TWI390299B - 包含調光控制電路之背光模組和顯示器 - Google Patents

Description

包含調光控制電路之背光模組和顯示器

本發明是有關於一種調光控制電路，特別是有關於一種應用於背光模組之調光控制電路。

由於光電科技的蓬勃發展，生活中越來越多機會接觸到各式各樣的通訊或電子產品，例如：個人數位助理(personal digital assistant; PDA)、行動電話、筆記型電腦、桌上型顯示器、車用顯示器等等。其中，顯示裝置為這些通訊或電子產品所應共通具備之裝置，因此顯示裝置的優劣攸關著這些通訊或電子產品的優劣。所以顯示裝置能具備高畫質、體積小、重量輕、低驅動電壓、與低消耗功率等優點是亟於努力之目標。

一般而言，目前的顯示器皆配備有背光模組來提供背光，而背光模組則配備有調光控制電路，以控制背光源的亮度。

請參照第1圖，其係繪示習知背光模組10的功能方塊示意圖。背光模組10包含光源12、換流器(inverter)14、脈衝寬度調變模組(PWM module)16、電流偵測裝置18和調光控制電路20，其中電流偵測裝置18係用以偵測光源12的工作電流。在背光模組10中，光源12的亮度係由換流器14所控制，換流器14提供的電流越大，光源12的亮度就越強，反之，若換流器14提供的電流越小，光源12的亮度就越小。調光控制電路20係用以控制換流器14所輸出 之電流大小。調光控制電路20係根據使用者輸入之外部訊號S_r 和電流偵測裝置18所回授之電流偵測訊號S_f 號來輸出亮度控制訊號S_c ，以利用亮度控制訊號S_c 來控制換流器14所輸出之電流。脈衝寬度調變模組16係電性連接於調光控制電路20和換流器14之間，用以將亮度控制訊號S_c 調變成脈衝訊號，並輸入至換流器14。

請參照第2圖，其係繪示習知調光控制電路20的電路結構示意圖。調光控制電路20包含比較器22、電阻24、26、28和30。比較器22之正端係用以接收使用者所輸入之外部訊號S_r 。外部訊號S_r 輸入至比較器22後，比較器22便會計算外部訊號S_r 與參考電壓V_r 之差值，並將此差值輸出至電阻28。電阻30係電性連接至電流偵測裝置18，以接收電流偵測訊號S_f ，並利用電阻28來將電流偵測訊號S_f 與比較器22輸出之差值耦合成亮度控制訊號S_c 。

由上述說明可知，調光控制電路20可使亮度控制訊號S_c 之值隨著使用者輸入之外部訊號S_r 之值而線性變化，以改變光源12之亮度。一般而言，使用者只能由三種外部訊號S_r 值中擇一輸出，即0伏特、1.6伏特和3.3伏特，其中1.6伏特係對應至標準亮度，0伏特係對應至較低的亮度，而3.3伏特係對應至較高的亮度。雖然，調光控制電路20可使亮度控制訊號S_c 之值隨著外部訊號S_r 之值而呈線性變化，但在外部訊號S_r 值變化為有限的情況下，亮度控制訊號S_c 之值亦為有限，換句話說，光源12所能呈現之亮度的解析度也相對較小，而無法滿足使用者的需求。

因此，需要一種可調整外部訊號S_r 對應之電流值的調 光控制電路，以確保光源之亮度的解析度可滿足使用者之需求。

因此，本發明之一方面係在提供一種調光控制電路，其可根據使用者之需求來調整外部訊號所對應之電流值。

本發明之另一方面係在提供一種背光模組，其可根據使用者之需求來調整外部訊號所對應之電流值。

本發明之再一方面係在提供一種顯示器，其可根據使用者之需求來調整外部訊號所對應之電流值。

根據本發明之一實施例，此調光控制電路包含電流切換開關、至少一電阻、電壓切換開關、準位判斷電路和比較器。電流切換開關係用以選取一電流。電阻係電性連接至電流切換開關，以依據該電流來產生一對應電壓值。電壓切換開關係用以接收該對應電壓值並輸出一參考電壓。準位判斷電路係依據外部輸入電壓之大小來控制電流切換開關和電壓切換開關。比較器係用以接收一回授電壓及該參考電壓，並輸出一亮度控制訊號。

根據本發明之一實施例，此背光模組包含上述之調光控制電路、光源和換流器，其中換流器係電性連接於光源和調光控制電路之間，以根據亮度控制訊號來控制輸出至光源之電流大小。

根據本發明之一實施例，此顯示器包含上述之背光模組和一顯示面板，其中顯示面板係設置於背光模組上，用以接收背光模組所提供之光線來顯示影像。

請參照第3圖，其係繪示根據本發明一實施例之調光控制電路100的電路結構示意圖。調光控制電路100包含電流源110、電流源120、電流切換開關130、電阻R1、電壓切換開關150、準位判斷電路160和比較器170。電流切換開關130係電性連接至電流源110和電流源120，以輸出第一電流I₁ 或第二電流I₂ ，其中電流源100係用以輸出第一電流I₁ ，而電流源120係用以輸出第二電流I₂ 。電阻R1係電性連接至電流切換開關130，以接收電流切換開關130所輸出之第一電流或第二電流，其中電阻R1之端點R1a係電性連接至參考電壓V_g ，而端點R1b係電性連接至電流切換開關130。電壓切換開關150具有電壓輸入端150a、150b以及電壓輸出端150c。電壓輸入端150a係電性連接至電阻R1之端點R1b，電壓輸入端150b係電性連接至參考電壓V_r ，以從電壓輸出端150c輸出參考電壓V_r 或端點R1b之電壓。比較器170之負端係電性連接至電壓切換開關150之電壓輸出端150c，而正端則被輸入一回授訊號S_f ，此回授訊號S_f 可例如為光源之電流回授訊號。準位判斷電路160係用以判斷使用者輸入之外部訊號S_r 的大小，以決定電流切換開關130和電壓切換開關150的切換狀態。在以下的敘述中，將會說明調光控制電路100是如何調整其輸出之亮度控制訊號S_c 。

由以上的電路連接關係可知，當定電流切換開關130輸出第一電流I₁ 時，電阻R1之端點R1b會出現電壓位準 V_min ，而當電流切換開關130輸出第二電流I₂ 時，端點R1b會出現電壓位準V_max ，其中V_min =I_1* R1+V_g ，而電壓位準V_max =I_2* R1+V_g 。若設定第一電流I₁ 之值小於第一電流I₂ 之值，則電壓位準V_min 之值會小於電壓位準V_max 之值。接著，將參考電壓V_r 之值設計成介於電壓位準V_max 和電壓位準V_min 之間，如此準位判斷電路160可根據外部訊號S_r 來控制電流切換開關130和電壓切換開關150的切換狀態，以使電壓切換開關150輸出參考電壓位準V_min 、V_max 和參考電壓V_r 。然後，比較器170則計算電壓切換開關150所輸出之訊號與回授訊號S_f 之間的差值，並根據此差值來輸出亮度控制訊號S_c 。

由上述之說明可知，適當地將外部訊號S_r 之值對應至電壓位準V_min 、V_max 和參考電壓V_r ，例如：S_r =3.3伏特時，電壓切換開關150輸出電壓位準V_max ;S_r =1.6伏特時，電壓切換開關150輸出參考電壓V_r ;S_r =0伏特時，電壓切換開關150輸出電壓位準V_min ，如此可使亮度控制訊號S_c 隨著外部訊號S_r 之變化而變化，而且此變化並非是線性變化。再者，使用者可藉由更換電阻R1的值來輕易地改變電壓位準V_min 和V_max 之值，使得亮度控制訊號S_c 之值更具有彈性。

另外，值的一提的是，由於在積體電路中，電流源的實現是相當容易的，因此可將電流源110、電流源120、電流切換開關130、電壓切換開關150、準位判斷電路160和比較器170整合成一個晶片，並將電阻R1外接於此晶片，如此不但可大幅縮小調光控制電路100的體積，更可依使 用者之需求來隨時變更電阻R1之值。

請參照第4圖，其係繪示根據本發明一實施例之調光控制電路200的電路結構示意圖。調光控制電路200係類似於調光控制電路100，但不同之處在於調光控制電路200更包含電阻R2，其中電阻R2之一端係電性連接至電阻R1之端點R1b，而另一端係電性連接至參考電壓V_A 。在調光控制電路200中，由於加入了電阻R2，因此可由克希荷夫定律得到：I₂ +(V_A -V_min )/R1-(V_min -V_g )/R2=0………(1)

I₁ +(V_A -V_max )/R1-(V_max -V_g )/R2=0………(2)由方程式(1)和(2)便可輕易求得V_min 和V_max 之值。在本實施例中，由於電阻R2的影響，使得電壓位準V_min 和V_max 彼此的相關性下降，進而增加了電壓位準V_min 和V_max 設計上的彈性。

請參照第5圖，其係繪示根據本發明一實施例之背光模組300的功能方塊示意圖。背光模組300包含光源310、換流器320、脈衝寬度調變模組(PWM module)330、電流偵測裝置340和調光控制電路350，其中調光控制電路350可例如為上述之調光控制電路100或200。在背光模組300中，換流器320係電性連接至光源310，以提供電流至光源310來點亮光源310。脈衝調變模組330係電性連接於調光控制電路350和換流器320之間，用以將亮度控制訊號S_c 調變成脈衝訊號並輸入至換流器320。電流偵測裝置340 係用以偵測光源310的工作電流，並輸出回授訊號S_f 至調光控制電路350。

在本實施例中，由於上述之調光控制電路350具有調光控制電路100或200之優點，因此背光模組300之亮度可輕易地被調整至使用者所需的亮度。

請參照第6圖，其係繪示根據本發明一實施例之顯示器400的功能方塊示意圖。顯示器400包含背光模組300、顯示面板410、和前框420。背光模組300係用以提供光線至顯示面板410，而顯示面板410則設置於背光模組300上，以利用該光線來顯示畫面。前框420係設置於顯示面板410上並卡合於背光模組300之外緣上。由於顯示器400利用背光模組300來提供背光源，因此顯示器400之亮度可輕易地被調整至使用者所需的亮度。

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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。

10‧‧‧背光模組

12‧‧‧光源

14‧‧‧換流器

16‧‧‧脈衝寬度調變模組

18‧‧‧電流偵測裝置

20‧‧‧調光控制電路

22‧‧‧比較器

24‧‧‧電阻

26‧‧‧電阻

28‧‧‧電阻

30‧‧‧電阻

100‧‧‧調光控制電路

110‧‧‧電流源

120‧‧‧電流源

130‧‧‧電流切換開關

150‧‧‧電壓切換開關

150a‧‧‧電壓輸入端

150b‧‧‧電壓輸入端

150c‧‧‧電壓輸出端

160‧‧‧準位判斷電路

170‧‧‧比較器

300‧‧‧背光模組

310‧‧‧光源

320‧‧‧換流器

330‧‧‧脈衝寬度調變模組

340‧‧‧電流偵測裝置

350‧‧‧調光控制電路

400‧‧‧顯示器

410‧‧‧顯示面板

420‧‧‧前框

S_c ‧‧‧亮度控制訊號

S_r ‧‧‧外部訊號

S_f ‧‧‧偵測訊號

V_A ‧‧‧參考電壓

V_r ‧‧‧參考電壓

V_g ‧‧‧參考電壓

I₁ ‧‧‧電流

I₂ ‧‧‧電流

R1‧‧‧電阻

R1a‧‧‧端點

R1b‧‧‧端點

R2‧‧‧電阻

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係繪示習知背光模組的功能方塊示意圖。

第2圖係繪示習知調光控制電路的電路結構示意圖。

第3圖係繪示根據本發明一實施例之調光控制電路的 電路結構示意圖。

第4圖係繪示根據本發明一實施例之調光控制電路的電路結構示意圖。

第5圖係繪示根據本發明一實施例之背光模組的功能方塊示意圖。

第6圖係繪示根據本發明一實施例之顯示器400的功能方塊示意圖。

100‧‧‧調光控制電路

110‧‧‧電流源

120‧‧‧電流源

130‧‧‧電流切換開關

150‧‧‧電壓切換開關

150a‧‧‧電壓輸入端

150b‧‧‧電壓輸入端

150c‧‧‧電壓輸出端

160‧‧‧準位判斷電路

170‧‧‧比較器

R1‧‧‧電阻

R1a‧‧‧端點

R1b‧‧‧端點

R2‧‧‧電阻

V_A ‧‧‧參考電壓

V_g ‧‧‧參考電壓

V_r ‧‧‧參考電壓

S_r ‧‧‧外部訊號

S_c ‧‧‧亮度控制訊號

S_f ‧‧‧偵測訊號

I₁ ‧‧‧電流

I₂ ‧‧‧電流

Claims (14)

1. 一種調光控制電路，係接收一外部輸入電壓並包含：一電流切換開關，用以選取一電流；至少一電阻，係電性連接至該電流切換開關並依據該電流產生一對應電壓值；一電壓切換開關，係接收該對應電壓值及一第一參考電壓，並輸出一第二參考電壓；一準位判斷電路，依據該外部輸入電壓之大小來控制該電流切換開關和該電壓切換開關，用以使該第二參考電壓等於該對應電壓值或該第一參考電壓；以及一比較器，係接收一回授電壓及該參考電壓，並輸出一亮度控制訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之調光控制電路，更包含：一第一電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第一電流；以及一第二電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第二電流；其中該電流為該第一電流或該第二電流。
3. 如申請專利範圍第1項所述之調光控制電路，其中該電流切換開關、該電壓切換開關、該準位判斷電路和該比較器係整合入一積體電路晶片中。
4. 一種背光模組，包含： 一光源；一換流器，用以提供電能至該光源；以及一調光控制電路，用以根據一輸入電壓之大小來輸出一亮度控制訊號，以使該換流器根據一亮度控制訊號來控制該光源之亮度，其中該調光控制電路包含：一電流切換開關，用以選取一電流；至少一電阻，係電性連接至該電流切換開關並依據該電流產生一對應電壓值；一電壓切換開關，係接收該對應電壓值及一第一參考電壓，並輸出一第二參考電壓；一準位判斷電路，依據一外部輸入電壓之大小來控制該電流切換開關和該電壓切換開關，用以使該第二參考電壓等於該對應電壓值或該第一參考電壓；以及一比較器，係接收一回授電壓及該參考電壓，並輸出一亮度控制訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，其中該調光控制電路更包含：一第一電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第一電流；以及一第二電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第二電流；其中該電流為該第一電流或該第二電流。
6. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，更包含一電流偵測裝置，用以偵測該光源之工作電流來輸出該回授電壓。
7. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，更包含一調變模組，用以根據一預設調變條件來調變該亮度控制訊號，以輸出一驅動訊號來控制該換流器。
8. 如申請專利範圍第4項所述之背光模組，其中該電流切換開關、該電壓切換開關、該準位判斷電路和該比較器係整合入一積體電路晶片中。
9. 一種顯示器，包含：一背光模組，包含：一光源；一換流器，用以提供電能至該光源；以及一調光控制電路，用以根據一輸入電壓之大小來輸出一亮度控制訊號，以使該換流器根據一亮度控制訊號來控制該光源之亮度，其中該調光控制電路包含：一電流切換開關，用以選取一電流；至少一電阻，係電性連接至該電流切換開關並依據該電流產生一對應電壓值；一電壓切換開關，係接收該對應電壓值及一第一參考電壓，並輸出一第二參考電壓；一準位判斷電路，依據一外部輸入電壓之大小來控制該電流切換開關和該電壓切換開關，用以使該第二參考電壓等於該對應電壓值或該第一參考電壓；以及一比較器，係接收一回授電壓及該參考電壓，並輸出一亮度控制訊號；以及一顯示面板，設置於該背光模組上，用以接收該光源之光線來顯示影像。
10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中該調光控制電路更包含：一第一電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第一電流；以及一第二電流源，電性連接至該電流切換開關，用以提供一第二電流；其中該電流為該第一電流或該第二電流。
11. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，更包含一電流偵測裝置，用以偵測該光源之工作電流來輸出該回授電壓。
12. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，更包含一調變模組，用以根據一預設調變條件來調變該亮度控制訊號，以輸出一驅動訊號來控制該換流器。
13. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，更包含一前框，設置於該顯示面板上，並卡合於該背光模組之外緣。
14. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中該電流切換開關、該電壓切換開關、該準位判斷電路和該比較器係整合入一積體電路晶片中。