CN106940985A

CN106940985A - 背光模块及液晶显示装置

Info

Publication number: CN106940985A
Application number: CN201610003249.7A
Authority: CN
Inventors: 黄岱杰; 郑清宇; 王子豪
Original assignee: Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-07-11

Abstract

背光模块及液晶显示装置。本发明提出一种背光模块，包括：多个LED串列，每一LED串列由多个LED串联而成；一直流-直流转换器，具有一直流电压输出端；以及一调光控制器，用以调整每一该LED串列的发光亮度，其中该多个LED串列包括：一第一LED串列，一端连接于该直流电压输出端，另一端依序通过该调光控制器以及一感测电阻接地，多个第二LED串列，一端连接于该直流电压输出端，一端通过该调光控制器接地。

Description

背光模块及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一背光模块及使用该背光模块的液晶显示装置，且特别涉及电路面积缩小使成本下降，且发光亮度不受到环境或产品间变异影响的背光模块及使用该背光模块的液晶显示装置。

背景技术

现行的背光模块中已广泛使用发光二极管(以下简称LED)来当作液晶显示装置的光源。根据LED的物理特性，LED的亮度会根据流过的电流大小而定。因此在电路架构上会利用均衡电路来控制各个LED串列的电流，确保LED背光源的亮度均一。

图1是显示已知使用均衡电路控制背光模块中各LED串列的电流大小的示意图。背光模块中具备多个LED串列S1、S2，每个LED串列中有多个LED串联而成。各个LED串列会接收直流-直流转换器10所提供的直流电压VLED，在各个LED串列当中的阴极端与接地之间分别串联有一个场效应晶体管及电阻。微控制器20藉由检测出各个串列中的电阻的跨压来得到流过该串列的电流，接着调整各个串列中的场效应晶体管的等效阻抗使流过每个串列的电流相等。在此，多个场效应晶体管构成均衡电路30。已知技术利用控制芯片内部的控制电路(即微控制器20)来控制外部的均衡电路30。然而，随着面板尺寸越做越大，背光模块所使用的LED颗数及串列数目越来越多，因此也需要面积更大的均衡电路来控制各个串列的电流，这导致了电路成本太高、电路体积过大的问题。

另外，即使每个LED串列达成相同的发光亮度，在环境温度改变时，会使流过每个LED串列的电流改变，导致背光模块的亮度因环境而改变。又或者是，不同的背光模块之间存在有产品上变异，使不同背光模块之间的最大亮度不一致。

本发明有鉴于上述的问题点，而提出一种背光模块以及使用该背光模块的液晶显示装置，可缩小均衡电路所需的电路面积使成本下降，且发光亮度不受到环境或产品间变异影响。

发明内容

本发明提出一种背光模块，包括：多个LED串列，每一LED串列由多个LED串联而成；一直流-直流转换器，具有一直流电压输出端；以及一调光控制器，用以调整每一该LED串列的发光亮度，其中该多个LED串列包括：一第一LED串列，一端连接于该直流电压输出端，另一端依序通过该调光控制器以及一感测电阻接地；以及多个第二LED串列，一端连接于该直流电压输出端，一端通过该调光控制器接地。

在一个实施例中，该调光控制器包括：一比较区块，比较该感测电阻的跨压与一基准电压并输出一比较结果；以及一指令传送接收区块，接收该比较结果，并输出一电压调整指令来调整该直流-直流转换器输出的直流电压，使得该感测电阻的跨压与该基准电压相等。

在一实施例中，该感测电阻的阻值与该基准电压的电压值共通用于具有相同背光模块的产品中。

在一实施例中，该调光控制器还包括：一调光区块，调整每一该LED串列的导通时间长度，以控制每一该LED串列的发光亮度。

在一实施例中，当该背光模块进行区域调光(local dimming)时，该基准电压提高，使该直流-直流转换器输出更高的直流电压，该调光区块根据每个区域所需的亮度，重新调整位于每个区域的该LED串列的导通时间长度。

在一实施例中，该多个LED串列以及该调光控制器形成于同一基板上。

本发明更提出一种液晶显示面板，包括：上述的背光模块；以及一面板控制器，传送一调光控制信息至该调光控制器，其中该调光控制器会根据该调光控制信息调整每一该LED串列的导通时间长度。

在一个实施例中，该面板控制器存储有计算每一该LED串列的特性参数来得到该调光控制信息的算法。

在一个实施例中，每一该LED串列的特性参数是藉由一感光装置测量该背光模块的发光所得。

根据上述的背光模块以及使用该背光模块的液晶显示装置，可缩小均衡电路所需的电路面积使成本下降，且发光亮度不受到环境或产品间变异影响。

附图说明

图1是显示已知使用均衡电路控制背光模块中各LED串列的电流大小的示意图。

图2是显示根据本发明的背光模块的亮度调整步骤的示意图。

图3是显示根据本发明一实施例的使用调光控制器调整各LED串列的平均电流值的示意图。

图4A是说明本发明流过各个LED串列的电流值的一个例子。

图4B是说明本发明提供给各个LED串列的电压脉冲的一个例子。

图4C是显示图4A的电流与图4B的占空比相乘后各个LED串列的平均电流。

图5是显示根据本发明另一实施例的使用调光控制器调整各LED串列的平均电流值的示意图。

图6是图5的背光模块电路架构配置于一基板上的上视示意图。

【符号说明】

10～直流-直流转换器；

20～微控制器；

30～均衡电路；

201～背光模块；

202～感光装置；

203～控制器(面板控制器)；

204～调光控制器；

2041～指令传送接收区块；

2042～调光区块；

2042A～调光驱动器；

2042B～开关部；

2043～比较区块；

I_LED1、I_LED2、I_LED64～电流；

t1、t2、t64～脉冲长度；

R～感测电阻；

T～脉冲周期；

S1、S2、S8、S57、S64～LED串列；

SW1、SW2、SW64～开关；

Vref～基准电压；

100～背光基板。

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的显示装置的背光源。在不同的附图及对应的说明中标示相同的符号表示相同的元件而省略重复说明。

本发明移除了已知技术中的均衡电路，而采用调光控制器以调整各个LED串列的电压脉冲的占空比(Duty Cycle)的方式来达成背光模块的发光亮度均一的效果。由于调光控制器是做在芯片内部，因此省去了均衡电路所需的电路面积，进而降低了制作成本。

图2是显示根据本发明的背光模块的亮度调整步骤的示意图。首先，使具有多个LED串列的背光模块201发光，并以具有例如CCD等感光元件的感光装置202来测量背光模块201中各个LED串列的亮度。感光装置202将测量结果传送或存储到控制器203(此控制器可以是包括此背光模块的液晶显示装置中的面板控制器)。控制器203预先存储了有关LED的特性信息(亮度与电流的关系、电流与所需占空比的关系等)，然后将测量结果结合这些信息，运算出各个LED串列所需的电压脉冲的占空比。调光控制器204根据上述占空比信息，调整输出至背光模块201中的各个LED串列的电压脉冲的占空比，使各个LED串列的电流平均值相等，从而达到LED亮度均一的效果。

图3是显示根据本发明一实施例的使用调光控制器调整各LED串列的平均电流值的示意图。在图3中，具有64条LED串列，图中仅举出串列S1、S2、S64为例。如图3所示，调光控制器204内更具有指令传送接收区块2041及调光区块2042。指令传送接收区块2041是用来接收控制器203所输出的占空比信息(相当于权利要求书中所述的调光控制信息)。控制器203可通过各种有线或无线的通信协议来传输占空比信息给指令传送接收区块2041。传送接收区块2041根据该占空比信息控制该调光区块2042对各个LED串列进行导通时间长度的调整。使得流过各个LED串列S1、S2、S64的电流I_LED1、I_LED2、I_LED64虽然不同，但各串列的电流乘上该串列的电压脉冲的占空比后会得到实质上相同的乘积值，即实质上相同的平均电流。在本发明中，所谓「实质上相同」包括数值之间的误差在±6％内的情况，其中误差来源为算法或者硬件转换或者实际测量时的合理误差范围。

从图3当中可见，本发明完全移除了已知技术中的均衡电路，而调光区块2042属于调光控制器(芯片)内的线路，因此无需复杂的外加电路，仅使用IC芯片内的调光线路就能将背光模块调成均一的亮度。因此大幅减少电路面积，从而降低了制造成本。又因为LED串列上少掉了均衡电路上的跨压，因此省去了多余的功率效率，降低LED串列的发热量，提升发光效率。

以下将说明各LED串列电流、占空比与平均电流的关系。图4A是说明本发明流过各个LED串列的电流值的一个例子，如图中所示，流过LED串列S1、S2、S64的电流各不相同，分别为I_LED1、I_LED2、I_LED64。调光控制器根据各个串列的电流，分别提供如图4B所示的电压脉冲。如图中所示，各LED串列S1、S2、S64的电压脉冲长度分别为t1、t2、t64，因此占空比分别为t1/T、t2/T、t64/T。流过串列的电流越大，提供给该串列的占空比就越小。因此，得到如图4C所示的平均电流，每一个串列S1、S2、S64的电流为I_LED1、I_LED2、I_LED64，乘上其占空比t1/T、t2/T、t64/T后，就获得相同的平均电流(I_LED1×(t1/T)＝I_LED2×(t2/T)＝I_LED64×(t64/T))。

上述实施例并不改变流过各个LED串列的电流值，而是藉由提供不同的电压脉冲占空比，使各个LED串列的电流乘上该LED串列的电压脉冲占空比的乘积值实质上相同，即各个LED串列的平均电流实质上相同。因为各个LED串列的平均电流实质上相同，所以各个LED串列的平均亮度也都实质上相同。因此同样能够达成将LED背光模块的亮度调整均一的效果。

而本发明的背光模块是主要运用于具有液晶显示面板的液晶显示装置当中，做为该液晶显示装置的背光源使用。根据上述说明的背光模块及液晶显示装置，本发明确实缩小了背光模块中所需的电路面积，使成本下降。又因为没有均衡电路的功率耗损，可降低LED串列的发热量，并提升发光效率。

然而，即使通过调光控制器调整各个LED串列的平均电流，使整片背光模块的亮度达成均一，当同一背光模块处在不同温度的环境中时，流过LED串列的电流量会改变，进而造成同一背光模块在不同温度的环境下有不同的亮度。又或者是，不同的背光模块与背光模块之间因为个体间的变异，而有不同的最大亮度，造成产品的规格不一致。

本发明进一步提出以下的做法。图5是显示根据本发明另一实施例的使用调光控制器调整各LED串列的平均电流值的示意图。相对于图3的架构，本实施例的调光控制器204除了指令传送接收区块2041及调光区块2042外，还包括一个比较区块2043，且LED串列S1与接地之间还包括一感测电阻R。

具体来说，调光区块2042包括调光驱动器2042A及开关部2042B。开关部2042B具有64个开关SW1、SW2、…、SW64。分别串联于每个LED的阴极端与接地之间，各个开关SW1、SW2、SW64的控制端被调光驱动器2042A所控制，藉此调整各个LED串列S1、S2、S64的导通时间长度。然而，本发明更在开关SW1与接地之间串联一个感测电阻R，并将SW1与感测电阻R之间的节点电压(相当于感测电阻R的跨压)输入比较区块2043，藉此，感测出LED串列S1的电流I_LED1的电流值。

比较区块2043的另一端输入一基准电压Vref，藉此比较基准电压Vref与感测电阻R的跨压。基准电压Vref除以感测电阻R的阻值所得的值是设定给LED串列S1的标准电流值。也就是，当感测电阻R的跨压与基准电压Vref相同时，则流过LED串列S1的电流值为标准电流值，而此时LED串列S1所发出的亮度可视为标准亮度。而当感测电阻R的跨压与基准电压Vref不同时，比较区块2043会输出一个显示出需要调整电压的比较结果给指令传送接收区块2041，指令传送接收区块2041根据这个比较结果输出一电压调整指令至直流-直流转换器10，使直流-直流转换器10调整输出的直流电压，直到感测电阻R的跨压与基准电压Vref相等为止。如此一来，即使背光模块处在不同的温度环境下，只要流过LED串列S1的电流I_LED1的电流值改变，都会被调整回标准电流值而发出标准亮度，因此背光模块可在不同的温度环境下维持不变的亮度。又，将此基准电压Vref与感测电阻R的阻值共通地应用于多个相同构造(但彼此间可能存在个体变异)的背光模块中，就能够使每个背光模块的LED串列S1的电流I_LED1的电流值同为标准电流值，达成每个背光模块具有相同的亮度规格。

图6是图5的背光模块电路架构配置于一基板上的上视示意图。如图6所示，以直下式的背光模块为例，每个LED串列S1、S2、S8、S57、S64会排成一个矩形的区块，各个区块矩阵式地配置于整个一块背光基板100上。本发明的一个特征在于调光控制器204也同样设置于背光基板100上，每一个区块再通过一条导线连接至调光控制器204，而调光控制器204会将来自LED串列S1的区块通过一个感测电阻R来接地，并将其他LED串列S2、S8、S57、S64的区块直接接地。藉由如图6所示的这种构造，可充分理解，本发明能够确实地缩小电路面积，并且让各个LED串列流过平均电流值等于标准电流值，以排除环境变异及个体变异。

本发明的背光模块也可以应用于区域调光(local dimming)技术中。例如当某些区域需要高发光亮度，某些区域需要低发光亮度，藉此来增加画面的对比时，本发明采用的作法是暂时地提高基准电压Vref值，使流过LED串列的电流值提高，以对应画面中需要的最高发光亮度。接着，控制器203(面板控制器)会根据各个区域所需要的亮度而送出各个LED串列的调光控制信息至指令传送接收区块2041。指令传送接收区块2041再输出导通时间长度调整指令至调光区块2042，使调光区块2042调整各个LED串列的导通时间长度，藉此来控制不同区域之间的亮暗差异。

根据上述说明的背光模块及液晶显示装置，本发明确实缩小了背光模块中所需的电路面积，使成本下降，又可缩小均衡电路所需的电路面积使成本下降，且发光亮度不受到环境或产品间变异影响。

虽本发明以上述实施例来说明，但并不限于此。更进一步地说，本领域技术人员不脱离本发明的概念与同等范围之下，权利要求书必须广泛地解释以包括本发明实施例及其他变形。

Claims

1.一种背光模块，包括：

多个LED串列，每一LED串列由多个LED串联而成；

一直流-直流转换器，具有一直流电压输出端；以及

一调光控制器，用以调整每一该LED串列的发光亮度，

其中该多个LED串列包括：

一第一LED串列，一端连接于该直流电压输出端，另一端依序通过该调光控制器以及一感测电阻接地；以及

多个第二LED串列，一端连接于该直流电压输出端，一端通过该调光控制器接地。

2.如权利要求1所述的背光模块，其中：

该调光控制器包括：

一比较区块，比较该感测电阻的跨压与一基准电压并输出一比较结果；以及

一指令传送接收区块，接收该比较结果，并输出一电压调整指令来调整该直流-直流转换器输出的直流电压，使得该感测电阻的跨压与该基准电压相等。

3.如权利要求2所述的背光模块，其中：

该感测电阻的阻值与该基准电压的电压值被共通用于具有相同背光模块的产品中。

4.如权利要求3所述的背光模块，其中：

该调光控制器还包括：

一调光区块，调整每一该LED串列的导通时间长度，以控制每一该LED串列的发光亮度。

5.如权利要求4所述的背光模块，其中：

当该背光模块进行区域调光(local dimming)时，该基准电压提高，使该直流-直流转换器输出更高的直流电压，该调光区块根据每个区域所需的亮度，重新调整位于每个区域的该LED串列的导通时间长度。

6.如权利要求1所述的背光模块，其中：

该多个LED串列以及该调光控制器形成于同一基板上。

7.一种液晶显示面板，包括：

一背光模块及一面板控制器，

其中该背光模块包括：

多个LED串列，每一LED串列由多个LED串联而成；

一直流-直流转换器，具有一直流电压输出端；以及

一调光控制器，用以调整每一该LED串列的发光亮度，

其中该多个LED串列包括：

多个第二LED串列，一端连接于该直流电压输出端，一端通过该调光控制器接地，

其中该面板控制器传送一调光控制信息至该调光控制器，该调光控制器会根据该调光控制信息调整每一该LED串列的导通时间长度。

8.如权利要求7所述的液晶显示面板，其中：

该调光控制器包括：

9.如权利要求7所述的液晶面板，其中：

该面板控制器存储有计算每一该LED串列的特性参数来得到该调光控制信息的算法。

10.如权利要求7所述的液晶面板，其中：

每一该LED串列的特性参数是藉由一感光装置测量该背光模块的发光所得。