TWI419121B - 整合背光驅動晶片與發光二極體背光裝置 - Google Patents

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Description

整合背光驅動晶片與發光二極體背光裝置
本發明係指一種整合背光驅動晶片與發光二極體背光裝置，尤指一種整合影像縮放晶片之數位控制能力之整合背光驅動晶片與發光二極體背光裝置。
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型輕薄、無輻射污染及低消耗功率等特性，因此，已被廣泛地應用在平面電視、電腦系統、行動電話、個人數位助理等電子產品上。液晶顯示器的工作原理係藉由改變液晶分子的排列狀態，來控制液晶層的透光率，以產生不同強度的輸出光線，再搭配背光模組來達到顯示影像的效果。典型的液晶顯示器包含有液晶面板、控制晶片組、驅動晶片組及背光模組。控制晶片負責影像訊號的轉換與處理。驅動晶片負責輸出相對應之電壓訊號，來控制液晶面板各畫素之透光率，以顯示影像訊號。其中，控制晶片組包含一影像縮放晶片，用來對影像訊號進行影像縮放處理，以產生符合輸出標準(例如水平與垂直畫面的解析度或縱橫比)之影像訊號。
此外，由於液晶分子本身不會發光，所以液晶顯示器必須藉由背光模組來提供液晶面板所需之光源，使得液晶面板達到顯示的效果。傳統液晶面板之背光模組是以冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作為光源。相較於傳統所使用之光源，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)具有省電、元件壽命長、無汞、色域豐富、無須暖燈時間以及反應速度快等多項優點，而且發光效率不斷地提升，成本日益降低，因此，近年來，發光二極體有逐漸取代冷陰極螢光燈管來作為背光模組光源的趨勢。
請參考第1圖，第1圖為習知一發光二極體背光裝置10之示意圖。發光二極體背光裝置10包含有一發光二極體背光模組102、一背光驅動晶片104及一背光驅動電路板106。如第1圖所示，發光二極體背光模組102包含有並聯之發光二極體串列C1～Cm，而每一發光二極體串列係由複數個串接之發光二極體組成。背光驅動晶片104係設置於背光驅動電路板106上，用來驅動發光二極體背光模組102並控制各發光二極體之亮度，以提供液晶面板達到顯示影像的效果。一般來說，為了因應不同的應用需求，背光驅動晶片104須透過一外部電阻R來控制流經各發光二極體串列之電流大小或切換頻率，然而，外部電阻R通常無法提供寬廣的阻值變化，來滿足更細微的調整。再者，對於不同的應用設定，通常需要不同的電阻來搭配，換言之，背光驅動晶片104必須搭配各種外部電阻的變化，始能應付各種應用需求，如此一來，將會造成成本過高的問題。而且，針對不同設定的發光二極體背光模組102(例如發光二極體的數量或組合排列方式的不同)，也必須提供相對應的背光驅動晶片104，也就是說，由於先天的限制，習知的背光驅動晶片無法滿足各式各樣的電流或切換頻率的變化控制，而無法提供彈性的使用，在整體使用上存在著極大的不便性。
另一方面，關於發光二極體背光裝置10的故障處理(FAULT)機制，通常係於發光二極體背光模組102發生過電壓或短路的情況時，將操作電源關掉而使發光二極體背光模組102與背光驅動晶片104停止運作以達保護作用。接著，再重新啟動操作電源，繼續進行背光驅動操作。然而，隨著整個系統運作的重啟，原先的錯誤情況卻未被記錄下來，因而造成日後除錯的困難度。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種整合背光驅動晶片與發光二極體背光裝置。
本發明揭露一種整合背光驅動晶片，用來驅動一發光二極體背光模組，包含有：一縮放控制電路，包含有：一數位控制單元，用來產生一數位控制訊號；以及一可變參考電壓產生單元，用來產生一參考電壓；以及一背光驅動電路，耦接於該數位控制單元、該可變參考電壓產生單元與該發光二極體背光模組，用來根據該數位控制訊號與該參考電壓，產生一背光驅動訊號，以驅動該發光二極體背光模組。
本發明另揭露一種發光二極體背光裝置，包含有：一發光二極體背光模組；以及一整合背光驅動晶片，包含有；一縮放控制電路，包含有：一數位控制單元，用來產生一數位控制訊號；以及一可變參考電壓產生單元，用來產生一參考電壓；以及一背光驅動電路，耦接於該數位控制單元、該可變參考電壓產生單元與該發光二極體背光模組，用來根據該數位控制訊號與該參考電壓，產生一背光驅動訊號，以驅動該發光二極體背光模組。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例發光二極體背光裝置20之示意圖。發光二極體背光裝置20包含有一發光二極體背光模組202與一整合背光驅動晶片204。在本實施例中，發光二極體背光模組202包含有並聯之發光二極體串列C1～Cm，而每一發光二極體串列係由複數個串接之發光二極體組成，但不以此為限。換言之，發光二極體背光模組202亦可僅有一個發光二極體串列，而各發光二極體串列亦可僅包含單一發光二極體。整合背光驅動晶片204用來驅動發光二極體背光模組202，以提供一液晶面板達到顯示影像的效果。
整合背光驅動晶片204包含有一縮放控制電路206與一背光驅動電路208。縮放控制電路206包含有一數位控制單元210、一可變參考電壓產生單元212及一數位控制暫存器214。數位控制暫存器214用來儲存一背光驅動設定值D，而數位控制單元210耦接於數位控制暫存器214，用來根據背光驅動設定值D，產生一數位控制訊號SC，以提供至背光驅動電路208。例如，數位控制訊號SC可經由一控制匯流排傳送至背光驅動電路208。可變參考電壓產生單元212耦接於背光驅動電路208，用來產生一參考電壓VR。背光驅動電路208耦接於數位控制單元210、可變參考電壓產生單元212與發光二極體背光模組202，用來根據數位控制訊號SC與參考電壓VR，產生一背光驅動訊號SD，以驅動發光二極體背光模組202。換句話說，本發明不需額外的外部電阻，而是透過縮放控制電路206之數位控制能力，來調整背光驅動電路208輸出所需的背光驅動訊號SD，以提供更靈活與精確的背光驅動選擇。
進一步說明，針對不同的應用，例如背光驅動設定的變化或驅動不同種類的發光二極體背光模組。本發明可以軟體方式於數位控制暫存器214中設定各種所需的背光驅動設定值D，以使數位控制單元210據以產生數位控制訊號SC。背光驅動電路208再根據數位控制訊號SC與參考電壓VR，來產生所需的背光驅動訊號SD，以驅動發光二極體背光模組202。因此，當有應用上的變化需求時僅需更動數位控制暫存器214的設定值參數，即可提供所需的背光驅動訊號SD。
因此，本發明透過整合原本控制晶片中之縮放控制電路206及背光裝置中的背光驅動電路208，使得背光驅動電路208可利用縮放控制電路206所具有的完整數位控制能力，來提供發光二極體背光模組202更多元的驅動選擇及更精確的訊號品質，如此一來，將可大幅提昇背光驅動的應用彈性。
由於在一般的液晶顯示器中，液晶面板之控制晶片中原本即具有縮放控制電路來提供畫素訊號的處理。縮放控制電路通常被製作成一縮放控制晶片，並置於單獨之印刷電路板上來提供影像縮放處理。再者，一般的發光二極體背光裝置中，背光驅動電路通常也是被製作成一背光驅動晶片，並置於單獨之印刷電路板上來提供背光驅動。在本發明中，縮放控制電路206及背光驅動電路208被整合於同一晶片中。在此情況下，縮放控制電路206依然可提供液晶面板之影像訊號轉換的功能，並且利用縮放控制電路206之完整數位控制能力，來實現更多元及精確的背光驅動目的。除此之外，縮放控制電路206與背光驅動電路208之間的線路連接只需在晶片內部拉線即可完成，而不需使用複雜的印刷電路板佈線。因此，相較於習知技術，本發明不需在印刷電路板上使用額外的被動元件，並且僅需使用單一印刷電路板即可實現，如此一來，將可有效降低製造成本。
另一方面，整合背光驅動晶片204另包含一故障偵測單元216，其耦接於發光二極體背光模組202、背光驅動電路208與數位控制暫存器214，用來偵測發光二極體背光模組202之運作錯誤情況。當偵測到發光二極體背光模組202發生運作錯誤情況時(例如過電壓或短路)，故障偵測單元216會產生一錯誤結果ER與一錯誤偵測訊號SR。錯誤結果ER被儲存至數位控制暫存器214，以供除錯參考。錯誤偵測訊號SR會被傳送至背光驅動電路208，以提供背光驅動電路208進行相關異常處理。在此情況下，由於錯誤結果ER被儲存至數位控制暫存器214中，因此，只要透過存取數位控制暫存器214即可輕易查明於發光二極體背光模組202上所發生的操作錯誤，以進一步據以排除異常狀況。換言之，本發明可利用縮放控制電路206中的暫存器功能，來將發光二極體背光模組202所發生的異常狀況紀錄下來，以提供後續除錯的處理參考，而不至於每當異常狀況發生過後，僅能被動地進行系統重啟動作而無進一步的除錯程序。
綜上所述，本發明不需額外的外部電阻，而是透過縮放控制電路206之數位控制能力，來調整背光驅動電路208輸出所需的背光驅動訊號，以提供更靈活與精確的背光驅動選擇，換言之，透過可程式化的操作，將可大幅提昇背光驅動的應用彈性，以實現更多元及精確的背光驅動目的。此外，本發明除了不需在印刷電路板上使用額外的被動元件之外，更僅需使用單一印刷電路板即可實現影像縮放功能與背光驅動功能，而可有效降低製造成本。另一方面，本發明進一步可利用縮放控制電路206中的暫存器功能，來將發光二極體背光模組202所發生的異常狀況紀錄下來，來提供後續除錯的處理參考，以降低除錯程序的困難度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、20‧‧‧發光二極體背光裝置
102、202‧‧‧發光二極體背光模組
104‧‧‧背光驅動晶片
106‧‧‧背光驅動電路板
204‧‧‧整合背光驅動晶片
206‧‧‧縮放控制電路
208‧‧‧背光驅動電路
210‧‧‧數位控制單元
212‧‧‧可變參考電壓產生單元
214‧‧‧數位控制暫存器
216‧‧‧故障偵測單元
C1~Cm‧‧‧發光二極體串列
D‧‧‧背光驅動設定值
ER‧‧‧錯誤結果
R‧‧‧外部電阻
SC‧‧‧數位控制訊號
SD‧‧‧背光驅動訊號
SR‧‧‧錯誤偵測訊號
VR‧‧‧參考電壓
第1圖為習知一發光二極體背光裝置之示意圖。
第2圖為本發明實施例發光二極體背光裝置之示意圖。
20．．．發光二極體背光裝置
202．．．發光二極體背光模組
204．．．整合背光驅動晶片
206．．．縮放控制電路
208．．．背光驅動電路
210．．．數位控制單元
212．．．可變參考電壓產生單元
214．．．數位控制暫存器
216．．．故障偵測單元
C1～Cm．．．發光二極體串列
D．．．背光驅動設定值
ER．．．錯誤結果
SC．．．數位控制訊號
SD．．．背光驅動訊號
SR．．．錯誤偵測訊號
VR．．．參考電壓

Claims (7)

  1. 一種整合背光驅動晶片，用來驅動一發光二極體背光模組，包含有：一縮放控制電路，包含有：一數位控制單元，用來產生一數位控制訊號；一可變參考電壓產生單元，用來產生一參考電壓；以及一數位控制暫存器，耦接於該數位控制單元，用來儲存一背光驅動設定值，以使該數位控制單元據以產生該數位控制訊號；一背光驅動電路，耦接於該數位控制單元、該可變參考電壓產生單元與該發光二極體背光模組，用來根據該數位控制訊號與該參考電壓，產生一背光驅動訊號，以驅動該發光二極體背光模組；以及一故障偵測單元，耦接於該發光二極體背光模組、該背光驅動電路與該數位控制暫存器，用來偵測該發光二極體背光模組之運作錯誤情況，且於偵測到該發光二極體背光模組發生運作錯誤情況時產生一錯誤結果並將該錯誤結果儲存至該數位控制暫存器。
  2. 如請求項1所述之整合背光驅動晶片，其中於該故障偵測單元偵測到該發光二極體背光模組發生運作錯誤情況時，該故障偵測單元產生一錯誤偵測訊號至該背光驅動電路。
  3. 如請求項1所述之整合背光驅動晶片，其中該數位控制訊號係經由一控制匯流排傳送至該背光驅動電路。
  4. 一種發光二極體背光裝置，包含有：一發光二極體背光模組；以及一整合背光驅動晶片，包含有；一縮放控制電路，包含有：一數位控制單元，用來產生一數位控制訊號；以及一可變參考電壓產生單元，用來產生一參考電壓；一數位控制暫存器，耦接於該數位控制單元，用來儲存一背光驅動設定值，以使該數位控制單元據以產生該數位控制訊號；以及一背光驅動電路，耦接於該數位控制單元、該可變參考電壓產生單元與該發光二極體背光模組，用來根據該數位控制訊號與該參考電壓，產生一背光驅動訊號，以驅動該發光二極體背光模組；以及一故障偵測單元，耦接於該發光二極體背光模組、該背光驅動電路與該數位控制暫存器，用來偵測該發光二極體背光模組之運作錯誤情況，且於偵測到該發光二極體背光模組發生運作錯誤情況時產生一錯誤結果並將該錯誤結果儲存至該數位控制暫存器。
  5. 如請求項4所述之發光二極體背光裝置，其中該發光二極體背 光模組包含有複數個並列之發光二極體串列。
  6. 如請求項4所述之發光二極體背光裝置，其中於該故障偵測單元偵測到該發光二極體背光模組發生運作錯誤情況時，該故障偵測單元產生一錯誤偵測訊號至該背光驅動電路。
  7. 如請求項4所述之發光二極體背光裝置，其中該數位控制訊號係經由一控制匯流排傳送至該背光驅動電路。
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