CN101600285B - 液晶显示器、背光模块及其驱动方法 - Google Patents

液晶显示器、背光模块及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液晶显示器、背光模块及其驱动方法。为了提供背光模块开路保护，首先依据流经光源的电流来产生准开路电压，若背光模块接收到对应于高对比模式的模式信号，将补偿电压加入准开路电压以产生参考电压，若参考电压大于回授自光源输入端的回授电压，输出驱动电压至光源。通过本发明，可避免开路保护电路的误动作。

Description

液晶显示器、背光模块及其驱动方法
技术领域
本发明相关于一种液晶显示器、背光模块及其驱动方法，尤指一种提供动态开路保护的液晶显示器、背光模块及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有外型轻薄、低耗电以及无辐射污染等特性，已被广泛地应用在信息产品上。为调整液晶显示器的亮度和对比，现有技术为控制液晶显示器的背光模块中光源的驱动电压或电流。高阶显示器更利用动态对比(dynamic contrast ratio，DCR)技术来大幅提高液晶显示器的对比度值，例如从500∶1提升至50000∶1。动态对比技术是由影像处理系统侦测输入信号的画面明暗度，进而动态地调整背光模块的亮度，不仅能改善在显示黑暗画面时的漏光问题，更大幅增加亮暗影像之间的对比度，让影像表现出更加丰富的层次感。
请参考图1，图1为现有技术中一提供固定式开路保护的背光模块100的功能方块图。背光模块100包含：光源150、用以驱动光源150的变压器(transformer)110、电源控制电路(inverter controller)120和开路保护电路(open lamp protection circuit)130。光源150可包含并联的灯管LAMP1～LAMPN，其输入端耦接于变压器110以接收驱动电压。光源150的输入端的电位由回授电压VFB来表示，而每一灯管的亮度分别相关于灯管电流IL1～ILN之值。开路保护电路130耦接于光源150的输出端，可依据灯管电流IL1～ILN来产生一准开路电压VOP。电源控制电路120包含两输入端，分别耦接于光源150的输入端和开路保护电路130，可比较回授电压VFB和准开路电压VOP的电压准位并依此产生电源控制信号SCT。当光源150的灯管正常运作、显示器1在中/低对比模式时，回授电压VFB(例如：0.9V)会小于准开路电压VOP(例如：1.5V)。此时，电源控制电路120输出电源控制信号SCT至变压器110，变压器110输出驱动电压以驱动光源。若光源150的灯管发生开路故障，回授电压VFB会高于准开路电压VOP。此时，电源控制电路120不输出电源控制信号SCT以关闭变压器110，进而关闭背光模块100。当启动显示器1的动态对比(高对比)功能时，为了表现出更多程度的亮度值，灯管电流IL1～ILN、光源150的回授电压VFB、开路保护电路130的准开路电压VOP会降低。举例来说，回授电压VFB降至0.7V、准开路电压VOP降至0.2V。此时，光源150被判断为开路(因VFB＞VOP)而关闭变压器110，如此会影响液晶显示器1的运作。
请参考图2，图2为现有技术中一无开路保护的背光模块200的功能方块图。背光模块200包含：光源250、用以驱动光源250的变压器210和电源控制电路220。光源250可包含并联的灯管LAMP1～LAMPN，光源250的输入端的电位由回授电压VFB来表示，而每一灯管的亮度分别相关于灯管电流IL1～ILN之值。电源控制电路220包含两输入端，分别依据固定电压VCC和回授电压VFB来产生电源控制信号SCT。现有技术的背光模块200并未提供开路保护，故显示器2可应用极小的灯管电流IL1～IL1以提供高对比模式所需的更多亮度值而不会发生开路误判。然而，若光源250的灯管发生开路故障，背光模块200并无法被关闭，此时变压器210会持续输出高压，因此容易产生电弧(arcing)现象，影响液晶显示器2的安全性。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种提供动态开路保护的背光模块，其包含光源、变压器、开路保护电路、动态补偿电路及电源控制电路。该光源具有输入端及输出端；该变压器依据电源控制信号以输出驱动电压至该光源的该输入端；该开路保护电路耦接于该光源的该输出端，且依据流经该光源的电流以提供准开路电压；该动态补偿电路耦接于该开路保护电路，且依据模式信号补偿该准开路电压以提供参考电压；该电源控制电路耦接于该光源、该动态补偿电路及该变压器，且包含第一输入端、第二输入端及输出端，该第一输入端耦接于该光源的该输入端以接收回授电压，该第二输入端耦接于该动态补偿电路以接收该参考电压，该电源控制电路的该输出端耦接于该变压器，且当该回授电压小于该参考电压时输出该电源控制信号至该变压器；当该模式信号为高准位以对应于高对比模式时，该动态补偿电路提供补偿电压，此时输出的该参考电压其值为该准开路电压与该补偿电压之和，其中该补偿电压用以使在该高对比模式中该参考电压大于该回授电压，使得该电源控制电路输出该电源控制信号至该变压器，该变压器输出该驱动电压以驱动该光源；当该模式信号为低准位以对应于中/低对比模式时，该动态补偿电路此时输出的该参考电压其值为该准开路电压，若该参考电压低于该回授电压，此时该变压器停止输出该驱动电压。
本发明还提供一种提供动态开路保护的液晶显示器，其包含信号产生器和背光模块。该信号产生器用来提供模式信号，该背光模块接收该模式信号。该背光模块包含光源、变压器、开路保护电路、动态补偿电路及电源控制电路。该光源具有输入端及输出端；该变压器依据电源控制信号以输出驱动电压至该光源的该输入端；该开路保护电路耦接于该光源的该输出端，且依据流经该光源的电流以提供准开路电压；该动态补偿电路耦接于该开路保护电路，且依据该模式信号补偿该准开路电压以提供参考电压；该电源控制电路耦接于该光源、该动态补偿电路及该变压器，且包含第一输入端、第二输入端及输出端，该第一输入端耦接于该光源的该输入端以接收回授电压，该第二输入端耦接于该动态补偿电路以接收该参考电压，该电源控制电路的该输出端耦接于该变压器，且当该回授电压小于该参考电压时输出该电源控制信号至该变压器；当该模式信号为高准位以对应于高对比模式时，该动态补偿电路提供补偿电压，此时输出的该参考电压其值为该准开路电压与该补偿电压之和，其中该补偿电压用以使在该高对比模式中该参考电压大于该回授电压，使得该电源控制电路输出该电源控制信号至该变压器，该变压器输出该驱动电压以驱动该光源；当该模式信号为低准位以对应于中/低对比模式时，该动态补偿电路此时输出的该参考电压其值为该准开路电压，若该参考电压低于该回授电压，此时该变压器停止输出该驱动电压。
本发明另提供一种提供动态开路保护的背光模块的驱动方法，用来驱动该背光模块中的光源，该方法包含以下步骤。依据流经该光源的电流来产生准开路电压；若接收到对应于高对比模式的模式信号，将补偿电压加入该准开路电压以产生参考电压；若接收到对应于低对比模式的该模式信号，直接输出该准开路电压以提供该参考电压；以及若该参考电压大于回授自该光源的输入端的回授电压，输出驱动电压至该光源；若该参考电压小于该回授电压，不输出该驱动电压至该光源。
通过本发明，既能避免开路保护电路的误动作，又不会因为开路误判而不适当地关闭变压器。
附图说明
图1为现有技术中一提供固定式开路保护的背光模块的功能方块图。
图2为现有技术中一无开路保护的背光模块的功能方块图。
图3为本发明一液晶显示器的功能方块图。
图4为本发明一实施例中动态补偿电路的示意图。
图5为本发明一实施例提供背光模块开路保护的方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参考图3，图3为本发明一液晶显示器3的功能方块图。液晶显示器3包含提供动态开路保护的背光模块300和信号产生器360。背光模块300包含光源350、用以驱动光源350的变压器310、电源控制电路320、开路保护电路330和动态补偿电路(dynamic compensation circuit)340。光源350可包含并联的灯管LAMP1～LAMPN，光源350的输入端的电位由回授电压VFB来表示，而每一灯管的亮度分别相关于灯管电流IL1～ILN之值。开路保护电路330耦接于光源350的输出端，可依据灯管电流IL1～ILN来产生准开路电压VOP。动态补偿电路340可依据准开路电压VOP和信号产生器360输出的模式信号SMODE来输出参考电压VREF。当模式信号SMODE为高准位以对应于高对比模式时，动态补偿电路340会提供补偿电压ΔV，此时输出的参考电压VREF其值为准开路电压VOP与补偿电压ΔV之和(VOP+ΔV)；当模式信号SMODE为低准位以对应于中/低对比模式时，动态补偿电路340不会对准开路电压VOP作补偿，此时输出的参考电压VREF其值为准开路电压VOP。本发明的动态补偿电路340可利用分压串接电阻或其它电路来提供补偿电压ΔV。电源控制电路320包含第一输入端、第二输入端，分别耦接于光源350的输入端和动态补偿电路340，可比较回授电压VFB和参考电压VREF的电压准位并依此产生电源控制信号SCT。
当液晶显示器3在中/低对比模式下运作时，模式信号SMODE为低准位，参考电压VREF之值为准开路电压VOP，且高于回授电压VFB，因此变压器310会持续输出驱动电压；若光源350的灯管发生开路故障，参考电压VREF会低于回授电压VFB，此时变压器310会停止输出驱动电压，进而关闭背光模块300。
另一方面，当液晶显示器3在高对比模式(模式信号SMODE为高准位)运作时，回授电压VFB会略为下降，过小的灯管电流IL1～ILN仍可能造成极低的准开路电压VOP，因此此时本发明会提供补偿电压ΔV以加大参考电压VREF(也即VOP+ΔV)，避免开路误判。举例来说，当液晶显示器3从中/低对比模式切换到高对比模式时，假设回授电压VFB会从0.9V下降至0.7V、准开路电压VOP从1.5V降至0.2V，此时动态补偿电路340提供大于0.5V的补偿电压ΔV，以确保在高对比模式中参考电压VREF大于回授电压VFB的条件成立，使电源控制电路320输出电源控制信号SCT至变压器310，变压器310输出驱动电压以驱动光源350、避免开路误判。
请参考图4，图4为本发明一实施例中动态补偿电路340的示意图。在图4的实施例中，动态补偿电路340包含节点N1～N3、二极管D以及电阻R1、R1’、R2。动态补偿电路340于节点N1接收模式信号SMODE，并于节点N3接收准开路电压VOP以及输出参考电压VREF。当液晶显示器3在中/低对比模式下运作时，模式信号SMODE具低电位，此时节点N2和N3之间的压差不足以导通二极管D，逆偏的二极管D可视为开路，因此参考电压VREF之值等于准开路电压VOP之值(也即ΔV＝0)。当液晶显示器3在高对比模式下运作时，模式信号SMODE具高电位，此时节点N2和N3之间的压差足以导通二极管D，顺偏的二极管D可提供补偿电压ΔV，因此参考电压VREF之值等于准开路电压VOP和补偿电压ΔV之加总。图4所示仅为本发明动态补偿电路340的一实施例，并不限定本发明的保护范围。
请参考图5，图5为本发明一实施例提供背光模块开路保护的方法500的流程图，提供背光模块开路保护之方法500包含下列步骤：
步骤502：开路保护电路330依据流经光源350的电流来产生准开路电压VOP；若动态补偿电路340接收到信号产生器360传来的对应于高对比模式的模式信号SMODE，执行步骤504；若动态补偿电路340接收到信号产生器360传来的对应于低对比模式的模式信号SMODE，执行步骤506；
步骤504：动态补偿电路340将补偿电压ΔV加入准开路电压VOP以产生参考电压VREF，跳至步骤508；
步骤506：动态补偿电路340直接输出准开路电压VOP以提供参考电压VREF；
步骤508：若参考电压VREF大于回授电压VFB，电源控制电路320提供电源控制信号SCT给变压器310；
步骤510：当变压器310接收到电源控制信号SCT，变压器310会输出驱动电压至光源350以驱动光源350。
在图5实施例的步骤508中，若灯管发生开路故障、参考电压VREF小于回授电压VFB时，电源控制电路320便不会提供电源控制信号SCT给变压器310，而在步骤510中，由于变压器310不会接收到电源控制信号SCT，变压器310便不会输出驱动电压至光源350来驱动光源350，因此可保护光源350。
综上所述，当液晶显示器3在高对比模式下运作时，灯管电流IL1～ILN的最小值会降低以提供更多亮度值，此时本发明的背光模块300会透过动态补偿电路340来提供较大的参考电压VREF(也即VOP+ΔV)，因此能避免开路保护电路330的误动作，不会因为开路误判而不适当地关闭变压器310。当液晶显示器3在中/低对比模式下运作时，本发明的背光模块300也能提供开路保护，在光源350的灯管发生开路故障时关闭背光模块300，避免因变压器310持续输出高压而产生电弧现象。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种提供动态开路保护的背光模块，其特征在于包含：
光源，具有输入端及输出端；
变压器，依据电源控制信号以输出驱动电压至该光源的输入端；
开路保护电路，耦接于该光源的输出端，该开路保护电路依据流经该光源的电流以提供准开路电压；
动态补偿电路，耦接于该开路保护电路，该动态补偿电路依据模式信号补偿该准开路电压以提供参考电压；以及
电源控制电路，耦接于该光源、该动态补偿电路及该变压器，该电源控制电路包含：
第一输入端，耦接于该光源的输入端以接收回授电压；
第二输入端，耦接于该动态补偿电路以接收该参考电压；以及
输出端，耦接于该变压器，且当该回授电压小于该参考电压时输出该电源控制信号至该变压器；
当该模式信号为高准位以对应于高对比模式时，该动态补偿电路提供补偿电压，此时输出的该参考电压其值为该准开路电压与该补偿电压之和，其中该补偿电压用以使在该高对比模式中该参考电压大于该回授电压，使得该电源控制电路输出该电源控制信号至该变压器，该变压器输出该驱动电压以驱动该光源；
当该模式信号为低准位以对应于中/低对比模式时，该动态补偿电路此时输出的该参考电压其值为该准开路电压，若该参考电压低于该回授电压，此时该变压器停止输出该驱动电压。
2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于该动态补偿电路包含：
第一节点，用来接收该模式信号；
第二节点，连接接地电位；
第三节点，用来接收该准开路电压并提供该参考电压；
第一电阻，耦接于该第一节点和该第二节点之间；
第二电阻，耦接于该第二节点和该接地电位之间；以及
二极管，其阳极耦接于该第二节点，而其阴极耦接于该第三节点。
3.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于：该光源包含复数个并联灯管。
4.一种提供动态开路保护的液晶显示器，其特征在于包含：
信号产生器，用来提供模式信号；以及
背光模块，接收该模式信号，该背光模块包含：
光源，其包含输入端和输出端；
变压器，依据电源控制信号以输出驱动电压至该光源的输入端；
开路保护电路，耦接于该光源的输出端，该开路保护电路依据流经该光源的电流以提供准开路电压；
动态补偿电路，耦接于该开路保护电路，该动态补偿电路依据该模式信号补偿该准开路电压以提供参考电压；以及
电源控制电路，耦接于该光源、该动态补偿电路及该变压器，该电源控制电路包含：
第一输入端，耦接于该光源的输入端以接收回授电压；
第二输入端，耦接于该动态补偿电路以接收该参考电压；
输出端，耦接于该变压器，且当该回授电压小于该参考电压时输出该电源控制信号至该变压器；
当该模式信号为高准位以对应于高对比模式时，该动态补偿电路提供补偿电压，此时输出的该参考电压其值为该准开路电压与该补偿电压之和，其中该补偿电压用以使在该高对比模式中该参考电压大于该回授电压，使得该电源控制电路输出该电源控制信号至该变压器，该变压器输出该驱动电压以驱动该光源；
当该模式信号为低准位以对应于中/低对比模式时，该动态补偿电路此时输出的该参考电压其值为该准开路电压，若该参考电压低于该回授电压，此时该变压器停止输出该驱动电压。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于该动态补偿电路包含：
第一节点，用来接收该模式信号；
第二节点，连接接地电位；
第三节点，用来接收该准开路电压并提供该参考电压；
第一电阻，耦接于该第一节点和该第二节点之间；
第二电阻，耦接于该第二节点和接地电位之间；以及
二极管，其阳极耦接于该第二节点，而其阴极耦接于该第三节点。
6.如权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于：该光源包含复数个并联灯管。
7.一种提供动态开路保护的背光模块的驱动方法，用来驱动该背光模块中的光源，其特征在于该方法包含：
依据流经该光源的电流来产生准开路电压；
若接收到对应于高对比模式的模式信号，将补偿电压加入该准开路电压以产生参考电压；若接收到对应于低对比模式的该模式信号，直接输出该准开路电压以提供该参考电压；以及
若该参考电压大于回授自该光源的输入端的回授电压，输出驱动电压至该光源；若该参考电压小于该回授电压，不输出该驱动电压至该光源。
8.如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于另包含：若该参考电压大于该回授电压，提供电源控制信号以输出该驱动电压至该光源。
9.如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于：该模式信号对应于动态对比模式。
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