CN101354873A - 显示装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置及其控制方法。显示装置包括：第一显示面板单元，其包括滤色器；第二显示面板单元，其面对该第一显示面板单元且包括多个显示区块；信号处理器；以及控制器，其控制该信号处理器处理输入的图像信号以显示在该第一显示面板上，且在该第二显示面板上显示基于该图像信号的灰阶产生的区块图像信号。

Description

显示装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及显示装置及其控制方法，更具体而言，涉及包括两个显示面板的显示装置、及其控制方法。
背景技术
存在若干种显示装置。随着半导体技术的快速进展，包括液晶显示(LCD)面板的显示装置已经变得流行，因为它小且重量轻。
包括LCD面板的显示装置在较大程度上已经代替了传统的阴极射线管(CRT)，因为它小、重量轻且功耗低。近年来，LCD面板已经引入到几乎每种信息处理装置中，从诸如移动电话、个人数字助理(PDA)和便携式多媒体播放器(PMP)的小装置到诸如监视器和TV的中等和大尺寸装置。
包括液晶显示面板的显示装置在提升对比度方面具有限制。随着包括LCD面板的显示装置尺寸变大，它需要更高的对比度。因此，常规显示装置使用偏振片或功能膜来改善对比度。然而，根据常规方法和结构的对比度依赖于偏振片或功能膜的特性。然而，偏振片或功能膜的布置增加了产品成本。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种改善了对比度的显示装置及其控制方法。
另外，本发明的另一方面在于提供一种减小了产品成本的显示装置及其控制方法。
此外，本发明的又一方面在于提供一种通过使用两个面板实现了局部变暗的显示装置及其控制方法。
本发明的其他方面将在下面的描述中得到部分阐述，且部分地将从该描述变得明显，或者可以通过实践本发明而习得。
本发明的前述和/或其他方面还通过提供一种显示装置而实现，该显示装置包括：第一显示面板单元，其包括滤色器；第二显示面板单元，其面对该第一显示面板单元，且包括多个显示区块；信号处理器；以及控制器，其控制该信号处理器处理输入的图像信号以显示在第一显示面板单元上，且在第二显示面板单元上显示基于该图像信号的灰阶(gray scale)产生的区块图像信号。
各显示区块可包括多个像素，区块图像信号的灰阶是与显示区块的像素对应的图像信号的中间灰阶值。
第二显示面板单元其上可显示非彩色图像。
第二显示面板单元可包括无源矩阵(PM)液晶面板。
第二显示面板单元可包括超扭曲向列模式(TN模式)液晶面板。
第一显示面板单元可包括使用薄膜晶体管的有源矩阵(AM)液晶面板。
第一显示面板单元可包括垂直取向(VA)模式液晶面板。
该显示装置可包括背光组件，其提供光到第一和第二显示面板单元。
该背光组件可包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外电极荧光灯(EEFL)和热阴极荧光灯(HCFL)中的至少一种。
本发明的前述和/或其他方面还通过提供一种显示装置来实现，该显示装置包括：第一显示面板单元，其包括滤色器；第二显示面板单元，其面对该第一显示面板单元且分成多个显示区块；第一图像处理器，其处理图像信号以显示在第一显示面板上；第二图像处理器，其基于该图像信号的灰阶产生将要施加到所述显示区块的区块图像信号，且在第二显示面板单元上显示该区块图像信号；以及背光组件，其提供光到该第一和第二显示面板单元。
第二显示面板单元其上可显示非彩色图像。
各显示区块可包括多个像素，区块图像信号的灰阶是与显示区块的像素对应的图像信号的中间灰阶值。
第二显示面板单元可包括无源矩阵(PM)液晶面板。
该显示装置包括用户选择单元以调节对比度。
本发明的前述和/或其他示例性方面还通过提供一种显示装置的控制方法而实现，该显示装置包括具有滤色器的第一显示面板单元、以及面对该第一显示面板单元且分成多个显示区块的第二显示面板单元，该控制方法包括：基于输入图像信号的灰阶产生将要施加到所述显示区块的预定区块图像信号；以及施加该图像信号到第一显示面板单元，且施加该区块图像信号到该第二显示面板单元。
各显示区块可包括多个像素，所述产生区块图像信号包括计算与显示区块的像素对应的图像信号的中间灰阶值。
附图说明
本发明的上述和/或其他示例性方面将从下面参照附图对示例性实施例的详细描述变得显然，附图中：
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的框图；
图2是根据本发明第一示例性实施例的显示面板的剖视图；
图3示出根据本发明第一示例性实施例的显示面板的显示区块单元；
图4是流程图，其描述了控制根据本发明第一示例性实施例的显示装置的方法；以及
图5是根据本发明第二示例性实施例的显示装置的框图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的示例性实施例，附图中相似的附图标记表示相似的元件。
另外，未详细描述公知功能或构造，因为他们将因不必要的细节而使本发明变得模糊。
另外，附图示出放大的层厚和区域以清楚地显示。术语“在...上”意味着新的层、膜、区域或面板可以或者可以不插入在两个层、膜、区域或面板之间，术语“直接在...上”意味着两个层、膜、区域或面板彼此直接接触，没有任何层、膜、区域或面板在它们之间。
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示装置的框图。
如图1所示，根据本示例性实施例的显示装置1包括显示面板100、信号处理器410、控制器420和背光组件500。显示面板100包括第一显示面板单元200和面对第一显示面板单元200的第二显示面板单元300。根据本示例性实施例的显示装置1可包括液晶显示(LCD)装置，其具有背光组件500。
图2是根据本示例性实施例的显示面板100的剖视图。下文中，将参照图2详细描述显示面板100。
首先，将描述第一显示面板单元200。第一显示面板单元200包括有源矩阵(AM)液晶显示面板，其使用薄膜晶体管(TFT)213。薄膜晶体管213可以是通过五掩模工艺形成的非晶硅(a-Si)薄膜晶体管213。供选地，第一显示面板单元200可使用各种类型的薄膜晶体管213。
第一显示面板单元200包括第一面板210、第二面板220和第一液晶层230。
第一面板210包括第一基板构件211和形成在第一基板构件211上的若干层。第一基板构件211包括透明材料，例如玻璃、石英、陶瓷或塑料。栅布线形成在第一基板构件211上，其包括栅极线、存储电极线、以及薄膜晶体管213的栅电极。栅绝缘层212形成在第一基板构件211上以使栅布线绝缘。
数据布线形成在栅绝缘层212上，其包括数据线、薄膜晶体管213的漏电极和源电极。
栅布线和数据布线包括金属，例如Al、Ag、Cr、Ti、Ta、Mo、或其合金。栅布线和数据布线可包括单层或多层，多层包括诸如Cr、Mo、Ti、Ta、或其合金的具有良好的物理和化学属性的金属层，以及诸如Al系列或Ag系列的具有小电阻率的金属层。
薄膜晶体管213包括栅电极、漏电极、源电极和半导体层。钝化层214形成在薄膜晶体管213上。钝化层214包括低介电常数的绝缘材料，例如通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F，或者无机绝缘材料，例如氮化硅或氧化硅。
多个像素电极215形成在钝化层214上。像素电极215包括透明导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
像素电极215包括畴域(domain)划分装置以被划分成多个畴域。图2示出切口图案215a作为畴域划分装置，其通过切割部分像素电极215而形成。供选地，畴域划分装置可变为包括其他公知方法，例如突出。
第二面板220包括第二基板构件221和形成在第二基板构件221上的若干层。与第一基板构件211类似，第二基板构件221包括透明材料，例如玻璃、石英、陶瓷或塑料。
黑矩阵222形成在第二基板构件221的面对第一基板构件211的一侧。黑矩阵222包括面对像素电极215的开口，且阻挡相邻像素之间的光泄漏。黑矩阵222的开口基本小于像素电极215。黑矩阵222阻挡外部光进入薄膜晶体管213的半导体层。
黑矩阵222可包括金属性材料或添加有附加黑颜料的光敏有机材料以阻挡光。黑颜料可包括碳黑或钛氧化物。
滤色器223依序设置在第二基板构件221上在黑矩阵222之间，且具有红、绿和蓝滤色器。滤色器223的颜色不限于所述三原色，而是可以改变，从而有至少一种颜色。在图2中，滤色器223形成在第二基板构件221上。供选地，滤色器223可形成在第一基板构件211上。
平坦化层224形成在黑矩阵222和滤色器223上。平坦化层224可被去除。
第一公共电极225形成在平坦化层224上以与像素电极215一起形成电场。第一公共电极225包括透明导电材料，例如ITO或IZO。第一公共电极225包括畴域划分装置从而被划分成多个畴域。
第一取向层(alignment layer)216和第二取向层226分别形成在像素电极215和第一公共电极225上，且彼此面对。第一液晶层230设置在第一和第二取向层216和226之间。第一液晶层230包括垂直取向的液晶分子231。第一和第二取向层216和226将第一液晶层230的液晶分子231排列在接近垂直方向的方向上。也就是说，第一显示面板单元200包括垂直取向(VA)模式液晶显示面板。在VA模式中，液晶分子231的较长侧在不形成电场时垂直于第一和第二显示面板单元200和300取向。在VA模式液晶显示面板中，单个像素分成多个畴域。垂直取向液晶分子231的方向可利用弥散场在多个畴域中沿各种方向调节。因此，VA模式的液晶面板可确保宽视角。
第一液晶层230的液晶分子231不限于VA模式。根据另一示例性实施例，第一液晶层230可包括扭曲向列(TN)液晶分子。在该情况下，第一和第二取向层216和226将TN液晶分子的较长侧取向为平行于像素电极215和第一公共电极225，同时扭曲液晶分子的中心。TN模式第一面板210比VA模式第一面板210提供更快的响应时间且具有简单构造，但具有更窄的视角。另外，TN模式第一面板210提供更好的产率。显示装置1还可包括除了偏振板10和20之外的功能膜例如宽视角补偿膜，以改善第一面板210的视角。
采用前述构造，第一显示面板单元200接收来自背光组件500的光(参照图1)且在其上显示基本彩色的图像。
下文中，将详细描述第二显示面板单元300。第二显示面板单元300可包括有源矩阵(AM)和无源矩阵(PM)液晶显示面板之一。根据本示例性实施例的第二显示面板单元300不包括滤色器，且包括无源矩阵液晶显示面板。也就是说，第二显示面板单元300的像素不包括薄膜晶体管。公共电极和扫描电极312以栅格图案形成，且调节液晶分子331的取向。施加到第二显示面板单元300的图像信号与施加到第一显示面板单元200的图像信号同步。
第二显示面板单元300包括第三面板310、第四面板320和第二液晶层330。
第三面板310包括第三基板构件311、以及形成在第三基板构件311上的若干层。第三基板构件311包括透明材料，例如玻璃、石英、陶瓷或塑料。
扫描电极312形成在第三基板构件311上。扫描电极312包括透明导电材料，例如ITO或IZO。钝化层313和第三取向层314顺序形成在扫描电极312上。
第四面板320包括第四基板构件321和形成在第四基板构件321上的若干层。第二公共电极322形成在第四基板构件321上。第二公共电极322也包括透明导电材料例如ITO或IZO，且与扫描电极312交叉以形成矩阵图案的像素。钝化层323和第四取向层324顺序形成在第二公共电极322上。
第二液晶层330设置在第三和第四取向层314和324之间。第二液晶层330包括超扭曲向列(super twisted nematic：STN)模式液晶分子331。STN模式液晶分子331在扫描电极312和第二公共电极322之间扭曲210°到270°。一般地，STN模式液晶分子331扭曲270°，提供更好的亮度和对比度且具有更快的响应时间。
根据本示例性实施例，第二显示面板单元300包括STN模式液晶显示面板，但不限于此。根据另一示例性实施例，第二液晶层330可包括宾-主(guest-host)液晶层。由于第二显示面板单元300仅表示黑和白颜色，它可以包括诸如宾主液晶显示面板的显示面板，宾主液晶显示面板具有简单的构造且制造成本低。宾主液晶显示面板可通过包括薄膜晶体管的有源矩阵法驱动，或者可通过无源矩阵法驱动。如果第二显示面板单元300包括宾主液晶面板，则第三偏振板30可不提供。
也就是说，第二显示面板单元300可改变，只要它能显示黑白色图像。优选地，第二显示面板单元300具有相对简单的构造且提供高的产率。
如上所述，第二显示面板单元300接收来自背光组件500的光(参照图1)且显示包括黑和白色的非彩色图像。第二显示面板单元300改善了显示在第一显示面板单元200上的图像的对比度。例如，第一和第二显示面板单元200和300的对比度分别是1000∶1。假设100％的光穿过第一和第二显示面板单元200和300而没有损失。如果第一和第二显示面板单元200和300以常黑模式运行且如果电压不施加到液晶层330和230，则光穿过两个显示面板单元200和300且下降到1/1000。同时，如果第一和第二显示面板单元200和300接收电压且显示白色，穿过两个显示面板单元200和300的光的量变成1000。也就是说，对比度是1000000∶1，这是显示面板单元200和300各自对比度(1000∶1)的平方。
显示面板100还包括第一至第三偏振板10、20和30。第一偏振板10形成在第二基板构件221的具有滤色器223的第二表面上。第二偏振板20设置在第一和第二显示面板单元200和300之间。第三偏振板30形成在第三基板构件311的与其上形成扫描电极3 12的表面相反的表面上。这里，第二偏振板20的偏振轴垂直于第一偏振板10和第三偏振板30。第一和第三偏振板10和30的偏振轴彼此平行。
返回到图1，信号处理器410处理将被第一和第二显示面板单元200和300支持的输入图像信号。信号处理器410包括定标器(scaler)、时序控制器、以及驱动器，其施加各种信号到第一和第二显示面板单元200和300。
控制器420控制信号处理器410在第一显示面板单元200上显示所述输入的图像信号以及在第二显示面板单元300上显示预定图像图案。第一和第二显示面板单元200和300包括多个像素。图像通过施加到各像素的像素电压形成在显示面板100上。控制器420施加像素电压到第一显示面板单元200的各像素。同时，控制器420施加像素电压到第二显示面板单元300的具有至少两个像素的显示区块单元。图3示出根据本示例性实施例的显示面板100的显示区块单元。如其中所示，第一显示面板单元200包括多个像素240以显示图像，同时第二显示面板单元300包括多个像素340。单个显示区块350指的是具有至少两个像素340的显示区域。
图像信号通过显示面板单元200和300的像素数目，即通过分辨率而被适当地调节。施加到各像素的图像信号具有灰阶(gray scale)以实现图像。控制器420可通过预定操作控制图像信号的灰阶。显示区块350接收具有与像素340对应的图像信号的近似灰阶的区块图像信号，而不是接收与各像素对应的图像信号。根据本示例性实施例的信号处理器410根据控制器420的控制，计算与显示区块350的像素340对应的图像信号的中间灰阶值。也就是说，显示区块350的像素340根据预定操作接收具有中间灰阶值的图像信号。根据施加到显示区块350的区块图像信号，第二显示面板单元300显示如马赛克图案图像的非彩色图像。根据本示例性实施例的显示装置如上所述地被驱动，且更亮地显示亮图像，更暗地显示暗图像。第二显示面板单元300显示非彩色图像，且调节背光组件500发射的光的透射率。这意味着第二显示面板单元300实施局部变暗(dimming)以部分调节背光组件500发射的光。
信号处理器420可以用具有多个系数的各种公式计算区块图像信号的灰阶，或者可以包括预定查找表且通过使用查找表的数据确定区块图像信号的灰阶，而不是计算图像信号的中间灰阶值以产生区块图像信号。
如果第二显示面板单元300的图像信号不被处理成区块图像信号，则两个显示面板单元200和300彼此交叠，由此未对准形成在各显示面板单元200和300中的布线。在该情况下，像素240和340彼此交叠，图像信号可能不正常地显示。另外，图像不清楚地显示。根据本示例性实施例，像素电压施加到第二显示面板单元300的显示区块350，显示白或黑色的显示区块350用作局部变暗装置，以防止图像质量的下降。
背光组件500靠近第一和第二显示面板单元200和300的表面设置，且均匀地提供光到第一和第二显示面板单元200和300。背光组件500可包括灯单元和漫射灯单元发射的光的光学构件。灯单元可包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外电极荧光灯(EEFL)和热阴极荧光灯(HCFL)。
背光组件500可包括表面光源作为灯单元，或者发光二极管(LED)和无机发光二极管。根据本示例性实施例的显示装置可包括各种已知的背光组件500。
图4是流程图，描述控制根据本示例性实施例的显示装置1的方法。
显示装置1设置有第一显示面板单元200以显示彩色图像、第二显示面板单元300以显示非彩色图像、以及背光组件500以向第一和第二显示面板单元200和300发光。
响应于输入的图像信号，信号处理器410计算与显示区块350对应的图像信号的中间灰阶值且产生区块图像信号(S10)。
被处理为预定格式的图像信号与所产生的区块图像信号同步，且显示在第一显示面板单元200上(S20)。另外，同步的区块图像信号显示在第二显示面板单元300上(S20)。
图5是根据本发明第二示例性实施例的显示装置的框图。
如图5所示，根据本示例性实施例的显示装置包括第一显示面板单元200、第二显示面板单元300、第一图像处理器430、第二图像处理器440、用户选择单元600和背光组件500。第二示例性实施例的描述不包括对前面已经描述的元件的描述。
第一图像处理器430将输入图像信号处理成预定格式，且将图像信号提供到第一显示面板单元200。第一图像处理器430包括印刷电路板(PCB)，其具有各种图像处理电路，例如栅驱动器、数据驱动器、以及时序控制器，时序控制器用于控制通过柔性膜与液晶显示面板连接的栅驱动器和数据驱动器。
第二图像处理器440基于输入图像信号的灰阶产生区块图像信号，且施加区块图像信号至第二显示面板单元300的显示区块。第二图像处理器440包括印刷电路板(PCB)，其具有各种图像处理电路，例如栅驱动器、数据驱动器、以及时序控制器，时序控制器用于控制通过柔性膜与液晶显示面板连接的栅驱动器和数据驱动器。
如果等效的图像信号输入到第一和第二图像处理器430和440，则与单帧对应的图像信号彼此同步且分别被提供到显示面板单元200和300。第一和第二图像处理器430和440可彼此通讯，且可执行根据第一示例性实施例描述的控制器420的功能。用户选择单元600设置来调节对比度。用户可通过用户选择单元600控制是否驱动第二显示面板单元300。也就是说，第二显示面板单元300可根据用户的选择而被驱动或者不被驱动。用户选择单元600可包括设置在显示装置外壳中的快捷按钮或触垫，或者可包括一般输入器件例如遥控器、鼠标和键盘。
根据另一示例性实施例，显示装置可包括有机发光二极管(OLED)和等离子体显示面板(PDP)，代替液晶显示装置。如果显示面板包括OLED或PDP，则背光组件可从其排除。也就是说，显示装置可改变，只要两个显示面板彼此交叠且第一显示面板单元200显示彩色图像，同时第二显示面板单元300显示具有亮度的非彩色图像。如果显示装置包括OLED，则第二显示面板单元300通过无源矩阵法被驱动且包括白有机发光材料以仅显示亮度。如果显示装置包括PDP，则红、绿和蓝发光材料可以不形成在像素中。代替地，发白光的荧光物质可形成在单个像素中。
根据本发明的示例性实施例的显示装置通过具有执行不同功能的一对面板单元的显示面板100显示图像。更具体而言，显示面板100包括第一显示面板单元200以基本上显示图像，以及第二显示面板单元300以改善第一显示面板单元200上显示的图像的对比度。因此，显示装置显示具有较高对比度的图像。
如上所述，本发明的示例性实施例提供一种显示装置及其控制方法，其改善了对比度和图像质量。
另外，本发明一示例性实施例提供一种显示装置及其控制方法，其减小了产品成本。
此外，本发明一示例性实施例提供一种显示装置及其控制方法，其通过使用两个面板实现了局部变暗。
尽管已经显示和描述了本发明的一些示例性实施例，本领域技术人员将理解，可以在这些示例性实施例中进行改变而不偏离本发明的原理和思想，本发明的范围定义在所附权利要求及其等价物中。

Claims (17)

1.一种显示装置，包括：
第一显示面板单元，其包括滤色器；
第二显示面板单元，其面对该第一显示面板单元且包括多个显示区块；
信号处理器；以及
控制器，其控制该信号处理器处理输入的图像信号以显示在该第一显示面板上，且在该第二显示面板单元上显示基于该图像信号的灰阶产生的区块图像信号。
2.根据权利要求1的显示装置，其中所述多个显示区块的每个包括多个像素，且
该区块图像信号的灰阶是与所述多个显示区块的所述多个像素对应的图像信号的中间灰阶值。
3.根据权利要求1的显示装置，其中该第二显示面板单元其上显示非彩色图像。
4.根据权利要求1的显示装置，其中该第二显示面板单元包括无源矩阵液晶面板。
5.根据权利要求4的显示装置，其中该第二显示面板单元包括超扭曲向列模式液晶面板。
6.根据权利要求1的显示装置，其中该第一显示面板单元包括使用薄膜晶体管的有源矩阵液晶面板。
7.根据权利要求6的显示装置，其中该第一显示面板单元包括垂直取向模式液晶面板。
8.根据权利要求1的显示装置，还包括背光组件，其提供光到该第一和第二显示面板单元。
9.根据权利要求8的显示装置，其中该背光组件包括冷阴极荧光灯、外电极荧光灯、以及热阴极荧光灯中的至少一种。
10.一种显示装置，包括：
第一显示面板单元，其包括滤色器；
第二显示面板单元，其面对该第一显示面板单元且分成多个显示区块；
第一图像处理器，其处理图像信号以显示在该第一显示面板单元上；
第二图像处理器，其基于该图像信号的灰阶产生将要施加到所述多个显示区块的区块图像信号，且在该第二显示面板单元上显示该区块图像信号；以及
背光组件，其提供光到所述第一和第二显示面板单元。
11.根据权利要求10的显示装置，其中该第二显示面板单元其上显示非彩色图像。
12.根据权利要求10的显示装置，其中所述多个显示区块的每个包括多个像素，且
该区块图像信号的灰阶是与所述多个显示区块的所述多个像素对应的图像信号的中间灰阶值。
13.根据权利要求10的显示装置，其中该第二显示面板单元包括无源矩阵液晶面板。
14.根据权利要求10的显示装置，还包括用于调节对比度的用户选择单元。
15.一种控制显示装置的方法，该显示装置包括具有滤色器的第一显示面板单元、以及面对该第一显示面板单元且划分成多个显示区块的第二显示面板单元，该控制方法包括：
基于输入的图像信号的灰阶产生区块图像信号，该区块图像信号将被施加到所述多个显示区块；以及
施加所述输入的图像信号到该第一显示面板单元且施加该区块图像信号到该第二显示面板单元。
16.根据权利要求15的控制方法，其中所述多个显示区块的每个包括多个像素，且
所述产生区块图像信号包括计算与所述多个显示区块的所述多个像素对应的图像信号的中间灰阶值。
17.根据权利要求14所述的显示装置，其中所述对比度通过选择是否驱动该第二显示面板单元而被调节，且所述选择利用该用户选择单元实现。
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