液晶显示设备及其驱动方法

专利名称：液晶显示设备及其驱动方法
技术领域：
本公开涉及液晶显示(LCD)设备，更具体地，涉及一种适于防止在画面上限定的 各个块中的混合颜色的LCD设备。背景领域本申请要求2009年8月4日提交的韩国专利申请No. 10-2009-0071632的优先权， 此处以引证的方式并入其全部内容。总体而言，平板显示设备分为发光型和不发光型。发光型显示设备包括阴极射线 管(CRT)、等离子体面板(PDP)、场发射显示(FED)设备等。不发光型显示设备包括IXD设备。LCD设备具有诸如重量轻、功耗低等的特点。但是，LCD设备由于其不发光的特性 而自身不能实现图像。换言之，为了显示图像，IXD设备必须使用来自外部的入射光。因此， 在IXD设备上显示出的图像在暗的环境中不可见。为了解决这个问题，IXD设备被配置成 包括设置在其上的背光单元。背光单元已经广泛地采用了诸如冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯等线性光 源。这样的荧光灯具有诸如尺寸大、功耗高、对亮度苛刻等缺点。因此，在背光单元中使用了对应于点光源的发光二极管(LED)来取代荧光灯。LED 不能在根本上提供在背光单元中使用的足够亮度。另外，原来的LED的制造成本非常高。但是，近来已经开发了拥有足够高的亮度、低制造成本和小功耗的LED。为了生成 二维光，可以使用白光LED形成阵列，或者可以恰当地使用红光、绿光、和蓝光LED形成阵 列。为了提供期望形状的光，可以按照多种LED阵列来构造采用这样的LED的背光单元。因 此，背光单元的性能取决于LED驱动方法。实际上，为了独立地显示各自与所划分的块相对应的成块的图像(此后称为块图 像)，背光单元使得LED分开地布置在多个块中，其中将LCD设备的LCD面板限定为该多个 块，并且独立地驱动这些LED块。在此情况下，各块图像数据可以包括具有高色度级的纯彩 色成分和非彩色成分。因此，在块图像中的彩色域和非彩色域之间的边界中会造成混合的 颜色。更具体地说，由于在IXD面板上限定的块的数量肯定是有限的，因此经常只在IXD 面板的特定块中产生彩色域和非彩色域而相互混合。这样，混合的颜色(或恶化的色调) 经常只出现在IXD面板的特定块中。在背光单元不仅采用白光LED而且还采用红光、绿光、 和蓝光LED时，在块中产生了各个块图像中的这种颜色混合现象。

发明内容
因此，本实施方式致力于一种LCD设备，其基本上消除了由于相关技术的局限和 缺点而引起的一个或更多个问题。本公开的目的是提高一种适于防止在画面上限定的各个块中的混合颜色的LCD 设备。
本实施方式的附加特征和优点将在下面的描述中描述且将从描述中部分地显现， 或者可以通过本实施方式的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别 指出的结构可以实现和获得本实施方式的优点。根据本实施方式的一个总的方面，一种IXD设备包括液晶显示面板，其被配置成 包括形成在由多条选通线和多条数据线限定的区域上的多个液晶单元；背光单元，其被配 置成使用分别具有多个发光二极管的多个发光二极管阵列将光照射在所述液晶显示面板 上；第一调光信号生成器，其被配置成将外部图像数据分成多个块图像数据，并且生成与各 个块图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号；第二调光信号生成器， 其被配置成生成与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；调光模式控制器， 其被配置成通过分析各块数据内的所述红色、绿色、和蓝色数据的直方图来计算最大灰度 值与最小灰度值之间的差值，以根据所述差值得出调光模式控制信号；选择器，其被配置成 根据来自所述调光模式控制器的所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述 第二调光信号中的一方；以及发光二极管驱动器，其被配置成驱动与多个块相对应的所述 多个发光二极管阵列中每一个阵列内的所述多个发光二极管。根据本实施方式的其它方面的LCD设备驱动方法可以应用于LCD设备，该LCD设 备包括液晶显示面板，其被配置成包括形成在由多条选通线和多条数据线限定的区域上 的多个液晶单元；以及背光单元，其被配置成使用分别具有多个发光二极管的多个发光二 极管阵列而将光照射在所述液晶显示面板上。一种驱动LCD设备的方法包括以下步骤将外部图像数据分成多个块图像数据， 并且生成与各块图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号；生成与各块 图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；通过分析各块图像数据内的所述红色、绿 色、和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值与最小灰度值之间的差值，根据所述差值得出 增益值，并且通过将所述增益值与基准增益值进行比较来生成具有不同逻辑电平中的一个 的调光模式控制信号；根据所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述第二调 光信号中的一方；以及根据所选的调光信号来生成驱动与多个块相对应的所述多个发光二 极管阵列中每一个阵列内的所述多个发光二极管所必须的驱动电压。另一种驱动液晶显示设备的方法包括以下步骤将外部图像数据分成多个块图像 数据，并且生成与各块图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号；生成 与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；通过分析各块图像数据内所述红 色、绿色和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值与最小灰度值之间的差值，并且通过将所 述增益值与基准差值进行比较来生成具有不同逻辑电平中的一个的调光模式控制信号；根 据所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述第二调光信号中的一方；以及根 据所选的调光信号来生成驱动与多个块相对应的所述多个发光二极管阵列中每一个阵列 内的所述多个发光二极管所必须的驱动电压。在对下面的附图和详细描述的研究之后，其它系统、方法、特征和优点对于本领域 的技术人员来说将是或将变得明显。意欲将所有这种附加的系统、方法、特征和优点包括在 本描述中，使其落入在本发明的范围之内，并且得到下面的权利要求的保护。本部分中任何 内容不应作为对那些权利要求的限制。结合本实施方式，下面讨论其它的方面和优点。应 当理解，本公开的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本公开的进一步解释。


附图被包括在本申请中以提供对本申请的进一步理解，并结合到本申请中且构成 本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本公开。附图 中图1是示出了根据本公开的实施方式的LCD设备的框图；图2是示出了在图1中示出的LCD面板和背光单元的示意图；图3是在图1中示出的调光信号控制器的详细框图；图4是示出了当在块图像中只包括具有高色度级的纯彩色成分时在块图像数据 中从最高位灰度级的像素数据到最低位灰度级的像素数据累积的像素数据的数量的直方 图；图5是示出了当在块图像中包括具有高色度级的纯彩色成分和非彩色成分时在 块图像数据中从最高位灰度级的像素数据到最低位灰度级的像素数据累积的像素数据的 数量的直方图；以及图6是例示了根据本公开实施方式的、根据输入到LCD设备的图像数据来选择第 一调光模式和第二调光模式之一的顺序的流程图。
具体实施例方式下面将详细描述本公开的实施方式，在附图中例示出了其示例。在下文中介绍的 这些实施方式被提供作为示例，以向本领域的普通技术人员传达其精神。因此，这些实施方 式以不同的形式来实施，由此不限于在此所描述的这些实施方式。另外，为了便于说明附 图，设备的尺寸和厚度可能被夸大地表示。在可能的情况下，相同的标号在包括附图的本公 开中代表相同或类似部件。图1是示出了根据本公开的实施方式的LCD设备的框图。参照图1，根据本公开的 实施方式的IXD设备包括IXD面板100，该IXD面板100被配置成包括多条选通线GLl GLru多条数据线DLl DLm、和多个薄膜晶体管TFT ；选通驱动器110，其被配置成向选通线 GLl GLn施加扫描信号；数据驱动器120，其被配置成向数据线DLl DLm施加数据信号； 定时控制器130，其被配置成控制选通驱动器110和数据驱动器120 ；背光单元140，其被配 置成向IXD面板110照射光；以及背光驱动器150，其被配置成驱动背光单元140。多条选 通线GLl GLn和多条数据线DLl DLm相互交叉布置。薄膜晶体管TFT形成在选通线 GLl GLn和数据线DLl DLm的交叉处，并且用于驱动相应液晶单元Clc。本实施方式的IXD设备还包括第一调光信号生成器160，其被配置成生成与输入 图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号；第二调光信号生成器170， 其被配置成生成与输入图像数据的亮度数据Y相对应的第二调光信号；调光模式控制器 180，其被配置成产生调光模式控制信号；以及选择器190，其被配置成根据调光模式控制 信号来选择第一和第二调光信号中的一种，并且将所选出的调光信号施加于背光驱动器 150。为了生成调光模式控制信号，调光模式控制器180分析输入图像数据的红色、绿色、和 蓝色数据的直方图，并且使用经过分析的直方图来计算最大值与最小值之间的差。另外，调光模式控制器180根据计算出的差得出增益值并将该增益值与基准增益值进行比较，并且 与比较结果相对应地生成具有不同逻辑电平中的一个的模式控制信号。IXD面板100包括夹在两个玻璃基板中间的液晶层(未示出)。多条选通线GLl GLn与多条数据线DLl DLm在两个基板中的下玻璃基板上彼此交叉地形成。形成在选通 线GLl GLn与数据线DLl DLm的各个交叉处的薄膜晶体管TFT响应于各条选通线GL 上的扫描信号，并且将各条数据线DL上的数据信号施加于各个液晶单元Clc。为此，各薄膜 晶体管TFT都包括连接到各条选通线GL的栅极、连接到各条数据线DL的源极、和连接到各 个液晶单元Clc的漏极。IXD面板100的下玻璃基板还包括用于保持在各个液晶单元Clc中充入的电压的 存储电容器Cst。存储电容器Cst可以形成在各个液晶单元Clc与前一条选通线GLi-I之 间。或者，存储电容器Cst可以形成在各个液晶单元Clc与分开的公共线之间。IXD面板100的上玻璃基板包括与装载有薄膜晶体管的下玻璃基板的各像素区相 对地形成的红、绿、和蓝滤色器。该上玻璃基板还包括被形成为处于各滤色器的边缘的黑 底、和被形成为覆盖所有滤色器和黑底的公共电极。黑底用于遮蔽选通线GLl GLru数据 线DLl DLm、和薄膜晶体管TFT。选通驱动器110响应于来自定时控制器130的选通控制信号GCS，并且分别向多条 选通线GLl GLn施加多个扫描信号。多个扫描信号使得在一个水平同步信号的周期中依 次使能多条选通线GLl GLn。数据驱动器120还响应于来自定时控制器130的数据控制信号DCS。另外，数据驱 动器120生成多个像素数据电压，并且只要多条选通线GLl GLn中的任一条被使能就向 多条数据线DLl DLm施加像素数据电压。定时控制器130从自诸如计算机系统的图形模块、电视接收机的图像解调模块的 外部系统(未示出)接收到的同步信号Hsync和Vsync、数据使能信号DE、和时钟信号CLK 中得到选通控制信号GCS和数据控制信号DCS。选通控制信号GCS用于控制选通驱动器 110。数据控制信号DCS用于控制数据驱动器120。另外，定时控制器130重新排列从外部 系统接收到的图像数据，并且向数据驱动器120施加经过重新排列的数据“V数据”。此外，定时控制器130将IXD面板100限定为多个块，并且迫使以区别的方式在块 中重新排列一帧的像素数据。具有各个块图像的多个像素数据分别与包括在LCD面板100 的各个块中的多个像素相对应。从定时控制器130向第一调光信号生成器160和调光模式 控制器180施加在块中重新排列的图像数据。例如，定时控制器130可以将LCD面板100 划分成八块Bl B8，如图2所示。在此情况下，以区别的方式将一帧的像素数据重新排列 为八个块图像。设置在IXD面板100的后表面上的背光单元140包括分别与IXD面板100的第一 到第八块相对应的第一到第八LED阵列140a到140h。第一到第八LED阵列140a到140h 中的每一个都包括布置成第一固定数量的行与第二固定数量的列的多个LED。背光驱动器150生成驱动包括在背光单元140中的多个LED所必需的LED驱动电 压。更具体地说，背光驱动器150向背光单元140施加LED驱动电压，该LED驱动电压用于 独立地驱动分别与IXD面板100的第一到第八块Bl B8相对应的第一到第八LED阵列 140a到140h。来自LED驱动器150的LED驱动电压被生成为具有与由选择器190选出的第一和第二调光信号中的一种信号相对应的占空比(或占空因数(duty cycle))。第一调光信号生成器160从定时控制器130依次接收分别与IXD面板100的第一 到第八块Bl B8相对应的第一到第八块图像数据。第一调光信号生成器160计算各个块 图像数据内的红色、绿色、和蓝色像素数据的平均值，并且生成与红色、绿色、和蓝色平均值 相对应的第一红色、绿色、和蓝色调光信号。第一红色、绿色、和蓝色调光信号被用作颜色调 光信号。或者，第一调光信号生成器160可以检测各个块图像数据内的红色、绿色、和蓝色 像素数据的最大值。在此情况下，第一红色、绿色、和蓝色调光信号取决于具有最大值的红 色、绿色、和蓝色像素数据。从第一调光信号生成器160向选择器190施加包括红色、绿色、 和蓝色调光信号的第一调光信号。第二调光信号生成器170从第一调光信号生成器160接收各个块图像数据的红 色、绿色、和蓝色像素数据的平均值。第二调光信号生成器170在接收到的红色、绿色、和蓝 色像素数据的平均值中检测最大平均值，并且生成与该检测到的最大平均值相对应的第二 调光信号作为控制块图像的亮度Y的亮度调光信号。向选择器190施加在第二调光信号生 成器170中生成的第二调光信号。调光模式控制器180包括块直方图分析器181，该块直方图分析器181被配置成 对由定时控制器130从帧图像数据划分的并与IXD面板100的第一到第八块Bl B8相对 应的第一到第八块图像数据中的每一个的块直方图进行分析，如图3所示。调光模式控制 器180还包括最大灰度差计算器183，该最大灰度差计算器183被配置成使用经过块直方 图分析器181分析的块直方图来计算各个块图像数据的最大灰度值和最小灰度值，并且根 据最大灰度值和最小灰度值得出各个块图像数据的最大灰度差值。调光模式控制器180还 包括增益计算器185和比较器189，该增益计算器185被配置成根据最大灰度差计算器183 提供的最大灰度差值得出各个块图像数据的增益值，该比较器189被配置成将从增益计算 器185施加的增益值与基准增益值进行比较，并且根据比较结果生成具有不同逻辑电平中 的一个的调光模式控制信号。基准增益值被预先设置为适于LCD设备的规格的固定值。块直方图分析器181从定时控制器130依次接收第一到第八块图像数据。块直方 图分析器181区别地以灰度级对各个块图像数据内的红色、绿色、和蓝色像素数据的一个 块进行计数，以提供红色、绿色、和蓝色数据的块直方图，如图4和图5的上部图形图所示。 红色、绿色、和蓝色像素数据与LCD面板100的各个划分出的块内的像素区相对应。在块直 方图分析器181中生成的红色、绿色、和蓝色像素数据的块直方图被施加于到最大灰度差 计算器183。此外，块直方图分析器181可以提供各个块图像数据内的红色、绿色、和蓝色像素 数据的块累积直方图，如图4和图5中的下部图形图所示。为此，块直方图分析器181从最 高位灰度级的像素数据到最低位灰度级的像素数据区别地累积各个块图像数据内的红色、 绿色、和蓝色像素数据的一个块。最大灰度差计算器183根据红色、绿色、和蓝色数据的块直方图得出最大灰度值 和最小灰度值。另外，最大灰度差计算器183计算最大灰度值与最小灰度值之间的差，以获 得最大灰度差值。最大灰度差值被施加到增益计算器185。如果块图像数据仅包括具有高色度级的纯彩色成分，则一个块的像素数据被收敛 到接近192的高灰度范围，如图4的上部直方图所示。因此，该块图像数据的最大灰度差值变得较低。另外，一个块的像素数据的累积数量在几乎全部灰度范围中都具有高值，如图4 的下部直方图所示。相反，当块图像数据包括具有高色度级的纯彩色成分和具有低色度级的非彩色成 分时，一个块的像素数据被分布到接近192的高灰度范围和接近0的低灰度范围，如图5的 上部直方图所示。据此，块图像数据的最大灰度差值变得较高。另外，一个块的像素数据的 累积数量在几乎全部灰度范围中都具有低值，如图5的下部直方图所示。增益计算器185被配置成基于最大灰度差值来计算增益值。为此，增益计算器185 比较最大灰度差值和基准灰度差值(未示出)。如果最大灰度差值等于或小于基准灰度差 值，则增益计算器185将增益值设定为最大值(例如，“2”)。相反，当最大灰度差值大于基 准灰度差值时，增益计算器185使用来自块直方图分析器181的块累积直方图来计算增益 值。更具体地说，增益计算器185使用下面的等式1来计算增益值。增益值表示当在 一个块图像数据中包括纯彩色成分和非彩色成分时一个块图像数据的彩色成分相对于整 个颜色成分的比。等式1
权利要求
一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括液晶显示面板，其被配置成包括形成在由多条选通线和多条数据线限定的区域上的多个液晶单元；背光单元，其被配置成使用分别具有多个发光二极管的多个发光二极管阵列将光照射在所述液晶显示面板上；第一调光信号生成器，其被配置成将外部图像数据分成多个块图像数据，并且生成与各个块图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号；第二调光信号生成器，其被配置成生成与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；调光模式控制器，其被配置成通过分析各块数据内的所述红色、绿色、和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值与最小灰度值之间的差值，以根据所述差值得出调光模式控制信号；选择器，其被配置成根据来自所述调光模式控制器的所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述第二调光信号中的一方；以及发光二极管驱动器，其被配置成驱动与多个块相对应的所述多个发光二极管阵列中每一个阵列内的所述多个发光二极管。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述调光模式控制器包括块直方图分析器，其被配置成分析各块图像数据内的所述红色、绿色、和蓝色数据的所 述块直方图；最大灰度差计算器，其被配置成根据所述块直方图分析器所提供的所述块直方图得出 所述最大灰度值与所述最小灰度值之间的差值；增益计算器，其被配置成根据灰度差值得出增益值；以及比较器，其被配置成通过对计算出的增益值与基准增益进行比较来生成具有不同逻辑 电平中的一个的所述调光模式控制信号。
3.根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中，所述块直方图分析器还被配置成提供 各块图像数据内的所述红色、绿色、和蓝色像素数据的块累积直方图；并且所述增益计算器 还被配置成当所述差值等于或小于基准差值时将所述增益值设定为最大值，并且根据所述 块直方图分析器所提供的所述块累积直方图得出所述增益值。
4.根据权利要求3所述的液晶显示设备，其中，所述增益计算器被配置成根据以下等 式1获得所述增益值，等式1
5.根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中，所述基准增益值对应于当在所述块图像数据中包括高色度级的纯彩色成分和非彩色成分时所述块图像数据内纯彩色成分相对于总颜色成分的比例，并且所述基准增益值具有1 2的范围。
6.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述第一调光信号生成器被配置成计 算各块图像数据内所述红色、绿色、和蓝色像素数据的平均值，并且根据红色、绿色、和蓝色 平均值得出所述第一调光信号。
7.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，所述第二调光信号生成器被配置成从 在所述第一调光信号生成器中生成的所述红色、绿色、和蓝色平均值中选出最高平均值，并 且根据所选的最高平均值得出所述第二调光信号。
8.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述调光模式控制器包括块直方图分析器，其被配置成分析各块图像数据内的所述红色、绿色、和蓝色数据的所 述块直方图；最大灰度差计算器，其被配置成根据所述块直方图分析器所提供的所述块直方图得出 所述最大灰度值与所述最小灰度值之间的差值；增益计算器，其被配置成根据灰度差值得出增益值；以及比较器，其被配置成通过对计算出的差值与基准增益进行比较来生成具有不同逻辑电 平中的一个的所述调光模式控制信号，并且将所述调光模式控制信号施加给所述选择器。
9. 一种驱动液晶显示设备的方法，所述液晶显示设备包括被配置成包括形成在由多 条选通线和多条数据线限定的区域上的多个液晶单元的液晶显示面板；和被配置成使用分 别具有多个发光二极管的多个发光二极管阵列将光照射在所述液晶显示面板上的背光单 元，该方法包括以下步骤将外部图像数据分成多个块图像数据，并且生成与各块图像数据内的红色、绿色、和蓝 色数据相对应的第一调光信号；生成与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；通过分析各块图像数据内的所述红色、绿色、和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值 与最小灰度值之间的差值，根据所述差值得出增益值，并且通过将所述增益值与基准增益 值进行比较来生成具有不同逻辑电平中的一个的调光模式控制信号；根据所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述第二调光信号中的一方；以及根据所选的调光信号来生成驱动与多个块相对应的所述多个发光二极管阵列中每一 个阵列内的所述多个发光二极管所必须的驱动电压。
10. 一种驱动液晶显示设备的方法，所述液晶显示设备包括被配置成包括形成在由 多条选通线和多条数据线限定的区域上的多个液晶单元的液晶显示面板；和被配置成使用 分别具有多个发光二极管的多个发光二极管阵列将光照射在所述液晶显示面板上的背光 单元，该方法包括以下步骤将外部图像数据分成多个块图像数据，并且生成与各块图像数据内的红色、绿色、和蓝 色数据相对应的第一调光信号；生成与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号；通过分析各块图像数据内所述红色、绿色和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值与最 小灰度值之间的差值，并且通过将所述增益值与基准差值进行比较来生成具有不同逻辑电 平中的一个的调光模式控制信号；根据所述调光模式控制信号来选择所述第一调光信号和所述第二调光信号中的一方；以及根据所选的调光信号来生成驱动与多个块相对应的所述多个发光二极管阵列中每一 个阵列内的所述多个发光二极管所必须的驱动电压。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示设备及其驱动方法。该LCD设备可以防止在LCD面板中限定的各个块中的混合颜色。为此，该LCD设备将外部图像数据分成多个块图像数据，生成与各块图像数据内的红色、绿色、和蓝色数据相对应的第一调光信号，并且提供与各块图像数据内的亮度数据相对应的第二调光信号。另外，该LCD设备通过分析红色、绿色和蓝色数据的直方图来计算最大灰度值与最小灰度值之间的差值，并且将计算出的差值与基准差值进行比较。此外，该LCD设备使得能够根据调光模式控制信号来选择第一调光信号与第二调光信号中的一方。
文档编号G09G3/36GK101989415SQ201010245030
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年8月4日
发明者白钦日 申请人:乐金显示有限公司