专利名称：背光模组及其控制方法
技术领域：
本发明涉及背光及环境光感测，更具体地说，涉及利用发光二极管(LED)进行背光及环境光感测。
背景技术：
液晶显示器(LCD )被广泛用在从小型手持移动电话到大型平板电视的各种电子设备和设施上。一般地，液晶显示器包括三种主要类型，每种类型的液晶显示器具有适用于不同设备的不同特性，。这三种LCD的类型包括透射式、反射式和半投射半反射式液晶显示器。现对与本发明密切相关的透射式与半投射半反射式液晶显示器作进一步的阐述。透射式液晶显示器提供高亮度、对比度和颜色饱和度，它的特征是采用背光(也就是，位于液晶显示器的后方的内部光源)提供照明。透射式液晶显示器的背光一般由白色发光二极管(LED)构成。这些背光发光二极管的能耗相对较高，这是因为它们通常采用足够的功率驱动，用以获得足够的光输出，来与设备在其中运行的最强的室外光线环境抗衡，诸如阳光可能很强的户外环境。一种解决这种高能耗问题的方法，是在液晶显示器的外表面设置和定位环境光感测器。环境光感测器用于估测当前液晶显示器的使用环境的环境光状况，该环境光状况接下来被用于调整背光源发光二极管的亮度，以适应而不是大大超过环境光状况所要求的亮度。虽然这种方法能够改善能耗，但是添加环境光感测器会增加显示器的成本并增加其整体尺寸。另外，利用环境光感测器的常规透射式显示器设备并没有考虑显示器自身的屏幕增加到所感测的估测环境光状况的光量。因此屏幕的亮度常常被调节成次优选设置。半投射半反射式液晶显示器在一个显示器中合并了透射功能和反射功能。在黑暗或者低环境光级别的情况下，背光启动，图像主要通过透射模式进行显示。在明亮环境光的情况下，例如在强烈太阳光下，反射模式起主要作用以照亮LCD，背光启动来辅助显示图像或者关闭背光以节省能量。在反射模式下，液晶显示器被外部光源照射，外部光源的光从液晶显示器的前方穿透并由液晶显示器后方的嵌入式反射器反射回来。由于工作在反射模式下的半投射半反射液晶显示器依靠外部光源进行图像显示，因而能耗较低并且在高环境光亮度的环境下具有较佳的易读性。为了估测当前环境光状况，使得在较亮的环境中背光的亮度可以降低以允许半投射半反射式显示器的反射模式进行接管，通常使用环境光感测器。如前所述，虽然这种方法能够改善能耗，但是却增加了成本以及增加了显示器的整体尺寸。因此，需要一种为液晶显示器进行环境光状况估测的设备及方法，同时无需传统的环境光感测器且消除与之相关的缺点。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种背光模组，包括发光二极管(LED)阵列；以及
背光控制器，用于正向偏置发光二极管阵列为液晶显示器(IXD)提供背光，反向偏置发光二极管阵列以感测环境光亮度(ambient light level)。
优选的，背光控制器包括脉宽调制器，用于提供脉宽调制(PWM)信号，其中脉宽调制信号的每个周期包括开启时间和关闭时间；以及发光二极管阵列驱动器，用于在脉宽调制信号的开启时间使发光二极管阵列正向偏置以及在脉宽调制信号的关闭时间使发光二极管阵列反向偏置。优选的，背光控制器还包括偏压发生器，用于在脉宽调制信号的开启时间向LED阵列驱动器提供正向偏置电压使发光二极管阵列正向偏置，以及在脉宽调制信号的关闭时间向LED阵列驱动器提供反向偏置电压，使发光二极管阵列反向偏置。优选的，背光控制器控制偏压发生器在脉宽调制信号的选择时段的关闭时间向发光二极管阵列提供反向偏置电压。优选的，背光控制器控制偏压发生器仅在脉宽调制信号的每N个周期的一个周期的关闭时间内、向发光二极管阵列驱动器提供反向偏置电压，此处的N为整数。优选的，发光二极管驱动器在脉宽调制信号的关闭时间反向偏置仅一部分发光二极管阵列。优选的，背光控制器还包括亮度控制器，用于配合液晶显示器的图像控制器，确保环境光在脉宽调制信号的关闭时间可以穿透液晶显示器。优选的，背光控制器进一步包括亮度控制器，用于根据LED阵列感测的环境光亮度，调制脉宽调制信号的占空比。优选的，背光控制器进一步包括亮度控制器，用于根据LED阵列感测的环境光亮度以及从液晶显示器的图像控制器接收的信息，调制脉宽调制信号的占空比。优选的，从图像控制器接收的信息包括与一个或多个液晶显示分子的当前排列相关的信息，一个或多个液晶显示分子对应LCD的一个或多个像素。优选的，从图像控制器接收的信息包括与IXD的多个像素相关的信息，液晶显示器在显示一幅或多幅图像时，其亮度处于两个或更多的亮度范围内。根据本发明的一个方面，提供一种控制包括发光二极管(LED)阵列的背光模组的方法，包括正向偏置发光二极管阵列，从而为液晶显示器(IXD)提供背光；以及反向偏置发光二极管阵列，从而感测环境光亮度。优选的，所述方法进一步包括提供脉宽调制(PWM)信号，其中脉宽调制信号的每个周期包括开启时间和关闭时间，在脉宽调制信号的开启时间，发光二极管阵列正向偏置从而为液晶显示器提供背光；在脉宽调制信号的关闭时间，发光二极管阵列反向偏置。优选的，仅在脉宽调制信号的选择时段的关闭时间，反向偏置发光二极管阵列。
优选的，仅在脉宽调制信号的每N个周期的一个周期的关闭时间内、反向偏置发光二极管阵列，此处的N为整数。优选的，在脉宽调制信号的关闭时间，反向偏置仅一部分发光二极管阵列。优选的，所述方法进一步包括调节液晶显示器的图像控制器，以确保外部光在脉宽调制信号的关闭时间能够穿透液晶显示器。
优选的，所述方法进一步包括依据发光二极管阵列感测的环境光亮度，对脉宽调制信号的占空比进行调制。优选的，所述方法还包括依据发光二极管阵列感测的环境光亮度以及从液晶显示器的图像控制器所接收的信息，对脉宽调制信号的占空比进行调制。优选的，从图像控制器接收的信息包括与一个或多个液晶显示分子的当前排列相关的信息，一个或多个液晶显示分子对应LCD的一个或多个像素。优选的，从图像控制器接收的信息包括与IXD的多个像素相关的信息，液晶显示器在显示一幅或多幅图像时，其亮度处于两个或更多的亮度范围内。
以下结合附图以及
对本发明的原理进行进一步的解析，使得本领域的技术人员能够理解以及使用本发明。图I为示范性液晶显示器的爆炸图；图2为使用了传统环境光感测器的液晶显示器的局部框图；图3为依据本发明实施例，使用了背光环境光感测器的液晶显示器的框图；图4示出了依据本发明实施例的示范性背光模组；图5示出了依据本发明实施例，根据背光环境光感测器感测的环境光状态对液晶显示器亮度进行调节的示范性方法。以下将参考附图对本发明进行描述。对应参考标号中最左侧的数字表示元素首次出现的附图。
具体实施例方式为了透彻理解本发明，将在以下的描述中对本发明的诸多细节进行详细介绍。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见，本发明包括结构、系统和方法，即使在缺少这些具体细节的情况下也是可以实施的。在此描述的具体细节为本领技术人员的常用技术手段。另外，对于本发明其他方面中的常见方法、步骤、组合以及电路将不予累述，以避免对本发明造成不必要的干扰。对于以下描述中的“一个实施例”、“实施例”、“示范性实施例”等，包括了本发明中的一些具体特征、结构或特性，但是并非所有的实施例都必须包含这些特征、结构或特性。另外，这样的习语并不指的是同一实施例。进一步的，对于本领域的技术人员而言，在结合实施例描述了具体特征、结构或特性后，无论是否详细描述，在其他实施例中实施这些具体特征、结构或特性也是显而易见的。
I.运行环境的例子图I为示例性的透射式或半反射半透射液晶显示器100的爆炸图，本发明的实施例可在该液晶显示器100中实施。液晶显示器100包括背光模组110、第一偏振膜120、液晶中间层130和第二偏振膜140。液晶显示器100可用于多种不同的设备，包括例如移动电话、视频摄像机、电视机、或者显示器。在运行中，液晶中间层130由图像控制器(未图示)控制，以允许来自背光模组110的不同量的光线穿透第二偏振膜140的不同部分。通过控制透过第二偏振膜140的各部分的光量，能够使液晶 显示器100生成期望的图像，这将在以下进行解释。为了产生可被液晶中间层130过滤的光，背光模组110包括LED阵列(未图示)，LED阵列沿着液晶显示器100的背板的一个或多个边缘定位，或者分散设置于液晶显示器100的背板区域上。由背光模组110产生的光首先通过第一偏振膜120,第一偏振膜120将光线转换为具有单一极性的光。例如，第一偏振膜120可以为线栅偏振器，能够使光的水平分量通过，同时吸收和/或反射垂直分量。通常，第一偏振膜120可以设置为传送任意的单一偏振角度。来自第一偏振膜120的偏振光接下来被液晶中间层130处理，液晶中间层130已经在图I的右侧被分解，以进一步阐释和描述其组成。特别地，液晶中间层130包括(从距离液晶显不器100背部最近的组件开始)第一玻璃板150,背电极155,第一聚合物层160,前电极/第二聚合物层165，RGB面板170和第二玻璃板175。在第一聚合物层160和第二聚合物层165填充有液晶(例如向列液晶)，液晶的某些光学特性可由外加电场所控制。更具体的，在一个实施例中，在两个被一系列隔片(未图示)分隔的聚合物层之间形成液晶分子的扭曲状态(例如螺旋状结构)。每个聚合物层的表面具有“凹槽”，这些“凹槽”相对于彼此呈90°，因此液晶分子的每种配置的两端会与凹槽对准，在不施加外加电场的情况下，每种配置会被扭曲90°。液晶分子的每种配置的扭曲能够使通过第一偏振膜120和第一玻璃板150的光线重新定向或弯曲90度，使其最终通过第二玻璃板175和第二偏振膜140，使得最终的出射光的相位角与第一偏振膜120的角度呈90度。通过对聚合物层160和165之间的液晶层施加外加电场，液晶分子的每种扭曲配置将被解扭曲并平行于电场方向排列。控制外加电场的强度能够控制解扭曲的数量，从而最终控制通过第二偏振膜140的光量。特别地，背电极155和前电极165用于产生和应用被施加在液晶层上的电场。例如，在一个实施例中，液晶显示器100的显示区域被分为二维像素阵列，二维像素阵列的每一个进一步划分为三个区域。背电极155和前电极165产生和应用唯一的受控电场,控制电场施加在液晶中间层上的每个部分，这些部分对应于每个像素的三个区域。光线在通过每个像素的三个区域后，接下来被RGB面板170处理，RGB面板170采用红、绿、蓝彩色滤光片将通过每个像素的三个区域的光过滤。因此，背电极155和前电极165能够被控制，以调整红光、绿光和蓝光的量，红光、绿光和蓝光构成了由IXD 100显示且接下来显示最终图像的的每个混合像素颜色。在一个实施例中，液晶显示器100采用有源矩阵方案，在液晶层的不同部分产生和施加不同的电场。在另一实施例中，则采用无源矩阵方案。
需要说明的是，图I中并未示出用于控制背电极155和前电极165的图像控制器。进一步需要说明的是，液晶显示器100仅代表可实施本发明实施例的一种示范性液晶显示器。例如，对于本领域技术人员，本发明实施例可以在使用LED阵列进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显示器中实施2.常规的环境光感测器通常，液晶显示器，如液晶显示器100中的背光源，与其发光二极管相关的能耗相对较高，这是因为它们通常采用足够的功率驱动，用以获得足够的光输出，来与设备在其中运行的最强的室外光线环境抗衡，诸如阳光可能很强的户外环境。一种解决这种高能耗问题的方法，是在液晶显示器的表面设置和定位环境光感测器。环境光感测器用于估测当前液晶显示器的使用环境的环境光状况，该环境光状况接下来被用于调整背光源发光二极管的亮度，以满足而不是大大超过环境光状况所要求的亮度。图2为一则典型控制结构200的框图，控制结构200使用如前所述的传统环境光感测器285来控制液晶显示器100。特别地，控制结构200包括图像控制器210，图像控制器210通过栅驱动器220和源驱动器225控制背电极155 ;控制结构200还包括用于控制发光二极管阵列240的背光控制器230，其中，发光二极管阵列240包括用于产生穿透背电极155的光250的发光二级管。在一个实施例中，背电极155由有源矩阵方式运行，并且还包括像素元素260的阵列，每个像素元素对应完整像素中的一种颜色(也就是，红色、绿色或蓝色)。特别的，每个像素元素包括晶体管和电容器(电容器的一端设置在图I所示的前电极165上)。这个晶体管/电容器对通常被称为薄膜晶体管(TFT)。栅驱动器220通过一系列扫描线270来驱动每个像素元素260中的晶体管的栅极，实现晶体管的开启和关闭。源驱动器225使用一系列的数据线280来驱动每个像素元素260中的晶体管的源极或漏极，以实现在晶体管开启时对每个相关电容器的充电。图像控制器210用于控制栅驱动器220和源驱动器225，对选定的像素元素260进行开启和关闭，还用于对像素元素260中的每个电容器进行充电，使电容器到达期望电压。每个电容器上的电压包括穿过液晶层对应区域的均衡电场，该电场反过来改变该区域中的液晶分子配置的朝向或扭曲。如前面讨论，液晶配置的扭曲量会影响最终通过至液晶显示器100的输出显示的光250的量。因此,通过适当控制存储在像素元素260上每个电容器的电荷量，图像控制器210就能够控制液晶显示器100的输出显示，从而实现显示期望的图像。应当说明的是，前面所讨论的有源矩阵方案仅代表一种可能的控制每个与每个像素元素260相关的液晶朝向的方式。对于本领域技术人员来说，不偏离本发明的范围和精神的其他可行的控制方式，也是可以理解的。例如，在另一实施例中，则采用了无源矩阵方案。控制结构200还包括背光控制器230，背光控制器230用于向发光二极管阵列240供电，并使用脉宽调制(PWM)调光技术控制发光二极管阵列240的亮度。利用脉宽调制(PWM)调光技术，背光控制器230通过脉宽调制驱动信号295调制发光二极管阵列240中发光二极管的开启时间。液晶显示器的亮度约等于脉宽调制驱动信号295的占空比。亮度控制功能与传统的环境光感测器285相结合，因此可根据设备当前使用环境的亮度条件，调整发光二极管阵列240的亮度。例如，在一间房间内，感测到环境光亮度290相当高，则背光控制器230可以调整脉宽调制驱动信号295的占空比以提供较高的亮度水平。相反，当房间内的环境光亮度290较暗，则背光控制器230可以调整脉宽调制驱动信号295的占空比以提供较低的亮度水平。虽然感测环境光条件来控制亮度能够改善能耗，但是附加的传统环境光感测器285会增加显示器的成本并增加其总体尺寸。另外，许多使用环境光感测器的显示器设备，例如环境光感测器285，都没有考虑显示器自身屏幕增加到所感测的估测环境光状况的光量。因此屏幕的亮度常常被调节成次优选设置。现在接下来讨论的本发明的实施例中，涉及对液晶显示器的环境光条件进行估测的设备及方法，同时估测是否需要传统的环境光感测器，例如环境光感测器285，及其相关的缺点。3.背光环境光感测器图3为根据本发明实施例的用于控制液晶显示器100的示范性控制结构300的框图。特别的，控制结构300包括与图2中控制结构200的大体相似的组件。但是，去除了传统环境光感测器285并用背光环境光感测器(BALS，未图示)代替。此外，图2中的背光控制器230还用改良过的背光控制器310代替。在运行中，背光控制器310为发光二极管阵列240供电，并使用脉宽调制(PWM)调光技术控制发光二极管阵列240的亮度。使用脉宽调制调光技术，背光调制控制器310利用脉宽调制驱动信号295对发光二极管阵列240中的LED发光时间进行调制。液晶显示器的亮度约等于脉宽调制驱动信号295的占空比。在实施例中，发光二极管阵列240中用于执行背光的一个或多个LED，还被背光控制器310用作环境光感测器，从而用作背光环境光感测器(BALS)。通过重复使用一个或多个LED执行环境光感测的附加功能，从而去除了传统的环境光感测器。为了使LED执行上述双重功能，背光调制控制器310正向偏置LED使其发光，反向偏置LED使其对环境光进行感测。在本发明另外一个实施例中，在发光二极管阵列240中一个或多个具有双重功能的LED在常规地关闭LED的脉宽调制驱动信号295的相位期间被反向偏置，并作为环境光感测器使用。作为本实施例的一种变化，仅在的脉宽调制驱动信号295的选择周期内，也就是说，只在部分而非所有的脉宽调制驱动信号295的周期内，一个或多个具有双重功能的LED被反向偏置，并作为环境光感测器使用。例如，脉宽调制驱动信号295的每N个周期的一个中，一个或多个具有双重功能的LED被反向偏置，作为环境光感测器使用，此处N为整数。在另一个例子中，脉宽调制驱动信号295的每N个周期的M个周期，一个或多个具有双重功能的LED被反向偏置，作为环境光感测器使用，此处M和N为整数，且M小于N。发光二极管阵列240的亮度可以根据发光二极管阵列240中一个或多个LED感测的当前环境光条件进行调整。例如，在房间内，感测到的环境光亮度320相当高，则背光控制器310可以调整脉宽调制驱动信号295的占空比以提供较 高的亮度水平。但是，当房间内感测的环境光亮度320较暗，则背光调制控制器310可以调整脉宽调制驱动信号295的占空比以提供较低的亮度水平。在本发明另外一个实施例中，背光调制控制器310利用附加控制逻辑，接收和利用关于液晶显示器100的晶体材料状态相关的信息，以判断和/或调整一个或多个双重功能LED感测的环境光亮度。更具体地，在一个或多个双重功能LED感测环境光亮度时，对应LCD 100的一个或多个像素元素260的液晶分子的当前朝向或扭曲状态，也能用于判断和/或调整所感测的环境光亮度320。举例来说，如果液晶分子的当前朝向或扭曲状态使得允许透射通过LCD显示器的光少于其他各种可能的状态，则提高和/或分析感测的环境光亮度，使之对应亮度比实际感测到的环境光売度闻的实际环境光売度。液晶显不器100中晶体材料的状态"[目息可由对应一个或多个像素兀素260的电容器的电压所表不 ,或由存储在电容器上的电荷量表不；液晶显示器100中晶体材料的状态信息可通过图3中的图像校正信号330，由背光控制器310从图像控制器210处接收。在另一实施例中，背光控制器310还可进一步利用附加控制逻辑，接收和使用液晶显示器100中多个像素元素260的亮度信息，以便分析和/或调整一个或多个双重功能LED所感测的环境光亮度。例如，像素元素260的亮度或明度可由图像控制器210根据红色、绿色和蓝色成分的权重和计算得出(例如，像素明度Pixel_Luma = 3R+B+4G，其中R、G、B分别为在显示给定的图像过程中的红色、绿色、蓝色分量)。图像控制器210可对液晶显示器100所显示的一幅或多幅图像中多个像素元素260的亮度进行计算；图像控制器210还能记录亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素的数量。也即，图像控制器210能够产生统计直方图，该统计直方图包括亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素的数量。这些代表亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素数量的数据可被发送到背光控制器310，以便分析和/或调整感测到的环境光亮度320。在另外的一个实施例中，背光控制器310可通过图像校正信号330向图像控制器210发送信号，以调整晶体材料，确保部分的外部环境光能够穿透液晶显示器100，使得外部环境光能够在一个或多个脉宽调制驱动信号295的关闭状态时间内，被发光二极管阵列240的LED所感测。在这个实施例的变化形式中，背光控制器310能够可通过图像校正信号330向图像控制器210发送信号，以通过仅调整液晶显示器100中特定区域或像素所对应的晶体材料，确保部分的外部环境光能够穿透显示器。图4为依据本发明实施例的背光模组110的示范性框图，该背光模组包括背光控制器310和发光二极管阵列240。如图4所示，背光控制器310包括偏压发生器410、脉宽调制器420、亮度控制器430和发光二极管阵列驱动器440。在工作中，脉宽调制器420提供脉宽调制(PWM)信号450给发光二极管阵列驱动器440。每个脉宽调制信号450的周期包括开启时间和关闭时间。发光二极管阵列驱动器440用于在脉宽调制(PWM)信号450的开启时间正向偏置发光二极管阵列240中一个或多个LED，并在脉宽调制(PWM)信号450的至少部分关闭时间反向偏置发光二极管阵列240中一个或多个LED。在发光二极管阵列240中一个或多个LED被正向偏置的部分时间中，LED发光且液晶显示器100被照明。在发光二极管阵列240中一个或多个LED被反向偏置的部分时间中，环境光被感测。总的来说，发光二极管阵列240中一个或多个LED在反向偏置的时候，转变成光电二极管并产生电流，该电流被称为光电流，与穿透液晶显示器100中各层的表面的光量大致成正比。亮度控制器430能通过如图3所示的环境光亮度信号320，测量或感测这种电流。在一个实施例中，亮度控制器430用于根据发光二极管阵列240所感测环境光亮度，调制脉宽调制信号450的占空比。例如，在房间内，感测到环境光亮度320相当高，则亮度控制器430可以调整脉宽调制信号450的占空比以提供较高的亮度水平；相反，当感测到房间内的环境光亮度320较暗，则亮度控制器430可以调整脉宽调制信号450的占空比以提供较低的亮度水平。特别的，占空比可根据如图4所示的脉宽控制信号470进行调整。在另一实施例中，亮度控制器430可进一步利用附加控制逻辑，接收和利用关于液晶显示器100的晶体材料状态信息，以分析和/或调整一个或多个双重功能LED感测的环境光亮度。更特别的，在一个或多个双重功能LED感测的环境光亮度时，液晶显示器100中一个或多个像素元素260对应的液晶分子的当前朝向或扭曲状态，也能用于判断和/或调整所感测的环境光亮度320。 举例来说，如果液晶分子的当前朝向或扭曲状态使得透射通过LCD显示器的光，少于其他各种可能的状态，则提高和/或分析感测的环境光亮度，使之对应亮度比实际感测到的环境光売度闻的实际环境光売度。液晶显不器100中晶体材料的状态彳目息可由对应一个或多个像素兀素260的电容器的电压所表不,或由存储在电容器上的电荷量表不；液晶显示器100中晶体材料的状态信息还可通过图4中的图像校正信号330，由亮度控制器430从液晶显示器100的图像控制器处接收。在另一实施例中，亮度控制器430还可进一步利用附加控制逻辑,接收和使用液晶显示器100中多个像素元素的亮度信息，以便分析和/或调整一个或多个双重功能LED所感测的环境光亮度。例如，像素元素的亮度或明度可由图像控制器210根据红色、绿色和蓝色成分的权重和计算得出(例如，像素明度Pixel_Luma = 3R+B+4G，其中R、G、B分别为在显示给定的图像过程中的红色、绿色、蓝色分量)。图像控制器210可对液晶显示器100所显示的一幅或多幅图像中，多个像素元素260的亮度进行计算；图像控制器210还能记录亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素的数量。也即，图像控制器210能够产生统计直方图，该统计直方图包括亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素的数量。这些代表亮度处于两个或以上亮度范围的像素元素数量的数据可被发送到亮度控制器430，以便分析和/或调整感测到的环境光亮度320。在另外的一个实施例中，亮度控制器430可通过图像校正信号330向图像控制器发送信号，以调整晶体材料，确保部分的环境光能够穿透液晶显示器100，使得环境光能够在一个或多个脉宽调制信号450的关闭状态期间，被发光二极管阵列240的LED所感测。在这个实施例的变化形式中，亮度控制器430通过图像校正信号330向图像控制器发送信号，可仅调整液晶显示器100中特定区域或像素所对应的晶体材料，确保部分的外部环境光能够穿透显示器。偏压发生器410用于在脉宽调制信号450的开启时间向发光二极管阵列驱动器440提供使发光二极管阵列240正向偏置的正向偏置电压，以及在脉宽调制信号450的关闭时间向发光二极管阵列驱动器440提供使发光二极管阵列240反向偏置的反向偏置电压。特别的，通过如图4所示的V-BIAS信号460向发光二极管阵列驱动器440提供所述的两个偏置电压。在一个实施例中，亮度控制器430进一步通过BALS使能信号480控制偏压发生器410，仅在脉宽调制信号450的选择周期或区间的关闭时间内，向发光二极管阵列驱动器440提供反向偏置电压。例如，背光控制器430控制偏压发生器410仅在每N个周期的脉宽调制信号450的关闭时间，向发光二极管阵列驱动器440提供反向偏置电压，此处的N为整数。在另一个例子中，每N个周期的脉宽调制信号450中的第M个周期，背光控制器430控制偏压发生器410向发光二极管阵列驱动器440提供反向偏置电压，此处M和N为整数，且M小于N0 应当说明的是，由发光二极管阵列驱动器440生成的脉宽调制驱动信号295大致上与脉宽调制信号450 —致和相同。但是在强度大小上，脉宽调制驱动信号295更强一些，以实现对发光二极管阵列240的正向偏置与反向偏置。图5为本发明实施例，依照背光环境光感测器(BALS)感测的环境光条件，对液晶显示器100的亮度进行调整的示范性方法500。所述方法500，是依据上述和图4所示的特征。图5所示的方法500开始于步骤510，并转入步骤520。在步骤520，判断脉宽调制信号450当前是否为关闭状态。若脉宽调制信号450当前不是处于关闭状态，则所述方法500继续留在步骤520，直到判断脉宽调制信号450为关闭状态。若脉宽调制信号450当前处于关闭状态，则跳转至步骤530。在步骤530，判断当前环境光条件是否被感测。若否，则方法500跳转至步骤520并等待脉宽调制信号450的下一关闭状态；若步骤530判断当前环境光条件被感测，则方法500跳转至步骤540。步骤540，发光二极管阵列240中一个或多个发光二极管被反向偏置。当被反向偏置时，发光二极管阵列240中的一个或多个发光二极管作为光电二极管工作，并且产生与照射在发光二极管表面的环境光的量大致成比例的电流。方法500在步骤540后进入步骤550。在步骤550，感测和分析由发光二极管阵列240中一个或多个LED产生的电流的大小。在一个实施例中，这个分析过程包括使用如上所述的液晶显示器100中晶体材料的状态信息，或使用与液晶显示器100的多个像素元素相关的信息，在显示一幅或多幅图像时，这多个像素元素的亮度处于两个或以上亮度范围内。在感测信息被分析后，方法500跳转至步骤560。步骤560，依据感测信息，发光二极管阵列240中一个或多个LED的亮度被调整。在一个实施例中，依据感测信息，脉宽调制信号450的占空比被调制。例如，在房间内，感测到环境光亮度相当高，脉宽调制信号450的占空比被调整以提供较高的亮度水平；相反，当感测到房间内的环境光亮度较暗，则调整脉宽调制信号450的占空比以提供较低的亮度水平。4.结论应当理解，权利要求是由上述的具体实施方式
的描述而非说明书摘要进行说明阐述的。说明书摘要仅陈述了本发明一个或多个但不是全部的示范性实施例，因此，并不用于限定本发明及权利要求。通过功能框图对具体功能及其关系的实施例的阐述，对本发明进行了详细说明。为方便描述，这些功能框图的边界被任意限定。只要具体的功能及其关系被适当执行，则功能框图的边界可被改变。然本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
权利要求
1.一种背光模组，其特征在于，包括发光二极管阵列；以及背光控制器，用于正向偏置发光二极管阵列为液晶显示器提供背光，反向偏置发光二极管阵列以感测环境光亮度。
2.根据权利要求I所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器包括脉宽调制器，用于提供脉宽调制信号，其中脉宽调制信号的每个周期包括开启时间和关闭时间；以及发光二极管阵列驱动器，用于在所述脉宽调制信号的开启时间使所述发光二极管阵列正向偏置以及在所述脉宽调制信号的关闭时间使所述发光二极管阵列反向偏置。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器进一步包括偏压发生器，用于在所述脉宽调制信号的开启时间向LED阵列驱动器提供正向偏置电压使发光二极管阵列正向偏置，以及在脉宽调制信号的关闭时间向LED阵列驱动器提供反向偏置电压，使发光二极管阵列反向偏置。
4.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器控制所述偏压发生器在脉宽调制信号的选择时段的关闭时间向所述发光二极管阵列提供反向偏置电压。
5.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器控制所述偏压发生器仅在脉宽调制信号的每N个周期的一个周期的关闭时间内、向所述发光二极管阵列驱动器提供反向偏置电压，所述N为整数。
6.根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器还包括亮度控制器，用于配合液晶显示器的图像控制器，确保外界环境光在脉宽调制信号的关闭时间可以穿透液晶显示器。
7.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述背光控制器进一步包括亮度控制器，用于根据所述发光二极管阵列感测的环境光亮度，调制脉宽调制信号的占空比。
8.—种控制背光模组的方法，所述背光模组包括发光二极管阵列，其特征在于，所述方法包括正向偏置发光二极管阵列，从而为液晶显示器提供背光；以及 反向偏置发光二极管阵列，从而感测环境光亮度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括提供脉宽调制信号，其中脉宽调制信号的每个周期包括开启时间和关闭时间，在所述脉宽调制信号的开启时间，发光二极管阵列正向偏置从而为液晶显示器提供背光；在所述脉宽调制信号的关闭时间，发光二极管阵列反向偏置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，仅在脉宽调制信号的每N个周期的一个周期的关闭时间内、反向偏置发光二极管阵列，所述N为整数。
全文摘要
本发明涉及一种背光模组及其控制方法，所述背光模组用于为液晶显示器(LCD)提供照明和感测环境光。背光模组包括发光二极管(LED)阵列和背光控制器。背光控制器用于正向偏置发光二极管阵列为液晶显示器提供背光，反向偏置发光二极管阵列以感测环境光亮度。背光控制器还用于根据感测到的当前环境光状况，调整发光二极管阵列的亮度。
文档编号G09G3/34GK102622970SQ20121002034
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月29日 优先权日2011年1月28日
发明者沃尔特·索托 申请人:美国博通公司