TWI796073B - 發光二極體裝置、其操作方法及顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種發光二極體裝置用以發光以產生第一亮度，並包含第一發光二極體封裝。第一發光二極體封裝包含第一二極體和第二二極體。第一二極體響應於脈衝寬度調變電流被驅動以產生第一亮度的第一部分。第二二極體響應於第一直流電流被驅動以產生第一亮度的第二部分。在發光二極體裝置的第一工作模式時，第一二極體和第二二極體被致能以使第一亮度具有第一值。在發光二極體裝置不同於第一工作模式的第二工作模式時，第二二極體被禁能以將第一亮度自第一值降低至第二值。

Description

發光二極體裝置、其操作方法及顯示裝置
本案是關於一種發光二極體裝置及其操作方法，特別是指一種具有分別由脈衝寬度調變電流以及直流電流驅動之兩組發光二極體的發光二極體裝置及其操作方法。
近來熱門的直下式次毫米發光二極體(mini light emitting diode，mini LED)背光模組可讓顯示器具有高動態範圍（High Dynamic Range，HDR）的顯示能力，目前背光模組驅動mini LED的調光技術以脈衝寬度調變（PWM）控制訊號為主，此種技術會將驅動電流設定在mini LED的最大電流值，而以PWM訊號佔空比來控制亮度。然而當mini LED收到的電流接近臨界電流值時，會因為mini LED發熱導致光轉換效率變差。因此，當HDR顯示器畫面的某些區域需要瞬間顯示超高亮度時，以PWM訊號驅動的mini LED背光模組所轉換的光電效率比利用直流電源驅動低。
在其他背光模組技術中，亦有利用直流電源來驅動背光光源的方案。但是該些技術受制於所使用的變壓器零件體積較大、成本高，並且MOSFET等周邊零件所需要的安規等級要求也高，造成整組驅動電路價格昂貴且設計複雜。同時，利用直流電源驅動點亮mini LED的反應速度不及PWM訊號調光。因此，超高亮度HDR顯示器難以採用較為複雜的純直流電源驅動電路設計。
綜上所述，當HDR顯示器的畫面中有多個區域在不同顯示模式時，習知的mini LED背光模組因為驅動電路的缺陷無法分別提供這些區域所需要的亮度。
根據本案的實施例提供一種包含第一發光二極體封裝的發光二極體裝置，用以發光以產生第一亮度。第一發光二極體封裝包含第一二極體和第二二極體。第一二極體響應於脈衝寬度調變電流被驅動以產生第一亮度的第一部分。第二二極體響應於第一直流電流被驅動以產生第一亮度的第二部分。在發光二極體裝置的第一工作模式時，第一二極體和第二二極體更用以被致能以使第一亮度達到第一值，以及在發光二極體裝置不同於第一工作模式的第二工作模式時，第二二極體更用以被禁能以將第一亮度自第一值降低至第二值。
在一些實施例中，發光二極體裝置更包含第一控制電路、第二控制電路以及第三控制電路。第一控制電路響應第一控制訊號產生脈衝寬度調變電流並輸出至第一二極體。第二控制電路響應第二控制訊號產生第一直流電流並輸出至第二二極體。第三控制電路響應第三控制訊號產生第一控制訊號以及第二控制訊號。第三控制訊號與切換發光二極體裝置的工作模式相關聯。
在一些實施例中，發光二極體裝置更包含多個第二發光二極體封裝，其中每一者發光以產生相對應的一第二亮度並包含第三二極體和第四二極體。第三二極體響應於脈衝寬度調變電流被驅動以產生相對應的第二亮度的第一部份。第四二極體響應於相對應的第二直流電流被驅動以產生相對應的第二亮度的第二部分。發光二極體裝置更包含與第一發光二極體封裝中的第一二極體以及第二發光二極體封裝中的第三二極體耦接的第一控制電路，並輸出脈衝寬度調變電流至第一二極體以及第二發光二極體封裝中的第三二極體。發光二極體裝置更包含多個第二控制電路。第二控制電路的第一者與第一發光二極體封裝中的第二二極體耦接並用以輸出第一直流電流至第二二極體。第二控制電路的其餘者中的每一者與第二發光二極體封裝中之一者的第四二極體耦接，並用以輸出相對應的第二直流電流至相對應的第四二極體。
在一些實施例中，發光二極體裝置更包含第三控制電路，在發光二極體裝置的第一工作模式以及第二工作模式時分別致能第一控制電路以產生脈衝寬度調變電流以及第二控制電路以產生第一直流電流和相應的第二直流電流，並在發光二極體裝置的第二工作模式時禁能第二控制電路。
在一些實施例中，第一控制電路以及第二控制電路分別為第一序列週邊介面從電路與第二序列週邊介面從電路，以及第三控制電路為序列週邊介面主電路。
根據本案的另一實施例提供一種發光二極體裝置的操作方法，包含以下步驟：根據第一控制訊號透過第一控制電路致能第二控制電路；透過第二控制電路輸出脈衝寬度調變電流至多個第一發光二極體；根據第一控制訊號透過第一控制電路選擇性地致能多個第三控制電路，其中第三控制電路中的每一者耦接多個第二發光二極體中的相對的一者。其中根據第一控制訊號透過第一控制電路選擇性地致能第三控制電路包含產生多個第二控制訊號，並響應於第二控制訊號中的第一者致能第三控制電路中的第一者。發光二極體裝置的操作方法更包含透過第三控制電路中的第一者產生相對應的第一直流電流至第二發光二極體中的第一者。第一發光二極體中的一者與第二發光二極體中的一者包含於多個發光二極體封裝中的一者。
在一些實施例中，發光二極體裝置的操作方法更包含根據發光二極體裝置的亮度分佈產生第一控制訊號。其中根據第一控制訊號透過第一控制電路選擇性地致能第三控制電路更包含：根據第一控制訊號產生具有第一邏輯值的第二控制訊號中的一第一組以致能第三控制電路中的第一組；以及根據第一控制訊號產生具有不同於第一邏輯值的第二邏輯值的第二控制訊號中的第二組以禁能第三控制電路中的一第二組。第三控制電路中的第一組對應於發光二極體裝置的第一區域，以及第三控制電路中的第二組對應於發光二極體裝置的與第一區域分開的第二區域。
在一些實施例中，發光二極體裝置的操作方法更包含透過第三控制電路中的第一組產生多個第二直流電流至相對的第二發光二極體；以及響應於發光二極體裝置的第二區域的亮度的增加，提升第二直流電流。
在一些實施例中，根據第一控制訊號透過第一控制電路選擇性地致能第三控制電路更包含在發光二極體裝置的第一工作模式中，禁能第三控制電路的每一者而發光二極體裝置的亮度具有第一值時；以及在發光二極體裝置的第二工作模式中，透過致能第三控制電路中之一數目的第三控制電路以增加發光二極體裝置的亮度至具有不同於第一值的第二值。
根據本案的另一實施例提供一種包含一背光模組的顯示裝置。背光模組包含多個發光二極體封裝，其中發光二極體封裝之一者包含響應於脈衝寬度調變電流被驅動發光的第一二極體以及響應於直流電流被驅動發光的第二二極體。背光模組更包含產生脈衝寬度調變電流以控制第一二極體的發光亮度的脈衝寬度調變訊號產生器，以及產生直流電流以控制第二二極體的發光亮度的直流電訊號產生器。在顯示裝置的第一工作模式時，第一二極體和第二二極體被同時致能而發光，以照亮顯示裝置的顯示區域。在顯示裝置不同於第一工作模式的第二工作模式時，第二二極體被禁能，而第一二極體發光以照亮顯示裝置的顯示區域。
將在以下圖式和詳細描述中討論本案的精神，並且本領域的通常知識人員將能夠在不脫離本案的精神和範圍的情況下改變和修改本案的揭露內容。
需被理解的是，在本文以及以下的專利範圍中，當一個元件被視為『連接』或『耦接』到另一個元件時，均可指直接連接或耦接至另一個元件，而其中可能有其他部件。相對第，當一個元件被視為『直接連接』或『直接耦接』到另一個元件時，中間將沒有其他元件。此外，『電性連接』或『連接』可被用以指出二或多個元件相互操作或動作。
需被理解的是，儘管這裡可以使用術語「第一」、「第二」等來描述各種元件，但是這些元件不應受這些術語的限制。這些術語用於區分一個元件與另一個元件。例如，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離實施例的範圍。
需被理解的是，本文中使用的術語「包含」、「包括」、「具有」、「有」等是開放式的並且意味著「包含但不限於」。
需被理解的是，本文中所使用之「與/或」包含一或多個相關聯的項目中的任一者以及所有組合。
應當理解，在本文和所附專利範圍中，除非另有定義，否則本文所用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本領域通常知識者通常理解的相同含義。 發明屬於。 還將理解的是，諸如在常用詞典中定義的那些術語應被解釋為具有與它們在相關領域和本案的上下文中的含義一致的含義，並且將不以理想化的方式進行解釋。 或過於正式的意義，除非在此明確定義。
請參照第1圖。第1圖為根據一實施例之發光二極體裝置10的示意圖。如第1圖所示，發光二極體裝置10包含發光二極體封裝100、控制電路210、220、PWM訊號產生器310以及DC訊號產生器320。在一些實施例中，發光二極體裝置10為顯示器1之背光模組11的驅動電路，發光二極體封裝100用以發光以產生顯示器1的顯示面板所需的亮度。換句話說，在一些實施例中，背光模組11包含多個發光二極體封裝100，並可以透過控制該些發光二極體封裝100調整提供顯示器1之顯示面板的多個區域的亮度。為簡潔之故，第1圖僅繪示多個發光二極體封裝100中的一者作說明本案的實施例之用。本案並不被限制於第1圖之實施例。
如第1圖所示，發光二極體封裝100包含發光二極體111、121以及箝位二極體112、122。發光二極體111與箝位二極體112並聯耦接，以及發光二極體121與箝位二極體122並聯耦接。在一些實施例中，發光二極體111用於響應於脈衝寬度調變電流I PWM被驅動以產生發光二極體封裝100之亮度的一部分。發光二極體111用於響應於脈衝寬度調變電流I PWM被驅動以產生發光二極體封裝100之亮度的一部分。發光二極體121用於響應於直流電流I DC被驅動以產生發光二極體封裝100之亮度的另一部分。在一些實施例中，發光二極體111、121為次毫米發光二極體(mini light emitting diode，mini LED)或是其他微型發光二極體光源。
箝位二極體112、122用以能夠供與發光二極體111、121耦接之兩端的過電壓保護及箝位（clamping）功能。在一些實施例中，箝位二極體112、122包含齊納二極體。
控制電路210用以產生控制訊號S1至PWM訊號產生器310，PWM訊號產生器310用以響應控制訊號S1產生脈衝寬度調變電流I PWM。控制電路220用以產生控制訊號S2至DC訊號產生器320，DC訊號產生器320用以響應控制訊號S2產生直流電流I DC。第1圖的組態係為了說明性目的而給出。第1圖的各種實施在本案的一實施例的預料範疇內。舉例而言，在一些實施例中，控制電路210包含PWM訊號產生器310並用以產生脈衝寬度調變電流I PWM至發光二極體111，以及控制電路220包含DC訊號產生器320並用以產生直流電流I DC至發光二極體121。
在一些實施例中，發光二極體裝置10具有多個發光二極體封裝100。當發光二極體裝置10處於一般工作模式時，發光二極體裝置10顯示亮度均勻的一個畫面或是發光二極體裝置10的畫面中無特別高亮度的區域，例如顯示一般資訊系統作業環境或是訊息欄位等等，所有的發光二極體封裝100中的發光二極體111被致能（enable）並根據脈衝寬度調變電流I PWM發光，使得發光二極體封裝100的出光亮度為第一值；同時，所有的發光二極體封裝100中的發光二極體121被禁能（disable），不發光。換句話說，在發光二極體裝置10的一般工作模式時，發光二極體封裝100的出光亮度由發光二極體111的亮度所決定，由於可藉由調整脈衝寬度調變電流I PWM調整發光二極體封裝100的出光亮度值，在一般工作模式下等於調整發光二極體裝置10的亮度。
相對地，當發光二極體裝置10處於進階工作模式時，例如發光二極體裝置10的部分區域需具有相較其他區域更高亮度的模式(例如HDR模式)，對應需要更高亮度的顯示區域的發光二極體封裝100其中的發光二極體111以及發光二極體121會同時被致能，使得該些發光二極體封裝100的出光亮度從一般工作模式的第一值被提升至大於第一值的第二值（或多個第二值，每一者對應一發光二極體封裝100），以產生相對更高的亮度給該顯示區域。換句話說，發光二極體裝置10的亮度在發光二極體111和121同時被致能後增加。在另一實施例中，發光二極體封裝100的亮度由發光二極體111及121的亮度所決定，除了可藉由調整脈衝寬度調變電流I PWM調整發光二極體封裝100的亮度外，亦可透過調整直流電流I DC調整發光二極體封裝100的亮度。
在一些實施例中，進階工作模式可包含多種顯示工作模式，顯示裝置可隨使用者操作切換顯示工作模式，包括子母畫面工作模式（ Picture-in-Picture，PIP）、並排畫面工作模式（ Picture-by-Picture，PBP）或其他分割畫面區域的顯示模式，各個分割的畫面區域亦可自動或手動設定分別的工作模式，包括局部調光工作模式（local dimming）、高動態範圍工作模式（HDR）或其他工作模式等等。
在另一實施例中，當某一或某些顯示區域從進階工作模式切換為一般工作模式時，對應位置的發光二極體封裝100其中的發光二極體121被禁能，使得該些發光二極體封裝100的亮度從第二值被降低至第一值。
請參照第2圖。第2圖繪示根據一實施例對應於第1圖之脈衝寬度調變電流I PWM與直流電流I DC對時間的示意圖。
如前所述，脈衝寬度調變電流I PWM與直流電流I DC分別對應發光二極體111與發光二極體121。脈衝寬度調變電流I PWM為具有脈衝循環（cycle）的脈衝訊號，並依據脈衝寬度調變電流I PWM的佔空比（Duty Ratio）調整發光二極體111的亮度。例如，透過調整脈衝寬度對脈衝循環的比例。此外，透過改變直流電流I DC的大小，調整發光二極體121的亮度，進而在發光二極體111提供的亮度上加上發光二極體121的亮度，以達到在進階工作模式中發光二極體裝置10所需要發出的極高亮度。
與先前技術相比，先前技術的發光二極體封裝僅有響應於脈衝寬度調變電流發光的發光二極體，其中該脈衝寬度調變電流需接近發光二極體的最大工作電流I MAX，並透過調整該脈衝寬度調變電流的佔空比，讓發光二極體對應的顯示區域切換成一般工作模式或進階工作模式時，發光二極體可以產生不同的亮度給對應的顯示區域。然而，以接近最大工作電流IMAX驅動發光二極體發光會使其處於過度驅動(overdrive)狀態，發光二極體相對於最大工作電流IMAX的工作電壓會是一個相對高電壓值，不僅發光二極體的功耗(power consumption)高，其散熱及發光效率都不佳。在如此的工作狀態下，先前技術的發光二極體背光模組為了發出HDR顯示畫面所需的亮度，脈衝寬度調變電流的佔空比會調到最大值全滿，但發光二極體卻無法等比例提高出光亮度，發光效率會衰減20%至30%。
對比先前技術，本發明所提出的背光模組在一般工作模式時由脈衝寬度調變電流IPWM驅動發光二極體111發光，並在進階工作模式時加上由直流電流IDC驅動發光二極體121以補償顯示亮度需求。脈衝寬度調變電流IPWM將設定在發光二極體111具有高發光效率的範圍內，意即發光二極體111處在一般驅動狀態(normal drive)下的電流值，例如明顯小於第2圖所繪示的最大工作電流IMAX的脈衝寬度調變電流IPWM，同時對應的工作電壓Vf亦會較先前技術中的工作電壓小。如此，本發明的發光二極體裝置10能以相對較低的功耗以及明顯較佳的發光效率的工作狀態出光。
第1圖的組態係為了說明性目的而給出，本發明的具體實施方式並不僅限於第1圖的示例。舉例而言，在一些實施例中，發光二極體封裝100中可包含彼此並聯的多顆發光二極體111或/和彼此並聯的多顆發光二極體121。同樣的，第2圖的組態係為了說明性目的而給出，本發明的具體實施方式並不僅限於第2圖的示例。舉例而言，在一些實施例中，直流電流I DC可小於、大於或等於脈衝寬度調變電流I PWM。
請參照第3圖。第3圖繪示根據一實施例相應於第1圖之發光二極體裝置10的發光二極體裝置30的示意圖。相對於第1圖至第2圖的實施例，為了易於理解，在第3圖中的相似構件用相同參考編號來標示。為了簡潔起見，本文中省略已在以上段落中詳細論述的類似構件的具體操作，除非有需要介紹與第3圖中展示的構件的合作關係。
發光二極體裝置30包含控制電路210、n個控制電路2201至220n、控制電路230、處理器240以及n個發光二極體封裝1001至100n，其中n為正整數。在一些實施例中，每個控制電路2201至220n與每個發光二極體封裝1001至100n分別對應，每一組的關連如第1圖中控制電路220對發光二極體封裝100的關連而配置。在一些實施例中，處理器240包含於控制電路230中。
如第3圖所示，控制電路210與發光二極體封裝1001至100n中的發光二極體111耦接。控制電路2201至220n中的每一者耦接發光二極體封裝1001至100n中相應的一者內的發光二極體121。換句話說，控制電路210輸出脈衝寬度調變電流I PWM以驅動發光二極體裝置10中所有的發光二極體111。控制電路2201至220n分別輸出直流電流I DC1至I DCn以驅動發光二極體封裝1001至100n中相應的一者內的發光二極體121。
接續上述的實施例，發光二極體封裝1001至100n中每一者的發光二極體111用以被驅動以產生發光二極體封裝1001至100n中相對應者的亮度的一部份。發光二極體封裝1001至100n中每一者的發光二極體121用以被驅動以產生發光二極體封裝1001至100n中相對應者的亮度的另一部份。
在一些實施例中，控制電路230與控制電路210、220或2201…220n之間為序列周邊介面（Serial Peripheral Interface Bus，SPI）架構，控制電路230用以響應控制訊號S3產生序列時脈SCLK、主端輸出從端輸入訊號MOSI以及控制訊號CSS[0]至CSS[n]並輸出至控制電路210和控制電路2201至220n。在一些實施例中，控制電路210和控制電路2201至220n回授從端輸出主端輸入訊號MISO。
在一些實施例中，控制電路210響應於控制訊號CSS[0]以及控制電路2201至220n分別響應於控制訊號CSS[1]至CSS[n]被致能或禁能。接著，控制電路210和控制電路2201至220n響應於序列時脈SCLK作動以根據主端輸出從端輸入訊號MOSI產生相對地脈衝寬度調變電流I PWM、直流電流I DC1至I DCn。除此之外，控制電路210和控制電路2201至220n將發光二極體111、121電壓差異作為從端輸出主端輸入訊號MISO回授至控制電路230以即時調整電壓（透過從端輸出主端輸入訊號MISO），近一步穩定流經發光二極體111、121的電流。
在一些實施例中，處理器240用以根據一使用者輸入（例如與切換發光二極體裝置30的工作模式的指令）產生控制訊號S3。在另一些實施例中，處理器用以分析關於在該工作模式下須致能之發光二極體121的位置以產生對應的控制訊號S3給對應的控制電路210。第3圖的組態係為了說明性目的而給出。第3圖的各種實施在本案的一實施例的預料範疇內。舉例而言，在一些實施例中，處理器240集成在控制電路230中。
舉例而言，當處理器240判斷發光二極體裝置30對應位置的顯示畫面切換為一般工作模式時，產生控制訊號S3指示發光二極體裝置30被切換至一般工作模式，控制電路230響應於該控制訊號S3產生控制訊號CSS[0]（例如具有第一值，如邏輯0）以致能控制電路210以及產生控制訊號CSS[1]至CSS[n]（例如具有第二值，如邏輯1）以禁能控制電路2201至220n。
接續上述實施例，當處理器240判斷發光二極體裝置30對應位置的顯示畫面切換為進階工作模式時，產生控制訊號S3指示發光二極體裝置30從一般工作模式切換至進階工作模式，控制電路230響應於控制訊號S3調整控制訊號CSS[1]至CSS[n]（例如具有第一值，如邏輯0）以致能控制電路2201至220n。
在另一些實施例中，當處理器240判斷發光二極體裝置30對應位置的顯示畫面切換為暗屏時，產生控制訊號S3指示發光二極體裝置30切換至暗屏，控制電路230響應於該控制訊號S3調整控制訊號CSS[0]至CSS[n]（例如具有第二值，如邏輯1）以以禁能控制電路210、2201至220n。
在一些實施例中，控制電路230是序列週邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI）主電路，控制電路210、2201至220n是序列週邊介面從電路，但非僅限於此，控制電路230與控制電路210、2201至220n亦可為其他具有相等或類似功效的同步通訊介面電路元件。在一些實施例中，控制電路230包含具有演算功能、回授控制等用途之主板或 運動估計和運動補償（Motion Estimate and Motion Compensation，MEMC）的電路。
第3圖的組態係為了說明性目的而給出。第3圖的各種實施在本案的一實施例的預料範疇內。舉例而言，在一些實施例中，用以禁能控制電路210、2201至220n的控制訊號CSS[0]至CSS[n]之邏輯值為0，以及用以致能控制電路210、2201至220n的控制訊號CSS[0]至CSS[n]之邏輯值為1。在另 一些實施例中，控制訊號CSS[0]至CSS[n]可以為其他組態。
請參照第4圖。第4圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法400的流程圖。應理解，可在由第4圖展示的過程前、期間及後提供額外操作，且對於該方法的額外實施例，以下描述的操作中的一些可經替換或消除。該些操作/過程的次序可為可互換的。貫穿各種視圖及說明性實施例，使用相似參考編號來標示相似元件。發光二極體裝置的操作方法400包含以下參考第1圖至第3圖的發光二極體裝置10、30描述的操作401至404。
在操作401中，請參照第3圖，根據控制訊號S3控制電路230致能控制電路210。舉例而言，在一些實施例中，處理器240判斷顯示畫面的某些位置切換為進階工作模式時，產生控制訊號S3指出發光二極體裝置30切換至進階工作模式，控制電路230致能控制電路210。在一些實施例中，處理器240產生控制訊號S3產生控制訊號S3指出發光二極體裝置30的哪些位置的發光二極體需要切換工作模式。
在操作402中，控制電路210輸出脈衝寬度調變電流IPWM至在發光二極體封裝1001至100n中的發光二極體111。
接著，在操作403中，根據控制訊號S3控制電路230選擇性地致能多個控制電路2201至220n，其中控制電路2201至220n中的每一者耦接發光二極體121中的相對的一者。舉例而言，當控制訊號S3進一步指出發光二極體封裝1003對應位置的顯示畫面區域的亮度需要被增強時，例如需要在該顯示畫面區域提供HDR畫面的極高亮度，控制電路230驅動與發光二極體封裝1003耦接 的控制電路2203，並且禁能控制電路2201至220n中其餘的控制電路。
接續操作403，在操作404中，控制電路2201至220n中的被選擇性地致能者產生相對應的直流電流至發光二極體121中的相對者。接續上述實施例，被致能的控制電路2203產生相對應的直流電流IDC3至發光二極體封裝1003中的發光二極體121以驅動該發光二極體121補償所需要的亮度。
在一些實施例中，當控制訊號S3指出發光二極體裝置30的某一或某些顯示畫面區域切換至如前述的一般工作模式時，發光二極體裝置的操作方法400更包含控制電路230根據控制訊號S3禁能控制電路2201至220n中的對應一般工作模式的顯示畫面區域者，而對應位置的發光二極體封裝所發出的亮度因此具有第一值，控制電路230仍可用PWM訊號佔空比調整這些對應位置的發光二極體封裝提供給對應顯示畫面區域的亮度，使得在一般模式下仍然能提供顯示畫面分區更精細的局部調光效果。而當控制訊號S3指出發光二極體裝置30的某些發光二極體封裝切換至如前述的進階工作模式時，發光二極體裝置的操作方法400更包含透過控制電路230致能控制電路2201至220n中的對應特定顯示畫面區域的控制電路，以將對應位置的發光二極體封裝所發出的亮度從第一值增加至不同於第一值的第二值，控制電路230可用PWM訊號佔空比與DC訊號調整發光二極體封裝提供給對應畫面區域的亮度，因此能在進階工作模式下提供顯示畫面分區更精細且亮度值範圍更廣的局部調光效果。
根據本案的一實施例，發光二極體裝置的操作方法400更包含根據包含在發光二極體裝置30的子畫面內之發光二極體封裝100的數目產生控制訊號S3的操作。根據本案的另一實施例，發光二極體裝置的操作方法400更包含根據顯示畫面需要發光二極體裝置30提供的亮度分佈產生控制訊號S3的操作。以下將分別配合第5圖至第7圖的實施例說明上述操作。
請參照第5圖。第5圖為根據一實施例之發光二極體裝置50的示意圖。在一些實施例中，發光二極體裝置50是關連於，例如發光二極體裝置10以及發光二極體裝置30而配置；顯示裝置5是關連於，例如第1圖之顯示裝置1而配置。
如第5圖所示，顯示畫面包含子畫面510至530，由發光二極體裝置50提供顯示畫面不同區域所需要的亮度。在一些實施例中，子畫面510至530中的每一者的位置都對應多個發光二極體封裝100。在一些實施例中，子畫面510至530為顯示裝置5動態生成的顯示畫面區域，顯示畫面內容可能為電視頻道、影碟播放器、遊樂器、行動裝置、串流媒體頁面或應用程式、視訊會議應用程式、顯示器功能選單、電腦作業系統、網路即時訊息、電子郵件…等等來源所提供，子畫面區域的數量、大小和位置由顯示裝置接收到的畫面內容和顯示器的功能設定動態決定產生，並動態對應到發光二極體裝置50的相應區域的發光二極體封裝，使相應區域的發光二極體封裝提供各個子畫面顯示不童畫面內容所需要的亮度。舉例而言，顯示裝置處於進階工作模式，例如子母畫面工作模式，當子畫面510至530中的至少一者的顯示畫面亮度高於一定值或是顯示設定為開啟超高亮度顯示功能，例如顯示HDR極高亮度畫面，發光二極體裝置50對應該子畫面區域的發光二極體封裝會被切換為進階工作模式，該子畫面區域可能會因為出現新的子畫面區域或是減少子畫面區域而動態調整位置和大小，對應該子畫面區域位置的發光二極體封裝也會隨之立即調整。
請參照第6圖。第6圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法600的流程圖。應理解，可在由第7圖展示的過程前、期間及後提供額外操作，且對於該方法的額外實施例，以下描述的操作中的一些可經替換或消除。該些操作/過程的次序可為可互換的。貫穿各種視圖及說明性實施例，使用相似參考編號來標示相似元件。發光二極體裝置的操作方法600包含以下參考第1圖至第5圖的發光二極體裝置10、30、50描述的操作601至604。
在操作601中，發光二極體裝置50為一般工作模式。
在操作602中，發光二極體裝置50切換為子母畫面工作模式。舉例而言，在一些實施例中，發光二極體裝置50提供顯示器5所需要的亮度，並且透過顯示器5上的螢幕顯示(on-screen display)畫面取得切換至子母畫面工作模式的輸入。在另一些實施例中，控制訊號S3指示該輸入。
在操作603中，處理器240根據對應發光二極體裝置50的子畫面(例如子畫面530)之位置內的發光二極體封裝100的數目產生控制訊號S3。接續上述的實施例說明，當處理器分析出子畫面530被指定需具有高亮度以顯示特定訊息時，處理器進一步取得對應在子畫面530之位置內發光二極體封裝的數目。例如第3圖的實施例中之發光二極體封裝1001至10030共30顆發光二極體封裝在對應子畫面530之位置內。
在604中，致能該數目個控制電路以產生該數目個直流電流至相應的發光二極體。接續上述實施例，耦接於發光二極體封裝1001至10030的控制電路2201至2230被致能，並產生直流電流IDC1至IDC30以驅動發光二極體封裝1001至10030中的發光二極體121。於是，與發光二極體裝置50的其他區域相比，子畫面530因其內的發光二極體121被驅動而產生較高的亮度。
請參照第7圖。第7圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法700的流程圖。應理解，可在由第7圖展示的過程前、期間及後提供額外操作，且對於該方法的額外實施例，以下描述的操作中的一些可經替換或消除。該些操作/過程的次序可為可互換的。貫穿各種視圖及說明性實施例，使用相似參考編號來標示相似元件。發光二極體裝置的操作方法700包含以下參考第1圖至第5圖的發光二極體裝置10、30、50描述的操作701至704。
在操作701中，發光二極體裝置50為一般工作模式。
在操作702中，發光二極體裝置50切換為高動態範圍（HDR）工作模式，以及處理器240分析包含HDR內容（演算法）以取得發光二極體裝置30上對應亮度分布矩陣的位置作為控制訊號S3傳輸至控制電路230。
在操作703中，控制電路230分析對應HDR內容的發光二極體封裝之位置。舉例而言，在HDR內容中指示畫面中的一些像素為動態亮度增強的像素，控制電路230接著分析出相對應於該些像素之發光二極體封裝。
在操作704中，控制電路230致能與在對應HDR內容之位置的發光二極體耦接的控制電路（例如控制電路2201至220n中的一組）以產生相應的直流電流至發光二極體121。例如，在發光二極體裝置30中一區域的發光二極體封裝1001至10010對應動態亮度增強的像素，控制電路230產生一組控制訊號CSS[1]至CSS[10]（例如具有邏輯0）以致能一組控制電路2201至22010。而其餘在發光二極體裝置30中與前述區域分開的另一區域中的發光二極體封裝10011至100n不對應動態亮度增強的像素，因此控制電路230產生另一組控制訊號CSS[11]至CSS[n]（例如具有邏輯1）以禁能另一組控制電路22011至220n。
在一些實施例中，發光二極體裝置的操作方法700更包含透過被致能的控制電路2201至22010產生直流電流I DC1至I DC10至發光二極體封裝1001至10010。
接續上述實施例，發光二極體裝置的操作方法700更包含響應於發光二極體裝置30的對應HDR內容之像素的區域的亮度的增加，提升直流電流。舉例而言，當控制訊號S3指示對應HDR內容之像素的區域的亮度由第一值提高到第二值時，控制電路230驅動對應的控制電路2201至22010提升直流電流I DC1至I DC10，進而提高該區域的亮度。
綜合以上所述，本案提出的發光二極體裝置及其操作方法提供在一個發光二極體封裝中配置分別由脈衝寬度調變電流以及直流電流驅動的兩個發光二極體，並且透過序列週邊介面的主、從電路雙向高速溝通的訊號於一般工作模式時致能由脈衝寬度調變電流驅動的二極體，並於進階工作模式時同時致能發光二極體封裝中的兩個發光二極體。如此實現在進階工作模式中，例如HDR工作模式下需要高亮度的要求與PIP畫面下提醒的功能，也一併解決了因為PWM操作在高電流下LED效率較低的問題。根據本案的混和配置，進一步藉此減輕變壓器尺寸與電器元件的尺寸與成本。
雖然已經通過示例並且根據實施例描述了本案，但是應當理解，本案的一實施例不限於此。在不脫離本案的一實施例的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以在本文中進行各種改變，替換和變更。鑒於前述內容，本案的一實施例旨在涵蓋落入本案所附權利要求範圍內之對本案的相關修改和相關變化。
1,5:顯示裝置
10,30,50:發光二極體裝置
11:背光模組
100:發光二極體封裝
1001-100n:發光二極體封裝
111,121:發光二極體
112,122:箝位二極體
210,220,230:控制電路
2201-220n:控制電路
240:處理器
310:PWM訊號產生器
320:DC訊號產生器
400,600,700:發光二極體裝置的操作方法
401-404,601-604,701-704:操作
510,520,530:子畫面
IPWM:脈衝寬度調變電流
IDC:直流電流
IDC1-IDCn:直流電流
S1,S2,S3:控制訊號 I MAX:最大工作電流 V f:工作電壓 SCLK:序列時脈 MOSI:主端輸出從端輸入訊號 MISO:從端輸出主端輸入訊號 CSS[0]-CSS[n]:控制訊號
本案的一實施例之態樣在與隨附圖式一起研讀時自以下詳細描述內容來最佳地理解。應注意，根據行業中之標準慣例，各種特徵未按比例繪製。實際上，各種特徵之尺寸可為了論述清楚經任意地增大或減小。 第1圖為根據一實施例之發光二極體裝置的示意圖。 第2圖繪示根據一實施例對應於第1圖之脈衝寬度調變電流與直流電流對時間的示意圖。 第3圖繪示根據一實施例相應於第1圖之發光二極體裝置的發光二極體裝置的示意圖。 第4圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法的流程圖。 第5圖為根據一實施例之發光二極體裝置的示意圖。 第6圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法的流程圖。 第7圖繪示根據一實施例發光二極體裝置的操作方法的流程圖。
國內寄存資訊（請依寄存機構、日期、號碼順序註記） 無 國外寄存資訊（請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記） 無
1:顯示裝置
10:發光二極體裝置
11:背光模組
100:發光二極體封裝
111,121:發光二極體
112,122:箝位二極體
210,220:控制電路
310:PWM訊號產生器
320:DC訊號產生器
IPWM:脈衝寬度調變電流
IDC:直流電流
S1,S2:控制訊號

Claims (10)

  1. 一種發光二極體裝置，包含： 一第一發光二極體封裝，用以發光以產生一第一亮度，並包含： 一第一二極體，用以響應於一脈衝寬度調變電流被驅動以產生該第一亮度的一第一部分；以及 一第二二極體，用以響應於一第一直流電流被驅動以產生該第一亮度的一第二部分， 其中在該發光二極體裝置的一第一工作模式時，該第一二極體和該第二二極體更用以被致能以使該第一亮度達到一第一值，以及 在該發光二極體裝置不同於該第一工作模式的一第二工作模式時，該第二二極體更用以被禁能以將該第一亮度自該第一值降低至一第二值。
  2. 如請求項1所述之發光二極體裝置，更包含： 一第一控制電路，用以響應一第一控制訊號產生該脈衝寬度調變電流並輸出至該第一二極體； 一第二控制電路，用以響應一第二控制訊號產生該第一直流電流並輸出至該第二二極體；以及 一第三控制電路，用以響應一第三控制訊號產生該第一控制訊號以及該第二控制訊號，其中該第三控制訊號與切換該發光二極體裝置的工作模式相關聯。
  3. 如請求項1所述之發光二極體裝置，更包含： 複數個第二發光二極體封裝，該些第二發光二極體封裝中的每一者用以發光以產生相對應的一第二亮度並包含： 一第三二極體，用以響應於該脈衝寬度調變電流被驅動以產生相對應的該第二亮度的一第一部份；以及 一第四二極體，用以響應於相對應的一第二直流電流被驅動以產生相對應的該第二亮度的一第二部分； 其中該發光二極體裝置更包含： 一第一控制電路，與該第一發光二極體封裝中的該第一二極體以及該些第二發光二極體封裝中的該第三二極體耦接，並用以輸出該脈衝寬度調變電流至該第一二極體以及該些第二發光二極體封裝中的該第三二極體；以及 複數個第二控制電路，該些第二控制電路的一第一者與該第一發光二極體封裝中的該第二二極體耦接並用以輸出該第一直流電流至該第二二極體， 該些第二控制電路的其餘者中的每一者與該些第二發光二極體封裝中之一者的該第四二極體耦接，並用以輸出相對應的該第二直流電流至相對應的該第四二極體。
  4. 如請求項3所述之發光二極體裝置，更包含： 一第三控制電路，用以在該發光二極體裝置的該第一工作模式以及該第二工作模式時分別致能該第一控制電路以產生該脈衝寬度調變電流以及該些第二控制電路以產生該第一直流電流和相應的該第二直流電流，並 用以在該發光二極體裝置的該第二工作模式時禁能該些第二控制電路。
  5. 如請求項4所述之發光二極體裝置，其中該第一控制電路以及該第二控制電路分別為一第一序列週邊介面從電路與一第二序列週邊介面從電路，以及 該第三控制電路為一序列週邊介面主電路。
  6. 一種發光二極體裝置的操作方法，包含： 根據一第一控制訊號透過一第一控制電路致能一第二控制電路； 透過該第二控制電路輸出一脈衝寬度調變電流至複數個第一發光二極體；以及 根據該第一控制訊號透過該第一控制電路選擇性地致能複數個第三控制電路，其中該些第三控制電路中的每一者耦接複數個第二發光二極體中的相對的一者，其中根據該第一控制訊號透過該第一控制電路選擇性地致能該些第三控制電路包含： 產生複數個第二控制訊號，並響應於該些第二控制訊號中的一第一者致能該些第三控制電路中的一第一者；以及 透過該些第三控制電路中的該第一者產生相對應的一第一直流電流至該些第二發光二極體中的一第一者； 其中該些第一發光二極體中的一者與該些第二發光二極體中的一者包含於複數個發光二極體封裝中的一者。
  7. 如請求項6所述之發光二極體裝置的操作方法，更包含： 根據該發光二極體裝置的一亮度分佈產生該第一控制訊號； 其中根據該第一控制訊號透過該第一控制電路選擇性地致能該些第三控制電路更包含： 根據該第一控制訊號產生具有一第一邏輯值的該些第二控制訊號中的一第一組以致能該些第三控制電路中的一第一組；以及 根據該第一控制訊號產生具有不同於該第一邏輯值的一第二邏輯值的該些第二控制訊號中的一第二組以禁能該些第三控制電路中的一第二組； 其中該些第三控制電路中的該第一組對應於該發光二極體裝置的一第一區域，以及該些第三控制電路中的該第二組對應於該發光二極體裝置的與該第一區域分開的一第二區域。
  8. 如請求項7所述之發光二極體裝置的操作方法，更包含： 透過該些第三控制電路中的該第一組產生複數個第二直流電流至相對的該些第二發光二極體；以及 響應於該發光二極體裝置的該第二區域的一亮度的增加，提升該些第二直流電流。
  9. 如請求項6所述之發光二極體裝置的操作方法，其中根據該第一控制訊號透過該第一控制電路選擇性地致能該些第三控制電路更包含： 在該發光二極體裝置的一第一工作模式中，禁能該些第三控制電路的每一者而該發光二極體裝置的一亮度具有一第一值時；以及 在該發光二極體裝置的一第二工作模式中，透過致能該些第三控制電路中之一數目的第三控制電路以增加該發光二極體裝置的該亮度至具有不同於該第一值的一第二值。
  10. 一種顯示裝置，包含： 一背光模組，該背光模組包含： 複數個發光二極體封裝，該些發光二極體封裝之一者包含： 一第一二極體，用以響應於一脈衝寬度調變電流被驅動發光；以及 一第二二極體，用以響應於一直流電流被驅動發光； 一脈衝寬度調變訊號產生器，用以產生該脈衝寬度調變電流以控制該第一二極體的發光亮度；以及 一直流電訊號產生器，用以產生該直流電流以控制該第二二極體的發光亮度； 其中在該顯示裝置的一第一工作模式時，該第一二極體和該第二二極體被同時致能而發光，以照亮該顯示裝置的一顯示區域，以及 在該顯示裝置不同於該第一工作模式的一第二工作模式時，該第二二極體被禁能，而該第一二極體發光以照亮該顯示裝置的該顯示區域。
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