DE102005024499A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays Download PDF

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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Lichtquelle eines Flüssigkristalldisplays angegeben. Die Vorrichtung ist mit Folgendem versehen: einer Flüssigkristalldisplay-Tafel; einer Hinterleuchtungseinheit mit mehreren Leuchtdioden (LEDs) zum Abstrahlen von Licht auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel und einem Treiber zum selektiven Ansteuern der LEDs und zum selektiven Steuern der Helligkeit von durch die LEDs erzeugtem Licht.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 28. Mai 2004 in der Republik Korea beanspruchten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2004-0038420, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays, und spezieller betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer Lampe eines Flüssigkristalldisplays, die eine partielle Helligkeit und einen Farbcharakter steuern können.
  • BESCHREIBUNG DER EINSCHLÄGIGEN TECHNIK
  • Im Allgemeinen besteht für Flüssigkristalldisplays (nachfolgend LCDs) der Trend, dass ihr Anwendungsbereich wegen ihres geringen Gewichts, ihrer Flachheit und ihres niedrigen Energieverbrauchs allmählich erweitert wird. Entsprechend einem derartigen Trend werden LCDs bei Büroautomatisierungsgeräten, Audio/Video-Geräten und dergleichen verwendet. Ein LCD stellt die Transmissionsmenge eines Lichtstrahls entsprechend einem Bildsignal ein, das an eine Matrix einer Vielzahl von Steuerschaltern gelegt wird, um dadurch gewünschte Bilder auf einem Schirm anzuzeigen.
  • Da ein LCD kein Display ist, das spontan Licht emittieren würde, benötigt es eine Hinterleuchtungseinheit als Lichtquelle. Für LCDs existieren zwei Typen von Hinterleuchtungseinheiten, nämlich solche vom Direkt-darunter-Typ und solche vom Typ mit Lichtleitplatte. Beim Direkt-darunter-Typ sind mehrere Lampen in der Ebene angeordnet. Außerdem ist zwischen den Lampen und der Flüssigkristalldisplay-Tafel eine Streuplatte angeordnet, um den Abstand zwischen der Flüssigkristalldisplay-Tafel und den Lampen auf einem festen Wert zu halten. Beim Typ mit Lichtleitplatte ist die Lampe im äußeren Teil der Flachtafel installiert, und das Licht von der Lampe fällt unter Verwendung einer transparenten Lichtleitplatte auf die gesamte Fläche der Flüssigkristalldisplay-Tafel.
  • Gemäß den 1 und 2 verfügt ein LCD unter Verwendung der Hinterleuchtung vom Typ direkt darunter über eine Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 zum Anzeigen eines Bilds sowie eine Hinterleuchtungseinheit vom Typ direkt darunter, um gleichmäßiges Licht auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 zu strahlen.
  • In der Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 sind Flüssigkristallzellen zwischen einem oberen und einem unteren Substrat auf z. B. einer Aktivmatrix angeordnet, und es sind eine gemeinsame Elektrode und eine Pixelelektrode zum Anlegen eines elektrischen Felds an jede der Flüssigkristallzellen vorhanden. Im Allgemeinen ist die Pixelelektrode auf dem unteren Substrat, d.h. einem Dünnschichttransistor-Substrat, für jede Flüssigkristallzelle angeordnet. Andererseits ist die gemeinsame Elektrode so angeordnet, dass sie mit der Vorderseite des oberen Substrats integriert ist. Jede der Pixelelektroden ist mit einem Dünnschichttransistor verbunden, der als Schaltbauteil verwendet wird. Die Pixelelektrode steuert die Flüssigkristallzelle gemeinsam mit der gemeinsamen Elektrode entsprechend einem über den Dünnschichttransistor angelegten Datensignal an, um dadurch ein einem Videosignal entsprechendes Bild anzuzeigen.
  • Die Hinterleuchtungseinheit vom Typ direkt darunter verfügt über mehrere Lampen 36 zum Erzeugen von Licht, ein Lampengehäuse (oder einen Lampenhaltebehälter der Hinterleuchtungseinheit vom Typ direkt darunter) 34, das im unteren Teil der Lampen 36 liegt, eine das Lampengehäuse 34 bedeckende Streuplatte 12 und optische Folien 10, die sich auf der Streuplatte 12 befinden. Jede der Lampen 36 verfügt über eine Glasröhre, ein Inertgas im Inneren derselben sowie eine Kathode und eine Anode, die an den beiden Enden der Glasröhre installiert sind. Das Innere der Glasröhre ist mit Inertgas gefüllt, und ein Leuchtstoff ist an der Innenwand der Glasröhre ausgebreitet.
  • In jeder der Lampen 36 werden, wenn ein Wechselspannungsverlauf einer hohen Spannung an eine Hochspannungselektrode und eine Niederspannungselektrode von einem Wechselrichter (nicht dargestellt) angelegt wird, Elektronen von der Niederspannungselektrode L emittiert, um mit dem Inertgas in der Glasröhre zusammenzustoßen, wodurch die Menge an Elektronen entsprechend einer geometrischen Folge zunimmt. Die vermehrten Elektronen sorgen dafür, dass im Inneren der Glasröhre ein elektrischer Strom fließt, so dass das Inertgas durch die Elektronen angeregt wird, um Ultraviolettstrahlung zu emittieren. Die Ultraviolettstrahlung trifft auf einen Leuchtstoff, der auf der Innenwand der Glasröhre verteilt ist, um sichtbare Strahlung zu emittieren. Dabei wird der Wechselspannungsverlauf der hohen Spannung den Lampen 36 kontinuierlich zugeführt, so dass diese dauernd eingeschaltet sind.
  • Auf diese Weise sind die Lampen 36 im Lampengehäuse 34 parallel angeordnet. Das Lampengehäuse 34 verhindert ein Lichtleck der von jeder der Lampen 36 emittierten sichtbaren Strahlung, und es reflektiert diese, die sich zur Seitenfläche und Hinterseite der Lampen 36, zur Vorderseite, d.h. zur Streuplatte 12 hin, ausbreitet, um dadurch die Effizienz des in den Lampen 36 erzeugten Lichts zu verbessern.
  • Die Streuplatte 12 ermöglicht es, dass sich das von den Lampen 3G emittierte Licht zur Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 hin ausbreitet und unter einem Winkel in einem großen Bereich auftrifft. Die Streuplatte 12 ist ein Lichtstreuelement, das auf beide Seiten des Films aufgetragen ist, der aus einem transparenten Harz besteht.
  • Die optischen Folien 10 verengen den Betrachtungswinkel des aus der Streuplatte 12 austretenden Lichts, wodurch es möglich ist, die Helligkeit des Flüssigkristalldisplay nach vorne zu verbessern und seinen Energieverbrauch zu senken.
  • Zwischen den Lampen 36 und dem Bodengebiet des Lampengehäuses 34 ist eine Reflexionsfolie 14 vorhanden, um das von den Lampen 36 erzeugte Licht so zu reflektieren, dass es in der Richtung der Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 gestrahlt wird, um dadurch den Lichtwirkungsgrad zu verbessern.
  • Auf diese Weise erzeugt das einschlägige LCD unter Verwendung der im Lampengehäuse 34 angeordneten Lampen 36 gleichmäßiges Licht, um dieses auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 zu strahlen, um dadurch das gewünschte Bild anzuzeigen. Jedoch zeigt das einschlägige LCD Nachteile dahingehend, dass die Lampen kontinuierlich eingeschaltet sein müssen, wodurch der Energieverbrauch groß ist und keine partielle Spitzenhelligkeit realisiert werden kann. Die Spitzenhelligkeit ist eine solche Helligkeit, wie sie auftritt, wenn ein spezifizierter Teil der Flüssigkristalldisplay-Tafel 2 so betrieben wird, dass er momentan hell ist, um ein Bild wie eine Explosion oder ein Blitz auf ihr anzuzeigen.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Lichtquelle oder einer LED eines Flüssigkristalldisplays zu schaffen, mit denen eine partielle Helligkeit und ein Farbcharakter kontrolliert werden können.
  • Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer Lichtquelle eines Displays zu schaffen, die die Einschränkungen und Nachteile in Zusammenhang mit der einschlägigen Technik überwinden.
  • Um diese und andere Aufgaben der Erfindung zu lösen, weist eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Folgendes auf: eine Flüssigkristalldisplay-Tafel zum Erzeugen eines Bilds für mindestens zwei Teilgebiete unter Verwendung einer Flüssigkristallzelle eines Matrixtyps; einen Lichterzeuger mit mindestens einer Leuchtdiode, um Licht auf jedes Teilgebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel zu strahlen; und einen Lichtquellentreiber zum Steuern der Helligkeit der Leuchtdiode, um das Licht entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels für jedes Teilgebiet auf dieses zu strahlen.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist der Lichterzeuger einer der Folgenden: ein erster Lichterzeuger mit einer weißen Leuchtdiode oder ein zweiter Lichterzeuger mit einer roten, einer grünen und einer blauen Diode. Der zweite Lichterzeuger verfügt über eine Rot-grün-blau-Leuchtdiode, eine Rot-grün-grün-blau-Leuchtdiode oder eine Rot-grün-blau-blau-Leuchtdiode, die vertikal und horizontal angeordnet sind.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung führt der Treiber Folgendes aus: ein Tastverhältnis eines an die LED gelieferten Signals entsprechend einer Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel während einer Scanperiode vor einer Bildrealisierperiode der Flüssigkristalldisplay-Tafel fixiert und er die Amplitude des Signals so ändert, dass sie der Bezugshelligkeit entspricht; oder er die Amplitude des an die LED gelieferten Signals entsprechend der Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel einstellt und das Tastverhältnis des Signals so ändert, dass es der Bezugshelligkeit entspricht.
  • Die Vorrichtung verfügt ferner über eine Timingsteuerung, die mit dem Spitzenwert des Graupegels jedes Teilgebiets versorgt wird, um ein dem Spitzenwert jedes Graupegels entsprechendes Steuersignal zur Zuführung desselben an den Treiber zu erzeugen.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung weist der Treiber Folgendes auf: eine Impulsbreitenmodulations-PWM-Steuerung, die zwischen der Timingsteuerung und der Leuchtdiode angeordnet ist; und einen zwischen der Impulsbreitenmodulations-Steuerung und der Leuchtdiode angeordneten Schalter zu Ein/Aus-Steuerung der Leuchtdiode. Die PWM-Steuerung ist mit einer Leuchtdiodengruppe verbunden, die aus mindestens einer, parallel, besteht, um die Stärke eines durch die Timingsteuerung erzeugten Stroms einzustellen.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist Folgendes auf: Aufstrahlen von Licht auf jedes spezifizierte Gebiet einer Flüssigkristalldisplay-Tafel; Erzeugen eines Steuersignals entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels jedes in jedem spezifizierten Gebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel erzeugten Bildpixels; und Steuern mehrerer Leuchtdioden, die Licht zur Flüssigkristalldisplay-Tafel strahlen, entspre chend dem Steuersignal.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung beinhaltet der Schritt zum Steuern der mehreren Leuchtdioden Folgendes: Erzeugen eines Impulsbreitenmodulations-Steuersignals entsprechend dem von der Timingsteuerung erzeugten Steuersignal durch eine Impulsbreitenmodulations-Steuerung in einem Treiber; und Erzeugen von Licht von der Leuchtdiode entsprechend dem Steuersignal, um dieses zur Flüssigkristalldisplay-Tafel zu strahlen.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung beinhaltet der Schritt des Erzeugens des Impulsbreitenmodulations-Steuersignals das Ändern des Ein/Aus-Tastverhältnisses und/oder der Amplitude des Impulsbreitenmodulations-Steuersignals.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Einstellen des Tastverhältnisses und/oder der Amplitude des von der Leuchtdiode zugeführten Signals entsprechend einer Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel während einer Scanperiode vor einer Bildrealisierperiode derselben; und Ändern der Amplitude und des Tastverhältnisses des Signals entsprechend dem Tastverhältnis und/oder der Amplitude, wie sie während der Scanperiode eingestellt wurden.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Steuern eines Flüssigkristalldisplays, die mit Folgendem versehen ist: einer Flüssigkristalldisplay-Tafel mit mindestens zwei Teilgebieten; einem Lichterzeuger mit mindestens einer Leuchtdiode (LED) zum Abstrahlen von Licht auf jedes Teilgebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel; und einem Treiber zum Steuern der Helligkeit des durch die LED emittierten Lichts entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels jedes Teilgebiets.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung handelt es sich um ein Flüssigkristalldisplay mit: einer Flüssigkristalldisplay-Tafel; einer Hinterleuchtungseinheit mit mehreren Leuchtdioden (LEDs) zum Abstrahlen von Licht auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel; und einem Treiber zum selektiven Ansteuern der LEDs und zum selektiven Steuern der Helligkeit von durch die LEDs erzeugtem Licht.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zum Steuern eines Flüssigkristalldisplays mit einer Flüssigkristalldisplay-Tafel und einem Lichterzeuger, das Folgendes umfasst: Unterteilen der Flüssigkristalldisplay-Tafel in mindestens zwei Teilgebiete; und Steuern, entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels jedes Teilgebiets, des Lichterzeugers mit mindestens einer Leuchtdiode (LED), um Licht zu erzeugen und auf jedes der Teilgebiete zu strahlen.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlicher ersichtlich werden. Jedoch ist es zu beachten, dass die detaillierte Beschreibung und spezielle Beispiele, die zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Veranschaulichung angegeben sind, da dem Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Grundgedankens und Schutzumfangs der Erfindung ersichtlich werden.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines einschlägigen Flüssigkristalldisplays;
  • 2 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des Flüssigkristalldisplays entlang der Linie II-II' in der 1;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen der Flüssigkristalldisplay-Tafel entlang der Linie IV-IV' in der 3;
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das einen LED-Treiber gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein erstes Beispiel des Signalverlaufs eines vom Treiber erzeugten Impulssignals;
  • 7 ist ein zweites Beispiel des Signalverlaufs eines vom Treiber erzeugten Impulssignals;
  • 8 ist ein drittes Beispiel des Signalverlaufs eines vom Treiber erzeugten Impulssignals;
  • 9 ist eine Konfiguration, die Teilgebiete einer Flüssigkristalldisplay-Tafel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 11 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des Flüssigkristalldisplays entlang der Linie XI-XI' in der 10.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
  • Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die 2 bis 11 detailliert beschrieben.
  • Die 3 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Gemäß den 3 und 4 ist ein Flüssigkristalldisplay gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit Folgendem versehen: einer Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 zum Anzeigen eines Bilds oder einer Darstellung; einer Hinterleuchtungseinheit mit mehreren weißen Leuchtdioden LEDs 136 zum Abstrahlen weißen Lichts auf jedes spezifizierte Gebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102; und mindestens einem LED-Treiber 160 zum Ansteuern jeder der weißen LEDs 136. Alle Komponenten des Flüssigkristalldisplays sind funktionsmäßig gekoppelt.
  • In der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 sind Flüssigkristallzellen zwischen einem oberen Substrat und einem unteren Substrat in weiße eines Aktivmatrixtyps angeordnet, und es sind eine gemeinsame Elektrode und Pixelelektroden zum Anlegen eines elektrischen Felds an jede der Flüssigkristallzel len vorhanden. Im Allgemeinen ist die Pixelelektrode auf dem unteren Substrat, d.h. einem Dünnschichttransistor-Substrat, für jede Flüssigkristallzelle ausgebildet. Andererseits ist die gemeinsame Elektrode so ausgebildet, dass sie mit der Vorderseite des oberen Substrats integriert ist. Jede der Pixelelektroden ist mit einem Dünnschichttransistor verbunden, der als Schaltbauteil verwendet wird. Die Flüssigkristalldisplay-Tafel kann auch über eine Farbfilterschicht verfügen, die rote, blaue und grüne Farbfilter bereitstellt. Die Pixelelektrode steuert die Flüssigkristallzelle gemeinsam mit der gemeinsamen Elektrode entsprechend einem über den Dünnschichttransistor zugeführten Datensignal an, um dadurch ein einem Videosignal entsprechendes Bild anzuzeigen.
  • Die Hinterleuchtungseinheit verfügt über mehrere weiße Lampen in Form von LEDs 136 zum Erzeugen von Licht; ein LED-Gehäuse 134 zum Aufnahmen der weißen LEDs 136; eine Streuplatte 112 zum Streuen des vom LED-Gehäuse 134 erzeugten Lichts; optische Folien 110 zum Erhöhen der Effizienz des aus der Streuplatte 112 austretenden Lichts; und eine Reflexionsfolie 114, die an der Rückseite der weißen LEDs 136 angebracht ist, um die Lichteffizienz zu verbessern und ein Lichtleck zu verhindern.
  • Jede der LEDs 136 erzeugt einen unter Verwendung einer pn-Übergangsstruktur erzeugten Minoritätsladungsträger (ein Elektron oder ein Loch), und sie emittiert Licht durch Rekombination des Elektrons und des Lochs. Ein für die LED geeignetes Material ist ein Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Galliumarsenphosphid ((GaAs1-xPx), Galliumaluminiumarsenid (Ga1-xAlxAs), Indiumphosphid (InP) oder Indiumgalliumphosphit (In1-xGaxP), bei denen eine Lichtemissions-Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich oder einem Infrarotlichtbereich existiert, wobei durch den pn-Übergang der Lichtemissions-Wirkungsgrad hoch ist und eine Herstellung möglich ist.
  • Es existieren eine LED, die durch Rekombination freier Ladungsträger konfiguriert ist, und eine LED, die durch Rekombination freier Ladungsträger, wobei ein Fremdstoff hinzugefügt ist, konfiguriert ist. Die Lichtemissions-Wellenlänge einer durch Rekombination freier Ladungsträger konfigurierten LED beträgt ungefähr ch/Eg, wobei c die Lichtgeschwindigkeit repräsentiert, h die Planksche Konstante und Eg die Energiebreite einer Energielücke repräsentiert. Eine LED unter Verwendung von Galliumarsenid emittiert Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 900 nm. Eine LED unter Verwendung von Galliumarsenidphosphid emittiert sichtbares Licht, da Eg entsprechend dem Gehalt an Phosphor (P) erhöht ist.
  • Ferner differiert die Wellenlänge von LEDs, die durch Rekombination freier Ladungsträger konfiguriert sind, wozu ein Fremdstoff zugesetzt ist, abhängig von der Art der einem Halbleiter zugesetzten Fremdstoffe. Wenn Galliumphosphid für die LED verwendet wird, erzeugt eine LED, der Zink- und Sauerstoffatome zugesetzt sind, eine rote Farbe mit einer Wellenlänge von 700 nm, und eine LED, der Stickstoffatome zugesetzt sind, erzeugt eine grüne Farbe mit einer Wellenlänge von 550 nm. Eine LED verfügt über eine geringere Größe und längere Lebensdauer als eine Lampe, wie sie beim LCD gemäß der einschlägigen Technik verwendet wird. Ferner verfügt eine LED über einen kleinen Energieverbrauch und eine hohe Effizienz, da ihre elektrische Energie direkt in Lichtenergie umgesetzt wird.
  • Indessen verfügt eine LED über eine Hochgeschwindigkeits-Ansprechcharakteristik. Insbesondere ist ein Injektions-Halbleiterlaser eine Art LED mit hoher Injektionsdichte, und er erzeugt eine Inversionsverteilung, wodurch es möglich ist, für kohärentes Licht zu sorgen. Ferner ist es, da die Spannung einer LED beinahe gleichmäßig ist, möglich, die Helligkeit des durch die LED erzeugten Lichts durch Ändern nur der Spannung an den beiden Enden eines mit der LED verbundenen Reihenwiderstands und durch Ändern eines Stroms proportional zur geänderten Spannung einzustellen.
  • Unter diesen LEDs werden die weißen LEDs 136 für jedes spezifizierte Gebiet am LED-Gehäuse 134 parallel angeordnet.
  • Das LED-Gehäuse 134 verhindert ein Leck des von den weißen LEDs 136 emittierten Lichts, und es reflektiert das Licht, das sich zur inneren Seitenfläche und zur inneren Rückseite des Gehäuses 134, zur Vorderseite, d.h. zur Streuplatte 112, hin ausbreitet, um dadurch die Effizienz des in den weißen Lampen 136 erzeugten Lichts zu verbessern.
  • Die Streuplatte 112 ermöglicht es, dass sich das von den weißen LEDs 136 emittierte Licht zur Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 ausbreitet und unter einem Winkel in einem weiten Bereich auftrifft. In diesem Fall ist die Streuplatte 112 ein Lichtstreuelement, das auf beide Seiten eines Films aus einem transparenten Harz aufgetragen ist.
  • Die optischen Folien 110 führen eine Einstellung oder Verengung des Betrachtungswinkels des aus der Streuplatte 112 austretenden Lichts aus, wodurch es möglich ist, dass die Helligkeit des Flüssigkristalldisplays nach vorne verbessert ist und sein Energieverbrauch gesenkt ist.
  • Die Reflexionsfolie 114 ist zwischen den weißen LEDs 136 und der Bodenfläche des LED-Gehäuses 134 vorhanden, um das von den weißen LEDs 136 erzeugte Licht zu reflektieren, um es in die Richtung der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 zu strah len, um dadurch die Lichteffizienz zu verbessern.
  • Der LED-Treiber 160 verfügt, wie es in der 5 dargestellt ist, über eine Impulsbreitenmodulation-PWM-Steuerung 190, die, entsprechend jedem Videosignal, von einer Timingsteuerung 180 mit einem oder mehreren Steuersignalen versehen wird, um diese an eine oder mehrere weiße LED-Gruppen zu liefern, wobei jede weiße LED-Gruppe aus mindestens einer weißen LED 136 besteht. Ein derartiger LED-Treiber 160 verfügt ferner über mindestens einen Schalter 195, von denen jeder zwischen der PWM-Steuerung 190 und jeder LED 136 in der weißen LED-Gruppe angeordnet ist, um ein der entsprechenden LED zugeführtes PWM-Signal (oder einen Impuls) einzustellen.
  • Die Timingsteuerung 180 erzeugt das Steuersignal entsprechend einem Zeichen eines Videosignals, das an ein vorbestimmtes Gebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 zu liefern ist. Die Videosignale können durch eine Videokarte (nicht dargestellt) oder irgendeine andere Quelle geliefert werden. Genauer gesagt, verfügen verschiedene auf der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 anzuzeigende Bilder über voneinander verschiedene Helligkeits- und Bilddatenwerte. Zum Beispiel verfügt ein helles Bild über einen hohen Helligkeitswert und Bilddaten R, G, B mit hellem Graupegel, wohingegen ein dunkles Bild über einen niedrigen Helligkeitswert und Bilddaten R, G, G mit dunklem Graupegel verfügt. Gemäß der oben genannten Charakteristik erzeugt die Timingsteuerung 180 verschiedene Steuersignale entsprechend verschiedenen Bereichen/Gebieten eines Bilds mit mehreren, voneinander verschiedenen Helligkeitswerten. Das heißt, dass entsprechend einem auf der Anzeigetafel anzuzeigenden Bild verschiedene Steuersignale für verschiedene Pixeleinheiten auf der Anzeigetafel erzeugt werden.
  • Die PWM-Steuerung 190 empfängt die voneinander verschiedenen Bildsignale entsprechend dem vorbestimmten Bildgebiet von der Timingsteuerung 180 (direkt oder indirekt). Demgemäß erzeugt die PWM-Steuerung 190 Impulssignale, von denen jedes einem von der Timingsteuerung 180 gelieferten Steuersignale entspricht. Danach werden die den Steuersignalen entsprechenden Impulssignale an die mit der PWM-Steuerung 190 verbundene weiße LED-Gruppe 136 gelegt.
  • Die Erzeugung eines derartigen Impulssignals durch die PWM-Steuerung 190 wird nun unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben. Die 6-8 zeigen verschiedene Beispiele eines Impulssignals, und sie demonstrieren verschiedene Verfahren zum Erzeugen eines speziellen Impulssignals entsprechend einem speziellen Steuersignal durch Modifizieren eines anfänglichen, in der PWM-Steuerung 190 erzeugten Basis-Impulssignals.
  • Als Erstes kann ein einem Steuersignal (von der Timingsteuerung zugeführt) entsprechendes Impulssignal unter Verwendung eines der folgenden Verfahren erzeugt werden: eines Verfahrens zum Einstellen des Ein/Aus-Tastverhältnisses einer in der PWM-Steuerung 190, wie in der 6 dargestellt, erzeugten Basis-Impulssignals; eines Verfahrens zum Ändern der Amplitude des anfänglichen Impulssignals, wie es in der 7 dargestellt ist; und eines Verfahrens zum Einstellen des anfänglichen Impulssignals in Zuordnung zu einer Tastverhältnisrate und einer Amplitudenmodulation, wie es in der 8 dargestellt ist.
  • Um ein Bild auf der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 anzuzeigen, wird ein Scanprozess zum Kompensieren einer Zeitverzögerung verwendet, wie es erforderlich ist, um ein Flüssigkristallmaterial zu aktivieren. Bei diesem Scanprozess erzeugt die PWM-Steuerung 190 das mindestens eine Impulssignal entsprechend dem von einem Benutzer gelieferten Helligkeitswert unter Verwendung des Verfahrens zum Ändern des Ein/Aus-Tastverhältnisses und/oder der Amplitude des anfänglichen Basis-Impulssignals, wie oben erörtert.
  • Danach wird das auf diese Weise erzeugte Impulssignal während einer Scanperiode geliefert, um jede weiße LED 136 zu aktivieren, damit die LED 136 Licht abstrahlt. Hierbei haben die weißen LEDs 136 hinsichtlich des Impulssignals die Charakteristik einer Hochgeschwindigkeitsreaktion. Demgemäß können die weißen LEDs 136 die Verzögerung des Flüssigkristallmaterials bei einer Hochgeschwindigkeitsreaktion im Vergleich zu einer Lampe verringern, wie sie bei der einschlägigen Hinterleuchtungseinheit eines LCD verwendet wird.
  • Ein Verfahren zum Steuern des Flüssigkristalldisplays mit dem oben angegebenen Aufbau wird wie folgt beschrieben.
  • Als Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 eine Flüssigkristalldisplay-Tafel beschrieben, bei der die weißen LEDs 136 in 32 verschiedene Gebiete (A, B, C, D, ..., wie in der 9 dargestellt) unterteilt sind. Bei diesem Beispiel, bei dem die Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 über 32 Gebiete verfügt, verfügt jedes der 32 Gebiete über eine ihm entsprechende weiße LED-Gruppe, um Licht auf dieses Gebiet zu liefern. Jede dieser weißen LED-Gruppen ist mit einer oder mehreren weißen LEDs 136 ausgebildet. Demgemäß verfügt die PWM-Steuerung 190 über eine Struktur, die selektiv voneinander verschiedene Impulssignale an die den 32 Gebieten entsprechenden weißen LED-Gruppen (136) liefern kann. Hierbei ist zwar nur eine PWM-Steuerung 190 dargestellt, jedoch kann der LED-Treiber 160 über eine oder mehrere PWM-Steuerungen 190 verfügen, wobei jede Steuerung jeder der weißen LED-Gruppen entspricht. Eine derartige PWM-Steuerung 190 empfängt ein Steuerungssignal von der Timingsteuerung 180, das jedem Gebiet unter den 32 Gebieten entsprechen kann. Danach erzeugt die PWM-Steuerung 190 voneinander verschiedene Impulssignale, die den voneinander verschiedenen Steuersignalen entsprechen, wie sie von der Timingsteuerung 180 geliefert werden. Anders gesagt, wird durch Einstellen des Ein/aus-Tastverhältnisses und/oder der Amplitude des Basis-Impulssignals ein Impulssignal erzeugt, das dem von der Timingsteuerung 180 gelieferten Steuersignal entspricht.
  • Ein derartiges Impulssignal wird an die weiße LED-Gruppe (136) geliefert und in jedem der 32 Gebiete der Flüssigkristalldisplay-Tafel 102 kann durch die weiße LED-Gruppe mit Helligkeitsvielfalt ein Bild mit Helligkeitsvielfalt realisiert werden. Zum Beispiel steuert der Treiber 160 (über ein spezielles Impulssignal) die Helligkeit des von einer LED emittierten Lichts, das auf jedes der 32 Teilgebiete der Anzeigetafel zu strahlen ist, entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels des Bilds für jedes Teilgebiet. Ein Bild kann in einem Gebiet, das eine momentan hohe Helligkeit benötigt, wie eine Explosion oder ein Blitz mit einer Hochgeschwindigkeitsreaktion für eine Bilddarstellung realisiert werden, die ein bewegtes Bild und eine Helligkeit mit hohem Kontrastverhältnis erfordert.
  • Die 10 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen einer Steuervorrichtung eines Flüssigkristalldisplays gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Steuervorrichtung des Flüssigkristalldisplays gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung weist Folgendes auf: eine Flüssigkristalldisplay-Tafel 202 zum Anzeigen eines Bilds; eine Hinterleuchtungseinheit mit einer Anzahl roter, grüner und blauer LEDs (RGB-LEDs) 236 zum Aufstrahlen von Licht auf jedes spezifizierte Gebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel 202; mindestens einen LED-Treiber 260 zum Ansteu ern jeder der RGB-LEDs 236. Alle Komponenten des Flüssigkristalldisplays mit der Ansteuervorrichtung sind funktionsmäßig verbunden.
  • Die Struktur und die Funktionen der Elemente der Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform, jedoch mit Ausnahme der RGB-LEDs 236 und des LED-Treibers 260. So wird eine detaillierte Beschreibung zu identischen Elementen der einfachen Veranschaulichung und der Deutlichkeit halber weggelassen.
  • Die RGB-LEDs 236 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung können nach Bedarf auf verschiedene Arten angeordnet werden. Bei einem Beispiel verfügen die RGB-LEDs 236 über eine rote LED, eine grüne LED und eine blaue LED, die abwechselnd mit bestimmter Reihenfolge mit regelmäßigem Verhältnis (R:G:B) angeordnet sind und ein vorbestimmtes Gebiet entsprechend dieser Anordnung unterteilen. Bei einem anderen Beispiel sind, wenn die Bedeutung von Grün mit relativ hoher Helligkeit im System oder dem Display erhöht ist, die RGB-LEDs 236 mit dem Verhältnis R:G:B angeordnet, d.h. mit der Reihenfolge einer roten LED, einer grünen LED, einer grünen LED, einer blauen LED, einer roten LED, einer grünen LED, einer grünen LED, einer blauen LED usw.
  • Die Anordnung der RGB-LEDs 236 erfolgt für jedes spezifizierte Gebiet. So unterteilt die Steuervorrichtung des Flüssigkristalldisplays gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Bildgebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel 202, und sie kann jedes der Teilgebiete durch selektives Ansteuern einer oder mehrerer der RGB-LEDs 236 selektiv ansteuern.
  • Der LED-Treiber 260 verfügt über Folgendes: eine Timing steuerung 180 zum Erzeugen von voneinander verschiedenen Steuersignalen entsprechend Bilddaten; und eine PWM-Steuerung 190 zum Erzeugen von Impulssignalen, die jeweils einem jeweiligen von der in der 5 dargestellten Timingsteuerung 180 erzeugten Steuersignal entsprechen.
  • Die PWM-Steuerung 190 ist so angebracht, dass sie jede LED 236 entsprechend der Anordnung der RGB-LEDs 236 ansteuert. Zum Beispiel ist die PWM-Steuerung 190 so installiert, dass die RGB-LEDs 236 entsprechend jeder LED gesteuert werden (z. B. kann jede LED selektiv betrieben werden), um die RGB-LEDs 236 entsprechend einem Grundgruppentyp zu steuern (wenn z. B. die LED 236 in der Reihenfolge R:G:B angeordnet sind, werden die LEDs für R, G und B als Gruppe selektiv angesteuert; oder wenn die LEDs 236 in der Reihenfolge R:G:G:B angeordnet sind, werden die LEDs für R, G, G und B als Grundgruppe selektiv angesteuert; usw.), oder um die RGB-LEDs 236 entsprechend einer Klasse mit mindestens einer RGB-LED-Gruppe zu steuern.
  • Nun wird ein Verfahren zum Steuern des Flüssigkristalldisplays mit der oben angegebenen Struktur entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung wie folgt beschrieben.
  • Als Erstes erzeugt die Timingsteuerung 180 ein Steuersignal entsprechend einem Helligkeitswert eines Bilds, entsprechend einem spezifizierten Gebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel 202. Die mit dem Steuersignal versorgte PWM-Steuerung 190 erzeugt entsprechend dem Steuersignal ein jeweiliges Impulssignal, das an die RGB-LED 236 geliefert wird. Auf diese Weise werden mehrere Impulssignale erzeugt und in geeigneter Weise zugeführt, um die LEDs 236 selektiv zu betreiben. Hierbei wird, da das dem Steuersignal der Timingsteuerung 180 entsprechende Impulssignal durch dasselbe Verfahren wie bei der ersten Ausführungsform erzeugt wird, eine Beschrei bung zur Erzeugung des Impulssignals weggelassen. Die mit dem Impulssignal von der PWM-Steuerung 190 versorgte LED 236 erzeugt Licht, das auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel 202 gestrahlt wird. In diesem Zusammenhang kann die LED 236 sichtbare Strahlung auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel 202, entsprechend der zugehörigen Charakteristik, abstrahlen. Zum Beispiel steuert der Treiber 260 (über ein spezielles Impulssignal) die Helligkeit des von einer LED emittierten Lichts, das auf jedes der 32 Teilgebiete der Anzeigetafel zu strahlen ist, entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels eines Bilds für jedes Teilgebiet. Demgemäß kann das Flüssigkristalldisplay unter Verwendung der RGB-LEDs 236 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung partiell den Charakter einer Farbtemperatur und einer Farbkoordinate steuern.
  • Indessen kann, da die weißen LEDs 136 und die RGB-LEDs 236 gemäß der Erfindung im Vergleich zu einer Kaltkathode-Leuchtstofflampe (CCFL = cold cathode fluorescent lamp) gemäß einer einschlägigen Technik und einer Leuchtstofflampe mit externer Elektrode (EEFL = external electrode fluorescent lamp) gemäß einer einschlägigen Technik eine geringe Größe aufweisen kann, die Flüssigkristalldisplay-Tafel 202 nach Bedarf unterteilt werden. Zum Beispiel kann jedes der 32 Teilgebiete bei der in der 9 dargestellten Flüssigkristalldisplay-Tafel 202 weiter in Untergebiete unterteilt werden, und die LEDs können selektiv betrieben werden, um ein jeweiliges der Teilgebiete zu beleuchten. Demgemäß kann das Flüssigkristalldisplay unter Verwendung der weißen LEDs 136 und der RGB-LEDs 236 die Bildqualität verbessern und einen Verschmiereffekt bei einem bewegten Bild verringern.
  • Wie oben beschrieben, unterteilt die Steuervorrichtung des Flüssigkristalldisplays gemäß der Ausführungsform der Erfindung die Flüssigkristalldisplay-Tafel in mindestens zwei Gebiete, und sie kann die mindestens eine LED gemäß einem oder mehreren der Teilgebiete selektiv ansteuern, um Bilder anzuzeigen. Demgemäß ist es möglich, eine partielle Helligkeit zu steuern und partiell eine Steuerung der Helligkeit und eines Farbtemperatur/Farbkoordinate-Charakters bei Verwendung von RGB-LEDs auszuführen. Darüber hinaus ist es, da eine LED über die Charakteristik einer hohen Ansprechgeschwindigkeit hinsichtlich eines Stroms verfügt, einfach, die LED bei einem Bildanzeigeprozess zu steuern, und zwar im Vergleich zu einer Lampe vom Röhrentyp, wie sei bei der einschlägigen Technik verwendet wird. Außerdem wird, da die LED mit Gleichstrom betrieben wird, der Schaltungsaufbau des LED-Treibers vereinfacht, und der Integrationsgrad desselben wird hoch.
  • Obwohl die Erfindung durch in den oben beschriebenen Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen erläutert wurde, ist es vom Fachmann zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass vielmehr verschiedene Änderungen oder Modifizierungen derselben möglich sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzumfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt sein.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum Steuern eines Flüssigkristalldisplays, die mit Folgendem versehen ist: – einer Flüssigkristalldisplay-Tafel mit mindestens zwei Teilgebieten; – einem Lichterzeuger mit mindestens einer Leuchtdiode (LED) zum Abstrahlen von Licht auf jedes Teilgebiet der Flüssigkristalldisplay-Tafel; und – einem Treiber zum Steuern der Helligkeit des durch die LED emittierten Lichts entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels jedes Teilgebiets.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine LED Folgendes aufweist: –mindestens eine weiße LED oder – eine rote, eine grüne und eine blaue LED.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der zu den roten, grünen und blauen LEDs mindestens eine der Folgenden gehört: Rot-grün-blau-LEDs, Rot-grün-grün-blau-LEDs oder Rot-grün-blau-blau-LEDs.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die roten, grünen und blauen LEDs mit bestimmter Reihenfolge vertikal und horizontal angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Treiber: – ein Tastverhältnis eines an die LED gelieferten Signals entsprechend einer Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel während einer Scanperiode vor einer Bildrealisierperiode der Flüssigkristalldisplay-Tafel einstellt (fixiert) und er die Amplitude des Signals so ändert, dass sie der Bezugshelligkeit entspricht; oder – er die Amplitude des an die LED gelieferten Signals ent sprechend der Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel einstellt (fixiert) und das Tastverhältnis des Signals so ändert, dass es der Bezugshelligkeit entspricht.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Timingsteuerung, die mit dem Spitzenwert des Graupegels jedes Teilgebiets versorgt wird, um ein dem Spitzenwert entsprechendes Steuersignal zu erzeugen und dieses an den Treiber zu liefern.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Treiber Folgendes aufweist: – eine Impulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung, die zwischen der Timingsteuerung und der LED angeordnet ist; – einen Schalter, der zwischen der PWM-Steuerung und der LED angeordnet ist, um den Ein/aus-Zustand der LED zu steuern.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die PWM-Steuerung mit einer durch mindestens eine LED gebildeten Leuchtdiodengruppe verbunden ist, um die Stärke eines durch die Timingsteuerung erzeugten Stroms einzustellen.
  9. Flüssigkristalldisplay mit: – einer Flüssigkristalldisplay-Tafel; – einer Hinterleuchtungseinheit mit mehreren Leuchtdioden (LEDs) zum Abstrahlen von Licht auf die Flüssigkristalldisplay-Tafel; und – einem Treiber zum selektiven Ansteuern der LEDs und zum selektiven Steuern der Helligkeit von durch die LEDs erzeugtem Licht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die LEDs aus einer der Folgenden bestehen: – weiße LEDs oder – eine Kombination roter, grüner und blauer LEDs.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die LEDs auf eine der folgenden Weisen angeordnet sind: – eine Abfolge aus einer roten LED, einer grünen LED, einer grünen LED und einer blauen LED; oder – eine Abfolge aus einer roten LED, einer grünen LED, einer blauen LED und einer blauen LED.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Treiber ein Tastverhältnis und/oder eine Amplitude eines Grund-Impulssignals einstellt, um die Helligkeit des durch eine oder mehrere der LEDs erzeugten Lichts zu steuern.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die mehreren LEDs mit einer Matrixkonfiguration angeordnet sind.
  14. Verfahren zum Steuern eines Flüssigkristalldisplays mit einer Flüssigkristalldisplay-Tafel und einem Lichterzeuger, das Folgendes umfasst: – Unterteilen der Flüssigkristalldisplay-Tafel in mindestens zwei Teilgebiete; und – Steuern, entsprechend einem Spitzenwert eines Graupegels jedes Teilgebiets, des Lichterzeugers mit mindestens einer Leuchtdiode (LED), um Licht zu erzeugen und auf jedes der Teilgebiete zu strahlen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem im Steuerungsschritt die mindestens eine LED Folgendes aufweist: – mindestens eine weiße LED oder – eine rote, eine grüne und eine blaue LED.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem zu den roten, grünen und blauen LEDs mindestens eine der Folgenden gehört: Rot-grün-blau-LEDs, Rot-grün-grün-blau-LEDs oder Rot-grün-blau-blau-LEDs.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Steuerungsschritt Folgendes beinhaltet: – Einstellen eines Tastverhältnisses eines an die LED gelieferten Signals entsprechend einer Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel während einer Scanperiode vor einer Bildrealisierperiode der Flüssigkristalldisplay-Tafel und Ändern einer Amplitude des Signals, dass sie der Bezugshelligkeit entspricht; oder – Einstellen der Amplitude des an die LED gelieferten Signals entsprechend der Bezugshelligkeit der Flüssigkristalldisplay-Tafel und Ändern des Tastverhältnis des Signals, dass es der Bezugshelligkeit entspricht.
  18. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Steuerungsschritt Folgendes beinhaltet: – Berechnen des Spitzenwerts des Graupegels jedes Teilgebiets; und – Erzeugen eines Steuersignals entsprechend dem Spitzenwert.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Steuerungsschritt ferner Folgendes beinhaltet: – Erzeugen eines Impulssignals entsprechend dem Steuersignal; und – selektives Steuern der LED unter Verwendung des Impulssignals.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die mindestens eine LED über mehrere LEDs verfügt, die mit einer Matrixkonfiguration angeordnet sind, und der Steuerungsschritt Folgendes beinhaltet: – Unterteilen der mehreren LEDs in mehrere LED-Gruppen und – selektives Betreiben jeder der LED-Gruppen.
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