CN101566322B

CN101566322B - 背光模组

Info

Publication number: CN101566322B
Application number: CN2008100926870A
Authority: CN
Inventors: 赵翰楀; 邹健龙
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2028-04-21
Also published as: CN101566322A

Abstract

本发明公开一种背光模组，包括多数个光源阵列、一电流调整电路以及一光源驱动电路，且所述光源阵列各自包括N个发光单元，N为大于1的整数。所述发光单元的第一端电性相互连接，且第i个发光单元的第二端电性连接至第i条电位切换线，i为整数且1≤i≤N。另一方面，电流调整电路会透过所述电位切换线，提供并控制每一光源阵列的电流。光源驱动电路则用以依序启动所述光源阵列。

Description

背光模组

技术领域

本发明是有关于一种光源模组，且特别是有关于一种背光模组。

背景技术

近年来，液晶显示器中的背光模组多采用具有寿命长、效率高以及对环境污染较低等特性的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为背光源。其中，发光二极管所发出的光源大小攸关于液晶显示器的显像品质，因此现今的产业技术皆着重于背光模组的设计。

图1绘示为现有背光模组的电路方块图。参照图1，现有背光模组100利用电压转换器110所产生的输出电压V_out来驱动发光二极管阵列120，其中发光二极管阵列120由多组发光二极管串列所构成。电流调整电路130则用以提供流经发光二极管阵列120的电流。此外，电流调整电路130会控制其内部开关SW₁₁～SW₁₄的导通状态，以更动电流源131～134于一预定时间内提供给每组发光二极管串列的平均电流。借此，电流调整电路130将可透过对开关SW₁₁～SW₁₄的控制，来调整发光二极管阵列120所产生的光源亮度。

另一方面，电压转换器110、发光二极管阵列120以及反馈补偿电路140构成一闭回路。其中，误差放大器141将每组发光二极管串列所产生的反馈电压V_fb1～V_fb4与参考电压V_ref进行比较，而电压控制器142则依据误差放大器141的比较结果而产生一控制信号S_ct。借此，电压转换器110将依据控制信号S_ct来调整输出电压V_out的电位。

然而，现有背光模组100在实际应用上，由于每组发光二极管串列的电流大小都必须透过一个开关与一个电流源来进行控制，因此当区域控制下显示画面的对比度提升时，现有背光模组100必须相对应地增加电流调整电路130中开关与电流源的个数。此时，现有背光模组100不仅会耗费庞大的功率消耗，并还会提升其内部电路的温度，进而降低其使用寿命。

发明内容

本发明提供一种背光模组，利用多数个光源阵列共用同一电流调整电路的方式，来降低其本身电路的功率消耗。

本发明提供一种背光模组，无须增加电流调整电路中开关与电流源的个数，就可相对应地提升显示画面的对比度。

本发明提出一种背光模组，包括多数个光源阵列、一电流调整电路以及一光源驱动电路，且所述光源阵列各自包括N个发光单元，N为大于1的整数。在此，N个发光单元的第一端电性相互连接，且第i个发光单元的第二端电性连接至第i条电位切换线，i为整数且1≤i≤N。换而言之，所述光源阵列电性连接N条电位切换线。

另一方面，电流调整电路会透过所述电位切换线，提供并控制流经每一光源阵列的电流。光源驱动电路则用以依序启动所述光源阵列。由于所述光源阵列透过N条电位切换线共用电流调整电路，因此背光模组的功率消耗将可有效地被降低，并进而提升其使用寿命。

在本发明的一实施例中，上述的光源驱动电路包括多数个第二开关与一电位控制电路。其中，所述第二开关的第一端用以接收一预设电压，且光源驱动电路会在一画面周期内依序导通所述第二开关。电位控制电路则用以产生预设电压，并每隔一调光时间就调整一次预设电压的电位，以致使预设电压的电位在多数个特定电位中择一切换。

本发明另提出一种背光模组，包括一光源驱动电路、多数个光源阵列以及一电流调整电路，且所述光源阵列各自包括N个发光单元，N为大于1的整数。在此，光源驱动电路用以依序产生多数个驱动脉冲。所述光源阵列则用以依据该些驱动脉冲而逐一被驱动。

此外，所述发光单元的第一端电性相互连接，以接收所述驱动脉冲之其一，且第i个发光单元的第二端电性连接至第i条电位切换线，i为整数且1≤i≤N。电流调整电路则透过所述电位切换线，提供并控制流经每一光源阵列的电流。值得注意的是，所述光源阵列透过N条电位切换线共用电流调整电路，因此背光模组的功率消耗将可有效地被降低，并进而提升其使用寿命。

在本发明的一实施例中，上述光源驱动电路包括多数个第二开关以及一电位控制电路。所述第二开关的第一端用以接收一预设电压。光源驱动电路用以在一画面周期内依序导通所述第二开关，以致使所述第二开关的第二端依序提供所述驱动脉冲。此外，电位控制电路用以产生一预设电压，并每隔一调光时间就调整一次预设电压的电位，以致使预设电压的电位在多数个特定电位中择一切换。

在上述光源驱动电路的一实施例中，所述发光单元分别由一发光二极管串列所构成。此外，光源驱动电路每隔一扫描时间就导通所述第二开关之其一，且所述调光时间为所述画面周期或是所述扫描时间的整数倍。

本发明因是利用依序启动多数个光源阵列的方式，将多数个光源阵列共用同一电流调整电路。借此，当区域控制下显示画面的对比度提升时，背光模组将无需相对应地增加电流调整电路中开关与电流源的个数。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示为现有背光模组的电路方块图。

图2绘示为依据本发明一实施例的背光模组的电路方块图。

图3绘示为用以说明图2实施例的发光单元的内部架构图。

图4绘示为用以说明图2实施例的波形时序图。

图5绘示为用以说明图2实施例的另一波形时序图。

图6绘示为用以说明图2实施例的又一波形时序图。

主要元件符号说明：

100：现有背光模组

110：电压转换器

120、220：发光二极管阵列

130：电流调整电路

131～134：电流源

140：反馈补偿电路

141：误差放大器

142：电压控制器

200：背光模组

211～213：光源阵列

230：光源驱动电路

231：电位控制电路

UA₁～UA_N、UB₁～UB_N、UC₁～UC_N：发光单元

SL₁～SL_N：电位切换线

SW₁₁～SW₁₄、SWA₁～SWA_N、SWB₁～SWB₃、SWC₁～SWC₃：开关

D₁～D₃：二极管

CS₁～CS_N：电流源

LED₁～LED₅：发光二极管

V_fb1～V_fb4：反馈电压

V_ref：参考电压

V_out：输出电压

S_ct：控制信号

PU₁～PU₃：驱动脉冲

V_pre：预设电压

LV₁～LV₃：特定电位

VB₁～VB₃、VC₁～VC₃：控制信号

I₁～I_N：电流

PV₁₁～PV₁₃、PV₂₁～PV₂₃：电压脉冲

PI₁～PI₃：电流脉冲

T_F：画面周期

T_p：工作周期

T₄₁：调光时间

T₄₂：扫描时间

具体实施方式

图2绘示为依据本发明一实施例的背光模组的电路方块图。参照图2，背光模组200包括多数个光源阵列211～213、电流调整电路220以及光源驱动电路230。其中，每一光源阵列211～213又各自包括N个发光单元，N为大于1的整数。举例来说，光源阵列211包括N个发光单元UA₁～UA_N，光源阵列212包括N个发光单元UB₁～UB_N，而光源阵列213则包括N个发光单元UC₁～UC_N。

针对光源阵列211的内部架构来看，发光单元UA₁～UA_N的第一端电性相互连接。此外，发光单元UA₁的第二端电性连接至电位切换线SL₁、发光单元UA₂的第二端电性连接至电位切换线SL₂、发光单元UA₃的第二端电性连接至电位切换线SL₃...，以此类推，发光单元UA_N的第二端电性连接至电位切换线SL_N。换而言之，光源阵列211中的第i个发光单元UA_i的第二端电性连接至第i条电位切换线SL_i，其中i为整数且1≤i≤N。

相似地，在光源阵列212的内部架构中，发光单元UB₁～UB_N的第一端电性相互连接。此外，发光单元UB₁的第二端电性连接至电位切换线SL₁、发光单元UB₂的第二端电性连接至电位切换线SL₂、发光单元UB₃的第二端电性连接至电位切换线SL₃...，以此类推，发光单元UB_N的第二端电性连接至电位切换线SL_N。换而言之，光源阵列212中的第i个发光单元UB_i的第二端也电性连接至第i条电位切换线SL_i。

再者，参照图2并依据光源阵列211与212的内部架构来看，也可类推出，光源阵列213中的第i个发光单元UC_i的第二端也电性连接至第i条电位切换线SL_i，且发光单元UC₁～UC_N的第一端电性相互连接。换而言之，光源阵列211～213都电性连接至相同的N条电位切换线SL₁～SL_N。此外，电流调整电路220电性连接至电位切换线SL₁～SL_N。光源驱动电路230则电性连接至每一光源阵列211～213的发光单元的第一端，也就是发光单元UA₁～UA_N、UB₁～UB_N与UC₁～UC_N的第一端都电性连接至光源驱动电路230。

在整体操作上，光源驱动电路230会依序输出分别与光源阵列211～213相对应的多数个驱动脉冲PU₁～PU₃。当光源阵列211～213接收到所对应的驱动脉冲PU₁～PU₃后，其将被驱动而产生光源。换而言之，光源驱动电路230会依序启动光源阵列211～213，以致使光源阵列211～213依序产生光源。此外，电流调整电路220会提供并控制流经光源阵列211～213的电流，以致使光源阵列211～213的平均电流产生变化。

值得注意的是，在本实施例中，光源驱动电路230会调整驱动脉冲PU₁～PU₃的电压电位，以控制光源阵列211～213所发出的光源。换而言之，背光模组200可以透过光源驱动电路230或/及电流调整电路220来达到调光的机制。此外，发光单元UA₁～UA_N、UB₁～UB_N与UC₁～UC_N分别由一发光二极管串列所构成。举例来说，如图3所示，发光单元UA₁包括多数个发光二极管LED₁～LED₅，其中发光二极管LED₁～LED₅电性相互串接而构成一发光二极管串列。

为了让熟习此技术者能更了解本实施例的精神，以下将针对电流调整电路220与光源驱动电路230的内部架构作更进一步的说明。

请继续参照图2，电流调整电路220包括N个开关SWA₁～SWA_N与N个电流源CS₁～CS_N。其中，开关SWA₁的第一端电性连接至电位切换线SL₁，且其第二端电性连接至电流源CS₁的第一端。再者，开关SWA₂的第一端电性连接至电位切换线SL₂，且其第二端电性连接至电流源CS₂的第一端。以此类推，开关SWA_N的第一端电性连接至电位切换线SL_N，且其第二端电性连接至电流源CS_N的第一端。换而言之，第i个开关SWA_i的第一端电性连接至第i条电位切换线，且其第二端电性连接至第i个电流源CS_i的第一端。此外，电流源CS₁～CS_N的第二端则电性连接至接地端。

在整体作动上，电流调整电路220会切换开关SWA₁～SWA_N的导通状态，以更动电流源CS₁～CS_N于一预定时间内提供给每个发光单元的平均电流。换而言之，电流调整电路220会借由对开关SWA₁～SWA_N的控制，来调整光源阵列211～213的平均电流的大小。因此，背光模组200可透过电流调整电路220来达到调光的机制。

值得注意的是，光源阵列211～213都电性连接至电位切换线SL₁～SL_N，也就是说，光源阵列211～213是共用电流调整电路220中的开关SWA₁～SWA_N与电流源CS₁～CS_N。因此，当区域控制下显示画面的对比度提升时，背光模组200无需相对应地增加电流调整电路220中开关与电流源的个数。换而言之，与现有技术相较之下，本实施例将有效地降低背光模组的功率消耗，进而提升其电路性能与使用寿命。

请继续参照图2，光源驱动电路230包括多数个开关SWB₁～SWB₃与电位控制电路231。其中，开关SWB₁～SWB₃分别与光源阵列211～213相对应，且开关SWB₁～SWB₃的第一端用以接收一预设电压V_pre。开关SWB₁的第二端电性连接至所对应的光源阵列211中发光单元UA₁～UA_N的第一端。开关SWB₂的第二端电性连接至所对应的光源阵列212中发光单元UB₁～UB_N的第一端。相似地，开关SWB₃的第二端电性连接至所对应的光源阵列213中发光单元UC₁～UC_N的第一端。

在整体作动上，光源驱动电路230会在一画面周期T_F内依序导通开关SWB₁～SWB₃，以依序产生驱动脉冲PU₁～PU₃。另一方面，电位控制电路231用以产生预设电压V_pre，并每隔一调光时间T₄₁就调整一次预设电压V_pre的电位，以致使预设电压V_pre的电位在多数个特定电位LV₁～LV₃中择一切换。借此，驱动脉冲PU₁～PU₃的电压电位将随着预设电压V_pre的电位的变动而产生变动。换而言之，电位控制电路231会借由对预设电压V_pre的电位的控制，来调整光源阵列211～213的平均电流的大小。因此，背光模组200也可透过光源驱动电路230达到调光的机制。

更进一步来看，电位控制电路231包括多数个二极管D₁～D₃与多数个开关SWC₁～SWC₃。其中，二极管D₁～D₃分别与特定电位LV₁～LV₃相对应，且二极管D₁～D₃的阳极端电性连接至所对应的特定电位。此外，开关SWC₁～SWC₃也分别与二极管D₁～D₃相对应，且开关SWC₁～SWC₃的第一端电性连接至所对应的二极管的阴极端，而开关SWC₁～SWC₃的第二端则电性连接至开关SWB₁～SWB₃的第一端。

在此，二极管D₁～D₃用以限定开关SWC₁～SWC₃在导通时所形成的电流方向。另一方面，电位控制电路231会每隔一调光时间T₄₁就导通开关SWC₁～SWC₃之其一，以致使预设电压V_pre的电位每隔一调光时间T₄₁就变动一次。值得注意的是，倘若光源驱动电路230会在一画面周期T_F中每隔一扫描时间T₄₂就导通开关SWB₁～SWB3之其一，则熟习此技术者可将调光时间T₄₁设定为画面周期T_F或是扫描时间T₄₂的整数倍。

举例来说，图4绘示为用以说明图2实施例的波形时序图，其中I₁～I_N分别标示为流经电位切换线SL₁～SL_N的电流，VB₁～VB₃分别标示为用以控制开关SWB₁～SWB₃的控制信号，而VC₁～VC₃则分别标示为用以控制开关SWC₁～SWC₃的控制信号。在此，开关SWC₁会依据控制信号VC₁中的电压脉冲PV₁₁而导通其两端，以此类推开关SWC₂～SWC₃与电压脉冲PV₁₂～PV₁₃的操作机制。相对地，开关SWB₁也会依据控制信号VB₁中的电压脉冲PV₂₁而导通其两端，以此类推开关SWB₂～SWB₃与电压脉冲PV₂₂～PV₂₃的操作机制。

在图4实施例中，背光模组200是利用光源驱动电路230与电流调整电路220来达到调光的机制，其中光源驱动电路230用以调整电流I₁中电流脉冲PI₁～PI₃的电流电位，而电流调整电路220则用以调整电流脉冲PI₁～PI₃的宽度。值得注意的是，由于调光时间T₄₁为1倍的扫描时间T₄₂，因此每当光源驱动电路230切换一次开关SWB₁～SWB₃的导通状态，电位控制电路231就会对应地调整一次预设电压V_pre的电位。相对地，电流脉冲PI₁～PI₃的电流电位每隔一调光时间T₄₁就会更动一次。另一方面，电流调整电路220会配合光源驱动电路230的扫描机制来控制电流脉冲PI₁～PI₄的宽度，以致使电流I₁的工作周期T_p等同于扫描时间T₄₂。以此类推，光源驱动电路230与电流调整电路220对电流I₂～I₃所形成的操作机制。

再者，图5与图6分别绘示为用以说明图2实施例的另一波形时序图。与图4实施例相似地，在图5与图6实施例中，背光模组200也都是利用光源驱动电路230与电流调整电路220来达到调光的机制。然而，与图4实施例不同的是，在图5实施例中，调光时间T₄₁为2倍的扫描时间T₄₂，也就是说，每当开关SWB₁～SWB₃的导通状态被切换2次后，电位控制电路231就会对应地调整一次预设电压V_pre的电位。因此，电流I₁～I₃中电流脉冲的电流电位每隔2倍的扫描时间T₄₂就会更动一次。然而，在电流调整电路220的控制下，电流I₁～I₃的工作周期T_p依旧等同于扫描时间T₄₂。

再者，在图6实施例中，调光时间T₄₁为1倍的画面周期T_F，也就是说，每当开关SWB₁～SWB₃依序被导通一次后，电位控制电路231就会对应地调整一次预设电压V_pre的电位。因此，电流I₁～I₃中电流脉冲的电流电位每隔一画面周期T_F就会更动一次。然而，在电流调整电路220的控制下，电流I₁～I₃的工作周期T_p依旧等同于扫描时间T₄₂。

综上所述，本发明是利用依序启动多数个光源阵列的方式，将多数个光源阵列共用同一电流调整电路。借此，当区域控制下显示画面的对比度提升时，背光模组将无需相对应地增加电流调整电路中开关与电流源的个数。换而言之，本发明将有效地降低背光模组的功率消耗，进而提升其电路性能与使用寿命。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种背光模组，包括：

多数个光源阵列，每一该些光源阵列电性连接至N条电位切换线，且该些光源阵列各自包括：

N个发光单元，该些发光单元的第一端电性相互连接，且第i个发光单元的第二端电性连接至第i条电位切换线，其中N为大于1的整数，i为整数且1≤i≤N；

一电流调整电路，电性连接至该些电位切换线，用以提供并控制流经该些光源阵列的电流；以及

一光源驱动电路，电性连接至每一该些光源阵列的该些发光单元的第一端，用以依序启动该些光源阵列。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，该电流调整电路包括：

N个第一开关，其中第i个第一开关的第一端电性连接至第i条电位切换线，且该电流调整电路会切换该些第一开关的导通状态，以调整该些光源阵列的平均电流的大小；以及

N个电流源，其中第i个电流源的第一端电性连接至第i个第一开关的第二端，且该些电流源的第二端电性连接至接地端。

3.如权利要求1所述的背光源组，其特征在于，该光源驱动电路包括：

多数个第二开关，分别与该些光源阵列相对应，该些第二开关的第一端用以接收一预设电压，该些第二开关的第二端电性连接至所对应的光源阵列中该些发光单元的第一端，其中该光源驱动电路在一画面周期内依序导通该些第二开关；以及

一电位控制电路，用以产生该预设电压，并每隔一调光时间就调整一次该预设电压的电位，以致使该预设电压的电位在多数个特定电位中择一切换。

4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，该电位控制电路包括：

多数个二极管，分别与该些特定电位相对应，其中该些二极管的阳极端电性连接至所对应的特定电位；以及

多数个第三开关，分别与该些二极管相对应，该些第三开关的第一端电性连接至所对应的二极管的阴极端，该些第三开关的第二端电性连接至该些第二开关的第一端，其中，该电位控制电路每隔该调光时间就导通该些第三开关之其一。

5.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，该调光时间为该画面周期的整数倍。

6.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，该光源驱动电路每隔一扫描时间就导通该些第二开关之其一，且该调光时间为该扫描时间的整数倍。

7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，该些发光单元分别由一发光二极管串列所构成。

8.一种背光模组，包括：

一光源驱动电路，用以依序产生多数个驱动脉冲；

多数个光源阵列，电性连接至该光源驱动电路与N条电位切换线，用以依据该些驱动脉冲而逐一被驱动，其中N为大于1的整数，且该些光源阵列各自包括：

N个发光单元，其中该些发光单元的第一端电性相互连接，以接收该些驱动脉冲之其一，且第i个发光单元的第二端电性连接至第i条电位切换线，i为整数且1≤i≤N；以及

一电流调整电路，电性连接至该些电位切换线，用以提供并控制流经该些光源阵列的电流。

9.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，该电流调整电路包括：

10.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，该光源驱动电路包括：

多数个第二开关，该些第二开关的第一端用以接收一预设电压，该些第二开关的第二端用以提供该些驱动脉冲，其中该光源驱动电路在一画面周期内依序导通该些第二开关；以及

11.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，该电位控制电路包括：

多数个第三开关，分别与该些二极管相对应，该些第三开关的第一端电性连接至所对应的二极管的阴极端，该些第三开关的第二端电性连接至该些第二开关的第一端，

其中，该电位控制电路每隔该调光时间就导通该些第三开关之其一。

12.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，该调光时间为该画面周期的整数倍。

13.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，该光源驱动电路每隔一扫描时间就导通该些第二开关之其一，且该调光时间为该扫描时间的整数倍。

14.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，该些发光单元分别由一发光二极管串列所构成。

15.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于，该光源驱动电路还用以调整该些驱动脉冲的电压电位，以控制该些光源阵列所发出的光源。