CN102034438A - 显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法。此驱动方法包括如下步骤：利用相位侦测器来检测谐振电路的电感及电容的电压相位；频率调节模块可依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及驱动芯片可依据所述操作频率值来驱动直流转交流功率级电路。本发明可改善驱动电路的转换效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法，特别是涉及一种可改善电路效率的显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法。
【背景技术】
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)已被广泛应用于各种电子产品中，液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，其是由液晶显示面板及背光模块(backlight module)所组成。背光模块可依照光源入射位置的不同分成侧向式入光(Side-light type)与直下式入光(Direct-light type)两种，藉以提供背光源至液晶显示面板。
由于发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光等良好光电特性，因而适合应用于背光模块的光源。
目前，LED背光模块已采用谐振式电路来作为LED的驱动电路架构。现有的谐振式电路是以单一固定的频率来控制负载(如LED)，然而，由于负载可能改变，或者负载于长时间使用之后负载特行可能大幅改变，因而使用固定频率的谐振式驱动电路无法被操作在最佳状态。再者，当背光模块的背板材料为金属材料时，背光模块的寄生电容亦会影响电路的参数，进而影响电路的整体操作，而无法使电路操作于最佳的效率状态。
故，有必要提供一种显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种背光模块的驱动电路，所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
本发明的另一目的在于提供一种背光模块的驱动方法，所述背光模块包括谐振电路，频率调节模块及直流转交流功率级电路，所述方法包括如下步骤：
检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
利用所述频率调节电路来依据所述相位侦测信号而得到操作频率值；以及
依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
本发明的又一目的在于提供一种背光模块，所述背光模块包括：
背板；
若干个发光二极管，设置于所述背板上；以及
驱动电路，电性连接于所述若干个发光二极管，其中所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述
谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
本发明的又一目的在于提供一种显示装置，所述显示装置包括：
显示面板；以及
背光模块，包括：
背板；
若干个发光二极管，设置于所述背板上；以及
驱动电路，电性连接于所述若干个发光二极管，其中所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
在本发明的一实施例中，所述谐振电路为串联谐振电路或并联谐振电路。
在本发明的一实施例中，所述操作频率值是接近于所述谐振电路的谐振频率。
在本发明的一实施例中，所述频率调节模块是依据所述相位侦测器的所述相位侦测信号来调整所述操作频率值。
相较于现有的谐振式电路是以单一固定的频率来控制负载，而无法使电路操作于最佳的效率状态，本发明的显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法可利用谐振式电路来驱动LED背光模块，并可实时地依据电路的负载状况实时地来改变电路的操作频率，以提高驱动电路的转换效率。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1显示依照本发明的第一实施例的背光模块与显示面板的剖面示意图；
图2显示依照本发明的一实施例的驱动电路的方块图；
图3显示依照本发明的一实施例的谐振电路及负载的等效电路图；
图4显示依照本发明的一实施例的谐振电路的电压增益与操作频率的特性曲线图；以及
图5显示依照本发明的一实施例的背光模块的驱动方法的方法流程图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图1，其显示依照本发明的一实施例的背光模块与显示面板的剖面示意图。本实施例的背光模块100可为侧向式入光或直下式入光，其相对于一显示面板101(例如液晶显示面板)来设置，而形成一显示装置(例如液晶显示装置)。在本实施例中，背光模块100可例如为直下式背光模块，其包括背板110、若干个发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)120、电路板130、反射层140、驱动电路150及光学膜片160。电路板130可设置于背板110上，发光二极管120可设置于电路板130上，并电性连接于电路板130，用以发光来提供光线至显示面板101。反射层140是形成于发光二极管120的周围(例如形成于电路板130或背板110上)，用以反射发光二极管120的光线。驱动电路150是电性连接于发光二极管120，以驱动发光二极管120来发光。光学膜片160是设置于发光二极管120上方，用以改善发光二极管120的发光均匀性或发光效率。
如图1所示，本实施例的背板110是由不透光材质所制成，例如：塑化材料、金属材料或上述材料的组合，用以承载发光二极管120及电路板130。发光二极管120可设置于电路板130上，并通过电路板130来电性连接于驱动电路150。电路板130可为印刷电路板(Printed circuit board，PCB)或柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuits，FPC)。反射层140可例如为反射板、反射片或反射涂层，其形成发光二极管120之间或其周围，用以反射光线。此反射层140是由高反射率材料所制成，例如银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、锰、其上述任意组合的合金或耐黄化且耐热的白色反射漆料，用以反射发光二极管120的光线。光学膜片160例如为：扩散片、棱镜片、增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)、反射式增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)、非多层膜式反射偏光片(Diffused Reflective Polarizer Film，DRPF)或上述的任意组合，其位于发光二极管120上。
请参照图2和图3，图2显示依照本发明的一实施例的驱动电路的方块图，图3显示依照本发明的一实施例的谐振电路及负载的等效电路图。本实施例的驱动电路150可包括直流转交流功率级电路151、谐振电路152、相位侦测器153、频率调节模块154及驱动芯片155。直流转交流功率级电路151是用以将直流电源转换成交流电压，以驱动发光二极管120。谐振电路152是电性连接于直流转交流功率级电路151，在本实施例中，如图3所示，谐振电路152可利用一次串联谐振并联负载(Series Resonant Parallel Loaded，SRPL)的方式将交流方波转换为交流弦波，以驱动发光二极管120。谐振电路152可具有电感Lr及电容Cr，电感Lr是串联于交流电压Vs与电容Cr之间，亦即谐振电路152为串联谐振电路，交流电压Vs是经过直流转交流功率级电路151的开关切换而形成交流方波形式，电容Cr是并联于发光二极管120(负载RLED)。
在一实施例中，谐振电路152为并联谐振电路。
如图2所示，本实施例的驱动电路150的谐振电路152是以操作频率fs(ωs)将交流方波经共振储能槽(resonant energy-tank)进行滤波，并于负载端产生高频交流弦波，而共振储能槽所产生的自然频率则为谐振频率fo(ωo)。
请参照图4，其显示依照本发明的一实施例的谐振电路的电压增益与操作频率的特性曲线图，其中横座标为操作频率与谐振频率之比(Wo/Ws)，纵座标为电压增益比(Vo/Vs)。由图可知，当操作频率fs(ωs)接近或实质等于谐振频率fo(ωo)时，电压增益可近似为：
且质量(quality)因子Q：
由上述公式(1)、(2)可知，当谐振电路152的增益值趋近于无穷大时，亦即谐振电路152可视为纯电阻性，此时，谐振电路152可具有最佳的转换效率。然而，在实际操作情况中，当负载的特性改变或金属制的背板110具有寄生电容时，谐振电路152的谐振频率fo(ωo)容易被改变。此时，若操作频率fs(ωs)仍维持不变时，则操作频率fs(ωs)无法接近谐振频率fo(ωo)，因而谐振电路152是呈现非电阻性，而降低其转换效率。例如，发光二极管120(负载)在点亮前后，其负载特性并不相同。因此，若操作频率为一固定值，则谐振电路120无法得到最佳的增益值。
如图2所示，本实施例的驱动电路150的相位侦测器153是电性连接于谐振电路152，用以检测谐振电路152的电感Lr及电容Cr的电压相位VLr、VCr，并传送相位侦测信号至频率调节模块154。相位侦测器153可依据电压相位VLr、VCr之间的电压相位差来判断其负载为电感性或电容性，并将判断结果(相位侦测信号)传送至频率调节模组154。频率调节模块154是电性连接于相位侦测器153，用以依据相位侦测信号来取得操作频率值fs(ωs)，频率调节模块154可依据相位侦测器153的计算结果来调整此操作频率值fs(ωs)，并可将调整后的结果传送至驱动芯片155。驱动芯片155是电性连接于频率调节模块154与直流转交流功率级电路151之间，用以依据调整后的操作频率值fs(ωs)来驱动直流转交流功率级电路151。驱动芯片155可使用频率调节模块154所计算出的操作频率fs(ωs)来驱动直流转交流功率级电路151的开关。
因此，本实施例的背光模块的驱动电路可通过侦测谐振电路152的电感Lr及电容Cr的电压相位VLr、VCr来改变谐振电路152的操作频率fs(ωs)，使得谐振电路152的操作频率fs(ωs)可实时地接近谐振频率fo(ωo)。因此，整体电路可操作于纯电阻性负载，以提高电路的整体转换效率。
请参照图5，其显示依照本发明的一实施例的背光模块的驱动方法的方法流程图。当进行本实施例的背光模块100的驱动方法时，驱动电路150的相位侦测器153可检测谐振电路152的电感Lr及电容Cr的电压相位VLr、VCr，并传送相位侦测信号(检测结果)至频率调节模块154(步骤S201)。接着，频率调节模块154可依据相位侦测器153的相位侦测信号来进行计算，以得到对应的操作频率值fs(ωs)，并可将调整后的结果传送至驱动芯片155(步骤S202)。接着，驱动芯片155可依据调整后的操作频率值fs(ωs)来驱动直流转交流功率级电路151(步骤S203)。
由上述可知，本发明的显示装置的背光模块的驱动电路及驱动方法可实时地依据电路的负载状况来控制背光模块的驱动方式。因此，本发明的驱动电路及驱动方法可利用谐振式电路来驱动LED背光模块，并通过侦测谐振电路的电感及电容的电压相位来改变电路的操作频率，使得背光模块的驱动电路可随时操作在最佳状态，进而提高驱动电路的转换效率。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本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)
1.一种背光模块的驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述谐振电路为串联谐振电路或并联谐振电路。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述操作频率值是接近于所述谐振电路的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述频率调节模块是依据所述相位侦测器的所述相位侦测信号来调整所述操作频率值。
5.一种背光模块的驱动方法，其特征在于：所述背光模块包括谐振电路，频率调节模块及直流转交流功率级电路，所述方法包括如下步骤：
检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
利用所述频率调节电路来依据所述相位侦测信号而得到操作频率值；以及
依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
6.一种背光模块，其特征在于：所述背光模块包括：
背板；
若干个发光二极管，设置于所述背板上；以及
驱动电路，电性连接于所述若干个发光二极管，其中所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
7.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述谐振电路为串联谐振电路或并联谐振电路。
8.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述操作频率值是接近于所述谐振电路的谐振频率。
9.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于：所述频率调节模块是依据所述相位侦测器的所述相位侦测信号来调整所述操作频率值。
10.一种显示装置，其特征在于：所述显示装置包括：
显示面板；以及
背光模块，包括：
背板；
若干个发光二极管，设置于所述背板上；以及
驱动电路，电性连接于所述若干个发光二极管，其中所述驱动电路包括：
直流转交流功率级电路；
谐振电路，电性连接于所述直流转交流功率级电路；
相位侦测器，电性连接于所述谐振电路，用以检测所述谐振电路的电感及电容的电压相位，并传送相位侦测信号；
频率调节模块，电性连接于所述相位侦测器，用以依据所述相位侦测信号来得到操作频率值；以及
驱动芯片，电性连接于所述频率调节模块，用以依据所述操作频率值来驱动所述直流转交流功率级电路。
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