CN103093736B - 显示装置及无线电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由电力传输端无线供电的显示装置，其包含显示模块、系统控制模块以及无线电力接收模块。系统控制模块与显示模块电性连接。无线电力接收模块与系统控制模块电性连接，无线电力接收模块包含多个近场线圈单元，该些近场线圈单元各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率，该些近场线圈单元用以与电力传输端的传输线圈共振。根据传输线圈所发送的输送频率，具有相对应的接收频率的近场线圈单元产生特定输出功率的电力供应至系统控制模块。此外，一种无线电力传输系统一并揭示于此。

Description

显示装置及无线电力传输系统
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别是涉及一种显示装置上的电力信号传输方式。
背景技术
近年来显示技术快速发展，数字化的显示装置已十分普及。目前市面上高规格的显示装置多半朝向大尺寸、高分辨率且薄形机身发展。传统的显示装置的电源模块通常具有整流/稳压元件、电压转换器及高低压隔离结构等。一般来说，显示装置的电源模块通过电力线缆连接到市电插座上，电压转换器用以将市电插座提供的交流电输入（例如三相交流电压110V～220V）转换为不同的系统电压，并供应给显示装置中的其它元件（例如显示面板、背光源、显示处理电路、遥控信号接收电路等）。
为了节省待机时的能源消耗，传统显示装置上的电源模块须设置多个不同规格（如不同大小及绕线匝数）的电压转换器，将交流电输入转换为操作电压（例如20V、30V、50V等各种系统操作电压）或是待机电压（例如5V）。然而，为了产生各种不同电压规格的电压信号，现有作法中设置多个电压转换器（各自包含磁芯、绕线架、两侧绕线及周边线路）将占用较大的空间、提高制造成本且不利于减少电磁噪声（Electromagnetic interference,EMI），并且需要设置复杂的待机电源控制电路，才能达到节约待机能耗的效果。
近来，部分的显示装置改为采用无线电力传输的方式，然而若配合使用传统的电源模块及其电压转换器，也存在相同的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种显示装置及无线电力传输系统。显示装置的无线电力接收模块具有多个近场线圈单元，其各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率。根据无线传输的电力信号的输送频率，具有相对应的接收频率的近场线圈单元与其共振，进而产生特定的输出功率（例如可具有特定的输出电压）的电力供应。
如此一来，显示装置未必需要电压转换器来进行电压转换，可通过电力传输端改变无线传输的输送频率，即可在显示装置上形成各种输出功率。此外，显示装置仅须设置多个被动的近场线圈单元，且不需要额外的主动元件，便可便利地产生具有操作功率及待机功率的电力供应。
本发明的一方式是在提供一种显示装置，由电力传输端无线供电，显示装置包含显示模块、系统控制模块以及无线电力接收模块。系统控制模块与显示模块电性连接。无线电力接收模块与系统控制模块电性连接，无线电力接收模块包含多个近场线圈单元，该些近场线圈单元各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率，该些近场线圈单元用以与电力传输端的传输线圈共振，根据传输线圈所发送的输送频率，具有相对应的接收频率的近场线圈单元产生输出功率的电力供应至系统控制模块。
本发明的另一方式是在提供一种无线电力传输系统，包含电力传输端以及显示装置。电力传输端包含传输线圈以及频率控制模块，频率控制模块用以调整传输线圈所发送的输送频率。显示装置包含显示模块、系统控制模块以及无线电力接收模块。系统控制模块与显示模块电性连接。无线电力接收模块与系统控制模块电性连接，无线电力接收模块包含多个近场线圈单元，其各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率。该些近场线圈单元包含至少一第一近场线圈单元以及第二近场线圈单元，每一第一近场线圈单元各自具有第一接收频率以及第一输出功率对应显示装置的操作功率，第二近场线圈单元具有第二接收频率以及第二输出功率对应该显示装置的待机功率，近场线圈单元用以与电力传输端的传输线圈共振，根据传输线圈所发送的输送频率，具有相对应的频率的第一近场线圈单元或第二近场线圈单元产生对应操作功率或待机功率的电力供应至系统控制模块，无线电力接收模块反馈控制电力传输端所发送的输送频率，进而使显示装置以操作功率或待机功率运行。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1示出根据本发明的一实施例中一种无线电力传输系统及其中的显示装置的示意图；
图2示出根据本发明的一实施例中无线电力接收模块及其多个近场线圈单元的示意图；
图3A、图3B、图3C及图3D图，其分别示出图2中的多个近场线圈于不同实施例中的排列位置示意图；以及
图4示出根据本发明的一实施例中无线电力传输系统的电力传输端的示意图。
附图标记
具体实施方式
请参阅图1，其示出根据本发明的一实施例中一种无线电力传输系统100及其中的显示装置120的示意图。无线电力传输系统100用以提供电力给显示装置120。
如图1所示，无线电力传输系统100包含电力传输端140以及显示装置120。电力传输端140包含传输线圈142以及频率控制模块144，频率控制模块144用以调整传输线圈142所发送的输送频率。
显示装置120包含无线电力接收模块122、系统控制模块124以及显示模块126。系统控制模块124与显示模块126电性连接。无线电力接收模块122与系统控制模块124电性连接，无线电力接收模块122包含多个近场线圈单元，例如于图1的实施例中包含三个近场线圈单元N1、N2及N3。
近场线圈单元N1、N2及N3用以与电力传输端140的传输线圈142共振。于本实施例中，近场线圈单元N1、N2及N3各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率。由于近场线圈单元N1、N2及N3各自的接收频率相异，随着传输线圈142所发送的输送频率改变，将具有相对应的接收频率（即最接近传输线圈142所发送的输送频率者）的其中一个近场线圈单元N1、N2或N3激发最佳的共振效果。
例如，当传输线圈142所发送的输送频率最接近近场线圈单元N1的接收频率，此时，近场线圈单元N1产生第一种输出功率的电力供应V1至系统控制模块124，于此同时。近场线圈单元N2与近场线圈单元N3与传输线圈142的间仅有些许偏谐振，仅会产生些微的电力输出。
相似地，当传输线圈142所发送的输送频率最接近近场线圈单元N2或近场线圈单元N3的接收频率，此时，近场线圈单元N2或近场线圈单元N3分别产生第二种输出功率的电力供应V2或第三种输出功率的电力供应V3至系统控制模块124，于此同时，另外两组近场线圈单元与传输线圈142之间仅有些许偏谐振，仅会产生些微的电力输出。
须特别说明的是，本发明中的近场线圈单元N1、N2及N3各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率，以下以一实施例展示其中一种实现方式。请一并参阅图2，其示出根据本发明的一实施例中无线电力接收模块122及其近场线圈单元N1、N2及N3的示意图。
如图2所示，每一近场线圈单元N1、N2及N3各自包含近场线圈（NFC1、NFC2或NFC3）以及与其并联的电容器（C1,C2或C3）。举例来说，近场线圈单元N1包含近场线圈NFC1以及电容器C1，电容器C1与近场线圈NFC1并联。
于此实施例中，近场线圈NFC1、NFC2或NFC3经设计（例如设计有不同的线圈匝数、线圈尺寸或线圈材料等）而各自具有相异的电感值。上述不同的电感值，使近场线圈NFC1、NFC2或NFC3具有相异的输出功率，借此，使近场线圈单元N1、N2及N3得以分别产生第一种输出功率的电力供应V1、第二种输出功率的电力供应V2及第三种输出功率的电力供应V3。也就是说，近场线圈单元N1、N2及N3的输出功率由各自近场线圈NFC1、NFC2或NFC3的电感值决定。
另一方面，近场线圈单元N1、N2及N3中的电容器C1、C2及C3各自具有相异的电容值。其中，近场线圈单元N1、N2及N3的谐振频率（即接收频率）的大小是根据其电感值（由前述近场线圈NFC1、NFC2或NFC3决定）与其电容值（即电容器C1,C2及C3）的乘积的倒数来共同决定。
因此，当由前述近场线圈NFC1、NFC2或NFC3的电感值已设定时，可通过调整近场线圈单元N1、N2及N3中各电容器C1,C2及C3的电容值，来设计近场线圈单元N1、N2及N3的接收频率的大小。也就是说，各近场线圈单元N1、N2及N3具有相异的接收频率，是根据电容器C1,C2及C3的不同电容值来决定。
如上所述，通过近场线圈NFC1、NFC2或NFC3的电感值及电容器C1,C2及C3的电容值，使近场线圈单元N1、N2及N3各自形成相异的接收频率以及相异的输出功率。
于此实施例中，近场线圈单元N1产生的第一种输出功率（例如具有第一种输出电压准位如50V）的电力供应V1以及近场线圈单元N2产生的第二种输出功率（例如具有第二种电压准位如30V）的电力供应V2，可分别对应显示装置120运作所需的操作功率。
而近场线圈单元N3产生的第三种输出功率（例如具有第三种电压准位如5V）的电力供应V3对应显示装置120的待机功率。
也就是说，仅须改变电力传输端140的传输线圈142的输送频率，便可使显示装置120上感应产生不同的输出功率/输出电压准位，并可进一步产生显示装置120运作所需的不同操作功率或待机时的待机功率。
请一并参阅图3A、图3B、图3C及图3D图，其分别示出图2中的近场线圈NFC1、NFC2或NFC3于不同实施例中的排列位置示意图。
如图3A所示的实施例，近场线圈单元N1、N2与N3的近场线圈NFC1、NFC2与NFC3为彼此之间为平行，且相距一个特定的间隔D1。近场线圈NFC1、NFC2与NFC3之间的间隔D1可为任意宽度，借此避免相互干扰。
如图3B所示的实施例，近场线圈NFC1、NFC2与NFC3为彼此之间可为重叠排列，如此一来，三组线圈可占用最小的厚度或体积。
如图3C所示的实施例，近场线圈NFC1、NFC2与NFC3各自具有不同的线圈绕线半径，于此实施例中，近场线圈NFC1、NFC2与NFC3的线圈绕线半径由大至小，彼此可沿着同一轴线排列，且近场线圈NFC1、NFC2与NFC3在轴线AX上的投影位置可为彼此间隔（如图3C所示），于另一实施例中，近场线圈NFC1、NFC2与NFC3在轴线AX上的投影位置也可为重叠（图中未示）。如此一来，不同线圈绕线半径的三组线圈也可占用较小的厚度或体积。
如图3D图所示的实施例，近场线圈NFC1、NFC2与NFC3各自独立，并且相邻排列在同一平面PL上。
上述各实施例中的近场线圈NFC1、NFC2与NFC3排列方式皆可用以达到本发明的效果，前述实施例中无法例举所有的近场线圈排列方式，实际应用中具有相类似架构且可达到相同效果的等效排列方式皆应属于本发明的范畴。
于上述实施例中，显示装置120的无线电力接收模块122具有三组近场线圈单元N1、N2及N3仅为例示性的说明。本发明的显示装置120包含两组以上的近场线圈单元，至少产生对应操作功率与待机功率的电力供应。实际应用中，若显示装置120运行中需要更多样的功率/电压准位，也可设置更多的近场线圈单元以产生各多样化的操作功率/电压准位，并不以三组近场线圈单元为限。
于本发明的显示装置120及无线电力传输系统100下不需要设置额外的变压器，仅需要结构简单且由被动元件组成的近场线圈单元便可产生各种不同功率的电力供应至系统控制模块124。
如图1所示，系统控制模块124中可包含系统电源转换电路124a、处理单元124b以及遥控信号接收电路124c。
实际应用中，遥控信号接收电路124c可为红外线信号接收器或其它具相等性的遥控信号接收器，遥控信号接收电路124c用以接收外部遥控指令，进而切换显示装置120于操作状态或待机状态之间。
处理单元124b与系统电源转换电路124a以及遥控信号接收电路124c电性连接，处理单元124b根据遥控信号接收电路124c接收的外部遥控指令产生控制信号Ctrl至无线电力接收模块122中的控制器122a。
根据处理单元124b产生的控制信号Ctrl，无线电力接收模块122的控制器122a以无线方式传送反馈信号Sfb至电力传输端140，以反馈控制传输线圈142所发送的输送频率。
于此实施例中，系统电源转换电路124a与近场线圈单元N1及N2电性连接。
举例来说，于待机状态下，传输线圈142所发送的输送频率对应近场线圈单元N3的接收频率，近场线圈单元N3产生对应待机功率的电力供应V3，不通过系统电源转换电路124a而直接供电至控制器122a、遥控信号接收电路124c以及处理单元124b，借此维持显示装置120上的基本待机功能（如遥控功能、待机灯号显示及/或其它基本功能）。此外，于待机状态下近场线圈单元N3产生的电力供应V3并不传送至系统电源转换电路124a及显示模块126，借此可节省待机状态下的电力消耗。
当遥控信号接收电路124c接收代表“装置启动”的外部遥控指令时，遥控信号接收电路124c发送控制信号Ctrl至控制器122a，控制器122a以无线方式传送反馈信号Sfb至电力传输端140。此时，电力传输端140的频率控制模块144便可根据反馈信号Sfb，将传输线圈142所发送的输送频率调整至对应近场线圈单元N1或近场线圈单元N2的接收频率，使显示装置120由待机状态切换至操作状态。
此外，如图1所示，显示装置120可进一步包含遮蔽层128，其设置在无线电力接收模块122与显示装置120中其它元件（例如：系统控制模块124与显示模块126）之间，借此避免无线电力接收模块122接收高频信号的同时对其他元件造成电磁干扰。于图1的实施例中，遮蔽层128可为金属材料或其它导电材料，并设置在无线电力接收模块122与系统控制模块124之间，但本发明并不以此为限。
请一并参阅图4，其示出根据本发明的一实施例中无线电力传输系统100的电力传输端140的示意图。如图4所示，电力传输端140包含传输线圈142以及频率控制模块144。
频率控制模块144包含开关电路144a以及控制电路144b。开关电路144a与传输线圈142耦接，开关电路144a包含依序开关的多个开关元件Q1～Q4，于此实施例中，开关电路144a为全桥逆变开关电路，但本发明并不以此为限。
频率控制模块144的控制电路144b用以接收来自显示装置的反馈信号Sfb，频率控制模块144的控制电路144b据以调整开关元件Q1～Q4的开关频率，进而调整传输线圈142所发送的该输送频率。
于操作状态下，传输线圈142所发送的输送频率对应近场线圈单元N1或近场线圈单元N2的接收频率，近场线圈单元N1或近场线圈单元N2产生对应操作功率的电力供应V1或V2至系统电源转换电路124a，进而由系统电源转换电路124a产生系统电压信号Vs供电给控制器122a、遥控信号接收电路124c、处理单元124b以及显示模块126，借此供应正常操作状态下的电力。
于操作状态下，系统控制模块124也可侦测产生各近场线圈单元N1、N2及N3的操作电压值，并产生电压侦测信号Vdet至控制器122a。控制器122a可根据电压侦测信号Vdet以无线方式传送反馈信号Sfb至电力传输端140。此时，电力传输端140的频率控制模块144据以微调传输线圈142所发送的输送频率（例如在对应近场线圈单元N1的输送频率附近微调），或切换至不同频段的输送频率（例如由对应近场线圈单元N1切换至对应近场线圈单元N2）。
另一方面，当遥控信号接收电路124c接收到代表“装置关闭”的外部遥控指令时，遥控信号接收电路124c也可发送相对应的控制信号Ctrl至控制器122a，控制器122a以无线方式传送反馈信号Sfb至电力传输端140。此时，电力传输端140的频率控制模块144便可根据反馈信号Sfb，将传输线圈142所发送的输送频率调整至对应近场线圈单元N3的接收频率，使显示装置120由操作状态切换至待机状态。
综上所述，本发明提出一种显示装置及无线电力传输系统。显示装置的无线电力接收模块具有多个近场线圈单元，其各自具有相异的接收频率以及相异的输出功率。根据无线传输的电力信号的输送频率，具有相对应的接收频率的近场线圈单元与其共振，进而产生特定的输出功率（例如可具有特定的输出电压）的电力供应。如此一来，显示装置未必需要电压转换器来进行电压转换，可通过电力传输端改变无线传输的输送频率，即可在显示装置上形成各种输出功率。此外，显示装置仅须设置多个被动的近场线圈单元，且不需要额外的主动元件，便可便利地产生具有操作功率及待机功率的电力供应。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的变更与修饰，因此本发明的保护范围应当由所附的权利要求书所界定为准。

Claims (19)

1.一种显示装置，其特征在于，由一电力传输端无线供电，该显示装置包含：
一显示模块；
一系统控制模块，与该显示模块电性连接；以及
一无线电力接收模块，与该系统控制模块电性连接，该无线电力接收模块包含：
多个近场线圈单元，各自具有相异的一接收频率以及相异的一输出功率，该些近场线圈单元用以与该电力传输端的一传输线圈共振，根据该传输线圈所发送的一输送频率，具有相对应的该接收频率的近场线圈单元产生该输出功率的电力供应至该系统控制模块，该些近场线圈单元包含至少一第一近场线圈单元以及一第二近场线圈单元；
其中，该系统控制模块包含：
一系统电源转换电路，与该至少一第一近场线圈单元电性连接；
一遥控信号接收电路，用以接收一外部遥控指令，进而切换该显示装置于一操作状态或一待机状态之间；以及
一处理单元，与该系统电源转换电路以及该遥控信号接收电路电性连接，该处理单元根据该遥控信号接收电路接收的该外部遥控指令产生一控制信号至该无线电力接收模块。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该些近场线圈单元各自包含一近场线圈以及一电容器，该电容器与该近场线圈并联。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该些近场线圈单元的该些近场线圈为彼此平行且间隔排列、重叠排列、同轴排列或是相邻排列在同一平面上。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该些近场线圈各自具有相异的一电感值，用以使该些近场线圈单元具有相异的输出功率。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该些电容器各自具有相异的一电容值，用以使该些近场线圈单元具有相异的接收频率。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，每一第一近场线圈单元各自具有一第一接收频率以及一第一输出功率，该第二近场线圈单元具有一第二接收频率以及一第二输出功率，该第一输出功率对应该显示装置的一操作功率，该第二输出功率对应该显示装置的一待机功率。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该无线电力接收模块包含一控制器，该控制器根据该处理单元产生的该控制信号以无线方式传送一反馈信号至该电力传输端，以反馈控制该传输线圈所发送的该输送频率。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，于该待机状态下，该传输线圈所发送的该输送频率对应该第二近场线圈单元的该第二接收频率，该第二近场线圈单元产生对应该待机功率的电力供应至该控制器、该遥控信号接收电路以及该处理单元。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，于该操作状态下，该传输线圈所发送的该输送频率对应其中一个第一近场线圈单元的该第一接收频率，该其中一个第一近场线圈单元产生对应该操作功率的电力供应至该系统电源转换电路，进而由该系统电源转换电路产生一系统电压信号供电给该控制器、该遥控信号接收电路、该处理单元以及该显示模块。
10.一种无线电力传输系统，其特征在于，包含：
一电力传输端，包含一传输线圈以及一频率控制模块，该频率控制模块用以调整该传输线圈所发送的一输送频率；以及
一显示装置，包含：
一显示模块；
一系统控制模块，与该显示模块电性连接；以及
一无线电力接收模块，与该显示模块电性连接，该无线电力接收模块包含多个近场线圈单元各自具有相异的一接收频率以及相异的一输出功率，该些近场线圈单元包含至少一第一近场线圈单元以及一第二近场线圈单元，每一第一近场线圈单元各自具有一第一接收频率以及一第一输出功率对应该显示装置的一操作功率，该第二近场线圈单元具有一第二接收频率以及一第二输出功率对应该显示装置的一待机功率，该些近场线圈单元用以与该电力传输端的该传输线圈共振，根据该传输线圈所发送的该输送频率，具有相对应的频率的该第一近场线圈单元产生对应该操作功率的电力供应至该系统控制模块，或该第二近场线圈单元产生对应该待机功率的电力供应至该系统控制模块，该无线电力接收模块反馈控制该电力传输端所发送的该输送频率，进而使该显示装置以该操作功率或该待机功率运行。
11.根据权利要求10所述的无线电力传输系统，其特征在于，该频率控制模块包含一开关电路与该传输线圈耦接，该开关电路包含依序开关的多个开关元件，该频率控制模块调整该些开关元件的一开关频率以调整该传输线圈所发送的该输送频率。
12.根据权利要求11所述的无线电力传输系统，其特征在于，该开关电路为一全桥逆变开关电路。
13.根据权利要求10所述的无线电力传输系统，其特征在于，该些近场线圈单元各自包含一近场线圈以及一电容器，该电容器与该近场线圈并联。
14.根据权利要求13所述的无线电力传输系统，其特征在于，该些近场线圈各自具有相异的一电感值，用以使该些近场线圈单元具有相异的输出功率。
15.根据权利要求14所述的无线电力传输系统，其特征在于，该些电容器各自具有相异的一电容值，用以使该些近场线圈单元具有相异的接收频率。
16.根据权利要求10所述的无线电力传输系统，其特征在于，该系统控制模块包含：
一系统电源转换电路，与该至少一第一近场线圈单元电性连接；
一遥控信号接收电路，用以接收一外部遥控指令，进而切换该显示装置于一操作状态或一待机状态之间；
一处理单元，与该系统电源转换电路以及该遥控信号接收电路电性连接，该处理单元根据该遥控信号接收电路接收的该外部遥控指令产生一控制信号至该无线电力接收模块。
17.根据权利要求16所述的无线电力传输系统，其特征在于，该无线电力接收模块包含一控制器，该控制器根据该处理单元产生的该控制信号以无线方式传送一反馈信号至该电力传输端，以反馈控制该传输线圈所发送的该输送频率。
18.根据权利要求17所述的无线电力传输系统，其特征在于，于该待机状态下，该传输线圈所发送的该输送频率对应该第二近场线圈单元的该第二接收频率，该第二近场线圈单元对应该待机功率的电力供应至该控制器、该遥控信号接收电路以及该处理单元。
19.根据权利要求17所述的无线电力传输系统，其特征在于，于该操作状态下，该传输线圈所发送的该输送频率对应其中一个第一近场线圈单元的该第一接收频率，该其中一个第一近场线圈单元产生对应该操作功率的电力供应至该系统电源转换电路，进而由该系统电源转换电路产生一系统电压信号供电给该控制器、该遥控信号接收电路、该处理单元以及该显示模块。
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