CN102097072A - 液晶显示设备的局部调光的驱动方法及使用该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于液晶显示设备的局部调光的驱动方法和使用该驱动方法的装置。该驱动方法包括将第一块索引分配给将背光单元划分而成的多个块中的每一个；检测背光单元中的块连接顺序，根据该块连接顺序来排列第一块索引，并存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息规定排列后的第一块索引；提取所存储的第一块索引排序信息；生成第二块索引信息，该第二块索引信息规定与背光单元的第一块索引相对应的第二块索引；通过根据第二块索引信息以块为基础分析输入数据，确定每一块的局部调光值；根据第一块索引排序信息，对基于第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列；以及利用多个块的重新排列后的局部调光值，来分别驱动多个块。

Description

液晶显示设备的局部调光的驱动方法及使用该方法的装置
本申请要求2009年12月11日申请的韩国专利申请号10-2009-0123193的优先权，在此将其引入作为参考，如在此全部阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)设备，更具体地，涉及一种用于LCD设备的局部调光的驱动方法，其能够适配地应用到背光单元的发光块的连接顺序，以及使用该驱动方法的设备。
背景技术
最近，平板显示器作为视频显示器已经普及，比如LCD、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)等等。
LCD设备包括用于依靠液晶在介电常数和折射率方面展现出各向异性的电学和光学特性而在像素矩阵上显示图像的液晶面板，用于驱动液晶面板的驱动电路，和用于将光照射到液晶面板上的背光单元。通过根据数据信号改变液晶取向以控制从背光单元穿过液晶面板和偏振片的光的透射率，来调整每个像素的灰度级。
在LCD设备中，每个像素的亮度由背光单元的亮度与取决于数据的液晶的光透射率之间的乘积决定。LCD设备出于增加对比度和减少功耗的目的而使用背光调光方法。背光调光方法分析输入图像数据、然后对图像数据进行调制，并调整调光值，以根据分析的结果来控制背光单元的亮度。最近使用了利用LED作为光源的发光二极管(LED)背光单元。相对于传统灯来说，LED具有高亮度和低功耗的优点。因为LED背光单元允许基于位置的控制，因此可以通过局部调光来驱动它们。根据局部调光技术，LED背光单元被划分成多个发光块，并且通过逐块方式来控制亮度。由于背光单元和液晶面板被划分为多个块，通过逐块地分析数据来确定局部调光值，并基于局部调光值来补偿数据，因此局部调光可以进一步增强对比度和降低功耗。
LCD设备包括用于驱动LCD设备的局部调光的局部调光驱动器(驱动芯片)。该局部调光驱动器为各个块产生索引，以帮助逐块地进行数据分析和亮度控制，并且根据块索引来分析数据和控制亮度。尽管优选的是以局部调光驱动器中的块索引遵循背光单元的块连接顺序这样的方式制造背光单元，然而在多数情况下，由于背光制造的简易性以及用于传输调光数据的带宽，导致背光单元的块连接顺序与局部调光驱动器的块索引信息不相符。
如果现有技术中背光的块连接顺序与局部调光驱动器中的块索引不相符，则在驱动板上，与背光驱动器一起提供微计算机，以便根据块连接顺序对按照块索引顺序从局部调光驱动器中接收的调光值进行重新排列，并将重新排列后的调光值顺序地提供到背光驱动器。然而，随着大型液晶面板和大型背光单元的趋势，背光单元被划分为至少两个端口，且逐个端口地对其进行驱动，这时需要使用与背光驱动器一样多的微计算机。因此，制造成本增加。此外，用于每个端口的微计算机只能转换该端口内的索引，而不能转换它不负责的其他端口内的索引。因此，该方案不适用于具有不同块连接顺序或不同的端口划分结构的背光单元。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于液晶显示(LCD)设备的局部调光的驱动方法以及使用该驱动方法的装置，其基本上消除了由现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种用于LCD设备的局部调光的驱动方法，用于使局部调光驱动器中的块索引与背光单元中的块连接顺序相匹配，而无需考虑背光单元的任何块连接顺序和块划分结构，以及使用该驱动方法的装置。
本发明的额外的优点、目的和特征一部分将在下面的说明书中予以阐述，一部分对于本领域普通技术人员来说通过审阅下文而显而易见，或可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其他优点可以通过在所写的说明书、权利要求和附图中特别指出的结构实现和获得。
为了实现这些目的以及其他的优点，根据本发明的目的，如此处所具体实施和广义描述的，一种用于LCD设备的局部调光的驱动方法包括将第一块索引分配给将背光单元划分而成的多个块中的每一个；检测背光单元中的块连接顺序，根据该块连接顺序来排列所述第一块索引，并存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息规定所述排列后的第一块索引；提取所存储的第一块索引排序信息；生成第二块索引信息，该第二块索引信息规定与所述背光单元的第一块索引相对应的第二块索引；通过根据所述第二块索引信息以块为基础分析输入数据，确定每一块的局部调光值；根据所述第一块索引排序信息，对基于所述第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列；以及利用所述多个块的重新排列后的局部调光值，来分别驱动所述多个块。
该背光单元可以被划分成多个端口，每个端口具有多个串行连接的块，并且为了检测块连接顺序、根据该块连接顺序排列第一块索引、以及存储第一块索引顺序信息，可以以端口为基础检测块连接顺序，可以以端口为基础根据所检测到的块连接顺序来排列该第一块索引，并且可以为每个端口存储规定该排列后的第一块索引的第一块索引排序信息。
设计者可以通过图形用户界面(GUI)以端口为基础输入块连接顺序，并且可以根据所输入的该端口的块连接顺序来排列每个端口的第一块索引。
为了重新排列局部调光值，可以根据每个端口的第一块索引排序信息对基于第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列，并以端口为基础单独输出。
该驱动方法可以进一步包括，当背光单元被改变时，通过分配第一块索引、检测块连接顺序、排列第一块索引、以及存储第一块索引排序信息，更新该改变的背光单元的第一块索引排序信息。
在本发明的另一方面，一种用于控制LCD设备的局部调光的装置包括背光单元，其被划分成多个块，每个块被分配有第一块索引；存储器，用于存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息规定根据所述块连接顺序排列的块的第一块索引；局部调光驱动器，其用于从存储器提取所述第一块索引排序信息，生成规定与背光单元的第一块索引相对应的第二块索引的第二块索引信息，通过根据该第二块索引信息以块为基础分析输入数据来确定每一块的局部调光值，根据第一块索引排序信息对基于所述第二块索引信息排列后的局部调光值进行重新排列，并输出重新排列后的局部调光值；和背光驱动器，其用于利用所述多个块的重新排列后的局部调光值来分别驱动所述多个块。
该背光单元可以被划分成多个端口，每个端口具有多个串行连接的块，该背光驱动器可以包括用于分别驱动所述多个端口的多个第二背光驱动器，该存储器可以存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息以端口为基础来规定根据块连接顺序的第一块索引。
该局部调光驱动器可以根据每个端口的第一块索引顺序信息，对基于第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列，并以端口为基础将重新排列后的局域调光值单独输出到多个第二背光驱动器。
当背光单元被改变时，可以将存储器更新到该改变的背光单元的第一块索引排序信息。
可以理解的是，本发明的前述一般性说明和下述详细说明都是示例性的和解释性的，其意图是提供所请求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以对本发明提供进一步理解并且被结合组成本申请的一部分，该附图图解本发明的实施例并且结合说明书以解释本发明的原理。在图中：
图1是根据本发明示例性实施例的显示用于液晶显示(LCD)设备的局部调光的驱动方法的流程图。
图2示出一个示例性的屏幕，在该屏幕上，在图1所示的步骤S6中，以端口为基础输入块连接顺序值。
图3示出应用于本发明的示例性的背光单元每个端口的根据块连接顺序而排列的第一块索引。
图4是根据本发明示例性实施例的LCD设备中的局部调光装置的方框图。
图5示出应用于本发明的示例性的背光单元和背光驱动器。
图6是根据本发明示例性实施例的LCD设备的方框图。
具体实施方式
现在，将对本发明的优选实施例给出详细说明，在附图中图解了其示例。只要可能，相同的参考数字在附图中始终表示相同或相似部件。
图1是示出根据本发明一个示例性实施例的用于液晶显示(LCD)设备的局部调光的驱动方法的流程图。
参看图1，在步骤S2到S8中，设计者把块索引排序信息(第一块索引排序信息)存储到LCD设备的内部存储器中，例如，存储到电可擦可编程只读存储器(EEPROM)中，该内部存储器存储了局部调光驱动器的各种设定值，所述块索引排序信息规定了背光单元的各块的索引，并且是根据发光块的串行连接顺序以端口为基础进行排列的。
更具体来讲，在步骤S2，设计者在计算机上执行图形用户界面(GUI)程序，并且在步骤S4，通过在GUI屏幕上输入背光单元的水平和垂直块的数目，以端口为基础生成发光块矩阵。例如，当设计者输入“10”和“8”作为背光单元的水平和垂直块的数目时，为每个端口生成并显示一个10×8的块矩阵。
在步骤S6中，设计者检测背光单元的每个端口中的发光块的连接顺序，并在GUI屏幕上，以块为基础，输入每个块中的连接顺序值，使得GUI程序以端口为基础根据输入的块连接顺序值来排列背光单元的第一块索引，如图2所示。一般说来，构成背光单元的多个发光块的每一个具有它独有的第一块索引，如图3所示。然后，在步骤S8中，GUI程序通过计算机与LCD设备的内部存储器之间的数据通信来访问内部存储器，并以端口为基础，存储与按照块连接顺序值排列的第一块索引相关的信息(即，第一块索引排序信息)。
例如，如果背光单元是一个10×8的块矩阵并被划分成四个端口，以便以端口为基础来驱动背光单元，则第一端口A(端口1)具有串行连接的20个块，这些块具有1到5、11到15、21到25以及31到35的第一块索引；第二端口B(端口2)具有串行连接的20个块，这些块具有6到10、16到20、26到30、以及36到40的第一块索引；第三端口C(端口3)具有串行连接的20个块，这些块具有41到45、51到55、61到65以及71到75的第一块索引；第四端口D(端口4)具有串行连接的20个块，这些块具有第一块索引46到50、56到60、66到70、以及76到80。如果如图2所示，按照对于第一端口A为从左到右递增的顺序、而对于端口B为在从左到右的方向和从右到左的方向之间交替的递增次序来输入块连接顺序值，则如图3所示，根据各个端口A和B的块连接顺序(沿箭头方向)来排列第一块索引，并且如下面的表1所示，将关于端口A和B的第一块索引排序信息存储在LCD设备的存储器中。
[表1]
 端口1   1   2 ...  5   11   12 ...  15   21   22 ...  25   31   32 ...  35
 端口2   6   7 ...  10   16   17 ...  20   26   27 ...  30   36   37 ...  40
以相同的方式，在GUI程序的输入屏幕上，为第三端口C和第四端口D输入块连接顺序值，因此，在LCD设备的存储器中为单独的第三和第四端口C和D存储第一块索引排序信息，该信息规定了按照块连接顺序值排列的块索引。
接着，在步骤S12到S20，当接通电源时，LCD设备根据局部调光驱动器的第二块索引信息，为每一块确定局部调光值，根据预先存储在存储器中的背光单元的第一块索引排序信息重新排列各块的局部调光值，并向各个背光驱动器提供重新排列的局部调光值。这样，每一个背光驱动器通过利用接收到的局部调光值，以块连接顺序驱动发光块，从而以块为基础控制亮度。
图4是根据本发明的示例性实施例的LCD设备中的局部调光控制装置的方框图。
参看图4，局部调光控制装置包括局部调光驱动器10，存储器16，和多个背光驱动器30A到30D。
局部调光驱动器10为背光单元的每个发光块分析数据，根据分析的结果确定每个块的局部调光值，并利用各块的局部调光值来调制数据。为了这个目的，局部调光驱动器10包括图像分析器11，调光值决定器12，数据补偿器13，调光值重排器14，以及调光值输出部15。
图像分析器11生成与关于背光单元的第一块索引排序信息相对应的、并用于将一帧图像划分为与背光单元的发光块相对应的单元的第二块索引信息，与该第二块索引信息相对应地将输入数据划分成块，并以块为基础来分析数据。图像分析器11可以为每个像素计算代表值(最大灰度级或最大亮度值)，将每个块中的像素的代表值平均化，并输出该平均值作为该块的代表值。替代地，图像分析器11可以对每个块中的像素的代表值进行求和，并输出该和作为该块的代表值。
调光值决定器12与从图像分析器11接收到的块的代表值相对应地确定每个块的局部调光值。为了这个目的，调光值决定器12具有查找表，在该查找表中，局部调光值被预先映射到块的代表值。调光决定器12根据第二块索引的顺序，将各个块的局部调光值输出到调光值重排器14。
数据补偿器13通过根据从调光值决定器12接收的每个块的局部调光值对输入图像数据进行调制，来补偿输入图像数据中的亮度降低，并将补偿后的数据输出到时序控制器。
调光值重排器14根据从存储器16接收的每个端口的第一块索引排序信息，也就是根据每个端口的块连接顺序，以端口为基础，对从调光值决定器12接收的根据第二块索引的顺序排列的局部调光值进行重新排列，并将重新排列后的局部调光值输出到调光值输出部15。因此，调光值重排器14可以按照图3所示的每个端口的块连接顺序，重新排列各个块的局部调光值，并将重新排列后的每个端口的局部调光值输出到调光值输出部15。
调光值输出部15使从调光值重排器14处接收的以端口为基础重新排列后的局部调光值串行化，并以端口为基础，将该串行局部调光值提供给背光驱动器30A到30D。
如图5所示，背光驱动器30A到30D分别连接到背光单元40的多个端口A到D。每个背光驱动器30A到30D利用按照端口的块连接顺序从局部调光驱动器10接收的局部调光值，顺序地驱动与背光驱动器相对应的该端口的发光块，从而以块为基础来控制背光单元的亮度。
图6是根据本发明的示例性实施例的LCD设备的方框图，在该LCD设备中应用了图4所示的局部调光驱动器10。
参看图6，LCD设备包括用于通过以块为基础分析输入图像数据以确定每个块的局部调光值、并利用每个块的局部调光值来调制数据的局部调光驱动器12，用于把从局部调光驱动器12接收的数据提供给面板驱动器22、并控制面板驱动器22的驱动时序的时序控制器20，用于根据从局部调光驱动器12接收的每个块的局部调光值、以块为基础驱动LED背光单元40的背光驱动器30，以及通过面板驱动器22的数据驱动器24和栅极驱动器26驱动的液晶显示面板28。局部调光驱动器12可以被设置在时序控制器20的内部。
在操作中，局部调光驱动器12利用同步信号，以块为基础分析输入图像数据，根据该分析结果确定每个块的局部调光值，并调制该数据。具体来讲，局部调光驱动器12从存储器16中提取用于规定根据LED背光单元40的每个端口的发光块连接顺序而排列的第一块索引的第一块索引排序信息，通过根据内部生成的第二块索引信息以块为基础分析数据来确定局部调光值，根据第一块索引排序信息重新排列该局部调光值，并以端口为基础将重新排列后的局部调光值分别地输出到背光驱动器30。
时序控制器20对从局部调光驱动器12接收的数据进行排列，并将排列后的数据输出到面板驱动器22的数据驱动器24。时序控制器20利用从局部调光驱动器12接收的多个同步信号，具体地说是垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和点钟信号，生成用于控制数据驱动器24的驱动时序的数据控制信号和用于控制栅极驱动器26的驱动时序的栅极驱动信号，并将该数据控制信号和栅极控制信号分别输出到数据驱动器24和栅极驱动器26。同时，时序控制器20可以进一步包括过驱电路(未示出)，其用于通过根据连续帧之间的数据差异而向数据施加上冲(overshoot)值或下冲(undershoot)值来调制数据，从而提高液晶的响应速度。
面板驱动器22包括用于驱动液晶面板28的数据线DL的数据驱动器24和用于驱动液晶面板28的栅极线GL的栅极驱动器26。
数据驱动器24响应于从时序控制器20接收的数据控制信号，利用伽马电压将从时序控制器24接收的数字视频数据转换成模拟数据信号(像素电压信号)，并将该模拟数据信号提供给液晶面板28的数据线DL。
栅极驱动器26响应于从时序控制器20接收的栅极控制信号，顺序地驱动液晶面板28的栅极线GL。
液晶面板28通过由多个像素排列而成的像素矩阵来显示图像。每个像素通过组合红、绿、蓝子像素来表示期望的颜色，所述子像素通过根据亮度补偿数据信号改变液晶的取向来控制光透射率。每个子像素包括与栅极线GL和数据线DL连接的薄膜晶体管(TFT)，以及并联连接到TFT的液晶电容Clc和存储电容Cst。液晶电容Clc是利用在通过TFT提供到像素电极的数据信号、和提供到公共电极的公共电压Vcom之间的差值电压而被充电的，并根据该充电电压来驱动液晶，从而控制光透射率。存储电容Cst使得在液晶电容Clc处充电的电压保持稳定。
背光驱动器30根据从局部调光驱动器12接收的每个块的局部调光值，以块为基础驱动LED背光单元40，从而以块为基础控制LED背光单元40的亮度。如果LED背光单元40被划分成多个端口，则可以提供多个背光驱动器30以独立地驱动多个端口。背光驱动器30以块为基础生成具有与每个块的局部调光值相对应的占空比的脉宽调制(PWM)信号，并将与每个块的PWM信号相对应的LED驱动信号提供给该块，由此以块为基础驱动LED背光单元40。背光驱动器30利用从局部调光驱动器12接收的局部调光值，按照块连接顺序，顺序地驱动发光块，从而以块为基础控制背光单元的亮度。
从上面的说明可清楚看出，根据本发明的用于LCD设备的局部调光的驱动方法和使用该驱动方法的设备为背光单元的每个端口预先设置用于规定根据发光块的串行连接顺序排列的背光单元的第一块索引的第一块索引排序信息，并在LCD设备的内部存储器中存储该第一块索引排序信息。当接通电源时，LCD设备从存储器中提取该第一块索引排序信息，通过根据第二块索引信息以块为基础分析数据来确定每个块的局部调光值，按照该第一块索引排序信息重新排列块的局部调光值，并向各个背光驱动器提供重新排列后的局部调光值。这样，每个端口可以通过根据块连接顺序驱动发光块，来控制亮度。因此，不需要在每个背光驱动器的前端设置微计算机来重新排列局部调光值，从而降低了制造成本。
另外，由于可以根据设计者的需求对存储在LCD设备的存储器中的第一块索引排序信息进行更新，因此当背光单元改变时，本发明可以通过简单地更新第一块索引排序信息，可兼容地应用到各种背光结构中。
对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明范围的精神下对本发明作出各种变形和改变是显而易见的。因此，本发明意图覆盖所附的权利要求及其等价物的范围内的对本发明的变形和改变。

Claims (9)

1.一种用于液晶显示(LCD)设备的局部调光的驱动方法，包括：
将第一块索引分配给将背光单元划分而成的多个块中的每一个；
检测背光单元中的块连接顺序，根据该块连接顺序来排列所述第一块索引，并存储用于规定所述排列后的第一块索引的第一块索引排序信息；
提取所存储的第一块索引排序信息；
生成第二块索引信息，该第二块索引信息规定与所述背光单元的第一块索引相对应的第二块索引；
通过根据所述第二块索引信息以块为基础分析输入数据，来确定每一块的局部调光值；
根据所述第一块索引排序信息，对基于所述第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列；以及
利用重新排列后的所述多个块的局部调光值，来分别驱动所述多个块。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其中所述背光单元被划分为多个端口，每个端口具有多个串行连接的块，以及
所述检测块连接顺序、根据块连接顺序排列第一块索引、以及存储第一块索引排序信息的步骤包括以端口为基础检测块连接顺序，以端口为基础根据所检测到的块连接顺序来排列第一块索引，以及为每个端口存储用于规定排列后的第一块索引的第一块索引排序信息。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，设计者通过图形用户界面(GUI)以端口为基础输入块连接顺序，以及根据所输入的该端口的块连接顺序对每个端口的第一块索引进行排列。
4.根据权利要求2所述的驱动方法，其中重新排列局部调光值的步骤包括根据每个端口的第一块索引排序信息，对基于第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列，以及以端口为基础分别地输出重新排列后的局部调光值。
5.根据权利要求2所述的驱动方法，进一步包括当背光单元改变时，通过执行所述的分配第一块索引、检测块连接顺序、排列第一块索引和存储第一块索引排序信息的步骤，更新该改变的背光单元的第一块索引排序信息。
6.一种用于控制液晶显示(LCD)设备的局部调光的装置，包括：
背光单元，其被划分成多个块，每个块被分配有第一块索引；
存储器，用于存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息规定根据所述块连接顺序排列的块的第一块索引；
局部调光驱动器，其用于从存储器提取所述第一块索引排序信息，生成规定与背光单元的第一块索引相对应的第二块索引的第二块索引信息，通过根据该第二块索引信息以块为基础分析输入数据来确定每一块的局部调光值，根据第一块索引排序信息对基于所述第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列，并输出重新排列后的局部调光值；和
背光驱动器，其用于利用所述多个块的重新排列后的局部调光值来分别驱动所述多个块。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述背光单元被划分成多个端口，每个端口具有多个串行连接的块，
所述背光驱动器包括用于分别驱动所述多个端口的多个第二背光驱动器，并且
所述存储器存储第一块索引排序信息，该第一块索引排序信息以端口为基础来规定根据块连接顺序的第一块索引。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述局部调光驱动器根据每个端口的所述第一块索引排序信息，对基于第二块索引信息排列的局部调光值进行重新排列，并以端口为基础将重新排列后的局域调光值分别地输出到所述多个第二背光驱动器。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，当背光单元被改变时，将所述存储器更新到该改变的背光单元的第一块索引排序信息。
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