CN103280203B - Led背光驱动电路、液晶显示装置和一种驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED背光驱动电路、液晶显示装置和一种驱动方法。所述LED背光驱动电路包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，所述背光驱动电路还包括与电源模块耦合的切换模块、M个并联设置的灯组，每个灯组包括至少两串并联设置的LED灯条；所述每串LED灯条的输入端耦合到所述切换模块；所述恒流驱动模块包括多个与所述LED灯条输出端耦合的调光通道，所述每个调光通道连接有M串LED灯条，同一调光通道连接的LED灯条分别属于不同的灯组；同一串LED灯条只耦合到一个调光通道；在同一时间段只有一个灯组通过切换模块耦合到所述电源模块；所述M为正整数。本发明在提高对比度的同时降低硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体的说，涉及一种LED背光驱动电路、液晶显示装置和一种驱动方法。
背景技术
很多电子产品都会带有显示装置，判断不同显示装置的优劣有很多指标，其中对比度(ContrastRatio，以下简称CR)是一个很重要的参数，对比度越高，画面越生动，显示的色彩也越丰富。一般的显示装置会把显示灰阶分成255个等级，CR等于255灰阶亮度与0灰阶亮度的比值，公式如下：
CR=255灰阶的亮度/0灰阶的亮度
对于TFT-LCD来说，255灰阶亮度受背光最大亮度、玻璃穿透率等因素的限制，不容易调高；而降低0灰阶的亮度，则可以通过局部调光（localdimming）的方式来实现。
目前背光的局部调光控制方式，主要有两种：
a.左右侧边式背光的局部调光，优点是成本适中，缺点是分区数量较少，通常为2×6和2×8区；
b.直下式背光的局部调光，优点是分区数量多，效果较好，缺点是成本与分区数成正比；
通常背光的分区数量是由驱动LED灯条的背光驱动模块的调光通道数决定的，以16区背光为例，需要16个调光通道的背光驱动模块，或者通过多颗背光驱动模块级联得到，对于大尺寸的液晶面板，直下式背光的分区数更多，这就需要更多调光通道的背光驱动模块，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高对比度、低成本的LED背光驱动电路、液晶显示装置和一种驱动方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种LED背光驱动电路，包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，所述背光驱动电路还包括与电源模块耦合的切换模块、M个并联设置的灯组，
每个灯组包括至少两串并联设置的LED灯条；所述每串LED灯条的输入端耦合到所述切换模块；
所述恒流驱动模块包括多个与所述LED灯条输出端耦合的调光通道，所述每个调光通道连接有M串LED灯条，同一调光通道连接的LED灯条分别属于不同的灯组；同一串LED灯条只耦合到一个调光通道；
在同一时间段只有一个灯组通过切换模块耦合到所述电源模块；
所述M为正整数。
每个灯组的灯条数可以一样，这样每个调光通道连接的LED灯条的串数也一样，这样无论是驱动哪个灯组，都可以采用同样的驱动方式来控制，设计简单方便；当然在实际应用中LED灯条的总数有可能不能均分，每个灯组的LED灯条数量也可以不相等，只需要根据不同的灯组单独设计相应的驱动方式即可。
进一步的，所述切换模块包括M个并联的切换可控开关，所述每个切换可控开关的输入端耦合到电源模块；输出端各自连接一个灯组，同一时间段只有一个切换可控开关导通。此为一种具体的切换模块电路，采用切换可控开关来控制灯组与电源的连接，方案简单，成本较低。
进一步的，所述调光通道包括串接在所述灯组的输出端和LED背光驱动电路接地端的调光可控开关，所述恒流驱动模块包括与所述调光可控开关耦合的控制单元。此为一种具体的调光通道的电路结构。
进一步的，所述恒流驱动模块还包括控制所述切换可控开关导通或关断的切换通道。现有的一个N通道的恒流驱动芯片只能驱动N串LED灯条；而本技术方案中，一个N通道的恒流驱动芯片可以驱动M×（N-M）串灯条。仍然以18通道的恒流驱动芯片为例，在现有技术中，只能驱动18串LED灯条，采用本技术方案，假设LED灯条分成两个灯组，那么同样的恒流驱动芯片可以驱动2×（18-2）=32串的LED灯条，驱动串数增加了1.78倍。因此，无须增加额外的监控电路，就能显著提升单个恒流驱动芯片驱动LED灯条的串数，有利于节约硬件成本。
进一步的，所述灯组包括第一灯组和第二灯组，所述切换可控开关包括与第一灯组耦合的第一切换可控开关，与第二灯组耦合的第二切换可控开关，所述切换通道包括第一控制开关和第二控制开关；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻串接在所述第一切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻一端耦合到所述第一切换可控开关的控制端，另一端通过所述第一控制开关接地；所述第三电阻串接在所述第二切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻一端耦合到所述第二切换可控开关的控制端，另一端通过所述第二控制开关接地。此为一种两个灯组并联的技术方案，两个灯组对应两个切换可控开关，每个切换可控开关各占用一个切换通道，互相不影响，可靠性高。
进一步的，所述灯组包括第一灯组和第二灯组，所述切换可控开关包括与第一灯组耦合的第一切换可控开关，与第二灯组耦合的第二切换可控开关，所述第一切换可控开关和第二切换可控开关耦合到同一个切换通道；所述第一切换可控开关高电平导通；所述第二切换可控开关低电平导通，所述切换通道包括控制开关；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻串接在所述第一切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻一端耦合到所述第一切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地；所述第三电阻串接在所述第二切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻一端耦合到所述第二切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地。此为一种两个灯组并联的技术方案，两个灯组对应两个切换可控开关，两个切换可控开关动作逻辑相反，可以共用一个切换通道，可以减少切换通道，降低硬件成本。
进一步的，所述切换模块包括与所述切换可控开关耦合的延迟切换单元，所述当前灯组关断后所述延迟切换单元在预设的延迟时间内输出所有切换可控开关的关断信号，然后再驱动下一个灯组对应的切换可控开关导通。通过延迟切换单元可以在相邻两个灯组切换的时候增加一个死区，在这个死区内所有的灯组都熄灭，过了这个死区的时间段以后再驱动下一个灯组，这样就能在当前灯组完全熄灭后再驱动下一个灯组，避免两个灯组同时点亮，提高切换的可靠性。
进一步的，所述恒流驱动模块还包括与控制单元耦合的、用于增大LED灯条电流的电流补偿单元。由于恒流驱动模块的调光通道连接有N串LED灯条，在总时间不变的前提下，每串LED灯条的导通时间缩短了N倍，即LED灯条的亮度会降低，因此通过电流补偿单元可以通过增大电源模块的输出电压或增大LED灯条的电流占空比等方式来增加流过LED灯条的电流，补偿LED灯条的亮度损失。
一种液晶显示装置，包括本发明所述的LED背光驱动电路。
一种LED背光驱动电路的驱动方法，所述LED背光驱动电路包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，所述驱动方法包括
A、以N条并联的灯条为单位，设置M个并联的灯组；
B、将M串LED灯条连接到同一个恒流驱动模块的调光通道；M串LED灯条分别属于不同的灯组；
C、在同一时间段控制一个灯组与电源模块耦合；
D、在一个灯组的导通时间内，控制恒流驱动模块的调光通道导通；
所述M为正整数。
本发明将LED灯条进行了分组，形成M个灯组，每个灯组有多串LED灯条（设为N串），然后通过切换模块将灯组耦合到电源模块，切换模块控制在同一时间段只有一个灯组跟电源模块直接连接，在该时间段内，恒流驱动模块只需要驱动N串LED灯条；同样的，当切换到下一个灯组的时候，恒流驱动模块也只需要驱动N串LED灯条，这样不同灯组的LED灯条就可以共用恒流驱动模块的调光通道，恒流驱动模块驱动M*N串LED灯条只需要N个调光通道即可，因此采用本发明的技术方案分区数没有减少，但减少了调光通道，这样就可以在提高对比度的同时降低硬件成本。
附图说明
图1是本发明LED背光驱动电路的原理示意图；
图2是本发明实施例一LED背光驱动电路的原理示意图；
图3是本发明实施例二LED背光驱动电路的原理示意图；
图4是本发明实施例二LED背光驱动电路的驱动波形示意图；
图5是本发明实施例三LED背光驱动电路的驱动方法示意图。
其中：1、LED背光驱动电路；10、电源模块；20、灯组；21、第一灯组；22、第二灯组；23、LED灯条；30、恒流驱动模块；31、调光通道；32、调光可控开关；33、控制单元；34、电流补偿单元；40、切换模块；41、延迟切换单元；42、切换可控开关；50、切换通道。
具体实施方式
本发明公开一种液晶显示装置，液晶显示装置包括LED背光驱动电路。如图1所示，LED背光驱动电路1包括电源模块10、LED灯条23，以及驱动LED灯条23的恒流驱动模块30，背光驱动电路1还包括与电源模块10耦合的切换模块40、M个并联设置的灯组20，每个灯组20包括至少两串并联设置的LED灯条23；每串LED灯条23的输入端耦合到切换模块40；恒流驱动模块30包括多个与LED灯条23输出端耦合的调光通道31，每个调光通道31连接有M串LED灯条23，同一调光通道31连接的LED灯条23分别属于不同的灯组；同一串LED灯条23只耦合到一个调光通道31；在同一时间段只有一个灯组通过切换模块耦合到电源模块。其中M为正整数。
每个灯组的灯条数可以一样，这样每个调光通道连接的LED灯条的串数也一样，这样无论是驱动哪个灯组，都可以采用同样的驱动方式来控制，设计简单方便；当然在实际应用中LED灯条的总数有可能不能均分，每个灯组的LED灯条数量也可以不相等，只需要根据不同的灯组单独设计相应的驱动方式即可。
本发明将LED灯条进行了分组，形成M个灯组，每个灯组有多串LED灯条（设为N串），然后通过切换模块将灯组耦合到电源模块，切换模块控制在同一时间段只有一个灯组跟电源模块直接连接，在该时间段内，恒流驱动模块只需要驱动N串LED灯条；同样的，当切换到下一个灯组的时候，恒流驱动模块也只需要驱动N串LED灯条，这样不同灯组的LED灯条就可以共用恒流驱动模块的调光通道，恒流驱动模块驱动M*N串LED灯条只需要N个调光通道即可，因此采用本发明的技术方案分区数没有减少，但减少了调光通道，这样就可以在提高对比度的同时降低硬件成本。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
如图2所示，切换模块40包括M个并联的切换可控开关42，每个切换可控开关42的输入端耦合到电源模块10；输出端各自连接一个灯组20，同一时间段只有一个切换可控开关42导通。切换模块40还包括与切换可控开关42耦合的延迟切换单元41，当前灯组20关断后延迟切换单元41在预设的延迟时间内输出所有切换可控开关42的关断信号，然后再驱动下一个灯组20对应的切换可控开关42导通。
切换模块40采用切换可控开关42来控制灯组20与电源的连接，方案简单，成本较低。通过延迟切换单元41可以在相邻两个灯组20切换的时候增加一个死区，在这个死区内所有的灯组20都熄灭，过了这个死区的时间段以后再驱动下一个灯组20，这样就能在当前灯组20完全熄灭后再驱动下一个灯组20，避免两个灯组20同时点亮，提高切换的可靠性。
调光通道31包括串接在灯组20的输出端和LED背光驱动电路1接地端的调光可控开关32，恒流驱动模块30包括与调光可控开关32耦合的控制单元33。恒流驱动模块30还包括与控制单元33耦合的、用于增大LED灯条23电流的电流补偿单元34。由于恒流驱动模块30的调光通道31连接有N串LED灯条23，在总时间不变的前提下，每串LED灯条23的导通时间缩短了N倍，即LED灯条23的亮度会降低，因此通过电流补偿单元34可以通过增大电源模块10的输出电压或增大LED灯条23的电流占空比等方式来增加流过LED灯条23的电流，补偿LED灯条23的亮度损失。
恒流驱动模块30还包括控制切换可控开关42导通或关断的切换通道50。切换通道50可以利用现有恒流驱动芯片的调光可控开关32来实现，即将恒流驱动芯片的M个调光通道31定义为切换通道50，调光可控开关32定义为切换模块40的切换可控开关42，然后通过恒流驱动模块30的控制单元33来驱动切换可控开关42的导通和关断。
采用恒流驱动芯片来控制切换可控开关42的技术方案，这样无须增加额外的监控电路，实现方式简单，有利于节约硬件成本。
本实施方式也可以进行全局调光（globaldimming），只要通过控制切换可控开关的占空比就能实现。
实施例二
参见图3本实施方式是基于两个灯组的技术方案，灯组包括第一灯组21和第二灯组22，相应的，切换可控开关包括与第一灯组21耦合的第一切换可控开关Qy1，与第二灯组22耦合的第二切换可控开关Qy2，切换通道包括第一控制开关Q1和第二控制开关Q2；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第一电阻R1串接在所述第一切换可控开关Qy1的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻R2一端耦合到所述第一切换可控开关Qy1的控制端，另一端通过所述第一控制开关Q1接地；所述第三电阻R3串接在所述第二切换可控开关Qy2的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻R4一端耦合到所述第二切换可控开关Qy2的控制端，另一端通过所述第二控制开关Q2接地。控制单元通过延迟切换单元耦合到第一控制开关Q1和第二控制开关Q2的控制端。
本发明也可以不用延迟切换单元，控制单元（图3未示出，参见图2）直接控制第一切换可控开关Qy1和第二切换可控开关Qy2导通和关断。
假设恒流驱动芯片有18个通道，将这18个通道分为两组，一组定义切换通道Gy1、Gy2；另一组定义为调光通道Gx1～Gx16，分别用于驱动上图中的MOS管Qy1、Qy2和Qx1～Qx16；由Qy1和Qx1控制的区块命名为Y1X1，由Qy2和Qx16控制的区块命名为Y2X16，依此类推，则背光可被划分为32个分区，如下表所示：
| Y1X1 | Y1X2 | Y1X3 | Y1X4 |
| Y1X5 | Y1X6 | Y1X7 | Y1X8 |
| Y1X9 | Y1X10 | Y1X11 | Y1X12 |
| Y1X13 | Y1X14 | Y1X15 | Y1X16 |
| Y2X1 | Y2X2 | Y2X3 | Y2X4 |
| Y2X5 | Y2X6 | Y2X7 | Y2X8 |
| Y2X9 | Y2X10 | Y2X11 | Y2X12 |
| Y2X13 | Y2X14 | Y2X15 | Y2X16 |
采用分时多工的原理，Gy1和Gy2输出频率Fy（120hz），占空比Dy（50%）；Gx1～Gx16，输出频率Fx（240Hz），占空比Dxn（Dxn的大小取决于画面的亮度需求，演算法由背光驱动电路的时序来决定）；波形如下图4所示。这样在原本18通道的恒流驱动模块的基础上构建32区控制模式，区域数增加1.78倍，无须增加额外的监控电路，就能显著提升单个恒流驱动芯片驱动LED灯条的串数，而硬件成本0增加。
考虑各分区实际点亮时间缩短，Y1X1区域实际占空比=Dy1XDx1=22.5%，仅为需求亮度45%的一半，可通过实施例一的电流补偿模块来提高LED电流进行亮度补偿；在Gy1和Gy2切换的间隙可以留1%的死区，避免相邻两区同时点亮。
本实施方式也可以进行全局调光（globaldimming），只要通过控制Gy1和Gy2的占空比Dy就能实现。
本实施方式中，两个灯组对应两个切换可控开关，每个切换可控开关各占用一个切换通道，互相不影响，可靠性高。
当然，两个切换可控开关也可以通过一个切换通道来实现，其中第一切换可控开关Qy1高电平导通；第二切换可控开关Qy2低电平导通，两个切换可控开关动作逻辑相反。具体来说，切换通道包括控制开关；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻串接在所述第一切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻一端耦合到所述第一切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地；所述第三电阻串接在所述第二切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻一端耦合到所述第二切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地。共用一个切换通道可以减少切换通道，即恒流驱动模块的输出引脚，降低硬件成本。
实施例三
如图5所示，本发明还公开一种LED背光驱动电路的驱动方法，LED背光驱动电路包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，驱动方法包括
A、以N条并联的灯条为单位，设置M个并联的灯组；
B、将M串LED灯条连接到同一个恒流驱动模块的调光通道；M串LED灯条分别属于不同的灯组；
C、在同一时间段控制一个灯组与电源模块耦合；
D、在一个灯组的导通时间内，控制恒流驱动模块的调光通道导通；
M为正整数。
步骤C中，可以在相邻两个灯组切换的时候增加一个死区，在这个死区内所有的灯组都熄灭，过了这个死区的时间段以后再驱动下一个灯组，这样就能在当前灯组完全熄灭后再驱动下一个灯组，避免两个灯组同时点亮，提高切换的可靠性。
步骤D中，由于恒流驱动模块的调光通道连接有N串LED灯条，在总时间不变的前提下，每串LED灯条的导通时间缩短了N倍，即LED灯条的亮度会降低，因此可以通过增大电源模块的输出电压或增大LED灯条的电流占空比等方式来增加流过LED灯条的电流，补偿LED灯条的亮度损失。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种LED背光驱动电路，包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，其特征在于，所述背光驱动电路还包括与电源模块耦合的切换模块、M个并联设置的灯组，
每个灯组包括至少两串并联设置的LED灯条；所述每串LED灯条的输入端耦合到所述切换模块；
所述恒流驱动模块包括多个与所述LED灯条输出端耦合的调光通道，所述每个调光通道连接有M串LED灯条，同一调光通道连接的LED灯条分别属于不同的灯组；同一串LED灯条只耦合到一个调光通道；在同一时间段只有一个灯组通过切换模块耦合到所述电源模块；所述M为正整数；
所述切换模块包括M个并联的切换可控开关，所述每个切换可控开关的输入端耦合到电源模块；输出端各自连接一个灯组，同一时间段只有一个切换可控开关导通；
所述切换模块包括与所述切换可控开关耦合的延迟切换单元，当前灯组关断后所述延迟切换单元在预设的延迟时间内输出所有切换可控开关的关断信号，然后再驱动下一个灯组对应的切换可控开关导通。
2.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述调光通道包括串接在所述灯组的输出端和LED背光驱动电路接地端的调光可控开关，所述恒流驱动模块包括与所述调光可控开关耦合的控制单元。
3.如权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动模块还包括控制所述切换可控开关导通或关断的切换通道。
4.如权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述灯组包括第一灯组和第二灯组，所述切换可控开关包括与第一灯组耦合的第一切换可控开关，与第二灯组耦合的第二切换可控开关，所述切换通道包括第一控制开关和第二控制开关；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻串接在所述第一切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻一端耦合到所述第一切换可控开关的控制端，另一端通过所述第一控制开关接地；所述第三电阻串接在所述第二切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻一端耦合到所述第二切换可控开关的控制端，另一端通过所述第二控制开关接地。
5.如权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述灯组包括第一灯组和第二灯组，所述切换可控开关包括与第一灯组耦合的第一切换可控开关，与第二灯组耦合的第二切换可控开关，所述第一切换可控开关和第二切换可控开关耦合到同一个切换通道；所述第一切换可控开关高电平导通；所述第二切换可控开关低电平导通，所述切换通道包括控制开关；所述LED背光驱动电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻串接在所述第一切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第二电阻一端耦合到所述第一切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地；所述第三电阻串接在所述第二切换可控开关的控制端和电源模块的输出端之间；所述第四电阻一端耦合到所述第二切换可控开关的控制端，另一端通过所述控制开关接地。
6.如权利要求2～5任一所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动模块还包括与控制单元耦合的、用于增大LED灯条电流的电流补偿单元。
7.一种液晶显示装置，包括如权利要求1～6任一所述的LED背光驱动电路。
8.一种LED背光驱动电路的驱动方法，所述LED背光驱动电路包括电源模块、LED灯条，以及驱动LED灯条的恒流驱动模块，
所述背光驱动电路还包括与电源模块耦合的切换模块、M个并联设置的灯组，每个灯组包括至少两串并联设置的LED灯条；所述每串LED灯条的输入端耦合到所述切换模块；所述恒流驱动模块包括多个与所述LED灯条输出端耦合的调光通道，所述每个调光通道连接有M串LED灯条，同一调光通道连接的LED灯条分别属于不同的灯组；所述切换模块包括M个并联的切换可控开关，所述每个切换可控开关的输入端耦合到电源模块；输出端各自连接一个灯组；所述切换模块包括与所述切换可控开关耦合的延迟切换单元，当前灯组关断后所述延迟切换单元在预设的延迟时间内输出所有切换可控开关的关断信号，然后再驱动下一个灯组对应的切换可控开关导通；
所述驱动方法包括：
A、以N条并联的灯条为单位，设置M个并联的灯组；
B、将M串LED灯条连接到同一个恒流驱动模块的调光通道；M串LED灯条分别属于不同的灯组；
C、在同一时间段控制一个灯组与电源模块耦合；
D、在一个灯组的导通时间内，控制恒流驱动模块的调光通道导通；所述M为正整数。
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