CN100523950C - 背光单元及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

背光单元及其驱动方法。背光单元包括：冷阴极管灯，沿一个方向设置在底盖下端，其各自具有第一和第二内电极；外电极荧光灯，按恒定的间隔设置在底盖上并位于冷阴极管灯上方，其各自具有第一和第二外电极；第一和第二公共电极，沿一个方向设置在外电极荧光灯的两端，同时与各个外电极荧光灯的第一和第二外电极接触；第一和第二逆变器印刷电路板，设置在底盖的背面；第一和第二变压器，设置于第一逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第一内电极和各个外电极荧光灯的第一外电极供电；以及第三和第四变压器，设置于第二逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第二内电极和各个外电极荧光灯的第二外电极供电。还公开了该背光单元的驱动方法。

Description

背光单元及其驱动方法

技术领域

本发明涉及背光单元，更具体地，涉及这样一种背光单元及其驱动方法，其可以防止从放置在其下端的灯产生寄生电容，并且其适于使得当重新驱动已长时间熄灭或者保持在低温的灯时可以容易地对该灯进行初始驱动。

背景技术

阴极射线管(CRT)作为常规显示设备中的一种，已经普遍应用于电视机、计量设备、信息终端等的监视器。然而，CRT监视器由于其自身的重量和尺寸所导致的限制，难以满足对于减小电器的尺寸和重量的要求。

从而，考虑到电子设备行业中的减小尺寸和重量的当前发展趋势，已经研究出各种显示设备来代替在重量和尺寸方面有限制的CRT。在这点上，预见到基于电场光学效应的液晶显示(LCD)设备、基于气体放电的等离子显示板(PDP)设备、基于电场发光效应的电致发光显示(ELD)设备等将取代CRT监视器。在这些显示设备中，已积极地研究了LCD设备。

近几年，已经进行了研究来开发在紧凑性、轻质和低功耗方面具有优势的LCD设备来代替CRT监视器，并且进行了研究来令人满意地执行作为平板显示设备的功能。于是，将LCD设备应用于台式计算机的监视器和大尺寸信息显示设备以及膝上型计算机的监视器，并且对LCD设备的需求在不断增加。

由于大部分LCD设备是通过调节从外部进入的光的量来显示图像的受光型设备，所以必须提供如背光单元的独立光源来向LCD板照射光。

通常，用作LCD设备的光源的背光单元包括设置在其中的圆柱形荧光灯，并且可以分类为边缘光型和直接光型。

在边缘光型背光单元中，灯单元位于导光的导光板的一侧，并且灯单元包括：用来发光的灯；插入灯的任一侧以保护灯的灯座；以及灯反射板，其插入导光板的一侧以将从灯发出的光朝着导光板反射并且包围灯的外周。

灯单元位于导光板的一侧的边缘型背光单元应用于相对小尺寸的液晶显示设备，如膝上型计算机和台式计算机的监视器，并且在光均匀性良好、耐久寿命长以及紧凑性的方面具有优点。

对应于LCD设备的尺寸增加到20英寸或者更大的显示设备，已经开发了直接型背光单元，该直接型背光单元包括多个灯，所述多个灯位于漫射板的下表面上以使得光直接照射到LCD板的正面。

由于直接光型比边缘型具有更高的利用效率，所以其基本上用于要求高亮度的大尺寸LCD设备。

然而，由于包括直接光型背光单元的LCD设备应用于大尺寸监视器或电视屏幕，所以其通常要长期使用，并且需要很多灯，从而该LCD设备与包括边缘型背光单元的LCD设备相比，更为频繁地经历由于缺陷和寿命流逝而导致的灯故障。

作为边缘型背光单元和直接光型背光单元的光源，可以使用电致发光灯(EL)、发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、外电极荧光灯(EEFL)等。

下面将描述常规的直接光型背光单元。

图1是例示了常规的直接光型背光单元的示意性立体图。

图2A和2B分别是另一常规直接光型背光单元的平面图和后视图，图3是例示了图2A和2B中所示的常规直接光型背光单元的结构问题的图，图4是例示了施加给图3所示背光单元的公共电极的电压的波形的图。

参照图1，常规的背光单元包括：多个灯1；用于固定并保持灯1的壳框3；以及设置在灯1与液晶板(未示出)之间的光散射部件5a、5b和5c。

壳框3在其内表面上设置有反射片7，以使得从灯1发出的光可以照射到液晶板的显示部分。

各个灯1为CCFL，并且包括形成在灯管的两个内端处的电极，从而当对电极加电时发光。各个灯1在两端装配到形成在壳框3的两侧处的凹槽中。

各个灯1的两个电极与电力输入线9和9a连接，电力输入线9和9a经由独立的连接器与驱动电路连接从而传输电力以驱动灯。由此，各个灯1需要独立的连接器。

此处，与灯的一个电极连接的电力输入线9以及与另一电极相连接的电力输入线9a以如下方式连接到单个连接器：电力输入线9和9a中的一个在壳框3的下方弯曲并且与连接器连接。

参照图2A和2B，另一常规背光单元包括：按恒定的间隔设置在底盖10上的多个灯11，所述多个灯11中的每一个都在灯管外表面上的两端处形成有第一电极12a和第二电极12b；在灯11的两端沿一个方向设置的第一公共电极13a和第二公共电极13b，用于将驱动电流施加给各灯11的第一电极12a和第二电极12b；设置在底盖10的背面上的第一逆变器PCB 14a和第二逆变器PCB 14b，用于将驱动电流施加给第一公共电极13a和第二公共电极13b；分别设置于第一逆变器PCB 14a和第二逆变器PCB 14b的第一变压器15a和第二变压器15b；以及分别连接在第一公共电极13a与第一变压器15a之间以及第二公共电极13b与第二变压器15b之间的第一导线17a和第二导线17b。第一导线17a和第二导线17b分别经由第一连接器16a和第二连接器16b与第一变压器15a和第二变压器15b连接。

在如上所述的包括EEFL的常规背光单元中，各灯11的第一电极12a和第二电极12b并联连接到第一公共电极13a和第二公共电极13b，并且驱动第一公共电极13a和第二公共电极13b。此时，如图4所示，向第一公共电极和第二公共电极施加相同波形的交变电流。

从而，当向第一公共电极和第二公共电极施加相同波形的电流，并且并行驱动第一公共电极和第二公共电极时，在底盖10与设置在底盖10下端(即，液晶显示屏幕的下端)处的灯11之间出现寄生电容，这导致电流泄漏到该寄生电容。

这种电流泄漏导致设置在液晶显示屏幕的下端处的多个灯之间的阻抗不平衡，由此使得液晶显示屏幕在下端的亮度劣化。

此外，上述的包括CCFL或EEFL的背光单元具有以下问题：当背光单元长时间保持黑暗或者处于低温时(即，当背光单元长时间保持在未驱动状态时)，难以在初始重新驱动这些灯时同时正常地操作这些灯。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种背光单元及其驱动方法，其基本上消除了由于现有技术的局限和不足所引起的一个或更多个问题。

本发明的一个目的是提供一种背光单元，其可以防止从位于其下端的灯产生寄生电容，以提高背光单元亮度的均匀性。

本发明的另一目的是提供一种适于使得当重新驱动已长时间熄灭或者保持低温的灯时可以容易地对该灯进行初始驱动的背光单元及其驱动方法。

本发明的附加优点、目的和特征将部分地在以下说明中得以阐述，部分地对于本领域普通技术人员在考察以下内容时变得显而易见，或者可以从对本发明的实践而习得。通过在文字说明及其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现和获得本发明的这些目的以及其他优点。

为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如在此具体实施和概括描述地，提供了一种背光单元，包括：冷阴极管灯，设置在底盖的下端；外电极荧光灯，设置在底盖上，并位于冷阴极管灯上方；以及变压器，设置在底盖的背面，其中，所述冷阴极管灯和外电极荧光灯与所述变压器连接并且被独立地驱动。

根据本发明的另一方面，提供了一种背光单元，包括：冷阴极管灯，沿一个方向设置在底盖的下端，其各自具有第一内电极和第二内电极；外电极荧光灯，在冷阴极管灯的上方按恒定的间隔设置在底盖上，其各自具有第一外电极和第二外电极；第一公共电极和第二公共电极，沿一个方向设置在外电极荧光灯的两端，其中所述第一公共电极与各个外电极荧光灯的第一外电极接触，并且所述第二公共电极与各个外电极荧光灯的第二外电极接触；第一逆变器印刷电路板和第二逆变器印刷电路板，设置在底盖的背面；第一变压器，设置于第一逆变器印刷电路板，用于向各个外电极荧光灯的第一外电极供电；第二变压器，设置于第一逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第一内电极供电；第三变压器，设置于第二逆变器印刷电路板，用于向各个外电极荧光灯的第二外电极供电；以及第四变压器，设置于第二逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第二内电极供电。

背光单元可以进一步包括连接在第一公共电极与第一变压器之间的第一电导线，以及连接在第二公共电极与第三变压器之间的第二电导线。

背光单元可以进一步包括连接在冷阴极管灯的第一内电极与第二变压器之间的第三电导线，以及连接在冷阴极管灯的第二内电极与第四变压器之间的第四电导线。

第一公共电极和第二公共电极可以是被形成为固定各个外电极荧光灯的第一外电极和第二外电极的钳型电极。

背光单元可以进一步在冷阴极管灯和外电极荧光灯的两端上包括上部结构以覆盖这些灯。

背光单元可以进一步包括设置在冷阴极管灯的两端上的灯座。

根据本发明的又一方面，提供了一种背光单元的驱动方法，所述背光单元包括设置在底盖下端的冷阴极管灯以及在冷阴极管灯上方设置在底盖上的外电极荧光灯，所述驱动方法包括以下步骤：对设置在底盖下端的冷阴极管灯独立地施加交变电流；以及按相移方式顺序地对冷阴极管灯和外电极荧光灯施加交变电流。

应当理解，对本发明的以上一般性说明和以下详细说明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

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入且构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是例示了常规的直接光型背光单元的示意性立体图；

图2A和2B分别是另一常规直接光型背光单元的平面图和后视图；

图3是例示了图2A和2B所示的常规直接光型背光单元的结构问题的图；

图4是例示了施加给图3所示背光单元的公共电极的电压的波形的图；

图5和6分别是例示了根据本发明一个实施例的背光单元以及电极连接关系的顶视图和后视图；以及

图7是例示了施加给本发明的公共电极和两个电力输入线的电压的波形的图。

具体实施方式

现在将具体说明本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。只要有可能，就在所有附图中使用相同的标号来表示相同或者相似部件。

图5和6分别是例示了根据本发明一个实施例的背光单元以及电极连接关系的顶视图和后视图，图7是例示了施加给本发明的公共电极和两个电力输入线的电压的波形的图。

本发明的背光单元包括：设置在底盖下端处的冷阴极管灯；设置在底盖上并位于冷阴极管灯上方的外电极荧光灯；以及设置在底盖的背面上的逆变器，用于单独地驱动冷阴极管灯和外电极荧光灯。下面将给出对根据本发明的背光单元的详细说明。

参照图5和6，根据本发明的一个实施例，背光单元包括：沿一个方向设置在底盖40的下端处的第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b，其各自具有第一内电极43a和第二内电极43b；按恒定的间隔设置在底盖40上并位于冷阴极管灯42a和42b上方的多个外电极荧光灯41，其各自具有形成在其外表面上的相对端处的第一外电极48a和第二外电极48b；沿一个方向设置在外电极荧光灯41的两端处的第一公共电极46a和第二公共电极46b，用于将公共驱动电流施加给各个外电极阴极灯41的第一外电极48a和第二外电极48b；设置在底盖40的背面上的第一逆变器PCB 50a和第二逆变器PCB 50b，用于将驱动电流施加给第一公共电极46a和第二公共电极46b；设置于第一逆变器PCB 50a的第一变压器51a和第二变压器51b；以及设置于第二逆变器PCB 50b的第三变压器52a和第四变压器52b。

背光单元进一步包括设置在外电极荧光灯41以及第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b的两端处的上部结构47。

考虑到背光单元的总面积和制造成本来确定冷阴极管灯的数量。虽然图5示出了背光单元包括两个冷阴极管灯的情况，但是本发明的背光单元可以包括一个或更多个冷阴极管灯，在以下说明中，以包括两个冷阴极管灯的背光单元为例进行描述。

在这点上，应当注意，本发明并不限于背光单元包括两个冷阴极管灯的情况。

背光单元还包括：连接在第一公共电极46a与第一变压器51a之间的第一电导线47a；以及连接在第二公共电极46b与第三变压器52a之间的第二电导线47b。

此外，第三电导线44a和第四电导线45a连接在第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b的第一内电极43a与第二变压器51b之间。第五电导线44b和第六电导线45b以相同方式连接在第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b的第二内电极43b与第四变压器52b之间。

各个逆变器PCB具有连接相关联电导线与对应变压器的连接器。

第一逆变器PCB 50a和第二逆变器PCB 50b经由同步电缆连接。

第一公共电极46a和第二公共电极46b可以是被形成为固定各个外电极荧光灯41的第一外电极48a和第二外电极48b的钳型电极，如图5所示。

更具体地，第一公共电极46a和第二公共电极46b各自包括：多对紧固件，它们彼此分开，同时在各对紧固件中限定有缝隙以在其中保持第一外电极48a或第二外电极48b；形成在紧固件对的两侧上的第一公共电极线或第二公共电极线，用于将紧固件彼此连接；制动器，垂直形成在第一公共电极线和第二公共电极线的末端，以使得各个外电极荧光灯41的末端停在该制动器上，从而防止当组装外电极荧光灯41时外电极荧光灯41向右侧或左侧倾斜；以及形成在螺钉紧固于其中的位置的多个孔。

紧固件构成了钳结构，该钳结构被形成为包围外电极荧光灯41并且在紧固件对中限定两个或更多个缝隙。利用该结构，与各个公共电极由单个板制成的情况相比，公共电极的紧固件由于容差而可以减小缺陷性接触，并且使与外电极荧光灯41的接触面积最大，由此提高电连续性和导电性。

虽然在本实施例中将第一公共电极46a和第二公共电极46b描述为钳型电极，但是本发明并不限于该结构。第一公共电极46a和第二公共电极46b可以沿一个方向设置。

第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b的两端被调整为使得可以通过灯座来固定这些灯，各个灯座都具有管形孔。

如上所述，本发明的背光单元具有如下结构：其中，第一冷阴极管灯42a和第二冷阴极管灯42b设置在底盖40的下端，即在与液晶显示屏幕的下端对应的位置，并且多个外电极荧光灯41设置在其他位置。

此外，冷阴极管灯和外电极荧光灯分别与不同变压器连接，然后独立地驱动它们。

利用其中冷阴极管灯设置在底盖40下端并且外电极荧光灯设置在其上并位于冷阴极管灯上方的结构，可以通过使用外电极荧光灯来并行地驱动背光单元，这减少了逆变器PCB中的电导线和变压器的数量，由此借助于并行驱动而降低了制造成本。此外，由于可以通过使用设置在下端处的冷阴极管灯来单独控制这些灯，所以可以防止背光单元中的电流泄漏，由此提高了背光单元的亮度的均匀性，并且提供了LCD设备的高性能。

在根据本实施例的背光单元中，如图7所示，顺序地驱动第一冷阴极管灯42a、第二冷阴极管灯42b以及外电极荧光灯41。换言之，从设置在底盖40的下端上的灯开始，按相移方式顺序地向这些灯施加交变电流。

通过这种方式，当如上所述按相移方式来顺序地驱动第一冷阴极管灯42a、第二冷阴极管灯42b和外电极荧光灯41时，可以防止输入电流的突变，由此减少了电流涌入，并且可以在初始驱动阶段首先单独驱动冷阴极管灯，由此使得可以有效地点亮外电极荧光灯。

通常，如果灯长时间保持黑暗或者处于低温，则灯转换为基态(ground state)，使得难以在初始阶段再次驱动逆变器。

然而，根据本发明，由于冷阴极管灯设置在底盖的下端，并且外电极荧光灯被设置在其上并位于冷阴极管灯上方，所以可以利用从冷阴极管灯发出的光而容易地激活处于基态的灯，在初始驱动阶段通过首先驱动下端的冷阴极荧光灯而可以容易地单独驱动所述冷阴极管灯，由此提供了在并行驱动时添加一LED的效果。

根据上述说明，很明显，根据本发明的背光单元及其驱动方法提供了如下的有利效果。

首先，利用其中冷阴极管灯设置在底盖下端并且外电极荧光灯设置在其上并位于冷阴极管灯上方的结构，可以减少逆变器PCB中的电导线和变压器的数量，从而利用并行驱动来降低制造成本。

第二，由于可以通过使用下端的冷阴极管灯来单独控制这些灯，所以可以防止电流泄漏，由此提高背光单元的亮度的均匀性，并且提供LCD设备的高性能。

第三，利用其中冷阴极管灯设置在底盖下端并且外电极荧光灯设置在其上并位于冷阴极管灯上方的结构，当在对灯(其由于长时间停留在黑暗中或者处于低温而转换到基态)的初始驱动阶段中顺序地驱动冷阴极管灯和外电极荧光灯时，可以防止输入电流的突变，由此减少电流涌入，同时确保对灯的有效初始驱动。

因此，本发明的背光单元可以提高亮度的均匀性。

对于本领域技术人员，显然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。由此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物范围内的对本发明进行的修改和变型。

Claims (9)

1、一种背光单元，包括：

冷阴极管灯，设置在底盖的下端；

外电极荧光灯，设置在底盖上，并位于冷阴极管灯上方；以及

变压器，设置在底盖的背面，

其中，所述冷阴极管灯和外电极荧光灯与所述变压器连接并且被独立地驱动。

2、一种背光单元，包括：

冷阴极管灯，沿一个方向设置在底盖的下端，其各自具有第一内电极和第二内电极；

外电极荧光灯，在冷阴极管灯的上方按恒定的间隔设置在底盖上，其各自具有第一外电极和第二外电极；

第一公共电极和第二公共电极，沿一个方向设置在外电极荧光灯的两端，其中所述第一公共电极与各个外电极荧光灯的第一外电极接触，并且所述第二公共电极与各个外电极荧光灯的第二外电极接触；

第一逆变器印刷电路板和第二逆变器印刷电路板，设置在底盖的背面；

第一变压器，设置于第一逆变器印刷电路板，用于向各个外电极荧光灯的第一外电极供电；

第二变压器，设置于第一逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第一内电极供电；

第三变压器，设置于第二逆变器印刷电路板，用于向各个外电极荧光灯的第二外电极供电；以及

第四变压器，设置于第二逆变器印刷电路板，用于向各个冷阴极管灯的第二内电极供电。

3、根据权利要求2的背光单元，进一步包括：连接在第一公共电极与第一变压器之间的第一电导线、以及连接在第二公共电极与第三变压器之间的第二电导线。

4、根据权利要求2的背光单元，进一步包括：连接在冷阴极管灯的第一内电极与第二变压器之间的第三电导线、以及连接在冷阴极管灯的第二内电极与第四变压器之间的第四电导线。

5、根据权利要求2的背光单元，其中，第一公共电极和第二公共电极是被形成为固定各个外电极荧光灯的第一外电极和第二外电极的钳型电极。

6、根据权利要求5的背光单元，其中，第一公共电极和第二公共电极各自包括：

多对紧固件，它们彼此分隔开，同时在各个紧固件对之间限定有缝隙以将第一外电极或第二外电极保持在其中；

第一公共电极线或第二公共电极线，形成在所述多对紧固件的两侧上，以使这些紧固件彼此连接；

制动器，垂直形成在第一公共电极线和第二公共电极线的末端，以使得各个外电极荧光灯的末端停于其上；以及

形成在螺钉紧固于其中的位置的多个孔。

7、根据权利要求2的背光单元，进一步包括：位于冷阴极管灯和外电极荧光灯的两端上的上部结构，用于覆盖这些灯。

8、根据权利要求2的背光单元，进一步包括：设置在冷阴极管灯的两端上的灯座。

9、一种背光单元的驱动方法，所述背光单元包括设置在底盖下端的冷阴极管灯以及在冷阴极管灯上方设置在底盖上的外电极荧光灯，所述驱动方法包括以下步骤：

对设置在底盖下端的冷阴极管灯独立地施加交变电流；以及

按相移方式顺序地对冷阴极管灯和外电极荧光灯施加交变电流。

Images