TWI433600B - 背光模組及驅動電路 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種背光模組及驅動電路,且特別是有關於一種發光二極體背光模組及驅動電路。
由於發光二極體(light emitting diode)具有體積小、省電以及使用壽命長等特性,使得發光二極體被廣泛地應用於手機、相機以及液晶顯示器等各種資訊設備。
以液晶顯示器而言,發光二極體可以作為它的背光源。當液晶顯示器以發光二極體作為背光源時,需使用大量的發光二極體,使得顯示畫面的亮度能符合使用者的要求。此外,由於液晶顯示器使用了大量的發光二極體,使得發光二極體的驅動電流上升及其驅動電路的數目增加。因此,在發光二極體背光源的設計上,會將多數個發光模組以並聯的方式耦接,且每一個發光模組包含多數個發光二極體。藉此,降低發光二極體之驅動電流的大小與減少發光二極體之驅動電路的數目。
依據上述,在驅動以發光二極體為背光源的背光模組時,須提供多個驅動電流以同時驅動多個發光模組。然而,由於每個元件的電氣特性會有些微的不同,以致於這些驅動電流的大小會不同。雖然,驅動電流間的差距可透過回授的方式來降低,但是這些驅動電流間仍會有些微的差距。以致於這些發光模組的亮度無法完全相同。
本發明提供一種背光模組及其驅動電路,可均化流經每一發光元件串列的平均電流,以均化每一發光元件串列的亮度。
本發明提出一種驅動電路,適於驅動多個發光元件串列。驅動電路包括多個電流源及電流切換單元。這些電流源分別提供多個驅動電流。電流切換單元耦接這些發光元件串列及這些電流源,用以將這些驅動電流傳送至這些發光元件串列,並依據時序切換這些發光元件串列所接收的驅動電流。其中,每一發光元件串列接收這些驅動電流的時間為相同。
本發明另提出一種背光模組,其包括多個發光元件串列及驅動電路。驅動電路包括多個電流源及電流切換單元。這些電流源分別提供多個驅動電流。電流切換單元耦接這些發光元件串列及這些電流源,用以將這些驅動電流傳送至這些發光元件串列,並依據時序切換這些發光元件串列所接收的驅動電流。其中,每一發光元件串列接收這些驅動電流的時間為相同。
在本發明之一實施例中,上述之電流切換單元包括多個第一開關群組。每一第一開關群組包括n個第一開關及n個第二開關,n為一正整數。這些第一開關的第一端耦接對應的發光元件串列。這些第二開關的第一端分別耦接這些第一開關的第二端,這些第二開關的第二端耦接對應的
電流源。每一第一開關群組的第i個第一開關的第二端耦接相鄰的第一開關群組的第i個第一開關的第二端,i為一正整數且1≦i≦n。這些第一開關的其中之一及這些第二開關的其中之一導通,並且依據時序切換導通的第一開關及導通的第二開關。在不同的第一開關群組中,導通的第一開關及導通的第二開關為對應不同的位置。
在本發明之一實施例中,上述之這些第一開關導通的切換順序相反於這些第二開關導通的切換順序。
在本發明之一實施例中,上述之電流切換單元包括多個第二開關群組。每一第二開關群組包括多個第三開關。這些第三開關的第一端耦接對應的發光元件串列,這些第三開關的第二端分別耦接這些電流源。其中,這些第三開關的其中之一為導通,並依據時序切換導通的第三開關。在不同的第二開關群組中,導通的第三開關耦接不同的電流源。
在本發明之一實施例中,上述之電流切換單元包括多個多工器。每一多工器具有多個輸入端及一輸出端,每一多工器的輸出端耦接對應的發光元件串列,每一多工器的這些輸入端分別耦接這些電流源,並且每一多工器依據時序切換所選擇的電流源,而不同的多工器選擇不同的電流源。
在本發明之一實施例中,上述之背光模組更包括一調整單元,其耦接這些發光元件串列及這些電流源,以依據這些發光元件串列的電流調整這些驅動電流。
在本發明之一實施例中,上述之背光模組更包括多個開關及控制單元。這些開關分別耦接於這些電流源與接地電壓之間。控制單元耦接這些開關,並依據脈波調變信號控制這些開關導通與否,以控制這些電流源是否提供這些驅動電流至這些發光元件串列。
在本發明之一實施例中,上述之控制單元包括緩衝器及電阻。緩衝器的輸入端接收脈波調變信號,緩衝器的輸出端耦接這些開關。電阻耦接於緩衝器的輸入端與接地電壓之間。
在本發明之一實施例中,上述之這些發光元件串列分別為發光二極體串列。
基於上述,本發明的背光模組及驅動電路,其透過電流切換單元依序切換每個發光元件串列所接收的驅動電流,以致於這些驅動電流會輪流傳送至每個發光元件串列。藉此,發光元件串列的平均電流會相同,致使發光元件串列的發光亮度會相似或相同。
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。
圖1為依據本發明一實施例的背光模組的示意圖。請參照圖1,在本實施例中,背光模組100包括多個發光元件串列(在此以三個發光元件串列L1~L3為例)及驅動電路110。在本實施例中,發光元件串列L1包括多個串接的
發光二極體D11~D1n,發光元件串列L2包括多個串接的發光二極體D21~D2n,發光元件串列L3包括多個串接的發光二極體D31~D3n,其中n為一正整數。在圖1中,發光元件串列L1~L3耦接系統電壓Vcc,但依據發光二極體的串接方式不同,發光元件串列L1~L3亦可耦接接地電壓,且本發明不以此為限。
在本實施例中,驅動電路110至少包括電流切換單元111及多個電流源(在此以三個電流源CS1~CS3為例)。電流切換單元111耦接發光元件串列L1~L3及電流源CS1~CS3,以將電流源CS1~CS3所提供的驅動電流I1~I3傳送至發光元件串列L1~L3,並且依據時序切換發光元件串列L1~L3所接收到的驅動電流。換言之,若將時間等分為多個期間,在第一個期間中,電流切換單元111將驅動電流I1傳送至發光元件串列L1、將驅動電流I2傳送至發光元件串列L2以及將驅動電流I3傳送至發光元件串列L3;在第二個期間中,電流切換單元111將驅動電流I1傳送至發光元件串列L2、將驅動電流I2傳送至發光元件串列L3以及將驅動電流I3傳送至發光元件串列L1;在第三個期間中,電流切換單元111將驅動電流I1傳送至發光元件串列L3、將驅動電流I2傳送至發光元件串列L1以及將驅動電流I3傳送至發光元件串列L2;在第四個期間中,電流切換單元111相同於第一個期間所述,在此則不再贅述,並且其餘則以此類推。
依據上述,由於各個驅動電流I1~I3會分別在不同期間
傳送至發光元件串列L1~L3,亦即驅動電流I1~I3會輪流傳送至發光元件串列L1~L3。以發光元件串列L1而言,其接收驅動電流I1~I3的時間相同,因此其平均電流為驅動電流I1~I3的平均值,而發光元件串列L2~L3的平均電流亦相同。藉此,由於發光元件串列L1~L3的平均電流相同,致使發光元件串列L1~L3的發光亮度相似或相同。
進一步來說,驅動電路110可更包括調整單元113,其耦接發光元件串列L1~L3及電流源CS1~CS3。調整單元113可量測發光元件串列L1~L3的電流,並依據所量測到的電流調整驅動電流I1~I3的大小。換言之,假設發光元件串列L1~L3設定為20mA,若發光元件串列L1的電流大於20mA,則降低驅動電流I1的大小;若發光元件串列L1的電流小於20mA,則提高驅動電流I1的大小。若發光元件串列L2的電流大於20mA,則降低驅動電流I2的大小;若發光元件串列L2的電流小於20mA,則提高驅動電流I2的大小。若發光元件串列L3的電流大於20mA,則降低驅動電流I3的大小;若發光元件串列L3的電流小於20mA,則提高驅動電流I3的大小。
此外,由於驅動電流I1~I3會輪流傳送至發光元件串列L1~L3,若驅動電流I1傳送至發光元件串列L1,則可依據發光元件串列L1的電流調整驅動電流I1的大小;若驅動電流I1傳送至發光元件串列L2,則可依據發光元件串列L2的電流調整驅動電流I1的大小;若驅動電流I1傳送至發光元件串列L3,則可依據發光元件串列L3的電流調整
驅動電流I1的大小。並且,上述電流調整方式亦可應用於驅動電流I2及I3,本發明實施例則不限於此。
再者,驅動電路110亦可包括控制單元115及多個開關(在此以三個開關SW1~SW3為例)。在本實施例中,開關SW1耦接於電流源CS1與接地電壓之間,開關SW2耦接於電流源CS2與接地電壓之間,開關SW3耦接於電流源CS3與接地電壓之間。如圖1所示,在本實施例中,控制單元115包括緩衝器BF及電阻R。緩衝器BF的輸入端接收脈波調變信號PWM,緩衝器BF的輸出端耦接開關SW1~SW3。電阻R耦接於緩衝器BF的輸入端與接地電壓之間。依據上述,開關SW1~SW3會依據脈波調變信號PWM的電壓準位呈現導通或不導通,藉此控制單元115可依據脈波調變信號PWM控制電流源CS1~CS3的驅動電流I1~I3是否提供至發光元件串列L1~L3。
值得一提的是,上述開關SW1~SW3可利用電晶體等可實現開關動作的元件來完成,而緩衝器BF可利用運算放大器來實現,並且本發明的其他實施例則不以此為限,本領域通常知識者可自行變更設計或應用的元件。
圖2為圖1依據本發明一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。請參照圖2,在本實施例中,電流切換單元111包括多個開關群組(在此以三個開關群組GS1~GS3為例)。開關群組GS1包括n個第一開關(n為正整數,且在此以3個開關SW11~SW13為例)及n個第二開關(在此以3個開關SW21~SW23為例),開關群組GS2包括n
個第一開關(在此以3個開關SW31~SW33為例)及n個第二開關(在此以3個開關SW41~SW43為例),開關群組GS3包括n個第一開關(在此以3個開關SW51~SW53為例)及n個第二開關(在此以3個開關SW61~SW63為例)。其中,n為正整數且對應發光元件串列的數目。
開關SW11~SW13的第一端皆耦接發光元件串列L1,開關SW11~SW13的第二端則分別耦接開關SW21~SW23的第一端,開關SW21~SW23的第二端皆耦接電流源CS1以接收驅動電流I1。開關SW31~SW33的第一端皆耦接發光元件串列L2,開關SW31~SW33的第二端則分別耦接開關SW41~SW43的第一端,開關SW41~SW43的第二端皆耦接電流源CS2以接收驅動電流I2。開關SW51~SW53的第一端皆耦接發光元件串列L3,開關SW51~SW53的第二端則分別耦接開關SW61~SW63的第一端,開關SW61~SW63的第二端皆耦接電流源CS3以接收驅動電流I3。
開關SW11的第二端、開關SW31的第二端及開關SW51的第二端相互耦接,開關SW12的第二端、開關SW32的第二端及開關SW52的第二端相互耦接,開關SW13的第二端、開關SW33的第二端及開關SW53的第二端相互耦接。
進一步來說,若將時間區分為多個相同的期間,在第一個期間中,開關SW11、開關SW21、開關SW32、開關SW42、開關SW53及開關SW63會導通,其餘則不導通。
此時,驅動電流I1會透過導通的開關SW11及開關SW21傳送至發光元件串列L1,驅動電流I2會透過導通的開關SW32及開關SW42傳送至發光元件串列L2,驅動電流I3會透過導通的開關SW53及開關SW63傳送至發光元件串列L3。
在第二個期間中,開關SW12、開關SW23、開關SW33、開關SW41、開關SW51及開關SW62會導通,其餘則不導通。此時,驅動電流I1會透過導通的開關SW33及開關SW23傳送至發光元件串列L2,驅動電流I2會透過導通的開關SW51及開關SW41傳送至發光元件串列L3,驅動電流I3會透過導通的開關SW12及開關SW62傳送至發光元件串列L1。
在第三個期間中,開關SW13、開關SW22、開關SW31、開關SW43、開關SW52及開關SW61會導通,其餘則不導通。此時,驅動電流I1會透過導通的開關SW52及開關SW22傳送至發光元件串列L3,驅動電流I2會透過導通的開關SW13及開關SW43傳送至發光元件串列L1,驅動電流I3會透過導通的開關SW31及開關SW61傳送至發光元件串列L2。藉此,驅動電流I1~I3會輪流傳送至發光元件串列L1~L3。
依據上述,在開關群組GS1中,開關SW11~SW13會導通其中之一,並且開關SW21~SW23亦導通其中之一。在開關群組GS2及GS3中,開關的導通動作相似於開關群組GS1。此外,開關群組GS1~GS3中相同位置的開關
(如SW11、SW31及SW51)不會同時導通。在符合上述條件下,若開關SW11~SW13、SW31~SW33及SW51~SW53導通的切換順序相反於開關SW21~SW23、SW41~SW43及SW61~SW63導通的切換順序,即可使驅動電流I1~I3會輪流傳送至發光元件串列L1~L3。
此外,在其他實施例中,開關的導通不一定會依序切換,並有可能僅導通其中部分,然而只要能使驅動電流I1~I3輪流傳送至發光元件串列L1~L3,即可視為本發明的一實施例,而開關的導通順序可經由本領域通常知識者自行推衍,在此則不再贅述。
圖3為圖1依據本發明另一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。請參照圖3,在本實施例中,電流切換單元111包括多個第二開關群組(在此以3開關群組GS4~GS6為例)。開關群組GS4包括多個第三開關(在此以3個開關SW71~SW73為例),開關群組GS5包括多個第三開關(在此以3個開關SW81~SW83為例),開關群組GS6包括多個第三開關(在此以3個開關SW91~SW93為例)。並且,開關群組GS4中的開關SW71~SW73會導通其中之一,開關群組GS5中的開關SW81~SW83會導通其中之一,開關群組GS6中的開關SW91~SW93會導通其中之一。此外,開關群組GS4~GS6中相同位置的開關(如SW71、SW81及SW91)不會同時導通。
依據上述,若開關SW71~SW73、SW81~SW83及SW91~SW93以相同的順序切換導通的開關,即可使驅動
電流I1~I3會輪流傳送至發光元件串列L1~L3。換言之,當開關SW71、開關SW82、開關SW93導通時,則驅動電流I1會傳送至發光元件串列L1,驅動電流I2會傳送至發光元件串列L2,驅動電流I3會傳送至發光元件串列L3。當開關SW73、開關SW81、開關SW92導通時,則驅動電流I1會傳送至發光元件串列L2,驅動電流I2會傳送至發光元件串列L3,驅動電流I3會傳送至發光元件串列L1。當開關SW72、開關SW83、開關SW91導通時,則驅動電流I1會傳送至發光元件串列L3,驅動電流I2會傳送至發光元件串列L1,驅動電流I3會傳送至發光元件串列L2。
圖4為圖1依據本發明再一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。請參照圖3,在本實施例中,電流切換單元111包括多個多工器(在此以三個多工器MX1~MX3為例)。在本實施例中,多工器MX1的輸出端A0耦接發光元件串列L1,多工器MX1的輸入端A1耦接電流源CS1以接收驅動電流I1,多工器MX1的輸入端A2耦接電流源CS2以接收驅動電流I2,多工器MX1的輸入端A3耦接電流源CS3以接收驅動電流I3。多工器MX2的輸出端B0耦接發光元件串列L2,多工器MX2的輸入端B1耦接電流源CS1以接收驅動電流I1,多工器MX2的輸入端B2耦接電流源CS2以接收驅動電流I2,多工器MX2的輸入端B3耦接電流源CS3以接收驅動電流I3。
多工器MX3的輸出端C0耦接發光元件串列L3,多工器MX3的輸入端C1耦接電流源CS1以接收驅動電流
I1,多工器MX3的輸入端C2耦接電流源CS2以接收驅動電流I2,多工器MX3的輸入端C3耦接電流源CS3以接收驅動電流I3。在同一期間中,多工器MX1~MX3選擇不同的電流源(如CS1、CS2及CS3),以分別傳送驅動電流I1~I3至發光元件串列L1~L3,並且多工器MX1~MX3會依據時序切換所選擇的電流源(如CS1、CS2及CS3)。
綜上所述,本發明實施例的背光模組及驅動電路,其透過電流切換單元將多個驅動電流會輪流傳送至多個發光元件串列。藉此,發光元件串列的平均電流會相同,致使發光元件串列的發光亮度會相似或相同。
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‧‧‧背光模組
110‧‧‧驅動電路
111‧‧‧電流切換單元
113‧‧‧調整單元
115‧‧‧控制單元
A0、B0、C0‧‧‧輸出端
A1~A3、B1~B3、C1~C3‧‧‧輸入端
BF‧‧‧緩衝器
CS1~CS3‧‧‧電流源
D11~D1n、D21~D2n、D31~D3n‧‧‧發光二極體
GS1~GS6‧‧‧開關群組
I1~I3‧‧‧驅動電流
L1~L3‧‧‧發光元件串列
MX1~MX3‧‧‧多工器
R‧‧‧電阻
SW1~SW3、SW11~SW13、SW21~SW23、SW31~SW33、SW41~SW43、SW51~SW53、SW61~SW63、SW71~SW73、SW81~SW83、SW91~SW93‧‧‧開關
Vcc‧‧‧系統電壓
圖1為依據本發明一實施例的背光模組的示意圖。
圖2為圖1依據本發明一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。
圖3為圖1依據本發明另一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。
圖4為圖1依據本發明再一實施例的電流切換單元111的電路示意圖。
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧驅動電路
111‧‧‧電流切換單元
113‧‧‧調整單元
115‧‧‧控制單元
BF‧‧‧緩衝器
CS1~CS3‧‧‧電流源
D11~D1n、D21~D2n、D31~D3n‧‧‧發光二極體
I1~I3‧‧‧驅動電流
L1~L3‧‧‧發光元件串列
R‧‧‧電阻
SW1~SW3‧‧‧開關
Vcc‧‧‧系統電壓
Claims (17)
- 一種驅動電路,適於驅動多個發光元件串列,該驅動電路包括:多個電流源,分別提供多個驅動電流;以及一電流切換單元,耦接於該些發光元件串列及該些電流源之間,用以將該些驅動電流分別傳送至該些發光元件串列,並依據時序輪流將該些電流源所提供的驅動電流傳送至每一該些發光元件串列,其中每一該些發光元件串列接收該些驅動電流的時間為相同,且每一該些發光元件串列的發光亮度關聯於該些驅動電流的平均值。
- 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路,其中該電流切換單元包括:多個第一開關群組,每一該些第一開關群組包括:n個第一開關,n為一正整數,該些第一開關的第一端耦接對應的發光元件串列;以及n個第二開關,該些第二開關的第一端分別耦接該些第一開關的第二端,該些第二開關的第二端耦接對應的電流源;其中,每一該些第一開關群組的第i個第一開關的第二端耦接相鄰的第一開關群組的第i個第一開關的第二端,i為一正整數且1≦i≦n,並且該些第一開關的其中之一與該些第二開關的其中之一導通,並且依據時序切換導通的第一開關及導通的第二開關,在不同的第一開關群組中,導通的第一開關及導通的第二開關為對應不同的位置。
- 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路,其中該些第一開關導通的切換順序相反於該些第二開關導通的切換順序。
- 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路,其中該電流切換單元包括:多個第二開關群組,每一該些第二開關群組包括:多個第三開關,該些第三開關的第一端耦接對應的發光元件串列,該些第三開關的第二端分別耦接該些電流源;其中,該些第三開關的其中之一為導通,並依據時序切換導通的第三開關,在不同的第二開關群組中,導通的第三開關耦接不同的電流源。
- 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路,其中該電流切換單元包括:多個多工器,每一該些多工器具有多個輸入端及一輸出端,每一該些多工器的該輸出端耦接對應的發光元件串列,每一該些多工器的該些輸入端分別耦接該些電流源,並且每一該些多工器依據時序切換所選擇的電流源,而不同的多工器選擇不同的電流源。
- 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路,更包括:一調整單元,耦接該些發光元件串列及該些電流源,以依據該些發光元件串列的電流調整該些驅動電流。
- 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路,更包括:多個開關,分別耦接於該些電流源與一接地電壓之 間;以及一控制單元,耦接該些開關,並依據一脈波調變信號控制該些開關導通與否,以控制該些電流源是否提供該些驅動電流至該些發光元件串列。
- 如申請專利範圍第7項所述之驅動電路,其中該控制單元包括:一緩衝器,該緩衝器的輸入端接收該脈波調變信號,該緩衝器的輸出端耦接該些開關;以及一電阻,耦接於該緩衝器的輸入端與該接地電壓之間。
- 一種背光模組,包括:多個發光元件串列;以及一驅動電路,包括:多個電流源,分別提供多個驅動電流;以及一電流切換單元,耦接於該些發光元件串列及該些電流源之間,用以將該些驅動電流分別傳送至該些發光元件串列,並依據時序輪流將該些電流源所提供的驅動電流傳送至每一該些發光元件串列,其中每一該些發光元件串列接收該些驅動電流的時間為相同,且每一該些發光元件串列的發光亮度關聯於該些驅動電流的平均值。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該電流切換單元包括:多個第一開關群組,每一該些第一開關群組包括: n個第一開關,n為一正整數,該些第一開關的第一端耦接對應的發光元件串列;以及n個第二開關,該些第二開關的第一端分別耦接該些第一開關的第二端,該些第二開關的第二端耦接對應的電流源;其中,每一該些第一開關群組的第i個第一開關的第二端耦接相鄰的第一開關群組的第i個第一開關的第二端,i為一正整數且1≦i≦n,並且該些第一開關的其中之一與該些第二開關的其中之一導通,並且依據時序切換導通的第一開關及導通的第二開關,在不同的第一開關群組中,導通的第一開關及導通的第二開關為對應不同的位置。
- 如申請專利範圍第10項所述之背光模組,其中該些第一開關導通的切換順序相反於該些第二開關導通的切換順序。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該電流切換單元包括:多個第二開關群組,每一該些第二開關群組包括:多個第三開關,該些第三開關的第一端耦接對應的發光元件串列,該些第三開關的第二端分別耦接該些電流源;其中,該些第三開關的其中之一為導通,並依據時序切換導通的第三開關,在不同的第二開關群組中,導通的第三開關耦接不同的電流源。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該 電流切換單元包括:多個多工器,每一該些多工器具有多個輸入端及一輸出端,每一該些多工器的該輸出端耦接對應的發光元件串列,每一該些多工器的該些輸入端分別耦接該些電流源,並且每一該些多工器依據時序切換所選擇的電流源,而不同的多工器選擇不同的電流源。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,更包括:一調整單元,耦接該些發光元件串列及該些電流源,以依據該些發光元件串列的電流調整該些驅動電流。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,更包括:多個開關,分別耦接於該些電流源與一接地電壓之間;以及一控制單元,耦接該些開關,並依據一脈波調變信號控制該些開關導通與否,以控制該些電流源是否提供該些驅動電流至該些發光元件串列。
- 如申請專利範圍第15項所述之背光模組,其中該控制單元包括:一緩衝器,該緩衝器的輸入端接收該脈波調變信號,該緩衝器的輸出端耦接該些開關;以及一電阻,耦接於該緩衝器的輸入端與該接地電壓之間。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該些發光元件串列分別為一發光二極體串列。
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