CN100456354C - 光源驱动装置、光源***以及改善光源均匀发光的方法 - Google Patents

光源驱动装置、光源***以及改善光源均匀发光的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的背光源是使用不同频率的驱动电流驱动发光条，因为分配不同频率于各独立发光条，所以可以监测和调整背光源亮度的均匀度和色度，此外一发光组是由数个发光条所组成，各发光条分配不同的频率，一发光组可能具有两个或更多个发光条，有些发光组所具有的发光条比其它发光组多，甚至有些发光条所具有的发光二极管比其它发光条多，背光源的光均匀度和色度是被一个或多个红、绿、蓝传感器所感测，并且根据发光条的位置来分配不同驱动频率。

Description

光源驱动装置、光源***以及改善光源均匀发光的方法
技术领域
本发明涉及液晶屏幕面板的背光源，特别是有关于一种发光二极管背光源的控制方法和***。
背景技术
显示面板均需要一背光源来提供光源，例如穿透式(Transmissive)或半透半反射式(Transflective)液晶屏幕(liquid crystal display，LCD)面板，一般常利用发光二极管(light-emitting device，LED)来提供背光源。传统方法是使用红、绿、蓝三颜色的LED来提供白色的背光源。在照明大尺寸LCD面板时，会使用多条不同颜色的LED灯条，并且使用不同LED驱动装置来驱动不同颜色的LED灯条。
为了控制背光源为白色光源，传统方法是使用三组不同的传感器分别感测红、绿、蓝三光源，藉由回授电路将传感器所感测到不同颜色的亮度值回传至处理器，而处理器藉由控制LED驱动装置来调整各颜色LED的亮度，例如：美国专利公开2003/0230991 Muthu et al.披露了关于回授电路的技术，其中具有彩色滤片的光电二极管经由特定的电路将感测值回传至微处理器，此微处理器藉由信号来控制LED驱动装置的驱动电流以达到控制亮度的目的，而微处理器信号可以是调幅或是脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)型式来控制LED的驱动电流。又例如美国专利公开2003/0011832 Changet al.披露的方法是一种根据LED色度，分别控制红、绿、蓝LED亮度的方法，以达到控制白光源的目的。又例如：美国专利公开2003/0076056号Schuurmans et al.披露了一种感测色彩的方法，其中使用三组有滤色的光电二极管和一组无滤色的光电二极管来感测光源以得知有滤色和无滤色的比例，以得知三色激值，再根据所得知三色激值与原预估值的差异，控制电路来调整驱动LED的电流。
以往的已有技术都是在同一频率下，LED驱动器使用PWM驱动电流来改变每一个LED灯条工作周期(duty cycle)。如图1所示，背光源控制***1包含背光源20和LED驱动***10，背光源20包括被多个驱动器14、16...驱动的不同颜色LED的多个LED灯条24、26...。传感器30用来感测不同颜色LED灯条，将传感器感测的亮度值直接传回LED驱动***控制器12，一旦控制器得知各颜色亮度值，控制器藉由PWM改变驱动器14、16...的工作周期，来调整LED灯条亮度。如图1所示，尽管LED灯条#1和LED灯条#2的工作周期有可能不同，但是驱动LED灯条的频率是相同的。对于小的背光源，传统技术可以适当调整亮度和白色色度，但是一个传感器可能不足以使整个面板很均匀的发亮。因此，有必要放置两个或更多个传感器在不同位置去感测亮度。如图1所示，同时使用第二传感器30’，并放置在不同位置感测面板亮度，使整个面板能更均匀发亮。
因为使用多个传感器会增加成本和***的复杂度，所以需要提供更有经济效益的方法和***来调整与控制色度。
发明内容
本发明是使用不同频率来驱动背光源的LED灯条，所以不同位置的背光源亮度和色度可以被监测和调整。一个具体实例，每一个灯条使用不同的频率。另一个具体实例，将两个或是更多个灯条为一群，每一群灯条使用不同的频率，甚至不同群有不同数量的灯条，或不同灯条有不同LED数量。使用一或多群红、绿、蓝传感器来感测背光源亮度是否均匀以及色阶是否符合需求，例如：根据灯条的位置以及传感器的间的距离来决定驱动频率设置。
本发明提供了一种改善光源均匀发光的方法，适用于具有多个发光器的一光源，所述发光器区分为多个发光组，各该发光组藉由一驱动电流驱动以产生具有一发光强度的光，该方法包括：植入驱动频率信息于该驱动电流中，其中该驱动电流用以驱动各该发光组的发光器；检测所述发光组所产生的光以得到一感测光，并输出指示所述感测光的一感测信号，其中所述感测光具有该驱动频率信息；根据该驱动频率信息判断所述发光组的该发光强度；以及根据判断该发光强度调整所述发光组的该驱动电流，其中至少部分所述发光组的驱动电流为具有一脉冲宽度的电流脉冲，并且藉由改变该电流脉冲的该脉冲宽度来调整所述发光组的驱动电流。
本发明还提供了一种光源驱动装置，适用于一发光***中，该发光***包括具有多个发光器的一光源，所述发光器区分为多个发光组，该光源驱动装置包括：一驱动模块，具有多个驱动器以供应驱动电流给所述发光组，并产生具有一发光强度的光，各该驱动电流具有一驱动频率信息；一控制模块，用以根据与该发光强度相关的该驱动频率信息判断所述发光组的该发光强度，并根据判断所述发光组的该发光强度调整所述驱动器所提供的该驱动电流；以及一调制模块，连接该驱动模块，以提供具有调制的该驱动电流给予所述发光组，所述发光组的该驱动电流是具有一脉冲宽度的电流脉冲，其中该调制模块连接该控制模块，且该控制模块藉由改变该脉冲宽度来调整该驱动模块的该驱动电流。
本发明还提供了一种光源***，包括：一光源，具有多个发光器，所述发光器区分为多个发光组；一驱动模块，具有多个驱动器以提供驱动电流给予所述发光组以产生一发光强度的光，各该驱动电流具有一驱动频率；一光源感测模块，放置于所述发光组旁，以感测所述发光组所发出的光以得到一感测光，并输出指示该感测光的一感测信号，该感测光具有该驱动频率的信息；以及一控制模块，接收该感测模块的该感测信号，并根据该驱动频率信息，判断所述发光组的发光强度，且藉由调整该驱动器的该驱动电流，以控制所述发光组的发光强度；以及一调制模块，连接该驱动模块，并提供具有调制的该驱动电流给所述发光组，发光组的该驱动电流是具有一脉冲宽度的电流脉冲，其中该调制模块也连接该控制模块，因此该控制模块藉由改变该脉冲宽度来调整该驱动模块的该驱动电流。
附图说明
图1显示传统控制背光源的示意图
图2显示本发明控制背光源的示意图
图2a显示本发明译码器处理不同颜色感测信号的示意图
图3显示本发明基本讯号处理和控制的示意图
图4a-4c显示使用不同频率来驱动数个LED灯条的示意图
附图符号说明
1～背光源控制***
3、302、312～信号
10、110～LED驱动***
12、120～控制器
14、16、142、144～LED驱动器
20、200～背光源
24、26、212、214～LED灯条
30、30’、300～传感器
100～背光源***
122～频率选择器
124～微处理器
126～微处理器接口
130～调制电路
302r、312r～红信号
302g、312g～绿信号
302b、312b～蓝信号
310～解调器
f1、f2、f 3、f4、f5、f 6、f7、f8、fk～频率
具体实施方式
根据图2-4C及其描述可以清楚了解本发明。
本发明也和传统技术一样使用PWM技术，藉由改变每一个LED灯条的工作周期来控制LED灯条亮度，不同于传统技术的是使用不同频率的驱动电流来驱动LED，以便于感测背光源的亮度。如图2所示，背光源***100包含LED驱动***110和背光源200，背光源200包含一群LED灯条212、214...。LED驱动***110包含一群LED驱动器142、144...。各驱动器142、144...分别驱动各LED灯条212、214...。传感器组300包含多个传感器(未图标)，用以感测背光源200的各颜色的亮度，本实施例是以一群红、蓝、绿传感器为范例。在LED驱动***110里，控制器120的功能是藉由调制电路130的PWM控制LED工作周期来调整LED灯条212、214、...的亮度。驱动LED灯条212的频率为f1，驱动LED灯条214的频率为f2等等。所以LED灯条212发亮的频率是f1频率，也就是驱动LED灯条212的频率，而传感器300感测到不只LED灯条212的亮度还有其它灯条的亮度，所以，来自于传感器300的信号302包含各个LED灯条的色阶信息，其信息包含各个LED的频率(f1、f2...，fk)，并将LED灯条和传感器的距离做为参考以供校正程序使用之后，即可感测到背光源200亮度的均匀性。
值得一提的是，LED灯条的亮度是取决于驱动电流工作周期，根据本发明，控制器120有各频率的PWM的信息，解调制器310可先行处理信号302转换成信号312再传送至控制器120，或者也可以将解调制器整合到控制器120中，或是整合到LED驱动***110中。图2a显示将信号302区分为红信号302r、蓝信号302b、绿信号302g，并分别被传送于三条信号线中，以便于提供各别的解调制器红信号312r、蓝信号312b、绿信号312g，使***获得更多的信息。
如图3所示，控制器120包含频率选择器122，此选择器可以区分不同频率的信号，以提供控制器来控制特定LED灯条的亮度。举例来说：当选择器122选出频率f2的信号提供给微处理器124，微处理器即可获得LED灯条214的亮度信息，再根据频率f2的PWM信息，微处理器即可调整LED灯条214工作周期来控制LED灯条亮度，藉由不同频率的信息，微处理器124可以得知背光源200的色彩平衡度和亮度的均匀度。如图3所示，控制器120经由微处理器接口126传送控制信号到调制电路130，调制电路130藉由工作周期信息来控制LED灯条亮度。
图4a显示使用不同频率于不同LED灯条，微处理器124(请参阅图3)根据频率判断是哪一个颜色和哪一位置的LED灯条，举例来说：微处理器124藉由频率选择器122得知频率f4的信号，进而得知红LED灯条#4的亮度。
图4b显示三个不同颜色LED灯条为一组，使用同一频率，此***装置可以感测背光源是否均匀分布，然而，此器统装置需要三条不同的信号线来传递信号，每一个信号线负责一颜色，如图2a所示。
图4c显示当灯条和灯条的间的距离很近，且每一个灯条与传感器300的距离相差不大时，两个或是多个相同颜色的LED灯条就能使用同一频率的信号。另外，只要LED灯条和传感器300距离相差不大时，也可以使用相同频率的驱动信号于这群LED灯条上。
本发明虽以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (16)

1.一种改善光源均匀发光的方法，适用于具有多个发光器的一光源，所述发光器区分为多个发光组，各该发光组藉由一驱动电流驱动以产生具有一发光强度的光，该方法包括：
植入驱动频率信息于该驱动电流中，其中该驱动电流用以驱动各该发光组的发光器；
检测所述发光组所产生的光以得到一感测光，并输出指示所述感测光的一感测信号，其中所述感测光具有该驱动频率信息；
根据该驱动频率信息判断所述发光组的该发光强度；以及
根据判断该发光强度调整所述发光组的该驱动电流，
其中至少部分所述发光组的驱动电流为具有一脉冲宽度的电流脉冲，并且藉由改变该电流脉冲的该脉冲宽度来调整所述发光组的驱动电流。
2.如权利要求1所述的改善光源均匀发光的方法，其中各该发光组放置于该光源中的不同位置，而该驱动频率信息包括用以指示所述发光组的位置信息，用以根据所述发光组的位置调整所述发光组的驱动电流。
3.如权利要求1所述的改善光源均匀发光的方法，其中所述发光器包括多个颜色的发光器，该感测光包括多个颜色发光器的多个颜色感测光，并且根据所述发光器的颜色调整所述发光组的该驱动电流。
4.如权利要求1所述的改善光源均匀发光的方法，其中所述发光组的该驱动电流被配置多个驱动频率以提供该驱动频率信息，且该发光强度的判断是根据该感测光的驱动频率。
5.如权利要求4所述的改善光源均匀发光的方法，其中所述发光组包括多个发光条，同一所述发光组的所述发光条具有相同的驱动频率。
6.一种光源驱动装置，适用于一发光***中，该发光***包括具有多个发光器的一光源，所述发光器区分为多个发光组，该光源驱动装置包括：
一驱动模块，具有多个驱动器以供应驱动电流给所述发光组，并产生具有一发光强度的光，各该驱动电流具有一驱动频率信息；
一控制模块，用以根据与该发光强度相关的该驱动频率信息判断所述发光组的该发光强度，并根据判断所述发光组的该发光强度调整所述驱动器所提供的该驱动电流；以及
一调制模块，连接该驱动模块，以提供具有调制的该驱动电流给予所述发光组，所述发光组的该驱动电流是具有一脉冲宽度的电流脉冲，其中该调制模块连接该控制模块，且该控制模块藉由改变该脉冲宽度来调整该驱动模块的该驱动电流。
7.如权利要求6所述的光源驱动装置，还包括：
一光感测模块，设置于光源处附近以检测所述发光组所产生的光以得到一感测光，并输出指示该感测光的一感测信号，其中该感测光具有该驱动频率信息。
8.如权利要求6所述的光源驱动装置，其中所述发光组放置于该光源的不同位置，而该驱动频率与所述发光组的位置相关联，且该驱动电流的调整是根据所述发光组的位置。
9.如权利要求7所述的光源驱动装置，其中该感测光形式相同于该调制模块的该驱动电流为一脉冲形式，该发光***还包括：
一解调模块，连接该光感测模块，该解调模块用以在判断所述发光组的该发光强度之前解调该感测信号。
10.如权利要求7所述的光源驱动装置，其中所述发光器包括多个颜色光的发光器，且所述发光组发的光是具有多个颜色，其中该光感测模块包括多个感测组件，所述感测组件用以感测各颜色的光，并提供该感测光的该感测信号。
11.如权利要求10所述的光源驱动装置，其中根据所述发光器的各颜色的光来调整该驱动电流。
12.一种光源***，包括：
一光源，具有多个发光器，所述发光器区分为多个发光组；
一驱动模块，具有多个驱动器以提供驱动电流给予所述发光组以产生一发光强度的光，各该驱动电流具有一驱动频率；
一光源感测模块，放置于所述发光组旁，以感测所述发光组所发出的光以得到一感测光，并输出指示该感测光的一感测信号，该感测光具有该驱动频率的信息；以及一控制模块，接收该感测模块的该感测信号，并根据该驱动频率信息，判断所述发光组的发光强度，且藉由调整该驱动器的该驱动电流，以控制所述发光组的发光强度；以及
一调制模块，连接该驱动模块，并提供具有调制的该驱动电流给所述发光组，发光组的该驱动电流是具有一脉冲宽度的电流脉冲，其中该调制模块也连接该控制模块，因此该控制模块藉由改变该脉冲宽度来调整该驱动模块的该驱动电流。
13.如权利要求12所述的光源***，其中所述发光组放置于该光源的不同位置，该驱动电流的频率与所述发光组的位置相关联，且该驱动电流的调整根据所述发光组的位置。
14.如权利要求12所述的光源***，其中该感测光形式相同于该调制模块的该驱动电流为一脉冲形式，该发光***还包括：
一解调模块，连接该光感测模块，该解调模块在判断所述发光组的该发光强度之前解调该感测信号。
15.如权利要求12所述的光源***，其中所述发光器包括多个颜色光的发光器，且所述发光组发的光是具有多个颜色，其中该光感测模块包括多个感测组件，用以感测各颜色的光，并提供该感测光的该感测信号。
16.如权利要求15所述的光源***，其中根据所述发光器的各颜色的光来调整该驱动电流。
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