TWI768667B - 直下式背光發光二極體顯示器與發光控制方法 - Google Patents

直下式背光發光二極體顯示器與發光控制方法 Download PDF

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Abstract

一種發光控制方法適於直下式背光發光二極體顯示器，直下式背光發光二極體顯示器包括背光板、驅動電路、偵測電路與控制電路。背光板具有第一發光群與第二發光群，第一發光群的多個第一發光二極體的位置與第二發光群的多個第二發光二極體的位置為一交錯排列。驅動電路用以被致動而選擇性地驅動第一發光群及第二發光群發光；當偵測電路偵測到該些發光二極體中任一處於異常狀態時，偵測電路發出異常訊號。控制電路根據異常訊號獲得關閉群，關閉群為異常狀態的該發光二極體所在的該發光群，控制電路致動驅動電路不驅動關閉群發光。

Description

直下式背光發光二極體顯示器與發光控制方法
一種液晶顯示器與控制方法，特別關於一種直下式背光發光二極體顯示器與發光控制方法。
液晶顯示(Liquid-Crystal Display，LCD)產品的興起帶動背光技術的快速發展。目前背光技術又分為側光式背光(Edge lit)與直下式背光(Direct lit)。兩種背光技術的差異在於背光板中的發光源設置位置的不同，此差異使得顯示面板的顯示亮度與均勻度有所不同。
對於直下式背光而言，背光板是設置於顯示面板(panel)的後方。由於顯示面板受到後方光源的直接照射，因此直下式顯示器具有較高亮度與均勻透光的特性。然而，背光板中的任一發光二極體發生異常時，顯示面板就會明顯產生區域亮度不均勻。此外，一旦背光板中的任一發光二極體發生毀損只能更換整組背光板。部分業者採用模組化的背光板，以更換異常的發光二極體所在的區塊取代更換整個背光板。即便如此，當客戶端的顯示器發生前述異常時，客戶僅能等待工作人員到府維修，在維修完成前，客戶的觀視體驗並不好。
或者顯示面板於出廠檢測時，發現背光板中存在異常的發光二極體。產線人員只能針對整組的顯示面板進行拆換。因此維修所耗費的成本是相當可觀。
有鑑於此，依據一些實施例，本揭露提供一種直下式背光發光二極體顯示器，可以提供發光二極體異常時對於背光板進行亮度的調整。
依據一些實施例，直下式背光發光二極體顯示器包括背光板、驅動電路、偵測電路與控制電路。背光板具有第一發光群與第二發光群，第一發光群包含多個第一發光二極體，第二發光群包含多個第二發光二極體，所述第一發光二極體的位置與第二發光二極體的位置為一交錯排列。驅動電路耦接於背光板，驅動電路用以被致動而選擇性地驅動第一發光群及第二發光群發光。偵測電路用以偵測該些發光二極體之一發光狀態，當偵測電路偵測到第一發光群或第二發光群中的任一發光二極體處於異常狀態，偵測電路發出一異常訊號。控制電路耦接於驅動電路與偵測電路，控制電路根據異常訊號獲得關閉群，關閉群為異常狀態的發光二極體所在的發光群，控制電路致動驅動電路不驅動關閉群發光。
在一些實施例中，背光板更包括第三發光群，第三發光群包含多個第三發光二極體，所述第一發光二極體的位置、所述第二發光二極體的位置與所述第三發光二極體的位置為交錯排列。
在一些實施例中，背光板更包括一第四發光群，第四發光群包含多個第四發光二極體，所述第一發光二極體的位置、所述第二發光二極體的位置、所述第三發光二極體的位置與所述第四發光二極體的位置為交錯排列。
在一些實施例中，關閉群至少包括第一發光群、第二發光群、第三發光群或第四發光群之任一。
在一些實施例中，背光板更包含第五發光群、第六發光群、第七發光群與第八發光群，第五發光群包含多個第五發光二極體、第六發光群包含多個第六發光二極體、第七發光群包含多個第七發光二極體、第八發光群包含多個第八發光二極體，所述第一發光二極體的位置、所述第二發光二極體的位置、所述第三發光二極體的位置、所述第四發光二極體的位置、所述第五發光二極體的位置、所述第六發光二極體的位置、所述第七發光二極體的位置、所述第八發光二極體的位置為交錯排列。
在一些實施例中，關閉群至少包括第一發光群、第二發光群、第三發光群、第四發光群、第五發光群、第六發光群、第七發光群或第八發光群之任一。
在一些實施例中，交錯排列係為第一發光群的位置與第二發光群的位置為斜向交錯、平移交錯或菱形交錯。
在一些實施例中，背光板中包含第一區域、第二區域與一區域邊界，第一區域相鄰於第二區域，區域邊界於第一區域與第二區域相鄰處，第一區域具有第一發光群與第二發光群，第二區域具有第一發光群與第二發光群。
在一些實施例中，偵測電路偵測區域邊界中的任一發光二極體處於異常狀態，控制電路根據異常訊號致動驅動電路不驅動第一區域的關閉群與第二區域的關閉群。
在一些實施例中，更包括亮度檢測組件，亮度檢測組件耦接於控制電路，亮度檢測組件獲得背光板的輸出亮度值。
在一些實施例中，控制電路根據輸出亮度值獲得補償發光群，控制電路另根據輸出亮度值調整補償發光群的運作電流或色彩階度。
在一些實施例中，包括模擬電路，儲存至少一模擬參數，模擬電路耦接於控制電路，模擬參數記錄交錯排列、關閉群的位置、補償發光群的運作電流、或背光板輸出亮度值。
在一些實施例中，異常狀態為短路狀態、開路狀態、過電壓狀態或過電流狀態。
在一些實施例中，直下式背光二極體的發光控制方法包括偵測發光二極體之發光狀態；當發光二極體中任一之發光狀態為異常狀態，發出異常訊號；根據異常訊號，獲得關閉群；關閉關閉群之發光。
在一些實施例中，關閉關閉群之發光之步驟包括：獲得背光板的第一輸出亮度值；若輸出亮度值小於第一亮度閥值，於背光板獲得一補償發光群；調整補償發光群的運作電流，得到背光板的第二輸出亮度值；若第二輸出亮度小於第二亮度閥值，調整補償發光群的色彩階度，得到第三輸出亮度值。
在一些實施例中，直下式背光發光二極體顯示器與發光控制方法可以不需替換發生異常狀態的發光二極體，透過不同位置的發光二極體與調整運作電流，使得背光板的亮度均勻度可以被提高。在一些實施例中，直下式背光發光二極體顯示器可以藉由現有的發光二極體的各式排列進而實現亮度增強與亮度均勻化的目的。
請參考圖1，其係為依據一些實施例的直下式背光發光二極體顯示器架構示意圖。直下式背光發光二極體顯示器100包括背光板110、驅動電路120、偵測電路130與控制電路140。背光板110耦接驅動電路120、偵測電路130與控制電路140，且控制電路140分別耦接驅動電路120與偵測電路130。背光板110包含多個發光二極體(Light-emitting diode，LED)。在一些實施例中背光板110包含第一發光群311與第二發光群312，第一發光群311包含多個第一發光二極體321，第二發光群312包含多個第二發光二極體322。第一發光群311與發光二極體耦接於驅動電路120、偵測電路130與控制電路140，第二發光群312與發光二極體耦接於驅動電路120、偵測電路130與控制電路140。在一些實施例中，背光板110包含位於第一發光群311及第二發光群312發光方向之均光板200。均光板200控制第一發光群311及第二發光群312的光線散射方向，以使光線平均照射。
在一些實施例中，每一第一發光二極體321是單獨的一個發光二極體。在一些實施例中，每一第一發光二極體321包含多個發光二極體或發光二極體陣列。同理，第二發光二極體322也可能是多個單獨發光二極體所構成，也可是發光二極體陣列。第一發光二極體321的位置與第二發光二極體322的位置呈現一交錯排列，所述交錯排列的各種態樣將於後文詳述，如圖2A所示。圖2A係為一些實施例的交錯排列之示意圖。
一般而言，可以將背光板110的發光二極體的位置視為二維陣列的排列。為能簡化說明，因此在背光板110中選定任一區域，如圖2A與圖2B所示。在此將所選定的區域稱為選擇區域210，選擇區域210可以選自於背光板110的任一位置，並非僅侷限於此。選擇區域210中的陣列方格僅示意可以設置發光二極體的位置，但實際上可以擴大設置範圍或縮小設置範圍。假設選擇區域210的背光板110的縱軸與橫軸均為13格。因此可以將選擇區域210視為13*13的二維陣列，但實際上背光板110的數量與大小並非僅侷限於此。選擇區域210可以根據不同尺寸的顯示面板而有所變化，也可以將整組背光板110視為同一選擇區域210。
在圖2A選擇區域210中的數字代表發光二極體的位置，而數字「1」、「2」分別表示發光二極體屬於第一發光群311或第二發光群312。此外，數字「1」與數字「2」的位置除了可以代表是單一個發光二極體，也可以代表在該位置的多個發光二極體，如圖2B所示。舉例而言，在圖2B的右下角落所圈選處(意即「2」處)可以視為3*3的發光二極體的叢集(即3乘3的二維陣列)，但並非侷限於此。對於其他發光群的實施例中則依此方式編群說明。圖2A的發光群之交錯排列將於後文另述。
在背光板110正常運作下，應如圖2C所示的發光態樣。圖2C係為背光板110透過均光板200所呈現的亮度分布態樣示意圖，圖2D繪示至少一發光二極體不亮時的亮度顯示態樣示意圖。由於均光板200的散射，使得整體背光板110中形成一暗區。
驅動電路120用於驅動背光板110中的發光二極體發光。驅動電路120也可以根據相應的控制訊號選擇性地驅動第一發光群311及第二發光群312發光，意即驅動電路120根據控制訊號驅動第一發光群311及第二發光群312同時發光、驅動第一發光群311及第二發光群312中的一群發光、或不驅動第一發光群311及第二發光群312發光(即關閉第一發光群311及第二發光群312)。驅動電路120另可以調整發光二極體的運作電流，並輔以液晶面板的偏光控制，藉以調整顯示器的色彩亮度，所述調整的處理將於後文詳述。
偵測電路130除了耦接控制電路140外，偵測電路130另耦接於發光二極體。偵測電路130用於偵測發光二極體之發光狀態(即正常運作或異常狀態)。所述的異常狀態可能是發光二極體或所屬電路發生過電壓(over voltage)、過電流(over current)、短路(short)或開路(open)狀態。在說明書中為方便說明，前述發光狀態泛指發光二極體與其對應電路的整體而構成的發光狀態。當有任一發光二極體發生異常狀態時，偵測電路130將向控制電路140發送一異常訊號。在一些實施例中，異常訊號包含發光二極體的運作狀態及所述發光二極體的所在位置資訊(如第一發光群311或第二發光群312)。
控制電路140根據異常訊號可以得知發生異常的發光二極體與所屬的發光群。控制電路140根據異常訊號獲得關閉群。關閉群至少包括前述異常的發光二極體所屬的發光群。在一些實施例中，關閉群可以更包括其他不具有異常發光二極體的發光群。以圖2A為例，在圖2A中具有第一發光群311與第二發光群312。若圖2A正中央的發光二極體發生異常時，由於該位置的發光二極體屬於第一發光群311。因此控制電路140將會把第一發光群311視為關閉群。控制電路140將會致動驅動電路120使關閉群的所有發光二極體不發光。換言之，圖2A中的第一發光群311將不會被驅動發光。
為進一步說明本發明的運作，請配合圖3所示，其係為依據一些實施例之直下式背光二極體的發光控制方法。直下式背光二極體的發光控制方法包括： 步驟S310：偵測發光二極體之發光狀態； 步驟S320：發光二極體中任一之發光狀態為異常狀態，發出異常訊號； 步驟S330：根據異常訊號，獲得關閉群； 步驟S340：關閉關閉群之發光；以及 步驟S350：若偵測發光二極體為正常，驅動發光二極體運作。
在一些實施例中，背光板110至少具有第一發光群311與第二發光群312。以下為方便說明各發光群的發光二極體位於背光板110上的位置，因此將第一發光群311的位置稱為第一位置，第二發光群312的位置稱為第二位置，請參考圖2A所示。第一位置與第二位置呈現交錯排列。所述的交錯排列方式包含斜向交錯、平移交錯或菱形交錯。由於圖2A中是以選擇區域210為部分的背光板110範圍，因此在背光板110其他區域中第一發光群311與第二發光群312也是按照所述交錯排列方式設置。
以下將背光板110(或選擇區域210)視為二維陣列的顯示態樣，並說明各種交錯排列的態樣。交錯排列係為在背光板110(或選擇區域210中)的各縱軸與各橫軸上以不同距離的方式設置不同發光群的發光二極體。以圖2A而言，圖2A的各發光群的排列方式為菱形交錯。菱形交錯的方式係為不同發光群的發光二極體在橫軸軸向上以間隔距離A交錯設置，在縱軸軸向上以間隔距離B交錯設置。
將圖2A中的第一發光群311的相鄰的發光二極體連線後，其連線形狀可以視為一扁平的菱形。在此一交錯排列的態樣中，兩相鄰發光二極體的連線原則：以不橫跨任一發光二極體且兩點直線。同理，圖2A中的第二發光群312連線形狀也可以被視為另一個相同形狀的菱形。而第一發光群311的位置與第二發光群312的位置是相互交錯，因此將其稱為為菱形交錯。除此之外，也可以調整間隔距離A、B，使得菱形交錯的排列形狀成為縱軸軸向的間隔長度長，且橫軸軸向的間隔長度短的菱形形狀。
相對於菱形交錯，交錯排列還可能是斜向交錯與平移交錯。斜向交錯的設置表示請配合圖4A所示。圖4A係為依據一些實施例的斜向交錯的示意圖。在背光板110的縱軸軸向與橫軸軸向上各發光群的發光二極體均以等間隔距離C交錯設置。因此在背光板110上第一發光群311連線形狀形成多條的斜向排列，並且第二發光群312的位置交錯於第一發光群311的位置之中，如圖4A所示。
請參考圖4B所示，其係為依據一些實施例的平移交錯排列的示意圖。平移排列的方式是在背光板110中選擇至少兩橫軸軸向(或縱軸軸向)並等距離間隔設置同群的發光二極體。另一發光群可以在前述的相同軸向中以另一間隔距離設置同群的發光二極體。也可以在相同軸向且不同橫軸(或縱軸)以等間隔距離設置發光二極體。圖4B為例，若以橫軸軸向為參考基準，在背光板110上各橫軸軸向上第二發光二極體322均為等間距設置(間隔距離D)。在縱軸軸向上也是等間距設置第二發光二極體322。同理，第一發光群311也可以依據前述方式設置。因此第一發光群311的位置與第二發光群312的位置可以被視為相互平移且交錯的設置於背光板110中。此外，在具有兩個以上發光群的實施態樣中，可以任兩發光群可以相互交錯排列。
當任一發光二極體為異常狀態時，偵測電路130與控制電路140會根據異常狀態的發光二極體與所述的發光群進行相應的調整。以圖2B為例，假設第二發光群312的任一發光二極體被偵測為異常狀態，且圖2B的陣列對應於圖5B中的圈選處。在圖5A中係以粗黑線圓圈處表示發生異常狀態的發光二極體(屬第二發光群312)。因此控制電路140將第二發光群312視為關閉群230，如圖5A中的虛線框。
圖5B係為依據一些實施例的對應異常狀態的亮度顯示示意圖。假設圖5B的選擇區域210中發生發光二極體異常。在一實施例中，由於異常狀態的發光二極體呈現亮度異常，因此透過均光板200後，在均光板200中會顯現一塊暗區(也可能是暗點、亮區或亮點)。由於圖5B的暗區(或暗點)的出現，使得背光板110的整體亮度均勻度受到影響，如圖5B所示。亮度均勻度是根據整體背光板110的平均亮度、最大亮度與最小亮度所得到的綜合結果。因此暗區與發光群的間隔位置與亮度強弱都會影響亮度均勻度。在一實施例中，發光二極體亦可能因過電流而異常過亮，因此控制電路140會控制驅動電路120不致能此發光群。更仔細地說，一般異常只會造成亮度變暗，若因過電流而造成過亮情形，也會因過電流保護而關閉過亮LED發光群，而產生亮度變暗。
接著，控制電路140根據異常狀態的發光二極體將第二發光群312視為關閉群230。控制電路140致動驅動電路120使關閉群230不發光。背光板110在透過均光板200後可以得到如圖5C的顯示狀態。圖5C係為依據一些實施例的背光板110的發光狀態示意圖。圖5C為根據圖5B的實現關閉群230的顯示面板，圖5C中灰色交錯區塊是由於控制電路140不驅動關閉群230，因此在背光板110中形成多個相互交錯的暗區。雖然整體亮度降低，卻可使得背光板110的亮度均勻度可以提升。
在一些實施例中，背光板110可以更包含第三發光群313與第四發光群314。第三發光群313具有多個第三發光二極體323，第四發光群314具有多個第四發光二極體324。第一發光二極體321的位置、第二發光二極體322的位置、第三發光二極體323的位置與第四發光二極體324的位置也相互交錯排列。請參考圖6A、圖6B與圖6C，其係分別為一些實施例的多發光群的交錯排列示意圖。圖6A中係以數字「1」、「2」、「3」、「4」分別代表第一發光群311、第二發光群312、第三發光群313與第四發光群314。偵測電路130偵測第一發光群311、第二發光群312、第三發光群313或第四發光群314中任一發光二極體發生異常狀態，偵測電路130將向控制電路140發送異常訊號。控制電路140根據異常訊號致動驅動電路120使關閉群230不發光。
在一些實施例中，背光板110更包含第五發光群315、第六發光群316、第七發光群317與第八發光群318。第五發光群315包含多個第五發光二極體325、第六發光群316包含多個第六發光二極體326、第七發光群317包含多個第七發光二極體327、第八發光群318包含多個第八發光二極體328。第一發光二極體321的位置、第二發光二極體322的位置、第三發光二極體323的位置、第四發光二極體324的位置、第五發光二極體325的位置、第六發光二極體326的位置、第七發光二極體327的位置、第八發光二極體328的位置為交錯排列，如圖6D所示。而圖6D中係以數字「1」、「2」、「3」、「4」、「5」、「6」、「7」、「8」分別代表第一發光群311、第二發光群312、第三發光群313、第四發光群314、第五發光群315、第六發光群316、第七發光群317與第八發光群318。
在控制電路140不驅動關閉群230後，背光板110的其他發光群仍可發光，所以整體亮度受到影響。因此控制電路140需要根據整體亮度進一步計算是否需要調整運作電流，用於提升背光板110的亮度。在一些實施例中直下式背光發光二極體顯示器100包括背光板110、驅動電路120、偵測電路130、控制電路140、亮度檢測組件150與液晶面板160，請參考圖7所示。在一實施例中，控制電路140亦可根據整體亮度控制色彩階度(color scale)。更仔細地說，調整色彩階度係指透過控制電路140控制液晶面板160中的液晶分子旋轉排列與兩片偏光垂直的偏光板，以控制背光板110的光線穿透量而改變色彩階層。背光板110具有多個發光二極體。在此實施例中係以四組發光群為說明，對於其他數量的發光群也可以依照此一方式進行亮度補償。控制電路140耦接於驅動電路120、偵測電路130、亮度檢測組件150與液晶面板160。驅動電路120與偵測電路130均耦接於發光二極體。
亮度檢測組件150針對經調整後的背光板110的發光亮度與亮度均勻進行檢測。亮度檢測組件150可以藉由如光度計、色彩分析儀、數位攝像或攝影能力的計算裝置得到亮度量測值。在一實施例中，亮度量測值亦可以事先實驗各種異常狀態及補償方式獲得。值得注意的是，亮度檢測組件150可直接設置於產品上、於製造商出場先前外接或直接以模擬之方式實現，本發明不以此為限。在以設置於產品上的一實施例中，亮度檢測組件150拍攝背光板110並獲得第一暫存影像。亮度檢測組件150根據第一暫存影像與其像素值，獲得背光板110的最大亮度值、最小亮度值與平均亮度值。並請配合圖8所示，其係為依據一些實施例的補償運作流程示意圖。此一實施例的補償運作流程包括以下步驟： 步驟S810：獲得背光板的第一輸出亮度值； 步驟S820：判斷第一輸出亮度值與第一亮度閥值； 步驟S830：若第一輸出亮度值小於或等於第一亮度閥值，於背光板獲得補償發光群； 步驟S840：調整補償發光群的運作電流，得到背光板的第二輸出亮度值； 步驟S850：若第一輸出亮度值大於第一亮度閥值，選擇性調整運作電流； 步驟S860：判斷第二輸出亮度值與第二亮度閥值； 步驟S870：若第二輸出亮度小於或等於第二亮度閥值，調整液晶面板的色彩階度，得到第三輸出亮度值；以及 步驟S880：若第二輸出亮度大於第二亮度閥值，選擇性調整運作電流。
亮度檢測組件150根據第一暫存影像的最大亮度值、最小亮度值與平均亮度值，產生第一輸出亮度值。一般而言，可以直接將平均亮度值視為第一輸出亮度值。也可以對背光板110的各區域分別設定加權值後，得到加權後的第一輸出亮度值。亮度檢測組件150判斷第一輸出亮度值是否小於第一亮度閥值並將檢測結果發送至控制電路140。
當第一輸出亮度值大於第一亮度閥值，控制電路140可以選擇性調整補償發光群的運作電流。在此一狀況下，控制電路140可以選擇不調整運作電流。當第一輸出亮度小於或等於第一亮度閥值，則控制電路140致動驅動電路120，令驅動電路120向補償發光群提高運作電流，使補償發光群提高發光亮度。其中，補償發光群係為關閉群230外的之任一發光群或多個發光群。在一實施例中，而運作電流的補償上限係根據關閉群230的發光群數量所決定，但於其他實施例中，亦可不設置補償上限。而此實施例的補償運作電流的倍數(C)可以透過下式決定： 0＜ C ≤1+（X/Y）…..其中，關閉群中發光群數量：X個；補償發光群中發光群數量：Y個；補償電流倍數：C。
根據圖6A、圖6B、圖6C與圖6D的發光群組合並提出相應的補償發光的說明。在無異常狀態的發光二極體的情況下，圖6A、圖6B、圖6C與圖6D的亮度顯示係與圖2C中上方背光板110的亮度顯示相同。為方便說明，下文均以第一發光群311「1」作為關閉群230為例，並選擇是否對補償發光群的調整亮度。
將圖6A的第一發光群311為關閉群230並關閉發光，則如圖9A所示。將第三發光群313選為補償發光群，並且控制電路140對補償發光群提高1.5倍的運作電流，使其提高發光亮度。請參考圖9B所示，其係為調高運作電流後的背光板110之發光顯示。此外，也可以將第二發光群312與第四發光群314選擇為補償發光群，控制電路140對補償發光群調高1.5倍的運作電流。一般而言，亮度均勻度只要能達到75%以上，即為人眼觀看時不會明顯感受到亮區與暗區的差異。
請參考圖9C所示，其係為調高運作電流後的背光板110之發光顯示。前述的關閉群230與補償發光群的調整後亮度可以參考下表A所示，表A中第一直行中代表對應的發光群，橫列代表補償的運作電流的倍數。每一直行表示該測試回合中，各發光群是否致能或調整電流。其中，補償電流倍數為「0」表示該發光群為關閉群230，表A下半部為背光板110的平均亮度、最大亮度、最小亮度與亮度均勻度。 表A：一種補償發光群與顯示亮度的輸出記錄表
  補償電流倍數
第一發光群 1 0 0 0
第二發光群 1 1 1 1.5
第三發光群 1 1 1.5 1
第四發光群 1 1 1 1.5
平均亮度 3.15754 2.36717 2.76234 3.15558
最大亮度 3.21308 2.56998 3.04928 3.51857
最小亮度 3.09746 1.99838 2.36199 2.63398
亮度均勻度(%) 96.4 77.75 77.46 74.85
將圖6B的第一發光群311為關閉群230並禁能發光，則如圖9D所示。控制電路140將第一發光群311與第三發光群313選為關閉群230。請參考圖9E所示，其係為關閉群230禁能後的亮度顯示。此外，若將第二發光群312與第四發光群314選擇為補償發光群，控制電路140對補償發光群調高1.3倍的運作電流。請參考圖9F所示，其係為調高運作電流後的背光板110之發光顯示。 表B：一種補償發光群與顯示亮度的輸出記錄表
  補償電流倍數
第一發光群 1 0 0 0
第二發光群 1 1 1 1.3
第三發光群 1 1 0 1
第四發光群 1 1 1 1.3
平均亮度 3.15754 2.36813 1.57876 2.84176
最大亮度 3.21308 2.7706 1.74867 3.2507
最小亮度 3.09746 1.86677 1.44189 2.30015
亮度均勻度(%) 96.4 67.37 82.46 70.75
對圖6C的第一發光群311為關閉群230並禁能發光且不調整運作電流，如圖9G所示。圖9G的亮度顯示形成直行與橫列的交錯顯示，而整體的亮度數值請參考表C所示。 表C：一種補償發光群與顯示亮度的輸出記錄表
  補償電流倍數
第一發光群 1 0 0 0 0
第二發光群 1 1 1.25 1.5 1
第三發光群 1 1 1.25 1.5 1
第四發光群 1 1 1 1 0
平均亮度 3.15754 2.36619 2.76088 3.15557 1.57876
最大亮度 3.21308 2.64402 3.00881 3.37361 1.74867
最小亮度 3.09746 1.98987 2.35102 2.71218 1.44189
亮度均勻度(%) 96.4 75.25 78.13 80.39 82.45
若第一發光群311與第四發光群314為關閉群230時，且第二發光群312與第三發光群313為補償發光群。控制電路140對補償發光群提高1.25倍的運作電流。圖9H係為經補償後的背光板110的發光顯示狀態。由於運作電流的補償上限是根據關閉群230中發光群的數量。由於補償發光群的作用，使得背光板110的整體亮度得以提升。且圖9H的亮度均勻度與圖9G的亮度均勻度相較而言，圖9H的亮度均勻度是有顯著提升，而且亮度均勻度也隨之提高。
更進一步，控制電路140對補償發光群的運作電流提高至1.5倍。而補償後的背光板110的發光顯示請配合參考圖9I與表C。在圖9I中可以觀察到各暗區受到補償發光群的影響而減少，使得整體的亮度與均勻度提升。
若第一發光群311與第四發光群314為關閉群230且不調整運作電流，背光板110的整體亮度將會降低，如圖9J與表示所示。雖然圖9J的背光板110整體亮度大幅下降，但暗區與亮區的分界也變的不明顯，因此亮度均勻度反而提升。
以圖6D與其發光群為例，在圖6D中設置八組發光群。若第一發光群311為關閉群230時，則背光板110的亮度顯示如圖9K所示，圖9K的背光板110之相關亮度請同時參閱表D。由於背光板110中還具有其他發光群，因此在關閉群230禁能後，背光板110整體的亮度與原始亮度差異不大。 表D：一種補償發光群與顯示亮度的輸出記錄表
  補償電流倍數
第一發光群 1 0 0 0 0
第二發光群 1 1 1 1 1
第三發光群 1 1 1 1 1
第四發光群 1 1 0 1 0
第五發光群 1 1 1 1.25 1.25
第六發光群 1 1 1 1.25 1.25
第七發光群 1 1 1 1.25 1.25
第八發光群 1 1 1 1.25 1.25
平均亮度 6.31509 5.52375 4.73632 6.31314 5.52571
最大亮度 6.38859 5.83982 4.94048 6.419 5.74256
最小亮度 6.2605 5.11229 4.55441 5.88665 5.32878
亮度均勻度(%) 97.99 87.54 92/18 88.62 92.79
若同時將第一發光群311與第四發光群314為關閉群230且不調整運作電流，背光板110的亮度顯示如圖9L所示。由於背光板110還存在六個發光群，因此整體的亮度僅略微下降。但背光板110的亮度均勻度是有所提升。
接下來，將第一發光群311為關閉群230，且將第五發光群315、第六發光群316、第七發光群317與第八發光群318為補償發光群，並提高運作電流為1.25倍。調整後的背光板110的亮度顯示如圖9M所示，背光板110的相關亮度值如表D所示。
若將第一發光群311與第四發光群314為關閉群230且調整補償發光群的運作電流為1.25倍。補償發光群分別是第五發光群315、第六發光群316、第七發光群317與第八發光群318。背光板110的亮度顯示如圖9N所示，而背光板110的相關亮度值請參考表D。
在經過前述的運作電流的補償處理後，本發明的一些實施例更可以進一步決定是否調整色彩階度。亮度檢測組件150取得第二暫存影像。第二暫存影像係為拍攝已提高補償發光群的運作電流之影像。一般而言，拍攝第一暫存影像與第二暫存影像的外部環境均為相同，例如環境光源、色溫、拍攝距離或拍攝背光板110的位置。
亮度檢測組件150根據第二暫存影像判斷符合第二亮度閥值。若第二暫存影像的第二輸出亮度值小於或等於第二亮度閥值，則控制電路140根據第二暫存影像的輸出亮度值調整補償發光群的色彩階度。其中，第一亮度閥值與第二亮度閥值可以相同也可以相異。舉例來說，經過調高補償發光群的運作電流後，第二亮度閥值可以設定小於第一亮度閥值。若無調高補償發光群的運作電流，則可以將第二亮度閥值等於或大於第一亮度閥值。
調整色彩階度的方式基於第一輸出亮度與原始亮度的商值調整。原始亮度係為未發生異常狀態時的背光板110的亮度。在亮度檢測組件150取得第一輸出亮度後，可以計算出第一輸出亮度與原始亮度的商值。控制電路140可以透過色彩階度的調整藉以補償亮度顯示的不足。首先，取得在原始亮度的一原始影像。控制單元根據原始影像產生一色階調整分布群組510，如圖10所示。在原始影像中色階調整分布群組510之值分布是落於0～255之間。為方便說明，在圖10左側中是以灰階值分布做為說明，但實際上可以將灰階分布應用在三原色(RGB)的各色色階中。圖10中將色階分布以「X」作為輸入參數，「Y」為經擴展的暫存結果，「Z」為已修正後的輸出結果。
在第二暫存影像中色階的分布會受到亮度降低的影響，使得第二暫存影像的色彩亮度降低，例如亮度降低為原來的0.85，請參考圖10的亮度修正值「Y」。控制電路140可以透過插值計算將色階值分布擴展為(1/0.85)倍。舉例來說，背光板110經提高運作電流後所得到的第一輸出亮度僅為原始亮度的85％。控制電路140將原始影像的的灰階值分布除上0.85，使得灰階值分布擴展為如圖10中間部分的灰階值分布。
對於擴展後超過255的部分分布，控制電路140則直接設定為255，使得調整後的色階值分布為圖10的右側。請同時參考圖7，控制電路140可以根據新的色階分布對應表致動液晶面板160之液晶分子偏轉發光，以提高補償發光群的發光亮度。同理，若第一輸出亮度大於原始亮度時，控制電路140可以調整運作電流，藉以降低補償發光群的發光亮度。
在一些實施例中，背光板110可以更劃分成多個小區域。基本上每一區域均為相同大小。在背光板110中包括第一區域711與第二區域712，如圖11所示。在圖11中係以虛線框作為各區域的邊緣。第一區域711具有第一發光群A1與第二發光群A2，第一發光群311與第二發光群312的位置相互交錯。第二區域712具有第一發光群B1與第二發光群B2。第一發光群A1、B1的發光二極體的位置排列均相同，第二發光群A2、B2的發光二極體的位置排列均相同。
第一區域711耦接於控制電路140、驅動電路120與偵測電路130，第二區域712耦接於控制電路140、驅動電路120與偵測電路130。控制電路140、驅動電路120、偵測電路130與第一發光群A1、B1、第二發光群A2、B2的耦接方式請參考圖1所示。第一區域711與第二區域712之間具有一區域邊界715。一般而言，區域邊界715涵蓋第一區域711與第二區域712所相鄰的部分區域，如圖11中灰色區域處。圖11的區域邊界715的範圍涵蓋第一區域711與第二區域712相鄰的兩行發光二極體。但在其他情況中，可以調整區域邊界715的範圍，例如涵蓋相鄰四行的發光二極體。
當區域邊界715中存在異常狀態的發光二極體時，偵測電路130向控制電路140發送異常訊號。控制電路140除了根據異常訊號判斷發光二極體的所屬發光群外，控制電路140更進一步判斷所述發光二極體是否位於區域邊界715中。若異常狀態的發光二極體位於區域邊界715中，控制電路140將向區域邊界715所屬的第一區域711與第二區域712進行亮度補償的處理。在圖11的灰色區域中的黑色方塊表示發生異常狀態的發光二極體。反之，控制電路140控制異常狀態的發光二極體所屬的區域的關閉群230與發光群。
控制電路140根據異常狀態的發光二極體及所屬的發光群，將第一區域711與第二區域712中相同的發光群設為關閉群230。換言之，當異常狀態的發光二極體所屬的發光群為第一發光群A1時，控制電路140會同時將第一發光群A1與另一第一發光群B1設為關閉群230。驅動電路120將不致動第一區域711與第二區域712的關閉群230，以使關閉群230禁能不發光。
在一些實施例中，背光板110具有第一區域711、第二區域712、第三區域713與第四區域714，如圖12所示。在背光板110中第一區域711、第二區域712、第三區域713與第四區域714形成2*2的陣列排列。第一區域711具有第一發光群A1、第二發光群A2，第二區域712具有第一發光群B1、第二發光群B2，第三區域713具有第一發光群C1、第二發光群C2，第四區域714具有第一發光群D1、第二發光群D2。控制電路140、驅動電路120與偵測電路130均耦接至第一發光群A1、B1、C1、D1與第二發光群A2、B2、C2、D2，耦接方式請配合圖1所示。
若區域邊界715中存在異常狀態的發光二極體時，偵測電路130向控制電路140發送異常訊號並且判斷區域邊界715所屬的區域。圖12中，異常狀態的發光二極體位於區域邊界715中，而區域邊界715分別涵蓋第一區域711、第二區域712、第三區域713與第四區域714。假設異常狀態的發光二極體屬於第三區域713的第二發光群C2。控制電路140會同時調用第一區域711、第二區域712、第三區域713與第四區域714的第二發光群A2、B2、C2、D2，並將第二發光群A2、B2、C2、D2均設置為關閉群230，使第二發光群A2、B2、C2、D2均禁能且不發光。
在一些實施例中，直下式背光發光二極體顯示器100包含模擬電路170，請配合圖13所示。模擬電路170耦接於控制電路140，模擬電路170儲存至少一組模擬參數171。模擬參數171至少記錄第一發光群311與第二發光群312的交錯排列方式、關閉群230的位置、補償發光群的運作電流、或背光板110的輸出亮度值。在控制電路140完成背光板110的相關調整後，模擬電路170隨即記錄所調整後的各項數值為模擬參數171。所述模擬參數171除了可以儲存於模擬電路170外，也可以傳輸至遠端的伺服器，以供其他直下式背光發光二極體顯示器100使用。
若模擬電路170中具有匹配條件的模擬參數時，控制電路140根據關閉群230向模擬電路170獲得相應關閉群230的模擬參數171。例如相同交錯排列的第一發光群311與第二發光群312中，控制電路140發現異常狀態的發光二極體。控制電路140根據模擬參數設定關閉群230或調整發光群的運作電流。
在一些實施例中，直下式背光二極體的發光模擬系統800包括計算組件810、儲存組件820、輸入組件830與輸出組件840，請參考圖14所示。計算組件810耦接於儲存組件820、輸入組件830與輸出組件840。儲存組件820存儲一亮度模擬程式821，亮度模擬程式821用於模擬直下式背光發光二極體顯示器100在不同強度的運作電流之亮度、均勻度或色彩階度的情況。輸入組件830接收一測試要求。測試要求包括直下式背光發光二極體顯示器100的各項屬性，例如：發光二極體的型號、數量、排列方式、背光板尺寸、運作電流、亮度檢測值等。輸出組件840用於播放亮度模擬程式821的模擬畫面。
請同時參考圖8所示，計算組件810通過輸入組件830接收測試要求。計算組件810根據測試要求執行亮度模擬程式821，並將測試要求載入亮度模擬程式821之中。計算組件810可以得到模擬的背光板110與所屬的第一輸出亮度值。於此同時，計算組件810另可根據測試要求選定異常狀態的發光二極體與所屬的關閉群230。
計算組件810判斷第一輸出亮度值小於或等於第一亮度閥值時，計算組件810從關閉群230以外選擇任一發光群或多個發光群為補償發光群。計算組件810調整補償發光群的運作電流，得到背光板110的第二輸出亮度值。計算組件810判斷第二輸出亮度值與第二亮度閥值的大小。若第二輸出亮度小於或等於第二亮度閥值，計算組件810調整液晶面板160的色彩階度，得到第三輸出亮度值。若第二輸出亮度大於第二亮度閥值，計算組件810可以選擇性調整運作電流或色彩階度並記錄為模擬參數171。計算組件810可以將各種異常狀態所相應的模擬參數171儲存至儲存組件820中。
依據一些實施例，直下式背光發光二極體顯示器100與發光控制方法可以不需替換發生異常狀態的發光二極體，透過不同位置的發光二極體與調整運作電流，使得背光板110的均勻度可以被提高。依據一些實施例，直下式背光發光二極體顯示器100除了可以降低替換或維修背光板110的成本外，也可以藉由現有的發光二極體的各式排列進而實現亮度增強與均勻化的目的。
100:直下式背光發光二極體顯示器 110:背光板 120:驅動電路 130:偵測電路 140:控制電路 150:亮度檢測組件 160:液晶面板 170:模擬電路 171:模擬參數 200:均光板 210:選擇區域 230:關閉群 311:第一發光群 312:第二發光群 313:第三發光群 314:第四發光群 315:第五發光群 316:第六發光群 317:第七發光群 318:第八發光群 321:第一發光二極體 322:第二發光二極體 323:第三發光二極體 324:第四發光二極體 325:第五發光二極體 326:第六發光二極體 327:第七發光二極體 328:第八發光二極體 510:色階調整分布群組 711:第一區域 712:第二區域 713:第三區域 714:第四區域 715:區域邊界 800:發光模擬系統 810:計算組件 820:儲存組件 821:亮度模擬程式 830:輸入組件 840:輸出組件 S310,S320,S330,S340,S350:步驟流程 S810,S820,S830,S840,S850,S860,S870,S880:步驟流程
[圖1]為依據一些實施例的直下式背光發光二極體顯示器架構示意圖。 [圖2A]為依據一些實施例的交錯排列之示意圖。 [圖2B]為依據一些實施例的交錯排列之示意圖。 [圖2C]為依據一些實施例的背光板透過均光板所呈現的亮度分布態樣的示意圖。 [圖2D]為依據一些實施例的異常狀態發光二極體所呈現的亮度分布態樣的示意圖。 [圖3]為依據一些實施例的直下式背光二極體的發光控制方法流程示意圖。 [圖4A]為依據一些實施例的斜向交錯的示意圖。 [圖4B]為依據一些實施例的平移交錯排列的示意圖。 [圖5A]為依據一些實施例的異常狀態的發光二極體之示意圖。 [圖5B]為依據一些實施例的對應異常狀態的亮度顯示示意圖。 [圖5C]為依據一些實施例的背光板的發光狀態示意圖。 [圖6A]為依據一些實施例的多發光群的交錯排列示意圖。 [圖6B]為依據一些實施例的多發光群的另一交錯排列示意圖。 [圖6C]為依據一些實施例的多發光群的另一交錯排列示意圖。 [圖6D]為依據一些實施例的多發光群的另一交錯排列示意圖。 [圖7]為依據一些實施例的另一系統架構示意圖。 [圖8]為依據一些實施例的補償運作流程示意圖。 [圖9A]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9B]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9C]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9D]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9E]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9F]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9G]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9H]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9I]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9J]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9K]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9L]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9M]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖9N]為依據一些實施例的背光板的亮度顯示示意圖。 [圖10]為依據一些實施例的色階調整分布群組示意圖。 [圖11]為依據一些實施例的兩區域與其區域邊界示意圖。 [圖12]為依據一些實施例的四區域與其區域邊界示意圖。 [圖13]為依據一些實施例的直下式背光發光二極體顯示器架構示意圖。 [圖14]為依據一些實施例的直下式背光二極體的發光模擬系統架構示意圖。
100:直下式背光發光二極體顯示器
110:背光板
120:驅動電路
130:偵測電路
140:控制電路
200:均光板
311:第一發光群
312:第二發光群
321:第一發光二極體
322:第二發光二極體

Claims (19)

  1. 一種直下式背光發光二極體顯示器，包括：一背光板，具有一第一發光群與一第二發光群，該第一發光群包含多個第一發光二極體，該第二發光群包含多個第二發光二極體，該些第一發光二極體的位置與該些第二發光二極體的位置為一交錯排列；一驅動電路，耦接於該背光板，該驅動電路用以被致動而選擇性地驅動該第一發光群發光及該第二發光群發光；一偵測電路，耦接該背光板，當該偵測電路偵測到該第一發光群或該第二發光群中的任一發光二極體處於一異常狀態，該偵測電路發出一異常訊號；一控制電路，耦接於該驅動電路與該偵測電路，該控制電路根據該異常訊號獲得一關閉群，該關閉群至少包含該異常狀態的發光二極體所在的該發光群，該控制電路致動該驅動電路不驅動該關閉群發光；以及一亮度檢測組件，該亮度檢測組件耦接於該控制電路，該亮度檢測組件獲得該背光板的一輸出亮度值；其中，該控制電路根據該輸出亮度值獲得一補償發光群，該控制電路另根據該輸出亮度值調整該補償發光群的一運作電流。
  2. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該交錯排列係為該第一發光群的位置與該第二發光群的位置為斜向交錯、平移交錯或菱形交錯。
  3. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該背光板更包括一第三發光群，該第三發光群包含多個第三發光二極 體，該些第一發光二極體的位置、該些第二發光二極體的位置與該些第三發光二極體的位置為該交錯排列。
  4. 如請求項3所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該背光板更包括一第四發光群，該第四發光群包含多個第四發光二極體，該些第一發光二極體的位置、該些第二發光二極體的位置、該些第三發光二極體的位置與該些第四發光二極體的位置為該交錯排列。
  5. 如請求項4所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該關閉群至少包括該第一發光群、該第二發光群、該第三發光群或該第四發光群之任一。
  6. 如請求項4所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該交錯排列係為該第一發光群的位置、該第二發光群的位置、該第三發光群的位置與該第四發光群的位置為斜向交錯、平移交錯或菱形交錯。
  7. 如請求項4所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該背光板更包含一第五發光群、一第六發光群、一第七發光群與一第八發光群，該第五發光群包含多個第五發光二極體、該第六發光群包含多個第六發光二極體、該第七發光群包含多個第七發光二極體、該第八發光群包含多個第八發光二極體，該些第一發光二極體的位置、該些第二發光二極體的位置、該些第三發光二極體的位置、該些第四發光二極體的位置、該些第五發光二極體的位置、該些第六發光二極體的位置、該些第七發光二極體的位置、該些第八發光二極體的位置為該交錯排列。
  8. 如請求項7所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該關閉群至少包括該第一發光群、該第二發光群、該第三發光群、該第 四發光群、該第五發光群、該第六發光群、該第七發光群或該第八發光群之任一。
  9. 如請求項8所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該交錯排列係為該第一發光群的位置、該第二發光群的位置、該第三發光群的位置、該第四發光群的位置、該第五發光群的位置、該第六發光群的位置、該第七發光群的位置與該第八發光群的位置為斜向交錯、平移交錯或菱形交錯。
  10. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該背光板中包含一第一區域、一第二區域與一區域邊界，該第一區域相鄰於該第二區域，該區域邊界於該第一區域與該第二區域相鄰處，該第一區域具有該第一發光群與該第二發光群，該第二區域具有該第一發光群與該第二發光群。
  11. 如請求項10所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該偵測電路偵測該區域邊界中的任一發光二極體處於該異常狀態，該控制電路根據該異常訊號致動該驅動電路不驅動該第一區域的該關閉群與該第二區域的該關閉群。
  12. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該運作電流補償的倍數依據下式決定：0<C
    Figure 110102201-A0305-02-0034-41
    1+(X/Y)X為該關閉群中發光群數量Y為該補償發光群中發光群數量C為補償該運作電流的倍數。
  13. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該亮度檢測組件包括一光度計、一色彩分析儀、一數位攝像機或所組成群組中至少一的計算裝置。
  14. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中包括一模擬電路，儲存至少一模擬參數，該模擬電路耦接於該控制電路，該模擬參數記錄該交錯排列、該關閉群的位置、一補償發光群的一運作電流、或該背光板的一輸出亮度值。
  15. 如請求項14所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該控制電路根據該關閉群向該模擬電路獲得相應該關閉群的該模擬參數。
  16. 如請求項1所述之直下式背光發光二極體顯示器，其中該異常狀態為短路狀態、開路狀態、過電壓狀態或過電流狀態。
  17. 一種直下式背光二極體的發光控制方法，適於一背光板，該背光板包含一第一發光群與一第二發光群，該第一發光群包含多個第一發光二極體，該第二發光群包含多個第二發光二極體，該第一發光二極體的位置與該第二發光二極體的位置為一交錯排列，該發光控制方法包括：偵測該些發光二極體之一發光狀態；當該些發光二極體中任一之該發光狀態為一異常狀態，發出一異常訊號；根據該異常訊號，獲得一關閉群；關閉該關閉群之發光； 獲得該背光板的一第一輸出亮度值；若該第一輸出亮度值小於或等於一第一亮度閥值，於該背光板獲得一補償發光群；以及調整該補償發光群的一運作電流，得到該背光板的一第二輸出亮度值。
  18. 如請求項17所述之直下式背光二極體的發光控制方法，其中調整該補償發光群的該運作電流的倍數依據下式決定：0<C
    Figure 110102201-A0305-02-0036-40
    1+(X/Y)X為該關閉群中發光群數量Y為該補償發光群中發光群數量C為補償該運作電流的倍數。
  19. 如請求項17所述之直下式背光二極體的發光控制方法，其中關閉該關閉群之發光之步驟還包括：若該第二輸出亮度值小於或等於一第二亮度閥值，調整該補償發光群的一色彩階度，得到一第三輸出亮度值。
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