專利名稱：光源控制電路與方法及應用其的影像顯示裝置與照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全數(shù)字式光源控制電路與方法，特別是涉及應用于控制發(fā)光二極 管(LED)光源的一種全數(shù)字式光源控制電路與方法，及應用其的影像顯示裝置與照明設(shè) 備。
背景技術(shù)：
液晶電視(LCD TV)與液晶顯示器(底下統(tǒng)稱為LCD顯示裝置)因為體積輕薄、低
幅射、低功率消耗等優(yōu)點，已成為目前市場主流。而且，消費者更需求大尺寸與高分辨率的 LCD顯示裝置。 然而，相較于傳統(tǒng)的陰極射線管電視(CRT TV) ，LCD顯示裝置的對比度以及色彩飽 合度較差。此缺點可通過較好的背光源而改善。 目前，LCD顯示裝置的背光源種類主要有CCFL(冷陰極射線管)與LED(發(fā)光二極 管)。 雖然CCFL具有很多非常好的特性，比如，其能發(fā)出極佳的白光、低成本、高效率、 長壽命、穩(wěn)定性好、操作方便等。但CCFL仍有其缺點，比如，產(chǎn)品不夠環(huán)保(因為含汞)；色 彩飽和度不夠(只能有70% 80%的色彩飽和度)；對于大尺寸屏幕，CCFL的高工作電壓 和太長燈管也會造成困擾。 相對地，LED的優(yōu)點為耗電量低、壽命長、體積短小輕薄、環(huán)保等。此夕卜，LED的色 彩飽和度可接近100%。另外，CCFL的驅(qū)動時間需要Is 2s，而LED的驅(qū)動時間只需要 50ns 。 LED背光源可分為白光LED以及RGB三色LED。應用無彩膜(color-f ilterless) 技術(shù)，將RGB三色LED所發(fā)出的三色光進行時間域混光，可得到白光。雖然白光LED成本較 低，但是RGB三色LED的色彩特性較佳。當RGB三色LED當成LCD顯示裝置的背光源時，對 比度可以達到50000比1。 圖1顯示第一種已知LED驅(qū)動架構(gòu)的示意圖。背光單元IOO包含多個LED模塊110 及LED驅(qū)動器120。每一 LED模塊110包括具有多個串聯(lián)紅光LED的紅光LED陣列111、 具有多個串聯(lián)綠光LED的綠光LED陣列112、及具有多個串聯(lián)藍光LED的藍光LED陣列113 。 LED驅(qū)動器120則包括紅光驅(qū)動電路121 ，用以驅(qū)動于每一 LED模塊中的紅光LED ;綠光驅(qū) 動電路122，用以驅(qū)動于每一 LED模塊中的綠光LED ;以及藍光驅(qū)動電路123，用以驅(qū)動于每 一LED模塊中的藍光LED。 然而，在第一種已知技術(shù)中，如果有某一顆的LED的亮度/顏色不佳，則此LED陣
列的亮度/顏色也會受影響。如此將造成各LED陣列間的亮度/顏色有所不同。 圖2顯示第二種已知LED驅(qū)動架構(gòu)的示意圖。此LED驅(qū)動架構(gòu)包含交換式電源
供應器(switching mode power supply, SMPS) 21、橋接板22、光源23、感測器24及微控制
器25。 SMPS21包含交流至直流轉(zhuǎn)換器211，用于轉(zhuǎn)換外部供應的交流電壓至直流電壓；紅光(R)發(fā)光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器212，將交流至直流轉(zhuǎn)換器211所轉(zhuǎn)換的直流電壓轉(zhuǎn) 換成適于驅(qū)動紅光LED的直流電壓；綠光(G)發(fā)光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器213，將交流至 直流轉(zhuǎn)換器211所轉(zhuǎn)換的直流電壓轉(zhuǎn)換成適于驅(qū)動綠光LED的直流電壓；以及藍光(B)發(fā) 光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器214，將交流至直流轉(zhuǎn)換器211所轉(zhuǎn)換的直流電壓轉(zhuǎn)換成適于 驅(qū)動藍光LED的直流電壓。 橋接板22將直流至直流轉(zhuǎn)換器212-214電連接至多個紅光、綠光與藍光LED固定 電流控制器233-235。光源23包括基板231、多個LED 232、多個紅光、綠光與藍光LED固定電流控制器
233-235?；?31具有多個區(qū)域231a-231d，各區(qū)域配置紅光、綠光與藍光LED固定電流
控制器233-235、一個紅光LED陣列、一個綠光LED陣列與一個藍光LED陣列。 紅光、綠光與藍光LED固定電流控制器233-235用以施加固定電流至所述LED
232。 感測器24用以檢測光源23所發(fā)出的光線。微控制器25則根據(jù)感測器24的感測 結(jié)果而控制紅光、綠光與藍光LED固定電流控制器233-235。 然而，第二種已知技術(shù)的缺點類似于第一種已知技術(shù)的缺點，即是如果有某一顆 的LED的亮度/顏色不佳，則此LED陣列的亮度/顏色也會受影響，將造成各LED陣列間的 亮度/顏色有所不同。 故而，本發(fā)明提出一種LED光源的控制架構(gòu)，其能個別控制LED的亮度與顏色，且 其適用于如LCD電視與LCD顯示器的影像顯示裝置中。 此外，LED也能用于日常生活中，如照明/交通號志等。故而，本發(fā)明也提出一種 LED驅(qū)動架構(gòu)，其能獨立控制各顆LED的亮度與顏色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有關(guān)于一種發(fā)光二極管控制電路，利用存儲器映像方式，以簡化數(shù)據(jù)的存 取。通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，能減少電路的輸出入接腳的數(shù)量，以有利于生產(chǎn)并降低成本。此發(fā) 光二極管控制電路可實現(xiàn)對各顆LED的獨立亮度控制。 本發(fā)明有關(guān)于一種影像顯示裝置，其可實現(xiàn)對各顆LED的獨立亮度控制，故而，可 實現(xiàn)高對比度與高色彩飽和度的影像顯示。 本發(fā)明有關(guān)于一種照明設(shè)備，其可實現(xiàn)對各顆LED的獨立亮度控制，故而，可控制 此照明設(shè)備所發(fā)出的光的顏色與亮度。 本發(fā)明的一例提出一種發(fā)光二極管控制電路，用于包括驅(qū)動模塊與多個發(fā)光二極 管的影像顯示裝置或照明設(shè)備中。此發(fā)光二極管控制電路包括一存儲器，以存儲器映像方 式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期信號相關(guān)于各所述發(fā)光二極管；一存儲器控制 單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存儲器內(nèi)的所述責任周期信號；一調(diào)制單元，耦 接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單元所讀出的所述責任周期信號調(diào)制成多個第 一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模 塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格式轉(zhuǎn)換后，串行地送出多 個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控制所述發(fā)光二極管的導通 狀態(tài)。
本發(fā)明的另一例提出一種影像顯示裝置，包括一面板；多個發(fā)光二極管，用以照 明該面板；一驅(qū)動模塊，用以驅(qū)動所述發(fā)光二極管；以及一發(fā)光二極管控制電路。此發(fā)光二 極管控制電路包括一存儲器，以存儲器映像方式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期 信號相關(guān)于各所述發(fā)光二極管；一存儲器控制單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存 儲器內(nèi)的所述責任周期信號；一調(diào)制單元，耦接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單 元所讀出的所述責任周期信號調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述 發(fā)光二極管的導通狀態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一 數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格式轉(zhuǎn)換后，串行地送出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第 二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控制所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。 本發(fā)明的又一例提出一種照明設(shè)備，包括多個發(fā)光二極管，用以發(fā)光；一驅(qū)動模 塊，用以驅(qū)動所述發(fā)光二極管；以及一發(fā)光二極管控制電路。該發(fā)光二極管控制電路包括 一存儲器，以存儲器映像方式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期信號相關(guān)于各所述 發(fā)光二極管；一存儲器控制單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存儲器內(nèi)的所述責任 周期信號；一調(diào)制單元，耦接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單元所讀出的所述責 任周期信號調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通 狀態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格 式轉(zhuǎn)換后，串行地送出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控 制所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。 本發(fā)明的再一例提出一種發(fā)光二極管的控制方法，用以控制多個發(fā)光二極管。此 控制方法包括(a)串行式接收并寄存多個責任周期信號；(b)調(diào)制所述責任周期信號，以 產(chǎn)生并列的多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)； (c)將并列的所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以串行式輸出所述第二數(shù)字數(shù) 據(jù)；以及(d)根據(jù)所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，驅(qū)動所述發(fā)光二極管，以控制所述發(fā)光二極管在時間 域上的混光狀態(tài)與亮度。 為使本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一實施例，并結(jié)合附圖詳細說明 如下。


圖1顯示第一種已知LED驅(qū)動架構(gòu)的示意圖。 圖2顯示第二種已知LED驅(qū)動架構(gòu)的示意圖。 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的LED控制電路的示意圖。 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示裝置的示意圖。 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的照明設(shè)備的示意圖。 圖6A顯示偏移誤差(offset error)的示意圖。 圖6B顯示增益誤差(gain error)的示意圖。 圖6C顯示根據(jù)本發(fā)明實施例所提出的LED亮度補償?shù)氖疽鈭D。 附圖符號說明 100 :背光單元 110: LED模塊
121:紅光驅(qū)動電路 122:綠光驅(qū)動電路 123:藍光驅(qū)動電路 21 :交換式電源供應器 22 :橋接板 23 :光源 24 :感測器 25 :微控制器 211 :交流至直流轉(zhuǎn)換器 212 :紅光(R)發(fā)光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器 213 :綠光(G)發(fā)光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器 214 :藍光(B)發(fā)光二極管直流至直流轉(zhuǎn)換器 231 :基板 232 :LED 233 :紅光LED固定電流控制器 234 :綠光LED固定電流控制器 235 :藍光LED固定電流控制器 231a-231d:區(qū)域 300:LED控制電路 301:雙端口存儲器 303 :存儲器控制單元 305:數(shù)據(jù)鎖存器陣列 307 :計數(shù)器 309 :比較器陣列 311 :數(shù)據(jù)收集器 313:串行數(shù)據(jù)傳輸模塊 305a :數(shù)據(jù)鎖存器 309a :比較器 313a:串行數(shù)據(jù)控制器 313b :移位寄存器 320 :微控制器 330 :定電流驅(qū)動模塊 340 :LED陣列 Rl :紅光LED Gl-G2 :綠光LED Bl-B3 :藍光LED DT、R1_DUTY_B3_DUTY :責任周期信號
R1_0N-G3_0N :第一數(shù)字數(shù)據(jù)Rl' _0N-G3' _0N :第四數(shù)字數(shù)據(jù)DO :第三數(shù)字數(shù)據(jù)Dl :第二數(shù)字數(shù)據(jù)L :鎖存信號400 :顯示裝置410 : LED控制電路420:定電流驅(qū)動模塊430 :LED陣列440 :面板500:照明設(shè)備510 : LED控制電路520 :定電流驅(qū)動模塊530 :LED陣列610、630 :偏移誤差620、640 :增益誤差
具體實施例方式
在本發(fā)明實施例中，利用存儲器映像方式，以簡化數(shù)據(jù)的存取。此外，通過數(shù)據(jù)的 格式轉(zhuǎn)換，能減少電路的輸出入接腳的數(shù)量，以有利于生產(chǎn)并降低成本。此外，本實施例可 實現(xiàn)對各顆LED亮度的獨立控制，故而，可實現(xiàn)高對比度與高色彩飽和度的影像顯示。
本發(fā)明實施例提出一種發(fā)光二極管控制電路，用于包括驅(qū)動模塊與多個發(fā)光二極 管的影像顯示裝置或照明設(shè)備中。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的LED控制電路的示意 圖。在本實施例中，該驅(qū)動模塊為一定電流驅(qū)動模塊330 ;所述多個發(fā)光二極管可組成為一 LED陣列340，此LED控制電路300可控制LED陣列340內(nèi)的各LED,以進行混光。在底下， 為方便說明，列舉LED陣列340包括1顆紅光LED R1、2顆綠光LED Gl-G2、及3顆藍光LED Bl-B3。已知此技者當知本發(fā)明并不受限于此，LED控制電路300可控制更多顆的色光LED。 甚至，LED控制電路300可控制其它顏色的色光LED (如白光LED等)。此外，色光LED的數(shù) 目比例可視需要而調(diào)整。此都在本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)。 簡單來說，LED控制電路至少包括一存儲器、一存儲器控制單元、一調(diào)制單元與 一數(shù)據(jù)傳輸模塊。 請參考圖3，在本實施例中，該存儲器可為一雙端口存儲器301，以存儲器映像方 式儲存多個責任周期信號DT，各所述責任周期信號DT相關(guān)于LED陣列340中的各發(fā)光二極 管LED R1、LED G1-G2、LED Bl-B3。 該存儲器控制單元303耦接至該雙端口存儲器301，用于讀出存于該雙端口存儲 器301內(nèi)的所述責任周期信號DT。 該調(diào)制單元耦接至該存儲器控制單元303，其將該存儲器控制單元303所讀出 的所述責任周期信號DT調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)Rl_ 0N-B3J)N用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。在本實施例中，調(diào)制單元包括計數(shù)器307以及比較器陣列309。該計數(shù)器307用以產(chǎn)生一計數(shù)值CV。比較器陣列309包括多個比較 器309a，各比較器309a比較該計數(shù)值CV與相應的責任周期信號R1_DUTY_B3_DUTY，以產(chǎn)生 所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N。 數(shù)據(jù)傳輸模塊耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N_B3_0N， 進行格式轉(zhuǎn)換后，串行地送出所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)D1。在本實施例中，該數(shù)據(jù)傳輸模塊包括一 數(shù)據(jù)收集器311以及一串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313。其中，該數(shù)據(jù)收集器311接收由該調(diào)制單元 所輸出的所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N，以排列成一第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO，其中所述第一數(shù) 字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N都包括單一位，而該第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO包括多個位。該串行數(shù)據(jù)傳輸模 塊313，耦接至該數(shù)據(jù)收集器311，將該第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO串行輸出成所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl， 其中所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl包括單一位。此外，在本實施例中，該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313還 可包括一移位寄存器(shift register, SR) 313b與一串行數(shù)據(jù)控制器313a。該移位寄存 器313b，寄存該第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO，逐位地串行送出該第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO的各位，成為所述第 二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl。該數(shù)據(jù)控制器313a，控制該移位寄存器313b并輸出一鎖存信號L至該定 電流驅(qū)動模塊330，以告知數(shù)據(jù)傳輸完畢。 該定電流驅(qū)動模塊330接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl，以控制所述發(fā)光二極管LED R1、LED G1-G2、LED B1-B3的導通狀態(tài)。 在本實施例中，該LED控制電路300，還包括一數(shù)據(jù)鎖存器陣列305，耦接至該存儲 器控制單元303，其用以寄存該存儲器控制單元303所讀出的所述責任周期信號DT，并將各 所述責任周期信號R1_DUTY-B3_DUTY分別輸出至該調(diào)制單元。其中，該數(shù)據(jù)鎖存器陣列305 包括多個數(shù)據(jù)鎖存器305a，分別寄存所述責任周期信號DT。在此要強調(diào)的是，該雙端口存 儲器301乃是串行式接收所述責任周期信號DT。 因此，在本實施例中，LED控制電路300可包括一雙端口存儲器301、一存儲器控 制單元303、一數(shù)據(jù)鎖存器陣列305、一計數(shù)器(counter) 307、一比較器陣列309、一數(shù)據(jù)收 集器311、以及一串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313。該數(shù)據(jù)鎖存器陣列305包括多個數(shù)據(jù)鎖存器305a。 該比較器陣列309包括多個比較器309a。該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313包括一串行數(shù)據(jù)控制器 313a與一移位寄存器313b。該計數(shù)器307以及該比較器陣列309組成一調(diào)制單元。該數(shù) 據(jù)收集器311以及該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313組成一數(shù)據(jù)傳輸模塊。 以下舉例說明本發(fā)明的一實施例的作動方式微控制器(microcontroller) 320 接收幀數(shù)據(jù)IN，并據(jù)以產(chǎn)生各LED的相對應責任周期(duty cycle)信號DT。在此，以責任 周期信號DT為8位做說明。微控制器320產(chǎn)生6筆的責任周期信號DT，其分別對應到紅光 LED R1、綠光LEDG1-G2、及藍光LED Bl-B3。責任周期信號DT代表各LED在一個責任周期 內(nèi)的導通時間比；換句話說，責任周期信號DT代表LED的發(fā)光亮度。比如，假設(shè)LED Rl的 發(fā)光亮度為50X，則其相對應的責任周期信號DT為127。相似地，假設(shè)LED Gl的發(fā)光亮度 要為100X，則其相對應的責任周期信號DT為255。 由微控制器320所輸出的責任周期信號DT儲存于雙端口存儲器301中。雙端口 存儲器301有兩組地址端口 (address port)，可接收兩組地址，其中， 一組地址用于雙端口 存儲器301與微控制器320間的數(shù)據(jù)傳輸，另一組地址用于雙端口存儲器301與存儲器控 制單元303間的數(shù)據(jù)傳輸。此外，雙端口存儲器301有兩組數(shù)據(jù)輸出入端口 ，以接收數(shù)據(jù)及 送出數(shù)據(jù)。所以，雙端口存儲器301可以同時進行數(shù)據(jù)的寫入與數(shù)據(jù)的讀取。雙端口存儲器301與微控制器320間的數(shù)據(jù)傳輸為串行，亦即，雙端口存儲器301 —次接收一筆的責任 周期信號DT。 此外，在本實施例中，雙端口存儲器301的數(shù)據(jù)讀/寫方式為存儲器映像(memory m即)模式。存儲器映像模式是指，某一筆數(shù)據(jù)會固定儲存在此雙端口存儲器301的固定儲 存空間。也就是說，LED Gl的相對應責任周期信號DT會固定儲存在此雙端口存儲器301的 某一固定儲存空間，而LED G2的相對應責任周期信號DT則固定儲存在此雙端口存儲器301 的另一固定儲存空間。在本實施例中，應用存儲器映像模式可簡化雙端口存儲器301的數(shù) 據(jù)存取。 更甚者，如果事先知道某一顆LED有色偏(color shift)現(xiàn)象的話，可將此顆LED 的相對應責任周期信號加上調(diào)整值，以調(diào)整(加長或減少)此顆LED的導通時間，如此可減 輕色偏現(xiàn)象。此調(diào)整值可事先儲存于雙端口存儲器內(nèi)的此顆LED相對應儲存空間內(nèi)。比 如，由微控制器320送出的責任周期信號DT為125，經(jīng)調(diào)整后，由雙端口存儲器301內(nèi)送出 的相對應責任周期信號DT為135(假設(shè)調(diào)整值為10)。由于責任周期信號DT被加長，所以 LED的亮度會增加，其色偏現(xiàn)象可降低。 存儲器控制單元303將存在雙端口存儲器301內(nèi)的責任周期信號DT讀出，并傳送 給數(shù)據(jù)鎖存器陣列305內(nèi)的相對應數(shù)據(jù)鎖存器305a。在某一例中，雙端口存儲器301 —次 送出一筆責任周期信號DT給存儲器控制單元303。或者，在另一例中，雙端口存儲器301 — 次送出全部(6筆)責任周期信號DT給存儲器控制單元303。存儲器控制單元303可改變 輸入地址，以讀取到不同LED的責任周期信號DT，藉以切換對各LED的控制。
數(shù)據(jù)鎖存器陣列305有多個數(shù)據(jù)鎖存器305a，各寄存各顆LED的相對應責任周 期信號DT。在此為方便解釋，將所述數(shù)據(jù)鎖存器305a所輸出的責任周期信號DT標示為 R1_DUTY、 G1_DUTY、 G2_DUTY、 B1_DUTY、 B2_DUTY、 B3_DUTY，以分別對應至LED Rl、 G1-G2與 Bl-B3。 計數(shù)器307發(fā)出一計數(shù)信號CV，其值比如介于0-255之間。計數(shù)器307所發(fā)出的 計數(shù)信號CV會送至比較器陣列309。 比較器陣列309內(nèi)的各比較器309a會比較責任周期信號與計數(shù)信號CV，其比較后 的結(jié)果，會產(chǎn)生6個第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1J)N-B3J)N。比如，某一比較器309a比較責任周期信號 R1_DUTY與計數(shù)信號CV，會產(chǎn)生第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N。當責任周期信號大于或等于計數(shù)信號 CV時，則該第一數(shù)字數(shù)據(jù)為邏輯1 ;反之，當責任周期信號小于計數(shù)信號CV時，則該第一數(shù) 字數(shù)據(jù)為邏輯0?；蛘撸斬熑沃芷谛盘栃∮谟嫈?shù)信號CV時，則該第一數(shù)字數(shù)據(jù)為邏輯1 ; 反之，當責任周期信號大于或等于計數(shù)信號CV時，則該第一數(shù)字數(shù)據(jù)為邏輯0。
當?shù)谝粩?shù)字數(shù)據(jù)為邏輯1時，LED為亮(導通)；反之，當?shù)谝粩?shù)字數(shù)據(jù)為邏輯O 時，LED為暗(不導通)。第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1J)N-B3J)N各為l位。由比較器陣列309所產(chǎn)生 的多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N會送至數(shù)據(jù)收集器311。 計數(shù)器307與比較器陣列309可合稱為"P麗(脈沖寬度調(diào)制)單元"，因其所送出 第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N可視為P麗信號。雖然在本發(fā)明中，第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N只用 于驅(qū)動一顆LED Rl，但已知此技者當知，該第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N也可用于驅(qū)動多顆LED，此 都在本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)收集器311并列地接收各為1位的6個第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1J)N-B3J)N，并產(chǎn)生6
12位的第三數(shù)字數(shù)據(jù)D0
。此6位的第三數(shù)字數(shù)據(jù)D0
由第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N_B3_ ON排列而成。比如，第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1_0N-B3_0N分別為0、 1 、 1 、0、0、 1 ，則此6位的該第三數(shù) 字數(shù)據(jù)D0
為011001。當然，數(shù)據(jù)收集器311產(chǎn)生6位的第三數(shù)字數(shù)據(jù)D0
的方 式并不受限于此。 串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313再將數(shù)據(jù)收集器311所產(chǎn)生的第三數(shù)字數(shù)據(jù)D0
轉(zhuǎn)換 成各為1位的多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)D1
，并串行式傳輸給定電流驅(qū)動模塊330。串行數(shù)據(jù) 傳輸模塊313包括一串行數(shù)據(jù)控制器313a與一移位寄存器313b。其中，串行數(shù)據(jù)控制器 313a、移位寄存器313b與定電流驅(qū)動模塊330都接收一串行頻率CLK，以使得此三者的操作 同步。移位寄存器313b會寄存由數(shù)據(jù)收集器311所產(chǎn)生的第三數(shù)字數(shù)據(jù)D0
。在串 行數(shù)據(jù)控制器313a的控制下，移位寄存器313b串行式輸出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl
。比 如，第三數(shù)字數(shù)據(jù)DO
為011001 ，則移位寄存器313b所串行輸出的所述第二數(shù)字數(shù)據(jù) Dl[O]依序為0、1、1、0、0、1。 當移位寄存器313b的內(nèi)部數(shù)據(jù)已全部輸出，則串行數(shù)據(jù)控制器313a發(fā)出鎖存信 號L給定電流驅(qū)動模塊330。響應于此鎖存信號L，定電流驅(qū)動模塊330會依照所接收到的 第二數(shù)字數(shù)據(jù)Dl
，來控制輸出給LED陣列340的電流，以控制LED的導通狀態(tài)、亮度等。 在本實施例中，定電流驅(qū)動模塊330會將串行式接收到的多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)D1
，轉(zhuǎn)為多 個第四數(shù)字數(shù)據(jù)Rl' _0N-B3' _0N，并列輸出所述第四數(shù)字數(shù)據(jù)Rl' _0N-B3' _0N以分別控制 LED陣列340內(nèi)的LED R1_B3。 定電流驅(qū)動模塊330的輸出腳位會分別對應到LED陣列340內(nèi)的LED。比如，定電 流驅(qū)動模塊330的一根輸出腳位可連接到單顆LED。甚至，定電流驅(qū)動模塊330的一根輸出 腳位可連接到多顆LED。定電流驅(qū)動模塊330可為多信道定電流驅(qū)動IC、模擬放大器或是 切換式電源供應器。定電流驅(qū)動模塊330具快速響應。此外，定電流驅(qū)動模塊330具有串 行傳輸接口 ，可以串行式接收數(shù)據(jù)。 在LED控制電路300的控制及定電流驅(qū)動模塊330的驅(qū)動之下，LED陣列340可 進行時間域混色。 雙端口存儲器301、存儲器控制單元303、數(shù)據(jù)鎖存器陣列305、計數(shù)器307與比較 器陣列309的組合可將微控制器320所輸出的串行數(shù)據(jù)(DT)轉(zhuǎn)換成并列的多個第一數(shù)字 數(shù)據(jù)(R1_0N-G3_0N)。此外，數(shù)據(jù)收集器311與串行數(shù)據(jù)傳輸模塊313的組合可將并列的第 一數(shù)字數(shù)據(jù)(6筆的第一數(shù)字數(shù)據(jù)R1J)N-B3J)N)轉(zhuǎn)換成串行的多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)(Dl[O])。 由于進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，所以本實施例的LED控制電路300的輸出入接腳的數(shù)量不多，如 此可以簡化生產(chǎn)并降低成本。 本實施例應用無彩膜技術(shù)，以時間軸來進行混色。由于沒有彩色濾光片的阻擋， LED的光利用率可大幅增加。此外，還可省下彩色濾光片的成本。 在本實施例中，由于可以穩(wěn)定地控制各顆LED，所以LED電流的電流變動率較低。
在本實施例中，由于各顆LED的工作電流為可控式，LED的發(fā)光效率也較佳。
本實施例可實現(xiàn)動態(tài)背光控制，因為可接收由微控制器320發(fā)出的責任周期信號 DT來快速調(diào)控LED的混光效果。 本實施例的LED控制電路300的控制能力是可擴充的，可視需要而增加數(shù)據(jù)鎖存 器305a與比較器309a的數(shù)量，以控制更多顆的LED。
本實施例可控制LED背光源所發(fā)出的紅光/綠光/藍光的比例，所以可控制顯示 影像時的對比度與色彩飽和度。 本實施例具有快速的平行運算處理能力，以使得LED的導通狀態(tài)能被快速切換。 如此一來，本實施例可實現(xiàn)高畫面更新率，以符合高畫質(zhì)影像的需求。 本實施例具有優(yōu)越的色彩補償(因為可分別調(diào)整各色光LED的發(fā)光亮度)，故而能 實現(xiàn)高對比度與高色彩飽和度，以符合高畫質(zhì)影像的需求。 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示裝置的示意圖。此顯示裝置400需要背光源， 其比如為但不受限于，LCD電視與液晶顯示器等。如圖4所示，此顯示裝置400包括LED控 制電路410、定電流驅(qū)動模塊420、LED陣列430以及面板440。 LED陣列430可當成背光源。 LED控制電路410可為圖3的LED控制電路300，其LED控制電路410的結(jié)構(gòu)與作動方式與 前述相同，在此不予贅述。 當進行動態(tài)背光控制時，根據(jù)LED分布情形，將幀數(shù)據(jù)分成多個區(qū)域。接著，依據(jù) 幀數(shù)據(jù)的顏色分布特性與對比要求，調(diào)整LED的混光比例與輸出亮度。如此，可減少耗能， 還可有效提升顯示裝置400的畫面對比度與色彩飽和度。此外，此顯示裝置400還可選擇 性包括一微控制器，此微控制器比如為圖3中的微控制器320。 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的照明設(shè)備的示意圖。此照明設(shè)備500可發(fā)出光線 以照明，其比如為但不受限于，交通號志等。如圖5所示，此照明設(shè)備500包括LED控制電 路510、定電流驅(qū)動模塊520與LED陣列530。 LED控制電路510可為圖3的LED控制電路 300，其LED控制電路510的結(jié)構(gòu)與作動方式與前述相同，在此不予贅述。
在圖5的應用上，可預先將LED陣列530中的各顆色光LED的責任周期存于雙端 口存儲器中，如此照明設(shè)備500就不需要額外的信號源與微控制器。當然，存于此雙端口存 儲器內(nèi)的責任周期可視需要而修改，以改變由照明設(shè)備500所發(fā)出的光線的顏色。此外，此 照明設(shè)備500還可選擇性包括一微控制器，此微控制器比如為圖3中的微控制器320。
更甚者，在本發(fā)明實施例中，還可針對LED亮度進行補償，此補償比如由圖3中的 微控制器320所執(zhí)行，其中，亮度補償后的結(jié)果會包含于責任周期信號DT內(nèi)。圖6A顯示偏 移誤差(offset error)的示意圖。圖6B顯示增益誤差(gain error)的示意圖。圖6C顯 示根據(jù)本發(fā)明實施例所提出的LED亮度補償?shù)氖疽鈭D。 如圖6A所示，偏移誤差是LED實際亮度與LED設(shè)定亮度間的差值。偏移誤差將使 整個光電轉(zhuǎn)換函數(shù)發(fā)生平移現(xiàn)象。在圖6A中，實線代表LED設(shè)定亮度，而虛線代表LED實 際亮度，符號610代表偏移誤差。 如圖6B所示，增益誤差是指經(jīng)過偏移誤差調(diào)整后，LED最大實際亮度與LED設(shè)定 亮度間的最大誤差值。在圖6B中，實線代表LED設(shè)定亮度，而虛線代表LED實際亮度，符號 620代表增益誤差。 在本實施例中，可通過量測來修正LED光電轉(zhuǎn)換函數(shù)，如圖6C所示。首先設(shè)定LED 可調(diào)控范圍，并測量得到實際流過的LED電流(或電壓)與其相對應的LED光輸出量。
假設(shè)理想的LED光電轉(zhuǎn)換函數(shù)為
yideal = mx+b 在取得LED可調(diào)控范圍內(nèi)的最大電壓xmax所對應的LED亮度ymax以及最小電壓 xmin所對應的LED亮度ymin后，可以得到修正后的LED光電轉(zhuǎn)換函數(shù)為
14<formula>formula see original document page 15</formula>其參數(shù)m!與的計算表示如下
<formula>formula see original document page 15</formula> 比較圖6C的偏移誤差630與圖6A的偏移誤差610，及比較圖6C的增益誤差640 與圖6B的增益誤差620，可知，通過上述方式，可補償LED亮度。 綜上所述，雖然本發(fā)明已以一實施例披露如上，但其并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，應可作若干的更改與修飾。因此，本發(fā) 明的保護范圍應以本發(fā)明的權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
一種發(fā)光二極管控制電路，用于包括一驅(qū)動模塊與多個發(fā)光二極管的一影像顯示裝置或一照明設(shè)備中，該發(fā)光二極管控制電路包括一存儲器，以存儲器映像方式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期信號相關(guān)于各所述發(fā)光二極管；一存儲器控制單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存儲器內(nèi)的所述責任周期信號；一調(diào)制單元，耦接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單元所讀出的所述責任周期信號調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格式轉(zhuǎn)換，以串行地送出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控制所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所示的發(fā)光二極管控制電路，還包括一數(shù)據(jù)鎖存器陣列，耦接至該存儲器控制單元，其用以寄存該存儲器控制單元所讀出的所述責任周期信號，并將所述責任周期信號輸出至該調(diào)制單元。
3. 如權(quán)利要求1所示的發(fā)光二極管控制電路，其中，該數(shù)據(jù)傳輸模塊包括一數(shù)據(jù)收集器，接收由該調(diào)制單元所輸出的所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，以排列成一第三數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)都包括單一位，而該第三數(shù)字數(shù)據(jù)包括多個位；以及一串行數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該數(shù)據(jù)收集器，將該第三數(shù)字數(shù)據(jù)串行輸出成所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)各包括單一位。
4. 如權(quán)利要求2所示的發(fā)光二極管控制電路，其中，該存儲器串行式接收所述責任周期信號；以及該數(shù)據(jù)鎖存器陣列包括多個數(shù)據(jù)鎖存器，分別寄存所述責任周期信號。
5. 如權(quán)利要求1所示的發(fā)光二極管控制電路，其中，該調(diào)制單元包括一計數(shù)器，用以產(chǎn)生一計數(shù)值；以及一比較器陣列，包括多個比較器，各所述比較器比較該計數(shù)值與相應的各所述責任周期信號以產(chǎn)生所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求3所示的發(fā)光二極管控制電路，其中，該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊包括一移位寄存器，寄存該第三數(shù)字數(shù)據(jù)，逐位地送出該第三數(shù)字數(shù)據(jù)的各位，成為所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)；以及一串行數(shù)據(jù)控制器，控制該移位寄存器；其中，該數(shù)據(jù)控制器還輸出一鎖存信號至該驅(qū)動模塊，以告知所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸完畢。
7. 如權(quán)利要求1所示的發(fā)光二極管控制電路，其中所述責任周期信號由一微控制器發(fā)出，該微控制器進行一偏移誤差補償與一增益誤差補償。
8. —種影像顯示裝置，包括一面板；多個發(fā)光二極管，用以照明該面板；一驅(qū)動模塊，用以驅(qū)動所述發(fā)光二極管；以及一發(fā)光二極管控制電路，包括一存儲器，以存儲器映像方式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期信號相關(guān)于各 所述發(fā)光二極管；一存儲器控制單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存儲器內(nèi)的所述責任周期信號；一調(diào)制單元，耦接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單元所讀出的所述責任周 期信號調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀 態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格式轉(zhuǎn) 換，以串行地送出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控制所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。
9. 如權(quán)利要求8所示的影像顯示裝置，還包括一數(shù)據(jù)鎖存器陣列，耦接至該存儲器控制單元，其用以寄存該存儲器控制單元所讀出 的所述責任周期信號，并將所述責任周期信號輸出至該調(diào)制單元。
10. 如權(quán)利要求8所示的影像顯示裝置，其中，該數(shù)據(jù)傳輸模塊包括 一數(shù)據(jù)收集器，接收由該調(diào)制單元所輸出的所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，以排列成一第三數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)都包括單一位，而該第三數(shù)字數(shù)據(jù)包括多個位；以及一串行數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該數(shù)據(jù)收集器，將該第三數(shù)字數(shù)據(jù)串行輸出成所述第二 數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)各包括單一位。
11. 如權(quán)利要求9所示的影像顯示裝置，其中， 該存儲器串行式接收所述責任周期信號；以及該數(shù)據(jù)鎖存器陣列包括多個數(shù)據(jù)鎖存器，分別寄存所述責任周期信號。
12. 如權(quán)利要求8所示的影像顯示裝置，其中，該調(diào)制單元包括一計數(shù)器，用以產(chǎn)生一計數(shù)值；以及一比較器陣列，包括多個比較器，各所述比較器比較該計數(shù)值與相應的各所述責任周 期信號以產(chǎn)生所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
13. 如權(quán)利要求IO所示的影像顯示裝置，其中，該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊包括 一移位寄存器，寄存該第三數(shù)字數(shù)據(jù)，逐位地送出該第三數(shù)字數(shù)據(jù)的各位，成為所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)；以及一串行數(shù)據(jù)控制器，控制該移位寄存器，其中，該數(shù)據(jù)控制器還輸出一鎖存信號至該驅(qū)動模塊，以告知數(shù)據(jù)傳輸完畢。
14. 如權(quán)利要求8所示的影像顯示裝置，其中所述責任周期信號由一微控制器發(fā)出，該 微控制器進行一偏移誤差補償與一增益誤差補償。
15. —種照明設(shè)備，包括 多個發(fā)光二極管，用以發(fā)光； 一驅(qū)動模塊，用以驅(qū)動所述發(fā)光二極管；以及 一發(fā)光二極管控制電路，包括一存儲器，以存儲器映像方式儲存多個責任周期信號，各所述責任周期信號相關(guān)于各 所述發(fā)光二極管；一存儲器控制單元，耦接至該存儲器，其用于讀出存于該存儲器內(nèi)的所述責任周期信號；一調(diào)制單元，耦接至該存儲器控制單元，其將該存儲器控制單元所讀出的所述責任周期信號調(diào)制成多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)；以及一數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該調(diào)制單元，其并列地接收所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，進行格式轉(zhuǎn)換，以串行地送出多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)；其中，該驅(qū)動模塊接收所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以控制所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)。
16. 如權(quán)利要求15所示的照明設(shè)備，還包括一數(shù)據(jù)鎖存器陣列，耦接至該存儲器控制單元，其用以寄存該存儲器控制單元所讀出的所述責任周期信號，并將所述責任周期信號輸出至該調(diào)制單元。
17. 如權(quán)利要求15所示的照明設(shè)備，其中，該數(shù)據(jù)傳輸模塊包括一數(shù)據(jù)收集器，接收由該調(diào)制單元所輸出的所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)，以排列成一第三數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)都包括單一位，而該第三數(shù)字數(shù)據(jù)包括多個位；以及一串行數(shù)據(jù)傳輸模塊，耦接至該數(shù)據(jù)收集器，將該第三數(shù)字數(shù)據(jù)串行輸出成所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)各包括單一位。
18. 如權(quán)利要求16所示的照明設(shè)備，其中，該存儲器串行式接收所述責任周期信號；以及該數(shù)據(jù)鎖存器陣列包括多個數(shù)據(jù)鎖存器，分別寄存所述責任周期信號。
19. 如權(quán)利要求15所示的照明設(shè)備，其中，該調(diào)制單元包括一計數(shù)器，用以產(chǎn)生一計數(shù)值；以及一比較器陣列，包括多個比較器，各所述比較器比較該計數(shù)值與相應的各所述責任周期信號以產(chǎn)生所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)。
20. 如權(quán)利要求17所示的照明設(shè)備，其中，該串行數(shù)據(jù)傳輸模塊包括一移位寄存器，寄存該第三數(shù)字數(shù)據(jù)，逐位地送出該第三數(shù)字數(shù)據(jù)的各位，成為所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)；以及一串行數(shù)據(jù)控制器，控制該移位寄存器，其中，該數(shù)據(jù)控制器還輸出一鎖存信號至該驅(qū)動模塊，以告知數(shù)據(jù)傳輸完畢。
21. 如權(quán)利要求15所示的照明設(shè)備，其中所述責任周期信號由一微控制器發(fā)出，該微控制器進行一偏移誤差補償與一增益誤差補償。
22. —種發(fā)光二極管的控制方法，用以控制多個發(fā)光二極管，該控制方法包括串行式接收并寄存多個責任周期信號；調(diào)制所述責任周期信號，以產(chǎn)生并列的多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)用以指示所述發(fā)光二極管的導通狀態(tài)；將并列的多個第一數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多個第二數(shù)字數(shù)據(jù)，以串行式輸出所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，驅(qū)動所述發(fā)光二極管，以控制所述發(fā)光二極管在時間域上的混光狀態(tài)與亮度。
23. 如權(quán)利要求22所示的控制方法，其中，該調(diào)制步驟包括產(chǎn)生一計數(shù)值；以及比較該計數(shù)值與所述責任周期信號之一以產(chǎn)生所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)之一。
24. 如權(quán)利要求22所示的控制方法，其中，該轉(zhuǎn)換步驟包括 將所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)排列成一第三數(shù)字數(shù)據(jù)；該第三數(shù)字數(shù)據(jù)串行輸出成所述第二數(shù)字數(shù)據(jù)，其中所述第一數(shù)字數(shù)據(jù)與所述第二數(shù) 字數(shù)據(jù)都包括單一位，而該第三數(shù)字數(shù)據(jù)包括多個位。
25. 如權(quán)利要求22所示的控制方法，其中，在該串行式接收步驟之前還包括 對所述責任周期信號進行一偏移誤差補償與一增益誤差補償。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于光源控制電路與方法及應用其的影像顯示裝置與照明設(shè)備。在發(fā)光二極管控制中，以存儲器映像方式，來將多個責任周期信號(其相對于多個發(fā)光二極管)儲存于一雙端口存儲器中。依照取樣時間的取樣，輸出所儲存的所述責任周期信號，藉以產(chǎn)生并列的多個單一位的數(shù)據(jù)。經(jīng)由一數(shù)據(jù)傳輸模塊進行格式轉(zhuǎn)換后，串行地送出所述數(shù)據(jù)的各位至一驅(qū)動模塊，以驅(qū)動所述發(fā)光二極管。如此，可通過脈沖寬度調(diào)制方式來調(diào)制發(fā)光二極管導通責任周期，所述發(fā)光二極管在時間域上混光，且其亮度可被控制。
文檔編號G05B19/02GK101742755SQ200810174530
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者姚宇桐, 李麗玲, 李宏俊, 楊明哲, 陳伯彥 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院