CN101276554B

CN101276554B - 背光单元及使用该背光单元的液晶显示装置

Info

Publication number: CN101276554B
Application number: CN2008100907278A
Authority: CN
Inventors: 西垣荣太郎
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: US20080238863A1; US8395578B2; CN101276554A; JP2008249998A; JP5510859B2

Abstract

背光单元缩短了从刚打开之后的时刻到发射的光转换为预定色度的时刻所需的时间，同时可提高随时间变化的图像的质量。在背光控制器部的控制下，响应于图像信号到LCD面板的写入扫描，驱动被分为发光表面的各个发光区域的发光二极管(LED)，从而在单个帧中的用于扫描型发光的扫描发光周期和附加发光周期中顺次地发光。附加发光周期位于相应一个扫描发光周期的外部。在每个附加发光周期中，与给LCD面板供应光泄漏防止信号(即黑色插入信号)同步，LED发光。

Description

背光单元及使用该背光单元的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种背光单元和一种液晶显示(LCD)装置，并且更具体地，涉及一种构造成从光源间歇地发光的背光单元，以及一种装备有该背光单元的LCD装置。

背景技术

近年来，LCD装置广泛用作高分辨率显示装置。LCD装置包括：基板(下面称作“TFT基板”)，其上形成有开关元件，例如薄膜晶体管(TFT)；另一基板(下面称作“对向基板(opposite substrate)”)，其上形成有彩色滤色器(color filter)和黑色矩阵(black matrix)以及夹在TFT基板与对向基板之间的液晶层。在形成在TFT基板上的电极和形成在对向基板上的电极两端之间，或者在形成在TFT基板上的电极和形成在所述TFT基板上的其他电极两端之间施加电场，由此改变液晶层中液晶分子的取向(alignment)方向。这样，在每个像素中控制透射光的量，从而显示预期的图像。由TFT基板、对向基板和设置在其之间的液晶层而形成的结构称作LCD面板。

对于透射型LCD装置，背光单元安装在在LCD面板的背面，其中从背光单元发射的光从其背面照射到LCD面板。通常，作为背光单元的光源，一般使用冷阴极荧光管(CCFL)。然而，近来，越来越多地使用发光二极管(LED)。在该情形中，组合地使用多数红色、绿色和蓝色LED，从而在光学上进行色混合(color mixture)，由此产生白光。因此，产生的白光照射到LCD面板。

对于包括结合有LED的背光单元的LCD装置，不论在什么时候都需要产生具有恒定色度的白光。因此，以下述方式对分别供应到红色、绿色和蓝色LED的驱动电流执行反馈控制，即来自各个LED的红色、绿色和蓝色光总是以恒定的比率混合，同时检测每个色光的量。如果高速执行该反馈控制，则使用者将识别到色度的变化，因此，以相对低的速度进行。由于该原因，不能像预期的那样调整色度，结果，出现了下述现象，即在刚打开LCD装置之后的时刻在屏幕上显示不同于白色的一些颜色，这些非白颜色将逐渐变为白色。为了抑制该现象，通常地，在刚打开LCD装置之后的时刻，红色、绿色和蓝色LED的驱动电流分别设为预定的初始值。

另一方面，一般在刚打开之后的时刻LED的温度和在稳态操作中的温度大大不同，且LED的光特性随温度变化很大。因此，LED具有下述缺点，即从刚打开之后的时刻到发射的白光收敛为预定色度的时刻花费较长的时间。在2006年公开的专利文件1(日本未审定专利申请No.2006-171693)中公开了克服所述缺点的一种LCD装置。图1中示出了该LCD装置。

图1是示出专利文件1中所公开的现有技术LCD装置100的结构的功能框图。

图1的现有技术LCD装置100包括透射型彩色LCD面板103和背光单元112。LCD面板103由X驱动器电路106和Y驱动器电路107驱动。背光单元112包括使用红色、绿色和蓝色LED的光源110、和波长选择滤波器111，其中每个颜色的LED由驱动器部113驱动。通过温度传感器114检测LED的温度。通过用作光传感器的色度传感器115检测从LED发射的白光的色度。

当图像信号经由输入端101输入LCD装置100时，图像信号接受预定的信号处理，如RGB处理控制器102中的色度处理，然后被转换为适于驱动LCD面板103的RGB分离的信号。由此将产生的RGB分离的信号供应到控制器部104，同时也通过图像存储器105将它们供应到X驱动器电路106。控制器部104以根据接收到的RGB分离的信号的预定时序来控制X和Y驱动器电路106和107，并使用通过图像存储器105供应到X和Y驱动器电路106和107的RGB分离的信号驱动LCD面板103。这样，根据RGB分离的信号在LCD面板103的屏幕上显示图像。

驱动器部113给光源110的各个LED供应预定电流，以驱动它们。与此同时，驱动器部113基于色度传感器115的检测值而反馈控制每个颜色LED的电流量，由此将白光调整为预定的色度值。此外，驱动器部113从非易失性存储器116读取每个颜色的LED打开时的初始电流值，从而补偿与温度传感器114检测到的温度值相应的所读取的初始电流值，并使用所补偿的初始电流值激活每个颜色的LED。

对于图1中所示的现有技术LCD装置100，因为提供了上述结构，所以不考虑打开时LED的温度，从刚打开之后的时刻开始，每个颜色的LED都可被激活以具有其预定的色度。因此，可缩短从刚打开之后的时刻到从LED发射的光转换为预定色度的时刻(即，从刚打开之后的时刻到稳定产生具有预定色度的白光的时刻)所必需的时间。(参见专利文件1中的图4和摘要)。

此外，LCD装置具有下述缺点，即如果显示移动或随时间变化的图像(或动画)，则移动部分的轮廓看上去是模糊的。2004年公开的专利文件2(日本未审定专利申请No.2004-163829)中公开了一种LCD装置，其可缓解“随时间变化的图像的轮廓模糊”的缺点。图2中示出了该LCD装置。

图2是示出专利文件2中所公开的现有技术LCD装置150的结构的功能框图。

该现有技术LCD装置150包括：具有数据电极和扫描电极的LCD面板158、用于驱动面板158的数据和扫描电极的电极驱动器电路151、作为光源用于从背面将光照射到面板158的背光单元162、以及在单个纵向周期(vertical period)内间歇地开-关驱动背光单元162的光源驱动器161。

输入图像信号在延迟器部156中被延迟了相当于一个帧周期的时间，然后被发送到帧频转换器部152。该帧频转换器部152将这样被延迟的输入图像信号的帧频转换为较高的频率，并将这样被转换的输入图像信号输出到电极驱动器部151。该电极驱动器部151根据这样接收到的输入图像信号驱动LCD面板158的数据和扫描电极，由此显示对应于所述输入图像的图像。

同步信号提取器部160从输入图像信号提取垂直同步信号并将其供应到光源驱动器161。光源驱动器161基于接收到的垂直同步信号而驱动背光单元162，由此在单个纵向周期内打开和关闭背光单元162，以进行其间断的操作。

温度检测器部153检测LCD装置150内部的温度。帧存储器(FM)154存储先前的帧数据。控制CPU(中央处理单元)155检测当前帧数据与从帧存储器154读取的先前的帧数据之间的灰度转变，并基于上述输入图像信号在前一帧与当前帧之间和在当前帧与下一帧之间的灰度转变，以及由温度检测器153检测到的温度数据，而将预定的控制信号输出到帧频转换器部152。

响应于从控制CPU 155输出的控制信号，帧频转换器部152将输入图像信号的帧频转换为例如较高的频率，由此缩短一个帧周期中的扫描周期，从而增加液晶响应周期。由于该原因，即使给LCD装置150输入伴随有其中液晶响应速度较慢的灰度转变的图像，也可使液晶响应周期的长度令人满意。结果，在液晶分子完全响应且发射光的亮度达到其目标值之后，显示所述图像。

背光单元162具有两种发光类型，即“全闪(global flash)”型和“扫描(scan)”型。对于“全闪”型发光，背光单元162全部或整个打开和关闭。另一方面，对于“扫描”型发光，背光单元162的发光表面提前被分为多个发光区域，以与图像信号的写入扫描相对应的预定次序从各个发光区域顺次地发射光。

对于图2中所示的现有技术LCD装置150，因为提供了上述结构，所以不仅可抑制随时间变化的图像的轮廓模糊，而且还可抑制其余像(afterimage)，因此可显示较高质量的随时间变化的图像。(参见专利文件2中的摘要、图1到3以及0032到0041段)。

此外，专利文件2公开了另一结构，该结构以在一个帧中紧随图像信号的写入扫描之后进行黑色显示信号的写入扫描(即，复位扫描)的方法，能够与由图2中所示的结构类似地显示较高质量的随时间变化的图像。使用该结构，响应于图像信号在前一帧与当前帧之间以及在当前帧与后一帧之间的灰度转变，控制图像显示周期(即，黑色显示周期)。即使输入伴随有其中液晶响应速度较慢的灰度转变的图像，也可使液晶响应周期的长度令人满意，结果，在液晶分子完全响应且发射光的亮度达到其目标值之后，显示所述图像。(参见专利文件2中的图8到10、0090到0098段)。

在参照图2说明的上述现有技术LCD装置150中，为了将发射的白光在较短的时间内转换为预定色度，同时提高随时间变化的图像的质量，可结合使用图1中所示的上述现有技术LCD装置100的结构。简言之，将其中基于色度传感器115接收到的光量而反馈控制每个颜色的LED的电流量的图1中的LCD装置100的结构，与其中背光单元162以发射具有预定色度白光的方式在一个帧内间歇地操作的图2中的LCD装置150的结构相结合。在该情形中，看起来可在较短的时间内将发射的白光转换为预定的色度，同时可提高随时间变化的图像的质量。

然而，如果采用上述的这种结合，将缩短每个LED的发光周期。这是因为在图2的LCD装置150中背光单元162的LED在一个帧中间歇地操作(即，LED被分为n组并被顺次地操作)。因此，与不进行扫描操作的LCD装置100相比，从各个LED发射的且由色度传感器115接收的光量减小为时分的数(n)分之一，即(1/n)，其中色度传感器115对接收到的光的波形进行积分并输出积分的结果。

结果，出现了图1的LCD装置100的上述问题，即从刚打开之后的时刻到发射的白光转换为预定色度的时刻耗时长，以及另一问题，即在完成发射光的转换之后将发生大的色度误差。

发明内容

考虑到上述问题而产生了本发明。

本发明的目的是提供一种背光单元，该背光单元可缩短从刚打开之后的时刻到发射的白光转换为预定色度的时刻所必需的时间，同时提高随时间变化的图像的质量。

本发明的另一目的是提供一种LCD装置，该LCD装置可避免在刚打开之后的时刻显示在屏幕上的色彩不适当，同时可提高随时间变化的图像的质量。

对于本领域普通技术人员来说，通过下列描述，上述目的以及未具体提到的其他目的将变得明确。

根据本发明的第一方面，提供了一种背光单元，其包括：

光源，包括三个或多个颜色的LED，该LED被分配到多个发光区域；

色度传感器，用于检测由LED产生的白光的色度；

光源驱动器部，用于驱动LED；和

背光控制器部，用于基于色度传感器所检测的色度值，将由LED产生的白光调整为具有预定的色度；

其中在背光控制器部的控制下，响应于图像信号到LCD面板的写入扫描来驱动LED，从而在单个帧中的各个预定扫描发光周期中和在同一帧中的各个附加发光周期中顺次地发光，附加发光周期位于扫描发光周期中的相应的一个的外部；并且

与将光泄漏防止信号供应给LCD面板同步地进行在每个附加发光周期中的LED的光发射。

对于根据本发明第一方面的背光单元，响应于图像信号到LCD面板的写入扫描，LED在单个帧中的各个预定扫描发光周期中和在同一帧中的各个附加发光周期中顺次地发光。附加发光周期位于扫描发光周期中的相应的一个的外部。在背光控制器部的控制下进行上面的操作。因此，从LED发射的光量大于其中驱动LED以只执行扫描操作的情形中的光量。

由于该原因，当色度传感器检测由LED产生的白光的色度，然后背光控制器部基于由色度传感器获得的色度值来调整所述白光时，由色度传感器获得的色度值将较高。这意味着可缩短色度调整所必需的时间。

因此，即使顺次地驱动LED以进行扫描型光发射时，也不会发生下述问题，即从刚打开之后的时刻到发射的光转换为预定色度的时刻耗时长。此外，当发射的光完成转换时，也不会出现将观察到大的色度误差的问题。

而且，因为与将光泄漏防止信号供应给LCD面板同步地进行LED在每个附加发光周期中的光发射，所以光发射不会导致任何问题。

结果，可缩短从刚打开之后的时刻到发射的白光转换为预定色度的时刻所必需的时间，同时提高随时间变化的图像的质量。

在根据本发明第一方面的背光单元的优选实施例中，基于其中产生用于使LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期来定义每个附加发光周期。在该实施例中，存在另外的优点，即容易实现与光泄漏防止信号的供应同步的各个附加发光周期中的LED的光发射。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，每个附加发光周期都被设定为等于其中产生用于使LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期。在该实施例中，存在另外的优点，即容易实现与光泄漏防止信号的供应同步的各个附加发光周期中的LED的光发射。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，基于其中产生用于使LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期，将每个附加发光周期定义为可变的，且如果需要，将每个附加发光周期设定为等于或短于黑色信号周期。在该实施例中，因为可使用脉冲宽度调制(PWM)技术调整每个附加发光周期的长度，所以具有另外的优点，即可更加精确地控制各个附加发光周期中LED的光发射，由此利于达到白平衡(white balance)。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，根据其中产生用于使LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期定义每个附加发光周期，一个附加发光周期对应于多个黑色信号周期。在该实施例中，具有另外的优点，即很容易减小附加发光周期的重复频率，而不用改变黑色信号周期及其重复频率。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，光源的LED包括红色、绿色和蓝色LED，分别驱动红色LED、绿色LED和蓝色LED，从而在不同的帧中单独发光。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，光源的LED包括红色、绿色和蓝色LED，分别驱动红色LED、绿色LED和蓝色LED，从而在相同的帧中发光。

在根据本发明第一方面的背光单元的另一优选实施例中，用于驱动LED的信号的波形等于通过逻辑“或”操作而产生的波形，所述逻辑“或”操作在响应于图像信号到LCD面板的写入扫描而使LED在各个预定的扫描发光周期中顺次地发光的波形，与用于使LCD面板显示黑色的黑色插入信号之间进行。在该实施例中，具有另外的优点，即容易产生用于驱动LED的信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种LCD装置，其包括：

根据第一方面的背光单元。

对于根据本发明第二方面的LCD装置，因为包括根据本发明第一方面的背光单元，所以可防止下述问题，即在刚打开之后的时刻在屏幕上显示的颜色不适当，同时提高随时间变化的图像的质量。

附图说明

为了容易地实现本发明，现在将参照附图进行描述。

图1是示出了现有技术LCD装置的电路结构的一个示例的功能框图；

图2是示出了现有技术LCD装置的电路结构的另一示例的功能框图；

图3是示出了其中结合有根据本发明第一实施例的背光单元的LCD装置的结构的功能框图；

图4是示出了根据本发明第一实施例的背光单元的光源结构的示意图；

图5A到5D是分别示出了在根据本发明第一实施例的背光单元中黑色插入信号、扫描发光信号和LED驱动信号的脉冲产生时序及其变形例的LED驱动信号的脉冲产生时序的时序图；

图6A到6C是分别显示在根据本发明第二实施例中的背光单元中黑色插入信号、扫描发光信号和LED驱动信号的脉冲产生时序的时序图；

图7是示出了根据本发明的第一和第二实施例的背光单元中的红色、绿色和蓝色LED的发光时序的示例的时序图，其中，在一个场周期中，红色、绿色和蓝色LED分别以不同时序发光。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

第一实施例

图3中示出了其中结合有根据本发明第一实施例的背光单元2的LCD装置1的结构。

LCD装置1包括：由TFT基板、对向基板以及由TFT和对向基板夹持的液晶层所组成的LCD面板4；和背光单元2。安装在面板4背面的背光单元2从背面给面板4照射白光。

面板驱动器部22响应于从时序控制器(未示出)供应的时序信号S2，分别给LCD面板4的Y驱动器电路(未示出)和X驱动器电路(未示出)供应扫描信号S3和数据信号S4。通过扫描信号S3从屏幕的顶端到其底端扫描存在于面板4的屏幕中的所有像素。与所述扫描同步，对应于数据信号S4的图像数据分别供应到相应的像素。以这种方式驱动面板4，从而显示对应于扫描和数据信号S3和S4的图像。

根据本发明第一实施例的背光单元20包括：含有多个LED的光源5；用于通过给所述LED供应预定LED驱动电流来驱动光源5的LED的光源驱动器部21；用于通过响应于时序信号S2给驱动器部21供应LED控制信号S6来控制光源驱动器部21的背光控制器部20；以及给背光控制器部20和面板驱动器部22供应黑色插入信号(或黑色信号)S5的黑色信号供应部23。用作色度传感器的光传感器13的输出信号S1(即色度检测信号)被输入到背光控制器部20，其中每个光传感器13检测从光源5的相应的LED所照射的光的色度。

光源5具有矩形平面形状，如图4中所示，其中从光源5顶部到其底部以预定间隔平行布置了五个带状LED单元D1到D5。这些LED单元D1到D5具有相同的结构。每个LED单元D1到D5包括排列在直线上的红色LED 10、绿色LED 11和蓝色LED 12。

在每个LED单元D1到D5中，所有相同颜色的LED都以串联方式电连接。例如，对于LED单元D1，单元D1中的所有红色LED 10都以串联方式电连接，单元D1中的所有绿色LED 11都以串联方式电连接，单元D1中的所有蓝色LED 12都以串联方式电连接。LED单元D1的这种电连接应用于其他LED单元D2到D5中的每个。

光源5以下述方式构造，即从以该方式规则排列的红色、绿色和蓝色LED 10、11和12发射的光以恒定的强度比率相互混合，从而产生白光。产生的白光从其背面照射到LCD面板4。

光源5的发光表面根据五个LED单元D1到D5被分为五个发光区域，如图4中所示。可从这五个发光区域单独地发光。因此，例如，当从位于最上面位置处的LED单元D1发光时，仅从位于与LED单元D1相对应的光源5的最上面位置处的横向延伸拉长区域(1/5发光区域)发射背光(白光)。此时，作为背光的白光仅照射到与光源5的所述1/5发光区域相对应的横向延伸拉长区域(即1/5显示区域)。所述1/5显示区域位于LCD面板4的屏幕的最上面位置处。

关于LED单元D1的上述解释适用于每个其他LED单元D2到D5。

LED单元D1到D5分别包括用作色度传感器的相应的光传感器13。设置分别用于LED单元D1到D5的光传感器13单独地检测从LED单元D1到D5照射的白光的色度，然后根据检测的色度值将获得的色度检测信号S1输出到背光控制部20。

根据从各个光传感器13发送的色度检测信号S1，背光控制部20给光源驱动器部21发送已被调整为具有预定色度值的LED控制信号S6。响应于接收到的LED控制信号S6，光源驱动器部21调整电流量并供应LED驱动电流的中断时序(即，开/关时序)。调整的LED驱动电流分别供应到光源5的LED单元D1到D5的红色LED 10、绿色LED 11和蓝色LED 12。

这样，背光控制部20使用色度检测信号S1反馈控制供应到各个颜色LED 10、11和12的LED驱动电流的量，由此将从光源5照射的白光保持在预定的色度值。

对于背光单元20，如上所述，从五个发光区域顺次地发光，从而通过在一个帧中顺次地打开和关闭LED单元D1到D5进行“扫描”型发光。因此，可使背光单元20的发光变为接近像阴极射线管(CRT)一样的“脉冲(impulse)”型发光。

黑色信号信号供应部23根据时序信号S2以预定的时序产生黑色插入信号(或黑色信号)S5，然后将产生的信号S5供应到背光控制器部20和面板驱动器部22。黑色插入信号S5是在一个帧中以从图像信号偏移的不同时序随图像信号输入到LED面板4的所有像素中的信号。黑色插入信号S5用于通过在一个帧中在与图像信号对应的图像之后在屏幕上显示黑色来缩短相应像素的发光时间(即，图像显示时间)。

这样，因为通过黑色信号供应部23进行“黑色写入型显示”，所以对于所有像素可缩短发光时间。结果，与LED单元D1到D5的扫描型发光合作，背光单元20的发光近似于假“脉冲”型发光。这意味着可防止当显示随时间变化的图像时的显示质量下降，如随时间变化的图像的轮廓模糊、余像等，并可提高随时间变化的图像的质量。

通过从背光控制器部20发送的LED控制信号S6确定将要从光源驱动器部21供应的LED驱动电流的供应和中断时序。根据从光传感器13发送的色度检测信号S1、从图像信号提取的时序信号S2和从黑色信号供应部23供应的黑色插入信号S5产生LED控制信号S6。以如此确定的时序(即，通过脉冲波)驱动每个LED单元D1到D5，从而进行扫描型发光(即，间歇的光发射)。

接下来，将参照图5A到5D解释具有上述结构的背光单元20的操作。

由黑色信号供应部23产生并供应到背光控制器部20和面板驱动器22的黑色插入信号S5具有图5A中所示的脉冲波形。图5A的波形包括脉冲形状的黑色信号周期T1，其与从图像信号提取的时序信号S2同步，每隔预定周期T2重复。这意味着仅在其中黑色插入信号S5为逻辑高(H)电平的各个黑色信号周期T1中输出黑色插入信号S5。此外，如后面所述，黑色插入信号S5用于产生附加发光信号。

在通过背光控制器部20输出到光源驱动器部21的LED控制信号S6中包含的扫描发光信号是图5B中所示的五个脉冲信号。图5B中所示的这五个信号分别对应于五个LED单元D1到D5。

图5B的五个信号中位于最上面位置处的第一信号是供应到位于光源21最上面位置处的LED单元D1的扫描发光信号。在帧F中该信号的波形包括其中所述扫描发光信号为逻辑高电平的一个发光周期T3a。

图5B的五个信号中位于从顶部开始第二位置处的第二信号是供应到位于从其顶部开始光源21的第二位置处的LED单元D2的扫描发光信号。在帧F中该信号的波形包括其中所述扫描发光信号为逻辑高电平的一个发光周期T3b。发光周期T3b处于紧随发光周期T3a之后的位置处。

尽管图5B中没有示出，但图5B的五个信号中位于从顶部开始第三位置处的第三个信号是供应到位于从其顶部开始光源21的第三位置处的LED单元D3的扫描发光信号。在帧F中所述波形包括其中所述扫描发光信号为逻辑高电平的一个发光周期T3c。发光周期T3c处于紧随发光周期T3b之后的位置处。

尽管图5B中没有示出，但图5B的五个信号中位于从顶部开始第四位置处的第四个信号是供应到位于从其顶部开始光源21的第四位置处的LED单元D4的扫描发光信号。在帧F中所述波形包括其中所述扫描发光信号为逻辑高电平的一个发光周期T3d。发光周期T3d处于紧随发光周期T3c之后的位置处。

图5B的五个信号中位于从顶部开始第五位置(即最下面的位置)处的第五个信号是供应到位于从其顶部开始光源21的第五(或最下面的)位置处的LED单元D5的扫描发光信号。在帧F中所述波形包括其中所述扫描发光信号为逻辑高电平的一个发光周期T3e。发光周期T3e处于紧随发光周期T3d之后的位置处。

每隔帧F重复图5B的第一到第五个扫描发光信号。

这样，LED控制信号S6中包含的五个扫描发光信号在帧F中的发光周期T3a、T3b、T3c、T3d和T3e中为逻辑高电平。每个周期T3a、T3b、T3c、T3d和T3e相对于帧F的长度都相等(帧F的1/5)。周期T3a、T3b、T3c、T3d和T3e开始的时刻逐渐偏移。因此，LED单元D1到D5以等于帧F(1/5)长度的倍数的不同偏移时间顺次地打开和关闭。在帧F内所有的LED单元D1到D5打开和关闭。使用这些扫描发光信号，执行LED单元D1到D5的扫描型发光(扫描型光发射)。

当图5A中所示的黑色插入信号S5的脉冲波形以及图5B中所示的扫描发光信号的第一到第五个波形(五个单个控制信号)经过逻辑“或”操作时，获得了图5C中所示的脉冲波形。图5C的这些波形对应于组成LED控制信号S6的五个单个控制信号(即，LED驱动信号)。然而，图5C中仅示出了用于LED单元D1、D2和D5的这些信号。

图5C的五个波形中位于最上面位置处的第一波形对应于供应到位于光源21最上面位置处的LED单元D1的单个控制信号(即，LED驱动信号)。在帧F中所述波形包括一个扫描发光周期T4a和多个脉冲形状的附加发光周期T5a。所有附加发光周期T5a都处于扫描发光周期T4a外部。在扫描发光周期T4a和附加发光周期T5a中，所述LED驱动信号为逻辑高电平。扫描发光周期T4a在长度上与图5B的发光周期T3a相等。每个附加发光周期T5a在长度上与图5A的黑色信号周期T1相等。

当使用图5C的第一波形时，LED单元D1反复打开和关闭，从而不仅在用于扫描型发光的扫描发光周期T4a中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5a中发光。

图5C的五个波形中位于从顶部开始第二位置处的第二波形对应于供应到位于从其顶部开始光源21的第二位置处的LED单元D2的单个控制信号(即，LED驱动信号)。在帧F中所述波形包括一个扫描发光周期T4b和多个脉冲形状的附加发光周期T5b。所有附加发光周期T5b都处于扫描发光周期T4b外部。在扫描发光周期T4b和附加发光周期T5b中，所述LED驱动信号为逻辑高电平。扫描发光周期T4b在长度上与图5B的发光周期T3b相等。每个附加发光周期T5b在长度上与图5A的黑色信号周期T1相等。

当使用图5C的第二波形时，LED单元D2反复打开和关闭，从而不仅在用于扫描型发光的扫描发光周期T4b中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5b中发光。

尽管没有示出，但图5C的五个波形中位于从顶部开始第三位置处的第三个波形对应于供应到位于从其顶部开始光源21的第三位置处的LED单元D3的单个控制信号(即，LED驱动信号)。在帧F中所述波形包括一个扫描发光周期T4c和多个脉冲形状的附加发光周期T5c。所有附加发光周期T5c都处于扫描发光周期T4c外部。在扫描发光周期T4c和附加发光周期T5c中，所述LED驱动信号为逻辑高电平。扫描发光周期T4c在长度上与发光周期T3c相等。每个附加发光周期T5c在长度上与图5A的黑色信号周期T1相等。

当使用图5C的第三个波形时，LED单元D3反复打开和关闭，从而不仅在用于扫描型发光的扫描发光周期T4c中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5c中发光。

尽管没有示出，但图5C的五个波形中位于从顶部开始第四位置处的第四个波形对应于供应到位于从其顶部开始光源21的第四位置处的LED单元D4的单个控制信号(即，LED驱动信号)。在帧F中所述波形包括一个扫描发光周期T4d和多个脉冲形状的附加发光周期T5d。所有附加发光周期T5d都处于扫描发光周期T4d外部。在扫描发光周期T4d和附加发光周期T5d中，所述LED驱动信号为逻辑高电平。扫描发光周期T4d在长度上与发光周期T3d相等。每个附加发光周期T5d在长度上与图5A的黑色信号周期T1相等。

当使用图5C的第四个波形时，LED单元D4反复打开和关闭，从而不仅在用于扫描型发光的扫描发光周期T4d中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5d中发光。

图5C的五个波形中位于最下面位置处的第五个波形对应于供应到位于光源21的最下面位置处的LED单元D5的单个控制信号(即，LED驱动信号)。在帧F中所述波形包括一个扫描发光周期T4e和多个脉冲形状的附加发光周期T5e。所有附加发光周期T5e都处于扫描发光周期T4e外部。在扫描发光周期T4e和附加发光周期T5e中，所述LED驱动信号为逻辑高电平。扫描发光周期T4e在长度上与图5B的发光周期T3e相等。每个附加发光周期T5e在长度上与图5A的黑色信号周期T1相等。

当使用第五个波形时，LED单元D5反复打开，从而不仅在用于扫描型发光的扫描发光周期T4e中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5e中发光。

这样，通过使用图5C的五个波形，五个LED单元D1到D5顺次地打开和关闭，从而在帧F中，不仅在扫描发光周期T4a到T4e中而且还在反复脉冲形式的各个附加发光周期T5a到T5e中以不同的脉冲时序发光。因此，将由光传感器13接收的整个光量增加了与附加发光周期T5a到T5e中接收的光相对应的量。

此外，如上所述，每个LED单元D1到D5包括红色LED 10、绿色LED 11和蓝色LED 12。驱动结合进每个LED单元D1到D5中的这些颜色的红色LED 10、绿色LED 11和蓝色LED 12，从而以相同的脉冲时序发光。

对于根据本发明第一实施例的背光单元2，如下面所述，扫描发光信号和附加发光信号响应于图像信号到LCD面板4的写入扫描，通过背光控制器部20供应到光源驱动器部21。因此，驱动设置在五个LED单元D1到D5(即五个发光区域)中的红色、绿色和蓝色LED 10、11和12，从而在帧F中，不仅在各个预定扫描发光周期T4a到T4e中而且还在各个附加发光周期T5a到T5e中顺次地发光。这意味着从LED10、11和12发射的光量比其中在各个扫描发光周期T4a到T4e中驱动LED 10、11和12以简单进行扫描操作的情形中的光量大。由于该原因，当色度传感器13检测由LED 10、11和12产生的白光的色度，然后背光控制器部20根据由色度传感器13获得的色度值来调整所述白光时，由色度传感器13获得的色度值较高。换句话说，缩短了色度调整所必需的时间。

因此，即使顺次地驱动LED 10、11和12以进行扫描型光发射，也不会发生下述问题，即从刚打开之后的时刻到发射的光转换为预定色度的时刻耗时长。此外，也不会发生当发射的光完成转换时产生较大色度误差的问题。

此外，与给LCD面板4供应光泄漏防止信号(即，黑色插入信号)S5同步，在每个附加发光周期T5a到T5e(其分别位于扫描发光周期T4a到T4e外部)中进行LED 10、11和12的光发射。因此，可防止显示质量下降，如随时间变化的图像的轮廓模糊、余像等，并可高随时间变化的图像的质量。

对于根据本发明第一实施例的LCD装置1，上述背光单元2与LCD面板4和面板驱动器部22组合在一起，如图3中所示。因此，可避免下述问题，即在刚打开之后的时刻，在屏幕上显示的颜色不适当或不正确，同时提高随时间变化的图像的质量。

第一实施例的变形例

在上面的描述中，供应到各个LED单元D1到D5的单个控制信号(即，LED驱动信号)设计成在扫描发光周期T4a到T4e和附加发光周期T5a到T5e中为逻辑高电平。然而，可使用PWM技术调整或改变扫描发光周期T4a到T4e和附加发光周期T5a到T5e的长度。如果这样，则具有另外的优点，即可更精确地控制LED单元D1到D5的发光周期，这更利于达到白平衡。图5D中示出了该情形中使用的波形。

图5D的波形是在扫描发光周期T4a和附加发光周期T5a中供应到位于光源21的最上面位置处的LED单元D1的单个控制信号波形的放大图。

如图5D中所示，扫描发光周期T4a和附加发光周期T5a分别设为最大值。根据占空比，扫描发光周期和附加发光周期分别缩短为T4a’和T5a’，其中T4a’≤T4a，T5a’≤T5a。例如，在其中蓝色LED12的占空比设为50％的情形中，如果绿色LED 11和红色LED 10的发光强度等于蓝色LED 12的发光强度，则绿色LED 11和红色LED 10的占空比设为相同的值(即50％)就足够可达到白平衡。然而，红色、绿色和蓝色LED 10、11和12的发光强度一般不相等。因此，为了达到白平衡，优选将由光传感器13获得的色度信息输入背光控制器部20，然后以下述方式分别为红色、绿色和蓝色LED 10、11和12设置占空比，即LED 10、11和12的发光强度彼此相等。

此外，在第一实施例的所述变形例中，附加发光周期T5a到T5e没有位于水平和垂直消隐周期中。这适用于其中使用图5C波形的上述第一实施例。

第二实施例

图6是显示用于驱动根据本发明第二实施例的背光单元中的LED单元D1到D5的信号波形的时序图。

除了用于驱动LED单元D1到D5的信号波形与第一实施例的不同之外，根据第二实施例的背光单元的结构与根据第一实施例的背光单元2相同。

在上述第一实施例中，如图5C的波形中所示，在对应于单个黑色信号周期T1的帧F中设置有附加发光周期T5a到T5e。然而，本发明并不限于此。如图6A到6C中的波形所示，附加发光周期可位于对应于部分黑色信号周期T1的帧F中。

在图6A到6C的波形中，相同的参考标号分别表示与图5A到5C的波形中使用的相同的元素。图6A的黑色插入信号的波形和图6B的扫描发光信号的波形分别与图5A和5B的波形相同，其用来显示信号的脉冲产生时序。

对于图6C中所示的LED驱动信号的波形，相对于图5C中所示的附加发光周期T5a到T5e(或图5A中所示的黑色插入周期T1)交替设置附加发光周期T6a到T6e。换句话说，附加发光周期T6a到T6e的间隔T7大致为黑色插入周期T1的间隔T2的两倍长。

对于根据第二实施例的背光单元，除了从LED 10、11和12发射的光量(即由光传感器13接收到的光量)稍微减小之外，可获得与第一实施例相同的优点。

其他实施例

上述第一和第二实施例以及第一实施例的变形例是本发明优选的示例。因此，不用说，本发明并不限于这些实施例和变形例，可对它们进行任何修改。

例如，黑色插入方法的种类，如将黑色信号周期插入一个水平周期中的方法、和将黑色信号周期插入一个纵向周期中的方法是公知的。如果包括用于插入黑色的周期，则任何一个这些公知方法都可用于本发明。

此外，尽管在上述第一和第二实施例中使用黑色插入信号作为光泄漏防止信号S5，但本发明并不限于此。如果可防止光泄漏，则可使用任何其他信号作为光泄漏防止信号S5。

此外，尽管在上述第一和第二实施例中，在帧F中根据相同的脉冲时序驱动红色、绿色和蓝色LED 10、11和12发光，但本发明并不限于此。例如，可在三个不同的帧(或三个不同的纵向周期)中以下述方式单独驱动红色、绿色和蓝色LED10、11和12，即在每个帧(或纵向周期)中发射一个颜色的光。在该情形中，优选通过三个光传感器13单独检测从LED 10、11和12发射的光。如果这样，则可以下述方式调整白平衡，即根据光传感器13的检测值，将来自LED 10、11和12的光适当混合为白光。

图7示出了用于分别驱动根据本发明的第一实施例的背光单元中的红色LED 10、绿色LED 11和蓝色LED 12的波形的示例。在该示例中，驱动红色、绿色和蓝色LED 10、11和12以在一个场周期(即，一个纵向周期)中分别按照不同时序来发射红光、绿光和蓝光。具体地，在一个场周期中，首先，只有红色LED 10在其发光周期中发射红光；接着，只有绿色LED 11在其发光周期中发射绿光；最后，只有蓝色LED 12在其发光周期中发射蓝光。

不用说，可驱动红色、绿色和蓝色LED 10、11和12以按照与该示例相似的方式在不同帧中发光。

通过按照不同时序将黑色插入信号加到使各个LED 10、11和12连续发光的扫描发光信号，从而间歇地产生发光周期，来实现图7中的示例。在此情况下，如果来自LED 10、11和12的红色、绿色和蓝色的光分别由用于调节白平衡的三个光传感器13检测到，则可减少用于达到白平衡的所必需的时间。

尽管已经描述了本发明的优选形式，但应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明的范围仅将由权利要求确定。

Claims

1.一种背光单元，其包括：

光源，其包括三个或更多个颜色的LED，所述LED被分配到多个发光区域；

色度传感器，其用于检测由所述LED产生的白光的色度；

光源驱动器部，其用于驱动所述LED；和

背光控制器部，其用于基于所述色度传感器所检测的色度值，将由所述LED产生的白光调整为具有预定的色度；

其中，在所述背光控制器部的控制下，响应于图像信号到LCD面板的写入扫描来驱动LED，从而在单个帧中的各个预定扫描发光周期中和在同一帧中的各个附加发光周期中顺次地发光，所述附加发光周期位于所述扫描发光周期中的相应的一个的外部；并且

与将光泄漏防止信号供应给所述LCD面板同步地进行在所述附加发光周期的每个中的所述LED的光发射。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述附加发光周期中的每个基于黑色信号周期而被定义，在所述黑色信号周期中，产生用于使所述LCD面板显示黑色的黑色插入信号。

3.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述附加发光周期中的每个被设定为等于黑色信号周期，在所述黑色信号周期中，产生用于使所述LCD面板显示黑色的黑色插入信号。

4.根据权利要求1所述的背光单元，其中，基于产生用于使所述LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期，将所述附加发光周期中的每个定义为可变的。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述附加发光周期中的每个被设定为等于或短于所述黑色信号周期。

6.根据权利要求1所述的背光单元，其中，基于产生用于使所述LCD面板显示黑色的黑色插入信号的黑色信号周期，定义所述附加发光周期中的每个；并且

所述附加发光周期中的一个对应于所述黑色信号周期中的多个。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述光源的所述LED包括红色、绿色和蓝色LED，并且

分别驱动所述红色LED、所述绿色LED和所述蓝色LED，从而在不同的帧中单独发光。

8.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述光源的所述LED包括红色、绿色和蓝色LED，并且

分别驱动所述红色LED、所述绿色LED和所述蓝色LED，从而在相同的帧中发光。

9.根据权利要求1所述的背光单元，其中，用于驱动所述LED的信号的波形等于通过逻辑“或”操作而产生的波形，所述逻辑“或”操作在用于响应于图像信号到所述LCD面板的所述写入扫描而使所述LED在所述各个预定的扫描发光周期中顺次地发光的波形，与用于使所述LCD面板显示黑色的黑色插入信号的波形之间进行。

10.一种LCD装置，其包括：

根据权利要求1所述的背光单元。