CN101540141B - 背光组件、其驱动方法及具有背光组件之显示器*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光组件及包含所述背光组件之平面显示器，其特征在于所述背光组件包含：复数个发光单元及一控制单元。每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件之每一者所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数。所述控制单元接收一第一信号，并根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号，且基于所述第二信号个别控制所述复数个发光单元之每一发光组件的发光，其中来自所述复数个发光单元的发光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光单元的发光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积(color gamut)。

Description

背光组件、其驱动方法及具有背光组件之显示器***

技术领域

本发明涉及一种背光组件，特别的涉及一种具有提升色彩再现范围的背光组件及其驱动方法。

背景技术

现今信息庞杂及快速流通之环境中，作为人机接口之显示器亦趋重要。尤其是平面显示器，相较于传统显示器不但具有薄型化、低耗电量、无辐射污染、且能与半导体制程技术兼容等之特性，更逐渐在上述之人机接口中占有更重要的位置。平面显示器之应用领域可谓相当广泛，诸如消费性电子商品、个人行动电子产品、医疗设备、探勘设备等。

在传统液晶显示器中，色彩再现(color reproduction)有赖于提供白光做为背光源之冷阴极萤光灯、液晶显示器之三色色彩滤光器(color filter)以及液晶分子的光学阀控制之相互运作。色彩再现的范围(color reproduction range)取决于背光组件、滤光器组件及显示面板等之品质因素。受限于形成冷阴极萤光灯与色彩滤光器之材料特性，市面上大多数的液晶显示器电视之色域约为75％的NTSC色域面积(color gamut)。为增加显示器色彩再现之色度(chromaticity)范围，常见的设计为使用改良荧光粉来制造冷阴极萤光灯，俾使冷阴极萤光灯发出的光线涵盖较大的色域面积。然而，上述方式会增加背光组件的成本并降低冷阴极萤光灯的寿命与效能。此外，色域面积增广之幅度极为有限，无法满足消费者的需求。相较于传统背光源，由红、绿及蓝光发光二极管组成的背光***具有高饱和色彩，使液晶显示器产生100％的NTSC色域面积。

值得一提的是具有较大的NTSC比例不等同于好的色彩再现。同时，黄橙与青绿色都无法完美地同时再现，这是由于传统的三角形色域难以兼顾。而多边形色域面积可解决此一问题。以Pointer的色域面积为例，其系为了重建真实世界中的色彩所建立的协议，并且范围涵盖近似于四边形。假设一显示器可真实呈现大自然的色彩，则其色域面积应为一多边形。某些液晶显示器制造商已经设计出数种具较广色域面积之显示器。

另一常见设计为改变显示面板上像素的色彩滤光器(color filter)之材料。此种作法可在传统RGB三色滤光器的基础上加入新的色彩滤光器(子像素)以得到一多边形色域面积，举例来说，黄色与青绿色滤光器都可包含在内。然而此种作法不仅降低分辨率，同时改良的滤光器材料、特殊之子像素结构与因应而生之新驱动/控制***将大幅提高平面显示器之制作成本，因此在市场上无法具竞争力。

另一市场上常见的设计为于背光组件中提供两组RGB发光二级管并以依序驱动的方式来增加显示器之可再现色度范围。然而，由于需要两组发光二级管来依序发光，驱动电路之数量自然随之增加。因此，更需可快速切换之液晶材料。在组件数量增加与特殊液晶材料需求之情况下，制造背光组件所耗费之成本相对提升。

综上所述，市面上现有平面显示器色彩再现的范围仍嫌不足、耗电且制作成本过高。需要提供一种具高色彩再现范围、省电及节省成本的平面显示器。

发明内容

为解决现有技术中平面显示器色彩再现的范围不足、耗电且制作成本过高等问题，本发明提供一种使平面显示器具有高色彩再现范围之背光组件及其驱动方法，包含此等背光组件之平面显示器可涵盖较大之色域面积、省电，且减少不必要之制造成本。

本发明之一实施例提供一种背光组件，其特征在于所述背光组件包含：复数个发光单元，每一发光单元对应于显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数；及一控制单元，所述控制单元接收一第一信号，并根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号，且基于所述第二信号驱动所述复数个发光组件之每一者之发光，其中所述复数个发光组件发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光组件发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积。

本发明之一较佳实施例中，每一发光单元发射光线的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以使所述复数个发光单元的发光在色彩空间中从整体上形成一多边形的色域面积。

本发明之另一较佳实施例中，所述发光组件发出的光具有多种色彩，其中每种色彩的强度系各别控制的。

本发明之另一实施例提供一种显示器***，其包含：一显示面板；一背光组件，所述背光组件包含复数个发光单元，每一发光单元对应于所述显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数；一控制单元，所述控制单元可操作以：接收一第一信号；根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号；基于所述第二信号控制所述发光单元之发光组件之发光，其中所述复数个发光组件发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光组件发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积；及决定施加至所述显示面板之影像信号。

本发明之另一较佳实施例中，提供至所述显示面板的影像信号系依据所述第一信号及所述复数个发光单元的一发光结果而提供，且其中所述复数个发光单元的发光结果系为由所述复数个发光单元所产生的一空间相关光谱分布之一。

本发明之另一实施例中，每一发光单元发射光线的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以使所述复数个发光单元的发光在色彩空间中从整体上形成一多边形的色域面积。

本发明之另一较佳实施例中，所述发光组件发出的光具有多种色彩，其中每种色彩的强度系各别控制的。

本发明之另一实施例提供一种在显示***上显示彩色影像的方法，所述显示***具有一显示面板与一背光组件，其中所述背光组件包含复数个发光单元，每一发光单元对应于所述显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数，所述方法包含：接收一第一信号；根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号；及基于所述第二信号驱动所述复数个发光单元之发光组件之发光，其中其中所述复数个发光组件发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光组件发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积。

本发明之一较佳实施例中，提供一影像信号给该显示面板，该影像信号系依据所述第一信号及所述复数个发光单元的一发光结果而提供，且其中所述复数个发光单元的发光结果系为由所述复数个发光单元所产生的一空间相关光谱分布之一。

本发明之另一实施例中，每一发光单元发射光线的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以使所述复数个发光单元的发光在色彩空间中从整体上形成一多边形的色域。

根据本发明所提供之平面显示器至少具有下列优点：背光组件不需额外驱动电路、特殊萤光体材料，显示面板是商用等级且不需使用特殊滤光器材料及特殊子数组结构，如此，即可使面板之显示涵盖面积较大之色域，以扩大色彩再现的范围，故可大幅节省背光组件之成本。此外，本发明之背光组件不需藉由依序方式来驱动，相较于使用依序方式驱动背光组件之显示器可节省大量之电源消耗，具有低电源消耗之特性。

通过下文中参照附图，对本发明所作的描述和权利要求，本发明的其它目的和成就将显而易见，并可对本发明有全面的理解。

附图说明

图1A所示为本发明背光组件中发光单元之一具体实施例。

图1B所示为本发明背光组件中发光单元之另一具体实施例。

图1C所示为本发明背光组件中发光单元之另一具体实施例。

图1D所示为本发明背光组件中发光单元之另一具体实施例。

图2所示为采用本发明之背光组件之平面显示器的示意图。

图3所示为用以驱动图1所示之背光组件中发光单元之流程图。

图4显示传统CCFL背光显示器和LED背光显示器关于NTSC色域标准和Pointer色域的比较。

具体实施方式

以下通过本发明的数个实施例来详细说明本发明的技术方案。

在一实施例中，本发明之背光组件包含复数个发光单元，每一发光单元对应于一显示面板之一显示区域，每一发光单元中包含M种发光组件，所述M种发光组件所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数。

如图1A所示，背光组件100在此实施例中具有复数个发光单元102，每一发光单元102包含4个发光组件，其可以是不同颜色之发光二级管，例如红光发光二级管(以符号R表示)、绿光发光二级管(以符号G表示)、蓝光发光二级管(以符号B表示)以及不同于上述颜色之发光二级管，例如白光、黄光、青绿光或洋红光等(在此实施例中为白光发光二级管，以符号W表示)。

请参考图1B，背光组件200在此实施例中具有复数个发光单元202，每一发光单元202包含4个发光组件，所述4个发光组件可分别发出具有不同波长之光，其中由两波长呈现之颜色(在此实施例中为绿色)之不同于另外两波长所分别呈现之颜色(在此实施例中分别为蓝色及红色)。所述发光组件可以是不同颜色之发光二级管，例如红光发光二级管(以符号R表示)、绿光发光二级管(以符号G1及G2表示并区别不同波长)、蓝光发光二级管(以符号B表示)。

请参考图1C，背光组件300在此实施例中具有复数个发光单元302，每一发光单元302包含M种发光组件，可发出P群包含红光、绿光及蓝光之光，其中P为大于或等于二之正整数，且呈现同一颜色光之所具有之波长皆不相同。图1C之实施例中，发光单元302可发出2群红光、绿光及蓝光，所述发光组件可以是不同颜色之发光二级管，例如红光发光二级管(以符号R1及R2表示并区别不同波长)、绿光发光二级管(以符号G1及G2表示并区别不同波长)、蓝光发光二级管(以符号B1及B2表示并区别不同波长)。

如图1D所示，背光组件400在此实施例中具有复数个发光单元402，每一发光单元402包含2种发光组件，即一个多色发光组件及一单色发光组件。在一实施例中，所述2种发光组件可发出白光以及除白光之外任意颜色的光。此实施例中，所述发光组件可以是白光二级管(以符号W表示)及其它不同颜色之发光二级管，例如红光发光二级管(以符号R表示)、绿光发光二级管(以符号G表示)或蓝光发光二级管(以符号B表示)。在另一实施例中，所述多色发光组件可发出多个颜色的光且所述多个颜色的光可独立控制，例如激光二极管，有机发光二极管等。

上述图1A至1D所揭示之背光组件100-400除了包含所述发光单元102-402外，还可包含一控制单元(图中未示)，所述控制单元耦接至所述复数个发光单元102-402。在一实施例中，所述控制单元接收一第一信号(如一视讯信号或影像信号)，并根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号且基于所述第二信号驱动所述M种发光组件之发光。在一实施例中，所述第一信号之色彩信息可以是与待显示影像色度相关之资料，且所述色度特征可由色度图(例如CIE色度图)坐标上之一点、R/G/B平均值、平均色度值、u′v′值或色彩直方图值(color histogram value)来表示。在另一实施例中，所述控制单元可根据所述第一信号之色彩信息并分别调整所述M种发光组件间的发光混合比及形成空间相关之光谱分配来决定所述第二信号。亦即，本发明可根据所欲显示之影像的色彩，在其相应位置提供相应光谱的背光，进而提升影像色彩再现范围。

由图1A至1D可看出，当以第二信号驱动背光组件100-400之M种发光组件时，所述M种发光组件所发出之光的光谱具有至少四个不同波峰。从影像显示的技术来说，其代表的意义在于依据调整光谱分布之空间信号之色彩信息自所述M种发光组件所发出之光涵盖较广的色域面积，并可据以提升影像之色彩再现度。

请参考图2，图2所示之平面显示器500为本发明一具体实施例之示意图。平面显示器500主要包括背光组件520、显示面板530(如液晶显示面板)以及控制单元510。在此实施例中，图1A、1B、1C或1D所揭示之背光组件100-400可应用于背光组件520，但不仅限于此等应用。在本实施例中，控制单元510分别电连接至显示面板530及背光组件520，并接收一输入信号61(如一视讯信号或影像信号)。控制单元510根据所述输入信号61之色彩信息决定一发光组件控制信号62；基于所述发光组件控制信号62控制所述M种发光组件之发光；所述控制单元510并根据所述输入信号61而决定一显示面板控制信号63，来驱动所述显示面板530，亦即所述控制单元系根据所述M种发光组件之发光结果及所述显示面板控制信号来驱动平面显示器。

在本发明之另一实施例中，显示面板530可包含N个色彩滤光组件(图中未示)，所述N个色彩滤光组件具有各不相同之光谱带，以让不同光谱的光通过，其中N为大于或等于三之正整数。所述复数个发光单元所发出光线的光谱系互相独立，故所发出的光线具有空间相关之光谱分布，并为背光组件的全域形成一多边形色域面积。在另一具体实施例中，M种发光组件的发光结果为一或是M种发光组件的发光分布。

以图1B为例，一液晶显示器系由传统RGB色彩滤光器(或子数组)组成，背光组件由R、G1、G2与B之色彩的发光二极管组成，其中G1与G2的波长呈现蓝绿与黄绿色，并且都可通过绿色滤光器。当一视讯信号(第一信号)输入时，所述控制***将第一信号分割为复数个可从其中撷取色彩信息的区块。所述色彩信息可为色度图上的一色彩坐标上之一点、R/G/B平均值、平均色度值、Yu′v′值或色彩直方图值等。所述色彩信息用来决定驱动每一发光单元中发光二极管发光的第二信号。在本实施例中，若一特定区域显示黄绿色的叶子，所述第二信号便增加上述区域中相对应之发光单元中黄绿二极管的亮度。上述发光二极管提供的光谱分布会随空间变化而改变，从而为显示***产生一整体上的多边形色域面积。

图3所示之驱动方法700为本发明之一具体实施例，其可以下列步骤驱动如图1A至1D所示之背光组件100-400。

步骤701：接收一第一信号；

步骤702：根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号；

步骤703：基于所述第二信号驱动复数个发光单元中M种发光组件之发光。

在本发明之另一实施例中，驱动方法700进一步包含步骤702′(图中未示)：分别调整所述M种发光组件间之发光混合比及形成空间相关之光谱分配来决定所述第二信号。

综上所述，应用本发明所提供之背光组件或平面显示器至少具有以下优点：首先，本发明所提供之背光组件所发出的光可涵盖较大的多边形色域面积，以扩大色彩再现的范围。因此，具有本发明之背光组件的平面显示器的成本相较于传统平面显示器未大幅增加。

虽然本发明的技术内容与特征如上所述，然而，所属领域的技术人员仍可在不背离本发明的教示与揭示内容的情况下进行许多变化与修改。因此，本发明的范围并非限定于已揭示的实施例，而包含不背离本发明的其它变化与修改，其如所附权利要求书所涵盖的范围。

Claims (36)

1.一种于一具有显示面板及一背光组件的显示***中显示彩色影像的方法，其中所述背光组件包含复数个发光单元，每一发光单元对应于所述显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件之每一者所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数，所述方法包含：

接收一第一信号；

根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号；及

基于所述第二信号个别控制所述复数个发光单元之发光组件的发光

其中，所述复数个发光单元发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光单元发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当基于所述第二信号驱动所述M种发光组件时，所述M种发光组件发出的光之光谱具有至少四个不同波峰。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第一信号之色彩信息表示一色度特征。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第二信号决定每一发光单元的发光并且各别控制M种发光组件的光强度，进而调整M种发光组件之间的发光混合比及形成空间相关之光谱分配之步骤。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述色度特征系从一群组中撷取得出，该群组包含一色度图上的一色彩坐标上之一点、所述第一信号中的R/G/B平均值、平均色度值、Yu′v′值及色彩直方图值。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第一信号为一视讯信号或影像信号。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于当M等于二时，所述M种发光组件之一者发出白光，所述M种发光组件之另一者则发出白光以外的一种彩色光。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于当M等于四时，所述M种发光组件分别发出一第一颜色光、红光、绿光及蓝光。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述第一颜色光为白光、黄光、青绿光、洋红光、或其它种具有与所述红光、绿光、蓝光不同光谱的其他红光、绿光或蓝光。

10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于每一发光单元所发射光线的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以使所述复数个发光单元的发光在色彩空间从整体上形成一多边形的色域面积。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述M种发光组件发出包含红光、绿光及蓝光之P群光，其中P为大于或等于二之正整数，且呈现同一颜色之光的光谱皆不相同。

12.一种显示器***，其包含：

一显示面板；

一背光组件，所述背光组件包含复数个发光单元，每一发光单元对应于所述显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件之每一者所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数；及

一控制单元，其可操作以：

接收一第一信号；

依据所述第一信号的一色彩信息决定一第二信号；

基于所述第二信号个别控制所述复数发光单元之发光；

其中，所述复数个发光单元发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光组件发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积。

13.如权利要求12所述的显示器***，其特征在于当基于所述第二信号驱动所述M种发光组件时，发出的光之光谱具有至少四个不同波峰。

14.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述显示面板进一步包含N个色彩滤光组件，所述N个色彩滤光组件具有各不相同之频带，其中N为大于或等于三之正整数。

15.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述第一信号之色彩信息表示一色度特征。

16.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述第二信号系决定每一发光单元的发光并且各别控制M种发光组件的光强度，进而调整M种发光组件之间的发光混合比及形成空间相关之光谱分配。

17.如权利要求16所述的显示器***，其特征在于所述色度特征系从一群组中撷取得出，该群组包含一色度图上的一色彩坐标上之一点、所述第一信号中的R/G/B平均值、平均色度值、Yu′v′值及色彩直方图值。

18.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述第一信号为一视讯信号或影像信号，且所述显示面板为一液晶显示面板。

19.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于当M等于二时，所述M种发光组件之一发光组件发出白光，且所述M种发光组件之另一发光组件发出白光之外的任意颜色光。

20.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于当M等于四时，所述M种发光组件分别发出一第一颜色光、红光、绿光及蓝光。

21.如权利要求20所述的显示器***，其特征在于所述第一颜色光为白光、黄光、青绿光、洋红光、或其它种具有与所述红光、绿光、蓝光不同光谱的红光、绿光或蓝光。

22.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于每一发光单元发光的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以使所述复数个发光单元的发光在色彩空间中从整体上形成一多边形的色域面积。

23.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述发光组件发出的光具有多种色彩，其中每种色彩的强度系个别控制的。

24.如权利要求12或13所述的显示器***，其特征在于所述M种发光组件发出包含红光、绿光及蓝光之P群光，每一群包含一红光、一绿光与一蓝光，其中P为大于或等于二之正整数，且呈现同一颜色之光的光谱皆不相同。

25.一种用于彩色影像显示面板的背光组件，所述背光组件包含：复数个发光单元，每一发光单元对应于所述显示面板之一显示区域，每一发光单元包含M种发光组件，所述M种发光组件之每一者所发射的光之光谱皆不相同，其中M为大于或等于二之正整数；及

一控制单元，所述控制单元接收一第一信号，并根据所述第一信号之色彩信息决定一第二信号，且基于所述第二信号控制所述复数个发光单元之每一发光组件之发光，

其中所述复数个发光组件发射的光会产生一空间相关的光谱分布，并且每一发光组件发射的光在一色彩空间中形成一独立于其他的色域面积。

26.如权利要求25所述的背光组件，其特征在于当基于所述第二信号驱动所述M种发光组件时，所述M种发光组件发出的光之光谱具有至少四个不同波峰。

27.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于所述第一信号之色彩信息表示一色度特征。

28.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于所述第二信号决定复数个发光单元的发光，并用来各别控制M种发光组件中每一者的光强度，进而调整所述M种发光组件间之发光混合比及形成空间相关之光谱分布。

29.如权利要求27所述的背光组件，其特征在于所述色度特征系从一群组中撷取得出，该群组包含一色度图上的一色彩坐标之一点、所述第一信号中的R/G/B平均值、平均色度值、Yu′v′值及色彩直方图值。

30.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于所述第一信号为一视讯信号或一影像信号。

31.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于当M等于二时，所述M种发光组件之一发光组件发出白光，且所述M种发光组件之另一发光组件发出白光之外的任意颜色光。

32.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于当M等于四时，所述M种发光组件分别发出一第一颜色光、红光、绿光及蓝光。

33.如权利要求32所述的背光组件，其特征在于所述第一颜色光为白光、黄光、青绿光、洋红光、或其它种具有与所述红光、绿光、蓝光不同光谱的其它红光、绿光或蓝光。

34.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于每一发光单元发射光线的色域面积系依据所述第一信号的讯框而动态地形成，以致于所述复数个发光单元的发光在色彩空间中从整体上形成一多边形的色域。

35.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于所述发光组件发出的光具有多种色彩，其中每种色彩的强度系个别控制的。

36.如权利要求25或26所述的背光组件，其特征在于所述M种发光组件发出包含红光、绿光及蓝光之P群光，每一群包含一红光、一绿光与一蓝光，其中P为大于或等于二之正整数，且呈现同一颜色之光的光谱皆不相同。

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