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CN101943357A - 可动态调整亮度的背光模块及其方法 - Google Patents

可动态调整亮度的背光模块及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种可动态调整亮度的背光模块及方法。背光模块包含用来导引光线的导光板、第一光源组与第二光源组，所述导光板的底表面中间具有一脊状凹槽，所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板的相对两侧，所述第一光源组和所述第二光源组皆包含至少一光源，且所述第一光源组与所述第二光源组的每一光源是一对一的对称排列。所述背光模块利用驱动电路，电性连接所述第一光源组与所述第二光源组，用来控制每一光源的发光亮度，其中每一光源实际所产生的亮度值是依据每一光源预定的亮度值以及每一光源两旁的两个光源预定的亮度值来决定。

Description

可动态调整亮度的背光模块及其方法 
技术领域
本发明是有关一种背光模块及方法，更具体来说，是关于一种可动态调整亮度的背光模块及方法。 
背景技术
背光模块(Back light unit)为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的关键零组件之一，由于液晶本身不发光，背光模块的功能即在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，透过简洁有效光机构转化成高亮度且均一辉度的面光源，以提供液晶显示器面板的背光光源。液晶显示器面板现已广泛应用于监视器、笔记本电脑、数字相机及投影机等具成长潜力的电子产品，尤以笔记本电脑及LCD监视器等大尺寸用面板需求最大，也因此对于背光模块需求成长也日趋强烈。 
液晶显示器主要由光源(例如发光二极管)、反射板(Reflector)、导光板(Light guide plate)、扩散片(Diffusion sheet)、棱镜片(Brightness Enhancement Film，BEF)及液晶面板等组件组装而成。光源射出的光线进入导光板后，会利用设于导光板底表面的扩散结构导引射入的光源将其分布成均匀的面光源，位于导光板一侧的反射板会将射向反射板方向的光反射回导光板中，防止光源外漏，以增加光的使用效率。由导光板射出的光线再经扩散片的均光 作用与棱镜片的集光作用，提高光源的亮度与均匀度后，再将光线射入液晶面板内。 
导光板是表面光滑的楔形板块，其底表面有圆形或方形的扩散结构。藉由反射板的帮助，大部份的光利用全反射往薄的一端传导。当光线在底表面碰到扩散结构时，反射光会往各个角度扩散，破坏全反射条件而自导光板正面射出。利用疏密、大小不同的扩散结构图案设计，可使导光板均匀发光。 
导光板的亮度主要还是依据光源产生的光线亮度决定，为了降低功耗，背光模块会局部调整发光亮度。然而单边侧光式的光源在调光时，在光源远端区域有难以精确定位照明目标区域的问题；而双边侧光式的光源在调光时，两侧光源会互相影响对侧区域的亮度。 
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可动态调整亮度的背光模块及其方法。背光模块包含用来导引光线的导光板、第一光源组与第二光源组。所述导光板的底表面中间具有一脊状凹槽。所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板的相对两侧，所述第一光源组和所述第二光源组皆包含至少一光源，且所述第一光源组与所述第二光源组的每一光源是一对一的对称排列。所述背光模块利用驱动电路，电性连接所述第一光源组与所述第二光源组，用来控制每一光源的发光亮度，其中每一光源实际所产生的亮度值是依据每一光源预定的亮度值以及每一光源两旁的两个光源预定的亮度值来决定。 
依据本发明的实施例，所述脊状凹槽横切面呈一三角形。所述导光板的底表面布设至少一扩散结构，所述至少一扩散结构的分布于所述导光板底 表面上的密度越靠近所述脊状凹槽越大。 
本发明另提供一种调整背光模块的光源亮度的方法，所述背光模块包含用来导引光线的导光板、第一光源组与第二光源组，所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板的相对两侧，所述第一光源组和所述第二光源组皆包含若干个光源，且所述第一光源组与所述第二光源组的每一光源一对一的对称排列。所述方法包含：依据每一光源预定的亮度值以及每一光源两旁的两个光源预定的亮度值来决定每一光源所产生的亮度值。 
依据本发明的实施例，每一光源预定的亮度值、每一光源两旁的两个光源预定的亮度值以及每一光源的对面光源预定的亮度值来决定每一光源实际所产生的亮度值。 
依据本发明的实施例，依据每一光源预定的亮度值、每一光源两旁的两个光源预定的亮度值、每一光源的对面光源预定的亮度值以及所述对面光源的两旁的两个光源预定的亮度值，来决定每一光源实际所产生的亮度值。 
先前技术存在以下局限：单边侧光式背光局部调光，对光源远端区域难以精确定位照明目标区域；而双边侧光式背光局部调光，两侧光源会互相影响对侧区域。基于此，本发明背光模块的导光板的底表面中间采用一脊状凹槽，利用脊状凹槽将背光模块划分为两相对独立光源区域，而每一个光源区域又划分为多个光源子区域。子区域可根据预定的发光亮度及分布来控制实际所产生的亮度值，以减少不必要功耗，增强画面对比度。 
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下： 
附图说明
图1绘示本发明的背光模块中，导光板、第一光源组与第二光源组的立体透视图。 
图2绘示背光模块的第一光源组、第二光源组与驱动电路的示意图。 
图3a-图3c是本发明调整背光模块的光源亮度的方法流程图。 
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」、「水平」、「垂直」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。 
请参阅图1，图1绘示本发明的背光模块100中，导光板110、第一光源组112与第二光源组114的立体透视图。在液晶显示器中，背光模块100产生的光线射入液晶面板后，液晶面板内的液晶分子会依据驱动电压的不同，调整其中液晶分子的排列方向，而不同的液晶分子排列方向会使得液晶面板光线射出量有所差异，透过滤光片滤光后会产生不同的灰阶。背光模块100包括导光板110、第一光源组112和第二光源组114。第一光源组112和第二光源组114分别设置于导光板110的相对两侧。导光板110的底表面中间呈脊状凹槽124，脊状凹槽124的横切面呈一三角形。第一及第二光源组112、114分别设置于导光板110脊状凹槽124的相对两侧。第一光源组112和第二光源组114皆包含至少一光源120且第一光源组112与第二光源组114的每一光源120是一对一的对称排列。每一光源120的光线由入光面144射入导光板110，再经过导光板110 底表面142的数个圆形或方形的扩散结构122扩散而向出光面140射出。越靠近脊状凹槽124，扩散结构122的密度越大。当光线在底表面142碰到扩散结构122时，反射光会往各个角度扩散，破坏全反射条件而自导光板110的出光面140向上射出，如箭头A所示。利用疏密、大小不同的扩散结构122图案设计，可使导光板110均匀发光。扩散结构122也可以是不同折射率的颗粒状材质。利用光与颗粒间的散射作用，让光自导光板110表面射出。 
请参阅图2，图2绘示背光模块100的第一光源组112、第二光源组114与驱动电路116的示意图。每一光源120是发光二极管。驱动电路116透过电路板130和132电性连接第一光源组112与第二光源组114以用来控制每一光源120的发光亮度。每一光源120受限于它的发光角度和强度，使得其有效发光区域会局限在一定的范围内。为便于说明，在本实施例中，导光板110以脊状凹槽124为边界，分成对应于第一光源组112的发光区域C和对应于第二光源组114的发光区域D。其中发光区域C又可画分成发光区域C1-Cn，每一发光区域Ci的亮度主要由第一光源组112的光源ci控制，发光区域D又可画分成发光区域D1-Dn，每一发光区域Di的亮度主要由第二光源组114的光源di控制。本实施例的光源ci、di是相互对称的光源120。 
发光区域Ci的显示亮度不仅受到光源ci的影响，同时受临近发光区域Ci±1、Di、Di±1的影响。因此，本发明的驱动电路116会预先根据驱动信号判定各个发光区域Ci、发光区域Di预定的亮度。驱动电路116再根据预定的算法适当调整每一光源ci、di的发光亮度，即可达到动态调光目的。 
以发光区域Ci为例，其照明亮度主要受光源ci控制，同时受到两侧子区域Ci±1，及对侧子区域Di，Di±1不同程度影响。在一帧图像扫描时段内，发光 区域Ci-1、Ci、Ci+1、Di-1、Di、Di+1区域分别对应的平均显示亮度为L’i-1、L’i、L’i+1、L”i-1、L”i、L”i+1。实际Ci亮度由以下亮度函数所决定：f(L’i-1)、f(L’i+1)、L’i、g(L”i-1)、h(L”i)、g(L”i+1)，其中f、g、h表示不同的亮度函数，由对应的子区域的相对位置决定。 
驱动电路116在接收到发光区域Ci以及邻近的发光区域Ci-1、Ci+1、Di-1、Di、Di+1的预定亮度后，会控制光源ci以调整发光区域Ci的亮度。驱动电路116会依据以下的方程式1将光源ci实际亮度调制为： 
X’i＝L’i-ΔL’i＝L’i-[f(L’i-1)+f(L’i+1)+g(L”i-1)+h(L”i)+g(L”i+1)]，(方程式1)
当ΔL’i≥L’i时，X’i＝0 
其中ΔL’i表示周边子区域对发光区域Ci亮度附加值。如果发光区域Ci位于两侧，例如考虑发光区域C1时，发光区域C1仅有发光区域C2、D1、D2影响其亮度，所以C1实际亮度调制为：X’1＝L’1-ΔL’1＝L’1-[f(L’2)+h(L”1)+g(L”2)]。 
驱动电路116也可以不考虑斜对侧子区域影响，而依据以下的方程式2将光源ci实际亮度调制为： 
Y’i＝L’i-ΔL’i＝L’i-[f(L’i-1)+f(L’i+1)+h(L”i)]，(方程式2)
当ΔL’i≥L’i时，Y’i＝0 
同样地，如果发光区域Ci位于两侧，例如考虑发光区域C1时，发光区域C1仅有发光区域C2、D1影响其亮度，所以发光区域C1实际亮度调制为： 
Y’1＝L’1-ΔL’1＝L’1-[f(L’2)+h(L”1)]。 
驱动电路116还可以不考虑所有对侧子区域影响，而依据以下的方程式3将光源ci实际亮度调制为： 
Z’i＝L’i-ΔL’i＝L’i-[f(L’i-1)+f(L’i+1)]，(方程式3)
当ΔL’i≥L’i时，Z’i＝0 
同样地，如果发光区域Ci位于两侧，例如考虑发光区域C1时，发光区域C1仅有C2影响其亮度，所以发光区域C1实际亮度调制为：Z’1＝L’1-ΔL’1＝L’1-f(L’2)。 
请参阅图3a-图3c，图3a-图3c是本发明调整背光模块的光源亮度的方法流程图。如图3a所示，每一光源ci在实际所产生的亮度值是依据光源ci预定的亮度值以及光源ci两旁的两个光源ci+1、ci-1预定亮度值来决定。或者，如图3b所示，每一光源ci是依据每一光源ci预定的亮度值、每一光源ci两旁的两个光源ci+1、ci-1预定的亮度值、以及每一光源ci的对面光源di预定的亮度值，来决定每一光源ci在实际所产生的亮度值。或者，如图3c所示，每一光源ci是依据每一光源ci预定的亮度值、每一光源ci两旁的两个光源ci+1、ci-1预定的亮度值、每一光源ci的对面光源di预定的亮度值以及所述对面光源di的两旁的两个光源di+1、di-1预定的亮度值，来决定每一光源ci实际所产生的亮度值。 
由于导光板110中间的脊状凹槽124将光源120照明距离减少为没有利用该中间的脊状凹槽124的一半，且可以使两光源120照明区域相对独立地分开两区进行控制，再配合本发明的驱动电路116动态调整各个光源120的发光亮度，即能对整个导光板110的出光面的亮度进行独立分区控制。同时，由于导光板110中间的采用脊状凹槽124，可相对提升导光板110的出光面的中间区域亮度，符合人眼视觉习惯。 
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内， 均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。 

Claims (10)

1.一种背光模块，其包含用来导引光线的导光板、第一光源组与第二光源组，所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板的相对两侧，所述第一光源组和所述第二光源组皆包含至少一光源，且所述第一光源组与所述第二光源组的每一光源是一对一的对称排列；其特征在于：
所述导光板的底表面中间具有一脊状凹槽。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：所述脊状凹槽横切面呈一三角形。
3.根据权利要求1或2所述的背光模块，其特征在于：所述导光板的底表面布设至少一扩散结构，所述至少一扩散结构的分布于所述导光板底表面上的密度越靠近所述脊状凹槽越大。
4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：所述背光模块另包含：驱动电路，电性连接所述第一光源组与所述第二光源组，用来控制每一光源的发光亮度，其中每一光源实际所产生的亮度值是依据所述光源预定的亮度值以及所述光源两旁的两个光源预定的亮度值来决定。
5.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于：每一光源实际所产生的亮度值是依据所述光源预定的亮度值、所述光源两旁的两个光源预定的亮度值以及所述光源的对面光源预定的亮度值来决定。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于：每一光源实际所产生的亮度值是依据所述光源预定的亮度值、所述光源两旁的两个光源预定的亮度值、所述光源的对面光源预定的亮度值以及所述对面光源的两旁的两个光源预定的亮度值来决定。
7.一种调整背光模块的光源亮度的方法，所述背光模块包含用来导引光线的导光板、第一光源组与第二光源组，所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板的相对两侧，所述第一光源组和所述第二光源组皆包含若干个光源，且所述第一光源组与所述第二光源组的每一光源一对一的对称排列；其特征在于：所述方法包含：
依据每一光源预定的亮度值以及每一光源两旁的两个光源预定的亮度值来决定在每一光源所产生的亮度值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：依据每一光源预定的亮度值、每一光源两旁的两个光源预定的亮度值以及每一光源的对面光源的预定亮度值来决定每一光源实际所产生的亮度值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：每一光源实际所产生的亮度值是依据每一光源预定的亮度值、每一光源两旁的两个光源预定的亮度值、每一光源的对面光源预定的亮度值以及所述对面光源的两旁的两个光源预定的亮度值来决定。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述导光板的底面中间呈脊状凹槽，且所述第一及第二光源组分别设置于所述导光板脊状凹槽的相对两侧。
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