专利名称：背光单元、包括该背光单元的显示设备及其控制方法
技术领域：
本总体发明构思涉及背光单元、包括该背光单元的显示设备及其控制方法，更特别地，涉及用以控制被分为多个区域的光源单元的背光单元、包括该背光单元的显示设备及其控制方法。
背景技术：
近来，平板显示装置，例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)以及有机发光二极管(OLED)已经发展为CRT的替代品。
LCD包括LCD面板，LCD面板包括薄膜晶体管(TFT)基板、滤色器基板以及介于两个基板之间的液晶。LCD面板本身不发光，因此在TFT基板后部设置背光单元以提供光线。根据液晶的取向(alignment)调整从背光单元照射出来的光的透射率。LCD面板和背光单元被容纳在一个底盘中。
根据光源的位置，背光单元为边缘型背光单元或直接型背光单元。
在边缘型背光单元中，光源安装在导光板的侧面。边缘型背光单元典型地用于小型LCD装置，例如用于膝上计算机的监视器和用于台式计算机的监视器。边缘型背光单元具有各种优势，例如光的均匀性高以及寿命长。此外，使用边缘型背光单元的LCD可以更薄。
直接型背光单元已经随着大屏幕LCD的发展而发展起来。在直接型背光单元中，多个光源被布置LCD面板下方，并向LCD面板表面直接发射光。直接型背光单元比边缘型背光单元使用更多的可用光源。因此，直接型背光单元可获得更高的亮度，但是亮度不均匀。
在整个光源由一个驱动部分驱动的传统背光单元中，当亮度不均匀时，整个光源应该由新光源代替。在这种情况下，用新光源替换该光源成本很高，而且上述问题反复出现。
发明内容
本总体发明构思提供一种背光单元、包括该背光单元的显示设备及其控制方法，以通过光源单元调节亮度和色温。
本总体发明构思的附加方面和优点的一部分将在下面的描述中提出，一部分根据描述而显而易见，或者可由总体发明构思的实践获知。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用可通过提供一种显示设备来实现，该显示设备包括液晶显示板、包括用以向液晶显示板提供光线的多个点光源并分为多个光源区域的光源单元、用以向多个光源区域中的对应区域供应电源的多个光源驱动部分、用以检测光源单元亮度的亮度传感器以及用以基于由亮度传感器检测到的亮度来控制多个光源驱动部分以便光源单元提供均匀亮度的光线的光源控制器。
亮度传感器可检测多个光源区域中的每个区域的实际亮度。
显示设备可进一步包括亮度计算器，其利用由亮度传感器检测到的多个光源区域的每个实际亮度来计算平均亮度，并计算光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值。
当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，光源控制器可控制光源驱动部分，以向该多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
多个点光源可分别发出红色、绿色和蓝色。
多个光源驱动部分可通过发射出点光源的颜色供应电源。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用也可通过提供一种背光单元来实现，该背光单元包括包含多个点光源并被分为多个光源区域的光源单元、用以向多个光源区域的对应区域供应电源的多个光源驱动部分、用以检测光源单元亮度的亮度传感器以及用以基于由亮度传感器检测到的亮度来控制光源驱动部分以便光源单元提供均匀亮度的光线光源控制器。
亮度传感器可检测多个光源区域中每个区域的实际亮度。
背光单元可进一步包括亮度计算器，其利用由亮度传感器检测到的多个光源区域的每个实际亮度来计算平均亮度，并计算多个光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值。
当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，光源控制器可控制光源驱动部分，以向多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用也可通过提供一种显示设备的控制方法来实现，该方法包括提供LCD面板、包括用以向LCD面板提供光线的多个点光源并被分为多个光源区域的光源单元、用以向多个光源区域的对应区域供应电源的多个光源驱动部分以及检测光源单元亮度的亮度传感器；检测多个光源区域的每个区域的实际亮度；以及基于所检测到的亮度提供均匀亮度的光线。
显示设备的控制方法可进一步包括计算光源区域亮度的平均亮度；以及计算光源区域的平均亮度和亮度之间的差值。
当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，光线供应可向多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用也可通过提供一种向图像显示装置发射光的背光单元来实现，该背光单元包括包含每个上都具有发射光线的光源的多个光源区域的光源单元、位于多个光源区域的相应区域上以确定多个光源区域的每个区域的实际亮度的多个亮度传感器以及用以基于确定的实际亮度来单独控制施加于光源区域的每个区域的电功率的电源控制单元。
多个光源区域的每个区域可包括多个亮度传感器中的至少一个，以及多个光源中的至少一个。多个光源区域的每个区域可包括单一亮度传感器，以及两个或多个光源。多个亮度传感器中的每一个可包括将对应于多个光源区域的每个区域的实际亮度的光数据转换为电信号的转换单元。多个亮度传感器中的每一个可位于多个光源区域的对应区域的中间。电源控制单元可包括驱动多个光源区域的相应区域的多个驱动部分，确定光源单元的平均亮度并计算多个光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值的亮度计算器，以及从亮度计算器接收对应于差值的亮度数据并基于亮度数据控制多个驱动部分的控制器。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用也可通过提供一种图像显示设备来实现，该图像显示设备包括图像显示面板，具有第一光源区域、布置在第一光源区域上的第一多光源以及布置在第一光源区域上以确定第一光源区域的实际亮度的第一亮度传感器的光源单元，向第一光源区域供应电源以驱动第一光源区域的第一驱动部分，确定光源单元的平均亮度并计算第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的亮度计算器，以及控制器，该控制器从亮度计算器接收对应于第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第一亮度数据并基于第一亮度数据控制第一驱动部分。
当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定范围值时，控制器可控制第一驱动部分，以增大施加于第一光源区域的电功率，并且当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值在预定范围值内时，包括该范围的端值，控制器可控制第一驱动部分，以保持施加于第一光源区域的电功率。该图像显示设备可进一步包括布置在光源单元上的第二光源区域，布置在第二光源区域上的第二多光源，布置在第二光源区域上以确定第二光源区域的实际亮度的第二亮度传感器，以及向第二光源区域供应电源以驱动第二光源区域的第二驱动部分，其中亮度计算器进一步计算第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值，控制器从亮度计算器接收对应于第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第二亮度数据并基于第二亮度数据控制第二驱动部分。
本总体发明构思的前述和/或其它方面和应用也可通过提供一种控制背光单元的方法来实现，该背光单元包括具有第一和第二光源区域的光源单元、分别位于第一和第二光源区域上的第一和第二多个光源以及分别位于第一和第二光源区域上用以确定第一和第二光源区域的实际亮度的第一和第二亮度传感器，该方法包括确定光源单元的平均亮度、计算第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值、并基于对应于第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第一亮度数据对施加于第一光源区域的电源进行控制。
该方法可进一步包括当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定范围值时，增大施加于第一光源区域的电功率，并当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值在预定范围值内时，包括该范围的端值，保持施加于第一光源区域的电功率。该方法可进一步包括计算第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值，并基于对应于第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第二亮度数据对施加于第二光源区域的电源进行控制。
本总体发明构思的这些和/或其它方面和优点从以下实施例的描述并结合附图会变得更加显而易见和易于理解，在附图中图1是图解按照总体发明构思的实施例的显示设备的分解透视图。
图2是图解按照总体发明构思的实施例的、图1中的显示设备的背光单元的控制框图。
图3是图解按照总体发明构思的实施例的、图1中的显示设备的控制方法的流程图。
具体实施例方式
下面详细参照总体发明构思的实施例，其示例在附图中图解，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的组成部分。下面描述实施例，以便参照附图解释本总体发明构思。
下面，将以发光二极管(LED)作为示例描述点光源。然而，本总体发明构思并不限于点光源为LED。并在入这里描述的LCD的其它点光源也在本总体发明构思的范围内。
如图1所示，显示设备1可包括LCD面板20、光控制元件30以及布置在LCD面板20后面的光源单元40。光源单元40可布置在光控制元件30后面，并可包括LED 42和安装LED 42的LED板41。
LCD面板20、光控制元件30以及LED电路板41可被容纳在上盖10和下盖70中。
LCD面板20可包括形成TFT的TFT基板21、与TFT基板21相对的滤色器基板22、将基板21和22粘合在一起并形成单元间隙的密封层(未示出)以及介于基板21、基板22和密封层之间的液晶层(未示出)。如图1所示，LCD面板20可呈具有长边和短边的矩形。然而，本总体发明构思并不限于矩形的LCD面板20。
LCD面板20调整液晶层的取向以形成图像。然而，LCD面板20本身并不发光。因此在LCD面板20的后面配备LED 42，以向LCD面板20提供光线。驱动部分25可配备在TFT基板21的一侧，以提供驱动信号。驱动部分25可包括柔性印刷电路(FPC)26、安装在FPC 26上的驱动芯片27以及连接到FPC 26的一侧的印刷电路板(PCB)28。图1所示的驱动部分25为薄膜上芯片(COF)型驱动部分。然而，任何合适的驱动部分类型，例如带载封装(TCP)、玻璃上芯片(COG)或类似类型都可用作驱动部分。而且，驱动部分25可形成在TFT基板21上，形成有线线路。
布置在LCD面板20后面的光控制元件30可包括散光板31，分光膜32以及保护膜33。
散光板31可包括底板和具有形成在底板上的珠子的覆盖层。散光板31散射来自LED 42的光，从而改善亮度均匀性。
分光膜32可包括在其上以预定取向形成的三角形棱镜。分光膜32汇聚从垂直于LCD面板20的表面的散光板31散射的光线。可使用两个分光膜32，并且形成在每个分光膜32上的微棱镜相互之间形成预定角度。通过分光膜32的光线大部分垂直延伸，从而形成均匀的亮度分布。反射偏光膜可与分光膜32一起使用，或仅使用反射偏光膜而不使用分光膜32。
向LCD面板20提供光的光源单元40可包括多个LED 42和在其中安装LED 42的LED板41。LED板41可横跨LCD面板20的后面地布置，并可分为多个光源区域41a和41b，每个光源区域包括多个LED 42。
在本总体发明构思的实施例中，光源单元40可分为九个光源区域，每个光源区域包括六个LED 42和一个亮度传感器45。可从分离的光源驱动部分(未示出)向每个光源区域供应电源。光源驱动部分和控制光源驱动部分的光源控制器可布置在LED板41后面。
LED 42可安装在LED板41中，并可横跨LCD面板20的后面地布置。LED 42可包括红色LED 42、绿色LED 42和蓝色LED 42，由LED 42提供的光可以被混合，以向LCD面板20提供白色光。然而，本总体发明构思并不限于图1所示的LED 42的配置。而且，白色LED 42可代替红色、绿色和蓝色LED 42。
亮度传感器45可布置在大约光源区域中心的位置，亮度传感器45检测从LED 42提供的光的亮度。可通过将光源单元40分为多个区域来调节整个亮度和色温，这样就需要关于各个光源区域中亮度的信息。因此，亮度传感器45可布置在每个光源区域中，从而向光源控制器提供关于每个光源区域的信息。从亮度传感器45传送的信息可用作计算LCD面板20的平均亮度的数据。
亮度传感器45可包括包含光接收二极管的电路元件，并且具有将所接收的光转换为电信号例如电流的机构。
反射板51可布置在LED板41的未安装LED 42的部分上。LED通孔52可对应于LED 42的配置地布置在反射板51中，以便LED 42被容纳在LED通孔52中。反射板51反射向下入射的光，并向散光板31提供反射光。反射板51可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)。此外，反射板51足够厚，以避免因LED 42产生的热量而收缩。
导热片81粘附于下盖70的外部表面。导热片81可平行于LED板41设置，导热片81向显示设备1外部辐射LED 42产生的热量。导热片81具有取决于表面方向或厚度方向的两个不同的热传导率。导热片81的表面方向上的热传导率可以是大约100W/mK，高于厚度方向上的热传导率。
如图1和图2所示，按照本总体发明构思的实施例的背光单元可包括各自具有LED 42的多个光源区域41a、41b和41c，向多个光源区域41a、41b和41c的对应区域供应电源的多个光源驱动部分210、220和230，检测多个光源区域41a、41b和41c的对应区域的亮度的多个亮度传感器45，计算平均亮度的亮度计算器150，以及控制背光单元的光源控制器100。
亮度计算器150基于亮度传感器45所检测到的光源区域41a、41b和41c的实际亮度来计算光源区域41a、41b和41c的平均亮度。而且，亮度计算器150计算各个光源区域41a、41b和41c的平均亮度和每个实际亮度之间的差值，并向光源控制器100提供该差值。特别地，亮度传感器45检测每个光源区域41a、41b和41c的实际亮度，亮度计算器150确定哪个区域的亮度与平均亮度不同，计算该差值，并将该差值处理为光控制器100可使用的数据。计算平均亮度和亮度变化的算法遵循传统逻辑，因此在本描述中将其省略。
亮度计算器150连同光源控制器100可布置在单个的芯片中，亮度计算器150可包括在光源控制器100的逻辑电路中。
多个光源驱动部分210、220和230按照LED 42的颜色，即按照安装在光源区域41a、41b和41c上的红色、蓝色和绿色LED 42的颜色，将电源单独施加于相应的光源区域41a、41b和41c。施加于各个LED 42的电功率由光源控制器100控制。
提供相同颜色的LED 42相互串联连接。光源驱动部分210、220和230可包括向串联连接的LED 42供应电源的开关元件，以及调节供应给串联连接的LED 42的电功率的比较器。当光源驱动部分210、220和230接收关于光源控制器100供应的电功率的控制信号时，光源驱动部分210、220和230调节开关元件的占空比，从而调节供应的电功率。这样，光源单元40可分为多个发光区域，并且光源控制器100可通过颜色调节LED 42，以便单独控制各个发光区域。
光源控制器100基于从亮度计算器150接收的光源区域41a、41b和41c中平均亮度和亮度变化的数据来控制光源驱动部分210、220和230，以便光源单元40提供均匀亮度的光。光源控制器100控制光源驱动部分210、220和230，以向低亮度，也就是说，发光区域的平均亮度与各个光源区域41a、41b和41c中的一个或多个区域的实际亮度之间的差值超出预定允许范围的光源区域41a、41b和41c中的一个或多个区域供应附加的电源。也就是说，光源控制器100单独调整光源驱动部分210、220和230，以便向亮度低于平均亮度的光源区域41a、41b和/或41c供应电源。由光源驱动部分210、220和230调整的电源可以是施加于LED 42的电流。
在本总体发明构思的各种实施例中，外部设备例如计算机主体可基于背光单元的亮度信息向背光单元再次施加控制信号。在这种情况下，计算机主体通过在计算机主体和显示设备1之间发送和/或接收控制信号的通信线路连接于显示设备1。施加控制信号的使用者可按照期望改变控制信号。
图3是表示按照总体发明构思的实施例的显示设备的控制方法的流程图。
参照图1-3，提供了LCD面板20，包括多个LED 42并分为多个光源区域41a、41b和41c的光源单元40，向多个光源区域41a、41b和41c单独施加电源的多个光源驱动部分210、220和230，以及在操作S10中检测光源单元40亮度的亮度传感器45。
然后，在操作S20中，亮度传感器45通过各个光源区域41a、41b和41c检测亮度。由亮度传感器45检测到的亮度输入亮度计算器150。在操作S30中，亮度计算器150计算光源区域41a、41b和41c的平均亮度。接着，亮度计算器150计算光源区域41a、41b和41c的平均亮度和每个实际亮度之间的差值，并向光源控制器100提供平均亮度和每个实际亮度。
在操作S40中，光源控制器100确定光源区域41a、41b和41c的平均亮度和每个实际亮度之间的差值是否超出预定允许范围。
如果一个或多个差值(即平均亮度和每个实际亮度之间的差值)超出预定允许范围，则在操作S50中，向光源区域41a、41b和41c的相应区域供应附加的电源。由于使用显示设备1时光源区域41a、41b和41c的每个实际亮度会减小，所以每个光源区域41a、41b和41c的相对亮度会小于平均亮度值。因此，光源控制器100提供控制信号，以增大施加于光源驱动部分210、220和230的电功率，以便光源驱动部分210、220和230可向各个光源区域41a、41b和41c施加附加的电源。此外，如果一个或多个差值(即平均亮度和每个实际亮度之间的差值)在预定允许范围内，则在操作S60中，光源驱动部分210、220和230向光源单元40施加常规电源。
显示设备1，例如LCD，相对于光源亮度和色温而改变，并当整个光源被使用时具有不均匀的亮度，从而降低在LCD面板20上显示的图像质量。这样，在本总体发明构思的各种实施例中，光源单元40可分为多个区域，以单独检测每个区域的亮度，并将每个检测到的亮度与平均亮度进行比较，从而单独改善实际亮度中存在问题的亮度。
尽管已经显示并描述了本总体发明构思的一些实施例，但本领域普通技术人员能够理解，可以对这些实施例进行修改而不偏离总体发明构思的原则和精神，其范围在所附的权利要求及其等价表述中限定。
权利要求
1.一种显示设备，包括液晶显示板；光源单元，包括向液晶显示板提供光的多个点光源，并被划分为多个光源区域；多个光源驱动部分，用以向多个光源区域的对应区域供应电源；亮度传感器，用以检测光源单元亮度；以及光源控制器，用以基于由亮度传感器检测到的亮度来控制多个光源驱动部分，以便光源单元提供均匀亮度的光线。
2.按照权利要求1所述的显示设备，其中亮度传感器检测多个光源区域中每个区域的实际亮度。
3.按照权利要求2所述的显示设备，进一步包括亮度计算器，用以利用由亮度传感器检测到的多个光源区域的每个实际亮度来计算平均亮度，并计算光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值。
4.按照权利要求3所述的显示设备，其中当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，光源控制器控制光源驱动部分以向多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
5.按照权利要求1所述的显示设备，其中多个点光源分别提供红色、绿色和蓝色。
6.按照权利要求1所述的显示设备，其中多个光源驱动部分通过发射出点光源的颜色来供应电源。
7.一种背光单元，包括光源单元，包括多个点光源并分为多个光源区域；多个光源驱动部分，用以向多个光源区域的对应区域供应电源；亮度传感器，用以检测光源单元亮度；以及光源控制器，用以基于由亮度传感器检测到的亮度来控制光源驱动部分，以便光源单元提供均匀亮度的光线。
8.按照权利要求7所述的背光单元，其中亮度传感器检测多个光源区域中每个区域的实际亮度。
9.按照权利要求8所述的背光单元，进一步包括亮度计算器，用以利用由亮度传感器检测到的多个光源区域的每个实际亮度来计算平均亮度，并计算多个光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值。
10.按照权利要求9所述的背光单元，其中当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，光源控制器控制光源驱动部分以向多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
11.一种显示设备的控制方法，包括提供LCD面板、包括向LCD面板发光的多个点光源并分为多个光源区域的光源单元、用以向多个光源区域的对应区域供应电源的多个光源驱动部分以及用以检测光源单元亮度的亮度传感器；检测多个光源区域的每个区域的实际亮度；以及基于所检测到的亮度提供均匀亮度的光线。
12.按照权利要求11所述的控制方法，进一步包括利用多个光源区域的每个实际亮度来计算平均亮度；以及计算多个光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值。
13.按照权利要求12所述的控制方法，其中当多个光源区域中的一个或多个区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定允许范围时，供应光线包括向多个光源区域中的一个或多个区域供应附加电源。
14.一种用以向图像显示装置发射光的背光单元，包括光源单元，包括多个光源区域；多个亮度传感器，位于多个光源区域的相应区域上，用以确定多个光源区域的每个区域的实际亮度；以及电源控制单元，用以基于确定的实际亮度来单独控制施加于光源区域的每个区域的电功率。
15.按照权利要求14所述的背光单元，其中多个光源区域的每个区域包括多个亮度传感器中的至少一个；以及多个光源中的至少一个。
16.按照权利要求14所述的背光单元，其中多个光源区域的每个区域包括单个亮度传感器；以及两个或多个光源。
17.按照权利要求14所述的背光单元，其中多个亮度传感器中的每一个包括用以将对应于多个光源区域的每个区域的实际亮度的光数据转换为电信号的转换单元。
18.按照权利要求14所述的背光单元，其中多个亮度传感器中的每一个位于多个光源区域的对应区域的中间。
19.按照权利要求14所述的背光单元，其中电源控制单元包括多个驱动部分，用以驱动多个光源区域的相应区域；亮度计算器，用以确定光源单元的平均亮度并计算多个光源区域的平均亮度和每个实际亮度之间的差值；以及控制器，用以从亮度计算器接收对应于差值的亮度数据并基于亮度数据控制多个驱动部分。
20.一种控制背光单元的方法，该背光单元包括包含第一和第二光源区域的光源单元、分别位于第一和第二光源区域上的第一和第二多个光源、以及分别位于第一和第二光源区域上用以确定第一和第二光源区域的实际亮度的第一和第二亮度传感器，该方法包括确定光源单元的平均亮度；计算第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值；以及基于对应于第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第一亮度数据控制施加于第一光源区域的电源功率。
21.按照权利要求20所述的方法，进一步包括当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值超出预定范围值时，增大施加于第一光源区域的电源供应；以及当第一光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值在预定范围值内宾包括该范围的端值时，保持施加于第一光源区域的电功率。
22.按照权利要求20所述的方法，进一步包括计算第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值；以及基于对应于第二光源区域的平均亮度和实际亮度之间的差值的第二亮度数据控制施加于第二光源区域的电源供应。
全文摘要
提供一种显示设备，其包括液晶显示(LCD)板、包括用以向液晶显示板发光的多个点光源并被分为多个光源区域的光源单元、用以向多个光源区域供应电源的多个光源驱动部分、用以检测光源单元亮度的亮度传感器以及用以基于由亮度传感器检测到的亮度来控制多个光源驱动部分以便光源单元提供均匀亮度的光线的光源控制器。
文档编号G09G3/34GK1908748SQ20061015133
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月7日 优先权日2005年8月5日
发明者金永国 申请人:三星电子株式会社