TW201837570A - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置包括背光模組以及控制模組。背光模組包括第一發光二極體串、第二發光二極體串、電源供應電路、電壓轉換電路。電源供應電路用以提供主電壓源，電壓轉換電路用以接收主電壓源，轉換主電壓源為第一電壓以及第二電壓，並且分別提供第一電壓以及第二電壓給第一發光二極體串以及第二發光二極體串，且第一電壓以及第二電壓的大小不同。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種顯示裝置的背光模組的改良。

顯示裝置例如液晶顯示器或者液晶電視，需有透過背光模組來驅動，以提供背光源，而現有技術中，背光模組已經由先前的CCFL燈管，逐漸被發光二極體光源所取代，然而發光二極體背光模組的效率、使用壽命以及操作溫度，仍然是眾家廠商關注的議題之一。

本發明實施例提供一種顯示裝置，顯示裝置的背光模組中，多個發光二極體串的電壓可以各別的被控制，進而提升背光模組的效率、延長使用壽命以及降低操作溫度。

根據本發明一實施例，提供一種顯示裝置包括背光模組以及控制模組。背光模組包括第一發光二極體串、第二發光二極體串、電源供應電路、電壓轉換電路以及電流控制電路。電源供應電路用以提供主電壓源，電壓轉換電路電性耦接第一發光二極體串以及第二發光二極體串，用以接收主電壓源，轉換主電壓源為第一電壓以及第二電壓，並且分別提供第一電壓以及第二電壓給第一發光二極體串以及第二發光二極體串，且第一電壓以及第二電壓的大小不同，電流控制電路電性耦接第一發光二極體串以及第二發光二極體串，用以控制第一發光二極體串以及第二發光二極體串的電流。控制模組電性耦接電流控制電路以及電壓轉換電路，用以控制電流控制電路以及電壓轉換電路。

根據一種可選用的實施方式，其中電壓轉換電路具有第一開關以及第二開關；第一開關具有第一端、第二端及控制端，第一開關的第一端用以接收主電壓源，第一開關的第二端電性耦接第一發光二極體串，第一開關的控制端用以接收第一脈衝寬度調變訊號，第二開關具有第一端、第二端及控制端，第二開關的第一端用以接收主電壓源，第二開關的第二端電性耦接第二發光二極體串，第二開關的控制端用以接收第二脈衝寬度調變訊號。

根據一種可選用的實施方式，控制模組用以各別控制第一脈衝寬度調變訊號以及第二脈衝寬度調變訊號，以各別控制第一電壓以及第二電壓。

根據一種可選用的實施方式，電流控制電路具有第三開關以及第四開關；第三開關具有第一端、第二端及控制端，第三開關的第一端電性耦接第一發光二極體串，第三開關的控制端用以接收第三脈衝寬度調變訊號，第四開關具有第一端、第二端及控制端，第四開關的第一端電性耦接第二發光二極體串，第四開關的控制端用以接收第四脈衝寬度調變訊號。

根據一種可選用的實施方式，背光模組還包括電流感測單元，用以提供分別對應於第一發光二極體串以及第二發光二極體串的電流的第一電流感測訊號及第二電流感測訊號，電流感測單元電性耦接第三開關的第二端以及第四開關的該第二端。

根據一種可選用的實施方式，電流感測單元具有第一電阻以及第二電阻，第一電阻以及第二電阻分別電性耦接第三開關的第二端以及第四開關的第二端。

根據一種可選用的實施方式，控制模組用以根據第一電流感測訊號及第二電流感測訊號控制第三脈衝寬度調變訊號及第四脈衝寬度調變訊號。

根據一種可選用的實施方式，控制模組用以控制電壓轉換電路，以各別提供不同的第一電壓及第二電壓給第一發光二極體串以及第二發光二極體串。

根據一種可選用的實施方式，顯示裝置為電視。

根據一種可選用的實施方式，電壓轉換電路包括直流-直流電壓轉換器。

本發明實施例透過分開控制各發光二極體串的驅動電壓，使得各發光二極體串的驅動電壓不必遷就驅動電壓最高的發光二極體串，因此可以達到提升背光模組的效率、延長使用壽命以及降低操作溫度之功效。

以下透過圖式及文字說明呈現本發明的具體實施方式，其中圖式及文字之內容均為示例，非用以限定本發明之申請專利範圍。

請參考圖1，圖1為本發明實施例顯示裝置立體圖。顯示裝置100可以例如為電視或者是監視器螢幕。顯示裝置100可以例如是液晶顯示裝置，液晶顯示裝置通常包括有液晶顯示面板以及背光模組等。但液晶顯示面板並非本發明之重點，以下僅針對本發明之重點詳細說明。

請參考圖2，圖2為本發明實施例顯示裝置系統方塊圖。顯示裝置100包括背光模組200以及控制模組300。背光模組200可以設置於顯示裝置100的殼體內，背光模組200用體提供顯示裝置100光源，舉例而言，若顯示裝置100為液晶電視，則背光模組200提供的光源經過液晶面板調變之後，可以在畫素產生灰階控制的效果，進而達到顯示影像之目的。控制模組300也可以設置在顯示裝置100的殼體之中，控制模組300可以例如為顯示裝置100的整體驅動電路（例如閘極驅動電路、源極驅動電路、時序控制器及電源控制電路）之總成或者部分之電路元件（例如部分的積體電路）。

詳言之，背光模組200包括第一發光二極體串210、第二發光二極體串220、電源供應電路230、電壓轉換電路240以及電流控制電路250。第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220用以發出亮光，以作為背光模組200之光源，第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220各別可以具有兩個以上串接之發光二極體，操作時，第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220各別流過有第一發光二極體串的電流I1以及第二發光二極體串的電流I2，對於發光二極體而言，流經的電流可以控制其發光二極體的亮度。第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220可以各別針對顯示裝置100不同位置提供光源，例如位於顯示裝置100的相對兩側（側入型背光源），或者是散佈於顯示裝置100的顯示區後方（直下型背光源）。第一發光二極體串的電流I1以及第二發光二極體串的電流I2可以相同也可以不同，其電流大小可以照顯示裝置100的需求來控制。

電源供應電路230用以提供主電壓源Vm，電源供應電路230可以例如是切換式電源轉換器或者是其他電壓供應裝置，例如直流-直流電源轉換器、直流-交流電源轉換器、或者上述兩者之整合結構，電源供應電路230用以將外界提供的直流或者交流電壓轉換成背光模組需要的主電壓源Vm。電源供應電路230可以設置於顯示裝置100殼體內的電源板（圖未示）上。

電壓轉換電路240電性耦接第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220，用以接收主電壓源Vm。進而電壓轉換電路240用以轉換主電壓源Vm為第一電壓V1以及第二電壓V2，並且分別提供第一電壓V1以及第二電壓V2給第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220，且第一電壓V1以及第二電壓V2的大小不同。詳言之，在提供主電壓源Vm給第一發光二極體串210以第二發光二極體串220之前，可以先透過電壓轉換電路240進行轉換，以針對第一發光二極體串210以第二發光二極體串220的電路特性以及其操作狀態，產生適合的電壓大小。通常而言，適合的第一電壓V1以及第二電壓V2大小必須能夠使得第一發光二極體串210以第二發光二極體串220可以操作在需要的電流下，並且電流控制電路250若具有電晶體作為開關元件，會希望電晶體能被操作在飽和區。

由於第一發光二極體串210以第二發光二極體串220的電路特性可能不同（例如串接的發光二極體之間可能具有特性上的差異）或者是其操作狀態不同，因此需求的第一電壓V1以及第二電壓V2大小可能會不同，而本發明實施例之第一電壓V1以及第二電壓V2可以經由電壓轉換電路240針對性的轉換，因此能夠分別提供給第一發光二極體串210以第二發光二極體串220較接近需求的電壓，因此驅動第一發光二極體串210以第二發光二極體串220的電壓不必再以相同的電壓大小來驅動，而是以較適切於各別發光二極體串的電壓來驅動各別的發光二極體。相對來說，若以相同電壓大小來驅動，則通常必須受限妥協電壓需求較高的電晶體串，而產生以高於需求的電壓大小來驅動電晶體串的情形，產生電源上的浪費，此額外的功耗便會產生熱能，造成背光模組200溫度的上升，降低發光二極體串的壽命。在此說明的是，本說明書以兩發光二極體串為範例，但是，背光模組200也可以具有兩個以上的發光二極體串，且其驅動電壓都可以透過本發明之架構來進行各別的操作，而達到上述相同的功效。

電流控制電路250電性耦接第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220，用以控制第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流。具體來說，電流控制電路250可以各別與第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220串接，電流控制電路250可以根據第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220所需要發出的亮度，控制第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2。

控制模組300電性耦接電流控制電路250以及電壓轉換電路240，控制模組300用以控制電流控制電路250以及電壓轉換電路240。詳言之，控制模組300可以控制電流控制電路250以使得電流控制電路能夠根據第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220所需要發出的亮度來控制流經第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2。並且，另一方面，控制模組300也可以控制電壓轉換電路240的運作，進而使得電壓轉換電路240能夠轉換主電壓源Vm為適當的第一電壓V1以及第二電壓V2，並且分別提供第一電壓V1以及第二電壓V2給第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220。

以下針對本發明，提供一種可選用的實施範例。請參考圖3，圖3為本發明實施例顯示裝置詳細系統方塊圖。根據一種實施方式，電壓轉換電路具240有第一開關T1以及第二開關T2。第一開關T1具有第一端、第二端及控制端（例如閘極端），第一開關T1的第一端用以接收主電壓源Vm，第一開關T1的第二端電性耦接第一發光二極體串210，第一開關T1的控制端用以接收第一脈衝寬度調變訊號PWM1。詳言之，控制模組300可以根據第一發光二極體串210對於驅動電壓的需求，提供第一脈衝寬度調變訊號PWM1給第一開關T1，進而控制第一開關T1的開啟以及關閉，使用脈衝寬度調變的方式，對於主電壓源Vm產生平均的效果，進而調變出第一發光二極體串210適合的第一電壓V1。

類似的，第二開關T2具有第一端、第二端及控制端（例如閘極端），第二開關T2的第一端用以接收主電壓源Vm，第二開關T2的第二端電性耦接第二發光二極體串220，第二開關T2的控制端用以接收第二脈衝寬度調變訊號PWM2。詳言之，控制模組300可以根據第二發光二極體串220對於驅動電壓的需求，提供第二脈衝寬度調變訊號PWM2給第二開關T2，進而控制第二開關T2的開啟以及關閉，以使用脈衝寬度調變的方式，對於主電壓源Vm產生平均的效果，進而調變出第二發光二極體串220適合的第二電壓V2。

在此，第一開關T1以及第二開關T2可以例如為電晶體、功率電晶體等可透過訊號控制開啟或者關閉的半導體元件。由於第一脈衝寬度調變訊號PWM1以及第二脈衝寬度調變訊號PWM2可以各別的由控制模組300來控制，進而產生適當的第一電壓V1以及第二電壓V2，因此驅動第一發光二極體串210以第二發光二極體串220的電壓不必再以相同的電壓大小來驅動，而是以較適切於各別發光二極體串的電壓來驅動各別的發光二極體。換言之，控制模組300用以各別控制第一脈衝寬度調變訊號PWM1以及第二脈衝寬度調變訊號PWM2，以各別控制第一電壓V1以及第二電壓V2。控制模組300還用以控制電壓轉換電路240，以各別提供不同的第一電壓V1及第二電壓V2給第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220。

根據一種可選用的實施方式，電壓轉換電路240可以透過直流-直流電壓轉換器來實現將主電壓源Vm轉換成第一電壓V1以及第二電壓V2的功能。例如電壓轉換電路240也可以透過切換式電源轉換器（Switching Power Converter）來實現，例如升壓式切換式電源轉換器、降壓式切換式電源轉換器或升降壓式切換式電源轉換器等。又一種實施方式中，電壓轉換電路240可以透過例如電荷幫浦（Charge Pump）的電路方式來實現。簡言之，電壓轉換電路240轉換電壓的方式並不限於如圖3範例所揭示，僅能夠過第一開關T1以及第二開關T2來實現。

根據一種可選用的實施方式，電流控制電路250具有第三開關T3以及第四開關T4。第三開關T3具有第一端、第二端及控制端（例如閘極端），第三開關T3的第一端電性耦接第一發光二極體串210，第三開關T2的控制端用以接收第三脈衝寬度調變訊號PWM3。詳言之，控制模組300電性耦接第三開關T3，用以提供第三脈衝寬度調變訊號PWM3給第三開關T3，進而控制第三開關T3的開啟跟關閉，第三開關T3基本上與第一發光二極體串210串聯，因此僅有當第三開關T3導通時，第一發光二極體串210才會有電流I1通過，進而發出光線。因此，透過第三脈衝寬度調變訊號PWM3控制第三開關T3的導通時間，也可以控制第一發光二極體串210的發光時間，進而控制第一發光二極體串210的平均亮度。

類似的，第四開關T4具有第一端、第二端及控制端（例如閘極端），第四開關T4的第一端電性耦接第二發光二極體串220，第四開關T4的控制端用以接收第四脈衝寬度調變訊號PWM4。詳言之，控制模組300電性耦接第四開關T4，用以提供第四脈衝寬度調變訊號PWM4給第四開關T4，進而控制第四開關T4的開啟跟關閉，第四開關T4基本上與第二發光二極體串220串聯，因此僅有當第四開關T4導通時，第二發光二極體串220才會有電流I2通過，進而發出光線。因此，透過第四脈衝寬度調變訊號PWM4控制第三開關T4的導通時間，也可以控制第二發光二極體串220的發光時間，進而控制第二發光二極體串220的平均亮度。

請再參考圖2及圖3。根據一種可選用的實施方式，為了達到發光二極體串的電流控制目的，背光模組200還包括電流感測單元260，電流感測單元260用以提供分別對應於第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2的第一電流感測訊號SI1及第二電流感測訊號SI2給控制模組300，電流感測單元260電性耦接第三開關T3的第二端以及第四開關T4的第二端。詳言之，電流感測單元260可以透過串接於第三開關T3以及第四開關T4的第一電阻及第二電阻R1、R2來實現。當電流I1、I2分別流過第一電阻及第二電阻R1、R2時，在第三開關T3以及第四開關T4的第二端的位置，可以產生對應的電壓訊號，當第一電阻及第二電阻R1、R2的另一端分別為接地的情形下，電壓訊號的大小約為I1×R1以及I2×R2，而此電壓準位可以透過線路回傳給控制模組300，控制模組300在接收後，便可以知道當前第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2之大小，並且根據顯示裝置100目前對於背光源亮度的大小之需求，得知目前需要流過第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2的大小，進而達到回授控制第一發光二極體串210以及第二發光二極體串220的電流I1、I2之目的。換言之，控制模組300還可用以根據第一電流感測訊號SI1及第二電流感測訊號SI2控制第三脈衝寬度調變訊號PWM3及第四脈衝寬度調變訊號PWM4。

綜上所述，本發明實施例透過分開控制各發光二極體串的驅動電壓，使得各發光二極體串的驅動電壓不必遷就驅動電壓最高的發光二極體串，因此可以達到提升背光模組的效率、延長使用壽命以及降低操作溫度之功效。

以上針對本發明之精神，透過各實施例說明使得本領域技術人員能夠據以實施本發明，但必須注意的是，各種實施方式僅作為範例，並不具有任何明示或者暗示本發明之權力範圍僅限於上述各種範例。

100‧‧‧顯示裝置

200‧‧‧背光模組

210‧‧‧第一發光二極體串

220‧‧‧第二發光二極體串

230‧‧‧電源供應電路

240‧‧‧電壓轉換電路

250‧‧‧電流控制電路

260‧‧‧電流感測單元

300‧‧‧控制模組

PWM1、PWM2、PWM3、PWM4‧‧‧脈衝寬度調變訊號

SI1‧‧‧第一電流感測訊號

SI2‧‧‧第二電流感測訊號

T1、T2、T3、T4‧‧‧開關

R1、R2‧‧‧電阻

V1、V2‧‧‧電壓

I1、I2‧‧‧電流

Vm‧‧‧主電壓源

圖1為本發明實施例顯示裝置立體圖； 圖2為本發明實施例顯示裝置系統方塊圖；以及 圖3為本發明實施例顯示裝置詳細系統方塊圖。

Claims (10)

1. 一種顯示裝置，包括： 一背光模組，包括： 一第一發光二極體串； 一第二發光二極體串； 一電源供應電路，用以提供一主電壓源； 一電壓轉換電路，電性耦接該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串，用以接收該主電壓源，轉換該主電壓源為一第一電壓以及一第二電壓，並且分別提供該第一電壓以及該第二電壓給該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串，且該第一電壓以及該第二電壓的大小不同；以及 一電流控制電路，電性耦接該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串，用以控制該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串的電流；以及 一控制模組，電性耦接該電流控制電路以及該電壓轉換電路，用以控制該電流控制電路以及該電壓轉換電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該電壓轉換電路具有一第一開關以及一第二開關； 該第一開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第一開關的該第一端用以接收該主電壓源，該第一開關的該第二端電性耦接該第一發光二極體串，該第一開關的該控制端用以接收一第一脈衝寬度調變訊號；以及 該第二開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第二開關的該第一端用以接收該主電壓源，該第二開關的該第二端電性耦接該第二發光二極體串，該第二開關的該控制端用以接收一第二脈衝寬度調變訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，該控制模組用以各別控制該第一脈衝寬度調變訊號以及該第二脈衝寬度調變訊號，以各別控制該第一電壓以及該第二電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該電流控制電路具有一第三開關以及一第四開關； 該第三開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第三開關的該第一端電性耦接該第一發光二極體串，該第三開關的該控制端用以接收一第三脈衝寬度調變訊號；以及 該第四開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第四開關的該第一端電性耦接該第二發光二極體串，該第四開關的該控制端用以接收一第四脈衝寬度調變訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該背光模組還包括一電流感測單元，用以提供分別對應於該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串的電流的一第一電流感測訊號及一第二電流感測訊號，該電流感測單元電性耦接該第三開關的該第二端以及該第四開關的該第二端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該電流感測單元具有一第一電阻以及一第二電阻，該第一電阻以及該第二電阻分別電性耦接該第三開關的該第二端以及該第四開關的該第二端。
7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該控制模組用以根據該第一電流感測訊號及該第二電流感測訊號控制該第三脈衝寬度調變訊號及該第四脈衝寬度調變訊號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該控制模組用以控制該電壓轉換電路，以各別提供不同的該第一電壓及該第二電壓給該第一發光二極體串以及該第二發光二極體串。
9. 如申請專利範圍第1至8項任一項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置為一電視。
10. 如申請專利範圍第1至8項任一項所述之顯示裝置，其中該電壓轉換電路包括一直流-直流電壓轉換器。