專利名稱：背光模組及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背光及環(huán)境光感測(cè)，更具體地說，涉及利用發(fā)光二極管(LED)進(jìn)行背光及環(huán)境光感測(cè)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD )被廣泛用在從小型手持移動(dòng)電話到大型平板電視的各種電子設(shè)備和設(shè)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于不同設(shè)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(xiàn)對(duì)與本發(fā)明密切相關(guān)的透射式與半投射半反射式液晶顯示器作進(jìn)一步的闡述。透射式液晶顯示器提供高亮度、對(duì)比度和顏色飽和度，它的特征是采用背光(也就是，位于液晶顯示器的后方的內(nèi)部光源)提供照明。透射式液晶顯示器的背光一般由白色發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成。這些背光發(fā)光二極管的能耗相對(duì)較高，這是因?yàn)樗鼈兺ǔ２捎米銐虻墓β黍?qū)動(dòng)，用以獲得足夠的光輸出，來與設(shè)備在其中運(yùn)行的最強(qiáng)的室外光線環(huán)境抗衡，諸如陽(yáng)光可能很強(qiáng)的戶外環(huán)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(shè)置和定位環(huán)境光感測(cè)器。環(huán)境光感測(cè)器用于估測(cè)當(dāng)前液晶顯示器的使用環(huán)境的環(huán)境光狀況，該環(huán)境光狀況接下來被用于調(diào)整背光源發(fā)光二極管的亮度，以適應(yīng)而不是大大超過環(huán)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(huán)境光感測(cè)器會(huì)增加顯示器的成本并增加其整體尺寸。另外，利用環(huán)境光感測(cè)器的常規(guī)透射式顯示器設(shè)備并沒有考慮顯示器自身的屏幕增加到所感測(cè)的估測(cè)環(huán)境光狀況的光量。因此屏幕的亮度常常被調(diào)節(jié)成次優(yōu)選設(shè)置。半投射半反射式液晶顯示器在一個(gè)顯示器中合并了透射功能和反射功能。在黑暗或者低環(huán)境光級(jí)別的情況下，背光啟動(dòng)，圖像主要通過透射模式進(jìn)行顯示。在明亮環(huán)境光的情況下，例如在強(qiáng)烈太陽(yáng)光下，反射模式起主要作用以照亮LCD，背光啟動(dòng)來輔助顯示圖像或者關(guān)閉背光以節(jié)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并由液晶顯示器后方的嵌入式反射器反射回來。由于工作在反射模式下的半投射半反射液晶顯示器依靠外部光源進(jìn)行圖像顯示，因而能耗較低并且在高環(huán)境光亮度的環(huán)境下具有較佳的易讀性。為了估測(cè)當(dāng)前環(huán)境光狀況，使得在較亮的環(huán)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(jìn)行接管，通常使用環(huán)境光感測(cè)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(jìn)行環(huán)境光狀況估測(cè)的設(shè)備及方法，同時(shí)無(wú)需傳統(tǒng)的環(huán)境光感測(cè)器且消除與之相關(guān)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種背光模組，包括發(fā)光二極管(LED)陣列；以及
背光控制器，用于正向偏置發(fā)光二極管陣列為液晶顯示器(IXD)提供背光，反向偏置發(fā)光二極管陣列以感測(cè)環(huán)境光亮度(ambient light level)。
優(yōu)選的，背光控制器包括脈寬調(diào)制器，用于提供脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，其中脈寬調(diào)制信號(hào)的每個(gè)周期包括開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間；以及發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器，用于在脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間使發(fā)光二極管陣列正向偏置以及在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間使發(fā)光二極管陣列反向偏置。優(yōu)選的，背光控制器還包括偏壓發(fā)生器，用于在脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間向LED陣列驅(qū)動(dòng)器提供正向偏置電壓使發(fā)光二極管陣列正向偏置，以及在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間向LED陣列驅(qū)動(dòng)器提供反向偏置電壓，使發(fā)光二極管陣列反向偏置。優(yōu)選的，背光控制器控制偏壓發(fā)生器在脈寬調(diào)制信號(hào)的選擇時(shí)段的關(guān)閉時(shí)間向發(fā)光二極管陣列提供反向偏置電壓。優(yōu)選的，背光控制器控制偏壓發(fā)生器僅在脈寬調(diào)制信號(hào)的每N個(gè)周期的一個(gè)周期的關(guān)閉時(shí)間內(nèi)、向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器提供反向偏置電壓，此處的N為整數(shù)。優(yōu)選的，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間反向偏置僅一部分發(fā)光二極管陣列。優(yōu)選的，背光控制器還包括亮度控制器，用于配合液晶顯示器的圖像控制器，確保環(huán)境光在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間可以穿透液晶顯示器。優(yōu)選的，背光控制器進(jìn)一步包括亮度控制器，用于根據(jù)LED陣列感測(cè)的環(huán)境光亮度，調(diào)制脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。優(yōu)選的，背光控制器進(jìn)一步包括亮度控制器，用于根據(jù)LED陣列感測(cè)的環(huán)境光亮度以及從液晶顯示器的圖像控制器接收的信息，調(diào)制脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。優(yōu)選的，從圖像控制器接收的信息包括與一個(gè)或多個(gè)液晶顯示分子的當(dāng)前排列相關(guān)的信息，一個(gè)或多個(gè)液晶顯示分子對(duì)應(yīng)LCD的一個(gè)或多個(gè)像素。優(yōu)選的，從圖像控制器接收的信息包括與IXD的多個(gè)像素相關(guān)的信息，液晶顯示器在顯示一幅或多幅圖像時(shí)，其亮度處于兩個(gè)或更多的亮度范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種控制包括發(fā)光二極管(LED)陣列的背光模組的方法，包括正向偏置發(fā)光二極管陣列，從而為液晶顯示器(IXD)提供背光；以及反向偏置發(fā)光二極管陣列，從而感測(cè)環(huán)境光亮度。優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括提供脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，其中脈寬調(diào)制信號(hào)的每個(gè)周期包括開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，在脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間，發(fā)光二極管陣列正向偏置從而為液晶顯示器提供背光；在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間，發(fā)光二極管陣列反向偏置。優(yōu)選的，僅在脈寬調(diào)制信號(hào)的選擇時(shí)段的關(guān)閉時(shí)間，反向偏置發(fā)光二極管陣列。
優(yōu)選的，僅在脈寬調(diào)制信號(hào)的每N個(gè)周期的一個(gè)周期的關(guān)閉時(shí)間內(nèi)、反向偏置發(fā)光二極管陣列，此處的N為整數(shù)。優(yōu)選的，在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間，反向偏置僅一部分發(fā)光二極管陣列。優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)液晶顯示器的圖像控制器，以確保外部光在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間能夠穿透液晶顯示器。
優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括依據(jù)發(fā)光二極管陣列感測(cè)的環(huán)境光亮度，對(duì)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)制。優(yōu)選的，所述方法還包括依據(jù)發(fā)光二極管陣列感測(cè)的環(huán)境光亮度以及從液晶顯示器的圖像控制器所接收的信息，對(duì)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)制。優(yōu)選的，從圖像控制器接收的信息包括與一個(gè)或多個(gè)液晶顯示分子的當(dāng)前排列相關(guān)的信息，一個(gè)或多個(gè)液晶顯示分子對(duì)應(yīng)LCD的一個(gè)或多個(gè)像素。優(yōu)選的，從圖像控制器接收的信息包括與IXD的多個(gè)像素相關(guān)的信息，液晶顯示器在顯示一幅或多幅圖像時(shí)，其亮度處于兩個(gè)或更多的亮度范圍內(nèi)。
以下結(jié)合附圖以及


對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行進(jìn)一步的解析，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解以及使用本發(fā)明。圖I為示范性液晶顯示器的爆炸圖；圖2為使用了傳統(tǒng)環(huán)境光感測(cè)器的液晶顯示器的局部框圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，使用了背光環(huán)境光感測(cè)器的液晶顯示器的框圖；圖4示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性背光模組；圖5示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，根據(jù)背光環(huán)境光感測(cè)器感測(cè)的環(huán)境光狀態(tài)對(duì)液晶顯示器亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)的示范性方法。以下將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。對(duì)應(yīng)參考標(biāo)號(hào)中最左側(cè)的數(shù)字表示元素首次出現(xiàn)的附圖。
具體實(shí)施例方式為了透徹理解本發(fā)明，將在以下的描述中對(duì)本發(fā)明的諸多細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯而易見，本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法，即使在缺少這些具體細(xì)節(jié)的情況下也是可以實(shí)施的。在此描述的具體細(xì)節(jié)為本領(lǐng)技術(shù)人員的常用技術(shù)手段。另外，對(duì)于本發(fā)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(duì)本發(fā)明造成不必要的干擾。對(duì)于以下描述中的“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示范性實(shí)施例”等，包括了本發(fā)明中的一些具體特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是并非所有的實(shí)施例都必須包含這些特征、結(jié)構(gòu)或特性。另外，這樣的習(xí)語(yǔ)并不指的是同一實(shí)施例。進(jìn)一步的，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在結(jié)合實(shí)施例描述了具體特征、結(jié)構(gòu)或特性后，無(wú)論是否詳細(xì)描述，在其他實(shí)施例中實(shí)施這些具體特征、結(jié)構(gòu)或特性也是顯而易見的。
I.運(yùn)行環(huán)境的例子圖I為示例性的透射式或半反射半透射液晶顯示器100的爆炸圖，本發(fā)明的實(shí)施例可在該液晶顯示器100中實(shí)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可用于多種不同的設(shè)備，包括例如移動(dòng)電話、視頻攝像機(jī)、電視機(jī)、或者顯示器。在運(yùn)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(jìn)行解釋。為了產(chǎn)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(gè)或多個(gè)邊緣定位，或者分散設(shè)置于液晶顯示器100的背板區(qū)域上。由背光模組110產(chǎn)生的光首先通過第一偏振膜120,第一偏振膜120將光線轉(zhuǎn)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，能夠使光的水平分量通過，同時(shí)吸收和/或反射垂直分量。通常，第一偏振膜120可以設(shè)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(jīng)在圖I的右側(cè)被分解，以進(jìn)一步闡釋和描述其組成。特別地，液晶中間層130包括(從距離液晶顯不器100背部最近的組件開始)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(xué)特性可由外加電場(chǎng)所控制。更具體的，在一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)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(tài)(例如螺旋狀結(jié)構(gòu))。每個(gè)聚合物層的表面具有“凹槽”，這些“凹槽”相對(duì)于彼此呈90°，因此液晶分子的每種配置的兩端會(huì)與凹槽對(duì)準(zhǔn)，在不施加外加電場(chǎng)的情況下，每種配置會(huì)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(duì)聚合物層160和165之間的液晶層施加外加電場(chǎng)，液晶分子的每種扭曲配置將被解扭曲并平行于電場(chǎng)方向排列?？刂仆饧与妶?chǎng)的強(qiáng)度能夠控制解扭曲的數(shù)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用于產(chǎn)生和應(yīng)用被施加在液晶層上的電場(chǎng)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，液晶顯示器100的顯示區(qū)域被分為二維像素陣列，二維像素陣列的每一個(gè)進(jìn)一步劃分為三個(gè)區(qū)域。背電極155和前電極165產(chǎn)生和應(yīng)用唯一的受控電場(chǎng),控制電場(chǎng)施加在液晶中間層上的每個(gè)部分，這些部分對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素的三個(gè)區(qū)域。光線在通過每個(gè)像素的三個(gè)區(qū)域后，接下來被RGB面板170處理，RGB面板170采用紅、綠、藍(lán)彩色濾光片將通過每個(gè)像素的三個(gè)區(qū)域的光過濾。因此，背電極155和前電極165能夠被控制，以調(diào)整紅光、綠光和藍(lán)光的量，紅光、綠光和藍(lán)光構(gòu)成了由IXD 100顯示且接下來顯示最終圖像的的每個(gè)混合像素顏色。在一個(gè)實(shí)施例中，液晶顯示器100采用有源矩陣方案，在液晶層的不同部分產(chǎn)生和施加不同的電場(chǎng)。在另一實(shí)施例中，則采用無(wú)源矩陣方案。
需要說明的是，圖I中并未示出用于控制背電極155和前電極165的圖像控制器。進(jìn)一步需要說明的是，液晶顯示器100僅代表可實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的一種示范性液晶顯示器。例如，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明實(shí)施例可以在使用LED陣列進(jìn)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(shí)施2.常規(guī)的環(huán)境光感測(cè)器通常，液晶顯示器，如液晶顯示器100中的背光源，與其發(fā)光二極管相關(guān)的能耗相對(duì)較高，這是因?yàn)樗鼈兺ǔ２捎米銐虻墓β黍?qū)動(dòng)，用以獲得足夠的光輸出，來與設(shè)備在其中運(yùn)行的最強(qiáng)的室外光線環(huán)境抗衡，諸如陽(yáng)光可能很強(qiáng)的戶外環(huán)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(shè)置和定位環(huán)境光感測(cè)器。環(huán)境光感測(cè)器用于估測(cè)當(dāng)前液晶顯示器的使用環(huán)境的環(huán)境光狀況，該環(huán)境光狀況接下來被用于調(diào)整背光源發(fā)光二極管的亮度，以滿足而不是大大超過環(huán)境光狀況所要求的亮度。圖2為一則典型控制結(jié)構(gòu)200的框圖，控制結(jié)構(gòu)200使用如前所述的傳統(tǒng)環(huán)境光感測(cè)器285來控制液晶顯示器100。特別地，控制結(jié)構(gòu)200包括圖像控制器210，圖像控制器210通過柵驅(qū)動(dòng)器220和源驅(qū)動(dòng)器225控制背電極155 ;控制結(jié)構(gòu)200還包括用于控制發(fā)光二極管陣列240的背光控制器230，其中，發(fā)光二極管陣列240包括用于產(chǎn)生穿透背電極155的光250的發(fā)光二級(jí)管。在一個(gè)實(shí)施例中，背電極155由有源矩陣方式運(yùn)行，并且還包括像素元素260的陣列，每個(gè)像素元素對(duì)應(yīng)完整像素中的一種顏色(也就是，紅色、綠色或藍(lán)色)。特別的，每個(gè)像素元素包括晶體管和電容器(電容器的一端設(shè)置在圖I所示的前電極165上)。這個(gè)晶體管/電容器對(duì)通常被稱為薄膜晶體管(TFT)。柵驅(qū)動(dòng)器220通過一系列掃描線270來驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素元素260中的晶體管的柵極，實(shí)現(xiàn)晶體管的開啟和關(guān)閉。源驅(qū)動(dòng)器225使用一系列的數(shù)據(jù)線280來驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素元素260中的晶體管的源極或漏極，以實(shí)現(xiàn)在晶體管開啟時(shí)對(duì)每個(gè)相關(guān)電容器的充電。圖像控制器210用于控制柵驅(qū)動(dòng)器220和源驅(qū)動(dòng)器225，對(duì)選定的像素元素260進(jìn)行開啟和關(guān)閉，還用于對(duì)像素元素260中的每個(gè)電容器進(jìn)行充電，使電容器到達(dá)期望電壓。每個(gè)電容器上的電壓包括穿過液晶層對(duì)應(yīng)區(qū)域的均衡電場(chǎng)，該電場(chǎng)反過來改變?cè)搮^(qū)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(huì)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(dāng)控制存儲(chǔ)在像素元素260上每個(gè)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(shí)現(xiàn)顯示期望的圖像。應(yīng)當(dāng)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(gè)與每個(gè)像素元素260相關(guān)的液晶朝向的方式。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，不偏離本發(fā)明的范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(shí)施例中，則采用了無(wú)源矩陣方案?？刂平Y(jié)構(gòu)200還包括背光控制器230，背光控制器230用于向發(fā)光二極管陣列240供電，并使用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光技術(shù)控制發(fā)光二極管陣列240的亮度。利用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光技術(shù)，背光控制器230通過脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295調(diào)制發(fā)光二極管陣列240中發(fā)光二極管的開啟時(shí)間。液晶顯示器的亮度約等于脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比。亮度控制功能與傳統(tǒng)的環(huán)境光感測(cè)器285相結(jié)合，因此可根據(jù)設(shè)備當(dāng)前使用環(huán)境的亮度條件，調(diào)整發(fā)光二極管陣列240的亮度。例如，在一間房間內(nèi)，感測(cè)到環(huán)境光亮度290相當(dāng)高，則背光控制器230可以調(diào)整脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比以提供較高的亮度水平。相反，當(dāng)房間內(nèi)的環(huán)境光亮度290較暗，則背光控制器230可以調(diào)整脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比以提供較低的亮度水平。雖然感測(cè)環(huán)境光條件來控制亮度能夠改善能耗，但是附加的傳統(tǒng)環(huán)境光感測(cè)器285會(huì)增加顯示器的成本并增加其總體尺寸。另外，許多使用環(huán)境光感測(cè)器的顯示器設(shè)備，例如環(huán)境光感測(cè)器285，都沒有考慮顯示器自身屏幕增加到所感測(cè)的估測(cè)環(huán)境光狀況的光量。因此屏幕的亮度常常被調(diào)節(jié)成次優(yōu)選設(shè)置?，F(xiàn)在接下來討論的本發(fā)明的實(shí)施例中，涉及對(duì)液晶顯示器的環(huán)境光條件進(jìn)行估測(cè)的設(shè)備及方法，同時(shí)估測(cè)是否需要傳統(tǒng)的環(huán)境光感測(cè)器，例如環(huán)境光感測(cè)器285，及其相關(guān)的缺點(diǎn)。3.背光環(huán)境光感測(cè)器圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制液晶顯示器100的示范性控制結(jié)構(gòu)300的框圖。特別的，控制結(jié)構(gòu)300包括與圖2中控制結(jié)構(gòu)200的大體相似的組件。但是，去除了傳統(tǒng)環(huán)境光感測(cè)器285并用背光環(huán)境光感測(cè)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(yùn)行中，背光控制器310為發(fā)光二極管陣列240供電，并使用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光技術(shù)控制發(fā)光二極管陣列240的亮度。使用脈寬調(diào)制調(diào)光技術(shù)，背光調(diào)制控制器310利用脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295對(duì)發(fā)光二極管陣列240中的LED發(fā)光時(shí)間進(jìn)行調(diào)制。液晶顯示器的亮度約等于脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比。在實(shí)施例中，發(fā)光二極管陣列240中用于執(zhí)行背光的一個(gè)或多個(gè)LED，還被背光控制器310用作環(huán)境光感測(cè)器，從而用作背光環(huán)境光感測(cè)器(BALS)。通過重復(fù)使用一個(gè)或多個(gè)LED執(zhí)行環(huán)境光感測(cè)的附加功能，從而去除了傳統(tǒng)的環(huán)境光感測(cè)器。為了使LED執(zhí)行上述雙重功能，背光調(diào)制控制器310正向偏置LED使其發(fā)光，反向偏置LED使其對(duì)環(huán)境光進(jìn)行感測(cè)。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)具有雙重功能的LED在常規(guī)地關(guān)閉LED的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的相位期間被反向偏置，并作為環(huán)境光感測(cè)器使用。作為本實(shí)施例的一種變化，僅在的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的選擇周期內(nèi)，也就是說，只在部分而非所有的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的周期內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)具有雙重功能的LED被反向偏置，并作為環(huán)境光感測(cè)器使用。例如，脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的每N個(gè)周期的一個(gè)中，一個(gè)或多個(gè)具有雙重功能的LED被反向偏置，作為環(huán)境光感測(cè)器使用，此處N為整數(shù)。在另一個(gè)例子中，脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的每N個(gè)周期的M個(gè)周期，一個(gè)或多個(gè)具有雙重功能的LED被反向偏置，作為環(huán)境光感測(cè)器使用，此處M和N為整數(shù)，且M小于N。發(fā)光二極管陣列240的亮度可以根據(jù)發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED感測(cè)的當(dāng)前環(huán)境光條件進(jìn)行調(diào)整。例如，在房間內(nèi)，感測(cè)到的環(huán)境光亮度320相當(dāng)高，則背光控制器310可以調(diào)整脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比以提供較 高的亮度水平。但是，當(dāng)房間內(nèi)感測(cè)的環(huán)境光亮度320較暗，則背光調(diào)制控制器310可以調(diào)整脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的占空比以提供較低的亮度水平。在本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例中，背光調(diào)制控制器310利用附加控制邏輯，接收和利用關(guān)于液晶顯示器100的晶體材料狀態(tài)相關(guān)的信息，以判斷和/或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED感測(cè)的環(huán)境光亮度。更具體地，在一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED感測(cè)環(huán)境光亮度時(shí)，對(duì)應(yīng)LCD 100的一個(gè)或多個(gè)像素元素260的液晶分子的當(dāng)前朝向或扭曲狀態(tài)，也能用于判斷和/或調(diào)整所感測(cè)的環(huán)境光亮度320。舉例來說，如果液晶分子的當(dāng)前朝向或扭曲狀態(tài)使得允許透射通過LCD顯示器的光少于其他各種可能的狀態(tài)，則提高和/或分析感測(cè)的環(huán)境光亮度，使之對(duì)應(yīng)亮度比實(shí)際感測(cè)到的環(huán)境光売度聞的實(shí)際環(huán)境光売度。液晶顯不器100中晶體材料的狀態(tài)"[目息可由對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)像素兀素260的電容器的電壓所表不 ,或由存儲(chǔ)在電容器上的電荷量表不；液晶顯示器100中晶體材料的狀態(tài)信息可通過圖3中的圖像校正信號(hào)330，由背光控制器310從圖像控制器210處接收。在另一實(shí)施例中，背光控制器310還可進(jìn)一步利用附加控制邏輯，接收和使用液晶顯示器100中多個(gè)像素元素260的亮度信息，以便分析和/或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED所感測(cè)的環(huán)境光亮度。例如，像素元素260的亮度或明度可由圖像控制器210根據(jù)紅色、綠色和藍(lán)色成分的權(quán)重和計(jì)算得出(例如，像素明度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(lán)色分量)。圖像控制器210可對(duì)液晶顯示器100所顯示的一幅或多幅圖像中多個(gè)像素元素260的亮度進(jìn)行計(jì)算；圖像控制器210還能記錄亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素的數(shù)量。也即，圖像控制器210能夠產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)直方圖，該統(tǒng)計(jì)直方圖包括亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素的數(shù)量。這些代表亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素?cái)?shù)量的數(shù)據(jù)可被發(fā)送到背光控制器310，以便分析和/或調(diào)整感測(cè)到的環(huán)境光亮度320。在另外的一個(gè)實(shí)施例中，背光控制器310可通過圖像校正信號(hào)330向圖像控制器210發(fā)送信號(hào)，以調(diào)整晶體材料，確保部分的外部環(huán)境光能夠穿透液晶顯示器100，使得外部環(huán)境光能夠在一個(gè)或多個(gè)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295的關(guān)閉狀態(tài)時(shí)間內(nèi)，被發(fā)光二極管陣列240的LED所感測(cè)。在這個(gè)實(shí)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(hào)330向圖像控制器210發(fā)送信號(hào)，以通過僅調(diào)整液晶顯示器100中特定區(qū)域或像素所對(duì)應(yīng)的晶體材料，確保部分的外部環(huán)境光能夠穿透顯示器。圖4為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背光模組110的示范性框圖，該背光模組包括背光控制器310和發(fā)光二極管陣列240。如圖4所示，背光控制器310包括偏壓發(fā)生器410、脈寬調(diào)制器420、亮度控制器430和發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440。在工作中，脈寬調(diào)制器420提供脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)450給發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440。每個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)450的周期包括開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440用于在脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)450的開啟時(shí)間正向偏置發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED，并在脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)450的至少部分關(guān)閉時(shí)間反向偏置發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED。在發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED被正向偏置的部分時(shí)間中，LED發(fā)光且液晶顯示器100被照明。在發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED被反向偏置的部分時(shí)間中，環(huán)境光被感測(cè)?？偟膩碚f，發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED在反向偏置的時(shí)候，轉(zhuǎn)變成光電二極管并產(chǎn)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(huán)境光亮度信號(hào)320，測(cè)量或感測(cè)這種電流。在一個(gè)實(shí)施例中，亮度控制器430用于根據(jù)發(fā)光二極管陣列240所感測(cè)環(huán)境光亮度，調(diào)制脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比。例如，在房間內(nèi)，感測(cè)到環(huán)境光亮度320相當(dāng)高，則亮度控制器430可以調(diào)整脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比以提供較高的亮度水平；相反，當(dāng)感測(cè)到房間內(nèi)的環(huán)境光亮度320較暗，則亮度控制器430可以調(diào)整脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比以提供較低的亮度水平。特別的，占空比可根據(jù)如圖4所示的脈寬控制信號(hào)470進(jìn)行調(diào)整。在另一實(shí)施例中，亮度控制器430可進(jìn)一步利用附加控制邏輯，接收和利用關(guān)于液晶顯示器100的晶體材料狀態(tài)信息，以分析和/或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED感測(cè)的環(huán)境光亮度。更特別的，在一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED感測(cè)的環(huán)境光亮度時(shí)，液晶顯示器100中一個(gè)或多個(gè)像素元素260對(duì)應(yīng)的液晶分子的當(dāng)前朝向或扭曲狀態(tài)，也能用于判斷和/或調(diào)整所感測(cè)的環(huán)境光亮度320。 舉例來說，如果液晶分子的當(dāng)前朝向或扭曲狀態(tài)使得透射通過LCD顯示器的光，少于其他各種可能的狀態(tài)，則提高和/或分析感測(cè)的環(huán)境光亮度，使之對(duì)應(yīng)亮度比實(shí)際感測(cè)到的環(huán)境光売度聞的實(shí)際環(huán)境光売度。液晶顯不器100中晶體材料的狀態(tài)彳目息可由對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)像素兀素260的電容器的電壓所表不,或由存儲(chǔ)在電容器上的電荷量表不；液晶顯示器100中晶體材料的狀態(tài)信息還可通過圖4中的圖像校正信號(hào)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(shí)施例中，亮度控制器430還可進(jìn)一步利用附加控制邏輯,接收和使用液晶顯示器100中多個(gè)像素元素的亮度信息，以便分析和/或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)雙重功能LED所感測(cè)的環(huán)境光亮度。例如，像素元素的亮度或明度可由圖像控制器210根據(jù)紅色、綠色和藍(lán)色成分的權(quán)重和計(jì)算得出(例如，像素明度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(lán)色分量)。圖像控制器210可對(duì)液晶顯示器100所顯示的一幅或多幅圖像中，多個(gè)像素元素260的亮度進(jìn)行計(jì)算；圖像控制器210還能記錄亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素的數(shù)量。也即，圖像控制器210能夠產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)直方圖，該統(tǒng)計(jì)直方圖包括亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素的數(shù)量。這些代表亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍的像素元素?cái)?shù)量的數(shù)據(jù)可被發(fā)送到亮度控制器430，以便分析和/或調(diào)整感測(cè)到的環(huán)境光亮度320。在另外的一個(gè)實(shí)施例中，亮度控制器430可通過圖像校正信號(hào)330向圖像控制器發(fā)送信號(hào)，以調(diào)整晶體材料，確保部分的環(huán)境光能夠穿透液晶顯示器100，使得環(huán)境光能夠在一個(gè)或多個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)450的關(guān)閉狀態(tài)期間，被發(fā)光二極管陣列240的LED所感測(cè)。在這個(gè)實(shí)施例的變化形式中，亮度控制器430通過圖像校正信號(hào)330向圖像控制器發(fā)送信號(hào)，可僅調(diào)整液晶顯示器100中特定區(qū)域或像素所對(duì)應(yīng)的晶體材料，確保部分的外部環(huán)境光能夠穿透顯示器。偏壓發(fā)生器410用于在脈寬調(diào)制信號(hào)450的開啟時(shí)間向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供使發(fā)光二極管陣列240正向偏置的正向偏置電壓，以及在脈寬調(diào)制信號(hào)450的關(guān)閉時(shí)間向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供使發(fā)光二極管陣列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(hào)460向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供所述的兩個(gè)偏置電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，亮度控制器430進(jìn)一步通過BALS使能信號(hào)480控制偏壓發(fā)生器410，僅在脈寬調(diào)制信號(hào)450的選擇周期或區(qū)間的關(guān)閉時(shí)間內(nèi)，向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供反向偏置電壓。例如，背光控制器430控制偏壓發(fā)生器410僅在每N個(gè)周期的脈寬調(diào)制信號(hào)450的關(guān)閉時(shí)間，向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供反向偏置電壓，此處的N為整數(shù)。在另一個(gè)例子中，每N個(gè)周期的脈寬調(diào)制信號(hào)450中的第M個(gè)周期，背光控制器430控制偏壓發(fā)生器410向發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440提供反向偏置電壓，此處M和N為整數(shù)，且M小于N0 應(yīng)當(dāng)說明的是，由發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器440生成的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295大致上與脈寬調(diào)制信號(hào)450 —致和相同。但是在強(qiáng)度大小上，脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)295更強(qiáng)一些，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管陣列240的正向偏置與反向偏置。圖5為本發(fā)明實(shí)施例，依照背光環(huán)境光感測(cè)器(BALS)感測(cè)的環(huán)境光條件，對(duì)液晶顯示器100的亮度進(jìn)行調(diào)整的示范性方法500。所述方法500，是依據(jù)上述和圖4所示的特征。圖5所示的方法500開始于步驟510，并轉(zhuǎn)入步驟520。在步驟520，判斷脈寬調(diào)制信號(hào)450當(dāng)前是否為關(guān)閉狀態(tài)。若脈寬調(diào)制信號(hào)450當(dāng)前不是處于關(guān)閉狀態(tài)，則所述方法500繼續(xù)留在步驟520，直到判斷脈寬調(diào)制信號(hào)450為關(guān)閉狀態(tài)。若脈寬調(diào)制信號(hào)450當(dāng)前處于關(guān)閉狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)至步驟530。在步驟530，判斷當(dāng)前環(huán)境光條件是否被感測(cè)。若否，則方法500跳轉(zhuǎn)至步驟520并等待脈寬調(diào)制信號(hào)450的下一關(guān)閉狀態(tài)；若步驟530判斷當(dāng)前環(huán)境光條件被感測(cè)，則方法500跳轉(zhuǎn)至步驟540。步驟540，發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管被反向偏置。當(dāng)被反向偏置時(shí)，發(fā)光二極管陣列240中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管作為光電二極管工作，并且產(chǎn)生與照射在發(fā)光二極管表面的環(huán)境光的量大致成比例的電流。方法500在步驟540后進(jìn)入步驟550。在步驟550，感測(cè)和分析由發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED產(chǎn)生的電流的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)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(tài)信息，或使用與液晶顯示器100的多個(gè)像素元素相關(guān)的信息，在顯示一幅或多幅圖像時(shí)，這多個(gè)像素元素的亮度處于兩個(gè)或以上亮度范圍內(nèi)。在感測(cè)信息被分析后，方法500跳轉(zhuǎn)至步驟560。步驟560，依據(jù)感測(cè)信息，發(fā)光二極管陣列240中一個(gè)或多個(gè)LED的亮度被調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施例中，依據(jù)感測(cè)信息，脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比被調(diào)制。例如，在房間內(nèi)，感測(cè)到環(huán)境光亮度相當(dāng)高，脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比被調(diào)整以提供較高的亮度水平；相反，當(dāng)感測(cè)到房間內(nèi)的環(huán)境光亮度較暗，則調(diào)整脈寬調(diào)制信號(hào)450的占空比以提供較低的亮度水平。4.結(jié)論應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求是由上述的具體實(shí)施方式
的描述而非說明書摘要進(jìn)行說明闡述的。說明書摘要僅陳述了本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)但不是全部的示范性實(shí)施例，因此，并不用于限定本發(fā)明及權(quán)利要求。通過功能框圖對(duì)具體功能及其關(guān)系的實(shí)施例的闡述，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)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(guān)系被適當(dāng)執(zhí)行，則功能框圖的邊界可被改變。然本發(fā)明是通過幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。另外，針對(duì)特定情形或具體情況，可以對(duì)本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明不局限于所公開的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種背光模組，其特征在于，包括發(fā)光二極管陣列；以及背光控制器，用于正向偏置發(fā)光二極管陣列為液晶顯示器提供背光，反向偏置發(fā)光二極管陣列以感測(cè)環(huán)境光亮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器包括脈寬調(diào)制器，用于提供脈寬調(diào)制信號(hào)，其中脈寬調(diào)制信號(hào)的每個(gè)周期包括開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間；以及發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器，用于在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間使所述發(fā)光二極管陣列正向偏置以及在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間使所述發(fā)光二極管陣列反向偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器進(jìn)一步包括偏壓發(fā)生器，用于在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間向LED陣列驅(qū)動(dòng)器提供正向偏置電壓使發(fā)光二極管陣列正向偏置，以及在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間向LED陣列驅(qū)動(dòng)器提供反向偏置電壓，使發(fā)光二極管陣列反向偏置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器控制所述偏壓發(fā)生器在脈寬調(diào)制信號(hào)的選擇時(shí)段的關(guān)閉時(shí)間向所述發(fā)光二極管陣列提供反向偏置電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器控制所述偏壓發(fā)生器僅在脈寬調(diào)制信號(hào)的每N個(gè)周期的一個(gè)周期的關(guān)閉時(shí)間內(nèi)、向所述發(fā)光二極管陣列驅(qū)動(dòng)器提供反向偏置電壓，所述N為整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器還包括亮度控制器，用于配合液晶顯示器的圖像控制器，確保外界環(huán)境光在脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間可以穿透液晶顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模組，其特征在于，所述背光控制器進(jìn)一步包括亮度控制器，用于根據(jù)所述發(fā)光二極管陣列感測(cè)的環(huán)境光亮度，調(diào)制脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。
8.—種控制背光模組的方法，所述背光模組包括發(fā)光二極管陣列，其特征在于，所述方法包括正向偏置發(fā)光二極管陣列，從而為液晶顯示器提供背光；以及 反向偏置發(fā)光二極管陣列，從而感測(cè)環(huán)境光亮度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括提供脈寬調(diào)制信號(hào)，其中脈寬調(diào)制信號(hào)的每個(gè)周期包括開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的開啟時(shí)間，發(fā)光二極管陣列正向偏置從而為液晶顯示器提供背光；在所述脈寬調(diào)制信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間，發(fā)光二極管陣列反向偏置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，僅在脈寬調(diào)制信號(hào)的每N個(gè)周期的一個(gè)周期的關(guān)閉時(shí)間內(nèi)、反向偏置發(fā)光二極管陣列，所述N為整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種背光模組及其控制方法，所述背光模組用于為液晶顯示器(LCD)提供照明和感測(cè)環(huán)境光。背光模組包括發(fā)光二極管(LED)陣列和背光控制器。背光控制器用于正向偏置發(fā)光二極管陣列為液晶顯示器提供背光，反向偏置發(fā)光二極管陣列以感測(cè)環(huán)境光亮度。背光控制器還用于根據(jù)感測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境光狀況，調(diào)整發(fā)光二極管陣列的亮度。
文檔編號(hào)G09G3/34GK102622970SQ20121002034
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者沃爾特·索托 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司