CN101197116B

CN101197116B - 背光设备及其控制方法

Info

Publication number: CN101197116B
Application number: CN2007101533319A
Authority: CN
Inventors: 崔勋
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-09-17
Also published as: CN101197116A; KR101370339B1; KR20080050892A; US20080129223A1; EP1930869A1; US8044918B2

Abstract

一种背光设备包括：背光部分，向液晶显示面板发射光，并包括分别与多种颜色相应的多个发光二极管；检测部分，检测由所述多个发光二极管发射的光；驱动部分，驱动发光二极管发射；和控制器，如果参考值不等于在检测部分检测到的光的多种颜色中的至少两种颜色之间的颜色比之一，则控制器控制驱动部分以使颜色比基本等于参考值。

Description

背光设备及其控制方法

技术领域

根据本发明的设备和方法涉及一种背光设备及其控制方法，更具体地讲，涉及一种使用各种颜色的发光二极管(LED)作为光源的背光设备及其控制方法。

背景技术

在现有技术的使用LED作为光源的背光设备中，红色LED(R LED)、绿色LED(G LED)和蓝色LED(B LED)分别具有不同的发光效率。因此，供应给各种颜色的LED的电流也互不相同。另外，因为不同颜色的LED的半导体组成互不相同，所以不同颜色的LED接收不同的电压，并消耗不同的功率。

使用R LED、G LED和B LED作为光源的背光设备以光学的方式混合不同颜色的光，以产生与白光相应的预定色度。为此，该背光设备通过红光传感器、绿光传感器和蓝光传感器来检测各种颜色的光量，并基于反馈控制来调整施加到各个LED的电流。因此，该背光设备通过混合红光、绿光和蓝光来调整所述预定色度与白光相应。

现有技术的将LED用作光源的背光设备预先计算红光、绿光和蓝光的各自的初始电流量(例如，脉冲宽度调制(PWM)占空比)，并紧在向现有技术的背光设备供电之后就基于初始电流量来驱动各种颜色的LED。

然而，如果时间过去，则发光效率降低。因此，虽然向各个R LED、G LED和B LED供应具有最大值的电流，但各个LED可能没有表现出相应的亮度。因此，所述背光设备不能基于由具有最大值的电流所产生的亮度来控制LED。换句话讲，如果所述背光设备基于LED的输出来控制LED的亮度，则因为LED的输出依据LED的劣化而改变，所以亮度没有被正确地调整。

另外，如果应该以帧为单位来控制光源的亮度，则不期望在以帧为单位改变传感器的输出参考(output reference)的同时控制亮度，并且在实践中难以通过该方法来控制亮度。

发明内容

本发明提供了这样一种背光设备及其控制方法：如果背光设备使用与多种颜色相应的多个LED，则在不必改变光传感器的输出参考的情况下不管光源的劣化以最佳亮度控制颜色。

根据本发明的一方面，提供了一种背光设备，所述背光设备包括：背光部分，向液晶显示面板发射光，并包括分别与多种颜色相应的多个LED；检测部分，检测从所述多个LED发射的光；驱动部分，驱动LED发射；和控制器，如果参考值不等于在检测部分检测到的光的多种颜色中的至少两种颜色之间的颜色比之一，则控制器控制驱动部分以使颜色比基本等于参考值。

所述多个LED可包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。

控制器可控制驱动部分调整输入到LED的电流，以使两种颜色之间的颜色比是某一个值。

控制器控制驱动部分调整输入到用于所述至少两种颜色之一的LED的电流，以使颜色比变成所述某一个值。

如果输入到两种颜色之外的其他颜色的LED的电流达到最大水平，则控制器可控制驱动部分调整输入到所述至少两种颜色之一的LED的电流，以使颜色比变成所述某一个值。

控制器可控制驱动部分调整输入到LED的电流的PWM，以使两种颜色之间的颜色比变成所述某一个值。

检测部分可包括光电二极管。

根据本发明的另一方面，提供了一种背光设备的控制方法，所述背光设备向液晶显示面板发射光，并包括分别与多种颜色相应的多个LED，所述方法包括：检测从所述多个LED发射的光的所述多种颜色；计算检测到的颜色中的至少两种颜色之间的颜色比；以及如果参考值不等于计算的颜色比，则调整LED的亮度，以使颜色比等于参考值。

所述多个LED可包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。

调整两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到LED的电流。

调整两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到用于两种颜色之一的LED的电流。

调整两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：如果输入到用于两种颜色之外的其他颜色的LED的电流达到最大水平，则调整输入到所述两种颜色之一的LED的电流。

调整两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到LED的电流的PWM。

LED可包括光电二极管。

根据本发明的另一方面，提供了一种存储有用于执行背光设备的控制方法的一组指令的计算机可读介质，所述背光设备向液晶显示面板发射光，并包括分别与多种颜色相应的多个发光二极管(LED)，所述方法包括：检测从所述多个LED发射的光的所述多种颜色；计算检测到的所述多种颜色中的至少两种颜色之间的颜色比；以及如果参考值不等于计算的颜色比，则调整LED的亮度，以使颜色比等于参考值。

所述多个LED可包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。

调整所述至少两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到LED的电流。

调整所述至少两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到用于所述至少两种颜色之一的LED的电流。

调整所述至少两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：如果输入到用于所述至少两种颜色之外的其他颜色的LED的电流达到最大水平，则调整输入到所述至少两种颜色之一的LED的电流。

调整所述至少两种颜色之间的颜色比的步骤可包括：调整输入到LED的电流的脉冲宽度调整。

附图说明

从以下结合附图对示例性实施例的描述，本发明的以上和/或其他方面将变得清楚，并更容易理解，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的液晶显示设备的控制方框图；

图2示出根据本发明示例性实施例的液晶显示设备的构造；

图3示出根据本发明示例性实施例的用于液晶显示设备的局部变暗的构造；和

图4是根据本发明示例性实施例的液晶显示设备的控制流程图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参照附图来描述所述示例性实施例以解释本发明。

如图1所示，液晶显示设备包括：液晶显示面板100、背光部分200、驱动部分300和控制器400。液晶显示面板100包括：第一基底，其上形成有开关元件(未示出)和像素电极(未示出)；第二基底，其上形成有红色滤波器、绿色滤波器和蓝色滤波器；和第一基底和第二基底之间的液晶。通过第一基底的源侧上设置的印刷电路板(PCB)和第一基底的栅侧上设置的PCB来将来自面板驱动部分(未示出)的信号发送到开关元件。然后，液晶接收电信号，以通过穿透或拦截来自背光部分200(如下所述)的光，或者通过调整穿透的光量，来使液晶显示面板100显示图像。

背光部分200包括发射各种颜色光的多个发光元件。根据示例性实施例的发光元件包括发光二极管(LED)。这里，发光二极管可包括发射红色光的红色LED(R LED)、发射绿色光的绿色LED(G LED)和发射蓝色光的蓝色LED(B LED)。光源通过混合红光、绿光和蓝光来产生白光，并将白光发送到液晶显示面板100。

背光部分200包括检测器，所述检测器检测来自各个发光二极管的光。这里，检测器可实现为光电传感器，例如光电二极管，但并不作为限制。光传感器独立地输出模拟信号。可选择地，可设置独立的模拟/数字转换器(ADC)以用于输出所述信号。

驱动部分300导通/截止各个LED(R LED、G LED和B LED)，并根据控制器400(稍后将被描述)的控制来调整来自LED的光的强度。这里，驱动部分300根据控制器400的控制来调整供应给各个LED(R LED、G LED和B LED)的电流的强度。然后，调整来自各种颜色的LED(R LED、G LED和B LED)的光的强度，以调整液晶显示面板100上显示的图像的颜色。

控制器400控制驱动部分300来调整供应给每个LED的电流，以使先前存储的参考值变得等于由光传感器检测到的来自LED的两种颜色的光的颜色比。

如果来自光传感器的信号是R、G和B，则能够如下将所述信号和参考颜色坐标X、Y和Z变换成公式1。

[公式1]

这里，如果只有一种颜色被表示，则该颜色通常被定义为x和y，不考虑亮度。因此，可定义下面的公式2。

[公式2]

x = \frac{X}{X + Y + Z}

y = \frac{Y}{X + Y + Z}

这里，如果x和y被保持，则只有光的颜色可被保持，从而通过公式1来关于R、G和B来重新排列公式2。

[公式3]

y = \frac{Y}{X + Y + Z} = \frac{a 21 R + a 22 G + a 23 B}{m 1 R + m 2 G + m 3 B} = \frac{a 21 R / G + a 22 + a 23 B / G}{m 1 R / G + m 2 + m 3 B / G}

x = \frac{X}{X + Y + Z} = \frac{a 11 R + a 12 G + a 13 B}{m 1 R + m 2 G + m 3 B} = \frac{a 11 R / G + a 12 + a 13 B / G}{m 1 R / G + m 2 + m 3 B / G}

这里，m1＝a11+a21+a31，m2＝a12+a22+a32，m3＝a13+a23+a33。

可执行反馈控制以使色度的值基本恒定。例如，如果调整在供应给RLED、G LED和B LED的三种电流之中用于G LED的电流量以改变绿光，则因为在色谱中的与红色和蓝色重叠的绿光的特性，所以红光和蓝光受到影响。因此，根据示例性实施例的控制器400固定供应给G LED的电流的电平，并改变供应给用于不同颜色(即，绿色和蓝色)的LED的电流的电平，以调整色度具有恒定值。

根据示例性实施例，控制器400接收在光传感器中检测到的光量，并计算两种颜色的颜色比。这里，作为示例，将关于计算红光和蓝光与绿光的比给出描述。换句话讲，如果检测到红光、绿光和蓝光的量，则控制器400计算R/G和B/G。这里，控制器400将先前存储的参考颜色比与计算的颜色比进行比较。这里，参考颜色比是用于来自各个产生参考颜色的LED的光的客观量的比。

如图2所示，如果通过背光部分200中设置的检测部分220来检测RLED、G LED和B LED的光量，则控制器400的R/G计算部分411和B/G计算部分412计算R LED和B LED的光量关于G LED的颜色比。同时，将计算的颜色比与比较部分421和422中的来自R/G参考值43 1和B/G参考值432的参考值进行比较。根据比较结果，如果计算的R/G值大于参考R/G值，则控制器400通过PWM-R 441调整PWM，以减小输入到R LED的电流，如果计算的R/G值小于参考R/G值，则控制器通过PWM-R 441调整PWM，以增加输入到R LED的电流。

上述操作与在PWM-B 442和用于将计算的B/G值和参考B/G值进行比较的比较部分422中的操作基本相同。

控制器400将当前输入到比较部分423中的PWM与PWM最大值进行比较，所述PWM最大值是被存储在最大值存储部分440中的R LED和B LED的PWM最大值，并且是能够输入到R LED和B LED的最大值。接着，控制器400通过PWM-G 443来调整输入到G LED的PWM，以使颜色比R/G和B/G基本等于参考值。

根据示例性实施例的液晶显示设备能够变暗以根据情况来调整LED的亮度。

如图3所示，控制器400调整液晶显示面板100上显示的相对亮度。具体地讲，控制器400的调整部分451、452和453基于从控制器400的变暗部分450接收的比将具有用于调整亮度的比的PWM输出到PWM-R 441、PWM-B 442和PWM-G 443。换句话讲，控制器400将计算的比R/G和B/G与参考颜色比进行比较，以通过调整部分451、452和453使计算的比等于参考颜色比，从而使亮度的值基本恒定。

以下，通过参照图4来如下描述根据本发明示例性实施例的液晶显示设备的操作。

首先，在操作S1，背光部分200中设置的光传感器检测多个LED的亮度。在本示例性实施例中，作为示例，所述液晶显示设备检测各个R LED、G LED和B LED的光量，并将检测到的光量表现为R、G和B颜色。

接着，在操作S3，控制器400计算R、G和B的颜色比。例如，颜色比可以是R与B、G与B的比，换句话讲，R/G和B/G。这里，检测到的颜色是各个当前LED能够表现的最大值。换句话讲，如果R LED被检测为“90”，G LED被检测为“100”，并且B LED被检测为“80”，则R/G是“0.9”，B/G是“0.8”。

在操作S5，控制器400将计算的颜色比与先前存储的参考颜色比进行比较，作为比较的结果，如果计算的颜色比不等于参考颜色比，则在操作S7，控制器400控制驱动部分300调整输入到LED的电流。这里，所述参考比是与R LED、G LED和B LED的客观的光量相应的R/G和B/G。如果R LED、G LED和B LED的客观的光量分别是“100”、“100”和“100”，则R/G＝1，B/G＝1。因为计算的R/G是“0.9”，所以控制器400增加R LED的PWM，以使R/G获得“1”。此外，因为计算的B/G是“0.8”，所以控制器400增加B LED的PWM，以使B/G获得“1”。

然后，如果用于调整PWM的输入到R LED和/或B LED的电流值达到先前存储的电流的最大值，则控制器400可调整G LED的PWM，以调整R/G和B/G。换句话讲，如果R/G和B/G大于参考值，则控制器400增加G LED的PWM，如果R/G和B/G小于参考值，则控制器400减小G LED的PWM以调整颜色比。

根据上述配置，在根据对红色、绿色和蓝色之间的颜色比的调整来保持客观颜色的同时，根据示例性实施例的液晶显示设备能够以最大亮度驱动各个LED。

以上实施例描述了当R LED、G LED和B LED的颜色比相互比较时，R/G和B/G与关于G的参考值进行比较，但这仅为本发明的示例，并不限于此。另外，用于调整PWM的颜色和参考颜色可以是红色、绿色和蓝色中的任何一种。

如上所述，提供了这样一种背光设备及其控制方法：根据在光传感器中检测到的各个LED的光的颜色比来控制PWM，从而在不必关于光传感器的输出而改变参考值的情况下控制颜色，并不管光源的劣化以最佳亮度控制颜色。因此，如果用于多种颜色的LED被用作光源，则用于一些颜色的LED被控制以便于在保持颜色坐标的同时控制颜色和调整相应的亮度。

以上参照流程图描述了示例性实施例。应该理解，流程图的每一方框可通过计算机程序指令被实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器，以产生机器，从而经计算机或其他可编程数据处理设备的处理器被执行的指令创建用于实现在流程图的一个或多个方框中指定的功能的手段。

这些计算机程序指令还可被存储在能指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行的计算机可用或计算机可读存储器中，从而计算机可用或计算机可读存储器中存储的指令产生包括指令的一款产品，所述指令表示实现在流程图的一个或多个方框中指定的功能。

计算机程序指令还可被加载到计算机或其他可编程数据处理设备中，以使可操作步骤在计算机或其他可编程设备中被执行，以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图的一个或多个方框中指定的功能的步骤。

流程图的每一方框可表示模块、代码段或代码部分，其包括用于实现特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些可选择的实现中，在不脱离本发明的范围的情况下，在方框中提到的功能可以不以示出的顺序出现。例如，顺序示出的两个方框实际上可以依据所涉及的功能基本同时或以相反的顺序被执行。

尽管已公开了示例性实施例，但是本领域的技术人员将明白，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可在这些示例性实施例中进行改变，其中，本发明的范围由权利要求及其等同物来限定。

Claims

1.一种背光设备，包括：

背光部分，向液晶显示面板发射光，所述背光部分包括分别与RGB颜色相应的多个发光二极管；

检测部分，检测由所述多个发光二极管发射的光；

驱动部分，驱动发光二极管发射；和

控制器，基于检测部分检测到的光控制驱动部分以使RGB颜色中的两种颜色与RGB颜色中的剩余颜色的两个颜色比分别基本等于两个参考值，

其中，控制器控制驱动部分调整输入到用于颜色比的两种颜色的一种颜色的发光二极管的电流，以使颜色比等于参考值，

如果输入到用于两种颜色的一种颜色的发光二极管的电流达到最大水平，则控制器控制驱动部分调整用于所述两种颜色的另一种颜色的发光二极管的电流，以使颜色比等于参考值。

2.根据权利要求1所述的背光设备，其中，控制器控制驱动部分调整输入到发光二极管的电流的脉冲宽度调制，以使颜色比变成参考值。

3.根据权利要求1所述的背光设备，其中，检测部分包括光电二极管。

4.一种背光设备的控制方法，所述背光设备向液晶显示面板发射光，并包括分别与RGB颜色相应的多个发光二极管，所述控制方法包括：

检测从所述多个发光二极管发射的光的所述多种颜色；

计算检测到的RGB颜色中的两种颜色与检测到的RGB颜色中的剩余颜色的两个颜色比；以及

调整发光二极管的亮度，以使计算的两个颜色比分别等于两个参考值，

其中，调整输入到用于颜色比的两种颜色的一种颜色的发光二极管的电流，以使颜色比等于参考值，

如果输入到用于两种颜色的一种颜色的发光二极管的电流达到最大水平，则调整用于所述两种颜色的另一种颜色的发光二极管的电流，以使颜色比等于参考值。

5.根据权利要求4所述的背光设备的控制方法，其中，调整颜色比的步骤包括：调整输入到发光二极管的电流的脉冲宽度调制。

6.根据权利要求4所述的背光设备的控制方法，其中，每个发光二极管包括光电二极管。