CN211237683U - 背光调节电路及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背光调节电路及显示装置，用于为背光模组提供驱动电流，包括：用于产生脉宽调制信号的信号发生器；电压转换器，接收脉宽调制信号，根据不同占空比的脉宽调制信号输出对应的模拟电压；比较模块，接收模拟电压，与预设参考电压比较，输出第一控制信号和第二控制信号的其中之一；控制模块，接收第一控制信号并根据第一控制信号输出第一调光信号，或接收第二控制信号并根据第二控制信号输出第二调光信号，背光驱动器，接收第一调光信号或第二调光信号，并根据不同的调光信号以不同的调光模式输出驱动电流，以调节背光模组的背光亮度。由此可解决了调光信号频率改变时，低占空比下亮度与电流非线性的问题。

Description

背光调节电路及显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种背光调节电路及显示装置。

背景技术

非自发光性显示器(例如液晶显示器)的显示面板因本身不发光，因此需要借助背光源来为显示面板提供背光照明。目前，背光源大致可分为冷阴极荧光灯、热阴极荧光灯、发光二极管(LED，Light-emitting Diode) 或其他电激发光元件。其中，发光二极管因具有高色彩饱和度、不含汞、寿命长、耗能少以及可通过驱动电流调整色温等优点，因此越来越广泛地被用作液晶显示器的背光源。

发展至今液晶显示装置的背光调节方法包括有模拟调光以及数字调光两种，模拟调光通过调整供应给每个发光二极管的电流量调节背光亮度，数字调光也就是脉冲宽度调制调光，通过调整发光二极管的开关时间的比率调节背光亮度。目前在窄视角技术下如果调光信号的频率低于一定频率时，调光引起的闪烁与窄视角技术本身存在的闪烁叠加会在显示面板显示出人眼能识别的明显闪烁。

目前，为降低液晶显示器中发光二极管背光源的功耗及/或增强显示画面对比度，现有技术中有提出采用脉冲宽度调制调光模式(PWM，Pulse Width Modulation)，利用脉冲宽度调制信号来驱动发光二极管，通过动态背光控制(CABC，Content Adaptive BacklightControl)方法提高调光信号的频率减轻或消除人眼能识别的明显闪烁，来调整发光二极管背光源的背光亮度。现有技术的背光调节电路包括相互连接的时序控制器和 LED驱动，时序控制器倍频得到较高频率的调光信号PWM，调光信号 PWM输入LED驱动，LED驱动的电流设置端连接电阻控制并设置电流 ISET，LED驱动根据内部的设置电流ISET和调光信号PWM的占空比得到输出电流IOUT进而调整背光亮度。

实际上，随着技术的发展，系统中要求背光调节可以满足不同的工作电流(如20mA和2mA)的工作范围。一般的，为保持LED的稳定工作，施加电流应保持在额定电流的10％以上，以3006型号的LED为例，为保证LED驱动对背光亮度调节的可靠性，LED驱动的最小占空比为10％。一颗3006型号的LED的额定电流为20mA，那么其工作电流至少应为2mA。现有技术在驱动并联的多组灯串时，背光驱动仅在DC调光模式下，当 PWM信号占空比低于一定范围时，LED单串电流小于2mA，此时背光亮度与电流呈非线性关系，屏幕存在背光闪烁，只有当其电流在2mA以上，亮度才同电流成线性关系，能够得到稳定调节亮度的效果，其解决的一种方法为DC调光模式在PWM信号占空比小于10％时，切换为PWM调光模式，但在此调光模式下其电流值为固定值，背光亮度无法随PWM信号的占空比变化。上述方法中均无法全面兼容线性直流调光的问题，也就是在调光信号频率改变时，低占空比下亮度与电流非线性的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种背光调节电路及显示装置，解决了调光信号频率改变时，低占空比下亮度与电流非线性的问题。

本实用新型一方面提供了一种背光调节电路，用于为背光模组提供驱动电流，包括：

信号发生器，用于产生脉宽调制信号；

电压转换器，与所述信号发生器相连，接收所述脉宽调制信号，根据不同占空比的脉宽调制信号输出对应的模拟电压；

比较模块，与所述电压转换器相连，接收所述模拟电压，与预设参考电压比较，输出第一控制信号和第二控制信号的其中之一；

控制模块，连接所述比较模块，接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号输出第一调光信号，或接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号输出第二调光信号，

背光驱动器，与所述控制模块相连，接收所述第一调光信号或所述第二调光信号，并根据不同的调光信号以不同的调光模式输出所述驱动电流，以调节所述背光模组的背光亮度。

优选地，所述背光驱动器根据所述第一调光信号工作于DC调光模式和PWM调光模式的其中之一，

所述背光驱动器根据所述第二调光信号工作于DC调光模式和PWM 调光模式的其中另一。

优选地，所述比较模块包括：

比较器，位于第一电源端与接地端之间，其同相输入端接收所述参考电压，反向输入端连接所述电压转换器接收所述对应的模拟电压，输出端连接所述控制模块；

第一电阻，连接于所述第一电源端与所述比较器的输出端之间。

优选地，所述控制模块包括串联连接在第二电源与接地端之间的第二电阻和开关管，其中，所述开关管的控制端连接所述比较器的输出端，接收所述第一控制信号和第二控制信号的其中之一，通过所述第二电阻和所述开关管的连接节点输出相应的所述调光信号到所述背光驱动器。

优选地，所述背光驱动器具有第一功能引脚，所述第一功能引脚与所述控制模块相连，用于接收所述第一调光信号和所述第二调光信号的其中之一。

优选地，所述电压转换器包括电压转换芯片和第一电容，所述电压转换芯片包括：

第一引脚，与所述信号发生器相连，接收所述脉宽调制信号；

第二引脚，连接第三电源端；

第三引脚，固定供应定值电压；

第四引脚，用以选择所述对应的模拟电压的输出范围；

第五引脚，输出所述对应的模拟电压，

其中，所述第一电容正极板连接于所述第三引脚，负极板接地，所述第四引脚连接所述第一电容的负极板，所述电压转换芯片根据所述脉宽调制信号的占空比输出所述对应的模拟电压。

优选地，所述开关管为N型晶体管。

优选地，所述比较模块包括：

比较器，位于第一电源端与接地端之间，其同相输入端连接所述电压转换器的输出端，反相输入端接收所述参考电压，输出端连接所述控制模块；

第一电阻，连接于所述第一电源端与所述比较器的输出端之间

优选地，所述开关管为P型晶体管。

本实用新型另一方面提供了一种显示装置，包括：

背光模组；以及

上述的背光调节电路，所述背光调节电路与所述背光模组连接，根据不同占空比的脉宽调制信号以不同调光模式输出驱动电流，以调节所述背光模组的背光亮度。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的背光调节电路及显示装置，通过将不同占空比的PWM信号转换成对应的模拟电压，根据其与参考电压的比较结果输出控制信号控制开关管的导通或关断，以输出不同的调光信号，再根据调光信号选择背光驱动器的不同的调光模式，并输出对应的驱动电流，以调节背光亮度。有效地利用了背光驱动器的两种调光模式，解决了调光信号频率改变时，低占空比下亮度与电流非线性的问题，满足了客户要求的输入信号低占空比时对背光亮度的正常调节，同时本实用新型提供的背光调节电路结构简单，适用性好，适于推广应用。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据本实用新型实施例提供的背光调节电路的系统框图；

图2示出根据本实用新型实施例提供的背光调节电路的结构示意图；

图3示出图2中背光调节电路在工作时的局部电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面，参照附图对本实用新型进行详细说明。

图1示出根据本实用新型实施例提供的背光调节电路的系统框图，如图1所示，本实用新型实施例提供的一种背光调节电路100，用于为背光模组提供驱动电流，包括：信号发生器110、电压转换器120、比较模块 130、控制模块140和背光驱动器150。

其中，信号发生器110接收输入信号并对输入信号进行倍频处理输出脉宽调制信号，电压转换器120与信号发生器110相连，根据不同占空比的脉宽调制信号输出对应的模拟电压Vout通过其输出端输出，该脉宽调制信号为PWM信号。

比较模块130与电压转换器120相连，用以接收对应的模拟电压Vout，并将其与预设参考电压Vref进行比较，输出控制信号Vg，控制信号Vg为第一控制信号和第二控制信号的其中之一。

控制模块140连接比较模块130，接收第一控制信号并根据第一控制信号输出第一调光信号，或接收第二控制信号并根据第二控制信号输出第二调光信号。

背光驱动器150与控制模块140相连，接收第一调光信号或第二调光信号，并根据不同的调光信号以不同的调光模式输出驱动电流，以调节背光模组的背光亮度。

进一步的，背光驱动器150根据第一调光信号工作于DC调光模式和PWM调光模式的其中之一，或根据第二调光信号工作于DC调光模式和PWM调光模式的其中另一，具体的，在本实施例中，背光驱动器 150根据第一调光信号工作于DC调光模式，或根据第二调光信号工作于PWM调光模式。

图2示出根据本实用新型实施例提供的背光调节电路的结构示意图，如图2所示，在背光调节电路100中，电压转换器120包括电压转换芯片U1和第一电容C1，电压转换芯片U1用以实现PWM信号到模拟电压信号的转换，例如为可编程自动化控制器(PAC，Programmable automation controller)芯片，常见的如GP8101和GP8102，在本实用新型的优选实施例中，U1为GP8101，其输入PWM信号的频率可以兼容 1Hz到1MHz。电源电压为8V-40V，通过SEL引脚的信号选择输出电压 VOUT的范围为0-5V或者0-10V，当SEL引脚接地时，VOUT引脚输出0-5V，当SEL引脚接V5V时，VOUT引脚输出0-10V。脉宽调制信号占空比(DPWM，Duty ratio of Pulse Width Modulation)为0％至100％，当选择0-5V输出时，VOUT＝5V*DPWM；当选择0-10V输出时， VOUT＝10V*DPWM。

具体的，PAC芯片U1为GP8101，其管脚定义为：

第一引脚，用于输入PWM信号的PWM引脚；第二引脚，连接电源的VCC引脚；第三引脚，内部为低压差线性稳压器(LDO，low dropout regulator)，输出5V电压的V5V引脚；第四引脚，选择输出电压VOUT 范围的SEL引脚；第四引脚，输出模拟电压的VOUT引脚；GND引脚，与接地端连接。在本实施例中，第一电容C1的正极板连接于V5V引脚，负极板接地，SEL引脚连接第一电容C1的负极板，故U1选择0-5V的电压输出，此时VOUT＝5V*DPWM，PAC芯片U1根据PWM信号的占空比和 5V电压输出对应的模拟电压Vout。

进一步的，控制模块140包括串联连接在电源VLED与接地端之间的第二电阻R2和开关管Q1，其中，开关管Q1的栅极控制端连接比较器131 的输出端，接收第一控制信号和第二控制信号的其中之一，通过第二电阻R2和开关管Q1的连接节点输出相应的调光信号到背光驱动器150。

进一步的，比较模块130包括：比较器131和第一电阻R1，其中，比较器131位于电源VLED与接地端之间，其同相输入端连接参考电压Vref，反向输入端连接PAC芯片U1，接收对应的模拟电压Vout，输出端连接控制模块140，而第一电阻R1连接于电源VLED与比较器131的输出端之间，在本实用新型优选的实施例中比较器131为LM339J型号的比较器。

进一步的，背光驱动器150具有第一功能引脚，第一功能引脚与控制模块140(具体为第二电阻R2和开关管Q1的连接节点)相连，用于接收所述第一调光信号和第二调光信号的其中之一，根据第一调光信号或第二调光信号选择相应的调光模式进行背光亮度的调节。其中，所述背光驱动器的第一功能引脚为MIX引脚。

进一步的，模拟电压Vout大于所述参考电压Vref时，比较器131输出第一控制信号，此时开关管Q1不导通，控制模块140输出第一调光信号，背光驱动器150工作于DC调光模式，其中，第一控制信号为低电平状态，且第一调光信号为高电平状态；模拟电压Vout小于所述参考电压Vref时，比较器131输出第二控制信号，此时开关管Q1导通，控制模块140输出第二调光信号，背光驱动器150工作于PWM调光模式，其中，第二控制信号为高电平状态，且第二调光信号为低电平状态。本实施例中开关管Q1 例如为N型晶体管，其源极输入端连接接地端，漏极输入端连接第二电阻R2，控制端为开关管的栅极。

在本实用新型另一种可能的实施方式中，比较模块包括：比较器和第一电阻，其中，比较器位于电源端与接地端之间，其同相输入端连接电压转换器的输出端接收模拟电压，反向输入端接收参考电压，输出端连接控制模块，而第一电阻连接于电源端与比较器的输出端之间。而在此实施方式中开关管为P型晶体管。

在本实用新型实施例的背光调节电路中，不同的调光信号控制背光驱动器150选择相应的调光模式，具体的，背光驱动器150在不同的调光模式下输出驱动电流，而该驱动电流例如为LED驱动输出至背光模组的背光亮度调节电流，PWM信号与调光信号的频率相同。PWM信号的占空比DPWM的预设阈值例如不小于LED驱动的最小占空比，在此优选为10％。具体的，PAC芯片U1实现不同占空比的PWM信号到对应的模拟电压Vout的转换中DPWM为10％，SEL引脚连接第一电容C1的负极板，故 U1选择0-5V的电压输出，此时VOUT＝5V*DPWM，其输出电压最小应为 0.5V，故比较器131中与对应的模拟电压Vout比较的预设参考电压Vref为 0.5V。

当DPWM为10％以下时，VOUT<Vref(如0.5V)，比较器131输出高电平，开关管Q1导通，背光驱动器150的MIX引脚接入的调光信号为低电平，且背光驱动器150根据低电平的调光信号选择工作在第一调光模式即DC调光模式，此时开关管栅极(G)与源极(S)之间电压为高电平，漏极(D)与源极(S)之间电压为低电平；当DPWM为10％以上时， VOUT>Vref(如0.5V)，比较器131输出低电平，开关管Q1不导通，背光驱动器150的MIX引脚接入的调光信号为高电平，且背光驱动器150根据高电平的调光信号选择工作在第二调光模式即PWM调光模式，此时开关管栅极(G)与源极(S)之间电压为低电平，漏极(D)与源极(S) 之间电压为高电平，如图3所示。

在本实用新型进一步的实施方式中，提供了一种显示装置，包括显示模组和上述的背光调节电路，上述的背光调节电路与显示模组连接，根据不同占空比的脉宽调制信号以不同调光模式输出驱动电流，以调节该背光模组的背光亮度。

本实用新型提供的背光调节电路通过PAC芯片将PWM信号的占空比转换为对应的模拟电压与LED驱动的最小占空比对应的参考电压进行比较，实现了全面兼容线性直流调光的问题，也就是在调光信号频率改变时，低占空比下亮度与电流非线性的问题。PWM信号在高占空比时电路通过提高或降低功率(如增大或减小电流)来改变屏幕的亮度， PWM信号在低占空比时电路通过脉宽调制改变单个周期内高低电平的比例改变背光亮度，满足了客户要求的输入信号低占空比时对背光亮度的正常调节，同时本实用新型提供的背光调节电路结构简单，适用性好，适于推广应用。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种背光调节电路，用于为背光模组提供驱动电流，其特征在于，包括：

信号发生器，用于产生脉宽调制信号；

电压转换器，与所述信号发生器相连，接收所述脉宽调制信号，根据不同占空比的脉宽调制信号输出对应的模拟电压；

比较模块，与所述电压转换器相连，接收所述模拟电压，与预设参考电压比较，输出第一控制信号和第二控制信号的其中之一；

控制模块，连接所述比较模块，接收所述第一控制信号并根据所述第一控制信号输出第一调光信号，或接收所述第二控制信号并根据所述第二控制信号输出第二调光信号；

背光驱动器，与所述控制模块相连，接收所述第一调光信号或所述第二调光信号，并根据不同的调光信号以不同的调光模式输出所述驱动电流，以调节所述背光模组的背光亮度。

2.根据权利要求1所述背光调节电路，其特征在于，所述背光驱动器根据所述第一调光信号工作于DC调光模式和PWM调光模式的其中之一，

所述背光驱动器根据所述第二调光信号工作于DC调光模式和PWM调光模式的其中另一。

3.根据权利要求1所述背光调节电路，其特征在于，所述比较模块包括：

比较器，位于第一电源端与接地端之间，其同相输入端接收所述参考电压，反向输入端连接所述电压转换器接收所述对应的模拟电压，输出端连接所述控制模块；

第一电阻，连接于所述第一电源端与所述比较器的输出端之间。

4.根据权利要求3所述背光调节电路，其特征在于，所述控制模块包括串联连接在第二电源与接地端之间的第二电阻和开关管，其中，所述开关管的控制端连接所述比较器的输出端，接收所述第一控制信号和第二控制信号的其中之一，通过所述第二电阻和所述开关管的连接节点输出相应的所述调光信号到所述背光驱动器。

5.根据权利要求1所述背光调节电路，其特征在于，所述背光驱动器具有第一功能引脚，所述第一功能引脚与所述控制模块相连，用于接收所述第一调光信号和所述第二调光信号的其中之一。

6.根据权利要求1所述背光调节电路，其特征在于，所述电压转换器包括电压转换芯片和第一电容，所述电压转换芯片包括：

第一引脚，与所述信号发生器相连，接收所述脉宽调制信号；

第二引脚，连接第三电源端；

第三引脚，固定供应定值电压；

第四引脚，用以选择所述对应的模拟电压的输出范围；

第五引脚，输出所述对应的模拟电压，

其中，所述第一电容正极板连接于所述第三引脚，负极板接地，所述第四引脚连接所述第一电容的负极板，所述电压转换芯片根据所述脉宽调制信号的占空比输出所述对应的模拟电压。

7.根据权利要求4所述背光调节电路，其特征在于，所述开关管为N型晶体管。

8.根据权利要求1所述背光调节电路，其特征在于，所述比较模块包括：

比较器，位于第一电源端与接地端之间，其同相输入端连接所述电压转换器的输出端，反相输入端接收所述参考电压，输出端连接所述控制模块；

第一电阻，连接于所述第一电源端与所述比较器的输出端之间。

9.根据权利要求8所述背光调节电路，其特征在于，所述控制模块包括串联连接在第二电源与接地端之间的第二电阻和开关管，所述开关管的控制端连接所述比较器的输出端，接收所述第一控制信号和第二控制信号的其中之一，通过所述第二电阻和所述开关管的连接节点输出相应的所述调光信号到所述背光驱动器，

其中，所述开关管为P型晶体管。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：

背光模组；以及

如权利要求1～9中任一项所述的背光调节电路，所述背光调节电路与所述背光模组连接，根据不同占空比的脉宽调制信号以不同调光模式输出驱动电流，以调节所述背光模组的背光亮度。

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