CN100354707C - 改善液晶显示屏幕显示品质的方法与电路 - Google Patents

Abstract

一种改善液晶显示屏幕显示品质的方法与电路。此方法是为将供应到一液晶显示系统的视频信号的垂直同步信号与驱动此系统的灯管的爆发式直交流转换器所产生的振荡信号同步，以降低出现在液晶显示屏幕上的干扰杂讯。本发明所提出的电路主要包括两半导体开关、阻抗元件及二极管，以实现同步的作用。

Description

改善液晶显示屏幕显示品质的方法与电路

(1)技术领域

本发明有关一种改善液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)屏幕显示品质的方法与电路，且特别有关一种使供应到液晶显示系统的视频信号(video)的垂直同步信号(vertical synchronization signal)与爆发式直交流转换器(burst modeDC-to-AC inverter)所产生的振荡信号同步，以降低出现在液晶显示屏幕上的干扰杂讯(interference noise)的方法与电路。

(2)背景技术

应用液晶显示以产生影像是习知的技术。液晶显示器被广泛使用在不同的应用场合，例如监视器(monitor)、电脑、电视等等。液晶显示器通常有大量的液晶显示像素单元(pixel element)，这些像素单元被有效地组织成一个矩阵(或阵列)，此矩阵包括像素行(pixel rows)与像素列(pixel columns)。基本来说，视频信号是以像素行为单位施加于像素单元。视频信号的周期性垂直同步信号被提供来反复地扫描所有的像素行，在垂直同步信号的每一周期中，所有的像素行被接连地扫描一次。一像素列中的每一像素单元在一秒中被扫描的次数即为垂直同步信号的频率。

液晶显示系统使用背光(backlight)来照亮液晶显示面板，以产生影像。背光包括灯管，例如冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)，以产生光。这些灯管的电源一般来说是由直交流转换器来提供，而直交流转换器的电源则是由另一电功率来源(例如液晶显示器电源)所提供，此直交流转换器将一直流电压转换成一较高的交流电压，然而此较高的交流电压则是驱动萤光灯管所需要的。此外，有一种直交流转换器被称为爆发式直交流转换器，爆发式直交流转换器产生振荡信号以进一步产生爆发脉冲信号(burst pulsating signal)，此爆发脉冲信号为方波信号且适用于调整灯管所发射光的明暗。

在方形脉冲期间，灯管经由电流而点亮。举例来说，图1绘示锯齿波形的电压振荡信号Vsawtooth(单位为伏特V)、爆发脉冲信号Burst以及流过灯管的电流信号Ilamp随着时间变化的波形。振荡信号Vsawtooth是由爆发式直交流转换器所产生，爆发脉冲信号Burst则是根据振荡信号Vsawtooth与一参考直流电压Vr比较所得到的。当振荡信号Vsawtooth的电压高于参考直流电压Vr时，爆发脉冲信号Burst为一高电压；否则爆发脉冲信号Burst的电压为接近零。然后电流信号Ilamp在爆发脉冲信号Burst的脉冲期间被施加而流过灯管，此外，所有的灯管将在相同期间被驱动且彼此间同步，以减少干扰杂讯从灯管或缆线进入液晶显示系统的电路而影响显示品质。

然而，传统的液晶显示系统，尤其是多灯管的液晶显示系统，仍然有干扰杂讯的问题。当直交流转换器产生的爆发脉冲信号的频率等于或接近垂直同步信号的频率或其谐波(harmonics)时，很大的干扰杂讯会周期性地产生。此干扰杂讯会在显示器屏幕上出现又消失，并且产生所谓的″波纹现象″(ripple phenomenon)。举例来说，如果垂直同步信号的频率为60赫兹(Hz)，当直交流转换器产生的爆发脉冲信号的频率等于120、180、240赫兹或更高(60赫兹的谐波频率)时，明显的干扰杂讯会产生。爆发脉冲信号的频率经常较佳地被设定为大约150赫兹或更高，以避免接近谐波频率或人眼可感受到的闪烁杂讯的频率。然而，由于受温度影响的元件，尤其是直交流转换器的电容器、控制器或运算放大器，其变化有一定的容忍度，爆发脉冲信号的频率的容忍度可能很大。因此，爆发脉冲信号的频率不很稳定，且杂讯问题″波纹现象″仍很重要。由前述的理由可知，有需要对干扰杂讯所造成的波纹现象的问题加以解决。

(3)发明内容

根据以上所述，对含有直交流转换器的系统而言，例如液晶显示系统，有需要解决波纹现象的问题。因此，本发明的一个目的是提供一种方法，使供应到液晶显示系统的视频信号的垂直同步信号与爆发式直交流转换器产生的振荡信号同步，以降低干扰杂讯。同步的结果是，当垂直同步信号改变状态时，振荡信号转变为一低值，并且当垂直同步信号稍后转变回原先状态时，振荡信号再度上升且恢复振荡波动。本发明的另一目的是提供实施以上方法的电路。

根据本发明的原理的电路，包括以下元件。一第一阻抗元件的一第一端连接到一供应电压。一第一半导体开关的一第一端与第一阻抗元件的一第二端连接于一节点，且第一半导体开关的一第二端又连接到一参考低电压。此第一半导体开关有一第一控制端。一第二阻抗元件的一第一端连接到第一控制端且第二阻抗元件的一第二端接收一视频图像配接器(VGA)之控制器所产生的垂直同步信号。一第二半导体开关的一第一端连接到一二极体的一第二端以及，第二半导体的一第二端连接到-参考低电压，而且第二半导体具有一第二控制端。第二控制端连接到上述的节点。上述的二极体的一第一端连接到直交流转换器的振荡信号。此二极体是可选择使用而非必要的，亦即第二半导体开关可直接连接到直交流转换器的振荡信号。上述的供应电压之电压值如果施加于第二控制端，第二半导体开关会被打开(turned on)。上述的半导体开关举例而言可以为场效电晶体，而上述的阻抗元件举例而言可以为电阻器。

本发明的电路可应用于一液晶显示系统。一视频信号及其一垂直同步信号被供应到此液晶显示系统，此垂直同步信号有一第一状态与一第二状态，第一状态与第二状态的高低状态相反。此液晶显示系统包含一液晶显示面板、至少一灯管、一直交流转换器以及一电路。此液晶显示面板具有多个像素单元，而像素单元组织成一阵列。此至少一灯管是用以产生光，而光被导入此液晶显示面板。此直交流转换器产生一振荡信号，此振荡信号是用以驱动此至少一灯管。此电路是用来将此垂直同步信号与此振荡信号同步，以致于当垂直同步信号从第一状态转换成第二状态时，此振荡信号转换成一低状态，并且当垂直同步信号稍后转换回第一状态时，此振荡信号再度上升且开始振荡。此电路的结构与前述的电路的结构相同。

总而言之，本发明藉由提供解决方法与实现此解决方法的电路，以降低包括出现在液晶显示器屏幕上的波纹现象的干扰杂讯。其他特色与优点将在后面的叙述中说明或从后面的叙述明显得知，而且可以从实施本发明而获得。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1是振荡信号Vsawtooth、爆发脉冲信号Burst以及电流信号Ilamp随时间变化的波形图；

图2(a)是振荡信号Vsawtooth随时间变化的波形图；

图2(b)是垂直同步信号Sync随时间变化的波形图；

图2(c)是经过同步后的振荡信号Vsawtooth随时间变化的波形图；

图2(d)是爆发脉冲信号Burst随时间变化的波形图；

图3是实施本发明的方法的电路图；以及

图4是实施本发明的方法的另一电路图。

(5)具体实施方式

第一实施例

以下叙述本发明方法的一实施例，在此实施例中，一液晶显示系统包括一个视频图像阵列(Video Graphics Array，VGA)类型的液晶显示面板、用来产生光的灯管以及一个爆发式直交流转换器。此液晶显示面板包含有液晶显示像素阵列，且灯管产生的光照射到此液晶显示面板。此爆发式直交流转换器驱动这些灯管，如果灯管被置于液晶显示像素阵列的后面的话，此直交流转换器经常被称为背光直交流转换器。对于视频图像阵列类型的液晶显示面板而言，在像素阵列中有480个像素行，也就是在每一像素列中有480个像素单元。一视频信号则被提供到此液晶显示系统。再者，此爆发式直交流转换器产生的振荡信号Vsawtooth是锯齿波形的信号，且此振荡信号Vsawtooth(单位为伏特V)显示于图2(a)且其频率为210赫兹，所以此振荡信号Vsawtooth的周期约为4.76毫秒(1/210秒)。

由于所有的灯管应同时被驱动且彼此间要能同步，因此驱动这些灯管的所有振荡信号也必须相同且彼此同步。另外，视频信号的周期性垂直同步信号Sync显示于图2(b)，且其频率为60赫兹。换句话说，每一像素列的每一像素单元在一秒中被扫描60次。此垂直同步信号Sync的周期因此约为16.67毫秒(1/60秒)。

本发明的方法是将振荡信号Vsawtooth与垂直同步信号Sync同步。请参照图2(c)所显示同步后的振荡信号Vsawtooth(单位为伏特V)。当垂直同步信号Sync转变状态(由200所显示)而成为一个低值时，在图2(a)中原本的振荡信号Vsawtooth也同时转变状态(由202所显示)而成为一个低值。稍后当垂直同步信号Sync再度转变状态(由204所显示)而回到原先的高值时，在图2(c)中的振荡信号Vsawtooth也同时再度上升，且开始振荡波动(由206所显示)。爆发脉冲信号Burst是根据同步后的振荡信号Vsawtooth与一参考直流电压Vr比较所得到的，且显示于图2(d)。当同步后的振荡信号Vsawtooth的电压高于参考直流电压Vr时，爆发脉冲信号Burst为一高电压，否则爆发脉冲信号Burst的电压将接近零。另一方面，流过灯管的电流信号是在爆发脉冲信号Burst的脉冲期间被施加。

另一种情况是，垂直同步信号Sync的波形是图2(b)中信号波形的相反，也就是高电压状态的期间变为低电压状态的期间，而低电压状态的期间变为高电压状态的期间。在此情形下，当垂直同步信号Sync转变状态而成为一个高值时，在图2(a)中原本的振荡信号Vsawtooth也同时转变状态而成为一个低值。稍后当垂直同步信号Sync再度转变状态而回到原先的低值时，振荡信号Vsawtooth也同时再度上升且开始振荡波动。

要注意如果振荡信号Vsawtooth与垂直同步信号Sync之间没有进行同步的话，爆发脉冲信号Burst的频率会与原本的振荡信号Vsawtooth的频率相同，且等于210赫兹，因此爆发脉冲信号Burst的周期约为4.76毫秒(1/210秒)；反之，经过同步之后，如图2(d)所显示，爆发脉冲信号Burst的第三个脉冲的宽度比其他脉冲的宽度更窄，而且第二到第四脉冲间的时间T₂₄小于原来周期的两倍(4.76毫秒乘以2等于9.52毫秒)。在频率为60赫兹的垂直同步信号Sync的每一周期期间流过灯管的总平均电流保持不变。

要注意的是当每次垂直同步信号Sync转变状态而成为一个低值时，振荡信号Vsawtooth被拉到一低值，此低值并不需趋近于零伏特。如果原本的振荡信号Vsawtooth的最低电压大于零伏特，则很趋近零伏特的低值将会影响爆发脉冲信号Burst的可达到最大的工作时间比率(duty cycle)。因此，此低值较适合被设定略低于原本的振荡信号Vsawtooth的最低电压。根据此液晶显示系统的规格，最大的工作时间比率应该超过百分之95，以在灯管电流特定的均方根值(root-mean-squared value)的下维持足够的影像显示亮度。

第二实施例

在此叙述为了实施以上的方法，本发明另提供相关电路的一实施例。请参照图3中的电路，在此电路中，两个半导体开关，例如两个N型金属氧化半导体场效应晶体管(NMOSFET)300及302被作为开关。第一晶体管300与一电阻器304连接于节点A，且连接到作为参考电位的地。电阻器304的值为10仟欧姆(kilo-ohm，K)，且电阻器304连接到5伏特(V)的直流电压，此直流电压可以来自一个电源，且当被施加于第二晶体管302的控制端时，此直流电压必须能打开(turn on)第二晶体管302。第一晶体管300的控制端经由电阻器308接收波形如图2(b)所示的垂直同步信号Sync，且该电阻器308的值为1仟欧姆。第二晶体管302连接到一个二极管310，且连接到作为参考电位的地。二极管310连接到原本的振荡信号Vsawtooth(波形如图2(a)所示)312，此振荡信号Vsawtooth是由背光直交流转换器所提供。第二晶体管302的控制端连接到节点A。

此电路的操作原理如下所述。请参考图2(c)，其为原本的振荡信号Vsawtooth 312经过电路操作的影响后(即同步后)的波形示意图。当垂直同步信号Sync转变状态(由200所显示)而成为一个低值时，第一晶体管300被关闭，所以在节点A的电压约为5伏特，导致第二晶体管302被打开。因此，原本的振荡信号Vsawtooth 312由于第二晶体管302被打开而被拉低(由202所显示)到一低值。由于此时用来连接到二极管310的第二晶体管302的输出端电压为接近零伏特(地的电位)，此低值被固定在二极管310的顺偏电压(forward voltage)，也即大致0.7伏特。二极管310是用来避免原本的振荡信号Vsawtooth 312被拉低到很接近零的一个过低值而造成爆发脉冲信号有不佳的工作时间比率。只要工作时间比率达到要求的水准，则不用使用二极管310，也即第二晶体管302直接连接到原本的振荡信号Vsawtooth 312。所以，二极管310可依实际需要而作配加。

另一方面，当稍后垂直同步信号Sync再度转变状态(由204所显示)而回到原先的高值时，第一晶体管300被打开，造成节点A的电压在零伏特(地的电位)，因此第二晶体管302被关闭(turned off)。由此产生的结果为，振荡信号Vsawtooth同时再度上升且开始振荡波动(由206所显示)。经由上述可知，此电路可用来达成将垂直同步信号Sync与振荡信号Vsawtooth同步的目的。

第三实施例

在此叙述为了实施以上的方法本发明所提供电路的另一实施例。如同前面提到的可能性，当垂直同步信号Sync的波形是图2(b)中信号波形的相反时(原始的振荡信号Vsawtooth则不变，波形如图2(a)所示)，则图3中的电路可以修改为使用P型金属氧化半导体晶体管(PMOSFET)取代第一晶体管300(其为N型金属氧化半导体晶体管)，如图4所示。在图4中，第一晶体管400为P型金属氧化半导体晶体管，而第二晶体管402仍为N型金属氧化半导体晶体管，其他元件与连接方式与图3中的电路相同。

此电路的操作原理如下所述。当垂直同步信号Sync转变状态而成为一个高值时，第一晶体管400被关闭，所以在节点A的电压约为5伏特，导致第二晶体管402被打开。所以，原本由背光直交流转换器所提供的原本的振荡信号Vsawtooth 412由于第二晶体管402被打开而被拉低到一低值。此低值被固定在二极管410的顺偏电压，也即大致0.7伏特。同样地，二极管410是可选择性使用而不是必要的。当稍后垂直同步信号Sync再度转变状态而回到原先的低值时，第一晶体管400被打开，造成节点A的电压在零伏特(地的电位)，因此第二晶体管402被关闭。由此产生的结果为，振荡信号Vsawtooth同时再度上升且开始振荡波动。此电路也达成将垂直同步信号Sync与振荡信号Vsawtooth同步的目的。

第四实施例

在此叙述本发明的另一实施例。本实施例是一液晶显示系统。此系统的液晶显示屏幕的影像显示品质良好，也即干扰杂讯降低且波纹现象已大幅改善。视频信号与垂直同步信号被供应到此液晶显示系统。此系统主要包括液晶显示面板、灯管、直交流转换器以及与前面所述相同的电路。此液晶显示面板有组织成阵列的许多像素单元。灯管产生的光照射到此液晶显示面板。此直交流转换器产生振荡信号以驱动这些灯管。此电路的目的是将垂直同步信号与振荡信号同步。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种使用于一液晶显示系统的电路，以将供应到该液晶显示系统的视频信号的一垂直同步信号与一爆发式直交流转换器所产生的一振荡信号同步，该爆发式直交流转换器是用以驱动该液晶显示系统的灯管，该电路至少包含：

一第一阻抗元件，该第一阻抗元件的一第一端连接到一高电压线；

一第一半导体开关，该第一半导体开关的一第一端与该第一阻抗元件的一第二端连接于一节点，且该第一半导体开关的一第二端连接到一参考低电压，该第一半导体开关具有一第一控制端；

一第二阻抗元件，该第二阻抗元件的一第一端连接到该第一控制端，且该第二阻抗元件的一第二端接收该垂直同步信号；以及

一第二半导体开关，该第二半导体开关的一第一端接收该振荡信号，且该第二半导体开关的一第二端连接到该参考低电压，该第二半导体开关具有一第二控制端，该第二控制端连接到该节点；

其中，该高电压线接收一直流电压，该直流电压若施加于该第二控制端则可打开该第二半导体开关。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于该电路还包含一二极管，该二极管的一第一端接收该振荡信号且该二极管的一第二端连接到该第二半导体开关的该第一端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于该第一半导体开关与该第二半导体开关为场效应晶体管。

4.一种液晶显示系统，一视频信号及其一垂直同步信号被供应到该液晶显示系统，该垂直同步信号有一第一状态与一第二状态，该第一状态与该第二状态的高低状态相反，该液晶显示系统至少包含：

一液晶显示面板，该液晶显示面板具有多个像素单元，这些像素单元组织成一阵列；

至少一灯管，该至少一灯管用以产生光，光被导入该液晶显示面板；

一直交流转换器，该直交流转换器产生一振荡信号，该振荡信号是用以驱动该至少一灯管；以及

一电路，用于将该垂直同步信号与该振荡信号同步，以致于当该垂直同步信号从该第一状态转换成该第二状态时，该振荡信号转换成一低状态，并且当该垂直同步信号稍后转换回该第一状态时，该振荡信号再度上升且开始振荡，该电路至少包含：

一第一阻抗元件，该第一阻抗元件的一第一端连接到一高电压线；

一第一半导体开关，该第一半导体开关的一第一端与该第一阻抗元件的一第二端连接于一节点，且该第一半导体开关的一第二端连接到一参考低电压，该第一半导体开关具有一第一控制端；

一第二阻抗元件，该第二阻抗元件的一第一端连接到该第一控制端，且该第二阻抗元件的一第二端接收该垂直同步信号；以及

一第二半导体开关，该第二半导体开关的一第一端接收该振荡信号，且该第二半导体开关的一第二端连接到该参考低电压，该第二半导体开关具有一第二控制端，该第二控制端连接到该节点；

其中该高电压线接收一直流电压，该直流电压若施加于该第二控制端则会打开该第二半导体开关。

5.如权利要求4所述的液晶显示系统，其特征在于该电路还包含一二极管，该二极管的一第一端接收该振荡信号且该二极管的一第二端连接到该第二半导体开关的该第一端。

6.如权利要求4所述的液晶显示系统，其特征在于该第一半导体开关与该第二半导体开关为场效应晶体管。

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