CN101441356A - 背光源模组及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背光源模组及其驱动方法，该背光源模组包括具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒和位于色筒中间的光源组，两色荧光区域的交界处可以增加黑色区域。通过本发明的背光源模组及其驱动方法减少光源的使用数量从而降低制造成本，而且可以得到稳定的亮度及色彩特性，另外虽然使用UV光作为光源，但是通过色筒的可见光转换，背光源模组发出的是无危险的R、G、B可见光，不会对人体造成危害，另外也不会造成液晶以及塑料等部材的劣化。

Description

背光源模组及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种背光源模组及其驱动方法，特别涉及采用色筒的背光源模组及其驱动方法。

背景技术

图1显示了目前透过型彩色液晶显示器的一般构造，其主要包括提供白色光源的背光模块10，背光模块10具有光源，常用的光源有：白光冷阴极灯管(CCFL)、白色发光二极管(LED)以及由红、绿、蓝(Red、Green、Blue)三色LED组成的混合白光源，背光模块10主要利用这些光源为上方的液晶面板提供亮度均一的面光源。此外，彩色液晶显示器还包括两层偏光片(Polarizer)11、12，玻璃基板(Glass Substrate)13、14，公共电极(electrode)15、16，液晶层(Liquid Crystal Layer)17，薄膜晶体管18(Thin Fi lm Transistor)，以及红、绿、蓝彩色滤光片(Color Filter)19、黑色矩阵20以及扫描线22和数据线21。

背光模块10中光源发出的白色光线经过下偏光片11，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管18控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩色滤光片19后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片12，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同，通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。

目前所采用的R、G、B彩色滤光片都是吸收型色层，当白光入射到彩色滤光片时，只有相应颜色的光才能够透过(例如：红光)，而其他2种颜色的光(例如：绿光和蓝光)均被吸收，光的利用效率只有30％左右。这是目前影响彩色LCD光利用效率低的最大因素。使得普通LCD的整体光透过率只有4％-10％。为此，出现了去除R、G、B彩色滤光片的场序扫描液晶显示技术，如中国专利号00107147.5的发明所述，其与普通LCD不同的是：每一帧画面内，背光源分别按次序发出红光、绿光和蓝光，发出单色光(例如红光)的同时，相应液晶的像素电极上加上对应颜色的电压(例如：对应的红色亮度电压)来控制相应亮度。最终利用人眼的视觉残留效果来获得彩色显示的目的。可以看出利用此技术，光的利用效率可以提高至原来的3倍，因而大大降低了电力的消耗。另外还有将现有的R、G、B吸收型彩色滤光片更换成对应的荧光粉，而背光源发出来的光不再为可见光，而是UV(紫外)光或者蓝光，如美国专利US20020145685所述，通过UV光激发荧光粉的方式大大提高了光的利用效率，而降低了彩膜的吸收损耗。

目前采用的场序背光源，由于需要依次发出R、G、B单色光，因此通常使用R、G、B的单色LED作为光源进行发光。由于去除了彩膜，光的利用效率增加到了普通LCD的3倍，但是由于同一时间，只有一种颜色的LED在发光，而其他2种颜色的LED均处于“关闭(OFF)“状态，只有1/3的LED被利用，因此液晶显示模块整体亮度并没有增加。也就是说对利用场序技术的LCD而言，虽然提高了光的利用效率，降低了能耗，但使用的LED的数量并没有减少，背光源本身的成本并没有降低。同时，R、G、B单色LED受温度，电流等因素的影响，其发光效率，衰减特性各不相同，长时间使用后会造成色彩失真，色彩漂移等问题一直以来仍是LED背光源的重要课题。通常需要通过传感器等外部器件进行反馈调节，达到实时的色彩补正。而UV背光源由于发出的是UV光，对人体有害，背光源本身比较危险，同时UV光照射到液晶分子或者塑料等部材都会使其迅速劣化，因此也无法长期使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供背光源模组及其驱动方法，通过该背光源模组及其驱动方法减少LED的使用数量，同时提供稳定的亮度及色彩特性。

为达到上述目的，本发明提供一种背光源模组，其包括一光源组，其实质性特点在于，背光源模组还包括一具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒，所述光源组设置于色筒中间。

本发明的另一技术方案是提供一种背光源模组，其包括一光源组，其实质性特点在于，背光源模组还包括一具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒，两色荧光区域的交界处增加黑色区域，所述光源组设置于色筒中间。

本发明的另一技术方案是提供一种背光源模组的驱动方法，该背光源模组包括具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒和位于色筒中间的光源组，其实质性特点在于，当液晶分子处于响应时段内，控制色筒转动至对应的荧光区，此时光源组处于关闭状态；当液晶分子处于控制时段内，打开光源组。

本发明的另一技术方案是提供一种背光源模组的驱动方法，该背光源模组包括具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒和位于色筒中间的光源组，两色荧光区域的交界处增加黑色区域，其实质性特点在于，光源组一直处于打开状态，当液晶分子处于响应时段内，控制色筒转动至黑色区域；当液晶分子处于控制时段内，控制色筒转动至对应的荧光区。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的背光源模组及其驱动方法只需控制色筒的转动就能依次获得场序液晶显示模块所需要的R、G、B单色光，从此发光模式可以看出，所有的LED在各个单色发光时间内都处于“打开(ON)“状态，只是通过色筒的转动来变换颜色，因此，使用的LED数量可以大大的减少，从而大大降低了成本；同时作为R、G、B光源的是同一颗LED，因此不存在前面所说的R、G、B三色LED之间的电流特性、温度色彩偏移特性以及亮度衰减特性的不同，可以得到稳定的亮度及色彩特性。另外虽然使用UV光作为光源，但是通过色筒的可见光转换，背光源模组发出的是无危险的R、G、B可见光，不会对人体造成危害，另外也不会造成液晶以及塑料等部材的劣化。

附图说明

图1为现有透过型彩色液晶显示器的结构示意图；

图2为本发明色筒的第一实施例示意图；

图3为采用如图2所示的色筒的背光源模组示意图；

图4为图3中沿A-A方向的截面图；

图5为驱动如图3所示的背光源模组的驱动波形图；

图6为采用图5所示的驱动方法后的背光源模组示意图；

图7为采用本发明第二实施例色筒的背光源模组示意图；

图8为驱动如图7所示的背光源模组的驱动波形图；

图9为采用本发明的背光源模组的边缘型背光源装置的示意图；

图10为采用本发明的背光源模组的直下型背光源装置的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的背光源模组及其驱动方法作进一步的详细描述。

与传统R、G、B三色的LED背光源不同的是，本发明的背光源模组采用的UV(紫外)或蓝色光源，即发出的是UV或蓝色光，这里以发出UV的LED光源为例。本发明的背光源模组采用如图2所示的具有红色荧光区31、绿色荧光区32、蓝色荧光区33三个荧光区的色筒30以及UV LED光源组41，LED光源组41由多个LED42排列组成，将UV LED光源组41插入色筒30中间，色筒30以及UV LED光源41组合后在一起如图3所示的背光源模组。通过控制色筒30的转动来激发所需要的可见光，当色筒30的红色荧光区域31转至LED42上方时，则激发红光，此时通过液晶分子来控制各个像素红光的亮度，同理可以得到绿光和蓝光，也通过液晶分子来控制各个像素绿光和蓝光的亮度，那么利用人眼视觉的残留效果，我们就可以得到一幅彩色的画面。因此我们可以通过控制色筒的转动与液晶面板的驱动相配合来得到我们所需要的画面。但是用一般的驱动方法时，图4为图3中沿A-A方向的截面图，当色筒沿逆时针方向(w方向)转至如图4所示的位置时，由于LED 42同时照射在红荧光粉区域31和绿色荧光粉区域32，激发的是红色和绿色的混色光，而液晶分子此时只是控制红色或绿色的亮度，因此会造成颜色失真，为了消除这一混色失真，本发明采用图2所示的第一实施例色筒以及图5所示的驱动方法，图5为驱动如图3所示的背光源模组的驱动波形图，本发明的驱动方法主要通过控制色筒的转动与停止以及LED光源的亮灭来达到消除混色失真的目的，具体方法如下(以控制绿光为例)所述：如图5所示，在液晶分子处于响应时段80内，控制色筒30转动至绿色荧光区32(正对于LED 42上方)，此时LED 42处于“关闭(OFF)“状态。当色筒30稳定停止在绿色荧光区32时，点亮LED 42，如图6所示，绿色可见光则透过色筒，此时液晶分子处于亮度控制时段81内来控制每个像素绿光的亮度。同理，红光和蓝光也可以通过上述方式进行亮度控制，最终获得所需要的彩色画面。由于色筒在转动过程中LED处于“关闭(OFF)“状态，也就不会出现两色相混的现象。

图7为采用本发明第二实施例色筒的背光源模组示意图，第二实施例色筒的结构与第一实施例色筒类似，其主要不同之处在于：在两色荧光区域的交界处增加黑色UV光吸收区域34，只要黑色吸收区域34大于LED 42的照射区域50，那么无论色筒转动到什么位置都不会出现混色现象。图8为驱动如图7所示的背光源模组的驱动波形图，液晶分子、LED UV光源以及色筒的具体驱动方式如图8所示：在第二实施例中，UV LED光源均处于点亮状态(或者仅当转至黑色区域34时熄灭)，以控制绿色亮度为例：当液晶分子在施加所需的电压后需要一定的响应时段80，此后在液晶分子控制时段81会保持这一状态。在响应时段80内控制色筒转动至黑色吸收区域34(相对于LED 42而言)，即此时没有光透过色筒；当液晶分子刚响应至控制时段81时，色筒转至黑色区域与绿色荧光区32的交界处，此时开始有绿光透过色筒。在液晶分子处于控制时段81内，色筒的转动主要经历3种状态：绿光开始透过色筒(此时LED光源部分光在色筒黑色边界区，部分光在色筒绿色荧光粉的透射区，也就是LED光源照射于色筒的Black+Green区域)→绿光完全透过色筒(LED光源完全照射色筒的绿色荧光区域32上，也就是LED光源照射于色筒的Green区域)→绿光开始消失(LED光源照射于色筒的Black区域)。这样在绿色发光时间段与液晶分子的亮度控制时间段81正好匹配，达到控制绿光亮度的目的。类似地对红色以及蓝色可见光进行上述亮度控制，色筒转动的过程是一个渐变的过程，该转动的过程如下：Black->Black+Red->Red->Black+Red->Black->Black+Green……，最终形成了所需要的彩色画面。

此外，在上述两个实施例中，响应时段80及控制时段81只是代表不发光和发光两个子时间状态。根据实际需要可以随意调节。因此只需控制色筒的转动就能依次获得场序液晶显示模块所需要的R、G、B单色光，从此发光模式可以看出，所有的LED在各个单色发光时间内都处于“打开(ON)“状态，只是通过色筒的转动来变换颜色，因此，使用的LED数量可以大大的减少，从而大大降低了成本；同时作为R、G、B光源的是同一颗LED，因此不存在前面所说的R、G、B三色LED之间的电流特性、温度色彩偏移特性以及亮度衰减特性的不同，可以得到稳定的亮度及色彩特性；另外虽然使用UV光作为光源，但是通过色筒的可见光转换，背光源本身发出的是无危险的R、G、B可见光。不会对人体造成危害，另外也不会造成液晶以及塑料等部材的劣化。

以上是两个实施例应用到具体的背光源装置中，只需将原有的光源部分更换为如图6或图7所示的UV LED光源与荧光粉色筒的组合即可。图9所示的是应用于边缘型背光装置的示意图，该背光源装置70包括上述实施例的背光源模组，该背光源装置还包括位于背光源模组侧边的导光板72，包围住背光源模组的反射罩71，位于导光板72上的光学薄膜74，LED 42发出的UV光经色筒30转换后得到的可见光经反射罩71入射到导光板72内，经过导光板72底部的散射网点73部分光从导光板72上表面出射，在导光板上面一般还有起增强光学效果的光学薄膜74(例如：扩散片，增亮片等)，通过调节散射网点73的密度分布即可得到亮度均一的面光源。图10所示的是应用于直下型背光装置的示意图，直下型背光源装置60包括若干个上述实施例的背光源模组和位于背光源模组正上方的光学部材61，LED 42发出的UV光经色筒30转换后得到的可见光出射到光学部材61上，通常光学部材61包括扩散板、扩散片及增亮片等。通过扩散板的雾化效果，进而得到亮度均一的面光源。

以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的装置或方法作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。

Claims (9)

1.一种背光源模组，其包括一光源组，其特征在于，该背光源模组还包括一具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒，所述光源组设置于该色筒中间。

2.一种背光源模组，其包括一光源组，其特征在于，背光源模组还包括一具有红、绿、蓝三色荧光区的色筒，两色荧光区域的交界处增加黑色区域，所述光源组设置于色筒中间。

3.如权利要求1或2所述的背光源模组，其特征在于，所述光源组由若干个发光二极管组成。

4.如权利要求1或2所述的背光源模组，其特征在于，所述光源组发出紫外光。

5.如权利要求1或2所述的背光源模组，其特征在于，所述光源组发出蓝色光。

6.一种驱动如权利要求1所述的背光源模组的方法，其特征在于，当液晶分子处于响应时段内，控制色筒转动至对应的荧光区，此时光源组处于关闭状态；当液晶分子处于控制时段内，打开光源组。

7.一种驱动如权利要求2所述的背光源模组的方法，其特征在于，光源组一直处于打开状态，当液晶分子处于响应时段内，控制色筒转动至黑色区域；当液晶分子处于控制时段内，控制色筒转动至对应的荧光区。

8.一种具有如权利要求1或2所述的背光源模组的背光源装置，该背光源装置还包括位于背光源模组侧边的导光板，包围住背光源模组的反射罩，位于导光板上的光学薄膜。

9.一种具有如权利要求1或2所述的背光源模组的背光源装置，该背光源装置还包括位于背光源模组正上方的光学部材。

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