專利名稱：背光單元的驅(qū)動電路與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)的驅(qū)動電路， 且特別是有關(guān)于一種以數(shù)字信號來驅(qū)動LED的驅(qū)動電路與其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，圖1為根據(jù)公知技術(shù)的LED背光驅(qū)動電路圖。對于背光驅(qū)動電路部 分，主要由電壓轉(zhuǎn)換電路110與驅(qū)動單元120所構(gòu)成，背光單元130由復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管串 (簡稱LED串)所組成(未繪示)，每一 LED串均包括復(fù)數(shù)個LED。背光單元130的亮度可 經(jīng)由通過LED串的電流大小來調(diào)整。圖1中所示的電阻R^即是用來設(shè)定通過LED串的定 電流值，而調(diào)光控制信號Vcm則是用來控制背光單元130的亮度。目前主要的LED驅(qū)動電 路的調(diào)光方式主要分為兩種，分別為模擬方式與頻率脈波調(diào)變(P麗)方式。模擬方式主要 是藉由外部電壓Vci來控制通過LED的電流以控制LED的亮度，如上述圖1所示。但此種 調(diào)光方式會因個別LED產(chǎn)生不同的驅(qū)動電流值不同，造成整體的光學(xué)品位(例如色溫、色度 等)不易控制。 另夕卜，以頻率脈波調(diào)變(P麗)信號來進行LED調(diào)光(dimming)的方式為常用的公 知技術(shù)，主要是利用P麗信號的占空比(duty cycle)來調(diào)整驅(qū)動電流通過LED串行的時 間長度，藉由控制LED串行的發(fā)光時間來進行調(diào)光。圖2為根據(jù)公知技術(shù)的頻率脈波調(diào)變 方式的LED背光驅(qū)動電路圖。圖2與圖1主要的差別在于驅(qū)動單元120會根據(jù)所接收到的 P麗信號來控制LED串的發(fā)光時間(此調(diào)光方式通常稱為LED DimmingControl)。如圖3 所示，圖3為根據(jù)公知技術(shù)的P麗信號與LED使能對照圖，P麗信號的周期T可分為期間Tl 與期間T2，當P麗信號使能時(期間Tl) ， LED使能(亮)，以O(shè)N表示；當P麗失能時(期 間T2) ， LED失能(暗)，以O(shè)FF表示。由于LED需要不斷的進行亮暗的切換來形成所需的 平均亮度，所以此種驅(qū)動方式會讓LED的等效負載較不穩(wěn)定，進而影響到電壓轉(zhuǎn)換電路110 的轉(zhuǎn)換效率。圖4為根據(jù)公知技術(shù)的電壓轉(zhuǎn)換電路的電流波形圖。如圖4所示，當P麗信 號進行電位切換時，電壓轉(zhuǎn)換電路便會進入非連續(xù)傳導(dǎo)狀態(tài)(Discontinuous Conduction Mode,簡稱DCM模式)而造成電壓轉(zhuǎn)換電路的功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種驅(qū)動電路，以數(shù)字信號取代模擬信號或P麗信號來達到調(diào)光目 的，本發(fā)明根據(jù)數(shù)字信號來決定LED串的使能比例與其對應(yīng)位置以取得所需的亮度變化。 由于本發(fā)明的LED串不須持續(xù)的進行亮暗的切換，其等效負載較為穩(wěn)定，因此可降低電壓 轉(zhuǎn)換電路的功率消耗。 本發(fā)明另提出一種LED背光單元的驅(qū)動方法，可利用數(shù)字信號來進行背光單元的 調(diào)光，同時也可切換不同的驅(qū)動模式來設(shè)定個別LED的導(dǎo)通電流值，進而增加背光單元在 調(diào)光功能上的便利性。 承上述，本發(fā)明提出一種驅(qū)動電路，適用于驅(qū)動一背光單元，該背光單元包括復(fù)數(shù)個LED串，該驅(qū)動電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動單元以及數(shù)字調(diào)光單元。電壓轉(zhuǎn)換電路用以提供一驅(qū)動電壓至背光單元，驅(qū)動單元耦接于背光單元的另一端，用以控制LED串的導(dǎo)通電流。數(shù)字調(diào)光單元輸出一數(shù)字信號至驅(qū)動電路，其中該驅(qū)動電路根據(jù)該數(shù)字信號對應(yīng)使能該些LED串，并根據(jù)該些LED串的使能比例調(diào)整該背光單元的亮度。
在本發(fā)明一實施例中，上述電壓轉(zhuǎn)換電路為升壓電路。 在本發(fā)明一實施例中，上述驅(qū)動單元更包括一緩存器，用以暫存上述數(shù)字信號。
在本發(fā)明一實施例中，上述數(shù)字調(diào)光單元更輸出一位移頻率信號與一拴鎖信號至驅(qū)動單元，上述驅(qū)動單元根據(jù)位移頻率信號暫存數(shù)字信號，并根據(jù)拴鎖信號拴鎖所接收的數(shù)字信號。 在本發(fā)明一實施例中，上述數(shù)字調(diào)光單元更輸出一控制信號至上述驅(qū)動單元，當控制信號使能時，驅(qū)動單元根據(jù)數(shù)字信號分別調(diào)整LED串的導(dǎo)通電流值。
從另一個觀點來看，本發(fā)明更提出一種背光單元的驅(qū)動方法，上述背光單元包括復(fù)數(shù)個LED串，本驅(qū)動方法包括下列步驟首先，根據(jù)一位移頻率信號暫存一數(shù)字信號；然后，根據(jù)一拴鎖信號拴鎖所接收的數(shù)字信號；以及根據(jù)數(shù)字信號對應(yīng)使能上述LED串，并根據(jù)該些LED串的使能比率調(diào)整背光單元的亮度。 在本發(fā)明一實施例中，上述驅(qū)動方法，更包括下列步驟當一控制信號使能時，根據(jù)數(shù)字信號分別調(diào)整LED串的導(dǎo)通電流值。 本發(fā)明因采用數(shù)字方式來進行LED背光單元的調(diào)光，并利用LED串的使能比例來調(diào)整背光單元整體的平均亮度。因此，背光單元中的LED不需依據(jù)P麗信號進行持續(xù)的亮暗切換，使得LED的等效負載較為穩(wěn)定，避免電壓轉(zhuǎn)換電路進DCM模式，以降低電壓轉(zhuǎn)換電路的功率消耗。同時，本發(fā)明可配合驅(qū)動模式的切換，以數(shù)字信號來設(shè)定個別LED串的驅(qū)動電流，使得背光單元的調(diào)光功能更具彈性。 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1為根據(jù)公知技術(shù)的LED背光驅(qū)動電路圖； 圖2為根據(jù)公知技術(shù)的頻率脈波調(diào)變方式的LED背光驅(qū)動電路圖； 圖3為根據(jù)公知技術(shù)的P麗信號與LED使能對照圖； 圖4為根據(jù)公知技術(shù)的電壓轉(zhuǎn)換電路的電流波形圖； 圖5A為根據(jù)本發(fā)明一實施例的LED驅(qū)動電路圖； 圖5B為根據(jù)本實施例的電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出波形圖； 圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動電路圖； 圖7為根據(jù)本實施例的信號波形圖； 圖8為根據(jù)本實施例的資料暫存時序示意圖； 圖9為根據(jù)本實施例的位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)與LED串 Ln對照圖； 圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動方法流程圖。
主要組件符號說明
IIO:電壓轉(zhuǎn)換電路
4
130 :背光單元120 :驅(qū)動單元500 :驅(qū)動電路510 :電壓轉(zhuǎn)換電路520 :驅(qū)動單元530 :數(shù)字調(diào)光單元540 :背光單元REXT :電阻Vem :調(diào)光控制信號T:P麗信號的周期T1、T2 :期間ON :LED使能OFF :LED失能V^:輸入電壓SIN :數(shù)字信號SCLK :位移頻率信號XLAT :栓鎖信MODE :控制信號k Ln :LED串bit (0)-bit (n):位數(shù)據(jù)MSB :最高有效位LSB :最低有效位1 n :位移頻率信號SCLK的頻率索引值GND :接地
SlOl S103 :步驟
具體實施例方式
圖5A為根據(jù)本發(fā)明一實施例的LED驅(qū)動電路圖。驅(qū)動電路500是用來驅(qū)動背光 單元540，其包括電壓轉(zhuǎn)換電路510、驅(qū)動單元520以及數(shù)字調(diào)光單元530。背光單元540 包括復(fù)數(shù)個LED串(未繪示)，每一 LED串中包括至少一個LED。電壓轉(zhuǎn)換單元510耦接于 背光單元540，主要用來轉(zhuǎn)換直流電壓的位準，例如升壓電路(Boost Circuit)或降壓電路 (Buck Circuit)等直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器(DC-DC converter)，將輸入電壓V^轉(zhuǎn)換背光單 元540所需的驅(qū)動電壓。驅(qū)動單元520耦接于背光單元540的另一端與數(shù)字調(diào)光單元530 之間。 一般而言，驅(qū)動單元520主要用來調(diào)整LED的導(dǎo)通電流以及進行調(diào)光等功能，例如 Dimming,目前皆可由驅(qū)動芯片所取代，因此其內(nèi)部架構(gòu)不在此累述。 在本實施例中，數(shù)字調(diào)光單元530會根據(jù)所需的背光亮度輸出數(shù)字信號至驅(qū)動單 元520。驅(qū)動單元520會將所接收到的數(shù)字信號暫存于緩存器(未繪示)中，然后根據(jù)數(shù) 字信號分別控制LED串的使能與否以調(diào)整背光單元的亮度，背光單元540的亮度則對應(yīng)于 LED串的使能比例。驅(qū)動單元520通常藉由控制LED串的電流導(dǎo)通路徑來使能LED串，當 LED串的電流路徑導(dǎo)通時，LED串的亮度則隨其導(dǎo)通的電流值而定。在本實施例中，則利用 LED串的使能比例來調(diào)整背光單元540的亮度。換言之，當需要的亮度為最大亮度的50% 時，則輪流使能一半的LED串，使能的LED串數(shù)越多，則背光單元540的亮度愈強。
為求背光單元540的亮度均勻，可根據(jù)LED串的設(shè)置位置，以位置間隔方式使能 LED串，例如先使能奇數(shù)串后再使能偶數(shù)串或者先使能前半部份的LED串，然后再使能后半 部份的LED串。除了依照LED串的設(shè)置位置來設(shè)定使能的依序以外，同時也可以時間間隔 的方式來調(diào)整背光單元540的亮度，使其更為均勻(例如每間隔一預(yù)設(shè)時間即改變所使能 的LED串，且被使能的LED串可平均分布于整個背光單元540)。除上述的調(diào)整方式以外，本 技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者在經(jīng)由本發(fā)明的揭露后，應(yīng)可輕易推知其余的使能方式，在此不 加累述。 當背光單元540的亮度不需改變時，LED串也就不需改變其亮暗的狀態(tài)，因此比較 公知技術(shù)中以P麗信號作為調(diào)光的方式，本發(fā)明的LED串的等效負載可較為穩(wěn)定。因此，電壓轉(zhuǎn)換電路510的輸出波形比較不會受到LED串負載變化的影響而進入DCM模式。圖5B為 根據(jù)本實施例的電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出波形圖。由圖5B可知，本實施例的電壓轉(zhuǎn)換電路510 的輸出波形可落于連續(xù)傳導(dǎo)狀態(tài)(Continuous ConductionMode，簡稱CCM模式)，有效達到 節(jié)省功率消耗。 圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動電路圖。圖6為進一步繪示圖5實施例的電 路細節(jié)。其中背光單元540包括LED串b Ln，數(shù)字調(diào)光單元530分別輸出數(shù)字信號SIN、 位移頻率信號SCLK、拴鎖信號XLAT以及控制信號MODE至驅(qū)動單元520。數(shù)字信號SIN會 配合位移頻率信號SCLK傳送至驅(qū)動單元520，如圖7所示，圖7為根據(jù)本實施例的信號波形 圖。數(shù)字信號SIN會隨著位移頻率信號SCLK的頻率l n將位數(shù)據(jù)bit(0)-bit(n)傳送到 驅(qū)動單元520中的緩存器中。其中，bit(O)為最高有效位(most significant bit, MSB)， bit(n)為最低有效位(Least signif icantbit， LSB) ， n為正整數(shù)，用來表示LED串的總數(shù) 大小，同時可作為LED串、頻率以及位數(shù)據(jù)的索引值。 請同時參照圖8，圖8為根據(jù)本實施例的資料暫存時序示意圖。如圖8所示，數(shù)字 信號SIN的位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)會隨著位移頻率信號SCLK的頻率1 n逐一暫存于驅(qū) 動單元520中的緩存器。當所有位數(shù)據(jù)傳送完畢后，拴鎖信號XLAT會使能(邏輯高電位)， 驅(qū)動單元520便會拴鎖所有位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)，并依照位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)的『0』與 『1』的信號選擇性使能相對應(yīng)的LED串 Ln。 例如位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)分別對應(yīng)于LED串 Ln，當對應(yīng)的位數(shù)據(jù) bit (0)-bit (n)為『1』時，對應(yīng)的LED串l^ Ln便會使能(亮)，當位數(shù)據(jù)bit (0)-bit (n) 為『0』時，對應(yīng)的LED串 Ln便會失能(暗)。接下來，則以50%亮度為例加以說明，請 參照圖9，圖9為根據(jù)本實施例的位數(shù)據(jù)bit(O)-bit(n)與LED串 Ln對照圖。圖9列 舉四種位數(shù)據(jù)bit(O)-bit(n)的數(shù)據(jù)型態(tài)以表示四種不同的調(diào)光排列方式，均表示有半數(shù) 的LED串 Ln為亮，半數(shù)的LED串 Ln為暗，差別僅在于所使能的LED串 Ln的 位置不同。第1種為前半數(shù)LED串 Ln為亮，后半數(shù)LED串 Ln為暗，第2種反之。 第3種為亮暗交錯的方式，第4種反之。在本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者，應(yīng)可推知其余可行 的位數(shù)據(jù)bit (0) -bit (n)，在此不加累述。 此外，值得注意的是，在本實施例中，驅(qū)動單元520不僅可根據(jù)數(shù)字信號SIN來個 別使能LED串 Ln，也可以個別調(diào)整流經(jīng)LED串的電流大小，其模式的切換則由控制信號 MODE所控制。請參照圖7，當控制信號M0DE為邏輯高電位時，驅(qū)動單元520會根據(jù)數(shù)字信 號SIN分別控制LED串 Ln的使能與否。當控制信號MODE使能(本實施例中為邏輯低 電位)時，驅(qū)動單元520會根據(jù)數(shù)字信號SIN分別調(diào)整流經(jīng)LED串 Ln的大小。據(jù)此， 本實施例不僅可利用LED串 Ln的使能串數(shù)來進行調(diào)光，更可藉由調(diào)整個別LED串 Ln的導(dǎo)通電流來進行細部調(diào)光，使本實施例的調(diào)光功能更具有彈性。 以數(shù)字信號SIN調(diào)整LED串 Ln的導(dǎo)通電流的方式則例如下述，在本實施例 中，以6位的位數(shù)據(jù)將每一 LED串的電流分為64種等級(0-63)，其控制方式如下
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，I。UT為LED串的導(dǎo)通電流，IMX為驅(qū)動單元520所設(shè)定的最大電流，DCn為選 擇模式(對應(yīng)于電流等級0 63)，由對應(yīng)的位數(shù)據(jù)所決定，n表示對應(yīng)的LED串(或稱為 LED cha皿el數(shù))。關(guān)于I磁，可由電阻REXT與LED驅(qū)動芯片的參數(shù)來決定，電阻REXT耦接于 驅(qū)動單元520與接地GND之間，通常是驅(qū)動芯片用來調(diào)整LED串的定電流的調(diào)整電阻。由 于IMX與流經(jīng)電阻REXT的電流相關(guān)，因此ImX可表示如上，其中VK—EXT表示電阻REXT兩端的電 壓差，F(xiàn)actor (參數(shù))則由驅(qū)動單元520所決定，而不同的驅(qū)動芯片會有不同的設(shè)定值。
經(jīng)由控制信號MODE的切換，本實施例的數(shù)字信號SIN不僅可用來分別控制LED串 的使能與否，也可以用來分別調(diào)整LED串所導(dǎo)通的導(dǎo)通電流值。配合上述兩種驅(qū)動模式，本 實施例可更方便調(diào)整所需的背光亮度，并有效降低電壓轉(zhuǎn)換電路的功率消耗。
從另一個觀點來看，上述實施例可歸納為一種背光單元的驅(qū)動方法，請參照圖10， 圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動方法流程圖。此背光單元包括復(fù)數(shù)個LED串，上述驅(qū) 動方法包括下列步驟首先，根據(jù)一位移頻率信號暫存一數(shù)字信號(步驟SIOI);然后，根據(jù) 一拴鎖信號拴鎖所接收的數(shù)字信號(步驟S102);接著根據(jù)數(shù)字信號，分別控制LED串的使 能與否以調(diào)整背光單元的亮度(步驟S103)。 在本發(fā)明另一實施例中，上述驅(qū)動方法更包括下列步驟當一控制信號使能時，根
據(jù)數(shù)字信號分別調(diào)整LED串的導(dǎo)通電流值。在本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者，經(jīng)由上述實施
例的說明應(yīng)可輕易推知本實施例驅(qū)動方法的其余細節(jié)，在此不加累述。 綜合上述，本發(fā)明以數(shù)字方式來取代公知LED背光的調(diào)光方式，避免電壓轉(zhuǎn)換電
路的輸出波形進入DCM模式，進而降低其功率消耗。此外，本發(fā)明利用LED串的使能比率來
進行調(diào)光，減少LED串因亮暗切換所導(dǎo)致的電流變化，使其色溫、色度更為穩(wěn)定。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)
領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此
本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
一種驅(qū)動電路，適用于驅(qū)動一背光單元，其特征在于，該背光單元包括復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管串，該驅(qū)動電路包括一電壓轉(zhuǎn)換電路，用以提供一驅(qū)動電壓至該背光單元；一驅(qū)動單元，耦接于該背光單元的另一端，用以控制該些發(fā)光二極管串的導(dǎo)通電流；以及一數(shù)字調(diào)光單元，輸出一數(shù)字信號至該驅(qū)動電路；其中，該驅(qū)動電路根據(jù)該數(shù)字信號對應(yīng)使能該些發(fā)光二極管串，并根據(jù)該些發(fā)光二極管串的使能比例調(diào)整該背光單元的亮度。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于，該電壓轉(zhuǎn)換電路為升壓電路。
3. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于，該驅(qū)動單元還包括一緩存器，用以暫存 該數(shù)字信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于，數(shù)字調(diào)光單元還輸出一位移頻率信號 與一拴鎖信號至該驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元根據(jù)該位移頻率信號暫存該數(shù)字信號，并根據(jù)該 拴鎖信號拴鎖所接收的該數(shù)字信號。
5. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于，該數(shù)字調(diào)光單元還輸出一控制信號至 該驅(qū)動單元，當該控制信號使能時，該驅(qū)動單元根據(jù)該數(shù)字信號分別調(diào)整該些發(fā)光二極管 串的導(dǎo)通電流值。
6. —種背光單元的驅(qū)動方法，其特征在于，該背光單元包括復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管串，該驅(qū) 動方法包括根據(jù)一位移頻率信號暫存一數(shù)字信號； 根據(jù)一拴鎖信號拴鎖所接收的該數(shù)字信號；以及根據(jù)該數(shù)字信號，對應(yīng)使能該些發(fā)光二極管串，并根據(jù)該些發(fā)光二極管串的使能比例 調(diào)整該背光單元的亮度。
7. 如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動方法，其特征在于，還包括當一控制信號使能時，根據(jù)該數(shù)字信號分別調(diào)整該些發(fā)光二極管串的導(dǎo)通電流值。
全文摘要
一種發(fā)光二極管背光單元的驅(qū)動電路與方法，上述驅(qū)動電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動單元與數(shù)字調(diào)光單元，其中驅(qū)動單元會根據(jù)數(shù)字調(diào)光單元所輸出的數(shù)字信號對應(yīng)使能發(fā)光二極管串，并根據(jù)發(fā)光二極管串的使能比例調(diào)整背光單元的亮度。
文檔編號H05B37/02GK101730330SQ200810167529
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者朱益男, 陳鴻祥 申請人:華映視訊(吳江)有限公司;中華映管股份有限公司