TWI462648B - 背光驅動電路以及背光驅動方法 - Google Patents

Description

背光驅動電路以及背光驅動方法

本發明係關於一種背光驅動電路，特別係關於一種可根據環境光源自動調整亮度之背光驅動電路。

隨著科技的迅速發展，各式電子產品的功能無不日新月異，以手機為例，及由於其功能多樣化且攜帶便利，而幾乎成為每個人生活的必需品之一。一般在環境亮度較高處，如大太陽下，強光下等地點，行動電話之螢屏無法清楚的顯示資訊。此時，使用者需要調整手機背光亮度，或至光線較弱處使用手機，由於調高亮度或是移至光線較弱處皆為使用者需自行手動調整，造成使用者的不便。尤其是彩色顯示的行動電話，在環境亮度高的地方較不易看清螢幕顯示的圖示或文字。另外，放置在室內的電子裝置亦會由於室內燈光的改變產生相同的問題。

本發明之目的在於藉由光敏元件偵測環境光源，並且據以自動調整背光之亮度。

本發明提供一種背光驅動電路，適用於一電子裝置。背光驅動電路包括一發光二極體單元、一光敏元件以及一控制電路。發光二極體單元具有一陽極端以及一陰極端，其中發光二極體單元包括至少一發光二極體。光敏元件耦接於發光二極體單元之陰極端以及一接地之間，其中光敏元件的阻值隨著電子裝置周圍的環境光源改變。控制電路一感測端以及一輸出端。感測端用以接收一回授電壓。輸 出端用以根據回授電壓提供一電源至發光二極體單元之陽極端，以控制發光二極體單元的亮度，其中回授電壓係由光敏元件的阻值所決定的。

本發明另提供一種背光驅動方法，適用於一電子裝置。背光驅動方法包括提供一電源至一發光二極體單元之一陽極端；藉由一光敏元件感測電子裝置周圍的環境光源，其中光敏元件耦接於發光二極體單元之陰極端以及一接地之間，並且光敏元件之阻值隨著電子裝置周圍的環境光源改變；以及根據一感測端所接收之一回授電壓，調整電源以控制發光二極體單元的亮度，其中感測端耦接至發光二極體單元之一陰極端，並且回授電壓係由光敏元件之阻值所決定的。

以下將詳細討論本發明各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本發明所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本發明之裝置及使用方法，但非用於限定本發明之範圍。

第1圖為本發明所提供之背光驅動電路之方塊圖。背光驅動電路100可適用於一電子裝置(未圖示)，例如具有背光之電話、行動電話、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦等，在此不加以限制。另外，背光驅動電路100可偵測電子裝置周圍的環境光源(environment light)之亮度，並且根據所偵測的環境光源調整背光的亮度。

背光驅動電路100包括一發光二極體單元102、一光 敏元件104以及一控制電路105。發光二極體單元102具有一陽極端N1以及一陰極端N2，其中發光二極體單元102包括複數串聯單元S1-SN。串聯單元S1-SN並聯於發光二極體單元102之陽極端N1以及陰極端N2之間。每一串聯單元S1-SN具有複數發光二極體1021-102N。每一發光二極體1021-102N具有一陽極以及一陰極，其中發光二極體1021-102N以同一方向彼此互相串聯。每一串聯單元S1-SN中之第一個發光二極體1021之陽極連接於陽極端N1，並且每一串聯單元S1-SN中之最後一個發光二極體102N之陰極連接於陰極端N2。在某些實施例中，發光二極體單元102可只包括一個串聯單元，本發明在此不加以限制。在某些實施例中，串聯單元可只包括一個發光二極體，本發明在此不加以限制。

光敏元件104耦接於發光二極體單元102之陰極端N2以及一接地GND之間，其中光敏元件104的阻值係隨著電子裝置(未圖示)周圍的環境光源而改變的。舉例而言，光敏元件104可為光敏電阻、光敏二極體等等，本發明在此不加以限制。在本發明較佳之實施例中，光敏元件104係為一光敏電阻。值得注意的是，在本發明較佳的實施例中，光敏元件104的阻值係與電子裝置周圍的環境光源成反比。在某些實施例中，光敏元件104的阻值亦可與電子裝置周圍的環境光源成正比。

控制電路105包括一控制器106以及一整流電路108。控制器106具有一比較器1061、一開關1062、一輸入端TIN、一輸出端TOUT、一感測端TSEN以及一接地端 TGND。控制電路105係用以根據回授電壓VFB調整電源，使得回授電壓VFB維持在一既定電壓值。值得注意的是，在本實施例中，發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓VRS即為回授電壓VFB。接地端TGND用以耦接至接地GND。感測端TSEN耦接於發光二極體單元102以及光敏元件104之間(即陰極端N2)，用以感測回授電壓VFB。輸入端TIN用以耦接至一電壓源VDD。輸出端TOUT經由整流電路108耦接至發光二極體單元102之陽極端N1，用以根據回授電壓VFB經由整流電路108提供電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，以控制發光二極體單元102的亮度，其中回授電壓VFB係由光敏元件104的阻值所決定的。比較器1061用以將感測端TSEN所接收之回授電壓VFB與一參考電壓VREF進行比較，並且藉以控制開關1062切換之頻率。舉例而言，當回授電壓VFB小於參考電壓VREF時，開關1062切換之頻率變快。當回授電壓VFB大於參考電壓VREF時，開關1062切換之頻率變慢。在某些實施例中，控制器106亦可由微控制器、控制晶片、電晶體、二極體或其它邏輯元件所構成，但不限定於此。

整流電路108耦接於控制器106之輸出端TOUT以及發光二極體單元102之陽極端N1之間，用以將切換後之電壓源VDD轉換為直流之電源VS，並將電源VS提供至發光二極體單元102。整流電路108包括一電感L1、一二極體D1以及一電容C1。電感L1具有一第一端耦接於電壓源VDD以及一第二端耦接於二極體D1之陽極。二極體D1具有一陽極耦接於電感L1之第二端以及一陰極耦接於 發光二極體單元102之陽極端N1。電容C1具有一第一端耦接於二極體D1之陰極以及一第二端耦接於接地GND。值得注意的是，整流電路108亦可設置於控制器106之中，本發明在此不加以限制。

當電子裝置(未圖示)周圍的環境光源改變時，光敏元件104的阻值隨著電子裝置周圍的環境光源改變。舉例而言，當環境光源變亮時，光敏元件104的阻值變低，使得回授電壓VFB(即發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓)低於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由增加開關1062的頻率，輸出較高之電源VS至發光二極體單元102的陽極端N1，以提高發光二極體單元102的亮度。當環境光源變暗時，光敏元件104的阻值變高，使得回授電壓VFB高於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由降低開關1062的頻率，輸出較低之電源VS至發光二極體單元102的陽極端N1，以降低發光二極體單元102的亮度。

第2圖為本發明所提供之背光驅動電路之另一方塊圖。第2圖之背光驅動電路200相似於第1圖之背光驅動電路100，不同之處在於背光驅動電路200更包括一調整電路110。換言之，背光驅動電路200不僅可根據環境光源自動調整發光二極體單元102之亮度，更可以根據使用者的喜好使得自動調整後之亮度更亮或者更暗。調整電路110包括一第一電阻R1、一第二電阻R2以及一電壓產生器112。調整電路110係用以根據一輸入訊號SIN調整回授電壓VFB。值得注意的是，在本實施例中，回授電壓VFB係為第一電阻R1之第一端上之電壓，即發光二極體單元 102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的電壓。第一電阻R1具有一第一端耦接於控制電路105之感測端TSEN，以及一第二端耦接於發光二極體單元102之陰極端N2。第二電阻R2具有一第一端耦接於第一電阻R1之第一端，以及一第二端耦接於電壓產生器112。電壓產生器112耦接於第二電阻R2之第二端，用以根據輸入訊號SIN，調整第一電阻R1之第一端上的電壓，其中控制電路105係藉由感測端TSEN偵測第一電阻R1之第一端上的電壓值(即回授電壓VFB)，並且藉以調整電源VS，使得回授電壓VFB維持在一既定電壓值。

值得注意的是，本實施例所述之輸入訊號SIN係由其他控制裝置或者使用者輸入至電壓產生器112的，並且輸入訊號SIN可包括複數個不同之指令，其中不同的指令可致使電壓產生器112產生不同的電壓。舉例而言，參考電壓VREF係為2V。當控制電路105已根據光敏元件104調整發光二極體單元102之亮度後，使用者認為發光二極體單元102太暗時，可藉由具有第一指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一第一電壓，使得回授電壓VFB等於1.5V。當回授電壓VFB(1.5V)低於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生較大的電源VS，並將較大的電源VS提供至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度增加。當使用者仍然認為發光二極體單元102太暗時，可藉由具有第二指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一低於第一電壓之一第二電壓，使得回授電壓VFB等於1V。當回授電壓VFB(1V)低於參考 電壓VREF(2V)時，控制電路105產生更大的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度大於第一指令所產生的亮度。

當控制電路105已根據光敏元件104調整發光二極體單元102之亮度後，使用者認為發光二極體單元102太亮時，可藉由具有第三指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一第三電壓，使得回授電壓VFB等於2.5V。當回授電壓VFB(2.5V)高於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生較小的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度降低。當使用者仍然認為發光二極體單元102太亮時，可藉由具有第四指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一高於第三電壓之一第四電壓，使得回授電壓VFB等於3V。當回授電壓VFB(3V)高於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生更小的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度低於第三指令所產生的亮度。值得注意的是，回授電壓VFB以及參考電壓VREF的數值係為本發明之一種實施例，但本發明不限於此。舉例而言，經由輸入訊號SIN調整後之回授電壓VFB可為0.8V、1.2V等等。參考電壓VREF可為2.8V、3.3V等等。

在本發明之另一實施例中，背光驅動電路200可將目前之輸入訊號SIN儲存於一儲存裝置內(未圖示)，用以當下一次背光驅動電路200致能時，直接將儲存於儲存裝置內之輸入訊號SIN提供至電壓產生器112。

第3圖為本發明所提供之背光驅動方法的流程圖，使 用於一電子裝置，其中電子裝置包括第1圖所示之背光驅動電路100。流程開始於步驟S310。

在步驟S310中，控制電路105提供一電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1。

接著，在步驟S320中，光敏元件104感測電子裝置(未圖示)周圍的環境光源，其中光敏元件104耦接於發光二極體單元102之陰極端N1以及一接地GND之間，並且光敏元件104之阻值隨著電子裝置周圍的環境光源改變。值得注意的是，光敏元件104的阻值與電子裝置周圍的環境光源成反比。

接著，在步驟S330中，控制電路105根據感測端TSEN所接收之回授電壓VFB，調整電源VS以控制發光二極體單元102的亮度，其中感測端TSEN耦接於發光二極體單元102之一陰極端N2，並且回授電壓VFB係由光敏元件104之阻值所決定的。值得注意的是，在本實施例中，控制器106之感測端TSEN偵測發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓VRS，並將發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓VRS作為回授電壓VFB。因此，控制電路105係藉由感測端TSEN偵測發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓值調整電源VS，使得發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓VRS維持在一既定電壓值。值得注意的是既定電壓值係為參考電壓VREF。流程結束於步驟S330。舉例而言，當環境光源變亮時，光敏元件104的阻值變低，使得回授電壓VFB(即發光二極體單元102之陰極端N2上的電壓)低於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由增 加開關1062的頻率，輸出較高之電源VS至發光二極體單元102的陽極端N1，以提高光發二極體單元102的亮度。當環境光源變暗時，光敏元件104的阻值變高，使得回授電壓VFB高於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由降低開關1062的頻率，輸出較低之電源VS至發光二極體單元102的陽極端N1，以降低發光二極體單元102的亮度。

本發明第4圖為本發明所提供之背光驅動方法的另一流程圖，使用於一電子裝置，其中電子裝置包括第2圖所示之背光驅動電路200。流程開始於步驟S410。

在步驟S410中，控制電路105提供一電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1。

接著，在步驟S420中，光敏元件104感測電子裝置(未圖示)周圍的環境光源，其中光敏元件104耦接於發光二極體單元102之陰極端N2以及一接地GND之間，並且光敏元件104之阻值隨著電子裝置周圍的環境光源改變。值得注意的是，光敏元件104的阻值與電子裝置周圍的環境光源成反比。

接著，在步驟S430中，控制電路105根據感測端TSEN所接收之回授電壓VFB，調整電源VS以控制發光二極體單元102的亮度，其中感測端TSEN耦接於發光二極體單元102之一陰極端N2，並且回授電壓VFB係由光敏元件104之阻值以及輸入訊號SIN所決定的。在本實施例中，控制器106之感測端TSEN偵測發光二極體單元102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的電壓，並將發光二極體單元102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的 電壓作為回授電壓VFB。值得注意的是，發光二極體單元102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的電壓係為第一電阻R1之第一端上的電壓。因此，控制電路105係藉由發光二極體單元102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的電壓調整電源VS，使得發光二極體單元102之陰極端N2與感測端TSEN間之一節點上的電壓維持在一既定電壓值。

舉例而言，當環境光源變亮時，光敏元件104的阻值變低，使得回授電壓VFB(即發光二極體單元102之陰極端N2以及感測端TSEN間之一節點上的電壓)低於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由增加開關1062的頻率，輸出較高之電源VS，並將較高之電源VS提供至發光二極體單元102的陽極端N1，以提高發光二極體單元102的亮度。當環境光源變暗時，光敏元件104的阻值變高，使得回授電壓VFB高於參考電壓VREF。因此，控制電路105藉由降低開關1062的頻率，輸出較低之電源VS至發光二極體單元102的陽極端N1，以降低發光二極體單元102的亮度。

另外，本實施例所述之輸入訊號SIN係由其他控制裝置或者使用者輸入至電壓產生器112的，並且輸入訊號SIN可包括複數個不同之指令，其中不同的指令可致使電壓產生器112產生不同的電壓。舉例而言，參考電壓VREF係為2V。當控制電路105已根據光敏元件104調整發光二極體單元102之亮度後，使用者認為發光二極體單元102太暗時，可藉由具有第一指令之輸入訊號SIN致使電壓產生 器112產生一第一電壓，使得回授電壓VFB等於1.5V。當回授電壓VFB(1.5V)低於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生較大的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度增加。當使用者仍然認為發光二極體單元102太暗時，可藉由具有第二指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一低於第一電壓之一第二電壓，使得回授電壓VFB等於1V。當回授電壓VFB(1V)低於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生更大的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度大於第一指令所產生的亮度。當控制電路105已根據光敏元件104調整發光二極體單元102之亮度後，使用者認為發光二極體單元102太亮時，可藉由具有第三指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一第三電壓，使得回授電壓VFB等於2.5V。當回授電壓VFB(2.5V)高於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生較小的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度降低。當使用者仍然認為發光二極體單元102太亮時，可藉由具有第四指令之輸入訊號SIN致使電壓產生器112產生一高於第三電壓之一第四電壓，使得回授電壓VFB等於3V。當回授電壓VFB(3V)高於參考電壓VREF(2V)時，控制電路105產生更小的電源VS至發光二極體單元102之陽極端N1，使得發光二極體單元102之亮度低於第三指令所產生的亮度。值得注意的是，上述回授電壓VFB以及參考電壓VREF的數值係為本發明之一種實施例，但本發明不限於此。舉例而言，經由 輸入訊號SIN調整後之回授電壓VFB可為0.8V、1.2V等等。參考電壓VREF可為2.8V、3.3V等等。

在本發明之另一實施例中，背光驅動電路200可將目前之輸入訊號SIN儲存於一儲存裝置內(未圖示)，用以當下一次背光驅動電路200致能時，直接將儲存於儲存裝置內之輸入訊號SIN提供至電壓產生器112。

本發明所提供之背光驅動電路100、200以及背光驅動方法，可藉由光敏元件104偵測環境光源，並且據以自動調整背光之亮度。另外，背光驅動電路200亦可根據使用者之輸入，增加或者減少已調整後之背光亮度。

背光驅動之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可儲存於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或 申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

200‧‧‧背光驅動電路

102‧‧‧發光二極體單元

N1‧‧‧陽極端

N2‧‧‧陰極端

S1-SN‧‧‧串聯單元

1021-102N‧‧‧發光二極體

104‧‧‧光敏元件

105‧‧‧控制電路

106‧‧‧控制器

1061‧‧‧比較器

1062‧‧‧開關

TIN‧‧‧輸入端

TOUT‧‧‧輸出端

TGND‧‧‧接地端

TSEN‧‧‧感測端

108‧‧‧整流電路

L1‧‧‧電感

D1‧‧‧二極體

C1‧‧‧電容

110‧‧‧調整電路

R1、R2‧‧‧電阻

112‧‧‧電壓產生器

SIN‧‧‧輸入訊號

VFB‧‧‧回授電壓

VREF‧‧‧參考電壓

VRS‧‧‧電壓

VS‧‧‧電源

VDD‧‧‧電壓源

GND‧‧‧接地

第1圖為本發明所提供之背光驅動電路之方塊圖；第2圖為本發明所提供之背光驅動電路之方塊圖；第3圖為本發明所提供之單迴路充電方法的流程圖；第4圖為本發明所提供之單迴路充電方法的流程圖。

200‧‧‧背光驅動電路

102‧‧‧發光二極體單元

N1‧‧‧陽極端

N2‧‧‧陰極端

S1-SN‧‧‧串聯單元

1021-102N‧‧‧發光二極體

104‧‧‧光敏元件

105‧‧‧控制電路

106‧‧‧控制器

1061‧‧‧比較器

1062‧‧‧開關

TIN‧‧‧輸入端

TOUT‧‧‧輸出端

TGND‧‧‧接地端

TSEN‧‧‧感測端

108‧‧‧整流電路

L1‧‧‧電感

D1‧‧‧二極體

C1‧‧‧電容

110‧‧‧調整電路

R1、R2‧‧‧電阻

112‧‧‧電壓產生器

SIN‧‧‧輸入訊號

VFB‧‧‧回授電壓

VREF‧‧‧參考電壓

VRS‧‧‧電壓

VS‧‧‧電源

VDD‧‧‧電壓源

GND‧‧‧接地

Claims (10)

1. 一種背光驅動電路，適用於一電子裝置，包括：一發光二極體單元，具有一陽極端以及一陰極端，其中上述發光二極體單元包括至少一發光二極體；一光敏元件，耦接於上述發光二極體單元之陰極端以及一接地之間，其中上述光敏元件的阻值隨著上述電子裝置周圍的環境光源改變；以及一控制電路，包括：一感測端，用以接收一回授電壓；以及一輸出端，用以根據上述回授電壓提供一電源至上述發光二極體單元之陽極端，以控制上述發光二極體單元的亮度，其中上述回授電壓係由上述光敏元件的阻值所決定的。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光驅動電路，其中上述光敏元件的阻值與上述電子裝置周圍的環境光源成反比。
3. 如申請專利範圍第2項所述之背光驅動電路，其中上述回授電壓係為上述發光二極體單元之陰極端上的電壓，並且上述控制電路係根據上述回授電壓調整上述電源，使得上述發光二極體單元之陰極端上的電壓維持在一既定電壓值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光驅動電路，更包括一調整電路，用以根據一輸入訊號調整上述回授電壓。
5. 如申請專利範圍第4項所述之背光驅動電路，其中上述調整電路更包括： 一第一電阻，具有一第一端耦接於上述控制電路之感測端，以及一第二端耦接於上述發光二極體單元之陰極端，其中上述回授電壓係為上述第一電阻之第一端上的電壓；一第二電阻，具有一第一端耦接於上述第一電阻之第一端，以及一第二端；以及一電壓產生器，耦接於上述第二電阻之第二端，用以根據上述輸入訊號，調整上述第一電阻之第一端上的電壓，其中上述控制電路係藉由上述感測端偵測上述第一電阻之第一端上的電壓，並且藉以調整上述電源，使得上述第一電阻之第一端上之電壓維持在一既定電壓值。
6. 一種背光驅動方法，適用於一電子裝置，其方法包括：提供一電源至一發光二極體單元之一陽極端；藉由一光敏元件感測上述電子裝置周圍的環境光源，其中上述光敏元件耦接於上述發光二極體單元之陰極端以及一接地之間，並且上述光敏元件之阻值隨著上述電子裝置周圍的環境光源改變；以及根據一感測端所接收之一回授電壓，調整上述電源以控制上述發光二極體單元的亮度，其中上述感測端耦接至上述發光二極體單元之一陰極端，並且上述回授電壓係由上述光敏元件之阻值所決定的。
7. 如申請專利範圍第6項所述之背光驅動方法，上述光敏元件的阻值與上述電子裝置周圍的環境光源成反比。
8. 如申請專利範圍第7項所述之背光驅動方法，其中 根據上述回授電壓調整上述電源，以控制上述發光二極體單元之亮度的步驟包括：藉由上述感測端偵測上述發光二極體單元之陰極端上的電壓，作為上述回授電壓；以及根據上述回授電壓調整上述電源，使得上述發光二極體單元之陰極端上的電壓維持在一既定電壓值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之背光驅動方法，更包括根據一輸入訊號調整上述回授電壓。
10. 如申請專利範圍第9項所述之背光驅動方法，其中根據上述回授電壓調整上述電源，以控制上述發光二極體單元之亮度的步驟包括：根據上述輸入訊號調整上述發光二極體單元之陰極端與上述感測端間之一節點上的電壓；以上述節點上的電壓作為上述回授電壓；以及根據上述回授電壓調整上述電源，使得上述節點上的電壓維持在一既定電壓值。