TWI420201B

TWI420201B - 背光裝置

Info

Publication number: TWI420201B
Application number: TW099105200A
Authority: TW
Inventors: Chiu Yuan Lin; Chih Chieh Hu
Original assignee: Beyond Innovation Tech Co Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2013-12-21
Also published as: US20110204800A1; TW201129846A; US8525422B2

Description

背光裝置

本發明是有關於一種背光裝置，且特別是有關於一種發光二極體的背光裝置。

在現今的液晶顯示面板，常使用利用發光二極體來建構的背光裝置來建構。而這些發光二極體的背光裝置常因應不同的需求而有不同的設計方式。舉例來說，當發光二極體的背光裝置需要可以呈現高度的顯示時，就需要使用所謂的多迴路發光二極體的背光的設計方式。也就是使用多數條的發光二極體串來進行設計。

在增加了發光二極體串的數量後，所衍生出來的問題是在於如何使每一條發光二極體串可以均勻的發光。在現有的發光二極體背光裝置的設計中，每一條發光二極體串是透過獨立的驅動電路來進行驅動。並針對各驅動電路驅動各對應的發光二極體串時所產生的亮度差異來進行調整，使每一條發光二極體串都可以呈現相近的亮度，並提升背光裝置的亮度均勻性。

然而，這種習知的發光二極體背光裝置的設計，由於需要很多的驅動電路，需要很高的電路成本外，還因為要準確的調整各驅動電路使對應發光二極體串的發光亮度相近，而需要複雜且昂貴的技術，使這種習知的發光二極體背光裝置的成本大大的增加。

本發明提供一種背光裝置，有效提升其發光均勻度。

本發明提出一種背光裝置，包括多個發光二極體模組，各發光二極體模組包括第一、二接腳組、驅動電路以及第一、二發光二極體串。各接腳組皆具有第一電源接腳、第二電源接腳、第一接地接腳以及第二接地接腳，其第一、二電源接腳相互耦接，且其第一、二接地接腳相互耦接。其中第一接腳組的第一接地接腳耦接至第二接腳組的第一電源接腳。驅動電路耦接第一接腳組的第一電源接腳及第二接腳組的第一接地接腳用以提供驅動信號。各發光二極體串分別耦接在各接腳組的第二電源接腳及第二接地接腳間，並接收驅動信號。

在本發明之一實施例中，上述之各發光二極體模組更包括至少一第三接腳組以及至少一第三發光二極體串。第三接腳組具有第一電源接腳、第二電源接腳、第一接地接腳以及第二接地接腳，第三接腳組耦接在驅動電路耦接第二接腳組的第一接地接腳的耦接路徑。其中，第三接腳組的第一電源接腳耦接第二接腳組的第一接地接腳，第三接腳組的第一接地接腳耦接驅動電路。第三發光二極體串串接在第三接腳組的第二電源接腳及第二接地接腳間，以接收驅動信號。

在本發明之一實施例中，上述之驅動信號為驅動電流。

在本發明之一實施例中，上述之驅動電路為直流轉直流電源轉換器。

在本發明之一實施例中，上述之直流轉直流電源轉換器包括電感、半導體類開關、第一二極體、電壓偵測電路以及控制器。電感的一端接收輸入電壓。半導體類開關串接在電感的另一端與基準電壓間，受控於脈寬調變信號。第一二極體的陽極與電感及半導體類開關共同耦接，而其陰極產生驅動信號。電壓偵測電路接收驅動信號並依據分壓驅動信號以產生過壓偵測信號。控制器接收操作電壓、回授信號、過壓偵測信號、致能信號以及調光信號，在致能信號為致能的狀態下，依據回授信號及調光信號來產生脈寬調變信號。其中，半導體類開關可包含有電晶體類(Transistor)開關以及晶體類(MOS)開關，本發明以晶體類開關作為技術說明代表。

在本發明之一實施例中，控制器更依據過壓偵測信號來在驅動電路發生過壓的狀況時停止產生脈寬調變信號。

在本發明之一實施例中，背光裝置更包括電壓產生器。電壓產生器耦接驅動電路，用以依據輸入電壓產生操作電壓。

在本發明之一實施例中，上述之電壓產生器包括第一限流電阻、第二限流電阻、電晶體、穩壓電容以及二極體。第一、二限流電阻的一端共同接收輸入電壓，電晶體的控制端耦接第一限流電阻的另一端，其第一端耦接第二限流電阻的另一端。穩壓電容串接在電晶體的第二端及基準電壓間。第二二極體的陽極接收基準電壓而其陰極與電晶體及第一限流電阻共同耦接。

基於上述，本發明利用改變背光裝置的多個發光二極體串與驅動電路間的連接關係，使較多串的發光二極體相互串接，以減少所需要使用的驅動電路的數目，並進而提升背光裝置間的發光亮度的均勻度。

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

以下請參照圖1，圖1繪示本發明的一實施例的背光裝置100的示意圖。背光裝置100包括多個發光二極體模組110、120。以發光二極體模組110為範例，發光二極體模組110中包括接腳組112及113、驅動電路111以及發光二極體串114及115。其中，接腳組112具有第一電源接腳PI1、第二電源接腳PI2、第一接地接腳GI1以及第二接地接腳GI2。並且，接腳組112中，第一電源接腳PI1與第二電源接腳PI2是互相連接(短路)，且其第一接地接腳GI1以及第二接地接腳GI2是互相連接(短路)。相同的，接腳組113則具有第一電源接腳PI3、第二電源接腳PI4、第一接地接腳GI3以及第二接地接腳GI4。且接腳組113中，第一電源接腳PI3與第二電源接腳PI4是互相連接(短路)，且其第一接地接腳GI3以及第二接地接腳GI4是互相連接(短路)。另外，在本實施例中，接腳組112的第一接地接腳GI1則被直接連接到接腳組113的第一電源接腳PI3。

驅動電路111則耦接至接腳組112的第一電源接腳PI1及接腳組113的第一接地接腳GI3，驅動電路111透過接腳組112、113來傳送驅動信號至發光二極體串114、115。發光二極體串114是由多個串接的發光二極體D11~D1N所組成(N發光個二極體，N為正整數)，而發光二極體串115則是由N個串接的發光二極體D21~D2N所組成。發光二極體串114中的第一個發光二極體D11的陽極耦接至接腳組112的第二電源接腳PI2，而發光二極體串114中的最後一個發光二極體D1N的陰極則耦接至接腳組112的第二接地接腳GI2。相類似的，發光二極體串115中的第一個發光二極體D21的陽極耦接至接腳組113的第二電源接腳PI4，而發光二極體串115中的最後一個發光二極體D2N的陰極則耦接至接腳組113的第二接地接腳GI4。

由上述的耦接關係的說明可以輕易的得知，驅動電路111透過接腳組112串接到發光二極體串114並再透過接腳組112轉接腳組113串接到發光二極體串115，最後接回驅動電路111以形成一個電氣迴路。也就是說，驅動電路111所提供的驅動信號(以驅動電流為例)，將透過接腳組112的第一、二電源接腳PI1、PI2傳送至發光二極體串114，並透過接腳組112的第一、二接地接腳GI1、GI2，以及接腳組113的第一、二電源接腳PI3、PI4，傳送至發光二極體串115，並再透過接腳組113的第一、二接地接腳GI3、GI4傳回驅動電路111。

如此一來，發光二極體串114及115將接收到沒有衰減，且相同的驅動信號。也就是說，發光二極體串114及115的發光亮度會是相同的。

在此請特別注意，在本實施例中，每一組驅動電路111可以驅動兩條發光二極體串114、115。換句話說，在背光裝置100中，驅動電路的數量會是發光二極體串總數量的一半，有效的降低了驅動電路所需要的數量。

以下請參照圖2，圖2繪示本發明的另一實施例的背光裝置200的示意圖。背光裝置200包括多個發光二極體模組210及220。以發光二極體模組210為範例，發光二極體模組210中包括接腳組212、213及214、驅動電路211以及發光二極體串215、216及217。其中，接腳組212具有第一電源接腳PI1、第二電源接腳PI2、第一接地接腳GI1以及第二接地接腳GI2。並且，接腳組212中，第一電源接腳PI1與第二電源接腳PI2是互相連接(短路)，且其第一接地接腳GI1以及第二接地接腳GI2是互相連接(短路)。相同的，接腳組213則具有第一電源接腳PI3、第二電源接腳PI4、第一接地接腳GI3以及第二接地接腳GI4。且接腳組213中，第一電源接腳PI3與第二電源接腳PI4是互相連接(短路)，且其第一-接地接腳GI3以及第二接地接腳GI4是互相連接(短路)。接腳組214則具有第一電源接腳PI5、第二電源接腳PI6、第一接地接腳GI5以及第二接地接腳GI6。在接腳組214中，第一電源接腳PI5與第二電源接腳PI6是互相連接(短路)，且其第一接地接腳GI5以及第二接地接腳GI6是互相連接(短路)。

另外，在本實施例中，接腳組212的第一接地接腳GI1則被直接連接到接腳組213的第一電源接腳PI3，接腳組213的第一接地接腳GI3則被直接連接到接腳組214的第一電源接腳PI5。

驅動電路211則耦接至接腳組212的第一電源接腳PI1以及接腳組214的第一接地接腳GI5，並提供驅動信號。

發光二極體串215~217分別由多數個發光二極體D11~D1N、D21~D2N、D31~D3N串連而成。發光二極體串215~217並分別連接接腳組212、213及214的第二電源接腳PI2、PI4及PI6及第二接地接腳GI2、GI4及GI6。

與上一實施例不相同的是，本實施例多了一個接腳組214耦接在驅動電路211耦接接腳組213的第一接地接腳GI3的耦接路徑間。而接腳組214的第二電源接腳PI6及第二接地接腳GI6間則多連接了發光二極體串217。也就是說，驅動電路211所提供的驅動信號，將透過接腳組212傳送至發光二極體串215，再透過接腳組213傳送至發光二極體串216，並透過接腳組214傳送至發光二極體串217，最後經由接腳組214的第二、一接地接腳GI6、GI5傳回驅動電路211。

當然，驅動電路211所傳送的驅動信號(以驅動電流為範例)可以在無衰減的狀態下，傳送至相互串連的發光二極體串215、216及217。也就是說發光二極體串215、216及217的發光亮度會更為一致。提升背光裝置200的亮度均勻性。並且，驅動電路的數量更可減為發光二極體串數量的三分之一，更降低驅動電路的需求，並降低電路成本。

值得一提的是，本發明實施例更可以在接腳組214及驅動電路211間再插入一個接腳組，並擴充驅動電路211所提供的驅動信號可通過四級串接的發光二極體串。使背光裝置200的亮度均勻性再上昇，而電路成本則相對的再降低。

接著請參照圖3，圖3繪示本發明實施例的驅動電路211的實施方式。其中，驅動電路211包括電感L1、半導體類開關Q2、二極體D1、過電壓保護電路(OVP,Over Voltage Protection)312、回授電路313以及控制器311。電感L1的一端接收輸入電壓VIN1。半導體類開關Q2串接在電感L1的另一端與基準電壓GND間，半導體類開關Q2受控於來自控制器311的脈寬調變信號。二極體D1的陽極與電感L1及半導體類開關Q2共同耦接，其陰極產生驅動信號。過電壓保護電路312接收驅動信號並依據分壓驅動信號以產生過壓偵測信號OVP。其中，回授電路313由回授偵測電阻R3、R4所組成。控制器311接收操作電壓VCC、過壓偵測信號OVP、回授信號FB、調光信號Dimming以及致能(Enable)信號EA(Enable)。控制器311在致能信號EA為致能的狀態下，依據回授信號FB以及調光信號Dimming來產生脈寬調變信號。控制器311並依據過壓偵測信號OVP來在驅動電路211發生過壓的狀況時停止產生脈寬調變信號。

在本實施方式中，操作電壓VCC是電壓產生器320依據輸入電壓VIN1所產生的。電壓產生器320耦接驅動電路211，包括限流電阻R1、R2、電晶體Q1、穩壓電容C3以及二極體D2。限流電阻R1、R2的一端共同接收輸入電壓VIN1，電晶體Q1的控制端耦接限流電阻R1的另一端，其第一端耦接限流電阻R2的另一端。穩壓電容C3串接在電晶體Q1的第二端及基準電壓GND間，二極體D2的陽極接收基準電壓GND而其陰極與電晶體Q1及限流電阻R1共同耦接。輸入電壓VIN1則由電壓VIN串接保險絲Fuse，並為保險絲Fuse的另一端所產生。

附帶一提的是，驅動電路360、380均由與驅動電路211相同的方式來實施，以產生高均勻度的驅動信號，實施細節以下恕不贅述。

綜上所述，本發明藉由改變接腳組間各接腳的連接方式來改變與驅動電路串連的發光二極體串的數量。以使單一驅動電路所提供的驅動信號可以連續串接的多個發光二極體串以提升背光裝置的亮度的均勻性。並有效降低所需要的驅動電路量，降低電路成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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、200．．．背光裝置

110、120、210、220．．．發光二極體模組

114、115、215、216、217．．．發光二極體串

111、211、360、380．．．驅動電路

112、113、212、213、214．．．接腳組

320．．．電壓產生器

311．．．控制器

312．．．過電壓保護電路

313．．．回授電路

D1、D2．．．二極體

Q2．．．半導體類開關

Q1．．．電晶體

VIN1．．．輸入電壓

VIN．．．電壓

GND．．．基準電壓

L1．．．電感

EA‧‧‧致能信號

OVP‧‧‧過壓偵測信號

FB‧‧‧回授信號

VCC‧‧‧操作電壓

R1、R2‧‧‧電阻

R3、R4‧‧‧回授偵測電阻

C3‧‧‧電容

PI1、PI2、PI3、GI1、GI2、GI3‧‧‧接腳

D11~D1N、D21~D2N、D31~D3N‧‧‧發光二極體

Fuse‧‧‧保險絲

圖1繪示本發明的一實施例的背光裝置100的示意圖。

圖2繪示本發明的另一實施例的背光裝置200的示意圖。

圖3繪示本發明實施例的驅動電路211的實施方式。

100．．．背光裝置

110、120．．．發光二極體模組

114、115．．．發光二極體串

111．．．驅動電路

112、113．．．接腳組

PI1、PI2、GI1、GI2．．．接腳

D11~D1N、D21~D2N．．．發光二極體

Claims

一種背光裝置，包括：多數個發光二極體模組，各該發光二極體模組包括：一第一、二接腳組，各該接腳組皆具有第一電源接腳、第二電源接腳、第一接地接腳以及第二接地接腳，其第一、二電源接腳相互耦接，且其第一、二接地接腳相互耦接，其中該第一接腳組的第一接地接腳耦接至該第二接腳組的第一電源接腳；一驅動電路，耦接該第一接腳組的第一電源接腳及該第二接腳組的第一接地接腳，用以提供一驅動信號，其中該驅動電路包括：一電感，其一端接收一輸入電壓；一半導體類開關，串接在該電感的另一端與一基準電壓間，受控於一脈寬調變信號；一第一二極體，其陽極與該電感及該半導體類開關共同耦接，其陰極產生該驅動信號；一電壓偵測電路，接收該驅動信號並依據分壓該驅動信號以產生一過壓偵測信號；以及一控制器，接收一操作電壓、一回授信號、該過壓偵測信號、一致能信號以及一調光信號，在該致能信號為致能的狀態下，依據該回授信號及該調光信號來產生該脈寬調變信號；以及一第一、二發光二極體串，各該發光二極體串分別串接在各該接腳組的第二電源接腳及第二接地接腳間，並接收該驅動信號；以及一電壓產生器，耦接該驅動電路，用以依據該輸入電壓產生該操作電壓，該電壓產生器包括：一第一限流電阻，其一端接收該輸入電壓；一第二限流電阻，其一端接收該輸入電壓；一電晶體，其控制端耦接該第一限流電阻的另一端，其第一端耦接該第二限流電阻的另一端；一穩壓電容，串接在該電晶體的第二端及該基準電壓間；以及一第二二極體，其陽極接收該基準電壓而其陰極與該電晶體及該第一限流電阻共同耦接。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中各該發光二極體模組更包括：至少一第三接腳組，具有第一電源接腳、第二電源接腳、第一接地接腳以及第二接地接腳，該第三接腳組耦接在該驅動電路耦接該第二接腳組的第一接地接腳的耦接路徑間，其中該第三接腳組的第一電源接腳耦接該第二接腳組的第一接地接腳，該第三接腳組的第一接地接腳耦接該驅動電路；以及至少一第三發光二極體串，該第三發光二極體串串接在該第三接腳組的第二電源接腳及第二接地接腳間，以接收該驅動信號。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該驅動信號為一驅動電流。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該驅動電路為一直流轉直流電源轉換器。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該控制器更依據該過壓偵測信號來在該驅動電路發生過壓的狀況時停止產生該脈寬調變信號。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該半導體類開關可以是電晶體類(Transistor)開關。
如申請專利範圍第1項所述之背光裝置，其中該半導體類開關可以是晶體類(MOS)開關。