CN103177695A - 具有电路保护模块的显示装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种显示装置，包括一显示面板、一背光模块、一电路保护模块及一电源供应模块。背光模块具有一发光单元并提供显示面板一光源。电路保护模块与发光单元电性连接，并具有一检测单元及一控制单元。电源供应模块与背光模块电性连接，并提供一输出电压至发光单元。当电源供应模块的输出电压大于一过载电压值，检测单元输出一检测信号。控制模块依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值。另外，本发明亦提出一种保护方法及影像显示系统。

Description

具有电路保护模块的显示装置及其保护方法

技术领域

本发明是关于一种具有电路保护模块的显示装置及其保护方法。

背景技术

一般来说，液晶显示装置包含一背光模块、一液晶显示面板与一电源供应模块。由于液晶显示面板本身不发光，因此背光模块的功能即在于提供充足的亮度与均匀的光源，使得液晶显示面板得以显示影像。此外，电源供应模块则用以提供背光模块产生光源所需的电源。其中，在较大尺寸的液晶显示装置中，主要是以升降压转换器(Boost-Buck Converter)或升压转换器(Boost Converter)作为电源供应模块。

如图1A所示，若背光模块发生开路的状况时，电源供应模块，例如是升降压转换器或升压转换器，将因其内部的切换信号产生元件所输出的切换信号(脉冲宽度变调信号)的导通时间增加，而使得电源供应模块的输出电压持续上升，最终将导致电源供应模块内部的输出电容、二极管或切换单元发生过载，进而损毁。

为了提供使用者及电子装置一个安全的操作环境并符合安规，有业者提出了一种电路保护模块1，请参照图1B所示，已知的电路保护模块1用以确保负载L发生短路或过电流的状况时，限制电源供应模块P的输出功率，以避免电源供应模块P及与其连接的负载L受到永久性的损害。已知的电路保护模块1是直接采用一齐纳二极管(Zener diode)与负载L并联连接。当电源供应模块P所提供至负载L的电压未超过电路保护模块1的崩溃电压时，电路保护模块1将不发生作用。当负载L发生故障，而使得电源供应模块P输出至负载的电压超过电路保护模块1的崩溃电压时，电路保护模块1将被导通，并限制电源供应模块P的输出电压，不再继续上升，以避免电源供应模块P的内部元件的损坏，并确保使用者的安全。

虽然，已知的电路保护模块1具有结构简单的优点，但电路保护模块1仅是限制电源供应模块P的输出电压不再继续上升，因而当流过电路保护模块1的总电流过大，将造成电路保护模块1功率超载，使得电路保护模块1立即被烧毁，并造成电源供应模块P内部的元件损坏。

因此，如何提供一种具有电路保护模块的显示装置及其保护方法，使其能够调整电源供应模块的输出电压，以减低元件的损坏，并提升可靠度与可应用性，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够调整电源供应模块的输出电压，以减低元件的损坏，并提升可靠度与可应用性的具有电路保护模块的显示装置及其保护方法。

为达到上述目的，依据本发明的一种显示装置包括一显示面板、一背光模块、一电路保护模块及一电源供应模块。背光模块具有一发光单元并提供显示面板一光源。电路保护模块与发光单元电性连接，并具有一检测单元及一控制单元。电源供应模块与背光模块电性连接，并提供一输出电压至发光单元。当电源供应模块的输出电压大于一过载电压值，检测单元输出一检测信号。控制模块依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值。

在本发明的一实施例中，检测单元包括一电压限制元件、一第一阻抗元件及一第一切换元件。电压限制元件与电源供应模块电性连接。第一阻抗元件的一端与电压限制元件电性连接，其另一端与控制单元电性连接。第一切换元件与控制单元电性连接。

在本发明的一实施例中，电压限制元件为一齐纳二极管。

在本发明的一实施例中，控制单元包括一限流元件、一第二阻抗元件、一第二切换元件、一第三阻抗元件及一第四阻抗元件。限流元件的一端与第一阻抗元件电性连接，另一端与电源供应模块电性连接。第二阻抗元件与限流元件电性连接。第二切换元件与第二阻抗元件、第一切换元件及电源供应模块电性连接。第三阻抗元件与第一切换元件及第二切换元件电性连接。第四阻抗元件与第一切换元件、第二切换元件及第三阻抗元件电性连接。

在本发明的一实施例中，第三阻抗元件的阻值等于第四阻抗元件的阻值。

在本发明的一实施例中，第一切换元件及第二切换元件分别为一半导体元件。

在本发明的一实施例中，电源供应模块包括一切换信号产生单元及一切换单元。切换信号产生单元电性连接控制单元，并输出一切换信号。切换单元电性连接切换信号产生单元，并接收切换信号。当电源供应模块的输出电压大于过载电压值，控制单元降低切换信号的工作周期，使调整后的输出电压不大于过载电压值。

在本发明的一实施例中，切换信号为一脉冲宽度变调信号。

在本发明的一实施例中，当电源供应模块的输出电压大于过载电压值，发光单元发生开路的状况。

在本发明的一实施例中，显示面板为一液晶显示面板。

为达到上述目的，依据本发明的一种保护方法与一电路保护模块、一电源供应模块及一背光模块配合应用。电路保护模块具有一检测单元及一控制单元，背光模块具有一发光单元。保护方法包括：由检测单元检测电源供应模块的一输出电压是否大于一过载电压值；当结果为是，检测单元输出一检测信号；以及由控制单元依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值。

在本发明的一实施例中，当电源供应模块的输出电压大于过载电压值，发光单元发生开路的状况。

在本发明的一实施例中，保护方法更包括：由控制单元降低电源供应模块的一切换信号的工作周期。

为达上述目的，依据本发明的一种影像显示系统包括一显示装置及一输入单元。显示装置包括一显示面板、一背光模块、一电路保护模块及一电源供应模块。背光模块具有一发光单元并提供显示面板一光源。电路保护模块与发光单元电性连接，并具有一检测单元及一控制单元。电源供应模块与背光模块电性连接，并提供一输出电压至发光单元。当电源供应模块的输出电压大于一过载电压值，检测单元输出一检测信号。控制模块依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值。输入单元耦接至显示装置，用以提供一输入信号至显示装置，使显示装置产生影像。

在本发明的一实施例中，影像显示系统包括一平板电脑、一投影机、一电子书、一笔记本电脑、一手机、一数码相机、一个人数字助理、一桌上型电脑、一电视机、一车用显示器、或一携带型DVD播放器。

承上所述，因依据本发明的一种具有电路保护模块的显示装置及其保护方法是借由检测单元在电源供应模块的输出电压大于一过载电压值时，输出一检测信号，且控制单元依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值，从而实现能够调整电源供应模块的输出电压，以减低元件的损坏，并提升可靠度与可应用性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为一种已知的电源供应模块于负载开路时的输出电压与切换信号的波形图；

图1B为一种已知的电路保护装置的示意图；

图2A为依据本发明较佳实施例的一种显示装置的示意图；

图2B为依据本发明较佳实施例的一种显示装置的方块图；

图3A为依据本发明较佳实施例的一种背光模块、电路保护模块及电源供应模块的示意图；

图3B为依据本发明较佳实施例的电路保护模块启动保护的波形图；

图4为依据本发明较佳实施例的一种保护方法的流程图；以及

图5为依据本发明另一实施例的影像显示系统的方块示意图。

主要元件符号说明：

1、23：电路保护模块

100：影像显示系统

2：显示装置

21：显示面板

22：背光模块

221：发光单元

231：检测单元

232：控制单元

24、P：电源供应模块

241：切换信号产生单元

242：切换单元

300：输入单元

D₁：电压限制元件

D₂：限流元件

L：负载

L₁：光源

R₁：第一阻抗元件

R₂：第二阻抗元件

R₃：第三阻抗元件

R₄：第四阻抗元件

S01～S03：保护方法的步骤

S₁：检测信号

S₂：切换信号

S₃：输入信号

SW₁：第一切换元件

SW₂：第二切换元件

V：过载电压值

V_O1：输出电压

V_O2：调整后的输出电压

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的具有电路保护模块的显示装置及其保护方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

首先，请参照图2A与图2B，其为依据本发明较佳实施例的一种显示装置2。如图2A所示，显示装置2为一笔记型电脑的显示器，其依据使用者所输入的指令，以显示相对应的影像资料。此外，在实施上，显示装置2亦可设置于一移动电话、一数码相机、一个人数字助理、一桌上型电脑、一电视、一车用显示器、或一携带式数字影音光碟播放器。

接着，如图2B所示，其为本发明的显示装置2的方块图。显示装置2包括一显示面板21、一背光模块22、一电路保护模块23及一电源供应模块24。于此，显示面板21例如是一液晶显示面板。

背光模块22与显示面板21相对设置，并具有一发光单元221，以提供一光源L₁至显示面板21。电路保护模块23与背光模块22的发光单元221电性连接，且电路保护模块23具有一检测单元231及一控制单元232。电源供应模块24与背光模块22电性连接，并提供一输出电压V_O1至发光单元221，以提供发光单元221所需的操作电流及或操作电压。在本实施例中，电源供应模块24为一电源转换器，例如是升降压转换器或升压转换器。

电路保护模块23的检测单元231与电源供应模块24电性连接，且当电源供应模块24的一输出电压V_O1大于一过载电压时，检测单元231将输出一检测信号S₁。控制单元232电性连接检测单元231，并依据检测信号S₁调整电源供应模块24的输出电压V_O1，使调整后的输出电压低于过载电压值。

在实施上，电路保护模块23可与背光模块22或是与电源供应模块24整合设置于同一机构中，或整合设置于同一电路上，以有效减少装置的体积。

接着，请参照图3A及图3B所示，以进一步说明本发明的电路保护模块23。在本实施例中，是以电源供应模块24为一升压转换器，且发光单元221具有一发光二极管(LED)为例，然并非用以限制电源供应模块24及发光单元221的态样。另外，在实际运用时，发光单元221可具有其他数量的发光二极管，且发光二极管之间的连接方式可为串联及或并联。此外，由于本实施例用以说明背光模块22、电路保护模块23与电源供应模块24之间的操作关系，因此，图3A中并未描绘出显示面板21。

检测单元231具有一电压限制元件D₁、第一阻抗元件R₁及一第一切换元件SW₁。电压限制元件D₁与电源供应模块24电性连接。第一阻抗元件R₁的一端与电压限制元件D₁电性连接，而另一端与控制单元232电性连接。第一切换元件SW₁与控制单元232电性连接。在本实施例中，电压限制元件D₁为一齐纳二极管，且其崩溃电压的选择，是与发光单元221所需的操作电压相关，例如崩溃电压是发光单元221的操作电压的1.2倍。此外，第一阻抗元件R₁为一电阻器，而第一切换元件SW₁为一半导体元件，例如是PNP形式的双载子晶体管(BJT)。

控制单元232包括一限流元件D₂、一第二阻抗元件R₂、一第二切换元件SW₂、一第三阻抗元件R₃及一第四阻抗元件R₄。限流元件D₂的一端与第一阻抗元件R₁电性连接，而另一端与电源供应模块24电性连接。第二阻抗元件R₂与限流元件D₂电性连接。第二切换元件SW₂与第二阻抗元件R₂、第一切换元件SW₁及电源供应模块24电性连接。第三阻抗元件R₃与第一切换元件SW₁及第二切换元件SW₂电性连接。第四阻抗元件R₄与第一切换元件SW₁、第二切换元件SW₂及第三阻抗元件R₃电性连接。

在本实施例中，限流元件D₂为一个二极管。第二阻抗元件R₂、第三阻抗元件R₃及第四阻抗元件R₄分别为一电阻器。第二切换元件SW₂为一半导体元件，例如是PNP形式的双载子晶体管(BJT)。此外，第三阻抗元件R₃是与第四阻抗元件R₄形成一分压电路，以控制第二切换元件SW₂，且第三阻抗元件R₃的阻值等于第四阻抗元件R₄的阻值。

电源供应模块24包括一切换信号产生单元241及一切换单元242。切换信号产生单元241电性连接控制单元232的第二切换元件SW₂，并输出一切换信号S₂至切换单元242。切换单元242电性连接切换信号产生单元241，并接收切换信号S₂，且依据切换信号S₂进行切换。在实施上，切换信号产生单元241为一脉冲宽度变调(PWM，pulse width modulation)信号产生单元，而切换单元242为一场效晶体管(FET)。换句话说，切换信号S₂为一脉冲宽度变调信号，并用以控制切换单元242。

需特别注意的是，本实施例是以电源供应模块24为升压转换器为例，因此电源供应模块24还具有其他的元件。然而，其他元件的组成并非本发明的重点，因而本发明并不针对其他元件的组成及连接关系进行叙述。

请依据图3A并搭配图3B所示，在实际运用时，当发光单元221发生开路的状况时，电源供应模块24的切换单元242仍持续进行运作。其中，当切换单元242导通时，电源供应模块24中的电感将进行储能，而当切换单元242截止时，电感上所储存的能量将转移至一电容，但由于发光单元221已经形成开路，因而无法提供电容一个足以消耗其储存能量的放电路径。因此，电源供应模块24的输出电压V_O1将逐渐上升。

当电源供应模块24的输出电压V_O1大于一过载电压值V，即电压限制元件D₁的崩溃电压时，由电压限制元件D₁及第一阻抗元件R₁所组成的分支电路将被导通，这也将提供第一切换元件SW₁的基极(base)一条电流路径，而使得第一切换元件SW₁被导通。因此，第二切换元件SW₂的基极与射极(emitter)将形成逆偏(reverse bias)，而使得流经第二阻抗元件R₂的电流为零，以停止电源供应模块24的切换信号产生单元241的内部震荡，从而降低切换信号S₂的工作周期(duty cycle)，并调整电源供应模块的输出电压V_O1，使得调整后的输出电压V_O2低于过载电压值V，以提供电源供应模块24的组成元件有效的过载保护。

值得一提的是，过载电压值V是与电源供应模块24的组成元件的耐压程度与背光模块22的发光单元221的数量及连接关系相关。换句话说，过载电压值V的设定可依据设计的考量与产品的需求而有所调整。

请参照图4的流程图并搭配图3A及图3B所示，以说明本发明的较佳实施例的保护方法，其可与上述的显示装置2搭配使用，而保护方法的步骤是包含步骤S01至步骤S03。

步骤S01，由检测单元231检测电源供应模块24的一输出电压V_O1是否大于一过载电压值V。在实施上，当背光模块22的发光单元221发生开路的状况时，由于电源供应模块24的切换单元242仍持续运作，因而电源供应模块24的输出电压V_O1将逐渐上升。

步骤S02，当步骤S01的结果为是，检测单元231输出一检测信号S₁。在实施上，当电源供应模块24的输出电压V_O1大于过载电压值V，即电压限制元件D₁的崩溃电压时，将使得检测单元231的第一切换元件SW₁被导通，并输出检测信号S₁。

步骤S03，由控制单元232依据检测信号S₁调整电源供应模块24的输出电压V_O1，使调整后的输出电压V_O2低于过载电压值V。在实施上，由于检测单元231的第一切换元件SW₁处于导通状态。因此，第二切换元件SW₂的基极与射极将形成逆偏，使得流经第二阻抗元件R₂的电流为零。又由于控制单元232的第二切换元件SW₂是与切换信号产生单元241的输出电压回授端连接，因此，控制单元232将停止电源供应模块24的切换信号产生单元241的内部震荡，并降低切换信号产生单元241所输出的切换信号S₂的工作周期。换句话说，切换单元242的切换频率将被降低，从而降低电源供应模块24的输出电压V_O1，并使调整后的输出电压V_O2低于过载电压值V。

此外，当电源供应模块24的输出电压V_O1并未大于过载电压值V，而使得结果为否时，其代表背光模块22的发光单元221并未发生开路的状况。此时，电路保护模块23将不进行任何动作，且电源供应模块24将继续正常地运作，而电路保护模块23的检测单元231将持续地检测电源供应模块24的输出电压V_O1是否大于过载电压值V。换句话说，电路保护模块23是一即时的电路保护模块。

请再参阅图5所示，其为依据本发明实施例的影像显示系统100的方块示意图。在本实施例中，影像显示系统100包含一显示装置2及一输入单元300。输入单元300耦接至显示装置2，并提供一输入信号S3，例如是影像显示信号，至显示装置2，从而使显示装置2显示相对应的影像。此外，影像显示系统100可实施于电子装置，例如：平板电脑(tablet personal computer)、投影机、电子书、笔记本电脑、手机、数码相机、个人数字助理(PDA)、桌上型电脑、电视机、车用显示器、或携带型DVD播放器。另外，由于显示装置2的技术内容已于上述的实施例进行说明，故在此不再赘述。

综上所述，因依据本发明的一种具有电路保护模块的显示装置及其保护方法是借由检测单元在电源供应模块的输出电压大于一过载电压值时，输出一检测信号，且控制单元依据检测信号调整电源供应模块的输出电压，使调整后的输出电压低于过载电压值，从而实现能够调整电源供应模块的输出电压，以减低元件的损坏，并提升可靠度与可应用性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (15)

1.一种显示装置，包括：

一显示面板；

一背光模块，具有一发光单元并提供该显示面板一光源；

一电路保护模块，与该发光单元电性连接，并具有一检测单元及一控制单元；以及

一电源供应模块，与该背光模块电性连接，并提供一输出电压至该发光单元，

其中当该电源供应模块的该输出电压大于一过载电压值，该检测单元输出一检测信号，该控制模块依据该检测信号调整该电源供应模块的该输出电压，使调整后的输出电压低于该过载电压值。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该检测单元包括：

一电压限制元件，与该电源供应模块电性连接；

一第一阻抗元件，其一端与该电压限制元件电性连接，其另一端与该控制单元电性连接；以及

一第一切换元件，与该控制单元电性连接。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该电压限制元件为一齐纳二极管。

4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该控制单元包括：

一限流元件，其一端与该第一阻抗元件电性连接，另一端与该电源供应模块电性连接；

一第二阻抗元件，与该限流元件电性连接；

一第二切换元件，与该第二阻抗元件、该第一切换元件及该电源供应模块电性连接；

一第三阻抗元件，与该第一切换元件及该第二切换元件电性连接；以及

一第四阻抗元件，与该第一切换元件、该第二切换元件及该第三阻抗元件电性连接。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，该第三阻抗元件的阻值等于该第四阻抗元件的阻值。

6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，该第一切换元件及该第二切换元件分别为一半导体元件。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该电源供应模块包括：

一切换信号产生单元，电性连接该控制单元，并输出一切换信号；以及

一切换单元，电性连接该切换信号产生单元，并接收该切换信号，

其中当该电源供应模块的该输出电压大于该过载电压值，该控制单元降低该切换信号的工作周期，使该调整后的输出电压不大于该过载电压值。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，该切换信号为一脉冲宽度变调信号。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，当该电源供应模块的该输出电压大于该过载电压值，该发光单元发生开路的状况。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示面板为一液晶显示面板。

11.一种保护方法，与一电路保护模块、一电源供应模块及一背光模块配合应用，该电路保护模块具有一检测单元及一控制单元，该背光模块具有一发光单元，该保护方法包括：

由该检测单元检测该电源供应模块的一输出电压是否大于一过载电压值；

当结果为是，该检测单元输出一检测信号；以及

由该控制单元依据该检测信号调整该电源供应模块的该输出电压，使调整后的输出电压低于该过载电压值。

12.如权利要求11所述的保护方法，其特征在于，当该电源供应模块的该输出电压大于该过载电压值，该发光单元发生开路的状况。

13.如权利要求11所述的保护方法，还包括：

由该控制单元降低该电源供应模块的一切换信号的工作周期。

14.一种影像显示系统，包括：

如权利要求1所述的显示装置；以及

一输入单元，耦接至该显示装置，用以提供一输入信号至该显示装置，使该显示装置产生影像。

15.如权利要求14所述的影像显示系统，其特征在于，该影像显示系统包括：一平板电脑、一投影机、一电子书、一笔记本电脑、一手机、一数码相机、一个人数字助理、一桌上型电脑、一电视机、一车用显示器、或一携带型DVD播放器。

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