CN107255947A

CN107255947A - 显示装置及其液晶屏背光时序控制电路

Info

Publication number: CN107255947A
Application number: CN201710482404.2A
Authority: CN
Inventors: 田收
Original assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Hisense Visual Technology Co Ltd
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2017-10-17
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: CN107255947B

Abstract

一种显示装置及其液晶屏背光时序控制电路，该液晶屏背光时序控制电路包括：背光控制单元，用于根据来自主芯片的第一控制端口的信号，生成背光控制信号，经输出端口给到液晶屏；续流单元，用于为该背光控制单元提供续流；以及续流控制单元，用于根据来自该主芯片的第二控制端口的信号，控制该续流单元是否提供续流；其中，该第一控制端口上拉接第一电源，该输出端口上拉接第二电源；该续流单元采用续流电源供电，该续流电源的掉电时间大于该第一电源的掉电时间，且该续流电源的掉电时间大于该第二电源的掉电时间。本发明能够减少屏闪的出现，改善用户体验。

Description

显示装置及其液晶屏背光时序控制电路

技术领域

本发明涉及显示装置，特别涉及液晶屏的背光控制。

背景技术

参见图1，目前的诸如液晶电视100a之类的显示装置，通常包括：电源模块10；主板30，主板30包括主芯片等；液晶屏50，与主板30之间通过若干线路305连接，受控于主板30；以及背光时序控制电路70a，受控于主板30的控制端口307a，生成背光控制信号705a。另外，液晶屏50通过线路105从电源模块10获得有关电源供给。

参见图2，该背光时序控制电路70a使用单一的一个待机可控GPIO来提供BL_CTL控制信号，外加复杂的续流电路(即三极管V1的发射极一侧的电路部分)，由于该续流电路具有容量电容C1、C2和二极管VD1、VD2，需要较大的PCB(印刷电路板)面积来放置器件，成本较高。与该续流电路相配合的续流电源采用电源模块10提供的12V实现。

该背光时序控制电路70a的电路工作原理包括：背光控制信号BL_ON/OFF＝0时，表示液晶屏50的背光灭；背光控制信号BL_ON/OFF＝1时，表示液晶屏50的背光亮。当液晶电视100a正常工作时，12V和+5V均处于上电状态，电容C1、C2被充满电，三极管V1的基极和发射极均为12V，三极管V1截止。此时，由于下拉电阻R6的作用，三极管V1的集电极下拉接地；同时，主板30上的主芯片通过软件控制端口BL_CTL＝0，使得三极管V2截止，由于上拉电阻R10的作用，三极管V2的集电极上拉接+5V，背光控制信号BL_ON/OFF＝1，液晶屏50的背光处于开启状态。现有的背光时序控制电路70a存在容易出现屏闪的问题，从而影响到用户体验，实有必要予以改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种液晶屏背光时序控制电路，能够减少屏闪的出现，改善用户体验。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种液晶屏背光时序控制电路，其包括：背光控制单元，用于根据来自主芯片的第一控制端口的信号，生成背光控制信号，经输出端口给到液晶屏；续流单元，用于为该背光控制单元提供续流；以及续流控制单元，用于根据来自该主芯片的第二控制端口的信号，控制该续流单元是否提供续流；其中，该第一控制端口上拉接第一电源，该输出端口上拉接第二电源；该续流单元采用续流电源供电，该续流电源的掉电时间大于该第一电源的掉电时间，且该续流电源的掉电时间大于该第二电源的掉电时间。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种显示装置，包括电源模块、主板和液晶屏；还包括如上所述的液晶屏背光时序控制电路，其中，该主芯片位于该主板上，该第一电源、该第二电源和该续流电源由该电源模块提供。

与现有技术相比，本发明通过巧妙地采用主芯片的第一控制端口来生成背光控制信号、第二控制端口来控制续流的通断，并使续流电源的掉电时间大于背光控制单元所采用的第一电源及第二电源的掉电时间，借助续流电源与第一电源的配合，能够确保第二电源的掉电快于第一电源与续流电源的这个配合体的掉电，进而避免了出现现有技术中由于第二电源掉电时间长于第一电源掉电时间，引起的输出端口高低电平变化，从而能够减少屏闪现象的出现，改善用户体验。

附图说明

图1为现有的一种液晶电视的系统框架示意图。

图2为现有的一种背光时序控制电路的电路原理示意图。

图3为本发明的显示装置的系统框架示意图。

图4为本发明的背光时序控制电路的电路原理示意图。

图5为本发明生成电源VCC1的电路原理示意图。

图6为本发明生成电源VCC2的电路原理示意图。

图7为本发明得到电源VDD的电路原理示意图。

其中，主要附图标记说明如下：100a、100液晶电视 10电源模块 30主板 50液晶屏70、70a背光时序控制电路 105线路 305线路 3071、3072、307a控制端口 705、705a背光控制信号 71背光控制单元 72续流单元 73续流控制单元。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

结合图1和图2，首先对现有的背光时序控制电路70a在交流关机和直流关机的过程进行较详细的分析。

由于液晶屏50的电源(12V)是通过线路105直接从电源模块10上接过来，电源模块10上通常接有大的电解电容，放电时间很慢，而主板30上没有或者很少电解电容，因此放电较快，因此，在交流断电时，主板30早于液晶屏50掉电，如此一来主板30就不能有效控制液晶屏50的背光，从而导致液晶屏50出现屏闪现象。

对于交流关机过程而言，1、当进行交流关机时，在关机瞬间，3.3Vstb和+5V开始掉电，对于整个系统设计考虑，+5V掉电时间要大于3.3Vstb的掉电时间。

2、当系统电源掉到主芯片工作的临界状态时，主芯片停止工作，软件挂死，端口BL_CTL不可控，处于高阻状态；同时，端口BL_CTL会在上拉电阻R12的作用下，短时间处于高电平，导致三极管V2导通，背光控制信号的输出端口BL_ON/OFF＝0。

3、若无其它电路，当3.3Vstb掉完电变为低电平，三极管V2截止，若这时+5V未完全掉完电，则在+5V电源的上拉作用下，输出端口BL_ON/OFF＝1，而在+5V掉完电变为低电平时，输出端口BL_ON/OFF＝0；即输出端口BL_ON/OFF会出现“0-1-0”状态的变化，液晶屏50的背光会出现“关闭-打开-关闭”的过程，出现屏闪。

4、在交流关机时，12V同时掉电。理想情况下，12V掉电缓慢，三极管V1的基极电压由12V缓慢降低。由于二极管VD1的存在，三极管V1的发射极电压(即电容C1，C2端电压)只能通过电阻R4由12V缓慢放电。当三极管V1的发射极的电压大于基极电压0.7V以上时，三极管V1导通，三极管集电极为高电平，经由二极管VD4可以控制三极管V2导通，输出端口BL_ON/OFF＝0，使液晶屏50的背光一直处于关闭状态。

对于直流关机过程而言，当进行直流关机时，主芯片的软件控制端口BL_CTL＝1，控制三极管V2导通，背光控制信号BL_ON/OFF＝0，液晶屏的背光处于关闭状态。

综上可见，现有的背光时序控制电路70a之所以容易出现屏闪，主要有以下几个因素。

1、对电源模块的12V电源的质量要求较高，必须严格要求12V电源掉电过程单调，不能出现台阶或回沟，对12V掉电速度有严格要求，否则会出现屏闪。

2、必须严格控制三极管V1的发射极和基极的掉电速度，保证三极管V1的发射极掉电速度要慢于基极的掉电速度，且发射极电压始终高于基极电压0.7V以上，否则会出现屏闪。

3、控制端口BL_CTL必须选用主芯片的待机可控GPIO(General Purpose InputOutput，通用输入/输出)，否则直流关机时无法控制，会出现屏闪。

参见图3，图3为本发明的显示装置的系统框架示意图。本发明以液晶电视100为例，提出一种显示装置，其包括：电源模块10；主板30，包括主芯片等；液晶屏50，与主板30之间通过若干线路305连接，受控于主板30；以及背光时序控制电路70，受控于主板30的控制端口3071、3072，生成背光控制信号705。另外，液晶屏50通过线路105从电源模块10获得有关电源供给。

其中，背光时序控制电路70与现有背光时序控制电路70a的区别主要体现在：采用两个控制端口3071、3072提供的信号来生成背光控制信号705，背光控制信号705与两个控制端口3071、3072提供的信号存在一定的逻辑关系，如此一来，可以大大简化续流控制电路的结构，这一点在后面会予以详述。另外，续流电流采用电源模块10提供的电源VDD实现。

参见图4，图4为本发明的背光时序控制电路的电路原理示意图。控制端口BL_CTL和PWR_CTL是主芯片上的两个任意选取GPIO，输出端口BL_ON/OFF控制液晶屏的背光的开启与关闭。其中，输出端口BL_ON/OFF的状态受控制端口BL_CTL和PWR_CTL的共同控制，三者的逻辑电平关系如下表1所示。

表1

BL_CTL	PWR_CTL	BL_ON/OFF
			1	0	0
1	1	0
			0	1	1
0	0	1

其中，(1)、输出端口BL_ON/OFF＝0时，表示背光灭；输出端口BL_ON/OFF＝1时，表示背光亮。(2)、当输出端口BL_ON/OFF存在“0-1-0”状态变化时，会引起屏闪。

背光时序控制电路70包括：背光控制单元71，用于根据来自主芯片(位于主板30中)的第一控制端口3071(即控制端口BL_CTL)的信号，生成背光控制信号，经输出端口BL_ON/OFF给到液晶屏50；续流单元72，用于为背光控制单元71提供续流；以及续流控制单元73，用于根据来自主芯片的第二控制端口3072(即控制端口PWR_CTL)的信号，控制该续流单元72是否提供续流。其中，背光控制单元71的输入端(接第一控制端口BL_CTL)上拉接电源VCC1，在背光控制单元71的输出端口BL_ON/OFF上拉接电源VCC2；续流单元72采用续流电源VDD供电，续流电源VDD的掉电时间远大于电源VCC1及电源VCC2的掉电时间。

在本实施例中，电源VCC2的掉电时间稍长于电源VCC1的掉电时间。电源VCC2的电压值大于电源VCC1的电压值。具体地，电源VCC1的电压值选用3.3V，电源VCC2的电压值选用5V。续流电源VDD的电压值选用3.3V。电源VCC1、电源VCC2和续流电源VDD是从同一电源(例如：12V)变换得到的。

可以理解的是，依据前述的出现频闪的原因分析，可知：电源VCC2的掉电时间大于电源VCC1的掉电时间是引发屏闪的原因所在。本发明借助续流电源VDD与电源VCC1的配合，能够确保电源VCC2的掉电时间小于续流电源VDD与电源VCC1的这个配合体的掉电时间，也就是说，本发明通过加续流，可以等同地实现电源VCC1(实际是续流电源VDD与电源VCC1的这个配合体)的掉电时间大于电源VCC2的掉电时间，可以消除引发屏闪的原因，从而缓解显示屏屏闪现象的发生。

这里所称的掉电时间是指：电源的输出电压从额定值降低到额定值的10％所花费的时间。这里所称的续流电源VDD的掉电时间远大于电源VCC1及电源VCC2的掉电时间是指：续流电源VDD的掉电时间是电源VCC1的掉电时间的四倍以上；并且，续流电源VDD的掉电时间是电源VCC2的掉电时间的四倍以上。

背光控制单元71包括隔离二极管VD1和开关管V2(NPN型三极管)。其中，隔离二极管VD1的阳极构成背光控制单元71的输入端，用于输入来自主芯片的第一控制端口的信号，并通过上拉电阻R3上拉接电源VCC1，隔离二极管VD1的阴极(经由电阻R4)与开关管V2的基极相连，开关管V2的集电极通过上拉电阻R5上拉接电源VCC2、发射极接地。可以理解的是，开关管V2的集电极构成该背光控制单元71的输出端口BL_ON/OFF。

续流单元72包括开关管V1(PNP型三极管)，开关管V1的基极(经由续流控制单元73)接控制端口PWR_CTL，并通过下拉电阻R1下拉接地，开关管V1的发射极该续流电源VDD、集电极与隔离二极管VD1的阴极相连。可以理解的是，开关管V1的基极用于输入来自主芯片的控制端口PWR_CTL的信号。

这里所称的续流是指：在电源VCC1由于掉电，单独不能维系开关管V2的基极-发射极的导通时，由续流电源VDD提供必要的电能，来维系开关管V2的基极-发射极的导通。

背光时序控制电路70的工作原理，详细描述如下。

1、当液晶电视100正常工作时，电源VCC1、VCC2和VDD均处于上电状态，且主芯片上运行的软件令控制端口BL_CTL＝0，控制端口PWR_CTL＝1，三极管V2截止，此时输出端口BL_ON/OFF＝1，液晶屏50的背光处于开启状态。

2、当进行关机时，无论交流关机还是直流关机，在关机瞬间，电源VCC1和VCC2开始掉电，且掉电时间较缓慢。为了增强系统的稳定性，在系统设计时，一般选取电源VCC2的电压值>电源VCC1的电压值，以确保电源VCC2的掉电时间要大于电源VCC1的掉电时间。

3、当系统电源掉到主芯片工作的临界状态时，主芯片停止工作，主芯片上运行的软件挂死，控制端口BL_CTL和PWR_CTL均不可控，处于高阻状态。这时，控制端口BL_CTL会在上拉电阻R3的作用下，短时间处于高电平，令三极管V2导通，背光控制信号输出端口BL_ON/OFF＝0，液晶屏50的背光处于关闭状态。

4、可以理解的是，若无其它电路(即只有背光控制单元71的话)，当电源VCC1掉完电变为低电平，三极管V2截止，而此时若电源VCC2未完全掉完电，在电源VCC2的上拉作用下，则输出端口BL_ON/OFF＝1，而当电源VCC2掉完电变为低电平时，输出端口BL_ON/OFF＝0；即背光控制信号的输出端口BL_ON/OFF会出现由“0-1-0”状态的变化，液晶屏50的背光会出现“关闭-打开-关闭”的过程，出现屏闪。

5、通过增加续流单元72及续流控制单元73后，由于控制端口BL_CTL和PWR_CTL是来自同一主芯片上的两个GPIO，在系统掉电过程不受控时，二者状态会保持一致，即会同时变为高阻状态。当主芯片不受控时，在下拉电阻R1的作用下，控制端口PWR_CTL＝0，三极管V1的发射极接续流电源VDD，集电极接背光控制单元71，基极接控制端口PWR_CTL，此时，三极管V1导通。续流电源VDD通过三极管V1后，到达三极管V2的基极，且为高电平，控制三极管V2导通，此时，输出端口BL_ON/OFF＝0，使液晶屏50的背光处于关闭状态。

因此，由于增加了续流单元72及续流控制单元73，保证了即使VCC1完全变为低电平，且VCC2尚未完全掉电时，三极管V2也不会出现截止的情况，输出端口BL_ON/OFF端不会输出高电平；从而能够确保输出端口BL_ON/OFF＝0不会出现状态的转变，因此也就不会导致屏闪的出现。

值得一提的是，由于隔离二极管VD1的存在(隔离二极管VD1的阳极构成背光控制单元71的输入端，隔离二极管VD1的阴极与三极管V2的基极相连，续流单元72提供的续流与隔离二极管VD1的阴极相连)，可以防止电源VDD倒灌到主芯片的GPIO管脚，防止烧坏GPIO。

参见图5、图6和图7，图5为本发明生成电源VCC1的电路原理示意图。图6为本发明生成电源VCC2的电路原理示意图。图7为本发明生成电源VDD的电路原理示意图。在一个具体实施例中，电源VCC1可选取系统的3.3V，电源VCC1的掉电时间大致在20毫秒；电源VCC2可选取系统的5V，较电源VCC1的压值要高，电源VCC2的掉电时间大致在25毫秒，大于电源VCC1的掉电时间；续流电源VDD，可选择3.3V，其来源可以是电源模块10提供的12V通过电阻R7、R8分压得到，考虑到电源模块10提供的12V有大的电解电容，其掉电时间较长，大致在100毫秒，甚至更长。由此可见：续流电源VDD的掉电时间是电源VCC1的掉电时间的四倍以上。

可以理解的是，续流电源VDD不必限于这种生成方式，只要放电缓慢即可。另外，对于续流电源VDD的要求较低，只要掉电过程中，不会出现异常波动，背光时序控制电路70都会起到防止屏闪的作用。

另外，背光时序控制电路70不会对液晶电视100的上电过程带来不良影响。在上电过程中，电源模块10给液晶屏50供电是受控于主板30的。上电时，主板30的电源会先上电，然后主板30启动起来，主芯片上的软件运行起来后，这时才会控制电源供给液晶屏50的背光电路和液晶屏50。由于上电时序完全受控于主芯片的软件，因此在上电过程不会出现屏闪问题。具体而言，在开机瞬间，电源VCC1、VCC2和VDD上电，控制端口BL_CTL和PWR_CTL均处于高阻状态，这时三极管V2处于导通状态，会将输出端口BL_ON/OFF拉低；主芯片上的软件运行起来之后，当所有一切准备就绪后，软件令控制端口BL_CTL＝0,使得输出端口BL_ON/OFF＝1，点亮液晶屏50的背光。

值得一提的是，控制端口BL_CTL是主芯片上的一个GPIO端口，在主芯片内部，GPIO端口的电源来源于系统的3.3V，即来源电源VCC1；而三极管V1的续流电源VDD，虽然选用的电压值也是3.3V，但它与电源VCC1和电源VCC2的下电时序上有严格的关系，需要保证续流电源VDD下电时间要远晚于VCC1(这一点，可以通过在续流电源VDD上设置大的电解电容，放电较慢，并且通过在电源VCC1上不设置大的电解电容，放电较快来实现)，且续流电源VDD电源转换电路简单，不可用做电源VCC1。如此，才能既保证系统稳定，又能保证交流关机不会出现屏闪问题。也就是说，虽然二者的电压均为3.3V，但是电源VCC1和电源VDD分属两个不同电源，各有自身特点，不可混用。

本发明的液晶电视100及其液晶屏背光时序控制电路70，通过巧妙地采用主芯片(位于主板30上)的一个控制端口3071(对应于背光控制单元71的输入端口BL_CTL)来生成背光控制信号705(对应于背光控制单元71的输出端口BL_ON/OFF提供的信号)、另一个控制端口3072(对应于续流控制单元73的输入端口PWR_CTL)来控制续流的通断，并使续流电源VDD的掉电时间大于背光控制单元71所采用的电源VCC1和电源VCC2的掉电时间，借助续流电源VDD与电源VCC1的配合，能够确保电源VCC2的掉电快于电源VCC1与续流电源VDD的这个配合体的掉电，从而能够减少屏闪的出现，改善用户体验。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims

1.一种液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，包括：背光控制单元，用于根据来自主芯片的第一控制端口的信号，生成背光控制信号，经输出端口给到液晶屏；续流单元，用于为该背光控制单元提供续流；以及续流控制单元，用于根据来自该主芯片的第二控制端口的信号，控制该续流单元是否提供续流；其中，该第一控制端口上拉接第一电源，该输出端口上拉接第二电源；该续流单元采用续流电源供电，该续流电源的掉电时间大于该第一电源的掉电时间，且该续流电源的掉电时间大于该第二电源的掉电时间。

2.依据权利要求1所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该第二电源的掉电时间大于该第一电源的掉电时间。

3.依据权利要求2所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该第二电源的电压值大于该第一电源的电压值。

4.依据权利要求1所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该第一电源的电压值选用3.3V，该第二电源的电压值选用5V。

5.依据权利要求4所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该续流电源的电压值选用3.3V。

6.依据权利要求1所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该第一电源、该第二电源和该续流电源是从同一电源转换得到的。

7.依据权利要求1所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该续流电源的掉电时间是该第一电源的掉电时间的四倍以上。

8.依据权利要求1至7任一项所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该背光控制单元包括隔离二极管和第一开关管，其中，该隔离二极管的阳极构成该背光控制单元的输入端，并通过上拉电阻上拉接该第一电源，该隔离二极管的阴极与该第一开关管的基极相连，该第一开关管的集电极构成该背光控制单元的输出端口、发射极接地。

9.依据权利要求8所述的液晶屏背光时序控制电路，其特征在于，该续流单元包括第二开关管，该第二开关管的基极接该第二控制端口，并通过下拉电阻下拉接地，该第二开关管的发射极接该续流电源、集电极与该隔离二极管的阴极相连。

10.一种显示装置，包括电源模块、主板和液晶屏；其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项所述的液晶屏背光时序控制电路，其中，该主芯片位于该主板上，该第一电源、该第二电源和该续流电源由该电源模块提供。