TWI394130B - 顯示器及其背光模組 - Google Patents

Description

顯示器及其背光模組

本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於液晶顯示器的背光模組。

近年來光電相關技術不斷地推陳出新，加上數位化時代的到來，進而推動了液晶顯示器市場的蓬勃發展。液晶顯示器具有高畫質、體積小、重量輕、低驅動電壓、與低消耗功率等優點，因此被廣泛應用於個人數位助理(PDA)、行動電話、攝錄放影機、筆記型電腦、桌上型顯示器、車用顯示器、及投影電視等消費性通訊或電子產品，並逐漸取代陰極射線管而成為顯示器的主流。

液晶顯示器的對比度一般被定義為系統可產生的最光亮顏色，如白色之亮度與最暗顏色，如黑色之亮度的比例。當顯示高畫質的視訊時，往往需要幾千個不同亮度的配合才能準確地將色譜重現。因此，提高液晶顯示器的對比度一直是液晶顯示器產業極力研發的方向。

目前廣為產業界使用的提高對比度的技術為動態區域調光(local dimming)技術，其針對液晶顯示器的背光模組的各個光源的電流個別調整，達到改變各個光源的亮度。常見的動態區域調光技術有類比調光和脈波調光等方法。

就目前產業技術而言，當背光模組中的光源為水銀燈，如冷陰極螢光燈時，由於水銀燈管並排排列，故其亮 度變化也僅只有一個維度，即平行於水銀燈管的排列方向。然而，液晶顯示器的顯示畫面為二維畫面，故兩者無法有效配合。另一方面，當背光模組採用發光二極體為光源時，由於發光二極體可排列成二維陣列，能與顯示畫面達到較好的結合。不過，發光二極體的背光模組價格遠高於水銀燈的背光模組，尤其是隨著液晶顯示器的尺寸增大，兩者的價格更是天差地遠。

有鑑於此，需要一種新的顯示器及其背光模組，能夠具有二維動態區域調光，並且採用水銀燈為背光光源，以兼顧產業需求及經濟效益。

本發明一方面在於提供一種背光模組，可利用水銀燈達到二維方向的動態區域調光。背光模組具有多個水銀燈，設置於基板上並排列成陣列，且陣列之行數和列數均大於二。一個供電電路電性連接水銀燈，以供電給水銀燈。

背光模組還包括有多個調控電路、訊號處理器和背光控制器。每一個調控電路均串聯一個水銀燈，用以調整流經水銀燈的電流。訊號處理器電性連接背光控制器，用來將所接收的視頻訊號轉換成亮度訊號，並傳至背光控制器。背光控制器電性連接調控電路，且根據亮度訊號調整各個調控電路，進而改變流經水銀燈的電流，以改變各個水銀燈之亮度。

由此可知，水銀燈排列成二維的陣列，且每一個水銀 燈的亮度可個別調整，故可達到二維方向的動態區域調光。

本發明另一方面在於提供一種顯示器，突破習知水銀燈背光模組僅單一維度的動態區域調光的限制。顯示器的顯示面板細分為多個顯示區域，顯示區域排成一個矩陣，矩陣之行數和列數均大於二。顯示器的背光模組位於顯示面板的下方。背光模組中有一個基板，多個水銀燈設置於基板上並排列成一個二維的陣列，其中陣列之行數和列數均大於二。水銀燈的陣列對齊於顯示面板上的矩陣，也就是說，每一個顯示區域的正下方至少有一個水銀燈。

背光模組尚包含訊號處理器、背光控制器、供電電路和多個調控電路。訊號處理器用以轉換視頻訊號成亮度訊號。供電電路電性連接水銀燈，以供電給水銀燈。每一個調控電路各串聯一個水銀燈，以調整流經水銀燈之電流。背光控制器電性連接訊號處理器和調控電路，並且根據亮度訊號調整各個調控電路，而改變流經水銀燈的電流，進而改變各個水銀燈之亮度。由此可知，藉由將水銀燈排列成二維的陣列，配合顯示面板上的矩陣，使得亮度變化能與顯示畫面達到較好的結合。

請參考第1圖，其繪示根據本發明一實施例之顯示器100的方塊圖。顯示器100具有一個顯示面板110和一個背光模組120。顯示面板110的表面可細分為多個顯示區域112。顯示區域112排成一個二維的矩陣114，其中矩陣114 之行數和列數均大於二。

背光模組120位於顯示面板110的下方，意即直下式的背光模組120。背光模組120的背光源為水銀燈140。其中，水銀燈140整齊排列於一基板122上，構成一個二維的陣列130，陣列130之行數和列數均大於二。

水銀燈140電性連接供電電路170，以獲取電源供應。每一個水銀燈140個別串聯一個調控電路180，藉以調整流經水銀燈140之電流。

在本發明之實施例中，背光模組120具有訊號處理器150和背光控制器160。背光控制器160電性連接訊號處理器150和調控電路180。其中，訊號處理器150將接收到的視頻訊號轉換成亮度訊號，並傳送到背光控制器160。背光控制器160再根據亮度訊號來調整各個調控電路180，而改變流經水銀燈140的電流，進而改變各個水銀燈140之亮度，達到動態區域調光的效果。

由於水銀燈140排列成二維的陣列130，所以可達到二維的亮度變化，與顯示畫面達到較好的結合。以下就各個元件逐一詳細說明。

如前所述，動態區域調光的方式主要有類比調光和脈波調光兩種方式。類比調光是藉由調整流經水銀燈140的電流大小來達到亮度的調整。而脈波調光方式是利用脈波調變來調變流經水銀燈140的電流的工作週期。具體而言，流經水銀燈140的電流為週期脈波。脈波具有一高準位部分和一低準位部分，高準位部分的電流大小大於低準位部 分的電流大小，且高準位部分驅動水銀燈140發光。工作週期是指在時間上每一個脈波中高準位部分所佔的比例。也就是說，工作週期代表在每一個脈波的週期中，水銀燈140受高準位部分驅動而發光的時間長短。熟悉本技術領域者均知脈波調變的操作方法，在此僅簡略說明，不再多加贅述其過程。

背光模組120中的陣列130可細分為數個排列整齊的發光區域132，每一個發光區域132中包含一個以上的水銀燈140。雖然第1圖繪示發光區域132中僅有一個水銀燈140，然而水銀燈140的數量可以為多個。

陣列130對齊於矩陣114，意即每一個發光區域132均對齊一個顯示區域112。具體而言，陣列130位於矩陣114的正下方，所以發光區域132整齊的排列於各個顯示區域112下方。換句話說，每一個顯示區域112的正下方有一個以上的水銀燈140。

同時，在本發明之實施例中，顯示面板110電性連接訊號處理器150，並且根據亮度訊號調整各個顯示區域112的透光率。如此一來，各個顯示區域112所呈現的亮度便可隨畫面需求而變動。

每一個水銀燈140兩端均藉由一對連接端子134固定於基板122上，且水銀燈140的電極146連接連接端子134。由於水銀燈140排列方式，因此水銀燈140的電極146必然會位於基板122的中央和顯示面板110的正下方。然而因為水銀燈140的電極146不發光，故電極146必須靠 近相鄰的水銀燈140，以免亮度不足而在顯示面板110上產生暗區。關於水銀燈140的排列方式詳細說明如下。

請參考第2圖，其繪示本發明之一實施例的水銀燈140所排列的陣列130的俯瞰圖。在本實施例中，水銀燈140為彎管，其形狀為S形。也就是說，每一個水銀燈140具有兩個彎折部分142和三個直管144。每一個彎折部分142的兩端各連接一個直管144，電極146連接在直管144的一端，且三個直管144互相平行。一般來說，水銀燈140彼此之間會有一間隔，同樣地直管144彼此之間也會有一間隔。熟悉本技術領域者熟知，水銀燈140所發出的光線藉由擴散片(未繪示)的作用，均勻地分佈於顯示面板110上。因此，既使間隔中不具有任何發光的光源，也能藉由擴散片的作用，使水銀燈140所發出的光線涵蓋到間隔正上方的顯示面板110上。

同理，由於電極146不發光，為了避免電極146上方亮度不足，所以電極146會靠近鄰近的水銀燈140。具體而言，每一個水銀燈140之中，電極146與相鄰的直管144之間有一最小間距d1。一水銀燈140的電極146和相鄰水銀燈140的彎折部分142有一最小間距d2，最小間距d2小於最小間距d1。如此一來，相鄰水銀燈140的彎折部分142所發出的光線便可涵蓋到電極146上方，使得顯示面板110上的光線均勻分佈，避免暗區的產生。

請參考第3圖，其繪示根據本發明另一實施例的水銀燈140排列的陣列130的俯瞰圖。在本實施例中，水銀燈 140有兩個直管144和一個彎折部分142，直管144一端連接彎折部分142，另一端連接電極146。如同前述，電極146與相鄰的直管144之間的最小間距d1大於電極146和相鄰水銀燈140的彎折部分142的最小間距d2。

須知，雖然在第2圖和第3圖所繪示的水銀燈140的形狀為S形和U形，但僅為用於說明，並非用以限制水銀燈140的形狀。事實上，水銀燈140的形狀可以是直線或曲線，也就是彎管。其中，彎管的形狀可以是U形、S形或W形等等。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示器

110‧‧‧顯示面板

112‧‧‧顯示區域

114‧‧‧矩陣

120‧‧‧背光模組

122‧‧‧基板

130‧‧‧陣列

132‧‧‧發光區域

134‧‧‧連接端子

140‧‧‧水銀燈

142‧‧‧彎折部分

144‧‧‧直管

146‧‧‧電極

150‧‧‧訊號處理器

160‧‧‧背光控制器

170‧‧‧供電電路

180‧‧‧調控電路

d2‧‧‧間距

d1‧‧‧間距

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖是根據本發明一實施例之顯示器的方塊圖。

第2圖係繪示根據本發明一實施例的水銀燈陣列的俯瞰圖。

第3圖係繪示根據本發明另一實施例的水銀燈陣列的俯瞰圖。

100‧‧‧顯示器

110‧‧‧顯示面板

112‧‧‧顯示區域

114‧‧‧矩陣

120‧‧‧背光模組

122‧‧‧基板

130‧‧‧陣列

132‧‧‧發光區域

134‧‧‧連接端子

140‧‧‧水銀燈

146‧‧‧電極

150‧‧‧訊號處理器

160‧‧‧背光控制器

170‧‧‧供電電路

180‧‧‧調控電路

Claims (10)

1. 一種背光模組，至少包含：複數個水銀燈，設置於一基板上，並排列成一陣列，其中該陣列之行數和列數均大於二，其中每一該水銀燈包含至少一彎折部分和複數個直管，該些直管互相平行，且分別連接該彎折部分之兩端，每一該水銀燈之一電極連接該些直管其中之一者，且與另一該直管之間有一第一最小間距，每一該水銀燈之該電極與相鄰之另一該水銀燈之該彎折部分有一第二最小間距，該第二最小間距小於該第一最小間距；一供電電路，電性連接該些水銀燈，用以供電給該些水銀燈；複數個調控電路，分別與該些水銀燈串聯，用以調整流經每一該水銀燈之一電流；一訊號處理器，用以轉換一視頻訊號成一亮度訊號；以及一背光控制器，電性連接該些調控電路和該訊號處理器，其中該背光控制器根據該亮度訊號分別調整該些調控電路而改變該電流，以分別改變該些水銀燈之亮度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些水銀燈的形狀為S形或U形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該電流包含至少一高準位部分和至少一低準位部分，該高準位部分驅動該些水銀燈發光，並且該高準位部分之電流大小大於該低準位部分之電流大小。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中每一該調控電路改變該電流之工作週期。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包含複數個連接端子，固定於該基板上，分別連接該些水銀燈之該電極。
6. 一種顯示器，至少包含：一顯示面板，包含複數個顯示區域，排成一矩陣，其中該矩陣之行數和列數均大於二；以及一背光模組，位於該顯示面板下方，包含：複數個水銀燈，設置於一基板上，並排列成一陣列，該陣列之行數和列數均大於二，其中該陣列對齊於該矩陣，其中每一該水銀燈包含至少一彎折部分和複數個直管，該些直管互相平行，且分別連接該彎折部分之兩端，每一該水銀燈之一電極連接該些直管其中之一者，且與另一該直管之間有一第一最小間距，該電極與相鄰之該水銀燈之該彎折部分有一第二最小間距，該第二最小間距小於該第一最小間距； 一供電電路，電性連接該些水銀燈，用以供電給該些水銀燈；複數個調控電路，分別與該些水銀燈串聯，用以調整流經每一該水銀燈之一電流；一訊號處理器，用以轉換一視頻訊號成一亮度訊號；一背光控制器，電性連接該些調控電路和該訊號處理器，其中該背光控制器根據該亮度訊號分別調整該些調控電路而改變該電流，以分別改變該些水銀燈之亮度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該些水銀燈的形狀為S形或U形。
8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該顯示面板電性連接該訊號處理器，且其中每一該顯示區域根據該亮度訊號而改變該顯示區域之透光率。
9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該調控電路改變該電流之工作週期。
10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該電流包含至少一高準位部分，該高準位部分用以驅動該些水銀燈發光。