构图；
图5(a)和5(b)是通过依照本发明实现高亮度而显示的灯的状态、黑色图案和屏幕显示状态的比较图；
图6示出了依照本发明的扫描灯驱动方法的示意图。
具体实施方式
现在将给出本发明的优选实施例的详细描述，附图对该实施例进行了阐述。
图3是阐述依照本发明的LCD器件的灯驱动装置的一个实施例的结构图。如图所示，该灯驱动装置包括：时序控制器31，其输出用于控制栅极驱动单元32和数据驱动单元33的驱动的控制信号和数字视频数据(RGB)，并输出亮度控制信号(Vbr)；栅极驱动单元32，其通过控制时序控制器31给液晶面板34上的栅线(GL1～GLn)提供扫描信号；数据驱动单元33，其通过控制时序控制器31给液晶面板34上的数据线(DL1～DLm)提供数据电压；液晶面板34，其具有以矩阵形式排列的m×n个液晶单元和在m个数据线(DL1～DLm)与n个栅极线(GL1～GLn)之间的交点处形成的薄膜晶体管；背光驱动单元35，其通过在特定的调光方法中控制提供给背光单元36上的灯的管电流，并选择性地关闭与由特定值输入的亮度控制信号(Vbr)相对应的灯来控制光量；和背光单元36，其通过给液晶面板34照射具有下述亮度的背光并关闭一些灯来实现关于暗区域的高亮度，所述亮度对应于来自背光驱动单元35的多个灯发射的光。
图4是详细阐述背光驱动单元35的一个实施例的结构图。如图所示，背光驱动单元35包括脉冲宽度调制集成电路(PWM IC)35A，其通过使用来自背光单元35的反馈信号输出用于切换反相器集成电路35B内的开关器件的开关控制信号(SCS)；反相器集成电路35B，其通过使用由开关控制信号(SCS)切换的开关器件将从电源供给的电源电压(Vcc)转换为交流电压，以给变压器35C提供交流电压；变压器35C，其通过转换为对应于绕线比的高压交流电压而输出从反相器集成电路35B输出的交流电压；和关闭灯选择单元35D，其正常情况下给背光单元34上的所有灯36A传送从变压器35C输出的高压交流电压，但当输入特定值的亮度控制信号(Vbr)时，其根据特定值选择性地传送从变压器35C输出的高压交流电压，从而实现关于暗区域的高亮度。
本发明的操作将参照图5和6进行详细描述。
时序控制器31输出用于控制栅极驱动单元32的栅极控制信号(GDC)、用于控制数据驱动单元33的数据控制信号(DDC)、和用于控制亮度的亮度控制信号(Vbr)。此外，时序控制器31对从系统输入的数字视频数据(RGB)进行采样，然后以相同的顺序重新排列，以提供给数据驱动单元33。
栅极驱动单元32响应来自时序控制器31的栅极控制信号(GDC)，然后连续给栅线(GL1～GLn)提供扫描脉冲(栅极脉冲)，因此选择提供数据的液晶面板34上的水平线。
数据驱动单元33通过响应来自时序控制器31的数据控制信号(DDC)将数字视频数据(RGB)转换为对应于灰度值的数据电压(模拟伽玛补偿电压)，然后将转换的数据电压提供给液晶面板34上的数据线(DL1～DLm)。
液晶面板34具有以矩阵形状设置在数据线(DL1～DLm)和栅线(GL1～GLm)之间交点处的多个液晶单元。分别在液晶单元处形成的薄膜晶体管(TFT)(没有示出)响应从栅线(GL)提供的扫描信号，然后将从数据线(DL1～DLm)输入的数据电压传送到液晶单元。此外，每个液晶单元都设置有存储电容器，其通过在液晶单元的像素电极与栅线的前端之间形成或者在液晶单元的像素电极与公共电极之间形成来保持液晶单元的电压恒定。
作为参考，在上面的描述中栅极驱动单元32和数据驱动单元33安装成与液晶面板34分离，但现在它们集成为多个IC，可直接安装在液晶面板34上。
背光驱动单元35控制提供给背光单元36上的灯36A的管电流，从而控制照射到液晶面板34的光量。且当从时序控制器31输入特定值(例如0)的亮度控制信号(Vbr)时背光驱动单元35选择性地关闭背光单元36上的灯，从而实现对于暗区域的高亮度。将参照图4详细描述该过程。
脉冲宽度调制集成电路35A通过使用背光单元35上的灯36A的反馈信号输出用于切换反相器集成电路35B内的开关器件(例如MOS晶体管)的开关控制信号(SCS)。
反相器集成电路35B通过使用从脉冲宽度调制集成电路(35A)输入的开关控制信号(SCS)切换的开关器件将从电源供给的电源电压(Vcc)转换为交流电压。
变压器35C将从反相器集成电路35B输入的交流电压转换为对应于绕线比的高压交流电压并输出该转换的交流电压。就是说，根据变压器35C的第一线圈和第二线圈之间的绕线比，将输入的交流电压转换为高压交流电压。然后，通过关闭灯选择单元35D将转换的高压交流电压施加到灯36A的高压电极。
在正常工作时，即当输入另一个值而不是特定值的亮度控制信号(Vbr)时，关闭灯选择单元35D给背光单元34上的所有灯36A传送从变压器35C输出的高压交流电压。这里，通过模拟调光方法或脉冲调光方法根据管电流来确定亮度。
此外，当输入预定值的亮度控制信号(Vbr)时，关闭灯选择单元35D选择性地将从变压器35C输出的高压交流电压传送到一些灯36A，而不是全部灯36A。为了选择性地提供高压交流电压，优选关闭灯选择单元35D最好设置多个开关器件。这里，没有施加高压交流电压的背光单元34上的一些灯36A在相应时间过程中关闭。
为了实现对于暗区域的高亮度，对于通过关闭灯选择单元35选择性地关闭灯36A来说存在各种方法。例如，为了选择性地关闭灯，可每单位数量选择一些灯，或者可选择划分区域的任意一个中的灯。
作为每单位数量选择关闭一些灯35A的方法的例子，可关闭在奇数灯与偶数灯之间的任意一个(例如奇数灯)。这里，关闭灯选择单元35D导通与奇数灯36A连接的开关，断开与偶数灯连接的开关。
图5(a)和5(b)示出了通过选择性地关闭安装到42英寸液晶装置的背光的热阴极荧光灯(HCFL)而实现对于暗区域的高亮度的实验结果。
就是说，图5(a)示出了当以最小占空比(Min duty)打开所有9个热阴极荧光灯时显示的灯的状态、黑色图案、和屏幕显示的状态。这里，测量亮度为0.08nit。
而图5(b)示出了当关闭9个热阴极荧光灯中的偶数灯，而以最小占空比打开奇数的热阴极荧光灯时显示的灯的状态、黑色图案、和屏幕显示的状态。这里，测量亮度为0.05nit。
这里，如图5的(a)和(b)的比较结果所示，当关闭9个热阴极荧光灯中的偶数灯时亮度降低了0.03nit。因此，暗区域中的亮度也能提高这么多。
作为每单位数量选择关闭一些灯的方法的另一个实施例，将灯36A分为多于三个的单元，然后关闭其中特定数量的灯。
作为在将灯36A分为特定区域之后在相应区域中关闭灯的方法的一个实施例，当在一半屏幕上显示夜空而在另一半屏幕上显示海洋时，关闭灯选择单元35打开一半灯并关闭另一半灯。
通常，对于LCD器件的背光的灯驱动方法可通过连续打开背光36上的所有灯36A的扫描方法实现，如图6中所示，和通过同时打开灯36A的非扫描方法来实现。本发明可适用于两种方法。
例如，在其中将所有灯分为奇数/偶数灯然后打开的方法应用于扫描方法的情形中，在第一块(block)中连续关闭奇数灯(灯#1，灯#3，灯#5，灯#7，灯#9)，同时连续打开偶数灯(灯#2，灯#4，灯#6，灯#8)。然后，在第二块中，连续打开偶数灯(灯#2，灯#4，灯#6，灯#8)，同时连续打开奇数灯(灯#1，灯#3，灯#5，灯#7，灯#9)。在随后的块中交替选择奇数和偶数灯，并连续打开所选择的灯。
因此，可在暗区域中实现高亮度并通过仅打开奇数灯与偶数灯之间的一边的灯而防止灯的使用寿命缩短。
作为另一个实施例，在将所有灯分为奇数/偶数灯并打开的方法应用于非扫描方法的情形中，在第一块中连续关闭奇数灯(灯#1，灯#3，灯#5，灯#7，灯#9)，而同时打开偶数灯(灯#2，灯#4，灯#6，灯#8)。然后，在第二块中，连续打开偶数灯(灯#2，灯#4，灯#6，灯#8)，也同时打开奇数灯(灯#1，灯#3，灯#5，灯#7，灯#9)。在随后的块中交替选择奇数和偶数灯，并同时打开所选择的灯。
因此，可在暗区域中实现高亮度并通过仅打开奇数灯与偶数灯之间的一边的灯而防止灯的使用寿命缩短。
如前面所述，依照本发明，选择性地关闭安装在液晶显示器件的背光单元上的灯，从而降低较低亮度，因此可实现仅由模拟调光方法或脉冲调光方法不能实现的高对比度，由此提高了图像质量。
前述实施方式和优点仅仅是示范性的，不能理解为限制本发明。本发明的教导很容易用于其他类型的装置。该说明书目的是用于描述，并不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员来说许多选择、修改和变型是显而易见的。这里描述的示意性实施方式的特征、结构、方法和其他特性可以以各种方式组合，从而获得附加的和/或可选择的示意性实施方式。
尽管在不脱离其特性的情况下可以以几个形式实施本发明特征，但还应当理解，上述实施方式并不限于前面说明书的任何细节，除非另有说明，而是应当在所附权利要求所定义的范围内广泛理解，因此意在通过附加权利要求覆盖落入权利要求范围和边界，或这些范围和边界的等价物内的所有变化和修改。

Claims (9)

1.一种LCD器件的灯驱动装置，包括：
控制单元，其输出用于控制栅极驱动单元和数据驱动单元的驱动的控制信号和视频数据、以及亮度控制信号；
栅极驱动单元，其通过控制控制单元给液晶面板上的栅线提供扫描信号，和数据驱动单元，其用于给数据线供给数据电压；
液晶面板，其具有以矩阵形式排列的液晶单元和在数据线与栅线之间的每个交点处形成的薄膜晶体管；
背光驱动单元，其通过控制提供给背光单元上的灯的管电流控制光量，并当输入亮度控制信号时选择性地关闭灯；和
背光单元，其通过给液晶面板照射具有下述亮度的背光并关闭一些灯来实现对于暗区域的高亮度，其中所述亮度对应于来自背光驱动单元的灯发射的光。
2.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，背光驱动单元包括：
脉冲宽度调制集成电路，其输出用于切换反相器集成电路内的开关器件的开关控制信号；
反相器集成电路，其通过使用由开关控制信号切换的开关器件将从电源供给的电源电压转换为交流电压，从而将该交流电压提供给变压器；
变压器，其通过转换为对应于绕线比的高压交流电压而输出从反相器集成电路输出的交流电压；
关闭灯选择单元，当输入亮度控制信号时，其选择性地给背光单元上的灯传送从变压器输出的高压交流电压，从而打开一些灯。
3.根据权利要求2所述的灯驱动装置，其特征在于，关闭灯选择单元设置有多个开关器件，从而选择性地传送高压交流电压。
4.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，背光驱动单元通过每单位数量选择一些灯而关闭灯。
5.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，背光驱动单元通过将所有灯分为一些区域而将特定区域中的灯关闭。
6.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，在第一块中连续打开奇数灯，在第二块中连续打开偶数灯的方法中，背光驱动单元配置成交替打开灯。
7.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，背光驱动单元以模拟调光方法或脉冲调光方法控制提供给灯的管电流。
8.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，背光驱动单元以扫描方法或非扫描方法驱动灯。
9.根据权利要求1所述的灯驱动装置，其特征在于，当输入特定值的亮度控制信号时背光驱动单元选择性的关闭灯。
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