CN101819341B - 具过热保护功能之液晶显示器与其保护方法 - Google Patents

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本发明提出一种具备过热保护装置的液晶显示器及其保护方法，当温度传感器监测到LED背光模块温度过高有可能导致损坏时，过热保护装置则降低LED背光源的亮度，从而降低LCD内的温度。

Description

具过热保护功能之液晶显示器与其保护方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，尤其是关于具备过热保护功能的液晶显示器。
背景技术
使用发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)做为液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)背光源已渐为趋势。在一般使用情况下，即便LED的发光效率仅15％~25％即已足够，除了能提供较为经济的的电力损耗，亦无散热问题。
但是在某些高亮度的需求上，必须使用到较多的LED芯片与较高的LED发光效率；大量的热因而产生。
参照图1，现有技术上LED背光源的散热处理方式为利用一宽幅铝板或热管(heat pipe)，直接或间接透过散热膏、散热胶带与LED灯条(light bar)的支撑架相互接触，以便将LED背光模块所产生的高热直接或透过热垫(thermal pad)导出至LCD的外壳金属。
然而，在某些使用环境下(例如军工规或车规)，除了本身LED的高热之外，LCD必须在高温的环境下操作，上述散热装置无法提供足够的散热效率。其结果可能导致液晶液化，或者光学膜因高温而翘曲变形，产生显示器亮度不均匀、形成各种痕迹之现象，即所谓MURA瑕疵(MURA defect)。
发明内容
本发明提出一种具过热保护功能之液晶显示器(LCD)以及应用该LCD之计算机系统。该LCD包括显示影像的液晶显示面板、提供光源至液晶显示面板的发光二极管(LED)背光模块、控制LED背光模块亮度的辉度控制模块及进行保护机制的过热保护装置；其中过热保护装置还包含一个过热处理模块和至少一个温度传感器，当监测温度超过一预设的保护温度时，过热处理模块藉由辉度控制模块调降LED背光源亮度，进而达到降温保护LCD。
本发明另提出一种保护液晶显示器免于过热损坏的方法，当侦测到背光模块的温度过高时，启动保护机制以降低LED背光源的亮度，进而保护LCD免于热损坏。
附图说明
图1为LED背光模块藉由铝板散热的示意图。
图2为取得LED背光模块临界温度的实验示意图。
图3为具备过热保护装置的LCD系统示意图。
图4为具备过热保护装置的另一LCD系统示意图。
图5为使用具备过热保护装置之LCD的计算机系统示意图。
图6为液晶显示器的过热保护方法流程图。
图7为液晶显示器的过热保护方法另一实施例之流程图。
具体实施方式
在液晶显示器(LCD)的背光模块中，以产生光源之LED灯组242、增进光学特性之光学膜244(例如增亮膜、偏光膜、扩散膜叺鹊？及负责将光线从LED灯组导向面板之导光板246的热损坏对整个LCD的影响最为显着，例如液晶液化或光学膜翘曲变形而导致的MURA现象。所以必须先行得知分别造成LED灯组242、光学膜244及导光板246损坏的临界温度。
图2为取得LED背光模块临界温度的实验示意图。首先于一个热炉(thermal chamber)200内，置入LED背光LCD 20，包括液晶显示面板22以及背光模块24，其中于背光模块24内含LED灯组242、导光板244入光处及光学膜246。将LED灯组242的驱动电流调高至最大允许输出电流，再于LED灯组242、导光板244入光处及光学膜246分别设置温度传感器262、264、266，在热炉200升温的过程中由一温度记录器26记录三者的温度，并于LED灯组242或导光板244入光处或光学膜246其中之一到达过热损坏的临界温度时，将LED灯组242、导光板244入光处及光学膜246的当时温度Tl、Tp、Tf设定成三者个别对应的保护温度。其中一个更为安全的方法是，将该些保护温度设定为损坏时温度减去一安全值。背光模块20之过热损坏与否，可藉由液晶显示器之误动作(malfunction)或MURA瑕疵的产生加以判定。本发明之保护温度可为液晶显示器产生MURA瑕疵时，LED灯组、导光板及光学膜之当时温度Tl、Tp、Tf，或进一步减去一安全值。所谓Mura瑕疵意指在同一光源且相同底色之画面下，在显示器面板上呈现之光源或亮度不均现象，并且Mura瑕疵与周围背景具低对比度。
除了LED灯组242、导光板244入光处及光学膜246之外，也可额外同时量测第4个量测点，当LED灯组242或导光板244入光处或光学膜246其中之一到达可能损坏的临界温度时，除了纪录Tl、Tp、Tf之外，也同时记录该第4量测点的温度，并设之为其保护温度；此保护温度亦可为损害时温度减去前述安全值。
图3为具备过热保护装置的LCD系统示意图。LCD系统300内包括一个液晶显示面板32、背光模块34、辉度控制模块380及过热保护装置36。其中背光模块34内含有LED灯组342、导光板344及光学膜346。而辉度控制模块380藉由控制电源模块382来控制LED灯组342的发光亮度。过热保护装置则包括至少一个温度传感器366监测背光模块34的温度，该温度传感器366可放置在LED灯组342、导光板344入光处、光学膜346或于先前实验中已记录的第4量测点上；温度传感器366之位置视需要而定，本发明不予以限定。于图3中，仅以设置一个温度传感器366于光学膜346为例，当光学膜346的监测温度高于其保护温度Tf时(也就是LED灯组342、导光板344或光学膜346其中之一已达其可能损坏的临界温度时)，即通知耦接的过热处理模块384，进行散热机制。过热处理模块384将驱动辉度控制模块380，调降背光模块34的光源亮度，减少热流，以达到保护目的。而调降背光模块34光源亮度的方式可透过将电源模块382输入给LED灯组342的电流降低，或者是控制电源模块382内的脉冲宽度调变电路(pulsewidth modulation，PWM)以减少该电源模块382至该背光模块34的电压，从而调低背光模块34的光源亮度。
于另一实施例中，如图4所示，可将复数个温度传感器366~368分别用以量测光学膜346、导光板344及LED灯组342之温度。当光学膜346、导光板344及LED灯组342中任一者之温度(TLED、TPLATE或TFILM)到达前述临界温度时，亦即TLED＞Tl、TPLATE＞Tp或TFILM＞Tf时，即通知耦接的过热处理模块384，进行散热机制。过热处理模块384将驱动辉度控制模块380，调降背光模块34的光源亮度，减少热流，以达到保护目的。而调降背光模块34光源亮度的方式则例如可与图3A图所述者相同。
如图5所示，本发明还提出一种计算机系统，可使用上述具备过热保护装置之液晶显示器；其中液晶显示器40即为第3图中的液晶显示器300。主要电路49除了维持计算机系统400的运作之外，还传送讯号以驱动液晶显示面板42，过热保护装置46监测LED背光模块44的温度，当其温度高于保护温度时，即通知辉度控制模块480，透过改变电源模块482的输出以调降LED背光模块44的亮度，进而降低温度。其中辉度控制模块480可设置于液晶显示器40内亦可视需要而置于主要电路49内；例如，辉度控制模块480可由一液晶显示芯片所实现。
本发明所提出之液晶显示器的过热保护方法以图6示之。首先必须监测LED背光模块的温度(S502)，与保护温度(可由图2的揭露得知)比较之。判断监测温度是否比保护温度高(S504)，倘若为是，则控制电源模块以减少输出(藉由控制其内的PWM或者直接降低电源模块输出电流的方式)(S506)；倘若为否，则继续监测LED背光模块的温度。
上述的温度传感器可为接触式(例如热电耦)或非接触式(例如红外线传感器、热流传感器)。而本发明之具备过热保护装置的液晶显示器亦可直接应用于任何计算机系统上(例如携带型计算机、桌上型计算机…等等)，即该液晶显示器系受该计算机系统控制而显示影像。例如，在一笔记型计算机中，上述温度传感器可提供温度感测值至计算机系统之桥接芯片(南桥、北桥或整合型桥接芯片)或嵌入式控制器(内建键盘控制器与其它控制模块)；桥接芯片或嵌入式控制器皆可实现本发明上述之过热处理模块。
本发明所提出之液晶显示器的过热保护方法之另一实施例，以图7示之。首先必须监测LED背光模块中之LED灯组、导光板及光学膜的温度(S602)，例如取得温度TLED、TPLATE及TFILM。接着，将LED灯组、导光板及光学膜的温度(TLED、TPLATE及TFILM)分别与保护温度Tl、Tp及Tf(可由图2的揭露得知)比较之，以判断TLED、TPLATE或TFILM是否有任一温度到达对应之保护温度，亦即判定是否有TLED＞Tl、TPLATE＞Tp或TFILM＞Tf任一条件成立者(步骤S604)。倘若为是，则控制电源模块以减少输出(藉由控制其内的PWM或者直接降低电源模块输出电流的方式)(S606)；倘若为否，则继续监测温度TLED、TPLATE及TFILM。

Claims (7)

1.一种具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，包括：
一液晶显示面板，用以显示影像；
一发光二极管背光模块，用以提供一光源至该液晶显示面板，该发光二极管背光模块包括一发光二极管灯组、一光学膜及一导光板；
一辉度控制模块，用以控制该发光二极管背光模块之光源亮度；以及
一过热保护装置，包括：
至少一个温度传感器，用以量测该光学膜或该导光板的温度；以及
一过热处理模块，耦接该温度传感器，当该温度传感器的监测温度高于一保护温度时，该过热处理模块驱动该辉度控制模块，调降该发光二极管背光模块之光源亮度，以保护该液晶显示器。
2.如权利要求1所述之具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，该过热处理模块，分别耦接该温度传感器，当该温度传感器监测到该导光板或该光学膜温度高于分别对应的一保护温度时，该过热处理模块驱动该辉度控制模块，调降该发光二极管背光模块之光源亮度，以保护该液晶显示器。
3.如权利要求1所述的具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，该保护温度为该发光二极管背光模块过热损坏时之温度，或为该发光二极管背光模块过热损坏时之温度减去一安全值，或为该液晶显示器产生MURA瑕疵时之温度减去一安全值。
4.如权利要求1所述的具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，更包括一电源模块，提供电源给该发光二极管背光模块；其中该辉度控制模块控制该电源模块减少该电源输出之电流，以降低该发光二极管背光模块之光源亮度。
5.如权利要求4所述的具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，该电源模块包括一脉冲宽度调变电路，该辉度控制模块藉由控制该脉冲宽度调变电路而改变该电源模块之输出，以降低该发光二极管背光模块之光源亮度。
6.如权利要求1所述之具过热保护功能之液晶显示器，其特征是，该液晶显示器受一计算机系统之控制以显示影像。
7.一种液晶显示器之过热保护方法，其特征是，该液晶显示器包括一液晶显示面板、一发光二极管背光模块，该背光模块包括一发光二极管灯组、一导光板及一光学膜，该过热保护方法包括：
监测该导光板或该光学膜之温度，并分别与对应的一保护温度比较；
当该导光板或该光学膜之温度高于该保护温度时，降低该发光二极管背光模块之光源亮度，以保护该液晶显示器。
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