CN1956045A - 背光单元及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

背光单元及其驱动方法。一种背光单元，包括：阵列单元，其中所述阵列单元包括输入端子、第一输出端子以及耦合至输入端子且耦合至第一输出端子的阵列，所述阵列包括多个发光二极管；切换单元，耦合至输入端子且耦合至所述阵列；以及比较单元，耦合至第一输出端子且耦合至控制单元，并可操作以将基准电流与第一输出端子的输出电流进行比较；其中控制单元控制切换单元。

Description

背光单元及其驱动方法
技术领域
本申请涉及背光单元以及驱动该背光单元的方法，更具体地，涉及一种包括发光二极管(LED)和反馈电路的背光单元以及驱动该背光单元的方法。
背景技术
正在开发具有相对较轻的重量、薄轮廓以及低功耗特性的平板显示(FPD)器件，并通常将其用作阴极射线管(CRT)器件的替代品。通常，可根据其自发光能力来对显示器件进行分类，并可包括发光型显示器件和不发光型显示器件。发光型显示器件通过利用它们的自发光能力来显示图像，而不发光型显示器件因为它们自身不发光所以需要光源。例如，等离子显示板(PDP)器件、场发射显示(FED)器件以及场致发光显示(ELD)器件通常被用作发光型显示器件。液晶显示(LCD)器件被归类为不发光型显示器件，并以其高分辨率、能够显示彩色图像以及高质量的图像显示而通常用在笔记本电脑和台式计算机中。
LCD器件的LCD模块包括用于向外部显示图像的LCD板和用于向LCD板提供光的背光单元。LCD板包括相互面对且分隔开的两个基板，和介于这两个基板之间的液晶材料。液晶材料的液晶分子由于其长、薄的形状而具有介电常数以及折射率的各向异性特性。另外，分别在两个基板上形成两个电场生成电极。因此，通过向两个电极提供电压可控制液晶分子的排列方向，其中LCD板的透光率随液晶材料的极化特性而改变。然而，由于LCD板是不发光型显示器件，所以需要附加的光源。因此，将背光单元置于LCD板下方，其中LCD器件利用背光单元产生的光来显示图像。通常，根据光源的放置可将背光单元分为两种类型，例如边缘型背光单元和直下型背光单元。随着LCD器件的显示面积变大，更普遍采用包括多个光源的直下型背光单元，以提供增大的亮度。
通常，采用诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或外电极荧光灯(EEFL)的放电管作为背光单元的光源。另外，发光二极管(LED)可用作背光单元的光源。
图1是根据现有技术的LCD器件的包括LED的背光单元的装配图。在图1中，LCD器件1包括LCD板10和LCD板10下方的背光单元20。这里，背光单元20包括以条形排列的多个印刷电路板(PCB)22和在各PCB 22上的多个LED 24，在各PCB 22上连续地排列有多个LED 24。
例如，LED 24利用通过同时发光的分别发射红、绿和蓝色光的红、绿和蓝光LED进行色彩混合来显示白光。LED 24以被称作阵列26(可包括2到10个LED 24)的单元为单位重复排列在PCB 22上。阵列26可由驱动电路来进行驱动。
图2是根据现有技术的背光单元的示意性电路图。在图2中，背光单元1包括阵列单元35，该阵列单元35包括输入端子32、输出端子34以及包括LED 38的阵列30。另外，背光单元1在输入端子32与阵列30之间包括切换单元40和控制单元50。控制单元50控制切换单元40的操作。阵列30由彼此串联连接的多个LED 38构成。在输入端子32处输入阵列30的驱动电压“Vin”，并将输出电压“Vout”输出到输出端子34。驱动电压“Vin”被通过诸如场效应晶体管(FET)的切换单元40施加到阵列30。控制单元50通过外部信号来控制切换单元40。
LED 38具有随其温度而反向的亮度变化。随着LED 38的发光时间增加，LED 38的温度也升高。温度的升高降低了LED 38的亮度。
图3是LED的结温度与亮度之间的亮度关系图。随着LED温度的增大，其亮度降低。例如，当绿光LED的温度超过约80摄氏度(℃)，其亮度降低到约80％。另外，当LED的温度超过约120摄氏度(℃)时，不能再驱动LED。
背光单元工作越久，LED温度越高。温度增大导致LED输出亮度的降低增大，这会导致图像质量劣化。因此，需要一种可感知并补偿LED亮度降低的背光单元。
发明内容
一种背光单元可基本减小亮度降低并且对依随LED的温度的亮度偏差进行补偿。一种背光单元包括阵列单元，该阵列单元包括输入端子、第一输出端子以及耦合在所述输入端子与所述第一输出端子之间的阵列。所述阵列包括多个发光二极管(LED)。将驱动信号提供至输入端子。耦合在所述输入端子与阵列之间的切换单元对提供至阵列的驱动信号的量进行控制。基于阵列的输出，比较单元可将反馈提供至控制单元。控制单元向切换单元提供信号，该信号改变了送至阵列的驱动输入信号的量。一种用于驱动背光单元的方法，包括从多个发光二极管的阵列接收输出电流的步骤。该方法将输出电流与基准电流进行比较，并改变输入到多个发光二极管的阵列的驱动电流。
对于本领域技术人员，在对以下附图和详细说明进行考察后，本发明的其他系统、方法、特征及优点将会或将变得明了。旨在将全部这种其他的系统、方法、特征以及优点包括在该说明书中，处于本发明的范围内，并由后面的权利要求书来保护。
本发明的其他特征和优点将在以下说明中部分地给予阐述，并在本领域技术人员考察以下内容时变得明了，或者可从对本发明的实践中获知。通过文字说明及其权利要求以及附图中具体指出的结构可实现并获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如在此具体实现和概括描述的，一种背光单元包括：阵列单元，其中所述阵列单元包括输入端子、第一输出端子以及耦合至输入端子且耦合至第一输出端子的阵列，所述阵列包括多个发光二极管；切换单元，耦合至输入端子且耦合至所述阵列；以及比较单元，耦合至第一输出端子且耦合至控制单元，并可操作以将基准电流与第一输出端子的输出电流进行比较；其中控制单元控制切换单元。
在本发明的另一方面中，一种驱动背光单元的方法包括以下步骤：从多个发光二极管的阵列接收输出电流；将输出电流与基准电流进行比较；以及改变输入至多个发光二极管的阵列的驱动电流。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，且被并入并构成该说明书的一部分，附图例示了本发明的实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是根据现有技术的LCD器件的包括LED的背光单元的装配图。
图2是根据现有技术的背光单元的示意性电路图。
图3是LED的结温度与亮度之间的亮度关系的曲线图。
图4是根据本发明的包括反馈电路的背光单元的示意性电路图。
图5是用于驱动根据本发明的包括反馈电路的背光单元的过程的流程图。
具体实施方式
图4是根据本发明的包括反馈电路的背光单元的示意性电路图。在图4中，背光单元100包括阵列单元65，阵列单元65包括输入端子52、第一输出端子56、以及输入端子52与第一输出端子56之间的阵列60。阵列60包括多个发光二极管(LED)62，由施加到输入端子52的电源来驱动多个发光二极管62。
阵列60可以包括彼此串联连接的多个LED 62。例如，阵列60可由红、绿和蓝光LED构成，或者由连续的红、绿、蓝、绿和红光LED构成。另外，背光单元100可包括在阵列60下方的印刷电路板(PCB)(未示出)。
可通过输入端子52来施加诸如电压或电流的驱动信号。驱动电压“Vin”在基本不损伤LED 62的范围内具有均匀宽度，作为高于“导通”电压的电压。
输入端子52可耦合至电源，而第一输出端子56可接地。
切换单元70控制施加给阵列60的驱动电压“Vin”，并因此还控制施加给阵列60的驱动电流。场效应晶体管(FET)可用作切换单元70。例如，当切换单元70为负(n)型FET时，切换单元70包括连接至输入端子52的漏极“D”、与漏极“D”分隔开且接地的源极“S”、以及连接至控制单元90的栅极“G”。
通过从控制单元90向栅极“G”施加控制信号P(例如，选通电压)，来导通/截止施加给阵列60的驱动电压“Vin”。可根据选通电压来控制驱动电流。换言之，可通过根据控制信号P调制切换单元70的操作来控制施加给阵列60的驱动电流的宽度。
比较单元80耦合在第一输出端子56与控制单元90之间。比较单元80将由脉宽调制(PWM)信号生成的基准电流与从第一输出端子56检测到的输出电流进行比较。比较单元80可根据基准电流与检测到的输出电流的比较生成反馈信号。例如，当输出电流小于基准电流时，比较单元输出预定控制信号P至控制单元90。
比较单元80包括诸如运算放大器(OP-AMP)的比较器82。比较器82包括从阵列60接收输出电流的反相端子、接收基准电流的正相端子、以及可输出通过输出电流与基准电流的比较而确定的控制信号P的第二输出端子。
控制单元90可控制切换单元70。当从比较单元80发送控制信号P时，可改变施加给阵列60的驱动信号。例如，通过控制切换单元70的选通电压来增大驱动电流。
利用阵列60的输出电流来补偿背光单元100的亮度。当LED 62的温度增大时，LED 62的亮度降低。LED 62的亮度降低减小了在第一输出端子56处检测到的输出电流。
背光单元100通过将输出电流与基准电流进行比较来分析阵列60的LED 62的亮度。当通过比较单元将输出电流与基准电流进行比较时，在输出电流大于基准电流时检测不到亮度降低。另选地，当输出电流小于基准电流时，检测到亮度的降低。这是比较器82的结构的一个示例。其他结构的比较器82也可用于检测LED 62亮度的降低。
当检测到亮度降低时，比较单元80发送控制信号P至控制单元90。控制单元90接收控制信号P，并因此改变切换单元70的选通电压。例如，控制单元90可增大切换单元70的选通电压。因此，改变了驱动电流，所以亮度增大并保持亮度均匀。以某一频率(例如实时)对选通电压进行控制，由此为观看者保持均匀的亮度。
根据本公开中的背光单元100以及背光单元100的驱动方法，可将输出电流变化减小至小于3％，随工作温度变化超过25％，更具体地，超过20％的彼此不同阵列之间的输出电流偏差可减小至小于5％。
比较单元80可在第一输出端子56与比较器82的反相端子之间包括第一电阻“R1”。电容“C”可耦合在第一电阻“R1”与比较器82的第二输出端子之间。第二电阻“R2”可耦合在接收PWM电压的PWM端子84与比较器82的正相端子之间。第三电阻“R3”可耦合在比较器82的正相端子与第一接地端子85之间。第四电阻“R4”可耦合在比较器82的输出端子与控制单元90之间。第五电阻“R5”可耦合在第四电阻“R4”与控制单元90之间。第二接地端子86可连接至第五电阻“R5”。
具有反馈电路的背光单元100可包括耦合至切换单元70的第六电阻“R6”和耦合至第一电阻“R1”且耦合至第一输出端子56的第七电阻“R7”。这里，第一输出端子56通过第七电阻“R7”接地。
图5是用来驱动根据本发明的包括反馈电路的背光单元的过程的流程图。在步骤500处，反馈电路接收来自包括多个LED的阵列的输出信号。输出信号可以是输出电流。输出电流可根据在阵列内包括的一个或更多个LED的温度而变化。在步骤502处，反馈电路将接收到的输出信号与基准信号进行比较。基准信号可以是基准电流。基准电流可由脉宽调制(PWM)电路来生成。可以使用诸如OP-AMP的比较器来比较输出信号与基准信号。实时进行输出信号与基准信号的比较。当比较判定输出信号的振幅/幅值小于基准信号的振幅/幅值时，反馈电路发送使提供至阵列的驱动信号被改变的控制信号。在步骤504处，切换单元接收来自控制单元的信号，并改变提供给阵列的驱动信号的量。例如，切换单元可增大提供至阵列的驱动电流。
根据本发明，多个阵列单元可接收到彼此相同的基准电流。换言之，针对多个阵列单元可采用一个基准电流，从而不会产生多个阵列单元之间的差异。因此，多个阵列单元可接收到彼此相同的静电流，而与阵列单元之间的特性差异无关。
本领域技术人员将明白：可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明的液晶显示器件进行各种变型和修改。因此，本发明旨在覆盖对本发明进行的各种变型和修改，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
本申请要求分别于2005年10月29日和2006年4月21日提交的韩国专利申请第2005-0102668号及第2006-0036066号的优先权，在此通过引用将其并入。

Claims (18)

1、一种背光单元，包括：
阵列单元，其中所述阵列单元包括输入端子、第一输出端子以及耦合至所述输入端子且耦合至所述第一输出端子的阵列，所述阵列包括多个发光二极管；
切换单元，耦合至所述输入端子且耦合至所述阵列；以及
比较单元，耦合至所述第一输出端子且耦合至控制单元，并可操作以将基准电流与所述第一输出端子的输出电流进行比较；
其中所述控制单元控制切换单元。
2、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述比较单元可操作以在所述阵列的输出电流不同于基准电流时生成控制信号。
3、根据权利要求2所述的背光单元，其中阵列驱动电流响应于控制信号而变化。
4、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述切换单元包括场效应晶体管。
5、根据权利要求4所述的背光单元，其中所述场效应晶体管进一步包括：
漏极，连接至输入端子；
源极，与漏极分隔开并且接地；以及
栅极，连接至所述控制单元。
6、根据权利要求5所述的背光单元，其中所述控制单元对施加给栅极的选通电压进行控制。
7、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述比较单元包括比较器。
8、根据权利要求7所述的背光单元，其中所述比较器包括运算放大器。
9、根据权利要求7所述的背光单元，其中所述比较器还包括：
反相端子，用于接收输出电流；
正相端子，用于接收基准电流；以及
输出端子，用于通过将输出电流与基准电流进行比较来输出控制信号。
10、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述阵列由红光、绿光和蓝光LED构成。
11、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述阵列依次由红光、绿光、蓝光、绿光和红光LED构成。
12、根据权利要求1所述的背光单元，还包括在所述阵列下方的印刷电路板。
13、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述背光单元耦合至液晶显示板，其中所述液晶显示板包括相互面对且分隔开的第一基板和第二基板、以及介于第一基板与第二基板之间的液晶层。
14、一种用于驱动背光单元的方法，包括以下步骤：
从多个发光二极管的阵列接收输出电流；
将输出电流与基准电流进行比较；以及
改变输入至所述多个发光二极管的阵列的驱动电流。
15、根据权利要求14所述的方法，其中所述改变驱动电流的步骤包括：当输出电流不同于基准电流时进行改变。
16、根据权利要求15所述的方法，其中所述改变驱动电流的步骤包括：实时地改变驱动电流。
17、根据权利要求15所述的方法，其中所述改变驱动电流的步骤包括：提供输入至所述多个发光二极管的阵列的受控驱动电流。
18、根据权利要求1所述的背光单元，其中将基准电流施加给各比较单元。
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