CN216749265U - 背光驱动电路及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背光驱动电路及显示装置，该背光驱动电路包括：时序控制器，输出多个控制信号和多个基准信号；背光控制单元，接收多个控制信号和驱动电压信号，根据多个控制信号将驱动电压信号分时地输出为多个组驱动电压信号，每个组驱动电压信号驱动背光单元中的一组LED光源；行扫描控制单元，接收多个基准信号和多个组驱动电压信号，根据多个基准信号将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号，每个行驱动电压信号驱动一组LED光源中的部分LED光源。本实用新型可以有效地减少GPIO口的使用，同时也减少了相应的硬件设计，节约了开发成本。

Description

背光驱动电路及显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种背光驱动电路及显示装置。

背景技术

液晶显示装置具有轻薄、节能、低功耗等优点，已被广泛应用于电视、电脑、手机、数码相机等电子设备中。而发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因其具有驱动电压低、低污染、重量轻、体积小、寿命长等优点，已成为平板显示如液晶显示器等终端应用中最主要的光源之一。

随着液晶显示技术的发展，区域调光(Local Dimming)技术的出现，大大提高了液晶显示器的对比度指标，使液晶显示器呈现图像的质量得到很大提升，而且大幅降低了背光耗电量。区域调光系统主要由时序控制器(Timing Controller，简称TCON)10、微处理单元(Micro controller Unit，简称MCU)20和LED驱动模块30三个部分组成，如图1所示。LED驱动模块30包括多个LED驱动单元31。时序控制器10对输入的全屏图像进行分区采样与亮度统计，并通过SPI1(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线实时发送背光驱动资料给微处理单元20。微处理单元20再通过SPI2进行寻址、定位到该分区所在的LED驱动单元31，并使用脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)的方式，打开该LED驱动单元31的特定输出通道，以控制背光单元50。即可实现该区域的背光源与图像画面同时显示，可大幅降低背光耗电量，提高显示画面的对比度。

然而目前的区域调光主要采用扫描式驱动的方式，以A1232T R8芯片为例，其共有24行*96列共计2304个分区，若采用现有的扫描式驱动方案，每次扫描3行，那么一共需要8个时序控制信号(S1～S8)控制24个开关41实现，由微处理单元20的GPIO(General-purposeinput/output，通用输入/输出)口产生这些时序控制信号，严重占用MCU资源。且随着更大尺寸的显示面板的应用，所需驱动的分区数将不断增加，进而所需的GPIO口也会增加，一个显示装置中可能需要的MCU个数就会很多，容易造成开发成本的提高。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

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驱动电路及显示装置，可以有效地减少GPIO口的使用，同时也减少了相应的硬件设计，节约了开发成本。

根据本公开第一方面，提供了一种背光驱动电路，用于向背光单元提供驱动电压信号，该背光驱动电路包括：

时序控制器，输出多个控制信号和多个基准信号；

背光控制单元，接收所述多个控制信号和驱动电压信号，根据所述多个控制信号将所述驱动电压信号分时地输出为多个组驱动电压信号，每个组驱动电压信号驱动所述背光单元中的一组LED光源；

行扫描控制单元，接收所述多个基准信号和所述多个组驱动电压信号，根据所述多个基准信号将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号，每个行驱动电压信号驱动一组LED光源中的部分LED光源。

可选地，所述多个控制信号的数量与所述多个组驱动电压信号的数量相等。

可选地，所述多个行驱动电压信号的数量为所述多个基准信号的数量的2ⁿ倍，n为正整数。

可选地，所述背光控制单元包括：

多个第一开关，每个第一开关的输入端均接收所述驱动电压信号，每个第一开关的控制端分别接收所述多个控制信号的其中之一，每个第一开关的输出端分别输出所述多个组驱动电压信号的其中之一，

其中，所述多个第一开关在所述多个控制信号的控制下依次地分时导通，以将所述驱动电压信号分时地输出为多个组驱动电压信号。

可选地，所述背光控制单元还包括：

第一运算放大器，连接于所述时序控制器的输出端与所述多个第一开关的控制端之间，用于对所述多个控制信号的电压值进行放大。

可选地，一个帧周期内，所述多个第一开关中每个第一开关的导通时间均相同。

可选地，所述行扫描控制单元包括：

逻辑电路单元，接收所述多个基准信号，输出多个选通信号；

多个第二开关，每个第二开关的输入端均接收所述多个组驱动电压信号，每个第二开关的控制端分别接收所述多个选通信号的其中之一，每个第二开关的输出端分别输出所述多个行驱动电压信号的其中之一，

其中，所述多个第二开关在所述多个选通信号的控制下依次地分时导通，以将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号。

可选地，所述行扫描控制单元还包括：

第二运算放大器，连接于所述逻辑电路单元的输出端与所述多个第二开关的控制端之间，用于对所述多个选通信号的电压值进行放大。

可选地，一个帧周期内，所述多个第二开关中每个第二开关的导通时间均相同。

根据本公开第二方面，提供了一种显示装置，包括：显示面板和背光单元，所述背光单元用于向所述显示面板提供背光；以及如上所述的背光驱动电路，所述背光驱动电路与所述背光单元连接，向所述背光单元提供驱动电流，以控制所述背光单元的亮度。

本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型实施例的背光驱动电路及显示装置中，背光控制单元根据时序控制器输出的多个控制信号将驱动电压信号扩展为多个组驱动电压信号，行扫描控制单元根据时序控制器输出的多个基准信号将每个组驱动电压信号扩展为多个行驱动电压信号，如此，通过对驱动电压信号的两级扩展，使得仅需利用时序控制器的少量GPIO口输出多个控制信号和多个基准信号即可实现对更大尺寸的背光单元的区域调光，有效地减少了对GPIO口的使用，同时也减少了相应的硬件设计，节约了开发成本。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1示出现有的一种背光驱动电路的结构示意图；

图2示出本实用新型实施例提供的液晶显示装置的结构示意图；

图3示出本实用新型实施例提供的背光驱动电路的结构示意图；

图4示出本实用新型实施例提供的背光控制单元的结构示意图；

图5示出本实用新型实施例提供的多个控制信号的时序波形示意图；

图6示出本实用新型实施例提供的行扫描控制单元的结构示意图；

图7示出图6中逻辑电路单元的各输入及输出信号的时序波形示意图；

图8示出本实用新型实施例提供的各驱动电压信号的时序波形示意图。

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。

如图2所示，本实施例中，液晶显示装置200包括显示面板210、驱动电路220、背光单元240以及背光驱动电路230。

显示面板210包括多条扫描线和多条数据线、以及位于二者交叉位置的多个像素单元，每个像素单元分别包括薄膜晶体管和像素电极。位于同一行的像素单元的薄膜晶体管的栅极连接至同一条扫描线，且位于同一列的像素单元的薄膜晶体管的源极连接至同一条数据线。

驱动电路220包括源极驱动器221和栅极驱动器222。源极驱动器221连接至多条数据线，经由数据线将与灰阶驱动信号对应的灰阶电压施加至对应的薄膜晶体管。栅极驱动器222连接至多条扫描线，用于提供栅极信号，以在每个帧周期中依次扫描多条扫描线，导通对应的薄膜晶体管。

背光驱动电路230与背光单元240连接，用于向背光单元240提供驱动电流，以控制背光单元240的亮度。

背光驱动电路230包括时序控制器231、背光控制单元232和行扫描控制单元233。

一方面，时序控制器231根据接收的图像数据得到各个像素单元的时序信号和灰阶驱动信号，并将该时序信号和灰阶驱动信号提供至驱动电路220。

进一步地，时序控制器231与外部主机连接，主机根据显示面板210的分辨率来缩放从外部数据源输入的图像数据，并将该图像数据连同多个同步信号一起提供至时序控制器231。该多个同步信号至少包括时钟和数据使能信号，并进一步包括水平同步信号和垂直同步信号。

时序控制器231使用各种提高图像质量和降低功耗的数据处理方法修正从主机输入的图像数据，并向源极驱动器221提供灰阶驱动信号。此外，时序控制器231还用于根据从主机输入的多个同步信号产生用于控制源极驱动器221和栅极驱动器222时序的时序信号。时序信号例如包括用于控制源极驱动器221的数据信号锁存的源极起始脉冲和源极采样脉冲、用于控制数据信号极性的极性控制信号、以及用于控制数据信号输出周期的使能信号等。时序信号还包括用于控制栅极驱动器222栅极信号扫描的起始脉冲信号和移位时钟、以及用于控制栅极信号输出周期的使能信号等。

另一方面，时序控制器231还用于从多个GPIO端口输出多个控制信号和多个基准信号。

参考图3，时序控制器231经由多个GPIO端口中的第一部分GPIO端口输出多个控制信号至背光控制单元232，同时经由其多个GPIO端口中的第二部分GPIO端口输出多个基准信号至行扫描控制单元233。

背光控制单元232接收多个控制信号和驱动电压信号VLED，根据多个控制信号将驱动电压信号VLED分时地输出为多个组驱动电压信号。该多个组驱动电压信号中的每个组驱动电压信号用于驱动背光单元240中的一组LED光源(本文中简称LED)。

背光单元240中包含有多行LED光源，每行LED光源经由同一驱动电压信号以及多个LED驱动单元31驱动。其中，每行LED光源的阳极接收对应的驱动电压信号，阴极与LED驱动单元31连接。本实施例中，不考虑LED驱动单元31对LED光源发亮的影响，也即，本实施例中默认只有LED光源的阳极被提供高电平的驱动电压信号，对应行的LED光源就会发亮。进一步地，本实施例中将背光单元240中的多行LED光源划分为多组LED光源，每组LED光源中包含有至少一行的LED光源。可选地，每组LED光源中所包含的LED光源的行数可以相同也可以不相同，具体可根据实际情况进行设定，本实用新型对此不作限定。但为便于理解，下文中将以每组LED光源中所包含的LED光源的行数相同为例对本实用新型的技术方案进行说明。

示例性地，参考图4，背光控制单元232进一步包括：多个第一运算放大器2322和多个第一开关2321。多个第一开关2321中每个第一开关2321的输入端均接收驱动电压信号VLED，每个第一开关2321的控制端分别接收多个控制信号的其中之一，每个第一开关2321的输出端分别输出多个组驱动电压信号的其中之一。多个第一开关2321在多个控制信号的控制下依次地分时导通，以将驱动电压信号VLED分时地输出为多个组驱动电压信号。第一运算放大器2322连接于时序控制器231的输出端与多个第一开关的控制端之间，用于将多个控制信号的电压值放大后输出至对应的第一开关的控制端，以使得多个控制信号能够具有足够的控制能力来控制多个第一开关2321的导通。

本实施例中，多个控制信号的数量、多个第一开关2321的数量、以及多个组驱动电压信号的数量均相等。示例性地，假设多个控制信号的数量为3，则该3个控制信号(分别记为第一控制信号GPIO1、第二控制信号GPIO2、第三控制信号GPIO3)的时序波形如图5所示，其中，当控制信号为高电平时，控制对应的第一开关2321导通。同时本实施例中，每个第一开关2321所接收的控制信号的波形与该第一开关2321输出的组驱动电压信号的波形相同。

需要说明的是，本文中所描述的分时地输出为多个组驱动电压信号意在表示分时地输出有效的组驱动电压信号，例如高电平状态时有效。

可以理解的是，一个帧周期内多个第一开关2321中每个第一开关2321的导通时间之和即为该帧周期的时长。且在一个帧周期内，多个第一开关2321中每个第一开关2321的导通时间与每个第一开关2321对应驱动的LED光源的行数正相关，当每个第一开关2321对应驱动的LED光源的行数相同时，每个第一开关2321的导通时间也相同。

本实施例中，行扫描控制单元233接收多个基准信号和多个组驱动电压信号，根据多个基准信号将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号。每个行驱动电压信号驱动一组LED光源中的部分LED光源。

示例性地，参考图3和图6，行扫描控制单元233进一步包括：逻辑电路单元2331、第二运算放大器2333和多个第二开关2332。逻辑电路单元2331接收多个基准信号，输出多个选通信号；多个第二开关2332中的每个第二开关2332的输入端均接收多个组驱动电压信号，每个第二开关2332的控制端分别接收多个选通信号的其中之一，每个第二开关2332的输出端分别输出多个行驱动电压信号的其中之一。本实施例中，多个第二开关2332在多个选通信号的控制下依次地分时导通，以将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号。第二运算放大器2333连接于逻辑电路单元2331的输出端与多个第二开关的控制端之间，用于对多个选通信号的电压值放大后输出至对应的第二开关2332的控制端，以使得多个基准信号能够具有足够的控制能力来控制多个第二开关的导通。

本实用新型中，多个行驱动电压信号的数量为多个基准信号的数量的2ⁿ倍，n为正整数。示例性地，假设多个基准信号的数量为2，且n为2，则该2个基准信号(分别记为第一基准信号GPIO4、第二基准信号GPIO5)经由逻辑电路单元2331后可转换为4个选通信号(分别记为第一选通信号K1、第二选通信号K2、第三选通信号K3、第四选通信号K4)，且其各自的时序波形如图7所示。其中，逻辑电路单元2331可由常规的触发器电路和/或逻辑门电路的组合构成，本实施例对此不作限定，例如为RS触发器。以及当选通信号为高电平时,控制对应的第二开关2332导通。同时本实施例中，每个第二开关2332所接收的选通信号的波形与该第二开关2332输出的行驱动电压信号的波形相同。

需要说明的是，本文中所描述的分时地输出为多个行驱动电压信号意在表示分时地输出有效的行驱动电压信号，例如高电平状态时有效。

可以理解的是，一个帧周期内多个第二开关2332中每个第二开关2332的导通时间之和即为该帧周期的时长。同时由图7可知，在一个帧周期内，多个第二开关2332中每个第二开关2332均导通多次，每个第二开关2332在一个帧周期内所导通的次数与背光控制单元232输出的组驱动电压信号的数量相同。因此，本实施例中通过设置合理的控制信号时序，即可利用有限个数的第二开关2332实现多个行驱动电压信号的输出，有利于减少所需的开关数量，降低设计成本。

进一步地，在一个帧周期内，多个第二开关2332中每个第二开关2332的导通时间与每个第二开关2332对应驱动的LED光源的行数正相关，当每个第二开关2332对应驱动的LED光源的行数相同时，每个第二开关2332的导通时间也相同。同时也有多个第二开关2332中每个第二开关2332的一次导通时间等于对应分时的组驱动电压信号的高电平时长。

可选地，多个第一开关和多个第二开关可选用MOS场效应晶体管和双极型晶体管中的任一。

示例性地，以驱动24行LED光源为例，本实用新型实施例中可利用时序控制器231的5个GPIO端口分别输出3个控制信号(包括第一控制信号GPIO1、第二控制信号GPIO2、第三控制信号GPIO3)和2个基准信号(包括第一基准信号GPIO4、第二基准信号GPIO5)。同时，利用该第一控制信号GPIO1、第二控制信号GPIO2和第三控制信号GPIO3分别控制背光控制单元232中的3个第一开关2321以将驱动电压信号VLED分时地转换为3个如图8中所示出的组驱动电压信号(记为第一组驱动电压信号VLED1、第二组驱动电压信号VLED2、第三组驱动电压信号VLED3)，由每个组驱动电压信号驱动一组8行的LED光源。之后，利用逻辑电路单元2331将第一基准信号GPIO4和第二基准信号GPIO5转换为4个如图7和图8中所示出的选通信号(第一选通信号K1、第二选通信号K2、第三选通信号K3、第四选通信号K4)，同时利用该4个选通信号分时地控制行扫描控制单元233中的4个第二开关2332分时地导通以将每个组驱动电压信号分时地转换为4个行驱动电压信号，由每个行驱动电压信号驱动对应一组8行的LED光源中的部分LED光源。例如，在第一组驱动电压信号VLED1为高电平期间利用第一选通信号K1、第二选通信号K2、第三选通信号K3和第四选通信号K4将4个第二开关2332的输入端所接收的第一组驱动电压信号VLED1分时地输出为4个行驱动电压信号，以在每个行驱动电压信号为高电平时点亮对应的行的LED光源，其中，每个行驱动电压信号驱动2行LED光源。在第二组驱动电压信号VLED2、第三组驱动电压信号VLED3为高电平期间同理。其中，可以理解的是，仅当组驱动电压信号和行驱动电压信号同时为高电平时，才可驱动对应行的LED光源电路，而在相应行的LED光源被点亮时，通过调节LED驱动单元31的参数配置即可实现对背光单元240的区域调光。

可以理解的是，当利用逻辑电路单元2331转换为生成的选通信号的数量为8个时，每个行驱动电压信号仅需驱动1行的LED光源，可以实现更精细的区域调光；或者每个行驱动电压信号驱动3行的LED光源以实现对72行LED光源的驱动。因此，相比现有技术，本实用新型实施例可以采用更少数量的GPIO端口(例如5个时序控制器231的GPIO端口)实现对更多行LED光源的驱动，节约了设计成本。

综上，本实用新型实施例的背光驱动电路及显示装置中，背光控制单元根据时序控制器输出的多个控制信号将驱动电压信号扩展为多个组驱动电压信号，行扫描控制单元根据时序控制器输出的多个基准信号将每个组驱动电压信号扩展为多个行驱动电压信号，如此，通过对驱动电压信号的两级扩展，使得仅需利用时序控制器的少量GPIO口输出多个控制信号和多个基准信号即可实现对更大尺寸的背光单元的区域调光，有效地减少了GPIO口的使用，同时也减少了相应的硬件设计，节约了开发成本。

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)

1.一种背光驱动电路，用于向背光单元提供驱动电压信号，其特征在于，包括：

时序控制器，输出多个控制信号和多个基准信号；

背光控制单元，接收所述多个控制信号和所述驱动电压信号，根据所述多个控制信号将所述驱动电压信号分时地输出为多个组驱动电压信号，每个组驱动电压信号驱动所述背光单元中的一组LED光源；

行扫描控制单元，接收所述多个基准信号和所述多个组驱动电压信号，根据所述多个基准信号将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号，每个行驱动电压信号驱动一组LED光源中的部分LED光源。

2.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述多个控制信号的数量与所述多个组驱动电压信号的数量相等。

3.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述多个行驱动电压信号的数量为所述多个基准信号的数量的2ⁿ倍，n为正整数。

4.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述背光控制单元包括：

多个第一开关，每个第一开关的输入端均接收所述驱动电压信号，每个第一开关的控制端分别接收所述多个控制信号的其中之一，每个第一开关的输出端分别输出所述多个组驱动电压信号的其中之一，

其中，所述多个第一开关在所述多个控制信号的控制下依次地分时导通，以将所述驱动电压信号分时地输出为所述多个组驱动电压信号。

5.根据权利要求4所述的背光驱动电路，其特征在于，所述背光控制单元还包括：

第一运算放大器，连接于所述时序控制器的输出端与所述多个第一开关的控制端之间，用于对所述多个控制信号的电压值进行放大。

6.根据权利要求4所述的背光驱动电路，其特征在于，一个帧周期内，所述多个第一开关中每个第一开关的导通时间均相同。

7.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述行扫描控制单元包括：

逻辑电路单元，接收所述多个基准信号，输出多个选通信号；

多个第二开关，每个第二开关的输入端均接收所述多个组驱动电压信号，每个第二开关的控制端分别接收所述多个选通信号的其中之一，每个第二开关的输出端分别输出所述多个行驱动电压信号的其中之一，

其中，所述多个第二开关在所述多个选通信号的控制下依次地分时导通，以将每个组驱动电压信号分时地输出为多个行驱动电压信号。

8.根据权利要求7所述的背光驱动电路，其特征在于，所述行扫描控制单元还包括：

第二运算放大器，连接于所述逻辑电路单元的输出端与所述多个第二开关的控制端之间，用于对所述多个选通信号的电压值进行放大。

9.根据权利要求7所述的背光驱动电路，其特征在于，一个帧周期内，所述多个第二开关中每个第二开关的导通时间均相同。

10.一种显示装置，其特征在于，包括：

显示面板和背光单元，所述背光单元用于向所述显示面板提供背光；以及

如权利要求1-9任一项所述的背光驱动电路，所述背光驱动电路与所述背光单元连接，向所述背光单元提供驱动电流，以控制所述背光单元的亮度。

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