CN103310753A

CN103310753A - 液晶显示设备及其led背光源

Info

Publication number: CN103310753A
Application number: CN2013102538353A
Authority: CN
Inventors: 张华�
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-09-18
Also published as: WO2014205671A1

Abstract

本发明公开一种液晶显示设备及其LED背光源。该LED背光源包括：升压电路（110），将输入的直流电压进行升压并输出升压后的直流电压；LED串（120），包括串联的多个LED（121）和电阻器（122），并且从升压电路（110）接收升压后的直流电压；反馈电路（130），将电阻器（122）的两端的电压反馈到背光驱动电路（150）；控制开关（140），被背光驱动电路（150）基于反馈的电阻器（122）的两端的电压来控制，以调节并使得所述LED串（120）的电流恒定。本发明的液晶显示设备及其LED背光源，对LED串（120）以恒流驱动的方式进行驱动时，LED串（120）中的电流趋于恒定的过程持续的时间较短，损耗的功率也较小，使驱动LED串（120）的整个驱动电路的响应速度快，效率得到有效的提升。

Description

液晶显示设备及其LED背光源

技术领域

本发明属于液晶显示领域。更具体地讲，是涉及一种能够快速调节LED串中的电流恒定的液晶显示设备及其LED背光源。

背景技术

随着技术的不断进步，液晶显示设备的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示设备的背光源采用冷阴极荧光灯（CCFL）。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术。

在液晶显示设备中，LED背光源与液晶显示面板相对设置，以使LED背光源提供显示光源给液晶显示面板，以使液晶显示面板显示影像。其中，LED背光源包括LED串，该LED串包括串联的多个LED。为了驱动LED串，需要有专门的驱动电路来对LED串提供驱动电压。为了保证LED的寿命，对LED串的驱动采用恒流驱动，即使得LED串中的电流趋于恒定。但是在现有技术中，LED串中的电流趋于恒定的过程持续的时间较长，且损耗的功率也较大，整个驱动电路的响应速度慢，导致效率降低。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够快速调节LED串中的电流恒定的液晶显示设备及其LED背光源。

根据本发明的一方面，提供了一种用于液晶显示设备的LED背光源，其包括：升压电路，将输入的直流电压进行升压并输出升压后的直流电压；LED串，包括串联的多个LED和电阻器，并且从升压电路接收升压后的直流电压；反馈电路，将电阻器的两端的电压反馈到背光驱动电路；控制开关，被背光驱动电路基于反馈的电阻器的两端的电压来控制，以调节并使得所述LED串的电流恒定。

根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示设备，包括LED背光源以及与所述LED背光源相对设置的液晶显示面板，所述LED背光源提供显示光源给液晶显示面板，以使液晶显示面板显示影像，所述LED背光源包括：升压电路，将输入的直流电压进行升压并输出升压后的直流电压；LED串，包括串联的多个LED和电阻器，并且从升压电路接收升压后的直流电压；反馈电路，将电阻器的两端的电压反馈到背光驱动电路；控制开关，被背光驱动电路基于反馈的电阻器的两端的电压来控制，以调节并使得所述LED串的电流恒定。

此外，所述背光驱动电路包括：控制模块，基于LED串负端的电压来控制输出到升压电路的驱动信号的占空比的大小，进而控制升压电路向LED串输出的升压后的直流电压的大小；运算放大器，其负端接收从反馈电路反馈的电阻器的两端的电压，并将电阻器的两端的电压与其正端接收的参考电压进行比较，其输出端基于比较结果输出不同的电平信号来控制控制开关。

此外，所述升压电路包括电感器、MOS晶体管、晶体二极管和电容器，其中，电感器的一端用于接收输入的直流电压，电感器的另一端连接于晶体二极管的正端，晶体二极管的负端连接于所述LED串，MOS晶体管的漏极连接于晶体二极管的正端，MOS晶体管的源极电性接地，MOS晶体管的栅极连接所述背光驱动电路的控制模块，电容器的一端连接于晶体二极管的负端，电容器的另一端电性接地。

此外，所述反馈电路包括：差分放大器，将所述电阻器的两端的电压反馈到背光驱动电路的运算放大器的负端。

此外，所述控制开关为双极结型晶体管，其中，所述双极结型晶体管与所述LED串串联，并且所述双极结型晶体管的集电极连接于所述电阻器，所述双极结型晶体管的发射极电性接地，所述双极结型晶体管的基极连接于背光驱动电路的运算放大器的输出端。

本发明的液晶显示设备及其LED背光源，对LED串采用恒流驱动的方式进行驱动，延长了LED串中每个LED的使用寿命，并且LED串中的电流趋于恒定的过程持续的时间较短，损耗的功率也较小，使得驱动LED串的整个驱动电路的响应速度快，效率得到有效的提升。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的用于液晶显示设备的LED背光源。

图2示出根据本发明的实施例的LED背光源的升压电路、反馈电路、控制开关和背光驱动电路。

图3示出根据本发明的实施例的液晶显示设备。

具体实施方式

现在对本发明的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。在附图中，为了清晰起见，可以夸大层和区域的厚度。在下面的描述中，为了避免公知结构和/或功能的不必要的详细描述所导致的本发明构思的混淆，可省略公知结构和/或功能的不必要的详细描述。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于液晶显示设备的LED背光源包括：升压电路110、LED串120、反馈电路130、控制开关140和背光驱动电路150。

升压电路110用于将输入的直流电压Vin进行升压，并输出升压后的直流电压。

LED串120用于提供显示光源给液晶显示面板。LED串120包括串联的多个LED121和电阻器122。LED串120从升压电路110接收升压后的直流电压。

LED串120中的LED121的数量N（N为大于零的整数）以如下方式被确定：

N×Vd≤Vs，

其中，Vd为每个LED121的发光电压，Vs为升压电路110的输出电压。

例如，当Vd为6.5V，Vs=48V时，N≤7。

反馈电路130用于将电阻器122的两端的电压反馈到背光驱动电路150。

控制开关140被背光驱动电路150基于反馈电路130反馈的电阻器122的两端的电压来控制，从而调节并使得LED串120中的电流恒定。而且，控制开关140具有容易控制，在调节LED串中的电流趋于恒定的过程中持续的时间较短，损耗的功率也较小等优点，使得LED背光源的整个驱动电路的响应速度快，效率得到有效的提升。

背光驱动电路150通常是集成于芯片上形成背光驱动IC（IntegratedCircuit，集成电路）芯片。背光驱动电路150通过输出不同占空比的驱动信号给升压电路110，进而控制升压电路110向LED串120输出的升压后的直流电压的大小。背光驱动电路150基于反馈电路130反馈的电阻器122的两端的电压来控制控制开关140，使得控制开关140调节LED串120中的电流，进而使得LED串120中的电流恒定。

如图2所示，根据本发明的实施例的LED背光源的升压电路110包括电感器111、MOS晶体管112、晶体二极管113和电容器114。

电感器111的一端用于接收输入的直流电压Vin，电感器111的另一端连接于晶体二极管112的正端，晶体二极管112的负端连接于LED串120的正端，MOS晶体管113的漏极D连接于晶体二极管112的正端，MOS晶体管113的源极S电性接地，MOS晶体管113的栅极G连接于背光驱动电路150的控制模块151，电容器114的一端连接于晶体二极管112的负端，电容器114的另一端电性接地。

背光驱动电路150的控制模块151可通过输出不同占空比的驱动信号给MOS晶体管113的栅极G，以控制升压电路110向LED串120输出的升压后的直流电压的电压值的大小。例如，在LED背光源的驱动电路刚开始工作时，升压电路110输出的升压后的直流电压还不足以使LED串120点亮，则LED串120中无电流流过，其各个LED121的压降比较小，所以LED串120的负端的电压较大；当控制模块151侦测到LED串120的负端的电压较大后，则可以判断出此时升压电路110输出的升压后的直流电压还不足以是LED串120点亮，控制模块151会输出更大占空比的驱动信号给MOS晶体管113的栅极G，进而使得升压电路110输出的升压后的直流电压上升，直到LED串120点亮并且每个LED121正常发光后，则控制此时的驱动信号的占空比恒定，进而完成对LED串120的正常供电。

根据本发明的实施例的LED背光源的控制开关140可为双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor，BJT）。这是因为双极结型晶体管在导通时，其基极b和发射极e之间的电压只需约0.7V，且集电极c流过的电流的电流值为基极b流过的电流的电流值的数百倍（该倍数即为双极结型晶体管具有的放大倍数），例如，当基极b流过较小的几mA的电流时，在集电极c流过约几百mA的电流。而且，双极结型晶体管具有容易控制，响应速度快，损耗的功率低等优点。

在本实施例中，双极结型晶体管与LED串120串联，并且双极结型晶体管的集电极c连接于电阻器122，双极结型晶体管的发射极e电性接地，双极结型晶体管的基极b连接于背光驱动电路150的运算放大器152的输出端。这样，双极结型晶体管的集电极c流过的电流的电流值即为LED串120中流过的电流的电流值。

根据本发明的实施例的LED背光源的反馈电路130可包括差分放大器131。通过使用差分放大器131可得到电阻器122两端精确的电压。另外，在本发明中，也可将差分放大器131替换为其它能够得到电阻器122两端精确的电压的器件，例如减法器。

差分放大器131的正端连接于多个LED121的负端和电阻器122之间，差分放大器131的负端连接于电阻器122与双极结型晶体管的集电极c之间，差分放大器131的输出端连接于背光驱动电路150的运算放大器152的负端。

差分放大器131将电阻器122的两端的电压反馈到背光驱动电路150的运算放大器152的负端。

根据本发明的实施例的LED背光源的背光驱动电路150包括控制模块151和运算放大器152。

控制模块151的一端连接到升压电路110的MOS晶体管113的栅极G。控制模块151的另一端连接到LED串120的负端。

控制模块151除了上述的作用外，其另一作用为：当LED串120被点亮并正常发光后，控制模块151可切换到对LED串120进行开路/短路的保护功能。例如，控制模块151侦测LED串120负端的电压，当LED串120中出现开路或短路的故障现象时，LED串120的负端的电压会出现异常，这时，控制模块151将控制不再输出驱动信号给MOS晶体管113的栅极G，进而将整个驱动电路停止，以保护整个驱动电路。

运算放大器152的负端连接到反馈电路130的差分放大器131的输出端，运算放大器152的正端接收一参考电压Vc（该参考电压Vc为背光驱动电路150内部产生的基准电压），运算放大器152的输出端连接到双极结型晶体管的基极b。运算放大器152的负端从差分放大器131的输出端电阻器122两端的电压，并将电阻器122两端的电压与参考电压Vc进行比较。

当电阻器122两端的电压小于参考电压Vc时，运算放大器152的输出端输出高电平，使双极结型晶体管的基极b的电流增大，又因双极结型晶体管的集电极c的电流和基极b的电流成正比，则集电极c的电流增大，进而使得LED串120中的电流增大；当电阻器122两端的电压大于参考电压Vc时，运算放大器152的输出端输出低电平，使双极结型晶体管的基极b的电流减小，又因双极结型晶体管的集电极c的电流和基极b的电流成正比，则集电极c的电流减小，进而使得LED串120中的电流减小。如此反复调节，直到电阻器122的两端的电压等于参考电压Vc后，运算放大器152的输出端输出给双极结型晶体管的基极b的电流恒定，进而使得LED串120中的电流也恒定。

在上述的实施例的描述中，双极结型晶体管只是作为一种优选的控制开关而被进行描述。但在本发明中，控制开关并不以此为限，还可以是具有响应速度快、功耗低等优点的其他控制开关。

另外，上述的LED背光源通常用于液晶显示设备中，具体如图3所示。

图3示出根据本发明的实施例的液晶显示设备。

如图3所述，根据本发明的实施例的液晶显示设备包括LED背光源310以及与LED背光源310相对设置的液晶显示面板320。由于液晶显示面板320本身不发光，因此需要LED背光源310提供显示光源给液晶显示面板320，以使液晶显示面板320显示影像。其中，图3所示的LED背光源310可优选为图2所示的LED背光源。

根据本发明的实施例的液晶显示设备及其LED背光源，对LED串采用恒流驱动的方式进行驱动，延长了LED串中每个LED的使用寿命，并且LED串中的电流趋于恒定的过程持续的时间较短，损耗的功率也较小，使得驱动LED串的整个驱动电路的响应速度快，效率得到有效的提升。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims

1.一种用于液晶显示设备的LED背光源，其特征在于，包括：

升压电路（110），将输入的直流电压进行升压并输出升压后的直流电压；

LED串（120），包括串联的多个LED（121）和电阻器（122），并且从升压电路（110）接收升压后的直流电压；

反馈电路（130），将电阻器（122）的两端的电压反馈到背光驱动电路（150）；

控制开关（140），被背光驱动电路（150）基于反馈的电阻器（122）的两端的电压来控制，以调节并使得所述LED串（120）的电流恒定。

2.根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述背光驱动电路（150）包括：

控制模块（151），基于LED串（120）负端的电压来控制输出到升压电路（110）的驱动信号的占空比的大小，进而控制升压电路（110）向LED串（120）输出的升压后的直流电压的大小；

运算放大器（152），其负端接收从反馈电路（130）反馈的电阻器（122）的两端的电压，并将电阻器（122）的两端的电压与其正端接收的参考电压进行比较，其输出端基于比较结果输出不同的电平信号来控制控制开关（140）。

3.根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述升压电路（110）包括电感器（111）、MOS晶体管（113）、晶体二极管（112）和电容器（114），

其中，电感器（111）的一端用于接收输入的直流电压，电感器（111）的另一端连接于晶体二极管（112）的正端，晶体二极管（112）的负端连接于所述LED串（120），MOS晶体管（113）的漏极连接于晶体二极管（112）的正端，MOS晶体管（113）的源极电性接地，MOS晶体管（113）的栅极连接所述背光驱动电路（150）的控制模块（151），电容器（114）的一端连接于晶体二极管（112）的负端，电容器（114）的另一端电性接地。

4.根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述反馈电路（130）包括：

差分放大器（131），将所述电阻器（122）的两端的电压反馈到背光驱动电路（150）的运算放大器（152）的负端。

5.根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述控制开关（140）为双极结型晶体管，其中，所述双极结型晶体管与所述LED串（120）串联，并且所述双极结型晶体管的集电极连接于所述电阻器（122），所述双极结型晶体管的发射极电性接地，所述双极结型晶体管的基极连接于背光驱动电路（150）的运算放大器（152）的输出端。

6.一种液晶显示设备，包括LED背光源（310）以及与所述LED背光源（310）相对设置的液晶显示面板（320），所述LED背光源（310）提供显示光源给液晶显示面板（320），以使液晶显示面板（320）显示影像，其特征在于，所述LED背光源（310）包括：

7.根据权利要求6所述的液晶显示设备，其特征在于，所述背光驱动电路（150）包括：

8.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其特征在于，所述升压电路（110）包括电感器（111）、MOS晶体管（113）、晶体二极管（112）和电容器（114），

9.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其特征在于，所述反馈电路（130）包括：

10.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其特征在于，所述控制开关（140）为双极结型晶体管，其中，所述双极结型晶体管与所述LED串（120）串联，并且所述双极结型晶体管的集电极连接于所述电阻器（122），所述双极结型晶体管的发射极电性接地，所述双极结型晶体管的基极连接于背光驱动电路（150）的运算放大器（152）的输出端。