TWI335472B - Backlight device, method of driving backlight and liquid crystal display apparatus - Google Patents

Backlight device, method of driving backlight and liquid crystal display apparatus Download PDF

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TWI335472B
TWI335472B TW094140662A TW94140662A TWI335472B TW I335472 B TWI335472 B TW I335472B TW 094140662 A TW094140662 A TW 094140662A TW 94140662 A TW94140662 A TW 94140662A TW I335472 B TWI335472 B TW I335472B
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Kenichi Kikuchi
Kimio Hatajiri
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Sony Corp
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Description

1335472 (υ 九、發明說明 對相關申請案之交互參考： 本發明含有與在2004年U月19日提出申請於日本 專利局中之日本專利申請第 JP 2004-336572號案和在 2005年8月1〇曰提出申請於日本專利局中之日本專利申 請第：ΪΡ 2005-232385號案相關的標的物，其整個內容在此 被倂入當作參考資料》
【發明所屬之技術領域】 本發明係有關設置於非發射式傳輸（^31151^551〇11)顯示 器之背側上的背光裝置、背光之驅動方法及液晶顯示設備 【先前技術】 做爲液晶面板之背光，使用螢光管之冷陰極螢光燈 Φ (CCFL)型背光已經成爲主流。但是，無水銀產品之需求已 經根據環境因素而持續增加，近年來，這些需求已經提高 了對以發光二極體（LEDs)做爲光源來取代cCFLs的期望。 特別是’一種方法係適合來達成諸顏色之間的平衡，而在 此方法中，紅色、綠色及藍色之主要顔色LEDs的各者係 單獨使用，且諸主要顏色在光學上遭受到加色混合，藉以 獲得白色。因此，已經對電視使用加強硏究利用此方法。 如果使用LEDs做爲背光之光源，供應至一個顔色之 L E D s的電流必須和供應至其他顏色之l E D s的電流無關， 1335472
這是因爲紅色、綠色及藍色 LEDs具有不同的發光 (luminous)效率。除此之外，LED之半導體組成係視LED 的顏色而不同。因此，供應至一元件的電壓及功率耗損對 各顏色來說也不一樣。此外，當使用LEDs做爲背光之光 源時，從真正的成本之觀點來看，不可能單獨驅動各顏色 的LEDs(舉例來說，參考日本專利公告第JP 200 1 -2 72 9 3 8 號案）。 在如此之使用紅色、綠色及藍色led s做爲光源的背 光中，這些顏色的光線必須以一定的比率來予以光學地合 成，藉以產生總是具有一定的色品彩度（chromaticity)之白 光。因此，紅色、綠色及藍色用的光感測器被用來感測相 對應顏色之發光功率，並且藉由反饋控制來調整被施加於 個別顏色之LEDs的電流。因而，以一定的比率合成之紅 色、綠色及藍色光線，以將合成之光調整成具有一定的色 品彩度之白光。 但是，如果對如此之反饋控制反應的速度高，則色品 彩度經常改變，且這些改變很容易被使用者認出。爲了避 免頻繁的色品彩度改變之缺點，典型上，對反饋控制反應 的速度被設定爲低。因此，在啓動背光時，不能夠期望藉 由如此之反饋控制的色品彩調整。 因此’在如此之使用LEDs做爲光源的背光中，事先 爲紅色、綠色及藍色之各者計算初始電流量（舉例來說， 脈波寬度調變（PWM)的作用比（duty ratio))，並且在啓動之 後立即以初始電流量來驅動各顏色之LEDs，這些初始電 (3) 1335472 流係依據，舉例來說，在其工廠裝運前之背光的特性來予 以計算的。這些量的適當設定能夠縮短從啓動開始直到所 發射之一定色品彩度之白光的色品彩度收斂（convergence) 爲止之時間週期。 如果初始電流量並未被適當地設定，且因此直到一定 色品彩度之收斂爲止的時間週期長，則發生一種現象，其 中，起初粉紅色被顯示於螢幕上，之後顏色逐漸趨近白色 【發明內容】 當使用LEDs做爲背光之光源時，使用大量的LEDs。 因此，LEDs的溫度在緊接著啓動背光之後與在恆定的操 作狀態（溫度係固定的狀態）中之間存在有很大的不同。除 此之外，LED之光學特性明顯地隨溫度而改變。因此，緊 接著啓動背光後之LEDs的光學特性與在恆定的操作狀態 φ 中之LEDs的光學特性大大地不同。 因此，即使在啓動時供應至LEDs之適當的初始電流 量被事先計算，如果在啓動時的溫度改變，則所計算出之 數値並不是適當的數値，此溫度變化妨礙了從啓動開始直 到色品彩度收斂爲止之時間週期的縮短。 鑒於上述過去的情況而提出本發明，且本發明之目的 在於提供一種使用LEDs，並且能夠防止從裝置的啓動開 始直到所發射之一定色品彩度之白光的色品彩度收斂爲止 之時間期週的延長，不論在啓動時的溫度爲何之背光裝置 -7- (4) 1335472 、背光之驅動方法及液晶顯示設備。 本發明之一態樣爲提供一具有至少三顏色之多個發光 二極體做爲光源的背光裝置，該背光裝置合成發射自各顔 .色之發光二極體的光以產生白光，並且自顯示單元之背側 發射所產生之白光，該背光裝置包含一感測光源之溫度的 溫度感測器，及供應電流至各顏色之發光二極體以驅動發 光二極體的驅動控制機構，此背光裝置也包含儲存用於各 φ 顏色之發光二極體的初始電流量及用於初始電流量的修正 量之儲存機構，該修正量係視溫度而定。當啓動背光裝置 時，驅動控制機構根據由溫度感測器所感測到之値來計算 修正量，驅動控制機構將所計算出之修正量加到各顏色之 發光二極體的初始電流量，並且以經修正之初始電流量來 起動各顔色之發光二極體。 本發明之另一態樣爲提供一具有紅色、綠色及藍色之 發光二極體做爲光源的背光裝置，該背光裝置合成發射自 φ各顏色之發光二極體的光以產生白光，並且自顯示單元之 背側發射所產生之白光，該背光裝置包含一感測白光之色 品彩度的色品彩度感測器，及一感測光源之溫度的溫度感 測器，該背光裝置也包含供應電流至各顔色之發光二極體 以驅動發光二極體，並且根據由色品彩度感測器所感測到 之値而對各顏色之發光二極體實施電流量之反饋控制，以 使白光具有一定之色品彩度的驅動控制機構，該驅動控制 機構使流經藍色之發光二極體的電流量固定，並且調整流 經紅色和綠色之發光二極體的電流量，藉以實施反饋控制
-8- ''<r. (5) 1335472 而使得白光具有一定的色品彩度。 本發明之又一態樣爲提供一具有至少三顔色之多個發 •光二極體做爲光源的背光裝置之驅動方法，該背光裝置合 -成發射自各顏色之發光二極體的光以產生白光，並且自顯 示單元之背側發射所產生之白光。該方法包含儲存用於各 顏色之發光二極體的初始電流量及用於初始電流量的修正 量之步驟，該修正量係視溫度而定。該方法也包含當啓動 φ 背光裝置時，根據由感測光源之溫度的溫度感測器所感測 到之値來計算修正量，並且將所計算出之修正量加到各顏 色之發光二極體的初始電流量。該方法包含另包含以經修 正之初始電流量來起動各顏色之發光二極體，並且根據由 感測白光之色品彩度的色品彩度感測器所感測到之値而對 各顏色之發光二極體實施電流量的反饋控制，以使白光具 有一定的色品彩度。 本發明之再一態樣爲提供一具有紅色、綠色及藍色之 • 發光二極體做爲光源的背光裝置之驅動方法，該背光裝置 合成發射自各顔色之發光二極體的光以產生白光，並且自 顯示單元之背側發射所產生之白光。該方法包含根據由感 測白光之色品彩度的色品彩度感測器所感測到之値而對各 顏色之發光二極體實施電流量的反饋控制，以使白光具有 一定的色品彩度之步驟，使流經藍色之發光二極體的電流 量固定，並且調整流經紅色和綠色之發光二極體的電流量 ，藉以實施反饋控制而使得白光具有一定的色品彩度。 本發明之仍一態樣爲提供一包含一透明彩色液晶顯示 -9- (6) 1335472 面板及一具有至少三顏色之 光裝置之液晶顯示設備，該 發光二極體的光以產生白光 _ 所產生之白光。該透明彩色 彩色液晶顯示面板之背側之 背光裝置包含一感測光源之 白光之色品彩度的色品彩度 φ 應電流至各顏色之發光二極 制機構，及儲存用於各顔色 用於初始電流量的修正量之 而定。當啓動背光裝置時， 器所感測到之値來計算修正 算出之修正量加到各顏色之 且以經修正之初始電流量來 後，驅動控制機構根據由色 φ對各顏色之發光二極體實施 具有一定的色品彩度。 本發明之還一態樣爲提 面板及一具有紅色、綠色及 背光裝置之液晶顯示設備， 之發光二極體的光以產生白 射所產生之白光。該透明彩 明彩色液晶顯示面板之背側 該背光裝置包含一感測白光 多個發光二極體做爲光源的背 背光裝置合成發射自各顔色之 ，並且自顯示單元之背側發射 液晶顯示面板係以來自該透明 所產生之白光來予以照射。該 溫度的溫度感測器，及一感測 感測器，該背光裝置也包含供 體以驅動發光二極體的驅動控 之發光二極體的初始電流量及 儲存機構，該修正量係視溫度 驅動控制機構根據由溫度感測 量，驅動控制機構然後將所計 發光二極體的初始電流量，並 起動各顏色之發光二極體。之 品彩度感測器所感測到之値而 電流量之反饋控制，以使白光 供一包含一透明彩色液晶顯示 藍色之發光二極體做爲光源的 該背光裝置合成發射自各顏色 光，並且自顯示單元之背側發 色液晶顯示面板係以來自該透 之所產生之白光來予以照射。 之色品彩度的色品彩度感測器 -10- (7) 1335472 ，及一感測光源之溫度的溫度感測器，該背光裝置也包含 供應電流至各顏色之發光二極體以驅動發光二極體，且根 據由色品彩度感測器所感測到之値而對各顏色之發光二極 _ 體實施電流量之反饋控制，以使白光具有一定之色品彩度 的驅動控制機構，該驅動控制機構使流經藍色之發光二極 體的電流量固定，並且調整流經紅色和綠色之發光二極體 的電流量，藉以實施反饋控制而使得白光具有一定的色品 籲彩度。 本發明之諸態樣能夠縮短從啓動背光裝置開始直到所 發射之一定色品彩度之白光的色品彩度收斂爲止之時間週 期，不論當裝置被啓動時的溫度。 【實施方式】 下面將參照伴隨之圖形來詳細敘述本發明之實施例。 本發明被應用於具有背光型液晶顯示單元1之彩色液 ®晶顯示設備，而背光型液晶顯示單元1具有，舉例來說， 顯示於圖1中之結構。 (液晶顯示單元之結構） 液晶顯示單元1包含一透明彩色液晶顯示面板10及 ''設置於透明彩色液晶顯示面板1 〇之背側上的背光裝置 2 0 « (面板） -11 - (8) 1335472 透明彩色液晶顯示面板1 0包含一 TFT基板1 1、一彼 此面對之對向電極基板12、及一具有，舉例來說，包圍在 TFT基板1 1與對向電極基板1 2間之間隙中的扭轉向列 . (twisted-nematic)(TN)型液晶之液晶層13。在TFT基板11 上所形成者爲被配置成矩陣之訊號線1 4、掃描線〗5、做 爲配置在訊號線1 4與掃描線I 5間之交點處的切換元件之 薄膜電晶體16、和像素電極17，薄膜電晶體16依序被掃 φ 描線15所選擇，並且寫到供應自訊號線14之像素電極17 視頻訊號。一對向電極18和一濾色器19被形成在對向電 極基板12之內表面上。 在液晶顯示單元1中，具有如此之結構的透明彩色液 晶顯示面板10被插在兩個偏光板（polarizing plates)之間 ，藉由主動矩陣方法來驅動液晶顯示單元1，而同時背光 裝置2 0自彩色液晶顯示面板1 0的背側發射白光，藉以達 成所想要的全色視頻顯示。
(背光） 背光裝置20包含一光源2〗及一波長選擇過濾器22, 背光裝置2 0從彩色液晶顯示面板1 〇的背側，經由波長選 擇過濾器22而以發射自光源2 1之光來照明彩色液晶顯示 面板1〇。如此之背光裝置20爲一直接在下方型（directly-under type)背光，其係設置在透明彩色液晶顯示面板10 的背面上，並且直接從彩色液晶顯示面板1〇之背面的下 方照明彩色液晶顯示面板1 〇。 -12- 1335472
大量的發光二極體（LEDs)3被設置在背光裝置20的光 源21中，背光裝置20輸出發射自LEDs之光。設置在光 源21中的是用來發射紅光之大量的LEDs 3R、用來發射 _ 綠光之大量的LEDs 3G、及用來發射藍光之大量的LEDs 3B，光源21使紅色、綠色及藍色光線混合以產生白光， 並且發射此白光至彩色液晶顯示面板1 〇。 舉例來說，LEDs 3在背光裝置20的光源2]中之配 置係如下。 起初，如圖2所示，配置兩個紅色LEDs 3R、兩個綠 色 LEDs 3G、及兩個藍色 LEDs 3B，明確地說，此六個 LEDs被串列配置而構成一單位晶胞（2 G 2R 2B)。而後， 三個單位晶胞（2 G 2R 2B)被橫向地配置而構成一中間單位 晶胞（6G 6R 6B)。此中間單位晶胞（6G 6R 6B)沿著水平方 向被串列耦接，如圖3所示，串列耦接之晶胞的群組被配 置遍及在垂直方向上以覆蓋整個螢幕。
LEDs之如此配置讓來自紅色、綠色及藍色LEDs之三 種顏色的光能夠混合，而因此能夠發射良好平衡的白光。 LEDs之配置並不限於圖2及圖3所示之配置，而是可以 使用任何配置，祇要能確保良好平衡的顏色混合。 (彩色液晶顯示設備的整個組態） 圖4例舉彩色液晶顯示設備3 0之整個組態的實例。 彩色液晶顯示設備30包含一用以供應彩色液晶顯示 面板10及背光裝置20之驅動電壓的電源單元31、驅動彩 -13- (10) 1335472 色液晶顯示面板10之X驅動器32和γ驅動器33，彩色 液晶顯示設備30也包含一經由輸入端子34而外部供應有 視頻訊號之RGB處理單元35、被耦接至RGB處理單元35 . 之一視頻記憶體3 6、一控制單元3 7、和一用來控制背光 裝置20之驅動的背光驅動控制單元38。 經由輸入端子34所輸入之視頻訊號係藉由RGB處理 單元35而遭受到訊號處理，例如，色度（chroma)處理。此 φ 外，訊號係從組合（composite)訊號而被轉變成適合於彩色 液晶顯示面板1 〇之驅動的RGB分離訊號，而後被供應至 控制單元3 7，且經由視頻記億體3 6而被供.應至X驅動器 32，控制單元37依據RGB分離訊號而以預定的時序來控 制X和Y驅動器3 2及3 3，因而以經由視頻記億體3 6而 被供應至X驅動器32之RGB分離訊號來驅動彩色液晶顯 示面板1 〇，藉以依據RGB分離訊號來顯示視頻。 除此之外，如圖4及圖5所示，彩色液晶顯示設備3 0 φ包含一溫度感測器4 1、一發光功率/色品彩度感測器42、 及一用來冷卻背光裝置20之溫度的冷卻風扇43。溫度感 測器41感測背光裝置20之光源21 (LEDs)的溫度，發光功 率/色品彩度感測器42 (42R，42G, 42B)感測來自背光裝置 20之光源21(LEDs)的R，G及B之各者光的發光功率或色 品彩度。 由溫度感測器4 1和發光功率/色品彩度感測器42所 感測到之値被供應至背光驅動控制單元38 ’背光驅動控制 單元3 8根據所感測到之値來控制構成光源2 1之LEDs用 -14- (11) 1335472 的驅動電流。 除此之外，背光驅動控制單元3 8依據由溫度感測器 4 1所感測到之溫度値來控制冷卻風扇43的轉動速率，藉 以控制背光裝置20之光源21 (LEDs)的溫度》 此外，背光驅動控制單元3 8內部具有非揮發性記億 體3 8a，此非揮發性記億體3 8a儲存各種設定値。
(LED驅動電路） 在背光驅動控制單元3 8中所設置的是多個用來驅動 背光裝置20之光源21(LEDs)的LED.驅動電路50。 如圖6所示，配置在水平方向上之相同顏色的LEDs 3，其當作背光裝置20的光源，彼此電氣地串聯耦接，各 LED驅動電路50被單獨提供給在水平方向上串聯耦接之 LEDs 3群組中的個別一個群組。 圖7例舉設置在背光驅動控制單元38中之LED驅動 電路5 0之電路組態的實例。 LED驅動電路50包含一DC-DC轉換器51、一固定電 阻器（Rc) 52、一場效電晶體（FET) 53、一 PWM控制電路 54、一電容器 55、一取樣-及-保持FET 56、一電阻器57 、一保持時序電路58、及一基準電源59。 DC-DC轉換器51接收產生自圖4所示之電源31的 DC電壓VIN，並且切換所接收到之DC電壓以產生穩定的 DC輸出電壓Vcc"DC-DC轉換器51產生如此之穩定的 DC輸出電壓Vcc，以致於輸入自反饋端Vf的電壓與輸出 -15- (12) 1335472 電壓 Vcc間之電位差等於基準電壓（Vref)，基準電壓 (Vref)係供應自基準電源59。 串聯耦接之LEDs 3的陽極係經由固定電阻器（Rc)而 被耦接至DC-DC轉換器51之輸出電壓Vcc的輸出端，串 聯耦接之LEDs 3的陽極也經由取樣-及-保持FET 56的源 極和汲極而被耦接至DC-DC轉換器5〗的反饋端，串聯耦 接之LEDs 3的陰極係經由FET 53的源極和汲極而被接地 到FET 53之閘極的輸入爲產生自PWM控制電路54 之PWM訊號，FET 53當PWM訊號爲ON時被打開，並且 當PWM訊號爲OFF時被關閉。因此，當PWM訊號爲ON 時，FET 53供應電流至LEDs 3，並且當PWM訊號爲OFF 時，FET 53不供應電流至LEDs 3。明確地說，當PWM訊 號爲ON時，FET 53致使LEDs 3發射光，並且當PWM訊 號爲OFF時，FET 53停止 LEDs 3的光發射。
PWM控制電路54產生PWM訊號，而PWM訊號爲用 來調整 On時間週期與 OFF時間週期間之作用比（duty ratio)的二進位訊號，PWM控制電路54係供應有作用控 制値（PWM)，並且依據控制値（PWM)來改變作用比。 電容器 55係設置在DC-DC轉換器51的輸出端與反 饋端之間，電阻器57係耦接至DC-DC轉換器51的輸出 端和取樣-及-保持FET 56的閘極。 保持時序電路58接收PWM訊號，並且產生保持訊號 ，保持訊號在PWM訊號的上升邊緣處於一定的時間週期 -16- (13) 1335472 間爲OFF，並且在其他的時間週期間爲ON。 到取樣-及-保持FET 56之閘極的輸入爲輸出自保持 -時序電路58之保持訊號，取樣-及-保持FET 56當保持訊 號爲OFF時被打開，並且當保持訊號爲ON時被關閉。 在上述的LED驅動電路50中，電流ILED僅在當產 生自PWM控制電路54之PWM訊號爲ON時的週期期間 流經LEDs 3。電容器 55 '取樣-及·保持FET 56、及電阻 φ 器57構成一取樣-及-保持電路，當PWM訊號爲ON時， 取樣-及-保持電路取樣在LEDs 3之陽極處（亦即，在固定 電阻器的一端，並未耦接至電壓Vcc的輸出端）的電壓値 ，並且將此電壓値供應至DC-DC轉換器51的反饋端。因 爲DC-DC轉換器51根據輸入到反饋端之電壓値來使輸出 電壓Vcc穩定，所以使流經固定電阻器Rc 52及LEDs 3 之電流ILED的峰値保持固定。 因此，在LED驅動電路50中，實施依據PWM訊號 φ之脈波驅動，而同時使流經LEDs 3之電流ILED的峰値保 持固定。 在此電路中，藉由改變控制値（PWM)來調整流經 LEDs 3之電流的量。但是，流經LEDs 3之電流的峰値可 以藉由改變施加到DC-DC轉換器51之基準電壓（Vref)來 予以調整。替換地，可以使用這些改變的組合。 (用來使色品彩度保持固定的控制方法） 將做成有關用來致使發射自背光裝置20之白光的色 -17- (14) 1335472 品彩度收斂於特定的色品彩度並且使白光的色品彩度穩定 之控制方法的敘述。 當起動背光裝置20和來自背光裝置20之白光的發射 時，背光驅動控制單元38控制而使得在紅色LEDs 3R、 綠色LEDs 3G、及藍色LEDs 3B間之發光功率比値變成特 定的比値，藉以使發射自背光裝置2 0之白光的色品彩度 穩定於特定的色品彩度。
明確地說，依據圖8所示之流程圖來實施此控制》 起初，在步驟SI，當起動背光裝置20時，背光驅動 控制單元3 8 .檢索在非揮發性記億體3 8 a中所儲存之初始 電流値（PWMRO，PWMG0,及 PWMB0)，而後以個別之初始 電流値來啓動紅色 LEDs 3R、綠色 LEDs 3G、及藍色 LEDs 3B。 非揮發性記憶體38a儲存係彼此獨立之用來驅動紅色 LEDs 3R之初始電流値PWMR0、用來驅動綠色LEDs 3G φ之初始電流値PWMG0、及用來驅動藍色LEDs 3B之初始 電流値PWMB0做爲初始電流値，在本實例中，藉由PWM 控制來驅動LEDs 3 »因此，PWM控制的作用比被儲存做 爲初始電流値，如果此電路係藉由改變電流之峰値來控制 電流量，則峰値被儲存做爲初始電流値。 之後，在步驟S 2，背光驅動控制單元3 8以所檢索到 之初始電流値（PWMRO, PWMG0,及PWMB0)來初始化各顏 色之LEDs 3的驅動。當開始LEDs 3的驅動時，光係自背 光裝置2 0發射出。 -18- (15) 1335472 之後，在步驟s 3，背光驅動控制單元3 8依據來自發 光功率/色品彩度感測器42之感測値的輸出來實施用於紅 •色、綠色及藍色LEDs 3R，3G及3B之驅動電流（PWM作 . 用比）的反饋控制，使得發射自背光裝置20之白光（紅色、 綠色及藍色的合成光）具有一定的色品彩度。 明確地說，實施控制而使得PhtR: PhtG: PhtB係固 定的，其中，PhtR，PhtG及PhtB分別爲由發光功率/色品 f 彩度感測器42所感測到之紅光、綠光及藍光的發光功率 (根據藍光之實施反饋控制的原因） 當實施反饋控制以使色品彩度保持固定時，三種的電 流量（流經紅色、綠色及藍色L E D s之電流的量）必須同時 被調整，這會使處理大大地複雜。因此，在背光驅動控制 單元38中，流經藍色LEDs之電流的値被恆定地固定住， φ而同時流經其他顏色（亦即，紅色和綠色）之LEDs的電流 改變，藉以允許調整以使色品彩度保持固定。 藉由如此地固定流經藍色（B)LEDs之電流，能夠更簡 單地定義即將被使用於反饋控制用之各種計算中的參數。 明確地說，對於藍色（B)LEDs來說，參數能夠總是爲”1”， 並且對於紅色（R)及綠色（G)LEDs來說，相對於藍色 (B)LEDs之比値能夠被用作其參數。 因此，即將被處理之變數的數目能夠被減少爲兩個， 這顯著地簡化了算術處理。 -19· (16) 1335472 在到LEDs之電流的量中’到藍色LEDs 3B之電流的 量被固定的原因係如下。 •不管溫度爲何’如果LEDs之光學特性係恆定的，則 . 由發光功率/色品彩度感測器42所感測到之根據藍色 LEDs 之發光功率之發光功率値的比（PhtG/PhtB 及 PhtR/PhtB)也是恆定的，不管溫度爲何，如圖9所示* 但是，實際上，LEDs之光學特性係隨著溫度而大大 φ地改變。 舉例來說，圖1〇爲顯示做爲自其所發射出之光的波 .長之函數的紅色（R)、綠色（G)和藍色（B)各者之亮度的圖表 ，圖1 0之圖表例舉當溫度分別爲〇 °C , 2 5 °C及5 0 °C時所發 現之亮度分佈。在圖的圖表中，所發射之光的波長被 描繪在X-軸上，而發光輸出（亮度）被描繪在y-軸上。 如同從圖10來看係明顯的，各LED元件之發光功率（ 由曲線所包圍之部分的區域）係隨著溫度而改變。除此之 φ外，較高的溫度使發光功率曲線偏移向較高的波長。特別 是在紅色（R) LED元件中，較高的溫度使對應於亮度峰値 之波長（峰値波長）明顯地偏移向較高的波長。 因此，在用來保持恆定之色品彩度的反饋控制中，不 允許精確的控制，除非溫度特性也被考慮在內。 於是，背光驅動控制單元38不僅根據來自發光功率/ 色品彩度感測器42之感測輸出來實施控制，而且也依據 來自溫度感測器4 1之感測輸出來實施修正，考慮溫度之 如此的控制得以使色品彩度穩定，如圖6所示。 •20- (17) 1335472 當和溫度有關之修正也如此被實施時，如果根據涉及 對抗溫度改變之最小發光功率改變的顏色來實施修正，則 允許穩定的反饋控制。相反地，如果涉及對抗溫度改變之 最大發光功率改變的顏色被使用作爲基準，則基準値很容 易隨著溫度而改變，這使得難以實施穩定的反饋控制。 參考圖10的圖表，藍色LEDs具有對抗溫度改變之最 小的波長偏移及最小的峰値改變。
因此，背光驅動控制單元38以固定用於藍色LEDs 3B之電流量來實施控制。 (在起動背光時之溫度偏移量（offset)) 此外，背光驅動控制單元38依據由溫度感測器41所 感測出之溫度，在起動背光裝置的時候修正初始電流値 (PWMRO，PWMG0,及 PWMB0)。 如果用以使色品彩度保持恆定之反饋控制被實施，則 φ用於各LED之電流量的溫度特性（PWM的作用）係藉由圖 1 2來予以舉例說明。 舉例來說，如果根據當溫度爲65 °C時所獲得之最佳値 來定義初始電流値（PWMRO，PWMG0,及PWMB0)，則當溫 度爲30°C時，紅色及綠色LEDs分別涉及相關於該等初始 値之約—20%(Rerr)和—10%(Gerr)的差異，如圖13所示。 因爲用於藍色LEDs之驅動電流（PWM作用）被控制而爲恆 定的，所以藍色LEDs並不涉及此差異。因此，舉例來說 ，當背光裝置20被起動之溫度爲30 °C時，反饋控制必須 -21 - (18) 1335472 爲這些差異（Rerr及G err)而調整電流値，以達成色品彩度 的收斂。 但是，因爲這些差異係相當大，所以使色品彩度收斂 所花的時間週期長。如果直到收斂爲止的時間週期長，則 涉及大的差異之紅色LEDs對影像品質有影響，且因此， 在視覺上認出從粉紅色到白色（白色具有目標的色品彩度） 之逐漸的顔色變化。
爲了解決此問題，連同考慮當背光裝置被起動時之溫 度（由溫度感測器4 1所感測出之値），背光驅動控制單元 38，舉例來說，依據下面的方程式1來修正檢索自非揮發 性記憶體38a之初始値（PWMRO及PWMGO)，並且將經修 正之値當作驅動電流而供應至各LED。 方程式1
PWMRt =
DrTl x PWMRO TO - Ί1 x T + (1 - TO TO - n
x Drll) x PWMRO PWMGt =
Dgll x PWMGO TO - T1 x T + (1 - TO TO - T1
x Dgll) x PWMGO 其中
DrTl = RerrTl / PWMGO DgTl = GerrTl / PWMGO 方程式1中之各參數被定義如下。 PWMRt :爲紅色LEDs所設定之電流量（在修正後的電 -22- (19) 1335472 流値） PWMGt :爲綠色LEDs所設定之電流量（在修正後的電 •流値） . TO :當初始電流値（PWMRO，PWMGO,及PWMBO)被計 算時之溫度（舉例來說，65°C ) T 1 :任何溫度 T :由溫度感測器41所感測出之背光裝置20的現在 φ溫度。
Rerr T1 :當溫度爲T1時之紅色LEDs的電流値差異（ 亦即，藉由從PWMR0減去當所發射之光的色品彩度在溫 度T1時已經被收斂於一定色品彩度時之紅色LEDs的電 流量所獲得到之値）
Gerr T1 :當溫度爲T1時之綠色LEDs的電流値差異（ 亦即，藉由從PWMG0減去當所發射之光的色品彩度在溫 度T1時已經被收斂於一定色品彩度時之綠色LEDs的電 φ 流量所獲得到之値） 藉由如上所述地修正初始電流量，能夠使初始所施加 之電流的量更接近收斂値，其能夠縮短直到收斂爲止的時 間週期（直到使所發射之光穩定於具有一定色品彩度的白 光爲止之時間週期）。 注意，在背光裝置20的工廠裝運之前，Rerr T1和 Gerr T1被事先計算，並且被儲存在非揮發性記憶體3 8a 中，可以爲各背光裝置20計算Rerr T1和Gerr T1。替換 地，舉例來說’考慮生產力，理論上所計算之値可以被儲 -23- (20) (20)
1335472 存。 在已經使用特定術語來敘述本發明之較佳實 時’如此之敘述僅係爲了舉例說明用，並且可了 變和變型可以被做成而沒有違離下面之申請專利 神及範疇。 【圖式簡單說明】 在伴隨之圖形中： 圖1係例舉在應用本發明之彩色液晶顯示設 背光系統之彩色液晶顯示單元之組態的示意立體 圖2係經由具有各顏色之發光二極體的圖案 舉藉由使用兩個紅色發光二極體、兩個綠色發光 和兩個藍色發光二極體，且串聯配置六個發光二 得到之單位晶胞（unit cell)的示意圖； 圖3係例舉真正耦接發光二極體於背光裝置: | 中的示意圖； 圖4係例舉彩色液晶顯示設備之整個組態的 圖5係例舉背光裝置及爲背光裝置所提供之 冷卻風扇的圖形； 圖6係例舉沿著水平方向所串聯耦接發光二 多個用來驅動各發光二極體群之LED驅動電路的 圖7係例舉LED驅動電路之方塊組態圖； 圖8係流程圖； 圖9係例舉根據當LEDs不論溫度爲何係固 施例的同 解到，改 範圍的精 備中具有 圖； 表示來例 二極體、 極體所獲 之光源2 1 方塊圖： 感測器和 極體群及 圖形， 定時所獲 -24 - (21) 1335472 得之藍色LED s的發光功率，藉由發光功率/色品彩度感測 器所感測到之發光功率値的比値（PhtG/PhtB及PhtR/PhtB) 之圖形， 圖10係例舉做爲自其所發射出之光的波長之函數的 紅色（R)、綠色（G)和藍色（B)各者之亮度的圖形； 圖〗1係例舉來自做爲溫度之函數的色品彩度感測器 之感測輸出的圖形；
圖1 2係例舉用以取得做爲溫度之函數的一定色品彩 度之電流量的圖形；以及 圖1 3係例舉用以取得當背光裝置被起動時之一定.色 品彩度的電流量與初始電流量間之差異的圖形。 【主要元件符號說明】 1 :液晶顯示單元 3 :發光二極體（LEDs) φ 3R :紅色 LEDs 3G:綠色 LEDs 3B :藍色 LEDs 10:彩色液晶顯示面板 1 I :薄膜（TFT)基板 1 2 :對向電極基板 1 3 :液晶層 1 4 :訊號線 1 5 :掃描線 -25- (22) 1335472 1 6 :薄膜電晶體 1 7 :像素電極 - 1 8 :對向電極 . 1 9 :濾色器 20 :背光裝置 21 :光源 22 :波長選擇過濾器 φ 3 0 :彩色液晶顯示設備 3 1 :電源單元 3 2 : X驅動器. 3 3 : Y驅動器 34 :輸入端子 35 : RGB處理單元 3 6 :視頻記憶體 3 7 :控制單元 φ 3 8 :背光驅動控制單元 3 8 a :非揮發性記憶體 4 1 :溫度感測器 42(42R, 42G，42B):發光功率/色品彩度感測器 4 3 :冷卻風扇 50 : LED驅動電路 5 1 : DC-DC轉換器 52 :固定電阻器（Rc) 53 :場效電晶體（FET) -26- 1335472 (23) 54: PWM控制電路54 55 :電容器
• 56 :取樣-及-保持FET . 5 7 :電阻器 58:保持時序電路 5 9 :基準電源 (2G 2R 2B):單位晶胞 φ (6G 6R 6B):單位晶胞

Claims (1)

1335472
j?..·' 十、申請專利範圍
第94 1 40662號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年5月6日修正 1. 一種具有多個發光二極體做爲光源的背光裝置，該 背光裝置將發射自該等發光二極體的光合成以產生預定量 • 的光’並且將該所產生之光自顯示單元之背側發射出，該 背光裝置包括： 溫度感測器，其感測該光源之溫度； 驅動控制機構，其供應電流至該等發光二極體以驅動 該等發光二極體；及 儲存機構’其儲存用於該等發光二極體的初始電流量 及用於該初始電流量的修正量’該修正量係視溫度而定， 其中
當啓動該背光裝置時’該驅動控制機構根據由該溫度 感測器所感測到之値來計算該修正量，該驅動控制機構將 所計算出之該修正量加到該等發光二極體的該初始電流量 ’並且以經修正之初始電流量來起動該等發光二極體， 做爲光源的該等發光二極體爲紅色、綠色及藍色的發 光二極體，以及 該驅動控制機構實施反饋控制，使得流經該等藍色的 發光二極體之電流量係固定於恆定値，且同時改變流經該 等紅色和綠色的發光二極體之電流量，以使該所產生之光 卩335472 具有一定的色品彩度。 2.如申請專利範圍第1項之背光裝置，另包括： 色品彩度感測器，其感測該所產生之光的色品彩度， . 其中，該驅動控制機構根據由該色品彩度感測器所感測到 之値而實施該反饋控制。 3 .如申請專利範圍第1項之背光裝置，其中，該驅動 控制機構藉由脈波寬度調變控制來控制該等發光二極體的 發光功率，該背光裝置調整該脈波寬度調變控制之作用比 __ ，藉以調整供應至該等發光二極體之電流量。 4. 一種具有紅色、綠色及藍色之發光二極體做爲光源 的背光裝置，該背光裝置將發射自該等發光二極體的光合 成以產生預定量的光，並且將該所產生之光自顯示單元之 背側發射出，該背光裝置包括： 色品彩度感測器，其感測該所產生之光之色品彩度； 溫度感測器，其感測該光源之溫度；及 驅動控制機構，其供應電流至該等發光二極體以驅動 _ 該等發光二極體，並且根據由該色品彩度感測器所感測到 之値而對該等發光二極體實施電流量之反饋控制，以使該 所產生之光具有一定之色品彩度，其中 該驅動控制機構使流經該等藍色之發光二極體的電流 量固定於恆定値，且同時調整流經該等紅色和綠色之發光 二極體的電流量，藉以實施該反饋控制而使得該所產生之 光具有一定的色品彩度。 5. —種背光裝置之驅動方法，該背光裝置具有多個發 -2- 133.5472 光二極體做爲光源，做爲該背光裝置中之光源的該等發光 二極體爲紅色、綠色及藍色的發光二極體，該背光裝置將 發射自該等發光二極體的光合成以產生預定量的光，並且 將該所產生之光自顯示單元之背側發射出，該方法包括步 驟： 儲存用於該等發光二極體的初始電流量及用於該初始 電流量的修正量，該修正量係視溫度而定；
當啓動該背光裝置時，根據由感測該光源之溫度的該 溫度感測器所感測到之値來計算該修正量； 將所計算出之該修正量加到該等發光二極體的該初始 電流量； 以經修正之初始電流量來起動各顏色之該發光二極體 ;及 實施反饋控制而使得流經該等藍色的發光二極體之電 流量係固定於恆定値，且同時改變流經該等紅色和綠色的 發光二極體之電流量，以使該所產生之光具有一定的色品 彩度。 6. —種背光裝置之驅動方法，該背光裝置具有紅色、 綠色及藍色之發光二極體做爲光源，該背光裝置將發射自 該等發光二極體的光合成以產生預定量的光，並且將該所 產生之光自顯示單元之背側發射出，該方法包括步驟： 根據由感測該所產生之光之色品彩度的該色品彩度感 測器所感測到之値而對該等發光二極體實施電流量之反饋 控制，以使該所產生之光具有一定之色品彩度，其中 -3- [1335472 使流經該等藍色之發光二極體的電流量固定於恆定値 ，且同時調整流經該等紅色和綠色之發光二極體的電流量 ，藉以實施該反饋控制而使得該所產生之光具有一定的色 品彩度。 7. —種包含背光裝置及透明彩色液晶顯示面板之液晶 顯示設備，該背光裝置具有多個發光二極體做爲光源，並 且將發射自該等發光二極體的光合成以產生預定量的光， 做爲該背光裝置中之光源的該等發光二極體爲紅色、綠色 及藍色的發光二極體，該透明彩色液晶顯示面板係以來自 該透明彩色液晶顯示面板之背側之該所產生的光來予以照 射，該背光裝置包括： 溫度感測器，其感測該光源之溫度； 色品彩度感測器，其感測該所產生之光之色品彩度； 驅動控制機構，其供應電流至該等發光二極體以驅動 該等發光二極體；及 儲存機構，其儲存用於該等發光二極體的初始電流量 及用於該初始電流量的修正量，該修正量係視溫度而定， 其中： 當啓動該背光裝置時，該驅動控制機構根據由該溫度 感測器所感測到之値來計算該修正量，該驅動控制機構將 所計算出之該修正量加到該等發光二極體的該初始電流量 ，並且以經修正之初始電流量來起動該等發光二極體；以 及 該驅動控制機構根據由該色品彩度感測器所感測到之 -4- 133.5472 値而實施反饋控制，使得流經該等藍色的發光二極體之電 流量係固定於恆定値，且同時改變流經該等紅色和綠色的 . 發光二極體之電流量，以使該所產生之光具有一定的色品 彩度。 8. —種包含背光裝置及透明彩色液晶顯示面板之液晶 顯示設備，該背光裝置具有紅色、綠色及藍色之發光二極 體做爲光源，並且將發射自該等發光二極體的光合成以產 生預定量的光，該透明彩色液晶顯示面板係以來自該透明 彩色液晶顯示面板之背側之該所產生的光來予以照射，該 背光裝置包括： 色品彩度感測器，其感測該所產生之光之色品彩度； 溫度感測器，其感測該光源之溫度；及 驅動控制機構，其供應電流至該等發光二極體以驅動 該等發光二極體，並且根據由該色品彩度感測器所感測到 之値而對該等發光二極體實施電流量之反饋控制，以使該 _ 所產生之光具有一定之色品彩度，其中 該驅動控制機構使流經該等藍色之發光二極體的電流 量固定於恆定値，且同時調整流經該等紅色和綠色之發光 二極體的電流量，藉以實施該反饋控制而使得該所產生之 光具有一定的色品彩度。 -5-
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