TWI312141B - - Google Patents

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1312141 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種驅動控制含有LED元件群之背光單元 之驅動裝置及驅動方法。 本申請案係以日本國内2004年7月12曰申請之日本專利 申請番號2004-205 146以及2004年11月19日申請之日本專 利申請番號2004-336373為基礎而主張優先權者，藉由參 照該等申請案，援用於本申請案。 【先前技術】 於顯示像素使用LED (Light Emission Diode)元件之顯示 為中，為矩陣驅動led元件，對於各像素必須具有χ_γ之 定址驅動電路。顯示器藉由定址驅動電路，選擇（定址）位 於欲使其發光（亮燈）之像素之位置的LED元件，例如藉由 PWM (Pulse Width Modulation，脈寬調變）驅動而調變亮

燈之時間，藉此實施亮度調整從而獲得具有特定灰階性之 顯示晝面。 然而，對於各LED裝入驅動用電路時，於LED之數量較 多之情形時，電路構成變複雜且成本增加。 另一方面’業者提出並討論使壯ED元件作為液晶顯示 用之背光光源，特別是分別使用紅（R)、綠（g)、藍⑻之各 原色之LED元件，光學性合成加法混色而獲得白色之方 法’因容易取得顏色之平衡，故而積極討論作為電視接收 機之顯示裝置用。 若校正其各個不 然而’ LED元件分別具有亮度之不均 J0I845.doc 1312141 •均，則必然地必須通過獨立之驅動電路分別驅動各元件， 、德品之方式酉。似於相當於將上述LED元件之顯示器於顯禾 . .. 1使用的矩陣型驅動方式。即，於LED元件之數目較多 - 之h形時，藉由定址之驅動電路變得複雜。 、， 使用LED元件作為光源，例如作為液晶顯示器之背 光之情形時’紅（R)、綠⑹、藍⑻各原色之LED元件之發 先效率各不相同，故而亦必須針對各顏色對施加於各色 # [ED元件之電流進行調整。又，咖元件因每種顏色中半 '體、且成不同’故而每種顏色中元件之電壓以及消耗電力 亦不同。 —又各LED疋件之電力較大、照明用途之1^1)驅動中所 Λ際使用之電路尚未作成大電力驅動用之⑶等，故而於 矩陣型驅動方式中，成本增高且經濟上無利益。

_因此’為防止電路規模大㈣化’業者提出有使用LED 一牛之連接形式作為縱列連接形式之方法。⑨縱列連接形 參 中PWM°周整某—系列LED連接群（gr〇up)，例如針對各 』色中連接紅、、綠、藍LED元件之群中的電流進行PWM調 .整’藉此調整自紅、綠、藍LED元件發出之光合成而產生 ' 之色彩與亮度。 : &採用縱列連接形式作為LED元件之連接形式之背光裝 置中具備針對各縱列連接之紅、，綠、藍LED元件群供給 特定電C之DC-DC轉換器電源部，又’於負載側具備LED_ PWM控制部。 然而，如上述般之構成中，因各色系統之發光輸出之溫 i01S45.doc 1312141 度依存性不同，溫度特性不一致，故而必須分別藉由顏色 專用之驅動電路針對各顏色進行脈衝寬度之調整。 、例如，於背光單元之亮燈後不久、溫度尚未完全上升之 狀况下，發光效率較高之紅色led元件中，pWM信號之驅 動脈衝寬度之接通時間為5〇%左右時發光，與此相對，發 、’效率較低之藍色中，PWM信號之驅動脈衝寬度之接通時 間為80%至90%左右時發光。 &因係如此性處者’故而為將藉由自紅、，綠、藍元件 發出之光之合成而獲得之白色色彩（色溫度及色度），以及 *度保持為固定’必須通過光感測器檢測分別自紅、綠、 藍LED元件發出之光’且必須以將其值保持為固定之方式 實施反饋伺服。 如此之反饋系統中，例如於用以實施pWM信號之脈衝寬 度之文化的刀辨率杈差之情形時依據將〇〇/。至1 〇〇%之間 刀為成等伤，發光效率較高之紅色LED元件中變化寬度增 粗，發光效率較低之藍色LED元件，變化寬度較細，從而 調整精度產生差異。 又，依據各色系、統之分辨率之差異，自LED元件發出之 光之顏色針對各彥員色具有不一致之精度，&而難以調整 RGB之平衡或白色光。 又’即使能夠解決上述所有問題點，各色led元件藉由 溫度變化，不僅發光輸出，進而各色LED元件之發光光譜 分佈亦發生變化’各色之發光色度產生變動。故而，僅藉 由光感測II檢測各色LED元件之光量，無法校正色彩之變 101845.doc 1312141 b於背光單70隨著其驅動例如於上下方向具有溫度分佈 之情形時，產生因其溫度之差異之㈣不均。以此方式藉 由光感測器之性能或LED元件之發光分佈之溫度特性，最 多將色度控制偏差之精度維持於△_.⑼2、△㈣加左 【發明内容】 本發明《於如上述般之先前技術所存有之問題點而提 出者’其目的在於’提供—種依據構成背光單元之咖元 ，群之發光量以及發熱量而控制使LED元件群發光之驅動 部的背光單元之驅動裝置及驅動方法。 本發明相關之驅動裝置係包含LED元件群之背光單元之 藤動裝置，細D元料針對各3原色縱料接有複數個 LED (Light Emission Diode)元件，該驅動裝置具備：信號 產生機構，其產生任意振幅之信號；調整機構，其依據藉 由信號產生機構產生之信號，調整LED元件群之發光量；曰 電壓施加機構，其針對各LED元件群施加㈣電壓；發光 量檢測機構’其相應於藉由„施加機構施加之電壓:檢 測自LED元件群發出之光詈.、、西由

元！ ”皿度檢測機構，其檢測LED 元件群之溫度；以及控制機構’其依據藉由發光量檢洌機 構檢測之發光量與藉由溫度檢測機構檢測之溫度，控制信 號產生機構 又，本發明相關之驅動方法往 在係包含LED το件群之背光單 元者，該LED元件群針對各3屙由

原色縱列連接有複數個I^ED (Light Emission Diode)元株，n 斗《 上丄 ;件且该驅動方法具備：電壓施 101845.doc 1312141 加步驟’其針對LED元件群施加特定電塵；發光量檢測步 驟，其相應於藉由電麼施加步驟施加之電塵，檢測自⑽ 〇件群發出之光量；溫度檢測步驟，其檢測咖元件群之 μ度’ L號產生步驟’其依據藉由發光量檢測步驟檢測之 發光量與藉由溫度檢測步驟檢測之溫度，產生任意振幅之 k號’·以及調整步驟’其依據藉由信號產生步驟產生之信 號，調整LED元件群之發光量。 _ 裝置及方法中’於使用作為液晶背光 之L E D元件之驅動中，以關认立 關於任忍色之光感測器之檢測結 果為基準’藉此監視其他顏声， '、他顧邑，反饋相對比率，並依據溫 度感測器之檢測結果，使反饋 尤汉謂之比率改變，藉此可實現極 其均一之控制。 本發明之進而其他之目的、及藉由本發明獲得之優勢可 自以下參照圖示說明之實施形態中加以進一步明確。 【實施方式】 以下’參照圖示就本發明之實施方式加料細說明。 本發明適用於例如如圖1所示之構成之背光方式的彩色 液晶顯示裝置〗00。 圖1所示之彩色液晶顯示裝置1〇〇 ’具備透過型彩色液晶 顯示面板U)與設置於該彩色液晶顯示面㈣之背面側 光裝置20。 透過型彩色液晶顯示面板1〇具備如下構成：相互對向配 置TFT基板U與對向電極基心，於其間隙設有例如封入 扭曲向列型（TN)液晶之液晶層13。於丁打基板_成有配 101845.doc 1312141 之信號線14與掃描線15以及作為配置於該等之 父之開關元件的薄膜 a ㈣藉由奸線^ 與像素電極17°薄膜電晶 之圖像以依次選擇，並且將自信號線14供給 ==對應之像素電極17。另-方面，於對向 兮 之内表面形成有對向電極18及彩色過遽器19。 色液晶顯示裂置100 ’通過2片偏光板夾有如此置構 之過型彩色液晶顯示面板1G，於通過背光裝置 面側照射白色异之壯能丁 月 口 邑先之狀恕下’以主動矩陣方式加以驅動，葬 此獲得所期望之全彩圖像顯示。 曰 背光裝置2〇具備光源21與波長選擇過遽器22。背光裝置 2〇 ’:以波長選擇過濾器22 ’通過自光源。發出之光"面 側照射彩色液晶顯示面板1 〇。 本發明適用之彩色液晶顯示裝置100例如藉由圖2中所示 電性結構構成之驅動電路200得以驅動。 驅動電路200具備：電源部m，其供給彩色液晶顯示面 :H)或背光裝置20之驅動電源；χ驅動器電路12〇及¥驅動 益電路130 ’其驅動彩色液晶顯示面板刪製程處理 ㈣，其介以輸入端子140自外部供給圖像信號；圖像吃 憶體㈣及控制部17〇,其連接於該嶋製程處理部MO. 以及背光驅動控制部180等’其驅動控制背光裝置2〇。 於該驅動電路200中，介以輸入端子14〇輸入之圖像作號 Vi藉由RGB製程處理部150完成色度信號處理等信號處 理，進而，自複合信號轉換為適於駆動彩色液晶顯示面： 10之RGB分離信號，供給至控制部17〇，並且介以圖像記 lb 101845.doc 1312141 憶體160供給至χ驅動器丨2〇。又，控制部丨7〇通過對應於上 述RGB分離信號之特定時間控制χ驅動器丨2〇及γ驅動器電 路130，通過介以上述圖像記憶體160供給至X驅動器120之 RGB刀離仏號驅動彩色液晶顯示面板丨〇，藉此顯示上述 RGB分離信號對應之圖像。 背光裝置2G係於背面配設透過型彩色液晶顯示面板财 自彩色液晶顯示面板10之背面正下方照明之正下方型。背

光裝置20之光源21具有複數個發光二極體Light

Emitting Diode)，將該等複數個發光二極體作為發光源。 複數個發光二極體分割為包含一群發光二極體之群，並針 對各群加以驅動。 繼而 以說明 就背光裝置20之光源21中 之發光二極體之配置加

圖3表示作為發光二極體之配置例，針對各單元4_卜4_ 2 ’分別使用2個紅色發光二極體1、綠色發光二極體2以及 監色發光二極體3’將合計6個發光二極體排列為一行之情 形0 ,^ ^ , 脚货尤二極體，為藉 由使用之杳光二極體之額定、發 m ρ ^ ^ 尤议丰寻將混合色變為平 衡良好之白色光，必須調整光 )叫丁呵’玟而各 訇配可存有除本例之外之變化。 於圖3所示之配置例中，單位單元4_ 用完全相同之構成，通過中央之兩端箭 /心々木 又，圖4表示藉由電性電路 、” Μ連接。 更路圈付就之二極體標記圖示單位 101845.doc 1312141 單元4-1及單位單元4-2連接之形狀之例。於此例之情形 時’各發光二極體即紅色發光二極體1、綠色發光二極體2 &及藍色發光二極體3於電流自左向右流動之方向極性吻 合而串列連接。

此處，以各色發光二極體之個數圖案標記單位單元4 時，如圖5所示（2G 2R 2Β)般，該單位單元4分別使用2個 紅色發光二極體1、綠色發光二極體2以及藍色發光二極體 3，且將合計6個發光二極體排列成一行。即，（2Q 2R 2Β) 表示將綠、紅、藍各2個合計6個圖案作為基本單位。而且 如圖6所示般，於連續連接3個基本單位之單位單元4之情 形時，符號為3*(2G 2R 2Β),以發光二極體之個數圖案標 記時，表示為（6G 6R 6B)。 繼而，就背光裝置20之光源21中之發光二極體之連接關 係加以說明。 光源21中如圊7所示般，將上述發光二極體之基本單位 (2G 2R 2B)之3倍作為一個中單位（6G 6R 6B)，該中單位 (6G 6R 6B)相對於畫面，配置為水平5列、垂直4行之矩陣 狀。其'结果係合計配置有360個發光二極體。該等中單位 (6G 6R 6B)電性連接於書面之水孚古 一〈艰十方向。藉由以此方式將 中單位（6G 6R 6B)電性連接於書面火巫士人 旦面水千方向，於背光裝置 20之光源21 ’ #圖8所示般，串列連接並列於晝面水平方 向之發光二極體’形成複數個串列連接於水平方向之複數 個發光二極體群3 0。 進而’於背光裝置20，設置有*而丨、击从 有串列連接於水平方向之發 101845.doc 13 1312141 光一極體群30中之每個均獨立的LED驅動電路3丨。 動電路3 1係於發光二極體群3〇流通電流使其發光之電路。 此處，串列連接於水平方向之發光二極體群3 〇之配置於 測定月光裝置20之溫度分佈時，成為連接配置於溫度大致 相同之區域之發光二極體之間的狀態。 於圖9表示背光裝置20動作時彩色液晶顯示裝置1〇〇之畫 面上之溫度分佈例。圖9表示陰影線較深之部分為高溫度 區域，陰影線較淺之部分為低溫度區域。如該圖9所示 般，彩色液晶顯示裝置1〇〇晝面上部如溫度升高，晝面下 部S d則溫度下降。 圖1〇係重合圖8之表示發光二極體之連接關係之圖與圖9 之溫度分佈圖者。如該圖1〇所示般，若連接本例中並列於 晝面水平方向之發光二極體，則溫度大致相同之發光二極 體之間得以連接。 又於为光裝置20，如圖1 〇所示般，設有溫度感測器32 , 檢測各發光二極體群30之溫度。 溫度感測器32既可如圖1〇所示般，於對應於串列連接於 水平方向之發光二極體群30之各垂直位置設置複數個，亦 可於一個背光裝置20僅設置一個。又於背光裝置2〇，例如 可如圖11所示般，於畫面中央設置一個溫度感測器W、預 先記憶晝面垂直方向之溫度分佈圖案之記憶體、例如下述 之記憶體49，依據一個溫度感測器32之檢測值參照記憶體 之内容，推測晝面垂直方向之各位置之溫度。藉由溫度感 測器32檢測之溫度值供給至驅動對應之發光二極體群扣之 IOI845.doc 14 1312141 . LED驅動電路3 1。 . 又於背光裝置20 ’如圖10所示般，設有例如檢測各發光 ; 二極體群30之R、G、B各色之光量或色度的光量或色度感 測器 33(33R、33G、33B)。 光量或色度感測器33(33R、33G、33B)如圖10所示般， 於對應於串列連接於水平方向之發光二極體群3〇之各垂直 位置設有複數個。又’利用可使整體混色均一之擴散板 φ 等，使用有效地混合各個LED之發光之光學部分等，藉此 設置一個光量或色度感測器33(33R、33G、33B)。 再者，於使用LED作為液晶用之背光光源之情形時，依 據配置上及形狀之限制，存有無法於發光二極體群3〇之附 近配置光量或色度感測器33之情形。光量或色度感測器33 配置於遠離發光二極體群30之位置之情形時，檢測自發光 二極體群30發出之光較弱，於配置於靠近發光二極體群刊 之位置之情形時，檢測自發光二極體群3〇發出之光較強。 • 於如此情形時’藉由光學仿真或標準發光二椏體之實測 等’算出光量或色度感測器33之特性，預先準備其校正 資料作為記憶體表格，依據校正值資料校正感測之光量次 ' 料，藉此可解決問題。 、 繼而’就驅動串列連接於水平方向之發光二極體群之 於 LED驅動電路3 1加以說明。再者’ LED驅動電跟1 背光驅動控制部1 8 0内。 略31包含 於圖1 2表示LED驅動電路3 1之電路構成例。 LED驅動電路3 1包含DC-DC轉換4 1 pi ' 、固定電阻 IOi845.doc 15 1312141 (Rc)42、FET43、PWM控制電路44、電容器45、採樣保持 用FET46、電阻47、保持時間電路48、記憶體49以及Cpu (Central Processing Unit，中央處理單元）5〇。 於LED驅動電路3 1，輸入溫度感測器3 2以及光量或色度 感測器33(33R、33G、33B)之檢測輸出值。 DC-DC轉換器41輸入自圖2所示之電源11〇產生之直流電 壓VIN，轉換輸入之直流電力且產生穩定之直流輸出電壓 Vcc。DC-DC轉換器41以自反饋端子vf輸入之電壓與輸出 電壓Vcc之電位差成為標準電壓值（Vref)之方式’產生穩定 之輸出電壓Vcc。再者，標準電壓值（Vref)自cPlj5〇供給。 串列連接之發光一極體群3〇之陽極側介以固定電阻（Rc) 與DC-DC轉換器41之輸出電壓Vcc之輸出端連接。又，串 列連接之發光二極體群3 〇之陽極側介以採樣保持用之 FET46之源極—汲極，連接mDC_Dc轉換器41之反饋端。 又，串列連接之發光二極體群30之陰極側介以FET43之源 極一汲極之間而連接於地線。 於FET43之閘極，輸入自PWM控制電路料產生之pwM信 號。FET43於PWM信號接通時其源極一汲極之間亦接通， 於PWM信號斷開時其源極一汲極之間亦斷開。因此， FET43於PWM信號接通時於發光二極體群3〇流通電流，於 PWMjg號斷開時流通於發光二極體群3〇之電流為〇。即， FET43於PWM信號接通時使發光二極體群3〇發光，於pwM 信號斷開時使發光二極體群3〇停止發光。 PWM控制電路44產生作為調整接通時間及斷開時間之占 101845.doc 16 1312141 空比之雙值信號的PWM信號。PWM控制電路44自CpU5〇 • 供給PWM控制值，並相應於該P WM控制值改變占空比。 電容器45設於DC-DC轉換器41之輸出端與反饋端之間。 電阻47連接於DC_DC轉換器41之輸出端與採樣保持用之 ' 叩丁46之閘極。 保持時間電路48輸入PWM信號，產生保持信號，該保持 k號於PWM信號之上升邊緣僅於特定時間斷開，於其他時 ^ 間接通。 於採樣保持用FET46之閘極，輸入自保持時間電路48輸 出之保持信號。採樣保持用邱丁46於保持信號斷開時其源 極一汲極之間接通，於保持信號接通時其源極—汲極之間 斷開。 曰 於如上所述之LED驅動電路31中，僅於自pWM控制電路 4 4產生之p W M信號接通之時間於發光二極體群3 〇流通電流 Iled。又，藉由電容器45、採樣保持用FET46以及電阻 _ 構成採樣保持電路。該採樣保持電路於PWM信號接通時對 發光二極體群30之陽極、即未連接有輸出電壓Vcc 一方之 • 固定電阻42之一端的電壓值進行採樣，並將其供給至1：)(：：_ DC轉換器41之反饋端。DC_DC轉換器41依據輪入至反饋 - 端之電壓值，使輸出電壓Vcc穩定，故而流通於固定電阻

Rc42以及發光二極體群3〇之電流之峰值設為固定。 因此，於LED驅動電路31中，於流通於發光二極體群％ 之電流ILED之峄值保持固定之狀態下，得以進行對應於 P WM信號之脈衝驅動。 101845.doc 13 1為]〇4423619號專利申請案 .中文說明書替換頁(97年12月） CPU50依據溫度感測器32及光量或色度感測器33(33R、 3 3G、3 3B)之兩者之檢測信號，以自背光裝置20發出之白 色光之色彩（色溫度及色度）及亮度設為固定之方式，調整 流通於發光二極體群30之電流量。 流通於發光二極體群30之電流量之調整，既可藉由改變 PWM控制值而調整流通於發光二極體群30之電流之占空， 亦可藉由改變施加於DC-DC轉換器41之標準電壓值（Vref) 而調整流通於發光二極體群30之電流之峰值，或者亦可藉 由該等方法之組合而進行調整。 以此方式依據溫度感測器32以及光量或色度感測器 33(33R、33G、33B)之兩者之檢測信號，CPU50進行發光 二極體群30之發光強度之反饋控制，藉此可於晝面内產生 均一之色度及亮度之白色光。 此處，就用以控制發光二極體之發光強度而使用溫度感 測器32之檢測輸出值之理由加以說明。

首先，就LED元件之溫度特性參照圖1 3至圖15之圖加以 說明。 圖13係表示紅（R)、綠（G)、藍（B)各LED元件之相對亮度 的圖。圖13之圖形於X軸方向表示LED元件溫度，於y軸方 向表示相對亮度，且將元件溫度30°C之點設為相對亮度 100%。 紅色（R)LED元件係AlInGaP(磷化鋁銦鎵）之4元素系之半 導體層狀構造，因能帶隙能量較低，故而高溫時有助於發 光之載體減少，因而發出之光量減少，作為LED元件之運 101845-971231.doc -18- 1312141 :溫度一般於Μ左右之狀態下，亮度值下降至25t作為 吊溫時之6〇%左右。又，紅色(R)led元件與其他顏色相比 相對於溫度之亮度值之變化較大。 另—方面，具有InGaN之3元素系之半導體層狀構造之綠 色⑹LED 70件及藍色⑻LED元件，與紅色⑻LED元件相 比波長較短’更加接近於紫色，纟而帶隙能量較大，難以 受到溫度之影響。 以此方式，LED元件之發光光量可知每種顏色中之溫度 特性不同。 圖14係表示對於紅色（R)、綠色⑹、藍色（B)各LED元件 1發光波長之亮度的圖。於圖14中，分別表示溫度為 〇C、25C、5G°C情形時的圖。再者，圖14之圖於χ轴方向 表示發光波長，於y軸方向表示發光輸出（亮度）。 如參照圖14可知，各LED元件不僅對於溫度之發光量 (以曲線包圍之部分之面積)產生變化，且溫度越高則越位 移至長波長側。特別是紅色（R)LED元件，相當於山形之頂 點（峰值）之波長（峰值波長）伴隨溫度升高較大地向長波長 側位移。 自上述圖13及圖14可知’刷元件於各色中其溫度特性 存有較大不同。具體地說，藍色WLED元件具有以下特 性：對於溫度變化之亮度值幾乎未變化，又，對於温度變 化之波長之變動亦較小’另-方面，紅色(R)⑽元件具有 以下特性·對於溫度戀>ί卜夕古疮//古 1 又化之冗度值較大，又，對於溫度變 化之波長之變動亦較大。 101845.doc 19 1312141 圖1 5係表示組合自具有上述特性之紅色（R)LEC)元件、 綠色（g)led元件、以及藍色（B)LEd元件發出之光，於背 光裝置20中光學性合成加法混色獲得白色光時，白色色度 (CIE色度座標顯示（x ’ y))之溫度偏差的圖。再者，圖15所 不之特性係停止根據溫度及色度感測器之光量反饋控制而 加以測定。如該圖15所示般，白色光之色度於溫度自35亡 向60C上升時，具有γ之偏差（々值）為+〇〇〇25，X之偏差 率（Δχ值）為-〇_〇1 5之偏差，且圖】4所示之對於紅色（r)led 元件之溫度變化之特性中，與相當於山形之頂點（峰值）之 波長（峰值波長）伴隨溫度升高向長波長側位移（移動）之傾 向一致。 LED元件具有如上述般之溫度特性。 如此般之LED兀件，溫度依存性較大，並且其特性因顏 色而不同。因此，CPU50為將自背光裝置2〇發出之白色光 之色彩（色溫度及色度）設為固定’必須使用溫度感測器Μ 進行控制。 °° 進而，CPU50為將自背光裝置2〇發出之白色光之色彩 (色溫度及色度)設為固定，必須通過光量感測器檢測紅 W、綠（G)、藍（B)各色之各發光光量，且综合性控制紅色 ⑻、綠色⑹、藍色(B)之發光光量…並非僅參照紅色 (R)之光量感測器之輸出反饋控制紅色（R)之發光光量，且 必須參照含有其他顏色之所有顏色(紅色(R)、綠色二： ，(B))之光量感測器之輸出，反饋控制紅色⑻之發光： 量 ° !〇1845，doc -20- 1312141 因此’ CPU50依據如下述數 式（）所不之3列x3行之行 歹·！次异式而進行演算综合

、不口庄凋整各色（R、G、B)之LED 元件之發光光量。 [數學式1]

Y Z mv %3丫1/·、 m2' ^22 W23 Lg .m3\ W32 m33^^Lb (1)

行列式A 於數學式（1)中，”X”、”Y”、”7"矣 Z表不自背光裝置2〇發出 之光之色度座標。χ，於數學式⑴中，"Lr"係光量或色度 感測器33之紅色成分之檢測輸出纟，"Lg"係光量或色度感 測器33之綠色成分之檢測輸出值，” Lb，，係光量或色度感測 器33之藍色成分之檢測輸出值。 又’含有作為數學式⑴之左邊之前段之行列的3列^行 之係數m<SUB>xy</SUB>之行列式a，係乘以光量或色度 感測器33之檢測輸出值（Lr、Lg、Lb)之係數之行列式。（再 者，m之下標添加字X係1、2、3 ’表示該係數之列番號，y 係1、2或3，表示該係數之行.號）。該行列式八較理想地 應以常數表示。然而，如上所述般實際上各色led元件具 有溫度特性，故而行列式A採用將如下述數學式（2)所示之 3列χ3行之常數j<SUB>Xy</SUB>表示之行列式c、與將用 以抵消溫度特性之LED元件之溫度τ作為變數之函數 k<SUB>xy</SUB>(T)之行列式B進行乘法運算者。 [數學式2] 101845.doc 21 (2) 1312141 mU ^12 ^ (, · · Λ Ju 7l2 J\3 f^(T) ku(T) k^T)) 坩21所22所23 二 Jd J22 J23 kn{T) k22(T) k2i(T) 丨 w32 m33) Jyi U丨⑺帥⑽

行列式C 行列式B 即，於CPU50中，一併使用光量或色度感測器33之檢測 輸出（Lr、Lg、Lb)與溫度感測器32之檢測輸出（τ)，依據上 述數學式（1)進行將白色光之色彩（色溫度及色度）設為固定 之反饋控制。

再者’作為行列式Β之構成要素之函數 k<SUB>xy</SUB>(T)以及作為行列式C之構成要素之係數 jxy於工廠出貨前事先藉由實驗或測定算出且儲存於作為 非揮發性記憶體之記憶體49中。 進行上述演算以及控制之CPU5〇之具體動作係如下所 述0 CPU50於背光裝置2〇之動作中，適當（例如以固定期間 為單位或平常）進行該背光裝置20之色度以及亮度之調整 控制。 CPU50開始進行背光裝置2〇之色度以及亮度之調整控制 之後，讀出溫度感測器32以及光量或色度感測器33之輸 出，亚且自記憶體49讀出函數kxy(T)及係數。 CPU50將藉由溫度感測器32檢測之溫度代入於上述數學 式⑴及數學式⑺之T中，並且將光量或色度感測㈣之檢 測值代人上述數學式⑴及數學式（2)之Li·、Lg、Lb中，從 而r出者光裝置20之各色之色度（X、γ、z)。 而且，CPU50以該算出之色度（χ、γ、z)成為某特定之 I0I845.doc -22^ 1312141 设疋值、例如於工廢出貨前設定為理想值並儲存於記憶體 49等之值的方式，調整流通於各色LED元件之電流量 (PWM占空或峰值）。 : 藉此，CPlJ5〇可將自背光裝置20發出之白色光之色彩 * (色溫度及色度）通常設定為固定。 圖16A係表示未進行藉由溫度感測器32之反饋控制，而 僅通過光量或色度感測器33進行色度控制時（先前方法之 φ 情形）的自背光裝置20發出之白色色度（CIE色度座標顯示 (x，y))之溫度偏差的圖。又，圖16B係表示進行藉由溫度感 測器32及光量或色度感測器33之兩者之反饋控制，從而進 行色度控制之情形時（本發明之方法之情形）的自背光裝置 20發出之白色色度（CIE色度座標顯示（x，y))之溫度偏差的 圖。 如圖16A所示般，於僅通過光量或色度感測器33進行色 度控制之情形時’自25。(：至50。(：之偏差係值為 • +0·0010，Δχ值為-ο·0015，與圖丨5所示之特性相比Ay值中 改善1/5，Δχ值中改善1/1〇。 進而，如圖16Β所示般，進行藉由溫度感測器32以及光 量或色度感測益3 3兩者之反饋控制，從而進行色度控制之 - 情形時’自25 C至50°C之偏差係Ay值為+0.0005，Δχ值 為-0.0005，與圖15所示之特性相比，勿值中改善1/2之特 性’ Δχ值中改善1 /3之特性’從而特性得以進一步改善。 如上述般藉由本發明適用之背光裝置2〇，基於溫度感測 态32及光量或色度感測器33(33R、33G、33Β)之兩者之檢 101845.doc -23- 1312141 測信號，將發出之白色光之色彩（色溫度及色度）及亮度設 為固定，故而可發出精度非常高且穩定之色彩之光。 繼而’就背光驅動控制部18〇之構成加以說明。背光驅 動控制部1 80如圖17所示般，具備上述複數個LED驅動電 路3 1，其自將交流電壓轉換為直流電壓之電源丨1〇供給電 壓，且驅動發光二極體群3 〇。 再者，於圖17中，gl群表示包含紅色（R1)發光二極體群 30、綠色（G1)發光二極體群3〇以及藍色（B1)發光二極體群 30之最上段一列之群。以群表示包含紅色（R2)發光二極體 群30、綠色（G2)發光二極體群3〇以及藍色（B2)發光二極體 群30之gl的下一列之群。又，圖14係模式性表示將pwM信 號供給至各列發光二極體群3〇時之驅動寬度之差異的圖。 此處就藉由者光驅動控制部1 8 0對發光二極體群3 〇進 行之PWM驅動動作加以說明。 首先，著眼於藍色（B)LED元件。藍色（]8)1^1)元件因發 光效率存有難題，故而使PWM信號之接通期間長於紅色 (R)LED元件以及綠色（G)LED元件’則可補充不足之光 量。又，gl列之Blp之PWM信號與g2列之B2p之pWM信號 之振動寬度幾乎無差異。其原因在於，gl列與g2列中，gi 列較g2列更加位於顯示器之上方且溫度較高，但著眼於因 溫度依存而發光量變化較小之藍色（B)LED元件，故而無需 使驅動寬度產生變化。 繼而，著眼於紅色（R)LED元件。紅色（R)LEDs件因發 光效率良好，故而PWM信號之接通期間比藍色（b)led元 I01845.doc •24- 1312141 •^豆 〇 g1列之Rip之PWM信號與g2列之R2p之PWM信 號之驅動寬度的差異k變大。其原因在於，gl列與g2中， gl歹Jkg2列更加位於顯示器之上方且温度較高，且著眼於 因溫度依存而發光量變化較大之紅色⑻LEDS件，故而必 、吏驅動寬度產生變化。背光驅動控制部1於溫度較高 g列中現與其他列之群之光量平衡，以pwM信號 之脈衝寬度增大之方式而驅動。 月光驅動控制部18〇為使顯示器之溫度分佈均一，使用 就之接通期間之差作為使發光量變化之方法，藉此 可確保顯示器内之溫度特性之均一性。 、羞而，以了就用以協調各色之調整分辨率之動作加以說 明。 圖18係關於pWM信號之分辨率而表示之波形圖。圖18八 表示供給至紅色（R)發光二極體群3〇之pWM信號之波形 圖圖表不供給至綠色（G)發光二極體群3〇之？评]^信 號之波形圖，圖18(C)表示供給至藍色（B)發光二極體群3〇 之PWM信號之波形圖。 為獲得特定白色光而調整自紅色（R)LED元件發出之 光、自綠色（G)LED元件發出之光以及自藍色（b)led元件 發出之光的混合比，其結果如圖〗8所示般，於係供給至藍 色（B)發光二極體群30之PWM信號之脈衝寬度為 256(100%)、供給至綠色（G)發光二極體群3〇ipwM信號之 脈衝寬度為191(約75%)、供給至紅色（R)發光二極體群°3〇 之PWM信號之脈衝寬度為126(50%)之混合比時，可獲得特 101845.doc -25· 1312141 定白色光。 又’於上述例巾’將供給至各發光二極體群30之PWM信 號之脈衝寬度之調整寬度設為8⑽之情形時，如圖18所示 般供、。至皿色⑻發光二極體群⑼之請⑷言號之脈衝寬 度之肩正寬度的自由度通過1/256 Step加以調$，而供給 至紅色（R)發光二極體群3G之ρ·信號之脈衝寬度之調整 幅度的自由度僅可通過約其一半之1/126㈣加以調整。 又’產生以下問題，供給至s色（B)發光二極體群％之 PWM信號之脈衝寬度之i叫係供給至紅色⑻發光二極體 群30之PWM信號之脈衝寬度之i〜的一倍，其係自確保 s周整精度方面之問題 為避免該問題’必須提高調整寬度之分辨率。例如，存 有將供給至藍色（B)發光二極體群取請⑷言號之脈衝寬 度的調整寬度設為10 bii之方法，因每個發光二極體群％ 之調整步驟中存有差異，原理上並未得収善，故而PWM 信號之接通期間之差異達雜％時，紅色（R)發光二極體群 3〇所共有之PWM信號之脈衝寬度的調整寬度惡化為近们 又’調整分辨率為1〇 bit以上時，進行處理之轉換器 导成為價袼昂貴之物，從而裝置自身之價格亦提高。 因此，背光驅動控制部180如圖19所示般，以供給至各 發光二極體群3〇之顺信號之調整幅度幾乎一致(例如8 方式，調整自DC__換器供給至各發光二極體群 =#“固定電流值職)的峰值。再者，於圖心表示 ^至紅色⑻發光二極體群心觸信號之波形圓，圖 101845.doc -26- 1312141 19B表示供給至綠色（G)發光二極體群3〇之PWM信號之波 形圖’圖19C表示供給至藍色⑻發光二極體群3〇之？龍信 號之波形圖。 ° 背光驅動控制部180例如將自DC_DC轉換器供給至各發 光二極體群3〇之信號進行PAM(Pulse AmpHtude

Mod一’脈幅調變)調整，藉此調整供給至各發光二極 體群3〇之固定電流值ILED之蜂值。因此，背光驅動控制部 刪於供給至各發光二極體群3〇之信號，於時間方向、 峰值方向進行調整，藉此可確保調整時之精度，亦可維持 各發光二極體群30之調整精度之平衡。 &處m給至發光二極料取信 之具體例係如下所^圖？ΛΑ ± # . ,5 ^ 圖2〇Α表示調變時間方向（PWM調

幻振心方向不變（固定），gpL 情形時的信號波形…圖2ftr本 蜂值電…之 内），僅钢^ 圖2〇C表示固定時間方向（PWM方 向），僅调變振幅方向 刀 示調變時間方向，亦^變；：時 形。又，圖細表 再者，背光之情形時之信號波形。 等調整心Γ 180例如於有意識地通過白平衡

寻《周i冗度之情形時， 丁 W 於緒正因顯示器之、、”八：夺間方向之調變(PWM)，又’ 可進行振巾5方6〜 決定之發光輸出平衡時’亦 仃振巾田方向之調變(PAM)。 以此方式構成之本 ⑽於調整構成背光部2之發光二極動控制部 以調整之分辨率於 "4之叙光動作時， 方式’於振幅方向及時間〜 成為均一之 °仃调整，故而可進行高精 10l845.doc -27- 1312141 度之調整。 又，本發明《<背光,驅動控制部18〇適當地檢测出自 顯示n之上部至下部之溫度分佈’依據該檢測結果進行振 幅方向之調整，進行供給至發光二極體群取電流值之争 值控制’故而可消除因顯示器<溫度分佈而產生之顯示 均。 、 再者’業者明白··本發明並非限定於參照圖示加以說明 之上述實施例’於未脫離附加之請求範圍旨之前提 下，可進行各種變更、置換或其同等之方法。 【圖式簡單說明】 圖1係模式性表示適用本發明之背光方式之彩色液晶顯 示裝置的立體圖。 ’’ 圖2係表示彩色液晶顯示裝置之驅動電路之結構圖。 圖3係表示構成彩色液晶顯示裝置之背光裝置中所使用 之發光二極體之配置例的平面圖。 圖4係藉由電性電路圖符號之二極體標記模式性表示連 接發光二極體之配置例中的各發光二極體之形狀的圖。 圖5係以各色之發光二極體之個數圖案標記並模式性表 不早位單元的圖，該單位單元分別使用2個紅色發光二極 體、綠色發光二極體以及藍色發光二極體，且將合計_ 發光二極體排列成一行。 圖6係以發光二極體之個數圖案標記並模式性表示連續 連接3個基本單位之單位單元4之情形的圖。 圖7係槟式性表示實際構成背光裝置之光源之發光二極 101845.doc -28· 1312141 體之連接例的圖。 圖8係模式性表示背光裝置中所使用之發光二極體 接例的圖。 圖9係模式性表示顯示裝置之溫度分佈的圖。 圖〗〇係重疊並模式性表示背光裝置中發光二極體之連接 狀態與顯示裝置之溫度分佈之圖。 圖11係用以說明自一個溫度感測器與溫度分佈圖案推測 各位置之溫度之處理的圖。 “ 圖12係表示驅動發光二極體之驅動電路之結構圖。 圖13係用以說明自各LED元件發出之光之溫度特性的 圖。 圖14係表示對於各LED元件之溫度變化之波長變化與其 伴隨之亮度之特性的特性圖。 圖15係表示組合自各LED元件發出之光，於背光部光學 上合成加法混色獲得白色光時之白色色度之偏差的圖。 圖16A及圖16B係表示藉由進行光學性之光輸出平衡而 獲得之資料的圖。 圖1 7係表示背光裝置之構成之結構圖。 圖1 8 A、圖1 8B以及圖1 8C係用以說明p WM信號之分辨率 的圖。 圖19A、圖19B以及圖19C係表示供給至各色LED元件群 之PWM信號之波形的圖。 圖20A、圖20B以及圖20C係表示供給至各色lED元件群 之P W Μ信號之具體波形之一例的圖。 101845.doc -29. 1312141

【主要元件符號說明】 1 紅色發光二極體 2 綠色發光二極體 3 藍色發光二極體 4, 4-1，4-2 單位單元 10 透過型彩色液晶顯不面板 11 TFT基板 12 對向電極基板 13 扭曲向列型液晶 14 信號線 15 掃描線 16 薄膜電晶體 17 像素電極 18 對向電極 19 彩色過渡器 20 背光裝置 21 光源 22 波長選擇過濾器 30 發光二極體群 3 1 LED驅動電路 32 溫度感測器 33 光量或色度感測器 41 DC-DC轉換器41 42 固定電阻 101845.doc -30- 1312141

43 FET

44 45 46 47 48 49 50 100 110 120 130 140 150 160 170 180 200 B G

R PWM控制電路 電容器 採樣及保持用之FET 電阻 保持時間電路 記憶體 CPU(中央處理單元） 彩色液晶顯示裝置 電源部 X驅動器電路 Y驅動器電路 輸入端子 RGB製程處理部 圖像記憶體 控制部 背光驅動控制部 驅動電路 藍色 綠色 紅色 101845.doc

Claims (1)

1312141 十、申請專利範圍： 1· -種驅動裝置’其係含有針對各3原色縱列連接有複數 個LED (Ljghi Emissi〇n Di〇de，發光二極體）元件之咖 凡件群的背光單元所用者，其特徵在於··具備 信號產生機構，其產生任意振幅之信號， 。调整機構，其依據藉由上述信號產生機構產生之信 號，調整上述LED元件群之發光量， ° I電麼施加機構’其針對各上述咖元件群施加特定電 發光量檢測機構’其相應於藉由上述電虔施加機構施 加之電壓，檢測自上述LED元件群發出之光量， 溫度檢測機構，其檢測上述LED元件群之溫度，以 =制機構’其依據藉由上述發光量檢測機構檢測之: 光量與藉由上述溫度檢測機構檢測之溫度，控制上2 號產生機構。 ·"述信 2. 3. 如請求項1之驅動裝置，其中上述信號產生機 PWM (Pulse Width M〇duiati〇n，脈寬調變）信號。王 ::求項1之驅動裝置，其中上述發光量。機 3有任意原色之LED元件之上述LED元件群發 量。 3死 4·如請求項〗之驅動裝置’其中進而具備振幅調整機構， 其相應於藉由上述溫度檢測機構檢測之溫 ， 電流值之振幅， &嗎整固定 上述電壓施加機構依據自上述調整機構供給 — ”、、°之固定電 101845.doc 1312141 流值，而改變針對各上述LED元件群而施加之電塵。 5.如請求項！之驅動裝置，其㈣而具備選擇機構，且對 應於藉由上述溫度檢_構檢測之温度，選擇構成爲 背光單元之LED元件群， 上述調整機構依據藉由上述信號產生機構產生之， 號’調整藉由上述選擇機構選擇之咖元件群之發光 量。 6· 如請求項1之驅動装詈，1 ώ ' 戒置其中進而具有記憶校正資料之 記憶體，該修正資料校正應於配置有上述LED元件之位 置’藉由上述發光量檢測機構檢測之自該LED元件發出 之光量， —上述控制機構依據藉由記憶於上述記憶體之上述校正 資料而权正的上述發光量與藉由上述溫度檢測機構檢測 之溫度，控制上述信號產生機構。 如印求項1之驅動裝置’其中進而具備記憶體表格，為 使上述該發光量檢測機構於遠離LED元件群之位置而配 置之情形時，較弱地檢測自LED元件群發出之光，於靠 近LED兀件群之位置而配置之情形時，較強地檢測自 LED %件群發出之光，以此方式於其中記憶藉由特定實 測方法而獲得之校正值資料， 、；上述控制機構依據記憶於上述記憶體表格之校正值資 料說正藉由上述發光量檢測機構檢測之發光量，並依 據杈JL後之發光量與藉由上述溫度檢測機構檢測之溫 度，而控制上述信號產生機構。 101845.doc 1312141 8.如明求項1之驅動裝置，其中進而具備調整機構與記憶 _ 體表格，該調整機構適當調整各LED元件之光量比，該 ； S己憶體表格於藉由上述調整機構獲得白色光時，將任意 . 一色作為標準，記憶該一色之溫度資訊、以及藉由特定 實測方法獲得之校正值資料， 上述控制機構依據記憶於上述記憶體表格之校正值資 料，杈正藉由上述發光量檢測機構檢測之發光量，並依 • 據校正後之發光量與藉由上述温度檢測機構檢測之溫 度，而控制上述信號產生機構。 9· 一種背光單元之驅動方法，該背光單元係含有針對各3 原色縱列連接有複數個LED (Light Emission Diode)元件 之LED元件群者，其特徵在於：具備 電壓施加步驟，其以上述LED元件各群施加特定電 壓， 發光量檢測步驟，其相應於藉由上述電壓施加步驟施 • 加之電壓’檢測自上述led元件群發出之光量， 溫度檢測步驟’其檢測上述LED元件群之溫产， 信號產生步驟，其依據藉由上述發光量檢測I驟檢測 之發光量與藉由上述溫度檢測步驟檢測之溫度，產生任 意振幅之信號，以及 調整步驟，其依據藉由上述信號產生步驟產生之信 號，調整上述LED元件群之發光量。 10.如請求項9之驅動方法，其中上述信號產生步驟產生 PWM (Pluse Width Modulation)信號。 101845.doc 1312141 11. 如清求項9之驅動方法，其中上述發光量檢測步驟檢測 自含有任意原色之LED元件之上述LED元件群發出之光 量 0 12. 如e青求項9之驅動方法，其中進而具備振幅調整步驟， 其相應於藉由上述溫度檢測步驟檢測之溫度，調整固定 電流值之振幅， 上述電壓施加步驟依據自上述調整步驟供給之固定電 流值’改變針對各上述LED元件群而施加之電壓。 1 3 _如，青求項9之驅動方法，其中進而具備選擇步驟，其相 應於藉由上述溫度檢測步驟檢測之溫度，選擇構成上述 背光單元之LED元件群， 上述調整步驟依據藉由上述信號產生步驟產生之信 號，調整藉由上述選擇步驟選擇之lED元件群之發光 量。 1 4.如凊求項9之驅動方法，其中進而具備校正步驟，其校 正對應於配置有上述LED元件之位置，藉由上述發光量 檢測步驟檢測之自該LED元件的上述發光量， 上述信號產生步驟依據藉由上述校正步驟校正之發光 量與藉由上述溫度檢測步驟檢測之溫度，產生任意振幅 之信號。 1 5.如请求項9之驅動方法，其中進而具備校正步驟，基於 為使通過上述發光量檢測步驟檢測之自LED元件群發出 之光量的感測器於遠離LED元件群之位置配置之情形 時，較弱地檢測自LED元件群發出之光，而於靠近le = I01845.doc 1312141 元件群之位置配置之情 發出之光，而記憶有藉1:’較強地檢測自LED元件群 料的記憶體表格之校正值^貫測方錢#之校正值資 之發光量， 值貝料，校正自上述感測器獲得 量號產生步驟依據藉由上述校正步驟校正之發光 上述溫度檢測步驟檢測之溫度，產生任意振: 9之驅動方法’其中進而具備調整步驟與校正 調❹驟適當調整各色LED元件之光量比，該 〆驟於糟由上述調整步驟獲得白色光時，將任音之 二料標準’依據其-色之溫度資訊以及記憶㈣： 測方法獲得之校正值資料的記憶體表格之校正 父正藉由上述發光量檢測步驟檢測之發光量， 旦=信號產生步驟依據藉由上述校正步驟校正之發光 由上述溫度檢測步驟檢測之溫度，產生任意振幅 之化逮。 101845.doc