TWI526746B - 背光源及顯示裝置 - Google Patents

Description

背光源及顯示裝置

本發明係有關於一種背光源及顯示裝置，且特別有關於當背光源的各色光的反應特性不同時，使動態影像不產生漏色的背光源及顯示裝置。

現行的顯示裝置中，以低工作週期的脈波來驅動顯示裝置的背光源的技術已經廣泛地被使用。第1圖是用來解釋一個脈波的工作週期的示意圖。工作週期是指每個脈衝的持續時間τ佔總週期的時間T的比值τ/T。

藉由控制驅動背光源的脈波的工作週期，可進行例如動態亮度調整、區域式調光、降低耗電、背光源掃描等應用，而這些應用的目的主要是用來提高動態對比、節能、降低殘影等。

然而，由於某些光源所採用的各材料的反應特性不同，使得不同顏色的發光反應速度不同，使用低工作週期的脈波來驅動背光源時，在動態畫面中移動的物件的邊緣會發生漏色的現象。

為了解決上述問題，本發明提出一種背光源，用於一顯示裝置中，包括：一第一顏色光源及一第二顏色光源，該第一顏色光源及該第二顏色光源被一既定工作週期的脈波所驅動， 其中該脈波的頻率於360Hz以上。

根據上述特徵，驅動背光源的脈波的工作週期固定，因此能夠發揮以低工作週期的脈波驅動背光源的功效，然而因為脈波的頻率較習知技術提高，當光源的各色光反應特應不同時也不會產生動態畫面的漏色現象。

上述背光源中，該脈波的頻率係該顯示裝置的畫面更新頻率的整數倍。

根據上述特徵，脈波的頻率為顯示裝置的畫面更新頻率的整數倍，可以保持顯示器的每個畫面更新週期內的驅動脈波的脈衝時間點相同。

上述背光源中，該第一顏色光源及該第二顏色光源被一個脈衝驅動時具有不同的發光反應特性。

上述背光源中，該不同的發光反應特性是指上升時間的差異或下降時間的差異大於1msec。

根據上述特徵可知採用本發明的以高頻率的驅動脈波驅動的背光源是取決於不同顏色的光源具有不同的反應特性。而反應特性是否不同具體上可從上升時間的差或下降時間的差是否大於1msec而定。

上述背光源中，該既定的工作週期在1%~90%的範圍內。

根據上述特徵，背光源係操作於低工作週期下以節省耗電，而該低工作週期是在1%~90%的範圍內。

根據本發明的另一個觀點，本發明也提出一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光源，包括第一顏色光源及一第 二顏色光源；以及一背光源驅動電路，以一既定工作週期的脈波驅動該被光源，其中該脈波的頻率於360Hz以上。

上述顯示裝置中，該脈波的頻率係該顯示面板的畫面更新頻率的整數倍。

上述顯示裝置中，該第一顏色光源及該第二顏色光源被一個脈衝驅動時具有不同的發光反應特性。

上述顯示裝置中，該不同的發光反應特性是指上升時間的差異或下降時間的差異大於1msec。

上述顯示裝置中，該既定的工作週期在1%~90%的範圍內。

根據上述背光源及顯示裝置，即使使用低工作頻率的驅動信號驅動各色光的反應特性不同的背光源時，也能夠改善動態態畫面的漏色現象。

t、τ‧‧‧脈衝的持續時間

T‧‧‧脈波的週期

R‧‧‧紅色光

G‧‧‧綠色光

B‧‧‧藍色光

Tr1、Tr2‧‧‧上升時間

Tf1、Tf2‧‧‧下降時間

第1圖係用來解釋一個脈波的工作週期的示意圖。

第2圖係說明以傳統技術的低工作週期的脈波來驅動顯示裝置的背光源時不同發光材料的反應特性差異圖。

第3圖係說明動態畫面中漏色的現象，(A)為靜態畫面；(B)為動態畫面。

第4圖係說明以本發明一實施例的低工作週期的脈波來驅動顯示裝置的背光源時不同發光材料的反應特性差異圖。

第5圖係用以說明信號上升時間與下降時間的示意圖。

第2圖係說明以傳統技術的低工作週期的脈波來驅動顯示裝置的背光源時不同發光材料的反應特性差異圖。第2圖中橫軸表示時間，縱軸表示光源強度。假設一個背光源的驅動脈波的週期為T，每個脈衝的持續時間為t(或稱驅動期間)，此背光源的驅動脈波的工作週期為t/T。使用這個驅動脈波驅動一個藍光LED、綠色螢光粉與紅色螢光粉所組成的背光源時，如第2圖所示，綠色光G及藍色光B的反應特性曲線會幾乎與驅動脈波的波形一致。也就是綠色光G及藍色光B在驅動期間t內維持最高強度，並在其他非驅動期間內完全為暗。而紅色光R會緩慢地上升至最大值後再緩慢地下降，直到下次脈衝的驅動才再次上升。因此，驅動期間t內背光源發出的光偏向水藍色，驅動期間以外背光源發出的光偏向紅色。

當這種背光源的不同顏色光的發光反應特性有明顯差異時，若顯示器顯示靜態畫面，因為人眼隨時間自動將綠色光G、藍色光B及紅色光R混色，所以可以觀看到正確的影像。但若顯示器顯示的影像為動態畫面，由於人眼會追蹤畫面中移動的物件，因此會察覺到物件在移動方向的前緣與後緣有漏色的現象。

第3圖係以一個例子說明上述動態畫面中漏色的現象。第3A圖顯示靜態畫面，在畫面中可見黑色的背景中有一個全白的靜止的方形。第3B圖則顯示動態畫面，當上述方形按照箭頭方向由左向右移動時，人眼會追蹤方形的移動方向，此時根據光源反應特性的波形(即第2圖的時間對光源強度的波形)以及液晶的反應特性波形(時間對穿透率)的搭配，會產生不同的漏色的 效果。例如，第3B圖中，方形的移動方向的前緣(右側邊緣)，當低工作週期的脈波與液晶分子同時啟動時，由於光源反應特性波形以及液晶分子由暗態轉亮態的穿透率波形的搭配，前緣會出現偏藍的漏色；而方形的移動方向的後緣(左側邊緣)，由於光源反應特性波形以及液晶分子由亮態轉暗態的穿透率波形的搭配，後緣會出現偏紅的漏色。

傳統技術的背光源的驅動脈波的週期會與顯示畫面的更新週期相同，也就是說當畫面更新頻率為60Hz時，背光源的驅動脈波也為60Hz。而這樣的背光源的驅動脈波明顯會造成上述動態影像的邊緣漏色的問題。

因此，當使用各顏色的光反應特性不同的背光源且以低工作週期的驅動脈波驅動時，改善動態畫面的漏色現象是當務之急。第4圖係說明以本發明一實施例的低工作週期的脈波來驅動顯示裝置的背光源時不同發光材料的反應特性差異圖。由於人眼對於高頻的光源亮度變化不敏感，因此在第4圖的實施例中，將驅動脈波的頻率(即每秒的脈衝次數)提高為第2圖的4倍。由於驅動脈波的工作週期仍須維持不變，因此每個脈衝的持續時間(驅動期間)與脈波的週期皆減少為第2圖的1/4倍，即脈衝的持續時間為(1/4)×t，脈波的週期為(1/4)×T。以這個頻率驅動背光源時，綠色光G及藍色光B的反應特性曲線仍然與驅動脈波一致，綠色光G及藍色光B每次點亮的時間變為原來的1/4。而就紅色光R而言，由於脈衝與脈衝的時間間隔縮短，因此紅色光R從波峰下降的時間也跟著縮短。相比於第2圖，本實施例不讓紅色光R有充足的時間反應在強度的下降，就立刻進行下一次驅動。因此，在高頻的 驅動下人眼難以察覺到亮度或顏色的變化，而此結果也有助於改善動態畫面中的漏色現象。

在上述實施例中，以驅動脈波的頻率為傳統技術的4倍為例，但實際上的驅動頻率必須視背光源的反應特性及液晶分子的反應特性而定。但總體來說，經實驗發現，當背光源的驅動脈波的頻率到達360Hz以上時，人眼就難以發現漏色。因此本發明至少將驅動脈波的頻率設定為360Hz。

而為了保持顯示器的每個畫面更新週期內的驅動脈波的脈衝時間點相同，驅動脈波的頻率最好設定為畫面更新頻率的整數倍。加上上述360Hz以上的條件限制，對畫面更新頻率為60Hz的顯示來說，驅動脈波的頻率最好是畫面更新頻率的6以上的整數倍；對畫面更新頻率為120Hz的顯示來說，驅動脈波的頻率最好是畫面更新頻率的3以上的整數倍。

而將背光源的驅動脈波的頻率進行倍頻，係使用於各顏色光反應特性有明顯差異時，當背光源的各顏色光的反應特性相近時則因為本來就沒有動態畫面漏色的問題，因此不需要對背光源的驅動脈波的頻率進行倍頻。具體來說，在本發明中，當背光源中任兩個顏色的光的上升時間的差值或下降時間的差值大於1msec即視為不同色光的反應特性有明顯差異，而對背光源的驅動脈波的頻率進行倍頻；反之，當背光源中任兩個顏色的光的上升時間的差值或下降時間的差值都不大於1msec即視為不同色光的反應特性有相近，不需要對背光源的驅動脈波的頻率進行倍頻。在此，上升時間是一個信號由低強度轉換為高強度時，從振幅的10%上升至振幅的90%所需的時間。下降時間是一個信號由 高強度轉換為低強度時，從振幅的90%下降至振幅的10%所需的時間。因此，如第5圖所示，根據定義，求出背光源中其中一個顏色的光的上升時間為Tr1，下降時間為Tf1；另一個顏色的光的上升時間為Tr2，下降時間為Tf2，則當兩顏色的光的上升時間的差值| Tr1-Tr2 |或者是下降時間的差值| Tf1-Tf2 |大於1msec時，必須使用倍頻的驅動脈波來驅動該被光源。反之則不需使用倍頻的驅動脈波來驅動該被光源。

根據上述各實施例，藉由本發明的背光源及採用此背光源的顯示裝置，即使使用低工作週期的驅動信號驅動各色光的反應特性不同的背光源時，也能夠改善動態態畫面的漏色現象。

雖本發明以實施例來說明，但並不限於此。更進一步地說，在熟習該領域技藝人士不脫離本發明的概念與同等範疇之下，申請專利範圍必須廣泛地解釋以包括本發明實施例及其他變形。

t‧‧‧脈衝的持續時間

T‧‧‧脈波的週期

R‧‧‧紅色光

G‧‧‧綠色光

B‧‧‧藍色光

Claims (10)

1. 一種背光源，用於一顯示裝置中，包括：一第一顏色光源及一第二顏色光源，該第一顏色光源及該第二顏色光源被一既定工作週期的脈波所驅動，其中該脈波的頻率於360Hz以上，該第一顏色光源及該第二顏色光源被一個脈衝驅動時具有不同的發光反應特性，該不同的發光反應特性是指上升時間的差異或下降時間的差異大於1msec。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光源，其中該脈波的頻率係該顯示裝置的畫面更新頻率的整數倍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光源，其中該第一顏色光源為LED，該第二顏色光源為螢光粉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光源，其中該第一顏色光源為藍光LED，該第二顏色光源為紅色螢光粉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光源，其中該既定的工作週期在1%~90%的範圍內。
6. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光源，包括一第一顏色光源及一第二顏色光源；以及一背光源驅動電路，以一既定工作週期的脈波驅動該背光源，其中該脈波的頻率於360Hz以上， 該第一顏色光源及該第二顏色光源被一個脈衝驅動時具有不同的發光反應特性，該不同的發光反應特性是指上升時間的差異或下降時間的差異大於1msec。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該脈波的頻率係該顯示面板的畫面更新頻率的整數倍。
8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該第一顏色光源為LED，該第二顏色光源為螢光粉。
9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該第一顏色光源為藍光LED，該第二顏色光源為紅色螢光粉。
10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該既定的工作週期在1%~90%的範圍內。