專利名稱：光線調整裝置與方法及應用此裝置的背光模組與液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種光線調整裝置，特別是有關于一種光線調整 裝置與方法及應用此裝置的背光模組與液晶顯示器。
背景技術：
在人們的日常生活中充斥著各種電子裝置，例如PDA、行動電話 和電腦，而這些電子裝置也替人類的生活帶來相當多的便利性。然而 隨著科技的進步和經濟的發展，人們對于電子裝置的功能要求越來越 多，伴隨著功能的增加，電子裝置的耗電量也不斷地上升，因此電子 裝置的省電功能也越來越被重視。現今大部份的電子裝置都具有顯示 器來顯示操作功能或影像畫面，而這些顯示器大多利用背光源來提供 顯示所需的光線，以顯示影像畫面。 一般顯示器的背光源是包含光學
材料和內部光源(例如CCFL或LED)，內部光源所發射的光線經過光 學材料均勻擴散后，即可做為顯示器的背光。然而，內部光源的消耗 功率通常高于顯示器其他部件的效耗功率，因此需要一種光線調整裝 置來減少內部光源的消耗功率，來達到省電的功效。
發明內容
本發明一方面是在提供一種光線調整裝置和方法，借由利用環境 光做為光源，來減少內部光源的功率消耗以達到省電的功效。
本發明的又一方面是在提供一種背光模組，借由利用環境光做為 光源，來減少內部光源的功率消耗以達到省電的功效。
本發明的再一方面是在提供一種液晶顯示器，借由利用環境光來 做為光源，來減少內部光源的功率消耗以達到省電的功效。
根據本發明的上述目的，本發明的光線調整裝置至少包含入口 裝置、多個內部光源、光源驅動裝置、導光部、偵測裝置和控制器。 入口裝置是用以導入環境光至導光部中，而內部光源是用以發射內部 光至導光部中，并使內部光與環境光于導光部中均勻混合。光源驅動 裝置是用以驅動內部光源。光偵測裝置是用以偵測混合光的特性而輸 出偵測值，此偵測值包含色溫偵測值或亮度偵測值。控制器是用以接 收偵測值來控制光源驅動裝置調整內部光線，使上述混合光的特性達 到光線調整裝置所設定的特性預設值。
根據本發明上述目的，本發明的光線調整方法至少包含將環境 光輸入至上述的光線調整裝置；進行偵測步驟，其中偵測步驟使用偵 測裝置來偵測導光部內的光線的特性，并輸出偵測值；將偵測值輸入 至控制器；使用控制器來比較偵測值與預設特性值，以獲得誤差參數；
判斷誤差參數是否小于預設閥值并提供判斷結果；若判斷結果為是則
進行再偵測.、/ -刖置步驟，以重新進行偵測步驟；以及若判斷結果為否則
進行校正步驟和混合步驟，其中校正步驟是利用控制器來將誤差參數
轉換為校正參數，并將校正參數輸出至光源驅動裝置，以使光源相對
應地輸出內部光至導光部，混合步驟是將內部光和環境光于導光部內
均勻混合。
根據本發明的上述目的，本發明的背光模組至少包含入口裝置、 多個內部光源、光源驅動裝置、導光板、偵測裝置、控制器和光學材 料膜片組。入口裝置用以導入環境光至背光模組中，而內部光源用以 發射內部光至導光部中，使內部光與環境光于導光板中均勻混合。光 源驅動裝置是用以驅動內部光源。光偵測裝置是用以偵測混合光的特 性而輸出偵測值，此偵測值包含色溫偵測值或亮度偵測值。控制器是 用以接收偵測值來控制光源驅動裝置調整內部光線的特性，使混合光 的特性達到光線調整裝置所設定的預設值。光學材料膜片組用以擴散 上述的混合光，以均勻背光模組的輝度分布。
根據本發明的上述目的，本發明的液晶顯示器至少包含背光模 組和顯示面板，其中背光模組包含入口裝置、多個內部光源、光源驅
動裝置、導光板、偵測裝置、控制器和光學材料膜片組，面板則包含 液晶層和基板。
由于本發明采用了以上的技術方案，在背光模組中，入口裝置用 以導入環境光至背光模組中，而內部光源用以發射內部光至導光部中， 使內部光與環境光于導光板中均勻混合。光源驅動裝置用以驅動內部 光源。光偵測裝置用以偵測混合光的特性而輸出偵測值，此偵測值包 含色溫偵測值或亮度偵測值。控制器用以接收偵測值來控制光源驅動 裝置調整內部光線的特性，使混合光的特性達到光線調整裝置所設定 的預設值。光學材料膜片組用以擴散上述的混合光，以均勻背光模組 的輝度分布。
由于本發明采用了以上的技術方案，在顯示面板中，上述的基板 系包含多個晶體管開關，這些晶體管開關用以控制液晶層所包含的液 晶分子的排列方式，而液晶分子的排列方式可控制通過顯示面板的混 合光的光量，因此顯示面板可利用晶體管開關來控制液晶分子，以顯 示具有不同灰階的畫面。
又，上述液晶顯示器的光偵測裝置可設置于上述的基板中，以節 省空間和成本。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下 面特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1繪示是根據本發明的第一實施例的光線調整裝置的功能方塊 示意圖。
圖2繪示是根據本發明的第一實施例的光線調整裝置的控制方法 的流程示意圖。
圖3繪示是根據本發明的第一實施例的控制器的工作流程示意圖。 圖4繪示是根據本發明的第二實施例的光線調整裝置的爆炸示意圖。
圖5繪示是根據本發明的第三實施例的光線調整裝置的爆炸示意
圖。
圖6繪示是根據本發明的第四實施例的光線調整裝置的爆炸示意圖。
圖7繪示是根據本發明的第五實施例的光線調整裝置的爆炸示意圖。
圖8繪示是根據本發明的第六實施例的光線調整裝置的爆炸示意圖。
圖9繪示是根據本發明的第七實施例的背光模組的爆炸示意圖。 圖10繪示是根據本發明的第八實施例的液晶顯示器的結構示意圖。
圖中主要元件符號說明說明如下
100:光線調整裝置110:入口裝置
110a:第一入口裝置組110b:第二入口裝置組
112:內部光源112a:第一內部光源組
112b:第二內部光源組114:光源驅動裝置
116:導光部118:光偵測裝置
118a:第一光偵測裝置組118b:第二光偵測裝置
120:控制器122:框架
123:光入射口124:環境光
126:內部光128:混合光
130:偵測值
133:紅色發光二極管134:藍色發光二極管
135:綠色發光二極管140:調節裝置
150:控制方法152:環境光輸入步驟
154:偵測步驟156:偵測值輸入步驟
158:色溫座標轉換步驟160:比較步驟
162:誤差判斷步驟164:再偵測前置步驟
166:校正步驟168:混合步驟200:光線調整裝置202:光學材料部
206:第一表面208:第二表面
300:光線調整裝置310:側面
310a:第一側面310b第二側面
310c:側面310d側面
320:反射板400:光線調整裝置
500:光線調整裝置600:光線調整裝置
700:背光模組710:光學材料膜片組
800:液晶顯示器814:液晶層
816:基板820:晶體管開關
822:液晶分子Lsensor:混合光的亮Ltarget:預設亮度值 Lerror:亮度誤差參數
Xerror, Yerror: 色溫誤差參數 Xsensor, Ysensor:混合光的二維色溫座標值 Xtarget , Ytarget: 預設二維色溫座標值 CorrectionFactor—R: 紅色光校正參數 CorrectionFactor—G: 綠色光校正參數 CorrectionFactor—B: 藍色光校正參數
具體實施例方式
請參照圖l，其繪示是根據本發明的第一實施例的光線調整裝置100 的功能方塊示意圖。該光線調整裝置100至少包含入口裝置IIO、內 部光源112、光源驅動裝置114、導光部116、光偵測裝置118和控制 器120，其中入口裝置IIO包含框架，框架包含光入射口，入口裝置110 用以導入環境光124至導光部116中。內部光源112用以發射內部光 126，而使環境光124與內部光126于導光部116內均勻混合，以獲得 混合光128。光偵測裝置118用以偵測混合光128的特性而相應地輸出 偵測值130，其中偵測值130可例如為色溫(color temperature)偵測 值或亮度(brightness)偵測值。控制器120用以根據偵測值130來控
制光源驅動裝置114，使光源驅動裝置114根據控制器120的指示來調
整內部光源112，以調整內部光126的特性，如此可使混合光128的特 性能達到特性預設值，其中特性預設值可例如為光線調整裝置100所 預設的色溫預設值或亮度預設值。在本實施例中，內部光源112可包 含有紅色發光二極管133、藍色發光二極管134和綠色發光二極管135; 入口裝置110可具有調節裝置140，調節裝置140用以調整入口裝置110 的入光量，以調節進入導光部116的光量。
請同時參照圖2和圖3,圖2繪示是根據本發明的第一實施例的光 線調整裝置100的控制方法150的流程示意圖，圖3繪示根據本發明 的第一實施例的控制器120的工作流程示意圖。在環境光輸入步驟152 中，將環境光124輸入至光線調整裝置100。在偵測步驟154中，利用 光偵測裝置118來偵測混合光128的特性，以將混合光128的特性轉 換為偵測值130。值得注意的是，若此時內部光源112尚未開啟，則混 合光128等于環境光124。在偵測值輸入步驟156中，將偵測值130輸 入至控制器120中。在色溫座標轉換步驟158中，利用控制器120來 將偵測值130轉換為代表混合光128的色溫值的二維色溫座標值 (Xsensor， Ysensor)和代表混合光128的亮度值的亮度參數Lsensor 。 在比較步驟160中，系利用控制器120來比較特性預設值與二維色溫 座標值(Xsensor， Ysensor)和亮度參數Lsensor，并提供誤差參數。在 本實施例中，特性預設值包含預設二維色溫座標值(Xtarget， Ytarget) 和預設亮度值Uarget，誤差參數為色溫誤差參數(Xerorr， Yerorr)和 亮度誤差參數Lerror。在誤差判斷步驟162中，利用控制器120來判 斷誤差參數是否小于預設閥值并輸出判斷結果。若判斷結果為是，則 進行再偵測前置步驟164;若判斷結果為否，則進行校正步驟166。在 再偵測前置步驟164中，判斷是否己經過一預設時間或是滿足一預設 操作條件，以重新進行偵測步驟154。在校正步驟166中，將色溫誤差 參數(Xerorr， Yerorr)和亮度誤差參數Lerorr轉換成紅色光校正參數 Correction一R、綠色光校正參數Correction一G禾口藍色光校正參數 Correction一B，然后將紅色光校正參數Correction—R、綠色光校正參
數Correction—G和藍色光校正參數Correction—B輸出至光源驅動裝 置1M，使光源驅動裝置114調整紅色發光二極管133、藍色發光二極 管134和綠色發光二極管135的電流，以改變內部光126的特性。在 混合步驟168中，是將調整后的內部光126與環境光124于導光部116 內再度混合，以輸出符合需求的混合光128。
請參照圖4,其繪示是根據本發明的第二實施例的光線調整裝置 200的爆炸示意圖。光線調整裝置200類似于光線調整裝置100，但光 線調整裝置200的入口裝置110更包含光學材料部202，光學材料部202 可使環境光124能均勻地被導入導光部116中，以避免混合不均勻的 情況發生。在本發明的第二實施例中，導光部U6具有第一表面206 和第二表面208，其中第一表面206相對于第二表面208。入口裝置110 設置于鄰近第一表面206的位置，以透過第一表面206來導入環境光 124。光偵測裝置118設置于鄰近第二表面208的位置，以偵測混合均 勻的混合光128的特性。內部光源112設置于第一表面206和入口裝 置110的間，以透過第一表面206來射入內部光126至導光部116。符 合特性預設值的混合光128系從第二表面208射出。調節裝置140可 例如為門板結構，此門板結構系鄰設于框架122的光入射口 123，適當 地控制門板結構，即可控制進入導光部116的環境光124的光量。
請參照圖5，其繪示是根據本發明的第三實施例的光線調整裝置300 的爆炸示意圖。光線調整裝置300類似于光線調整裝置200，但光線調 整裝置300與光線調整裝置200不同之處為入口裝置110設置于鄰 近側面310的位置，以透過側面310來導入環境光124至導光部116 中，其中側面310與第一表面206和第二表面208相鄰。光線調整裝 置300可增加導入至導光部116的環境光124的光量，以更進一步地 減少內部光源112的功率消耗。另外，光線調整裝置300亦可設置反 射板320于鄰近第一表面206的位置，如此可增加混合光128的利用 效率。
請參照圖6，其繪示是根據本發明的第四實施例的光線調整裝置400 的爆炸示意圖。光線調整裝置400類似于光線調整裝置300,但光線調整裝置400的內部光源112是設置于鄰近側面310的第一側面310a和 第二側面310b的位置，而光偵測裝置118則設置于鄰近其余的側面310c 和310d的位置，其中內部光源112分為第一內部光源組112a和第二 內部光源組112b，第一內部光源組112a相對于第二內部光源組112b; 光偵測裝置118亦分為第一光偵測裝置組118a和第二光偵測裝置組 118b，第一光偵測裝置組118a相對于第二光偵測裝置組118b。
請參照圖7，其繪示是根據本發明的第五實施例的光線調整裝置500 的爆炸示意圖。光線調整裝置500類似光線調整裝置200，但光線調整 裝置500的光偵測裝置118設置于鄰近側面310的位置。
請參照圖8，其繪示是根據本發明的第六實施例的光線調整裝置600 的爆炸示意圖。光線調整裝置600類似光線調整裝置500，但光線調整 裝置600的入口裝置110設置于鄰近第一側面310a和第二側面310b 的位置，而光偵測裝置118設置于鄰近其余的側面310c和310的位置， 如此可增加進入導光部116的環境光124的光量，其中入口裝置110 分為第一入口裝置組110a和第二入口裝置組llOb，第一入口裝置組 110a相對于第二入口裝置組110b;光偵測裝置118分為第一光偵測裝 置組118a和第二光偵測裝置組118b，第一光偵測裝置組118a相對于 第二光偵測裝置組118b。另外，光線調整裝置600亦可設置反射板320 于鄰近第一表面206的位置，如此可增加混合光128的利用效率。
請參照圖9，其繪示是根據本發明的第七實施例的背光模組700的 爆炸示意圖。背光模組700包含光線調整裝置200和光學材料膜片組 710。光學材料膜片組710用以擴散光線調整裝置200所發射的混合光 128，以均勻背光模組700的輝度分布。在第七實施例中，導光部116 可為導光板(light guide plate)，導光板可將進入導光板的光線均 勻地射出導光板810外。由于背光模組700包含光線調整裝置200，因 此，背光模組700可比現有技術的背光模組更為省電。
請參照圖10，其繪示是根據本發明的第九實施例的液晶顯示器800 的結構示意圖。液晶顯示器800包含背光模組700和面板812，其中 面板812包含液晶層814和基板816。基板816包含晶體管開關820，
液晶層814包含液晶分子822，晶體管開關820用以控制液晶分子822 的排列方式來調整射入面板812的混合光128的光量，使面板812可 顯示具有不同灰階的畫面。在本實施例中，光偵測裝置118亦可位于 基板816上，以節省背光模組700的空間與成本，例如在基板816 中形成晶體管架構的光偵測裝置118。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任 何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種 的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍以權利要求書范圍所界定的為 準。
權利要求
1.一種光線調整裝置，其特征在于，至少包含一導光部，所述導光部具有一第一表面、與所述第一表面相對的一第二表面、和相鄰于所述第一表面和所述第二表面的一側面；至少一入口裝置，用以導入一環境光至所述導光部中；多個內部光源，用以發射一內部光至所述導光部，其中所述內部光和所述環境光在所述導光部內均勻混合，而形成一混合光，所述混合光從所述第二表面射出；一光源驅動裝置，用以驅動所述內部光源；至少一光偵測裝置，用以偵測所述混合光的特性而輸出一偵測值；以及一控制器，用以根據所述偵測值來控制所述光源驅動裝置，來調整所述內部光源，以使所述混合光的特性達到一預設特性值。
2. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述內部光 源是鄰設于所述側面。
3. 如權利要求2所述的光線調整裝置，其特征在于，所述內部光 源分為一第一內部光源組和一第二內部光源組，所述第一內部光源組 相對于所述第二內部光源組。
4. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少一 入口裝置鄰設于所述側面。
5. 如權利要求4所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少一 入口裝置分為一第一入口裝置組和一第二入口裝置組，所述第一入口 裝置組相對于所述第二入口裝置組。
6.如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少 光偵測裝置鄰設于所述側面。
7. 如權利要求6所述的光線調整裝置，其特征在于， 光偵測裝置分為一第一光偵測裝置組和一第二光偵測裝置 一光偵測裝置組相對于所述第二光偵測裝置組。
8. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于， 源包含多個紅色發光二極管、多個藍色發光二極管和多個 極管。所述至少一 組，所述第所述內部光 綠色發光二
9. 如權利要求8所述的光線調整裝置，其特征在于，所述控制器 用以比較所述特性預設值與所述偵測值并輸出一校正參數，所述光源 驅動裝置根據所述校正參數來調整所述紅色發光二極管的特性、所述 藍色發光二極管的特性和所述綠色發光二極管的特性。
10. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少 一光偵測裝置鄰設于所述第二表面。
11. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述內部 光源鄰設于所述第一表面。
12. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少 一入口裝置鄰設于所述第一表面。
13. 如權利要求1所述的光線調整裝置，其特征在于，所述至少 一入口裝置具有一調節裝置和一光學材料部，所述調節裝置用以調整 所述至少一入口裝置的入光量，所述光學材料部用以將所述環境光均 勻地導入至所述導光部。
14. 一種背光模組，其特征在于，至少包含一導光板，所述導光板具有一第一表面、與所述第一表面相對的 一第二表面、和相鄰于所述第一表面和所述第二表面的一側面；至少一入口裝置，用以導入一環境光至所述導光板中；多個內部光源，用以發射一內部光至所述導光板，其中所述內部 光和所述環境光于所述導光板內均勻混合，而形成一混合光，所述混 合光從所述第二表面射出；一光源驅動裝置，用以驅動所述內部光源；至少一光偵測裝置，用以偵測所述混合光的特性而輸出一偵測值， 其中所述偵測值至少包含一色溫偵測值或一亮度偵測值；一控制器，用以根據所述偵測值來控制所述光源驅動裝置，來調 整所述內部光源，以使所述混合光的特性達到一預設特性值；以及一光學模片組，所述光學模片組用以擴散所述混合光，以均勻所 述背光模組的輝度分布。
15. —種液晶顯示器，其特征在于，至少包含 一背光模組，至少包含一導光板，其中所述導光板具有一第一表面、與所述第一表面相對的一第二表面、和相鄰于所述第一表面和所述第二表面的一側面； 至少一入口裝置，用以導入一環境光至所述導光板中；多個內部光源，用以發射一內部光至所述導光板，其中所述內部光和所述環境光于所述導光板內均勻混合，而形成一混合光； 一光源驅動裝置，用以驅動所述內部光源；至少一光偵測裝置，用以偵測所述混合光的特性而輸出一偵測值， 其中所述偵測值至少包含一色溫偵測值或一亮度偵測值；一控制器，用以根據所述偵測值來控制所述光源驅動裝置，來調 整所述內部光源，以使所述混合光的特性達到一預設特性值；以及一光學模片組，所述光學模片組用以擴散所述混合光，以均勻所 述背光模組的輝度分布； 一面板，至少包含 一液晶層，包含多個液晶分子；以及一基板，具有多個晶體管開關，所述晶體管開關用以控制所述液晶分子的排列方式來調整通過所述顯示面板的所述混合光的光量；其中所述背光模組從所述第二表面射出所述混合光至所述面板。
16. —種光線調整方法，其特征在于，至少包含將一環境光輸入至一光線調整裝置，其中所述光線調整裝置至少 包含一導光部、多個內部光源、 一光源驅動裝置、至少一光偵測裝置和一控制器；進行一偵測步驟，其中所述偵測步驟使用所述光偵測裝置來偵測所述導光部內的光線的特性，并輸出一偵測值； 將所述偵測值輸入至所述控制器；使用所述控制器來比較所述偵測值與一預設特性值，以獲得一誤 差參數；判斷所述誤差參數是否小于一預設閥值并提供一判斷結果-, 若所述判斷結果為是，則進行一再偵測前置步驟，以重新進行所 述偵測步驟；以及若所述判斷結果為否，則進行一校正步驟和一混合步驟，其中所 述校正步驟是利用所述控制器來將所述誤差參數轉換為一校正參數， 并將所述校正參數輸出至所述光源驅動裝置，以使所述光源相對應地 輸出一內部光至所述導光部，所述混合步驟是將所述內部光和所述環 境光于所述導光部內均勻混合。
17. 如權利要求16所述的光線調整方法，其特征在于，所述再偵 測前置步驟是根據一預設時間或一操作條件來決定是否進行所述偵測 步驟。
全文摘要
本發明公開了一種光線調整裝置與方法及應用此裝置的背光模組與液晶顯示器。光線調整裝置至少包含入口裝置、內部光源、光源驅動裝置、導光部、光偵測裝置和控制器。光線調整方法包含下列步驟輸入環境光至光線調整裝置；偵測導光部內的光線的特性，并輸出偵測值至控制器；比較偵測值與預設特性值，以獲得誤差參數；判斷誤差參數是否小于預設閥值并提供判斷結果；若判斷結果為是則進行再偵測前置步驟；以及若判斷結果為否則進行校正步驟和光混合步驟，其中校正步驟是根據誤差參數來調整內部光源所發出的光線的特性，以調整導光部內的光線的特性。借由利用環境光做為光源，來減少內部光源的功率消耗以達到省電的功效。
文檔編號H05B37/02GK101349833SQ200710138678
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月20日 優先權日2007年7月20日
發明者杜隆杰 申請人:奇美電子股份有限公司