TW200406932A - Led-based white-light backlighting for electronic displays - Google Patents

Description

200406932 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本务明概j之係關於一用於液晶顯示器（LCD)或其它電子 …、示°"的冃光系統，更特定言之係關於控制一紅綠藍（RGB) 發光二極體（LED)背光之色度和流明度及控制此背光之感測 器。 【先前技術】 知紅綠監發光二極體生成之白光用作背光已為熟諳此項 技蟄者所習知。然而，發光二極體之特性會隨溫度、電流 及老化而變化。同一批發光二極體之此等特性亦彼此相異。 因此，需要一反饋控制將此一背光系統之色度和流明度保 持於設定限值内。為使該反饋控制之作業令吾人滿意，須 正確配置感測器以提供必需之光反饋。 【發明内容】 本發明提供使用發光二極體背照一電子顯示器之裝置及 方法，以藉由一微處理器之反饋控制來控制發光度、輻射 力及三色激勵值，藉此將白背光保持於一操作人員可選擇 的基本上恒定之等級。 在本發明之一實施例中，一電子顯示器之白光背照裝置 包括：每一發光二極體皆可有效發出一單色光的多個發光 二極體（LED);至少一個包括至少三個經組合排列以發出白 光之發光二極體的光源；一可藉由白光有效照射顯示器的 光波導；及'一可藉由控制該至少一個光源將白光有效保持 於一基本上恒定之色度及發光度的電路。本發明之該實施 85490 200406932 例使用-藉由白光背照—電子顯示器之方法，其包括下列 步驟：驅動多個發光二極體，使每一發光二極體發出一單 色光’組合至少三個發光二極體發出的光以形成白光；用 白光照射顯示器；及藉由反饋電路控制白光的顏色及亮度。 在本發明之另一實施例中，提供一藉由白光背昭一電子 顯示器之裝置，其包括：用於驅動多個發光二極體且使每 發光二極體皆發出—單色光之構件·，用於組合至少三個 發光二極體發出的光以形成白光之構件；用於使用白光昭 射顯示器之構件；用於藉由反饋電路控制白光之顏色及亮 度《構件；且該控制構件服從於操作人員之指示。本發明 可解決一個或多個此等吾人關心之問題。 【實施方式】 參照圖1，該圖展示—用於控制白光以基本上均勾背照一 液^顯示器1㈣類似顧示器之裝置’該裝置使用一電源供 尤如10自又私源115獲取電力。電源供應器j丨0進一步 包括多個分別用於紅 '綠、藍驅動器的發光二極體驅動器 120、130、140。發光二極體驅動器12〇、中之任 -個皆連接至多個相同顏色的發光二極體，該些發光二極 體經合適之串聯和並聯組合方式連接且包括多個光源15〇、 160之每一個。 光源1 50 1 60中之任何一個皆嵌入—散熱片1叩、2⑼中 以防止發光二極體過熱並使顏色之均勾性最大化。光源 150、160依次安裳於一光波導17〇的邊緣。以一使顏色均勻 性最大化之發光二極體之合適組合（例如，r_g_b、r_g_B_g、 85490 -7- 200406932 G-R-B等）於光源1 50、1 60中之任何一個上形成一單位白光 單元可保持顏色均勻性。光學排列可將光源150、160之發 光二極體發出的光耦合至光波導1 7 0。 發光二極體驅動器120、130、140將經過電源供應器u〇 適當轉換的電流供至光源1 50、1 60内的發光二極體。一程 式化後具有控制光波導170内色度和流明度所需功能的微處 理器1 80提供信號藉以控制來自發光二極體驅動器12〇、 130、140之電流。多個光電感測器210藉由一電路23〇發送 反饋’以允許微處理器1 80改變發送至發光二極體驅動器 120、130、14〇的信號。此等信號可採用調幅、pWN信號之 形式或其它合適之數值。一控制器240向微處理器18〇饋送 信號，該些信號決定由光波導170背照的液晶顯示器或其它 電子顯示器（未圖示）之色度和亮度。 光波導170内的顏色和亮度需藉反饋控制保持。若無此控 制，光源150、160内個別發光二極體特性之變化可導致光 波導Π〇内顏色和亮度之變化超出可接受之極限。所需反饋 控制依賴於藉由感測之正確取樣。

在本發明之第二實施例中， 二極體内老化效應之機制。 光電二極體2 1 〇藉由非滤光光 85490 200406932 電二極體、配有γ濾光器的光電二極體或其它合適之構件量 測光波導1 7 0中流明度和輻射力至少之一。經程式規劃之微 處理器180可藉由將來自發光二極體驅動器12〇、130、140 之電流碉整至期望的流明度及/或輻射力度來補償由光源 15〇、160内發光二極體之特性變化所導致的光波導17〇内顏 色和壳度之變化。該第二實施例不能克服由溫度變化所導 致的顏色變化。 在本發明之第三實施例中，如第一和第二實施例所述， 同時感測散熱片19〇、200内的溫度及光波導丨7〇内的流明度 或輻射力度至少之一並將其饋送至微處理器18〇。藉由程式 規剑彳政處理器18〇來調整來自發光二極體驅動器12〇、13〇、 14〇的兒流以響應兩組反饋激勵，本發明之該實施例可同時 補償光源150、160内發光二極體之老化和溫度變化。 在本發明之第四實施例中，光電二極體21〇配備有適當的 三色激勵值。該些反饋 濾光器用以感測光波導170内白光之三 頒色度！）可調整發光二極體驅動器ΐ2〇、 、130、140之電流，

至一經適當程式規劃之微處理器18〇的三色激勵值（或另一 乂使光波導1 70内光線之三色激勵值與參考值 在本發明之第五實施例中，量測散熱片Β

為保證顏色均勻性， ’來自光波導1 7 0的白光之色度與流 1力設定或由控制電路自動設定。 感測器必須適當配置以提供均勻顏 85490 200406932 色控制必需的反饋組件。再參見圖1 ’散熱片1 9 〇、2 0 0中之 任何一個均具有三個溫度感測器250。溫度感測器250於散 熱片190、200之配置視散熱片之溫度分佈而定。反饋控制 以溫度感測器250之輸出的加權平均值為依據。 本發明需要至少一對光電二極體2 10，但其配置可有所不 同。再參見圖1，在第一實施例中，光波導1 70兩側之每一 侧中間位置各配置一對光電二極體210之一。 參見圖2，在第二實施例中，光電二極體2 1 〇配置於光波 導1 底側光波導本體與下面的反射器之間。至少一組光電 二極體2 1 0感測光波導1 70内的光線且微處理器1 80使用來自 該些光電二極體210的平均值。圖2展示三組光電感測器 260、270和280。該三組光電感測器於一平面光波導170之 中間位置基本上配置成一列，光電感測器270位於該列中 間’光電感測器260、280各位於距端側約四分之一距離處。 參見圖3，在該實施例中，僅一單一光源可照射光波導 170 ’亦即’光源150嵌入散熱片190中用以單侧照射光波導 170而無圖1中的光源丨6〇。當僅有光源1 5〇時，光電感測器 260、270、280可配置在與光源15〇相對的光波導17〇的邊緣。 孩些光電感測器配置成一列，光電感測器27〇位於該列中間 位置’而光電感測器260、280各位於距端側約四分之一距 離處。 本發明亦可將光電二極體21〇及溫度感測器25〇配置於其 它位置且可採用不同之數量。 儘言本文已參照附圖闡釋本發明之多個較佳實施例，但 85490 -10- 200406932 應瞭解’本發明並不侷限 成社一 & 寺精確實施例，並且熟諳此 頁技#者可對該實施例會 各種變動和改進且並不悖離隨 附申請專利範圍所界定的 ^ 、 、 疋的本喬明靶嚀或要旨。研究本發明 :圖式、說明書和隨附申請專利範圍可獲知本發明之其它 悲樣和特徵。 【圖式簡單說明】 附圖中，相同的夂者 /考、，扁唬表示相同的元件或部件，圖式 中： 圖展7F本叙明用於藉由受控於一微處理器之RGB發光二 極體背照一液晶顧示哭十 、 〜、不為或其它電子顯示器之裝置； 圖2展不一光波導内光電感_ m 1 圖3展示當僅使用—笛 .. 配置。 【圖式代表符號說明】 100 液晶顯示器 110 電源供應器 115 又流電源 120 务光一極體驅動哭 130 發光二極體驅動器 140 發光二極體驅動器 150 光源 170 光波導 180 微處理器 190 散熱片 85490 散熱片 光電二極體 用於微處理器界面的信號調節電路 用於色度和亮度的與液晶顯示器驅動器之界面 溫度感測器 光電感測器 光電感測器 光電感測器 -12-

Claims (1)

1. 200406932 拾、申請專利範圍： 1· 一種使用白光背照一電子顯示器之裝置，其包括： 多個發光二極體（LED) ’該多個發光二極體夕立 、母一個皆 可有效發出一單色光； 至少一個包括至少三個該發光二極體組合挑、 哪糾以產生 白光的光源； 一可使用該白光有效照射該顯示器的光波導； 一可藉由控制該至少一個光源將該白光有效保持於 基本上恒定之色度和發光度之電路；以及 該電路係以自動或手動控制。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電路包括_可f。 J β效 控制流至該發光二極體之電流的微處理器。 3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該電路包括至少—$ vUEL 可有效量測該光波導之發光度並將該發光度之—數值發送 至該微處理器的光電二極體。 4. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該電路包括至少—組 可有效量測該光波導之輻射力度並將該輻射力度之一數值 發送至該微處理器的光電二極體。 5·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該電路包括至少一組 可有效量測該光波導之該白光之顏色值並將該數值發送至 该微處理器的光電二極體。 6_如申請專利範圍第2項之裝置，其中該多個發光二極體嵌 入至少一個散熱片内，該散熱片配備有至少一個可有效量 測孩發光二極體之一溫度並將該溫度傳送至該微處理器的 85490 200406932 感測器。 7. 如中請專利範圍第6項之裝置，其中該可有效量測該光波 導之發光度的感測器及至少一組光電二極體將輸出同時發 送至該微處理器。 8. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該可有效量測該光波 導之輻射力度的感測器及至少一組光電二極體將輸出同時 發送至該微處理器。 9·如申請專利範圍第6項之裝置，其中該可有效量測該光波 導内該白光之三色激勵值的感測器及至少一組光電二極體 將輸出同時發送至該微處理器。 10.如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一組光電二極 體包含沿該對峙於至少一個單一光源的光波導之一端側以 有效間隔彼此配置成一列的三個二極體，該組光電二極體 之中間成員基本上位於該端側之中央。 11·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一組光電二極 體包含基本上於該光波導之中間位置以有效間隔彼此配置 成一橫列的三個二極體，該組光電二極體之中間成員基本 上位於名光波導之中央’且該至少一個光源為位於該光波 導之相應端側的一對光源。 12. —種使用白光背照一電子顯示器之方法，其包括下列步 驟： 驅動多個發光二極體，該多個發光二極體之每一個皆 發出一單色光； 組合至少二個該發光二極體發出的光線以形成白光； 85490 -2- 2〇〇4〇6932 用該白光照射該顯示器；及 藉由反饋電路控制該白光的顏色和亮度。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟、佳 括一感測該發光二極體之溫度之步驟。 τ、 y包 叫申請專利範圍第12項之方法，^該控制”進„步包 括一藉由至少一組光電二極體感測該白光之輻射力度之乎 驟。 騾進一步包 發光度之步 匕如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步 括一藉由至少一組光電二極體感測該白光之 驟0 16.如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟進一步包 括一藉由至少一組光電二極體感測該白光之顏色值之步 驟0 17·如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟進一步包 括一組合該白光之感測三色激勵值與該發光二極體之感測 溫度之步騾。 18.如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟進一步包 括一組合該白光之感測發光度與該發光二極體之感測溫度 之步驟。 19·如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟進一步包 括一組合該白光之感測輻射力度與該發光二極體之感測溫 度之步驟。 20·—種使用白光背照一電子顯示器之裝置，其包括： 用於驅動多個發光二極體使每一該發光二極體發出一 85490 200406932 單色光之構件； 用於組合至少三個該發光二極體發出的光以形成白光 之構件， 用於使用該白光照射該顯示器之構件； 用於藉由反餚電路控制該白光之顏色和亮度之構件； 以及 該控制構件服從於操作人員的指示。 85490