CN101510396A - 控制电路、背光模块及平面显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种控制电路，包含一第一感光单元、一第二感光单元、一遮光单元以及一差动放大单元。第一感光单元输出一第一感测信号。第二感光单元是邻设于第一感光单元，并输出一第二感测信号。遮光单元与第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入第二感光单元。差动放大单元与第一感光单元及第二感光单元电性连接，并依据第一感测信号及第二感测信号输出一控制信号。另外，本发明亦揭露一种背光模块及一平面显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制电路、背光模块及平面显示装置。
背景技术
由于液晶显示面板(Liquid Crystal Display panel，LCD panel)本身不发光，所以必须利用一背光模块来提供光源，以配合液晶显示面板的动作而显示画面。但由于外界光源的明暗程度会影响使用者观看画面的亮度感受，例如，当使用穿透式面板时，外界光源越强则背光模块必须提供较强的光源才能令使用者清楚的观看显示画面；反之，外界光源较弱时，则背光模块提供较弱的光源即可令使用者清楚的观看显示画面。而使用半穿透式面板时，当外界光源越强时，则需要减弱背光模块的光源强度以提供清楚的显示画面；相反地，当外界光源较弱时，则需要增强背光模块的光源强度方能提供清晰的显示画面。图5A显示穿透式面板的环境光亮度与背光亮度之间的关系，图5B显示半穿透式面板的环境光亮度与背光亮度之间的关系。因此，近来有业者使用外接光电二极管(photodiode)作为感测元件的方式以感测外界光源来控制背光模块的发光亮度。
承上所述，外接的光电二极管是依据外界光源的明暗程度而有不同输出信号，并藉由一控制单元以控制背光模块的发光亮度。但其缺点是除了需要增加光电二极管元件的额外费用外，也会因光电二极管长时间的使用而劣化以致于信号衰减，造成背光模块发出不适当的亮度而使平面显示装置无法让使用者看清显示画面。
为了减少成本，亦有人利用显示面板上的薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，TFT)作为感光元件，以侦测外界光源调整背光模块光源强度，但是显示面板上有许多无法预期的信号干扰现象，而且薄膜晶体管的临界电压值(threshold voltage)会随使用时间而飘移，因而造成信号判断上的问题。
因此，在成本的考虑下，如何克服控制亮度的感测元件受到噪声的干扰，而造成控制电路误判而发出不适当的控制信号，实属当前重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提出一种控制电路、背光模块及平面显示装置，其能够避免感测元件因噪声干扰而造成控制电路误判导致产生不适当的控制信号。
为达上述目的，本发明提出一种控制电路，其包含一第一感光单元、一第二感光单元、一遮光单元以及一差动放大单元。第一感光单元具有至少一第一光传感器，并输出一第一感测信号。第二感光单元，邻设于第一感光单元，并具有至少一第二光传感器，且输出一第二感测信号。遮光单元与第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入第二感光单元。差动放大单元与第一感光单元及第二感光单元电性连接，并依据第一感测信号及第二感测信号输出一控制信号。
为达上述目的，本发明提出一种背光模块，其包含一光源以及一控制电路。光源具有至少一发光单元，其与控制电路电性连接。控制电路具有一第一感光单元、一第二感光单元、一遮光单元以及一差动放大单元。第一感光单元具有至少一第一光传感器，并输出一第一感测信号。第二感光单元邻设于第一感光单元，并具有至少一第二光传感器，且输出一第二感测信号。遮光单元与第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入第二感光单元。差动放大单元与第一感光单元及第二感光单元电性连接，并依据第一感测信号及第二感测信号输出一控制信号，以控制发光单元的亮度。
为达上述目的，本发明提出一种平面显示装置，其包含一平面显示面板以及一背光模块，背光模块是与平面显示面板相对设置，并具有一光源以及一控制电路。光源具有至少一发光单元，其与控制电路电性连接。控制电路具有一第一感光单元、一第二感光单元、一遮光单元以及一差动放大单元。第一感光单元具有至少一第一光传感器，并输出一第一感测信号。第二感光单元，邻设于第一感光单元，并具有至少一第二光传感器，且输出一第二感测信号。遮光单元与第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入第二感光单元。差动放大单元与第一感光单元及第二感光单元电性连接，并依据第一感测信号及第二感测信号输出一控制信号，以控制背光模块发光单元的亮度。
承上所述，因依据本发明的控制电路、背光模块及平面显示装置，是利用两组感光单元，其中，一组无遮光单元覆盖，因此其所输出的信号为有照到外界光源的信号加上噪声；另一组感光单元是被遮光单元覆盖，因此其所输出的信号为没有照到外界光源的信号加上噪声。之后经由差动放大单元将噪声抵消，放大后所输出的控制信号则只与外界光源相关，而不受噪声所干扰。因此，不会造成控制电路误判而发出不适当的控制信号。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种平面显示装置的示意图；
图2为图1中控制电路的示意图；
图3为本发明控制背光模块的示意图；
图4为图1中控制电路的另一变化态样示意图；以及
图5A及图5B为不同面板的环境光亮度与背光亮度的关系示意图。
附图符号说明
1：平面显示装置
2：平面显示面板
21：显示区
3：背光模块
32：发光单元
33、33′：控制电路
331、331′：第一感光单元
332、332′：第二感光单元
333：遮光单元
334：差动放大单元
335：数字/模拟转换器
336：脉冲宽度调制控制器
Ds：模拟信号
Pwm：脉冲宽度调制信号
V1：第一感测信号
V2：第二感测信号
V0：控制信号
Vd：定电压值。
具体实施方式
以下请参照相关图式，说明本发明的控制电路、背光模块及平面显示装置。
请参照图1所示，依据本发明较佳实施例的一平面显示装置1，其包含一平面显示面板2以及一背光模块3。其中，背光模块3是与平面显示面板2相对设置，并具有一光源及一控制电路33。
平面显示面板2例如是一液晶显示面板，其具有一显示区21。背光模块3的光源具有至少一发光单元32，其可以包含一冷阴极荧光灯、一热阴极荧光灯、一发光二极管或一有机电激发光二极管。在本实施例中，发光单元32是以冷阴极荧光灯为例。另外，平面显示装置可以是一穿透式液晶显示装置或可为一半穿反液晶显示装置，在此并不加以限制其态样。
再者，请同时参照图1及图2所示，背光模块3的控制电路33与发光单元32电性连接，且控制电路33具有一第一感光单元331、一第二感光单元332、一遮光单元333以及一差动放大单元334。其中，第一感光单元331及第二感光单元332设置在显示区21的外围(或非显示区内)。
第一感光单元331输出一第一感测信号V1，第二感光单元332是邻设于第一感光单元331，且第二感光单元332输出一第二感测信号V2。在本实施例中，第一感光单元331具有多个的第一光传感器，第二感光单元332具有多个的第二光传感器，且各第一光传感器及各第二光传感器分别为一薄膜晶体管(如图2所示)，薄膜晶体管的栅极电性连接一固定电压值，以控制薄膜晶体管的电流值。另外，各薄膜晶体管可以是一低温多晶硅薄膜晶体管或一非晶硅薄膜晶体管。
在本实施例中，为了加强输出信号及避免有单一的光传感器容易受到外界干扰而影响其精确度，第一感光单元331具有多个并联的第一光传感器，而第二感光单元332具有多个并联的第二光传感器。
遮光单元333与第二感光单元332相对设置，以遮蔽发光单元32或环境光所发出的光线进入第二感光单元332。在本实施例中，遮光单元333是以液晶显示面板中的黑色矩阵(B1ack Matrix，BM)为例，当然遮光单元333亦可为其它形式(例如直接涂布在光传感器上)，以具有遮蔽光线的功能为优先考虑。
差动放大单元334与第一感光单元331及第二感光单元332电性连接，并依据第一感测信号V1及第二感测信号V2而输出一控制信号V0，以控制发光单元32的亮度。
在本实施例中，差动放大单元334的两个输入端是分别输入第一感测信号V1及第二感测信号V2。由于第二感测信号V2是由被遮光单元333覆盖的第二感光单元332所输出的，因此，其中并未包含任何光线的参数输出，而仅只有除了光线以外的参数(例如噪声的参数)。再经由差动放大单元334的动作之后将可以分离出噪声干扰的参数，而可依据较单纯的光线参数来输出控制信号V0。另外，因使用时间增加所造成的薄膜晶体管临界电压值(threshold voltage)的偏移值也可以藉由差动放大单元334的作动而互相抵消。
请参照图3所示，差动放大单元334输出的控制信号V0藉由数字/模拟转换器(Digital/Analog Converter，DAC)335转换为模拟信号Ds后，再经由脉冲宽度调制控制器(PWM controller)336调整模拟信号Ds的责任周期后输出脉冲宽度调制信号Pwm，藉此控制发光单元32的亮度。如此，背光模块3的亮度可以适时且精确地调整。
另外，值得一提的是，在不同的差动放大单元334中，可具有一反相器，其接收第一感测信号V1或第二感测信号V2并将其反相后输出。以第二感测信号V2经由反相器后输出为例，其输出的控制信号V0为：
V0＝Av(V1-V2)，其中Av为差动放大单元的放大倍数。
因此，将上述差动放大单元334的控制信号V0取代现有的光电二极管的输出信号，就可控制背光模块3的发光单元32发出适当的亮度。又，图2中的Vd可以为一定电压值或是一可调整信号周期的交流信号(如Pulse WidthModulation Signal)，藉由调整Vd可以避免薄膜晶体管因长时间输入高压而造成的效能改变(stress damage)所造成的影响。
另外，请参照图4所示为控制电路33′另一变化形式，与图2的控制电路33的不同在于将所有薄膜晶体管的栅极端另外连接一条控制线，藉此控制线输入一电压值，虽然此电压值可能会降低两组感光单元的对比值，但此方式可以更加方便地控制两组感光单元331′、332′的电流值。
综上所述，依据本发明的控制电路、背光模块及平面显示装置，是在平面显示面板的显示区的外围，以薄膜晶体管来制作两组感光单元，而其中一组被遮光单元所覆盖，再利用差动放大单元将两组感光单元所输出的感测信号中的噪声及信号衰减互相抵消，并经由放大后输出与外界光源明暗程度相关的控制信号，因此在不同的外界光源下都可使背光模块发出适当的光线亮度，使得穿透式或半穿反平面显示装置清楚显示影像画面，以避免感测亮度的感测元件受到噪声的干扰，而造成控制电路误判而发出不适当的控制信号，引此可以更精确地根据外界环境光调整背光模块亮度。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在本发明的申请专利范围中。
Claims (14)
1、一种控制电路，包含：
一第一感光单元，输出一第一感测信号；
一第二感光单元，邻设于该第一感光单元，并输出一第二感测信号；
一遮光单元，与该第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入该第二感光单元；以及
一差动放大单元，与该第一感光单元及该第二感光单元电性连接，并依据该第一感测信号及该第二感测信号输出一控制信号。
2、如权利要求1所述的控制电路，其中，该第一感光单元包含至少一第一光传感器，及/或该第二感光单元包含至少一第二光传感器，且该第一光传感器及/或该第二光传感器是一低温多晶硅薄膜晶体管或一非晶硅薄膜晶体管。
3、如权利要求1所述的控制电路，其中，该第一感光单元包含多个并联的第一光传感器，及/或该第二感光单元包含多个并联的第二光传感器。
4、如权利要求1所述的控制电路，其中，该差动放大单元包含一反相器，其是接收该第一感测信号或该第二感测信号并将其反相后输出。
5、一种背光模块，包含：
一光源，具有至少一发光单元；以及
一控制电路，与该发光单元电性连接，该控制电路具有：
一第一感光单元，输出一第一感测信号；
一第二感光单元，邻设于该第一感光单元，并输出一第二感测信号；
一遮光单元，与该第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入该第二感光单元；及
一差动放大单元，与该第一感光单元及该第二感光单元电性连接，并依据该第一感测信号及该第二感测信号输出一控制信号，以控制该发光单元的亮度。
6、如权利要求5所述的背光模块，其中，该第一感光单元包含至少一
第一光传感器，及/或该第二感光单元包含至少一第二光传感器，且该第一光传感器及/或该第二光传感器是一低温多晶硅薄膜晶体管或一非晶硅薄膜晶体管。
7、如权利要求5所述的背光模块，其中，该第一感光单元包含多个并联的第一光传感器，及/或该第二感光单元包含多个并联的第二光传感器。
8、如权利要求5所述的背光模块，其中，该差动放大单元包含一反相器，其接收该第一感测信号或该第二感测信号并将其反相后输出。
9、一种平面显示装置，包含：
一平面显示面板；以及
一背光模块，与该平面显示面板相对设置，该背光模块具有：
一光源，具有至少一发光单元；及
一控制电路，与该发光单元电性连接，该控制电路具有：
一第一感光单元，输出一第一感测信号；
一第二感光单元，邻设于该第一感光单元，并输出一第二感测信号；
一遮光单元，与该第二感光单元相对设置，以遮蔽光线进入该第二感光单元；及
一差动放大单元，与该第一感光单元及该第二感光单元电性连接，并依据该第一感测信号及该第二感测信号输出一控制信号，以控制该背光模块发光单元的亮度。
10、如权利要求9所述的平面显示装置，其中，该平面显示面板具有一显示区，该第一感光单元及/或该第二感光单元设置在该显示区外围。
11、如权利要求9所述的平面显示装置，其中，该第一感光单元包含至少一第一光传感器，及/或该第二感光单元包含至少一第二光传感器，且该第一光传感器及/或该第二光传感器是一低温多晶硅薄膜晶体管或一非晶硅薄膜晶体管。
12、如权利要求9所述的平面显示装置，其中，该第一感光单元包含多个并联的第一光传感器，及/或该第二感光单元包含多个并联的第二光传感器。
13、如权利要求9所述的平面显示装置，其中，该遮光单元是一黑色矩阵。
14、如权利要求9所述的平面显示装置，其中，该差动放大单元包含一反相器，其接收该第一感测信号或该第二感测信号并将其反相后输出。
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