专利名称：带有蓝光发光二极管的背光源及其驱动方法
技术领域：
本公开总体上涉及平板显示器。更具体地，本公开涉及带有蓝光发光二极管(LED) 的显示器背光源及其驱动方法。
背景技术：
平板显示器的越来越普及使得对能利用各种显示技术的显示器的需求增加了，比如液晶显示器(LCD)及其类似物。在LCD的典型实现中，液晶层被夹在两块面板之间，每块面板带有电极阵列。对某些电极进行开和关的切换可以在两块面板的相对电极之间产生电场，控制液晶的扭转方向(director orientation)，引起对传输光的偏振。当一个独立的十字偏振滤光片(crossed polarizing filter)放置在两块面板上且光穿透液晶时，就可生成图像。由于液晶面板自身并不发光，典型的LCD使用背光源来将光线投射过液晶。背光源可以使用各种照明光源，比如荧光灯或者发光二极管(LED)。将LED用作照明光源的背光源通常使用红光、绿光和蓝光LED阵列，这三种颜色的LED组合起来产生白光。然而，这样的多色LED背光源也存在它们的问题。比如，每种不同颜色的LED —般都需要不同的驱动电压与电流，故此，对于所使用的每种颜色的LED常常需要各自的驱动电路。另外，每种颜色的LED常常会具有不同的老化性能(例如随时间推移LED显示性能变化，诸如亮度的减少或色彩的改变)。
发明内容
本发明可以通过诸多方法来实现。比如，本发明可以被具体化在显示器背光源上。在一个实施例中，显示器的背光源包括具有多个光发射体的背光源，所述多个光发射体被配置为组合起来产生白光。所述多个光发射体包括多个红光发射体，每个红光发射体均带有蓝光发光二极管(LED)并被配置为发射红光。所述光发射体还包括多个绿光发射体和多个蓝光发射体，每个绿光发射体均带有蓝光LED并被配置为发射绿光，每个蓝光发射体均带有蓝光LED并被配置为发射蓝光。在另一个实施例中，显示器的背光源系统包括多个光发射体和与所述多个光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路。所述驱动电路被配置作为蓝光发光二极管 (LED)驱动器。另外，所述多个光发射体包括红光发射体和绿光发射体，所述红光发射体带有蓝光LED并被配置为发射红光，所述绿光发射体带有蓝光LED并被配置为发射绿光。在进一步的实施例中，显示器的背光源包括带有多个光发射体的背光源，所述多个光发射体被配置为组合起来产生白光。所述多个光发射体包括多个红光发射体和多个蓝绿色光发射体，每个红光发射体带有蓝光发光二极管(LED)并被配置为发射红光，每个蓝绿色光发射体带有蓝光发光二极管(LED)并被配置为发射蓝绿色光。在所述多个光发射体中还包括有多个绿光发射体和多个蓝光发射体，每个绿光发射体带有蓝光LED并被配置为发射绿光，每个蓝光发射体带有蓝光LED并被配置为发射蓝光。
在更进一步的实施例中，显示器的背光源系统包括多个光发射体和与所述多个光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路。所述驱动电路被配置作为蓝光发光二极管(LED)驱动器。并且，所述多个光发射体包括红光发射体、蓝绿色光发射体和绿光发射体，所述红光发射体带有蓝光LED并被配置为发射红光，所述蓝绿色光发射体带有蓝光LED 并被配置为发射蓝绿色光，所述绿光发射体带有蓝光LED并被配置为发射绿光。根据下面的详细描述并结合附图，这里公开的发明的其他方面和优势将变得清晰可见。
为了更好地理解本发明，参考相应附图来理解接下来的详细描述，其中图1为适于和本发明实施例一起使用的IXD显示器的剖视图；图2所示为图1所示IXD显示器的进一步细节；图3示出根据本发明实施例构造的LED;图4示出可以根据本发明实施例使用的进一步的LED构造；和图5所示为驱动本发明背光源的LED驱动电路系统的框图。所有附图中类似的标号表示相应的部件。
具体实施例方式传统的LED背光源使用具有不同颜色LED的光发射体，因此每种颜色的LED需要各自独立的驱动器，并导致背光源中不同发射体的老化程度不同。这样会分别导致(1)背光源带有过于复杂和昂贵的驱动电路系统；及(2)由于随着时间推移，背光源的不同发射体的表现各不相同而导致背光源产生不希望出现的发光效果。与之相反，本公开提供了 LED背光源阵列，其中每个光发射体，不管它是红光、绿光、蓝光或蓝绿色(cyan)光发射体，都包括蓝光LED。由于每个发射体包括相同种类的LED， 背光源可以由一个蓝光驱动电路驱动，而不分别需要单独的红光、绿光、蓝光或蓝绿色光驱动器。也就是说，本公开不需要红光和绿光驱动电路，本公开因此允许使用更简单、更价廉的背光源。另外，尽管LED背光源可以包括不同颜色光的发射体，但每个发射体均含有蓝光 LED，因此本公开的不同颜色光的发射体具有类似的老化性能。图1是适于使用和本发明的实施例一起使用的IXD显示器的剖视图。此处，IXD显示器100包括透明基板102、104，还有彩色滤光片106和被夹在其中的液晶层108。下层基板104带有构造在其上的薄膜晶体管(TFT)。如上所述，每个TFT带有电极，所述电极用于在其自身与上层基板102之间产生电场、控制该区域内液晶层108的扭转方向(orientation of the director)，并影响透射光的偏振。这样，从背光源112发射的穿过偏振器(未图示)的正交的偏振光(Cross-polarized light)有选择地被阻挡，从而形成图像。正如在本领域中可以理解的那样，穿过液晶层108区域的光被彩色滤光片106阵列调色，产生彩色图像。显示器控制器114处理RGB输入图像数据，从而确定哪些TFT接通(其结果是显示 RGB图像)，而背光源控制器116控制背光源112的照明度。假如需要的话，RGB输入图像值也输入到背光源控制器116，从而背光源控制器116可以根据所显示的特定图像来改变背光源112的选定区域的照明度。这样的方法已有教导，比如在申请日为2007年5月14日、美国专利申请号12/303，102的名称为“含有多段背光源的高动态对比度显示系统(High Dynamic Contrast Display System Having Multiple Segmented Backlight)，，中已有教导，该专利申请将为了所有的目的，以参考方式整体地并入本文中。图2进一步示出了图1所示IXD显示器的细节。特别地，背光源112被更具体的示出。更具体地，背光源112包括光发射体202的阵列200以及背投屏幕204。屏幕204包括散射器(diffuser) 206、光调制器208和散射层(diffusing layer) 2IO0背光源控制器 116控制发射体202的照明度。调制器208可以按需要调整光。然而，在一些实施例中，调制器208可以仅仅是透明基板。在操作中，控制器116可基于要显示的图像以一定的图像 (in a patten)来激活发射体202，照亮IXD的背面。光穿过散射器206和散射层210透到 LCD显示器的其余部分上，LCD的所述其他部分有选择性地使光通过并将其成为彩色光，从而重建需要的图像。IXD显示器100、特别是背光源112的通常构造与操作都是已知的。然而，很多传统的背光源112使用带有基色发射体组的阵列200，比如红光、绿光和蓝光发射体组，它们结合起来发射白光。如上所述，这样类型的LED阵列受制于如下缺点在背光源控制器116 中需要较为复杂的驱动电路，且随着时间推移具有不同的老化性能，这会导致不统一的发光效果。本发明的实施例克服了这个问题，原因是本发明实施例中的阵列200含有基色发射体组，该组中的每个基色发射体都使用蓝光LED。也就是说，阵列200可以具有红光(R) 发射体、绿光(G)发射体、蓝光(B)发射体，每个发射体都带蓝光LED。这不仅能使背光源 112从基色发射体处发射白光，还能使背光源112具有更简单的驱动电路且能更统一地老化。只要每个光发射体都带有蓝光LED，本发明允许光发射体202使用任何颜色和这些颜色的任何配置。特别地，本发明允许RGB发射体的任何配置。现在将注意力转移到这样的发射体的构造细节。图3所示为根据本发明实施例构造的发射体。范例性的发射体202 含有阳极300和阴极302、用导电胶(未图示)粘在阴极302上的蓝光LED304、沉积于蓝光 LED304 顶上的磷或纳米粒光转换器(phosphor or nanoparticle photoconverter)(比如 “量子点”)306、和将阳极300与LED304的与阴极302相对的那端电连接的连接线308。外壳310至少部分地封住这些部件，并且所述外壳可以是传输蓝光范围之外的光频率的阻蓝光的聚合物。所述外壳310还可以指透镜。蓝光LED304发射的光部分被磷或纳米粒光转换器306吸收，部分被外壳310的阻蓝光材料吸收。磷或纳米粒光转换器306响应从LED304吸收的蓝光而发射其自身的光。 磷或纳米粒光转换器306发射的光穿透外壳310 (只要它不是蓝色的)从而照亮LCD显示器100。本领域普通技术人员可以了解到，可以允许发射体202被配置来产生任何基色。比如，可以通过使用发射红光的磷或纳米粒光转换器306和阻蓝光的外壳310 (比如黄色聚合物外壳)来将发射体202被配置成红光发射体。类似地，可以通过使用发射绿光的磷或纳米粒光转换器306，以及比如与红光发射体一起使用的阻蓝光的外壳310(也就是黄色聚合物外壳)来将发射体202被配置成绿光发射体。类似地，可以通过使用发射蓝绿色光的磷或纳米粒光转换器306，以及阻蓝光的外壳来将发射体202被配置成蓝绿色光发射体。蓝光发射体可以不使用磷或纳米粒光转换器306，并使用透明的外壳，或者其他能透过蓝光的外tJXi O这些的设置被归纳在图4中的表格，该表格从左向右依次为每种想要的发射体 202的基色(R，G，B，或者C)、使用的LED(每个都是蓝光)、使用的磷或纳米粒光转换器306 发射的光的颜色，和外壳310的类型。如从从图4可以看到的，蓝光LED可以成为R、G、B或 C发射体的基础。本领域普通技术人员还可以注意到蓝光LED还可以被用于各种其他颜色光的发射体中。比如，白光(W)LED可以用蓝光LED304加上发黄光的磷或纳米粒光转换器 306和透明的外壳310来制成。蓝绿色光(C)LED可以用蓝光LED304加上蓝绿色光发射体来制成，所述蓝绿色光发射体可发射波峰位于490nm到505nm之间的光，在一些应用中优选发射波峰位于505nm处的光。这样，本发明的阵列200可以使用含有任意一组基色的发射体。因此，比如，阵列200可以使用RGB基色配置的发射体，或者使用多基色(multiprimary) 配置(比如RGBY，RGBC，RGBW或者RGBCY)来发射白光。实际上，只要发射体使用蓝光LED， 任何颜色的、以任何顺序排列的发射体的阵列200都适用于本发明。在使用基色配置或多基色(multiprimary)配置时，这样阵列的发射体可以组合起来发射白光或者任何其他需要的颜色的光。虽然不同的发射体202会发射不同颜色的光，但是由于阵列200的每个发射体202 都使用蓝光LED，所以每个发射体202的电气性能都是类似的。因此每个发射体可以通过同一个驱动电路来驱动。图5显示了这样的LED驱动电路系统的框图。具体地，温度传感器 300、信号调节和处理块(block) 302、亮度控制逻辑304和能用于驱动发射体202的LED驱动电路306。如前文中述及的，现在的显示器必须常常要为每个颜色的发射体提供单独的驱动电路306。因此，比如，典型的传统RGB背光源需要三个LED驱动电路306，一个特别为驱动 R发射体而配置、一个为驱动G发射体而配置和一个用来驱动B发射体。相反，本发明只需要一个LED驱动电路306，该驱动电路被配置用来驱动蓝光发射体。在操作中，亮度控制逻辑304可以被编程以遵从温度补偿曲线，从而根据发射体 202的不同温度来引导LED驱动电路306驱动发射体202产生不同的照明度。更具体地， 已知的是，LED的发光强度和光谱是根据LED的温度而变化的。进一步，红光、绿光和蓝光 LED的这些随温度变化的发光性能是不同的。因此，补偿曲线一般是为每种颜色光的LED测量的，并用于基于其温度校准LED的强度。因此，传统驱动LED的方式是采用脉冲宽度调制 (PWM)方案，其中，根据为特定LED测量并存储的补偿曲线，PWM的占空比随着LED温度的改变而改变。由于LED颜色不同其电气性能及补偿曲线也不同，这通常导致每种颜色光的LED 需要单独的驱动电路和单独的补偿曲线。比如，传统的RGB背光源需要仅驱动红光LED并存储仅针对红光LED的补偿曲线的单独的红光驱动电路、仅驱动绿光LED并存储仅针对绿光LED的补偿曲线的单独的绿光驱动电路，和存储仅针对蓝光LED的补偿曲线的单独的蓝光驱动电路。由于本发明的实施例仅使用蓝光LED，本领域普通技术人员可以注意到即使阵列200可能包括红光、绿光、蓝光或其他颜色的发射体，这样的实施例只需要一个存储蓝光补偿曲线的蓝光驱动电路。因此，亮度控制逻辑304可以存储(或者是可以得到(accessible))为蓝光LED测定的补偿曲线。温度传感器300测量发射体202的温度并产生相应的电信号，所述电信号由块302调整并传送到亮度控制逻辑304。逻辑304存储的/可得到的(accessed)补偿曲线将发射体温度与在驱动方案中使用的量关联起来，所述驱动方案是LED驱动电路306使用的。因此，比如，假如逻辑304和驱动电路306根据PWM方案来使发射体202产生照明， 则补偿曲线将发射体温度与PWM占空比关联起来(即，将占空比作为温度的函数)，通过调节占空比来使温度变化时亮度仍保持不变。因此，亮度控制逻辑304使用从块302得到的温度值，根据补偿曲线来确定相应的PWM占空比，并根据该占空比来引导LED驱动电路306 驱动发射体202。这样的补偿曲线的产生与存储是已知的。然而，值得注意的是，本发明提供了要求产生/存储更少这样的补偿曲线的优势。以前，每种不同颜色光的LED都要求单独的补偿曲线，从而使用不同颜色光发射体的显示器必须存储并同时使用多个曲线。相反，本发明保留使用不同颜色光发射体的显示器，但仅需要存储/使用一个补偿曲线，即蓝光LED的补偿曲线即可。进一步，尽管上面的公开特别指出了 PWM驱动方案，但本领域普通技术人员可以理解的是，本发明并不限于任何特定的驱动方案，实际上本发明包括了任何能够驱动发射体202的方法。事实上，本发明为各种不同驱动方案的提供优势，因为这些方案一般都被只需要驱动一个类型的LED (蓝光)(而不是多种类型的LED)的需要所简化了。另外，本领域普通技术人员可以理解，本发明的实施例允许驱动电路306独立地驱动多个发射体202组，或者甚至是独立地驱动每个发射体202。也就是说，因为只有一种颜色的LED需要被驱动，因此每个发射体202或发射体202的组可以各自地从一个驱动电路 306 寻址(addressable)。上述描述，出于解释的目的，使用了具体名称以提供对于本发明的深入了解。然而，对于本领域内普通技术人员而言，明显的是，并不需要用特定细节来实现本发明。因此， 上述对于本发明特定实施例的描述的目的是说明与解释。它们并不旨在将本发明穷尽或限制在公开的具体形式中。根据上述教导，可以实现各种变形和变化。比如，只要使用了蓝光 LED，可使用各种颜色光的发射体来实现本发明的实施例。另外，显示器可以使用发射体的颜色的任何配置。选择和描述这些实施例的目的是为了最好地阐述本发明和原理及其实施应用，从而使本领域内其他技术人员最好地利用本发明，并且，带有各种变形的各种实施例也适于预期的特定用途。
权利要求
1.一种显示器的背光源，包括带有多个被配置为组合起来产生白光的光发射体的背光源，所述多个光发射体包括 多个红光发射体，每个红光发射体包括蓝光发光二极管(LED)并被配置为发射红光； 多个绿光发射体，每个绿光发射体包括蓝光LED并被配置为发射绿光；及多个蓝光发射体，每个蓝光发射体包括蓝光LED并被配置为发射蓝光。
2.根据权利要求1所述的背光源，其中每个红光发射体进一步包括一个蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为红光的红光磷或纳米粒光转换器、和可以透过红光的透镜；和每个绿光发射体进一步包括一个蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为绿光的绿光磷或纳米粒光转换器、和可以透过绿光的透镜。
3.根据权利要求2所述的背光源，其中每个红光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
4.根据权利要求2所述的背光源，其中每个绿光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
5.根据权利要求1所述的背光源，进一步包括与所述多个红光发射体、所述多个绿光发射体和所述多个蓝光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路，其中所述驱动电路进一步被配置为蓝光LED驱动器。
6.根据权利要求5所述的背光源其中所述驱动电路进一步被配置为根据与多个光发射体的温度相关的补偿曲线来将多个光发射体的照明度调节到期望的照明度；和其中所述驱动电路进一步被配置为根据相同的补偿曲线来调节红光发射体、绿光发射体和蓝光发射体的照明度。
7.根据权利要求1所述的背光源，其中多个LED中的每一个LED可被独立地控制。
8.—种显示器的背光源系统，所述背光源系统包括 多个光发射体；和与多个光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路； 其中所述驱动电路被配置为蓝光发光二极管(LED)驱动器；和其中所述多个光发射体包括红光发射体和绿光发射体，所述红光发射体带有蓝光LED 且被配置为发射红光，所述绿光发射体带有蓝光LED且被配置为发射绿光。
9.按照权利要求8所述的背光源系统，其中所述多个光发射体进一步包括带有蓝光 LED并被配置为发射蓝光的蓝光发射体。
10.按照权利要求8所述的背光源系统，其中每个红光发射体进一步包括蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为红光的红光磷或纳米粒光转换器、和可透过红光的透镜；和每个绿光发射体进一步包括蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为绿光的绿光磷或纳米粒光转换器、和可以透过绿光的透镜。
11.按照权利要求10所述的背光源系统，其中每个红光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
12.按照权利要求10所述的背光源系统，其中每个绿光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
13.按照权利要求8所述的背光源系统其中多个光发射体进一步包括蓝光发射体；其中所述驱动电路进一步被配置为根据与多个光发射体的温度相关的补偿曲线来将多个光发射体的照明度调节到期望的照明度；和其中所述驱动电路进一步被配置为根据相同的补偿曲线来调节红光发射体、绿光发射体和蓝光发射体的照明度。
14.一种显示器的背光源，包括带有多个被配置为组合起来产生白光的光发射体的背光源，所述多个光发射体包括 多个红光发射体，每个红光发射体带有蓝光发光二极管(LED)并被配置为发射红光； 多个蓝绿色光发射体，每个蓝绿色光发射体带有蓝光LED并被配置为发射蓝绿色光； 多个绿光发射体，每个绿光发射体带有蓝光LED并被配置为发射绿光；和多个蓝光发射体，每个蓝光发射体带有蓝光LED并被配置为发射蓝光。
15.按照权利要求14所述的背光源，其中每个红光发射体进一步包括一个蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为红光的红光磷或纳米粒光转换器、和可透过红光的透镜；每个蓝绿色光发射体进一步包括一个蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为蓝绿色光的蓝绿色光磷或纳米粒光转换器、和可透过蓝绿色光的透镜；和每个绿光发射体进一步包括一个蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为绿光的绿光磷或纳米粒光转换器、和可透过绿光的透镜。
16.按照权利要求15所述的背光源，其中每个红光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
17.按照权利要求15所述的背光源，其中每个绿光发射体的透镜为阻蓝光的透镜。
18.按照权利要求15所述的背光源，其中每个蓝绿色光发射体的透镜为阻蓝光的透
19.按照权利要求14所述的背光源，进一步包括与多个红光发射体、多个绿光发射体、 多个蓝绿色光发射体和多个蓝光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路，其中所述驱动电路进一步被配置为蓝光LED驱动器。
20.按照权利要求19所述的背光源其中所述驱动电路进一步被配置为根据与多个光发射体的温度相关的补偿曲线来将多个光发射体的照明度调节到期望的照明度；和其中所述驱动电路进一步被配置为根据相同的补偿曲线来调节红光发射体、绿光发射体、蓝绿色光发射体和蓝光发射体的照明度。
21.按照权利要求14所述的背光源，其中多个LED中的每个LED可以被独立地控制。
22.—种显示器的背光源系统，所述背光源系统包括 多个光发射体；和与多个光发射体中的每一个发射体进行电通信的驱动电路； 其中所述驱动电路被配置为蓝光发光二极管(LED)驱动器；和其中所述多个光发射体包括带有蓝光LED且被配置为发射红光的红光发射体、带有蓝光LED且被配置为发射蓝绿色光的蓝绿色光发射体，和带有蓝光LED且被配置为发射绿光的绿光发射体。
23.按照权利要求22所述的背光源系统，其中所述多个光发射体进一步包括带有蓝光LED并被配置为发射蓝光的蓝光发射体。
24.按照权利要求22所述的背光源系统，其中每个红光发射体进一步包括蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为红光的红光磷或纳米粒光转换器、和可透过红光的透镜；每个蓝绿色光发射体进一步包括蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为蓝绿色光的蓝绿色光磷或纳米粒光转换器、和可透过蓝绿色光的透镜；和每个绿光发射体进一步包括蓝光LED、将蓝光LED发出的蓝光转换为绿光的绿光磷或纳米粒光转换器、和可透过绿光的透镜。
25.按照权利要求24所述的背光源系统，其中每个红光发射体的透镜为阻蓝光的透^Mi ο
26.按照权利要求24所述的背光源系统，其中每个绿光发射体的透镜为阻蓝光的透^Mi ο
27.按照权利要求14所述的背光源系统 其中多个光发射体进一步包括蓝光发射体；其中所述驱动电路进一步被配置为根据与多个光发射体的温度相关的补偿曲线来将多个光发射体的照明度调节到期望的照明度；和其中所述驱动电路进一步被配置为根据相同的补偿曲线来调节红光发射体、蓝绿色光发射体、绿光发射体和蓝光发射体的照明度。
全文摘要
LED背光源阵列，其中每个LED，不管它是红光、绿光、蓝绿色光或蓝光LED，都含有蓝光发射体。由于每个LED含有相同类型的发射体，所以背光源可以通过一个蓝光驱动电路来驱动，而不需要单独的红光、绿光、蓝绿色光和蓝光的驱动器。也就是说，本发明不需要红光、蓝绿色光和绿光的驱动电路，因此可以使用更简单和更经济的背光源。另外，虽然所述LED背光源可以包括不同颜色的LED，每个LED均带有蓝光发射体，因此具有相似的老化性能。
文档编号F21V23/00GK102454924SQ201110112370
公开日2012年5月16日 申请日期2011年4月22日 优先权日2010年10月18日
发明者坎迪斯·海伦·勃朗·埃利奥特 申请人:三星电子株式会社