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CN101075413A - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置及其驱动方法，该显示装置包括具有沿行和列布置的多个像素的显示面板组件、以及设置在所述显示面板组件后面且具有沿行和列布置的多个像素的背光单元。所述背光单元的像素数目小于所述显示面板组件的像素数目。所述背光单元包括沿行和列方向之一布置的多个扫描电极以及沿行和列方向的另一个布置的多个数据电极；且所述背光单元的像素用于发射光，所述光具有根据所述显示面板组件的像素的灰度级的强度。

Description

显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，且更具体而言，涉及一种包括背光单元的显示装置和驱动该显示装置的方法，该背光单元与显示图像同步操作。
背景技术
显示装置可以分类为非自发射装置和自发射装置，非自发射装置通过使用光接收元件从背光单元接收光而显示图像，自发射装置使用自发射元件显示图像。作为一种非自发射装置的液晶显示器通过使用液晶的介电各向异性属性改变每个像素的光透射率而显示图像，其中液晶的扭转角根据施加的电压而变化。
液晶显示器包括液晶(LC)面板组件和用于朝LC面板组件发光的背光单元。LC面板组件接收从背光单元发射的光并使用液晶层选择性地透射或阻挡所述光。
背光单元根据光源分为不同类型，其中之一是冷阴极荧光灯(CCFL)。CCFL是线性光源，其能够穿过例如漫射片、扩散板和/或棱镜片的光学元件向LC面板组件均匀发光。
然而，由于CCFL穿过光学元件发光，会存在光损耗。在CCFL型液晶显示器中，从CCFL产生的光的仅3-5％通过LC面板组件透射。此外，由于CCFL具有较高功耗，所以采用CCFL的液晶显示器的总功耗增加。此外，因为CCFL由于其结构限制而难以大尺寸化，因此难以将CCFL应用到超过30英寸的大尺寸液晶显示器。
采用发光二极管(LED)的背光单元也是公知的。LED是点光源，其与例如反射片、光导板(LGP)、漫射片、扩散板、棱镜片等的光学元件组合，由此形成背光单元。LED型背光单元具有高的响应时间和良好的颜色再现性。然而，LED成本高且增加了液晶显示器的总厚度。
因此，近年来，已经开发了使用电场引起的电子发射来发光的场发射型背光单元，以取代CCFL和LED型背光单元。场发射型背光单元是表面光源，其具有较低功耗且能够设计得具有大尺寸。此外，场发射型背光单元不需要多个光学元件。
一般的场发射型背光单元包括具有前基板和后基板以及密封元件的真空外壳(envelope)、设置在后基板表面上的阴极电极和电子发射区、以及设置在前基板表面上的磷光层和阳极电极。
通过阴极电极和阳极电极之间的电压差在每个电子发射区附近形成电场，从而从电子发射区发射电子。所述电子与磷光层的相应部分碰撞以激励磷光层。
然而，当液晶显示器被驱动时，包括场发射型背光单元的所有常规背光单元在全部发光区保持均匀亮度。因此，难以将显示质量提高到足够水平。
因此，希望提供一种背光单元，其能够克服常规背光单元的缺点从而提高液晶显示器显示的图像的动态对比度。
发明内容
根据本发明的示范性实施例提供了一种能够通过提高动态对比度实现改善的图像质量的显示装置和该显示装置的驱动方法。
根据本发明的示范性实施例提供了一种能够减小功耗且最小化由光学元件引起的光损耗的显示装置和驱动该显示装置的方法。
根据本发明的示范性实施例，一种显示装置包括：显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；和背光单元，设置在所述显示面板组件后面，并具有沿行和列布置的多个像素，所述背光单元的像素数目小于该显示面板组件的像素数目，其中所述背光单元包括沿行和列方向之一布置的多个扫描电极以及沿行和列方向的另一个布置的多个数据电极。背光单元的像素用于发射具有根据显示面板组件的像素的灰度级的强度的光。
每行中所述显示面板组件的像素数目可以大于或等于240，每列中所述显示面板组件的像素数目可以大于或等于240。
每行中所述背光单元的像素数目可以是从2到99范围中的数目之一，每列中背光单元的像素数目可以是从2到99范围中的数目之一。背光单元的每个像素沿所述行方向和/或列方向可以具有2-50mm的长度。
该显示面板组件和背光单元可以满足条件：240≤(所述显示面板组件的像素数目)/(所述背光单元的像素数目)≤5852。
根据本发明的另一示范性实施例，显示装置包括：显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；和背光单元，设置在所述显示面板组件后面并具有沿行和列布置的多个像素，所述背光单元的像素数目小于所述显示面板组件的像素数目。所述背光单元包括：前和后基板，彼此面对且形成真空容器；多个扫描电极，沿所述行和列方向之一布置；多个数据电极，沿所述行和列方向的另一个布置，所述背光单元的像素由所述扫描电极和数据电极定义；和磷光层，设置在所述前基板的面对所述后基板的表面上。
所述像素可以包括电子发射区。每个电子发射区可以由包括碳基材料或纳米尺寸材料中的至少一种的材料形成。该背光单元还可以包括置于所述扫描电极和数据电极之间的绝缘层。
所述扫描电极和数据电极形成多个交叉区且背光单元的每个像素可以相应于所述扫描电极和数据电极的一个交叉区。供选地，背光单元的每个像素可相应于所述扫描电极和数据电极的两个或更多交叉区。
根据本发明的另一示范性实施例，显示装置包括：显示面板组件，具有用于传送第一扫描信号的多条第一扫描线、用于传送第一数据信号的多条第一数据线、以及由所述第一扫描线和第一数据线定义的多个第一像素，每个所述第一像素具有像素电路；和背光单元，具有用于传送第二扫描信号的多条第二扫描线、用于传送第二数据信号的多条第二数据线、以及由所述第二扫描线和第二数据线定义的多个第二像素。每个第二像素相应于至少两个所述第一像素，并用于根据相应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级发射光。
根据本发明的另一示范性实施例，提供了显示装置的驱动方法。该显示装置包括：显示面板组件，具有用于传送第一扫描信号的多条第一扫描线、用于传送第一数据信号的多条第一数据线、以及由所述第一扫描线和第一数据线定义的多个第一像素，每个所述第一像素具有像素电路；和背光单元，具有用于传送第二扫描信号的多条第二扫描线、用于传送第二数据信号的多条第二数据线、和由所述第二扫描线和第二数据线定义的多个第二像素，其中每个所述第二像素对应于至少两个第一像素，并用于根据对应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级发光。所述方法包括：在第一扫描信号施加到相应于所述第二像素中的一个的所述至少两个第一像素的第一周期中，当第一扫描信号初始施加到所述至少两个第一像素中的一个时，传送第二扫描信号到耦接到所述第二像素之一的第二扫描线；且当所述第一数据信号初始传送到相应的所述至少两个第一像素之一时，传送第二数据信号到耦接到所述第二像素的所述一个的第二数据线。
根据本发明的另一示范性实施例，显示装置包括：显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；和背光单元，设置在所述显示面板组件后面，并具有沿行和列布置的多个像素，背光单元的像素数目小于显示面板组件的像素数目。使用所述背光单元使得不同像素可以同时发射具有不同强度的光。
附图说明
通过参考结合附图的下述详细描述，本发明变得更好理解，且本发明的更完整的理解及其许多其他伴随特点和优点将更为明显，在附图中相似的附图标记表示相似元件，附图中：
图1是根据本发明的实施例的显示装置的分解透视图；
图2是图1的显示面板组件的部分断面透视图；
图3是根据本发明的实施例的背光单元的部分断面透视图；
图4是图3所示的电子发射单元和第四基板的局部剖面图；
图5是根据本发明另一实施例的背光单元的电子发射单元的顶视图；
图6是根据本发明另一实施例的背光单元的部分断面透视图；
图7是根据本发明的实施例的用于驱动显示装置的驱动单元的框图；以及
图8是示出根据本发明的实施例的显示装置的驱动波形图的视图。
具体实施方式
现在将通过参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示范性实施例。然而，本发明可以实施为许多不同形式且不应该理解为局限于此处给出的实施例；而是提供这些实施例使得本公开充分和完整，并将向本领域技术人员充分传达本发明的概念。
在下面的描述中，液晶显示器将被示出为本发明的实施例的显示装置的示例。然而，本发明不限于此示例。即，本发明的概念可以应用于非自发射显示装置，其通过使用光接收元件从背光单元接收光来显示图像。
图1是根据本发明的实施例的液晶显示器的分解透视图。
参考图1，液晶显示器100包括具有沿行和列布置的多个像素的液晶(LC)面板组件10和具有多个像素的背光单元40。背光单元40中的像素数目小于LC面板组件10的像素数目。背光单元40安装在LC面板组件10的背面(或后面)从而朝LC面板组件10发光。
行定义在液晶显示器100(例如LC面板组件10的屏幕)的水平方向(即图1的x轴方向)。列定义在液晶显示器100(例如LC面板组件10)的垂直方向(即图1中的y轴方向)。
当沿LC面板组件10的行布置的像素数目是M且沿LC面板组件10的列布置的像素数目是N时，LC面板组件10的分辨率可以表示为MxN。当沿背光单元40的行布置的像素数目是M’且沿背光单元40的列布置的像素数目是N’时，背光单元40的分辨率可以表示为M’xN’。
在此实施例中，像素数目M可以定义为大于或等于240的正数且像素数目N也可以定义为大于或等于240的正数。像素数目M’可以定义为2到99范围内的正数之一，像素数目N’也可以定义为2到99范围内的正数之一。背光单元40是具有M’xN’分辨率的发射型显示面板。
因此，背光单元40的一个像素相应于LC面板组件10的两个或更多像素。背光单元40的像素在开启/关闭操作和发光强度方面通过扫描电极和基本以直角交叉扫描电极的数据电极被独立控制。
例如，当LC面板组件被驱动从而响应于图像信号显示具有亮部和暗部的图像时，由于背光单元40能够向LC面板组件10的显示暗和亮部的像素发射具有不同强度的光，因此可以实现具有更加改善的动态对比度的图像。
在所述实施例中，背光单元40的一个像素具有场发射阵列(FEA)型电子发射元件阵列。
FEA型电子发射元件包括数据电极和扫描电极、电连接到数据电极或扫描电极之一的电子发射区、以及磷光层。电子发射区由具有较低功函数或较高的高宽比的材料形成，例如碳基材料或纳米尺寸材料。
FEA型电子发射元件通过利用扫描电极和数据电极之间的电压差在电子发射区附近形成电场来发射电子。所发射的电子激励磷光层以发射具有与施加到磷光层的电子束中的电子量对应的强度的可见光。
图2是图1的LC面板组件10的部分断面透视图。
参考图2，LC面板组件10包括彼此面对的第一和第二基板12和14、设置在第一和第二基板12和14之间的液晶(LC)层16、设置在第一基板12的内表面上的公共电极18、设置在第二基板14的内表面上的多个像素电极20、以及多个开关元件22。密封元件(未示出)设置在第一和第二基板12和14外围。
第一和第二基板12和14分别是LC面板组件10的前基板和后基板。第一和第二偏振板24和26分别设置在第一和第二基板12和14的外表面上。第一偏振板24的偏振轴以直角交叉第二偏振板26的偏振轴。取向层28形成在第一和第二基板12和14的内表面上，同时分别覆盖形成在第一基板12上的公共电极18和形成在第二基板14上的像素电极20和开关元件22。
用于传送扫描信号的多条第一扫描线30和用于传送数据信号的多条第一数据线32形成在第二基板14的内表面上。第一扫描线30彼此平行布置且沿行方向(即图2的x轴方向)延伸，而第一数据线32彼此平行布置且沿列方向(即图2的y轴方向)延伸。
像素电极20相应于各子像素形成。液晶电容器和维持电容器以及连接到第一扫描线30和第一数据线32的开关元件形成在每个子像素上。在另一实施例中，可以不使用维持电容器。
开关元件22可以由薄膜晶体管(TFT)形成，该TFT具有连接到第一扫描线30的控制端子、连接到第一数据线32的输入端子、以及连接到液晶电容器的输出端子。
设置在第一基板12和公共电极18之间的是具有红、绿和蓝滤色器的滤色器组件34，每个滤色器相应于一个子像素。即，一个像素包括相应于红、绿和蓝滤色器的三个子像素。
当薄膜晶体管即开关元件32导通时，在像素电极20和公共电极18之间形成电场。通过该电场，LC层16的液晶分子的扭转角改变从而控制通过每个子像素透射的光量，由此实现预定颜色图像。
现在将参考图3和4描述背光单元。下述实施例的每个中的背光单元是具有FEA型电子发射元件的阵列的电子发射显示面板。
图3是根据发明的实施例的背光单元的部分断面透视图，图4是图3所示的电子发射单元和第四基板的局部剖面图。
参考图3和4，背光单元40包括彼此面对的第三和第四基板42和44，其间有预定距离。密封元件46设置在第三和第四基板42和44外围，从而把它们密封在一起，且因此形成密封容器。密封容器的内部保持约10-6Torr的真空度。因此，可以说基板42、44和密封元件46形成真空外壳或真空容器。
第三基板42是背光单元40的前基板，其面对LC面板组件，同时第四基板44是后基板。电子发射单元48设置在第四基板44的内表面上，发光单元50设置在第三基板42的内表面上。
电子发射单元48包括以沿第四基板44的第一方向(即图3的y轴方向)延伸的条图案布置的第一电极52、以条图案布置得交叉第一电极52的第二电极56、夹置于第一电极52和第二电极56之间的绝缘层54、以及电连接到第一电极52的电子发射区58。在另一实施例中，电子发射区58可以电连接到第二电极56。
当如图3所示电子发射区58形成在第一电极52上时，第一电极52是用于施加电流到电子发射区58的阴极电极，第二电极56是通过根据阴极电极和栅极电极之间的电压差在电子发射区58附近形成电场而引起电子发射的栅电极。相反，当电子发射区58形成在第二电极56上时，第二电极56是阴极电极且第一电极52是栅极电极。
在第一电极52和第二电极56中，沿背光单元40的行布置的电极充当扫描电极，沿列布置的电极充当数据电极。
在图3和4中，示出了一示例，其中电子发射区58形成在第一电极52上，第一电极52沿背光单元40的列(即图中的y轴方向)布置，第二电极56沿背光单元40的行(即图中的x轴方向)布置。然而，电子发射区58以及第一电极52和第二电极56的布置不限于上述情况。
电子发射区58形成在第一电极52和第二电极56的交叉区在第一电极52上。相应于各电子发射区58的开口541和561分别穿过绝缘层54和第二电极56形成，从而暴露第四基板44上的电子发射区58。
电子发射区58由在真空条件下当电场施加到其上时发射电子的材料形成，例如含碳材料或纳米尺寸材料。电子发射区58可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线或其组合形成。例如，电子发射区58可以通过丝网印刷工艺、直接生长、化学气相沉积或溅射工艺形成。
供选地，电子发射区可以以Mo基或Si基材料形成的尖结构形成。
设置在第三基板42上的发光单元50包括磷光层60和形成在磷光层60上的阳极电极62。磷光层60可以是白色磷光层或红、绿和蓝磷光层的组合。
白色磷光层可以形成在第三基板42的整个有源区上，或者被分为相应于各像素的多个部分。在一个实施例中，红色、绿色和蓝色磷光层相应于每个像素区形成。在图3和4中，白色荧光层形成在第三基板42的整个有源区上。
阳极电极62可以由金属材料例如铝形成且形成在磷光层60上。阳极电极62接收加速电子束所需的高电压，且将从磷光层60朝第四基板44辐射的可见光线反射到第三基板42，由此增强屏幕亮度。
FEA型电子发射元件定义包括第一电极52和第二电极56、电子发射区58和相应于电子发射区58的磷光层60的一个像素。
当驱动电压施加到第一电极52和第二电极56时，在第一电极52和第二电极56之间的电压差高于阈值的像素区在电子发射区58附近形成电场，因此从电子发射区58发射电子。所发射的电子被施加到阳极电极62的高电压加速，从而与磷光层60的特定部分撞击，由此激励磷光层60的该特定部分。在每个像素磷光层60的发光强度对应于相应像素的电子发射量。
图5是根据本发明另一实施例的背光单元的电子发射单元48’的顶视图。
参考图5，一个像素区A通过第一电极52’和第二电极56’的两个或更多交叉区的组合形成。此时，两个或更多第一电极52’彼此电连接，因此接收相同的驱动电压。两个或更多第二电极56’也彼此电连接，因此接收相同的驱动电压。
为了实现上述目的，两个或更多第一电极52’和两个或更多第二电极56’延伸到所述电极位于其上的第四基板的边缘。然后，两个或更多第一电极52’的延伸末端使用例如柔性印刷电路板(FPCB)的耦接元件彼此连接。类似地，两个或更多第二电极56’的延伸末端使用例如FPCB的另一耦接元件(例如通过安装在其上)彼此连接。
在图5中，示出了三个第一电极52’和三个第二电极56’彼此交叉使得九个交叉区域定义一个像素区A的情况作为示例。
参考图4，设置在第三和第四基板42和44之间的是用于抵抗外力或压力均匀保持第三和第四基板42和44之间的间距的间隙壁64。
在一个实施例中，作为前基板的第三基板42具有光漫射功能，从而它能够用作扩散板。在另一实施例中，如图6所示，扩散板66设置在第三基板42的外表面上。
如上所述，在一个实施例中，本发明的液晶显示器100使用低分辨率显示面板作为背光单元40。即，背光单元40具有像素，其数目小于LC面板组件10的像素数目。背光单元40使用扫描电极和数据电极以无源矩阵方式被驱动。背光单元40的像素向LC面板组件10的相应像素提供不同的光强度。
在改变背光单元40的像素数目的同时，进行了确定LC面板组件10的显示质量、制造驱动电路单元的成本和制造LC面板组件10的容易度的测试。根据测试结果，获得了对于LC面板组件10的每种分辨率背光单元40的最佳像素数目，如下面表1所示。
表1
  LC面板组件的分辨率(MxN)   LC面板组件的像素数目   背光单元的像素数目   (LC面板组件的像素数目)/(背光单元的像素数目)
  320×240   76800   25-300   256-3072
  640×400   256000   100-1000   256-2560
  640×480   307200   100-1200   256-3072
  800×480   384000   160-1500   256-2400
  800×600   480000   256-2000   240-1875
  1024×600   614400   144-640   960-4270
  1024×768   786432   144-768   1024-5464
  1280×768   983040   192-960   1024-5120
  1280×1024   1310720   256-1280   1024-5120
  1366×798   1090068   256-1344   812-4260
  1400×1050   1470000   320-1728   852-4600
  1600×1200   1920000   400-2000   950-5760
  1920×1200   2304000   400-2400   960-5760
  2048×1536   3145728   576-3072   1024-5462
  2560×2048   5242880   896-5120   1024-5852
  3200×2400   7680000   1440-7500   1024-5334
如表1所示，可以注意到在一个实施例中(LC面板组件的像素数目)/(背光单元的像素数目)优选在240到5852的范围。在描述的实施例中，通过将此比值保持在240到5852的范围，保持背光单元的制造成本不会由于制造困难而过高，同时防止动态对比度过分恶化。在另一实施例中，LC面板组件的像素数目与背光单元的像素数目之间的优选比值可以不同。
在一个实施例中，背光单元40的每个像素可以形成为沿行方向和/或列方向具有2-50mm的长度。在描述的实施例中，通过将每个像素的长度保持在2mm到50mm的范围，保持背光单元的像素数目不会过度增加而使得难以处理电路信号，同时防止显示质量过分恶化。在其他实施例中，像素可以具有不同长度。
当液晶显示器100具有上述背光单元40时，可以预期多个特征和/或优点。
例如，由于本实施例的背光单元40是表面光源，所以不需要CCFL型背光单元和LED型背光单元中使用的多个光学元件。因此，在本实施例的背光单元40中，没有与穿过光学元件的光相关的光损耗。因此，不需要从背光单元40发射具有过高强度的光，因此减小了功耗。
此外，由于在背光单元40中没有使用光学元件，所以背光单元40的制造成本可以减小。此外，由于背光单元40可以容易地制得具有大尺寸，所以可以有效地应用于超过30英寸的大尺寸液晶显示器。
图7是根据本发明的实施例的显示装置的驱动部分的框图。根据本发明实施例的此显示装置是液晶显示器，但本发明不限于液晶显示器。
参考图7，液晶显示器的驱动部分包括连接到LC面板组件10的第一扫描驱动器102和第一数据驱动器104、连接到第一数据驱动器104的灰阶电压产生单元(gray voltage generation unit)106、用于控制第一扫描驱动器102和第一数据驱动器104以及背光单元40的信号控制单元108。
当考虑LC面板组件10为等效电路时，LC面板组件10包括多条信号线以及沿行和列布置且连接到信号线的多个第一像素PX。信号线包括用于传送第一扫描信号的多条第一扫描线S1-Sn和用于传送第一数据信号的多条第一数据线D1-Dm。
每个第一像素，例如连接到第i(i＝1，2，...n)条第一扫描线Si和第j(i＝1，2，...m)条第一数据线Dj的像素11包括连接到第i条第一扫描线Si和第j条第一数据线Dj的开关元件Q，以及液晶电容器Clc和维持电容器Cst。在其他实施例中，可以不使用维持电容器Cst。
开关元件Q是形成在LC面板组件10的第二基板(例如见图2)上的3端子元件，例如薄膜晶体管(TFT)。即，开关元件Q包括连接到第一扫描线Si的控制端子、连接到第一数据线Dj的输入端子、以及连接到液晶电容器Clc和维持电容器Cst的输出端子。
灰阶电压产生单元106产生与第一像素PX的透射率相关的两组灰阶电压(或两组参考灰阶电压)。所述两组之一相对于公共电压Vcom具有正值且另一组具有负值。
第一扫描驱动器102连接到LC面板组件10的第一扫描线S1-Sn以向第一扫描线S1-Sn施加第一扫描信号，其是开关导通电压Von和开关截止电压Voff的组合。
第一数据驱动器104连接到LC面板组件10的第一数据线D1-Dm。第一数据驱动器104从灰阶电压产生单元106选择灰阶电压且将所选择的灰阶电压施加到第一数据线D1-Dm。然而，当灰阶电压产生单元106不提供全部灰度级的所有电压而是仅提供预定数量的参考灰阶电压时，第一数据驱动器104划分参考灰阶电压、产生全部灰度级的灰阶电压、并且从灰阶电压选择第一数据信号。
信号控制单元108控制第一扫描驱动器102和第一数据驱动器104，并包括用于控制背光单元40的背光控制单元110。背光控制单元110控制背光单元40的第二扫描驱动器114和第二数据驱动器112。信号控制单元108从外部图像控制器(未示出)接收用于控制图像显示的输入图像信号R、G和B以及输入控制信号。
输入图像信号R、G和B具有每个第一像素PX的亮度信息。亮度具有预定数目的灰度级(例如1024或256灰度级)。输入控制信号可以是垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、或数据使能信号DE中的一种和更多。
信号控制单元108参考输入控制信号根据LC面板组件10的操作条件适当处理输入图像信号R、G和B，产生第一扫描驱动器控制信号CONT1和第一数据驱动器控制信号CONT2。信号控制单元108传送第一扫描驱动器控制信号CONT1到第一扫描驱动器102，并传送第一数据驱动器控制信号CONT2和处理过的图像信号DAT到第一数据驱动器104。
第一扫描驱动器控制信号CONT1包括栅时钟信号和开始垂直信号(STS)。栅时钟信号被传送到第一扫描驱动器。栅时钟信号具有与水平同步信号Hsync相同的周期，且对于栅时钟信号的每个周期，开关导通电压施加到每条第一扫描线S1-Sn。
背光单元40的显示部分116包括多个第二像素EPX，其每个连接到第二扫描线S’1-S’p之一和第二数据线C1-Cq之一。每个第二像素EPX根据施加到第二扫描线S’1-S’p中对应的一个和第二数据线C1-Cq中对应的一个的电压之间的差而发光。第二扫描线S’1-S’p相应于背光单元40的扫描电极，第二数据线C1-Cq相应于背光单元40的数据电极。
背光控制单元110使用关于与背光单元的一个第二像素EPX对应的第一像素PX的图像信号DAT来检测相应于背光单元的一个第二像素EPX的多个第一像素PX的灰度级中的最高灰度级，计算相应于检测到的最高灰度级的第二像素EPX的灰度级，将所计算的灰度级转换为数字数据，并传送光发射信号CLS到第二数据驱动器112。根据本发明一实施例的光发射信号CLS根据第二像素EPX的灰度级而包括具有至少6位的数字数据。此外，背光控制单元110使用栅极控制信号产生第二扫描驱动器控制信号CS。背光控制单元110使用数据控制信号CONT2产生第二数据驱动器控制信号CD，并传送第二数据驱动器控制信号CD到第二数据驱动器112。
第二扫描驱动器114连接到多条第二扫描线S’1-S’p。第二扫描驱动器114传送扫描信号到栅电极使得每个第二像素EPX能够根据第二扫描驱动器控制信号CS与相应的第一像素PX同步地发光。
第二数据驱动器112连接到多条第二数据线C1-Cq。第二数据驱动器112控制每个第二像素EPX使得第二像素EPX根据光发射信号CLS和第二数据驱动器控制信号响应于相应的第一像素PX的灰度级发光。此外，第二数据驱动器112产生多个第二数据信号并传送第二数据信号到第二数据线C1-Cq。即，第二数据驱动器112使第二像素EPX响应于相应的第一像素PX显示的图像同步。
现在将参考图8描述根据本发明的示范性实施例的显示装置的操作。数据驱动信号CONT2包括数据使能信号DE。第一数据驱动器104输出数据信号D1-Dm，同时数据使能信号DE处于高水平部分。
图8示出了数据使能信号DE、栅时钟信号CPV、第一扫描信号S1-Sn、第二扫描信号g1-g3和发光使能信号LE。
如图8所示，在栅时钟信号CPV的一个周期中，第一扫描信号S1-Sn与上升沿时间同步从而具有开关导通电压。由于开始垂直信号STS是用于输出开关导通电压的信号，所以在开始垂直信号STS产生之后，开关导通电压从下一栅时钟信号的上升沿时间(R2)开始产生。
通过检测与每条线中每个第二像素EPX对应的第一像素PX的栅时钟信号CPV，背光控制单元110产生第一扫描驱动信号CS。即，背光控制单元110计算栅信号对应于一条线中第二像素的持续时间T1。然后，背光控制单元110通过使用所计算的持续时间T1作为周期产生与第一扫描信号S1的上升沿时间同步的第一时钟信号CLK。此外，在时间R1，背光控制单元110检测STS并产生与开始垂直信号STS同步的第一脉冲SP。第二扫描驱动器控制信号CS包括第一时钟信号CLK和第一脉冲SP。
然后，从图7和8可见，根据包括第一脉冲SP和第一时钟信号CLK的第二扫描驱动器控制信号CS，由第二扫描驱动器114输出的第二扫描信号g1与传送到LC面板组件10的第一扫描信号S1同步地变成第一水平VH。第二扫描驱动器114与最后线的第一扫描信号sw的下降沿时间F2同步地产生具有第二水平VL第二扫描信号g1，该最后线相应于第一线的第二像素。在本发明的一个实施例中，第一水平VH是高水平且第二水平VL是低水平。然后，根据上述过程顺序产生第二扫描信号g2和g3。
背光控制单元110利用数据使能信号DE检测数据信号传送到与一条线中的第二像素EPX对应的第一像素PX的持续时间。即，背光控制单元110检测第一数据信号传送到连接到与一条线的第二像素对应的第一扫描线的第一像素PX的持续时间T2。背光控制单元110对于所检测到的持续时间产生具有第三水平的发光使能信号。在本发明的一个实施例中，第三水平是高水平。
然后，第二数据驱动器112根据包括发光使能信号LE的第二数据驱动器控制信号CD传送第二数据信号到第二数据线C1-Cq。
更详细地描述，持续时间是数据信号D1-Dm传送到与连接到第一线的第二扫描线S’1的第二像素EPX对应的第一像素PX中在第一线中的第一像素的时间。此时，数据使能信号DE从第一持续时间TD1的开始时间R3上升到高水平，且发光使能信号LE被同步从而在此开始时间R3上升到第三水平。此外，在数据信号D1-Dm传送到与连接到第一线的第二扫描线S’1的第二像素EPX对应的第一像素PX中最后线的第一像素PX的时间F1，发光使能信号LE下降到第四水平。然后，第二数据信号DL1-DLq与开始时间R3同步并传送到第二数据线C1-Cq。然后，第二数据信号DL1-DLq在第二数据线C1-Cq被维持直到时间点F2。即，第二数据信号被传送到第二数据线C1-Cq一段时间T2，使得第二像素EPX的每个根据第二数据信号发光。类似地，当第一水平的第二扫描信号g2-g3顺序传送到第二扫描线S’2-S’p时，第二数据信号DL1-DLq被传送到第二数据线C1-Cq，使得第二像素EPX发光。
在此实施例中，背光单元的第二数据信号使用脉冲大小调制(PAM)法，其中第二数据信号的电压水平改变。然而，本发明不限于PAM法。通过示例的方式，也可以使用脉冲宽度调制(PWM)法，其中第二数据信号的脉冲宽度响应于灰度级而被调制。在此情形，在与相应于第二像素的第一像素的灰度级中最高灰度级对应的周期中，第二数据信号具有基本恒定的电压水平(其可以是预定的)，并施加到第二数据线。
在根据本发明的背光单元中，在一帧的图像数据显示在液晶面板组件上时，由于第二像素的灰度级根据第一像素的灰度级确定，因此可以提高动态对比度。
虽然上面详细描述了本发明的示意性实施例，应该清楚地理解，这里教导的基本发明概念的许多变化和/或修改仍落入由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (45)

1、一种显示装置，包括：
显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；以及
背光单元，设置在所述显示面板组件后面，并具有沿行和列布置的多个像素，所述背光单元的像素数目小于所述显示面板组件的像素数目，
其中所述背光单元包括沿行和列方向之一布置的多个扫描电极以及沿行和列方向的另一个布置的多个数据电极，且
其中所述背光单元的像素用于发光，所述光具有根据所述显示面板组件的像素的灰度级的强度。
2、根据权利要求1所述的显示装置，其中每行中所述显示面板组件的像素数目大于或等于240，每列中所述显示面板组件的像素数目大于或等于240。
3、根据权利要求2所述的显示装置，其中每行中所述背光单元的像素数目是从2到99范围中的数目之一，每列中所述背光单元的像素数目是从2到99范围中的数目之一。
4、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述背光单元的每个像素沿所述行方向和/或所述列方向具有2-50mm的长度。
5、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示面板组件和所述背光单元满足下列条件：
240≤(所述显示面板组件的像素数目)/(所述背光单元的像素数目)≤5852。
6、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述背光单元的每个像素包括所述扫描电极之一的至少一部分和所述数据电极之一的至少一部分。
7、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述背光单元的每个像素包括所述扫描电极的至少两个的至少一部分和所述数据电极的至少两个的至少一部分。
8、根据权利要求7所述的显示装置，其中所述扫描电极的所述至少两个彼此电连接且所述数据电极的所述至少两个彼此电连接。
9、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述背光单元的像素由场发射阵列FEA型电子发射元件形成。
10、根据权利要求1所述的显示装置，其中所述背光单元的像素用于发射具有不同强度的光。
11、一种显示装置，包括：
显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；以及
背光单元，设置在所述显示面板组件后面并具有沿行和列布置的多个像素，所述背光单元的像素数目小于所述显示面板组件的像素数目，
其中所述背光单元包括：
前基板；
后基板，面对所述前基板，其中所述前和后基板形成真空容器；
多个扫描电极，沿行和列方向之一布置；
多个数据电极，沿所述行和列方向的另一个布置，所述背光单元的像素由所述扫描电极和所述数据电极定义；以及
磷光层，设置在所述前基板的面对所述后基板的表面上。
12、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述像素包括电子发射区，且其中每个电子发射区由包括碳基材料或纳米尺寸材料的至少一种的材料形成。
13、根据权利要求11所述的显示装置，还包括置于所述扫描电极和所述数据电极之间的绝缘层。
14、根据权利要求13所述的显示装置，其中所述扫描电极和所述数据电极形成多个交叉区且所述背光单元的每个像素对应于所述扫描电极和所述数据电极的一个交叉区。
15、根据权利要求13所述的显示装置，其中所述扫描电极和所述数据电极形成多个交叉区且所述背光单元的每个像素对应于所述扫描电极和所述数据电极的两个或更多交叉区。
16、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述磷光层是白色磷光层。
17、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述磷光层包括红色、绿色和蓝色磷光层。
18、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述前基板具有光漫射功能。
19、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述背光单元还包括设置在所述前基板的面对所述显示面板组件的表面上的扩散板。
20、根据权利要求11所述的显示装置，其中每行中所述显示面板组件的像素数目大于或等于240，每列中所述显示面板组件的像素数目大于或等于240。
21、根据权利要求20所述的显示装置，其中每行中所述背光单元的像素数目是从2到99范围中的数目之一，每列中所述背光单元的像素数目是从2到99范围中的数目之一。
22、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述背光单元的每个像素沿所述行方向和/或所述列方向具有2-50mm的长度。
23、根据权利要求11所述的显示装置，其中所述显示面板组件和所述背光单元满足下列条件：
240≤(所述显示面板组件的像素数目)/(所述背光单元的像素数目)≤5852。
24、一种显示装置，包括：
显示单元，包括多条第一扫描线、多条第一数据线、以及由所述第一扫描线和所述第一数据线定义的多个第一像素，每个所述第一像素具有像素电路；
第一扫描驱动器，用于施加第一扫描信号到每条所述第一扫描线；
第一数据驱动器，用于施加第一数据信号到每条所述第一数据线；
信号控制单元，用于从外部装置接收图像信号、相应于该图像信号产生第一扫描驱动器控制信号和第一数据驱动器控制信号、将所述第一扫描驱动器控制信号和所述第一数据驱动器控制信号分别施加到所述第一扫描驱动器和所述第一数据驱动器；以及
背光单元，包括多条第二扫描线线、多条第二数据线、由所述第二扫描线和所述第二数据线定义的多个第二像素、用于传送第二扫描信号到每条所述第二扫描线的第二扫描驱动器、以及用于传送第二数据信号到每条所述第二数据线的第二数据驱动器，
其中所述背光单元的所述第二像素的每个对应于所述显示单元的所述第一像素的至少两个。
25、根据权利要求24所述的显示装置，其中所述信号控制单元用于利用所述图像信号产生第二扫描驱动器控制信号和第二数据驱动器控制信号。
26、根据权利要求24所述的显示装置，其中所述背光单元用于表现用于每个第二像素的灰度级的2到8位。
27、根据权利要求24所述的显示装置，其中所述第二像素由场发射阵列FEA型电子发射元件形成。
28、一种显示装置，包括：
显示面板组件，具有用于传送第一扫描信号的多条第一扫描线、用于传送第一数据信号的多条第一数据线、以及由所述第一扫描线和所述第一数据线定义的多个第一像素，每个所述第一像素具有像素电路；以及
背光单元，具有用于传送第二扫描信号的多条第二扫描线、用于传送第二数据信号的多条第二数据线、以及由所述第二扫描线和所述第二数据线定义的多个第二像素，
其中所述第二像素的每个对应于所述第一像素的至少两个，且用于根据对应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级发光。
29、根据权利要求28所述的显示装置，其中所述第二像素用于根据施加到各条第二扫描线的扫描电压和施加到各条第二数据线的数据电压之间的电压差来发光。
30、根据权利要求29所述的显示装置，其中在所述第一扫描信号施加到相应于耦接到所述第二扫描线之一的第二像素的所述至少两个第一像素的第一周期中，所述第二扫描信号施加到所述第二扫描线之一；且
当所述第一数据信号初始施加到相应的所述至少两个第一像素中的一个时，相应于所述最高灰度级的所述第二数据信号施加到所述第二像素。
31、根据权利要求30所述的显示装置，其中，当所述第一数据信号初始施加到相应的所述至少两个第一像素中的一个时，所述第二数据信号作为所述数据电压施加到所述第二像素以用于显示所述最高灰度级。
32、根据权利要求31所述的显示装置，其中所述背光单元用于接收光发射信号，该光发射信号用于在所述第二像素上显示与相应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级对应的灰度级；且
用于显示所述最高灰度级的所述数据电压对应于所述光发射信号。
33、根据权利要求32所述的显示装置，其中所述光发射信号是具有至少6位的数字数据。
34、根据权利要求29所述的显示装置，其中在所述第一扫描信号施加到与耦接到所述第二扫描线之一的所述第二像素对应的所述至少两个第一像素的第一周期中，所述第二扫描信号施加到所述第二扫描线之一；且
当所述第一数据信号初始施加到相应的所述至少两个第一像素中的一个时，在相应于所述最高灰度级的周期中，具有基本恒定水平的所述第二数据信号施加到所述第二像素。
35、根据权利要求34所述的显示装置，其中，当所述第一数据信号初始施加到相应的所述至少两个第一像素中的一个时，在相应于所述最高灰度级的周期中，所述第二数据信号作为预定数据电压施加到所述第二像素。
36、根据权利要求35所述的显示装置，其中所述背光单元用于接收光发射信号，该光发射信号用于在所述第二像素上显示与相应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级对应的灰度级；且
相应于所述最高灰度级的周期对应于所述光发射信号。
37、根据权利要求36所述的显示装置，其中所述光发射信号是具有至少6位的数字数据。
38、一种驱动显示装置的方法，该显示装置包括：
显示面板组件，具有用于传送第一扫描信号的多条第一扫描线、用于传送第一数据信号的多条第一数据线、以及由所述第一扫描线和所述第一数据线定义的多个第一像素，每个所述第一像素具有像素电路；以及
背光单元，具有用于传送第二扫描信号的多条第二扫描线、用于传送第二数据信号的多条第二数据线、以及由所述第二扫描线和所述第二数据线定义的多个第二像素，
其中每个所述第二像素对应于至少两个所述第一像素，并用于根据相应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级发射光，
所述方法包括：
在所述第一扫描信号施加到相应于所述第二像素中的一个的所述至少两个第一像素的第一周期中，当所述第一扫描信号初始施加到所述至少两个第一像素中的一个时，传送所述第二扫描信号到耦接到所述第二像素中的所述一个的所述第二扫描线；且
当所述第一数据信号初始传送到相应的所述至少两个第一像素之一时，传送所述第二数据信号到耦接到所述第二像素中的所述一个的所述第二数据线。
39、根据权利要求38所述的方法，还包括检测相应的所述至少两个第一像素的灰度级中的最高灰度级，其中相应于所述最高灰度级的所述第二数据信号被施加到所述第二像素中的所述一个。
40、根据权利要求39所述的方法，还包括产生用于在所述第二像素的所述一个上显示与所述最高灰度级对应的灰度级的光发射信号，其中所述第二数据信号具有与所述光发射信号对应的电压。
41、根据权利要求40所述的方法，其中所述光发射信号是具有至少6位的数字数据。
42、根据权利要求38所述的方法，还包括检测相应的所述至少两个第一像素中的最高灰度级，其中在相应于所述最高灰度级的第一周期中，预定的第二数据信号施加到所述第二像素中的所述一个。
43、根据权利要求42所述的方法，还包括产生光发射信号，该光发射信号用于在所述第二像素的所述一个上显示与所述最高灰度级对应的灰度级，其中所述第一周期对应于所述光发射信号。
44、根据权利要求43所述的方法，其中所述光发射信号是具有至少6位的数字数据。
45、一种显示装置，包括：
显示面板组件，具有沿行和列布置的多个像素；以及
背光单元，设置在所述显示面板组件的后面，并具有沿行和列布置的多个像素，所述背光单元的像素数目小于所述显示面板组件的像素数目，
其中使用所述背光单元从而不同像素可以同时发射具有不同强度的光。
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