CN1750076A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

一种光源装置，包括分别照射由划分显示面板的屏幕所获得的显示区域的灯管型光源(BL1、BL2、BL3)，和驱动该灯管型光源(BL1、BL2、BL3)的背光驱动电路(LD)。特别是，所述背光驱动电路(LD)包括调光控制电路(10)，用于产生具有可改变从而为各个个预设时间周期确定开启时间的公共占空比的，并且被设为不同相位的调光控制信号(S1、S2、S3)；和驱动单元(11A、11B、11C)，用于根据由调光控制电路(10)产生的调光控制信号(S1、S2、S3)分别驱动灯管型光源(BL1、BL2、BL3)。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及应用于诸如OCB(光学补偿双折射)模式液晶显示面板的光源装置。

背景技术

平板显示装置，以液晶显示装置为代表，被广泛地用作计算机、汽车导航系统或者电视接收器的显示装置。

通常，液晶显示装置具有一个包含了液晶像素的矩阵阵列的液晶显示面板和一个控制该显示面板的显示面板控制电路。液晶显示面板具有一种结构，其中液晶层被固定于阵列衬底和反向衬底之间。

阵列衬底有很多大体上以矩阵形式排列的像素电极，很多被沿着像素电极的行设置的栅极线，很多被沿着像素电极的列设置的源极线；很多被安放在栅极线和源极线之间，靠近交叉点的地方的开关元件。每个开关元件包括一个薄膜晶体管(TFT)，举例而言，并且当一栅极线被驱动时，其被置为导电，从而将一源极线的电势提供给一像素电极。在反向衬底上，提供一面对着排列于阵列衬底上的像素电极的公共电极。一对像素电极和公共电极可与液晶层的像素区域形成一个像素，并且用像素电极和公共电极之间的电场来控制液晶分子的排列状态。显示面板控制电路具有驱动栅极线的栅极驱动器、驱动源极线的源极驱动器、控制栅极驱动器和源极驱动器的操作时序的控制器。

在液晶显示装置被用于主要显示运动图像的电视接收器时，往往采用液晶分子具有更佳响应的OCB模式的液晶显示面板(参考Jpn.Pat.Appln.KOKAI.Publication No.2002-202491)。在液晶显示面板中，液晶分子在电源前方呈扩张排列。这种扩张排列是一种液晶分子平铺的状态，，并被位于安置于像素电极和反向电极上且彼此平行地相互摩擦的校正薄膜所获取。液晶显示面板在上电时进行一次初始化程序。在该程序中，相对强的电场被加到液晶分子上以将扩张排列转变为弯曲排列。在初始化程序之后，进行显示操作。

液晶分子在供电之前排列成扩张阵列的原因是：在液晶驱动电压还没有加上去的状态中，就能量而言，扩张排列比弯曲排列的更加稳定。作为液晶分子的一种特征，如果长时间处于没有加电压的状态，或者所加电压没有达到使得扩张排列的能量与弯曲排列的能量相平衡的水平的状态，那么弯曲排列趋向于逆转为扩张排列。扩张排列的视角特征与弯曲排列明显地不同。所以，在扩张排列中无法正常的显示。

在常规的避免由弯曲排列逆转到扩张排列的逆转换的驱动方法中，举例来说，在显示一帧画面的一个帧周期的部分时间内，可将高电压加到液晶分子上。该高电压符合用于在常规白色型的OCB模式液晶显示面板中的黑色显示的像素电压，因而这种驱动方式可称之为“黑色插入驱动”。

一个完整的液晶显示面板的屏幕可使用灯管型光源的背光照亮，其中灯管型光源通常是一冷阴极荧光管。可以通过改变每一预设时间周期的开启时间的比率来控制屏幕的亮度。背光驱动电路产生具有与外部脉冲宽度调制(PWM)调光信号相对应的占空比的调光控制信号，例如，将调光控制信号转换为一个驱动电压，并且将该驱动电压提供给灯管型光源。在这种情况下，灯管型光源可根据PWM调光信号的占空比来开启和关闭。

然而，如果一个相对低频率的PWM调光信号被用于屏幕亮度的调光控制，则闪烁将变得明显。通过增加PWM调光信号的频率，闪烁可以被抑制。然而，在这种情况下，会产生一个问题，当开启时间变得很短时，灯管型光源没有完全的开启和关闭。此外，当显示面板使用需要黑色插入驱动的OCB液晶像素来构成时，由于亮度受到在灯管型光源的开启时间内进行的黑色插入驱动操作或者在灯管型光源的关闭时间内进行的图像显示操作的影响，难以如期望地控制亮度。所以，调光控制很容易失败。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种可以避免调光控制中的明显闪烁的光源装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种光源装置，其包括多个分别照亮通过划分显示面板的屏幕所得的显示区域的灯管型光源、驱动灯管型光源的光源驱动电路，其包括调光控制电路，可用于产生具有公共占空比的，被改变从而定义每一预设时间周期的开启时间的，并且被置于不同相位的调光控制信号；以及多个驱动单元，可分别根据由调光控制电路产生的调光控制信号来驱动灯管型光源的。

在上述的光源装置中，由于调光控制信号的占空比是相等的，灯管型光源的平均亮度级别一样。另外，由于调光控制信号的相位不同，可以避免所有的灯管型光源被同时置于开启或者关闭状态，除非处在屏幕的亮度被设为100％或者0％的情况下。也就是说，由于是通过调光控制来改变每一显示区域的亮度，与改变整个屏幕的亮度相比，可以避免明显的闪烁。因此，没有必要在高频下反复地开启和关闭灯管型光源。此外，由于通过调光控制所致的区域亮度的变化是分散在屏幕上的，当显示面板的屏幕由需要黑色插入驱动的OCB液晶像素所形成时，有可能减少由于调光控制所导致的失败。

本发明的其它目标和优点将在接下来的描述中阐述，有些可以由说明书明显地得到，或者可以通过本发明的实践来了解。本发明的目标和优点可通过下文所特别指出的手段和结合所认识和得到。

附图说明

这些并入说明书中并构成其一部分的附图，描述了本发明的实施例，并且和上文所给的概要描述，以及下文将给出的这些实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1是图示出根据本发明的一个实施例的液晶显示装置的电路结构图；

图2是示出图1中所示的背光和显示面板之间的关系的示意图；

图3是更详细地示出图1中所示的光源装置的电路结构图；

图4是用于描述由图3中所示的光源装置进行的，用以将整个屏幕的亮度降至其2/3的操作的示意图；

图5是用于描述由图3中所示的光源装置进行的，用以将整个屏幕的亮度降至其1/2的操作的示意图；

图6是用于描述由图3中所示的光源装置进行的，通过采用被以不均匀的倾斜度设置的灯管型光源，用以将整个屏幕的亮度降至其2/3的操作的图；和

图7是用于描述当如图3中所示的作为背光的灯管型光源的数量增加时所进行的操作的例子的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，描述根据本发明的一个实施例的液晶显示装置。

图1图示出液晶显示装置的电路结构。该液晶显示装置包括一个液晶显示面板DP，一个连接到显示面板DP的显示控制电路CNT，一个照亮显示面板DP的背光BL、和一个驱动背光BL的背光驱动电路LD。液晶显示面板DP具有一结构，其中液晶层3被固定在为一对电极衬底的阵列衬底1和反向衬底2之间。例如，液晶层3包含一液晶材料，其中该液晶材料的液晶分子预先从扩张排列转换到可用于常规白色显示的弯曲排列，并且通过一周期性施加的用于黑色插入的电压来防止从弯曲排列逆转到扩张排列的。显示面板控制电路CNT通过由阵列衬底1和反向电极2加到液晶层3上的液晶驱动电压来控制液晶显示面板DP的透光度。显示面板控制电路CNT在上电时执行预设定的初始化程序。扩张分布可由初始化程序中被加到液晶层3上的相对强的电场转换为弯曲分布。背光BL和背光驱动电路LD组成一个光源装置。

阵列衬底1包括很多大体上在一诸如玻璃盘的透明绝缘衬底上以矩阵形式排列的像素电极PE、很多沿着像素电极PE的行设置的栅极线Y(Y0到Ym)、很多沿着像素电极PE的列设置的源极线X(X1到Xm)、和很多靠近位于栅极线Y和源极线X之间的交叉点而设置的像素开关元件，当通过相应的一个栅极线Y被驱动时，各个像素开关元件被置为在相应的源极线X和相应的像素电极P E之间导通。此外，每个像素开关元件W都由一个薄膜晶体管制成，例如，薄膜晶体管的栅极被连接到栅极线Y而其源漏路径被连接在源极线X和像素电极PE之间。

反向衬底2包括一被设置于诸如玻璃盘的透明绝缘衬底上的滤色器、以及一个被安放于滤色器上以使其与像素电极PE相对的公共电极CE。每个像素电极PE和公共电极CE都由诸如ITO的透明电极材料制成，并且采用在彼此平行的方向上经过摩擦处理的阵列薄膜涂敷。为了形成一个像素PX，每个像素电极PE和公共电极CE与一个液晶层3的像素区域相结合，该像素区域可由被与由像素电极PE和公共电极CE所加的电场相对应的液晶校正所控制的。

每个像素PX都包括一个在像素电极PE和公共电极CE之间并且连接到存储电容器Cs一端的液晶电容器CLC。每个存储电容器Cs通过位于在像素PX的像素电极PE和控制邻近上述像素PX的像素PX的像素开关元件W的预先状态栅极线Y之间的电容性耦合来形成。与像素开关元件W的寄生电容相比，存储电容器Cs具有足够大的电容值。图1省略了对很多置于作为显示屏幕的像素PX的矩阵阵列周围的虚假像素。虚假像素在显示屏幕内按照与像素一样的方式被连线。设置虚假像素是为了使所有位于显示屏幕内的像素的诸如寄生电容的情况相同。栅极线Y0是虚假像素的栅极线。

显示面板控制电路CNT包括一个用于驱动栅极线Y0至Ym从而以行为序依次开启开关元件W的栅极驱动器YD；一个在每行上的开关元件W被其相应的栅极线Y所驱动的时间周期内输出像素电压Vs给源极线X1至Xn的源极驱动器XD；一个根据每个帧周期(垂直扫描周期)内来自外部信号源SS的像素PX的像素数据输入项所设置的图像数据来进行灰阶、分辨率等等的转换的图像数据转换电路4，和一个根据由图形数据转换电路4所获得的作为转换结果的图像数据来控制栅极驱动器YD和源极驱动器XD的操作时序等等的控制器5。像素电压Vs可加到像素电极PE上，同时公共电极的公共电压Vcom可用作参考电压，并且，例如，其极性可根据公共电压Vcom翻转以进行帧转换驱动操作和线转换驱动操作的结合。

例如，栅极驱动器YD和源极驱动器XD可由沿着阵列衬底1的外围所固定在弹性引线片上的集成电路(IC)芯片制成。图像数据转换电路4和控制器5被置于外部印刷电路板PCB上。控制器5产生控制信号CTY和CTX，比如说。控制信号CTY被用于顺序驱动栅极线Y，如上所述。控制信号CTX被用于分配像素数据项DATA，其中像素数据项作为图像数据转换电路4的转换结果从像素PX的各列中获取，然后依此输出到源极线X并且指定输出极性。控制信号CTY被由控制器5供给栅极驱动器YD而控制信号CTX被由控制器5供给源极驱动器XD，同时所获得的作为来自数像素数据转换电路4的转换结果的像素数据DATA也被供给源极驱动器XD。

显示面板控制电路CNT还包括补偿电压产生电路6，用于当开关元件W到栅极驱动器YD为非导通时，产生加到领近某一行的，连接到开关元件W的栅极线的一边的预先状态栅极线Y的补偿电压Ve，并且被用来补偿由与开关元件W相关联的寄生电容产生于某一列的像素PX中的像素电压Vs变化的，和一个参考灰阶电压产生电路7，用于产生被用于将图像数据DATA转换为像素电压Vs的参考灰阶电压VREF的。

栅极驱动器YD在一个控制信号CTY的控制下在一个帧周期内顺序选择栅极线Y1至Ym，并且将使得每行的开关元件W在一个水平扫描周期内导通的开启电压提供给被选中的栅极线Y。图像数据转换电路4在每个水平扫描周期内为某一行的像素PX输出由像素数据DATA所设置的转换结果。此外，源极驱动器XD通过参考由参考灰阶电压发生电路7所提供的参考灰阶电压VREF的一个预设值将像素数据项DATA转换为像素电压Vs，并且把因此而得到的转换过的电压平行输出给源极线X1至Xn。

例如，如果栅极驱动器YD通过使用开启电压来驱动栅极线，并且使得所有连接到栅极线Y1的像素开关元件W都导通，则源极线X1至Xn上的像素电压Vs可经像素开关元件W提供给相对应的像素电极PE和存储电容器Cs的一端。此外，栅极驱动器YD由补偿电压产生电路6输出补偿电压Ve到邻近栅极线Y1的预先状态栅极线Y0，以使得连接到栅极线Y1的所有开关元件W在一个水平扫描周期内都导通，并且在该周期之后立即输出用于使得像素开关元件W到栅极线Y1不导通的关闭电压。补偿电压Ve减少了由于像素开关元件W的寄生电容而从像素电极PE泄漏出的电荷的量，从而在像素开关元件W置为不导通时基本地消除在像素电压Vs中的变化，也就是场穿透电压ΔVp。

图2示出了背光BL和图1中所示的显示面板DP之间的关系。如图2所示的显示屏幕DS可由以矩阵形式排列的OCB液晶像素PX来组成。例如，背光BL包含3个灯管型光源BL1、BL2和BL3，主要用于照亮很多通过在垂直方向上对等地划分显示屏幕所得的显示区域A、B、C。灯管型光源BL1、BL2和BL3可设置为包含一个冷阴极荧光管。该灯管型光源BL1、BL2和BL3的冷阴极荧光管可以预定的间距并行设置于显示面板DP的背面。

图3更加详细地示出了如图1所示的光源装置的电路结构。例如，背光驱动电路LD包括调光控制电路10和驱动单元11A、11B、11C。调光控制电路10产生调光控制信号S1、S2、S3，其具有公共的被改变从而为各个诸如每个垂直扫描周期(1V)的预设时间周期定义开启时间的占空比的，并且被设为不同相位。驱动单元11A、11B、11C根据来自调光控制电路10的调光控制信号S1、S2、S3分别驱动灯管型光源BL1、BL2、BL3。

调光控制电路10包括占空比探测器12，用于探测由用户通过外部提供的PWM调光信号的占空比，并且以与探测的结果相对应的占空比，输出其频率与PWM调光信号相同的脉冲宽度调制信号。此外，它还包括相位控制器13A、13B、13C，用于改变来自占空比探测器12的脉冲宽度调制信号输出的相位并分别输出调光控制信号S1、S2、S3。在这种情况下，调光信号S1、S2、S3可设置在一个频率，例如在该频率中垂直扫描周期(1V)被设为1个周期。各个驱动单元11A、11B、11C被设置为一个电压转换反相器，其将调光信号从与相位控制器13A、13B、13C相对应的信号转换为一个与灯管型光源驱动电压BL1、BL2和BL3相对应的信号。

图4示出了将整个显示屏幕DS的亮度减少至其2/3的光源装置的操作。如图4所示，PWM调光信号对于ON时间可设置为高电平且持续2V/3周期，对于OFF时间可设置为低点评且持续1V/3周期。如果占空比探测器12以上述占空比输出一频率与PWM调光信号相同的脉冲宽度调制信号，那么相位控制器13A将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟1V/3周期所获得的调光控制信号S1，相位控制器13B将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟2V/3周期所获得的调光控制信号S2，而相位控制器13C将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟3V/3周期或者1V周期所获得的调光控制信号S3。驱动单元11A、11B、11C基于反相器系统分别地将调光控制信号S1、S2、S3转换为驱动电压，并且把由此转换的驱动电压输出到灯管型光源BL1、BL2、BL3。灯管型光源BL1、BL2、BL3按照各自驱动电压所维持的占空比来开启和关闭。所以，显示区域A、B、C的状态可以1V/3为间距从一个转换到另一个，如图4中所示。

图5示出了将整个显示屏幕DS的亮度减少到2/3的光源装置的操作。如图5所示，PWM调光信号对于ON时间可设置为高电平且维持1V/2周期，对于OFF时间可设置为低电平且维持1V/2周期。如果占空比探测器12以上述占空比输出频率与PWM调光信号相同的脉冲宽度调制信号，那么相位控制器13A将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟1V/3周期所获得的调光控制信号S1，相位控制器13B将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟2V/3周期所获得的调光控制信号S2，而相位控制器13C将输出通过诸如把相位宽度调制信号的相位延迟3V/3周期或者1V周期所获得的调光控制信号S3。驱动单元11A、11B、11C基于一个反相器系统分别地将调光控制信号S1、S2、S3转换为驱动电压，并且把由此转换的驱动电压输出到灯管型光源BL1、BL2、BL3。灯管型光源BL1、BL2、BL3按照在各自的驱动电压下所维持的占空比来开启和关闭。所以，显示区域A、B、C的状态被以1V/6为间距从一个转换到另一个，如图5中所示。

在以上例子中，在调光控制信号S1、S2、S3之间的所有相位差都设为1V/3，但是其它数值可以被用作参考。此外，当灯管型光源BL1、BL2、BL3的倾斜度不均匀时，最好是如图6所示例的，基于灯管型光源BL1、BL2、BL3间的距离来确定调光控制信号S1、S2、S3的相位差。

在本实施例的液晶显示装置中，由于调光控制信号S1、S2、S3的占空比是相等的，所以灯管型光源BL1、BL2、BL3的光照级别可设为同一级别。另外，由于调光控制信号S1、S2、S3的相位差彼此不同，可以避免所有的灯管型光源同时被置于开启或者关闭状态，除非是在显示屏幕的亮度被设为100％或者0％的情况下。也就是说，由于各个显示区域的亮度被调光控制所改变，与调节整体显示屏幕的亮度的情况相比，闪烁不再明显。所以，没有必要以高频率下复地开启和关闭灯管型光源BL1、BL2、BL3。此外，由于通过调光控制所致的区域亮度的变化是分散在屏幕上的，当显示面板的屏幕由需要黑色插入驱动的OCB液晶像素所形成时，有可能减少由于调光控制所导致的失败。

本发明不局限于上述实施例，并且可以在不背离其技术范围的前提下做出各种修改。

图7示出一个当图3中所示的背光BL的灯管型光源的数量增加时的操作的例子。在本例中，背光BL包括k个灯管型光源BL1至BLk，用于主要光照通过在垂直方向相等划分显示屏幕DS所获得的k显示区域的。此外，各个灯管型光源BL1至BLk都由冷阴极荧光管构成，例如，两个冷阴极荧光管。在这种情况下，背光驱动电路LD的k个驱动单元11A、11B、…和k相位控制器13A、13B、…可设置为与灯管型光源BL1至BLk相对应。

采用以上的结构，由于调光控制信号S1至Sk的占空比相等，灯管型光源BL1至BLk的平均光照级别可置为同一级别。此外，由于调光控制信号S1至Sk的相位彼此不同，可以避免所有的灯管型光源同时开启和关闭，除非是在显示屏幕的亮度被设为100％或者0％的情况下。特别是，由于灯管型光源数量的增加允许通过调光控制针对更加精确划分的显示区域来改变亮度，与以上实施例相比，可以使闪烁更加地不明显。此外，由于驱动单元11A、11B、…和相位控制器13A、13B、…的数量可设为等于或者少于冷阴极荧光管的数量的一半，从而可以避免背光驱动电路LD的规模不必要地过大。

其它的优点和修正对于本领域额度技术人员而言不是难事。因此，处于其更广阔的方面的本发明不局限于本文所示出和描述的特殊细节和典型实施例。与之相对应的，可以在不背离如所附的权利要求及其等效项所定义的大体的发明概念的精神和范围的前提下作出各种修改。

Claims (8)

1.一种光源装置，其特征在于，它包括：

多个分别照射通过划分显示面板(DP)的屏幕所获得的显示区域的灯管型光源(BL1、BL2、BL3)；和

驱动所述的灯管型光源(BL1、BL2、BL3)的光源驱动电路(LD)；

其中所述的光源驱动电路(LD)包括调光控制电路(10)，可用于产生具有可被改变从而给各个预设时间周期定义开启时间的共同的占空比，并且可置于不同相位的调光控制信号；和多个驱动单元(11A、11B、11C)，分别根据由所述调光控制电路(10)所产生的调光控制信号来驱动所述灯管型光源(BL1、BL2、BL3)。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述调光控制电路(10)包括占空比探测器(12)，用于探测从外部提供的调光信号的占空比，并且输出与探测结果相同占空比的占空比的脉冲宽度调制信号，和多个相位控制器(13A、13B、13C)，用于改变由占空比探测器(12)输出的脉冲宽度调制信号的相位以获得调光控制信号。

3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述脉冲宽度调制信号具有与调光信号相同的频率。

4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述调光控制信号的相位差是基于所述灯管型光源(BL1、BL2、BL3)之间的距离来确定的。

5.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述各个驱动单元(11A、11B、11C)包括一个电压转换器，用于将调光控制信号由对应于所述相位控制器转换为对应于所述灯管型光源(BL1、BL2、BL3)的。

6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述各个灯管型光源(BL1、BL2、BL3)都包括至少一个冷阴极荧光管。

7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述显示面板(DP)包括多个OCB液晶像素(PX)。

8.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述调光控制信号的不同相位差是基于所述灯管型光源(BL1、BL2、BL3)之间的距离来确定的。

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