CN1495488A - 液晶显示器及为其驱动光源的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于液晶显示器的光源的装置，包括在驱动器和相应的灯之间连接的两个变压器，并且来自驱动器的驱动信号通过变压器提供给灯。变压器的次级端彼此连接，并且在变压器之间的节点作为中性点工作，因为连接到变压器的负载为对称的。当在异常运行下，例如由于变压器的断路而产生电弧，负载分配的对称性被破坏时，该中性点移动。该中性点的移动增加了在变压器之间的节点上的电压，并当从该节点的电压分出的电压大于基准电压时，关闭驱动器。

Description

液晶显示器及为其驱动光源的装置
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器的背光驱动装置，特别涉及一种能够阻止背光反用换流器(inverter)的电弧的电路。
背景技术
用作计算机和电视机的监视器的显示装置包括自发射显示器，例如发光二极管(LED)、场致发光(EL)、真空荧光显示器(VFD)、场致发射显示器(FED)以及等离子体平板显示器(PDP)，和需要光源的如液晶显示器(LCD)的不发射显示器。
LCD包括两个装备有场生成(field-generating)电极的面板和插在其间的介电各向异性的液晶(LC)层。为其提供了电压的场生成电极在该液晶层中产生电场，而穿过该面板的透光率根据所施加电场的强度而变化，而所施加电场的强度可以通过外加电压控制。因此可以通过调整外加电压获得所需的图像。
光可以从在LCD中装备的光源发出，或者可以是自然光。当使用所装备的光源时，LCD屏幕的总亮度通常通过调节光源的开关时间比或者调节通过该光源的电流来进行调整。
用于LCD的光装置，也就是背光单元，通常包括光源和用于驱动该光源的反用换流器。光源包括多个荧光灯和用于将来自外部设备的DC(直流电)输入电压转换为AC(交流电)电压的反用换流器，然后施加该电压以打开灯。
为了获得好的图像质量，要求流入灯的电流一致，以便灯光一致。为了获得一致的电流，提供用于检测灯中电流的检流器，并且根据检测出的电流对此电流进行反馈控制。
当由于负载的改变，例如灯的断路或者输出接头的分离等而没有检测到电流时，传统技术检测反馈电流，并且关闭反用换流器。然而在某些情况下，即使发生异常操作，也检测到反馈电流。例如变压器断路、输出接头连接松动等等诸多情况都可能产生电弧，从而产生反馈电流。在这种情况下，由于该反用换流器没有停止运行，电弧继续产生而烧毁变压器或者输出接头。
发明内容
本发明的目的是提供一种当产生电弧时能够关闭反用换流器的照明单元。
为了达到此目的，本发明的实施例是在检测两个变压器的中性点的电压之后执行关闭操作。
根据本发明实施例的驱动液晶显示器的装置包括第一和第二灯单元和与其连接的第一和第二变压器。第一和第二变压器中的每一个都包括初级端和次级端。第一变压器的次级端具有第一端和第二端，第一端连接到第一灯单元的，而第二变压器的次级端包括连接到第一变压器的次级端的第二端的第一端和连接到第二灯单元的第二端。该装置还包括：驱动器，将DC信号转换为AC信号，将该AC信号提供给第一和第二变压器的初级端；电压传感器，用于检测在第一变压器的次级端的第二端和第二变压器的次级端的第一端之间的中点的电压。
优选地，该驱动器在电压传感器检测到的电压大于基准电压时停止运转。
该装置可以还包括分压器，用于在中点分压，并为电压传感器提供该分压的电压。分压器优选地包括串联到该中点的第一和第二电阻器。
优选地，该装置还包括响应由电压传感器检测的电压向驱动器提供断开信号的通断控制器，和/或检测流过第一和第二灯单元的电流并且基于检测到的电流控制通断控制器的反馈控制器。
第一和第二灯单元中的每一个可以包括单个灯或多个串联的灯。第一和第二变压器的初级端最好是并联到驱动器。
优选地，该装置还包括第一和第二电阻，分别连接到第一和第二灯单元，并且共同连接到接地端。
根据本发明的实施例，提供了一种液晶显示器，包括照明单元和液晶板部件。照明单元包括：第一和第二灯；第一和第二变压器，分别连接到第一和第二灯，包括初级端和次级端，并且传输用于驱动第一和第二灯的AC信号；以及驱动器，向第一和第二变压器初级端提供信号。液晶面板部件包括用于通过调节从照明单元产生光的透光率来显示图像的液晶。第一和第二变压器的次级端彼此相连以形成中性点，并且当从中性点电压的分压的电压大于基准电压时，驱动器停止运转。
附图说明
结合附图，参考以下的详细说明，本发明更完整的评价和更多附加优点将非常明显，并能够更好的理解，附图中相同的标记指示相同的或者相似的部件。其中：
图1是根据本发明的实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明的实施例的LCD的分解透视图；
图3是根据本发明的实施例的LCD的像素的等效电路图；
图4是根据本发明的实施例的为液晶显示器驱动光源的装置的示意电路图；以及
图5是根据本发明的实施例驱动光源的装置的电路图。
具体实施方式
以下通过参照附图，将更充分地描述本发明，其中给出了本发明优选实施例。然而，本发明可以具体表示为多种不同的形式，而不应该被理解为局限于在此处所阐明的实施例。
现在，参考附图详细地描述根据本发明的驱动光源的LCD和方法。
根据本发明实施例的LCD将参考附图1-3被描述。
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图，图2是根据本发明实施例的LCD的分解透视图，而图3是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图。
参考图1，根据本发明的实施例的LCD包括：LC面板部件300；门驱动器400和数据驱动器500，其都连接到面板部件300上；连接到数据驱动器500的灰度电压产生器800；用于照亮面板部件300的照明单元900；以及控制上述元件的信号控制器600。
如图2所示，在结构视图中，根据本发明的实施例的LCD包括显示单元330和背光单元340。
显示单元330包括：LC面板部件300；附着于LC面板部件300上的多个门柔性印制电路(FPC)薄膜410和多个数据FPC薄膜510；以及附着于相应的FPC薄膜410和510上的门印刷电路板(PCB)450和数据PCB 550。
在图2和图3示出的结构图中，LC面板部件300包括下面板100、上面板200、以及插在其间的液晶层3，而此液晶层3包括多个显示信号线G1-Gn和D1-Dm以及多个彼此连接并完全安装在图1和3中所示的电路图的矩阵中的像素。
显示信号线G1-Gn和D1-Dm装备在下面板100上，并包括多个传输门信号(称为扫描信号)的门线G1-Gn和多个传输数据信号的数据线D1-Dm。门线G1-Gn在行方向上实质延伸并彼此实质上平行，而数据线D1-Dm在列方向上实质延伸并彼此实质平行。
每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上的LC电容器CLC和存储电容器CST。如果不需要的话，存储电容器CST可以省略。
诸如TFT的开关元件Q被装备在下面板100上，其具有三个端：连接到门线路G1-Gn其中一个的控制端；连接到数据线D1-Dm其中一个的输入端；和连接到LC电容器CLC和存储电容器CST上的输出端。
LC电容器CLC包括在下面板100上的像素电极190、在上面板200上的公共电极270、和作为电极190和270之间的电介质的LC层3。像素电极190连接到开关元件Q，公共电极270覆盖上面板100的整个表面，并提供公共电压Vcom。或者，将带状或条状的像素电极190和公共电极270都装备在下面板100上。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极190和在下面板100上装备的独立信号线(未示出)，通过绝缘体与像素电极190重叠，并且被提供例如公共电压Vcom的预定电压。可选地，存储电容器CST包括像素电极190和称为先前门线的邻接门线，其通过绝缘体与像素电极190重叠。
为了彩色显示，或者每一个像素仅代表三原色(空分)中的一个，从而三原色的空间平均产生所需的色彩，或者每一个像素依次代表三原色(时分)，从而三原色时间平均产生所需的色彩。图3示出的是通过在像素电极190占用的区域上提供多个红、绿和蓝滤色器230中一个的空分实例。在图3中示出的滤色器230装备在上面板200对应的区域上。可选地，滤色器230装备在下面板100的像素电极190的上面或下面。
参考图2，背光单元340包括多个配置在LC面板部件300边缘的灯341；多个用于保护灯341的灯罩345；配置在面板部件300和灯341之间的光导向设备342和多个光学板343，其将来自灯341的光引导并漫射到面板部件300；以及配置在灯341下面的反射镜344，其将来自灯341的光反射到面板部件300。
灯341优选地包括荧光灯，例如CCFL(冷阴极荧光灯)和EEFL(外电极荧光灯)。LED是灯341的另一个实例。
在图2中示出的灯341包括在图1所示的照明单元900中。
一对使来自灯341的光偏振的偏振器(未示出)附着在面板部件300的面板100和200的外表面上。
参考图1和图2，灰度电压产生器800产生两组与像素透光率相关联的多个灰度电压，并且被装备在数据PCB 550上。一组灰度电压具有相对于公共电压Vcom的正极性，而另一组灰度电压具有相对于该公共电压Vcom的负极性。
门驱动器400优选地包括多个安装在相应门FPC薄膜410上的集成电路(IC)芯片。门驱动器400连接到面板部件300的门线G1-Gn上，并且合成来自驱动电压产生器700的门导通电压Von和门断开电压Voff以产生施加给门线G1-Gn的门信号。
数据驱动器500优选地包括安装在相应数据FPC薄膜510上多个IC芯片。数据驱动器500连接到面板部件300数据线D1-Dm，并且将从灰度电压产生器800提供的灰度电压中选择出来的数据电压施加到该数据线D1-Dm。
根据本发明的另一个实施例，门驱动器400和/或数据驱动器500的IC芯片安装在下面板100上，而根据另一个实施例，驱动器400和500中的一个或者两者都与其它元件一起合并在下面板100上。在这两种情况下，门PCB450和/或门FPC薄膜410都可以省略。
控制驱动器400和500等的信号控制器600装备在数据PCB 550或门PCB 450上。
现在，将详细描述LCD的操作。
信号控制器600提供有来自外部图像控制器(未示出)的RGB图像信号R、G与B以及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、和数据使能信号DE。在基于输入控制信号和输入图像信号R，G和B产生门控制信号CONT1和数据控制信号CONT2，并处理适于面板部件300的操作的图像信号R、G和B之后，信号控制器600为门驱动器400提供门控制信号CONT1、为数据驱动器500提供处理后的图像信号R′、G′和B′和数据控制信号CONT2。
门控制信号CONT1包括用于通知帧开始的垂直同步起始信号STV、用于控制门导通电压Von的输出时间的门时钟信号CPV、和用于定义门导通电压Von的宽度的输出使能信号OE。数据控制信号CONT2包括用于通知水平周期开始的水平同步起始信号STH、用于指示施加合适的数据电压到数据线D1-Dm的负载信号LOAD或TP、用于翻转数据电压(相对于公共电压Vcom)的极性的反向控制信号RVS以及数据时钟信号HCLK。
数据驱动器500接收来自信号控制器600的用于像素列的图像数据R′、G′和B′的分组，并且响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，将图像数据R′、G′和B′转换成从灰度电压产生器800提供的灰度电压中选择的模拟数据电压。
响应来自信号控制器600的门控制信号CONT1，门驱动器400将门导通电压Von施加到门线路G1-Gn，从而打开与其连接的开关元件Q。
数据驱动器500向对应的数据线D1-Dm施加数据电压，施加时长为开关元件Q的接通时间(其被称作“一个水平周期”或者“1H”，并等于水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、以及门时钟信号CPV的一个周期)。然后，数据电压经由导通的开关元件Q依次提供给相应的像素。
施加给像素的数据电压和公共电压Vcom之差表示为LC电容器CLC的充电电压，也就是像素电压。液晶分子具有基于像素电压大小的方向性，而方向性确定穿过LC电容器CLC的光偏振。偏振器将光偏振转换为透光率。
通过重复的此过程，在一帧期间，所有的门线G1-Gn被依次提供门导通电压Von，从而将数据电压施加到所有像素。当在完成一帧之后下一个帧开始时，施加给数据驱动器500的反转控制信号RVS被控制，从而数据电压的极性被反转(其称作″帧反转″)。反转控制信号RVS也可以被控制，从而反转在一帧中流入数据线的数据电压的极性(其被称作″线反转″)，或者反转一个分组中的数据电压的极性(其被称作″点反转″)。
将参考图4和图5进行详细地描述照明单元900。
图4是根据本发明的实施例的用于LCD的照明单元的电路示意图，而图5是根据本发明的实施例的照明单元的示例详细电路图。
如图4所示，根据本发明的实施例的照明单元900包括多个灯911和912以及用于驱动和控制灯911和912的反用换流器。反用换流器包括：用于驱动灯911和912的驱动器920；控制器930；一对变压器T1和T2；一对镇流电容器C1和C2；多个电阻器R1、R2、R3和R4；以及一对二极管D1和D2。变压器T1和T2分别连接在驱动器920与相应的灯911和912之间，并且来自驱动器920的驱动信号通过变压器T1和T2被提供给灯911和912。驱动器920连接到变压器T1和T2的初级线圈，而变压器T1和T2的次级线圈通过该电容器C1和C2连接到灯911和912的第一端，用于稳定相应灯911和912中的电流。
灯352a和352b的第二端通常分别通过电阻器R3和R4连接到基准电压Vref，并且灯911和912通过基准电压Vref和提供给灯911与912的电压之间的电压差被点亮。该基准电压Vref优选地为接地电压。将来自灯911和912、穿过二极管D1和D2的总电流IFB提供给控制器930作为反馈电流。变压器T1和T2的次级线圈彼此连接，而在变压器T1和T2之间的点A作为中性点工作，因为在此点上由电容器C1和灯911形成的负载和由电容器C2和灯912形成的负载是对称的。节点A连接到用于分压其电压的分压器上，其包括在节点A和接地点之间串连的电阻器R1和R2。控制器930检测在电阻器R1和R2之间的电压Vd，并且如果电压Vd变为具有参考值，则通过提供断开信号到驱动器920关闭照明单元900。
详细地说，因为灯911和912对称地操作，节点A的电压在正常操作时是相对较小的。然而，当由于异常操作，例如由变压器T1和T2的断路所引的电弧产生，灯911和912之一的负载变得比另一个大时，变压器T1和T2的中性点被移动，使得节点A的电压Vd具有比基准值大很多的值。然后，控制器930关闭驱动器920。
将参考图5进行更为详细地描述根据本发明的实施例的照明单元，其示意了照明单元的示例电路。
参考图5，驱动器920包括MOSFET M1、二极管D3、电感器L、推挽电路(Royer circuit)921和开关驱动器922，而控制器包括反馈控制器931、电压传感器932和通断控制器933。
响应于开关驱动器922的开关信号，MOSFET M1经由电感器L将DC输入电压Vin传输到推挽电路921。变压器T1和T2并联到电感器L上。
推挽电路921包括一对晶体管S1和S2、一对电阻器R5和R6、一个电容器C3。晶体管S1和S2分别具有连接到接地端的发射极；经由电阻器R5和R6分别连接到电感器L的基极；以及通过电容器C3连接的集电极。变压器T1和T2并联连接到晶体管T1和T2的集电极和基极。推挽电路921转换来自DC电压Vin的DC信号为将被提供给灯911和912的AC信号。
灯911和912通过变压器T1和T2的次级线圈的输出电压放电，并且流过灯911和912的电流合并在一起成为提供给反馈控制器931的反馈电流IFB。基于反馈电流IFB，反馈控制器931提供信号到通断控制器933以控制驱动器920。电压传感器932测量来自节点A和接地端之间的、被电阻器R1和R2分压的电压，并且当测量的电压具有比基准电平大的值时，使通断控制器933产生断开信号。响应此断开信号，开关驱动器922关掉MOSFET M1以关闭反用换流器900。
根据本发明的另一个实施例，多个串联的灯连接到每个变压器T1和T2。根据本发明的另一个实施例，变压器T1和T2由各自的驱动器驱动。
虽然本发明已经参考最优方案进行了详细地描述，应该理解本发明不局限于所披露的实施例，而是相反地，本发明可以覆盖包括在附加的权利要求的精神和范围内的各种修改和等价物。

Claims (12)

1.一种驱动液晶显示器的装置，包括：
第一和第二灯单元；
第一变压器，包括初级端和次级端，次级端具有第一端和第二端，而第一端连接到第一灯单元；
第二变压器，包括初级端和次级端，次级端具有连接到第一变压器的次级端的第二端的第一端和连接到第二灯单元的第二端；
驱动器，转换DC信号为AC信号，并提供该AC信号到第一和第二变压器的初级端；以及
电压传感器，用于检测在第一变压器的次级端的第二端和第二变压器的次级端的第一端之间的中点的电压。
2.如权利要求1所述的装置，其中当由电压传感器检测到的电压大于基准电压时，关闭驱动器。
3.如权利要求2所述的装置，还包括分压器，用于在中点分压，并且为电压传感器提供分压电压。
4.如权利要求3所述的装置，其中分压器包括串联连接到中点的第一和第二电阻器。
5.如权利要求2所述的装置，还包括通断控制器，响应通过电压传感器检测的电压，向驱动器提供断开信号。
6.如权利要求5所述的装置，还包括反馈控制器，检测流过第一和第二灯单元的电流，并且基于检测到的电流控制通断控制器。
7.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二灯单元中的每一个包括单个灯。
8.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二灯单元中的每一个包括多个串联的灯。
9.如权利要求1所述的装置，还包括第一和第二电阻器，分别连接到第一和第二灯单元，并共同连接到接地端。
10.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二变压器的初级端并联连接到驱动器。
11.一种液晶显示器，包括：
照明单元，包括第一和第二灯；分别连接到第一和第二灯的第一和第二变压器，变压器包括初级端和次级端，并传输用于驱动第一和第二灯的AC信号；向第一和第二变压器的初级端提供信号的驱动器；以及
液晶面板部件，具有用于通过调节从照明单元产生的光的透光率显示图像的液晶，
其中第一和第二变压器的次级端彼此相连以形成中性点，并且照明单元还包括用于检测该中性点电压的电压传感器。
12.如权利要求11所述的液晶显示器，其中当由电压传感器检测到的电压大于基准电压时，关闭驱动器。
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