CN101083056B - 点矩阵式背光组件驱动*** - Google Patents

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Abstract

本发明是提供一种点矩阵背光组件的驱动***，该驱动***至少包含一时序控制器、一水平驱动电路以及一垂直驱动电路；其中，该时序控制器提供一时序信号，用以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动顺序与开启时间；该水平及垂直驱动电路则是根据该时序信号提供该点矩阵背光组件每一光点所需的驱动功率与启动时间。

Description

点矩阵式背光组件驱动***
技术领域
本发明是与一种背光组件的驱动***有关，尤其是与一种点矩阵型态背光组件的驱动***有关。
背景技术
随着液晶显示器(LCD)的工艺技术的不断改良演进，大规模量产技术的逐渐成熟，已使得液晶显示器的相关产品伴随大规模量产后的成本优势逐渐从个人电脑相关领域推进到家电用品及其他消费性电子的领域中。而近年来，在先进国家纷纷宣示进入数字信息来临的推波助澜下，在逐步汰换模拟***的过程中，一股以液晶电视即将取代传统的映像管(CRT)电视的热潮，正在逐步形成中。
尽管液晶电视相较于传统的映像管电视具有高解析度、低耗能及极轻薄等特性，然而，其对态动影像及色彩的显像方面，却远不如映像管电视的显像性能来得优越。因此，在扩展液晶电视的过程中，如何克服上述的显像缺点，将会是影响液晶电视是否能广泛取代传统映像管电视的关键因素之一。
在目前的液晶显示技术中，背光组件的设计正是影响液晶显示装置显像品质的关键因素之一。由于液晶材料本身是一种非自发光性的材料，因而必须采用透光背光板的设计来提供液晶显示器的发光源。请参阅图1，其是一种常见的液晶显示装置的背光组件设计的剖面图。如图中所示，该背光组件100’主要包含一冷阴极灯管10’、一导光板20’以及多个光学薄层30’、40’等。该冷阴极管10’为一直线光源，透过灯管周围的反射板12’将光线导向导光板20’的方向，该导光板20’为一楔形板，其底面不仅设计成一倾斜表面，并涂布一反光层22’，用以将来自该冷阴极管10’所发射的光线转换成平面光源而往上方投射。而为了均化该导光板所投射出来的光源产生，该导光板上方包含多个光学薄层30’、40’，用以均化或强化所形成的平面光。因此，传统的液晶显示装置的背光组件是透过逐层的光学板或光学膜层的设计，将线光源转换成平面光源；然而，光线经过数层的反射、穿透之后，整体光能可利用率已经耗损许多，若再通过液晶面板层的偏光片与彩色滤光片后，整体光能的利用率已消耗近大半，造成液晶显示装置在色采饱和度及显像亮度上明显不如传统的映像管显示装置。
尽管过去在个人电脑领域(如个人电脑监视器、笔记本电脑监视器)的应用中，对于液晶显示器色彩与亮度的要求并不明显；然而，在进入液晶电视的应用领域时，对于显像色彩与亮度的要求即开始受到严苛的要求。有鉴于此，本案的申请人经悉心研究，并一本锲而不舍之精神，于2005年7月22先行提出了一种关于点矩阵式背光组件的“液晶显示器”专利申请案(申请案号：94124985)。而本发明则再接续上述申请案的构想，又提出一种“点矩阵式背光组件驱动***”，期望借助本发明的背光组件驱动***，结合上述申请案的点距阵背光组件技术，提供一种具有高亮度、可迅速且独立调变的点矩阵背光组件，以期提供液晶显示装置更佳的显示性能，并有效克服现有液晶电视在显像色彩与亮度上所存在的缺陷。
发明内容
本发明的第一构想是提供一种点矩阵背光组件(backlight module)的驱动***，该驱动***至少包含一时序控制器(timing controller)、一水平驱动电路以及一垂直驱动电路；其中该时序控制器提供一时序信号，用以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动顺序与开启时间；该水平驱动电路连接该时序控制器，并且根据该时序信号提供该点矩阵背光组件水平方向的开启时间；而该垂直驱动电路连接该时序控制器，并且根据该时序信号提供该点矩阵背光组件垂直方向的开启时间。
根据上述构想，其中该驱动***是整合于一主动矩阵式薄模晶体管(TFT)显示器的面板驱动***中。
根据上述构想，其中该驱动***是用来同步驱动该点矩阵背光组件的光点及其对应的TFT像素。
本发明的第二构想又提出一种点矩阵背光组件(backlight module)的驱动***，其至少包含一时序控制器、一储存元件、一水平驱动电路以及一垂直驱动电路；其中该时序控制器是提供一时序信号，用以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动顺序与开启时间；该储存元件是根据内建的一查找表(LUT)提供一功率信号到该时序控制器，以决定该点矩阵背光组件每一光点的输出亮度；该水平驱动电路连接该时序控制器，并且根据该时序信号与功率信号提供该点矩阵背光组件水平方向的开启时间与驱动功率；而该垂直驱动电路是连接该时序控制器，并且是根据该时序信号与功率信号提供该点矩阵背光组件垂直方向的开启时间与驱动功率。
根据上述构想，其中该查找表是记录每一光点的驱动功率与输出亮度之间的关系。
根据上述构想，其中该驱动***是整合于一主动矩阵式薄模晶体管(TFT)显示器的面板驱动***。
根据上述构想，其中该驱动***是用来同步驱动该点矩阵背光组件的光点及其对应的TFT像素。
本发明的第三构想还提出一种闪烁式背光组件(blinking backlight module)，其至少包含一点矩阵背光源以及一驱动***，该点矩阵背光源还包含多个独立发光单元，以供该闪烁式背光组件的每一光点；而该驱动***则适用以控制该闪烁式背光组件每一光点的启动顺序、开启时间及输出亮度。
根据上述构想，其中该驱动***还包含一时序控制器(timing controller)，用以提供一时序信号，以控制该每一光点的启动顺序与开启时间；一水平驱动电路，连接该时序控制器，并且根据该时序信号提供该点矩阵背光源水平光点的开启时间；以及一垂直驱动电路，连接该时序控制器，并且根据该时序信号提供该点矩阵背光源垂直光点开启时间。
根据上述构想，其中该闪烁式背光组件是整合于一主动矩阵式薄模晶体管(TFT)显示设备中。
根据上述构想，，其中该驱动***是用来同步驱动该点矩阵背光源的每一光点及其对应的TFT像素。
本发明的第四构想还提出一种点矩阵背光组件(backlight module)的驱动方法，其至少包含下列步骤：(1)提供一时序信号，以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动的顺序与开启时间；(2)传送该时序信号到该点矩阵背光组件的一水平驱动电路与一垂直驱动电路；以及(3)根据该时序信号，决定该点矩阵背光组件每一光点所需要驱动功率.
根据上述构想，其中该时序信号是控制该水平驱动电路与该垂直驱动电路按一特定顺序启动该点矩阵背光组件的每一光点。
根据上述构想，其中该特定顺序为逐点式的扫描顺序。
根据上述构想，其中该逐点式的扫描顺序是按之字型顺序进行。
根据上述构想，其中该特定顺序为逐条式扫描的顺序。
综上所述，本发明是提供一种应用于点矩阵背光组件的驱动***，该驱动***不仅可配合点矩阵背光组件的特性，达到快速驱动及单独调变的特性，还可以独立调变局部区域达到闪烁式背光(blinking backlight)的调变特性，已增加动态画面的显像品质。另外，本发明的驱动***亦可以同时与主动式薄膜晶体管(TFT)的驱动***整合在一起，达到同时驱动点矩阵背光组件的每一光点及其对应的TFT像素之目的。
本发明通过参照附图对本发明的较佳具体实施例说明，可以对本发明的目的、特点和优点有一更深入的了解：
附图说明
图1是现有的一种背光组件架构的示意图。
图2是表示一种搭配点矩阵背光组件的液晶显示装置。
图3(A)是表示本发明的点矩阵背光组件的驱动***的第一具体实施例。
图3(B)是表示本发明的点矩阵背光组件的驱动***的第二具体实施例。
图4(a)-11(b)是表示本发明的点矩阵背光组件每一光点或部分区域独立驱动的具体实施例。
具体实施方式
请参阅图2，其是一种搭配本发明的点矩阵背光组件***的液晶显示装置100的结构示意图。如图中所示，该液晶显示装置100包含一点矩阵背光组件10，用以形成每一光点可以独立调变的平面光源；该点矩阵背光组件10上方，设置一黑矩阵(black matrix)层20，用以阻隔相邻光点间的光线；该黑矩阵层20上方则是薄膜晶体管(TFT)层30，用以构成该液晶显示装置的每一像素，该薄膜晶体管层30的像素可以是该点矩阵背光组件10的光点数目或为其倍数，以使得该点矩阵背光组件10的每一光点可以对应于该薄膜晶体管层30的一个或n个(n为正整数)像素。此外，在该薄膜晶体管层30上方则是设置一彩色滤光片40，用以使该液晶显示装置100能够产生彩色的影像。
上述的液晶显示装置100已被揭示于本案申请人于2005年7月22先行提出的“液晶显示器”专利申请案(申请案号：94124985)。而本发明则继续提出应用于该点矩阵式背光组件的电路驱动***。
请参阅图3(A)所示，其是说明本发明的点矩阵背光组件的驱动***的第一具体实施例.如图中所示，该驱动***200至少包含一时序控制器120、一水平驱动电路164以及一垂直驱动电路162.该时序控制器120为连结外部控制组件(没有图示于图中)与面板驱动组件(即水平驱动电路164该及垂直驱动电路162)的连结界面.该外部控制组件主要是透过模拟/数字转换器、数字影像界面及微处理器等构件(没有图示于图中)将外部信号(影像信号、时脉信号、同步信号)输入到该时序控制器120中，以使该时序控制器120提供一时序信号，用以控制点矩阵背光源160每一光点的启动顺序与开启时间.另外，上述的水平驱动电路164及垂直驱动电路162是设置于该点矩阵背光源160上；其中，该水平驱动电路164与该垂直驱动电路162是接收来自该时序控制器120的该时序信号，并且根据该时序信号，分别控制该点矩阵背光源160上水平方向光点及垂直方向光点的开启时间与驱动顺序.
在一较佳具体实施例中，上述的点矩阵背光组件的驱动***还包含一储存元件140连接到该时序控制器120，该储存元件140中内建有一查找表(LUT)，该查找表为记录每一光点的驱动功率与输出亮度之间关系的数据资料。根据该查找表的数据资料，该储存元件140可以提供一功率信号到该时序控制器120，以决定该点矩阵背光源160每一光点的输出亮度。
请继续参阅图3(B)，其是说明本发明的点矩阵背光组件的驱动***的第二具体实施例。与前述的第一具体实施例相比较，该点矩阵背光组件驱动***300大致上与前述实施例的点矩阵背光组件驱动***200具有类似的组成构件(如时序控制器220、垂直驱动电路262、水平驱动电路264等)，而且其时序信号的产生与控制方式与该点矩阵背光组件驱动***200完全相同。不过，在功率信号的产生程序方面，本实施例的点矩阵背光组件驱动***300除了包含原先的储存元件240(即图中所示的第二储存元件)以外，另外还增设了另一储存元件250(即图中所示的第一储存元件)。该第一储存元件250为一可重复存取的储存元件(通常为一随机存取存储器(DRAM))，其是记录点矩阵背光源260上的每一光点在前一画面(frame)状态下驱动功率数据。而该点矩阵背光源260的每一光点在下一画面(frame)状态的驱动功率数据则必须根据该前一画面(frame)状态下的驱动功率数据来决定。也就是说，该第一储存元件250为该点矩阵背光源的每一光点提供了一个驱动功率的初始值，以更精确、快速的切换每一光点的亮度变化。而在这样的设计下，储存于该第二储存元件中的查找表数据资料，则是记录该点矩阵背光源的每一画面(frame)转换时，每一光点的驱动功率变化与输出亮度之间的关系。
上述的两种实施例中，其驱动电路可以同时整合于同样呈矩阵排列的薄膜晶体管(TFT)面板(如图3(a)与(b)的薄膜晶体管(TFT)面板180、280)的驱动电路上，以使提供到该点矩阵背光源160、260垂直驱动电路162、262的时序信号与功率信号也同时供应到TFT面板180、280的垂直驱动电路182、282；同样的，提供到该点矩阵背光源160、260水平驱动电路164、264的时序信号与功率信号也同时供应到TFT面板180、280的水平驱动电路184、284；以使得该驱动***可以用来同步驱动该点矩阵背光源的光点及其对应的TFT像素。
另外，根据前述的第一及第二具体实施例的设计，本发明的点矩阵背光组件驱动***可以结合一点矩阵背光源而构成一闪烁式背光组件(blinkingbacklight module).该点矩阵背光源与该驱动***的构件配置及组成是如图3(a)或图3(b)的具体实施例所示；其中，该背光源包含多个独立发光单元.如图4(a)-11(b)所示，这些独立发光单元是以矩阵型态排列，其中，每一独立发光单元的启动顺序、开启时间及输出亮度是由该驱动***所控制.如前所述，该驱动***的驱动方法是由一时序控制器(timing controller)提供一时序信号，以控制该每一光点的启动顺序与开启时间。另外，在该点矩阵背光源上的一水平驱动电路与一垂直驱动电路则根据由该时序控制器所传送的该时序信号来决定该点矩阵背光源的每一独立发光元件所需要的开启时间。在一较佳具体实施例中，上述的驱动***还包含一组储存装置，用以提供一驱动功率信号到该时序控制器，以达到精确控制每一独立发光元件驱动功率变化的目的。
另外，上述的闪烁式背光组件可透过驱动***的控制，达到点矩阵背光源的每一光点按一特定顺序独立调变的目的。请参阅图4(a)及图4(b)所示，其是表示该点矩阵背光源的单一光点按“之(zigzag)”字型顺序逐点启动的驱动方式，其中，在同一画面时间中，该点矩阵背光源只有一点会被点亮，亦即当第N点启动时，前一个画面点亮的第N-1点则被关闭。图5(a)及图5(b)则是当第N个光点启动时，前一个画面所点亮的元件继续维持启动。而除了前述两种具体实施例之外，在图6(a)、6(b)及图7(a)、7(b)则是表示每一个画面所启动的光点数目及起始启动光点的位置均可以加以改变的具体实施例。另外，在图8(a)-9(b)中的具体实施例中则表示驱动的型态改为逐行或逐列的驱动，其中，图8(a)及图9(a)显示画面转换时，前次驱动的行列光点即行关闭，而图8(b)及图9(b)的具体实施例中则是维持前一画面点亮的光点持续点亮。图10(a)及(b)的具体实施例则是一次驱动多列(或多行)的光点，该多列(或多行)光点可以是需要选择成相邻或不相邻。另外，图11(a)及(b)的具体实施例则是同图10(a)及图10(b)的驱动型态，只是画面转换后不关闭前次驱动光点。
以上所述的仅用以说明本发明的较佳实施例，然而本发明的范围当不受限于该上述的各项具体实施方式。例如，本发明前述的点矩阵背光组件的驱动型态，可以视需要而作出种种的等效的变型，然而这些变型均在所附本申请权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种点矩阵背光组件的驱动***，其包含：
一时序控制器，其提供一时序信号，用以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动顺序与开启时间；
一水平驱动电路，连接该时序控制器，其根据该时序信号提供该点矩阵背光组件水平方向的开启时间；以及
一垂直驱动电路，连接该时序控制器，其根据该时序信号提供该点矩阵背光组件垂直方向的开启时间。
2.如权利要求1所述的驱动***，其特征在于是整合于一主动矩阵式薄模晶体管显示器的面板驱动***。
3.如权利要求2所述的驱动***，其特征在于是用来同步驱动该点矩阵背光组件的光点及其对应的薄膜晶体管像素。
4.一种闪烁式背光组件，其包含：
一点矩阵背光源，其包含多个独立发光单元，以构该闪烁式背光组件的每一光点，其中该点矩阵背光源的每一光点对应于薄膜晶体管层的一个或n个像素，n为正整数；以及
一驱动***，用以控制该闪烁式背光组件每一光点的启动顺序及开启时间，该驱动***还包含：
一时序控制器，其提供一时序信号，用以控制该每一光点的启动顺序与开启时间；
一水平驱动电路，连接该时序控制器，其是根据该时序信号与提供该点矩阵背光源水平光点的开启时间；以及
一垂直驱动电路，连接该时序控制器，其是根据该时序信号与提供该点矩阵背光源垂直光点开启时间。
5.如权利要求4所述的闪烁式背光组件，其特征在于是整合于一主动矩阵式薄模晶体管显示设备中。
6.如权利要求4所述的闪烁式背光组件，其特征在于该驱动***是用来同步驱动该点矩阵背光源的每一光点及其对应的薄膜晶体管像素。
7.一种点矩阵背光组件的驱动方法，其包含如下步骤：
提供一时序信号，以控制该点矩阵背光组件每一光点的启动的顺序与开启时间，其中该点矩阵背光源的每一光点对应于薄膜晶体管层的一个或n个像素，n为正整数；
传送该时序信号到该点矩阵背光组件的一水平驱动电路与一垂直驱动电路；以及
根据该时序信号，利用一查找表决定该点矩阵背光组件每一光点所需要驱动功率，其中该点矩阵背光组件的一驱动***还包含一存储组件连接到一时序控制器，该存储组件中内建有该查找表，该查找表为纪录每一光点的驱动功率与输出亮度之间关系的一数据资料，该存储组件根据该资料提供一功率信号到该时序控制器，以决定该点矩阵背光组件每一光点的输出亮度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于该时序信号控制该水平驱动电路与该垂直驱动电路按一特定顺序启动该点矩阵背光组件的每一光点。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于该特定顺序为逐点式的扫描顺序。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该逐点式的扫描顺序是按之字型顺序进行。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于该特定顺序为逐条式扫描的顺序。
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