CN101852946A - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示器及其驱动方法，其能够通过实施局部调光方法来改善对比度属性，并实现液晶显示器的纤薄。该液晶显示器包括：显示画面的液晶显示面板；背光单元，包括形成有第一方向的第一导光通道和与第一方向交叉的第二方向的第二导光通道的导光板部分、和分别用于向第一导光通道照射光的第一光阵列和向第二导光通道照射光的第二光阵列，由第一和第二导光通道的交叉来限定块；和调光控制器，用于分析与块相对应的输入画面以获得用于独立控制第一光阵列的光源的亮度的第一调光值，基于第一调光值确定用于独立控制第二光阵列的光源的亮度的第二调光值，并且调节第一和第二调光值使得由于第一和第二调光值造成的相邻的块之间的亮度差降低。

Description

液晶显示器及其驱动方法
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及一种能够实现局部调光(localdimming)的液晶显示器及其驱动方法。
背景技术
本申请要求2009年4月1日提交的韩国专利申请No.10-2009-0028162的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容，就像在此进行了完整阐述一样。
由于重量轻、外形薄、功耗低的特征，液晶显示器具有与日俱增的应用范围。液晶显示器已应用于诸如膝上型计算机的便携式计算机、办公自动化设备、音频/视频设备、以及室内/室外广告显示器等。占据了几乎全部液晶显示设备的透射型液晶显示器通过控制施加到液晶层的电场来调制从背光单元入射的光，以显示期望的画面。背光单元主要分类为直下式和侧光式。
液晶显示器的画面质量取决于对比度属性。通过调制从背光单元入射的光来提高画面质量的方法具有限制。为了改善对比度属性，已经以各种方式尝试了根据画面来调节背光单元的亮度(luminance)的背光调光控制方法。背光调光控制方法可通过根据输入画面适当地调节背光单元的亮度来降低功耗。背光调光控制方法包括整体地调节显示屏幕的亮度的全局调光方法以及局部地调节显示屏幕的亮度的局部调光方法。全局调光方法可提高前一帧和下一帧之间测量到的动态对比度，但是难以提高静态对比度。在另一方面，局部调光方法可通过在一帧周期中局部地控制显示屏幕的亮度来提高静态对比度。
直下型背光单元的构造为多个光学片和散射板设置在液晶显示面板下方，且多个光源设置在散射板下方。即使因为多个光源设置在散射板的下方并能够被独立地控制使得直下型背光单元能够实现局部调光方法，但仍然难以减小其厚度。因此，造成了难以进行液晶显示器的纤薄设计的问题。直下型背光单元不能被制造为纤薄构造的原因是必须在光源和散射板之间形成一定空间。散射板散射从光源入射的光，使显示屏幕的亮度均匀。为了充分地散射从光源入射的光，应当充分保证光源和散射板之间的空间。根据要求纤薄液晶显示器的趋势，光源和散射板之间的空间逐渐变窄，但因为当来自光源的光不能被充分散射时在显示屏幕上观察到光源，所以在显示屏幕上造成亮线以至于降低显示屏幕的亮度均匀性。
侧光型背光单元的构造为光源被设置为与导光板的侧表面相对，且多个光学片设置在液晶显示面板和导光板之间。侧光型背光单元可实现为具有比直下型背光单元更薄的结构。然而，不能将局部调光方法应用于侧光型背光单元，因为光源向导光板的一侧照射光，且导光板用于将点光或线光转换为平面光。如果将局部调光方法应用于侧光型背光单元，则因为由于光的直行属性(going-straight property)在显示屏幕的非期望区域上产生光和阴影，所以在显示屏幕上观察到失真(distortion)。此外，因为导光板的不同区域的表面亮度的均匀性根据导光板和光源中的位置之间的距离而不同，所以造成的另一问题是降低了显示屏幕的整体亮度。
发明内容
本发明的示例性实施方式提供一种液晶显示器及其驱动方法，其能够通过实施局部调光方法来改善对比度属性，并实现液晶显示器的纤薄。还能够有效地补偿显示画面的失真和当实施局部调光时所产生的亮度降低。
在一方面，一种液晶显示器包括：显示画面的液晶显示面板；背光单元，其包括其中形成有第一方向的第一导光通道和与第一方向交叉的第二方向的第二导光通道的导光板部分、以及分别用于向第一导光通道照射光的第一光阵列和用于向第二导光通道照射光的第二光阵列，其中，由第一导光通道和第二导光通道的交叉来限定块；以及调光控制器，其用于分析与块相对应的输入画面以获得用于独立控制第一光阵列的光源的亮度的第一调光值，基于第一调光值来确定用于独立控制第二光阵列的光源的亮度的第二调光值，并且调节第一调光值和第二调光值使得由于第一调光值和第二调光值造成的相邻的块之间的亮度差降低。
在另一方面，一种驱动液晶显示器的方法，该液晶显示器具有在其上显示画面的液晶显示面板，该方法包括以下步骤：(a)将液晶显示面板限定为具有矩阵型的块以对应于导光板部分，在该导光板部分中形成第一方向的第一导光通道和与第一方向交叉的第二方向的第二导光通道，并且限定用于向第一导光通道的至少一端照射光的第一光源，限定用于向所述导光板部分的第二导光通道的至少一端照射光的第二光源；以及(b)分析与块相对应的输入画面以获得用于独立地控制第一光源的亮度的第一调光值，基于第一调光值来获得用于独立地控制第二光源的亮度的第二调光值，并且调节第一和第二调光值使得由第一和第二调光值造成的相邻的块之间的亮度差降低。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的液晶显示器的框图；
图2是图1所示的液晶显示器的像素阵列的一部分的等效电路；
图3是示出划分为多个块的导光板部分的图；
图4是示出由调光控制器确定和调节调光值的处理的流程图；
图5A是示出基于输入画面分析而确定的块的最终目标亮度值的图；
图5B是示出在计算针对各个水平线块的第一最大亮度值之后确定第一调光值的处理的图；
图5C是用于利用第一最大亮度值作为地址来输出第一调光值的第一查找表；
图5D是示出通过从第一目标亮度值减去第一最大亮度值来确定中间目标亮度值的处理的图；
图5E是示出在计算针对各个垂直线块的第二最大亮度值之后确定第二调光值的处理的图；
图5F是用于利用第二最大亮度值作为地址来输出第二调光值的第二查找表；
图5G是示出参照目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差来调节第一和第二调光值的处理的图；
图5H是用于利用基准值作为地址来输出相邻调光值的第三查找表；
图5I到5K是示出由调节第一和第二调光值造成的显示画面的亮度增加状态和增加的亮度的取消状态的图；
图6A是示出显示画面的一个示例的图；
图6B是为了实现图6A所示的显示画面由第一和第二调光值确定的块的亮度分布图；
图6C是为了调节显示画面的失真由第一和第二调光值确定的块的亮度分布图；
图7A是空间上示出图6B所示的块的亮度分布图的图；
图7B是空间上示出图6C所示的块的亮度分布图的图；
图8和图9是示出根据本发明的第一示例性实施方式的导光板部分的构造以及第一和第二光阵列的设置的立体图；
图10A到图12是示出根据本发明的第二示例性实施方式的导光板部分的一部分的图；
图13A和13B是示出根据本发明的第三示例性实施方式的导光板部分的一部分的图；以及
图14A和14B是示出侧光型背光单元的一部分的图。
具体实施方式
下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式，使得本公开彻底和完整，并向本领域技术人员全面地传达本发明的原理。然而，本发明可通过许多不同方式来实施，并且不应当被理解为限制于此处阐述的实施方式。
参照图1到图3，根据本发明的示例性实施方式的液晶显示器包括：液晶显示面板10、用于驱动液晶显示面板10的数据线14的数据驱动部12、用于驱动液晶显示面板10的选通线15的选通驱动部13、用于控制数据驱动部12和选通驱动部13的定时控制器11、用于向液晶显示面板10照射光的背光单元、用于背光单元的第一和第二驱动光阵列23和24的第一和第二光阵列驱动部21和22、以及用于分析输入画面和根据分析结果控制第一和第二光阵列驱动部21和22的调光控制器16。
液晶显示面板10包括形成在上玻璃基板和下玻璃基板之间的液晶层。如图2所示，在下玻璃基板上多条数据线14a到14d与多条选通线15a到15d彼此交叉。通过数据线和选通线的交叉，液晶单元Clc以矩阵形式设置在液晶显示面板10上。而且，薄膜晶体管(TFT)、连接到TFT的液晶单元Clc的像素电极1、以及存储电容器形成在下玻璃基板上。
黑底、滤色器、以及公共电极2形成在上基板上。在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直对准(VA)模式的垂直电场型驱动方法中，公共电极2形成在上基板上，然而，在诸如共面切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式的水平电场驱动型方法中，公共电极2与像素电极1一起形成在下玻璃基板上。偏振器分别形成在上、下玻璃基板上，配向层分别形成在基板的内表面上且与液晶邻接以设定液晶的预倾角。
数据驱动部12包括多个数据驱动集成芯片(IC)。多个数据驱动IC中的每一个包括用于采样时钟信号的移位寄存器、用于暂时存储数字画面数据RGB的数据寄存器、用于响应于从移位寄存器提供的时钟信号每次存储一行数字画面数据以及输出所存储的数字画面数据的锁存器、用于通过参照伽玛基准电压选择对应于从锁存器提供的数字画面数据的正极性伽玛补偿电压或负极性伽玛补偿电压的数字/模拟转换器、用于选择由正极性伽玛补偿电压或负极性伽玛补偿电压进行转换的模拟数据所要提供到的数据线的复用器、以及连接在复用器和数据线DL之间的输出缓冲器。数据驱动部12在定时控制器11的控制下锁存数字画面数据RGB，利用正或负极性伽玛补偿电压将锁存的数字画面数据转换为正或负极性模拟数据电压，并且向数据线14输出正或负极性模拟数据电压。
选通驱动部13包括多个选通驱动集成芯片IC。多个选通驱动IC中的每一个包括移位寄存器、将从移位寄存器提供的输出信号转换为具有适用于驱动TFT的摆动宽度的信号的电平转换器、以及连接在电平转换器和选通线15之间的输出缓冲器。选通驱动部13在定时控制器11的控制下顺序地输出具有约一个水平周期的脉冲宽度的选通脉冲(或扫描脉冲)并且将其提供到选通线15。
定时控制器11从安装有外部画面源的系统板接收数字画面数据RGB，重新排列数字画面数据RGB以满足液晶显示面板10的分辨率，并且向数据驱动部12输出重新排列的数字画面数据RGB。并且，定时控制器11基于包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE以及点时钟信号DCLK的定时信号，产生用于控制数据驱动部12的操作定时的数据定时控制信号DDC、以及用于控制选通驱动部13的操作定时的选通定时控制信号GDC。定时控制器11在以60Hz的帧率输入的输入画面信号的帧之间插入插值帧，并且通过复用数据定时控制信号DDC和选通定时控制信号GDC以60*N的帧率(在此N是2或更大的整数)控制数据驱动部12和选通驱动部13的操作。
背光单元包括导光板部分20、以及用于向导光板部分20的侧面照射光的第一和第二光阵列23和24。而且，背光单元包括设置在导光板部分20和液晶显示面板10之间的多个光学片。为了通过将入射到液晶显示面板10的表面光划分为如图3所示的块来实现局部调光，导光板20的构造以及第一和第二光阵列23和24的设置可以不同方式改变。
作为一个示例，导光板部分20包括第一导光板阵列和设置在第一导光板阵列下方的第二导光板阵列。如图8和图9所示，第一导光板阵列包括以列方向(或行方向)划分并且彼此平行设置以限定第一导光通道的多个第一导光板201a到201f。第二导光板阵列包括以垂直于第一导光板201a到201f的行方向(或列方向)划分并且彼此平行设置以限定第二导光通道的多个第二导光板202a到202d。在此情况下，为了向第一导光通道照射光，第一光阵列23可设置为与第一导光板201a到201f的至少一端相对，并且为了向第二导光通道照射光，第二光阵列24可设置为与第二导光板202a到202d的至少一端相对。
作为另一示例，导光板部分20包括第一导光板201和设置在第一导光板201下方的第二导光板202。如图10A到10D所示，第一导光板201包括在其表面上平行地形成的多个第一凹刻(intaglio)图案301以限定第一导光通道。第二导光板202包括在其表面上平行地形成并且垂直于第一凹刻图案301的多个第二凹刻图案302以限定第二导光通道。在此情况下，为了向第一导光通道照射光，第一光阵列23可设置为与第一导光板阵列的至少一端相对，并且为了向第二导光通道照射光，第二光阵列24可设置为与第二导光板阵列的至少一端相对。
作为另一示例，导光板部分20可由单个导光板20构成。如图13A至13B所示，导光板20包括在其表面上平行地形成以限定第一导光通道的多个第一凹刻图案301、以及在表面或反面上平行地形成并且垂直于第一凹刻图案301以限定第二导光通道的多个第二凹刻图案302。在此情况下，为了向第一导光通道照射光，第一光阵列23可设置为与导光板20的一侧相对，并且为了向第二导光通道照射光，第二光阵列24可设置为与导光板20的另一侧相对。
下面将参照附图详细描述导光板部分20的结构以及第一和第二光阵列23和24的设置。
在另一方面，如图3所示的块B11到B46表示被彼此交叉的第一导光通道和第二导光通道划分为矩阵形的导光板部分20的亮度块。块的数量可根据液晶显示器的型号以及第一和第二光阵列中的光源的数量来改变。
第一光阵列驱动部21在调光控制器16的控制下调节要向第一光阵列23的各个光源提供的电流的强度。第一光阵列驱动部21根据从调光控制器16提供的局部调光信号LDIM来调节向占据与液晶显示面板10的显示屏幕上显示的亮区域相对应的块的第一光阵列23的第一光源提供的电流，使得向第一光源提供的电流高。在另一方面，第一光阵列驱动部21根据从调光控制器16提供的局部调光信号LDIM来调节向占据与液晶显示面板10的显示屏幕上显示的暗区域相对应的块的第一光阵列23的第二光源提供的电流，使得向第二光源提供的电流低。
第二光阵列驱动部22在调光控制器16的控制下调节要向第二光阵列24的各个光源提供的电流的强度。第二光阵列驱动部22根据从调光控制器16提供的局部调光信号LDIM来调节向占据与液晶显示面板10的显示屏幕上显示的亮区域相对应的块的第二光阵列204的第三光源提供的电流，使得向第三光源提供的电流高。在另一方面，第二光阵列驱动部22根据从调光控制器16提供的局部调光信号LDIM来调节向占据与液晶显示面板10的显示屏幕上显示的暗区域相对应的块的第二光阵列204的第四光源提供的电流，使得向第四光源提供的电流低。
调光控制器16分析从系统板输入的数字画面数据RGB，基于分析结果将输入的数字画面数据映射到图3所示的块B11到B46，并且利用多种画面分析方法来分析块单元中的输入的数字画面数据的亮度。调光控制器16参照块单元中分析的亮度来预先确定用于控制向第一导光通道和第二导光通道中的任意一个照射光的第一光阵列23和第二光阵列24中的任意一个的第一调光值，基于第一调光值来确定用于控制向第一导光通道和第二导光通道中的另一个照射光的第一光阵列23和第二光阵列24中的另一个的第二调光值，并且调节第一和第二调光值以减少目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差。而且，调光控制器16利用经调节的第一和第二调光值作为局部调光信号LDIM，来控制第一和第二光阵列驱动部21和22。调光控制器16还通过定时信号Vsync、Hsync、DE和DCLK与定时控制器11同步，以将第一和第二光阵列23和24的驱动定时与数字画面数据RGB的显示定时同步。调光控制器16可被安装在外部系统板上或者集成到定时控制器11中。
在下文，将参照图4到图7B详细描述确定和调节调光控制器16的调光值的步骤。
参照图4，调光控制器16分析从系统板输入的数字画面数据RGB，基于分析结果将输入的数字画面数据映射到图3所示的块B11到B46，并且利用多种画面分析方法来分析用于各个块的输入的数字画面数据的亮度，以获得用于图5A所示的各个块的最终目标亮度值FTL(S10、S20)。可基于对应于各个块的数字画面数据RGB的平均亮度值或对应于各个块的数字画面数据RGB的最大值来获得最终目标亮度值FTL。可通过直方图分析结果基于对应于各个块的数字画面数据RGB的最频繁值来获得最终目标亮度值FTL。在图5A中，字母“A”到“X”分别表示用于块B11到块B46的最终目标亮度值FTL。
调光控制器16顺序地比较在第一方向(例如水平方向)上相邻的块之间的最终目标亮度值FTL，分别获得用于如图5A所示的第一方向上各个线块(A到F、G到L、M到R、以及S到X)的第一最大亮度值ML1，并且基于第一最大亮度值ML1确定用于控制与第一方向的线块相对应的光源的第一调光值D1(S30、S40)。在图5B中，字母“L7”到“L10”表示用于控制分别向与第一方向的4个线块相对应的4个导光通道照射光的光源的第一调光值D1。为了确定第一调光值D1，调光控制器16可使用图5C所示的第一查找表。第一查找表可由用户预设，使得能够输出利用第一最大亮度值ML1作为地址来控制相应的光源的亮度值的第一调光值D1。通过将与第一调光值D1相对应的第一亮度值(即第一最大亮度值ML1)和与第二调光值相对应的第二亮度值(即第二最大亮度值ML2)相加来确定各个最终目标亮度值FTL，这点将在下面进行描述。因此，如果第一最大亮度值小于预定程度(例如153lm)，如图5C所示，则可设定第一调光值D1使得相应的光源的亮度值具有最低程度(关闭程度(off level))。因为仅仅通过第二调光值D2就能够实现最终目标亮度值。可根据光源的亮度属性来改变由第一调光值D1控制的光源的调光曲线。
如图5D所示，调光控制器16通过从最终目标亮度值FTL减去第一最大亮度值ML1来获得用于各个块的中间目标亮度值MTL(A’到X’)(S50)。在图5D中，字母“A’”到“X’”分别表示用于块B11到B46的中间目标亮度值。例如，通过从最终目标亮度值“A”中减去第一调光值“L7”来获得块B11的中间目标亮度值“A’”，通过从最终目标亮度值“X”中减去第一调光值“L10”来获得块B46的中间目标亮度值“X’”。在所获得的值中，具有负值的块意味着该块满足最终目标亮度值，而具有正值的块意味着该块不满足最终目标亮度值。在具有负值的块中，可用“0”代替中间目标亮度值MTL。
调光控制器16顺序地比较在第二方向(例如垂直方向)上相邻的块的中间目标亮度值MTL，获得用于如图5E所示的第二方向的各个线块的第二最大亮度值ML2，并且基于第二最大亮度值ML2来确定用于控制与第二方向的线块相对应的光源的第二调光值D2(S60、S70)。在图5E中，字母“L1”到“L6”表示用于控制向与第二方向(即垂直方向)上设置的6个线块相对应的导光通道照射光的光源的第二调光值D2。为了确定第二调光值D2，调光控制器16可使用图5F中所示的第二查找表。第二查找表可由用户预设，使得能够输出利用第二最大亮度值ML2作为地址来控制相应的光源的亮度值的第二调光值D2。通过将基于第一调光值D1而获得的第一最大亮度值ML1与基于第二调光值D2而获得的第二最大亮度值ML2相加来确定最终目标亮度值A到X。因此，如图5F所示，第二调光值D2控制与小于第一最大亮度值ML1的第二最大亮度值ML2相对应的光源。可根据其亮度属性来改变被第二调光值D2控制的光源的调光曲线。
即使本发明的上述示例性实施方式描述了预定用于控制向水平方向的导光通道照射光的光源的第一调光值D1、接着确定用于控制向垂直方向的导光通道照射光的光源的第二调光值D2的处理，本发明也不限于此。本发明可应用于预定用于控制向垂直方向的导光通道照射光的光源的第一调光值D1、接着确定用于控制向水平方向的导光通道照射光的光源的第二调光值D2的处理。
参照图5G，在确定第一和第二调光值D1和D2之后，调光控制器16参照目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差来调节第一和第二调光值D1和D2(S80)。调节第一和第二调光值D1和D2的原因是为了减少目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差。在一个示例中，当在显示屏幕上显示如图6A所示的画面时，如果根据用于各个块的亮度分布的第一和第二调光值D1和D2来分区驱动(division drive)与如图6B所示的块B11到B46相对应的光源，则在显示屏幕上察觉到非期望的亮线。如果目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差增加，则在显示屏幕的非希望区域上产生光和阴影，由此造成对要在液晶显示面板上显示的画面的干扰。然而，当目标块和与目标块相邻的块之间的亮度差减少时，如图6C和7B所示，能够防止在显示屏幕上察觉到亮线，并且防止亮度由于分区驱动而降低。从图7B可以知道，当调节第一和第二调光值D1和D2时，相邻的块之间的亮度分布具有线性属性，使得亮度的改变被平滑地显示。为了调节第一和第二调光值D1和D2，调光控制器16可使用如图5H中所示的第三查找表。第三查找表可由用户预设，使得能够输出用于利用基准调光值作为地址来调节第一和第二调光值D1和D2的相邻调光值。在此，基准调光值表示在步骤S40和S70确定的第一和第二调光值D1和D2，相邻调光值表示由第一和第二调光值D1和D2所驱动的块周围的亮度值(在下文被称为周围亮度值)。设定周围亮度值，使得根据基准调光值而确定的亮度值和周围亮度值之间的差是预定的阈值亮度值或更小。通过改变基准调光值、根据改变的基准调光值来测量亮度值、并且测量相应块的亮度值和相应块周围的周围亮度值的实验，来确定预定的阈值亮度值。可通过主观估值方法(即利用观察者的肉眼的估值方法)在根据基准调光值而改变的块的亮度值不明显地不同于周围亮度值的程度上来确定预定的阈值亮度值。例如，如果与第一光源相邻的第二光源的调光值是阈值亮度值，即在图5H所示的第一光源的调光值是“255”的情况下为“204”或更大，则由于亮度差，能够防止显示画面的失真。可根据显示面板的型号、分辨率、以及应用设备(application device)来不同地确定阈值亮度值。
由此，当调节第一和第二调光值D1和D2时，通过背光单元照射的光的量整体地增加。增加的光量对周围区域以及相应区域产生影响。因此，显示屏幕上的真实亮度在要求的程度上增加。因为其造成功耗增加，所以需要将整体显示亮度降低所增加的亮度的量。调光控制器16存储关于根据第一和第二调光值D1和D2的调节而增加的亮度的信息，并且控制光阵列驱动部使得显示屏幕上的整体亮度基于所存储的信息而降低了所增加的亮度的量(S90)。例如，在如图5I所示确定了与垂直线块相对应的6个区域的调光值的情况下，如图5J所示，在调光值调节完成之后确定的新调光值增加。在此，如果根据调光值的调节而增加的亮度对相邻区域产生了M％(在此，M是整数)的影响，则如图5K所示，真实显示亮度超出了要求程度M％。因此，如果通过在光阵列驱动部的控制下通过减小向光源提供的电流(或电压)来降低对应于增加量M％的亮度，则能够实现在要求的亮度程度上显示面板的分区驱动。根据上述取消增加的亮度的步骤，与全局驱动方法相比，能够使功耗降低到约25％，并且获得与从全局驱动方法获得的画面相同的画面。
下文将详细描述导光板20的构造和/或第一和第二光阵列23和24的设置的多个示例。
导光板部分和光阵列的第一示例性实施方式
图8和图9示出导光板部分20的构造和/或第一和第二光阵列23和24的设置。
参照图8和图9，导光板部分20包括第一和第二导光阵列。
第一导光阵列包括在垂直方向上划分的多个第一导光板201a到201f。第一导光板201a到201f沿着垂直方向平行设置以在第一导光板阵列201中限定垂直导光通道。
第二导光板阵列设置在第一导光板阵列下方。第二导光板阵列包括在水平方向上划分的多个第二导光板202a到202d。第二导光板202a到202d在水平方向上平行设置以在第二导光板阵列中限定水平导光通道。
如图3所示，第一导光板201a到201f和第二导光板202a到202d设置为彼此交叉并形成矩阵型块B11到B46。通过划分入射到液晶显示面板10的表面光以对应于块B11到B46来实现局部调光。第一导光板201a到201f和第二导光板202a到202d可具有分别在其上表面和/或下表面上形成的微小的凹刻或浮雕图案(embossed pattern)。微小的凹刻或浮雕图案将来自由导光板限定的导光通道的光反射到光学片和液晶显示面板10。微小的凹刻或浮雕图案距离第一和第二光阵列23和24越远，微小的凹刻或浮雕图案形成得越密。其补偿远离光源的位置的亮度以满足各个导光通道中的表面亮度的均匀性。第一导光板201a到201f和第二导光板202a到202d分别由透明平板树脂制成。否则，第一导光板201a到201f由透明平板树脂制成，而第二导光板202a到202d由其下表面倾斜的楔形板制成。
第一和第二光阵列中的每一个包括诸如发光二极管(LED)的多个点光源。
如图8所示，第一光阵列23包括设置为与包括第一导光板201a到201f的第一导光板阵列的一端相对的1-1光阵列23A、以及设置为与包括第一导光板201a到201f的导光板阵列的另一端相对的1-2光阵列23B。否则，如图9所示，第一光阵列23可设置为与第一导光板阵列的两端中仅仅一端相对。在第一光阵列23的光源设置为分别与第一导光板201a到201f的仅仅一端相对的情况下，第一导光板201a到201f中的每一个优选地由透明平板树脂制成，以确保与之下设置的第二导光板202a到202d的连接稳定性(coupling stability)。第一光阵列23中的各个光源的发光量由从第一光阵列驱动部21提供的电流独立控制。从第一光阵列23发出的光在第一导光板201a到201f中全反射，并且以高直行属性沿着由第一导光板201a到201f限定的导光通道传播。
如图8所示，第二光阵列24包括设置为与包括第二导光板202a到202d的第二导光板阵列的一端相对的2-1光阵列24A、以及设置为与包括第二导光板202a到202d的第二导光板阵列的另一端相对的2-2光阵列24B。否则，如图9所示，第二光阵列24可设置为仅仅与第二导光板阵列的两端中的任意一端相对。在第二光阵列24的光源分别设置为与第二导光板202a到202d的仅仅一端相对的情况下，第二导光板202a到202d中的每一个优选地由透明楔形板制成，其中位于靠近第二光阵列24的位置的第一厚度D1比位于与第二光阵列24相对的位置的第二厚度D2更厚。第二光阵列24中的各个光源的发光量由从第二光阵列驱动部22提供的电流独立控制。从第二光阵列24发出的光在第二导光板202a到202d中全反射，并且以高直行属性沿着由第二导光板202a到202d限定的导光通道传播。
导光板部分和光阵列的第二示例性实施方式
图10A到图12示出根据本发明的第二示例性实施方式的导光板部分20的一部分。
参照图10A到10D，导光板部分20包括第一和第二导光板201和202。
第一和第二导光板201和202中的每一个由包含透明树脂的平板或楔形板制成。第一导光板201形成在第二导光板202上。另外，第一导光板201由平板树脂制成，第二导光板202由其下表面倾斜的楔形板制成。第一导光板201包括多个第一凹刻图案301，第二导光板202包括多个第二凹刻图案302。第一凹刻图案301与第二凹刻图案302交叉。如图10A到10D所示，第一凹刻图案301形成在第一导光板201的至少一个表面上。如图10A到10D所示，第二凹刻图案302形成在第二导光板202的至少一个表面上。在图10A到10D中，字母ULED231到ULED233表示从第一光阵列23入射到第一导光板201的光，字母LLED241到LLED243表示从第二光阵列24入射到第二导光板202的光。
第一凹刻图案301中的每一个包括在第一导光板201的至少一个表面上形成并具有小于第一导光板201的厚度的深度的第一延长凹槽。第一导光通道由第一凹刻图案301限定。因此，第一凹刻图案301将第一导光板201划分为多个垂直导光通道。如图10A到10D所示，第一凹刻图案301在垂直方向上划分导光板部分20。第二凹刻图案302中的每一个包括在第二导光板202的至少一个表面上形成并具有小于第二导光板202的厚度的深度的第二延长凹槽。第二导光通道由第二凹刻图案302限定。因此，第二凹刻图案302将第二导光板202划分为多个水平导光通道。图3示出由第一和第二凹刻图案301和302形成的导光板部分20的块B11到B46。通过划分入射到液晶显示面板10的表面光以对应于块B11到B46来实现局部调光。
第一和第二光阵列23和24中的每一个包括诸如发光二极管(LED)的多个点光源。第一光阵列23的光源设置为与第一导光板201的至少一侧相对。第一光阵列23中的各光源的发光量由从第一光阵列驱动部21提供的电流独立控制。在第一光阵列23设置为与第一导光板201的上侧或下侧相对的情况下，第二光阵列24设置为与第二导光板202的左侧或右侧相对。否则，在图中在第一光阵列23设置为与第一导光板201的左侧或右侧相对的情况下，第二光阵列24设置为与第二导光板202的上侧或下侧相对。如果第二光阵列24设置为与第二导光板202的任意一侧相对，则第二导光板202由其下表面倾斜的楔形板制成。第二光阵列24中的各个光源的发光量由从第二光阵列驱动部22提供的电流独立控制。
第一光阵列23根据从第一光阵列驱动部21提供的电流而发光，以向第一导光板201传播光。从第一光阵列23发出的光被第一凹刻图案301全反射，以高直行属性沿着由第一凹刻图案限定的导光通道传播。第二光阵列24根据从第二光阵列驱动部22提供的电流而发光，以向第二导光板202传播光。从第二光阵列24发出的光被第二凹刻图案302全反射，以高直行属性沿着由第二凹刻图案限定的导光通道传播。如图11A到11C所示，第一和第二凹刻图案301和302可通过诸如矩形、三角形、半球形、椭圆形、或其组合的多种截面形状来实现。能够根据图3所示的块尺寸以及液晶显示面板的尺寸和分辨率来调节凹刻图案301和302的深度H、宽度D以及距离。
在第一和第二导光板201和202中的每一个上，如图12所示，除了凹刻301和302之外，可形成用于限定导光通道的微小的凹刻或浮雕图案401。微小的凹刻或浮雕图案401形成在第一和第二导光板201和202中的每一个的至少一个表面上。微小的凹刻或浮雕图案401将导光通道中的光反射到光学片和液晶显示面板10。微小的凹刻或浮雕图案401距离第一和第二光阵列23和24越远，微小的凹刻或浮雕图案401形成得越密集。其补偿远离光源的位置的亮度，以增强各个导光通道中的表面亮度的均匀性。例如，在第一和第二光阵列23和24仅仅形成在第一和第二导光板201和202的一侧的情况下，微小的凹刻或浮雕图案401可形成在第一和第二导光板201和202的上表面或下表面上，使得微小的凹刻或浮雕图案401距离第一和第二导光板201和202的另一侧越远，微小的凹刻或浮雕图案401形成得越密集。在第一和第二光阵列23和24形成在第一和第二导光板201和202的相对侧的情况下，微小的凹刻或浮雕图案401可形成在第一和第二导光板201和202的上表面或下表面上，使得微小的凹刻或浮雕图案401距离第一和第二导光板201和202的中心位置越近，微小的凹刻或浮雕图案401形成得越密集。第一和第二凹刻图案301和302的第一深度H大于微小的凹刻或浮雕图案401的第二深度h。例如，第一深度H与第二深度h的比例为：
h∶H＝1∶2至1000
导光板部分和光阵列的第三示例性实施方式
图13A和13B示出根据本发明的第三示例性实施方式的导光板部分20的一部分。
参照图13A和13B，导光板部分20由单个导光板20构成。
导光板20由包含透明树脂的平板或楔形板制成。导光板20包括在其至少一个表面上形成的第一凹刻图案301和第二凹刻图案302，使得它们分别在水平和垂直方向上彼此交叉。图13A示出一个示例，其中第一和第二凹刻图案301和302形成在导光板20的上、下表面中的任意一个上。图13B示出另一示例，其中第一凹刻图案301形成在导光板20的下表面上，而第二凹刻图案302形成在导光板20的上表面上。当然，第一凹刻图案301可形成在导光板20的上表面上，第二凹刻图案302可形成在导光板20的下表面上。
彼此交叉的第一和第二凹刻图案301和302增强了光的直行属性，并且将导光板20划分为图3所示的矩阵型的块B11到B41。即，块B11到B41被第一和第二凹刻图案301和302的交叉划分为矩阵型。根据第一和第二凹刻图案301和302的交叉，限定了第一导光通道和垂直于第一导光通道的第二导光通道。第一凹刻图案301中的每一个包括在第一导光通道之间的各个界面形成的第一延长凹槽，使得第一延长凹槽的深度小于导光板20的厚度。在垂直方向上形成的第一导光通道由第一延长凹槽限定。第二凹刻图案302中的每一个包括在第二导光通道之间的各个界面形成的第二延长凹槽，使得第二延长凹槽的深度小于导光板20的厚度。在水平方向上形成的第二导光通道由第二延长凹槽限定。通过划分入射到液晶显示面板10的表面光以对应于块B11到B46，来实现局部调光。根据本发明的第三实施方式的凹刻图案的构造特征和光学功能与根据第二实施方式的第一和第二凹刻图案基本相同。
在图13A到13B中，字母ULED231到ULED233表示从第一光阵列23入射到第一导光通道的光，字母LLED241到LLED243表示从第二光阵列24入射到第二导光通道的光。
第一和第二光阵列23和24中的每一个包括诸如发光二极管(LED)的多个点光源。第一光阵列23的光源设置为与导光板20的上、下侧的至少一侧相对以向第一导光通道发光。第一光阵列23中的各个光源的发光量由从第一光阵列驱动部21提供的电流独立控制。第二光阵列24的光源设置为与导光板20的左、右侧的至少一侧相对以向第二导光通道发光。第二光阵列24的各个光源的发光量由从第二光阵列驱动部22提供的电流独立地控制。第一光阵列23的各个光源根据从第一光阵列驱动部21提供的电流而发光，并向第一导光通道传播光。从第一光阵列23发出的光被第一凹刻图案301全反射，以沿着第一导光通道以高直行属性传播。第二光阵列24中的每一个根据从第二光阵列驱动部22提供的电流而发光，并向第二导光通道传播光。从第二光阵列24发出的光被第二凹刻图案302全反射，以沿着第二导光通道以高直行属性传播。
在另一方面，确定和调节调光值的处理可应用于以下情况：
i)一种构造，其中侧光型背光单元的导光板部分包括两个导光板阵列，其中一个设置在另一个下方，各个导光板阵列具有多个划分的导光板，并且一个导光板阵列的划分的导光板与另一个导光板阵列的划分的导光板交叉；
ii)另一构造，其中侧光型背光单元的导光板部分包括两个导光板，其中一个设置在另一个下方，各个导光板具有在其至少一个表面上形成的多个凹刻图案，一个导光板的凹刻图案与另一导光板的凹刻图案交叉；
iii)另一构造，其中侧光型背光单元的导光板部分包括单个导光板，该导光板具有在其至少一个表面上形成的并且彼此交叉的多个凹刻图案；以及
iv)如图14A和14B所示的侧光型背光单元的构造。
图14A示出其中第一和第二光阵列123和124分别设置在导光板120的第一侧和第二侧的图，并且图14B示出其中第一到第四光阵列123A、123B、124A和124B分别设置在导光板120的第一到第四侧的图。尽管因为其低直行属性，图14A和14B所示的实施方式的局部调光效果低于上述情况i)至iii)的效果，但是如果光源的直行属性很高则能够获得局部调光效果、以及用于显示画面的失真和当实施局部调光时所产生的亮度降低的补偿效果。
如上所述，根据本发明的实施方式的液晶显示器及其驱动方法可通过侧光型背光单元来实现局部调光，由此增强对比度属性，并且实现液晶显示器的纤薄。还能够有效地补偿显示画面的失真和当实施局部调光时所产生的亮度降低。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的范围或精神的条件下，可以在本发明的结构中做出各种修改和变型。考虑到上文，说明书和示例旨在被认为仅仅是示例性的，并且本发明的真实范围和精神由随后的权利要求及其等同物来指示。

Claims (15)

1.一种液晶显示器，该液晶显示器包括：
显示画面的液晶显示面板；
背光单元，其包括其中形成有第一方向的第一导光通道和与第一方向交叉的第二方向的第二导光通道的导光板部分、以及分别用于向第一导光通道照射光的第一光阵列和用于向第二导光通道照射光的第二光阵列，其中，由第一导光通道和第二导光通道的交叉来限定块；以及
调光控制器，其用于分析与块相对应的输入画面以获得用于独立控制第一光阵列的光源的亮度的第一调光值，基于第一调光值来确定用于独立控制第二光阵列的光源的亮度的第二调光值，并且调节第一调光值和第二调光值使得由于第一调光值和第二调光值造成的相邻的块之间的亮度差降低。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中第一光阵列的光源响应于调节后的第一调光值而向第一导光通道照射光，第二光阵列的光源响应于调节后的第二调光值而向第二导光通道照射光。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中块由在第一方向上彼此平行的多个第一线块和在第二方向上彼此平行的多个第二线块的交叉来限定，所述多个第一线块对应于第一导光通道，所述多个第二线块对应于第二导光通道。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中基于针对各个第一导光通道而确定的第一最大亮度值来确定各个第一调光值，在对应于各个第一导光通道的块的最终目标亮度值当中确定第一最大亮度值，以及
其中基于针对各个第二导光通道而确定的第二最大亮度值来确定各个第二调光值，在作为第一最大亮度值与最终目标亮度值之间的差值的中间目标亮度值当中确定第二最大亮度值。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述调光控制器包括第一查找表、第二查找表和第三查找表，该第一查找表根据第一最大亮度值来输出与第一光阵列的光源的亮度值相对应的第一调光值，该第二查找表根据第二最大亮度值来输出与第二光阵列的光源的亮度值相对应的第二调光值，并且该第三查找表输出与周围亮度值相对应的用于调节第一和第二调光值的第三调光值，并且
其中将所述周围亮度值设定为使得第一和第二调光值二者与所述周围亮度值之间的亮度值差是预定的阈值亮度值或更小。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述调光控制器将显示画面的整体亮度降低了由第一和第二调光值的调节所增加的亮度的量。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述导光板部分包括第一导光板阵列和设置在第一导光板阵列下方的第二导光板阵列，该第一导光板阵列具有在第一方向上平行设置以限定第一导光通道的多个第一导光板，该第二导光板阵列具有在与第一方向交叉的第二方向上平行设置以限定第二导光通道的多个第二导光板。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述导光板部分包括第一导光板和第二导光板，在该第一导光板上在第一方向上形成第一凹刻图案以限定第一导光通道，在该第二导光板上在与第一方向交叉的第二方向上形成第二凹刻图案以限定第二导光通道，并且其中第二导光板设置在第一导光板下方。
9.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述导光板部分包括单个导光板，在该单个导光板上在第一方向上形成第一凹刻图案以限定第一导光通道，并且在与第一方向交叉的第二方向上形成第二凹刻图案以限定第二导光通道。
10.一种驱动液晶显示器的方法，该液晶显示器具有在其上显示画面的液晶显示面板，该方法包括以下步骤：
(a)将液晶显示面板限定为具有矩阵型的块以对应于导光板部分，在该导光板部分中形成第一方向的第一导光通道和与第一方向交叉的第二方向的第二导光通道，并且限定用于向第一导光通道的至少一端照射光的第一光源，限定用于向所述导光板部分的第二导光通道的至少一端照射光的第二光源；以及
(b)分析与块相对应的输入画面以获得用于独立地控制第一光源的亮度的第一调光值，基于第一调光值来获得用于独立地控制第二光源的亮度的第二调光值，并且调节第一和第二调光值使得由第一和第二调光值造成的相邻的块之间的亮度差降低。
11.根据权利要求10所述的方法，其中获得第一调光值的步骤包括以下步骤：
获得用于各个块的最终目标亮度值；
比较所述最终目标亮度值以获得用于在第一方向上设置的各线块的第一最大亮度值；以及
基于所述最终目标亮度值来获得用于控制在第一方向上设置的第一光源的第一调光值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中获得第二调光值的步骤包括以下步骤：
获得作为第一最大亮度值与所述最终目标亮度值之间的差值的中间目标亮度值；
比较所述中间目标亮度值以获得用于在第二方向上设置的各线块的第二最大亮度值；以及
基于第二最大亮度值来获得用于控制在第二方向上设置的第二光源的第二调光值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中使用第一查找表来确定第一调光值，使用第二查找表来确定第二调光值，并且
其中第一查找表根据第一最大亮度值来输出与第一光源的亮度值相对应的第一调光值，并且第二查找表根据第二最大亮度值来输出与第二光源的亮度值相对应的第二调光值。
14.根据权利要求10所述的方法，其中调节第一和第二调光值的步骤包括以下步骤：
利用第三查找表输出用于调节第一和第二调光值的第三调光值，其中第三查找表输出与周围亮度值相对应的用于调节第一和第二调光值的第三调光值，并且将所述周围亮度值设定为使得第一和第二调光值二者与所述周围亮度值之间的亮度值差是预定的阈值亮度值或更小。
15.根据权利要求10所述的方法，其中该方法还包括以下步骤：
将显示画面的整体亮度降低了由第一和第二调光值所增加的亮度的量。
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