CN101256292A - 亮度可变背光模块及其亮度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种亮度可变背光模块及其亮度控制的方法。亮度可变背光模块包括定电压/定电流转换驱动器、开关、至少一发光二极管、感测电阻以及控制器。定电压/定电流转换驱动器依序与开关、至少一发光二极管、感测电阻串联连接，感测电阻还与定电压/定电流转换驱动器电连接，而控制器同步控制定电压/定电流转换驱动器的定电压驱动与定电流驱动之间的切换及开关的断开(open)及接通(close)。当控制器接通开关时，采用定电流驱动；而当控制器断开开关时，则采用定电压驱动。

Description

亮度可变背光模块及其亮度控制方法

技术领域

本发明是有关于一种定电压及定电流转换来调控发光二极管的装置及方法，并且特别是有关于一种利用定电压及定电流转换来调控平板显示装置背光模块的发光二极管的亮度的装置及方法。

背景技术

由于光电科技的蓬勃发展，生活中越来越多机会接触到各式各样的通信或电子产品，例如：个人数字助理(personal digital assistant；PDA)、移动电话、笔记本计算机、桌上型显示器、车用显示器等等。其中，显示装置为这些通信或电子产品所应共同具备的装置，因此显示装置的优劣攸关着这些通信或电子产品的优劣。所以显示装置能够具备高画质、体积小、重量轻、低驱动电压、与低消耗功率等优点是亟须努力的目标。

另外，在显示器的背光模块中，常用的背光源例如有冷阴极荧光灯(ColdCathodeFlorescent Lamp；CCFL)、发光二极管(Light Emitting Diode；LED)与电致发光(Electroluminescence；EL)等。由于发光二极管具有体积小、寿命长、低驱动电压、耗电量低、耐震性佳等优点，其将逐渐取代冷阴极荧光灯而成为背光源的主流。

图1是现有技术中一种利用定电压驱动器来调控背光模块的发光二极管串的方块图。定电压驱动器101提供给发光二极管串109一固定电压，而控制器103则操控开关105的接通(ON)及断开(OFF)的时间比率，来控制发光二极管串109的亮暗。即，当开关105接通的时间比率大于断开的时间比率时，由于人视觉暂留的缘故，亮度相对较亮。虽然随着开关105接通的时间比率增加，亮度也因人视觉暂留的缘故相对地增加，但是控制器103只能调控开关105接通及断开的时间比率来决定亮或暗，并不能调控整个电路的电流大小。

发光二极管串109为了正常工作需要适当的高压，然而过度的高压将使得发光二极管串109损坏，所以在电路中将发光二极管串109与限流电阻107串联，利用数十到数千欧姆的限流电阻107来分散电路中发光二极管串109所不需要的电压大小。然而该限流电阻107会造成无效功率浪费使得效率不佳。

图2则为另一种现有技术中利用定电流驱动器来调控背光模块的发光二极管的方块图。请参照图2，定电流驱动器201可接受感测电阻207所感测的反馈信号，以提供给发光二极管串209一固定电流。控制器203可控制定电流驱动器201所需输出的电流强度。然而，当电流调至零时，由于此时感测电阻207无法感测到电流，因此传递给定电流驱动器201的反馈信号为零，定电流驱动器201将无法判断该如何调整输出电流，使得整个电路失控。虽然当电流为零时可以将定电流驱动器201暂时关闭，但是定电流驱动器201暂时由关闭状态到全开状态需要上升时间，对于发光二极管串209需要快速明亮的调光要求就无法实时反应。

由于定电压驱动器调控背光模块的发光二极管的方法无法调整电流进而改变发光二极管亮度，而且浪费功率；而定电流驱动器调控背光模块的发光二极管的方法无法调整导通的时间，而且电流为零时电路会呈现失控状态。所以为了解决上述问题，另一种现有技术尝试将定电压驱动器及定电流驱动器分别合并在同一电路中。

请参看图3A，图3A图为具有定电压驱动器以及定电流驱动器来调控背光模块的发光二极管串的方块图。这样的电路配置可以利用定电流驱动器302调整电流大小，定电压驱动器301避免电流为零时电路失控的问题，而且可以利用第一开关304及第二开关305来调控导通时间。其中，第一开关304控制整个发光二极管串308总发光时间，而第二开关305控制总发光时间中的细微时间，如此一来时间调控具有更好的弹性。虽然用定电压驱动器及定电流驱动器来调控背光模块的发光二极管串可以调控电流大小及导通时间，以及解决电流为零时电路失控的问题，但是却至少需要有一个定电压驱动器、一个定电流驱动器、及两个开关才能达到上述的功效，所以造成装置的组件增加，相对地也使得整个装置的体积增大而且成本也将因此而提高。

此外，请参看图3B，其为对应图3A的电路图。虽然可以通过定电压驱动器电路312以及定电流驱动器电路310的切换来达到可以调控电流大小及导通时间，而且可以避免电流为零时电路失控的问题。但是为了整个电路能正常运作，不论定电压驱动器电路312工作与否，定电流驱动器电路310仍要持续的工作以提供给定电压驱动器电路312一等效限流电阻。

另外，由于受到加工因素影响，相同规格的发光二极管的驱动电压彼此存在一误差值，因此在考虑能正确地驱动发光二极管串318中每一个发光二极管的前提下，定电压驱动器电路312必须提供一趋动电压，而此趋动电压必须大于发光二极管串318中所有发光二极管串联所需的工作电压值。然而为了避免定电压驱动器电路312所输出的趋动电压过大，而利用定电流驱动器310将多余的电压消耗掉。如此一来，将造成功率的浪费，影响整体效率。

因此，一种不仅能调控电流大小及导通时间，而且能解决电流为零时电路失控的问题，并且具有组件少、体积小并且能提高功率效能地调控背光模块的发光二极管串亮度的驱动装置是我们所亟须的。

发明内容

因此本发明的目的就是提供一种亮度可变的背光模块，其包含：至少一发光二极管、一开关、一定电压/定电流转换驱动器、一感测电阻以及一控制器。其中，定电压/定电流转换驱动器依序与至少一发光二极管、以及感测电阻串联连接。而开关可位于定电压/定电流转换驱动器与至少一发光二极管之间，或者是位于至少一发光二极管与感测电阻之间。开关不论是位于上述二个位置中的哪一个，都可对本装置达到同样的效果。

当开关位于定电压/定电流转换驱动器与至少一发光二极管之间时，感测电阻的一端接地，另一端除连接发光二极管之外还电连接定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端，而控制器分别与开关及定电压/定电流转换驱动器电连接。

感测电阻用于感测至少一发光二极管的电流(或在感测电阻所产生的电压压降)，并传送一反馈信号至定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端。

当控制器接通开关时，定电压/定电流转换驱动器中的切换模块会切换至定电流驱动模块，若当控制器断开该开关时，定电压/定电流转换驱动器中的切换模块则会切换至定电压驱动模块。

当定电压/定电流转换驱动器中的切换模块切换至定电流模块时，感测电阻用来感测至少一发光二极管的电流，并传送一反馈信号至定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端。此反馈信号与控制器所调控的一预定值进行比较判断，并依据此判断结果调整定电压/定电流转换驱动器输出的电流。

另外，当开关位于至少一发光二极管与感测电阻之间时，感测电阻的一端接地，另一端除连接开关之外还电连接定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端，而控制器分别与开关及定电压/定电流转换驱动器电连接。

上述控制器不仅调控开关的接通或断开，控制器还调控开关的接通或断开的时间。而由于控制器同步调控开关及切换模块，因此控制器进而调控定电压模块及定电流模块接通的时间长度。

本发明的另一目的是提供一种亮度可变背光模块的亮度控制方法。其中，一定电压/定电流转换驱动器与一开关、至少一发光二极管、以及一感测电阻串联。此开关还与定电压/定电流转换驱动器电连接，而控制器分别与定电压/定电流转换驱动器及开关电连接。

此亮度可变背光模块的亮度控制方法为：控制器用一开关控制信号同步调控该开关、定电压/定电流转换驱动器中的切换模块及定电压/定电流转换驱动器输出的电流值，当控制器依开关控制信号接通开关，则切换模块切换为定电流模块；反之，当控制器依开关控制信号断开开关，则切换模块切换为定电压模块。上述定电压/定电流转换驱动器中的切换模块的切换动作可由控制器调控或根据反馈信号由驱动器本身作切换。

本发明的另一目的是提供一种亮度可变背光模块的平板显示装置，其包含：一液晶显示面板、一背光模块，而上述的背光模块包含：至少一发光二极管、一开关、一定电压/定电流转换驱动器、一感测电阻以及一控制器。其中，定电压/定电流转换驱动器依序与至少一发光二极管、以及感测电阻串联连接。而开关可位于定电压/定电流转换驱动器与至少一发光二极管之间，或者是位于至少一发光二极管与感测电阻之间。开关不论是位于上述二个位置中的哪一个，都可对本平板显示装置达到调控背光模块亮度的效果。

由上述可知，藉由定电流模块/定电压模块的转换，既可避免当电路中电流为零时电路失控的问题，亦可调节电流大小及开关导通时间。而且由于本发明的组件减少，一方面使得本发明体积减小使本发明更易于装备在另一设备上，另一方面则因所需要的组件少从而可以压低成本预算，所以在产品竞争上更具优越性。

另外，不论定电压/定电流转换驱动器切换为定电压模块或定电流模块，定电压/定电流转换驱动器仍对整个电路提供电能，因此并没有上升时间的问题。而且由于当切换成定电压模块时，只有与定电压模块相对应的电路作用，而当切换成定电流模块时，只有与定电流模块相对应的电路作用，所以可以避免功率不必要的损耗，因而提高功效。

附图说明

为了让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，对附图详细说明如下：

图1为现有技术中一种利用定电压驱动器调控背光模块的发光二极管串的方块图。

图2为另一种现有技术中利用定电流驱动器调控背光模块的发光二极管串的方块图。

图3A为具有定电压驱动器/定电流驱动器来调控背光模块的发光二极管串的方块图。

图3B图为图3A对应的电路图。

图4A图示依照本发明一优选实施例的一种亮度可变背光模块的装置方块图。

图4B图示依照本发明一优选实施例的开关控制信号的示意图。

图5图示依照本发明一优选实施例的一种定电压模块及定电流模块转换驱动器的内部电路图。

图6图示依照本发明另一优选实施例的一种亮度可变背光模块的装置方块图。

【主要组件符号说明】

101：定电压驱动器        401：定电压/定电流转换驱动器

103：控制器              402：控制器

105：开关                403：开关

107：限流电阻            404：感测电阻

109：发光二极管串        405：发光二极管串

201：定电流驱动器        406：切换模块

203：控制器              500：定电压/定电流转换驱动器整个

207：感测电阻                 的电路图

209：发光二极管串        502：定电压模式下的电路图

301：定电压驱动器        T1、T2：时间

302：定电流驱动器        601：定电压/定电流转换驱动器

303：控制器              602：控制器

304：第一开关            603：开关

305：第二开关            604：感测电阻

307：感测电阻            605：发光二极管串

308：发光二极管串

310：定电流驱动器电路

312：定电压驱动器电路

具体实施方式

本发明的亮度可变背光模块的优选实施例，将参照附图详述如下。

请参照图4A，其图示了依照本发明一优选实施例的一种亮度可变背光模块的装置方块图。在图4A中，定电压/定电流转换驱动器401依序与开关403、发光二极管串405、以及感测电阻404串联连接，其中定电压/定电流转换驱动器401包括定电流驱动模块(未图示)、定电压驱动模块(未图示)、以及切换模块406。此外，感测电阻404与定电压/定电流转换驱动器401电连接，而控制器402分别与开关403及定电压/定电流转换驱动器401电连接。而这些发光二极管可为红色发光二极管、蓝色发光二极管、绿色发光二极管、或白色发光二极管，颜色的选取可依使用者的需求任意组合。

控制器402通过控制开关控制信号(如图4B所示)来同步调控开关403及定电压/定电流转换驱动器401中的切换模块406。当控制器402控制开关控制信号以接通开关403历时T1时间时，切换模块406同时切换至定电流驱动模块以开启定电流模式(CC Mode)。接着，控制器402再控制开关控制信号以断开开关403历时T2时间，此时切换模块406切换至定电压模块以开启定电压模式(CV Mode)。而控制器将继续依据想要显示的亮度调整下一个开关控制信号来同步调控开关403及定电压/定电流转换驱动器401中的切换模块406，以切换定电流驱动模块或定电压驱动模块。如此通过改变开关控制信号改变接通/断开开关403的时间(即T1与T2)可以达到调整显示亮度的目的；当开关控制信号设定切换模块时，调控定电压/定电流转换驱动器的输出电流值也可以调整显示亮度。

当定电压/定电流转换驱动器401中的切换模块406切换至定电流驱动模块时，感测电阻404用以感测发光二极管串405的电流，并传送一反馈信号至定电压/定电流转换驱动器401的信号馈入端。接着，此反馈信号与控制器所调控的一预定值进行比较判断，并依据判断结果调整定电压/定电流转换驱动器401输出的电流。

此外，请参看图5，其为本发明一优选实施例中定电压/定电流转换驱动器的内部电路图。其中，实线框线500代表定电压/定电流转换驱动器整个的电路图，而虚线框线502则代表定电压驱动模块的电路图。由于不论定电压/定电流转换驱动器切换为定电压驱动模块或定电流驱动模块，定电压/定电流转换驱动器仍对整个电路提供电能，因此本装置不需重新开机来避免当电流为零时电路失控的问题。亦即并不需要上升时间来使装置从关闭状态至全开状态，因此本装置反应时间较短就能达到快速明亮的效果。

由于当切换成定电压驱动模块时，只有与定电压驱动模块相对应的电路502作用，而当切换成定电流驱动模块时，只有与定电流驱动模块相对应的电路作用，所以可以避免功率不必要的损耗。而且定电流驱动模块/定电压驱动模块的转换，使得本装置并不需要再增加一限流电阻来调控电压，以避免发光二极管串无法正常运作，所以可以减少无效功率因而提高整体的功率使用。

请参照图6，其图示依照本发明另一优选实施例的一种亮度可变背光模块的装置方块图。在第6图中，定电压/定电流转换驱动器601依序与发光二极管串605、开关603、以及感测电阻604串联连接，其中定电压/定电流转换驱动器601包括定电流驱动模块(未图示)、定电压驱动模块(未图示)、以及切换模块606。此外，感测电阻604与定电压/定电流转换驱动器601电连接，而控制器602分别与开关603及定电压/定电流转换驱动器601电连接。而这些发光二极管可为红色发光二极管、蓝色发光二极管、绿色发光二极管、或白色发光二极管，颜色的选取可依使用者需求任意组合。其架构与上述实施例不同点在于，开关603位于发光二极管串605与感测电阻604之间，工作原理与效果则与上述实施例相同，在此省略其说明。因此，由上述可知，藉由定电流驱动模块/定电压驱动模块的转换，不仅可以调整电流大小及导通时间，避免了电流为零时电路失控的问题，而且提高了功率使用效率。也因为组件减少，增加了价格的竞争力，以及体积的减小增加了此装置装配在另一装置上的便利性及可行性，例如装配在平板显式装置上的背光模块，用以提供液晶显示面板显示图像所需的光源。

虽然本发明已以一优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做出各种变更与润饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1. 一种亮度可变背光模块，其包含：

至少一发光二极管；

一开关，其与该发光二极管电连接；

一定电压/定电流转换驱动器，其与该开关串联连接，包括：

一定电流驱动模块；

一定电压驱动模块；以及

一切换模块；

一感测电阻，电连接该至少一发光二极管与该定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端；以及

一控制器，其分别与该开关及该定电压/定电流转换驱动器电连接，且该控制器以一开关控制信号来同步调控该开关及该定电压/定电流转换驱动器中的该切换模块与输出一电流值。

2. 如权利要求1所述的亮度可变背光模块，其中当所述控制器接通该开关时，同时切换该切换模块以选择开启该定电流驱动模式。

3. 如权利要求1所述的亮度可变背光模块，其中当所述控制器断开该开关时，同时切换该切换模块以选择开启该定电压驱动模式。

4. 如权利要求2或3所述的亮度可变背光模块，其中所述控制器还调控该定电流驱动模块及定电压驱动模块的开启时间。

5. 如权利要求4所述的亮度可变背光模块，其中所述感测电阻传送一反馈信号至信号馈入端以使所述定电流驱动模块输出一定电流。

6. 如权利要求5所述的亮度可变背光模块，其中所述反馈信号与该控制器所调控的一预定值进行比较判断，并依据该判断结果调整所述定电压/定电流转换驱动器输出的电流。

7. 一种亮度可变背光模块的亮度控制方法，其中，一定电压/定电流转换驱动器电连接至一开关、至少一发光二极管、及一感测电阻，该感测电阻还与该定电压/定电流转换驱动器电连接，而一控制器分别与该定电压/定电流转换驱动器及该开关电连接，该亮度可变背光模块的亮度控制方法为：

控制器以一开关控制信号来同步调控该开关及该定电压/定电流转换驱动器中的切换模块，其中，该开关控制信号可以藉由控制该开关接通/断开的时间以及该定电压/定电流转换驱动器的输出电流值而改变亮度。

8. 如权利要求7所述的亮度可变背光模块的亮度控制方法，其中当所述控制器根据该开关控制信号接通所述开关时，所述切换模块切换为一定电流模式。

9. 如权利要求7所述的亮度可变背光模块的亮度控制方法，其中当所述控制器根据该开关控制信号断开所述开关，该切换模块切换为一定电压模式。

10. 如权利要求8或9所述的亮度可变背光模块的亮度控制方法，其中所述感测电阻传送一反馈信号至该信号馈入端以使该定电流驱动模块输出一定电流。

11. 如权利要求10所述的亮度可变背光模块的亮度控制方法，其中所述反馈信号与所述控制器所调控的一预定值进行比较判断，并依据该判断结果调整该定电压/定电流转换驱动器输出的电流。

12. 如权利要求11所述的亮度可变背光模块的亮度控制，其中，所述控制器还调控该定电流模式及定电压模式的时间。

13. 一种平板显式装置，其包含：

一液晶显示面板，以及

一背光模块，其包含：

至少一发光二极管；

一开关，其与该发光二极管电连接；

一定电压/定电流转换驱动器，其与该开关串联连接，包括：

一定电流驱动模块；

一定电压驱动模块；以及

一切换模块；

一感测电阻，电连接该至少一发光二极管与该定电压/定电流转换驱动器的信号馈入端；以及

一控制器，其分别与该开关及该定电压/定电流转换驱动器电连接，且该控制器以一开关控制信号来同步调控该开关及该定电压/定电流转换驱动器中的该切换模块与输出一电流值。

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