TWI288379B - Chrominance control circuit of multi-color light source backlight module and light detection element thereof - Google Patents
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1288379 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 _ 本發明係關於一種多色光源背光模組之色度控制電路 及其光檢測元件,尤指一種加入考慮彩色濾光片影響,作 •為調整多色光源光譜分佈狀態的背光模組之色度控制電路 及其光檢測元件。 【先前技術】 平面顯示器中就屬液晶顯示器需額外的背光源,因此 .各豕面板廠商無不投資研發最佳的背光模組的設計,背光 模組因為光源位置的設計,而分為侧入式及直下式二種, 早期及現在較為常見的背光光源均為冷陰極管,隨者發光 二極體應用在照明設備上的普及,部份背光模組亦採用發 光二極體作為背光模組。 誠如國内公告第1236166號「側置式裸晶發光二極體 及其組成之背光模組」發明專利及公告第M270376號「光 > 源與背光模組」新型專利,分別揭示採用發二極體的側入 式及直下式背光模組。該等專利係揭示背光模組的結構設 計’並未針對如何控制發光二極體呈白光的控制電路加以 說明。 由於大部份應用作為白光光源的發光二極體,仍採用 RGB光三原色混光而成,當發光極體被應用作為背光光源 除了要穩定控制各光色發光二極體的電流外,還是考慮熱 所造成色度變化的問題,是以,美國第6,448,550號「Method and apparatus for measuring spectral content of led light 3 1288379 ; soume and Contro丨thereof」專利即揭示一個發光二極體 光源之光譜常數的量測方式與裝置及其控制方法與裝置, 如該美國專利的第一圖所示,揭示一種由複數RGB三色 發光一極體組成的平面光源裝置,其中並設置有光檢測 器,由於光檢測器與各光源組設置在同一平面,以量測各 發光二極體側邊發射的光線,藉以檢知該光線進而配合電 路判斷其光譜特性,再與預設的光譜特性比對並且透過調 • 整手段,調整發光二極體與預設光譜分佈圖匹配。 由此一美國專利内容可知,若此一平面光源裝置應用 在背光模組,而光二極體發光的光色會隨著溫度而改變 時,即能藉由光檢測器及其揭示的電路進行調整,確保背 光模組出光光色穩定。 由於背光模組並非單獨動作的元件,是必需與液晶面 板結合’其背光模組的光源會透過液晶面板的液晶及彩色 濾光片’故穿出液晶面板的光源是否呈現色度變化才是首 • 要考慮的要素,而前揭美國專利只是量測背光模組的光源 光譜’作為調整發光二極體發光光譜符合預設值的依據, 故只能確保背光光源色度一致,因為光檢測器無法檢測彩 色濾光片出光的光譜特性,故此一美國專利並不能確保透 過彩色濾光片出光光線的光色穩定。又,一般液晶面板的 彩色濾光片的不同色濾光片會設定僅讓對應光色的波長光 通過,以紅色濾光片舉例說明之,如第五圖所示,若假設 彩色濾光片中紅色濾光片的濾波曲線(C)係允許讓背光 模組發射中心波長為650nm紅光通過,而該紅光卻因外在 4 1288379 因素產生波長偏移(如:因為溫度上升等外在因素而使得 該紅光發光二極體的光譜波長變長或變短),在此情況下 即使以前揭美國專利控制方式控制紅光發光二極體發光功 率不變,通過該彩色濾光片的紅光能量仍然會有下降的情 形出現,如第五圖中的A區或6區的能量,相較於原本應 通過紅色彩色濾光片的總能量,相較變少,使得液晶面板 顯衫有嚴重色度變化。由此可知,若背光模組能夠考慮實 際通過彩色濾光片的出光光源的光譜特性,依照檢測而得 的光譜特性,即可調整出彩色遽光片的預設出光光源,確 保液晶面板裝設此一背光模組,有穩定的色度變化。 【發明内容】 為此,本發明的主要發明目的係提供一種多色光源背 光模組之色度控制電路及其光檢測元件,能夠考慮到彩光 濾光片的因素,而能儘量依照實際液晶面板的出光光源調 整發光二極體的光源光譜分佈狀態,確保液晶面板的出光 穩定。 欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該多色光源 背光模組之色度控制電路包含有·· 複數驅動電路,各驅動電路的輸出端係連接至背光模 組對應的發光二極體,以控制該發光二極體的電流大小; 複數判斷電路,各判斷電路的輸出端係連接至對應的 驅動電路之輸入端;及 複數光檢測器,各光檢測器的入射光窗口係形成有一 對應色的單色濾光薄膜,其輸出端係連接至對應的判斷電 1288379 路的輸入端; 由於光檢測器的單色濾光薄膜具有過濾出特定波長光 的功能’使光檢測器能對特定色光的某一特定波長進行過 濾,是以,當該單色濾光薄膜設定與液晶面板的彩色渡光 片對應色濾光片具有相同濾光特性,則光檢測器即能提供 控制電路一如同通過液晶面板之彩色濾光片的光源強度, 以加以判斷目前背光模組光源透過彩色濾光片的色度變 化,藉由該判斷電路與預設值比對後,即將差值輸出至該 驅動電路,如此,該驅動電路即可調整驅動發光二極體的 電流大小,調整該發光二極體的亮度;是以,本發明的背 光模組所調整出的光色即是依照通過彩色濾光片的色度變 化,確實考慮到背光光線通過液晶面板的變數,令背光模 組與液晶面板組合後,該液晶顯示器出光色度更穩定。 【實施方式】 首先請參閱第一圖所示,係為本發明光檢測器(1 〇 ) 的較佳實施例,該光檢測器(1 0 )係包含有一基板(1 1)、一設置於基板(11)上的晶片(12)、一封合 基板(11)及晶片(12)的膠體(13)及一固定於 該膠體(1 3 )上的入射窗口( 1 3 1 );其中該光檢測 器(10)的入光位置係形成有一單色濾光薄膜(14), 該入光位置可為的晶片(12)上表面或入射窗口(13 1 )上’又該單色濾光薄膜(1 4 )過濾出的光譜強度響 應(如第六圖A所示)與晶片光譜強度響應(如第六圖B 所示)搭配後,使整個光檢測器的光譜強度響應(如第六 6 1288379 圖c所不)與液晶面板上彩色濾光片所對應色之濾光頻譜 相近’而可為紅色渡光薄膜、綠色濾光薄膜或藍色濾光薄 •膜。將該等光檢測器(1〇)置於侧入式或直下式發光二 •極體背光模組中,即能夠獲得如同穿過液晶面板之彩色濾 光片的光線光譜,而檢知到近實際液晶面板出光的色度。 請參閱第二圖所示,係為本發明色度控制電路(2 2 ) 應用裝設於一側入式發光二極體背光模組(2 〇 )的示意 . 圖’其中該側入式背光模組(2 〇 )係於導光板(2 3 ) 的一側設置有一側邊光源(2 1 ),該側邊光源(2 i ) 係由複數單色發光二極體(211) (211a) (2 1 1 b)所組成’包含有紅色、綠色及藍色發光二極體(2 11) (211a) (211b)。該色度控制電路(2 2 )係包含有: 複數光檢測器(1 〇 ) ( 1 〇 a ) ( 1 0 b ),係分 置於該導光板(2 3 )相對於側邊光源(2 1 )之另側的 丨位置,係包含有至少紅、綠、藍三種光檢測器(1 〇 )( 1 0 a )( 1 〇 b ),各光檢測器的結構誠如上述; 複數判斷電路(222) (222a) (222b), 各判斷電路(222) (222a) (222b)的輸入 端係連接至對應的光檢測器(1 〇 ) ( 1 〇 a ) ( 1 〇 b ), 並設定有一亮度基準值,將光檢測器(1 Ο ) ( 1 〇 a ) (1 0 b )輸入的檢測數值與亮度基準值比對,判斷目前 背光模組光源的亮度是否足夠,並將判斷結果輸出;及 複數驅動電路(221) (221a) (221b), 7 1288379 各驅動電路(221) (221a) (221b)輸入端 分別連接至對應的判斷電路(2 2 2 ) ( 2 2 2 a ) ( 2 22b),而輸出端則連接至對應發光二極體(211) (211a) ( 2 1 1 b ),以依照判斷電路(2 2 2 ) (222a) (222b)輸入的判斷結果調整特定光色 的發光二極體(2 1 1 ) ( 2 1 1 a ) ( 2 1 1 b )亮度, 直到符合亮度基準值。 上述複數判斷電路(222) (222a) (222 > b )係依照其連接不同光色的光檢測器(i 〇 )(丄〇 a ) (1 0 b )’而包含有紅光、綠光及藍光判斷電路,如此 即可於各判斷電路(222) (222a) (222b) 设疋特定光色的贵度基準值’同理’複數驅動電路(2 2 1 ) (221a) (221)亦可針對不同光色的發光二 極體(211) (211a) (211b)而包含有紅光、 綠光及藍光驅動電路(22 1)(22 la)(22 lb), > 並對應連接相同光色的判斷電路(2 2 2 ) ( 2 2 2 a) ( 2 2 2 b)。 由於光檢測器(1 Ο )的入光位置形成有使光檢測器 的光譜強度響應與液晶面板使用之彩色渡光片光譜特性相 近的濾光膜薄,故其檢測到的光源強度響應與背光光源穿 透彩色濾光片的光源光譜接近,如第六圖C所示,光檢測 器的光譜強度響應的峰值波長與彩色濾光片穿透光譜的穿 透率峰值(P)波長相差在±5臟以内,又光檢測器的光譜 強度響應的中心波長Λ)(係以50%峰值強度或50%峰值穿 8 1288379 透率所對應的兩波長的中心)與彩色濾光片的穿透光譜的 中心波長相差在±5ww以内,以及光檢測器的光譜強度響應 的半波寬(W )(係50%光譜強度位置對應兩個波長;^毛 之間範圍)與彩色滤光片穿透光譜的半波寬誤差在±l〇wm以 内0 由於本發明所檢測到的光源強度響應與背光光源穿透 彩色濾光片的光源光譜相近,故配合色度控制電路(2 2 ) 即能調整發光二極體(2 1 1 ) ( 2 1 1 a ) ( 2 1 1 b ) 發光色度近實際液晶面板的出光色度,如此,即可讓面板 顯影的色度變化降至最低。 請參閱第三圖所示,係為該色度控制電路(2 2 )的 一較佳實施例,其中各驅動電路(2 2 2 )係為一電流放 大電路,而判斷電路(2 2 1 )為一減法器,該減法器内 建一亮度基準值,其輸入端則與對應的光檢測器(1 Q ) 輸出端連接,而輸出端透過該電流放大器與對應發光二極 體(2 1 1 )連接;當光檢測器(1 〇 )輸出其檢測光源 強弱值時,該減法器即會與預設值相減並輸出差值,該差 值會決定該電流放大器輸出至該發光二極體的電流大小, 以達到調整該發光二極體(2 1 1 )的色度。 再清參閱第四圖所不’係為本發明色度控制電路(2 2 )的另一較佳實施例,該驅動電路(2 2 2 )係為一定 電流電路’而判斷電路(2 2 1 )則為一比較器,該比較 器具有兩輸入端,其中一輸入端連接一亮度基準值,另— 輸入端係連接至對應的光檢測器的輸入端,又該比較器的 9 1288379 輸出端則連接至該定電流電路,藉由輪出高低電位控制該 定電流電路的電流大小。 由上述說明可知,本發明的光檢測器係能夠檢測通過 彩色濾光片的光源強弱,以確實反應出背光模組光源通過 彩色濾光片的強弱,再藉由此強弱檢測數值調整該背光模 組之發光二極體的發光強度,令背光模組調整出來的光源 在通過彩色濾光片後,其色度變化能更為穩定。 本發明為此’本發明確實符合產業上的利用性,並符 合新型新穎性及進步性等要件,爰依法具文提出申請。 【圖式簡單說明】 第一圖:係本發明光檢測器一較佳實施例的側視圖。 第二圖:係本發明一較佳實施例應用於側入式背光模 組的示意圖。 第二圖:係本發明色度調整電路一較佳實施例的電路 方塊圖。 第四圖:係本發明色度調整電路一較佳實施例的電路 方塊圖。 第五圖:係一紅光波長光的光譜圖。 第六圖A :係單色濾光薄膜的光譜強度響應圖。 第六圖B :係光檢測器晶片的光譜強度響應圖。 第六圖C :係本發明光檢測器的光譜強度響應圖。 【主要元件符號說明】 (1 0 ) ( 1 0 a ) ( 1 〇 b )光檢測器 (1 1 )基板 (1 2 )晶片 1288379 (13)膠體 (131)入射窗口 (1 4 )濾光薄膜 (2 0 )背光模組 (2 1 )側邊光源 (211) (211a) (211b)發光二極體 (2 2 )色度控制電路 (221) (221a) (221b)驅動電路 (222) (222a) (222b)判斷電路 (2 3 )導光板
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Claims (1)
1288379 +、申請專利範圍: 1 · 一種光檢測器,係包含有一基板、一設置於基板 上的晶片、一封合基板及晶片的膠體及一固定於該膠體上 的入射窗口,其特徵在於: 光檢測器入光位置形成一單色遽光薄膜,該單色渡光 薄膜過濾出的光譜強度響應搭配晶片的光譜強度響應係與 液晶面板上彩色濾光片的對應色之濾光頻譜相近。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之光檢測器,其光譜 強度響應的峰值波長與彩色濾光片穿透光譜的穿透率峰值 波長相差在±5«m以内,又其光譜強度響應的中心波長與彩 色滤光片的穿透光譜的中心波長相差在土 以内,以及其 光譜強度響應的半波寬與彩色濾光片穿透光譜的半波寬誤 差在±10卿以内。 3 ·如申請專利範圍第1或2項所述之光檢測器,該 入光位置為一晶片的上表面。 4 ·如申請專利範圍第1或2項所述之光檢測器,該 入光位置為入射窗口。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之光檢測器,係該光 檢測器為一紅光檢測器,其上形成紅光濾光薄膜。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之光檢測器,係該光 檢測器為一綠光檢測器,其上形成綠光濾光薄膜。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之光檢測器,係該光 檢測器為一藍光檢測器,其上形成藍光濾光薄膜。 8 · —種多色光源背光模組之色度控制電路,係包含 12 1288379 有·· : i數光檢測11,各光檢測II人光位置形成-單色渡光 •薄膜,該單色濾光薄膜過濾出的光譜強度響應搭配晶片的 光譜強度響應係與液晶面板上彩色濾光片的對應色之濾光 ’ 頻譜相近; 複數判斷電路’各判斷電路的輸入端係連接至對應的 光檢測器,並設定有一亮度基準值,將光檢測器輸入的檢 測數值與焭度基準值比對,判斷目前背光模組光源的亮度 是否足夠,並將判斷結果輸出;及 複數驅動電路’各驅動電路輸入端分別連接至對應的 判斷電路’而輸出端則連接至對應發光二極體,以依照判 斷電路輸入的判斷結果調整特定光色的發光二極體亮度, 直到符合亮度基準值。 9 ·如申請專利範圍第8項所述多色光源背光模組之 色度控制電路,各光檢測器的光譜強度響應的峰值波長與 φ 彩色滤光片穿透光譜的穿透率峰值波長相差在±5wm以内, 又各光檢測器的光譜強度響應的中心波長與彩色濾光片的 穿透光譜的中心波長相差在±5細以内,以及各光檢測器的 光譜強度響應的半波寬與彩色濾光片穿透光譜的半波寬誤 差在±10膽以内。 1 0 ·如申請專利範圍第8或9項所述多色光源背光 模組之色度控制電路,複數發光二極體係包含至少一顆紅 光檢測器’其入光位置形成有一紅色濾光薄膜,該紅色濾 光薄膜的光譜強度響搭配其晶片的光譜強度響應係與液晶 13 1288379 面板上彩色濾光片的紅色濾光頻譜相近。 1 1 ·如申請專利範圍第8或9項所述多色光源背光 模組之色度控制電路,複數發光二極體係包含至少一顆綠 ’ 光檢測器,其入光位置形成有一綠色濾光薄膜,該綠色濾 , 光薄膜的光譜強度響應搭配其晶片的光譜強度響應係與液 晶面板上彩色濾光片的綠色濾光頻譜相近。 1 2 ·如申請專利範圍第8或9項所述多色光源背光 模組之色度控制電路,複數發光二極體係包含至少一顆藍 > 光檢測器,其入光位置形成有一藍色濾光薄膜,該藍色濾 光薄膜的光譜強度響應搭配其晶片的光譜強度響應係與液 晶面板上彩色濾光片的藍色濾光頻譜相近。 1 3 .·如申請專利範圍第8項所述多色光源背光模組 之色度控制電路,該驅動電路係為一電流放大器。 1 4 ·如申請專利範圍第8項所述多色光源背光模組 之色度控制電路,該驅動電路係為一定電流電路。 _ 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述多色光源背光模 組之色度控制電路,該判斷電路係為一減法器,該輸入端 係對應連接一光檢測器的輸出端。 1 6 ·如申請專利範圍第1 4項所述多色光源背光模 組之色度控制電路,該判斷電路係為一比較器,其一輸入 端係連接至對應的光檢測器的輸出端,另一輸入端設定一 標準設定值。 Η•一、囷式: 如次頁
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