TWI441139B - 液晶顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置及其驅動方法
本發明係關於一種能夠實現區域調光之液晶顯示裝置及其驅動方法。
因為液晶顯示裝置具有重量輕、外形薄以及功率消耗低之特徵，其應用範圍日益增加。液晶顯示裝置已經被用於攜帶式電腦例如膝上型電腦、辦公自動設備、音頻/視訊裝置以及室內/室外廣告顯示。透過控制應用至液晶層之電場以調變來自背光單元之入射光線，佔據絕大多數液晶顯示裝置之透射型液晶顯示器可顯示期望之影像。背光單元主要被分類為直射型與側光型。
液晶顯示裝置之影像品質取決於對比度特性。透過調變來自背光單元之入射光線以改善影像品質之方法存在限制。為了提高對比度特性，業界已經依照各種方式嘗試了背光調光控制方法，此方法依照影像調整背光單元之亮度。根據輸入影像透過自適應地調整背光單元之亮度，背光調光控制方法可以降低功率消耗。背光調光控制方法包含全域調光(global dimming)方法與區域調光(local dimming)方法，其中全域調光方法完全調整顯示螢幕之亮度，而區域調光方法則局部調整顯示螢幕之亮度。全域調光方法可提高前一框與下一框之間測量的動態對比度，但是難以提高靜態對比度。另一方面，透過局部控制一個框週期中顯示螢幕之亮度，區域調光方法可以提高靜態對比度。
直射型背光單元包含以下構造，其中複數個光片與一擴散板被放置於液晶顯示面板下方，複數個光源被放置於擴散板下方。即使由於複數個光源被放置於擴散板下方並且可獨立被控制，直射型背光單元實施區域調光方法，也難以減少其厚度。因此，導致難以實現液晶顯示裝置之薄型設計之問題。直射型背光單元無法實現薄型構造之原因在於光源與擴散板之間必須形成一空間。擴散板用以擴散來自光源之入射光線，從而實現顯示螢幕之均勻亮度。為了充分擴散來自光源之入射光線，應該充分保證光源與擴散板之間的空間。依照對薄型液晶顯示裝置之需求趨勢，光源與擴散板之間的空間逐漸變窄，但是當來自光源之光線無法被充分擴散時，由於在顯示螢幕上可觀察到光源，則令顯示螢幕上出現亮線，從而降低顯示螢幕之均勻亮度。
側光型背光單元包含以下構造，其中光源被排列以正對導光板之側表面，複數個光片被放置於液晶顯示面板與導光板之間。側光型背光單元可以被實施為包含比直射型背光單元更薄之結構。然而，因為光源照射光線至導光板之一側並且導光板用以轉換點光線或線光線為面光線，所以無法應用區域調光方法至側光型背光單元。如果區域調光方法被應用至側光型背光單元，因為光線之直行(going-straight)特性在顯示螢幕之非期望區域產生光線與陰影，所以在顯示螢幕上觀察到失真。此外，依照導光板與光源中位置之間的距離，因為導光板之不同區域之表面亮度之均勻度不同，所以導致另一問題，會降低顯示螢幕之整體亮度。
本發明代表性實施例提供一種液晶顯示裝置及其驅動方法，透過實施區域調光方法能夠提高對比度特性並且獲得薄型之液晶顯示裝置。當實施區域調光時，還能夠有效地補償產生的顯示影像之失真以及亮度之降低。一個方面，液晶顯示裝置包含：液晶顯示面板，用於顯示影像；背光單元，包含導光板部、第一光陣列與第二光陣列，導光板部中形成有第一方向之第一導光通道以及與第一方向交叉之第二方向之第二導光通道，第一光陣列用於照射光線至第一導光通道，第二光陣列用於照射光線至第二導光通道，其中第一導光通道與第二導光通道之交叉部定義區塊；以及調光控制器，用於分析輸入影像以對應區塊，從而得到第一調光值，用於獨立地控制第一光陣列之光源亮度，根據第一調光值判定第二調光值，用於獨立地控制第二光陣列之光源亮度，以及調整第一與第二調光值，這樣降低第一與第二調光值導致的鄰接區塊之間的亮度差。
另一方面，一種液晶顯示裝置之驅動方法，其中影像被顯示於液晶顯示面板上，該方法包含：(a)定義液晶顯示面板為包含矩陣類型之區塊以對應導光板部，導光板部中形成有第一方向之第一導光通道以及與第一方向交叉之第二反向之第二導光通道，定義用於照射光線至第一導光通道之至少一端之第一光源以及用於照射光線至導光板部之第二導光通道之至少一端之第二光源；以及(b)分析輸入影像以對應區塊，從而得到第一調光值，用於獨立地控制第一光源之亮度，根據第一調光值得到第二調光值，用於獨立地控制第二光源之亮度，以及調整第一與第二調光值，這樣降低第一與第二調光值導致的鄰接區塊之間的亮度差。
以下將結合圖式部份詳細說明本發明之代表性實施方式，從而本揭露完全且完整且充分地傳達本發明之概念至本領域之普通技術人員。然而，本發明可以被具體化為很多不同形式，而不應該局限於本說明書所述之這些實施例。
請參考「第1圖」、「第2圖」與「第3圖」，本發明代表性實施例之液晶顯示裝置包含液晶顯示面板10、用以驅動液晶顯示面板10之資料線14之資料驅動部12、用以驅動液晶顯示面板10之閘極線15之閘極驅動部13、用以控制資料驅動部12與閘極驅動部13之時序控制器11、用以照射光線至液晶顯示面板10之背光單元、用以驅動背光單元之第一與第二驅動光陣列(light array)23與24之第一與第二光陣列驅動部21與22，以及用以分析輸入影像並且依照分析結果控制第一與第二光陣列驅動部21與22之調光控制器16。
液晶顯示面板10包含上玻璃基板與下玻璃基板之間形成的液晶層。複數條資料線14a至14d與複數條閘極線15a至15d彼此交叉於下玻璃基板上，如「第2圖」所示。藉由資料線與閘極線之交叉，液晶盒Clc依照矩形形式排列於液晶顯示面板10中。此外，薄膜電晶體TFT、連接薄膜電晶體之液晶盒Clc之畫素電極1以及儲存電容器形成於下玻璃基板上。
黑色矩陣、彩色濾光片以及共同電極2形成於上基板之上。共同電極2依照垂直電場類型驅動方法例如扭轉向列(twisted nematic；TN)模式與垂直配向(vertical alignment；VA)模式形成於上基板上，而依照水平電場類型驅動方法例如水平電場切換(in-plane switching；IPS)模式與邊緣電場切換(fringe field switching；FFS)模式連同畫素電極1形成於下玻璃基板之上。偏光板(Polarizers)分別形成於上玻璃基板與下玻璃基板上，配向層分別形成於鄰接液晶之基板之內表面上，以設定液晶之預傾角。
資料驅動部12包含複數個資料驅動積體晶片(integrated chips；IC)。複數個資料驅動積體晶片各自包含：移位暫存器，用於取樣時脈訊號；資料暫存器，用於臨時地儲存數位影像資料RGB；閂鎖，用於每次儲存一條線路之數位影像資料，以回應移位暫存器供應之時脈訊號並且輸出儲存之數位影像資料；數位/類比轉換器，透過參考此伽馬參考電壓，用於選擇與閂鎖供應之數位影像資料對應之正極性伽馬補償電壓或負極性伽馬補償電壓；多工器，用於選擇資料線，此資料線被供應正極性伽馬補償電壓或負極性伽馬補償電壓所轉換之類比資料；以及輸出緩衝器，連接於多工器與資料線DL之間。資料驅動部12在時序控制器11的控制下閂鎖數位影像資料RGB，使用正或負極性伽馬補償電壓轉換閂鎖數位影像資料為正或負極性類比資料電壓，並且輸出此正或負極性類比資料電壓至資料線14。
閘極驅動部13包含複數個閘極驅動積體晶片。複數個閘極驅動積體晶片各自包含：移位暫存器；位準移位器，用於轉換移位暫存取供應之輸出訊號為包含適合驅動薄膜電晶體之擺動寬度之訊號；以及輸出緩衝器，連接於位準移位器與閘極線15之間。在時序控制器11之控制下，閘極驅動部13順序地輸出大約一個水平週期之脈衝寬度之閘極脈衝(或掃描脈衝)，並且將其供應至閘極線15。
時序控制器11從裝設外部影像來源之系統板接收數位影像資料RGB，重新排列此數位影像資料RGB以滿足液晶顯示面板10之解析度要求，並且輸出重排之數位影像資料RGB至資料驅動部12。根據包含垂直同步訊號Vsync、水平同步訊號Hsync、資料賦能訊號DE以及點時脈訊號DCLK之時序訊號，時序控制器11產生資料時序控制訊號DDC與閘極時序控制訊號GDC，其中資料時序控制訊號DDC用於控制資料驅動部12之作業時序，閘極時序控制訊號GDC用於控制閘極驅動部13之作業時序。時序控制器11在輸入影像訊號之框之間***內插框，輸入影像訊號以60赫之框頻率被輸入其中，並且透過用資料時序控制訊號DDC乘以閘極時序控制訊號GDC以60*N(本文中，N係為2或大於2之整數)之框頻率控制資料驅動部12與閘極驅動部13之作業。
背光單元包含導光板部20以及用於照射光線至導光板部20一側之第一與第二光陣列23與24。此外，背光單元包含複數個光片，放置於導光板部20與液晶顯示面板10之間。為了實現區域調光(local dimming)，透過劃分液晶顯示面板10之表面入射光線為「第3圖」所示之區塊，導光板20之結構以及第一與第二光陣列23與24依照多種方式變化。
作為一個例子，導光板部20包含第一導光板陣列與放置於第一導光板陣列下方之第二導光板陣列。如「第8圖」與「第9圖」所示，第一導光板陣列包含複數個第一導光板201a至201f，依照行方向(或列方向)被劃分並且彼此平行排列以定義第一導光通道。第二導光板陣列包含複數個第二導光板202a至202d，依照列方向(或行方向)被劃分，與第一導光板201a至201f垂直，並且彼此平行以定義第二導光通道。這種情況下，第一光陣列23被放置以正對第一導光板201a至201f之至少一端，以照射光線至第一導光通道，第二光陣列24被放置以正對第二導光板202a至202d之至少一端，以照射光線至第二導光通道。
作為另一例子，導光板部20包含第一導光板201與放置於第一導光板201下方之第二導光板202。如「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」與「第10D圖」所示，第一導光板201包含複數個第一凹紋(intaglio)圖案301，平行地形成於其表面上以定義第一導光通道。第二導光板202包含複數個第二凹紋圖案302，平行地形成於其表面上，並且與第一凹紋圖案301垂直以定義第二導光通道。這種情況下，第一光陣列23被放置以正對第一導光板陣列之至少一端從而照射光線至第一導光通道，第二光陣列24被放置以正對第二導光陣列之至少一端從而照射光線至第二導光通道。
作為另一例子，導光板部20由單個導光板20組成。如「第13A圖」與「第13B圖」所示，導光板20包含複數個第一凹紋圖案301與複數個第二凹紋圖案302，第一凹紋圖案301平行形成於導光板20之表面上以定義第一導光通道，第二凹紋圖案302平行形成於此表面或相對表面上，並且與第一凹紋圖案301垂直以定義第二導光通道。這種情況下，第一光陣列23被放置以正對導光板20之一側從而照射光線至第一導光板通道，第二光陣列24被放置以正對導光板20之另一側，從而照射光線至第二導光通道。
現在結合附圖詳細描述導光板部20之結構以及第一與第二光陣列23與24之排列。
另一方面，「第3圖」所示區塊B11至B46表示導光板部20之亮度區塊被彼此交叉之第一導光通道與第二導光通道劃分為矩陣形式。區塊的數目依照液晶顯示裝置之模型以及第一與第二光陣列中的光源數目而變化。
在調光控制器16之控制下，第一光陣列驅動部21調整待供應至第一光陣列23之每一光源之電流強度。根據調光控制器16供應之區域調光訊號LDIM，第一光陣列驅動部21調整被供應至第一光陣列23之第一光源之電流，第一光源承擔液晶顯示面板10之顯示螢幕上顯示的亮區之對應區塊，這樣供應至第一光源之電流較高。另一方面，根據調光控制器16供應之區域調光訊號LDIM，第一光陣列驅動部21調整被供應至第一光陣列23之第二光源之電流，第二光源承擔液晶顯示面板10之顯示螢幕上顯示的暗區之對應區塊，這樣供應至第二光源之電流較低。
在調光控制器16之控制下，第二光陣列驅動部22調整待被供應至第二光陣列24之每一光源之電流強度。根據調光控制器16供應之區域調光訊號LDIM，第二光陣列驅動部22調整被供應至第二光陣列24之第三光源之電流，第三光源承擔液晶顯示面板10之顯示螢幕上顯示的亮區之對應區塊，這樣供應至第三光源之電流較高。另一方面，根據調光控制器16供應之區域調光訊號LDIM，第二光陣列驅動部22調整被供應至第二光陣列24之第四光源之電流，第四光源承擔液晶顯示面板10之顯示螢幕上顯示的暗區之對應區塊，這樣供應至第四光源之電流較低。
調光控制器16分析系統板輸入之數位影像資料RGB，根據分析結果對映此輸入數位影像資料至「第3圖」所示之區塊B11至B46，並且使用影像分析方法之分集分析區塊單元中此輸入數位影像資料之亮度。結合區塊單元中分析之亮度，調光控制器16預先判定第一調光值，用於控制第一光陣列23與第二光陣列24任意其一照射光線至第一導光通道與第二導光通道任意其一，根據此第一調光值判定第二調光值，用於控制另一個第一光陣列23與第二光陣列24照射光線至另一個第一導光通道與第二導光通道，並且調整第一與第二調光值，以減少目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差。使用經過調整的第一與第二調光值作為區域調光訊號LDIM，調光控制器16控制第一與第二光陣列驅動部21與22。調光控制器16還透過時序訊號Vsync、Hsync、DE以及DCLK與時序控制器11同步，以同步第一光陣列23及第二光陣列24之驅動時序與數位影像資料RGB之顯示時序。調光控制器16被裝設至外部系統板或者整合至時序控制器11內。
以下結合「第4圖」、「第5A圖」、「第5B圖」、「第5C圖」、「第5D圖」、「第5E圖」、「第5F圖」、「第5G圖」、「第5H圖」、「第5I圖」、「第5J圖」、「第5K圖」、「第6A圖」、「第6B圖」、「第6C圖」、「第7A圖」以及「第7B圖」詳細描述調光控制器16之調光值之判定與調整製程。
請參考「第4圖」，調光控制器16分析系統板輸入之數位影像資料RGB，根據分析結果對映輸入之數位影像資料至「第3圖」所示之區塊B11至B46，使用影像分析方法之分集(diversity)為每一區塊分析輸入數位影像資料之亮度，以獲得「第5A圖」所示之每一區塊之最終目標亮度值FTL(S10,S20)。根據每一區塊對應之數位影像資料RGB之平均亮度值或每一區塊對應之數位影像資料RGB之最大值，獲得最終目標亮度值FTL。藉由直方圖分析結果，根據每一區塊對應之數位影像資料RGB之最頻繁值，獲得最終目標亮度值FTL。在「第5A圖」中，字母“A”至“X”分別表示區塊B11至B46之最終目標亮度值FTL。
調光控制器16順序地比較第一方向(例如，水平方向)中鄰接區塊之間的最終目標亮度值FTL，分別獲得「第5A圖」所示第一方向之每一線區塊(A至F、G至L、M至R以及S至X)之第一最大亮度值ML1，並且根據第一最大亮度值ML1判定第一調光值D1，以控制第一方向之線區塊之對應光源(S30,S40)。在「第5B圖」中，字母“L7”至“L10”表示用於控制光源之第一調光值D1，光源分別照射光線至第一方向之四個線區塊對應之四個導光通道。為了判定第一調光值D1，調光控制器16使用「第5C圖」所示之第一查詢表。第一查詢表由使用者預先設定，這樣第一調光值D1被輸出，第一調光值D1使用第一最大亮度值ML1作為位址控制對應光源之亮度值。透過增加第一調光值D1對應之第一亮度值(即，第一最大亮度ML1)至第二調光值對應之第二亮度值(即，第二最大亮度ML2)，判定每一最終目標亮度值FTL，其中第二調光值將以後加以描述。因此，如果第一最大亮度值低於「第5C圖」所示之預定位準(例如，153流明)，則設定第一調光值D1，這樣對應光源之亮度值具有最低等級(關閉等級)。僅僅藉由第二調光值D2可得到最終目標亮度值。第一調光值D1所控制的光源之調光曲線依照光源之亮度特性被改變。
如「第5D圖」所示，從最終目標亮度值FTL中減去第一最大亮度值ML1，調光控制器16為每一區塊獲得中等目標亮度值MTL(A’至X’)(S50)。在「第5D圖」中，字母“A’’’至“X’’’分別表示區塊B11至B46之中等目標亮度值。例如，區塊B11之中等目標亮度值“A’’’係透過從最終目標亮度值“A”中減去第一調光值“L7”而得到，區塊B46之中等目標亮度值“X’’’係透過從最終目標亮度值“X”中減去第一調光值“L10”而得到。在得到的數值中，具有負值的區塊意味著此區塊滿足最終目標亮度值，而具有正值之區塊意味著此區塊不滿足最終目標亮度值。在具有負值之區塊中，中等目標亮度值MTL用“0”替換。
調光控制器16順序地比較第二方向(例如，垂直方向)中鄰接區塊之中等目標亮度值MTL，得到「第5E圖」所示之第二方向之每一線區塊之第二最大亮度值ML2，並且根據第二最大亮度值ML2判定第二調光值D2，用於控制第二方向之線區塊之對應光源(S60,S70)。在「第5E圖」中，字母“L1”至“L6”表示用於控制光源之第二調光值D2，光源照射光線至依照第二方向(即，垂直方向)排列之六條線區塊之對應導光通道。為了判定第二調光值D2，調光控制器16可以使用「第5F圖」所示之第二查詢表。第二查詢表由使用者預先設定，這樣第二調光值D2被輸出，第二調光值D2使用第二最大亮度值ML2作為位址控制對應光源之亮度值。透過增加基於第一調光值D1得到的第一最大亮度值ML1至基於第二調光值D2得到的第二最大亮度值ML2，判定最終目標亮度值A至X。因此，第二調光值D2控制第二最大亮度值ML2之對應光源，其中第二最大亮度值ML2低於第一最大亮度值ML1，如「第5F圖」所示。第二調光值D2控制之光源之調光曲線依照其亮度特性被改變。
雖然本發明上述代表性實施例描述用於控制光源之第一調光值D1之預判定製程，其中光源照射光線至水平方向之導光通道，然後判定用於控制光源之第二調光值D2，此光源照射光線至垂直方向之導光通道，但是本發明並非限制於此。本發明可被應用至第一調光值D1之預判定製程，第一調光值D1用於控制照射光線至垂直方向導光通道之光源，然後判定第二調光值D2，第二調光值D2用於控制照射光線至水平方向導光通道之光源。
請參考「第5G圖」，判定第一與第二調光值D1與D2以後，考慮到目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差，調光控制器16調整第一與第二調光值D1與D2(S80)。第一與第二調光值D1與D2被調整之原因在於減少目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差。一個例子中，當「第6A圖」所示影像被顯示於顯示螢幕之上時，依照為每一區塊分配亮度之第一與第二調光值D1與D2，如果「第6B圖」所示之區塊B11至B46之對應光源被分配驅動，則在顯示螢幕上感知到非期望之亮線。如果目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差增加，則在顯示螢幕之空閒區(unwanted area)上產生光線與陰影，從而對液晶顯示面板上待顯示之影像造成干擾。然而，當目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差減少時，則可避免在顯示螢幕上感知到亮線，並且還可避免亮度被「第6C圖」以及「第7B圖」所示之分配驅動所降低。從「第7B圖」可知，當第一與第二調光值D1與D2被調整時，鄰接區塊之間的亮度分佈具有線性特徵，這樣亮度變化被平滑地顯示。為了調整第一與第二調光值D1與D2，調光控制器16使用「第5H圖」所示之第三查詢表。第三查詢表由使用者預先設定，這樣鄰接調光值被輸出，鄰接調光值用於使用參考調光值作為位址調整第一與第二調光值D1與D2。本文中，參考調光值表示步驟S40與S70判定的第一與第二調光值D1與D2，鄰接調光值表示第一與第二調光值D1與D2所驅動之區塊周圍之亮度值(以下稱為周圍亮度值)。設定周圍亮度值，這樣依照參考調光值與周圍亮度值判定之亮度值之間的差值係為預定閥值亮度值或更少。預定閥值亮度值係由試驗判定，此試驗改變參考調光值，依照變化之參考調光值測量亮度值，並且測量對應區塊之亮度值以及對應區塊周邊之周圍亮度值。預定閥值亮度值在以下等級被判定，依照參考調光值改變之區塊之亮度值並非一定不同於主觀評估(subjective valuation)方法之周圍亮度值，其中主觀評估方法即為使用觀察者之眼睛之評估方法。例如，如「第5H圖」所示第一光源之調光值為“255”的情況下，如果第一光源鄰接之第二光源之調光值係為閥值亮度值，即“204”或更多，由於亮度差之緣故則可避免顯示影像之失真。根據顯示面板之模型、解析度以及應用裝置可判定不同之閥值亮度值。
因此，當第一與第二調光值D1與D2被調整時，透過背光單元照射之光線數量整體增加。增加之光線數量影響周圍區以及對應區。因此，顯示螢幕上的真實亮度被增加至所需等級以上。由於這導致功率消耗增加，因此整個顯示亮度需要減少增加的亮度數量。依照第一與第二調光值D1與D2之調整，調光控制器16儲存與亮度增加有關之資訊，並且控制光陣列驅動部，這樣顯示螢幕上整體亮度根據儲存資訊被減少增加的亮度數量(S90)。例如，如果垂直線區塊之對應六個區之調光值被判定為如「第5I圖」所示，調光值之調整被完成以後判定之新調光值被增加，如「第5J圖」所示。本文中，如果依照調光值之調整而增加之亮度影響鄰接區M%(本文中，M為整數)，則真實顯示亮度超出需要等級M%，如「第5K圖」所示。因此，在光陣列驅動部之控制下，透過減少被供應至光源之電流(或電壓)，如果降低M%之增加量之對應亮度，則無法實施所需亮度等級之顯示面板之分配驅動。依照上述此增加亮度之取消製程，與全域驅動方法相比，可降低功率消耗大約25%，並且得到的影像與從全域驅動方法中得到的影像相同。
以下將詳細描述導光板部20之構造與/或第一與第二光陣列23與24之排列之多個例子。
導光板部與光陣列之第一代表性實施例
「第8圖」與「第9圖」所示係為導光板部20之構造與/或第一與第二光陣列23與24之排列之示意圖。
請參考「第8圖」與「第9圖」，導光板部20包含第一與第二導光板陣列。
第一導光板陣列包含沿垂直方向劃分之複數個第一導光板201a至201f。第一導光板201a至201f沿垂直方向平行排列，以在第一導光板陣列201中定義垂直導光通道。
第二導光板陣列被排列在第一導光板陣列下方。第二導光板陣列包含沿水平方向劃分之複數個第二導光板202a至202d。第二導光板202a至202d沿水平方向平行排列，以在第二導光板陣列中定義水平導光通道。
第一導光板201a至201f以及第二導光板202a至202d被排列以彼此交叉，並且形成「第3圖」所示之矩陣類型區塊B11至B46。分配液晶顯示面板10之表面入射光線以對應區塊B11至B46，從而實現區域調光。第一導光板201a至201f以及第二導光板202a至202d包含細微的凹紋或壓花圖案，分別形成於其上表面與/或下表面上。細微的凹紋或壓花圖案反射導光板定義之導光通道之光線至光片與液晶顯示面板10。更多的細微凹紋或壓花圖案遠離第一與第二光陣列23與24，則形成密集的更多的細微凹紋或壓花圖案。可補償距離光源較遠位置之亮度，以滿足每一導光通道之表面亮度之均勻度。第一導光板201a至201f以及第二導光板202a至202d分別由透明平板樹脂製造。不然，第一導光板201a至201f由透明平板樹脂製造，第二導光板202a至202d由下表面傾斜之楔板(wedge plate)製造。
第一與第二光陣列各自包含複數個點光源例如發光二極體(light emitting diode；LED)。
如「第8圖」所示，第一光陣列23包含1-1光陣列23A以及1-2光陣列23B，1-1光陣列23A被放置以正對包含第一導光板201a至201f之第一導光板陣列之一端，1-2光陣列23B被放置以正對包含第一導光板201a至201f之導光板陣列之另一端。不然，如「第9圖」所示，第一光陣列23被放置以僅僅正對第一導光板陣列之兩端其一。一旦第一光陣列23之光源被放置以分別僅僅正對第一導光板201a至201f之一端，第一導光板201a至201f各自由透明平板樹脂製造較佳，以確保其下放置的第二導光板202a至202d相關之耦合穩定度。第一光陣列23中每一光源之發光量由第一光陣列驅動部21供應之電流獨立控制。第一光陣列23發射之光線在第一導光板201a至201f中全部被反射，並且以高直行特性沿第一導光板201a至201f定義之導光通道傳播。
如「第8圖」所示，第二光陣列24包含2-1光陣列24A與2-2光陣列24B，2-1光陣列24A被放置以正對包含第二導光板202a至202d之第二導光板陣列之一端，2-2光陣列24B被放置以正對包含第二導光板202a至202d之第二導光板陣列之另一端。不然，如「第9圖」所示，第二光陣列24被放置以僅僅正對第二導光板陣列之兩端任意其一。一旦第二光陣列24之光源被放置以分別僅僅正對第二導光板202a至202d之一端，第二導光板202a至202d各自由透明楔板製造較佳，其中第二光陣列24附近位置之第一厚度D1比第二光陣列24相對位置之第二厚度D2厚。第二光陣列24中每一光源之發光量由第二光陣列驅動部22供應之電流獨立控制。第二光陣列24發射之光線在第二導光板202a至202d中全部被反射，並且以高直行特性沿第二導光板202a至202d定義之導光通道傳播。
導光板部與光陣列之第二代表性實施例
「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」、「第10D圖」、「第11A圖」、「第11B圖」、「第11C圖」以及「第12圖」所示係為本發明第二代表性實施例之導光板部20之部分示意圖。
請參考「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」以及「第10D圖」，導光板部20包含第一與第二導光板201與202。
第一與第二導光板201與202各自由包含透明樹脂之平板或楔板製造。第一導光板201形成於第二導光板202之上。此外，第一導光板201係由平板樹脂製造，第二導光板202係由下表面傾斜之楔板製造。第一導光板201包含複數個第一凹紋圖案301，第二導光板202包含複數個第二凹紋圖案302。第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302交叉。如「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」以及「第10D圖」所示，第一凹紋圖案301形成於第一導光板201之至少一個表面上。如「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」以及「第10D圖」所示，第二凹紋圖案302形成於第二導光板202之至少一個表面上。在「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」以及「第10D圖」中，字母ULED231至ULED233指示光線從第一光陣列23入射至第一導光板201，字母LLED241至LLED243指示光線從第二光陣列24入射至第二導光板202。
第一凹紋圖案301各自包含第一縱長溝槽(elongated groove)，形成於第一導光板201之至少一個表面上，並且深度小於第一導光板201之厚度。第一導光通道由第一凹紋圖案301定義。因此，第一凹紋圖案301劃分第一導光板201為複數個垂直導光通道。如「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」以及「第10D圖」所示，第一凹紋圖案301沿垂直方向劃分導光板部20。第二凹紋圖案302各自包含複數個第二縱長溝槽，形成於第二導光板202之至少一個表面上，並且深度小於第二導光板202之厚度。第二導光通道係由第二凹紋圖案302定義。因此，第二凹紋圖案302劃分第二導光板202為複數個水平導光通道。「第3圖」所示係為第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302形成的導光板部20之區塊B11至B46。分配液晶顯示面板10之表面入射光線以對應區塊B11至B46，從而實施區域調光。
第一與第二光陣列23與24各自包含複數個點光源例如發光二極體。第一光陣列23之光源被放置以正對第一導光板201之至少一側。第一光陣列23中每一光源之發光量由第一光陣列驅動部21供應之電流獨立控制。如果第一光陣列23被放置以正對第一導光板201之上側或下側，則第二光陣列24被放置以正對第二導光板202之左側或右側。不然，在圖式中如果第一光陣列23被放置以正對第一導光板201之左側或右側，則第二光陣列24被放置以正對第二導光板202之上側或下側。如果第二光陣列24被放置以正對第二導光板202之任意一側，則第二導光板202係由下表面傾斜之楔板製造。第二光陣列24中每一光源之發光量由第二光陣列驅動部22供應之電流獨立控制。
根據第一光陣列驅動部21供應之電流，第一光陣列23發射光線以傳播光線至第一導光板201。第一光陣列23發射之光線全部被第一凹紋圖案301反射，從而以高直行特性沿第一凹紋圖案定義之導光通道傳播。根據第二光陣列驅動部22供應之電流，第二光陣列24發射光線以傳播光線至第二導光板202。第二光陣列24發射之光線全部被第二凹紋圖案302反射，從而以高直行特性沿第二凹紋圖案302定義之導光通道傳播。第一與第二凹紋圖案301與302可以被實施為多種剖面形狀例如矩形、三角形、半球形、橢圓形或其組合，如「第11A圖」、「第11B圖」以及「第11C圖」所示。依照「第3圖」所示之區塊尺寸以及液晶顯示面板之尺寸與解析度，可調整第一與第二凹紋圖案301與302之深度H、寬度D及距離。
如「第12圖」所示，每一第一與第二導光板201與202上，形成有細微凹紋或凸紋圖案401以及用於定義導光通道之第一與第二凹紋圖案301與302。細微凹紋或凸紋圖案401形成於每一第一與第二導光板201與202之至少一個表面。細微凹紋或凸紋圖案401反射導光通道中的光線至光片與液晶顯示面板10。更多的細微凹紋或凸紋圖案401遠離第一與第二光陣列23與24，則形成密集的更多的細微凹紋或凸紋圖案401。可補償遠離光源之位置之亮度，以增強每一導光通道中表面亮度之均勻度。例如，如果第一光陣列23與第二光陣列24形成於第一與第二導光板201與202之僅僅一側，則細微凹紋或凸紋圖案401形成於第一與第二導光板201與202之上表面或下表面上，這樣細微凹紋或凸紋圖案401遠離第一與第二導光板201與202之另一側，則形成密集的細微凹紋或凸紋圖案401。如果第一光陣列23與第二光陣列24形成於第一與第二導光板201與202之相對側面處，細微凹紋或凸紋圖案401形成於第一與第二導光板201與202之上表面或下表面上，這樣細微凹紋或凸紋圖案401接近第一與第二導光板201與202之中央位置，則形成密集的細微凹紋或凸紋圖案401。第一與第二凹紋圖案301與302之第一深度H大於細微凹紋或凸紋圖案401之第二深度h。例如，第一深度H與第二深度h之比率如下。
h:H=1:2至1000
導光板部與光陣列之第三代表性實施例
「第13A圖」與「第13B圖」所示係為本發明第三代表性實施例之導光板部20之部分示意圖。
請參考「第13A圖」與「第13B圖」，導光板部20由單個導光板20組成。
導光板20由包含透明樹脂之平板或楔板製造。導光板20包含第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302，分別形成於其至少一個表面上，這樣它們沿水平方向與垂直方向彼此交叉。「第13A圖」所示係為一個例子，其中第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302形成於導光板20上表面與下表面之任意其一上。「第13B圖」所示係為另一個例子，第一凹紋圖案301形成於導光板20之下表面上以及第二凹紋圖案302形成於導光板20之上表面上。當然，第一凹紋圖案301形成於導光板20之上表面上，第二凹紋圖案302形成於導光板20之下表面上。
彼此交叉之第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302增強了光線之直行特性，並且劃分導光板20為「第3B圖」所示之矩陣形式之區塊B11至B46。就是說，區塊B11至B46透過第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302之交叉被劃分為矩陣形式。依照第一凹紋圖案301與第二凹紋圖案302之交叉，定義第一導光通道以及與第一導光通道垂直之第二導光通道。每一第一凹紋圖案301包含第一狹長溝槽，形成於第一導光通道之間的每一介面處，這樣第一狹長溝槽之深度小於導光板20之厚度。垂直方向形成的第一導光通道由第一狹長溝槽定義。每一第二凹紋圖案302包含第二狹長溝槽，形成於第二導光通道之間的每一介面處，這樣第二狹長溝槽之深度小於導光板20之厚度。水平方向形成的第二導光通道由第二狹長溝槽定義。劃分液晶顯示面板之表面入射光線以對應區塊B11至B46，以實施區域調光。本發明第三實施例之凹紋圖案之結構特徵與光學功能實質上與第二實施例之第一與第二凹紋圖案相同。
「第13A圖」與「第13B圖」中，字母ULED231至ULED233表示從第一光陣列23入射至第一導光通道之光線，字母LLED241至LLED243表示從第二光陣列24入射至第二導光通道之光線。
第一光陣列23與第二光陣列24各自包含複數個點光源例如發光二極體。第一光陣列23之光源被放置以正對導光板20之上側與下側至少其一，從而發射光線至第一導光通道。第一光陣列23中每一光源之發光量由第一光陣列驅動部21供應之電流獨立控制。第二光陣列24之光源被放置以正對導光板20之左側與右側至少其一，以發射光線至第二導光通道。第二光陣列24中每一光源之發光量由第二光陣列驅動部22供應之電流獨立控制。根據第一光陣列驅動部21供應之電流，第一光陣列23之每一光源發射光線，並且傳播此光線至第一導光通道。第一光陣列23發射之光線全部被第一凹紋圖案301反射，從而以高直行特性沿第一導光通道被傳播。根據第二光陣列驅動部22供應之電流，每一第二光陣列24發射光線，並且傳播此光線至第二導光通道。第二光陣列24發射之光線全部被第二凹紋圖案302反射，從而以高直行特性沿第二導光通道被傳播。
另一方面，調光值之判定與調整製程可應用至以下情況。
i)一種構造，其中側光型背光單元之導光板部包含兩個導光板陣列，一個導光板陣列被放置於另一導光板陣列下方，每一導光板陣列包含複數個劃分之導光板，一個導光板陣列之經過劃分之導光板與另一導光板陣列之經過劃分之導光板交叉；
ii)另一構造，側光型背光單元之導光板部包含兩塊導光板，一塊導光板被放置於另一導光板下方，每一導光板包含複數個凹紋圖案，形成於其至少一個表面上，一塊導光板之凹紋圖案與另一導光板之凹紋圖案交叉；以及
iii)另一構造，側光型背光單元之導光板部包含單個導光板，包含複數凹紋圖案之導光板形成於其至少一個表面上以彼此交叉；以及
iv)「第14A圖」與「第14B圖」所示之側光型背光單元之構造。
「第14A圖」所示係為第一與第二光陣列123與124分別形成於導光板120之第一與第二側之示意圖，「第14B圖」所示係為第一至第四光陣列123A、123B、124A與124B分別被放置於導光板120之第一至第四側之示意圖。由於低直行特性，雖然「第14A圖」與「第14B圖」所示實施例之區域調光效果低於上述i)至iii)之情況，但是如果當光源之直行特性非常高實施區域調光時，仍然可為顯示影像之失真與產生的亮度減少得到區域調光效果與補償效果。
如上所述，本發明實施例之液晶顯示裝置及其驅動方法可透過側光型背光單元實現區域調光，從而增強對比特性並且獲得薄型之液晶顯示裝置。當實現區域調光時，還可有效地補償顯示影像之失真與產生的亮度減少。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1．．．畫素電極
2．．．共同電極
10．．．液晶顯示面板
11．．．時序控制器
12．．．資料馬區動部
13．．．閘極驅動部
14．．．資料線
14a…14d．．．資料線
15．．．閘極線
15a…15d．．．閘極線
16．．．調光控制器
20．．．導光板部
21．．．第一光陣列驅動部
22．．．第二光陣列驅動部
23．．．第一光陣列
23A．．．1-1光陣列
23B．．．1-2光陣列
24．．．第二光陣列
24A．．．2-1光陣列
24B．．．2-2光陣列
201a…201f‧‧‧第一導光板
202a…202d‧‧‧第二導光板
B11…B46‧‧‧區塊
201‧‧‧第一導光板
202‧‧‧第二導光板
301‧‧‧第一凹紋圖案
302‧‧‧第二凹紋圖案
123‧‧‧第一光陣列
124‧‧‧第二光陣列
123A、123B、124A、124B‧‧‧光陣列
401‧‧‧細微凹紋或凸紋圖案
LDIM‧‧‧區域調光訊號
Vsync、Hsync、DE、DCLK‧‧‧時序訊號
RGB‧‧‧數位影像資料
DDC‧‧‧資料時序控制訊號
GDC‧‧‧閘極時序控制訊號
第1圖所示係為本發明第一代表性實施例之液晶顯示裝置之方塊圖；
第2圖所示係為第1圖所示液晶顯示裝置之部份畫素陣列之等效電路圖；
第3圖所示係為導光板部被劃分為複數個區塊之示意圖；
第4圖所示係為藉由調光控制器之調光值之判定與調整制程之流程圖；
第5A圖所示係為根據輸入影像分析判定區塊之最終目標亮度值之示意圖；
第5B圖所示係為為每一水平線區塊計算第一最大亮度值以後第一調光值之判定制程之示意圖；
第5C圖所示係為使用第一最大亮度值作為位址以輸出第一調光值之第一查詢表；
第5D圖所示係為從最終目標亮度值中減去第一最大亮度值之中等目標亮度值之判定制程之示意圖；
第5E圖所示係為為每一垂直線區塊計算第二最大亮度值以後第二調光值之判定制程之示意圖；
第5F圖所示係為使用第二最大亮度值作為位址以輸出第二調光值之第二查詢表；
第5G圖所示係為考慮到目標區塊與目標區塊之鄰接區塊之間的亮度差之第一與第二調光值之調整制程示意圖；
第5H圖所示係為使用參考值作為位址以輸出鄰接調光值之第三查詢表；
第5I圖至第5K圖所示係為第一與第二調光值之調整所導致的顯示影像之亮度增加狀態以及此增加亮度之取消狀態之示意圖；
第6A圖所示係為顯示影像之一個例子之示意圖；
第6B圖所示係為為了實現第6A圖所示之顯示影像由第一與第二調光值判定之區塊之亮度分佈圖；
第6C圖所示係為為了調整顯示影像之失真由第一與第二調光值判定之區塊之亮度分佈圖；
第7A圖所示係為在空間上說明第6B圖所示區塊之亮度分佈圖之示意圖；
第7B圖所示係為在空間上說明第6C圖所示區塊之亮度分佈圖之示意圖；
第8圖與第9圖所示係為本發明第一代表性實施例之導光板部之構造以及第一與第二光陣列之排列之透視圖；
第10A圖至第12圖所示係為本發明第二代表性實施例之導光板部之部份示意圖；
第13A圖與第13B圖所示係為本發明第三代表性實施例之導光板部之部份示意圖；以及
第14A圖與第14B圖所示係為側光型背光單元之部份示意圖。
10．．．液晶顯示面板
11．．．時序控制器
12．．．資料驅動部
13．．．閘極驅動部
14．．．資料線
15．．．閘極線
16．．．調光控制器
20．．．導光板部
21．．．第一光陣列驅動部
22．．．第二光陣列驅動部
23．．．第一光陣列
24．．．第二光陣列
LDIM．．．區域調光訊號
Vsync、Hsync、DE、DCLK．．．時序訊號
RGB．．．數位影像資料
DDC．．．資料時序控制訊號
GDC．．．閘極時序控制訊號

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示裝置，包含一液晶顯示面板，用於顯示一影像；一背光單元，包含一導光板部、一第一光陣列以及一第二光陣列，該導光板部中形成一第一方向之複數個第一導光通道以及與該第一方向交叉之一第二方向之複數個第二導光通道，該第一光陣列用於照射光線至該等第一導光通道，該第二光陣列用於照射光線至該等第二導光通道’其中由該第一方向中彼此平行之複數個第一線區塊與該第二方向中之彼此平行之複數個第二線區塊之交叉部定義複數個區塊，該等第一線區塊對應該等第一導光通道，該等第二線區塊對應該等第二導光通道；以及一調光控制器，用於分析一輸入影像以對應該等區塊，從而得到多個第一調光值，該等第一調光值用於獨立地控制該第一光陣列之光源亮度，該調光控制器根據該等第一調光值判定多個第二調光值，該第二調光值獨立地控制該第二光陣列之光源亮度，該調光控制器調整該等第一調光值與該等第二調光值，這樣降低該等第一調光值與該等第二調光值導致的鄰接區塊之間的一亮度差，並且該調光控制器還用於依照該等第一調光值與該等第二調光值之調整而增加之亮度值降低一顯示影像之整體亮度，其中每一該等第一調光值係根據每一該等導光通道判定之一第一最大亮度值而判定，該第一最大亮度值係從與每一該等 第一導光通道對應之該等區塊之最終目標最大值中判定，並且其中每一該等第二調光值係根據每一該等第二導光通道判定之一第二最大亮度值而判定，該第二最大亮度值係從中等目標亮度值中判定，該中等目標亮度值係為該第一最大亮度值與該最終目標亮度值之間的差值。
  2. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第一光陣列之該光源照射光線至該等第一導光通道，以回應經過調整之該等第一調光值，該第二光陣列之該光源照射光線至該等第二導光通道，以回應經過調整之該等第二調光值。
  3. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該調光控制器包含一第一查詢表、一第二查詢表以及一第三查詢表，該第一查詢表根據該第一最大亮度值輸出與該第一光陣列之光源亮度值對應之該等第一調光值，該第二查詢表根據該第二最大亮度值輸出與該第二光陣列之光源亮度值對應之該等第二調光值，該第三查詢表輸出第三調光值，以對應用於調整該等第一調光值與該等第二調光值之周圍亮度值，以及其中該周圍亮度值被設定，這樣該等第一調光值與該等第二調光值與該周圍亮度值之間的一亮度值差值係為一預定閥值亮度值或更少。
  4. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該導光板部包含一第一導光板陣列與一第二導光板陣列，該第一導光板陣列包含 複數個第一導光板，沿該第一方向平行排列以定義該等第一導光通道，該第二導光板陣列被放置於該第一導光板陣列下方並且包含複數個第二導光板，沿與該第一方向交叉之該第二方向平行排列以定義該等第二導光通道。
  5. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該導光板部包含一第一導光板以及一第二導光板，第一凹紋圖案沿該第一方向形成於該一導光板上以定義該第一導光通道，第二凹紋圖案沿與該第一方向交叉之該第二方向形成於該第二導光板上以定義該第二導光通道，其中該第二導光板被放置於該第一導光板下方。
  6. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該導光板部包含一單個導光板，第一凹紋圖案沿該第一方向形成於該單個導光板上以定義該第一導光通道，第二凹紋圖案沿與該第一方向交叉之該第二方向形成於該單個導光板上以定義該第二導光通道。
  7. 一種液晶顯示裝置之驅動方法，其中影像顯示於該液晶顯示裝置之液晶顯示面板上，該方法包含：(a)定義該液晶顯示面板為具有一矩陣類型之複數個區塊以對應一導光板部，一第一方向之複數個第一導光通道以及與該第一方向交叉之一第二反向之複數個第二導光通道形成於該導光板中，定義第一光源以及第二光源，該第一光源用於照射光線至該等第一導光通道之至少一端，該第二光源用於照射光線至該導光 板部之該等第二導光通道之至少一端；(b)分析一輸入影像以對應該等區塊，從而得到多個第一調光值，該等第一調光值用於獨立地控制該第一光源之亮度，根據該等第一調光值得到多個第二調光值以用於獨立地控制該第二光源之亮度，以及調整該等第一調光值與該等第二調光值，這樣降低該等第一調光值與該等第二調光值導致的鄰接區塊之間的一亮度差，並依照該等第一調光值與該等第二調光值之調整而增加之亮度值降低一顯示影像之整體亮度，其中該等區塊係定義在對應於該第一導光通道之於該第一方向中彼此平行之複數個第一線區塊與對應於該第二導光通道之於該第二方向中彼此平行之複數個第二線區塊之交叉部，其中每一該等第一調光值係根據每一該等導光通道判定之一第一最大亮度值而判定，該第一最大亮度值係從與每一該等第一導光通道對應之該等區塊之最終目標最大值中判定，並且其中每一該等第二調光值係根據每一該等第二導光通道判定之一第二最大亮度值而判定，該第二最大亮度值係從中等目標亮度值中判定，該中等目標亮度值係為該第一最大亮度值與該最終目標亮度值之間的差值。
  8. 如請求項第7項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中一第一查詢表用於判定該等第一調光值，一第二查詢表用於判定該等第二調光值，以及 其中該第一查詢表根據該第一最大亮度值輸出與該第一光源之亮度值對應之該等第一調光值，該第二查詢表根據該第二最大亮度值輸出第二光源之亮度值對應之該等第二調光值。
  9. 如請求項第7項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中該等第一調光值與該等第二調光值之調整步驟包含：使用一第三查詢表輸出第三調光值，用於調整該等第一調光值與該等第二調光值，其中該第三查詢表輸出該第三調光值，對應用於調整該等第一調光值與該等第二調光值之周圍亮度值，該周圍亮度值被設定這樣該等第一調光值與該等第二調光值與該周圍亮度值之間的一亮度值差值係為一預定閥值亮度值或更少。
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