CN109741710A - 整合背光驱动芯片与发光二极管背光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整合背光驱动芯片，用来驱动发光二极管背光模块。整合背光驱动芯片包含有一缩放控制电路与背光驱动电路。该缩放控制电路包含有一数字控制单元与可变参考电压产生单元。该数字控制单元用来产生数字控制信号。该可变参考电压产生单元用来产生参考电压。该背光驱动电路耦接于该数字控制单元、可变参考电压产生单元与该发光二极管背光模块，用来根据该数字控制信号与该参考电压，产生背光驱动信号，以驱动该发光二极管背光模块。

Description

整合背光驱动芯片与发光二极管背光装置

技术领域

本发明涉及一种整合背光驱动芯片与发光二极管背光装置，尤指一种整 合影像缩放芯片的数字控制能力的整合背光驱动芯片与发光二极管背光装置。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型轻薄、无辐射污染 及低消耗功率等特性，因此，已被广泛地应用在平面电视、计算机系统、行动电话、个人数字助理等电子产品上。液晶显示器的工作原理系藉由改变液晶分子的排列状态，来控制液晶层的透光率，以产生不同强度的输出光线， 再搭配背光模块来达到显示影像的效果。典型的液晶显示器包含有液晶面板、 控制芯片组、驱动芯片组及背光模块。控制芯片负责影像信号的转换与处理。 驱动芯片负责输出相对应的电压信号，来控制液晶面板各画素的透光率，以显示影像信号。其中，控制芯片组包含影像缩放芯片，用来对影像信号进 行影像缩放处理，以产生符合输出标准(例如水平与垂直画面的分辨率或纵横比)的影像信号。

此外，由于液晶分子本身不会发光，所以液晶显示器必须藉由背光模块 来提供液晶面板所需的光源，使得液晶面板达到显示的效果。传统液晶面板 的背光模块是以冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作 为光源。相较于传统所使用的光源，发光二极管(Light Emitting Diode，LED) 具有省电、组件寿命长、无汞、色域丰富、无须暖灯时间以及反应速度快等 多项优点，而且发光效率不断地提升，成本日益降低，因此，近年来，发光 二极管有逐渐取代冷阴极荧光灯管来作为背光模块光源的趋势。

请参考图1，图1为公知发光二极管背光装置10的示意图。发光二极管背光装置10包含有发光二极管背光模块102、背光驱动芯片104及背光驱动电路板106。如图1所示，发光二极管背光模块102包含有并联的 发光二极管串行C1～Cm，而每一发光二极管串行系由多个串接的发光二极 管组成。背光驱动芯片104系设置于背光驱动电路板106上，用来驱动发光 二极管背光模块102并控制各发光二极管的亮度，以提供液晶面板达到显示 影像的效果。一般来说，为了因应不同的应用需求，背光驱动芯片104须通过外部电阻R来控制流经各发光二极管串行的电流大小或切换频率，然而， 外部电阻R通常无法提供宽广的阻值变化，来满足更细微的调整。再者，对 于不同的应用设定，通常需要不同的电阻来搭配，换句话说，背光驱动芯片 104必须搭配各种外部电阻的变化，始能应付各种应用需求，如此一来，将 会造成成本过高的问题。而且，针对不同设定的发光二极管背光模块102(例 如发光二极管的数量或组合排列方式的不同)，也必须提供相对应的背光驱动 芯片104，也就是说，由于先天的限制，公知的背光驱动芯片无法满足各式各样的电流或切换频率的变化控制，而无法提供弹性的使用，在整体使用上 存在着极大的不便性。

另一方面，关于发光二极管背光装置10的故障处理(FAULT)机制，通 常系于发光二极管背光模块102发生过电压或短路的情况时，将操作电源关掉而使发光二极管背光模块102与背光驱动芯片104停止运作以达保护作用。 接着，再重新启动操作电源，继续进行背光驱动操作。然而，随着整个系统 运作的重启，原先的错误情况却未被记录下来，因而造成日后除错的困难度。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种整合背光驱动芯片与发光二极 管背光装置。

本发明公开一种整合背光驱动芯片，用来驱动发光二极管背光模块， 包含有：缩放控制电路，包含有：数字控制单元，用来产生数字控制 信号；以及可变参考电压产生单元，用来产生参考电压；以及背光驱 动电路，耦接于该数字控制单元、该可变参考电压产生单元与该发光二极管背光模块，用来根据该数字控制信号与该参考电压，产生背光驱动信号， 以驱动该发光二极管背光模块。

本发明还公开一种发光二极管背光装置，包含有：发光二极管背光模 块；以及整合背光驱动芯片，包含有；缩放控制电路，包含有：数字控制单元，用来产生数字控制信号；以及可变参考电压产生单元，用来 产生参考电压；以及背光驱动电路，耦接于该数字控制单元、该可变参 考电压产生单元与该发光二极管背光模块，用来根据该数字控制信号与该参 考电压，产生背光驱动信号，以驱动该发光二极管背光模块。

附图说明

图1为公知发光二极管背光装置的示意图。

图2为本发明实施例发光二极管背光装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20 发光二极管背光装置

102、202 发光二极管背光模块

104 背光驱动芯片

106 背光驱动电路板

204 整合背光驱动芯片

206 缩放控制电路

208 背光驱动电路

210 数字控制单元

212 可变参考电压产生单元

214 数字控制缓存器

216 故障侦测单元

C1～Cm 发光二极管串行

D 背光驱动设定值

ER 错误结果

R 外部电阻

SC 数字控制信号

SD 背光驱动信号

SR 错误侦测信号

VR 参考电压。

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明实施例发光二极管背光装置20的示意图。发光二极管背光装置20包含有发光二极管背光模块202与整合背光驱动芯 片204。在本实施例中，发光二极管背光模块202包含有并联的发光二极管 串行C1～Cm，而每一发光二极管串行系由多个串接的发光二极管组成，但不以此为限。换句话说，发光二极管背光模块202亦可仅有一个发光二极管串行，而各发光二极管串行亦可仅包含单一发光二极管。整合背光驱动芯片204用来驱动发光二极管背光模块202，以提供一液晶面板达到显示影像的效 果。

整合背光驱动芯片204包含有一缩放控制电路206与背光驱动电路 208。缩放控制电路206包含有数字控制单元210、可变参考电压产生单 元212及数字控制缓存器214。数字控制缓存器214用来储存背光驱动 设定值D，而数字控制单元210耦接于数字控制缓存器214，用来根据背光 驱动设定值D，产生数字控制信号SC，以提供至背光驱动电路208。例如，数字控制信号SC可经由控制总线传送至背光驱动电路208。可变参考电压 产生单元212耦接于背光驱动电路208，用来产生参考电压VR。背光驱动 电路208耦接于数字控制单元210、可变参考电压产生单元212与发光二极 管背光模块202，用来根据数字控制信号SC与参考电压VR，产生一背光驱 动信号SD，以驱动发光二极管背光模块202。换句话说，本发明不需额外的 外部电阻，而是通过缩放控制电路206的数字控制能力，来调整背光驱动电 路208输出所需的背光驱动信号SD，以提供更灵活与精确的背光驱动选择。

进一步说明，针对不同的应用，例如背光驱动设定的变化或驱动不同种 类的发光二极管背光模块。本发明可以软件方式于数字控制缓存器214中设 定各种所需的背光驱动设定值D，以使数字控制单元210据以产生数字控制 信号SC。背光驱动电路208再根据数字控制信号SC与参考电压VR，来产 生所需的背光驱动信号SD，以驱动发光二极管背光模块202。因此，当有应 用上的变化需求时仅需更动数字控制缓存器214的设定值参数，即可提供所 需的背光驱动信号SD。

因此，本发明通过整合原本控制芯片中的缩放控制电路206及背光装置 中的背光驱动电路208，使得背光驱动电路208可利用缩放控制电路206所 具有的完整数字控制能力，来提供发光二极管背光模块202更多元的驱动选 择及更精确的信号质量，如此一来，将可大幅提升背光驱动的应用弹性。

由于在一般的液晶显示器中，液晶面板的控制芯片中原本即具有缩放控 制电路来提供画素信号的处理。缩放控制电路通常被制作成一缩放控制芯片， 并置于单独的印刷电路板上来提供影像缩放处理。再者，一般的发光二极管 背光装置中，背光驱动电路通常也是被制作成一背光驱动芯片，并置于单独 的印刷电路板上来提供背光驱动。在本发明中，缩放控制电路206及背光驱 动电路208被整合于同一芯片中。在此情况下，缩放控制电路206依然可提 供液晶面板的影像信号转换的功能，并且利用缩放控制电路206的完整数字 控制能力，来实现更多元及精确的背光驱动目的。除此之外，缩放控制电路 206与背光驱动电路208之间的线路连接只需在芯片内部拉线即可完成，而 不需使用复杂的印刷电路板布线。因此，相较于公知技术，本发明不需在印 刷电路板上使用额外的被动组件，并且仅需使用单一印刷电路板即可实现， 如此一来，将可有效降低制造成本。

另一方面，整合背光驱动芯片204还包含故障侦测单元216，其耦接 于发光二极管背光模块202、背光驱动电路208与数字控制缓存器214，用来 侦测发光二极管背光模块202的运作错误情况。当侦测到发光二极管背光模 块202发生运作错误情况时(例如过电压或短路)，故障侦测单元216会产生 错误结果ER与错误侦测信号SR。错误结果ER被储存至数字控制缓存 器214，以供除错参考。错误侦测信号SR会被传送至背光驱动电路208，以 提供背光驱动电路208进行相关异常处理。在此情况下，由于错误结果ER 被储存至数字控制缓存器214中，因此，只要通过存取数字控制缓存器214 即可轻易查明于发光二极管背光模块202上所发生的操作错误，以进一步据 以排除异常状况。换句话说，本发明可利用缩放控制电路206中的缓存器功 能，来将发光二极管背光模块202所发生的异常状况纪录下来，以提供后续 除错的处理参考，而不至于每当异常状况发生过后，仅能被动地进行系统重 启动作而无进一步的除错程序。

综上所述，本发明不需额外的外部电阻，而是通过缩放控制电路206的 数字控制能力，来调整背光驱动电路208输出所需的背光驱动信号，以提供 更灵活与精确的背光驱动选择，换句话说，通过可程序化的操作，将可大幅 提升背光驱动的应用弹性，以实现更多元及精确的背光驱动目的。此外，本 发明除了不需在印刷电路板上使用额外的被动组件之外，更仅需使用单一印 刷电路板即可实现影像缩放功能与背光驱动功能，而可有效降低制造成本。 另一方面，本发明进一步可利用缩放控制电路206中的缓存器功能，来将发 光二极管背光模块202所发生的异常状况纪录下来，来提供后续除错的处理 参考，以降低除错程序的困难度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种整合背光驱动芯片，用来驱动发光二极管背光模块，其特征在于，包含有：缩放控制电路，包含有：数字控制单元，用来产生数字控制信号；以及可变参考电压产生单元，用来产生参考电压；以及背光驱动电路，耦接于该数字控制单元、该可变参考电压产生单元与该发光二极管背光模块，用来根据该数字控制信号与该参考电压， 产生背光驱动信号，以驱动该发光二极管背光模块。

2.如权利要求1所述的整合背光驱动芯片，其特征在于，该缩放控制电路 还包含有数字控制缓存器，耦接于该数字控制单元，用来储存背光驱动设定值，以使该数字控制单元据以产生该数字控制信号。

3.如权利要求2所述的整合背光驱动芯片，其特征在于，该整合背光驱动 芯片还包含有故障侦测单元，耦接于该发光二极管背光模块、该背光 驱动电路与该数字控制缓存器，用来侦测该发光二极管背光模块的运作 错误情况。

4.如权利要求3所述的整合背光驱动芯片，其特征在于，于侦测到该发光二极管背光模块发生运作错误情况时，该故障侦测单元产生错误结果， 并将该错误结果储存至该数字控制缓存器。

5.如权利要求3所述的整合背光驱动芯片，其特征在于，于该故障侦测单元侦测到该发光二极管背光模块发生运作错误情况时，该故障侦测单元 产生错误侦测信号至该背光驱动电路。

6.如权利要求1所述的整合背光驱动芯片，其特征在于，该数字控制信号 系经由控制总线传送至该背光驱动电路。

7.一种发光二极管背光装置，其特征在于，该发光二极管背光模块包含有多个并列的发光二极管串行。

8.如权利要求7所述的发光二极管背光装置，其特征在于，该缩放控制电 路还包含有一数字控制缓存器，耦接于该数字控制单元，用来储存背光驱动设定值，以使该数字控制单元据以产生该数字控制信号。

9.如权利要求9所述的发光二极管背光装置，其特征在于，该整合背光驱 动芯片还包含有故障侦测单元，耦接于该发光二极管背光模块、该背 光驱动电路与该数字控制缓存器，用来侦测该发光二极管背光模块的运作错误情况。