CN102005191B - 液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法 - Google Patents

液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法 Download PDF

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Abstract

液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法。一种用于液晶显示设备的背光驱动电路包括：发光二极管控制部，其用于输出亮度控制信号；发光二极管驱动部，其将输入电压放大以生成第一驱动电压并且利用所述亮度控制信号来调节第二驱动电压；背光单元，其包括多个通道，所述多个通道中的每一个通道包括发光二极管阵列，所述多个通道被共同提供有来自所述发光二极管驱动部的所述第一驱动电压和所述第二驱动电压；所述多个通道中的每一个通道上的反馈电压端子，其向所述发光二极管控制部输出反馈电压；所述多个通道中的每一个通道上的检测元件，其检测所述反馈电压；以及电流设置电阻器，其设置在所述多个通道与所述发光二极管驱动部的接地端子之间。

Description

液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示设备，更具体地说，涉及液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法。
背景技术
本申请要求2009年8月28日提交的韩国专利申请No.10-2009-0080447的优先权，此处以引证的方式并入其内容。
到目前为止，显示设备一般使用阴极射线管(CRT)。目前，正在致力研究开发各种类型的平板显示器(诸如，液晶显示(LCD)设备、等离子显示面板(PDP)、场致发射显示器以及电致发光显示器(ELD))作为CRT的替代品。在这些平板显示器中，LCD设备具有许多优点，诸如，分辨率高、重量轻、外形薄、尺寸紧凑并且所需的电压电源低。
通常，LCD设备包括彼此隔开并相对的两个基板，这两个基板之间夹有液晶材料。这两个基板包括彼此相对的电极，使得施加在电极之间的电压感应出了穿过液晶材料的电场。液晶材料中的液晶分子的排列根据感应出的电场强度而变为感应出的电场的方向，由此来改变LCD设备的透光率。因此，LCD设备通过改变所感应的电场的强度来显示图像。
LCD设备使用背光来向液晶面板提供光。冷阴极荧光灯(CCFL)和外部电极荧光灯(EEFL)被广泛用作背光。近来，发光二极管(LED)被用作背光。
图1是例示了根据相关技术的多通道型LED背光和多通道型驱动电路的示意图。
参照图1，背光40包括多个通道CH1至CHn、以及沿着通道CH1至CHn的各个通道设置的多个LED。通道CH1至CHn连接到分立地操作通道CH1至CHn的多通道型驱动电路45。
多通道型驱动电路45分别通过多个输出端子OUT1至OUTn将多个驱动电压分立地输出到多个通道CH1至CHn，并分别通过多个反馈端子FB1至FBn分立地接收多个通道CH1至CHn的反馈，以检查各个通道的状态。因此，驱动电路45使得期望的电流在相应的通道上流动。此外，当至少一个LED存在故障(诸如，开路故障或短路故障)时，驱动电路45对具有故障的LED的通道执行保护操作。
然而，多通道型驱动电路45很昂贵，因而生产成本增加。为了降低生产成本，将相对较便宜的单通道型驱动电路用于多通道型LED背光。
图2是例示了根据相关技术的多通道型LED背光和单通道型驱动电路的示意图。
参照图2，单通道型驱动电路46包括一个输出端子OUT和一个反馈端子FB。多个通道CH1至CHn共同连接到输出端子OUT和反馈端子FB，从而由单通道型驱动电路46共同地进行控制。
然而，由于通道CH1至CHn共同地连接到反馈端子FB，所以难以检查各个通道的状态。换言之，即使至少一个通道存在故障，但是通过反馈端子FB检测到的反馈基本上与全部通道处于正常状态下时的反馈相同。因此，背光40被识别为其好像处于正常状态，因此，无法找到故障通道，并且无法执行针对背光40的保护操作。
例如，当通道CH1至CHn中的一个通道存在开路故障时，处于正常状态的其它通道存在过电流，因而其中的LED有可能被损坏。此外，当通道CH1至CHn中的一个存在短路故障时，故障通道存在过电流，因而其中的LED有可能被损坏。
这样，当将单通道型驱动电路用于多通道型LED背光单元时，无法找到有故障的通道。因此，无法执行针对LED背光的保护操作。
发明内容
因此，本发明涉及液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法，其能基本上克服因相关技术的局限和缺点带来的一个或更多个问题。
本发明的目的是提供一种可以保护存在故障的背光的液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法。
本发明的附加特征和优点将在下面的描述中描述且将从描述中部分地显现，或者可以通过本发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的这些以及其它优点。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法包括一种用于液晶显示设备的背光驱动电路，该背光驱动电路包括：发光二极管控制部，其用于输出亮度控制信号；发光二极管驱动部，其将输入电压放大以生成第一驱动电压并且利用所述亮度控制信号来调节第二驱动电压；背光单元，其包括多个通道，所述多个通道中的每一个通道包括发光二极管阵列，所述多个通道被共同提供有来自所述发光二极管驱动部的所述第一驱动电压和所述第二驱动电压；所述多个通道中的每一个通道上的反馈电压端子，其向所述发光二极管控制部输出反馈电压；所述多个通道中的每一个通道上的检测元件，其检测所述反馈电压；以及电流设置电阻器，其设置在所述多个通道与所述发光二极管驱动部的接地端子之间。
在另一方面，一种液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法包括一种操作液晶显示设备的背光单元的方法，该方法包括以下步骤：检测步骤，用于检测背光单元处的多个反馈电压，其中所述反馈电压通过多个检测元件来检测并且被输入到发光二极管控制部的多个反馈端子，所述背光单元包括多个通道，所述多个通道中的每一个通道包括发光二极管阵列，所述多个通道被共同提供有来自所述发光二极管驱动部的第一驱动电压和第二驱动电压；转换步骤，用于通过所述发光二极管控制部处的多个模数转换器来将所述反馈电压转换成反馈信号；判断步骤，用于利用所述多个检测元件来判断所述反馈信号中的任意一个信号是否满足故障条件；以及输出步骤，用于根据所述判断步骤向发光二极管驱动部输出所述发光二极管控制部处的亮度控制信号，其中所述亮度控制信号调节所述第二驱动电压。
应当理解，本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是例示了根据相关技术的多通道型LED背光和多通道型驱动电路的示意图；
图2是例示了根据相关技术的多通道型LED背光和单通道型驱动电路的示意图；
图3是例示了根据本发明的示例性实施方式的液晶显示设备的示意图；
图4是例示了图3的示例性背光和背光驱动电路的图；
图5是例示了图4的示例性LED驱动部的图；
图6是例示了图4的示例性LED控制部的图；以及
图7是例示了根据本发明的示例性实施方式的检测背光故障和保护背光的示例性流程图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，在附图中例示了其示例。
图3是例示了根据本发明的示例性实施方式的液晶显示设备的示意图。图4是例示了图3的示例性背光和背光驱动电路的图。图5是例示了图4的示例性LED驱动部的图。图6是例示了图4的示例性LED控制部的图。
参照图3至图6，液晶显示设备100包括液晶面板200、面板驱动电路、背光400、以及背光驱动电路500。面板驱动电路包括定时控制部310、选通驱动部320以及数据驱动部330。
液晶面板200包括彼此交叉的多条选通线GL和多条数据线DL、以及形成在选通线GL和数据线DL的交叉处的多个像素P。选通线GL和数据线DL连接到相应的像素P。晶体管T形成在像素P中并且连接到选通线GL和数据线DL。像素电极连接到晶体管T。公共电极与像素电极相对。公共电极、像素电极以及它们之间的液晶层形成像素电容器Clc。存储电容器Cst可形成在像素P中。存储电容器Cst用于存储提供给像素P的数据电压。
面板驱动电路包括定时控制部310、选通驱动部320、以及数据驱动部330。由外部系统(诸如TV系统或视频卡)向定时控制部310提供数据信号Da、垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟信号DCLK以及数据使能信号DE。即使附图中没有示出，但是这些信号可以通过接口电路被提供给定时控制部310。定时控制部310产生用于控制选通驱动部320的选通控制信号GCS、以及用于控制数据驱动部330的数据控制信号DCS。选通控制信号GCS可包括选通起始脉冲、选择移位时钟、以及选通输出使能信号。数据控制信号DCS可包括源起始脉冲、源移位时钟、源输出使能信号以及极性信号。
选通驱动部320响应于选通控制信号GCS而顺序地扫描选通线GL。在选通线GL的扫描周期中，选通驱动部320向选通线GL输出导通电压以导通与选通线GL连接的晶体管T。在选通线GL的非扫描周期中，选通驱动部320向选通线GL输出截止电压。
数据驱动部330响应于数据控制信号DCS而向相应的数据线DL输出数据电压。数据驱动部330利用伽马基准电压来生成与数据信号Da对应的数据电压。
即使在附图中没有示出，但是伽马基准电压生成器生成多个伽马基准电压并将这些伽马基准电压提供给数据驱动部330。电源提供电压以操作液晶显示设备100的组件。
背光400向液晶面板200提供光。在图4的示例性实施方式中，将发光二极管(LED)用于背光400。背光400包括多个通道CH1至CHn。包括串联连接的多个LED的LED阵列LED_AR设置在通道CH1至CHn的各个通道上。在通道CH1至CHn的各个通道上，存在用于检测相应的LED阵列LED_AR的反馈电压的检测元件。例如，电阻器RS可用作检测元件。通道CH1至CHn的电阻器RS可具有相同的电阻。电阻器RS可以串联连接到LED阵列LED_AR两端中的LED阵列LED_AR的前端。
参照图4，背光电路500包括LED驱动部510和LED控制部550。单通道型驱动电路可用于LED驱动部510。例如，通道CH1至CHn的各个通道的一端共同连接到LED驱动部510的输出端子OUT。因此，通道CH1至CHn被共同提供有来自LED驱动部510的第一驱动电压V1。通道CH1至CHn的各个通道的另一端共同连接到LED驱动部510的第一反馈端子FB1。因此，反馈端子FB1获得了所有通道CH1至CHn的反馈电压。因此，在所有通道CH1至CHn均存在故障的情况下，可以通过反馈端子FB1检测故障。
但是，不能通过第一反馈端子FB1检测通道CH1至CHn的各个通道的状态。因此，即使通道CH1至CHn中的一部分存在故障，也无法通过第一反馈端子FB1来检测故障部分。为了解决这个问题，在示例性的实施方式中采用了LED控制部550。
LED驱动部510包括用于接收亮度控制信号的信号输入端子PWM_I。脉冲宽度调制信号PWM可用作亮度控制信号。从LED控制部550的信号输出端子PWM_O输出脉冲宽度调制信号PWM。
LED驱动部510进行操作使得可以根据脉冲宽度(即，脉冲宽度调制信号PWM的占空比)来调节LED的亮度。例如，随着脉冲宽度调制信号PWM的占空比增大或减小，LED的亮度也增大或减小。为此，可以将第二驱动电压V2施加在第一反馈端子FB1，并且可以采用电流设置电阻器REXT。
电流设置电阻器REXT的一端连接到通道CH1至CHn与第一反馈端子FB1之间的节点。电流设置电阻器REXT的另一端可以接地。例如，电流设置电阻器REXT的另一端可以连接到LED驱动部510的接地端子GND。
当施加了第二驱动电压V2时，在电流设置电阻器REXT上流动的电流(I_EXT)是I_EXT＝V2/REXT。根据基尔霍夫电路定律，通道CH1至CHn的总电流(I_TOT)与电流I_EXT相等(I_TOT＝I_EXT)。因此，调节第二驱动电压V2确定了通道CH1至CHn的电流。根据调节脉冲宽度调制信号PWM的占空比来调节第二驱动电压V2。因此，调节脉冲宽度调制信号PWM的占空比引起了第二驱动电压V2的调节，从而调节了通道CH1至CHn的电流的设置。例如，随着脉冲宽度调制信号PWM的占空比增大或减小，第二驱动电压V2也增大或减小，因而通道CH1至CHn的电流也增加或减小。
第一驱动电压V1可以随着调节第二电压而一起被调节。例如，第一驱动电压V1随着第二驱动电压V2增加或减小而增加或减小。通道CH1至CHn的电流与第一驱动电压V1和第二驱动电压V2之间的差成比例。因此，通过根据第二电压V2来调节第一驱动电压V1，与第二驱动电压V2相对应的电流可以在通道CH1至CHn上流动。
如上所述，通过根据脉冲宽度调制信号PWM来调节第二驱动电压V2而对在通道CH1至CHn上流动的电流进行设置，并且根据第二驱动电压V2来调节第一驱动电压V1。因此，期望的电流在通道CH1至CHn上流动。
参照图5，LED驱动部510包括电感器L、开关元件(未示出)、电容器C以及二极管D。因此，LED驱动部510将输入电压VIN放大以生成第一驱动电压V1。LED驱动部510的开关端子SW连接到开关元件的源极端(或漏极端)。开关信号的占空比被施加到开关元件的栅极端，并且根据第二驱动电压V2来调节该开关信号的占空比。例如，开关信号的占空比随着第二驱动电压V2的增加或减小而增加或减小。
根据开关信号的占空比来调节输入电压VIN的放大比率。例如，输入电压VIN的放大比率随着开关信号的占空比的增加或减小而增加或减小。因此，根据开关操作来放大输入电压VIN，并通过输出端子OUT输出经放大的输入电压(即，第一驱动电压V1)。
从LED驱动部510输出的第一驱动电压V1和第二驱动电压V2可以是DC电压。
参照图4和6，LED控制部550包括多个第二反馈端子FB2_1至FB2_n、转换部560、以及判断部570。
第二反馈端子FB2_1至FB2_n分别获得LED阵列LED_AR的反馈电压VFB1至VFBn。反馈电压VFB1至VFBn被输入到转换部560。转换部560可包括分别与第二反馈端子FB2_1至FB2_n对应的转换单元。模数转换器(ADC)可用作转换单元。ADC将模拟形式的反馈电压VFB1至VFBn分别转换成数字形式的反馈信号DFB1至DFBn。
判断部570通过反馈信号DFB1至DFBn来判断各个通道的状态。例如，判断部570判断反馈信号是满足正常状态条件还是满足异常状态条件。如果判断为反馈信号满足正常状态条件，则这表示与反馈信号对应的通道处于故障状态，例如，存在至少一个故障的LED。由于故障的通道对背光400有坏的影响，所以进行背光400的保护操作。
作为背光400的保护操作，可以对脉冲宽度调制信号PWM进行调制。假设通道CH1至CHn中的一个通道存在开路故障。在这种情况下，处于正常状态的其它通道的电流比所有通道CH1至CHn都处于正常状态时的电流高。换言之，所述其它通道存在过电流。这使得正常通道的LED被损坏。为了保护正常通道免受过电流的影响，期望减少过电流。为此，减少脉冲宽度调制信号PWM的占空比，使得第二驱动电压V2减小。因此，电流设置电阻器REXT上流动的电流减少。因此，缓解了过电流，从而可以保护背光400。
另一方面，假设通道CH1至CHn中的一个通道存在短路故障。在这种情况下，具有短路故障的通道的电流比所有通道处于正常状态时的电流高。换言之，故障通道存在过电流。这使得故障通道的LED被损坏。为了保护故障通道免受过电流的影响，期望减少过电流。为此，减少脉冲宽度调制信号PWM的占空比，使得第二驱动电压V2减小。因此，电流设置电阻器REXT上流动的电流减少。因此，缓解了过电流，从而可以保护背光400。
如上所述，当至少一个通道存在开路和/或短路故障时，可以通过缓解过电流来保护背光400。
与上述背光保护方法一起或者取代上述背光保护方法，还可以执行另一种背光保护方法。例如，可以在液晶面板200上显示背光存在故障的报警消息，使得LCD设备的用户能识别该消息。当出现开路/短路故障时，LED控制部550可以提供指示发生故障的报警信号。微计算机单元(MCU)可用于LED控制部550。为此，LED控制部550可包括输出报警信号的端子。从LED控制部550输出的报警信号可以经由接口电路而被传送到定时控制部310。因此，定时控制部310可生成报警数据信号来指示故障的发生并向数据驱动部330输出报警数据信号，并且数据驱动部330可输出与报警数据信号对应的数据电压。因此，液晶面板200可显示报警消息。例如，可以使用“背光存在故障，请联系服务中心检查背光”的报警消息。因此，用户识别出背光故障并且可以维修背光。
如上所述，当背光存在故障时，可以使用调节通道上流动的电流的方法和/或通知用户的方法。
参照图7更具体地说明驱动LCD设备的示例性方法。图7是例示了根据本发明的示例性实施方式的检测背光故障和保护背光的示例性流程图。
参照图1至7，将反馈电压VFB1至VFBn分别转换成反馈信号DFB1至DFBn(步骤S1)。反馈电压VFB1至VFBn通过各自的检测电阻器RS来检测，并且分别被输入到第二反馈端子FB2_1至FB2_n。反馈电压VFB1至VFBn通过各自的ADC进行转换。
判断反馈信号DFB1至DFBn是否满足故障条件(步骤S2_1和S3_1)。当至少一个反馈信号满足故障条件时，执行保护操作(步骤S2_2和S3_2)。例如，当判断出满足了开路故障条件时(步骤S2_1)，执行开路故障保护(步骤S2_2)。此外，当判断出满足了短路故障条件时(步骤S3_1)，执行短路故障保护(步骤S3_2)。对于故障保护，可以使用调制脉冲宽度调制信号PWM的脉冲宽度的方法和/或通知用户出现故障的方法。
用于开路故障的步骤和用于短路故障的步骤可以切换。此外，可以同时执行用于开路故障的步骤和用于短路故障的步骤。
可以周期性地重复上述处理。例如，可以每30微秒执行上述处理。而且，可以逐个通道地执行故障的判断，或者同时针对全部通道来执行故障的判断。此外，期望在针对全部通道的故障判断之后，执行保护操作。
如上所述，单通道型驱动电路操作通道并且通道的状态被检测。因此，即使当至少一个通道处于故障状态时，也能有效地保护背光。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。

Claims (16)

1.一种用于液晶显示设备的背光驱动电路，该背光驱动电路包括：
发光二极管控制部，其用于输出亮度控制信号；
发光二极管驱动部，其将输入电压放大以生成第一驱动电压并且利用所述亮度控制信号来调节第二驱动电压；
背光单元，其包括多个通道，所述多个通道中的每一个通道包括发光二极管阵列，所述多个通道被共同提供有来自所述发光二极管驱动部的所述第一驱动电压和所述第二驱动电压；
所述多个通道中的每一个通道上的反馈电压端子，其向所述发光二极管控制部输出反馈电压；
所述多个通道中的每一个通道上的检测元件，其检测所述反馈电压；以及
电流设置电阻器，其设置在所述多个通道与所述发光二极管驱动部的接地端子之间，
其中，所述发光二极管控制部包括用于判断所述多个通道中的每一个通道的状态的判断部，并且所述多个通道中的每一个通道的电流随所述第二驱动电压的变化而相应地变化。
2.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，根据所述判断部做出的判断来调节所述第二驱动电压。
3.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，向用户显示所述多个通道中的每一个通道的状态。
4.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，所述发光二极管控制部包括转换部，该转换部用于将所述反馈电压转换成被输出至所述判断部的反馈信号。
5.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，根据所述亮度控制信号的占空比来调节所述第二驱动电压。
6.根据权利要求5所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，所述占空比的变化引起了所述第二驱动电压以及所述多个通道中的每一个通道的电流的相应变化。
7.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，所述检测元件是串联连接在所述发光二极管阵列的前端上的电阻器。
8.根据权利要求1所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，根据所述第二驱动电压来调节所述第一驱动电压。
9.根据权利要求8所述的用于液晶显示设备的背光驱动电路，其中，流经所述电流设置电阻器的电流等于流经所述多个通道中的各个通道的多个电流的总和。
10.一种操作液晶显示设备的背光单元的方法，该方法包括以下步骤：
检测步骤，用于检测背光单元处的多个反馈电压，其中所述反馈电压通过多个检测元件来检测并且被输入到发光二极管控制部的多个反馈端子，所述背光单元包括多个通道，所述多个通道中的每一个通道包括发光二极管阵列，所述多个通道被共同提供有来自所述发光二极管驱动部的第一驱动电压和第二驱动电压；
转换步骤，用于通过所述发光二极管控制部处的多个模数转换器来将所述反馈电压转换成反馈信号；
判断步骤，用于利用所述多个检测元件来判断所述反馈信号中的任意一个信号是否满足故障条件；
输出步骤，用于根据所述判断步骤向发光二极管驱动部输出所述发光二极管控制部处的亮度控制信号，其中所述亮度控制信号调节所述第二驱动电压；以及
设置步骤，用于利用设置在所述多个通道与所述发光二极管驱动部的接地端子之间的电流设置电阻器来设置所述多个通道中的每一个通道的电流。
11.根据权利要求10所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，所述检测元件是串联连接在所述发光二极管阵列的前端上的电阻器。
12.根据权利要求10所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，向用户显示所述多个通道中的每一个通道的状态。
13.根据权利要求10所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，根据所述亮度控制信号的占空比来调节所述第二驱动电压。
14.根据权利要求13所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，所述占空比的变化引起了所述第二驱动电压以及所述多个通道中的每一个通道的电流的相应变化。
15.根据权利要求10所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，根据所述第二驱动电压来调节所述第一驱动电压。
16.根据权利要求10所述的操作液晶显示设备的背光单元的方法，其中，流经所述电流设置电阻器的电流等于流经所述多个通道中的每一个通道的多个电流的总和。
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