CN1573460B - 液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示设备，包括：信号转换器，根据采样时钟，将选择输入的模拟图像信号转换成数字图像信号；定标器，根据采样时钟采样由信号转换器输出的数字图像信号，以使得该数字图像信号适合于分辨率，并产生输入模拟图像信号的水平同步信号；控制器，检测该水平同步信号，并根据检测的水平同步信号产生采样时钟；反相器，与数字图像信号同步，并产生用来驱动背光的脉冲信号；和平板驱动器，接收来自定标器的采样图像信号，并显示接收的信号。

Description

液晶显示设备
本发明要求2003年5月26日于韩国知识产权局提交的韩国申请No.2003-33342的优先权，其内容在此结合，作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)设备，更特别地，涉及一种通过将用于驱动背光(backlight)的电源与用于驱动视频处理板的电源相比较，来控制背光操作的LCD设备，这两个电源彼此分开设置。
背景技术
随着对显示设备需求的增长，对直接与设备的可用时间相关的较低功耗的研究很活跃。尤其是，在带有屏幕的便携式设备中使用的显示设备里，主要使用液晶显示器(LCD)作为显示器。所开发的用于代替阴极射线管(CRT)的LCD设备具有如尺寸小、重量轻和低功耗等优点，由此LCD也用在大规模信息显示装置中以及笔记本电脑和台式计算机中。
由于LCD设备本身不能发光，因此通过反射穿过LCD平板的外部光，或者通过安装附加光源，即在LCD平板后表面上的背光装置，来显示信息。
背光装置包括：灯单元，用于发光；光导板(light guide panel)，用于将从灯单元发射的光导向LCD平板；和光学片，用于漫射和汇聚由光导板引导的光线，以提高光效率。
灯单元包括：用作LCD设备的光源的灯；反射板，用于反射从灯发出的光线，以提高光效率；和反相器(inverter)，其用导线连接到灯上，以向灯提供电压。
近来，随着LCD设备变得更大，使用了直照型LCD设备，在该设备中背光直接安装在LCD上。
增加背光的数量以形成更高的亮度，这样背光的功耗也增加了。因此，由于在单电源的低电压的情况下还要产生较大的功耗，所以会引起如功率效率和发热等一些问题。
当反相器电源和图像板电源分开设置时，反相器的状态信息不会传输到图像板，由此造成了即使当反相器中的背光电源关闭时，所显示的状态也仍持续的现象。尤其是，在由于瞬间电气故障造成电源关闭之后，立即打开电源时，比图像板消耗更大电功率的背光会早于图像板关闭。此外，在图像板复位之前打开电源时(在该电气故障过后打开电源)，将在背光电源关闭的状态中进行显示。
发明内容
本发明提供一种液晶显示设备，该设备通过对用于驱动背光的电源和用于驱动视频处理板的电源进行比较，来控制背光的开启和关闭，其中，该两个电源分开设置。
根据本发明的一方面，提供一种液晶显示设备，包括：信号转换器，其根据采样时钟将选择输入的模拟图像信号转换成数字图像信号；定标器，其根据采样时钟采样由信号转换器输出的数字图像信号，以使得该数字图像信号适合于分辨率，并产生输入模拟图像信号的水平同步信号；控制器，其检测该水平同步信号，并根据检测的水平同步信号产生采样时钟；反相器，其与定标器中产生的水平同步信号同步，并产生用来驱动背光的脉冲信号；和平板驱动器，从定标器接收所采样的图像信号，并显示所接收的信号.
反相器单元可包括：比较装置，将提供给平板驱动器的第一电源和同第一电源分开设置并且用于驱动背光的第二电源相比较，并输出比较结果信号；反相器控制脉冲宽度调制器，其产生与水平同步信号同步的脉冲宽度调制信号，并且当第二电源大于第一电源时，该反相器控制脉宽调制器开启，当第二电源小于第一电源时，该反相器控制脉宽调制器关闭；切换变压器(switching transformer)，由第二电源操作并根据脉冲信号生成切换电频率；和背光，使用从切换变压器提供的切换电功率来发光。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示设备，包括：信号转换器，其根据采样时钟，将选择输入的模拟图像信号转换为数字图像信号；定标器，其根据采样时钟采样由信号转换器输出的数字图像信号，以使得该数字图像信号适合于分辨率，并产生输入模拟图像信号的水平同步信号；比较装置，将提供给平板驱动器的第一电源和同第一电源分开设置并且用于驱动背光的第二电源相比较，并输出比较结果信号；控制器，检测该水平同步信号，并根据检测的水平同步信号产生采样时钟；反相器，与定标器中产生的水平同步信号同步，并产生用来驱动背光的脉冲信号；和平板驱动器，其接收来自定标器的采样图像信号，并在液晶面板上显示所接收的信号。当第二电源大于第一电源时，该控制器输出用于开启反相器的反相器开信号，并且当第二电源小于第一电源时，该控制器输出用于关闭反相器的反相器关信号。
根据本发明又一方面，提供一种提高由背光照明的LCD效率的方法，包括：将用于驱动背光的第一电源和用于驱动视频处理板的第二电源进行比较，该视频处理板控制在LCD上的图像显示；和当第二电源大于第一电源时和当第二电源小于第一电源时，分别连续打开/关闭背光，其中第二电源与第一电源分开设置。
本发明附加的和/或其他的方面和优点，部分将在下面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。
附图说明
结合附图，由下面的详细描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得更清晰并更易于理解，其中：
图1是根据本发明一实施例的液晶显示设备的配置框图；
图2是图1中反相器单元的详细视图；
图3是图2中比较单元的详细视图；
图4是根据本发明另一实施例的液晶显示设备配置框图；
图5是图4中比较单元的详细视图；和
图6是图4中反相器单元的详细视图。
具体实施方式
现在将对本发明实施例进行详细说明，该实施例的例子图示在附图中，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。为了通过参考附图解释本发明，下面描述实施例。
图1是根据本发明第一实施例的液晶显示(LCD)设备配置框图.该LCD设备包括：开关电源(SMPS)100、视频处理板101和LCD板102.视频处理板101包括电源单元101-1、信号选择单元101-2、射频(RF)调谐器101-3、信号转换单元101-4、控制单元101-5、定标器101-6和数字传送单元101-7.LCD平板包括：反相器单元102-1、平板驱动单元102-2和背光102-3(图2中所示).
图2是图1中反相器单元102-1的详细视图。该反相器单元102-1包括：反相器控制脉宽调制(PWM)单元102-11、比较单元102-12和切换变压器102-13。
图3是图2中比较单元102-12的详细视图。
参考附图1至3来描述本实施例。
SMPS 100产生第一电源(Vin)和第二电源(Vin(DC))，第一电源驱动视频处理板101，第二电源输入到切换变压器102-13中，用于驱动背光102-3。视频处理板101工作在5V～12V的低电压下，背光102-3工作在120V的高电压下。SMPS 100产生独立的第一和第二电源，以便提供两种不同的电压。
视频处理板101处理输入视频信号。
电源单元101-1产生一电源，其用于利用从SMPS 100提供的第一电源驱动视频处理板101。
信号选择单元101-2根据控制单元101-5的选择信号选择想要的信号，例如，PC信号、DTV信号，或由RF调谐器101-3产生的R/G/B图像信号、RF信号或CVBS信号之一。
信号转换单元101-4通过根据控制单元101-5提供的采样时钟采样信号，将信号选择单元101-2中选择的信号转换为数字图像信号。
定标器101-6使用控制单元101-5中产生的时钟脉冲，执行从信号转换单元101-4输入的数字图像信号的上采样或下采样操作，来对应于平板的分辨率。此外，定标器101-6产生采样图像信号的水平同步信号。
控制单元101-5接收用户选择键信号，将该选择信号提供给信号选择单元101-2，并通过检测来自信号选择单元101-2中所选信号的水平或垂直同步信号，来辨别显示模式。此外，控制单元101-5将采样时钟提供给信号转换单元101-4和定标器101-6，以便根据显示模式处理信号；并接收用户选择键信号，将该选择信号提供给信号选择单元101-2。另外，控制单元101-5产生反相器开/关信号，用于根据外部选择条件开启/关闭反相器操作。
数字传送单元101-7以低电压差分信号(LVDS)格式传送在定标器101-6中转换的数字图像信号。
LCD板102接收来自视频处理板101的信号，并显示该信号。
反相器单元102-1产生与定标器101-6中所产生的水平同步信号同步的PWM信号，并使用该PWM信号驱动背光102-3。根据对由SMPS 100输出的第一和第二电源进行比较所获得的结果，开启/关闭反相器单元102-1。
平板驱动单元102-2在液晶面板上显示从数字传送单元101-7以LVDS格式传送来的数字信号。也就是说，平板驱动单元102-2通过将定标图像数据或增益控制图像数据输入到LCD平板中来执行开/关切换操作，以驱动LCD板；或者产生相应于图像数据亮度的驱动信号。
参见图2和3，反相器控制PWM单元102-11与从视频处理板101的定标器101-6输出的水平同步信号同步，以产生PWM信号；并根据在视频处理板101的控制单元101-5中所产生的反相器开/关信号而开启/关闭该反相器控制PWM单元.例如，水平同步信号的下降沿或上升沿与PWM信号的下降沿或上升沿同步.此外，反相器控制PWM单元102-11接收亮度控制信号，以控制背光102-3的亮度.但是，反相器控制PWM单元102-11的操作通过比较单元102-12的比较结果信号来控制.
比较单元102-12将从视频处理板101发出的第一电源与从SMPS 100输入到切换变压器102-13中的用于驱动背光102-3的第二电源进行比较。比较单元102-12使用第一电源作为参考值。
图3是比较单元102-12的详细视图。比较器将由电阻R3和R4分配的第一电源(Vin)与由电阻R1和R2分配的第二电源(Vin(DC))进行比较，并根据比较结果开启/关闭反相器控制PWM单元102-11。
当第一电源小于第二电源时，比较器输出高信号以导通Q1。当Q1导通时，第一电源输入到反相器控制PWM单元102-11中，反相器控制PWM单元102-11开启。但是，当第一电源大于第二电源时，比较器输出低信号以断开Q1。当Q1断开时，第一电源不输入到反相器控制PWM单元102-11中，反相器控制PWM单元102-11处于关闭状态。
在不设定第二电源的情况下，当反相器控制PWM单元102-11工作时，在反相器控制PWM单元102-11中产生的、用于向背光102-3提供更多功率的PWM功能(duty)被过度地产生，并发生停机现象。为了防止停机现象的发生，阻断输入到反相器控制PWM单元(102-11)的电源(第一电源)，直到第二电源变得比第一电源大。
此外，在出现瞬间电气故障时，具有较大功耗的背光电源(第二电源)迅速放电。因此，当第二电源变得比第一电源小时，由Q1阻断反相器控制PWM单元102-11的工作电源；当提供稳定的第二电源时，反相器控制PWM单元102-11复位并重新工作，以防止持续的背光102-3关闭现象。
切换变压器102-13由第二电源，即从SMPS 100输入的背光电源(Vin(DC))操作，并根据从反相器控制PWM单元102-11输入的PWM信号，产生DC切换电功率(switching electric power)。
背光102-3使用从切换变压器102-13提供的切换功率发光。
图4是根据本发明第二实施例的LCD设备的配置框图，该LCD设备包括：SMPS 400、视频处理板401和LCD板402。视频处理板401包括：电源单元401-1、信号选择单元401-2、RF调谐器401-3、信号转换单元401-4、控制单元401-5、定标器401-6、比较单元401-7和数字传送单元401-8。本发明的LCD平板包括：反相器单元402-1、平板驱动单元402-2和背光402-3。
图5是图4中比较单元401-7的详细视图。图6是图4中反相器单元402-1的详细视图，反相器单元402-1包括：反相器控制PWM单元402-11和切换变压器402-12。
将参考图4至6描述本实施例。
SMPS 400产生驱动视频处理板401的第一电源(Vin)，和输入到切换变压器402-12中、用于驱动背光402-3的第二电源(Vin(DC))。视频处理板401工作在5V～12V低电压下，背光402-3工作在120V高电压下。SMPS 400单独产生第一电源和第二电源，以提供两种不同的电压条件。
视频处理板401处理输入视频信号。电源单元401-1使用从SMPS 400输入的第一电源产生用于驱动视频处理板401的电源。
信号选择单元401-2根据控制单元401-5的选择信号选择想要的信号，例如，PC信号、DTV信号、RF调谐器401-3中产生的R/G/B图像信号或RF信号、和CVBS信号之一。
信号转换单元401-4通过根据从控制单元401-5提供的采样时钟采样信号选择单元401-2中所选择的信号，而将那些信号转换为数字图像信号。
定标器401-6根据控制单元401-5的控制信号，使用控制单元401-5中产生的时钟脉冲，对于从信号转换单元401-4输入的数字RGB图像信号执行上采样或下采样操作，以使得该信号适合于该平板的分辨率；并产生采样图像信号的水平同步信号。
控制单元401-5接收用户选择键信号，将该选择信号施加给信号选择单元401-2，并通过检测来自信号选择单元401-2中所选信号的水平或垂直同步信号，来辨别显示模式。此外，控制单元401-5将采样时钟提供给信号转换单元401-4和定标器401-6，以便根据显示模式处理信号；并接收用户选择键信号，将该选择信号提供给信号选择单元401-2。
此外，控制单元401-5根据比较单元401-7中的比较结果产生反相器开/关信号，用于开启/关闭反相器。如图4中所示，可包括的比较单元401-7可包括在视频处理板401中，并可设置在视频处理板401的外侧。比较单元401-7将从电源单元401-1传送的第一电源与从SMPS 400输入到切换变压器402-12中的、用于驱动背光402-3的第二电源进行比较。比较单元401-7使用第一电源作为参考值。
图5是比较单元401-7的详细视图。比较器将由电阻R3和R4分配的第一电源(Vin)与由电阻R1和R2分配的第二电源(Vin(DC))进行比较，并根据比较结果开启/关闭反相器控制PWM单元102-11。当第一电源小于第二电源时，比较器输出高信号。当比较器输出高信号时，控制单元401-5接收该信号，并打开反相器单元402-1。但是，当第一电源大于第二电源时，比较器输出低信号。当比较器输出低信号时，控制单元401-5接收该信号，并关闭反相器单元402-1。
数字传送单元401-8以LDVS格式传送在定标器401-6中转换的数字图像信号。
LCD平板402接收来自视频处理板401的信号，并显示该信号。
反相器单元402-1以与定标器401-6中所产生的水平同步信号同步的方式输出PWM信号，使用该PWM信号操作背光402-3，并根据控制单元401-5的控制开启/关闭该反相器单元402-1。
平板驱动单元402-2在液晶板上显示以LVDS格式从数字传送单元401-8传送的数字RGB信号。也就是说，平板驱动单元402-2执行开/关切换操作，以便通过将定标图像数据或增益控制图像数据输入到液晶板中来驱动液晶板；或者产生相应于图像数据亮度的驱动信号。
参见图6，反相器控制PWM单元402-11与从视频处理板401的定标器401-6输出的水平同步信号同步，以产生PWM信号；并根据在视频处理板401的控制单元401-5中产生的反相器开/关信号开启/关闭反相器控制PWM单元402-11。例如，水平同步信号的下降沿或上升沿与PWM信号的下降沿或上升沿同步。此外，转换器控制PWM单元402-11接收亮度控制信号，并控制背光402-3的亮度。
在不设定第二电源的情况下，如果反相器控制PWM单元402-11工作，反相器控制PWM单元402-11产生的、用于向背光402-3提供较多功率的PWM功能被过度地形成，并发生停机现象.为了防止停机现象的出现，当液晶平板开始工作时，控制单元401-5阻断输入到反相器控制PWM单元402-11的电源(第一电源)，直到第二电源变得比第一电源大.
此外，在出现瞬间电气故障时，具有较大功耗的背光402-3的电源(第二电源)会迅速放电。因此，当第二电源变得比第一电源小时，控制单元401-5关闭反相器单元402-1，以阻断反相器控制PWM单元402-11的操作电源。当提供稳定的第二电源时，反相器控制PWM单元402-11复位，以防止出现背光402-3关闭现象。
切换变压器402-12由第二电源，即从SMPS 400输入的背光电源(Vin(DC))操作，并根据从反相器控制PWM单元402-11输入的PWM信号，产生DC切换电功率。
背光402-3利用从切换变压器402-12提供的切换电功率发光。
如上所述，通过将分开设置的用于驱动背光的电源与用于驱动视频处理板的电源相比较，来控制背光的持续打开/关闭，由此提高了LCD效率。
虽然已经显示并描述了本发明的几个实施例，但是本发明不限于所描述的实施例。代替地，本领域技术人员将会理解，可以在这些实施例中进行改变而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由权利要求及它们的等价物来限定。

Claims (31)

1.一种液晶显示设备，包括：
信号转换器，根据采样时钟将选择输入的模拟图像信号转换为数字图像信号；
定标器，根据采样时钟采样由信号转换器输出的数字图像信号，以使得该数字图像信号适合于分辨率，并产生输入模拟图像信号的水平同步信号；
控制器，检测该水平同步信号，并根据检测的水平同步信号产生采样时钟；
反相器，与定标器中产生的水平同步信号同步，并产生可用来驱动背光的脉冲信号；
平板驱动器，接收来自定标器的采样图像信号，并显示所接收的信号；和
其中，反相器包括：
比较装置，将提供给平板驱动器的第一电源和同第一电源分开设置并且用于驱动背光的第二电源进行比较，并输出比较结果信号；
反相器控制脉宽调制器，产生与水平同步信号同步的脉宽调制信号，并且当第二电源大于第一电源时，该反相器控制脉宽调制器开启，当第二电源小于第一电源时，该反相器控制脉宽调制器关闭；和
切换变压器，由第二电源操作并根据脉宽调制信号生成切换电功率；
背光，使用从切换变压器提供的切换电功率来发光。
2.根据权利要求1的设备，进一步包括开关电源(SMPS)，其分别产生第一电源和第二电源。
3.根据权利要求1的设备，进一步包括RF调谐器，其根据来自控制器的选择信号产生输入模拟信号。
4.根据权利要求1的设备，进一步包括选择输入模拟图像信号的信号选择器。
5.根据权利要求4的设备，其中输入模拟图像信号是PC信号、DTV信号、R/G/B图像信号、RF信号和CVBS信号之一。
6.根据权利要求1的设备，进一步包括数字传送器，将数字图像信号传送到平板驱动器。
7.根据权利要求6的设备，其中数字传送器以低电压差分信号(LVDS)格式传送数字图像。
8.根据权利要求7的设备，其中平板驱动器通过执行开/关切换操作，在液晶显示(LCD)面板上显示传送的数字图像，以通过将定标图像数据输入到LCD平板或将增益控制图像数据输入到LCD平板之一来驱动LCD平板，并产生相应于图像数据亮度的驱动信号。
9.根据权利要求1的设备，其中信号转换器、定标器和转换器构成视频处理板。
10.根据权利要求9的设备，其中第一电源驱动视频处理板。
11.根据权利要求9的设备，其中视频处理板在约5V至12V之间的电压下工作。
12.根据权利要求1的设备，进一步包括：
视频处理板，其包括信号转换器、定标器和控制器；和
电源，产生来自第一电源的功率，来驱动视频处理板。
13.根据权利要求1的设备，其中反相器和平板驱动器构成LCD板。
14.根据权利要求1的设备，其中背光在120V电压下工作。
15.根据权利要求2的设备，其中比较装置包括比较器，该比较器将由电阻R3和R4分配的第一电源与由电阻R1和R2分配的第二电源进行比较，并根据比较结果开启/关闭反相器.
16.根据权利要求15的设备，其中，比较装置包括晶体管，并且比较装置通过导通/断开晶体管来分别开启/关闭反相器。
17.根据权利要求16的设备，其中，当第一电源小于第二电源时，比较器输出高信号以导通晶体管；当第一电源大于第二电源时，比较器输出低信号以断开晶体管；当晶体管导通时，反相器开启；当晶体管断开时，反相器关闭。
18.根据权利要求1的设备，其中当第二电源大于第一电源时，控制器输出用于操作反相器的控制信号；当第二电源小于第一电源时，控制器输出用于中止反相器控制脉宽调制器的工作的信号。
19.根据权利要求18的设备，其中第一电源是参考值。
20.一种液晶显示设备，包括：
信号转换器，根据采样时钟，将选择输入的模拟图像信号转换为数字图像信号；
定标器，根据采样时钟采样由信号转换器输出的数字图像信号，以使得该数字图像信号适合于分辨率，并产生输入模拟图像信号的水平同步信号；
比较装置，将提供给平板驱动器的第一电源和同第一电源分开提供并且用于驱动背光的第二电源进行比较，并输出比较结果信号；
控制器，检测水平同步信号，并根据检测的水平同步信号产生采样时钟；
反相器，与定标器中产生的水平同步信号同步，并产生用来驱动背光的脉冲信号；和
平板驱动器，接收来自定标器的采样图像信号，并在液晶平板上显示接收的信号，
其中当第二电源大于第一电源时，该控制器输出用于开启反相器的反相器开信号，并且当第二电源小于第一电源时，该控制器输出用于关闭反相器的反相器关信号。
21.根据权利要求20的设备，其中比较装置包括比较器，该比较器将由电阻R3和R4分配的第一电源与由电阻R1和R2分配的第二电源进行比较，并根据比较结果开启/关闭反相器。
22.根据权利要求21的设备，其中，当第一电源小于第二电源时，比较器输出高信号；当第一电源大于第二电源时，比较器输出低信号；当比较器输出高信号时，控制器开启反相器；当比较器输出低信号时，控制器关闭反相器。
23.根据权利要求21的设备，其中，当反相器工作并且不设置第二电源时，第一电源不输入到反相器中，直到第二电源大于第一电源。
24.根据权利要求20的设备，其中在第二电源大于第一电源的情况下，控制器输出用于操作反相器的控制信号；当第二电源小于第一电源时，控制器输出用于中止反相器操作的控制信号。
25.根据权利要求24的设备，其中第一电源是参考值。
26.根据权利要求24的设备，其中，当反相器操作中止时，当随后向反相器提供稳定的第二电源时，反相器复位。
27.根据权利要求20的设备，其中反相器与水平同步信号同步，并根据由控制器产生的反相器开/关信号而被开启/关闭。
28.根据权利要求27的设备，其中反相器将水平同步信号的下降沿与脉冲信号的下降沿同步，并将水平同步信号的上升沿与脉冲信号的上升沿同步。
29.根据权利要求20的设备，其中反相器根据亮度控制信号控制背光的亮度。
30.根据权利要求20的设备，其中反相器包括由第二电源操作的切换变压器，该切换变压器根据脉冲信号产生DC切换电功率。
31.一种提高由背光照明的LCD效率的方法，包括：
将用于驱动背光的第一电源与用于驱动视频处理板的第二电源进行比较，该视频处理板控制在LCD上的图像显示；和
当第二电源大于第一电源时和当第二电源小于第一电源时，分别持续开启/关闭背光；
其中第二电源与第一电源分开设置。
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