本发明涉及一种背光装置及其控制方法，特别涉及一种支援多种发光组态的背光装置及其控制方法。
背景技术：
背光装置(backlightmodule)为液晶显示器(liquidcrystaldisplaypanel,lcd)的关键零组件之一，由于液晶本身不发光，背光装置是用于供应具有足够亮度且分布均匀的光源，搭配显示面板的操作而能显示影像。液晶显示器面板现已广泛应用于监视器、笔记型电脑、数码相机及手机等电子产品，因此带动背光装置及其相关零组件的需求持续成长。但在各尺寸面板的规格不断推陈出新的情况下，背光装置的开发人员也需要不断解决新的问题。
目前背光装置常以发光二极管(lightemittingdiode,led)作为光源。发光二极管的能量转换效率高、体积小且使用寿命长，目前已广泛地应用于各式电子产品。作为背光装置的光源来说，发光二极管大幅降低了背光装置的耗能。
但于实务上，不同的发光二极管的发光特性可能也有所差异。一般来说，依据压降等级、量度或波长，发光二极管会被区分为不同的等级。而依据发光二极管所属的等级，发光二极管会被定义有对应的bin码(bincode)，以供厂商使用时参考。通常，在产线上不会只采用单一种元件用料。也就是说，就同一个背光装置来说，其所使用的发光二极管可能会是同一个bin码的。但是对于不同的背光装置来说，不同背光装置中的发光二极管就有可能是分属不同bin码的。因此，当不同的背光装置以同一规格的驱动电路来驱动发光二极管发光时，某些背光装置的其他元件可能要多承受额外的跨压而让元件过热。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种背光装置及其控制方法，以克服以往当不同的背光装置分别采用不同bin码的发光二极管时，同一规格的驱动电路无法通用的问题。
本发明揭露了一种背光装置，所述的背光装置用以切换于多种发光组态以提供对应的光源。所述的背光装置具有多个发光串列、多个开关单元、第一控制单元与第二控制单元。每一发光串列具有多个串联的发光单元。发光串列用以受电源驱动而发光。每一开关单元电性连接发光串列其中之一。开关单元的其中之一定义为参考开关单元。第一控制单元电性连接每一开关单元的控制端与参考节点，第一控制单元用以依据参考节点的电压准位调整参考开关单元的控制端的电压准位。当参考节点的电压准位落在发光组态其中之一对应的标准范围时，第一控制单元用以依据参考开关单元的控制端的电压准位与电源的电压准位产生对应于发光组态的预调校数据。第二控制单元电性连接第一控制单元。当背光装置切换为发光组态其中之一时，第二控制单元用以依据当前的发光组态对应的预调校数据指示第一控制单元设定每一开关单元的控制端的电压准位与电源的电压准位。
本发明揭露了一种背光装置的控制方法，所述的背光装置的控制方法，用于控制背光装置。背光装置用以切换于多个发光组态。背光装置具有多个发光串列与多个开关单元。发光串列用以受电源驱动而发光。开关单元其中之一分别电性连接发光串列其中之一。于背光装置的控制方法中，是先依据参考节点的电压准位调整参考开关单元的控制端的电压准位。当参考节点的电压准位落在对应于发光组态其中之一的标准范围时，依据开关单元中的参考开关单元的控制端的电压准位与电源的电压准位产生对应于发光组态其中之一的预调校数据。当背光装置切换为发光组态其中之一时，依据当前的发光组态对应的预调校数据设定开关单元的控制端的电压准位。
综合以上所述，本发明提供了一种背光装置及其控制方法，得以依据发光组态与预调校数据来设定部分节点的电压准位，其中预调校数据是关联于背光装置在部分节点在预调校模式中的电压准位。藉此，得以让背光装置在工作模式中快速地切换发光组态，且在提供稳定光源的同时，亦避免元件承受太大的跨压而发热，并且也兼顾了实务上的控制速度与硬件复杂度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的电路示意图；
图2为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的部分元件的功能方框示意图；
图3为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的控制方法的方法流程图。
其中，附图标记
10背光装置
110控制模块
1110第一控制单元
1130第二控制单元
130储存单元
20供电单元
ls1～ls4发光串列
nc控制端
nref参考节点
r1～r4电阻
sw1～sw4开关单元
vdc电压准位
s101～s105步骤流程
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参照图1，图1为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的电路示意图。图1绘示出背光装置的一种实施态样，背光装置10用以切换于多种发光组态以提供对应的光源。更具体地来说，背光装置10例如设置于液晶显示器(未绘示)中，背光装置10用以提供光源给液晶显示器中的显示面板(未绘示)。所述的发光组态例如为正常组态或是高动态范围(highdynamicrangeimaging,hdr或hdri)组态。在所述的正常组态下，显示器例如是用以提供普通图像，因此背光装置也对应提供具有正常亮度的光源。而在所述的高动态范围组态下，显示器例如是用以提供比普通图像具有更大曝光动态范围的高动态范围图像，因此背光装置也对应提供具有相较于正常组态下更高亮度的光源。所谓的正常组态与高动态范围组态是为相对的概念，相关细节是为所属技术领域具有通常知识经详阅本说明书后可自由定义，且显示器或者背光装置10所具有的发光组态也并不仅限于正常组态与高动态范围组态两种。
背光装置10具有多个发光串列、多个开关单元与控制模块110。在此举发光串列ls1～ls4与开关单元sw1～sw4为例，且其中开关单元sw1～sw4例如为n型的增强型金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,mosfet)。控制模块110具有第一控制单元1110与第二控制单元1130。需先说明的是，发光串列、发光单元与开关单元的数量并不以附图与说明书为限，各开关单元也可以例如是p型金属氧化物半导体场效晶体管或空乏型金属氧化物半导体场效晶体管或是其他可用来当作开关的半导体元件。第一控制单元1110与第二控制单元1130可以是个别独立的电路，或者第一控制单元1110与第二控制单元1130也可以是整合为同一个完整的电路。上述仅为举例示范，实际上并不以此为限。
发光串列ls1～ls4用以受电源驱动而发光。每一发光串列具有多个彼此串联的发光单元d。发光单元d例如为发光二极管、微型发光二极管(microlightemittingdiode,μled)或量子点发光二极管(quantumdotslightemittingdiode,qled)。在此实施例中，发光串列ls1～ls4是受供电单元20所提供的电源驱动而发光。供电单元20的于背光装置10而言是为一选择性的设计。供电单元20可以是独立于背光装置10以外的设计。而在另一实施例中，背光装置10可以包含供电单元20，或者说控制模块110、各发光串列、各开关单元与供电单元20是为一整体性的设计。
每一开关单元电性连接各发光串列的其中之一。举例来说，开关单元sw1电性连接于发光串列ls1，开关单元sw2电性连接于发光串列ls2，后续以此类推。开关单元sw1～sw4中定义有至少一参考开关单元，相关细节请容后详述。
控制模块110电性连接开关单元sw1～sw4的控制端与参考节点(未绘示于图1)。更具体地来说，第一控制单元1110电性连接开关单元sw1～sw4的控制端与参考节点，第二控制单元1130电性连接第一控制单元1110。第一控制单元1110与第二控制单元1130例如为微控制器(microcontroller)、中央处理器(centralprocessingunit,cpu)或特殊应用集成电路(application-specificintegratedcircuit,asic)。或者如前述地，第一控制单元1110与第二控制单元1130也可以整合为同一个微控制器、中央处理器或特殊应用集成电路。所述的参考节点可以是背光装置10的架构中的任意节点。在一实施例中，参考节点例如为开关单元sw1～sw4其中之一的端点或是发光串列的端点，相关细节请容后详述。
在此实施例中，第一控制单元1110例如为发光二极管驱动集成电路(lightemittingdiodedrivingintegratedcircuit,ledic)，第二控制单元1130例如为背光装置10的系统集成电路，第二控制单元1130例如经由序列周边设备(serialperipheralinterfacebus，spi)或是集成电路总线(inter-integratedcircuit,i2c)下指令给第一控制单元1110。藉此，第二控制单元1130得以指示第一控制单元1110驱动发光二极管选择性地发光。
如前述地，背光装置10是切换于不同的发光组态，第二控制单元1130用以于不同的发光组态中，指示第一控制单元1110对应设定部分节点的电压准位，以驱动发光串列以相应于当前发光组态的方式发光。以前述的正常组态与高动态范围组态来说，在正常组态下，第二控制单元1130例如用以指示第一控制单元1110控制开关单元sw1～sw4的导通程度或者控制供电单元20，以分别调整流经发光串列ls1～ls4的驱动电流的电流值落于一第一标准范围中。而在高动态范围组态下，第二控制单元1130例如用以指示第一控制单元1110控制开关单元sw1～sw4的导通程度或者控制供电单元20，以分别调整流经发光串列ls1～ls4的驱动电流的电流值落于一第二标准范围中。其中，第二标准范围中的电流值高于第一标准范围中的电流值，以使发光串列ls1～ls4于高动态范围组态下受较大的电流驱动，而让背光装置10在高动态范围组态下得以提供具有较高亮度的光源。
于实务上，第一标准范围与第二标准范围可被进一步窄化成一第一电流值与一第二电流值，第二电流值高于第一电流值。于这样的实施例中，在正常组态下，第二控制单元1130例如用以指示第一控制单元1110控制开关单元sw1～sw4的导通程度或者控制供电单元20，以分别调整流经发光串列ls1～ls4的驱动电流的电流值实质上相等于第一电流值。在高动态范围组态下，第二控制单元1130例如用以指示第一控制单元1110控制开关单元sw1～sw4的导通程度或者控制供电单元20，以分别调整流经发光串列ls1～ls4的驱动电流的电流值实质上相等于第二电流值。
举一更具体的例子来说，背光装置10例如具有工作模式与预调校模式。于实务上，预调校模式与工作模式的切换可以是定义于控制模块110中，使用者或厂商可以用预设的方式而令背光装置10进入预调校模式或工作模式。于背光装置10的工作模式中，当背光装置10切换为发光组态其中之一时，第二控制单元1130用以依据当前的发光组态所对应的预调校数据指示第一控制单元1110设定开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位与电源的电压准位vdc。其中，正常组态对应有一预调校数据，高动态范围组态对应有另一预调校数据。当背光装置10被切换为正常组态时，第二控制单元1130用以依据正常组态的预调校数据指示第一控制单元1110设定开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位与电源的电压准位vdc。此时，供电单元20例如提供具有如前述的第一电流值的驱动电流给发光串列ls1～ls4，背光装置10从而得以提供匹配于正常影像的光源。而当背光装置10被切换为高动态范围组态时，第二控制单元1130用以依据高动态范围组态的预调校数据指示第一控制单元1110设定开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位与电源的电压准位vdc。此时，供电单元20提供具有如前述的第二电流值的驱动电流给发光串列ls1～ls4，背光装置10从而得以提供匹配于高动态范围影像的光源。
而于背光装置10的预调校模式中，第一控制单元1110用以取得所述的预调校数据。在一实施例中，开关单元sw1～sw4中定义有至少一参考开关单元，所述的参考开关单元可以是开关单元sw1～sw4的其中的任一、其中多个或者是每一个。第一控制单元1110用以依据前述的参考节点的电压准位调整参考开关单元的控制端的电压准位。于实务上，每一发光组态对应有一参考电压或一参考电压范围，当参考节点的电压准位实质上相等于对应于发光组态其中之一的参考电压，或是参考节点的电压准位落在对应于发光组态其中之一的参考电压范围时，第一控制单元1110用以依据参考开关单元的控制端的电压准位与电源的电压准位产生对应于发光组态其中之一的预调校数据。
请接着参照图2以对背光装置的作动方式进行更具体的说明，图2为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的部分元件的功能方框示意图。在图2所示的实施例中，列举开关单元sw1被定义为参考开关单元为例进行说明。为求叙述简明，在图2中仅绘示出发光串列ls1与开关单元sw1为例进行说明。开关单元sw1的第一端电性连接发光串列ls1，开关单元sw1的第二端经由电阻r1接地。第一控制单元1110分别电性连接开关单元sw1的第二端与控制端，且第一控制单元1110电性连接供电单元20。第二控制单元1130电性连接第一控制单元1110。在图2所示的实施例中，开关单元sw1的第二端即为前述的参考节点，在此标示为参考节点nref。此外，在此定义参考节点nref的电压准位为电压准位vref，并定义开关单元sw1的控制端nc的电压准位为电压准位vc，以便于后续说明。
延续前述，在预调校模式中，第一控制单元1110例如会调校出不同发光组态对应的预调校数据。举例来说，背光单元10例如会调整电压准位vc以控制开关单元sw1的导通程度，从而使流经发光串列ls1的驱动电流趋近于前述关联于正常组态的第一电流值。于一实施例中，第一控制单元1110例如是依据电压准位vref与电阻r1的阻值取得流经发光串列ls1的驱动电流的电流值，并据以进行判断。当第一控制单元1110判断驱动电流实质上相等于前述的第一电流值时，第一控制单元1110依据电源的电压准位vdc与电压准位vc产生关联于正常组态的预调校数据。在一实施例中，正常组态的预调校数据包含有此时的电源的电压准位vdc与电压准位vc。在另一实施例中，第一控制单元1110是更对此时的电源的电压准位vdc与电压准位vc进行换算处理，以产生正常组态的预调校数据。
相仿地，背光装置10调整电压准位vc，以使流经发光串列ls1的驱动电流趋近于前述关联于高动态范围组态的第二电流值。当第一控制单元1110判断驱动电流实质上相等于前述的第二电流值时，第一控制单元1110依据电源的电压准位vdc与电压准位vc产生关联于高动态范围组态的预调校数据。在一实施例中，高动态范围组态的预调校数据包含有此时的电源的电压准位vdc与电压准位vc。在另一实施例中，第一控制单元1110是更对此时的电源的电压准位vdc与电压准位vc进行换算处理，以产生高动态范围组态的预调校数据。
上述列举将开关单元sw1定义为参考开关单元为例，于另一实施例中，开关单元sw1与开关单元sw2都被定义为参考开关单元。此时，各发光组态的预调校数据关联于电源的电压准位vdc、开关单元sw1的控制端的电压准位与开关单元sw2的控制端的电压准位。更具体地来说，当定义有多个参考开关单元的情况下，第一控制单元1110可依据多个参考开关单元的控制端的电压准位进行平均、加权平均或是其他的运算来产生一个通用于开关单元sw1～sw4的控制端的电压值。各发光组态的预调校数据会包括对应的控制端电压准位。
于更一实施例中，开关单元sw1～sw4都被定义为参考开关单元。此时，各发光组态的预调校数据包含有电源的电压准位vdc、开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位与开关单元sw2的控制端的电压准位。也就是说，当定义所有的开关单元都为参考开关单元的情况下，各发光组态的预调校数据会包含所有开关单元的控制端的电压准位。
在图2所示的实施例中，背光装置10更具有储存单元130。储存单元130用以储存所述的预调校数据。也就是说，在工作模式下，当背光装置10被切换为某个发光组态时，第二控制单元1130可以自储存单元130读出对应于这个发光组态下，开关单元sw1的控制端的电压准位与电源的电压准位理想上应为何，并据以指示第一控制单元1110设定电压准位vc与电压准位vdc的电压值。或者，于另一实施例中，在开关单元sw1～sw4都被定义为参考开关单元的情况下，第二控制单元1130可以自储存单元130读出开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位理想上应为何，且读出电源的电压准位理想上应为何，并据以指示第一控制单元1110设定开关单元sw1～sw4的控制端的电压准位与电源的电压准位。
而在某些情况下，第一控制单元1110恐无法直接藉由调整电压准位vc来使驱动电流趋近第一电流值或第二电流值。在一实施例中，第一控制单元1110除了调整电压准位vc之外，更调整电源的电压准位vdc，而得以用更大的幅度调整驱动电流的电流值。藉此来顺利以取得不同发光组态的预调校数据。
在一对照实施例中，以前述的架构来说，假设在产线的第一批货中，背光装置采用的是第一种bin码的发光二极管元件作为前述的发光单元。当操作在高动态范围组态下，每一个发光串列所需的跨压为81.6伏特(volt,v)。当操作在正常组态下，每一个发光串列所需的跨压为74.4伏特(volt,v)。如果是采用现有供电方式，供电单元会被设定为在高动态范围组态下提供具有81.6伏特的电源，并在正常组态下提供具有74.4伏特的电源。而且，以往的作法中，同样的供电单元会被用于不同批货。在这样的情况下，假设在第二批货中，背光装置采用的是第二种bin码的发光二极管元件作为前述的发光单元。当操作在高动态范围组态下，每一个发光串列所需的跨压为74.4伏特(volt,v)。当操作在正常组态下，每一个发光串列所需的跨压为67.2伏特(volt,v)。如果是采用现有供电方式，供电单元还是会被设定为在高动态范围组态提供具有81.6伏特的电源，并在正常组态提供具有74.4伏特的电源。如此一来，在第二批货中，当背光装置切换为高动态范围组态时，开关单元就必须承受7.2伏特(81.6伏特减去74.4伏特)的跨压。而当背光装置切换成正常组态时，开关单元也必须承受7.2伏特(74.4伏特减去67.2伏特)的跨压，因而产生了相当严重的发热问题。
于实务上，通常会以发光串列所需要的最高跨压为依据来设计供电单元。也就是说，当某批货的背光装置中的发光串列所需的跨压低于供电单元提供的电压时，则发光串列所串联的开关单元便会承受额外的跨压而发热。这样的做法虽然能确保背光装置提供所需的光源，但也容易造成元件老化甚至发生危险。
相对于上述的对照实施例，在本发明的一实施例中，以产生高动态范围组态的预调校数据来说，供电模块20例如先提供具有预设电压准位的电源，第一控制单元1110将电压准位vc设定为预设值以导通开关单元sw1。所述的预设电压例如采用的是第一种bin码的发光二极管元件每一发光串列在正常组态所需的跨压。依据前述所举之例，此时电压准位vdc例如为74.4伏特。接着，第一控制单元1110再逐步地调整电压准位vc或电压准位vdc以取得高动态范围组态下的预调校数据。
更详细地来说，第一控制单元1110依据参考节点nref的电压准位判断流经发光串列的驱动电流是否符合高动态范围组态的规格。如前述地，第一控制单元1110例如依据参考节点nref的电压准位与电阻r的阻值判断出所述的驱动电流值。当第一控制单元1110判断所述的驱动电流太小，第一控制单元1110调升电压准位vc，并再判断驱动电流是否符合高动态范围组态的规格。若是电压准位vc已调升至一预设上限，且此时的驱动电流仍不符合高动态范围组态的规格，则第一控制单元1110指示供电单元20调升电压准位vdc，使电压准位vdc大于74.4伏特。第一控制单元1110再如上述地依据参考节点nref的电压准位选择性地调整电压准位vc或电压准位vdc，直到驱动电流符合高动态范围组态的规格。
反过来说，所述的预设电压例如采用的是第一种bin码的发光二极管元件每一发光串列在高动态范围组态所需的跨压。依据前述所举之例，此时电压准位vdc例如为81.6伏特。接着，第一控制单元1110依据参考节点nref的电压准位判断流经发光串列的驱动电流是否符合正常组态的规格。当第一控制单元1110判断所述的驱动电流太大，第一控制单元1110调降电压准位vc，并再判断驱动电流是否符合高动态范围组态的规格。若是电压准位vc已调降至一预设下限，且此时的驱动电流仍不符合高动态范围组态的规格，则第一控制单元1110指示供电单元20调降电压准位vdc，使得电压准位vdc小于81.6伏特。第一控制单元1110再如上述地依据参考节点nref的电压准位vref地调整电压准位vc或电压准位vdc，直到驱动电流符合正常组态的规格。
上述列举取得高动态范围组态的预调校数据的情境为例，所属技术领域具有通常知识者当可依据上述推得如何取得其他组态的预调校数据，相关细节于此不再赘述。在前述的预调校模式下，藉由调整开关单元的控制端的电压准位或更同时调整电源的电压准位，以调整驱动电流的大小，并得以降低开关单元的跨压。而且，第一控制单元会依据此时的开关单元的控制端的电压准位或电源的电压准位产生预调校资讯，以供后续使用。上述的电压电流的实际值与各发光组态的规格系为所属技术领域具有通常知识者经详阅本说明书后，可依实际所需自行定义，在此并不加以限制。
依据上述，本发明更提供了一种背光装置的控制方法，请再参照图3，图3为根据本发明一实施例所绘示的背光装置的控制方法的方法流程图。所述的背光装置的控制方法用于控制背光装置。所述的背光装置用以切换于多个发光组态。背光装置具有多个发光串列与多个开关单元。发光串列用以受电源驱动而发光。开关单元其中之一分别电性连接发光串列其中之一。在步骤s101，是于背光装置的预调校模式中，依据参考节点的电压准位调整参考开关单元的控制端的电压准位。在步骤s103，当参考节点的电压准位落在对应于发光组态其中之一的标准范围时，依据开关单元中的参考开关单元的控制端的电压准位与电源的电压准位产生对应于发光组态其中之一的预调校数据。在步骤s105，于背光装置的工作模式中，当切换为发光组态其中之一时，依据当前的发光组态对应的预调校数据设定开关单元的控制端的电压准位。
综合以上所述，本发明提供了一种背光装置及其控制方法，得以依据发光组态与预调校数据来设定开关单元的控制端的电压准位以及电源的电压准位，以在维持背光装置提供的光源的亮度的同时，避免元件承受过大的跨压。藉此，背光装置不需增加散热元件或增加电路板的散热面积，也不需要限制每批货都需用相同型号的发光元件，降低了相当多的生产成本。
其中预调校数据是关联于背光装置的部分节点在预调校模式中的电压准位。借着在预调校模式中以类似于闭回路的方式取得对应于不同发光组态的预调校数据，在切换于不同发光组态时，背光装置得以依据所述的预调校数据准确地控制相关节点的电压准位与发光串列的驱动电流。此外，在一实施例中，藉由预存下预调校数据，得以让背光装置在工作模式中快速地设定相关节点的电压准位，在克服采用不同bin码的发光二极管所产生的问题的同时，也兼顾了实务上的控制速度与硬件复杂度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。