CN101359123B - 背光模块、液晶显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种背光模块，包含一发光单元及一控制单元。控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线。其中，在一第一时距内，光线的亮度是一第一电平，在一第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平。其中占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

Description

背光模块、液晶显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种背光模块、液晶显示装置及其控制方法。

背景技术

随着显示科技的发展，显示装置及其产品已经广泛地被人们使用，而液晶显示装置因具有体型轻薄、低功率消耗以及无辐射等优越特性，已经渐渐地取代传统阴极射线管显示装置，并且应用至许多种类的电子产品。

一般来说，现有的液晶显示装置分别控制一背光模块的发光及一液晶显示面板的光穿透率以显示不同画面。

请参照图1所示，其显示在上述液晶显示装置中，光线亮度及光穿透率随时间变化时，画面的像素亮度随时间变化的关系。光线亮度以50％的占空度(duty cycle)来控制及驱动背光模块为例。其中，在时间t₁₁之前，液晶显示面板控制光穿透率维持在T₁₁，以使液晶显示装置所显示的像素亮度依照光线亮度及光穿透率的乘积而呈正常变化。

而在时间t₁₁之后，液晶显示面板控制光穿透率降至T₁₂，以期像素亮度亦可对应降低。然而，由于受到液晶反应速度的限制而造成在时间t₁₂之后，光穿透率仍未如预期降低至T₁₂而导致液晶显示装置所显示的像素亮度产生额外的亮度L_Peak，进而使得液晶显示装置所显示的画面品质不良。

近来，业者为了解决上述问题，一般会以降低占空度来控制及驱动背光模块发光，以减少产生额外的亮度L_Peak。其中，为了降低光线的占空度，背光模块必须以较高的电流电平来驱动，而导致背光模块的寿命降低。另外，电流电平亦无法无限制提高，因此无法有效减少产生额外的亮度L_Peak。

因此，如何提供一种可以不需改变控制及驱动背光模块发光的占空度，却仍可有效减少额外的亮度产生的背光模块、液晶显示装置及其控制方法，正是当前显示器产业的重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种可以不需改变光线的占空度，却仍可有效减少额外的亮度产生的背光模块、液晶显示装置及其控制方法。

缘是，为达上述目的，依据本发明的一种背光模块包含一发光单元及一控制单元。控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线。其中，在一第一时距内，光线的亮度是一第一电平，在一第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平。上述的占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

为达上述目的，依据本发明的一种背光模块的控制方法，其中，背光模块具有一控制单元及一发光单元。控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线，控制方法包含下列步骤：首先，在一第一时距内，光线的亮度是一第一电平；然后，在一第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平，其中，占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

为达上述目的，依据本发明的一种液晶显示装置包含一液晶显示面板及一背光模块。背光模块具有一发光单元及一控制单元。控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线至液晶显示面板。其中，在一第一时距内，光线的亮度是一第一电平，在一第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平。上述的占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

为达上述目的，依据本发明的一种液晶显示装置的控制方法，其中，液晶显示装置具有一液晶显示面板及一背光模块，背光模块具有一控制单元及一发光单元。控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线至液晶显示面板，且控制方法包含下列步骤：首先，在一第一时距内，光线的亮度是一第一电平；然后，在一第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平，其中，占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

承上所述，因依据本发明的背光模块、液晶显示装置及其控制方法是在第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为第二电平，换言之，本发明的背光模块、液晶显示装置及其控制方法是通过控制在不同时距内的光线的亮度的电平变化以降低额外的亮度的产生，而不需改变光线的占空度，不仅可确保显示画面的品质，而且可避免背光模块的使用寿命降低。

附图说明

图1显示现有液晶显示装置中，光线亮度及光穿透率随时间变化时，画面的像素亮度随时间变化的关系；

图2显示本发明较佳实施例的一液晶显示装置；

图3a至图3i显示图2的液晶显示装置中，发光单元所输出的光线强度随时间的变化；

图4显示本发明较佳实施例的另一液晶显示装置；

图5显示本发明较佳实施例的液晶显示装置的控制方法；

图6显示本发明较佳实施例的背光模块；以及

图7显示本发明较佳实施例的背光模块的控制方法。

附图符号说明：

2：液晶显示装置

21：液晶显示面板

211：像素阵列

212：驱动单元

22：背光模块

221：发光单元

222：控制单元

23：帧输入模块

24：帧缓冲模块

25：分析模块

26：过驱动值产生模块

27：帧输出模块

B₂₀：光线

D₂₀：占空度

G₂₁：显示灰阶值

G₂₂：待显示灰阶值

L₂₁：第一电平

L₂₂：第二电平

L₂₃：第三电平

L_Peak：额外的亮度

P₂₀：像素

S₂₀：关系

S₂₁(t)：部分

S₂₂(t)：另一部分

S100-S110：步骤

S200-S210：步骤

t₁₁、t₁₂：时间

t_i1：第一时距

t_i2：第二时距

t_i21：一部分

t_i22：另一部分

t_i0：时距

t_i4：时距

T₁₁、T₁₂、T₂₀：光穿透率

V₂₀：过驱动值

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的背光模块、液晶显示装置及其控制方法。

[较佳实施例的液晶显示装置]

请参照图2所示，较佳实施例的液晶显示装置2包含一液晶显示面板21及一背光模块22。

液晶显示面板21具有一像素阵列211及一驱动单元212，其中，驱动单元212可驱动像素阵列211的液晶旋转，以使光穿透率T₂₀改变。

背光模块22具有一发光单元221及一控制单元222，其中，控制单元222以一占空度D₂₀控制发光单元221输出一光线B₂₀至液晶显示面板21的像素阵列211。

请同时参照图2及图3a所示，占空度D₂₀定义为一第二时距t_i2与一第一时距t_i1及第二时距t_i2之和的比值

在第一时距t_i1内，光线的亮度是一第一电平L₂₁，且在第二时距t_i2内，光线的亮度依据一关系S₂₀由第一电平L₂₁缓变为一第二电平L₂₂，在本实施例中，第一电平L₂₁小于第二电平L₂₂。其中，关系S₂₀可依据实际状况而有不同的设计，例如，请参照图3a至图3h所示，关系S₂₀可呈一直线状(如图3a所示)、一阶梯状(如图3b所示)或一弧线状(如图3c及图3d所示)。当然，亦可在不同时间下，套用不同的关系S₂₀，举例来说，如图3e所示，其中，在时距t_i0内，光线的亮度依据关系S₂₀(直线状)由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂。在时距t_i2内，光线的亮度依据关系S₂₀(阶梯状)由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂。在时距t_i4内，光线的亮依据关系S₂₀(弧线状)由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂。

另外，关系S₂₀亦可由两部分所构成，其中，关系S₂₀的一部分S₂₁(t)使光线的亮度由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂，而关系S₂₀的另一部分S₂₂(t)使光线的亮度维持在第二电平L₂₂(如图3f-图3i所示)。在本实施例中，一第三电平L₂₃与第二时距t_i2的一部分t_i21的乘积减去在第二时距t_i2的一部分t_i21中光线的亮度总和(第二时距t_i2的一部分t_i21与关系S₂₀的一部分S₂₁(t)所围成的面积)实质上等于第二时距t_i2的另一部分t_i22中光线的亮度(第二时距t_i2的另一部分t_i22与关系S₂₀的另一部分S₂₂(t)所围成的面积)总和减去第三电平L₂₃与第二时距t_i2的另一部分t_i22的乘积，如下述公式所示：

$t_{i2}\×L_{23}={\∫}_0^{t_{i21}}{S}_{21}\left(t\right)\mathrm{dt}+{\∫}_{t_{i21}}^{t_{i22}}{S}_{22}\left(t\right)\mathrm{dt}$ ………………公式

当然，亦可在不同时间下，呈现不同关系S₂₀(具有部分S₂₁(t)及部分S₂₂(t))，在此容不赘述。

承上，再请参照图2所示，因依据本发明的液晶显示装置2在第二时距t_i2内，光线B₂₀的亮度由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂，以使在第二时距t_i2中，像素阵列211的光穿透率T₂₀与光线B₂₀的亮度的乘积为最小，来降低额外的亮度的产生。如此一来，不仅可确保显示画面的品质，而且可避免背光模块22因为提高驱动讯号而使得使用寿命降低。

除此之外，请参照图4所示，光线B₂₀的亮度是以与一液晶反应关系约成反比的关系S₂₀由第一电平L₂₁缓变为第二电平L₂₂，以使在第二时距t_i2中，像素阵列211的光穿透率T₂₀与光线B₂₀的亮度的乘积为最小，来降低额外的亮度的产生。而液晶反应关系是定义反应时间与像素阵列211的光穿透率T₂₀之间的关系，且液晶反应关系与环境温度、液晶材料、驱动液晶转动的前后显示灰阶值等有关。

其中，液晶显示装置2更可包含一帧输入模块23、一帧缓冲模块24、一分析模块25、一过驱动值产生模块26及一帧输出模块27。帧缓冲模块24与帧输入模块23电性连接，以输出多个像素P₂₀的多个显示灰阶值G₂₁至分析模块25。而帧输入模块23输出所述像素P₂₀的多个待显示灰阶值G₂₂至分析模块25。分析模块25依据所述显示灰阶值G₂₁的至少其中之一及所述待显示灰阶值G₂₂的至少其中之一，以实时运算或比对表比对等方式而得与液晶反应关系约成反比的关系S₂₀。控制单元222依据关系S₂₀及占空度D₂₀以控制发光单元221输出光线B₂₀。

过驱动值产生模块26分别与帧输入模块23及帧缓冲模块24电性连接，以依据所述显示灰阶值G₂₁的至少其中之一及所述待显示灰阶值G₂₂的至少其中之一，以实时运算或比对表比对等方式而得到一过驱动值V₂₀。帧输出模块27输出过驱动值V₂₀至驱动单元212以驱动像素阵列211。

承上，因依据本发明的液晶显示装置是在第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为第二电平，且第二时距内亮度与光穿透率的乘积，可补偿在第一时距内亮度与光穿透率的乘积，以使得人眼可以感受到正确的显示数据。简而言之，本发明的液晶显示装置通过控制在不同时距内光线的亮度的电平变化以降低额外的亮度的产生，而不需降低光线的占空度，不仅可确保显示画面的品质，而且可避免背光模块的使用寿命降低。

[较佳实施例的液晶显示装置的控制方法]

请参照图5所示，较佳实施例的液晶显示装置的控制方法，其中，液晶显示装置具有一液晶显示面板及一背光模块，背光模块具有一控制单元及发光单元，控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线至液晶显示面板，且控制方法包含步骤S100至步骤S110。

步骤S100是在一第一时距内，由控制单元控制发光单元所输出光线的亮度为一第一电平。

步骤S110是在一第二时距内，由控制单元控制发光单元所输出光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平，其中，占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

本实施例的液晶显示装置的控制方法已在上述液晶显示装置2中详述(如图2、图3a至图3i及图4所示)，在此容不赘述。

[较佳实施例的背光模块]

请参照图6所示，较佳实施例的背光模块22包含发光单元221及控制单元222，控制单元222以占空度D₂₀控制发光单元221输出光线B₂₀，占空度D₂₀定义为第二时距t_i2与第一时距t_i1及第二时距t_i2之和的比值。在一第一时距t_i1内，光线的亮度是一第一电平L₂₁，且在一第二时距t_i2内，光线的亮度依据一关系S₂₀由第一电平L₂₁缓变为一第二电平L₂₂。

本实施例的背光模块22已在上述液晶显示装置2中背光模块22中详述(如图2、图3a至图3i及图4所示)，在此容不赘述。

[较佳实施例的背光模块的控制方法]

请参照图7所示，较佳实施例的背光模块的控制方法，其中，背光模块具有一控制单元及发光单元，控制单元以一占空度控制发光单元输出一光线，控制方法包含步骤S200至步骤S210。

步骤S200是在一第一时距内，由控制单元控制发光单元所输出光线的亮度为一第一电平。

步骤S210是在一第二时距内，由控制单元控制发光单元所输出光线的亮度由第一电平缓变为一第二电平，其中，占空度定义为第二时距与第一时距及第二时距之和的比值。

本实施例的背光模块的控制方法已在上述液晶显示装置2中详述(如图2、图3a至图3i及图4所示)，在此容不赘述。

综上所述，因依本发明的背光模块、液晶显示装置及其控制方法是在第二时距内，光线的亮度由第一电平缓变为第二电平，换言之，本发明的背光模块、背光模块的控制方法、液晶显示装置及液晶显示装置的控制方法是通过控制在不同时距内光线的亮度的电平变化以降低额外的亮度的产生，而不需改变光线的占空度，不仅可确保显示画面的品质，而且可避免背光模块的使用寿命降低。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在本发明的申请专利范围中。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包含：

一液晶显示面板；以及

一背光模块，具有一发光单元及一控制单元，该控制单元以一占空度控制该发光单元输出一光线至该液晶显示面板，其中，

在一第一时距内，该光线的亮度是一第一电平，

在一第二时距内，该光线的亮度由该第一电平缓变为一第二电平，其中，该占空度定义为该第二时距与该第一时距及该第二时距之和的比值，其中

该光线的该亮度是以与一液晶反应关系约成反比的关系由该第一电平缓变为该第二电平。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，一第三电平与该第二时距的一部分的乘积减去在该第二时距的该部分中该光线的亮度总和，实质上等于该第二时距的另一部分中该光线的亮度总和减去该第三电平与该第二时距的该另一部分的乘积，该一部分与该另一部分之和等于第二时距，

在第二时距的一部分中，光线的亮度由第一电平缓变为第二电平；在第二时距的另一部分中，光线的亮度维持在第二电平。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，光线的亮度依据阶梯状由第一电平缓变为第二电平。

4.一种液晶显示装置的控制方法，该液晶显示装置具有一液晶显示面板及一背光模块，该背光模块具有一控制单元及发光单元，该控制单元以一占空度控制该发光单元输出一光线至该液晶显示面板，且控制方法包含：

在一第一时距内，该光线的亮度是一第一电平；以及

在一第二时距内，该光线的亮度由该第一电平缓变为一第二电平，其中，该占空度定义为该第二时距与该第一时距及该第二时距之和的比值，

其中，该光线的该亮度是以与一液晶反应关系约成反比的关系由该第一电平缓变为该第二电平。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置的控制方法，其中，一第三电平与该第二时距的一部分的乘积减去在该第二时距的该部分中该光线的亮度总和，实质上等于该第二时距的另一部分中该光线的亮度总和减去该第三电平与该第二时距的该另一部分的乘积，该一部分与该另一部分之和等于第二时距，

在第二时距的一部分中，光线的亮度由第一电平缓变为第二电平；在第二时距的另一部分中，光线的亮度维持在第二电平。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置的控制方法，其中，光线的亮度依据阶梯状由第一电平缓变为第二电平。

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