JP2010164940A

JP2010164940A - 走査型バックライトｌｃｄ用のバックライトモジュール

Info

Publication number: JP2010164940A
Application number: JP2009194889A
Authority: JP
Inventors: Chi-Hsiu Lin; ▲奇▼修林; Wei-Wen Chung; 維紋鍾; Shih-Hen Chao; 世▲はん▼ 趙
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-07-29
Also published as: US20100177501A1; TW201027186A

Abstract

【課題】輝度を保ちながらモーションブラーの問題を改善することが可能なバックライトモジュールを提供する。
【解決手段】バックライトモジュール２０は、蛍光ランプ３２、ＬＥＤモジュール３０、コントローラ２２、ランプインバータ２６、及びＬＥＤドライバ２４を有する。コントローラ２２は、表示信号に従って第１及び第２の制御信号Ｓ＿ＣＦＬ、Ｓ＿ＬＥＤを生成する。ランプインバータ２６は、第１の制御信号Ｓ＿ＣＦＬに従って蛍光ランプ３２を駆動する。ＬＥＤドライバ２４は、第２の制御信号Ｓ＿ＬＥＤに従ってＬＥＤモジュール３０を駆動する。ＬＥＤモジュール３０は、オン及びオフ時の蛍光ランプ３２の輝度を補償するために、蛍光ランプ３２に近接して組み込まれている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＣＤのバックライトモジュールに関し、より具体的に、バックライトの蛍光ランプがオン及びオフをされるときに蛍光ランプの輝度を補償するようＬＥＤモジュールを用いるバックライトモジュールに関する。

従来のＬＣＤ用バックライトモジュールは、時間によって変化しない一定の輝度を有するので、モーションブラーの問題を起こしやすい。その場合に、斯かる問題を解決すべく、走査型バックライトモジュールが用いられる。図１を参照すると、図１には、ＬＣＤの従来の走査型バックライトモジュールが表されている。図１に示されるように、ＬＣＤパネル１１０は３つの走査区間１１２、１１４及び１１６を有しており、各走査区間は、バックライト源としての専用のランプ１２０に対応する。この走査型バックライトモジュールを駆動する方法は次の通りである。最初の動作時に、残りのランプはオフされている状態で、走査区間１１２に対応するランプ１２０ａ及び１２０ｂがオンされる。第２の動作時に、残りのランプはオフされている状態で、走査区間１１４に対応するランプ１２０ｃ及び１２０ｄがオンされる。第３の動作時に、残りのランプがオフされている状態で、走査区間１１６に対応するランプ１２０ｅ及び１２０ｆがオンされる。続けて、この動作は繰り返される。各走査区間に関し、フレーム時間の間の前述の表示メカニズムは、ブランクフレームを挿入することと等価であり、これにより、モーションブラーの問題は改善可能である。

図２を参照すると、図２には、ＬＣＤの従来の走査型バックライトモジュールの信号波形が表されている。図２に示されるように、信号Ｓ１はバックライトモジュールの制御信号を表し、期間Ｄは信号Ｓ１のデューティサイクルを表し、周波数Ｆは信号Ｓ１の周波数を表し、信号ＩＬはランプの動作電流を表し、信号ＬＳはランプの輝度を表し、存続時間Ｔｒは輝度の立ち上がり時間を表し、存続時間Ｔｆは輝度の立ち下がり時間を表す。バックライトモジュールのオン／オフ動作は信号Ｓ１によって制御され、バックライトモジュールがオン／オフをされている比はデューティサイクルＤによって決まる。バックライトモジュールが信号Ｓ１によってオンされるとき、ランプは、安定した輝度に達するための時間Ｔｒを必要とする。バックライトモジュールが信号Ｓ１によってオフされるとき、ランプは存続時間Ｔｆ後に暗くなる。輝度の立ち上がり／立ち下がりのためにランプが必要とする時間が比較的長いことに起因して、モーションブラーの問題を改善するためにブラックフレーム挿入法を用いる効果は制限される。

上述されるように、ＬＣＤの走査型バックライトモジュールの駆動方法は、全てのランプ１２０を同時にオンしない。故に、ＬＣＤの全体な輝度は、従来のバックライトモジュールを備えるＬＣＤの全体的な輝度より低い。例えば、図１に示されるように、走査型バックライトモジュールを備えるＬＣＤの全体的な輝度及び電力消費は、従来のバックライトモジュールを備えるＬＣＤの全体的な輝度及び電力消費のおよそ３分の１である。

走査型バックライトモジュールを備えるＬＣＤの全体的な輝度の低下を改善するための解決法として、ランプ１２０の輝度を高めることがある。しかし、ランプ１２０の輝度を高めるということは、ランプ１２０がより高い電気的状態（例えば、より大きいランプ電流）で駆動されなければならないことを意味し、結果的に、ランプの寿命は短くなる。

本発明は、輝度を保ちながらモーションブラーの問題を改善することが可能なバックライトモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、第１の光源と、前記第１の光源に近接して組み込まれ、前記第１の光源がオン及びオフをされるときに該第１の光源の輝度を補償する第２の光源と、表示信号に従って第１の制御信号及び第２の制御信号を生成するコントローラと、前記第１の光源に電気的に接続され、前記第１の制御信号に従って前記第１の光源を駆動する第１の光駆動部と、前記第２の光源に電気的に接続され、前記第２の制御信号に従って前記第２の光源を駆動する第２の光駆動部とを有するバックライトモジュールを提供する。

本発明の実施形態によれば、輝度を保ちながらモーションブラーの問題を改善することが可能なバックライトモジュールを提供することが可能となる。

従来のＬＣＤ用走査型バックライトを表す図である。従来のＬＣＤ用走査型バックライトの信号波形を表す図である。本発明のバックライトモジュールを表すブロック図である。バックライトモジュールにおける蛍光ランプ及びＬＥＤモジュールの配置を表す図である。本発明のバックライトモジュールの第１実施例に係る制御信号を表す波形図である。本発明のバックライトモジュールの第２実施例に係る制御信号を表す波形図である。

本発明の上記の及び他の目的は、本願の図面に現れている好ましい実施形態に関する以下の詳細な記載を読むことで当業者に明らかになるであろう。

本明細書及び特許請求の範囲を通して特定の構成要素を表すために特定の用語が用いられる。当業者には明らかなように、斯かる構成要素は、電子装置製造者の間では別の名称で呼ばれることがある。本明細書は、機能は同じであるが名称が異なる構成要素を区別する意図はない。以下の記載及び特許請求の範囲において、語「有する」は、何ら限定することなく用いられ、「〜を有するが、〜に限定されない」ことを意味すると解されるべきである。また、語「電気的に接続される」は、間接的又は直接的な電気接続のいずれも意味するものである。然るに、１の装置が他の装置に結合される場合に、その接続は直接的な電気接続を介するものであっても、あるいは、他の装置及び接続を通る間接的な電気接続であってもよい。

一般に、ＬＣＤのバックライトモジュールの蛍光ランプには、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）及び冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）がある。一例としてＣＣＦＬについて述べると、相対輝度を９０％から１０％へ低下させるには約３ミリ秒（ｍｓ）を要し、相対輝度を１０％から９０％へ高めるには約３ｍｓを要し、相対輝度を１００％から０％へ低下させるには約１０ｍｓを要し、相対輝度を０％から１００％へ高めるには約１０ｍｓを要する。ＣＣＦＬと比較して、発光ダイオード（ＬＥＤ）の輝度立ち上がり／立ち下がり時間はおよそ１マイクロ秒（μｓ）である。ＣＣＦＬは比較的長い輝度立ち上がり／立ち下がり時間（すなわち、緩やかな輝度応答）を必要とするので、ＣＣＦＬが走査型バックライトモジュールのブラックフレーム挿入法で利用される場合は、モーションブラーを改善する効果は制限される。従って、本発明のバックライトモジュールは、バックライトモジュールは、ブラックフレーム挿入に係る輝度不足及びフリッカの問題を改善するために、ＣＣＦＬの緩やかな輝度応答を補償すべくＬＥＤの高速な輝度応答を利用する。

図３を参照すると、図３は本発明のバックライトモジュール２０を表すブロック図である。バックライトモジュール２０は、コントローラ２２と、ＬＥＤドライバ２４と、ランプインバータ２６と、フィードバック回路２８と、ＬＥＤモジュール３０と、蛍光ランプ３２とを有する。本発明のバックライトモジュール２０は２つの光源を有する。第１の光源は蛍光ランプ３２であり、第２の光源はＬＥＤモジュール３０である。バックライトモジュール２０がＬＣＤの走査型バックライトに適用される場合に、コントローラ２２は第１の制御信号Ｓ＿ＣＦＬ及び第２の制御信号Ｓ＿ＬＥＤを生成する。ランプインバータ２６は、第１の制御信号Ｓ＿ＣＦＬに従って蛍光ランプ３２を駆動する。ＬＥＤドライバ２４は、第２の制御信号Ｓ＿ＬＥＤに従ってＬＥＤモジュール３０を駆動する。フィードバック回路２８は、ランプインバータ２６とコントローラ２２との間に電気的に接続されている。コントローラ２２は、蛍光ランプ３２を駆動する動作を安定させるために、フィードバック回路２８によって発せられたフィードバック信号ＦＢに従って第１の制御信号Ｓ＿ＣＦＬを調整する。ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２がオン及びオフをされるときに蛍光ランプ３２の輝度応答を改善するために、蛍光ランプ３２に近接して組み込まれている。蛍光ランプ３２の比較的緩やかな輝度応答時間により、モーションブラーを改善すべくブラックフレーム挿入を用いる効果は制限される。従って、本発明のバックライトモジュール２０は、ＬＥＤモジュール３０を用いて蛍光ランプ３２の輝度を補償し、これにより、バックライトモジュール２０の輝度応答の波形は矩形波と同じようである。ＬＥＤモジュール３０を用いて蛍光ランプ３２の輝度応答を補償することで、モーションブラーは、更なる効率を有するブラックフレーム挿入法により改善され得る。また、元の走査型バックライトモジュールの輝度が保持され得る。

図４を参照すると、図４は、バックライトモジュール２０における蛍光ランプ３２及びＬＥＤモジュール３０の配置を表す図である。バックライトモジュール２０は、ＬＣＤの表示パネルの下にある光源として組み込まれている。蛍光ランプ３２はバックライトモジュール２０の主光源である。ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２の輝度を補償するために蛍光ランプ３２の下に組み込まれている。蛍光ランプ３２の輝度応答時間は比較的長いので、蛍光ランプ３２がオンした後蛍光ランプ３２が安定した輝度に達するまでの時間期間が必要とされる。同様に、蛍光ランプ３２がオフされるときは、蛍光ランプ３２が完全に暗くなるまでの時間期間が必要とされる。蛍光ランプ３２とは対照的に、ＬＥＤモジュール３０の輝度応答は比較的即時である。従って、本発明のバックライトモジュール２０は、蛍光ランプ３２がオンされるときにＬＥＤモジュール３０をオンし、ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２が安定した輝度に達したときにオフされる。他方で、本発明のバックライトモジュール２０は、蛍光ランプ３２がオフされるときにＬＥＤモジュール３０をオンし、ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２が完全に暗くなるときにオフされる。ＬＥＤモジュール３０を用いて蛍光ランプ３２の輝度応答を補償することで、本発明のバックライトモジュール２０は、ＬＣＤの走査型バックライトモジュールに適用される場合に、モーションブラーの問題を効果的に改善するとともに、輝度不足の問題を防ぐ。

図５を参照すると、図５は、本発明のバックライトモジュール２０の第１実施例に係る制御信号を表す波形図である。波形ＦＳはＬＣＤのフレーム信号を表す。波形ＬＣは液晶の応答曲線を表す。波形Ｓ＿ＣＦＬは蛍光ランプ３２の制御信号を表す。波形Ｌ＿ＣＦＬは蛍光ランプ３２の輝度応答曲線を表す。波形Ｓ＿ＬＥＤはＬＥＤモジュール３０の制御信号を表す。波形Ｌ＿ＬＥＤはＬＥＤモジュール３０の輝度応答曲線を表す。波形ＬＢはバックライトモジュール２０の輝度応答曲線を表す。本発明の第１実施例で、ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２がオフされるときに蛍光ランプ３２の輝度応答を改善すべく用いられる。コントローラ２２が表示信号に従って時間ｔ３でバックライトモジュール２０をオフするために、コントローラ２２は、（蛍光ランプ３２の比較的長い応答時間に起因して）時間ｔ２で予め蛍光ランプ３２をオフし、同時にＬＥＤモジュール３０をオンする。蛍光ランプ３２の輝度は、蛍光ランプ３２の輝度立ち下がり時間ｔｆの後に完全に暗くなり、そのとき、コントローラ２２はＬＥＤモジュール３０をオフする。ＬＥＤモジュール３０を用いてバックライトモジュール２０の輝度を補償することで、バックライトモジュール２０の輝度応答の波形は、バックライトモジュール２０がオフされているときに、矩形波と同じようである。

図６を参照すると、図６は、本発明のバックライトモジュール２０の第２実施例に係る制御信号を表す波形図である。本発明の第２実施例で、ＬＥＤモジュール３０は、蛍光ランプ３２がオン及びオフをされるときに蛍光ランプ３２の輝度応答を改善すべく用いられる。コントローラ２２は、表示信号に従って時間ｔ１でバックライトモジュール２０をオンする。また、コントローラ２２は、同時にＬＥＤモジュール３０をオンする。蛍光ランプ３２の比較的緩やかな応答時間のために、蛍光ランプ３２の輝度は、輝度立ち上がり時間ｔｒの期間の後に時間ｔ２で安定レベルに達する。そのとき、コントローラ２２はＬＥＤモジュール３０をオフする。更に、コントローラ２２は、表示信号に従って時間ｔ４でバックライトモジュール２０をオフする。蛍光ランプ３２の比較的長い応答時間のために、コントローラ２２は、時間ｔ３で蛍光ランプ３２をオフし、同時にＬＥＤモジュール３０をオンする。輝度立ち下がり時間ｔｆの後、蛍光ランプ３２の輝度は時間ｔ４で完全に暗くなる。そのとき、コントローラ２２はＬＥＤモジュール３０をオフする。ＬＥＤモジュール３０の輝度補償を通して、バックライトモジュール２０は矩形波に類似する波形を発生させることができる。従って、本発明のバックライトモジュール２０は、蛍光ランプ３２の緩やかな輝度応答の問題を効果的に改善することができる。更に、本発明のバックライトモジュール２０は、元の走査型バックライトモジュールの輝度を犠牲にすることなく、モーションブラーの問題に対抗すべくブラックフレーム挿入を用いる効果を高める。

最後に、本発明のバックライトモジュールは第１の光源及び第２の光源を有する。第２の光源の輝度応答時間は第１の光源の輝度応答時間より短い。従って、本発明のバックライトモジュールは、第２の光源を用いて、第１の光源をオン及びオフする動作の間、第１の光源の輝度を補償する。本発明の実施形態に従って、本発明のバックライトモジュールは、蛍光ランプと、ＬＥＤモジュールと、コントローラと、ランプインバータと、ＬＥＤドライバとを有する。コントローラは、表示信号に従って第１の制御信号及び第２の制御信号を生成する。ランプインバータは、第１の制御信号に従って蛍光ランプを駆動する。ＬＥＤドライバは、第２の制御信号に従ってＬＥＤモジュールを駆動する。ＬＥＤモジュールは、オン及びオフをされているときの蛍光ランプの輝度を補償するために、蛍光ランプに近接して組み込まれている。結果として、ＬＣＤの走査型バックライトに適用される場合に、本発明のバックライトモジュールによって発せられる輝度波形は矩形波に類似しており、ＬＣＤの走査型バックライトモジュールを用いる場合にモーションブラーを改善する効果を改善する。

当業者には容易に想到されるように、本発明の教示を維持しながら当該装置及び方法の多数の変形例及び代替例は実施可能である。

２０バックライトモジュール
２２コントローラ
２４ＬＥＤドライバ
２６ランプインバータ
２８フィードバック回路
３０ＬＥＤモジュール（第２の光源）
３２蛍光ランプ（第１の光源）
ＦＢフィードバック信号
Ｓ＿ＣＦＬ第１の制御信号
Ｓ＿ＬＥＤ第２の制御信号

Claims

第１の光源と、
前記第１の光源に近接して組み込まれ、前記第１の光源がオン及びオフをされるときに該第１の光源の輝度を補償する第２の光源と、
表示信号に従って第１の制御信号及び第２の制御信号を生成するコントローラと、
前記第１の光源に電気的に接続され、前記第１の制御信号に従って前記第１の光源を駆動する第１の光駆動部と、
前記第２の光源に電気的に接続され、前記第２の制御信号に従って前記第２の光源を駆動する第２の光駆動部と
を有するバックライトモジュール。
前記第１の光源は蛍光ランプであり、前記第２の光源はＬＥＤモジュールである、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記第１の光駆動部はランプインバータであり、前記第２の光駆動部はＬＥＤドライバである、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記ランプインバータと前記コントローラとの間に電気的に接続されるフィードバック回路を更に有する、請求項３記載のバックライトモジュール。
前記第２の光源は、前記第１の光源がオンされるときにオンされ、前記第１の光源の輝度が安定するとオフされる、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記第２の光源は、前記第１の光源がオフされるときにオンされ、前記第１の光源の輝度が完全に暗くなるとオフされる、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記第２の光源の輝度応答時間は前記第１の光源の輝度応答時間より短い、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記第１の光源の輝度応答時間はおよそ３ミリ秒である、請求項１記載のバックライトモジュール。
前記第２の光源の輝度応答時間はおよそ１マイクロ秒である、請求項１記載のバックライトモジュール。
ＬＣＤの走査型バックライトモジュールで利用される請求項１記載のバックライトモジュール。