液晶顯示器及其調光控制方法與流程

本發明涉及一種液晶顯示器(lcd)及其調光控制方法。
背景技術：
：液晶顯示器(lcd)已經用于諸如筆記本計算機、辦公自動化儀器、音頻/視頻裝置、室內/室外廣告顯示裝置等便攜式計算機中。lcd裝置使用薄膜晶體管(tft)作為開關元件來顯示圖像。作為大多數lcd的透射式lcd(或背光lcd)通過控制施加到液晶層的電場來調制從背光單元入射的光來顯示圖像。在lcd裝置中，像素與選通脈沖同步地接收數據電壓，并在掃描周期期間在像素電容器中對其進行充電。此外，像素被設計為在整個1幀周期的掃描周期期間，輸出與在像素電容器中充電的電壓相對應的亮度。由于像素在每個幀周期中在其掃描周期期間接收數據電壓，所以像素在大約1幀周期期間保持充電的數據電壓。在像素保持充電的電壓的保持周期期間，像素中的充電的電壓由于漏電流等而降低，結果，在保持周期期間由像素顯示的亮度可能發生變化。特別地，當顯示面板的驅動頻率低時，保持周期期間的亮度變化進一步增加。這是因為當以低頻率驅動顯示面板時，保持周期變長了，如圖1所示。例如，當驅動頻率為60hz時，包括掃描周期和保持周期的1幀對應于1/60秒，因此，每個像素在1/60秒之后接收其下一個數據電壓。然而，如圖1所示，當驅動頻率為20hz時，在對應于1/60秒的第1場期間掃描每個像素，然后在對應于2/60的第2場和第3場之后的第4場期間接收其下一個數據電壓。結果，當以低頻率驅動顯示裝置時，保持周期期間的亮度變化可能增加，并且由于像素對其下一圖像數據進行充電時的亮度差異，也可能發生閃爍現象。技術實現要素：因此，本發明的實施方式針對一種液晶顯示器(lcd)及其調光控制方法，其基本上消除了由于現有技術的限制和缺點導致的一個或更多個問題。本發明的實施方式的一方面針對以較低頻率驅動并具有減少的閃爍的lcd及其調光控制方法。本發明的額外優點及特征部分將在以下的描述中進行闡述，并且部分對于本領域的技術人員來說在研讀以下內容后變得顯而易見，或者可以從本發明的實踐獲知。本發明的目的和其它優點可以通過在本書面描述及其權利要求書以及附圖中具體指出的結構來實現和獲得。為了實現這些和其它優點，并且根據本發明的實施方式的目的，如在此具體實施和廣泛描述的，一種以60hz或更低的驅動頻率f驅動的液晶顯示lcd裝置的調光控制方法，所述調光控制方法例如可以包括：第1步驟，使用第一調光值來驅動背光單元；以及第2步驟，使用高于所述第一調光值的第二調光值來驅動背光單元，其中，所述第1步驟和所述第2步驟交替重復，并且其中，將所述第2步驟在驅動頻率的一個周期內的重復次數設置為滿足“{(60/f)-1}”的條件，其中f是60或更小的自然數。在另一方面，一種液晶顯示lcd裝置，所述lcd裝置例如可以包括：照射光的背光單元；顯示面板，所述顯示面板顯示用于控制從所述背光單元照射的光的透射量的灰度級；定時控制器，所述定時控制器產生以60hz或更低的幀頻率f來驅動所述顯示面板的定時控制信號；驅動電路單元，所述驅動電路單元響應于所述定時控制信號來驅動所述顯示面板；調光控制器，所述調光控制器產生具有不同占空比的第一脈寬調制(pwm)信號和第二pwm信號，以調節所述背光單元的調光值；以及光源驅動器，所述光源驅動器響應于所述第一pwm信號利用第一調光值來驅動所述背光單元，并且響應于所述第二pwm信號利用第二調光值來驅動所述背光單元，其中，所述調光控制器在所述幀頻率的一個周期內輸出所述第二pwm信號“{(60/f)-1}”次，其中，f是60或更小的自然數。應該理解的是，本發明的以上概述和以下詳述都是示例性和解釋性的，并旨在對所要求保護的本發明提供進一步的解釋。附圖說明附圖被包括進來以提供對本發明的進一步理解，并被并入且構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施方式，且與說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中：圖1是示出根據現有技術中的低頻驅動的顯示面板的亮度變化的視圖；圖2是示出根據本公開的實施方式的液晶顯示(lcd)裝置的視圖；圖3是示出根據本公開的實施方式的背光調光控制和亮度變化的視圖；圖4是示出根據比較示例的背光調光控制和亮度變化的視圖；圖5是示出根據第一實施方式的背光調光控制和亮度變化的視圖；圖6是示出根據比較示例的基于低頻驅動的背光調光控制和亮度變化的視圖；和圖7是示出根據第二實施方式的背光調光控制和亮度變化的視圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的實施方式。相同的附圖標記始終指代相同的元件。在下面的描述中，如果對于相關的已知功能或結構的詳細解釋被認為不必要偏離了本發明的要點，則這樣的解釋將被省略，但是本領域技術人員會理解。圖2是示出根據本公開的實施方式的液晶顯示(lcd)裝置的視圖；參照圖2，根據本公開的實施方式的lcd裝置包括顯示面板10、定時控制器11、源極驅動器12、選通驅動器13、調光控制電路14、光源驅動器15和背光單元16。顯示面板10包括兩個玻璃基板和形成在這兩個玻璃基板之間的液晶層。在顯示面板10的下玻璃基板中，多條數據線dl和多條選通線gl彼此交叉。當數據線dl和選通線gl彼此交叉時，在顯示面板10中以矩陣形式布置液晶單元clc。每個液晶單元clc包括薄膜晶體管(tft)、1連接到tft的像素電極、存儲電容器cst等。在顯示面板10的上玻璃基板上形成黑底、濾色器和公共電極2。公共電極2在例如扭曲向列(tn)模式和垂直配向(va)模式的垂直驅動模式中形成在上玻璃基板上，在諸如面內切換(ips)模式和邊緣場切換(ffs)模式的面內場驅動模式中與像素電極1一起形成在下玻璃基板上。液晶單元clc包括用于顯示紅色的r液晶單元，用于顯示綠色的g液晶單元和用于顯示藍色的b液晶單元。r液晶單元、g液晶單元和b液晶單元形成用于實現顏色的單位像素。偏振器附接到上玻璃基板和下玻璃基板中的每一個，并且在與液晶接觸的內表面上形成配向膜，以設置液晶的預傾斜角。定時控制器11將從其上安裝有外部視頻源的系統板輸入的數字圖像數據rgb提供給調光控制電路14，并且將經調光控制電路14調制后的調制數據r'g'b'提供給源極驅動器12。基于來自系統板的定時信號vsync、hsync、de和dclk，定時控制器11產生用于控制源極驅動器12的操作定時的定時控制信號ddc和用于控制選通驅動器13的操作定時的定時控制信號gdc。定時控制器11在以60hz的幀頻率輸入的輸入圖像信號的幀之間，以預定間隔跳過一個或更多個幀，以執行低頻驅動。例如，為了以“f”(f是60或更小的自然數)頻率執行低頻驅動，定時控制器11選擇連續的“60/f”個幀中的一個來顯示圖像，并且跳過“(60/f)-1”的輸入圖像幀。幀頻率f指代每秒更新圖像數據的速率。例如，當每秒更新60次圖像數據時，幀速率為60hz，并且當每秒更新一次圖像數據時，幀速率為1hz。這里，更新圖像數據還可以指代在每個像素中對數據電壓進行充電的次數。源極驅動器12包括多個數據驅動集成電路。數據驅動集成電路包括：移位寄存器，其用于對時鐘信號進行采樣；寄存器，其用于臨時存儲輸入圖像的經調制數據r'g'b'；鎖存器，其用于響應于來自移位寄存器的時鐘信號每次存儲一行數據并且同時輸出所存儲的一行數據的鎖存器；數模轉換器(dac)，其響應于來自鎖存器的數據值，參照伽馬基準電壓選擇正極性/負極性伽馬電壓；復用器，其用于選擇被提供了由正極性/負極性伽馬電壓轉換的模擬數據的數據線dl，以及輸出緩沖器，其連接在復用器與數據線dl之間。源極驅動器12根據來自定時控制器11的數據定時控制信號ddc鎖存經調制數據r'g'b'，使用正極性/負極性伽瑪補償電壓將鎖存的經調制數據r'g'b'轉換為正極性/負極性模擬數據電壓，并且將轉換的正極性/負極性模擬數據電壓提供給數據線dl。選通驅動器13包括多個柵極驅動集成電路。柵極驅動集成電路包括：移位寄存器、將來自移位寄存器的輸出信號轉換為適合于液晶單元的tft驅動的擺動寬度的電平移位器、輸出緩沖器等。選通驅動器13根據來自定時控制器11的柵極定時控制信號gdc順序地輸出掃描脈沖(或選通脈沖)，并且將其提供給選通線gl，以選擇要對其充入數據電壓的像素線。調光控制電路14向光源驅動器15施加用于控制背光單元16的脈寬調制(pwm)信號。調光控制電路14向光源驅動器15提供具有不同的脈寬占空比的第一pwm信號至第三pwm信號。下面將描述調光控制電路14的具體操作。光源驅動器15基于從調光控制電路14輸入的pwm信號的占空比來驅動光源。背光單元16包括多個光源并且將照射到顯示面板10的表面光源分成矩陣形式的多個塊。背光單元16可以被實現為直下型背光單元和邊緣型背光單元中的任何一種。直下型背光單元具有在顯示面板10下方堆疊多個光學片和漫射器且在漫射器下方布置多個光源的結構。邊緣型背光單元具有在顯示面板10下方堆疊多個光學片和導光板且在導光板的側面上布置多個光源的結構。光源可以實現為點源。圖3是示出基于調光控制器導致的背光單元的亮度的變化和基于背光單元的亮度的變化導致的面板的亮度的變化的視圖。圖3示出了定時控制器在接收到60hz的輸入圖像幀時以20hz的幀頻率驅動顯示面板的實施方式。在下文描述的實施方式中，其中調光控制器14設置調光值以控制背光單元16的配置意味著調光控制器14響應于每個調光值輸出pwm信號作為示例。定時控制器11以預定間隔跳過多個輸入圖像幀，以便以20hz的幀頻率驅動具有60hz的幀頻率的輸入圖像。跳過輸入圖像幀意味著與跳過幀的圖像數據相對應的數據電壓不被充入到像素中。當輸入圖像具有60hz時，定時控制器11跳過兩個連續幀，以便以20hz的幀頻率(f)驅動顯示面板10。例如，對于以60hz的幀頻率輸入的圖像幀，定時控制器11可以將第(3k-2)(k是自然數)幀的輸入圖像數據寫入像素，并跳過第(3k-1)幀和第3k幀。在下文中，當k為1時，將基于第一幀到第三幀來描述本公開的實施方式，并且每個圖像幀將被表示為第1場(1field)或第3場(3field)。通過調光控制電路14控制背光單元16的方法包括使用第一調光值dim1的第1步驟(d1)和使用第二調光值的第2步驟d2。交替重復第1步驟d1和第2步驟d2。第1步驟包括在輸入圖像數據的一個周期內在每隔一個第2步驟d2之間執行的(1-1)步驟(d[1-1])和(1-2)步驟(d[1-2])。由于輸入圖像數據的幀頻率為60hz，因此輸入圖像數據的一個周期t為1/60(秒)。第2步驟d2在每個場中執行一次，并且特別地，第2步驟d2在每場的初始區段執行。結果，第2場2field包括使用第二調光值dim2驅動背光單元16的(2-1)步驟和使用第一調光值dim1驅動背光單元16的(1-2)步驟。調光控制電路14在第2場2field和第3場3field內的預定區段中區分背光單元16的調光值。調光控制電路14在第1場1field中使用第一調光值dim1控制背光單元16，并且在第2場2field和第3場3field中交替地使用第二調光值dim2和第一調光值dim1。調光控制電路14在第2-1區段(d[2-1])中使用第二調光值dim2來控制背光單元16，并且在第1-2區段(d[1-2])中使用第一調光值dim1來控制背光單元16。類似地，調光控制電路14在2-2區段(d[2-2])中使用第二調光值來控制背光單元16，并且在第1-3區段中使用第一調光值dim1來控制背光單元16。以這種方式，由于調光控制電路14在除了第1場1field之外的每個場中都使用第二調光值dim2驅動背光單元16，因此設計為輸出與在使用60hz的幀頻率驅動顯示面板10時的亮度拐點相同的亮度拐點。參照如圖4，當顯示面板10以60hz的典型幀頻率被驅動時，像素在每一幀中填充(charge)數據，并且在預定周期之后，顯示最高亮度，此后，在該幀的剩余周期期間降低亮度。也就是說，在示出像素的亮度的變化的曲線圖中，亮度已經一度增加到其最高點的亮度拐點tp在每個幀處減小。在60hz驅動的情況下，一幀為1/60(秒)，結果，每1/60秒出現一次亮度拐點tp，如圖4所示。此外，如圖1所示，在調光值在20hz的低頻驅動下均勻的情況下，顯示面板10上顯示的每個像素的亮度在第一場1field內具有峰值亮度。此后，亮度降低直到一幀終止為止。也就是說，像素的亮度拐點tp在一幀內存在一次。然而，如圖3所示，根據本公開的實施方式，即使在20hz的低頻驅動下，背光單元16的調光值也變化，使得亮度拐點tp出現在每個場中。結果，用戶可以識別出與在以60hz的幀頻率驅動的情況下相同的亮度變化，并且可以識別出較少的閃爍。在下面的表1中示出了基于vesa標準的幀頻率與閃爍加權因子之間的關系。[表1]頻率:hz縮放db縮放因子2001030-30.70840-60.50150-120.251≥60-400.010在表1中，術語“縮放(scaling)”指示用戶對閃爍的敏感度，并且它意味著隨著靈敏度增加，用戶感覺到閃爍越強烈。此外，用戶通過將加權因子乘以閃爍靈敏度來識別閃爍量。例如，加權值與頻率成反比。例如，當20hz的時候加權因子是“1”時，在60hz的情況下加權因子是“0.010”。也就是說，盡管灰度級差具有相同的大小，但是當驅動頻率為60hz時，與驅動頻率為20hz的情況相比，用戶識別出了1％的閃爍。特別地，如表1所示，當驅動頻率為60hz或更高時，用戶識別出閃爍的等級顯著降低。圖3示出了以20hz的幀頻率驅動具有60hz的幀頻率的圖像幀的實施方式。定時控制器11可以改變用于低頻驅動的幀頻率，并且設置低于20hz的頻率幀。如果定時控制器11將幀頻率設置為低于20hz的頻率，則可以跳過60hz的輸入圖像幀中的更多圖像幀，并且在1個周期t中包括更多輸入圖像幀。也就是說，包括在輸入圖像幀頻率的一個周期t中的場的數量增加了。例如，當在1/60(秒)(即1個周期)中包括n個場時，調光控制電路在第1場(1field)中使用第一調光值dim1來驅動背光單元16，并且在第2場(2field)至第n場中通過交替地使用第二調光值dim2和第一調光值dim1來驅動背光單元16。結果，在背光單元16的驅動步驟中，第2場可以包括作為第1個第2步驟的第2-1場(d[2-1])和作為第2個第1步驟的第1-2場(d[1-2])。類似地，第n場可以包括作為第(n-1)個第2步驟的第2-(n-1)場和作為第n個第1步驟的第n場。幀頻率為60hz的圖像幀的周期為1/60(秒)。相反，在幀頻率為“f”的低頻驅動的情況下，幀頻率“f”的周期t為1/f(秒)。也就是說，當以幀頻率“f”驅動具有60hz的幀頻率的圖像幀時，在1個周期t中包括60/f個場。如上所述，一個場指定在60hz的幀頻率的驅動下一幀的周期。因此，當幀頻率“f”的一個周期t內的場數為n時，使用第一調光值dim1的第2步驟和使用第二調光值dim2的第2步驟重復(n-1)次。這是因為從第2場2field使用第二調光值dim2。結果，當以幀頻率“f”執行驅動時，在一個周期t內執行了“(60/f)-1”次第2步驟。在一個周期t內執行第2步驟的數量等于亮度拐點的數量。因此，本公開的實施方式將在幀頻率(f)的一個周期t內使用第二調光值dim2來驅動背光單元16的第二第2步驟的重復次數設置為“(60/f)-1”次。此外，將第2步驟的重復次數設置為“(60/f)-1”是用于使一個場的周期與60hz的幀頻率相對應。為了降低閃爍加權因子，可以增加幀頻率，因此，可以將一個場的周期設置為與幀頻率為60hz或更高的幀周期相對應。例如，為了將幀頻率設置為與以240hz的幀頻率驅動的一個場的幀周期相對應，第2步驟的重復次數可以被設置為“(240/f)-1”。在下文中，將描述本公開的實施方式的具體示例。圖5是示出用于控制調光值的調光控制電路的占空比的變化的時序圖以及基于該時序圖示出顯示面板的亮度變化的視圖。參照5，調光控制電路14在第1場1field期間使用第一調光值dim1來驅動背光單元16，并且在第2場2field和第3場3field期間使用第二調光值dim2和第三調光值dim3來驅動背光單元16。第二調光值dim2可以被設置為具有比第一調光值dim1更高的占空比。第二調光值dim2可以被設置為具有足以使用戶能夠識別在使用第一調光值dim1驅動背光單元16時的亮度與在使用第二調光值dim2驅動背光單元16時的亮度之間的差異的值。例如，第一調光值dim1可以使用98％左右的占空比。第二調光值dim2可以使用比第一調光值dim1高的占空比，例如100％的占空比。因為像素的亮度由于漏電流等而發生改變，所以調光控制電路14在第1場1field中僅使用第一調光值dim1從而自然地導致一次拐點。在第2場2field中，背光單元16以第二調光值dim2驅動的2-1區段(d[2-1])和背光單元16以第一調光值dim1驅動地1-2區段(d[1-2])可以被設置為相同。也就是說，在一個場具有60hz的幀頻率的情況下，2-1區段(d[2-1])和1-2區段(d[1-2])可以被設置為8.3ms。可以將在第三場3field中使用第二調光值dim2驅動背光單元16的周期設置為比在第二場2field中使用第二調光值dim2驅動背光單元16的周期長。從圖5所示的亮度變化可以看出，如圖5所示，在第三場3field中使用第二調光值dim2的2-2區段(d[2-2])的亮度低于在第2場2field中使用第二調光值的2-1區段(d[2-1])的亮度。因此，為了使第3場3field中的亮度拐點tp的亮度增加，2-2區段(d[2-2])被設置為長于2-1區段(d[2-1])。這里，使第3場3field中的亮度拐點tp的亮度增加是允許用戶識別亮度變化，而不是針對顯示面板的整體亮度補償。參照圖5(本公開的實施方式)和圖6(比較示例)，在20hz的幀頻率的周期t終止時的顯示面板的亮度相同。這是因為在數據電壓保持周期期間像素的亮度變化相同，并且在最后一場3field終止時使用相同的調光值來驅動背光單元16。圖7是示出根據第二實施方式的用于控制調光值的調光控制電路的占空比的變化的時序圖以及基于該時序圖示出顯示面板的亮度變化的視圖。參照圖7，調光控制電路14在第1場1field期間使用第一調光值dim1驅動背光單元16。此外，調光控制電路14在第2場2field和第3場3field期間使用第一調光值dim1到第三調光值dim3來驅動背光單元16。第二調光值dim2具有被設置為高于第一調光值dim1的占空比，并且第三調光值dim3具有被設置為高于第一調光值dim1的占空比。例如，第一調光值dim1可以使用98％左右的占空比。第二調光值dim2可以使用比第一調光值dim1高的占空比，例如100％的占空比。在上述實施方式中，在第三場3field中使用第二調光值dim2的2-2區段(d[2-2])的亮度低于在第2場2field中使用第二調光值dim2的2-1區段(d[2-1])的亮度。因此，為了使第3場3field中的亮度拐點tp的亮度增加，在2-2區段(d[2-2])中使用的第三調光值dim3可以使用高于在2-1區段(d[2-1])中使用的第二調光值dim2。如上所述，即使在以低幀頻率執行驅動時，亮度變化也能夠保持在高幀頻率的等級，因此，由于降低的閃爍加權因子，用戶可能不容易識別出閃爍。雖然已經參照其多個例示性實施方式描述了本公開的實施方式，但是應當理解的是，本領域技術人員可以設計出的的許多其它修改和實施方式將落入本公開的原理的范圍內。更具體地說，在本公開、附圖和所附權利要求的范圍內，可以對主題組合布置的組成部件和/或布置進行各種變化和修改。除了組成部件和/或布置的變化和修改之外，替代使用對于本領域技術人員也將是顯而易見的。當前第1頁12