CN101344231A - 发光二极管背光模块及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管背光模块及其驱动方法。发光二极管背光模块包括发光阵列、M条列信号线、N条行信号线、列驱动器及行驱动器。发光阵列包括多个发光二极管单元，且发光二极管单元被配置为M列N行。列驱动器用以输出M个列驱动信号，并经M条列信号线依序致能M列发光二极管单元。行驱动器用以依序输出与M条列信号线相对应的一第1列数据至一第M列数据，并经N条行信号线输出至N行发光二极管单元，以产生对应的发光亮度。

Description

发光二极管背光模块及其驱动方法

发明领域

本发明涉及一种背光模块及其驱动方法，并且尤其涉及一种发光二极管背光模块及其驱动方法。

技术背景

传统发光二极管背光模块具有一固定辉度，因此在显示不同亮度的画面时，背光模块的辉度无法改变，亮度小的画面仍使用同一辉度显示，造成电能的浪费。为了降低电能的浪费，公知技术采多区域动态背光控制，多区域动态背光控制依据画面的色阶分布动态调整背光模块整体的辉度，亦即画面亮度高时，背光模块调变为较大的辉度值，画面亮度低时，背光模块调变为较小的辉度值。

请参照图1，其绘示为传统发光二极管背光模块的示意图。传统发光二极管背光模块10包括多个发光区域及电源转换器120(Converter)。各发光区域分别由不同的发光二极管单元110产生所需的亮度。为了独立地控制不同发光区域的辉度值，传统发光二极管背光模块10采用主动矩阵(Active Matrix)控制，且电源转换器120需具有多组通道(Channel)来进行扫瞄控制，以分别输出多组控制信号调整各发光二极管单元110的辉度值。

举例来说，若传统发光二极管背光模块10具有144组被排列为9列16行的发光二极管单元110，则电源转换器120至少需具有144组通道(Channel)，以分别输出控制信号C(1)至C(144)来调整各发光二极管单元110的辉度值。然而，电源转换器120的通道个数越多，将使得生产成本对应地增加，而降低背光模块的市场竞争力。

不仅如此，当传统发光二极管背光模块10进行多区域动态背光控制时，人眼将在侧看液晶显示器时感受到严重的影像落差。

请同时参照图2及图3，图2绘示为正看与侧看的伽码曲线。图3绘示为不进行多区域动态背光控制的灰阶信号、背光亮度百分比及视觉画面的示意图。当人眼正看液晶显示器时，位于液晶显示器正上方，即视角0度，穿透率与灰阶信号的对应关系如伽码曲线30所示，而当人眼以60度视角侧看液晶显示器时，穿透率与灰阶信号的对应关系如伽码曲线40所示。

若传统发光二极管背光模块10不进行多区域动态背光控制时，发光区域310与发光区域320的背光亮度百分比皆为100％。换言之，发光区域310与发光区域320处于全亮状态。发光区域310搭配灰阶信号255及128，人眼将感受到分别对应至灰阶255及128的视觉画面。而发光区域320搭配灰阶信号128，人眼将感受到对应至灰阶128的视觉画面。

请参照图4，其绘示为进行多区域动态背光控制后的灰阶信号、背光亮度百分比及正看视觉画面的示意图。由于进行多区域动态背光控制时，一般为了节省传统发光二极管背光模块10的电力消耗，将发光区域320的背光亮度百分比降至20％，再将原灰阶信号128改变为灰阶信号255，使得人眼正看液晶显示器时，依旧感受到对应至灰阶128的视觉画面。这样一来，达到省电又不影响正看时的视觉。

请参照图5，其绘示为进行多区域动态背光控制后的灰阶信号、背光亮度百分比及以60度视角侧看视觉画面的示意图。然而，由于正看的伽码曲线30与侧看的伽码曲线40不同，因此，当背光亮度百分比为20％的发光区域320搭配灰阶信号255，却将使得人眼侧看液晶显示器时，感受到对应至仅有灰阶45的视觉画面。

进一步来说，当人眼正看液晶显示器时，感受到发光区域310及320皆为灰阶128的视觉画面。而当人眼于60度侧看液晶显示器时，却感受到发光区域310及320分别为灰阶128及灰阶45的视觉画面。由于这样的极大差异，造成原本同一灰阶的画面数据却因跨越不同亮度的背光区域而有极大差异的视觉表现。

由此可知，当传统发光二极管背光模块10进行多区域动态背光控制后，人眼于某一视角下侧看液晶显示器的视觉画面与正看液晶显示器的视觉画面不同，而造成液晶显示器的显示效果不良这一类的负面影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发光二极管背光模块及其驱动方法。发光二极管背光模块中的各列发光二极管单元经由阵列定址(Matrix Addressing)的方式循序地被致能，并依序接收对应的列数据。这样，不仅能降低发光二极管背光模块的生产成本，更能改善多区域动态背光控制后，侧看液晶显示器时所造成的严重影像落差。

根据本发明的目的，提出一种发光二极管背光模块。发光二极管背光模块包括发光阵列、M条列信号线、N条行信号线、列驱动器及行驱动器。发光阵列包括多个发光二极管单元，且发光二极管单元被配置为M列N行。

列驱动器用以输出M个列驱动信号，并经M条列信号线依序致能M列发光二极管单元。行驱动器用以依序输出与M条列信号线相对应的第1列数据至第M列数据，并经N条行信号线输出至N行发光二极管单元，以产生对应的发光亮度。

根据本发明的另一目的，提出一种发光二极管背光模块的驱动方法。发光二极管背光模块包括一由多个发光二极管单元所组成的发光阵列，且发光二极管单元被配置为M列N行。驱动方法包括如下步骤：

首先，经M条列信号线分别输出M个列驱动信号，以依序致能M列发光二极管单元。

跟着，经N条行信号线分别依序输出与M条列信号线相对应的第1列数据至第M列数据至发光二极管单元，以产生发光亮度。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示为传统发光二极管背光模块的示意图；

图2绘示为正看与侧看的伽码曲线；

图3绘示为不进行多区域动态背光控制的灰阶信号、背光亮度百分比及视觉画面的示意图；

图4绘示为进行多区域动态背光控制后的灰阶信号、背光亮度百分比及正看视觉画面的示意图；

图5绘示为进行多区域动态背光控制后的灰阶信号、背光亮度百分比及以60度视角侧看视觉画面的示意图；

图6绘示为依照本发明一优选实施例的一种发光二极管背光模块的示意图；

图7绘示为第一种扫描信号与发光数据的时序图；

图8绘示为M等于9时，第一种扫描信号与发光数据的时序图；

图9为图8的时序表；

图10绘示为第二种扫描信号与发光数据的时序图；

图11绘示为M等于9且I等于3时，第二种扫描信号与发光数据的时序图；

图12为图11的时序表；

图13绘示为依照本发明一优选实施例的一种发光二极管背光模块的驱动方法流程图。

【主要元件符号说明】

10：传统发光二极管背光模块

110：发光二极管单元

120：电源转换器

310、320：发光区域

20：依照本发明一优选实施例的发光二极管背光模块

210：发光阵列

212：发光二极管单元

220(1)～220(M)：列信号线

230：行信号线

具体实施方式

请参照图6，其绘示为依照本发明一优选实施例的一种发光二极管背光模块的示意图。发光二极管背光模块20例如为被动阵列式(Passive Matrix)背光模块，且发光二极管背光模块20包括发光阵列210、列(Row)信号线220(1)至220(M)、行(Column)信号线230(1)至230(N)、列驱动器240及行驱动器250。发光阵列210包括多个对应至不同发光区域的发光二极管单元212，且发光二极管单元212被配置为M列N行。每一发光二极管单元212例如由一个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或多个串联的发光二极管所组成，且每一发光二极管单元212还可选择性地加入电容以增加发光二极管的发光时间。

列驱动器240经列信号线220(1)至220(M)与M列发光二极管单元212耦接，而行驱动器250经N条行信号线230耦接至N行发光二极管单元212。列驱动器240在一个画面时间(Frame Time)依序地致能第1至第M列发光二极管单元212，亦即，依序地输入可供发光二极管单元212形成一工作电压或电流的位准(Level)。而行驱动器250经N条行信号线230依序地输出与列信号线220(1)至220(M)相对应的第1列数据至第M列数据信号，以产生对应的发光亮度。

第一种列驱动信号与列数据的时序图

请参照图7，其绘示为第一种扫描信号与发光数据的时序图。列驱动器240在一个画面时间T_f内输出列驱动信号OUT(1)至OUT(M)，列驱动信号OUT(1)至OUT(M)分别经列信号线220(1)至220(M)依序致能第1至第M列发光二极管单元212。而行驱动器250依序输出分别与第1至第M列信号线220相对应的各组列数据Data(1)至Data(M)。

列驱动信号OUT(1)至OUT(M)不同时为致能位准，且列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的工作周期(Duty Cycle)分别为

使得列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的致能时间分别为

画面时间T_f被分割为时间长短相同的时段T(1)至T(M)，且时段T(1)至T(M)分别等于

行驱动器250在时段T(1)经N条行信号线输出第一组列数据Data(1)，并于时段T(2)经N条行信号线输出第二组列数据Data(2)。以此类推，行驱动器250分别在时段T(3)至T(M)输出对应的各组列数据Data(3)至Data(M)。亦即，在某时段T(k)输入对应的第k组列数据Data(k)。

由于第1至第M列发光二极管单元212循序地被致能，以产生对应的发光亮度，因此，发光二极管背光模块20将产生扫描背光(Scanning Backlight)的多区域动态背光控制效果，以提高动态影像的画面品质。

请同时参照图8及图9，图8绘示为M等于9时，第一种扫描信号与发光数据的时序图。图9为图8的时序表。为使本发明更为清晰易懂，下述将以M等于9为例进一步说明，但本发明并不局限于此，M的数量多寡可视需要而进行适当地调整。

当列信号线220的数目等于9时，列驱动器240在一个画面时间T_f内输出列驱动信号OUT(1)至OUT(9)，列驱动信号OUT(1)至OUT(9)分别经列信号线220(1)至220(9)依序致能第1至第9列发光二极管单元212。而行驱动器250依序输出分别与列信号线220(1)至220(9)相对应的各组列数据Data(1)至Data(9)。

列驱动信号OUT(1)至OUT(9)不同时为致能位准，且列驱动信号OUT(1)至OUT(9)的工作周期(Duty Cycle)分别为

使得列驱动信号OUT(1)至OUT(9)的致能时间分别为

画面时间T_f被分割为时间长短相同的时段T(1)至T(9)，且时段T(1)至T(9)分别等于

行驱动器250在时段T(1)经N条行信号线输出第一组列数据Data(1)，并在时段T(2)经N条行信号线输出第二组列数据Data(2)。以此类推，行驱动器250分别在时段T(3)至T(9)输出对应的各组列数据Data(3)至Data(9)。举例来说，当N＝16时，行驱动器250分别在各时段经行信号线230(1)至230(16)输出对应的各组列数据。

由于第1至第9列发光二极管单元212循序地被致能，以产生对应的发光亮度，因此，发光二极管背光模块20将产生扫描背光的多区域动态背光控制效果，以提高动态影像的画面品质。

第二种列驱动信号与列数据的时序图

对第一种实施例而言，背光模块20在画面时间T_f内的平均辉度为公知未采多区域动态背光模块的1/M，因此，请参照图10，其绘示为第二种扫描信号与发光数据的时序图。除此之外，列驱动器240亦能分别增加列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的致能时间，并将相邻的列驱动信号的致能时间部分重合，以进一步提高发光二极管背光模块20的背光亮度。

画面时间T_f被分割为时间长短相同的M+I-1个时段，M+I-1个时段依序为时段T(1)至T(I-1)、时段T(I)至T(M)、时段T(M+1)至T(M+I-1)，且I为时段T(I)至T(M)之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数。而在时段T(1)至T(I-1)及时段T(M+1)至T(M+I-1)之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数小于I。

而列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的的工作周期(Duty Cycle)则分别为使得列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的致能时间分别为

行驱动器250在时段T(1)至T(I-1)经N条行信号线输出第一组列数据Data(1)，且在时段T(I)至T(M)经N条行信号线依序对应地输出各组列数据Data(2)至Data(M-1)，并在时段T(M+1)至T(M+I-1)经N条行信号线输出第M组列数据Data(M)。

由此可知，除了时段T(1)及T(M+I-1)之外，列驱动器240在同一时段致能至少2列发光二极管单元212，因此，第二实施例相较于图7在同一时段仅致能一列的实施方式将能更进一步地提高背光亮度。此外，由于列驱动器240大多在同一时段致能2列以上至最多为I列的发光二极管单元212，因此，在此多区域动态背光控制的情形下即使各列发光二极管单元212彼此之间亮度有明显的差异，人眼仍将感受到较平缓(Smooth)的亮度变化，使得侧看与正看液晶显示器的视觉画面相较于图4及图5所述的先前技术将更为一致。

请同时参照图11及图12，图11绘示为M等于9且I等于3时，第二种扫描信号与发光数据的时序图。图12为图11的时序表。为使本发明更为清晰易懂，下述将以M等于9且I等于3为例进一步说明，但本发明并不局限于此，M及I的大小可视需要而进行适当地调整。

当列信号线220的数目等于9时，列驱动器240在一个画面时间T_f内输出列驱动信号OUT(1)至OUT(9)，列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的工作周期(Duty Cycle)分别为

使得列驱动信号OUT(1)至OUT(M)的致能时间分别为

列驱动信号OUT(1)至OUT(9)分别经列信号线220(1)至220(9)依序致能第1至第9列发光二极管单元212。而行驱动器250依序输出分别与列信号线220(1)至220(9)相对应的各组列数据Data(1)至Data(9)。

画面时间T_f被分割为时间长短相同的时段T(1)至T(11)。列驱动器240在时段T(1)致能第1列发光二极管单元212，并在时段T(2)致能第1及第2列发光二极管单元212。

而列驱动器240在时段T(3)致能第1至第3列发光二极管单元212，且在时段T(4)致能第2至第4列发光二极管单元212，以此类推。故在时段T(3)至T(9)，列驱动器240在某一时段T(k)致能相邻的第k-2、k-1及k列发光二极管单元212。

之后，列驱动器240在时段T(10)致能第8及第9列发光二极管单元212，并在时段T(11)致能第10及第11列发光二极管单元212。

行驱动器250在时段T(1)至T(2)经N条行信号线输出列数据Data(1)，且在时段T(3)至T(9)依序输出各组列数据Data(2)至Data(8)，并在时段T(10)至T(11)输出第九组列数据Data(9)。举例来说，当第1、2及3列发光二极管单元212在时段T(3)被致能时，行驱动器250皆输出第二组列数据Data(2)，而当第2、3及4列发光二极管单元212在时段T(4)被致能时，行驱动器250皆输出第三组列数据Data(3)，以此类推。

除了时段T(1)及T(11)之外，列驱动器240在同一时段致能至少2列发光二极管单元212，，因此，发光二极管背光模块20将能进一步地提高背光亮度。此外，由于列驱动器240大多于同一时段致能3列发光二极管单元212，因此，人眼将感受到较平缓(Smooth)的背光亮度变化，使得侧看与正看液晶显示器的视觉画面更为一致。

发光二极管背光模块的驱动方法流程图

请参照图13，其绘示为依照本发明一优选实施例的一种发光二极管背光模块的驱动方法流程图。驱动方法用于发光二极管背光模块20，且驱动方法包括如下步骤：

首先如步骤510所示，列驱动器240经列信号线220(1)至220(M)分别输出列驱动信号OUT(1)至OUT(M)，以依序致能第1至第M列发光二极管单元212。

接着如步骤520所示，行驱动器250经行信号线230(1)至230(N)分别依序输出与列信号线220(1)至220(M)相对应的各组列数据Data(1)至Data(M)至发光二极管单元212，以产生对应的发光亮度。

本发明上述实施例所披露的发光二极管背光模块及其驱动方法，不仅能降低发光二极管背光模块的生产成本，还能改善多区域动态背光控制后，侧看液晶显示器时所造成的严重影像落差。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例披露如上，但其并非用以限定本发明。本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以对本发明进行各种各样的修改与润饰。因此，本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1、一种发光二极管背光模块，包括：

一发光阵列，包括复数个发光二极管单元，所述发光二极管单元被配置为M列N行；

M条列信号线；

N条行信号线；

一列驱动器，用以输出M个列驱动信号，并经所述M条列信号线依序致能所述M列发光二极管单元；以及

一行驱动器，用以依序输出与所述M条列信号线相对应的一第1列数据至一第M列数据，并经所述N条行信号线输出至所述N行发光二极管单元，以产生对应的发光亮度。

2、如权利要求1所述的发光二极管背光模块，其中所述M个列驱动信号不同时为致能位准。

3、如权利要求2所述的发光二极管背光模块，其中所述M个列驱动信号的工作周期(Duty Cycle)分别为

4、如权利要求3所述的发光二极管背光模块，其中所述列驱动器在一画面时间(Frame Time)内依序输出所述M个列驱动信号，使得所述M个列驱动信号的致能时间分别为

而T_f为所述画面时间。

5、如权利要求4所述的发光二极管背光模块，其中所述画面时间被分割为时间长短相同的一第1时段至一第M时段，且所述行驱动器用以在所述第1时段至所述第M时段分别输出对应的所述第1列数据至所述第M列数据。

6、如权利要求1所述的发光二极管背光模块，其中所述M个列驱动信号包括相邻的一第J列驱动信号及一第J+1列驱动信号，所述第J列驱动信号及所述第J+1列驱动信号的致能时间部分重合。

7、如权利要求6所述的发光二极管背光模块，其中所述列驱动器用以在一画面时间(Frame Time)内依序致能所述M列发光二极管单元，所述画面时间被分割为时间长短相同的M+I-1个时段，包括：一第1时段至一第I-1时段、一第I时段至一第M时段及一第M+1时段至一第M+I-1时段，I为所述第I时段至所述第M时段之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数。

8、如权利要求7所述的发光二极管背光模块，其中所述列驱动器用以在所述第1时段至所述第I-1时段，致能小于I列的部分所述发光二极管单元。

9、如权利要求7所述的发光二极管背光模块，其中所述列驱动器用以在各所述第M+1时段至所述第M+I-1时段，致能小于I列的部分所述发光二极管单元。

10、如权利要求7所述的发光二极管背光模块，其中所述M个列驱动信号的工作周期(Duty Cycle)分别为

11、如权利要求7所述的发光二极管背光模块，其中所述M个列驱动信号的致能时间分别为

而T_f为所述画面时间。

12、如权利要求7所述的发光二极管背光模块，其中所述行驱动器用以在所述第1时段至所述第I-1时段输出所述第1列数据，在所述第I时段至所述第M时段依序输出所述第2列数据至第M-1列数据，在所述第M+1时段至所述第M+I-1时段输出所述第M列数据。

13、一种发光二极管背光模块的驱动方法，所述发光二极管背光模块包括一发光阵列，所述发光阵列包括复数个发光二极管单元，所述发光二极管单元被配置为M列N行，所述驱动方法包括：

(a)经M条列信号线分别输出M个列驱动信号，以依序致能所述M列发光二极管单元；以及

(b)经N条行信号线分别依序输出与所述M条列信号线相对应的一第1列数据至一第M列数据至所述发光二极管单元。

14、如权利要求13所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述M个列驱动信号包括相邻的一第J列驱动信号及一第J+1列驱动信号，所述第J列驱动信号及所述第J+1列驱动信号的致能时间部分重合。

15、如权利要求14所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述M列发光二极管单元在一画面时间(Frame Time)内依序被致能，所述画面时间被分割为时间长短相同的M+I-1个时段，包括：一第1时段至一第I-1时段、一第I时段至一第M时段及一第M+1时段至一第M+I-1时段，I为所述第I时段至所述第M时段之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数。

16、如权利要求15所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述第1时段至所述第I-1时段之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数小于I。

17、如权利要求15所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述第M+1时段至所述第M+I-1时段之中，同一时段被致能的发光二极管单元列数小于I。

18、如权利要求15所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述M个列驱动信号的工作周期(Duty Cycle)分别为

19、如权利要求15所述的驱动方法，其中在所述步骤(a)中，所述M个列驱动信号的致能时间分别为

而T_f为所述画面时间。

20、如权利要求15所述的驱动方法，其中所述步骤(b)包括：

(b1)在所述第1时段至所述第I-1时段经所述N条行信号线分别输出所述第1列数据至所述发光二极管单元；

(b2)在所述第I时段至所述第M时段经所述N条行信号线分别依序输出所述第2列数据至第M-1列数据至所述发光二极管单元；以及

(b3)在所述第M+1时段至所述第M+I-1时段经所述N条行信号线分别输出所述第M列数据至所述发光二极管单元。

Images