CN102568407B - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器，包含显示面板、背光模块及控制处理单元。所述背光模块包含光源及至少一个感光单元；其中所述感光单元用于感测所述光源的亮度以及感测从所述显示面板进入所述背光模块的环境光亮度。所述控制处理单元根据所述感光单元的感测结果控制所述光源的亮度。本发明还提供一种液晶显示器的驱动方法。

Description

液晶显示器及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置，特别涉及一种发光二极管液晶显示器及其驱动方法。

背景技术

随着液晶显示器技术的成熟，很多移动电子装置都安装有液晶显示器来增加其操作实用性。

液晶显示器通常需使用背光源以显示图像，并可通过控制背光源的亮度来控制显示亮度在适当范围内。当液晶显示器安装于移动电子装置时，由于不同的操作环境下环境光的强弱也有不同，因此液晶显示器的显示面板中通常可通过设置感光元件来感测操作当时环境光的亮度，并根据所述感光元件的感测结果决定背光源的发光亮度。

此外，由于发光二极管背光源与冷阴极管背光源相比，具有低耗能以及色域广的优点，其已在下一代液晶显示器中逐渐取代冷阴极管背光源。然而，即使以相同驱动电流进行驱动，发光二极管的发光亮度仍会随着操作时间而逐渐衰减，因此发光二极管背光源中通常需要使用感光元件感测背光源的亮度，并根据亮度变化调整发光二极管的驱动电流以维持相同亮度。特别是在使用不同颜色的发光二极管进行混色的背光源中，更是需要精准的控制各种颜色的发光二极管的发光亮度，以达到正确的混色效果。

为同时达成上述目的，已知分别在显示面板及背光模块中各设置一个感光元件以分别感测光源亮度及环境光亮度，因而具有较高的控制电路复杂度及系统成本。

有鉴于此，必须提出一种能够通过使用仅设置于背光模块的感光元件同时根据操作当时的环境光亮度及背光源的发光亮度，即时调整背光源的发光亮度的液晶显示器及其驱动方法。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种可利用仅设置于背光模块的感光单元同时侦测环境光的亮度及背光源的亮度的液晶显示器及其驱动方法。

本发明提出一种液晶显示器，包含显示面板、背光模块及控制处理单元。所述显示面板包含显示面。所述背光模块包含光源及至少一个感光单元。所述光源以一亮度提供背光至所述显示面板。所述感光单元用于感测所述光源的所述亮度以及感测从所述显示面板的所述显示面进入所述背光模块的环境光亮度。所述控制处理单元根据所述感光单元的感测结果控制所述光源的所述亮度。

一种实施例中，所述感光单元感测所述光源的所述亮度以输出光源亮度信号及感测所述环境光亮度以输出环境光亮度信号，所述控制处理单元根据所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号控制所述光源的亮度。

另一实施例中，所述液晶显示器还包含时序控制器，用于提供时序至所述显示面板、所述光源以及所述感光单元，以使所述感光单元在所述显示面板的白画面时间段及所述光源未点亮时采集所述环境光亮度信号，并在所述显示面板的黑画面时间段及所述光源点亮时采集所述光源亮度信号；其中所述时序控制器可设置于所述显示面板内、所述控制处理单元内或所述背光模块内。

本发明还提出一种液晶显示器的驱动方法。所述液晶显示器包含显示面板及背光模块。所述背光模块包含光源及至少一个感光单元。所述驱动方法包含下列步骤：连续输入帧信号至所述显示面板，其中所述帧信号的每一个帧时间段包含显示时间段、黑画面时间段及白画面时间段；在所述帧信号的所述帧时间段启用所述光源以点亮点灯时间段，其中所述点灯时间段与所述显示时间段及所述黑画面时间段的至少一部份重叠而不与所述白画面时间段重叠；在所述点灯时间段与所述黑画面时间段的重叠时间段控制所述感光单元采集光源亮度信号；在所述白画面时间段控制所述感光单元采集环境光亮度信号；以及根据所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号控制所述光源的亮度。

一种实施例中，光源包含第一颜色光源、第二颜色光源及第三颜色光源，在所述帧信号的所述帧时间段启用所述光源的步骤还包含：在所述帧信号的所述帧时间段，启用所述第一颜色光源以点亮第一点灯时间段；在所述帧信号的所述帧时间段的所述黑画面时间段，启用所述第二颜色光源以点亮第二点灯时间段；以及于所述帧信号的所述帧时间段的所述黑画面时间段，启用所述第三颜色光源以点亮第三点灯时间段；其中，所述第一点灯时间段、所述第二点灯时间段及所述第三点灯时间段与所述黑画面时间段相重叠的时间段彼此不相互重叠。

本发明的液晶显示器及其驱动方法中，所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号在所述帧信号的每一个帧时间段被采集，或在所述帧信号的部分帧时间段被采集。

附图说明

图1显示了本发明实施例的液晶显示器的示意图。

图2显示了本发明实施例的液晶显示器中，控制光源亮度的框图。

图3显示了本发明实施例的液晶显示器的驱动信号的时序图，其中所述光源为白光二极管阵列。

图4显示了本发明实施例的液晶显示器的驱动信号的另一时序图，其中所述光源为三原色二极管阵列。

图5显示了本发明实施例的液晶显示器的驱动方法的流程图。

主要元件符号说明

1液晶显示器             11显示面板

111显示面板的显示面

12背光模块              121光源

122、122′感光单元      123扩散片

124棱镜片               13控制处理单元

S₁环境光亮度信号        S₂光源亮度信号

S控制信号               t₁显示时间段

t₂黑画面时间段          t₃白画面时间段

t₄、t₄′点灯时间段      t_f帧时间段

t_4R  红光点灯时间段     t_4G绿光点灯时间段

t_4B  蓝光点灯时间段     O开口

t_S1、t_S2、t_S2R、t_S2G、t_S2B取样时间

S₁₀～S₅₀步骤

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文将配合附图，作详细说明如下。在本发明的说明中，相同的元件以相同的符号表示，在此先做说明。

此外，在本发明各附图中仅显示了部份元件并省略了与本发明说明不直接相关的元件。

请参照第1图所示，其显示本发明实施例的液晶显示器的示意图。液晶显示器1可为直下式液晶显示器或侧光式液晶显示器。所述液晶显示器1优选为使用发光二极管(Light Emitting Diode)作为背光源的液晶显示器。

液晶显示器1包含显示面板11、背光模块12，及控制处理单元13耦合所述显示面板11及所述背光模块12，用于根据环境光以及所述背光模块的亮度控制所述背光模块12所包含光源的发光亮度。必须说明的是，第1图中所述控制处理单元13虽独立于所述显示面板11及所述背光模块12外，但其并非用于限定本发明；其他实施例中，所述控制处理单元13也可设置于所述显示面板11或所述背光模块12内。

显示面板11可为公知的液晶面板。所述背光模块12优选为发光二极管背光模块，包含光源121及至少一个感光单元122及/或122′。感光单元可设置于所述背光模块12内的任何适当位置，例如设置于所述背光模块12的壁面(图中122的位置)或设置于所述背光模块12的底面(图中122′的位置)，但并不限于此。

所述光源121可为白光二极管阵列或多色二极管阵列，例如RGB三色，但本发明不限于此三原色。可以了解的是，所述显示面板11根据所述背光模块12的结构可相对不同，例如当所述光源121为白光二极管阵列时，所述显示面板11可具有彩色滤光片层(公知而未示出)；当所述光源121为多色二极管阵列时，所述显示面板11可不具有所述彩色滤光片层。

所述至少一个感光单元122及/或122′例如可为光感测器(photo sensor)或其他适当光感测单元，其设置于所述背光模块12内，用于同时感测从所述显示面板11的显示面111进入所述背光模块12的环境光的亮度以及所述光源121的亮度。可以了解的是，为了使所述感光单元122及/或122′能够感测从所述显示面板11的显示面111进入的环境光，所述背光模块12中设置于所述感光单元122及/或122′及所述显示面板11间的其他结构层(例如，但不限于，扩散片123及棱镜片124)相对于所述感光单元122及/或122′的设置位置优选设置至少一个开口O以便环境光的进入。必须了解的是，所述感光单元122及/或122′的位置并没有特别限制，只要是位于所述背光模块12内且能够同时感测所述光源121及从所述显示面板11的显示面111进入的环境光即可。此外，当所述光源121为多色二极管阵列时，优选各设置至少一个感光单元在每一种颜色的发光二极管的位置，以相对侦测不同颜色的发光二极管所发出的亮度。

请参照第2图所示，其显示本发明实施例的液晶显示器中，控制所述光源121亮度的框图。所述控制处理单元13接收来自所述感光单元122及/或122′的环境光亮度信号S₁及光源亮度信号S₂，以根据所述信号输出控制信号S至所述光源121以相对控制其发光亮度。

所述环境光亮度信号S₁表示所述液晶显示器1的目前操作环境，所述控制处理单元13根据目前操作环境控制所述光源121发出适当亮度的光。例如，当操作于户外等环境光较强的环境下，所述控制处理单元13则控制所述光源121以较高的亮度发光，以清楚显示所欲显示的图像；反之，当操作于户内等环境光较弱的环境下，所述控制处理单元13则控制所述光源121以较低的亮度发光。换句话说，所述控制处理单元13根据所述液晶显示器1所操作的环境控制所述光源121发光亮度在适当范围内。

所述光源亮度信号S₂表示所述背光模块12的目前发光亮度。所述控制处理单元13比较目前发光亮度与初始值以判定所述光源121是否出现衰减的情形；其中，所述初始值可为所述液晶显示器1于出厂时就已设定。例如，当所述控制处理单元13判定所述光源121所发出的光强度低于初始值一预设值或一预设比例时，则以较高的驱动电流控制所述光源121发光，以使所述光源121所发出的光强度位于适当的预设范围。此外，当所述光源121为多色二极管阵列时，所述光源亮度信号S₂可包含不同颜色的亮度信号，例如红色亮度信号S_2R、绿色亮度信号S_2G及蓝色亮度信号S_2B等，但并不限于此。所述控制处理单元13则分别根据不同颜色的亮度信号与各颜色的初始值的比较结果，来分别控制不同颜色的发光二极管的发光强度，以维持混色效果在预设色域范围。

请参照第3图所示，其显示本发明实施例的液晶显示器的驱动信号的时序图，其中所述光源121例如为白光二极管阵列；所述时序例如可由液晶显示器1所包含的时序控制器(未示出)所提供，也可由其他独立的控制器所提供。所述时序控制器可设置于所述显示面板11、所述背光模块12或所述控制处理单元13中。

如图所示，时序控制器提供时序至所述显示面板11、所述光源121及所述感光单元122及/或122′。时序控制器连续输入帧信号至所述显示面板11；提供至所述显示面板11的时序用于控制液晶的转动，此处高准位(启用时间段)时间段所述背光模块12所发出光的一定比例可穿过所述显示面板11至其显示面111的外部，且所述显示面板11外部的环境光可由显示面111的外部穿过所述显示面板11及所述开口O至所述背光模块12而被所述感光单元122及/或122′接收；反之，低准位(禁用时间段)时间段光线无法穿过所述显示面板11的液晶层(公知而未示出)；提供至所述光源121的时序用于点亮或熄灭所述光源121；提供至所述感光单元122及/或122′的时序用于控制所述感光单元122及/或122′采集亮度信号，包括环境光亮度信号S₁及光源亮度信号S₂。

请再参照第3图，连续被输入至所述显示面板11的帧信号的每一帧时间段t_f，包含两个启用时间t₁、t₃及一个禁用时间t₂，其中启用时间t₁用于使液晶显示器1显示图像的显示时间段，启用时间t₃用于使环境光进入背光模块12的白画面时间段，禁用时间t₂则为光线无法穿过所述显示面板11的黑画面时间段。所述光源121的点灯时间t₄与显示时间段t₁及黑画面时间段t₂的至少一部份重叠而不与白画面时间段重叠t₃；换句话说，所述光源121的点亮时间t₄的结束时间晚于所述启用时间t₁的结束时间。所述感光单元122和/或122′在取样时间t_S2感测所述光源121的亮度以产生光源亮度信号S₂；其中取样时间t_S2为所述黑画面时间段t₂与所述点灯时间段t₄的重叠时间段。所述感光单元122及/或122′在取样时间t_S1感测外部环境光的亮度以产生环境光亮度信号S₁；此时显示面板11为白画面时间段t₃而光源121未点亮。

请参照第4图所示，其显示本发明实施例的液晶显示器的驱动信号的另一时序图，其中所述光源121例如为三原色二极管阵列。该实施例中，连续被输入至所述显示面板11的帧信号的每一帧时间段t_f中，由于必须分别感测不同颜色光的亮度信号，每一种颜色的二极管的点灯时间除了与显示时间段t1重叠的部分(t₄′、t₄″、t₄″′)外，还至少包含一部分与所述显示面板11的黑画面时间段t2的至少一部份重叠，以使所述感光单元122和/或122′能分别感测不同颜色光的亮度。例如图中红色发光二极管至少有t_4R的点灯时间段与所述显示面板11的黑画面时间段t₂的至少一部份重叠，所述感光单元122及/或122′在点灯时间段t_4R中进行取样(例如取样时间T_S2R)以输出红光亮度信号；绿色发光二极管至少有t_4G的点灯时间段与所述显示面板11的黑画面时间段t₂的至少一部份重叠，所述感光单元122及/或122′在点灯时间段t_4G中进行取样(例如取样时间T_S2G)以输出绿光亮度信号；蓝色发光二极管至少有t_4B的点灯时间段与所述显示面板11的黑画面时间段t2的至少一部份重叠，所述感光单元122及/或122′则在点灯时间段t_4B中进行取样(例如取样时间T_S2B)以输出蓝光亮度信号；其中优选点灯时间段t_4R、t_4G、t_4B彼此不相互重叠。此外，所述感光单元122及/或122′在取样时间t_S1感测外部环境光的亮度以产生环境光亮度信号S₁；此时显示面板11为白画面时间段t₃而光源121未点亮。

此外，所述感光单元122及/或122′并不一定要持续不断的在每一帧时间段t_f采集亮度信号，也可每隔一预设时间或预设数目的帧采集多个帧时间段t_f的亮度信号，所述预设时间或预设数目可根据调整灵敏度而决定。

请参照第5图所示，本发明的液晶显示器的驱动方法包含下列步骤：连续输入帧信号至显示面板，其中所述帧信号的每一帧时间段包含显示时间段、黑画面时间段及白画面时间段(步骤S₁₀)；在所述帧信号的所述帧时间段启用光源以点亮点灯时间段，其中所述点灯时间段与所述显示时间段及所述黑画面时间段的至少一部份重叠而不与所述白画面时间段重叠(步骤S₂₀)；在所述点灯时间段与所述黑画面时间段的重叠时间段控制所述感光单元采集光源亮度信号(步骤S₃₀)；在所述白画面时间段控制所述感光单元采集环境光亮度信号(步骤S₄₀)；及根据所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号控制所述光源的亮度(步骤S₅₀)。本实施例的各步骤的详细说明已在第3、4图以及相关说明中公开，故于此不再赘述。

如前所述，安装在移动电子装置的液晶显示器的显示亮度必须随着操作环境而调整，此外使用发光二极管背光源也会有随时间劣化的问题。本发明提出一种可仅使用设置于背光模块的感光单元同时侦测环境光变化及光源的发光亮度，以调整液晶显示器的显示亮度在适当范围内。

虽然本发明已在前述实施例中公开，然而其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应该根据所附权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，该液晶显示器包含：

显示面板，该显示面板包含显示面；

背光模块，该背光模块包含：

光源，以一亮度将背光提供至所述显示面板；

至少一个感光单元，用于感测所述光源的所述亮度以输出光源亮度信号以及感测从所述显示面板的所述显示面进入所述背光模块的环境光亮度以输出环境光亮度信号；

时序控制器，该时序控制器将时序提供至所述显示面板、所述光源以及所述感光单元，以使所述感光单元在所述显示面板的白画面时间段及所述光源未点亮时采集所述环境光亮度信号，并在所述显示面板的黑画面时间段及所述光源点亮时采集所述光源亮度信号；以及

控制处理单元，根据所述感光单元的感测结果控制所述光源的所述亮度。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述背光模块还包含扩散片以及设置于所述背光模块靠近所述显示面板的一侧的棱镜片，所述扩散片及所述棱镜片相对于所述感光单元的位置设置至少一个开口。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述控制处理单元根据所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号控制所述光源的所述亮度。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述时序控制器设置于所述显示面板内、所述控制处理单元内或所述背光模块内。

5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述光源为白光发光二极管阵列或多色发光二极管阵列。

6.一种液晶显示器的驱动方法，所述液晶显示器包含显示面板及背光模块，所述背光模块包含光源及至少一个感光单元，所述驱动方法包含下列步骤：

连续将帧信号输入至所述显示面板，其中所述帧信号的每一帧时间段包含显示时间段、黑画面时间段及白画面时间段；

在所述帧信号的所述帧时间段输入启用所述光源以点亮点灯时间段，其中所述点灯时间段与所述显示时间段及所述黑画面时间段的至少一部份重叠而不与所述白画面时间段重叠；

在所述点灯时间段与所述黑画面时间段的重叠时间段控制所述感光单元采集光源亮度信号；

在所述白画面时间段控制所述感光单元采集环境光亮度信号；以及

根据所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号来控制所述光源的亮度。

7.根据权利要求6所述的驱动方法，其中所述光源亮度信号及所述环境光亮度信号在所述帧信号的每一帧时间段被采集，或在所述帧信号的部分帧时间段被采集。

8.根据权利要求6所述的驱动方法，其中所述光源包含第一颜色光源、第二颜色光源及第三颜色光源，在所述帧信号的所述帧时间段启用所述光源的步骤还包含：在所述帧信号的所述帧时间段，启用所述第一颜色光源以点亮第一点灯时间段；在所述帧信号的所述帧时间段的所述黑画面时间段，启用所述第二颜色光源以点亮第二点灯时间段；以及在所述帧信号的所述帧时间段的所述黑画面时间段，启用所述第三颜色光源以点亮第三点灯时间段。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其中所述第一点灯时间段、所述第二点灯时间段及所述第三点灯时间段与所述黑画面时间段相重叠的时间段彼此不相互重叠。

10.根据权利要求8所述的驱动方法，其中在所述点灯时间段与所述黑画面时间段的重叠时间段控制所述感光单元采集光源亮度信号的步骤包含：在所述第一点灯时间段、所述第二点灯时间段及所述第三点灯时间段分别控制所述感光单元采集光源亮度信号。

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