背光单元及液晶显示器的制作方法

专利名称：背光单元及液晶显示器的制作方法
背光单元及液晶显示器技术领域与本发明相关的装置涉及一种背光单元和液晶显示器，更具体 地，涉及一种包括点光源的背光单元以及具有该背光单元的液晶显示 器。
背景技术：
近年来，例如液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)及有机发光 二极管(OLED)等的平板显示设备己经发展到取代阴极射线管(CRT)的 阶段。在这些平板显示器中，LCD设备包括液晶面板，而液晶面板包括 薄膜晶体管基板、滤色器基板和置于这两个基板之间的液晶层。由于 液晶面板自身并不发光，因此在薄膜晶体管基板后设置向该液晶面板 发光的背光单元。依据液晶面板中的液晶分子的取向条件，来控制从 该背光单元发出的光的透射量。近年来，作为线光源的灯和作为点光源的发光二极管已经被用作 背光单元，而且己经实现了根据用户偏好来局部地控制背光的局部变 暗方法(local dimming method)。局部变暗是一种把包括有发光二极管的光源部分划分成多个区 域、并控制所划分光源部分发出不同的光的技术。如果将那些发出不 同颜色光的发光二极管用作背光单元的光源，则需要开发出多种使用 图像信息来调光的控制方法。发明内容本发明提供一种背光单元，其能够轻易地调节光源部分的颜色特 性，另外，本发明提供一种使用该背光单元的LCD。根据本发明的方面，提供一种LCD，包括液晶面板；液晶驱动 部分，用于处理从外部源输入的图像信号，基于该图像信号来驱动液 晶面板，并输出图像信号的图像信息；向液晶面板提供光的光源部分， 该光源部分包括发出不同颜色光的多个点光源；用户调节部分，用于 调节显示在液晶面板上的图像的颜色特性；以及光源驱动部分，用于 基于图像信息和颜色特性，向点光源提供驱动功率。用户调节部分可以包括用户界面(UI)产生部分，用于产生用 以调节点光源所发出的光的颜色特性的背光颜色调节菜单；以及用户 输入部分，用于选择背光颜色调节菜单，其中，光源驱动部分基于所 选择的背光颜色调节菜单，对提供给点光源的驱动功率进行调节。背光颜色调节菜单可以包括第一颜色调节菜单，用于调节多个 第一颜色的饱和度；以及第二颜色调节菜单，用于调节第二颜色的颜 色模式，其中，第二颜色是两个第一颜色的混合。UI产生部分还可以产生液晶面板颜色调节菜单，用于改变从液晶 驱动部分输出的图像信号的颜色特性，并且，其中，当通过用户输入 部分选择了液晶面板颜色调节菜单时，该液晶驱动部分可以基于所选 择的液晶面板颜色调节菜单，对施加于液晶面板的驱动信号进行调节。如果显示在液晶面板上的图像是运动图像，则光源驱动部分可以 对提供给点光源的驱动功率进行调节，以改变该运动图像的饱和度。图像信息可以包括图像信号的发光信息和颜色信息。该点光源可以包括发光二极管或激光二极管。根据本发明的另一个方面，提供一种背光单元，包括光源部分， 包括发出不同颜色光的多个点光源；以及光源驱动部分，用于基于从 外部源输入的图像信号的图像信息，向点光源提供驱动功率。图像信息可以包括下列信息中的至少一个发光信息、由用户进 行调节的颜色信息以及图像种类信息。如果图像是运动图像，则基于图像种类信息，光源驱动部分可以 对提供给点光源的驱动功率进行调节，以改变运动图像的饱和度。该点光源可以包括发光二极管或激光二极管。


参考附图，本发明的上述和/或其它方面和优点将因下面这些关于 示例性实施例的描述而变得明显且更易理解，附图中图1是根据本发明的第一示例性实施例的LCD的控制框图； 图2是根据本发明的第二示例性实施例的LCD的控制框图；图3是根据本发明的第二示例性实施例的背光颜色调节菜单的视 图；以及图4是根据本发明的第二示例性实施例的液晶面板颜色调节菜单 的视图。
具体实施方式
现在详细讨论本发明的示例性实施例，附图中示出了本发明的示 例，其中，相似的附图标记始终代表相似的元件。为了解释本发明， 下面参照附图来描述这些示例性实施例。在下面的示例性实施例中，用相同的附图标记来表示相同的组 件，并且，仅在第一示例性实施例中代表性地给出对它们的说明，在 其它示例性实施例中则省略之。图1是根据本发明的第一示例性实施例的LCD的控制框图。如图1所示，根据本发明的第一示例性实施例的LCD包括液 晶面板100、液晶驱动部分200、光源部分300、光源驱动部分400和 用户调节部分500。典型地，液晶面板100为矩形，并基于从外部输入的图像信号来 显示图像。液晶面板100由多种驱动信号驱动，例如，从液晶驱动部 分200输出的数据信号和栅极信号。液晶面板IOO包括薄膜晶体管基 板、面向该薄膜晶体管基板的滤色器基板以及置于这两个基板之间的 液晶层，其中，在薄膜晶体管基板上有用于传输扫描信号的栅极线(未 示出)、用于传输数据信号的数据线(未示出)以及栅极线和数据线相交 处的薄膜晶体管(未示出)。此外，在由栅极线和数据线的相交处定义的像素区中形成连接至薄膜晶体管以显示图像的像素电极。根据图像信号和从外部输出的信号的控制信号，液晶驱动部分加栅极信号和对应于图像信号的数据信号。液 晶驱动部分200包括产生栅极信号和各种模拟信号的模拟电压产生部 分、栅极驱动部分、数据驱动部分以及控制这些组件的定时控制器。 液晶驱动部分200向光源驱动部分400输出图像信号的图像信息。图 像信息包括图像信号的发光信息和颜色信息，并且，如果当前显示的 图像是运动图像，则图像信息还包括与运动物体的特殊颜色有关的信 息。举例来说，当船在海上航行或运动员在运动场内运动时，运动图 像的颜色信息被提供给光源驱动部分400，从而即使是在海与船的颜 色接近或运动员与运动场的颜色接近的情况下，也可以改变运动的船 或运动员的颜色。光源部分300包括向液晶面板100发出不同颜色光的多个点光源 310。由于将点光源310用作光源，因此用于对射向液晶面板100的光 的量进行局部调节的局部变暗是可能的，而且，由于点光源310发出 不同颜色的光，因此可以不同地调节光源部分300发出的光的颜色。 将多个点光源310安装在矩形的点光源电路板上，该矩形类似于液晶 面板100的形状。由于在点光源310中产生大量热量，因此，点光源 电路板可以以具有良好导热性的铝为主要材料制成。虽然未示出，但 是为了便于热辐射，该LCD还可以包括热导管、冷却销和冷却风扇等。 该点光源电路板不局限于矩形，而可以被设置为沿液晶面板100的长 边延伸的多种棒状。 -点光源310被设置在点光源电路板的整个背侧。如图1所示，按 照行顺次设置发出红、绿和蓝光的点光源310。作为可选的示例性实 施例，发出红、绿和蓝光的点光源310可以形成三角形的点光源组。 虽然未示出，但是点光源310包括发光芯片、将该芯片连接至点光源 电路板的引线、包围该芯片的塑料模子以及位于该芯片上的硅和凸起。 虽然如上所述，在这个示例性实施例中点光源310是由发光二极管形 成的，但是，点光源310也并不局限于此，只要它们发出不同颜色的 光即可。举例来说，点光源310可以包括激光二极管或碳纳米管。此 外，通过对用作线光源的灯管的长度进行调节也可以提供点光源310。用户调节部分500调节显示在液晶面板100上的图像的颜色特性。图像信号的颜色特性意味着图像的亮度、饱和度等。用户可以通过用户调节部分500，调节图像的颜色浓度。这可以通过控制施加于 液晶面板100的驱动信号或控制提供给光源部分300的驱动功率，来 进行调节。特别地，在这个示例性实施例中，由于光源驱动部分400 基于液晶驱动部分200提供的图像信息来向光源部分300提供驱动功 率，因此，用户可以用各种方式来对图像的颜色进行调节。举例来说， 假定显示了红苹果放置在绿桌子上的图像，则可以控制液晶驱动信号 来增加红苹果的红色的饱和度，并控制光源驱动信号来增加从位于与 绿桌子相对应的部分处的点光源310发出的蓝光的强度。也就是说， 可以同时控制液晶驱动信号和光源驱动信号来按照需要调节图像的颜 色特性。光源驱动部分400基于从液晶驱动部分200输出的图像信息和从 用户调节部分500输出的颜色特性信息，向光源部分300提供驱动功 率。可以对光源部分300 (包括照射到液晶面板100的点光源310)所 发出的光的发光进行整体或局部地调节。点光源310的发光取决于提 供给点光源310的驱动功率的强度，而光源驱动部分400基于图像信 息和颜色特性信息，向不同的点光源310提供不同的驱动功率。典型 地，将向液晶面板100提供光的光源部分300以及光源驱动部分称为 背光单元。除了上述元件之外，各种示例性实施例可以通过结合其它元件来 实现本发明。图2是根据本发明的第二示例性实施例的LCD的控制框图。如 图2所示，根据第二示例性实施例的LCD包括液晶面板100、定时控 制器210、数据驱动部分220以及定时控制器210所控制的栅极驱动 部分230。此外，LCD还包括用户输入部分510、用户界面(UI)产生部 分520、光源控制器410、脉宽调制(PWM)产生部分421、 422和423 以及包括开关元件的逆变器430。这里，用户输入部分510和用户界 面(UI)产生部分520用作用户调节部分，而光源控制器410、脉宽调制 (PWM)产生部分421、 422和423及逆变器430用作光源驱动部分。定时控制器210从外部图像源接收RGB图像信号R、 G和B以及控制输入信号，以便控制这些RGB图像信号的显示。定时控制器 210基于控制输入信号，产生栅极控制信号、数据控制信号和电压选 择控制信号(VSC)，并完全依照液晶面板100的运行状态，转换从外 面输入的RGB图像信号R、 G和B，向栅极驱动部分230传输栅极控 制信号、向数据驱动部分220传输数据控制信号和所处理的RGB图 像信号R、 G和B、并向灰度级电压产生部分(未示出)传输电压选择控 制信号(VSC)。此外，定时控制器210向光源控制器410输出与从图 像源输入的RGB图像信号的灰度级相对应的发光信息以及用户所调 节的颜色信息和图像种类信息等。输出到栅极驱动部分230的栅极控制信号包括:命令开始输出栅 极导通脉冲(栅极信号的高间隔)的垂直同步起始信号(STV)、控制该栅极导通信号的输出时间的栅极时钟信号以及限制该栅极导通脉冲的宽 度的栅极导通使能信号(OE)等。输出至数据驱动部分220的数据控制 信号包括命令开始输入灰度级信号的水平同步起始信号(STH)、向 数据线施加相应数据电压的负载信号(LOAD或TP)、对数据电压的极 性进行反转的反转控制信号(RVS)以及数据时钟信号(HCLK)等。栅极驱动部分230也被称为扫描驱动器，其连接至栅极线，以向 栅极线施加栅极信号，栅极信号是栅极导通电压Von和栅极截止电压 Voff的组合。数据驱动部分220也被称为源驱动器，其从灰度级电压产生部分 接收灰度级电压，并在定时控制器210的控制下选择灰度级电压，而 且还向数据线施加数据电压Vd。光源控制器410基于从外部源输入的图像信息，向PWM产生部 分421、 422和423输出变暗信号(dimming signal)。也就是说，光源 控制器410将图像信息处理并改变为能够调节施加于点光源310的驱 动功率的强度的变暗信号，并向PWM产生部分421、 422和423输出 变暗信号。基于输出至PWM产生部分421、 422和423的变暗信号， 对点光源310的发光量进行调节，并且，通过不同的红、绿和蓝色的 光的组合，改变提供给液晶面板100的光的颜色和饱和度。逆变器430包括电感器L、 二极管D、用于稳定功率的电容器C和开关部分SW。这里，电感器L连接至输入基本功率的电源Vs和开 关部分SW，而二极管连接在每一个PWM产生部分421、 422和423 与驱动功率的输出端之间。开关部分SW用于控制从电源Vs流至点 光源310的电流，可以被提供为金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，该MOSFET由来自PWM产生部分421、 422和423的 PWM控制导通/截止。根据开关部分SW的开/关状态，对提供给点光 源310的电流量进行调节，从而确定点光源310的亮度。PWM产生部分421、 422和423执行用于开关部分SW的PWM 控制，以根据预定的命令值来保持点光源310的亮度。也就是说，PWM 产生部分421、 422和423产生用于开/关开关部分SW的PWM信号。UI产生部分520产生UI， UI包括用于调节点光源310所发出 的光的颜色特性的背光颜色调节菜单，用于调节显示在液晶面板100 上的图像信号的颜色特性的液晶面板颜色调节菜单，以及用于调节显 示在液晶面板100上的运动图像的饱和度的运动图像饱和度调节菜 单。如图2所示，UI显示在液晶面板IOO上。用户输入部分510用于选择并调节由UI产生部分520产生的UI。 提供用户输入部分510，以允许用户选择和输入图像信号的颜色特性， 用户输入部分510包括键或按钮和键信号产生部分，该键信号产生部 分产生对应于键或按钮的操作的键信号。用户输入部分510可以为遥 控器、鼠标、键盘或触摸板，也可以设于LCD的机壳之外。此外，用 户输入部分510包括从设备(例如，遥控器)接收控制信号的信号接 收部分。如果通过用户输入部分510改变了图像信号的颜色特性，则 将所改变的颜色特性的相关信息输入至定时控制器310和光源控制器 410，并通过控制定时控制器310和光源控制器410来改变施加于液晶 面板100的图像信号并调节点光源310所发出的光的强度。如图2所示，背光颜色调节菜单显示在液晶面板IOO上。图3示 出了根据本发明的第二示例性实施例的背光颜色调节菜单，而图4示 出了根据本发明的第二示例性实施例的液晶面板颜色调节菜单。在这个示例性实施例中，背光颜色调节菜单包括第一颜色调节菜 单610和第二颜色调节菜单620。第一颜色调节菜单610被提供为加深点光源310所发出的光的颜色。也就是说，第一颜色调节菜单610 可以用来加强所显示的图像的饱和度。在这个示例性实施例中，第一 颜色调节菜单610包括红色调节条(BLU-RED) 611、绿色调节条 (BLU-GREEN) 612和蓝色调节条(BLU-BLUE) 613。这些调节条 由0-100之间的饱和指数指示，以调节饱和度。举例来说，如果用户 希望强调蓝天，则该用户可以调节蓝色调节条(BLU-BLUE) 613，使 其接近于100。如果用户希望弱化绿色草地，则该用户可以降低绿色 调节条(BLU-GREEN) 612的饱和指数。这祥，对于红色、绿色和蓝 色中的每一个，用户都可以有选择地调节其饱和度。提供第二颜色调节条620，以调节由红、绿和蓝色(多个第一颜 色)中的两种颜色混合而成的混合颜色模式。混合颜色被称为第二颜 色。也就是说，第二颜色调节条620被提供用于加强混合颜色中的两 个第一颜色中的一个。当混合红色和绿色时，第二颜色是黄色；当混 合绿色和蓝色时，第二颜色是青色；当混合蓝色和红色时，第二颜色 是品红。为此，第二颜色调节条620包括黄色模式条621、青色模式 条622和品红模式条623，每一个模式条都包括界线(I)。当界线(I)偏 向一侧时，则强调特定的颜色。举例来说，如果用户希望表达接近于 红色的黄色，则该用户朝红色方向移动界线(I)。如果用户希望表达接 近于蓝色的品红，则该用户朝蓝色方向移动界线(I)。在这个示例性实施例中，UI产生部分520产生第二颜色调节条 620，以防止由于通过第一颜色调节条610来加强红、绿和蓝色的饱和 度而可能出现的其它的颜色改变，并加强补色对比(complementary color contrast)。 举例来说，如果显示红苹果放置在品红桌子上的图 像，那么，当红色调节条611的饱和指数增大并且品红调节条623的 界线(I)朝蓝色方向移动时，红色和品红两个颜色可以被更清楚地表 现。作为可选的示例性实施例，第一颜色可以被设置为青色、品红和 黄色，而第二颜色可以被设置为红色、绿色和蓝色，并且，也可以设 置不同于上述颜色的颜色。提供图4中所示的液晶面板颜色调节菜单630，以改变从液晶驱动部分(即，定时控制器210)输出的图像信号的颜色特性，液晶面 板颜色调节菜单630包括红色调节条(LCD-RED) 631、绿色调节条 (LCD-GREEN) 632和蓝色调节条(LCD-BLUE) 633。结合背光颜 色调节菜单610和620，液晶面板颜色调节菜单630以更多的方式来调节显示在液晶面板ioo上的图像的颜色。此外，在这个示例性实施例中，如果显示在液晶面板ioo上的图 像是运动图像，则光源控制器410对提供给点光源310的驱动功率进 行调节，由此可以改变该运动图像的饱和度。举例来说，假定显示了 身穿绿色运动装的运动员在绿色的草地上踢足球的图像。如果为清楚 地显示该运动员而对液晶面板颜色调节菜单630的绿色调节条632和 背光颜色调节菜单620的绿色调节条622进行调节，则该绿色草地的 饱和度也增大，这样，就难以清楚地分辨运动员和草地。在这种情况 下，如果使用图4中所示的运动图像饱和度调节菜单640来改变饱和 度，则该运动的运动员的绿色运动装就可以与草地区别开来。光源控 制器410可以基于从定时控制器210接收的图像信息，来确定什么颜 色的图像是运动图像。用户可以通过调节运动图像饱和度调节菜单 640，来增大或减小运动图像的饱和度，或者，可以通过不选择运动图 像饱和度调节菜单640而不使用运动图像的饱和度调节功能。这样，本发明的LCD可以通过调节图像信号本身来调节图像的 颜色，而且，通过对向液晶面板100提供不同颜色的光的点光源310 进行调节，本发明的LCD还可以以更多的方式来调节图像的颜色。由上述说明可知，本发明提供了一种背光单元，其能够轻易地调 节光源部分的颜色特性，另外，本发明提供了一种使用该背光单元的 LCD。虽然已经显示和描述了本发明的几个示例性实施例，但本领域的 技术人员可以理解，可以对这些示例性实施例进行改变，而并不偏离 本发明的原则和精神，本发明的范围定义在权利要求及其等价物中。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括液晶面板；液晶驱动部分，用于处理图像信号，基于该图像信号来驱动液晶面板，并输出该图像信号的图像信息；向液晶面板提供光的光源部分，该光源部分包括发出不同颜色光的多个点光源；用户调节部分，用于调节显示在液晶面板上的图像的颜色特性；以及光源驱动部分，用于基于图像信息和颜色特性，向所述多个点光源提供驱动功率。
2. 如权利要求l所述的液晶显示器，其中，用户调节部分包括 用户界面(UI)产生部分，用于产生背光颜色调节菜单，所述背光颜色调节菜单用于调节点光源所发出的光的颜色特性；以及用户输入部分，用于选择背光颜色调节菜单，其中，光源驱动部分基于所选择的背光颜色调节菜单，对提供给 点光源的驱动功率进行调节。
3. 如权利要求2所述的液晶显示器，其中，背光颜色调节菜单 包括第一颜色调节菜单，用于调节多个第一颜色的饱和度；以及 第二颜色调节菜单，用于调节第二颜色的颜色模式，其中，第二 颜色是第一颜色中的两个的混合。
4. 如权利要求2所述的液晶显示器，其中，UI产生部分还产生 液晶面板颜色调节菜单，所述液晶面板颜色调节菜单改变从液晶驱动 部分输出的图像信号的颜色特性，而且，其中，如果通过用户输入部分选择了液晶面板颜色调节菜单，则 液晶驱动部分基于所选择的液晶面板颜色调节菜单，对施加于液晶面 板的驱动信号进行调节。
5. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，如果显示在液晶面板上的图像是运动图像，则光源驱动部分对提供给所述多个点光源的 驱动功率进行调节，从而改变运动图像的饱和度。
6. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，图像信息包括图像信号的发光信息和颜色信息。
7. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述多个点光源包 括发光二极管或激光二极管。
8. —种背光单元，包括-光源部分，包括发射不同颜色光的多个点光源；以及 光源驱动部分，用于基于图像信号的图像信息，向所述多个点光 源提供驱动功率。
9. 如权利要求8所述的背光单元，其中，图像信息包括下列信 息中的至少一个发光信息、颜色信息以及图像种类信息。
10. 如权利要求9所述的背光单元，其中，如果图像是运动图像， 则光源驱动部分基于图像种类信息，对提供给所述多个点光源的驱动 功率进行调节，从而改变运动图像的饱和度。
11. 如权利要求8所述的背光单元，其中，点光源包括发光二极 管或激光二极管。
全文摘要
公开了一种背光单元和一种具有该背光单元的液晶显示器，该液晶显示器包括液晶面板；液晶驱动部分，用于处理从外部源输入的图像信号，基于图像信号来驱动液晶面板，并输出图像信号的图像信息；向液晶面板提供光的光源部分，所述光源部分包括发出不同颜色光的多个点光源；用户调节部分，用于调节显示在液晶面板上的图像的颜色特性；以及光源驱动部分，用于基于图像信息和颜色特性，向点光源提供驱动功率。
文档编号G02F1/133GK101221308SQ20071019693
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月6日 优先权日2006年12月22日
发明者康虎雄 申请人:三星电子株式会社