背光裝置、其控制方法以及顯示裝置的製作方法
2023-06-10 17:32:31 2
專利名稱：背光裝置、其控制方法以及顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於使用能夠顯示白光的發光元件的背光裝置的照明控制技木。
背景技術：
近年來，開發了液晶顯示(IXD)裝置，作為具有高清晰度、廣色域、低功耗的顯示裝置。在用於背光裝置的光源単元中，作為發光二級管(以下簡稱為「LED」)，使用白光LED或能夠通過將RGB色光等混合而顯示白光的LED。在液晶顯示裝置上進行視頻顯示期間，視頻圖像會出現模糊。這是由液晶板中使用的液晶分子的響應速度慢引起的。日本特開2000-321551號公報提出了如下ー種方法在液晶板響應期間停止對背光裝置的LED供電，並進行閃爍掃描。然而，由於利用這種方法出現畫面亮度下降及閃爍，因此日本特開2008-145909號公報公開了一種在全畫面上插入黑圖像或灰圖像的技術，作為改進方法。另外，日本特開2007-133407號公報公開了ー種使用白光光源及RGB光源的背光顯示器。為實現廣色域的高效發光，在低亮度狀態下使用RGB光源，並且當對亮度的要求值增大時，向RGB光源添加白光光源。一般來講，在諸如LED的發光元件中，在能夠單獨提供白光照明的白光光源和能夠通過將RGB色光等混合來提供白光照明的光源之中，能夠單獨提供白光照明的白光光源的色域更廣。因此，在日本特開2007-133407號公報中公開的技術中，由於在低亮度狀態下或高亮度狀態下發光的光源不同，因此色域隨顯示的亮度而變化。
發明內容
本發明的背光裝置使用能夠提供白光照明的發光元件，減少了因顯示的亮度不同 而引起的色域變化，並提高了視頻觀看特性(viewing characteristics)。根據本發明的ー個方面，提供了一種背光裝置，其包括第一光源単元和第二光源単元，所述第一光源単元包括能夠提供白光照明的發光元件，所述第二光源単元包括特性與所述第一光源単元的發光元件的特性不同的、能夠提供白光照明的發光元件。另外，所述背光裝置還包括照明控制單元，該照明控制單元通過依次掃描所述第一光源単元的被劃分為多個分割區域的發光元件來激活所述第一光源単元，同時持續激活所述第二光源単元。根據本發明的背光裝置使用能夠提供白光照明的發光元件，減少了因顯示的亮度不同而引起的色域變化，並提高了視頻觀看特性。通過以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發明的其他特徵將變得清楚。
圖I是示出背光裝置100的結構示例的框圖，該框圖與圖2A、圖2B及圖3—起用於說明本發明的第一實施例。圖2A是圖I中示出的LED光源單元150的立體圖。圖2B是示出白光LED單元的點亮順序的說明圖。
圖3是例示了各LED單元的點亮定時的圖。圖4是示出背光裝置300的結構示例的框圖，該框圖與圖5 —起用於說明本發明的第二實施例。圖5是例示了各LED單元的點亮定時的圖。
具體實施例方式在下面的實施例中，將說明使用白光LED元件作為白光發光元件並使用能夠通過利用RGB混色來顯示白光的LED元件組的背光裝置和顯示裝置。第一實施例
圖I是示出根據本發明第一實施例的背光裝置100的結構示例的框圖。在背光裝置100中，電源單元101向布置於LED光源單元150中的各LED提供電源電壓。LED光源單元150是用於背光光源的LED陣列基板。在本示例中，第一光源単元配備有能夠單獨提供白光照明的多個白光LED光源(白光LED単元103至106)。另外，第二光源単元配備有通過混合RGB原色光獲得白光的LED光源(以下稱為「RGB LED單元」)102。也就是說，第一光源単元包括能夠提供白光照明的發光元件，第二光源単元包括特性與第一光源単元的發光元件的特性不同的、並且能夠提供白光照明的發光元件。在圖I中，以疊置狀態示出了第一光源単元和第二光源単元。RGB LED單元102由各自發出RGB色光中的一種色光的多個LED構成，並且通過混色在整個背光裝置上發出白光。第一光源単元由使用白光LED的白光LED単元103至106構成，如圖2A和圖2B所示，這些白光LED単元在通過沿背光光源的縱向將背光光源劃分成四個區域而形成的分割區域上發光。具體地說，白光LED単元103至106分別對應於自畫面的上部至下部劃分的上部、中上部、中下部及下部的分割區域，並按如下所述的順序進行照明控制。電流源107至111以恆定電カ驅動各LED。電流源107連接到RGB LED單元102，並且電流源108至111分別連接到白光LED單元103至106。另外，電流源108至111分別經由開關元件112至115接地，而電流源107不經由開關元件接地。控制單元116用作照明控制單元，該照明控制單元根據圖像處理單元118輸出的定時信號，執行使背光光源的LED發光的定時控制，並通過接通開關元件112至115點亮白光LED單元103至106。IXD顯示單元117是根據圖像處理單元118輸出的圖像信號進行圖形、字符和圖像等的圖像顯示的液晶顯示設備。通過對構成背光裝置的LED光源單元執行開關控制，能夠實現點亮狀態和熄滅狀態。圖2A是圖I中所示的LED光源單元150的結構示例的立體圖。LED光源単元150採用將LED布置在顯示器的背面並且相對於掃描線的方向平行排列的陣列基板型。在基板上縱橫布置有以4個LED為ー組的發光元件組。將4個LED(例如白光LED、紅光LED、藍光LED和綠光LED)安排為一組。設置在各分割區域中的白光LED分別由圖I中所示的白光LED單元103至106構成。另外，紅光LED、藍光LED和綠光LED能夠通過混色提供白光照明，它們構成了圖I中所示的RGBLED単元102。一般而言，在使用RGB LED通過混色進行白光照明的情況下，發光效率比使用白光LED的白光照明低，但是能夠實現廣色域顯示。在本實施例中，通過沿縱向將整個畫面分割為四個區域來進行對白光LED単元103至106的發光控制。然而，分割位置和LED的個數因顯示區域的尺寸和性能而不同。另夕卜，即使結構不是將4個LED (由RGB3原色光LED和白光LED組成)安排為ー組的結構，如果能夠通過混色來提供白光照明的LED可以將整個畫面點亮，並且各白光LED単元均可以被獨立驅動，則可以使用任何的結構。在這種情況下，能夠對於整個畫面統ー控制構成RGBLED單元102的各LED。圖2B示出了針對配置在LED光源單元150中的白光LED單元執行的照明控制的順序。IXD顯示單元117被線序驅動，並且以從畫面的上部開始的順序完成顯示響應。例如，白光LED單元103是對應於畫面的上部區域的光源単元，白光LED單元104是對應於中上部區域的光源単元，白光LED単元105是對應於中下部區域的光源単元，而白光LED単元 106是對應於下部區域的光源単元。如箭頭S所示，配合IXD顯示單元117的顯示畫面，以從畫面的上部區域、經中上部區域、再經中下部區域至下部區域的順序，對被分割到四個區域中的LED單元執行照明控制。如虛線的箭頭所示，當下部區域的點亮完成後，照明控制再次回到上部區域並重複點亮循環。圖3是例示了 LED單元的點亮定時的圖。「R」、「G」、「B」示出構成RGB LED單元102的各LED的點亮狀態。「W」旁邊標示的上、中上、中下及下示出分別對應於畫面的上部區域、中上部區域、中下部區域以及下部區域的白光LED的點亮狀態。「0N」表示LED的點亮狀態，「OFF」表示LED的熄滅狀態。在每秒顯示60幀圖像的情況下，能夠顯示一幀圖像的時間對應於約16. 7ms (毫秒)的時間。RGB LED單元102處於持續點亮狀態，而白光LED單元103至106被依次掃描點亮。具體地說，在寫入圖像信號後，在ー個幀周期內依次執行僅針對各分割顯示區域的白光LED的點亮操作。在各幀內，首先白光LED單元103被點亮，在它被熄滅的時刻，下一白光LED単元104被點亮。隨後，在白光LED単元104被熄滅的時刻，下一白光LED単元105被點亮。在白光LED単元105被熄滅並且在幀的最後處白光LED単元106被點亮之後，在該幀周期結束時該LED単元被熄滅，並且操作進入下ー幀。RGB LED單元102以相當於100cd/m2的光量被持續點亮。另外，在白光LED單元103至106被點亮時，包括RGB LED單元102的光量的、發出的總光量為200cd/m2。按圖3中所示的圖案反覆執行掃描點亮，並且在RGB LED単元102通過混色來進行白光照明的部分與白光LED単元被依次點亮的部分之間，產生亮度差。由於利用圖3中所示的圖案掃描點亮具有200cd/m2的高亮度的部分，因此對觀察者而言，具有lOOcd/m2的低亮度的部分相對呈現灰色。也就是說，由於低亮度的部分呈現灰色，因此低亮度的部分與高亮度的部分之間的對比度差變小，閃爍變得不明顯。在第一實施例中，由於使通過混色產生白光的RGB LED単元102對於整個背光裝置發光，並使白光LED単元103至106通過在分割區域內按畫面縱向被依次掃描而發光，因此實現了廣色域顯示。另外，獲得了閃爍變得不明顯並且提高了顯示裝置的視頻觀看特性的效果。在本實施例中，對使用白光LED元件作為白光發光元件、同時使用能夠通過利用RGB混色來顯示白光的LED元件組的情況進行了說明，但並不限於此。例如，可以使用以下結構使用能夠通過RGB混色來提供白光顯示的兩種或更多種的發光元件組，它們在混色情況下的白光發光的色域及功耗等特性不同。另外，可以使用以下結構使用發出白光時色域及功耗特性不同的、能夠單獨提供白光照明的兩種或更多種的白光發光元件。也就是說，本發明也適用於使用了如下結構的情況由於使用被持續點亮的發光元件(組)和被掃描點亮的發光元件(組)，導致白光發光期間的色域及功耗等不同。第二實施例接下來，說明本發明的第二實施例。在第二實施例中，可以選擇利用第一實施例的第一控制模式(以下稱為「廣色域模式」)和降低功耗的第二控制模式(以下稱為「低功耗模式」)。圖4是示出根據第二實施例的背光裝置300的結構示例的框圖。第二實施例與第一實施例之間的不同在於，可以通過模式切換單元351來切換布置在LED光源單元350中的LED的照明控制。因此，以下將說明第二實施例與第一實施例之間的不同點，通過對於相 同的部分使用已使用的標記，來省略對它們的說明。在本示例中，設置有4個RGB LED單元360至363，它們分別與白光LED單元103至106成組。例如，RGB LED單元360與白光LED單元103對應於畫面的上部區域，而RGBLED單元361與白光LED單元104對應於畫面的中上部區域。另外，RGB LED單元362與白光LED單元105對應於畫面的中下部區域，而RGB LED單元363與白光LED單元106對應於畫面的下部區域。以恆定電カ驅動白光LED單元103至106的電流源108至111，分別經由開關元件112至115接地。另外，以恆定電カ驅動RGB LED單元360至363的電流源365至368，分別經由開關元件370至373接地。依據模式切換單元351選擇的照明控制模式，控制單元116根據圖像處理單元118輸出的定時信號，控制使作為背光光源的LED發光的定時。這樣，通過對開關元件112至115的接通控制，將白光LED單元103至106分別點亮，並且通過對開關元件370至373的接通控制，將RGBLED單元360至363分別點亮。用於布置在LED光源單元350中的LED的照明控制方法與第一實施例的情況相同，但在白光LED單兀和RGB LED單兀中的任一個可以被掃描點亮這一點上不同。在本實施例中，可以通過模式切換單元351選擇如下照明控制· RGB LED単元被持續點亮，而白光LED単元被掃描點亮(廣色域模式時)。 白光LED単元被持續點亮，而RGB LED単元被掃描點亮(低功耗模式時)例如，模式切換單元351可以按照用戶選擇的模式，選擇照明控制模式。另外，模式切換單元351還可以依據IXD顯示單元117顯示的圖像，選擇照明控制模式。在這種情況下，控制單元116從圖像處理單元118獲得與IXD顯示單元117上顯示的圖像相關的信息，並將該信息發送給模式切換單元351。例如，控制單元116可以基於附加於圖像的元數據等，獲得圖像的色域信息和像素數信息。另外，模式切換單元351依據獲得的信息選擇照明控制模式。例如，當IXD顯示單元117上顯示的圖像的色域比預定範圍廣吋，例如在Adobe RGB (註冊■商標)色域或DCI (Digital Cinema Initiatives,數字影院系統規範)規定的色域的情況下，選擇廣色域模式。另外，當所顯示的圖像的色域相對窄時，例如在sRGB色域的情況下，可以選擇低功耗模式。另外，在圖像的像素數相對大於預定值(閾值)(例如，1920X1080像素等)的情況下，模式切換單元351選擇廣色域模式。在圖像的像素數相對小於預定值(例如，640X480像素等)的情況下，可以選擇低功耗模式。請注意，可以任意選擇上述預定範圍和預定值。圖5示出了在低功耗模式下進行控制的情況下的LED単元的點亮定吋。圖中的「WLED」指示白光LED単元103至106的點亮狀態，它們分別對應於畫面的上部區域、中上部區域、中下部區域和下部區域的光源単元。白光LED単元全部處於接通狀態(「0N」)且被
持續點亮。另ー方面，RGB LED單元360至363分別對應於畫面的上部區域、中上部區域、中下部區域和下部區域的光源単元。這些光源單元從配合IXD顯示單元117的畫面的上部到下部，進行掃描點亮。也就是說，在寫入圖像信號之後，在ー個幀周期內依次執行僅針對對 應於各分割區域的RGB LED単元的點亮操作。請注意，RGB LED単元的光源単元在點亮狀態下的功耗大於白光LED単元的相應功耗。因此，與第一實施例中描述的廣色域模式相比，能夠限制功耗，這是由於白光LED単元的點亮時間長而RGB LED単元的點亮時間短。在本實施例中，白光LED單元103至106以相當於lOOcd/m2的光量被持續點亮。另外，RGB LED單元360至363在被點亮時，與白光LED單元103至106的總光量為200cd/m2。因此，在僅點亮白光LED單元的部分與依次點亮RGB LED單元的部分之間產生亮度差。利用圖5所示的圖案掃描點亮具有200cd/m2的高亮度的部分，對觀察者而言，具有IOOcd/m2的低亮度的部分相對呈現灰色。也就是說，由於低亮度的部分呈現灰色，因此低亮度的部分與高亮度的部分之間的對比度差變小，閃爍變得不明顯。根據第二實施例，在RGB LED單元與白光LED單元中，其中一方被持續點亮，另ー方被掃描點亮。因此，可以選擇廣色域模式下的照明控制和低功耗模式下的照明控制。在任ー模式下，都可獲得閃爍變得不明顯且顯示裝置的視頻觀看特性提高的效果。另外，通過切換到低功耗模式下，還可獲得節能的效果。雖然參照示例性實施例對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明並不限於所公開的示例性實施例。應當對所附權利要求的範圍給予最寬的解釋，以使其涵蓋所有這些變型例以及等同的結構和功能。本申請要求於2011年3月22日提出的日本專利申請NO. 2011-062650和於2011年12月12日提出的日本專利申請NO. 2011-271220的優先權，在此通過引用將它們的全部內容併入本文中。
權利要求
1.一種背光裝置，該背光裝置包括 第一光源単元和第二光源単元，所述第一光源単元包括能夠提供白光照明的發光元件，所述第二光源単元包括特性與所述第一光源単元的發光元件的特性不同的、井能夠提供白光照明的發光元件；以及 照明控制單元，其被構造為通過依次掃描所述第一光源単元的被劃分為多個分割區域的發光元件來激活所述第一光源単元，同時持續激活所述第二光源単元。
2.根據權利要求I所述的背光裝置，所述背光裝置還包括 模式切換單元，其被構造為在通過依次掃描所述第一光源単元的被劃分為多個分割區域的發光元件來激活所述第一光源單元並持續激活所述第二光源単元的控制模式、與通過依次掃描所述第二光源単元的被劃分為多個分割區域的發光元件來激活所述第二光源單元並持續激活所述第一光源単元的控制模式之間切換。
3.根據權利要求I所述的背光裝置，其中，所述第一光源単元包括能夠單獨提供白光照明的發光元件，所述第二光源単元包括能夠通過混色提供白光照明的發光元件。
4.一種顯示裝置，該顯示裝置包括 根據權利要求I所述的背光裝置；以及 顯示單元，其被構造為根據圖像信號，利用所述背光裝置的光來顯示圖像。
5.根據權利要求4所述的顯示裝置，其中， 所述照明控制單元被構造成重複進行控制，使得配合所述顯示單元顯示的顯示畫面，從上到下依次激活分割區域中的發光元件。
6.一種用於控制背光裝置的控制方法，所述背光裝置包括第一光源単元和第二光源單元，所述第一光源単元包括能夠提供白光照明的發光元件，所述第二光源単元包括特性與所述第一光源単元的發光元件的特性不同的、並能夠提供白光照明發光元件，所述控制方法包括 通過依次掃描所述第一光源単元的被劃分為多個分割區域的發光元件來激活所述第一光源単元，同時持續激活所述第二光源単元。
全文摘要
本發明提供背光裝置、其控制方法以及顯示裝置。背光裝置中的使用白光LED的光源單元配備有能夠單獨提供白光照明的多個白光LED。各個白光LED單獨對應於沿畫面縱向的分割區域，並通過配合LCD顯示單元的顯示畫面依次掃描而被點亮。持續點亮通過RGB混色來執行白光顯示的LED單元。另外，在另一實施例中，白光LED在低功耗模式下被持續點亮，並通過配合LCD顯示設備的顯示畫面而依次掃描，來點亮通過RGB混色執行白光顯示的LED單元。
文檔編號H05B37/02GK102695331SQ201210084190
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者森下昌史 申請人:佳能株式會社