DE102007040378B4

DE102007040378B4 - Flüssigkristalldisplay und Ansteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102007040378B4
Application number: DE102007040378.1A
Authority: DE
Inventors: Hong Sung Song; Byung Jin Choi
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: JP2008129584A; CN101188093B; US8212764B2; US20080117162A1; JP4918007B2; KR20080045900A; KR101318081B1; DE102007040378A1; CN101188093A

Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit einer Hinterleuchtung, das Folgendes beinhaltet: Berechnen einer Helligkeitskomponente (Y) und von Farbdifferenzkomponenten (U, V) auf Grundlage digitaler Videodaten (Ri, Gi, Bi); Berechnen und Analysieren einer Histogrammverteilung der digitalen Videodaten (Ri, Gi, Bi) unter Verwendung der Helligkeitskomponente (Y); Berechnen von Helligkeitsinformation auf Grundlage der Histogrammverteilung, wobei die Helligkeitsinformation die minimale Helligkeit, die maximale Helligkeit und eine mittlere Helligkeit beinhaltet; Erzeugen eines digitalen adaptiven Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) auf Grundlage von für die Helligkeitsinformation repräsentativen Hinterleuchtungsansteuerungsdaten, die ein digitales Signal beinhalten, das die Treiberleistung, die Treiberspannung und den Treiberstrom der Hinterleuchtung steuert; Wandeln des digitalen adaptiven Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) in ein analoges adaptives Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr); Erniedrigen des analogen adaptiven Helligkeitssteuersignals (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer niedriger Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4), die niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) unterscheiden sich voneinander; Erhöhen des analogen adaptiven Helligkeitssteuersignals (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer hoher Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8), die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) unterscheiden sich voneinander; und Selektives Ausgeben einer der niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) und der hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) auf ein externes Helligkeitssteuerungssignal (Ext-Vbr) hin.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay und ein Ansteuerungsverfahren, und spezieller betrifft sie ein Flüssigkristalldisplay und ein Ansteuerungsverfahren, das die Helligkeit einer Hinterleuchtung adaptiv steuert.
2. Beschreibung der einschlägigen Technik
Flüssigkristalldisplays steuern die Lichttransmission von Flüssigkristallzellen entsprechend einem Videosignal, und sie zeigen ein Bild an. Flüssigkristalldisplays, bei denen für jede Zelle ein Schaltbauteil ausgebildet ist, werden als solche vom Aktivmatrixtyp bezeichnet.
Die 1 zeigt schematisch ein Flüssigkristalldisplay 10 vom Aktivmatrixtyp gemäß der einschlägigen Technik. In der 1 verfügt das Flüssigkristalldisplay 10 über ein System 17, eine Flüssigkristalldisplaytafel 15, eine Hinterleuchtung 16, eine Datentreiberschaltung 13, eine Gatetreiberschaltung 14, eine Timingsteuerung 12, eine Schnittstellenschaltung 11, einen Gleichspannungswandler 18 und einen Umrichter 19. Das System 17 verfügt über ein elektronisches Bauteil, das das Flüssigkristalldisplay 10 zu Anzeigezwecken nutzt. Die Flüssigkristalldisplaytafel 15 verfügt über eine Anzahl mxn von Flüssigkristallzellen Clc, die matrixmäßig angeordnet sind, mit der Anzahl m von Datenleitungen D1 bis Dm und der Anzahl n von Gateleitungen G1 bis Gn, die einander schneiden, wobei an der Schnittstelle ein Dünnschichttransistor (nachfolgend als ”TFT” bezeichnet) ausgebildet ist.
Die Hinterleuchtung 16 strahlt Licht auf die Flüssigkristalldisplaytafel 15. Die Datentreiberschaltung 13 liefert Daten an die Datenleitungen D1 bis Dm der Flüssigkristalldisplaytafel 15. Die Gatetreiberschaltung 14 liefert einen Scanimpuls an die Gateleitungen G1 bis Gn. Die Timingsteuerung 12 steuert die Datentreiberschaltung 13 und die Gatetreiberschaltung 14. Die Schnittstellenschaltung 11 ist zwischen das System 17 und die Timingsteuerung 12 geschaltet. Der Gleichspannungswandler 18 erzeugt Ansteuerungsspannungen für die Flüssigkristalldisplaytafel 15. Der Umrichter 19 steuert die Hinterleuchtung 16 an.
Bei der Flüssigkristalldisplaytafel 15 ist zwischen zwei Glassubstraten ein Flüssigkristall ausgebildet. Auf dem unteren Glassubstrat der Flüssigkristalldisplaytafel 15 schneiden die Datenleitungen D1 bis Dm und die Gateleitungen G1 bis Gn einander. Jede Schnittstelle zwischen den Datenleitungen D1 bis Dm und den Gateleitungen G1 bis Gn ist mit einem TFT versehen. Der TFT liefert Daten auf den Datenleitungen D1 bis Dm auf einen Scanimpuls von den Gateleitungen G1 bis Gn hin an die Flüssigkristallzelle Clc. Zu diesem Zweck ist die Gateelektrode des TFT mit den Gateleitungen G1 bis Gn verbunden, während seine Sourceelektrode mit den Datenleitungen D1 bis Dm verbunden ist. Ferner ist die Drainelektrode des TFT mit der Pixelelektrode der Flüssigkristallzelle Clc verbunden.
Eine Grafikverarbeitungsschaltung des Systems 17 wandelt Analogdaten in digitale Videodaten RGB, und gleichzeitig stellt sie die Auflösung und die Farbtemperatur derselben ein. Die digitalen Videodaten RGB werden, über die Schnittstellenschaltung 11, an die Timingsteuerung 12 geliefert.
Die Schnittstellenschaltung 11 kann ein TMDS(Transition Minimized Differential Signal)-Verfahren oder ein LVDS(Low Voltage Differential Signaling)-Verfahren verwenden. Beim TMDS-Verfahren werden digitale Videodaten auf einen TTL-Pegel oder einen CMOS-Pegel gewandelt, und die gewandelten Videodaten werden parallel übertragen. Beim LVDS-Verfahren werden die digitalen Videodaten RGB in serielle Daten komprimiert, die komprimierten seriellen Daten werden übertragen, und dann werden die komprimierten seriellen Daten zu parallelen Daten wieder hergestellt. Demgemäß können die Frequenz und die Spannung für die digitalen Videodaten RGB kleiner sein, und es kann auch die Anzahl der Signalleitungen verringert werden, die die digitalen Videodaten RGB übertragen.
Die 2 veranschaulicht ein Steuerungsverfahren für eine Hinterleuchtung unter Verwendung der mittleren Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten RGB zur Verwendung bei Flüssigkristalldisplay 10. Die mittlere Helligkeit der digitalen Videodaten RGB für jede Rahmeneinheit wird berechnet, und es wird die Helligkeit der Hinterleuchtung 16 entsprechend der mittleren Helligkeit gesteuert. Wenn der Helligkeitsbereich eines Bildsignals größer wird, kann das Flüssigkristalldisplay 10 unter Verwendung der Hinterleuchtungssteuerung, wie sie in der 2 dargestellt ist, ein deutliches Bild erzeugen.
Das Flüssigkristalldisplay 10 stützt sich alleine auf die mittlere Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten RGB, um die Helligkeit der Hinterleuchtung 16 einzustellen und ein deutliches Bild zu realisieren. Das Flüssigkristalldisplay 10 kann die Farbqualitätswahrnehmung durch einen Benutzer abhängig von einer Änderung der Außenumgebung sowie eine Bildqualität nicht erheblich berücksichtigen.
Beispielsweise kann ein Benutzer den Kontrast eines Bilds aufgrund einer Änderung der Außenbeleuchtung anders wahrnehmen.
Wenn die Außenbeleuchtung klein ist, kann ein Benutzer, obwohl die Hinterleuchtung 16 weniger hell ist, als es der mittleren Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten RGB entspricht, wahrnehmen, dass der Kontrast des Bilds hoch ist. Wenn dagegen die Außenbeleuchtung hoch ist, sollte die Helligkeit der Hinterleuchtung 16 größer als die mittlere Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten RGB sein, und ein Benutzer nimmt das Bild als ein solches mit hohem Kontrast wahr. Demgemäß kann Information zur mittleren Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten RGB alleine keine genaue Bewertung des Bildkontrasts ermöglichen.
Außerdem kann die Vorliebe ein bestimmtes Kontrastniveau abhängig vom Typ eines Bilds verschieden sein. Beispielsweise kann ein Bild, das Sportereignissen, wie Tennis, entspricht, normalerweise höheren Kontrast als ein Bild erfordern, das Filmen entspricht. Jedoch kann es ein bestimmter Benutzer bevorzugen, Filme mit höherem Kontrast anzuschauen. Demgemäß besteht Bedarf an einem Flüssigkristalldisplay, das die Nachteile der einschlägigen Technik überwindet.
US 2004/0257329 A1 beschreibt ein System zur Ansteuerung eines Flüssigkristalldisplays.
DE 692 31 601 T2 beschreibt eine Informationsverarbeitungsvorrichtung.
US 2003/0058235 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeige.
US 2005/0190142 A1 beschreibt ein Verfahren zur Helligkeitssteuerung mit einem externen Helligkeitssteuerungssignal.
US 2003/0184312 A1 beschreibt ein Impedanznetzwerk.
ZUSAMNENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit einer Hinterleuchtung geschaffen. Es werden eine Helligkeitskomponente und Farbdifferenzkomponenten auf Grundlage digitaler Videodaten berechnet. Es wird eine Histogrammverteilung der digitalen Videodaten berechnet und unter Verwendung der Helligkeitskomponente analysiert. Aus der Histogrammverteilung wird Helligkeitsinformation berechnet. Die Helligkeitsinformation beinhaltet die minimale Helligkeit, die maximale Helligkeit und die mittlere Helligkeit. Auf Grundlage von Hinterleuchtungsansteuerungsdaten, die für die Helligkeitsinformation repräsentativ sind, wird ein adaptives Helligkeitssteuerungssignal erzeugt. Die Hinterleuchtungsansteuerungsdaten beinhalten ein digitales Signal, das die Treiberleistung, die Treiberspannung und den Treiberstrom der Hinterleuchtung steuert. Unter Verwendung des adaptiven Helligkeitssteuerungssignals werden mehrere Steuerungsspannungen erzeugt, und eine derselben wird auf ein externes Helligkeitssteuerungssignal hin selektiv ausgegeben.
Bei einer anderen Ausführungsform werden eingegebene digitale Videodaten analysiert, und ein adaptives Helligkeitssteuerungssignal wird auf Grundlage einer Helligkeitsanalyse der eingegebenen digitalen Videodaten erzeugt. Ein externes Helligkeitssteuerungssignal wird über eine Benutzerschnittstelle empfangen. Auf Grundlage des adaptiven Helligkeitssteuerungssignals werden mehrere Helligkeitssteuerspannungen erzeugt. Eine der Helligkeitssteuerspannungen wird auf das externe Helligkeitssteuerungssignal hin ausgewählt. Die Hinterleuchtung wird durch die ausgewählte Helligkeitssteuerspannung gesteuert.
Bei einer weiteren Ausführungsform verfügt ein Flüssigkristalldisplay über einen ersten Prozessor, einen zweiten Prozessor und einen Umrichter. Der erste Prozessor ist so betreibbar, dass er eingegebene Videodaten empfängt und die Helligkeit derselben analysiert. Der erste Prozessor erzeugt eine adaptive Helligkeitssteuerspannung. Der zweite Prozessor ist so aufgebaut, dass er auf Grundlage der adaptiven Helligkeitssteuerspannung mehrere verschiedene Helligkeitsspannungen erzeugt. Die verschiedenen Helligkeitsspannungen repräsentieren verschiedene Helligkeitspegel. Der zweite Prozessor gibt eine der verschiedenen Helligkeitsspannungen auf eine externe Helligkeitssteuerung hin selektiv aus. Der Umrichter ist mit dem zweiten Prozessor und einer Hinterleuchtung verbunden, und er steuert diese auf die ausgewählte Helligkeitsspannung hin an.
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 ein Blockdiagramm, das ein Flüssigkristalldisplay gemäß der einschlägigen Technik zeigt;
2 ist eine Darstellung eines Hinterleuchtungssteuerungsverfahrens zur Verwendung beim Flüssigkristalldisplay der 1;
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Flüssigkristalldisplay gemäß einer Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das die Detailstruktur eines ersten Prozessors zur Verwendung beim Flüssigkristalldisplay der 3 zeigt; und
5 ist ein Blockdiagramm, das die Detailstruktur eines zweiten Prozessors zur Verwendung beim Flüssigkristalldisplay der 3 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die bevorzugten Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 detailliert beschrieben. Die 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Flüssigkristalldisplays 100 zeigt. In der 3 verfügt das Flüssigkristalldisplay 100 über einen ersten Prozessor 112, eine Timingsteuerung 113, eine Gammaspannung-Lieferschaltung 114 und eine Datentreiberschaltung 115. Das Flüssigkristalldisplay 100 verfügt ferner über eine Flüssigkristalldisplaytafel 116, eine Gatetreiberschaltung 117, eine Hinterleuchtung 118, einen Gleichspannungswandler 119 und einen zweiten Prozessor 122. Die Flüssigkristalldisplaytafel 116 verfügt über die Anzahl mxn von Flüssigkristallzellen Clc, die matrixmäßig angeordnet sind. Es existieren eine Anzahl m von Datenleitungen D1 bis Dm und eine Anzahl n von Gateleitungen G1 bis Gn, die einander schneiden, und an der Schnittstelle ist ein Dünnschichttransistor (nachfolgend als ”TFT” bezeichnet) ausgebildet. In der 3 verfügt das System 111 über ein elektronisches Gerät, das das Flüssigkristalldisplay 100 zu Anzeigezwecken verwendet. Das System 111 liefert digitale Videodaten für drei Farben, wie Ri, Gi und Bi, an den ersten Prozessor 112. Das System 111 verfügt über eine Grafikverarbeitungsschaltung, die analoge Daten in die digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi wandelt und gleichzeitig die Auflösung und die Farbtemperatur derselben einstellt. Der erste Prozessor 112 moduliert die digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi, und er gibt Ro, Go und Bo an die Timingsteuerung 113 aus. Das System 111 liefert auch Timingsignale an den ersten Prozessor 112. Die Grafikverarbeitungsschaltung des Systems 111 erzeugt erste Vertikal-/Horizontalsynchronisiersignale Vsync1 und Hsync1, ein erstes Taktsignal DCLK1 und ein erstes Datenaktiviersignal DE1. Das erste Taktsignal DCLK1 tastet digitale Videodaten ab, und das erste Datenaktiviersignal DE1 zeigt eine jeweilige Periode der digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi an. Der erste Prozessor 112 moduliert die Timingsteuersignale Vsync1, Hsync1, DCLK1 und DE1, und er erzeugt zusätzliche Timingsignale Vsync2, Hsync2, DCLK2 und DE2.
Die Timingsteuerung 113 liefert digitale Videodaten Ro, Go und Bo an die Datentreiberschaltung 115. Die Timingsteuerung erzeugt Steuersignale GDC und DDC, die die Gatetreiberschaltung 117 und die Datentreiberschaltung 115 ansteuern, wozu Timingsteuersignale Vsync2, Hsync2, DCLK2 und DE2 verwendet werden. Das Steuersignal GDC der Gatetreiberschaltung 117 beinhaltet ein Gatestartimpuls GSP, ein Gateverschiebetaktsignal GSC und ein Gateausgabeaktiviersignal GOE usw. Das Steuersignal DDC der Datentreiberschaltung 115 beinhaltet einen Sourcestartimpuls SSP, ein Sourceverschiebetaktsignal SSC, ein Sourceausgabeaktiviersignal SOE und ein Polaritätssignal POL usw.
Die Datentreiberschaltung 115 verfügt über eine Gammaspannung-Lieferschaltung 114, die die digitalen Videodaten Ro, Go und Bo auf das Steuersignal DDC hin in eine analoge Gammakompensationsspannung wandelt. Die Datentreiberschaltung 115 liefert die analoge Gammakompensationsspannung als Datenspannung an die Datenleitungen D1 bis Dm der Flüssigkristalldisplaytafel 116. Die Gatetreiberschaltung 117 erzeugt auf das Steuersignal GDC hin einen Scanimpuls für die Gatespannungen VGH und VGL, und sie liefert den Scanimpuls sequenziell an die Gateleitungen G1 bis Gn, um eine Horizontalzeile der Flüssigkristalldisplaytafel 116 auszuwählen, an die ein Datensignal geliefert wird. Eine Spannungsversorgung (nicht dargestellt) des Systems 111 liefert eine Spannung Vcc an den Gleichspannungswandler 119, und sie liefert eine Eingangsgleichspannung Vinv an den Umrichter 120. Der Gleichspannungswandler 119 erzeugt Ansteuerungsspannung für die Flüssigkristalldisplaytafel 116. Der Gleichspannungswandler 119 erzeugt unter Verwendung einer von der Spannungsversorgung des Systems 111 eingegebenen Spannung VCC eine Spannung VDD, eine Spannung VCOM, eine Spannung VGH und eine Spannung VGL. Die Spannung VCOM ist eine Spannung, mit der eine gemeinsame Elektrode der Flüssigkristallzelle Clc versorgt wird. Die Spannung VGH ist eine hohe logische Spannung eines Scanimpulses, die auf einen Spannungspegel über den Schwellenpegel des TFT eingestellt wird und an die Gatetreiberschaltung 117 geliefert wird. Die Spannung VGL ist eine niedrige logische Spannung eines Scanimpulses, die als AUS-Spannung des TFT eingestellt wird und an die Gatetreiberschaltung 117 geliefert wird. Die oben beschriebene Gammaspannung-Lieferschaltung 114 teilt die Spannung VDD und eine Spannung VSS, die auf die Massespannung GND gesetzt wird und die analogen Gammakompensationsspannungen erzeugt, die jeder Graustufe der digitalen Videodaten Ro, Go und Bo entsprechen.
Der erste Prozessor 112 erzeugt ein adaptives Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr, das zum Modulieren von Daten und zum Steuern der Helligkeit der Hinterleuchtung 118 verwendet werden kann. Der zweite Prozessor 112 modifiziert das adaptive Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr vom ersten Prozessor 112 sowie ein externes Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr von einer Benutzerschnittstelle 121, um einen Umrichter 120 zu steuern. Der Umrichter 120 steuert die Hinterleuchtung 118 an, um die Flüssigkristalldisplaytafel 116 zu beleuchten.
Beim Erzeugen des adaptiven Helligkeitssteuerungssignal berechnet der erste Prozessor 112 aus den eingegebenen digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi des Systems 111 eine Histogrammverteilung, und dann hebt er diese an und erzeugt eine modulierte Helligkeitskomponente YM zum Modulieren der eingegebenen digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi entsprechend der modulierten Helligkeitskomponente YM. Der erste Flüssigkristalldisplaytafel 112 moduliert die Timingsignale Vsync1, Hsync1, DCLK1 und DE1 vom System 111, um Timingsignale Vsync1, Hsync1, DCLK1 und DE1 zu erzeugen, die mit den modulierten digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi synchronisiert sind. Der erste Prozessor 112 erzeugt das adaptive Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr auf Grundlage des Analyseergebnisses zu den eingegebenen digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi, und er liefert es an den zweiten Prozessor 122.
Der zweite Prozessor 122 modifiziert das adaptive Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr vom ersten Prozessor 112. Der zweite Prozessor empfängt ein externes Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr von der Benutzerschnittstelle 121, und er erzeugt ein zusammengesetztes Helligkeitssteuerungssignal C-Vbr. Das zusammengesetzte Helligkeitssteuerungssignal C-Vbr steuert einen Treiberstrom, der vom Umrichter 120 an die Hinterleuchtung 118 geliefert wird. Der zweite Prozessor 122 kann im System 111 oder im Umrichter 121 enthalten sein. Der Umrichter 121 steuert die Treiberleistung, die Spannung und den Strom der Hinterleuchtung 118 auf das zusammengesetzte Helligkeitssteuerungssignal C-Vbr vom zweiten Prozessor 122 hin, um die Helligkeit der Hinterleuchtung 118 einzustellen. Die Struktur und die Betriebsabläufe des ersten Prozessors 112 und des zweiten Prozessors 122 werden unten in Zusammenhang mit den 4 und 5 weiter detailliert beschrieben.
Die Benutzerschnittstelle 121 empfängt das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr als Benutzereingabe. Das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr wird durch einen Decodierer (nicht dargestellt) decodiert, um in ein Signal gewandelt zu werden, das durch den zweiten Prozessor 122 verarbeitet werden kann. Wenn das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr einmal gewandelt ist, wird es an den zweiten Prozessor 122 geliefert. Der Decodierer kann im vorderen Teil des zweiten Prozessors 122 liegen. Der zweite Prozessor 122 kann sich im System 111 befinden. Alternativ kann sich der zweite Prozessor 122 im Umrichter 120 befinden. Die Benutzerschnittstelle 121 kann als beliebige verfügbare Schnittstelle realisiert sein: Jedoch sollten eingeschränkte Schnittstellen, d. h. ein OSD (On Screen Display), eine Tastatur, eine Maus und eine Fernsteuerung nicht als Benutzerschnittstelle 121 verwendet werden.
Die 4 ist ein Blockdiagramm, das die Detailstruktur des ersten Prozessors 112 in der 3 zeigt. In der 4 verfügt der erste Prozessor 112 über einen Bildsignalmodulator 130, eine Hinterleuchtungssteuerung 140 und einen Timingsteuersignalgenerator 160. Der Bildsignalmodulator 130 weist einen Helligkeit/Farbe-Teiler 131, einen Verzögerungsteil 132, einen Helligkeit/Farbe-Mischer 133, einen Histogrammanalysator 134, einen Histogrammmodulator 135, einen Speicher 138 und eine Nachschlagetabelle 139 auf. Der Bildsignalmodulator 130 berechnet eine Histogrammverteilung der digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi vom System 111, und dann hebt er diese an. Der Bildsignalmodulator 130 arbeitet so, dass er die digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi entsprechend der angehobenen Histogrammverteilung moduliert.
Der Helligkeit/Farbe-Teiler 131 empfängt die digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi, und er berechnet eine Helligkeitskomponente Y und Farbdifferenzkomponenten U und V. Der Histogrammanalysator 134 berechnet und analysiert für jeden Rahmen unter Verwendung der Helligkeitskomponente Y eine Histogrammverteilung. Es wird der Helligkeitsgrad eines Bilds bestimmt. Der Histogrammanalysator 134 berechnet ferner Helligkeitsinformation, wie den Minimalwert der Helligkeit, den Maximalwert derselben sowie die mittlere Helligkeit usw. auf Grundlage der Histogrammverteilung. Der Histogrammanalysator 134 liefert die Helligkeitsinformation an die Hinterleuchtungssteuerung 140 und den Histogrammmodulator 135. Der Histogrammmodulator 135 liest einen Helligkeitskomponente-Datenwert entsprechend der Helligkeitsinformation aus der Nachschlagetabelle 139 aus, und er erzeugt eine modulierte Helligkeitskomponente YM. Auf Grundlage der modulierten Heiligkeitskomponente YM können die Histogrammverteilung der digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi und der Kontrast eines Bilds angehoben werden.
Aufgrund der angehobenen Histogrammverteilung werden niedrige Graustufenwerte der digitalen Videodaten Ri, Gi und Bi niedriger, und hohe Graustufenwerte derselben werden höher. Die Nachschlagetabelle 139 beinhaltet die modulierte Helligkeitskomponente YM und Hinterleuchtungsansteuerungsdaten. Die modulierte Helligkeitskomponente YM repräsentiert die Helligkeitsinformation. Die Hinterleuchtungsansteuerungsdaten repräsentieren die Helligkeitsinformation vom Histogrammanalysator 134. Der Speicher 138 liest die modulierte Helligkeitskomponente YM bei Anforderung durch den Histogrammmodulator 135 oder die Hinterleuchtungssteuerung 140 aus der Nachschlagetabelle 139 aus, und er liefert sie an den Histogrammmodulator 135 oder die Hinterleuchtungssteuerung 140. Der Verzögerungsteil 132 arbeitet so, dass er die Verarbeitung der Farbdifferenzkomponenten U und V so verzögert, dass die Verarbeitung der modulierten Helligkeitskomponente YM und der Farbdifferenzkomponenten U und V synchronisiert werden kann. Der Helligkeit/Farbe-Mischer 133 erzeugt die digitalen Videodaten Ro, Go und Bo, die über die angehobene Histogrammverteilung verfügen.
Die Hinterleuchtungssteuerung 140 liest die Hinterleuchtungsansteuerungsdaten der Nachschlagetabelle 139 entsprechend der Helligkeitsinformation vom Histogrammanalysator 134 aus dem Speicher 138 aus. Die Hinterleuchtungssteuerung 140 erzeugt das adaptive Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr. Das adaptive Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr bildet digitale Daten, die die Treiberleistung, die Treiberspannung oder den Treiberstrom einer Hinterleuchtung steuern. Das adaptive Helligkeitssteuerungssignal verfügt abhängig von der Helligkeitsinformation über ein anderes Tastverhältnis.
Der Timingsteuersignalgenerator 160 stellt die Timingsignale Vsync1, Hsync1, DCLK1 und DE1 auf Grundlage der digitalen Videodaten Ro, Go und Bo ein. Die digitalen Videodaten Ro, Go und Bo verfügen über die angehobene Histogrammverteilung, und die Timingsignale Vsync2, Hsync2, DCLK2 und DE2 werden mit ihnen synchronisiert. Bei einer anderen Ausführungsform kann sich der Timingsteuersignalgenerator 160 in der Timingsteuerung 113 befinden.
Die 5 ist ein Blockdiagramm, das die Detailstruktur des zweiten Prozessors 122 zeigt. In der 5 verfügt der zweite Prozessor 122 über einen Digital-Analog-Wandler 222 (nachfolgend als ”DAC” bezeichnet), eine erste Helligkeitssteuerung 224, eine zweite Helligkeitssteuerung 226 und einen Multiplexer 228 (nachfolgend als ”MUX” bezeichnet). Der DAC 222 führt eine Digital-Analog-Wandlung des adaptiven Helligkeitssteuerungssignal Al-Vbr vom ersten Prozessor 112 aus, und er liefert das gewandelte Signal an die zweite Helligkeitssteuerung 224 und die zweite Helligkeitssteuerung 226.
Die erste Helligkeitssteuerung 224 setzt die vom DAC 222 gelieferte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr herab und liefert sie an den MUX 228. Die erste Helligkeitssteuerung 224 verfügt über eine Widerstandskette, die die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr in mehrere Spannungen teilt. Mehrere Widerstände sind in Reihe miteinander verbunden. Beispielsweise teilt die erste Helligkeitssteuerung 224 die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr unter Verwendung eines ersten bis fünften Widerstands R1 bis R5.
Der erste bis fünfte Widerstand R1 bis R5 erzeugen eine erste bis fünfte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a1 bis a4 mit einem Wert unter dem der adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr. Die erste adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a1 wird als Spannung an einen ersten Knoten n1 geliefert, die zweite adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a2 wird als Spannung an einen zweiten Knoten n2 geliefert, die dritte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a3 wird als Spannung an einen dritten Knoten n3 geliefert, und die vierte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Ansteuerungsverfahren wird als Spannung an einen vierten Knoten n4 geliefert. Der jeweilige Wert des ersten bis fünften Widerstands R1 bis R5 ist veränderbar. Beispielsweise kann die erste adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a1 durch Einstellen eines passenden Spannungswerts 90 der adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr entsprechen, die zweite adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a2 80%, die dritte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a3 70%, und die vierte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a4 60%. Bei dieser Ausführungsform werden die Widerstände dazu verwendet, die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung zu modifizieren, jedoch stehen verschiedene andere Elemente zur Verfügung.
Die zweite Helligkeitssteuerung 226 hebt die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr an, und sie leitet die modifizierte Helligkeitssteuerspannung an den MUX 228 weiter. Die zweite Helligkeitssteuerung 226 verfügt über mehrere Verstärker, die die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr mit jeweils anderer Verstärkung verstärken. Beispielsweise verstärkt die zweite Helligkeitssteuerung 226 die adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr unter Verwendung eines ersten bis vierten Verstärkers Amp1 bis Amp4. Jeder des ersten bis vierten Verstärkers Amp1 bis Amp4 verfügt über eine andere Verstärkung, und sie dienen zum Erzeugen einer fünften bis achten adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a5 bis a8 mit einem Wert über dem der adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr. Die Verstärkung jedes des ersten bis vierten Verstärkers Amp1 bis Amp4 ist jeweils veränderbar. Die fünfte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a5 kann durch Einstellen eines passenden Spannungswerts auf 110% der adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung Analog Al-Vbr erhöht werden, die sechste adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a6 kann auf 120% erhöht werden, die siebte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a7 kann auf 130% erhöht werden, und die achte adaptive, analoge Helligkeitssteuerspannung a8 kann auf 140% erhöht werden. Bei dieser Ausführungsform sind Verstärker verwendet, jedoch stehen verschiedene andere Strukturen zur Verfügung.
Der MUX 228 gibt eines der mehreren von der ersten Helligkeitssteuerung 224 und der zweiten Helligkeitssteuerung 226 gelieferten adaptiven, analogen Helligkeitssteuerungssignale auf ein externes Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr hin aus. Das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr steuert einen Schaltvorgang des MUX 228, um eines der mehreren adaptiven, analogen Helligkeitssteuerungssignale auszugeben. Beispielsweise wählt der MUX 228 von der ersten bis achten adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung a1 bis a8 eine entsprechend dem decodierten, digitalen, externen Helligkeitssteuerungssignal von 3 Bits aus und gibt es als zusammengesetztes Helligkeitssteuerungssignal C-Vbr aus. Der Benutzer ändert das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr, um von der ersten bis vierten adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung a1 bis Ansteuerungsverfahren eine auszugeben. Es kann ein deutliches Bild ohne Änderung des Kontrasts trotz verschiedener Benutzerumgebungen realisiert werden. Beispielsweise kann ein deutliches Bild ohne erhöhten Kontrast, trotz geringer Außenbeleuchtung, erhalten werden. Ferner kann der Benutzer das externe Helligkeitssteuerungssignal Ext-Vbr so ändern, dass von der fünften bis achten adaptiven, analogen Helligkeitssteuerspannung a5 bis a8 eine ausgegeben wird, wenn der Kontrast erhöht sein sollte, um trotz hoher Außenbeleuchtung, oder wenn hoher Kontrast erforderlich ist, ein deutliches Bild zu erzeugen.
Das zusammengesetzte Helligkeitssteuerungssignal C-Vbr ist ein analoges Signal, und es wird durch einen Analog/PWM-Wandler (nicht dargestellt) im Umrichter 120 in ein Signal PWM mit modulierter Impulsbreite gewandelt. Das Signal PWM mit modulierter Impulsbreite kann einen Treiberstrom einstellen, der an eine Lampe der Hinterleuchtung 118 geliefert wird.
Wie oben beschrieben, ändern das Flüssigkristalldisplay und das Ansteuerungsverfahren den Kontrast entsprechend dem externen Helligkeitssteuerungssignal vom Benutzer. Außerdem kann der Kontrast ferner auf Grundlage der mittleren Helligkeit der eingegebenen digitalen Videodaten bestimmt werden. Demgemäß kann der Energieverbrauch gesenkt werden, der Kontrast kann verbessert werden, und es kann der Vorliebe des Benutzers genügt werden.

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit einer Hinterleuchtung, das Folgendes beinhaltet: Berechnen einer Helligkeitskomponente (Y) und von Farbdifferenzkomponenten (U, V) auf Grundlage digitaler Videodaten (Ri, Gi, Bi); Berechnen und Analysieren einer Histogrammverteilung der digitalen Videodaten (Ri, Gi, Bi) unter Verwendung der Helligkeitskomponente (Y); Berechnen von Helligkeitsinformation auf Grundlage der Histogrammverteilung, wobei die Helligkeitsinformation die minimale Helligkeit, die maximale Helligkeit und eine mittlere Helligkeit beinhaltet; Erzeugen eines digitalen adaptiven Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) auf Grundlage von für die Helligkeitsinformation repräsentativen Hinterleuchtungsansteuerungsdaten, die ein digitales Signal beinhalten, das die Treiberleistung, die Treiberspannung und den Treiberstrom der Hinterleuchtung steuert; Wandeln des digitalen adaptiven Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) in ein analoges adaptives Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr); Erniedrigen des analogen adaptiven Helligkeitssteuersignals (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer niedriger Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4), die niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) unterscheiden sich voneinander; Erhöhen des analogen adaptiven Helligkeitssteuersignals (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer hoher Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8), die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) unterscheiden sich voneinander; und Selektives Ausgeben einer der niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) und der hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) auf ein externes Helligkeitssteuerungssignal (Ext-Vbr) hin.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) kleiner als das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) größer als das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin beinhaltet: Ansteuern der Hinterleuchtung (118) entsprechend der ausgewählten Helligkeitssteuerspannung (a1–a8).
Flüssigkristalldisplay mit: einem ersten Prozessor (112), der so betreibbar ist, dass er eine Helligkeitskomponente (Y) und Farbdifferenzkomponenten (U, V) auf Grundlage digitaler Videodaten (Ri, Gi, Bi) berechnet, eine Histogrammverteilung der digitalen Videodaten (Ri, Gi, Bi) unter Verwendung der Helligkeitskomponente (Y) berechnet und analysiert, Helligkeitsinformation auf Grundlage der Histogrammverteilung berechnet, und ein digitales adaptives Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) auf Grundlage von für die Helligkeitsinformation repräsentativen Hinterleuchtungsansteuerungsdaten erzeugt, die ein digitales Signal beinhalten, das die Treiberleistung, die Treiberspannung und den Treiberstrom der Hinterleuchtung steuert; einem zweiten Prozessor (122), der so strukturiert ist, dass er das digitale adaptive Helligkeitssteuerungssignals (Al-Vbr) in ein analoges adaptives Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) wandelt, das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer niedriger Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) erniedrigt, wobei die niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) sich voneinander unterscheiden, das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) zur Erzeugung mehrerer hoher Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) erhöht, wobei die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) sich voneinander unterscheiden, und eine der niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) und der hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) auf ein externes Helligkeitssteuerungssignal (Ext-Vbr) hin selektiv ausgibt; und einem Umrichter (120), der mit dem zweiten Prozessor (122) und einer Hinterleuchtung (118) verbunden ist und die Hinterleuchtung (118) entsprechend der ausgewählten Helligkeitssteuerspannung (a1–a8) ansteuert.
Display nach Anspruch 5, bei dem das externe Helligkeitssteuersignal (Ext-Vbr) eine Benutzereingabe ist, die über eine Benutzerschnittstelle (121) an den zweiten Prozessor (122) geliefert wird.
Display nach Anspruch 5, bei dem der zweite Prozessor (122) über mehrere Widerstände (R1–R5) verfügt und die mehreren niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) an mehreren Knoten (n1–n4) zwischen den Widerständen (R1–R5) erzeugt werden.
Display nach Anspruch 7, bei dem die niedrigen Helligkeitssteuerspannungen (a1–a4) kleiner als das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) sind.
Display nach Anspruch 5, bei dem der zweite Prozessor (122) über mehrere Verstärker (Amp1–Amp4) verfügt und die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a5–a8) von den Verstärkern (Amp1–Amp4) erzeugt werden.
Display nach Anspruch 9, bei dem die bei dem die hohen Helligkeitssteuerspannungen (a4–a8) größer als das analoge adaptive Helligkeitssteuersignal (Analog Al-Vbr) sind.
Display nach Anspruch 5, bei dem die Helligkeitsinformation betreffend die maximale Helligkeit, die minimale Helligkeit und eine mittlere Helligkeit mindestens eine Helligkeit beinhaltet.
Display nach Anspruch 11, bei dem der erste Prozessor (112) ferner über einen Histogrammmodulator (135) verfügt, der auf Grundlage der Helligkeitsinformation eine modulierte Helligkeitskomponente (YM) erzeugt, wobei der erste Prozessor (112) Ausgangsvideodaten (Ro, Go, Bo) erzeugt, die auf Grundlage der modulierten Helligkeitskomponente (YM) so moduliert sind, dass sie über eine angehobene Histogrammverteilung verfügen.
Display nach Anspruch 12, bei dem eingegebene Videodaten (Ri, Gi, Bi) mit niedrigem Graustufenwert in Ausgangsvideodaten (Ro, Go, Bo) mit niedrigerem Graustufenwert verarbeitet werden, und eingegebene Videodaten (Ri, Gi, Bi) mit hohem Graustufenwert zum Ausgeben von Ausgangsvideodaten (Ro, Go, Bo) mit höherem Graustufenwert verarbeitet werden.
Display nach Anspruch 12, bei dem der erste Prozessor (112) ferner ein modifiziertes Timingsignal (Vsync2, Hsync2, DCLK2, DE2) erzeugt, das entsprechend den Ausgangsvideodaten (Ro, Go, Bo) mit angehobener Histogrammverteilung synchronisiert ist.