CN101907803B - 侦测灯管异常的背光模块以及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种侦测灯管异常的背光模块以及液晶显示器，所述液晶显示器设置电压计算器，用于侦测灯管端的电压，以监控灯管状况。由于灯管在正常与异常状况发生时，灯管端电压将会有变化，因此保护电路在侦测出若干灯管端的电压信号后，经过电压计算器后，将计算出的电压值做为回授信号藉以判断灯管是否有异常的状况发生，当灯管有异常状况发生时，保护电路将送出电压讯号至脉冲宽度调制器，以启动保护功能。本发明的保护电路由于取样灯管端的电压讯号以得到保护信号，再利用电压计算器计算以得到控制信号，因此取出保护信号的电压准位较不易受调光及温度影响。

Description

侦测灯管异常的背光模块以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种背光模块和液晶显示器，尤指一种可侦测灯管异常的背光模块和液晶显示器。
背景技术
功能先进的显示器渐成为现今消费电子产品的重要特色，其中液晶显示器已经逐渐成为各种电子设备如行动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记型计算机屏幕所广泛应用具有高分辨率彩色屏幕的显示器。
液晶显示器(TFT-LCD)多数皆采用冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)做为背光源，此一冷阴极荧光灯管需经一高频电压源进行驱动点亮，灯管内部惰性气体因高电压冲击而产生光弧，以提供充足光源供液晶显示器显像使用。随着面板尺寸日益增大，背光模块所需要的灯管数量和灯管长度也随之增加，所需的点亮电压亦相对性的增高。由于此类灯管平行配置于背光模块机构的内部，故灯管点亮后与背光模块间的漏电流将随着灯管长度增长与灯管操作电压提升而相对增大。
目前冷阴极灯管的驱动器设计常采用单端高电压的驱动方式，也就是采用单一驱动器输出一高频电压，并单端施加于冷阴极荧光灯管的单一端点上，而灯管的另一端为接地，或浮接，故灯管两端的电压将呈现高压端与低压端两种状态。当驱动灯管的驱动电压越高时，其漏电流量几乎呈非线性且倍率增大，驱动电压太高对灯管而言漏电流相对越大。而且灯管低压端的电流量会随着距离高压端越远而衰减，如此一来液晶显示器的显示画面会产生亮度不均与画面影像明暗不协调等问题。
因此，传统驱动器会利用变压器的一次侧(primary wind)串联以平衡电流输出至灯管的电流，但利用变压器的方式做为电流平衡的方式需要较大的印刷电路板空间且设计成本较高。因此利用在灯管前串联稳压电容(ballastcapacitor)做为电流平衡的方式也开始加以运用在驱动器的设计中，此种设计方式由于设计简单，价格便宜，因此可降低背光设计成本，此方式的设计大都使用单一变压器驱动所有灯管，再由稳压电容做为灯管电流平衡装置，但此方式最大的风险即在于当灯管发生断裂或稳压电容发生损坏(crack/poorsolder)的状况时，并无法使保护电路确实的动作，而潜藏潜在的危险。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种侦测灯管异常的液晶显示器，用以侦测灯管或是稳压电容发生问题时，可以实时启动保护功能。
本发明提供一种液晶显示器，其包括液晶显示面板、灯管、驱动器、第一变压器、第二变压器、第一侦测电路、第二侦测电路和比较器。所述液晶显示面板用来显示影像。所述灯管包含一第一端以及一第二端。所述驱动器的输入端电性连接外接电源，用来依据一控制信号将所述外接电源转换成一供应电压。所述第一变压器电性连接于所述灯管的第一端，用来转换供应电压为一第一驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第一端。所述第二变压器电性连接于所述灯管的第二端，用来转换所述供应电压为一第二驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第二端。所述第一侦测电路直接电性连接于所述灯管的第一端，用来侦测所述灯管的第一端的电压。第二侦测电路直接电性连接于所述灯管的第二端，用来侦测所述灯管的第二端的电压。所述比较器电性连接所述第一侦测电路和所述第二侦测电路，用来比较所述第一和第二侦测电路所侦测的电压的差异以产生一保护信号，其中当所述灯管断路时，所述保护信号的振幅会超过预定值，所述保护信号的振幅会使所述驱动器调整所述供应电压的变化。
本发明又提供一种背光模块，所述背光模块包含若干个灯管、驱动器、第一变压器、第二变压器、第一侦测电路、第二侦测电路和比较器。所述灯管包含一第一端以及一第二端。所述驱动器的输入端电性连接外接电源，用来依据一控制信号将所述外接电源转换成一供应电压。所述第一变压器电性连接于所述灯管的第一端，用来转换供应电压为一第一驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第一端。所述第二变压器电性连接于所述灯管的第二端，用来转换所述供应电压为一第二驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第二端。所述第一侦测电路直接电性连接于所述灯管的第一端，用来侦测所述灯管的第一端的电压。第二侦测电路直接电性连接于所述灯管的第二端，用来侦测所述灯管的第二端的电压。所述比较器电性连接所述第一侦测电路和所述第二侦测电路，用来比较所述第一和第二侦测电路所侦测的电压的差异以产生一保护信号，其中当所述灯管断路时，所述保护信号的振幅会超过预定值，所述保护信号的振幅会使所述驱动器调整所述供应电压的变化。
依据本发明，所述若干个灯管是冷阴极荧光灯(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)。
依据本发明，所述第一驱动电压信号与所述第二驱动电压信号的相位相差180度。
依据本发明，所述电压计算器包含一脉冲宽度调制器，电性连接于所述比较器，用来依据所述保护信号的振幅产生不同占空比的所述控制信号。
本发明为侦测灯管端的电压，以监控灯管状况。由于灯管或是稳压电容发生异常状况时，灯管端电压将会有大幅度的变化，因此比较器在比较出灯管端的电压差异，并经过电压计算器依据计算出的控制信号的电压值藉以判断灯管是否有异常的状况发生。当灯管有异常状况发生时，保护电路将送出电压讯号至电压计算器，以启动保护功能。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示本发明液晶显示器的示意图。
图2是本发明另一实施例的液晶显示器的示意图。
图3绘示本发明的灯管于驱动时，正常与异常时的电压变化图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，图1是本发明液晶显示器20的示意图，图2是本发明另一实施例的液晶显示器80的示意图。液晶显示器20、80都包含背光模块10和液晶显示面板28。所述背光模块10包含电源端21、若干个灯管22、驱动器25、第一变压器24、第二变压器26、若干个稳压电容C、电压计算器34和保护电路36。电源端21用来提供液晶显示器20所需的供应电压。电源端21作爲连接外接电源15(例如商用交流电或是电池或是其它公共电源)的接口，传送外接电源15的交流电予驱动器25。数个灯管22设置于液晶显示面板28的下方，用来产生液晶显示器20所需要的光线，灯管22可为冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)，其两端分别为高压端Hv和低压端Lv，两端皆连接一稳压电容(ballast capacitor)C，稳压电容C的目的是用来避免流经高压端Hv或低压端Lv的电压不稳定而烧毁灯管22。液晶显示器20与液晶显示器80的差异僅在于稳压电容C、变压器24、26和灯管22的连接关系。在图1中，稳压电容C的两端连接灯管22和第一变压器24或是第二变压器26的输出端。在图2中，稳压电容C的一端连接于若干灯管22的高压端Hv和第一变压器24的输出端之间。而另一稳压电容C的一端连接于若干灯管22的低压端Lv和第二变压器26的输出端之间。驱动器25可以由桥式转换器(bridge converter)等常用电路组成，驱动器25电性连接于电压计算器34和第一变压器24与第二变压器26，用来依据电压计算器34传来的控制信号调整电源端21输入的电压以产生一供应电压。供应电压经由第一变压器24与第二变压器26分别转换成第一驱动电压信号和第二驱动电压信号后，再分别传入灯管22的高压端Hv和低压端Lv。灯管22依据高压端Hv和低压端Lv的第一驱动电压信号和第二驱动电压信号的电压差产生光线。因为所述第一驱动电压信号与所述第二驱动电压信号的相位相差180度且两者的振幅相同，所以灯管22高压端Hv和低压端Lv的电压差为第一驱动电压信号振幅的两倍。液晶显示面板28包含由液晶分子构成的液晶层，液晶分子会依据各个影像数据而产生不同的排列角度，藉此调整复数个灯管22发出的光线以呈现不同的灰阶的影像。
请继续参阅图1和图2。一开始，驱动器25会依据电源端21传来的交流电产生供应电压予第一变压器24和第二变压器26。第一变压器24和第二变压器26则依据供应电压产生互为反相的第一驱动电压信号和第二驱动电压信号。随后，第一变压器24会将供应电压转换为第一驱动电压信号，并输出至复数个灯管22的第一端Hv。第二变压器26会将供应电压转换为第二驱动电压信号，并输出至数个灯管22的第二端Lv。一般来说，第一变压器24所输出的第一驱动电压信号与第二变压器26所输出的第二驱动电压信号互为反相，亦即相位差为180度，且两驱动电压信号的振幅相同。举例来说，假设灯管22所需的驱动电压振幅大小为1200伏特(Volt)，则第一变压器24所输出的第一驱动电压信号的振幅可为600伏特，而第二变压器26所输出的第二驱动电压信号的振幅亦为600伏特，但两者的相位相差180度，故数个灯管22的驱动电压的振幅和仍为1200伏特。
为了监测灯管22损坏或是稳压电容C故障，电性连接于每一灯管22的第一端Hv和第二端Lv的保护电路36是用来监测电压的变化，并依据所监测的电压变化产生保护信号。保护电路36包含第一侦测电路50、第二侦测电路52及比较器(Comparator)54。第一侦测电路50电性连接于每一灯管22的第一端Hv与稳压电容C，用来侦测灯管22的第一端Hv的电压。第二侦测电路52电性连接于灯管22的第二端Lv与稳压电容C，用来侦测灯管22的第二端Lv的电压。
请一并参阅图1、图2以及图3。图3是本发明的灯管22于驱动时，正常与异常时的电压变化图。由于任一灯管22断裂或任一稳压电容C损坏时，该损坏灯管22或是损坏稳压电容C的电压会有较为剧烈的变化，因此比较器54会比较第一和第二侦测电路50、52所侦测的电压的差异以产生一保护信号。如图3所示正常状态下，第一驱动电压信号的振幅和第二驱动电压信号与不正常状态的电压振幅有所不同。保护电路36输出的保护信号会传送至电压计算器34，电压计算器34可以是一脉冲宽度调制器(Pulse-width ModulatedIntegrated Circuit，PWM IC)，用来依据于所述保护信号振幅调制所述保护信号以产生不同占空比的控制信号，并输出所述控制信号至驱动器25。举例来说，当其中一个灯管22故障导致异常状态时，流经第一侦测电路50输出的保护信号的振幅较大而超过一预定值，故电压计算器34会依据所述保护信号的振幅产生产生较大占空比的控制信号，当所有灯管22是正常状态时，流经第一侦测电路50以及第二侦测电路52输出的保护信号的振幅不會超过所述预定值，电压计算器34会依据所述保护信号的振幅产生产生较小占空比的控制信号。而驱动器25就可以依据控制信号的占空比实时的调整供应电压以决定灯管22的照明状态，或是启动相应的保护功能。保护电路36是直接侦测灯管22两端的电压再利用电压计算器34计算以得到回授控制信号，因此取出保护电压准位较不易受调光及温度影响。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，包括液晶显示面板、灯管、驱动器、第一变压器和第二变压器，所述灯管包含一第一端以及一第二端，所述驱动器的输入端电性连接一外接电源，用来依据一控制信号将所述外接电源转换成一供应电压，所述第一变压器电性连接于所述灯管的第一端，用来转换供应电压为一第一驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第一端，所述第二变压器电性连接于所述灯管的第二端，用来转换所述供应电压为一第二驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第二端，其特征在于：所述液晶显示器包含：
第一侦测电路，直接电性连接于所述灯管的第一端，用来侦测所述灯管的第一端的电压；
第二侦测电路，直接电性连接于所述灯管的第二端，用来侦测所述灯管的第二端的电压；及
比较器，电性连接所述第一侦测电路和所述第二侦测电路，用来比较所述第一和第二侦测电路所侦测的电压的差异以产生一保护信号，其中当所述灯管断路时，所述保护信号的振幅会超过预定值，所述保护信号的振幅会使所述驱动器调整所述供应电压的变化。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述若干个灯管是冷阴极荧光灯。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述第一驱动电压信号与所述第二驱动电压信号的相位相差180度。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述液晶显示器另包含：
一电压计算器，电性连接所述比较器及所述驱动器之间，用来依据所述保护信号的振幅产生不同占空比脉冲的控制信号。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述液晶显示器另包含若干个稳压电容，所述灯管的第一端及第二端分别电性连接其中一个稳压电容。
6.一种背光模块，其包含灯管、驱动器、第一变压器和第二变压器，所述灯管包含一第一端以及一第二端，所述驱动器的输入端电性连接一外接电源，用来依据一控制信号将所述外接电源转换成一供应电压，所述第一变压器电性连接于所述灯管的第一端，用来转换供应电压为一第一驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第一端，所述第二变压器电性连接于所述灯管的第二端，用来转换所述供应电压为一第二驱动电压信号，并输出至所述若干个灯管的第二端，其特征在于：所述背光模块包含：
第一侦测电路，直接电性连接于所述灯管的第一端，用来侦测所述灯管的第一端的电压；
第二侦测电路，直接电性连接于所述灯管的第二端，用来侦测所述灯管的第二端的电压；以及
比较器，电性连接所述第一侦测电路和所述第二侦测电路，用来比较所述第一和第二侦测电路所侦测的电压的差异以产生一保护信号，其中当所述灯管断路时，所述保护信号的振幅会超过预定值，而所述保护信号的振幅使所述驱动器调整所述供应电压的变化。
7.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述若干个灯管是冷阴极荧光灯。
8.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述第一驱动电压信号与所述第二驱动电压信号的相位相差180度。
9.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述背光模块另包含：
一电压计算器，电性连接所述比较器，用来依据所述保护信号的振幅产生不同占空比脉冲的控制信号。
10.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述背光模块另包含若干个稳压电容，所述灯管的第一端及第二端分别电性连接其中一个稳压电容。
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