CN109521599A - 侧光式背光模块、显示装置及其背光控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种侧光式背光模块、显示装置及其背光控制方法。此侧光式背光模块中的各导光板区分成以相同方向延伸的纵向区域。这些导光板以堆叠方式排列,位于上层的导光板的底面完全与其下层的相邻导光板中的纵向区域重叠。与其上层的相邻导光板重叠的纵向区域定义为反射区域。未与其上层的相邻导光板重叠的纵向区域定义为出光区域,且各导光板具有一出光区域。反射层夹设于上下相邻的导光板的反射区域之间。发光件的光线自对应导光板的出光区域射出。搭配横向分区发光控制,即能形成矩阵区域。还设有高色饱发光体,从而达成高动态高色饱的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示技术,尤其涉及一种侧光式背光模块、显示装置及其背光控制方法。
背景技术
为了提升观赏者的视觉感受,显示技术相关业者积极开发研究,使显示装置能呈现更加逼真的图像画面。而高动态范围(High Dynamic Range,HDR)技术便是其中一种可展现逼真图像、更大范围对比度、更高色彩深度及更大色彩空间的技术。目前业界会采用有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)来实现HDR。而由于OLED的良率低、热度高且价格昂贵,因此部分业者会采用液晶显示器模块(Liquid Crystal DisplayModule,LCM)的解决方案,以达到相同高对比、高色饱和度、便宜且无产能限制的功效。
现有LCM要达到高对比效果会搭配相关演算法及直下式(direct)背光模块,但恐造成LCM整体变厚,且发光二极管(LED)矩阵的多寡也影响区域对比关键。而为了承载LED矩阵,LCM通常会设计成全背板设计,但却加重LCM整体重量。上述缺点使得直下式背光模块较不适用于具薄型化设计的笔记型电脑。
而另一部分的业者会采用侧光式(Edge)背光模块以减少厚度。为了呈现高色饱画面,侧光式背光模块内会放有量子点的薄膜(film)材或量子点灯管,并使蓝光LED激发量子点来达到高色饱效果(例如,Adobe 100%)。然而,此薄膜通常会有下述缺点:价格昂贵;在高温及高湿度环境下,会产生无作用区;LCM的活动区(active area)形成漏蓝光区。虽然可通过加大LCM板(board)的尺寸来避免漏蓝光区的形成,但却因此无法达成窄板(narrowboard)的设计。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种侧光式背光模块、显示装置及其背光控制方法,通过导光板堆叠结构及分区控制发光以形成矩阵区域,从而达到高动态高色饱的效果。
本发明的侧光式背光模块包括数个导光板、至少一个反射层及数个发光件。每个导光板区分成以相同方向延伸的纵向区域。而这些导光板以堆叠方式排列,而每一位于上层的导光板的底面完全与位于其下层的相邻导光板中的至少一个纵向区域重叠。每个导光板中与位于其上层的相邻导光板重叠的纵向区域定义为反射区域。每个导光板中未与位于其上层的相邻导光板重叠的纵向区域定义为出光区域,且每个导光板具有一个出光区域。反射层夹设于每二上下相邻的导光板的反射区域之间。而发光件分别设于每个导光板的一侧。每个发光件朝对应导光板发出至少一个光线,且这些光线在对应导光板的反射区域反射并自对应导光板的出光区域射出。
本发明的显示装置包括上述的侧光式背光模块及液晶显示面板。而此液晶显示面板设于上述侧光式背光模块上方。
本发明的背光控制方法,适用于显示装置。此背光控制方法包括下列步骤。提供如上述的侧光式背光模块,这些导光板区分成M×N矩阵的子区域,M、N为大于1的正整数,且每个发光件包括白光发光体及高色饱发光体。将显示装置所欲显示的画面切割成M×N矩阵的子画面,而这些子画面分别对应于那些子区域。基于子画面的内容分别控制每个子区域所对应的白光发光体及高色饱发光体的开关。
基于上述,这些导光板经堆叠后在每层都形成互不重叠的出光区域,结合发光件的分区(横向区域)控制便能形成矩阵排列的子区域,即可对特定子区域进行分区调光。此外,对画面内容进行分析,并藉以控制对应于各子区域的白光发光体及高色饱发光体,即能达到高动态对比与高色饱和的效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A及1B为依据本发明第一实施例的侧光式背光模块的示意图。
图2A示出一范例说明2×N配置的对迭方式。
图2B示出另一范例说明3×N配置的对迭方式。
图3示出发光件的范例。
图4A至图4C为依据本发明第二实施例的侧光式背光模块的示意图。
图5示出一范例说明8×N配置的对迭方式。
图6示出依据本发明一实施例说明显示装置的方块示意图。
图7为依据本发明一实施例说明显示装置的背光控制方法的流程图。
图8示出一画面的范例。
图9为5×5矩阵的亮暗控制示意图。
符号说明
10:显示装置;
100、200、300:侧光式背光模块;
110:光学膜片组;
111:反射式偏光增亮膜;
112:棱镜膜;
113:扩散膜;
130、130A~130M、130’、130A’~130B’、130”、130A”~130M”、230:导光板;
131、231:纵向区域;
133、233:横向区域;
135、A-1~E-5:子区域;
137:反射涂层;
150:反射层;
170:发光件;
171:白光发光体;
173:高色饱发光体;
190:导光结构;
232:纵向导光板;
234:横向导光板;
400:液晶显示面板;
S710~S730:步骤;
L:光线;
IS:入射面;
ES:射出面;
RA:反射区域;
EA:出光区域;
X、Y:方向。
具体实施方式
图1A及1B为依据本发明第一实施例的侧光式背光模块100的示意图。请先参照图1A,侧光式背光模块100至少包括但不仅于光学膜片组110、M个导光板130、反射层150、单面反射片160、发光件170及导光结构190。M为大于1的正整数。
于本实施例中,光学膜片组110包括反射式偏光增亮膜(Dual brightnessenhancement film,DBEF)111、棱镜膜(prism film)112及扩散膜(diffuser)113,然于其他实施例的光学膜片组110可能有其他配置。
请同时参照图1A及1B,每个导光板130可区分成以相同方向(定义为X方向,与入射面IS平行)延伸的一或更多个纵向区域131。例如,位于最底层的导光板130A具有M个纵向区域131,而位于最上层的导光板130M具有1个纵向区域131。假设每个纵向区域131的顶面积相等,且定义导光板130A的总宽度为1个单位,则每个纵向区域131的宽度为1/M个单位。每个导光板130可再区分成以垂直于那些纵向区域131的方向(定义为Y方向,与入射面IS垂直)延伸的N个横向区域133,N为正整数。假设每个横向区域133的顶面积相等,则那些纵向区域131及横向区域133交错即形成M×N矩阵的子区域135,且每个子区域135大小相等。
需说明的是,本实施例中的每个子区域135大小相等,然于其他实施例中,纵向区域131的顶面积可能不同和/或横向区域133可能不同,使子区域135大小不相等,端视应用本发明实施例者依需求自行调整。
这些导光板130以堆叠方式排列,且这些导光板130的入射面IS齐平,而射出面ES皆朝向图面上方。每个位于上层的导光板130的底面完全与位于其下层的相邻导光板130中的一或更多个纵向区域131重叠。例如,导光板130C具有2个纵向区域131,因此导光板130C的底面完全与导光板130B中的2个纵向区域131重叠,且每个导光板130仅有一个纵向区域131未重叠,其余依此类推,使这些导光板130呈倒三角阶梯状。于本发明实施例中,每个导光板130中与位于其上层的相邻导光板130重叠的一个纵向区域131定义为反射区域RA,且每个导光板130中未与位于其上层的相邻导光板130重叠的一个纵向区域131定义为出光区域EA。而每个导光板130仅具有一个出光区域EA。
为了避免堆叠过厚,这些导光板130的入射面IS可视需求沿二侧边对齐,即于一侧堆叠成I层导光板130并于另一侧堆叠成J层导光板130,I及J为正整数并满足I+J-1=M。
举例而言,图2A示出一范例说明2×N(即M为2)配置的对迭方式。请参照图2A,导光板130B’具有1个纵向区域131,而导光板130A’具有2个纵向区域131,即导光板130B’的大小为导光板130A’的一半。这两个导光板130’于图面左侧堆叠成1层并于图面右侧堆叠成2层。
图2B示出另一范例说明3×N(即M为3)配置的对迭方式。请参照图2B,导光板130B”,130M”具有1个纵向区域131,而导光板130A”具有2个纵向区域131,即导光板130B”,130M”的大小为导光板130A”的1/3。这些导光板130”于图面左侧堆叠成2层并于图面右侧堆叠成2层。
需说明的是,于其他实施例中,图1A中的那些导光板130的入射面IS也可能沿一侧边对齐,即M个导光板130堆叠成M层,但须考量厚度。
请参照图1A,每个反射层150可以为双面反射片,也可能为反射面朝相背方向的两个单面反射片的组合。反射层150夹设于每二个上下相邻导光板130的反射区域RA之间。侧光式背光模块100另具有一个单面反射片160设于位于最底层的导光板130A的底面。此外,每个导光板130相对于其入射面IS的一侧设有反射涂层137。
发光件170可以是LED光源条(light bar)或其他类型的光线。发光件170分别设于每个导光板130的一侧(即,朝向入射面IS那侧)。于本实施例中,每个导光板130的一侧具有依序排列的N个发光件170,这N个发光件170分别对应于一个横向区域133。图3示出发光件170的范例。请参照图3,发光件170具有两串白光发光体171及高色饱发光体173。白光发光体171为白光LED或其他发出白光的发光体,而高色饱发光体为KSF LED(在红绿光的表现比白光LED更好)、红蓝绿LED的组合或其他具有高色饱荧光粉的发光体。请参照图1A,每个发光件170朝对应导光板130的入射面IS发出光线L(白光和/或高色饱光),且此光线L在对应二导光板130的反射区域RA反射并自对应导光板130的出光区域EA射出。通过夹设双面反射的反射层150,使得来自上层的光线不会漏到下层且会受反射层150导回相同导光板130,同理来自下层的光线也不会漏到上层。藉此,任一发光件170的光线会自M×N矩阵中的特定子区块135射出。
需说明的是,于其他实施例中,设于任一导光板130一侧的发光件170的数量可能不是N个,只要能分别控制N个横向区域133的配置即可。此外,图3中发光件170于其他实施例中仅需要至少一个白光发光体171及至少一个高色饱发光体173即可。
导光结构190可以与导光板130相同或相似材质的光学结构,导光结构190并设于导光板130堆叠所形成的容置空间。通过设置导光结构190,可方便组装对位、供支撑位于上层的光学膜片组110、加强边缘均光效果且维持结构强度。
图4A至图4C为依据本发明第二实施例的侧光式背光模块200的示意图。请先参照图4A,侧光式背光模块200至少包括但不仅于光学膜片组110、M’个导光板230、反射层150、单面反射片160、发光件170及导光结构190。侧光式背光模块200中与第一实施例的侧光式背光模块100相同符号或名称的元件、区域及物件可参考前述图1至图3的说明,于此不再赘述。M’为大于3的正整数。
与第一实施例不同之处在于,为了进一步减少整体厚度,导光板230包括K个纵向导光板232及L个横向导光板234。请参照图4A,K个纵向导光板232于图面左侧堆叠成O层并于另图面右侧堆叠成P层。K、O及P为大于1的正整数并满足O+P=K。位于两侧的纵向导光板232对称设置,且位于最底层的两个纵向导光板232并未相连接。请同时参照图4A至图4C,L个横向导光板234位于堆叠成O层及堆叠成P层的纵向导光板232之间,且L个横向导光板234于图4B左侧堆叠成Q层并于图4B右侧堆叠成R层。L、Q及R为大于1的正整数并满足Q+R-1=L。而横向导光板234的纵向区域231沿Y方向延伸,且其横向区域233沿X方向延伸。因此,当横向导光板234的横向区域233数量越多时,将能大幅减低堆叠高度。
举例而言,图5示出一范例说明8×N配置的对迭方式。请参照图5,位于最底层的二纵向导光板232分别具有3个纵向区域231,且横向导光板234具有2个横向区域233。相较于第一实施例形成8×N配置需要堆叠5层,第二实施例仅需堆叠3层。
图6为依据本发明一实施例说明显示装置10的方块示意图。请参照图6,显示装置10具有侧光式背光模块300及液晶显示面板400。侧光式背光模块300可以为第一实施例或第二实施例的侧光式背光模块100、200。而液晶显示面板400(薄膜晶体管(Thin filmtransistor)或其他类型)设于侧光式背光模块300上方,且其面积与侧光式背光模块300大致相等。
而为了驱动侧光式背光模块300,显示装置10的背光驱动单元(例如,晶片、微处理单元、特殊控制器等,可能只有一颗来分区控制,亦可能需要多颗)需要能够用于控制M×N矩阵中所有子区域135的发光件170。另一方面,侧光式背光模块300的驱动演算法可设置于显示装置10的时序控制器(timing controller,TCON),并由TCON去控制前述背光驱动单元,或直接建置于系统端。无论背光控制方法的演算法是否设于系统或TCON,皆需要先初始化设定M×N矩阵并确认是否具有高色饱发光体173。
图7为依据本发明一实施例说明显示装置10的背光控制方法的流程图。请参照图7,本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整,且并不仅限于此。下文中的背光控制方法将由前述TCON或系统端操作。
在步骤S710中,将液晶显示面板400所欲显示的一个画面切割成M×N矩阵的子画面,使这些子画面分别对应于那些子区域135。也就是说,那些子区域135的位置可分别对应到液晶显示面板400特定区块,某一子区域135射出光线L,即可使液晶显示面板400上对应区块呈现影像。
而取得画面的最大灰阶值(最亮)、最小灰阶值(最暗)、灰阶平均值及色饱和度之后,在步骤S730中,基于那些子画面的内容分别控制每个子区域135所对应的白光发光体171及高色饱发光体173的开关。
举例而言,若某一子画面的灰阶平均值落在全画面的灰阶平均值的正负百分之10内,则开启对应子区域135的白光发光体171。若某一子画面的灰阶平均值落在全画面的最大灰阶值的正负百分之5内,则开启对应子区域135的白光发光体171并加强亮度。而某一子画面的灰阶平均值落在全画面的最小灰阶值的正负百分之8内,则关闭对应子区域135的白光发光体171。
而搭配高色饱发光体173时,依据某一子画面的色饱和度即可控制对应的子区域135的高色饱发光体开启,且依据某一子画面的亮度(需要高亮度及对比度)也可控制对应的子区域135的高色饱发光体173及白光发光体171同时开启。
图8示出一画面的范例,而图9为5×5矩阵的亮暗控制示意图。请同时参照图8及图9,中间对应于导光板130或230的子区域C-3需要高亮度来凸显花朵的亮,因此高色饱发光体173及白光发光体171同时开启。子区域B-2~B-4、C-2、C-4、D-2~D-4、E-3对应的子画面是需要高色饱的,因此高色饱发光体173开启。子区域A-2~A-4、E-2、E-4对应的子画面不需要高色饱,因此仅有白色发光体171开启。而子区域A-1、B-1、C-1、D-1、E-1、A-5、B-5、C-5、D-5、E-5对应子画面为黑色,因此高色饱发光体173及白光发光体171同时关闭。这些子区域相较于前述发光体全亮的子区域形成了高对比,而全部发光体关闭也形成了纯黑画面,从而避免横向电厂效应显示技术(In-Plane-Switching Liquid Crystal,IPS)液晶因模块形变与外力的挤压所造成暗室下可见漏光现象的问题。
需说明的是,前述控制高色饱发光体173及白光发光体171发光的演算法参数仅用于范例说明,应用本发明实施例者可依实际需求而调整。
综上所述,本发明侧光式背光模块、显示装置及其背光控制方法,将不同大小的导光板以特定排列方式堆叠(形成纵向区域)并搭配设于各导光板一侧的发光件分区控制(形成横向区域),从而形成M×N矩阵的子区域。此外,发光件设置高色饱发光体,并基于影像画面控制白光及高色饱发光体的明暗,搭配分区域控制背光,即能使显示装置呈现高动态对比及高色饱和的画面,从而提升观赏者的视觉体验。
虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更改与润饰,故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种侧光式背光模块,其特征在于,包括:
多个导光板,其中每一所述导光板区分成以相同方向延伸的至少一纵向区域,所述多个导光板以堆叠方式排列,而每一位于上层的导光板的底面完全与位于其下层的相邻导光板中的至少一纵向区域重叠,每一所述导光板中与位于其上层的相邻导光板重叠的一所述纵向区域定义为反射区域,每一所述导光板中未与位于其上层的相邻导光板重叠的一所述纵向区域定义为出光区域,且每一所述导光板具有一所述出光区域;
至少一反射层,夹设于每二上下相邻导光板的反射区域之间;以及
多个发光件,分别设于每一所述导光板的一侧,每一所述发光件朝对应导光板发出至少一光线,且所述至少一光线在对应导光板的反射区域反射并自所述对应导光板的出光区域射出。
2.根据权利要求1所述的侧光式背光模块,其特征在于每一所述导光板区分成以垂直于所述至少一纵向区域的方向延伸的至少一横向区域,所述至少一纵向区域及所述至少一横向区域交错形成矩阵,而每一所述发光件对应至少一所述横向区域,且每一所述发光件包括至少一白光发光体及至少一高色饱发光体。
3.根据权利要求1所述的侧光式背光模块,其特征在于所述多个导光板的入射面齐平,其中每一所述发光件朝向对应导光板的入射面,使发射的光线由所述对应导光板的入射面进入。
4.根据权利要求3所述的侧光式背光模块,其特征在于所述多个导光板的数量为M个,而所述导光板于一侧堆叠成I层并于另一侧堆叠成J层,且位于最底层的导光板具有M个所述纵向区域及N个所述横向区域以形成M×N矩阵的子区域,其中I、J、M及N为正整数并满足I+J-1=M。
5.根据权利要求3所述的侧光式背光模块,其特征在于所述多个导光板包括K个纵向导光板及L个横向导光板,而所述K个纵向导光板于一侧堆叠成O层并于另一侧堆叠成P层,所述L个横向导光板于一侧堆叠成Q层并于另一侧堆叠成R层,且所述L个横向导光板位于堆叠成O层及堆叠成P层的所述K个纵向导光板之间,其中K、L、O、P、Q及R为大于1的正整数并满足O+P=K及Q+R-1=L。
6.根据权利要求1所述的侧光式背光模块,其特征在于所述至少一反射层包括至少一双面反射片,且每一所述双面反射片与位于其下方相邻导光板的反射区域完全重叠;而所述侧光式背光模块还包括至少一单面反射片设于位于最底层的导光板的底面;以及每一所述导光板相对于一所述发光件的一侧设有反射涂层。
7.根据权利要求1所述的侧光式背光模块,其特征在于,还包括:
导光结构,设于所述多个导光板堆叠所形成的容置空间。
8.一种显示装置,其特征在于,包括:
如权利要求1至7中任一项所述的侧光式背光模块;以及
液晶显示面板,设于所述侧光式背光模块的上方。
9.一种背光控制方法,适用于显示装置,其特征在于,包括:
提供如权利要求1至7中任一项所述的侧光式背光模块,其中所述多个导光板区分成M×N矩阵的子区域,M、N为大于1的正整数,且每一所述发光件包括至少一白光发光体及至少一高色饱发光体;
将所述显示装置所欲显示的画面切割成M×N矩阵的子画面,其中该些子画面分别对应于该些子区域;以及
基于该些子画面的内容分别控制每一所述子区域所对应的白光发光体及高色饱发光体的开关。
10.根据权利要求9所述的背光控制方法,其特征在于基于该些子画面的内容分别控制每一所述子区域所对应的白光发光体及高色饱发光体的开关的步骤包括:
依据所述子画面的色饱和度控制对应的子区域的高色饱发光体开启;以及
依据所述子画面的亮度控制对应的子区域的高色饱发光体及白光发光体同时开启。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023035637A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 无锡小天鹅电器有限公司 | 屏幕组件以及衣物处理装置 |
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2017
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