CN101556765A - 数字式换流器、显示器控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字式换流器、显示器控制装置及方法，用以提供启动电压至背光模块。根据本发明的数字式换流器包含检测单元以及数字控制单元。检测单元根据驱动讯号检测电源的输入电压值。数字控制单元具有对照表储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的预设输出工作周率。特别地，数字控制单元根据输入电压值查询对照表找出与输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，以对应于现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率，并且提供具有现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

Description

数字式换流器、显示器控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种数字式换流器、显示器控制装置及方法，特别是涉及一种可提供大体上恒定的启动电压(kick-off voltage)至背光模块的数字式换流器、显示器控制装置及方法。

背景技术

近年来，随着各种电子产品的蓬勃发展，商用与家用的多媒体系统皆日益普及。在大部分的多媒体系统中，最重要的硬件就属用以呈现影像的显示设备，例如阴极射线管显示器、液晶显示器、等离子体显示器等。举液晶显示器为例，目前多是利用模拟式换流器来控制其发光单元的运作状态，例如，于特定时间周期内所欲达到的亮度。

请参阅图1，图1示出了现有技术中的显示系统7的功能方块图。该显示系统7包含一模拟式换流器(inverter)70、模拟控制单元71、一驱动器(driver)72、一变压器(transformer)74，以及一显示器76。模拟控制单元71为一模拟IC。模拟式换流器70可提供一控制讯号给驱动器72，而驱动器72则根据该控制讯号调整一电源，驱动器72可根据设计需求选择使用全桥电路、半桥电路、Push-Pull电路或Royal电路。控制讯号一般为PWM讯号。变压器74可接收经调整的电源，再加以升压后将电源提供给显示器76中的发光单元762。于实际应用中，发光单元762可包含冷阴极荧光灯管(Coldcathode fluorescent lamp，CCFL)或发光二极管(Light emitting diode，LED)模块。关于模拟式换流器的相关技术可参考美国专利号6,396,722、6,259,615以及6,804,129。

请参见图2，图2示出了典型的冷阴极荧光灯管运作电压与时间关系图。于现有技术中，为了点亮冷阴极荧光灯管，换流器必须自电源接收输入电压后，并且转换输入电压后提供瞬间高压的启动电压至冷阴极荧光灯管，此启动电压的大小通常为灯管工作电压(约为400V至800Vrms)的1.5至3倍，并且其持续时间约在1.5秒左右。随后，换流器持续提供工作电压至冷阴极荧光灯管。

进一步，换流器提供的启动电压或工作电压与换流器所接收的输入电压成正比，换言之，当输入电压越高，换流器所提供的启动电压或工作电压就越高。请参见图3，其表示现有技术中的换流器输入电压与输出启动电压的关系。如图3所示，于现有技术中，当换流器所接收的输入电压越大时，其输出至发光单元的启动电压就越大。此外，输入电压为21.6V与26.4V时的启动电压差距可达到430V。

在实际操作中，电源所提供的输入电压通常不是恒定值，其可能受到使用人数或其它因素的影响而有所变化。例如，当白天用电人数较多时，电源提供的输入电压可能较小，而当夜晚用电人数较少时，电源提供的输入电压便可能较大。当使用包含前述换流器的显示器时，换流器提供发光单元的启动电压便可能因此产生差异。此外，发光单元被启动时的亮度与启动电压的大小有关，若启动电压变化幅度过大，发光单元被启动时的亮度也会产生大幅的变化，让使用者感觉不舒服。

因此，换流器需要提供箝制补偿机制，以维持启动电压的恒定性。然而，由于习知换流器使用模拟式控制单元进行运算，因此需要搭配数量庞大的被动组件，如电阻、电容等，以形成外加回路来调整启动电压。当发光单元的运作状态不符合规格要求时，需以人工方式进行被动组件(电阻或电容)的微调，使制造的工时以及成本上升。此外，模拟式控制单元对于发光单元的运作状态的调整较没有弹性，不一定能完全达到使用者的需求。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种数字式换流器，以提供大体上恒定的启动电压至一背光模块。特别地，根据本发明的数字式换流器可节省被动组件的使用数量而达到前述效果，有效降低设计的复杂度以及制造的工时与成本。

根据本发明的一较佳具体实施例的数字式换流器包含检测单元以及数字控制单元。该检测单元耦接一电源，用以根据驱动讯号检测该电源的输入电压值。该数字控制单元则耦接该检测单，并且数字控制单元具有对照表，储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率。

特别地，数字控制单元能根据输入电压值查询对照表找出与输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率。进一步，数字控制单元提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

根据本发明的另一较佳具体实施例的数字式换流器同样包含检测单元以及数字控制单元。检测单元耦接电源，用以根据驱动讯号检测该电源的输入电压值，而数字控制单元则具有方程式。特别地，数字控制单元根据输入电压值以方程式产生现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

本发明的另一方面在于提供一种显示器控制装置，以提供大体上恒定的启动电压至一背光模块。

根据本发明的一较佳具体实施例的显示器控制装置包含如前所述的数字式换流器，其包含检测单元以及数字控制单元。该检测单元耦接一电源，用以根据驱动讯号检测该电源的输入电压值。该数字控制单元则耦接该检测单，并且数字控制单元具有对照表，储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率。

特别地，数字控制单元能根据输入电压值查询对照表找出与输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率。进一步，数字控制单元提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

根据本发明的另一较佳具体实施例的显示器控制装置包含如前所述的数字式换流器，其包含检测单元以及数字控制单元。检测单元耦接电源，用以根据驱动讯号检测该电源的输入电压值，而数字控制单元则具有方程式。特别地，数字控制单元根据输入电压值以方程式产生现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

本发明的再一方面在于提供一种显示器控制方法，以提供大体上恒定的启动电压至一背光模块。

根据本发明的一较佳具体实施例的显示器控制方法包含下列步骤：首先，建立对照表，其储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率。接着，根据驱动讯号检测一电源的输入电压值。最后，根据该输入电压值查询对照表找出与该输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率，再提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

根据本发明的另一较佳具体实施例的显示器控制方法包含下列步骤：首先，建立一方程式。随后，根据驱动讯号检测一电源的输入电压值。接着，根据该输入电压值以该方程式产生现行输出工作周率。最后，提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的实施方式对本的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出了现有技术中的显示系统的功能方块图。

图2示出了典型的冷阴极荧光灯管运作电压与时间关系图。

图3表示现有技术中的换流器输入电压与输出启动电压的关系。

图4A示出了根据本发明的一具体实施例的数字式换流器的功能方块图。

图4B示出了根据本发明的一具体实施例的对照表示意图。

图5示出了根据本发明的一具体实施例的数字式换流器的功能方块图。

图6示出了根据本发明的一具体实施例的显示器控制装置的功能方块图。

图7A示出了根据本发明的一具体实施例的显示器控制方法的流程图。

图7B示出了根据本发明的一具体实施例的显示器控制方法的流程图。

图8表示根据本发明的一具体实施例的显示器控制方法所产生的启动电压与输入电压的关系。

附图符号说明

1、40：数字式换流器      10、402：检测单元

12、404：数字控制单元       120、4040：对照表

122、4042：方程式           2、46：电源

3、762：显示器              30：背光模块

4：显示器控制装置           406：模拟/数字转换器

7：显示系统                 70：模拟式换流器

71：模拟控制单元            72：驱动器

74：变压器                  762：发光单元

S50～S56、S60～S66：流程步骤

具体实施方式

本发明提供一种数字式换流器、显示器控制装置及方法，用以提供大体上恒定的启动电压至显示器的背光模块。于实际应用中，该显示器可以是，但不受限于液晶显示器。此外，背光模块可包含冷阴极荧光灯管或发光二极管等发光单元。

请参阅图4A，其示出了根据本发明的一具体实施例的数字式换流器的功能方块图。如图4A所示，本发明的数字式换流器1包含一检测单元10以及一数字控制单元12，并且该数字控制单元12具有对照表(lookup table)120。请一并参见图4B，其示出了根据本发明的一具体实施例的对照表示意图。如图4B所示，对照表120可储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率。

此外，检测单元10耦接电源2，用以根据驱动讯号(例如开机讯号)检测该电源2的输入电压值。数字控制单元12耦接检测单元10以及显示器3的背光模块30，并且数字控制单元12可自检测单元10接收该电源2的输入电压值。进一步，数字控制单元12根据该电源2的输入电压值查询对照表120找出与该输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，并以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率。进一步，数字控制单元12可在预设的启动时间长度中持续提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块30，以维持启动电压的恒定。

于实际应用中，启动时间长度可由设计者或使用者决定，而不受限于任何特定的时间长度。此外，于实际应用中，前述现行输出工作周率与输入电压值为反比关系，换言之，当输入电压值越大时，数字控制单元12便自对照表120中找出越小的预设输出工作周率作为现行输出工作周率。

请参见图5，其示出了根据本发明的另一具体实施例的数字式换流器的功能方块图。如图5所示，本发明的数字式换流器1包含检测单元10以及数字控制单元12，并且该数字控制单元12具有方程式122。于实际应用中，方程式122可根据需求而包含线性关系式例如y＝ax、非线性关系式、微分关系式或者是积分关系式。于本具体实施例中，方程式122包含如下的公式1：

Vout＝Vin×G×N×D    [公式1]

其中，Vout为启动电压值；Vin为输入电压值；G为谐振参数；N为变压器杂比；而D为现行输出工作周率。此外，G以及N可以为固定值。换言的，若要维持Vout的恒定，则输入电压值(Vin)与现行输出工作周率(D)便为反比关系。

如前所述，检测单元10同样耦接电源2，用以根据驱动讯号检测该电源2的输入电压值。数字控制单元12则接收输入电压值，并且根据输入电压值以方程式122产生现行输出工作周率(D)，并且提供具有该现行输出工作周率(D)的启动电压(Vout)至背光模块30，以维持启动电压大体上恒定。

于实际应用中，本发明的数字式换流器可同时包含对照表以及方程式，以相互搭配产生现行输出工作周率，以提供大体上维持恒定的启动电压至背光模块。关于数字式换流器的相关技术可参考美国专利号6,771,029及7,126,288。

请参见图6，其示出了根据本发明的一具体实施例的显示器控制装置的功能方块图。如图6所示，本发明的显示器控制装置4包含数字式换流器40以及电源46。数字式换流器40可包含检测单元402、数字控制单元404以及模拟/数字转换器406，并且数字控制单元404可包含对照表4040以及方程式4042。请注意，如前所述，显示器控制装置4中的数字控制单元404也可能仅包含对照表4040或方程式4042。

其中，模拟/数字转换器406可接收模拟控制讯号，并且将模拟式控制讯号转换为驱动讯号后将驱动讯号传送至检测单元402。检测单元402再根据驱动讯号检测电源46的输入电压值，并且将输入电压值传送至数字控制单元404。接着，数字控制单元404根据该输入电压值查询对照表4040或以方程式4042运算产生现行输出工作周率，并且于一预设时间内持续提供具有该现行输出工作周率的启动电压至显示器3的背光模块30，以维持启动电压大体上恒定。如前所述，于本具体实施例中，现行输出工作周率与输入电压值为反比关系。请注意，数字控制单元404产生现行输出工作周率的相关方式已经于上文中揭示，在此不作赘述。

于实际应用中，本发明的显示器控制装置4还可包含现有技术中的驱动器、变压器以及其它适当的组件。此外，该等组件与本发明的数字式换流器40的连接关系以及作用为本技术领域的技术人员所熟知，在此不作赘述。

于实际应用中，本发明的显示器控制装置可被整合于显示器的背光模块中，或者与显示器的其它组件整合，或单独存在于显示器中。此外，于实际应用中，本发明的显示器控制装置可通过如RS232、USB等接口或其它适当的接口与计算机连接，并且设计人员可通过计算机输入任何想要测试的控制参数至数字控制单元。

请参见图7A，其示出了根据本发明的一具体实施例的显示器控制方法的流程图。该显示器控制方法用以提供启动电压至背光模块。如图7A所示，本发明的显示器控制方法可包含下列步骤：

首先，于步骤S50，建立对照表，其储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率。接着，于步骤S52，根据驱动讯号检测电源的输入电压值。并且于步骤S54，根据输入电压值查询对照表找出与输入电压值匹配的预设输入电压值作为现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为现行输出工作周率。最后，于步骤S56，提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

请再参见图7B，其示出了根据本发明的另一具体实施例的显示器控制方法的流程图。如图7B所示，本发明的显示器控制方法也可以为下列步骤：

首先，于步骤S60，建立方程序。随后，于步骤S62，根据驱动讯号检测电源的输入电压值。接着，于步骤S64，根据该输入电压值以方程式产生现行输出工作周率。最后，于步骤S66，提供具有该现行输出工作周率的启动电压至背光模块，以维持启动电压大体上恒定。

请参见图8，其表示根据本发明的一具体实施例的显示器控制方法所产生的启动电压与输入电压的关系。如图8所示，经由本发明的显示器控制方法所产生的启动电压可在输入电压任意变化的情形下维持大体上恒定(于本具体实施例中，最大启动电压与最小启动电压的差值仅为70V)。

综上所述，相较于现有技术，根据本发明的数字式换流器具有高度的设计弹性，可依据不同的需求调整对照表或方程式的内容，并且可借着与计算机联机进行参数的增减或修改。并且，本发明的数字式换流器可适应多变的输入电压，并且提供大体上恒定的启动电压至背光模块，维持显示器的稳定性，并延长背光模块的使用寿命。此外，根据本发明的数字式换流器、显示器控制装置及方法可节省被动组件的使用数量，有效降低设计的复杂度以及制造的工时与成本。

藉由以上具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的具体实施例来对本发明的方面加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的方面内。

Claims (20)

1.一种数字式换流器，用以提供一启动电压至一背光模块，该数字式换流器包含：

一检测单元，耦接一电源，用以根据一驱动讯号检测该电源的一输入电压值；以及

一数字控制单元，耦接该检测单元，该数字控制单元具有一对照表，储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率；

其中该数字控制单元能根据该输入电压值查询该对照表找出与该输入电压值匹配的预设输入电压值作为一现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为一现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

2.如权利要求1所述的数字式换流器，进一步包含：

一模拟/数字转换器，用以接收一模拟控制讯号，将该模拟控制讯号转换为该驱动讯号，并且将该驱动讯号传送至该检测单元。

3.如权利要求1所述的数字式换流器，其中该背光模块包含一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

4.如权利要求1所述的数字式换流器，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

5.一种显示器控制装置，用以提供一启动电压至一背光模块，该显示器控制装置包含：

一数字式换流器，包含：

一检测单元，耦接一电源，用以根据一驱动讯号检测该电源的一输入电压值；以及

一数字控制单元，耦接该检测单元，该数字控制单元具有一对照表，储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率；

其中该数字控制单元根据该输入电压值查询该对照表找出与该输入电压值匹配的预设输入电压值作为一现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为一现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

6.如权利要求5所述的显示器控制装置，进一步包含：

一模拟/数字转换器，用以接收一模拟控制讯号，将该模拟控制讯号转换为该驱动讯号，并且将该驱动讯号传送至该检测单元。

7.如权利要求5所述的显示器控制装置，其中该背光模块包含一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

8.如权利要求5所述的显示器控制装置，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

9.一种显示器控制方法，用以提供一启动电压至一背光模块，该显示器控制方法包含下列步骤：

建立一对照表，其储存多个预设输入电压值以及分别对应该等预设输入电压值的多个预设输出工作周率；

根据一驱动讯号检测一电源的一输入电压值；以及

根据该输入电压值查询该对照表找出与该输入电压值匹配的预设输入电压值作为一现行电压值，并且以对应于该现行电压值的预设输出工作周率作为一现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

10.如权利要求9所述的显示器控制方法，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

11.一种数字式换流器，用以提供一启动电压至一背光模块，该数字式换流器包含：

一检测单元，耦接一电源，用以根据一驱动讯号检测该电源的一输入电压值；以及

一数字控制单元，具有一方程式；

其中该数字控制单元根据该输入电压值以该方程式产生一现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

12.如权利要求11所述的数字式换流器，进一步包含：

一模拟/数字转换器，用以接收一模拟控制讯号，将该模拟控制讯号转换为该驱动讯号，并且将该驱动讯号传送至该检测单元。

13.如权利要求11所述的数字式换流器，其中该背光模块包含一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

14.如权利要求11所述的数字式换流器，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

15.一种显示器控制装置，用以提供一启动电压至一背光模块，该显示器控制装置包含：

一数字式换流器，包含：

一检测单元，耦接一电源，用以根据一驱动讯号检测该电源的一输入电压值；以及

一数字控制单元，该数字控制单元具有一方程式；

其中该数字控制单元根据该输入电压值以该方程式产生一现行输出工作周率，并且提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

16.如权利要求15所述的显示器控制装置，进一步包含：

一模拟/数字转换器，用以接收一模拟控制讯号，将该模拟控制讯号转换为该驱动讯号，并且将该驱动讯号传送至该检测单元。

17.如权利要求15所述的显示器控制装置，其中该背光模块包含一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

18.如权利要求15所述的显示器控制装置，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

19.一种显示器控制方法，用以提供一启动电压至一背光模块，该显示器控制方法包含下列步骤：

建立一方程式；

根据一驱动讯号检测一电源的一输入电压值；

根据该输入电压值以该方程式产生一现行输出工作周率；以及

提供具有该现行输出工作周率的该启动电压至该背光模块，以维持该启动电压大体上恒定。

20.如权利要求19所述的显示器控制方法，其中该现行输出工作周率与该输入电压值为反比关系。

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