CN1490785A - 驱动显示器件的光源的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种驱动显示器件的光源的装置，包括：开关单元，选择性地发送DC输入电压；振荡器，转换DC输入电压为AC电压；变压器，包含初级线圈和次级线圈，变压器向利用互感升高转换的AC电压并且为光源提供升高的电压。驱动装置还包括：电流检测器，用于检测振荡器或次级线圈中电流；和光控制器，根据由电流检测器检测的电流以及来自于外部装置的减光控制信号控制开关单元。因此，不需要连接光源和光控制器的单独接线就能检测光源中的电流。

Description

驱动显示器件的光源的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动显示器件的光源的驱动装置。
背景技术
用于计算机的监视器和电视机的显示器包括自发光显示器，如发光二极管(LED)、电致发光(EL)、真空荧光显示器(PDP)，以及需要光源的非发光显示器，如液晶显示器(LCD)。
LCD包括两个设有产生电场的电极平板和插在两个平板之间的具有介电各向异性的液晶(LC)层。提供有电压的、产生电场的电极在液晶层中产生电场，穿过平板的光的透射率根据所加电场的强度而变化，而所加电场的强度可以由所加的电压来控制。因此，通过调节所加电压就可获得期望的图像。
可以光从装配在LCD中的光源发出，或者可以是自然光。当使用装配的光源的时候，LCD屏幕的总亮度通常通过调节光源的接通时间和断开时间的比例来调节，或者通过调节流过光源的电流来调节。
用于LCD的发光器件即背光单元包括一个光源和用于驱动光源的一个逆变器(inverter)。
光源通常包括一个荧光灯，逆变器将输入的DC(直流)电压转换成AC(交流)电压并将AC电压加到灯上。
按照安装灯的封装结构，将背光单元分类成背光型和边缘发光型。背光型直接在平板的后面构成灯，而且通常包括几个灯。
当使用几个灯时，需要保持每个灯的亮度均匀，因此需要维持流过每个灯的电流恒定。为此目的，在每个灯上要安装检测灯的电流用的电流检测器，并且要根据检测的电流控制每个灯中的电流值。
当相互独立地反馈控制各个灯的操作时，需要有连接各个灯到逆变器的分开独立的接线。因而，由于逆变器的电路设计可能要考虑好几根接线，所以使生产效率降低，并且由于在接线之间的噪声和干扰都增加了，所以各个灯的反馈控制可能会变得不准确。
为了解决这些问题，建议将所有的灯都通过一根接线连接到逆变器，并且根据这根导线中的电流对于灯进行控制。
然而，由于不可能区分出每个灯的状态，所以这个方法不可能分开控制各个灯。例如，当一个灯出了故障、并且其中，电流不流动或者不减少时，就不可能确定这个灯是否出了毛病，这是因为流过所有灯的总电流会被检测出是减小的，但这个总电流并没有指出每个灯的状态。在这种情况下，反馈控制使所有灯中的总电流增加，并且也要给这个不可能完成正常的发光操作的出了故障的灯提供电流或电压。向出了故障的灯连续施加电压有可能产生电弧或火花，这对灯以及整个背光单元都会产生不良影响。
发明内容
提供一种驱动显示器件的光源的驱动装置，它包括：向光源供电的供电单元；检测供电单元输出的电流用的电流检测器；和根据来自于电流检测器的信号和来自于外部装置的减光(dimming)控制信号来控制供电单元的光控制器。
供电单元最好包括一个包含初级线圈和次级线圈的变压器，变压器向光源施加一个在次级线圈中感应的电压。供电单元进一步包括一个开关单元，在光控制器的控制下切换来自外部装置的输入电压，并且，包括一个振荡器，根据来自于开关单元的输入电压产生一个AC电压，并且将产生的AC电压提供给变压器的初级线圈。
电流检测器检测与变压器的初级线圈相关的电流，具体来说，即振荡器中的电流。按另一种方式，电流检测器连接到变压器的次级线圈，并且检测变压器的次级线圈中的电流。
光控制器最好根据所说的减光控制信号和来自于电流检测器的信号按脉冲宽度调制方式控制开关单元。
优选地，光控制器根据来自于电流检测器的信号确定光源中的过电流，并且根据过电流的确定结果接通/断开开关单元。
按照本发明的一个实施例，电流检测器包括并联连接在供电单元和一个预定电压之间的一个电容器和一个二极管，并且包括连接到电容器和二极管而且还连接到光控制器的一个分压器。
光源可以包括一个荧光灯。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述的和其它的优点都将变得显而易见，其中：
图1是按照本发明的一个实施例的LCD的方块图；
图2是按照本发明的一个实施例的LCD的一个分解透视图；
图3是按照本发明的一个实施例的LCD的一个像素的等效电路图；
图4是按照本发明的一个实施例的逆变器和灯单元的电路图；
图5是按照本发明的另一个实施例的逆变器和灯单元的电路图。
具体实施方式
下面参照表示本发明的优选实施例的各个附图更加全面地描述本发明。然而，本发明可以按许多不同的方式实施，因此不应该被认为是仅限于这时提出的实施例。
附图中，为清楚起见，将膜层的厚度和区域都扩大了。在全部附图中，相同的标号指示相同的另部件。应当理解，当说一个元件如膜层、薄膜、区域、基片、或平板“在另一个元件之上“的时候，这个元件可以直接在另一个元件之上，或者在两个元件之间存在着中间元件。相反，当说一个元件“直接在另一个元件之上”的时候，两个元件之间不存在中间元件。
下面参照附图描述按照本发明的实施例的驱动显示器件的光源的驱动装置。
图1是按照本发明的一个实施例的LCD的方块图，图2是按照本发明的一个实施例的LCD的分解透视图，图3是按照本发明的一个实施例的LCD的一个像素的等效电路图。
参照附图1，按照本发明的一个实施例的LCD包括：液晶板组件300、选通(gate)驱动器400和与其相连的数据驱动器500、与数据驱动器500相连的灰度电压发生器800、用于为液晶板组件300照明的发光单元900、和控制上述元件的信号控制器600。
在结构图中，按照本发明的实施例的LCD包括一个液晶模块350，液晶模块350包括显示单元330和背光单元340、一对前、后外壳361和362、底架363、和模压框架364，用于容纳和固定液晶模块350，如图2所示。
显示单元330包括液晶板组件300、附着到液晶板组件300上的多个选通软印刷电路(FPC)薄膜410和多个数据FPC薄膜510、分别附着到相关的FPC薄膜410、510上的选通印刷电路板(PCB)450和PCB550。
在如图2和3所示的结构图中，液晶板组件300包括下板100、上板200、和插在二者之间的液晶层3，同时还包括多个显示信号线G1-Gn和D1-Dm、以及多个与其相连的并且在图1和3的电路图中排列成矩阵形式的像素。
显示信号线G1-Gn和D1-Dn设置在下板100上，并且包括多个发送选通信号(称之为扫描信号)的选通线G1-Gn和多个发送数据信号的数据线D1-Dm。选通线G1-Gn沿行的方向延伸并且相互平行，数据线D1-Dm沿列的方向延伸并且相互平行。
每一个像素包括连接到显示信号线G1-Gn和D1-Dm的开关元件Q和连接到开关元件Q的液晶电容器CLC和存储电容器CST。如果不需要，存储电容器CST可以省去。
开关元件Q如TFT设置在下板100上并且具有3个连接端：连接到选通线G1-Gn之一的控制端、连接到数据线D1-Dm之一的输入端、和连接到液晶电容器CLC和存储电容器CST的输出端。
液晶电容器CLC包括在下板100上的像素电极190、在上板200上的公共电极270、和位于电极190和270之间作为电介质的液晶层3。像素电极190连接到开关元件Q，公共电极270覆盖上板200的整个表面并且提供有公共电压Vcom。按另一种方式，条形形状的像素电极190和公共电极270这两者都设置在下板100上。
存储电容器CST是液晶电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极190，设置在下板100上的一个单独的信号线(未示出)经过一个绝缘体与像素电极190重叠，并且提供有预定电压，例如公共电压Vcom。按另一种方式，存储电容器CST包括像素电极190，一个相邻的选通线(称之为前一个选通线)经过一个绝缘体与像素电极190重叠。
对于彩色显示，每个像素唯一地代表三原色之一，如红、绿、和蓝色，或者按照时间依次代表三原色，从而可以获得期望的颜色。图3表示出一个例子，每个像素都包括一个滤色片230，它代表在上板200的面对它的像素电极190的一个区域内的三原色之一。按另一种方式，可将滤色片230设置在下板100上的像素电极190的上边或下边。
参照附图2，背光单元340包括：设置在液晶板组件300后边的多个灯341、设置在液晶板组件300和灯341之间用于向液晶板组件300引导和漫射来自于灯341的光的光波导342和多个光学薄片343、和设置在灯341的下方用于向液晶板组件300反射来自于灯341的光的反射器344。
灯341最好包括荧光灯，如CCFL(冷阴极荧光灯)和EEFL(外部电极荧光灯)。LED是灯341的另一个例子。
参照附图1，发光单元900包括与如图2所示的灯341对应的多个灯单元910和与对应的灯单元相连的多个逆变器920。通过控制灯单元910的接通时间和断开时间的占空比，逆变器920启动灯单元910和减弱灯单元910的发光。逆变器920或者设置在单独的印刷电路板上(称之为逆变器印刷电路板)，或者设置在选通印刷电路板450或数据印刷电路板550上。下面详细描述逆变器920的结构。
将一对用于偏振来自于灯341的光的偏振片(未示出)附着到液晶板组件300的板100和200的外表面上。
参照附图1和2，灰度电压发生器800产生两组与像素的透射率相关的多个灰度电压，灰度电压发生器800设置在数据印刷电路板550上。一组灰度电压相对于公共电压Vcom是正极性的，另一组灰度电压相对于公共电压Vcom是负极性的。
选通驱动器400最好包括多个安装在对应的选通软印刷电路薄膜410上的集成电路芯片。选通驱动器400连接到液晶板组件300的选通线G1-Gn，并且与来自于驱动电压发生器的选通电压Von和截止电压Voff同步，以产生应用于选通线G1-Gn的选通信号。
数据驱动器500最好包括多个安装在对应的数据软印刷电路薄膜上的集成电路芯片。数据驱动器500连接到液晶板组件300的数据线D1-Dm，并且将从灰度电压中选择的数据电压加到数据线D1-Dm，所说的灰度电压是灰度电压发生器800提供的。
按照本发明的另一个实施例，选通驱动器400和/或数据驱动器500的集成电路芯片安装在下板100上，按照本发明的下一个实施例，将驱动器400和动器500中的一个或两个再加上其它的一些元件都包含在下板100.内。选通印刷电路板450和/或选通软印刷电路薄膜410在两种情况下都可以省略不用。
在数据印刷电路板550或选通印刷电路板450上提供控制驱动器400和500的信号控制器600。
现在详细描述LCD的操作。
信号控制器600提供有来自于外部图像控制器(未示出)的RGB图像信号R、G、B和控制其显示的输入控制信号，例如垂直同步信号Vsync，水平同步信号Hsync，主时钟MCLK，和数据启用(enable)信号DE。在产生了选通控制信号CONT1和数据控制信号CONT2并且根据输入控制信号处理了适合于液晶板组件300操作的图像信号R、G、B之后，信号控制器600为选通驱动器400提供选通控制信号CONT1，并且，为数据驱动器500提供处理过的图像信号R’、G’、B’和数据控制信号CONT2。此外，信号控制器600为逆变器920产生并提供减光控制信号DIM。
选通控制信号CONT1包括：垂直同步启动信号STV，用于通知一个帧的启动；选通时钟信号CPV，用于控制选通电压Von的输出时间；和输出启用信号OE，用于确定选通电压Von的宽度。数据控制信号CONT2包括：水平同步启动信号STH，用于通知一个水平周期的开始；负载信号LOAD或TP，用于指示向数据线D1-Dm施加适当的数据电压；反相控制信号RVS，用于反转数据电压的极性(相对于公共电压Vfcom)；和数据时钟信号HCLK。
数据驱动器500响应于来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，从信号控制器600为一个像素行接收图像数据R’、G’、B’的一个分组，并且将图像数据R’、G’、B’转换成可从灰度电压发生器800供给的灰度电压中选择的模拟数据电压。
选通驱动器400响应于来自信号控制器600的选通控制信号CONT1，将选通电压Von加到选通线G1-Gn，由此使与其相连的开关元件Q导通。
数据驱动器500在开关元件Q的一次导通时间内(这称之为“一个水平周期“或“1H”，并且等于水平同步信号Hsync、数据启用信号DE、和选通时钟信号CPV的一个周期)将数据电压加到相应的数据线D1-Dm。然后，又通过导通的开关元件Q将数据电压加到相应的像素上。
加到像素上的数据电压和公共电压Vcom之间的差表现成液晶电容器CLC的充电电压，即，像素电压。液晶分子的取向取决于像素电压的大小，并且液晶分子的取向确定了通过液晶电容器CLC的光的偏振情况。偏振片将光的偏振转换成光的透射率。
通过重复这一过程，在一帧的期间内，为所有的选通线G1-Gn依次提供选通电压Von，借此将数据电压加到所有的像素上。在一帧结束后下一帧开始的时候，对于加到数据驱动器500的反相控制信号RVS进行控制，以使数据电压的极性反转(称之为“帧反转”)。还可以对于反相控制信号RVS进行控制，以使在一帧内流入数据线内的数据电压的极性反转(称之为“线反转”)，或者使一个分组内的数据电压的极性发生反转(称之为“点反转”)。
同时，逆变器920响应于来自信号控制器550的减光控制信号DIM，对于灯单元910进行控制。
下面参照附图4更加详细地描述逆变器920的详细结构。
图4是按照本发明的一个实施例的逆变器和灯单元的电路图。
如图4所示，灯单元910包括一个灯911和串联连接在地和逆变器920之间的电容器C1，电容器C1是一个镇流稳定器。
逆变器920包括：变压器921、振荡器922、电流检测器923、光控制器930、缓冲器924、开关元件Q1、用于防止反相电压的二极管D1、和电感器L1。
变压器921连接到灯单元910，为点亮灯911提供电压。变压器921包括两个初级线圈L11和L12以及一个次级线圈L13，以便通过互感产生足够大的电压，次级线圈L13的一端连接到电容器C1，另一端连接到地。
振荡器922连接到变压器的初级线圈L11和L12，向初级线圈L11和L12提供AC电压。振荡器922包括一对晶体管Q21和Q22，电容器C21，和一对电阻器R21和R22。
变压器922的一个初级线圈L11的两端分别连接到晶体管Q21和Q22的集电极，电容器C21并联连接到初级线圈L11。此外，另一个初级线圈L12的两端分别连接到晶体管Q21和Q22的基极，晶体管Q21和Q22的发射极共同连接到电流检测器923。电阻器R21和R22的一端分别连接到晶体管Q21和Q22的基极，它们的另一端共同连接到变压器921的初级线圈的中间抽头。
电流检测器923检测流过振荡器922的电流或流过变压器921的初级线圈L11和L12的电流，并且包括：滤波电容器C31、包括两个电阻器R31和R32的分压器、和整流二极管D31。电容器C31、电阻器R31、和整流二极管D31并联连接在晶体管Q21和Q22的公共发射极和地之间。电阻器R32连接在晶体管Q21和Q22的公共发射极和光控制器930之间。
光控制器930包括反馈控制器931、过载保护单元932、和通/断控制器933。反馈控制器931连接到电流检测器923，并且提供有减光控制信号DIM。过载保护单元932连接到电流检测器923。通/断控制器933连接到反馈控制器931的一个输出端和过载保护单元932，并且提供有通/断电压ON/OFF。反馈控制器931和过载保护单元932可以包括比较器。
开关MOS晶体管Q1和电感器L1串联连接在输入到振荡器922的输入电压Vin和振荡器922之间，它的栅极经过缓冲器924连接到通/断控制器933。
二极管D1正向连接为从地到晶体管Q1和电感器L1的结点。
下面详细描述具有这种结构的逆变器920的操作。
晶体管Q1响应于来自缓冲器924的控制信号导通或截止，以选择性地发送DC输入电压Vin。晶体管Q1的输出经电感器L1提供给振荡器922。
振荡器922通过交替地导通和截止两个晶体管Q21和Q22，将DC输入电压Vin转换为AC正弦电压，并且向变压器921的初级线圈L11和L12提供产生的AC电压。
在变压器921的次级线圈L13中通过流过初级线圈L11和L12的电流感应而产生的升压的AC电压经过电容器C1加到灯911以导通灯911。流过次级线圈L13的电流由于灯911的故障会随着流过灯911的电流的变化而变化，并且次级线圈L13中的电流变化也将改变流过初级线圈L11和L12中的电流。
由振荡器922产生的正弦信号还提供给电流检测器923。输入的正弦信号由电容器C31滤波、由二极管D31半波整流、并由分压器R21和R22进行电压分压，从而可以将它们作为DC电流检测信号CDS提供给光控制器930。
光控制器930的反馈控制器931和过载保护单元932分别实现响应于来自于电流检测器923的电流检测信号CDS的操作。
反馈控制器931提供控制信号TCS，用于根据减光控制信号DIM调节晶体管Q相对于通/断控制器933的接通时间和断开时间的占空比，并且响应于电流检测信号CDS改变控制信号TCS。通/断控制器933向缓冲器924输出通/断电压ON/OFF，它的占空比由来自于光控制器930的控制信号TCS确定，从而可以控制晶体管Q1的通/断时间。
过载保护单元932在灯911出现异常状态例如电流过大时能切断为灯911提供的电压以关断灯。即，过载保护单元932比较来自于电流检测器923的电流检测信号CDS与一个预定值，并且产生和提供过载控制信号OPS给通/断控制器933。
过载控制信号OPS有预定的电平，例如当电流检测信号CDS等于或小于预定值时过载控制信号OPS为低电平，这表明是一个正常的状态；并且通/断控制器933只根据反馈控制器931的控制信号TCS来实现晶体管Q1的通/断控制。
然而，过载控制信号OPS会变为有另一个预定电平例如当电流检测信号CDS大于预定值时为高电平，这表明是一个异常的状态。然后，通/断控制器933向缓冲器924提供截止电压Off以使晶体管Q1截止，借此切断输入电压Vin，禁止变压器921操作，从而熄灭灯911，不管来自反馈控制器931的控制信号TCS如何。
图5是按照本发明的另一个实施例的逆变器和灯单元的电路图。
如图5所示的逆变器920的结构类似于如图4所示的这个结构，只是电流检测器923连接到变压器921的次级线圈L13。
详细地说，如图5所示，按照本发明的这个实施例的电流检测器923连接到次级线圈L13以便将次级线圈L13中的电流加到光控制器930。要注意的是，两个晶体管Q21和Q22的发射极共同接地。
如以上所述，通过检测灯中的电流来确定灯的状态，而不用单独设置连接灯和逆变器的接线。结果，通过适当地控制灯可以延长灯的寿命，并且通过在灯出现异常时阻塞加到灯上的电压使灯截止可以提高灯的稳定性。
虽然参照附图借助于实例详细描述了本发明，但应该认识到，本发明不限于上述已公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包括在所附的权利要求书界定的发明构思和范围内的各种改进和等效配置。

Claims (11)

1.一种驱动显示器件的光源的装置，该装置包括：
向光源供电的供电单元；
电流检测器，检测从供电单元输出的电流；和
光控制器，根据来自电流检测器的信号和来自于外部装置的减光控制信号控制供电单元。
2.如权利要求1所述的装置，其中，供电单元包括一个变压器，变压器包括初级线圈和次级线圈，并且向光源施加在次级线圈中感应的电压。
3.如权利要求2所述的装置，其中，电流检测器检测与变压器的初级线圈相关的电流。
4.如权利要求2所述的装置，其中，电流检测器连接到变压器的次级线圈并且检测与变压器的次级线圈相关的电流。
5.如权利要求2所述的装置，其中，供电单元进一步包括：
开关单元，在光控制器的控制下切换来自于外部装置的输入电压；和
振荡器，根据来自开关单元的输入电压产生一个AC电压，并且向变压器的初级线圈提供所产生的AC电压。
6.如权利要求5所述的装置，其中，电流检测器连接到振荡器并且检测振荡器中的电流。
7.如权利要求5所述的装置，其中，电流检测器连接到变压器的次级线圈并且检测变压器的次级线圈的电流。
8.如权利要求5所述的装置，其中，光控制器根据减光控制信号和来自电流检测器的信号，按照脉冲宽度调制方式控制开关单元。
9.如权利要求6所述的装置，其中，光控制器根据来自于电流检测器的信号确定光源中的过电流，并且根据过电流的确定结果导通或截止开关单元。
10.如权利要求1所述的装置，其中，电流检测器包括并联连接在供电单元和一个预定电压之间的电容器和二极管，并且，包括连接到电容器和二极管以及连接到光控制器的一个分压器。
11.权利要求1所述的装置，其中，光源包括荧光灯。
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