TWI394132B - 光源驅動電路 - Google Patents

Description

光源驅動電路

本發明是有關於一種光源驅動電路，且特別是有關於一種利用參數的最佳化來達到降低功率消耗的光源驅動電路。

近年來，液晶顯示器(LCD)以輕薄的體積與較低耗電量等優點，廣泛地應用在各種需要顯示裝置的電子產品中。液晶顯示器係利用液晶材料的旋光性(optical activity)和光電特性來顯示影像。然而，由於液晶材料本身並不具有發光的功能，因此液晶顯示器必須配置一背光模組，來提供顯示影像時所需的光源。

背光模組在提供光源的過程中，其是利用一光源驅動電路來驅動發光元件，以致使發光元件產生光源。此外，光源驅動電路更用以控制發光元件的調光範圍、光亮度以及光均勻度等特性，以致使背光模組所提供的光源能符合液晶顯示器的面板亮度、畫面品質與色彩飽和度等性質。

圖1A繪示為習知光源驅動電路的電路方塊圖。參照圖1A，習知光源驅動電路100包括灰階辨識單元110、參數計算單元120、調光控制單元130以及驅動單元140。在此，灰階辨識單元110會將一影像資料Data1劃分成多數個資料區塊，並擷取出每一資料區塊的最大灰階值。其中，倘若影像資料Data1的解析度為8位元，且其所對應的畫面最大灰階值為255。

之後，如式(1)所示，參數計算單元120會依據每一資料區塊的最大灰階值，計算出每一資料區塊各自所對應的工作週期。

其中，D_j為第j個資料區塊所對應的工作週期，VG_j為第j個資料區塊所對應的最大灰階值，j為正整數。

再者，調光控制單元130會依據資料區塊所對應的工作週期與一規範電流值I_spec，而產生多數個調光控制訊號。藉此，驅動單元140將可依據這些調光控制訊號產生多數個驅動脈波PU₁₁~PU_1n，以依序驅動配置在背光模組中的多數個發光二極體(未繪示)。其中，所述發光二極體的電流皆不大於規範電流值I_spec。

值得注意的是，由於驅動脈波PU₁₁~PU_1n的工作週期介於0%到100%之間，因此當資料區塊的最大灰階值為255時，驅動單元140將產生工作週期為100%的驅動脈波。此時，如圖1B所示的，在每一顯示週期T中，流經發光二極體的電流都將維持在規範電流值I_spec，並藉此產生最大亮度的背光源。

然而，當習知技術欲提高背光源的最大亮度時，習知光源驅動電路100必須提高規範電流值I_spec，以藉此提高驅動脈波PU₁₁~PU_1n的電壓準位。此時，習知光源驅動電路100的功率消耗將相對地被提昇。此外，發光二極體的接面溫度(junction temperature)也將隨著規範電流值I_spec的提高而提升，進而降低背光模組的使用壽命。

本發明提供一種光源驅動電路，用以降低電路本身的功率消耗。

本發明提供一種光源驅動電路，用以降低背光模組的系統成本。

本發明提出一種光源驅動電路，用以驅動多數個發光元件。光源驅動電路包括一灰階辨識單元、一參數最佳化模組、一參數計算單元、一調光控制單元以及一驅動單元。其中，灰階辨識單元用以將一影像資料劃分成多數個資料區塊，並擷取出所述資料區塊各自所對應的最大灰階值。之後，參數最佳化模組會依據一規範電流值與一特定電流值的比值而產生一最佳化週期值，其中規範電流值小於特定電流值。

另一方面，參數計算單元會依據最佳化週期值與一畫面最大灰階值而取得一特定比值。之後，參數計算單元更將所述資料區塊的最大灰階值分別與特定比值相乘而取得多數個工作週期值。藉此，調光控制單元會依據所述工作週期值與特定電流值，而產生多數個調光控制訊號。驅動單元則依據所述調光控制訊號而產生驅動發光元件所需的多數個驅動脈波。

在本發明之一實施例中，上述之驅動脈波的工作週期分別相等於所述工作週期值，且流經所述發光元件的電流皆不大於特定電流值。

本發明另提出一種光源驅動電路，用以驅動多數個發 光元件。光源驅動電路包括一灰階辨識單元、一參數最佳化模組、一參數計算單元、一調光控制單元以及一驅動單元。其中，灰階辨識單元用以將一影像資料劃分成多數個資料區塊，並擷取出所述資料區塊各自所對應的最大灰階值。再者，參數最佳化模組會依據一規範電流值與一特定週期值的比值而產生一最佳化電流值，其中特定週期值小於1。

另一方面，參數計算單元會依據最佳化電流值與一畫面最大灰階值而取得一特定比值。此外，參數計算單元更將所述資料區塊的最大灰階值分別與特定比值相乘而取得多數個電流值。藉此，調光控制單元會依據所述電流值與特定週期值，而產生多數個調光控制訊號。而驅動單元則用以依據所述調光控制訊號而產生驅動發光元件所需的多數個驅動脈波。

在本發明之一實施例中，上述之驅動脈波的工作週期皆不大於特定週期值，且流經所述發光元件的電流分別相等於所述電流值。

值得一提的是，上述光源驅動電路適用於一背光模組。此外，所述發光元件配置在背光模組中，並分別由一發光二極體所構成。

本發明是利用參數最佳化模組來產生最佳化週期值或是最佳化電流值。藉此，光源驅動電路將可依據最佳化週期值或是最佳化電流值，來調整驅動脈波的工作週期或是電壓準位。其中，驅動脈波的工作週期皆小於100%， 且發光元件的電流皆大於規範電流值。如此一來，與習知技術相較之下，本發明無須提升電路本身的消耗功率，就可增加發光元件的最大亮度，並進而有助於降低背光模組的系統成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在以實施例說明本發明的精神之前，首先假設各實施例所列舉之光源驅動電路適用於一背光模組。此外，各實施例所述之光源驅動電路更用以驅動配置在背光模組中的多數個發光元件(未繪示出)，以致使所述發光元件產生光源。其中，所述發光元件可分別由一發光二極體所構成。然上述假設並非用以限定本發明，熟悉此技術者也可依據本發明之精神，更動光源驅動電路的應用型態。

圖2A繪示為依據本發明一實施例之光源驅動電路的電路架構圖。參照圖2A，光源驅動電路200包括灰階辨識單元210、參數計算單元220、調光控制單元230、驅動單元240以及參數最佳化模組250。其中，灰階辨識單元210與參數最佳化模組250分別電性連接至參數計算單元220。參數計算單元220電性連接至調光控制單元230。而調光控制單元230則電性連接至驅動單元240。

在整體作動上，灰階辨識單元210用以將一影像資料Data2劃分成多數個資料區塊DB₂₁~DB_2n。之後，灰階辨識單元210會比對資料區塊DB₂₁~DB_2n各自所包括的灰階 值，以擷取出資料區塊DB₂₁~DB_2n各自所對應的最大灰階值VG₂₁~VG_2n。舉例來說，倘若資料區塊DB₂₇包括灰階值P21~P24，且灰階值P23>灰階值P21>灰階值P22>灰階值P24。此時，灰階辨識單元210將比對灰階值P21~P24的大小，並從中擷取出灰階值P23來作為資料區塊DB27所對應的最大灰階值VG₂₇。

另一方面，參數最佳化模組250會依據規範電流值I_spec與特定電流值I_pre的比值而產生一最佳化週期值D_op，其中規範電流值I_spec小於特定電流值I_pre。之後，參數計算單元220會依據最佳化週期值D_op與畫面最大灰階值VG_max而取得一特定比值RT2。此外，參數計算單元220更將資料區塊DB₂₁~DB_2n的最大灰階值VG₂₁~VG_2n分別與特定比值RT2相乘而取得多數個工作週期值D₂₁~D_2n。

舉例來說，以資料區塊DB21為例來看。此時，如式(2)所示，參數計算單元220會依據最佳化週期值D_op與畫面最大灰階值VG_max的比值而取得特定比值RT2。之後，如式(3)所示，參數計算單元220會將最大灰階值VG₂₁與特定比值RT2相乘而取得工作週期值D₂₁。

D₂₁=RT2＊VG₂₁ (3)

換而言之，倘若D_2i用以表示第i個工作週期值，VG_2i用以表示第i個最大灰階值，n為正整數，i為整數且1≦i≦n，則參數計算單元220是依據式(4)而計算出工作週期值D₂₁~D_2n。此外，在本實施例中，倘若影像資料Data2 的解析度為k位元，則其所對應的畫面最大灰階值VG_max為2^k，k為正整數。

D_2i：D_op=VG_2i：VG_max (4)

之後，調光控制單元230會依據工作週期值D₂₁~D_2n與特定電流值I_pre，而產生多數個調光控制訊號S₂₁~S_2n。藉此，驅動單元240將依據調光控制訊號S₂₁~S_2n而產生驅動發光元件所需的多數個驅動脈波PU₂₁~PU_2n。值得注意的是，驅動脈波PU₂₁~PU_2n的工作週期分別相等於工作週期值D₂₁~D_2n。換言之，光源驅動電路200可以藉由調整驅動脈波PU₂₁~PU_2n的工作週期來達到調光的機制。此外，在本實施例中，所述發光元件的電流皆不大於特定電流值I_pre。

圖2B繪示為圖2A實施例與習知技術相較之下發光元件的電流波形圖，其中標號201用以表示圖2A實施例所產生的電流波形，標號202用以表示習知技術所產生的電流波形。在圖2A實施例中，由於規範電流值I_spec小於特定電流值I_pre，故如電流波形201所示，在每一顯示週期T中，光源驅動電路200會產生工作週期小於100%的驅動脈波，來致使發光元件產生最大亮度。

且知，此時流經發光元件的電流維持在特定電流值I_pre並大於規範電流值I_spec，因此與習知技術相較之下，圖2A實施例可以在不提升電路本身的消耗功率下，增加發光元件的最大亮度。相對而言，採用本實施例的背光模組可以利用較少的發光元件來達到相同亮度的背光源，因此本實 施例將有助於降低背光模組的系統成本。

請繼續參照圖2A，參數最佳化模組250包括能量計算單元251與參數產生單元252。其中，如式(5)所示的，能量計算單元251用以將顯示週期值T與規範電流值I_spec相乘，並據以產生一系統能量值P_sys。之後，如式(6)所示的，參數產生單元252會將系統能量值P_sys除以顯示週期值T與特定電流值I_pre，並據以產生最佳化週期值D_op。

P_sys=T×I_spec (5)

換而言之，參數最佳化模組250主要是利用規範電流值I_spec與特定電流值I_pre，來產生最佳化週期值D_op。值得一提的是，在本實施例中，所述顯示週期值T反比於影像資料Data2的更新頻率。

圖3A繪示為依據本發明另一實施例之光源驅動電路的電路架構圖。參照圖3A，光源驅動電路300包括灰階辨識單元310、參數計算單元320、調光控制單元330、驅動單元340以及參數最佳化模組350。其中，灰階辨識單元310與參數最佳化模組350分別電性連接至參數計算單元320。參數計算單元320電性連接至調光控制單元330。而調光控制單元330則電性連接至驅動單元340。

在整體作動上，灰階辨識單元310用以將一影像資料Data3劃分成多數個資料區塊DB₃₁~DB_3n。之後，灰階辨識單元310會比對資料區塊DB₃₁~DB_3n各自所包括的灰階 值，以擷取出資料區塊DB₃₁~DB_3n各自所對應的最大灰階值VG₃₁~VG_3n。舉例來說，倘若資料區塊DB₃₇包括灰階值P31~P34，且灰階值P32>灰階值P34>灰階值P33>灰階值P3I。此時，灰階辨識單元310將比對灰階值P31~P34的大小，並從中擷取出灰階值P32來作為資料區塊DB37所對應的最大灰階值VG₃₇。

另一方面，參數最佳化模組350會依據規範電流值I_spec與特定週期值D_pre的比值而產生一最佳化電流值I_op，其中特定週期值D_pre小於1。之後，參數計算單元320會依據最佳化電流值I_op與畫面最大灰階值VG_max而取得一特定比值RT3。再者，參數計算單元320更將資料區塊DB₃₁~DB_3n的最大灰階值VG₃₁~VG_3n分別與特定比值RT3相乘而取得多數個電流值I₃₁~I_3n。

舉例來說，如式(7)所示的，參數計算單元320會依據最佳化電流值I_op與畫面最大灰階值VG_max的比值而取得特定比值RT3。之後，如式(8)所示，參數計算單元320會將最大灰階值VG₃₁與特定比值RT3相乘而取得電流值I₃₁。

I₃₁=RT3＊VG₃₁ (8)

換而言之，倘若I_3i用以表示第i個電流值，VG_3i用以表示第i個最大灰階值，n為正整數，i為整數且1≦i≦n，則參數計算單元320是依據式(9)而計算出電流值I₃₁~I_3n。此外，在本實施例中，倘若影像資料Data3的解析度為k位元，則其所對應的畫面最大灰階值VG_max為2^k，k為正 整數。

I_3i：I_op=VG_3i：VG_max (9)

之後，調光控制單元330會依據電流值I₃₁~I_3n與特定週期值D_pre，而產生多數個調光控制訊號S₃₁~S_3n。藉此，驅動單元340將依據調光控制訊號S₃₁~S_3n而產生驅動發光元件所需的多數個驅動脈波PU₃₁~PU_3n。值得注意的是，所述發光元件的電流分別相等於電流值I₃₁~I_3n。換言之，光源驅動電路300是藉由調整驅動脈波PU₂₁~PU_2n的電壓準位來達到調光的機制。此外，在本實施例中，驅動脈波PU₃₁~PU_3n的工作週期皆不大於特定週期值D_pre。

圖3B繪示為圖3A實施例與習知技術相較之下發光元件的電流波形圖，其中標號301用以表示圖3A實施例所產生的電流波形，標號302用以表示習知技術所產生的電流波形。在圖3A實施例中，如電流波形301所示，在每一顯示週期T中，光源驅動電路300會產生工作週期等於特定週期值D_pre的驅動脈波，來致使發光元件產生最大亮度。

此外，由於特定週期值D_pre維持在小於1的情況下，故此時流經發光元件的電流值I₃₁也會大於規範電流值I_spec。藉此，與習知技術相較之下，圖3A實施例也可以在不提升電路本身的消耗功率下，增加發光元件的最大亮度。相對而言，採用圖3A實施例的背光模組也可利用較少的發光元件來達到相同亮度的背光源，因此圖3A實施例也將有助於降低背光模組的系統成本。

綜上所述，本發明是以規範電流值為基準的情況下，利用參數最佳化模組來產生最佳化週期值或是最佳化電流值。藉此，驅動單元所產生之驅動脈波的工作週期皆小於100%，且發光元件的電流皆大於規範電流值。如此一來，與習知技術相較之下，本發明無須提升電路本身的消耗功率，就可增加發光元件的最大亮度，並進而有助於降低背光模組的系統成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧習知光源驅動電路

110、210、310‧‧‧灰階辨識單元

120、220、320‧‧‧參數計算單元

130、230、330‧‧‧調光控制單元

140、240、340‧‧‧驅動單元

200、300‧‧‧光源驅動電路

250、350‧‧‧參數最佳化模組

251、351‧‧‧能量計算單元

252、352‧‧‧參數產生單元

201、202、301、302‧‧‧電流波形

Data1、Data2、Data3‧‧‧影像資料

DB₂₁~DB_2n、DB₃₁~DB_3n‧‧‧資料區塊

P21~P24、P31~P34‧‧‧灰階值

VG₂₁~VG_2n、VG₃₁~VG_3n‧‧‧最大灰階值

T‧‧‧顯示週期

I_spec‧‧‧規範電流值

VG_max‧‧‧畫面最大灰階值

I_pre‧‧‧特定電流值

D_op‧‧‧最佳化週期值

D₂₁~D_2n‧‧‧工作週期值

S₂₁~S_2n、S₃₁~S_3n‧‧‧調光控制訊號

PU₁₁~PU_1n、PU₂₁~PU_2n、PU₃₁~PU_3n‧‧‧驅動脈波

D_pre‧‧‧特定週期值

I_op‧‧‧最佳化電流值

I₃₁~I_3n‧‧‧電流值

圖1A繪示為習知光源驅動電路的電路方塊圖。

圖1B繪示為用以說明圖1A實施例的電流波形圖。

圖2A繪示為依據本發明一實施例之光源驅動電路的電路架構圖。

圖2B繪示為圖2A實施例與習知技術相較之下發光元件的電流波形圖。

圖3A繪示為依據本發明另一實施例之光源驅動電路的電路架構圖。

圖3B繪示為圖3A實施例與習知技術相較之下發光元件的電流波形圖。

200‧‧‧光源驅動電路

210‧‧‧灰階辨識單元

220‧‧‧參數計算單元

230‧‧‧調光控制單元

240‧‧‧驅動單元

250‧‧‧參數最佳化模組

251‧‧‧能量計算單元

252‧‧‧參數產生單元

Data2‧‧‧影像資料

DB₂₁~DB_2n‧‧‧資料區塊

P21~P24‧‧‧灰階值

VG₂₁~VG_2n‧‧‧最大灰階值

T‧‧‧顯示週期

I_spec‧‧‧規範電流值

VG_max‧‧‧畫面最大灰階值

I_pre‧‧‧特定電流值

D_op‧‧‧最佳化週期值

D₂₁~D_2n‧‧‧工作週期值

S₂₁~S_2n‧‧‧調光控制訊號

PU₂₁~PU_2n‧‧‧驅動脈波

Claims (16)

1. 一種光源驅動電路，用以驅動多數個發光元件，且該光源驅動電路包括：一灰階辨識單元，用以將一影像資料劃分成多數個資料區塊，並擷取出該些資料區塊各自所對應的最大灰階值；一參數最佳化模組，用以依據一規範電流值與一特定電流值的比值而產生一最佳化週期值，其中該規範電流值小於該特定電流值；一參數計算單元，用以依據該最佳化週期值與一畫面最大灰階值而取得一特定比值，並將該些資料區塊的最大灰階值分別與該特定比值相乘而取得多數個工作週期值；一調光控制單元，用以依據該些工作週期值與該特定電流值，而產生多數個調光控制訊號；以及一驅動單元，用以依據該些調光控制訊號而產生驅動該些發光元件所需的多數個驅動脈波。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中該參數最佳化模組包括：一能量計算單元，用以將一顯示週期值與該規範電流值相乘，並據以產生一系統能量值；以及一參數產生單元，用以將該系統能量值除以該顯示週期值與該特定電流值，並據以產生該最佳化週期值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動電路，其中該顯示週期值反比於該影像資料的更新頻率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中 該影像資料的解析度為k位元，且該畫面最大灰階值為2^k，其中k為正整數。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中該些驅動脈波的工作週期分別相等於該些工作週期值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中流經該些發光元件的電流皆不大於該特定電流值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中該些發光元件分別由一發光二極體所構成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動電路，其中該光源驅動電路適用於一背光模組，且該些發光元件配置在該背光模組中。
9. 一種光源驅動電路，用以驅動多個發光元件，且該光源驅動電路包括：一灰階辨識單元，用以將一影像資料劃分成多數個資料區塊，並擷取出該些資料區塊各自所對應的最大灰階值；一參數最佳化模組，用以依據一規範電流值與一特定週期值的比值而產生一最佳化電流值，其中該特定週期值小於1；一參數計算單元，用以依據該最佳化電流值與一畫面最大灰階值而取得一特定比值，並將該些資料區塊的最大灰階值分別與該特定比值相乘而取得多數個電流值；一調光控制單元，用以依據該些電流值與該特定週期值，而產生多數個調光控制訊號；以及一驅動單元，用以依據該些調光控制訊號而產生驅動 該些發光元件所需的多數個驅動脈波。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中該參數最佳化模組包括：一能量計算單元，用以將一顯示週期值與該規範電流值相乘，並據以產生一系統能量值；以及一參數產生單元，用以將該系統能量值除以該顯示週期值與該特定週期值，並據以產生該最佳化電流值。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光源驅動電路，其中該顯示週期值反比於該影像資料的更新頻率。
12. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中該影像資料的解析度為k位元，且該畫面最大灰階值為2^k，其中k為正整數。
13. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中該些驅動脈波的工作週期皆不大於該特定週期值。
14. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中流經該些發光元件的電流分別相等於該些電流值。
15. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中該些發光元件分別由一發光二極體所構成。
16. 如申請專利範圍第9項所述之光源驅動電路，其中該光源驅動電路適用於一背光模組，且該些發光元件配置在該背光模組中。