CN101231417A

CN101231417A - 背光模块及其驱动方法

Info

Publication number: CN101231417A
Application number: CNA2007100081352A
Authority: CN
Inventors: 戴文智; 沈自强; 刘家麟; 莫启能
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: CN101231417B

Abstract

本发明披露一种背光模块以及驱动该背光模块的方法。该背光模块包含有多个发光组件以及一驱动单元，其中该驱动单元电连接于所述发光组件，用来依据所述发光组件的一启动数目与一抖动显示机制来驱动所述发光组件。

Description

背光模块及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种控制发光组件的技术，特别是涉及一种利用一抖动显示(dithering)机制来驱动多个发光组件的背光模块及其相关驱动方法。

背景技术

以发光二极管(LED)作为发光源的应用越来越普遍。例如，传统液晶显示面板的背光模块是以冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)来作为光源。如今，随着发光二极管的发光效率不断提升且成本日益降低，发光二极管有逐渐取代冷阴极荧光灯管来作为背光模块光源的趋势。

现今的背光模块会采用分区控制的驱动机制，亦即将液晶显示器面板以及发光二极管背光划分为多个区域，各个液晶显示面板区域分别对应于各个发光二极管背光区域。请参照图1，图1为现有液晶显示器的背光模块100的示意图。如图1所示，背光模块100包含有多个发光二极管110、一时序控制器120、一脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制器130以及多个开关140。时序控制器120依据显示器面板的不同区域中灰度值的峰值(peak value)来输出一控制讯号S_c，脉冲宽度调制控制器130电连接到时序控制器120，用来依据控制讯号S_c控制开关140的开启/关闭以调整每一区域中发光二极管110的亮度。

现有技术中，背光模块采用高功率发光二极管，如果发光二极管的亮度分17(亦即4²+1)级，也就是说，脉冲宽度调制控制器必须传送4位的控制讯号来控制该发光二极管，亮度的等级分的越多，相对地，数据传输量也要跟着增加，此外，由于发光二极管经常长时间恒亮，往往产生过热的问题，且只要其中一颗发光二极管失效，整个发光源的品质就十分不稳定。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种利用一抖动显示机制来驱动多个发光组件的背光模块以及驱动该背光模块的方法，以解决上述问题。

本发明提供一种背光模块，包含：多个发光组件以及一驱动单元。该驱动单元电连接于所述发光组件，用来依据所述发光组件的一启动数目与一抖动显示机制来驱动所述发光组件。

本发明还提供一种背光模块的驱动方法。该方法包含：设置多个发光组件于一背光模块中；以及依据所述发光组件的一启动数目与一抖动显示机制来驱动所述发光组件。

附图说明

图1为现有液晶显示器的背光模块的示意图。

图2为本发明背光模块的一实施例的示意图。

图3为以一2×2方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序的示意图。

图4为显示面板的各显示区域所对应的背光模块每次开启一颗发光二极管下的发光顺序示意图。

图5为显示面板的各显示区域所对应的背光模块每次开启二颗发光二极管下的发光顺序示意图。

图6为显示面板的各显示区域所对应的背光模块每次开启三颗发光二极管下的发光顺序示意图。

图7为以一4×4方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序的示意图。

图8为以一8×8方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序的示意图。

附图符号说明

100 背光模块

110 发光二极管

120 时序控制器

130 脉冲宽度调制控制器

140 开关

200 背光模块

210 发光组件

220 驱动单元

230 能阶计算单元

240 检测单元

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「电连接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

请参照图2，图2为本发明背光模块200的一实施例的示意图。背光模块200以应用于一液晶显示器的一背光模块来作为说明，然而，本发明所披露的背光模块并不限定是液晶显示器的背光模块，亦即任何应用本发明驱动机制的发光源均属本发明的范畴。本实施例中，背光模块200包含多个发光组件(例如发光二极管)210以及一驱动单元220。驱动单元220电连接于多个发光组件210，用来依据多个发光组件210的一启动数目与一抖动显示机制来驱动多个发光组件210。请注意，多个发光组件210用来提供液晶显示器的显示面板上一显示区域中多个像素所需的光源。如图所示，背光模块200还包含有一能阶计算单元230以及一检测单元240，其中能阶计算单元230用来计算该显示区域所对应的一能阶(energy level)；而检测单元240，电连接于能阶计算单元230与驱动单元220，用来依据该显示区域所对应的该能阶来决定所需的发光组件210的启动数目。

本实施例中，依据该抖动显示机制所驱动的多个发光组件210的个数为4ⁿ个，且多个发光组件210的排列方式是以2ⁿ×2ⁿ方形矩阵来排列，其中n为一正整数，此外，能阶计算单元230是将可能的能阶分布划分成(4ⁿ+1)个可供选择的能阶，例如当n等于1时，驱动单元220需要驱动4个2×2方形矩阵所排列的发光组件，而能阶计算单元230自5个可供选择的能阶中择一作为该4个发光组件所对应的显示区域的能阶；当n等于2时，驱动单元220需要驱动16个以4×4方形矩阵所排列的发光组件，而能阶计算单元230此时是自17个可供选择的能阶中择一作为该16个发光组件所对应的显示区域的能阶。上述决定显示区域的能阶的操作详述如下：能阶计算单元230计算该显示区域中多个像素的一灰度平均值，以及依据该灰度平均值自该(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的能阶，请注意，就抖动显示机制而言，本领域的技术人员应可很容易了解其运作原理与功效，因此在本说明书的后续篇幅中仅以一实施例(以n＝1为例)来加以说明。

本发明利用分区控制，将液晶显示面板以及发光二极管背光划分为多个区域，各个液晶显示面板区域分别对应于各个发光二极管背光区域，以及每一发光二极管背光区域包含一背光模块200，举例来说，如果整个发光二极管背光区有128颗发光二极管210，整个面板可分为8×4区域，每区域对应的背光模块200便包含有4颗以2×2方形矩阵所排列的发光二极管210。请参照图3，图3为以一2×2方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序的示意图。如图3所示，L0、L1、L2以及L3分别为4颗发光二极管210的编号，因为此发光二极管背光区域有4颗发光二极管210，亦即此一区域可以提供五种可能的能阶区段(例如0、0-0.25、0.25-0.5、0.5-0.75、0.75-1)。

一开始，能阶计算单元230利用一灰度统计来处理一液晶显示面板区域中的多个像素的灰度值，其中最暗的灰度值定义为0，以及最亮的灰度值定义为1，如此一来，该多个灰度值皆落于0～1之间，然后计算该液晶显示面板区域中该多个像素的一灰度平均值，以及依据该灰度平均值自5个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的能阶。如果该能阶落在第0阶(0)，检测单元240便决定4颗发光二极管210均不开启；如果该能阶落在第1阶(0～0.25)，检测单元240便决定于每一显示区域所对应的背光模块200的4颗发光二极管210(L0、L1、L2以及L3)中每次仅开启一颗发光二极管210，接着驱动单元220便控制发光顺序由L0、L1、L2、L3、L0、L1、L2、L3...等依序循环，其结果便如图4所示，图4为显示面板的各显示区域所对应的背光模块200每次开启一颗发光二极管下的发光顺序示意图，其中斜线区域表示发光二极管未开启。如果该能阶落在第2阶(0.25～0.5)，检测单元240便决定于每一显示区域所对应的背光模块200的4颗发光二极管210中每次开启二颗发光二极管210，而驱动单元220便控制发光顺序由L0-L1、L1-L2、L2-L3、L3-L0、L0-L1、L1-L2、L2-L3、L3-L0...等依序循环，其结果如图5所示，图5为显示面板的各显示区域所对应的背光模块200每次开启二颗发光二极管下的发光顺序示意图，其中斜线区域表示发光二极管未开启；如果该能阶落在第3阶(0.5～0.75)，检测单元240便决定于每一显示区域所对应的背光模块200的4颗发光二极管210中每次开启三颗发光二极管210，而驱动单元220便控制发光顺序由L0-L1-L2、L1-L2-L3、L2-L3-L0、L3-L0-L1、L0-L1-L2、L1-L2-L3、L2-L3-L0、L3-L0-L1...等依序循环，其结果如图6所示，图6为显示面板的各显示区域所对应的背光模块200每次开启三颗发光二极管的发光顺序示意图，斜线区域表示发光二极管未开启；如果该能阶落在第4阶(0.75～1)，检测单元240便决定于每一显示区域所对应的背光模块200的4颗发光二极管210中每次同步开启四颗发光二极管210，而驱动单元220便控制四颗发光二极管210全亮。请注意，当处理下一个画面的显示时，能阶计算单元230便会重新计算下一个画面所对应的新能阶来更新目前的能阶设定，接着便驱动单元220依照上述抖动显示机制来驱动发光二极管210。

请注意，四颗发光二极管以2×2方形矩阵来排列为本发明驱动机制所采用的最小单位，其它颗数的发光二极管(例如16、64...)皆以2×2方形矩阵为基础所衍生的变化，举例来说，图7为以一4×4方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序的示意图，其中L0～L15分别为16颗发光二极管210的编号；图8为以一8×8方形矩阵来说明抖动显示机制下发光二极管的开启顺序示意图，其中L0～L63分别为64颗发光二极管210的编号。由于本领域的技术人员应可很容易地依据上述教导而得知不同颗数的发光二极管于不同能阶设定下的发光顺序，故在此便不再另行赘述。

请注意，在本实施例中，能阶的计算是采用液晶显示面板区域中多个像素的一灰度平均值，但在另一实施例中，能阶计算单元亦可计算该显示区域中多个像素的一灰度峰值，或者可依据各灰度值依据不同的亮度作加权来计算出能阶，这些变化均落入本发明的范畴。

请注意，在本实施例中，能阶的划分，除了第0阶之外，其它能阶的划分是以线性方式来加以划分，但这仅是本发明的一实施例，并非本发明的限制，其它依据实作上的需求所作的划分方式均落入本发明的范畴。

相较于现有技术，本发明的每一发光组件采用低功率的发光二极管，仅可提供二阶发光亮度(亦即只有”亮”与”暗”两种选择)，如此一来，不论需要几种亮度变化，每颗发光二极管的控制讯号在传输时仅需要单一位即可完成，因此数据传输量便大大的降低，换言之，背光模块的控制讯号等待时间便会缩短而提高其驱动效能，此外，本发明不需使用具有脉冲宽度调制功能的集成电路(例如图1所示的脉冲宽度调制控制器130)，可大幅缩减控制架构的复杂度，以及本发明使用低功率发光二极管，因而成本可大幅降低，再者，本发明利用抖动显示机制以经由人类视觉暂留原理来驱动发光二极管，使得发光二极管不需永远亮着而有适当的关闭时间，因而可降低发光二极管过热的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种背光模块，包含：

多个发光组件；以及

一驱动单元，电连接于所述发光组件，依据所述发光组件的一启动数目与一抖动显示机制来驱动所述发光组件。

2.如权利要求1所述的背光模块，其中所述发光组件用来提供一显示区域中多个像素所需的光源，该背光模块还包含：

一检测单元，电连接于该驱动单元，依据该显示区域所对应的一能阶来决定所述发光组件的该启动数目；以及

一能阶计算单元，电连接于该检测单元，用来计算该显示区域所对应的该能阶。

3.如权利要求2所述的背光模块，其中所述发光组件的个数为4ⁿ，所述发光组件的排列方式是以2ⁿ×2ⁿ方形矩阵来排列，且n为一正整数。

4.如权利要求3所述的背光模块，其中该能阶计算单元依据(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

5.如权利要求4所述的背光模块，其中该能阶计算单元计算该显示区域中该多个像素的一灰度平均值，以及依据该灰度平均值自该(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

6.如权利要求4所述的背光模块，其中该能阶计算单元计算该显示区域中所述像素的一灰度峰值，以及依据该灰度峰值来自该(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

7.如权利要求1所述的背光模块，其中每一所述发光组件中包括一发光二极管。

8.如权利要求1所述的背光模块，其中所述发光组件中每一发光组件可提供二阶发光亮度。

9.一种背光模块的驱动方法，包含：

设置多个发光组件于一背光模块中；以及

依据所述发光组件的一启动数目与一抖动显示机制来驱动所述发光组件。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述发光组件用来提供一显示区域中多个像素所需的光源，驱动所述发光组件的步骤还包含：

依据该显示区域所对应的一能阶来决定所述发光组件的该启动数目；以及

计算该显示区域所对应的该能阶。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述发光组件的个数为4ⁿ，所述发光组件的排列方式是以2ⁿ×2ⁿ方形矩阵来排列，且n为一正整数。

12.如权利要求11所述的方法，其中计算该显示区域所对应的该能阶的步骤依据(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

13.如权利要求12所述的方法，其中计算该显示区域所对应的该能阶的步骤是计算该显示区域中所述像素的一灰度平均值，以及依据该灰度平均值来自该(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

14.如权利要求12所述的方法，其中计算该显示区域所对应的该能阶的步骤是计算该显示区域中所述像素的一灰度峰值，以及依据该灰度峰值来自该(4ⁿ+1)个可供选择的能阶中决定该显示区域所对应的该能阶。

15.如权利要求9所述的方法，其中每一所述发光组件中包括一发光二极管。

16.如权利要求9所述的方法，其中所述发光组件中每一发光组件可提供二阶发光亮度。