TWI525369B - The backlight module and a control method for a backlight module - Google Patents

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Description

背光模組及控制背光模組的方法
本發明涉及背光及環境光感測，更具體地說，涉及利用發光二極體(LED)進行背光及環境光感測。
液晶顯示器(LCD)被廣泛用在從小型手持行動電話到大型平板電視的各種電子設備和設施上。一般地，液晶顯示器包括三種主要類型，每種類型的液晶顯示器具有適用於不同設備的不同特性。這三種LCD的類型包括：透射式、反射式和半投射半反射式液晶顯示器。現對與本發明密切相關的透射式與半投射半反射式液晶顯示器作進一步的闡述。
透射式液晶顯示器提供高亮度、對比度和顏色飽和度，它的特徵是採用背光(也就是，位於液晶顯示器的後方的內部光源)提供照明。透射式液晶顯示器的背光一般由白色發光二極體(LED)構成。這些背光發光二極體的能耗相對較高，這是因為它們通常採用足夠的功率驅動，用以獲得足夠的光輸出，來與設備在其中運行的最強的室外光線環境抗衡，諸如陽光可能很強的戶外環境。
一種解決這種高能耗問題的方法，是在液晶顯示器的外表面設置和定位環境光感測器。環境光感測器用於估測當前液晶顯示器的使用環境的環境光狀況，該環境光狀況接下來被用於調整背光源發光二極體的亮度，以適應而不是大大超過環境光狀況所要求的亮度。雖然這種方法能夠改善能耗，但是添加環境光感測器會增加顯示器的成本並增加其整體尺寸。另外，利用環境光感測器的常規透射式 顯示器設備並沒有考慮顯示器自身的螢幕增加到所感測的估測環境光狀況的光量。因此螢幕的亮度常常被調節成次較佳設置。
半投射半反射式液晶顯示器在一個顯示器中合併了透射功能和反射功能。在黑暗或者低環境光級別的情況下，背光啟動，圖像主要通過透射模式進行顯示。在明亮環境光的情況下，例如在強烈太陽光下，反射模式起主要作用以照亮LCD，背光啟動來輔助顯示圖像或者關閉背光以節省能量。在反射模式下，液晶顯示器被外部光源照射，外部光源的光從液晶顯示器的前方穿透並由液晶顯示器後方的嵌入式反射器反射回來。由於工作在反射模式下的半投射半反射式液晶顯示器依靠外部光源進行圖像顯示，因而能耗較低並且在高環境光亮度的環境下具有較佳的易讀性。
為了估測當前環境光狀況，使得在較亮的環境中背光的亮度可以降低以允許半投射半反射式顯示器的反射模式進行接管，通常使用環境光感測器。如前所述，雖然這種方法能夠改善能耗，但是卻增加了成本以及增加了顯示器的整體尺寸。
因此，需要一種為液晶顯示器進行環境光狀況估測的設備及方法，同時無需傳統的環境光感測器且消除與之相關的缺點。
根據本發明的一個方面，提供一種背光模組，包括：發光二極體(LED)陣列；以及背光控制器，用於正向偏置發光二極體陣列為液晶顯 示器(LCD)提供背光，反向偏置發光二極體陣列以感測環境光亮度(ambient light level)。
較佳的，背光控制器包括：脈寬調製器，用於提供脈寬調製(PWM)信號，其中脈寬調製信號的每個週期包括開啟時間和關閉時間；以及發光二極體陣列驅動器，用於在脈寬調製信號的開啟時間使發光二極體陣列正向偏置以及在脈寬調製信號的關閉時間使發光二極體陣列反向偏置。
較佳的，背光控制器還包括：偏壓發生器，用於在脈寬調製信號的開啟時間向LED陣列驅動器提供正向偏置電壓使發光二極體陣列正向偏置，以及在脈寬調製信號的關閉時間向LED陣列驅動器提供反向偏置電壓，使發光二極體陣列反向偏置。
較佳的，背光控制器控制偏壓發生器在脈寬調製信號的選擇時段的關閉時間向發光二極體陣列提供反向偏置電壓。
較佳的，背光控制器控制偏壓發生器僅在脈寬調製信號的每N個週期的一個週期的關閉時間內，向發光二極體陣列驅動器提供反向偏置電壓，此處的N為整數。
較佳的，發光二極體驅動器在脈寬調製信號的關閉時間反向偏置僅一部分發光二極體陣列。
較佳的，背光控制器還包括：亮度控制器，用於配合液晶顯示器的圖像控制器，確保環境光在脈寬調製信號的關閉時間可以穿透液晶顯示器。
較佳的，背光控制器進一步包括： 亮度控制器，用於根據LED陣列感測的環境光亮度，調製脈寬調製信號的占空比。
較佳的，背光控制器進一步包括：亮度控制器，用於根據LED陣列感測的環境光亮度以及從液晶顯示器的圖像控制器接收的資訊，調製脈寬調製信號的占空比。
較佳的，從圖像控制器接收的資訊包括與一個或多個液晶顯示分子的當前排列相關的資訊，一個或多個液晶顯示分子對應LCD的一個或多個圖元。
較佳的，從圖像控制器接收的資訊包括與LCD的多個圖元相關的資訊，液晶顯示器在顯示一幅或多幅圖像時，其亮度處於兩個或更多的亮度範圍內。
根據本發明的一個方面，提供一種控制包括發光二極體(LED)陣列的背光模組的方法，包括：正向偏置發光二極體陣列，從而為液晶顯示器(LCD)提供背光；以及反向偏置發光二極體陣列，從而感測環境光亮度。
較佳的，所述方法進一步包括：提供脈寬調製(PWM)信號，其中脈寬調製信號的每個週期包括開啟時間和關閉時間，在脈寬調製信號的開啟時間，發光二極體陣列正向偏置從而為液晶顯示器提供背光；在脈寬調製信號的關閉時間，發光二極體陣列反向偏置。
較佳的，僅在脈寬調製信號的選擇時段的關閉時間，反向偏置發光二極體陣列。
較佳的，僅在脈寬調製信號的每N個週期的一個週期 的關閉時間內，反向偏置發光二極體陣列，此處的N為整數。
較佳的，在脈寬調製信號的關閉時間，反向偏置僅一部分發光二極體陣列。
較佳的，所述方法進一步包括：調節液晶顯示器的圖像控制器，以確保外部光在脈寬調製信號的關閉時間能夠穿透液晶顯示器。
較佳的，所述方法進一步包括：依據發光二極體陣列感測的環境光亮度，對脈寬調製信號的占空比進行調製。
較佳的，所述方法還包括：依據發光二極體陣列感測的環境光亮度以及從液晶顯示器的圖像控制器所接收的資訊，對脈寬調製信號的占空比進行調製。
較佳的，從圖像控制器接收的資訊包括與一個或多個液晶顯示分子的當前排列相關的資訊，一個或多個液晶顯示分子對應LCD的一個或多個圖元。
較佳的，從圖像控制器接收的資訊包括與LCD的多個圖元相關的資訊，液晶顯示器在顯示一幅或多幅圖像時，其亮度處於兩個或更多的亮度範圍內。
以下結合附圖以及附圖說明對本發明的原理進行進一步的解析，使得本領域的技術人員能夠理解以及使用本發明。
以下將參考附圖對本發明進行描述。對應參考標號中最左側的數位表示元素首次出現的附圖。
為了透徹理解本發明，將在以下的描述中對本發明的諸多細節進行詳細介紹。然而，對於本領域技術人員來說，顯而易見，本發明包括結構、系統和方法，即使在缺少這些具體細節的情況下也是可以實施的。在此描述的具體細節為本領技術人員的常用技術手段。另外，對於本發明其他方面中的常見方法、步驟、組合以及電路將不予累述，以避免對本發明造成不必要的干擾。
對於以下描述中的“一個實施例”、“實施例”、“示範性實施例”等，包括了本發明中的一些具體特徵、結構或特性，但是並非所有的實施例都必須包含這些特徵、結構或特性。另外，這樣的習語並不指的是同一實施例。進一步的，對於本領域的技術人員而言，在結合實施例描述了具體特徵、結構或特性後，無論是否詳細描述，在其他實施例中實施這些具體特徵、結構或特性也是顯而易見的。
1.運行環境的例子
圖1為示例性的透射式或半反射半透射液晶顯示器100的***圖，本發明的實施例可在該液晶顯示器100中實施。液晶顯示器100包括背光模組110、第一偏振膜120、液晶中間層130和第二偏振膜140。液晶顯示器100可用於多種不同的設備，包括例如行動電話、視頻攝像機、電視機、或者顯示器。
在運行中，液晶中間層130由圖像控制器(未圖示)控制，以允許來自背光模組110的不同量的光線穿透第二偏振膜140的不同部分。通過控制透過第二偏振膜140的各部分的光量，能夠使液晶顯示器100生成期望的圖像，這將在以下進行解釋。
為了產生可被液晶中間層130過濾的光，背光模組110包括LED陣列(未圖示)，LED陣列沿著液晶顯示器100的背板的一個或多個邊緣定位，或者分散設置於液晶顯示器100的背板區域上。由背光模組110產生的光首先通過第一偏振膜120，第一偏振膜120將光線轉換為具有單一極性的光。例如，第一偏振膜120可以為線柵偏振器，能夠使光的水準分量通過，同時吸收和/或反射垂直分量。通常，第一偏振膜120可以設置為傳送任意的單一偏振角度。
來自第一偏振膜120的偏振光接下來被液晶中間層130處理，液晶中間層130已經在圖1的右側被分解，以進一步闡釋和描述其組成。特別地，液晶中間層130包括(從距離液晶顯示器100背部最近的元件開始)第一玻璃板150，背電極155，第一聚合物層160，前電極/第二聚合物層165，RGB面板170和第二玻璃板175。
在第一聚合物層160和第二聚合物層165填充有液晶(例如向列液晶)，液晶的某些光學特性可由外加電場所控制。更具體的，在一個實施例中，在兩個被一系列隔片(未圖示)分隔的聚合物層之間形成液晶分子的扭曲狀態(例如螺旋狀結構)。每個聚合物層的表面具有“凹槽”，這些“凹槽”相對於彼此呈90°，因此液晶分子的每種配置的兩端會與凹槽對準，在不施加外加電場的情況下，每種配置會被扭曲90°。液晶分子的每種配置的扭曲能夠使通過第一偏振膜120和第一玻璃板150的光線重新定向或彎曲90度，使其最終通過第二玻璃板175和第二偏振膜140，使得最終的出射光的相位角與第一偏振膜120的角度呈90度。
通過對第一聚合物層160和第二聚合物層165之間的液晶層施加外加電場，液晶分子的每種扭曲配置將被解扭曲並平行於電場方向排列。控制外加電場的強度能夠控制解扭曲的數量，從而最終控制通過第二偏振膜140的光量。
特別地，背電極155和前電極165用於產生和應用被施加在液晶層上的電場。例如，在一個實施例中，液晶顯示器100的顯示區域被分為二維圖元陣列，二維圖元陣列的每一個進一步劃分為三個區域。背電極155和前電極165產生和應用唯一的受控電場，控制電場施加在液晶中間層上的每個部分，這些部分對應於每個圖元的三個區域。光線在通過每個圖元的三個區域後，接下來被RGB面板170處理，RGB面板170採用紅、綠、藍彩色濾光片將通過每個圖元的三個區域的光過濾。因此，背電極155和前電極165能夠被控制，以調整紅光、綠光和藍光的量，紅光、綠光和藍光構成了由LCD 100顯示且接下來顯示最終圖像的的每個混合圖元顏色。
在一個實施例中，液晶顯示器100採用有源矩陣方案，在液晶層的不同部分產生和施加不同的電場。在另一實施例中，則採用無源矩陣方案。
需要說明的是，圖1中並未示出用於控制背電極155和前電極165的圖像控制器。進一步需要說明的是，液晶顯示器100僅代表可實施本發明實施例的一種示範性液晶顯示器。例如，對於本領域技術人員，本發明實施例可以在使用LED陣列進行背光照明的任何合理的透射式或半投射半反射式的液晶顯示器中實施。
2.常規的環境光感測器
通常，液晶顯示器，如液晶顯示器100中的背光源，與其發光二極體相關的能耗相對較高，這是因為它們通常採用足夠的功率驅動，用以獲得足夠的光輸出，來與設備在其中運行的最強的室外光線環境抗衡，諸如陽光可能很強的戶外環境。
一種解決這種高能耗問題的方法，是在液晶顯示器的表面設置和定位環境光感測器。環境光感測器用於估測當前液晶顯示器的使用環境的環境光狀況，該環境光狀況接下來被用於調整背光源發光二極體的亮度，以滿足而不是大大超過環境光狀況所要求的亮度。
圖2為一則典型控制結構200的框圖，控制結構200使用如前所述的傳統環境光感測器285來控制液晶顯示器100。特別地，控制結構200包括圖像控制器210，圖像控制器210通過柵驅動器220和源驅動器225控制背電極155；控制結構200還包括用於控制發光二極體陣列240的背光控制器230，其中，發光二極體陣列240包括用於產生穿透背電極155的光250的發光二級管。
在一個實施例中，背電極155由有源矩陣方式運行，並且還包括圖元元素260的陣列，每個圖元元素對應完整圖元中的一種顏色(也就是，紅色、綠色或藍色)。特別的，每個圖元元素包括電晶體和電容器(電容器的一端設置在圖1所示的前電極165上)。這個電晶體/電容器對通常被稱為薄膜電晶體(TFT)。
柵驅動器220通過一系列掃描線270來驅動每個圖元元素260中的電晶體的柵極，實現電晶體的開啟和關閉。源驅動器225使用一系列的資料線280來驅動每個圖元元 素260中的電晶體的源極或漏極，以實現在電晶體開啟時對每個相關電容器的充電。圖像控制器210用於控制柵驅動器220和源驅動器225，對選定的圖元元素260進行開啟和關閉，還用於對圖元元素260中的每個電容器進行充電，使電容器到達期望電壓。每個電容器上的電壓包括穿過液晶層對應區域的均衡電場，該電場反過來改變該區域中的液晶分子配置的朝向或扭曲。如前面討論，液晶配置的扭曲量會影響最終通過至液晶顯示器100的輸出顯示的光250的量。因此，通過適當控制儲存在圖元元素260上每個電容器的電荷量，圖像控制器210就能夠控制液晶顯示器100的輸出顯示，從而實現顯示期望的圖像。
應當說明的是，前面所討論的有源矩陣方案僅代表一種可能的控制每個與每個圖元元素260相關的液晶朝向的方式。對於本領域技術人員來說，不偏離本發明的範圍和精神的其他可行的控制方式，也是可以理解的。例如，在另一實施例中，則採用了無源矩陣方案。
控制結構200還包括背光控制器230，背光控制器230用於向發光二極體陣列240供電，並使用脈寬調製(PWM)調光技術控制發光二極體陣列240的亮度。利用脈寬調製(PWM)調光技術，背光控制器230通過脈寬調製驅動信號295調製發光二極體陣列240中發光二極體的開啟時間。液晶顯示器的亮度約等於脈寬調製驅動信號295的占空比。
亮度控制功能與傳統的環境光感測器285相結合，因此可根據設備當前使用環境的亮度條件，調整發光二極體陣列240的亮度。例如，在一間房間內，感測到環境光亮度290相當高，則背光控制器230可以調整脈寬調製驅動 信號295的占空比以提供較高的亮度水準。相反，當房間內的環境光亮度290較暗，則背光控制器230可以調整脈寬調製驅動信號295的占空比以提供較低的亮度水準。
雖然感測環境光條件來控制亮度能夠改善能耗，但是附加的傳統環境光感測器285會增加顯示器的成本並增加其總體尺寸。另外，許多使用環境光感測器的顯示器設備，例如環境光感測器285，都沒有考慮顯示器自身螢幕增加到所感測的估測環境光狀況的光量。因此螢幕的亮度常常被調節成次較佳設置。
現在接下來討論的本發明的實施例中，涉及對液晶顯示器的環境光條件進行估測的設備及方法，同時估測是否需要傳統的環境光感測器，例如環境光感測器285，及其相關的缺點。
3.背光環境光感測器
圖3為根據本發明實施例的用於控制液晶顯示器100的示範性控制結構300的框圖。特別的，控制結構300包括與圖2中控制結構200的大體相似的組件。但是，去除了傳統環境光感測器285並用背光環境光感測器(BALS，未圖示)代替。此外，圖2中的背光控制器230還用改良過的背光控制器310代替。
在運行中，背光控制器310為發光二極體陣列240供電，並使用脈寬調製(PWM)調光技術控制發光二極體陣列240的亮度。使用脈寬調製調光技術，背光控制器310利用脈寬調製驅動信號295對發光二極體陣列240中的LED發光時間進行調製。液晶顯示器的亮度約等於脈寬調製驅動信號295的占空比。
在實施例中，發光二極體陣列240中用於執行背光的一個或多個LED，還被背光控制器310用作環境光感測器，從而用作背光環境光感測器(BALS)。通過重複使用一個或多個LED執行環境光感測的附加功能，從而去除了傳統的環境光感測器。為了使LED執行上述雙重功能，背光控制器310正向偏置LED使其發光，反向偏置LED使其對環境光進行感測。
在本發明另外一個實施例中，在發光二極體陣列240中一個或多個具有雙重功能的LED在常規地關閉LED的脈寬調製驅動信號295的相位期間被反向偏置，並作為環境光感測器使用。作為本實施例的一種變化，僅在的脈寬調製驅動信號295的選擇週期內，也就是說，只在部分而非所有的脈寬調製驅動信號295的週期內，一個或多個具有雙重功能的LED被反向偏置，並作為環境光感測器使用。例如，脈寬調製驅動信號295的每N個週期的一個中，一個或多個具有雙重功能的LED被反向偏置，作為環境光感測器使用，此處N為整數。在另一個例子中，脈寬調製驅動信號295的每N個週期的M個週期，一個或多個具有雙重功能的LED被反向偏置，作為環境光感測器使用，此處M和N為整數，且M小於N。
發光二極體陣列240的亮度可以根據發光二極體陣列240中一個或多個LED感測的當前環境光條件進行調整。例如，在房間內，感測到的環境光亮度320相當高，則背光控制器310可以調整脈寬調製驅動信號295的占空比以提供較高的亮度水準。但是，當房間內感測的環境光亮度 320較暗，則背光控制器310可以調整脈寬調製驅動信號295的占空比以提供較低的亮度水準。
在本發明另外一個實施例中，背光控制器310利用附加控制邏輯，接收和利用關於液晶顯示器100的晶體材料狀態相關的資訊，以判斷和/或調整一個或多個雙重功能LED感測的環境光亮度。更具體地，在一個或多個雙重功能LED感測環境光亮度時，對應液晶顯示器100的一個或多個圖元元素260的液晶分子的當前朝向或扭曲狀態，也能用於判斷和/或調整所感測的環境光亮度320。
舉例來說，如果液晶分子的當前朝向或扭曲狀態使得允許透射通過LCD顯示器的光少於其他各種可能的狀態，則提高和/或分析感測的環境光亮度，使之對應亮度比實際感測到的環境光亮度高的實際環境光亮度。液晶顯示器100中晶體材料的狀態資訊可由對應一個或多個圖元元素260的電容器的電壓所表示，或由儲存在電容器上的電荷量表示；液晶顯示器100中晶體材料的狀態資訊可通過圖3中的圖像校正信號330，由背光控制器310從圖像控制器210處接收。
在另一實施例中，背光控制器310還可進一步利用附加控制邏輯，接收和使用液晶顯示器100中多個圖元元素260的亮度資訊，以便分析和/或調整一個或多個雙重功能LED所感測的環境光亮度。例如，圖元元素260的亮度或明度可由圖像控制器210根據紅色、綠色和藍色成分的權重和計算得出(例如，圖元明度Pixel_Luma=3R+B+4G，其中R、G、B分別為在顯示給定的圖像過程中的紅色、綠色、藍色分量)。圖像控制器210可對液晶顯示器100所顯示的 一幅或多幅圖像中多個圖元元素260的亮度進行計算；圖像控制器210還能記錄亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素的數量。也即，圖像控制器210能夠產生統計長條圖，該統計長條圖包括亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素的數量。這些代表亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素數量的資料可被發送到背光控制器310，以便分析和/或調整感測到的環境光亮度320。
在另外的一個實施例中，背光控制器310可通過圖像校正信號330向圖像控制器210發送信號，以調整晶體材料，確保部分的外部環境光能夠穿透液晶顯示器100，使得外部環境光能夠在一個或多個脈寬調製驅動信號295的關閉狀態時間內，被發光二極體陣列240的LED所感測。在這個實施例的變化形式中，背光控制器310能夠可通過圖像校正信號330向圖像控制器210發送信號，以通過僅調整液晶顯示器100中特定區域或圖元所對應的晶體材料，確保部分的外部環境光能夠穿透顯示器。
圖4為依據本發明實施例的背光模組110的示範性框圖，該背光模組包括背光控制器310和發光二極體陣列240。如圖4所示，背光控制器310包括偏壓發生器410、脈寬調製器420、亮度控制器430和發光二極體陣列驅動器440。
在工作中，脈寬調製器420提供脈寬調製(PWM)信號450給發光二極體陣列驅動器440。每個脈寬調製信號450的週期包括開啟時間和關閉時間。發光二極體陣列驅動器440用於在脈寬調製(PWM)信號450的開啟時間正向偏置發光二極體陣列240中一個或多個LED，並在脈寬調 製(PWM)信號450的至少部分關閉時間反向偏置發光二極體陣列240中一個或多個LED。
在發光二極體陣列240中一個或多個LED被正向偏置的部分時間中，LED發光且液晶顯示器100被照明。在發光二極體陣列240中一個或多個LED被反向偏置的部分時間中，環境光被感測。總的來說，發光二極體陣列240中一個或多個LED在反向偏置的時候，轉變成光電二極體並產生電流，該電流被稱為光電流，與穿透液晶顯示器100中各層的表面的光量大致成正比。亮度控制器430能通過如圖3所示的環境光亮度320信號，測量或感測這種電流。
在一個實施例中，亮度控制器430用於根據發光二極體陣列240所感測環境光亮度，調製脈寬調製信號450的占空比。例如，在房間內，感測到環境光亮度320相當高，則亮度控制器430可以調整脈寬調製信號450的占空比以提供較高的亮度水準；相反，當感測到房間內的環境光亮度320較暗，則亮度控制器430可以調整脈寬調製信號450的占空比以提供較低的亮度水準。特別的，占空比可根據如圖4所示的脈寬控制信號470進行調整。
在另一實施例中，亮度控制器430可進一步利用附加控制邏輯，接收和利用關於液晶顯示器100的晶體材料狀態資訊，以分析和/或調整一個或多個雙重功能LED感測的環境光亮度。更特別的，在一個或多個雙重功能LED感測的環境光亮度時，液晶顯示器100中一個或多個圖元元素260對應的液晶分子的當前朝向或扭曲狀態，也能用於判斷和/或調整所感測的環境光亮度320。
舉例來說，如果液晶分子的當前朝向或扭曲狀態使得透射通過LCD顯示器的光，少於其他各種可能的狀態，則提高和/或分析感測的環境光亮度，使之對應亮度比實際感測到的環境光亮度高的實際環境光亮度。液晶顯示器100中晶體材料的狀態資訊可由對應一個或多個圖元元素260的電容器的電壓所表示，或由儲存在電容器上的電荷量表示；液晶顯示器100中晶體材料的狀態資訊還可通過圖4中的圖像校正信號330，由亮度控制器430從液晶顯示器100的圖像控制器處接收。
在另一實施例中，亮度控制器430還可進一步利用附加控制邏輯，接收和使用液晶顯示器100中多個圖元元素的亮度資訊，以便分析和/或調整一個或多個雙重功能LED所感測的環境光亮度。例如，圖元元素的亮度或明度可由圖像控制器210根據紅色、綠色和藍色成分的權重和計算得出(例如，圖元明度Pixel_Luma=3R+B+4G，其中R、G、B分別為在顯示給定的圖像過程中的紅色、綠色、藍色分量)。圖像控制器210可對液晶顯示器100所顯示的一幅或多幅圖像中，多個圖元元素260的亮度進行計算；圖像控制器210還能記錄亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素的數量。也即，圖像控制器210能夠產生統計長條圖，該統計長條圖包括亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素的數量。這些代表亮度處於兩個或以上亮度範圍的圖元元素數量的資料可被發送到亮度控制器430，以便分析和/或調整感測到的環境光亮度320。
在另外的一個實施例中，亮度控制器430可通過圖像校正信號330向圖像控制器發送信號，以調整晶體材料， 確保部分的環境光能夠穿透液晶顯示器100，使得環境光能夠在一個或多個脈寬調製信號450的關閉狀態期間，被發光二極體陣列240的LED所感測。在這個實施例的變化形式中，亮度控制器430通過圖像校正信號330向圖像控制器發送信號，可僅調整液晶顯示器100中特定區域或圖元所對應的晶體材料，確保部分的外部環境光能夠穿透顯示器。
偏壓發生器410用於在脈寬調製信號450的開啟時間向發光二極體陣列驅動器440提供使發光二極體陣列240正向偏置的正向偏置電壓，以及在脈寬調製信號450的關閉時間向發光二極體陣列驅動器440提供使發光二極體陣列240反向偏置的反向偏置電壓。特別的，通過如圖4所示的V-BIAS信號460向發光二極體陣列驅動器440提供所述的兩個偏置電壓。
在一個實施例中，亮度控制器430進一步通過BALS使能信號480控制偏壓發生器410，僅在脈寬調製信號450的選擇週期或區間的關閉時間內，向發光二極體陣列驅動器440提供反向偏置電壓。例如，亮度控制器430控制偏壓發生器410僅在每N個週期的脈寬調製信號450的關閉時間，向發光二極體陣列驅動器440提供反向偏置電壓，此處的N為整數。在另一個例子中，每N個週期的脈寬調製信號450中的第M個週期，亮度控制器430控制偏壓發生器410向發光二極體陣列驅動器440提供反向偏置電壓，此處M和N為整數，且M小於N。
應當說明的是，由發光二極體陣列驅動器440生成的脈寬調製驅動信號295大致上與脈寬調製信號450一致和 相同。但是在強度大小上，脈寬調製驅動信號295更強一些，以實現對發光二極體陣列240的正向偏置與反向偏置。
圖5為本發明實施例，依照背光環境光感測器(BALS)感測的環境光條件，對液晶顯示器100的亮度進行調整的示範性方法500。所述方法500，是依據上述和圖4所示的特徵。
圖5所示的方法500開始於步驟510，並轉入步驟520。在步驟520，判斷脈寬調製信號450當前是否為關閉狀態。若脈寬調製信號450當前不是處於關閉狀態，則所述方法500繼續留在步驟520，直到判斷脈寬調製信號450為關閉狀態。若脈寬調製信號450當前處於關閉狀態，則跳轉至步驟530。
在步驟530，判斷當前環境光條件是否被感測。若否，則方法500跳轉至步驟520並等待脈寬調製信號450的下一關閉狀態；若步驟530判斷當前環境光條件被感測，則方法500跳轉至步驟540。
步驟540，發光二極體陣列240中一個或多個發光二極體被反向偏置。當被反向偏置時，發光二極體陣列240中的一個或多個發光二極體作為光電二極體工作，並且產生與照射在發光二極體表面的環境光的量大致成比例的電流。方法500在步驟540後進入步驟550。
在步驟550，感測和分析由發光二極體陣列240中一個或多個LED產生的電流的大小。在一個實施例中，這個分析過程包括使用如上所述的液晶顯示器100中晶體材料的狀態資訊，或使用與液晶顯示器100的多個圖元元素相關的資訊，在顯示一幅或多幅圖像時，這多個圖元元素的亮 度處於兩個或以上亮度範圍內。在感測資訊被分析後，方法500跳轉至步驟560。
步驟560，依據感測資訊，發光二極體陣列240中一個或多個LED的亮度被調整。在一個實施例中，依據感測資訊，脈寬調製信號450的占空比被調製。例如，在房間內，感測到環境光亮度相當高，脈寬調製信號450的占空比被調整以提供較高的亮度水準；相反，當感測到房間內的環境光亮度較暗，則調整脈寬調製信號450的占空比以提供較低的亮度水準。
4.結論
應當理解，申請專利是由上述的具體實施方式的描述而非說明書摘要進行說明闡述的。說明書摘要僅陳述了本發明一個或多個但不是全部的示範性實施例，因此，並不用於限定本發明及申請專利。
通過功能框圖對具體功能及其關係的實施例的闡述，對本發明進行了詳細說明。為方便描述，這些功能框圖的邊界被任意限定。只要具體的功能及其關係被適當執行，則功能框圖的邊界可被改變。
雖然本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。
發明不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明申請專利範圍內的全部實施方式。
100‧‧‧液晶顯示器
110‧‧‧背光模組
120‧‧‧第一偏振膜
130‧‧‧液晶中間層
140‧‧‧第二偏振膜
150‧‧‧第一玻璃板
155‧‧‧背電極
160‧‧‧第一聚合物層
165‧‧‧前電極/第二聚合物層
170‧‧‧RGB面板
175‧‧‧第二玻璃板
200‧‧‧控制結構
210‧‧‧圖像控制器
220‧‧‧柵驅動器
225‧‧‧源驅動器
230‧‧‧背光控制器
240‧‧‧發光二極體陣列
250‧‧‧光
260‧‧‧圖元元素
270‧‧‧掃描線
280‧‧‧資料線
285‧‧‧環境光感測器
290‧‧‧環境光亮度
295‧‧‧脈寬調製驅動信號
300‧‧‧控制結構
310‧‧‧背光控制器
320‧‧‧環境光亮度
330‧‧‧圖像校正信號
410‧‧‧偏壓發生器
420‧‧‧脈寬調製器
430‧‧‧亮度控制器
440‧‧‧發光二極體陣列驅動器
450‧‧‧脈寬調製信號/脈寬調製(PWM)信號
460‧‧‧V-BIAS信號
470‧‧‧脈寬控制信號
480‧‧‧BALS使能信號
圖1為示範性液晶顯示器的***圖。
圖2為使用了傳統環境光感測器的液晶顯示器的局部框圖。
圖3為依據本發明實施例，使用了背光環境光感測器的液晶顯示器的框圖。
圖4示出了依據本發明實施例的示範性背光模組。
圖5示出了依據本發明實施例，根據背光環境光感測器感測的環境光狀態對液晶顯示器亮度進行調節的示範性方法。

Claims (6)

  1. 一種背光模組，包括：發光二極體陣列；脈寬調製器，用於提供脈寬調製信號；發光二極體陣列驅動器，用於在所述脈寬調製信號的開啟時間使所述發光二極體陣列正向偏置以為一液晶顯示器提供背光以及在所述脈寬調製信號的關閉時間使所述發光二極體陣列反向偏置以感測環境光亮度；偏壓發生器，用於在所述脈寬調製信號的開啟時間向發光二極體陣列驅動器提供正向偏置電壓使發光二極體陣列正向偏置，以及在脈寬調製信號的關閉時間向發光二極體陣列驅動器提供反向偏置電壓，使發光二極體陣列反向偏置；以及背光控制器，用於基於所述發光二極體陣列感測到的所述環境光亮度調製所述脈寬調製信號的一占空比；其中，在使用所述發光二極體陣列感測到的所述環境光亮度以調製所述脈寬調製信號的所述占空比之前，所述背光控制器被配置以基於在所述液晶顯示器的至少一部份的複數個圖元調整由所述發光二極體陣列感測到的所述環境光亮度，所述複數個圖元具有一亮度落於複數個亮度範圍的其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的背光模組，其中所述背光控制器控制所述偏壓發生器在脈寬調製信號的選擇時段的關閉時間向所述發光二極體陣列提供反向偏置電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中所述背光控制器控制所述偏壓發生器僅在脈寬調製信號的每N個週期的 一個週期的關閉時間內，向所述發光二極體陣列驅動器提供反向偏置電壓，所述N為整數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中所述背光控制器還包括：亮度控制器，用於配合液晶顯示器的圖像控制器，確保外界環境光在脈寬調製信號的關閉時間可以穿透液晶顯示器。
  5. 一種控制背光模組的方法，所述背光模組包括發光二極體陣列，所述方法包括：提供脈寬調製信號；正向偏置發光二極體陣列，在所述脈寬調製信號的開啟時間內為液晶顯示器提供背光，其中正向偏置所述發光二極體陣列包括在所述脈寬調製信號的所述開啟時間內提供正向偏置電壓至所述發光二極體陣列；反向偏置發光二極體陣列，在所述脈寬調製信號的關閉時間內感測環境光亮度，其中反向偏置所述發光二極體陣列包括在所述脈寬調製信號的所述關閉時間內提供反向偏置電壓至所述發光二極體陣列；基於所述發光二極體陣列感測到的環境光亮度調製所述脈寬調製信號的占空比；以及在基於所述發光二極體陣列感測到的環境光亮度調製所述脈寬調製信號的占空比之前，基於液晶顯示器的至少一部份的複數個圖元調整所述發光二極體陣列感測到的環境光亮度，所述複數個圖元具有一亮度落於複數個亮度範圍的其中之一。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之控制背光模組的方法，其中僅 在脈寬調製信號的每N個週期的一個週期的關閉時間內，反向偏置發光二極體陣列，所述N為整數。
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