背光源的控制方法及其显示架构的制作方法

专利名称：背光源的控制方法及其显示架构的制作方法
技术领域：
本发明有关一种背光控制的方法及其显示架构，特别是有关一种以发光 二极管为背光源的控制方法及其显示架构。
背景技术：
为了可以更精确地控制液晶显示面板上每一显示区域中的色彩及亮度， 以发光二极管作为背光源的相关技术备受重视。请参考图l所示，其为现有 的背光模组控制架构的方块示意图，在一背光模组中具有一处理器10、多个
背光驱动单元121、 122、 123、 124与多个背光源141、 142、 143、 144，就 信号控制而言，处理器IO产生用以分别控制背光驱动单元121、 122、 123、 124的控制信号，以使每一个接收到信号的背光驱动单元121、 122、 123、 124 可依据上述信号中的指令控制其相对应的背光源141、 142、 143、 144。举例 而言，当处理器10同时传送控制信号至背光驱动单元121、 122、 123与124 时，每一个背光驱动单元依据所接收到的信号，以分别控制每一个与背光驱 动单元电性连接的背光源，然而，就硬件架构而言，在处理器10与背光驱动 单元121、 122、 123、 124之间，是以一控制总线控制相对应的一背光驱动单 元的方式进行控制，换言之，就以本现有的实施例而言，由于背光模组中具 有四个背光驱动单元121、 122、 123、 124，因此，在处理器10与四个背光 驱动单元121、'122、 123、 124之间有四条控制总线(在图中以粗实线表示) 以传送控制信号。
然而，随着液晶显示面板面积的增加，为了可有效地控制大尺寸的液晶 显示面板的色彩解析度，则相对于较小尺寸的液晶显示面板而言，大尺寸的 液晶显示面板所分割出的显示区域数目相对地增加，换言之，相对于显示区 域的背光源数目亦增加，基于此一架构下，背光模组中每一背光源所对应的 背光驱动单元亦随的增加，因而造成处理器与背光驱动单元之间的总线数目 增加，因此使得整体用以控制背光模组的电路布局变得十分地复杂。

发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的上述缺失，而提出的一种背光源的控 制方法及其显示架构。
本发明的主要目的，是提出一种以发光二极管为背光源的控制方法及其 显示架构，其将单一控制信号以指令编码的方式，以直接地控制多个具有特 定位址的发光二极管背光驱动单元，因此，使得每个发光二极管背光驱动单 元所相对应的控制总线的数目可大幅地减少，并且降低印刷电路板上控制线 路布局的设计难度。
为达上述的目的，本发明提供一种背光控制的方法及其显示架构，在本 发明的显示架构中包括有一背光模组控制单元、 一液晶驱动单元，以及与背 光模组、液晶驱动单元电性连接的液晶显示单元，动态控制的背光模组包括 一处理单元，其电性连接于一控制总线与一时脉总线的一端，而在控制总线 与时脉总线的另一端则是电性连接多个发光二极管背光驱动单元，且，每一 发光二极管背光驱动单元具有一位址，又，所有的发光二极管背光驱动单元 电性连接于动态控制发光二极管背光源上，并控制此背光源中所有发光二极 管的作动；在此背光模组中的处理单元可产生多个控制信号与多个时脉信 号，而通过控制总线与时脉总线以传送此些控制信号与时脉信号，并且，由 于每一控制信号包括一定址指令与一数据指令，因此，当所有发光二极管驱 动单元接收到此控制信号后，首先，依据定址指令中的位址信息，以开启指 定位址的发光二极管背光驱动单元，换言之，未在定址指令中出现的位址所 对应的发光二极管背光驱动单元则不会被启动，接续，再依据数据指令以提 供适当的电流量予已开启的发光二极管背光驱动单元。
前述每一控制信号可包括一起始指令、 一定址指令、 一数据指令与一截 止指令，当所有发光二极管驱动单元接收到此控制信号后，首先，开始执行 起始指令以启动控制的流程，接续，依据定址指令中的位址信息，以开启指 定位址的发光二极管背光驱动单元，换言之，未在定址指令中出现的位址所 对应的发光二极管背光驱动单元则不会被启动，接续，再依据数据指令以提
供适当的电流量予已开启的发光二极管背光驱动单元，最终，执行终止指令 以停止控制的流程。
因此，在同一时序下，处理单元可以通过至少一数据总线与至少一时序 总线，以硬件定址的方式即可同时控制多个已定址的发光二极管背光驱动单 元以及与其电性连接的背光源，使得不同显示区域中的背光效果皆可达成预 定的设定值，并降低印刷电路板上电路布局的复杂度。


为更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效，下面 借由具体实施例配合所附的图式详加说明。
图1为现有的背光模组控制架构的方块示意图。
图2为本发明的其中一种动态背光控制的电路架构的方块示意图。
图3为图2中所提供的实施例的方法流程图。
图4为为图2中所提供的实施例的另一种方法流程图。
图5为本发明的另一种动态背光控制的电路架构的方块示意图。
图6为本发明的控制信号形式为数位数据型态时的时序图。
图7为本发明的控制信号形式为调幅数据型态时的时序图。
图8为本发明的控制信号形式为调频数据型态时的时序图。
图中主要元件符号说明如下
第一背光驱动单元 第三背光驱动单元 第一背光源 第三背光源
控制总线
10处理器121
122第二背光驱动单元123
124第四背光驱动单元141
142第二背光源143
144第四背光源
20处理单元201
201，第一控制总线201"第二主202时脉总线
221第一发光二极管背光驱动单元
222第二发光二极管背光驱动单元
223 第三发光二极管背光驱动单元
224 第四光二极管背光驱动单元 24 动态控制发光二极管背光源 241第一发光二极管背光源
242 第二发光二极管背光源
243 第三发光二极管背光源
244 第四发光二极管背光源
具体实施例方式
为了减轻背光模组中印刷电路板上电路布局设计的负担，同时可达到动 态控制背光源的效果，且兼具有快速反应色彩与亮度的能力，本发明提出一 种背光源控制的方法及其显示架构，其可在简化的电路布局下，提供以发光
二极管作为背光源的控制的功能，且可利用硬件定址的方式，通过指令的编 码与解码而达到平行控制数个不同显示区域的背光源。以下，将详细揭露本
发明的具体的实施例，并佐以图式以补强说明相对应的实施例。
首先，参考图2所示，其为本发明的其中一种背光源控制的电路架构的 方块示意图，在此背光控制的电路架构中具有一处理单元20，其可产生多个 控制信号与一相对应的时脉信号，其中，上述的控制信号中包括一定址指令 与一数据指令、时脉信号则是作为控制信号内含信息时序的参考，且时脉信 号可为一连续时脉(clock)信号或为一同步触发(trigger)信号，而上述的控 制信号借由一控制总线201以进行信号的传递，相同地，与控制信号相互配 合的时脉信号则是通过一时脉总线202以进行信号的传递，当控制信号与时 脉信号分别经由控制总线201与时脉总线202传递后，便会进入至多个发光二 极管背光驱动单元221、 222、 223、 224中，而启动的发光二极管背光驱动单 元221、 222、 223、 224则依据控制信号的指示以将驱动信号分别传送至与其 电性连接的发光二极管背光源241、 242、 243、 244中。
接续，请同时参考图2与图3所示，图3为图2中所提供的实施例的方 法流程图。首先，在步骤S20中，由处理单元20产生一控制信号，且此控制 信号由一定址指令与一数据指令所构成；在步骤S21中，利用控制总线201
以传送此控制信号；在步骤S22中，依据定址指令中的位址信息，以开启相 同于此位址信息的位址所相对应的发光二极管背光驱动单元221、 222、 223、 224;在步骤S23中，利用数据指令通过已开启的发光二极管背光驱动单元 221、 222、 223、 224以将驱动信号输出至与其电性连接的发光二极管背光源 241、 242、 243、 244中以点亮发光二极管背光源241 、 242、 243、 244。由此 可知，在具体施行的情形下，以本实施例的架构为例，所有的发光二极管背 光驱动单元应先进行硬件定址，换言之，可先将第一发光二极管背光驱动单 元221所相对应的位址定义为0000、第二发光二极管背光驱动单元222所相 对应的位址定义为0001、第三发光二极管背光驱动单元223所相对应的位址 定义为0010、第四发光二极管背光驱动单元224所相对应的位址定义为0011， 因此，若当处理单元20产生一用以控制第一发光二极管被光驱动单元221 的控制信号后，由于此控制信号中定址指令的定址数据所显示内容为第一发 光二极管背光驱动单元221的位址，也就是OOOO，且此控制信号中的数据指 令指定20毫安培的电流量以做为驱动信号，因此，经过控制总线201将控制 信号传送到四个发光二极管背光驱动单元221、 222、 223、 224后，仅有第一 发光二极管背光驱动单元221会被启动，且将提供20毫安培的电流量至与其 电性连接的第一发光二极管背光源241中。
另外，上述控制信号中亦可加入起始指令与截止指令，以得更精确的信 号控制，即控制信号由一起始指令、 一定址指令、 一数据指令与一截止指令 所构成。定址指令与数据指令的作用与前述相同，在此不再赘述。起始指令 与截止指令为一启动信号与终止信号的指令，且仅有介在一起始指令与一截 止指令之间的定址指令、数据指令或其他可用于控制发光二极管背光驱动单 元的任何指令才具有执行的效力，换句话说，若在控制信号的最初未设定有 起始指令，则当处理单元产生控制信号并传送至发光二极管背光驱动单元时， 亦无法启动任一发光二极管背光驱动单元以进行作动，同理，若当控制信号 的最终未设定有截止指令，则当处理单元产生控制信号并传送至发光二极管 背光驱动单元时，虽有起始指令命令发光二极管背光驱动单元进行作动，但 由于此控制信号并没有设定截止指令，因此，在起始指令后的所有指令亦无 法进行作动，仍是无法启动任一发光二极管背光驱动单元以进行作动。
综合上段所述，请同时参考图2与图4所示，图4为图2中所提供的实 施例的另一种方法流程图。首先，在步骤S30中，由处理单元20产生一控制 信号，且此控制信号由一起始指令、 一定址指令、 一数据指令与一截止指令 所构成；在步骤S31中，利用控制总线201以传送此控制信号；在步骤S32 中，首先开始执行控制指令中的起始指令，以启动整个控制的流程；在步骤 S33中，依据定址指令中的位址信息，以开启相同于此位址信息的位址所相 对应的发光二极管背光驱动单元221、 222、 223、 224;在步骤S34中，利用 数据指令以决定已开启的发光二极管背光驱动单元221、 222、 223、 224输出 至与其电性连接的发光二极管背光源241、 242、 243、 244中所需的电流值； 最终，在步骤S35中，执行截止指令，以终止整个控制的流程。
然而，依据上述推想，就硬件架构而言，本发明亦可利用一个控制信号 以同时控制多个发光二极管驱动单元，换言之，当有N组发光二极管背光驱 动单元时，其对应小于或等于N-1组的控制信号，且被指定的发光二极管驱 动单元可依据所接收到的控制指令中的定址指令与数据指令，以利用指定的 电流量而开启发光二极管背光源。请参考图5所示，其为本发明的另一种动 态背光控制的电路架构的方块示意图，在此一实施例中的处理单元20同时连 接第一控制总线201'与第二控制总线201"，以分别提供一第一控制信号与 一第二控制信号，并且亦与一时脉总线202连接以传递与第一控制信号、第 二控制信号相对应的时脉信号，且其中第一控制指令中的定址指令包括0000 与OOOl，因此其用以控制第一发光二极管背光驱动单元221、第二发光二极 管背光驱动单元222，而第二控制信号中的定址指令则包括0010与0011，因 此其是用以控制第三发光二极管背光驱动单元223、第四发光二极管背光驱 动单元224，因此，当第一发光二极管背光驱动单元221、第二发光二极管背 光驱动单元222接收到来自处理单元的第一控制信号后，根据其中的定址指 令则使得第一发光二极管背光驱动单元221与第二发光二极管背光驱动单元 222开启，并根据控制指令中的信息指令以决定第一发光二极管背光驱动单 元221与第二发光二极管背光驱动单元222的驱动信号，举例而言，当驱动 信号所提供的信息为电流量时，也就表示信息指令为启动第一发光二极管背 光驱动单元221与第二发光二极管背光驱动单元222时所需的能量，就以本
实施例来说，当其中第一控制指令指示提供20毫安培至0000位址、25毫安 培至0001位址时，则第一发光二极管背光驱动单元221与第二发光二极管背 光驱动单元222分别以20毫安培与25毫安培的电流量以进行开启，同理， 由于第二控制信号用以启动第三发光二极管背光驱动单元223与第四发光二 极管背光驱动单元224，且在第二控制信号中的信息指令指示提供25毫安培 至0010位址、20毫安培至0011位址，故第三发光二极管背光驱动单元223 与第四发光二极管背光驱动单元224分别以25毫安培与20毫安培的电流量 以进行开启。另外，伴随于第一控制信号与第二控制信号所产生的时脉信号 可用以做为第一控制信号、第二控制信号的信息时序的参考。
然而，若当处理单元20所产生的控制信号中的定址指令未设定的位址 所对应的发光二极管背光驱动单元不会被开启，例如当一控制信号中的位 址信息仅包含OOOO、 0001、 OOIO的位址信息时，则表示对应于OOOO、 0001、 0010位址的第一发光二极管背光驱动单元221、第二发光二极管背光驱动单 元222、第三发光二极管背光驱动单元223将被启动，并且第一发光二极管 背光驱动单元221、第二发光二极管背光驱动单元222、第三发光二极管背光 驱动单元223依据与其相对应的信息指令所提供的电流量以将电性连接的第 一发光二极管背光源241、第二发光二极管背光源242、第三发光二极管背光 源243进行开启，而由于第四发光二极管背光驱动单元224并未被指定，因 此与其电性连接的第四发光二极管背光源244不会被开启，但是，若当上述 的OOOO位址指令相对应的数据指令所提供的电流量为0时，则第一发光二极 管背光驱动单元221虽被启动，但却不会输入任何电流至第一发光二极管背 光源241中。而此实施例的方法流程类似于图2所对应的图3 、图4中所揭 示的方法，故于此不再赘述。
此外，上述的控制信号形式可以为数位数据型态、调幅数据型态或调频 数据型态，以下分别参考图6、图7与图8。
当控制信号形式为数位数据型态时，配合时序信号读取一定位元数的控 制信号以分别决定起始信号、定址信号、数据信号与终止信号。例如当时 续信号为高位准时，若读取到一负缘(Falling Edge)控制信号，则A区段 所示，表示一起始指令以启动整个控制流程；接着，若定义驱动单元位址为
三个位元(bit)，如B区段所示，则在三个时脉区间内读取三位元的定址信
号以决定所述位址相对应的发光二极管背光驱动单元；然后，如C区段所示，
若定义数据信号为四个位元，则在四个时脉区间内读取四位元的数据信号以 对发光二极管做适当的亮度驱动，亦即提供发光二极管数据信号中对应的电
流值；最终，当时序信号为低位准时，若读取到一正缘(RisingEdge)控制 信号，则如D区段所示，表示一终止信号以终止整个控制流程。
控制信号形式为调幅数据型态时，则借由判定一定时间内的电压准位以 分别决定起始信号、定址信号、数据信号与终止信号，固定时间以计数时脉 信号来决定。如图7所示，在t。-L时间内，定义一特定电压准位为起始信
号；接着，在t,-t2时间内，定义一电压准位范围(例如为Va,-Va2)为定址
信号，且依电压大小决定不同驱动单元的位址；然后，在"-t3时间内，定 义一电压准位范围(例如为Vd,-Vd2)为数据信号，且依电压大小决定不同亮 度的驱动信号，亦即决定流过发光二极管适当的电流值；最终，在t3-t4时 间内，定义一特定电压准位为终止信号。要注意的是，起始信号、定址信号、 数据信号与终止信号的电压位准需控制到可以分别以免造成误判影响显示效 果。如果起始信号、定址信号、数据信号与终止信号的电压位准可以有效区 隔与侦测，则时脉信号亦可省略，仅利用电压准位的范围来做判定亦可。
控制信号亦可设计为调频数据型态，而在一定的时间内借由信号频率的 不同以分别决定起始信号、定址信号、数据信号与终止信号。设计上要注意 的是，起始信号、定址信号、数据信号与终止信号的信号频率需控制不重迭 以免造成误判影响显示效果。
此外，将本发明所揭露的背光源控制的电路架构应用至一显示装置中则 可获得一可有效控制背光模组的显示架构，且此一显示架构包括有一背光模 组控制单元、 一液晶驱动单元与一液晶显示单元，其中，背光模组控制单元 包括一处理单元、 一控制总线、 一时脉总线、多个发光二极管背光驱动单元 以及至少一发光二极管背光源，而上述的各个结构与图2中所示的结构相同， 故不再于此赘述。
因此，本发明的背光源控制的方法及其显示架构主要将发光二极管背光 驱动单元以硬件定址的方式先进行定址，再利用控制信号与时脉信号以并行
的控制方式对已定址的发光二极管背光驱动单元进行同步的控制，故，最少 可仅利用一条控制总线即可获得同步控制数个发光二极管背光驱动单元的效 果，亦即，可简化处理单元与背光驱动单元之间的电路布局设计，此外可以 进一步达到动态控制背光模组的目的。
以上所述是借由实施例说明本发明的特点，其目的是为了使所属技术领 域中的技术人员能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范 围，因此，凡其他未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效修饰或修改，仍 应包含在本发明的权利要求书所界定的范围中。
权利要求
1. 一种发光二极管背光模组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤产生一控制信号，且该控制信号包含一定址指令与一数据指令；以及传送并执行所述控制信号，且执行所述控制信号的方法包括以下步骤依据所述定址指令中的至少一位址信息以开启相同于所述位址信息所相对应的所述发光二极管背光驱动单元；利用所述数据指令以决定欲开启的至少一所述发光二极管背光驱动单元输出的电流值。
2. 如权利要求1所述的发光二极管背光模组的控制方法，其特征在于， 所述控制信号还包含一起始指令，使其后的所有指令有效；以及 一截止指令，表示一控制流程的结束；其中，所述起始指令与所述截止指令之间有用以控制所述发光二极管背 光驱动单元的指令。
3. 如权利要求1所述的发光二极管背光模组的控制方法，其特征在于， 所述控制信号以一定数据位元数所对应的数据、电压准位的不同或信号频率 的不同以决定所述控制信号的意义。
4. 一种控制光源的电路架构，其特征在于，包括 一处理单元，其产生多个控制信号；一控制总线，其电性连接于所述处理单元，所述控制总线用以传送所述各控制信号；一发光二极管背光驱动单元，所述各发光二极管背光驱动单元与所述控 制总线电性连接，且每一所述发光二极管背光驱动单元的启动与操作依据所述控制信号；以及一发光二极管背光源，其与所述发光二极管背光驱动单元电性连接，并 且由所述发光二极管背光驱动单元所控制。
5. 如权利要求4所述的控制光源的电路架构，其特征在于，，所述控制权利要求书第2/3页信号包括一起始指令，其用以启动所述控制信号的读取；一定址指令，其具有至少一位址信息，所述定址指令用以开启对应于所 述位址信息的所述发光二极管背光驱动单元；一数据指令，其用以提供至少一所述发光二极管所需的电流；以及一终止指令，其用以表示所述控制信号的结束。
6. 如权利要求4所述的控制光源的电路架构，其特征在于，所述控制信 号以一定数据位元数所对应的数据、电压准位的不同或信号频率的不同以决 定所述控制信号的意义。
7. —种液晶显示装置，其特征在于，包括 一背光模组，其包括一处理单元，其产生多个控制信号；一控制总线，其电性连接于所述处理单元，所述控制总线用以传送所述 各控制信号；一发光二极管背光驱动单元，所述各发光二极管背光驱动单元与所述控 制总线电性连接，且每一所述发光二极管背光驱动单元的启动与操作依据所 述控制信号；以及一发光二极管背光源，其与所述各发光二极管背光驱动单元电性连接， 并且由所述发光二极管背光驱动单元所控制；一液晶驱动单元，其产生至少一液晶控制信号；以及一液晶显示单元，接收来自所述背光模组的光源与来自所述液晶驱动单 元的所述液晶控制信号，以完成影像的显示。
8. 如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述控制信号包括 一起始指令，其用以启动所述控制信号的读取；一定址指令，其具有至少一位址信息，所述定址指令用以开启相同于所 述位址信息的所述位址所对应的所述发光二极管背光驱动单元； 一数据指令，其用以提供至少一所述发光二极管所需的电流；以及 一终止指令，其用以表示所述控制信号的结束。
9. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述控制信号以一 定数据位元数所对应的数据、电压准位的不同或信号频率的不同以决定所述 控制信号的意义。
10. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述控制信号中的所述起始信号与所述终止信号之间具有多个所述定址信号与相对应的多个 所述数据信号时，以同时控制多个所述发光二极管背光驱动单元。
全文摘要
本发明揭露一种背光源的控制方法及其显示架构，在显示架构中包括有一背光模组控制单元、一液晶驱动单元与一液晶显示单元，其中，背光模组控制单元包括一处理单元、一控制总线、一时脉总线、多个发光二极管背光驱动单元以及至少一发光二极管背光源，而利用硬件定址以将每一发光二极管背光驱动单元进行定址，再通过处理单元产生具有定址指令的控制信号以指定出欲开启的发光二极管背光驱动单元。因此，本发明可降低处理单元与背光驱动单元之间电路布局设计的难度与复杂度，并可进一步达到动态控制背光源的目的。
文档编号G09G3/34GK101382680SQ20071015365
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者石清文, 蔡肇铭 申请人:奇美电子股份有限公司