CN116168651A - 背光控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种背光控制装置，适于控制多个背光光源。背光控制装置包含时序控制模块及区域背光控制模块。时序控制模块用以根据第一自定义内容规范产生发送数据包，发送数据包包含控制信息及亮度信息。时序控制模块包含差分电路，差分电路用以根据差分电平传输发送数据包。区域背光控制模块包含电性连接于差分电路的接收电路。接收电路用以接收发送数据包。区域背光控制模块用以根据控制信息及亮度信息发出光源控制信号。

Description

背光控制装置
技术领域
本发明是关于一种背光面板的控制装置。
背景技术
依据各种应用需求，平面显示器经常需要采用传输界面以将背光数据传送至背光模块。举例而言，通过传输接口将背光数据传送至背光模块，以控制背光光源的明暗，或者，通过传输接口对于分区背光的多个背光光源进行独立地控制。传统的背光数据传输界面采用诸如串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)、集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,I2C)、RS-232、晶体管-晶体管逻辑电路(Transistor-TransistorLogic,TTL)等传输协议。这些传输接口提供面板控制芯片与单个或多个背光光源之间的点对点信号传输。以SPI接口为例，单点的控制即需占用四条走线，分别为串行时钟(SerialClock,SCLK)、主端发出从端接收(Master Output Slave Input,MOSI)、从端发出主端接收(Master Input Slave Output,MISO)、从装置选择(Slave Select,SS)。
随着市场趋势的发展，大尺寸以及高分辨率显示器的需求日益渐增。为了提供大尺寸以及高分辨率的显示器，其中一种解决方案是赋予显示器大量的分区背光光源。然而，在传统的传输架构下，显示器必须采用大量的走线以控制大量的背光光源。
显示器采用大量的走线，至少衍生了以下问题：(1)走线的成本增加；(2)发送端或接收端芯片的I/O数量增加，导致生产成本增加；(3)走线所占的空间增加；(4)***的复杂度必须增加，以解决各走线距离不一致而导致的传播延迟时间差(Delay Skew)的问题；(5)大量的走线之间容易发生电磁噪声的互相干扰。为了减少电磁干扰问题，采用传统传输接口的显示器的传输速度不能过高。
发明内容
有鉴于此，依据一些实施例，本发明提供一种背光控制装置，适于控制多个背光光源。该背光控制装置包含时序控制模块以及区域背光控制模块。该时序控制模块用以根据第一自定义内容规范产生发送数据包，该发送数据包包含控制信息及亮度信息。该时序控制模块包含第一差分电路，该第一差分电路用以根据差分电平传输该发送数据包。该区域背光控制模块包含第一接收电路，该第一接收电路电性连接该第一差分电路。该第一接收电路用以接收该发送数据包。该区域背光控制模块用以根据该控制信息及该亮度信息发出光源控制信号。
附图说明
图1是依据一些实施例的背光控制装置及背光光源的方块示意图；
图2是依据第一实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图；
图3A是依据一些实施例的发送数据包的示意图；
图3B是依据另一些实施例的发送数据包的示意图；
图4是依据一些实施例的背光控制装置的运行状态的示意图；
图5是依据第二实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图；
图6是依据一些实施例的差分信号的示意图；
图7是依据第三实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图；
图8是依据一些实施例的背光控制装置及液晶面板的方块示意图；
图9A是依据一些实施例的背光控制装置、背光面板及液晶面板的示意图；
图9B是依据另一些实施例的背光控制装置、背光面板及液晶面板的示意图。
具体实施方式
图1是依据一些实施例的背光控制装置及背光光源的方块示意图，请参照图1。依据一些实施例，背光控制装置200控制多个背光光源101。背光光源101可以指主动发光的光源，例如但不限于白炽灯泡、发光二极管、荧光灯管或发光面板。背光光源101可以是直接设置于液晶面板背后以提供照明的直下式背光源，也可以是设置于液晶面板的侧方并通过反光片或导光板以提供照明的侧光式光源。依据一些实施例，多个背光光源101排列成阵列，以提供分区背光。
背光控制装置200包含时序控制模块201以及区域背光控制模块203。依据一些实施例，时序控制模块201包含时序控制器2015(Timing Controller,TCON)。时序控制模块201接收影像数据D，并根据第一自定义内容规范产生用于控制背光光源101的一个或多个发送数据包。所述发送数据包包含控制信息及亮度信息，容后详述。
时序控制模块201包含第一差分电路2011，第一差分电路2011根据差分电平传输发送数据包。依据一些实施例，差分电路的配置基于低电压差分信号传输(Low VoltageDifferential Signaling,LVDS)、发射极耦合逻辑(Emitter Coupled Logic,ECL)、正射极耦合逻辑(Positive Emitter Coupled Logic,PECL)或电流型逻辑(Current Mode Logic,CML)等差分架构的电路逻辑。
依据一些实施例，区域背光控制模块203包含背光控制器2035(BacklightController,BCON)。举例而言，背光控制器2035为基于脉宽调制调光(Pulse-WidthModulation Dimming,PWM dimming)或模拟调光(Analog Dimming)的背光控制器2035。区域背光控制模块203接收发送数据包，并根据发送数据包所包含的控制信息以及亮度信息产生光源控制信号，以控制背光光源101。区域背光控制模块203包含电性连接于第一差分电路2011的第一接收电路2031。依据一些实施例，第一接收电路2031为高输入阻抗的电压检测电路，例如运算放大器或缓冲器。
依据一些实施例，时序控制模块201包含数字模拟转换器，数字模拟转换器将发送数据包转换为差分电平后，通过第一差分电路2011传递至区域背光控制模块203的第一接收电路2031；相对地，区域背光控制模块203包含模拟数字转换器，模拟数字转换器用以将差分电平转换回发送数据包。
图2是依据第一实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图，请参照图2。依据一些实施例，时序控制模块201包含时序控制器2015以及第一差分电路2011；区域背光控制模块203包含第一接收电路2031以及背光控制器2035。时序控制模块201的第一差分电路2011产生差分信号，以传送发送数据包。区域背光控制模块203的第一接收电路2031以一对传输线电性连接于第一差分电路2011，以接收差分信号。所述差分信号可以为电压信号或电流信号，且具有差分电平。所述差分电平可以指用以区分高电平或低电平的标准。举例而言，第一差分电路2011为用于提供差分电平为正负3.5mA的电流信号的电流源。电流信号流经桥接于传输线且阻值为100欧姆的电阻R，而在电阻R的两端产生正负350mV的电压电平。第一接收电路2031量测前述电压电平。其中，正350mV的电压电平为高电平，负350mV的电压电平为低电平。
时序控制模块201根据第一自定义内容规范产生发送数据包。依据一些实施例，所述第一自定义内容规范用于将多个背光光源101对应的亮度信息编译于发送数据包，令发送数据包适于以第一差分电路2011进行传输。依据一些实施例，发送数据包包含起始位组、数据序列以及终止位组。图3A是依据一些实施例的发送数据包的示意图，以图3A的发送数据包P0为例，发送数据包P0包含起始位组Head byte[0]至Head byte[n]等字段，数据序列DATA0[7:0]至DATA10367[11:4]等字段以及终止位组Tailor byte[0]至Tailor byte[1]等字段。第一差分电路2011逐位传送发送数据包的字段内容。
依据一些实施例，起始位组标记数据起始。当第一接收电路2031接收到起始位组，区域背光控制模块203判断接收到一笔新的发送数据包。数据序列存储用于控制各个背光光源101的亮度信息。举例而言，图3A的实施例的发送数据包P0被用于控制10368个背光光源101，每个背光光源101对应12位的亮度信息。从而，数据序列的第一个字段的DATA0[7:0](8位)以及第二个字段的DATA0[11:8](4位)对应到第0号的背光光源101；数据序列的第二个字段的DATA1[3:0](4位)以及数据序列的第三个字段的DATA1[11:4](8位)对应到第1号的背光光源101，依此类推。考虑到每个背光光源101对应的亮度信息不一定为8位(例如图3A的实施例为12位)，因此，依据一些实施例，起始位组包含有控制信息。所述控制信息可用于通知区域背光控制模块203各背光光源101所对应的亮度信息的位数。依据一些实施例，终止位组标记数据结束，当第一接收电路2031接收到终止位组，区域背光控制模块203判断所接收的发送数据包结束。
图3B是依据另一些实施例的发送数据包的示意图，请一并参照图3A及图3B。在图3A的实施例，单笔发送数据包P0存储有对应于全部10368个背光光源101的亮度信息。依据一些实施例，发送数据包P0被一组第一差分电路2011及第一接收电路2031传输。在图3B的实施例，两笔发送数据包P0及发送数据包P1共同存储有对应于全部10368个背光光源101的亮度信息。依据一些实施例，发送数据包P0及发送数据包P1被两组第一差分电路2011及第一接收电路2031分别传输，从而传输速度被提升。
依据一些实施例，各背光光源101对应的亮度信息依照第一自定义内容规范而被编译于单个或多个发送数据包。举例而言，图3A的实施例中，发送数据包P0的数据序列的前12位对应到第0号的背光光源101，接着为第1号、第2号…第10367号的背光光源101。因此，数据序列所存储的亮度信息依序对应到背光光源101的编号顺序。图3B的实施例中，发送数据包P0的数据序列的前12位对应到第0号的背光光源101，接着为第1号、第4号、第5号…第10365号的背光光源101；发送数据包P1的数据序列的前12位对应到第2号的背光光源101，接着为第3号、第6号、第7号…第10367号的背光光源101。因此，所有亮度信息以每两笔亮度信息为一个周期，交替地被存储于两笔发送数据包。依据一些实施例，为解决以多个发送数据包传输时的数据对应问题，起始位组包含有控制信息。所述控制信息使区域背光控制模块203得以辨识各发送数据包所存储的亮度信息，以及各亮度信息所对应的背光光源101。
综上所述，依据一些实施例，时序控制模块201及区域背光控制模块203之间的传输接口采用差分配置。依据一些实施例，背光控制装置200采用快速数据传输的串行传输方案，取代了传统传输接口采用同步数据传输的并行传输方案，进而解决传统显示器需要使用大量走线所衍生的问题。如此一来，背光控制装置200允许对大量的背光光源101进行控制。举例而言，传统接口总共需要8组SPI接口及32条走线以传输8位的并行数据。对于10368个背光光源101及12位的亮度信息的数据量，并考虑到每一帧在1ms以内的限制(配合扫描液晶面板的垂直消隐时间<1ms)，单一SPI接口的传输速度须达到10368*12bit/8port/1ms＝15.552Mbps，尚且低于SPI接口的传输上限20Mbps。相对而言，差分配置总共需要单组差分传输接口及2条走线以传输串行数据。以LVDS传输接口为例，为传送10368个背光光源101及12位的亮度信息的数据量，并考虑到每一帧在1ms以内的限制，单一LVDS的传输速度须达到10368*12bit/1pair/1ms＝124.416Mbps，远低于LVDS的传输上限600Mbps。依据一些实施例，时序控制模块201根据第一自定义内容规范产生发送数据包，区域背光控制模块203依照所述第一自定义内容规范对所接收到的发送数据包进行解析，进而判断发送数据包的亮度信息与背光光源101的对应关系。
图4是依据一些实施例的背光控制装置的运行状态的示意图，请参照图4。依据一些实施例，背光控制装置200包含时序控制模块201、区域背光控制模块203以及缓冲存储器204。缓冲存储器204电性连接区域背光控制模块203并用于暂存发送数据包。依据一些实施例，时序控制模块201逐帧F产生发送数据包，每笔发送数据包包含所有背光光源101的亮度信息。发送数据包被时序控制模块201传送至区域背光控制模块203后，被区域背光控制模块203转发至并暂存于缓冲存储器204。举例而言，在图4的实施例中，发送数据包P0、发送数据包P1、发送数据包P2及发送数据包P3分别存储四个帧F的亮度信息。依据一些实施例，时序控制模块201逐帧F产生多笔发送数据包。多笔发送数据包被传送并暂存于缓冲存储器204。举例而言，在图4的实施例中，发送数据包P0、发送数据包P1、发送数据包P2及发送数据包P3存储一个帧F的范围内，分别对应于4组背光光源101的亮度信息。
依据一些实施例，背光控制装置200的区域背光控制模块203根据扫描方式逐一对多个背光光源101发出光源控制信号。举例而言，请参照图4，区域背光控制模块203依照扫描轴向X由左至右逐一调整背光光源101，当移动至最右方时，依照扫描轴向Y移动至下一行，再依照扫描轴向X逐一调整背光光源101。从而，当区域背光控制模块203扫描至特定的背光光源101时，需要根据所述特定的背光光源101所对应的亮度信息对其进行调整。依据一些实施例，当区域背光控制模块203扫描至特定的背光光源101前，区域背光控制模块203从缓冲存储器204读取特定的背光光源101所对应的亮度信息。举例而言，区域背光控制模块203扫描第一行的背光光源101前，从缓冲存储器204读取第一行的背光光源101所对应的亮度信息。举例而言，当区域背光控制模块203依照扫描轴向X扫描到第一行第三列的背光光源101时，从缓冲存储器204读取第一行第四列的背光光源101所对应的亮度信息。
面板完成扫描至下一次扫描开始的间隔时间定义为垂直消隐时间。因此，依据一些实施例，区域背光控制模块203在完成一帧F的扫描前，时序控制模块201在垂直消隐时间内产生下一帧F的发送数据包，并由区域背光控制模块203预先将发送数据包存储于缓冲存储器204。如此，缓冲存储器204提供缓冲以避免时序控制模块201产生亮度信息的速度与区域背光控制模块203的扫描速度差异过大，而发生画面撕裂(Screen Tearing)的问题。
依据一些实施例，时序控制模块201发送同步信号Vsync至区域背光控制模块203，使产生亮度信息的速度与扫描面板的速度达到同步。图5是依据第二实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图；图6是依据一些实施例的差分信号的示意图，请一并参照图5及图6。依据一些实施例，时序控制模块201包含时序控制器2015、多个第一差分电路2011、第二差分电路2012、第三差分电路2013以及第四接收电路2014；区域背光控制模块203包含多个第一接收电路2031、第二接收电路2032、第三接收电路2033、第四差分电路2034以及背光控制器2035。依据一些实施例，时序控制模块201的多个第一差分电路2011，分别与区域背光控制模块203的多个第一接收电路2031连接；时序控制模块201的第二差分电路2012及第三差分电路2013，分别与区域背光控制模块203的第二接收电路2032及第三接收电路2033连接。依据一些实施例，第二差分电路2012在每一帧F的起始传输同步信号Vsync至第二接收电路2032，区域背光控制模块203在接收到同步信号Vsync后开始一次扫描。从而，每一帧F范围内的亮度信息的产生速度与区域背光控制模块203的扫描速度达到同步。依据一些实施例，第三差分电路2013在每一帧F的期间传输数据允许信号DEN至第三接收电路2033。数据允许信号DEN用于标记第一差分信号Data所传输的发送数据包的有效期间E，确保有效期间E范围内的发送数据包的正确性。
依据一些实施例，区域背光控制模块203根据第二自定义内容规范产生回送数据包，第四差分电路2034根据差分电平传输回送数据包至时序控制模块201的第四接收电路2014。依据一些实施例，所述回送数据包包含补偿数据，例如电学补偿数据或光学补偿数据。依据一些实施例，所述第二自定义内容规范用于将多个背光光源101的感测信息编译于回送数据包，令回送数据包适于以第四差分电路2034进行传输。依据一些实施例，第二自定义内容规范与第一自定义内容规范相同。
不同背光光源101因制程变异或损耗周期的差异，其驱动电流可能有所不同，进而导致同一背光面板102上的不同区块的亮度有所差异。因此，依据一些实施例，各背光光源101耦接电流检测电路，电流检测电路测量背光光源101的驱动电流而产生感测信息。区域背光控制模块203接收各电流检测电路所测量的感测信息并产生回送数据包。
依据一些实施例，背光控制装置200包含光学感测模块，光学感测模块用以测量各背光光源101的光源强度而产生感测信息。区域背光控制模块203接收对应于各背光光源101的感测信息并产生回送数据包。所述光学感测模块可以是但不限于光电二极管、光晶体管、光敏电阻、可见或非可见光传感器。
依据一些实施例，回送数据包包含起始位组、数据序列以及终止位组。依据一些实施例，起始位组包含有控制信息。所述控制信息可用于通知时序控制模块201感测信息的位数。依据一些实施例，所述控制信息使时序控制模块201得以辨识各回送数据包所存储的感测信息，以及各感测信息所对应的背光光源101。参照图3A类推，以12位的感测信息为例，数据序列的第一个字段的DATA0[7:0](8位)以及第二个字段的DATA0[11:8](4位)对应到自第0号的背光光源101所测量到的感测信息。
图7是依据第三实施例的时序控制模块及区域背光控制模块的示意图，请参照图7。依据一些实施例，时序控制模块201包含时序控制器2015、第一差分电路2011以及第四接收电路2014；区域背光控制模块203包含第一接收电路2031、第四差分电路2034以及背光控制器2035，其中，第一接收电路2031通过一对传输线电性连接第一差分电路2011，第四差分电路2034与第一接收电路2031并联，第四接收电路2014与第一差分电路2011并联。从而，依据一些实施例，多组差分电路共用同一对传输线而减少走线数量。如此一来，差分电路允许时序控制模块201与区域背光控制模块203之间的半双工传输。请一并参照图1，背光控制装置200允许同一时间以传输方向a或以传输方向b进行数据包传输。依据一些实施例，第一差分电路2011根据第一占空比传输发送数据包，第四差分电路2034根据第二占空比传输回送数据包，而第一占空比与第二占空比不同。举例而言，第一差分电路2011所发送的差分信号具有第一占空比50％，第四差分电路2034所发送的差分信号具有第二占空比80％，从而，第一接收电路2031根据第一占空比50％对差分电平进行解析，而获得发送数据包；第二接收电路2032根据第二占空比80％对差分电平进行解析，而获得回送数据包。如此一来，差分电路允许时序控制模块201与区域背光控制模块203之间的全双工传输。请一并参照图1，背光控制装置200允许同一时间以传输方向c进行数据包传输。
依据一些实施例，背光控制装置200适于控制背光光源101及液晶面板210。图8是依据一些实施例的背光控制装置及液晶面板的方块示意图，请参照图8。依据一些实施例，背光控制装置200’的时序控制模块201产生差分信号S，差分信号S的差分电平传输发送数据包至区域背光控制模块203，以控制背光光源101。此外，时序控制模块201发送栅极驱动信号(Gate In Panel signal,GIP signal)及驱动数据信号Drive至液晶面板210，以控制液晶面板210。GIP信号允许时序控制模块201对阵列的液晶面板210进行扫描驱动，驱动数据信号Drive允许时序控制模块201调整液晶面板210的RGB显示。如此一来，时序控制模块201同时协调液晶面板210及背光面板102的显示，减少面板控制芯片的数量以及芯片之间的协调问题。
图9A是依据一些实施例的背光控制装置、背光面板及液晶面板的示意图；图9B是依据另一些实施例的背光控制装置、背光面板及液晶面板的示意图，请先参照图9A。依据一些实施例，背光控制装置200包含区域背光控制模块203、时序控制模块201、Gamma模块207、电源管理模块208及缩放控制模块205。Gamma模块207执行灰阶影像的电压校正。电源管理模块208负责各模块的电源管理。缩放控制模块205将不同分辨率的影像数据D进行缩放处理，以符合液晶面板210或背光面板102的显示规格。依据一些实施例，缩放控制模块205以排线209外接于时序控制模块201。依据一些实施例，请参照图9B，缩放控制模块205与时序控制模块201集成于一个***单芯片206。
综上所述，依据一些实施例，区域背光控制模块203包含缓冲存储器204。时序控制模块201通过差分电路将发送数据包快速地传送到区域背光控制模块203后，区域背光控制模块203将发送数据包暂存于缓冲存储器204，以提供发送数据包产生速度与扫描速度的缓冲。依据一些实施例，时序控制模块201发送同步信号Vsync至区域背光控制模块203，使时序控制模块201与区域背光控制模块203同步，避免画面撕裂问题。依据一些实施例，区域背光控制模块203将包含背光光源101的补偿数据的回送数据包发送至时序控制模块201，使时序控制模块201得以根据补偿数据调整各背光光源101所对应的亮度信息。依据一些实施例，背光控制装置200提供单向、半双工或全双工的数据传输，以对应同时或非同时的数据传输需求。
附图标记说明：
101:背光光源
102:背光面板
200、200’:背光控制装置
201:时序控制模块
2011:第一差分电路
2012:第二差分电路
2013:第三差分电路
2014:第四接收电路
2015:时序控制器
203:区域背光控制模块
2031:第一接收电路
2032:第二接收电路
2033:第三接收电路
2034:第四差分电路
2035:背光控制器
204:缓冲存储器
205:缩放控制模块
206:***单芯片
207:Gamma模块
208:电源管理模块
209:排线
210:液晶面板
a、b、c:传输方向
D:影像数据
Data:第一差分信号
DEN:数据允许信号
Drive:驱动数据信号
E:有效期间
F:帧
GIP:栅极驱动信号
P0、P1、P2、P3:发送数据包
R:电阻
S:差分信号
Vsync:同步信号
X、Y:扫描轴向。

Claims (10)

1.一种背光控制装置，适于控制多个背光光源，所述背光控制装置包含：
时序控制模块，用以根据第一自定义内容规范产生发送数据包，所述发送数据包包含控制信息及亮度信息，所述时序控制模块包含第一差分电路，所述第一差分电路用以根据差分电平传输所述发送数据包；以及
区域背光控制模块，包含第一接收电路，所述第一接收电路电性连接所述第一差分电路，所述第一接收电路用以接收所述发送数据包，所述区域背光控制模块用以根据所述控制信息及所述亮度信息发出光源控制信号。
2.如权利要求1所述的背光控制装置，还包含缓冲存储器，所述缓冲存储器电性连接所述区域背光控制模块，所述缓冲存储器用以暂存所述发送数据包。
3.如权利要求2所述的背光控制装置，其中，所述区域背光控制模块用以根据一扫描方式逐一对所述多个背光光源发出所述光源控制信号，当所述区域背光控制模块扫描至特定的所述背光光源前，所述区域背光控制模块从所述缓冲存储器读取所述特定的背光光源所对应的所述亮度信息。
4.如权利要求3所述的背光控制装置，其中，所述时序控制模块用以逐帧产生所述发送数据包，所述发送数据包包含所述帧的范围内，分别对应于所述多个背光光源的多个所述亮度信息。
5.如权利要求4所述的背光控制装置，其中，所述时序控制模块用以逐帧产生多个发送数据包，所述时序控制模块包含多个第一差分电路，所述多个第一差分电路用以根据所述差分电平分别传输所述多个发送数据包。
6.如权利要求1至5任一项所述的背光控制装置，其中，所述时序控制模块包含第二差分电路，用以传输同步信号，所述区域背光控制模块包含第二接收电路，电性连接所述第二差分电路，所述第二接收电路用以接收所述同步信号。
7.如权利要求6所述的背光控制装置，其中，所述时序控制模块包含第三差分电路，用以传输数据允许信号，所述区域背光控制模块包含第三接收电路，电性连接所述第三差分电路，所述第三接收电路用以接收所述数据允许信号。
8.如权利要求1所述的背光控制装置，其中，所述区域背光控制模块还用以根据第二自定义内容规范产生回送数据包，所述回送数据包包含控制信息及感测信息，所述区域背光控制模块还包含第四差分电路，用以根据所述差分电平传输所述回送数据包，所述时序控制模块还包含第四接收电路，电性连接所述第四差分电路，所述第四接收电路用以接收所述回送数据包。
9.如权利要求8所述的背光控制装置，其中，所述第一接收电路通过一对传输线电性连接所述第一差分电路，所述第四接收电路通过所述一对传输线电性连接所述第四差分电路，所述第一差分电路用以根据第一占空比传输所述发送数据包，所述第四差分电路用以根据第二占空比传输所述回送数据包，所述第一占空比及所述第二占空比相异。
10.如权利要求1所述的背光控制装置，所述背光控制装置适于控制多个背光光源及液晶面板，所述时序控制模块还用以发送栅极驱动信号及驱动数据信号至所述液晶面板，以控制所述液晶面板。
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