背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置的制作方法

專利名稱：背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置。
技術背景液晶顯示器(LCD)裝置通常包括著色為紅(以下簡稱為R)、綠 (以下簡稱為G)和藍(以下簡稱為B)的彩色濾光片襯底，具有液晶層 的液晶面板，和被置于液晶面板的后面一側的背光。在液晶顯示裝置中，通過改變電壓來控制液晶層的液晶分子的扭轉 (twist)，然后，當響應于液晶分子的扭轉，穿過液晶層的背光的白光穿 過R、 G或B的彩色濾光片時，該白光被轉換為R、 G或B光從而顯示影 像。應注意，改變電壓以控制液晶分子的扭轉從而改變光的透射因數在下 文中稱作對液晶透射因數的控制。此外，從作為光源的背光發射的光的輝 度(luminance)在下文中稱作"發光輝度"，并且從液晶面板的前面發射 的光的輝度，即注視顯示在液晶顯示裝置上的影像的觀眾感受到的光強， 在下文中稱作"顯示輝度"。過去例如將冷陰極熒光放電燈(以下稱作CCFL)或白光LED (發光 二極管)用作液晶顯示裝置的背光光源。將CCFL或白光LED用作背光光 源的液晶顯示裝置存在這樣的問題在根據CIE (國際照明委員會)1931 色度系統的xy色度圖上，由R、 G和B的三個頂點(apex)形成的三角形 面積所代表的顏色再現范圍比CRT (陰極射線管)顯示單元的顏色再現范 圍小。作為針對此問題的對策，例如在日本專利No. 3766042 (以下稱作專 利文獻l)中公開了一種液晶顯示裝置，其中將R、 G和BLED用作背光 光源以擴大顏色的再現范圍。在專利l文獻中公開的液晶顯示裝置中，背光包括多個LED塊，每個LED塊由R、 G和B LED構成。在每個LED塊中，調整待供應到R、 G 和B LED的電流的電流值使得色溫等于代表白光的預定的特定值。此外， 調整待供應到每個LED塊的R、 G和B LED的電流的電流值使得所有的 LED塊具有相等并最大的發光輝度。因此，在背光的整個面積上實現了相 等色溫和最大輝度的發光。然而，在專利文件1中公開的液晶顯示裝置的背光存在這樣的問題 功率消耗高并且顯示輝度的對比度(contrast ratio)低。這是因為，由于通 常用均勻并且最大的輝度照亮液晶顯示面板的整個屏幕，所以例如在顯示 較暗影像的情況下背光也發射具有最大發光輝度的光。因此，為了降低功耗，己經提出了一種方法，其中通常并不是用均勻 并且最大的輝度照亮液晶顯示面板的整個屏幕，而是將背光的發光區域劃 分為多個區域并且每個區域的發光輝度響應于影像的輝度分布而不同。例 如在日本專利特開No. 2004-212503 (以下稱作專利文獻2)或在日本專利 特開No. 2004-246117 (以下稱作專利文獻3)中公開了這種方法。發明內容然而，存在這樣的可能性例如如果將專利文獻1中的液晶顯示裝置 應用于在專利文獻2或3中公開的方法，使得專利文獻1的背光的LED塊 分別與通過劃分發光區域而形成的劃分區域相對應，并且LED塊的發光輝 度響應于區域中影像的輝度分布而不同，也就是說，如果用電流值執行對 白色度(whiteness)的控制以及對發光輝度的控制，那么對電流值的控制 復雜化，并且根據LED之間特性的不同，可能出現這樣的情況相鄰區域 的光被混合使得發射不同于白光的彩色光。因此，期望提供一種使得光能夠以相等的白色度從發光區域的整個面 積中發射并同時實現低功耗的背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置。根據本發明的實施例，提供了一種用于控制背光的背光裝置，其中為 通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每一個區域設置用于發射紅、 綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷發光設備的光發射的開關設備，以使得每個區域的發光輝度可以不同。該背光裝置包括以下部件發光輝度 控制部件，配置該發光輝度控制部件用于變化待供應到每個區域中的開關 設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度；電流值存儲部件，配置 該電流值存儲部件用于為每個區域存儲待供應到紅、綠和藍發光設備的電 流的電流值，所述電流值被確定使得來自紅、綠和藍發光設備的光的白色 度和發光輝度等于預定值；以及電流控制部件，配置該電流控制部件用于 控制待供應到每個區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所 述電流值等于在電流值存儲部件中存儲的電流值。該背光裝置還可包括電流值確定部件，配置該電流值確定部件用于基 于來自紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度，確定用于每個區域 的電流值。 .根據本發明的另一實施例，提供了一種用于執行控制背光的背光控制 處理的背光控制方法，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的 每一個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷發光 設備的光發射的開關設備，以使得每個區域的發光輝度可以不同。該背光 控制方法包括以下步驟變化待供應到每個區域中的開關設備的脈沖信號 的脈寬以控制該區域的發光輝度；并且控制待供應到每個區域中的紅、綠 和藍發光設備的電流的電流值，使得所述電流值等于使來自紅、綠和藍發 光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值所使用的電流值。根據本發明的另一實施例，提供了一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝 置包括背光，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每一個區 域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷發光設備的光 發射的開關設備，以使得每個區域的發光輝度可以不同。該液晶顯示裝置 還包括發光輝度控制部件，配置該發光輝度控制部件用于變化待供應到每 個區域中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度。該液晶 顯示裝置還包括電流值存儲部件，配置該電流值存儲部件用于為每個區域 存儲待供應到紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，所述電流值被確定使 得來自紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值。該液晶 顯示裝置還包括電流控制部件，配置該電流控制部件用于控制待供應到每個區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所述電流值等于在 電流值存儲部件中存儲的電流值。在所述背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置中，變化待供應到開 關裝置的脈沖信號的脈寬以控制通過劃分發光區域而形成的每個劃分區域 的發光輝度。此外，控制待供應到紅、綠和藍發光設備的電流的電流值使 得來自紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值。通過使用所述背光裝置、背光控制方法和液晶顯示裝置，可從發光區 域的整個面積上發射具有相等白色度的光，同時實現了低功耗。通過結合附圖的以下描述和隨附權利要求書，上述和其他的目的、特 征以及優點將變得清楚，在附圖中用類似標號表示類似部件或元件。


圖1是示出應用了本發明的液晶顯示裝置的配置示例的框圖；圖2是示出液晶顯示裝置的背光和光源控制電路的詳細配置示例的框圖；圖3是示出由液晶顯示裝置執行的LUT產生處理的流程圖；圖4是示出在LUT產生處理中使用的LUT的示例的表格；圖5是示出在LUT產生處理中使用的LUT的另一示例的表格；圖6是示出由液晶顯示裝置執行的背光控制處理的流程圖；圖7是示出應用到液晶顯示裝置中的LED的電流值的示例的示圖；圖8和圖9是示出由液晶顯示裝置執行的不同的LUT產生處理的流程圖。
具體實施方式
在詳細描述本發明的優選實施例之前，以下描述在隨附權利要求書中 陳述的一些特征與優選實施例的具體元件之間的對應關系。然而，該描述 僅用于確認在對本發明的實施例的描述中公開了如在權利要求書中陳述的 支持本發明的具體元件。因此，即使在以下描述中未將在對實施例的描述 中陳述的某個具體元件作為某一特征來陳述，這也并不意味著該具體元件與該特征不對應。相反，即使將某個具體元件作為與某一特征相對應的元 件來陳述，這也并不意味著該元件與除該特征外的任何其他特征不相對應。根據本發明的實施例，提供了一種用于控制背光(例如圖1的背光12)的背光裝置(例如圖l的光源控制電路32)，其中為通過劃分發光區 域而形成的多個劃分區域的每一個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光 設備(例如圖2的LED 51R、 51G和51B)和用于接通或切斷發光設備的 光發射的開關設備(例如圖2的開關設備53),以使得每個區域的發光輝 度可以不同，該背光裝置包括以下部件發光輝度控制部件(例如圖2的 輝度控制部件61)，配置該發光輝度控制部件用于變化待供應到每個區域 中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度；電流值存儲部 件(例如圖2的存儲器73)，配置該電流值存儲部件用于為每個區域存儲 待供應到紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，所述電流值被確定使得來 自紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值；以及電流控 制部件(例如圖2的電流控制部件74)，配置該電流控制部件用于控制待 供應到每個區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所述電流 值等于在電流值存儲部件中存儲的電流值。該背光裝置還包括電流值確定部件(例如圖2的電流值確定部件 75)，配置該電流值確定部件用于基于來自紅、綠和藍發光設備的光的白 色度和發光輝度，確定用于每個區域的電流值。根據本發明的另一實施例，提供了一種用于執行控制背光的背光控制 處理的背光控制方法，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的 每一個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷發光 設備的光發射的開關設備，以使得每個區域的發光輝度可以不同，該背光 控制方法包括以下步驟變化待供應到每個區域中的開關設備的脈沖信號 的脈寬以控制該區域的發光輝度(例如圖6的步驟S32和S33);并且控 制待供應到每個區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所述 電流值等于使來自紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定 值所使用的電流值(例如圖6的步驟S31)。以下，將參考附圖描述本發明的實施例。圖l示出應用了本發明的液晶顯示裝置的配置示例。參考圖1，根據本發明的液晶顯示裝置l包括液晶面板11，被置于液 晶面板11的后面一側的背光12，液晶面板11又包括著色為紅(R)、綠(G)和藍(B)的彩色濾光片襯底和液晶層。液晶顯示裝置l還包括用于 控制液晶面板11和背光12的控制部件13，和用于向液晶顯示裝置1的組 件供電的電源供給部件14。液晶顯示裝置l在其預定的顯示區域(顯示部件21)中顯示與輸入影 像信號對應的原始影像。應注意，輸入液晶顯示裝置1的影像信號例如與 具有60Hz的幀頻的影像(以下將這樣的影像稱作場影像)對應。液晶面板11包括其上排列了多個開口 (opening)的顯示部件21，和 用于向設置在顯示部件21的開口處的未示出的晶體管(TFT:薄膜晶體 管)發送驅動信號的源極驅動器22和柵極驅動器23，所述多個開口用于 讓來自背光12的光從中穿過。應注意，由在未示出的彩色濾光片襯底上形成的R、 G或B的彩色濾 光片將穿過每個開口的光轉換為R、 G或B光。三個開口 (穿過它們發射 R、 G和B光)的組合對應于顯示部件21的一個像素，并且這些開口 (穿 過它們發射R、 G和B光)的每一個用作形成該像素的子像素。背光12在與顯示部件21對應的其預定發光區域中發射白光。背光12 的發光區域被劃分為多個區域，針對每個所述區域控制發光。在本實施例中，背光12的發光區域包括這樣的劃分區域Au到A56， 其中在水平方向上排列五個區域并在垂直方向上排列六個區域。背光12 具有分別與區域An到八56對應的光源BL 到BL56。被置于區域Aij中的光源B" (i = 1至ij 5， j = 1到6)例如包括LED (發光二極管)，所述LED是用于發射R、 G和B光的發光設備并且以預 定順序排列。光源BLij發射通過基于從光源控制電路32供應的控制信號 混合R、 G和B光而得到的白光。從光源控制電路32供應的控制信號是 具有脈寬W的脈沖信號。應注意，并不是通過使用隔板(partition plate)或類似物物理地劃分背光12的發光區域來形成區域Au到As6的，而是通過將發光區域虛擬地劃分為分別與光源BLn到BLs6對應的區域來形成區域An到As6的。因 此，雖然通過未示出的偏光片或類似物漫射從光源BL,j輸出的光使得所述 光不僅照射在與光源BLij對應的區域Aij上而且照射在區域A,j周圍的區域 上，但是為了簡化描述，在本實施例中假設從光源BL,」獲得區域A,j所必 需的顯示輝度Areqij。控制部件13包括用于控制液晶面板11的液晶面板控制電路31，和用 于控制背光12的光源控制電路32。與場影像對應的影像信號被從另一裝置供應到液晶面板控制電路31 。 液晶面板控制電路31根據供應給它的影像信號確定場影像的輝度分布。 然后液晶面板控制電.路31根據場影像的輝度分布計算每個區域Aij所必需 的顯示輝度Areqij。此外，液晶面板控制電路31計算用于設定光源BLjj的發光輝度的輝 度設定值BLsetij和設定色階(setting gradation) S—data，該設定色階 S一data是用于根據區域Aij所必需的顯示輝度Areqij確定像素的液晶透射因 數的八比特的值。設定色階S—data被作為驅動控制信號供應到液晶面板 11的源極驅動器22和柵極驅動器23，同時輝度設定值BLsety被供應到光 源控制電路32。光源控制電路32基于從液晶面板控制電路31供應到它的輝度設定值 BLsetij設定脈寬W，并將具有脈寬W的脈沖信號供應到背光12。因此， 被置于背光12的區域Au中的光源BLij發射具有與輝度設定值BLsety對應 的發光輝度的光。此外，光源控制電路32存儲為每個光源BLy的每個R、 G和B LED 確定的使得所有光源BLn至U BLs6具有相等的白色度(色溫)和相等的發 光輝度的電流值。此外，光源控制電路32控制待從電源供給部件14供應 到背光12的電流值使得白色度和發光輝度與電流值對應。 應注意光源控制電路32與背光12 —起形成背光裝置。 電源供給部件14將電力供應到液晶面板11、背光12和控制部件13。圖2是示出背光12和光源控制電路32的詳細配置的原理框圖。 參考圖2，在背光12的區域Aij中，設置了發射R光的LED 51R、發 射G光的LED 51G、發射B光的LED 51B、用于測量發光輝度的輝度測 量部件52和開關設備53。光源控制電路32包括輝度控制部件61和色度(chromaticity)控制部 件62。輝度控制部件61包括脈寬確定部件71和脈沖生成部件72，并執 行PWM (脈寬調制)控制以分別控制區域Au到As6的發光輝度。色度控 制部件62包括存儲器73、電流控制部件74和電流值確定部件75，并執 行PAM (脈幅調制)控制以分別控制將要從區域Au到八56中發射的光的 色度。區域Aij包括多個由用于R的LED 51R，用于G的另一 LED 51G和 用于B的另一 LED 51B構成的組，并且電源供給部件14可將具有彼此不 同的電流值的信號分別供應給LED51R、 51G和51B。輝度測量部件52例如包括光電二極管。輝度測量部件52測量通過混 合紅、綠和藍光而形成的白光的發光輝度，并將測量結果供應到電流值確 定部件75。開關設備53例如由FET (場效應晶體管)形成，并且，如果 從脈沖生成部件72供應了具有預定電平的信號，則開關設備53用作將電 流施加到LED 51R、 51G和51B的開關。LED 51R、 51G和51B發射具有 對應于供應給它們的電流值的輝度的光。應注意，對于背光12的一個區域Aij而言，可為LED 51R、 51G和 51B中的每一個設置一個開關設備53，或者可為LED51R、 51G和51B中 的每一個設置多個開關設備53。此外，輝度測量部件52可在區域Aa中預 定的一點處或在區域Aij中的多個點處執行測量。因此，對在區域Ay中設 置的LED51R、 51G和51B，輝度測量部件52以及開關設備53的數目不 作具體限制。從液晶面板控制電路31供應的輝度設定值BLsetij被供應到輝度控制 部件61的脈寬確定部件71。脈寬確定部件71響應于從液晶面板控制電路 31供應到它的輝度設定值BLsetij，確定待供應給區域A,j中的開關設備53 的脈沖信號的脈寬W。在此，脈寬W代表脈沖信號的高電平(High電平)區間的寬度。脈沖生成部件72生成具有由脈寬確定部件71確定的脈寬W的脈沖信號，并將脈沖信號供應到區域Ay中的開關設備53。存儲器73存儲LUT (查找表)，在LUT中區域Au到八56和供應到 這些區域的LED 51R、 51G和51B的電流值彼此關聯。在LUT中存儲的 每個電流值是這樣的值，通過使用該值當區域Ay中的LED 51R、 51G和 51B發射相應顏色的光時通過混合R、 G和B光而得到的光在區域A 到 A56中具有相等的白色度和相等的發光輝度。電流控制部件74基于存儲在存儲器73中的電流值，控制待從電源供 給部件14供應到區域Ay的LED 51R、 51G和51B的電流的值。具體地， 電流控制部件74控制電源供給部件14使得待供應到區域Ay的LED 51R、 51G禾Q.51B的電流的值等于在存儲器73的LUT中存儲的相應電流 值。此外，電流控制部件74還可控制電源供給部件14使得待供應到區域 Ag的LED 51R、 51G和51B的電流的值等于由電流值確定部件75指定的 電流值。電流值確定部件75確定待從電源供給部件14供應到區域Ay的LED 51R、 51G和51B的電流的電流值，使得區域Au到As6具有相等的白色度 和相等的發光輝度。應注意，待供應到LED51R、 51G和51B中每一個的 電流的值在下文中有時被稱作LED電流值。具體地，電流值確定部件75將電流值指定給電流控制部件74，使得 其獲取當LED 51R、 51G和51B發射與指定電流值一致的光時的色度和發 光輝度。用諸如色度計之類的另一裝置來測量當LED 51R、 51G和51B發 光時的色度，并且該色度被供應到電流值確定部件75。另一方面，將當 LED51R、 51G和51B發光時的發光輝度供應到輝度測量部件52。電流值 確定部件75將LED電流值變化為不同的值并確認與不同的值對應的色 度，從而確定使色度等于預定白色度(以下稱作基準白色度)所使用的 LED電流值IRij、 Iffij和IBij。通過針對所有區域Au到八56執行剛才描述的 處理，將在區域A!到A56中發射的光的白色度值彼此相等。然而，區域Au到人56中的發光輝度尚未彼此相等。因此，電流值確 定部件75隨后從區域Au到A56之中選擇預定區域作為基準區域，例如從區域Au到A56中選擇具有最高的發光輝度的區域。然后，電流值確定部件75計算用于將其他區域的發光輝度調整到基準區域的發光輝度的系數具體地，電流值確定部件75以預定的放大率Ky增大確定的LED電流 值I叫、Iffij和lBij從而確定待供應到LED 51R、 51G和51B的電流的值，因 此確定使從輝度測量部件52供應的區域Au的發光輝度等于基準區域中的 發光輝度所使用的LED電流值rRij、 I，g,j和I'Blj。因此，待供應到區域Aij中的LED 51R、 51G禾B 51B的電流的值可分別表示為rRij = iRlj x Kr rGiJ = iGlj x k,j和rBij = iBiJ x &，通過使用所述電流值白色度和發光輝度在背光12的所有區域An到A^中相等。應注意， 基準區域的系數Kij是l。 .電流值確定部件75將以如上所述的這種方式確定的LED電流值rRij = lRij x &j、 I，Glj = IGij x IQj和I，Blj = IBlj x Kij作為LUT存儲到存儲器73中，通 過使用所述電流值白色度和發光輝度在區域Au到A56中相等。參考圖3的流程圖描述用于產生待存儲到存儲器73中的LUT的LUT 產生處理。例如，將該處理作為在制造液晶顯示裝置1時的初始化處理執 行。參考圖3，首先在步驟Sll，脈寬確定部件71將預先確定的脈寬W 作為色度調整時的脈寬供應到脈沖生成部件72。脈沖生成部件72生成具 有從脈寬確定部件71供應給它的脈寬W的脈沖信號，并將脈沖信號供應 給區域Aij的開關設備53。此外，在步驟Sll，色度控制部件62將與區域Au到As6中的預定區 域Au中用于G的LED51G對應的電流值設定為預定值IcK)。具體地，電流 值確定部件75將電流值I(M作為待供應到區域Ag的LED 51G的LED電流 值指定給電流控制部件74。電流控制部件74控制電源供給部件14使得待 供應給區域Ag的LED 51G的LED電流值等于電流值1⑦。在步驟S12，色度控制部件62將待供應到區域Aij中用于R的LED 51R的電流值設定為預定值IRy。具體地，電流值確定部件75將電流值I剛 作為待供應到區域Ay的LED 51R的LED電流值指定給電流控制部件74。然后，電流控制部件74控制電源供給部件14使得待供應給區域Ay的 LED 51R的LED電流值等于電流值1^。在步驟S13，色度控制部件62將待供應到區域Ay中用于B的LED 51B的電流值設定為預定值IBij。具體地，電流值確定部件75將電流值IBu 作為待供應到區域A,j的LED 51B的LED電流值指定給電流控制部件 74。電流控制部件74控制電源供給部件14使得待供應給區域Ay的LED 5IB的LED電流值等于電流值IBij。在步驟S14，電流值確定部件75判斷來自區域Ay的LED 51R、 51G 和51B的光的白色度是否等于基準白色度。在存儲器73中，指示基準白色度的數字值被存儲為例如根據CIE 1931色度系統的xy色度圖的(x，y)坐標，所述基準白色度是使來自LED 51R、 51G和51B的光的白色度在背光12的整個區域上相等的目標值。電 流值確定部件75將從另一裝置中獲取的色度值與存儲在存儲器73中的基 準白色度彼此進行比較，以判斷來自區域A,j的LED 51R、 51G和51B的 光的白色度是否等于存儲在存儲器73中的基準白色度。應注意，當由另 一裝置測量并供應給電流值確定部件75的色度(白色度)與基準白色度 之間的誤差落入預定的容許誤差e內時，電流值確定部件75判斷來自區域 Ay的LED 51R、 51G和51B的光的白色度等于存儲在存儲器73中的基準 白色度。如果在步驟S14判斷來自區域Ay的LED 51R、 51G和51B的光的白 色度不等于基準白色度，則處理返回步驟S12以再次執行步驟S12到S14 的處理。具體地，待供應到LED 51R和51B的LED電流值I購禾H I則被設 定為不同于到那時為止所使用過的那些值的值，并且再次判斷來自區域Ay 的LED 51R、 51G和51B的光的白色度是否等于基準白色度。另一方面，如果在步驟S14判斷來自區域Ag的LED 51R、 51G和 51B的光的白色度等于基準白色度，則電流值確定部件75在步驟S15，將 當前的LED電流值IRlj、 Igo和lBij確定為獲得基準白色度所使用的LED電流值。 .在步驟S16，電流值確定部件75獲取從輝度測量部件52供應給它的區域Aij的發光輝度。在此獲取的發光輝度是當區域Ay的LED 51R、 51G 和51B根據基準白色度發光時的輝度。在步驟S17，電流值確定部件75判斷是否針對背光12的所有區域確 定了獲得基準白色度所使用的LED電流值。如果在步驟S17判斷尚未針對背光12的所有區域確定獲得基準白色 度所使用的LED電流值，則處理返回到步驟Sll以針對尚未確定獲得基 準白色度所使用的LED電流值的區域Aij執行步驟Sll到S17的處理。具 體地，尚未確定獲得基準白色度所使用的LED電流值的區域A,j的LED電 流值I蹄、Ico和I則被確定。另一方面，如果在步驟S17判斷針對背光12的所有區域確定了獲得 基準白色度所使用的LED電流值，則電流值確定部件75在歩驟S18，計 算用于調整背光12的每個區域Aij的發光輝度的系數Ku。具體地，電流值 確定部件75從區域Au到八56之中確定預定區域作為基準區域，例如具有 最高發光輝度的區域。然后，電流值確定部件75通過重復地執行如下的 處理來確定系數Kij:將通過獲得基準白色度所使用的區域Aij的LED電流 値Ir,j、 lGo和lBij與預定的放大系數Kij相乘而計算的LED電流值I，剛、rG0 和I'mj指定給電流控制部件74，并從區域A,的輝度測量部件52獲取當 LED 51R、 51G和51B根據LED電流值I,Rij、 I'g。和I'則發光時的發光輝 度，直到從輝度測量部件52獲取的區域A,j的發光輝度等于基準區域的發 光輝度。在步驟S19，電流值確定部件75將區域Ay的LED電流值I，Rij = x Kg、 rGij = IGo x &和I，Bij = IBlj x JQj作為LUT存儲在存儲器73中，通過使 用所述LED電流值在區域Au到A56中得到相等的白色度和相等的發光輝 度。然后，處理結束。概言之，色度控制部件62將待供應到LED 51G的電流的LED電流值 固定為電流值Ic。，并變化待供應到其他LED 51R和51B的電流的LED電 流值Im和IBu，從而確定使來自區域A,j的LED 51R、 51G和51B的光的白 色度等于基準白色度所使用的LED電流值IRl」、Igo和IBy的組合。然后，色度控制部件62從區域An到A56之中選擇例如呈現最高發光輝度的區域作為基準區域，并確定用于調整到基準區域的發光輝度的系數KijQ然后，色度控制部件62將用于區域Ag的LED電流值I，Rlj = IRy x &、 rGij = IGQ x Ky和I，則=IBlj x &作為LUT存儲在存儲器73中，通過使 用所述LED電流值最終獲得相等的白色度和相等的發光輝度。圖4示出LUT產生處理之后在存儲器73中存儲的LUT的示例。 在存儲器73中，以彼此關聯的關系分別存儲背光12的區域Aij和待供 應到被置于區域Aij中的LED 51R、 51G和51B的用于區域A;j的LED電流值rRij = iRij x iQj、 rGij = iG0 x &禾口 rBij = i利x Kij0應注意，雖然與系數Kij相乘之后的LED電流值rRij = IRlj x K,j、 I，Gy = IG0 x &和I，Blj = IBij x IQj可能與背光12的區域Ay不相關聯，然而在圖5 .中可見，可以與區域Aij相關聯的關系分別存儲用于標準化色度的LED電 流值I即、Igo和I則和用于標準化發光輝度的系數&j。圖5示出基準區域是 區域Au (系數K^是1)的示例。現在，參考圖6的流程圖描述響應于輸入的影像信號顯示影像的光源 控制電路32的背光控制處理。首先在步驟S31 ，電流控制部件74基于存儲器73的LUT控制待供應 到背光12的區域Aij中的LED 51R、 51G和51B的電流的LED電流值。 具體地，電流控制部件74控制電源供給部件14使得待供應到區域Ay中的 LED 51R、 51G和51B的電流的電流值分別等于存儲在存儲器73的LUT 中的各自的電流值。在步驟S32，脈寬確定部件71響應于從液晶面板控制電路31供應給 它的輝度設定值BLsety，確定待供應到每個區域Aij的開關設備53的脈沖 信號的脈寬W。然后在步驟S33，脈沖生成部件72生成去向每個區域Ay的開關設備 53的具有由脈寬確定部件71針對區域A^確定的脈寬W的脈沖信號。然 后，處理結束。在影像信號被供應到液晶面板控制電路31并且與影像信號對應的輝 度設定值BLsetij被從液晶面板控制電路31供應到光源控制電路32的同 時，重復地執行上述背光控制處理。因此，在背光12的區域Ag中，在圖7中可見，當具有電流值rRlj、 I'Gij和I'mj的電流被分別供應到LED 51R、 51G和51B時，LED 51R、 51G 和51B分別發射R、 G和B顏色的光。因此，光被混合以形成具有基準白 色度的光。雖然由于LED的特性差異導致電流值I'Rij、 r詢和I'Bij并不是 一定相等，然而通常所述電流值是不同的。另一方面，脈寬W在LED 51R、 51G和51B之間是相等的，所述脈寬W是流過具有電流值I，Rij、 I，Gij和I'Bij的電流的一個周期。具體地，在液晶顯示裝置1中，雖然通過調整待供應到光源B"的 LED 51R、 51G和51B的電流的電流值來執行使在所有光源BLU至U BL56 之間白色度和發光輝度相等的調整，然而通過變化脈沖信號的占空比 (duty ratio)來執行對與根據影像信號得到的輝度設定值BLse^對應的發 光輝度(亮度)的調整。因此，因為可使得待供應到每個區域A,j的LED 51R、 51G和51B的 脈沖信號的脈寬W相等，所以可簡化控制(電路)。此外，輝度設定值 BLs^是根據顯示輝度Areqij確定的，所述顯示輝度Areq;j是根據輸入影像 信號計算的并且是區域Aij必需的，基于所述輝度設定值BLsetu脈寬W被 確定。因此，當與不使用上述這樣的對背光12的分區驅動的替代情況進 行比較時，能夠抑制不必要的發光輝度從而降低功率消耗并提升顯示輝度 的對比度。此外，因為待供應到每個區域Ay的LED 51R、 51G和51B的電流的 電流值被調整使得所有的光源BLn到BLs6發射具有相等的白色度和相等 的發光輝度的光，所以不存在例如鄰近區域發射的光的顏色彼此混合致使 色度變得不同于基準白色度的情況。應注意，在以上參考圖3描述的LUT產生處理中，將待供應到LED 51G的電流的LED電流值固定為電流值IeQ，同時將待供應到其他LED 51R和51B的電流的LED電流值Ir^和1^變化為不同的值，從而確定使來 自區域Ay的LED 51R、 51G和51B的光的白色度等于基準白色度所使用 的LED電流值IRlj、 Ig。和IBlj。然而，可替代地，可將待供應到除LED 51G外的LED 51R或51B的電流的LED電流值固定，同時將另外的電流值變化為不同的值，從而確定獲得基準白色度所使用的LED電流值的組合。自然地，可在變化待供應到LED 51R、 51G和51B的所有電流的電流 值的同時，確定獲得基準白色度所使用的LED電流值的組合。或者，可通過在圖8的流程圖中示出的LUT產生處理確定獲得基準白 色度所使用的LED電流值的組合。具體地，圖8示出由光源控制電路32 執行的另一 LUT產生處理的流程圖。參考圖8，首先在步驟S51，脈寬確定部件71將預先確定的脈寬W 作為色度調整的脈寬供應。此外，脈沖生成部件72生成具有從脈寬確定 部件71供應的脈寬W的脈沖信號，并將脈沖信號供應到區域Ay的開關設 備53。此外，在步驟S51，色度控制部件62針對每個用于R、 G和B的 LED 51R、 51G和51B測量電一光(current-light)輸出特性。具體地，色 度控制部件62將待供應到LED 51G和51B的電流的電流值設定為零，同 時它將待供應到LED 51R的電流的LED電流值從其最小值(零)變化到 其最大值以從輝度測量部件52中獲取在各個LED電流值的區域Aij的發光 輝度，從而測量被置于區域A,中的LED 51R的電一光輸出特性。此外， 色度控制部件62也對LED 51G和51B執行類似的操作。在步驟S52，電流值確定部件75根據LED 51R、 51G和51B的電一 光輸出特性將一電流值范圍內的預定值確定為基準電流值，在所述電流值 范圍內電流值和光輸出(發光輝度)具有成比例的關系。此外，在步驟S52，色度控制部件62獲取在基準電流值的R的色度。 具體地，電流值確定部件75將基準電流值作為待供應到區域Aij的LED 51R的LED電流值指定給電流控制部件74。然后，電流控制部件74控制 電源供給部件14使得待供應到LED 51R的電流的LED電流值等于基準電 流值。沒有電流流向區域Ai」的LED 51G和51B。此時，區域Ay的LED 51R利用基準電流值發光，并且此時的色度被從另一裝置供應到電流值確 定部件75。在步驟S53，色度控制部件62獲取在基準電流值的G的色度。具體 地，電流值確定部件75將基準電流值作為待供應到區域Aij的LED 51G的LED電流值指定給電流控制部件74。然后，電流控制部件74控制電源供 給部件14使得待供應到LED 51G的電流的LED電流值等于基準電流值。 沒有電流流向區域Ay的LED 51R和51B。此時，區域Ag的LED 51G利用基準電流值發光，并且此時的色度被從另一裝置供應到電流值確定部件 75。在步驟S54，色度控制部件62獲取在基準電流值的B的色度。具體 地，電流值確定部件75將基準電流值作為待供應到區域Ag的LED 51B的 LED電流值指定給電流控制部件74。然后，電流控制部件74控制電源供 給部件14使得待供應到LED 51B的電流的LED電流值等于基準電流值。 沒有電流流向區域Ay的LED 51R和51G。此時，區域Ag的LED 51B利 用基準電流值發光，并且此時的色度被從另了裝置供應到電流值確定部件 75。在步驟S55，電流值確定部件75根據在基準電流值的R、 G和B的色 度和基準白色度，計算區域Aij的各色LED的輝度比(輝度比率)，也就 是說LED 51R、 51G和51B的輝度比。因為根據格拉斯曼第一定律 (Grassmann，s first law )，可由彼此獨立的三種顏色等色地 (isometrically)形成任意顏色，所以可確定獲得基準白色度所使用的每個 R、 G和B的輝度比。在步驟S56，電流值確定部件75根據計算的各色LED的輝度比，計 算各色LED的電流值I即、Iw和IBij。在此，參考在步驟S51測量的LED 51R、 51G和51B的電一光輸出特性計算LED電流值lRij、 1^和IBij。在步驟S57，色度控制部件62用計算的電流值IRlj、 Iw和I則致使區 域中的LED 51R、 51G和51B發光。具體地，電流值確定部件75將 LED電流值I均指定為待供應給區域Aij的LED 51R的電流的LED電流 值。然后，電流控制部件74控制電源供給部件14使得待供應給LED 51R 的LED電流值等于LED電流值lRij。也類似地控制區域Aij中的LED 51G 和51B。在步驟S58，電流值確定部件75判斷來自LED 51R、 51G和51B的光的白色度是否等于基準白色度。如果在步驟S58判斷來自LED 51R、 51G和51B的光的白色度不等于 基準白色度，則處理返回步驟S51使得步驟S51到S58的處理被再次執 行。另一方面，如果在步驟S58判斷來自LED 51R、 51G和51B的光的白 色度等于基準白色度，則處理前進到步驟S59。步驟S59到S62的處理類似于以上參考圖3描述的步驟S16到S19的 處理，因此在此省略對它們的重復描述以避免冗余。可以如上所述的方式確定獲得基準白色度所使用的LED電流值的組合。此外，還可通過在圖9中示出的LUT產生處理確定獲得基準白色度所 使用的LED電流值的組合。具體地，圖9示出由光源控制電路32執行的 另一 LUT產生處理的流程圖。參考圖9，首先在步驟S81，色度控制部件62計算基準白色度的 Xw、 Yw禾B Zw值以及光通量(light flux amount)。在此，Xw、 Yw和 Zw值是CIE 1931 XYZ色度系統中基準白色度的X、 Y和Z值。此外，以 下描述的X巧、Yr,禾口 Z巧值，Xgu、 Ygij和Zg"直以及Xby、 Yby和Zb"直 代表在區域Aij中觀測到的CIE 1931 XYZ色度系統中R、 G和B的X、 Y 和Z值。此外，在步驟S81，脈寬確定部件71將預先確定的脈寬W作為用于 顏色調整的脈寬供應到脈沖生成部件72。脈沖生成部件72生成將供應到 區域Ay的開關設備53的具有從脈寬確定部件71供應給它的脈寬W的脈 沖信號。在步驟S82，電流值確定部件75測量在基準電流值生成的R的光譜 mW/nm。然后在步驟S83，電流值確定部件75計算在基準電流值的Xry、 Y&j和Zrij值以及光通量。在步驟S84，電流值確定部件75測量在基準電流值生成的G的光譜 mW/nm。然后在步驟S85，電流值確定部件75計算在基準電流值的Xglj、 Ygy和Zgu值以及光通量。在步驟S86，電流值確定部件75測量在基準電流值生成的B的光譜mW/nm。然后在步驟S87，電流值確定部件75計算在基準電流值的Xbij、 Ybij和Zb"直以及光通量。在步驟S88，電流值確定部件75根據如下的表達式計算用于基準電3值的系數KTij、 Kgij和Kb^[表達式1]<formula>formula see original document page 21</formula>在步驟S89，電流值確定部件75計算在(KTijXry， KryYr,j， Kr,jZrp 的光通量，并改變用于R的LED電流值lRij使得光通量等于計算的光通 量。例如，電流值確定部件75計算在.(Ki^Xrij， KrijY化，K^Zq)的光通 量，并連續增大LED電流值lRij直到光通量等于計算的光通量。在步驟S90，電流值確定部件75計算在(KgljXglj， KgiiYglj， KguZgy)的光通量，并改變用于G的LED電流值Idj使得光通量等于計算 的光通量。在步驟S91，電流值確定部件75計算在(KbijXbij， KbyYlv KbyZbij)的光通量，并改變用于B的LED電流值I叫使得光通量等于計算 的光通量。在步驟S92，電流值確定部件75判斷來自LED 51R、 51G和51B的 光的白色度是否等于基準白色度。如果在步驟S92判斷來自LED 51R、 51G和51B的光的白色度不等于 基準白色度，則處理返回步驟S82使得步驟S83到S92的處理被再次執 行。應注意，在第二次循環或更遲循環中的步驟S82到S88的處理中，不 是使用基準電流值而是使用在步驟S89到S91設定的電流值來執行所述處 理。另一方面，如果在步驟S92判斷來自區域Aij的LED 51R、 51G和 51B的光的白色度等于基準白色度，則電流值確定部件75在步驟S93判斷 是否針對背光12的所有區域確定了獲得基準白色度所使用的LED電流 值。如果在步驟S93判斷尚未針對背光12的所有區域確定獲得基準白色度所使用的LED電流值，則處理返回到步驟S82以針對尚未確定獲得基 準白色度所使用的LED電流值的區域A,j執行步驟S82到S93的處理。因 此，尚未確定獲得基準白色度所使用的LED電流值的區域Ay的LED電流值W lGO和lBij被確定。另一方面，如果在步驟S93判斷針對背光12的所有區域確定了獲得 基準白色度所使用的LED電流值，則電流值確定部件75在步驟S94，將 LED電流值IRij、 Ico和IBlj以及系數Kiy、 Kgij和Kby作為LUT存儲在存儲 器73中，通過使用所述系數使得在所有的光源BLn到BLs6中白色度和發 光輝度相等。然后，處理結束。如上所述，在液晶顯示裝置l中，被預先調整使得所有的光源BLu到 BLs6發射具有相等的白色度和相等的發光輝度的光的LED電流值被供應 給所有區域Aij的LED51R、 51G和51B。此外，在液晶顯示裝置1中，可 使得每個區域Ay的發光輝度在每個區域Aij的LED 51R、 51G和51B之間 相等。因此，在背光12的發光區域的整個面積上以相等的白色度發光的 同時，可簡單地執行抑制不必要的發光輝度的控制。此外，因為響應于輸 入的影像信號抑制了不必要的發光輝度，所以可實現低功耗和高對比度。應注意，在本說明書中，可以但不一定按所描述的順序在時間序列中 處理在流程圖中描述的步驟，并可以包含并行或個別地執行的而非在時間 序列中執行的處理。雖然已經通過使用特定術語描述了本發明的優選實施例，然而這些描 述僅出于說明性的目的，并且應理解可作出改變和更改而不會背離權利要 求書的精神和范圍。相關申請的交叉引用本發明包含與2007年1月24日遞交到日本專利局的日本專利申請JP 2007-013832相關的主題，該申請的全部內容通過引用結合于此。
權利要求
1.一種用于控制背光的背光裝置，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷所述發光設備的光發射的開關設備，以使得各個所述區域的發光輝度可以不同，所述背光裝置包括發光輝度控制裝置，用于變化待供應到每個所述區域中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度；電流值存儲裝置，用于為每個所述區域存儲待供應到所述紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，所述電流值被確定使得來自所述紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值；以及電流控制裝置，用于控制待供應到每個所述區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所述電流值等于在所述電流值存儲裝置中存儲的電流值。
2. 如權利要求1所述的背光裝置，還包括電流值確定裝置，用于基于 來自所述紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度，確定用于每個所 述區域的電流值。
3. —種用于執行控制背光的背光控制處理的背光控制方法，其中為通 過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每個區域設置用于發射紅、綠和 藍光的發光設備和用于接通或切斷所述發光設備的光發射的開關設備，以 使得各個所述區域的發光輝度可以不同，所述背光控制方法包括以下步 驟變化待供應到每個所述區域中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該 區域的發光輝度；并且控制待供應到每個所述區域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流 值，使得所述電流值等于使來自所述紅、綠和藍發光設備的光的白色度和 發光輝度等于預定值的電流值。
4. 一種液晶顯示裝置，包括背光，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷所述發光設備的光 發射的開關設備，以使得各個所述區域的發光輝度可以不同；發光輝度控制裝置，用于變化待供應到每個所述區域中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度；電流值存儲裝置，用于為每個所述區域存儲待供應到所述紅、綠和藍 發光設備的電流的電流值，所述電流值被確定使得來自所述紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值；以及電流控制裝置，用于控制待供應到每個所述區域中的紅、綠和藍發光 設備的電流的電流值，使得所述電流值等于在所述電流值存儲裝置中存儲 的電流值。
5. —種用于控制背光的背光裝置，其中為通過劃分發光區域而形成的 多個劃分區域的每個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接 通或切斷所述發光設備的光發射的開關設備，以使得各個所述區域的發光輝度可以不同，所述背光裝置包括發光輝度控制部件，配置所述發光輝度控制部件用于變化待供應到每個所述區域中的開關設備的脈沖信號的脈寬以控制該區域的發光輝度；電流值存儲部件，配置所述電流值存儲部件用于為每個所述區域存儲 待供應到所述紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，所述電流值被確定使 得來自所述紅、綠和藍發光設備的光的白色度和發光輝度等于預定值；以 及電流控制部件，配置所述電流控制部件用于控制待供應到每個所述區 域中的紅、綠和藍發光設備的電流的電流值，使得所述電流值等于在所述 電流值存儲部件中存儲的電流值。
全文摘要
本發明公開了一種用于控制背光的背光裝置，其中為通過劃分發光區域而形成的多個劃分區域的每個區域設置用于發射紅、綠和藍光的發光設備和用于接通或切斷發光設備的光發射的開關設備，所述劃分發光區域使得各個區域的發光輝度可以不同，該背光裝置包括發光輝度控制裝置；電流值存儲裝置；以及電流控制裝置。
文檔編號H01L33/00GK101230957SQ200810000229
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月24日 優先權日2007年1月24日
發明者森本忠司, 植田充紀, 水田實 申請人:索尼株式會社