CN100359382C - 荧光灯驱动单元及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及荧光灯驱动单元及其驱动方法。荧光灯驱动单元包括：多个荧光灯，其中，每个荧光灯包括第一端及与第一端相对的第二端；逆变器，用于驱动所述多个荧光灯发光；以及控制器，用于把所述多个荧光灯电连接到逆变器，和将所述多个荧光灯与逆变器电断开。控制器包括：多个开关器件，其中，每个开关器件电连接在每个荧光灯的第一端与逆变器之间；和开关控制器，用于产生控制信号，并用于向所述多个开关器件输出所产生的控制信号。

Description

荧光灯驱动单元及其驱动方法
技术领域
本发明的原理总体上涉及液晶显示(LCD)装置。更具体来说，本发明的原理涉及一种荧光灯驱动单元及其驱动方法，其中，该荧光灯驱动单元能够独立地驱动背光单元内的各个荧光灯。
背景技术
随着信息通信技术的持续发展，显示装置变得更加重要。传统上，阴极射线管(CRT)由于能够高亮度地显示彩色图像而被用作显示装置。然而，与其它更新近开发出的各类平板显示装置相比，CRT相对较大且较重。因此，很多应用以平板显示器(例如，液晶显示(LCD)装置、电致发光显示(ELD)装置、等离子显示板(PDP)等)来取代CRT，这些平板显示器显示面积大、外形薄、分辨率高并且质量轻。已开发出这种平板显示器，以用作计算机、航天器以及航空器的监视器。
由于LCD装置能够利用相对低的驱动电压(因而利用相对低的功耗)以高分辨率高效地显示明亮的运动图像，所以它们得到广泛研究并被实现于各种应用中。
典型的LCD装置包括LCD板，该LCD板通过操纵包含在其中的液晶材料的各向异性光学特性来显示图像。液晶材料的光学特性是与电压有关的。因此，当向各像素的液晶材料施加预定电压时，每个像素的偏振特性受到操纵以透射入射到LCD板的光中的预定部分，从而显示图像。LCD板本身并不产生显示图像所需的光。因此，为了显示图像，必须由LCD板外部的光源产生光。根据用于显示图像的光源，通常可以把LCD装置归类成反射型或透射型LCD装置。
反射型LCD装置使用环境光作为光源，但是由于所显示图像的亮度取决于周围环境中光的亮度，所以存在几个缺点。而透射型LCD装置集成有包含光源(例如，电致发光(EL)源、发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)等)的背光单元。由于CCFL外形薄并且功耗低，所以它们被广泛用作背光单元中的光源。
如果把交流电直接施加给并联连接的多个CCFL，那么在同一时间只有其中一些CCFL受到驱动。因而，为了同时驱动并联连接的所述多个CCFL，必须不理想地把各CCFL连接到它自己的逆变器(即，电源)。为了克服在背光单元中对CCFL的不利使用，可以为背光单元配备外电极荧光灯(EEFL)作为光源，其中，这种背光单元通常包括并联连接的多个EEFL。与CCFL相对照的是，使用单个逆变器(即，电源)就可以驱动并联连接的多个EEFL。
图1示出了一种现有技术的LCD装置的框图。
参照图1，现有技术的LCD装置包括LCD板11、数据驱动器11b、选通驱动器11a、定时控制器13、电源14、伽马基准电压部15、直流/直流变换器16、背光单元18以及逆变器19。LCD板11显示图像，并包括薄膜晶体管(TFT)阵列基板、滤色器阵列基板以及在TFT与滤色器阵列基板之间的液晶层。TFT阵列基板包括多条选通线G和多条数据线D，而滤色器阵列基板包括滤色器层。数据驱动器11b向每条数据线D提供数据信号，选通驱动器11a向每条选通线G提供扫描脉冲。定时控制器13接收由液晶模块(LCM)驱动系统17输出的图形信息(例如，R、G以及B数据)、垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync、时钟信号DCLK以及控制信号DTEN。定时控制器13还按预定定时值对接收到的显示数据、时钟和控制信号进行格式化，来驱动选通驱动器11a和数据驱动器11b，以实现图像的显示。电源14向定时控制器13、数据驱动器11b、选通驱动器11a、伽马基准电压部15以及直流/直流变换器16提供电压。伽马基准电压部15接收由电源14提供的电压，并产生与数据驱动器11b输出的模拟数据对应的合适的基准电压，其中，与定时控制器13输出的数字数据相关联地产生模拟数据。直流/直流变换器16接收由电源14提供的电压，并为LCD板11的各部件产生恒压VDD、选通高压VGH、选通低压VGH、基准电压Vref以及公共电压Vcom。背光单元18包括用于向LCD板11发光的光源和用于驱动背光单元18的逆变器19。
下面参照图2对背光单元18和逆变器19进行更详细的描述，图2示出了用于驱动荧光灯的现有技术逆变器的电路图。
参照图2，该现有技术的逆变器包括变压器T1、高频振荡电路25、第一晶体管Q1、脉冲宽度调制(PWM)控制器24以及电源开关26。变压器T1连接到包括在背光单元18内的荧光灯10的一端，而高频振荡电路25连接到变压器T1的初级线圈L1。第一晶体管Q1连接在高频振荡电路25与电压源Vin之间，使得第一晶体管Q1向高频振荡电路25传输由电压源Vin输出的电压。PWM控制器24向第一晶体管Q1提供控制信号，而电源开关26连接在PWM控制器24与电压源Vin之间。
变压器T1包括初级线圈L1、次级线圈L2以及辅助线圈L3。初级线圈L1和辅助线圈L3分别连接到高频振荡电路25。因此，次级线圈L2的第一端通过第一电容器C1连接到荧光灯(一般用标号10表示)的端部，而次级线圈L2的第二端连接到接地电压源GND。
高频振荡电路25包括第二晶体管Q2和第三晶体管Q3、以及并联连接到初级线圈L1的第二电容器C2，其中，第二晶体管Q2和第三晶体管Q3分别为n型晶体管和p型晶体管。接地电压源GND置于第二晶体管Q2与第三晶体管Q3之间，并且第二晶体管Q2和第三晶体管Q3根据所输入的交流电压向初级线圈L1施加电压。
第二晶体管Q2和第三晶体管Q3的集电极端子连接到初级线圈L1的相对两端，第二晶体管Q2和第三晶体管Q3的发射极端子共同连接到接地电压源GND，而第二晶体管Q2和第三晶体管Q3的基极端子通过第一电阻R1和第二电阻R2接触初级线圈L1的中点。
此外，在第一晶体管Q1的集电极端子与高频振荡电路25之间连接有一线圈，而在第一晶体管Q1的集电极端子与接地电压源GND之间连接有第一二极管D1。而且，在PWM控制器24与第一节点N1之间设有同步化信号控制器28，其中，第一节点N1形成在所述线圈与第一晶体管Q1之间。
当启动电源开关26时，PWM控制器24从荧光灯10接收到反馈电流FB，并向第一晶体管Q1的基极端子提供预定PWM控制信号。此时，该PWM控制信号根据反馈电流FB控制第一晶体管Q1的开关时段。
根据由PWM控制器24输出的PWM控制信号，使第一晶体管Q1导通和截止。由此，把从电压源Vin提供并具有由PWM控制信号调制的脉冲宽度的电压提供给高频振荡电路25。所述线圈从第一晶体管Q1传输的电压中除去噪声，而第一二极管D1防止该电压流至接地电压源GND。同步化信号控制器28通过反馈接收除去噪声的电压信号，接着，产生用于确定从PWM控制器24输出的PWM控制信号的输出点的同步化信号。然后同步化信号控制器28向PWM控制器24输出同步化信号。
下面参照图3对第一现有技术荧光灯驱动单元进行详细描述。
参照图3，现有技术荧光灯驱动单元包括多个荧光灯(这里为CCFL31)和多个上述逆变器19。所述多个CCFL31在背光单元18中按固定间距相互隔开，以均匀地发光。此外，所述多个逆变器19中的每一个都与对应的一个CCFL31相连接，以向各个CCFL31施加驱动信号，从而各自驱动对应的一个CCFL31。参照图4，在每个CCFL31的相对两端处形成有电极33。因此，所述多个逆变器19中的每一个与各CCFL31的电极33相连接，使得能够如希望那样独立地驱动各CCFL31。如上所述，只有上述背光单元18内的多个CCFL31连接到它们自己的逆变器19时，才能同时驱动这些CCFL31。然而，随着包含在背光单元18内的CCFL数量的增加，使用单个逆变器19驱动各CCFL31可能不理想地增加制造和维护图3所示的现有技术荧光灯驱动单元的成本。
因此，参照图5，第二现有技术荧光灯驱动单元把CCFL31更换为EEFL41。如图5所示，在背光单元18内多个EEFL41按预定间距相互隔开。由于在每个EEFL41的两端处形成有公共外部电极42(即，相互电连接的相邻EEFL41的外部电极)，所以可以把多个EEFL41相互并联连接起来，并且可以只用一个逆变器19来驱动它们。因此，可以使用一个逆变器19来同时驱动各EEFL41。参照图6，公共外部电极42覆盖EEFL41的两端，并且一个逆变器19与EEFL41的公共外部电极42相连接，以同时驱动所述多个EEFL41。
当用于诸如电视的应用中时，公知的是，LCD装置中的液晶材料可能具有相对较慢的响应时间，从而导致运动图像的模糊现象。为了克服这个缺点，已开发出诸如过驱动的驱动技术以及诸如闪光、数据闪烁以及扫描的背光调制技术。根据过驱动方法，施加值比预设数据信号更高的数据信号，以减轻液晶材料的慢响应时间的效应。根据闪光方法，在每个帧中打开和关闭背光单元，以模拟CRT的脉冲特性。根据扫描方法，在一个帧中与选通信号的施加相同步地打开和关闭背光单元。由于图5所示的现有技术荧光灯驱动单元中的多个EEFL41是使用同一逆变器19来驱动的，所以无法应用上述背光调制技术。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种荧光灯驱动单元及其驱动方法，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个个问题。
本发明的一个优点是提供了一种荧光灯驱动单元及其驱动方法，其中，在逆变器与各荧光灯之间设有开关器件，以独立地驱动各荧光灯，从而便于实现背光调制技术。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中得到阐述，其部分地根据说明即可显见，或者可以通过对本发明的实践来获知。通过下述文字说明及其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现并获得本发明的这些和其它优点。
为实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在此所具体实现和广泛描述的，荧光灯驱动单元例如可以包括：多个荧光灯，其中，每个荧光灯包括第一端及与第一端相对的第二端；逆变器，用于驱动所述多个荧光灯发光；以及控制器，用于把所述多个荧光灯电连接到逆变器，和将所述多个荧光灯与逆变器电断开。其中，所述控制器包括：多个开关器件，其中，每个开关器件电连接在每个荧光灯的第一端与逆变器之间；和开关控制器，用于产生控制信号，并用于向所述多个开关器件输出所产生的控制信号。
在另一方面中，荧光灯驱动单元例如可以包括：多个荧光灯，其中，每个荧光灯都包括第一端和第二端；多个第一外部电极，形成在第一端处，其中该多个第一外部电极不相互电连接；多个第二外部电极，形成在第二端处，其中该多个第二外部电极相互电连接；逆变器，连接到所述多个第一外部电极和所述多个第二外部电极，以驱动所述多个荧光灯发光；多个开关器件，连接在逆变器与各第一外部电极之间，以根据控制信号选择性地驱动所述多个荧光灯；以及开关控制器，用于输出控制信号。
在另一方面中，背光单元驱动方法例如可以包括以下步骤：产生步骤，产生与在液晶显示(LCD)装置的定时控制器中产生的图形信息相关联的控制信号；放大步骤，对产生的控制信号进行放大；传输步骤，传输经放大的控制信号；以及电连接步骤，当接收到所传输的控制信号时，根据该控制信号选择性地把至少一个荧光灯电连接到逆变器，使得该至少一个荧光灯发光。
应当明白，本发明的以上概括描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被并入本说明书且构成本说明书的一部分，提供了对本发明的进一步理解，示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了一种现有技术LCD装置的框图；
图2示意性地示出了一种用于驱动荧光灯的现有技术逆变器；
图3示意性地示出了一种包括多个CCFL的第一现有技术荧光灯驱动单元；
图4示出了图3所示的CCFL与逆变器之间的连接；
图5示意性地示出了包括多个EEFL的第二现有技术荧光灯驱动单元；
图6示出了图5所示的EEFL与逆变器之间的连接；
图7示出了根据本发明原理的荧光灯驱动单元；
图8示出了图7所示的荧光灯驱动单元；以及
图9示出了根据本发明原理的荧光灯与逆变器之间的连接。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其示例示出于附图中。
图7示出了根据本发明原理的荧光灯驱动单元。图8示出了图7所示的荧光灯驱动单元。
参照图7和8，根据本发明原理的荧光灯驱动单元例如可以包括背光单元和驱动单元。
在本发明的一个方面中，背光单元例如可以包括多个荧光灯61。在本发明的另一方面中，可以把所述多个荧光灯61设置为外部电极荧光灯(EEFL)61。例如，每个荧光灯61可以包括合适透明的玻璃管、涂覆在该管的内表面上的荧光材料以及置于该管内的放电气体。在本发明的又一方面中，所述多个荧光灯61可以在背光单元内按预定间距相互隔开，并可受到驱动以发光。
在本发明的一个方面中，驱动单元例如可以包括逆变器62、多个开关器件63、开关控制器66以及至少一个运算放大器67。逆变器62例如可以电连接到所述多个荧光灯61，并可以施加适于驱动所述多个荧光灯61发光的驱动信号。所述多个开关器件63例如可以连接在逆变器62与所述多个荧光灯61的一端之间。此外，如以下更详细地描述的那样，所述多个开关器件63可以接收由运算放大器67输出的控制信号，并且，响应于该控制信号，可以把所述多个荧光灯61电连接到逆变器62。因此，所述多个开关器件63中的每一个都可以选择性地把对应的荧光灯61连接到逆变器62，使得能够驱动对应的荧光灯61发光。
根据本发明的原理，可以将各开关器件63控制成与例如由诸如图1所示的定时控制器产生的图形信息相同步地使所述多个荧光灯61中的相应一个荧光灯61激活和失活。在本发明的一个方面中，荧光灯驱动单元内的开关器件63的数量可以与包含在背光单元内的荧光灯61的数量相同。在本发明的另一方面中，例如可以把每个开关器件63设置为NPN或PNP型晶体管。在本发明的又一方面中，例如可以把每个开关器件63设置为NMOS或PMOS型晶体管。在本发明的再一方面中，每个荧光灯61例如可以包括第一端和与第一端相对的第二端。每个第一端例如可以设有独立外部电极64(即，不与相邻荧光灯61的外部电极电连接的外部电极)，而每个第二端例如可以设有一公共外部电极65(即，与相邻荧光灯61的外部电极电连接的外部电极)。在本发明的还一方面中，独立外部电极64和公共外部电极65可以由诸如铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)等或它们的合金的材料形成。
参照图8，逆变器62可以分别电连接在各荧光灯61的独立外部电极64与公共外部电极65之间。此外，各开关器件63可以电连接到置于各荧光灯61的第一端处的对应独立外部电极64，并且可以电连接到逆变器62的输出端子。在本发明的一个方面中，可以最终由开关控制器66控制各开关器件63的操作。在本发明的另一方面中，可以由例如由诸如图1所示定时控制器的装置产生的外部施加控制信号来控制开关控制器66。在本发明的又一个方面中，可以把运算放大器67连接在开关控制器66与各开关器件63之间，以对从开关控制器66产生并输出的信号进行放大。例如，运算放大器67可以置于开关控制器66与所述多个开关器件63的输入汇接点之间。另选地，可以设置多个运算放大器67，其中一个OP放大器67置于对应的开关器件63的输入与开关控制器66之间。
下面对根据本发明原理的荧光灯驱动单元的操作进行更详细的描述。
首先，开关控制器66可以产生具有第一电压电平的控制信号，运算放大器67可以接收所产生的控制信号。然后，运算放大器67可以对接收到的控制信号进行放大，并输出具有第二电压电平的经放大的控制信号，其中，第二电压电平大于第一电压电平。随后，把经放大的控制信号传输给各个开关器件63。可以根据由运算放大器67输出的经放大的控制信号选择性地使开关器件63导通或截止。由此，当经放大的控制信号使各开关器件63导通时，开关器件63向对应的荧光灯61施加由逆变器62产生的驱动信号，从而驱动对应的荧光灯61。
根据本发明的原理，例如可以把开关控制器66设置为微型计算机。在本发明的一个方面中，开关控制器66可以保持各荧光灯61所特有的信息。在本发明的另一方面中，由开关控制器66产生的控制信号可以对应于预定开关器件63。因此，由开关控制器66产生并由运算放大器67放大的控制信号可以选择性地使预定开关器件63导通和截止，从而选择性地激活预定荧光灯61。
图9示出了根据本发明原理的荧光灯与逆变器之间的连接。
参照图9，如上所述，所述多个荧光灯61可以在背光单元内按预定间距相互隔开。而且，每个荧光灯61例如可以包括第一端及与第一端相对的第二端。每个第一端例如可以设有独立外部电极64(即，不与相邻荧光灯61的外部电极电连接的外部电极)，而每个第二端例如可以设有公共外部电极65(即，与相邻荧光灯61的外部电极电连接的外部电极)。在本发明的一个方面中，逆变器62可以分别电连接在各荧光灯61的独立外部电极64与公共外部电极65之间。此外，各开关器件63可以电连接到置于各荧光灯61的第一端处的对应独立外部电极64，并可电连接到逆变器62的输出端子。
如上所述，所述荧光灯驱动单元及其驱动方法有利地使得能够选择性并独立地驱动并联连接的各EEFL，从而便于实现背光调制技术，以改进由LCD装置显示的运动图像的质量。
对于本领域的技术人员，很明显，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的对本发明的修改和变型。
本申请要求2004年4月14日提交的韩国专利申请No.P2004-25780的优先权，通过引用将其并入于此，如同在此对其进行全面阐述一样。

Claims (14)

1、一种荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元包括：
多个荧光灯，其中，每个荧光灯包括第一端及与第一端相对的第二端；
逆变器，用于驱动所述多个荧光灯发光；以及
控制器，用于把所述多个荧光灯电连接到逆变器，和将所述多个荧光灯与逆变器电断开，
其中，所述控制器包括：
多个开关器件，其中，每个开关器件电连接在每个荧光灯的第一端与逆变器之间；和
开关控制器，用于产生控制信号，并用于向所述多个开关器件输出所产生的控制信号。
2、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元还包括至少一个运算放大器，该至少一个运算放大器用于放大所产生的控制信号，并用于向所述多个开关器件中的至少一个开关器件输出经放大的控制信号。
3、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，其中，所述至少一个开关器件被设置成NPN、PNP、NMOS或PMOS型晶体管。
4、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元还包括液晶显示装置的定时控制器，该定时控制器连接到开关控制器的输入，用于根据图形信息产生外部控制信号并向开关控制器输出该外部控制信号。
5、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，其中，所述开关控制器包括微型计算机。
6、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，其中，所述多个荧光灯的数量等于所述多个开关器件的数量。
7、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，其中，所述多个荧光灯包括外部电极荧光灯。
8、如权利要求1所述的荧光灯驱动单元，其中，所述多个荧光灯中的每一个都包括：
第一外部电极，形成在第一端处；和
第二外部电极，形成在第二端处，其中，相邻荧光灯的第一外部电极不相互电连接，并且其中，相邻荧光灯的第二外部电极相互电连接。
9、一种荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元包括：
多个荧光灯，其中，每个荧光灯都包括第一端和第二端；
多个第一外部电极，形成在第一端处，其中该多个第一外部电极不相互电连接；
多个第二外部电极，形成在第二端处，其中该多个第二外部电极相互电连接；
逆变器，连接到所述多个第一外部电极和所述多个第二外部电极，以驱动所述多个荧光灯发光；
多个开关器件，连接在所述逆变器与各第一外部电极之间，以根据控制信号选择性地驱动所述多个荧光灯；以及
开关控制器，用于输出控制信号。
10、如权利要求9所述的荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元还包括至少一个运算放大器，该至少一个运算放大器用于放大控制信号，并用于向所述多个开关器件中的至少一个开关器件输出经放大的控制信号。
11、如权利要求9所述的荧光灯驱动单元，该荧光灯驱动单元还包括定时控制器，该定时控制器连接到开关控制器的输入，其中，控制信号是与由定时控制器输出的信号相关联地产生的，使得所述多个荧光灯与由定时控制器产生的图形信息相同步地受到驱动。
12、一种背光单元驱动方法，该背光单元驱动方法包括以下步骤：
产生步骤，产生与在液晶显示装置的定时控制器中产生的图形信息相关联的控制信号；
放大步骤，对产生的控制信号进行放大；
传输步骤，传输经放大的控制信号；以及
电连接步骤，当接收到所传输的控制信号时，根据该控制信号选择性地把至少一个荧光灯电连接到逆变器，使得该至少一个荧光灯发光。
13、如权利要求12所述的背光单元驱动方法，其中，所述至少一个荧光灯包括多个荧光灯。
14、如权利要求13所述的背光单元驱动方法，其中，所述电连接步骤包括以下步骤：在逆变器与每个荧光灯之间设置开关器件，以独立地驱动每个荧光灯。
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