CN1971363A - 背光组件、换流器及其直流电压产生方法 - Google Patents

Abstract

一种可提供显示面板所需驱动电压的背光组件、换流器及其直流电压产生方法。背光组件的换流器包括电源转换装置、变压器以及整流电路。电源转换装置耦接至第一直流电压，并据以输出第一交流电压，变压器包括主线圈、第一副线圈及第二副线圈，主线圈耦接至电源转换装置输出的第一交流电压，第一副线圈用以感应第一交流电压，以输出第二交流电压，第二副线圈用以感应第一交流电压，以输出第三交流电压；整流电路耦接第一副线圈，用以整流第二交流电压，并输出第二直流电压。

Description

背光组件、换流器及其直流电压产生方法

技术领域

本发明是有关于一种背光组件、换流器(Inverter)及其直流电压产生方法，且特别是有关于一种可提供显示面板所需驱动电压的背光组件、换流器及其直流电压产生方法。

背景技术

图1是现有提供小尺寸液晶面板驱动电压的电路方块图。请参照图1，小尺寸液晶面板驱动电路100除了使用一般的操作电压5V的外，需要外部提供额外两组正负驱动电压，例如+15V以及-10V。由于一般驱动面板的数字电路只提供5V以下的电压，为了产生此两组高驱动电压，必须设置额外的直流/直流转换器110，例如是一种电荷泵(Charge Pump)或者是一种升压(Boost)电路，用以将操作电压5V转换为所需的驱动电压+15V及-10V。然而，使用直流/直流转换器110将会增加液晶显示器的制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种背光组件及换流器及其直流电压产生方法。直接在换流器的变压器中加绕一组副线圈，并配合一个结构简单的整流电路，来产生所需的正负驱动电压，可有效降低液晶显示器的制造成本。

根据本发明的目的，提出一种换流器，使用于背光组件。换流器包括电源转换装置、变压器以及整流电路。电源转换装置耦接至第一直流电压，并据以输出第一交流电压。变压器包括主线圈、第一副线圈及第二副线圈，主线圈耦接至电源转换装置输出的第一交流电压。第一副线圈用以感应第一交流电压，以输出第二交流电压；第二副线圈用以感应第一交流电压，并据以输出第三交流电压以驱动灯管；整流电路耦接第一副线圈，用以整流第二交流电压，并输出第二直流电压。

根据本发明的目的，提出一种换流器，使用于背光组件。换流器包括电源转换装置、变压器以及整流电路。电源转换装置耦接至第一直流电压，并据以输出第一交流电压。变压器包括主线圈以及副线圈，主线圈耦接至电源转换装置输出的第一交流电压。副线圈用以感应第一交流电压，并据以输出第二交流电压以驱动灯管；整流电路耦接主线圈，用以整流第一交流电压，并输出第二直流电压。

根据本发明的目的，提出一种背光组件，包括换流器以及灯管。换流器包括电源转换装置、变压器以及整流电路。电源转换装置耦接至第一直流电压，并据以输出第一交流电压。变压器包括主线圈、第一副线圈及第二副线圈，主线圈耦接至电源转换装置输出的第一交流电压，第一副线圈用以感应第一交流电压，以输出第二交流电压。第二副线圈用以感应第一交流电压，以输出第三交流电压；整流电路耦接第一副线圈，用以整流第二交流电压，并输出第二直流电压；灯管则耦接至第三交流电压。

根据本发明的目的，提出一种背光组件，包括换流器以及灯管。换流器包括电源转换装置、变压器以及整流电路。电源转换装置耦接至第一直流电压，并据以输出第一交流电压。变压器包括主线圈及副线圈，主线圈耦接至电源转换装置输出的第一交流电压，副线圈用以感应第一交流电压，以输出第二交流电压。整流电路耦接主线圈，用以整流第一交流电压，并输出第二直流电压；灯管则耦接至第二交流电压。

根据本发明的目的，提出一种直流电压产生方法，包括将第一直流电压转换为第一交流电压；利用电磁感应方式，将第一交流电压转换为第二交流电压；以及对第二交流电压进行整流，以产生第二直流电压。

根据本发明的目的，提出一种直流电压产生方法，包括将第一直流电压转换为交流电压；以及对交流电压进行整流，以产生第二直流电压。

为让本发明之上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的两较佳实施例进行详细说明：

附图说明

图1是现有提供小尺寸液晶面板驱动电路的驱动电压的电路方块图。

图2A绘示依照本发明第一较佳实施例的一种液晶显示器的背光组件结构方块图。

图2B绘示依照本发明第一实施例的直流电压产生方法流程图。

图3A绘示依照本发明第二较佳实施例的一种液晶显示器的背光组件结构方块图。

图3B绘示依照本发明第二实施例的直流电压产生方法流程图。

具体实施方式

第一实施例

请参照图2A，其绘示依照本发明第一较佳实施例的一种液晶显示器的背光组件电路结构图。背光组件200，例如是用以提供小尺寸液晶面板所需的光源，其包括换流器(Inverter)210以及灯管220。换流器210可提供灯管220所需的交流驱动电压Va0，灯管220较佳地为冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)。换流器210包括电源转换装置230、变压器240以及整流电路250。如图2A所示，电源转换装置230较佳地为一种全桥型(FullBridge)开关组件，耦接至第一直流电压DC1，例如是5V(直流电压DC1较佳的可以于5V至24V的范围)，并以高频切换方式将直流电压DC1转换成第一交流电压AC1。

变压器240包括主线圈242、第一副线圈244以及第二副线圈246。主线圈242是耦接至电源转换装置230输出的第一交流电压AC1。第一副线圈244是借由电磁感应作用，感应第一交流电压AC1以输出第二交流电压AC2。第二副线圈246亦透过电磁感应作用，感应第一交流电压AC1以输出几百至上千伏特高压的第三交流电压Va0，用以驱动灯管220发亮。

另外，整流电路250是耦接第一副线圈244，用以整流第二交流电压AC2，并输出第二直流电压DC2及DC3，例如是正负驱动电压+15V及-10V。整流电路250较佳地包括二极管D1、D2以及电容C1、C2。二极管D1的正极耦接至第一副线圈244的一端E1，而二极管D1的负极耦接至电容C1的一端F1，且第一副线圈244的另一端E2耦接至电容C1的另一端F2，电容C1的F2端接地(GND)。

再者，二极管D2的正极耦接至电容C2的一端G2，二极管D2的负极耦接至第一副线圈244的线圈内接点E0，且电容C2的另一端G1耦接至电容C1的F2端。

请参照图2B，其绘示依照本发明第一实施例的直流电压产生方法流程图。首先，于步骤260，使用上述的电源转换装置230，例如是图2A所示的全桥型开关组件，将第一直流电压DC1(例如是5V)以高频切换方式转换成第一交流电压AC1。若不考虑开关A、B、C及D的晶体管阀限电压(Threshold Voltage)，于此具体实施例中，交流电压AC1的振幅约为5V。接着，于步骤270，利用电磁感应方式，将第一交流电压AC1转换为第二交流电压AC2。例如是使用上述变压器240的主线圈242接收交流电压AC1，并利用第一副线圈244以电磁感应方式感应输出第二交流电压AC2。最后，于步骤280，使用上述的整流电路250对第二交流电压AC2进行整流，以产生第二直流电压DC2及DC3。如图2A所示，假设主线圈242的线圈匝数为M，且第一副线圈244的线圈匝数为N1。当N1＝3*M时，第一副线圈244会感应交流电压AC1(5V)，以产生15V(3*5V)的交流电压AC2，交流电压AC2经过二极管D1整流后，于电容C1的两端形成直流跨压15V(DC2)，亦即F1端电压为+15V；另外，设计E0端至E2端的线圈匝数N1’为(2/3)*N1时，E0端至E2端的感应电压为(2/3)*15V＝10V，再经由二极管D2的整流后，在电容C2的两端形成直流跨压10V(DC3)，获得G2端电压为-10V。因此，利用变压器240的主线圈242及副线圈244，再配合整流电路250，即可产生液晶面板所需的正负驱动电压+15V及-10V，不必如现有技术中使用额外的直流/直流转换器，有效降低液晶显示器的成本。

第二实施例

请参照图3A，其绘示依照本发明第二较佳实施例的一种液晶显示器的背光组件电路结构图。背光组件300，例如是用以提供小尺寸液晶面板所需的光源，其包括换流器310以及灯管320。换流器310可提供灯管320所需的交流驱动电压Va0，灯管320较佳地为冷阴极荧光灯管。换流器310包括电源转换装置330、变压器340以及整流电路350。如图3A所示，电源转换装置330较佳地为一种全桥型开关组件，耦接至第一直流电压DC1，例如是5V(直流电压DC1较佳的可以于5V至24V的范围)，并以高频切换方式将直流电压DC1转换成第一交流电压AC1。

变压器340包括主线圈342以及副线圈346。主线圈242是耦接至电源转换装置330输出的第一交流电压AC1。副线圈246是透过电磁感应作用，感应第一交流电压AC1以输出几百至上千伏特高压的第二交流电压Va0，用以驱动灯管320发亮。

另外，不同于第一实施例，第二实施例的整流电路350是耦接主线圈342，用以整流第一交流电压AC1，并输出第二直流电压DC2及DC3，例如是正负驱动电压+15V及-10V。整流电路350较佳地包括二极管D1、D2以及电容C1、C2。二极管D1的正极耦接至主线圈342的一端E1，而二极管D1的负极耦接至电容C1的一端F1，且主线圈342的另一端E2耦接至电容C1的另一端F2，电容C1的F2端接地(GND)。

再者，二极管D2的正极耦接至电容C2的一端G2，二极管D2的负极耦接至主线圈342的线圈内接点E0，且电容C2的另一端G1耦接至电容C1的F2端。

请参照图3B，其绘示依照本发明第二实施例的直流电压产生方法流程图。首先，于步骤360，使用上述的电源转换装置330，例如是图3A所示的全桥型开关组件，将第一直流电压DC1(例如是5V)以高频切换方式转换成第一交流电压AC1。若不考虑开关A、B、C及D的晶体管阀限电压，于此具体实施例中，交流电压AC1的振幅约为5V。最后，于步骤370，利用变压器340的主线圈342接收第一交流电压AC1，并使用上述的整流电路350对第一交流电压AC1进行整流，以产生第二直流电压DC2及DC3。如图3A所示，可适当地设计主线圈342的匝数，使得交流电压AC1的输出振幅约为15V。交流电压AC1经过二极管D1整流后，于电容C1的两端形成直流跨压15V(DC2)，亦即F1端电压为+15V；另外，设定E0端至E2端的线圈匝数为主线圈匝数的2/3时，E0端至E2端的感应电压为(2/3)*15V＝10V，再经由二极管D2的整流后，在电容C2的两端形成直流跨压10V(DC3)，获得G2端电压为-10V。因此，利用变压器340的主线圈342，并配合整流电路350，即可产生液晶面板所需的正负驱动电压+15V及-10V，不必如现有技术中使用额外的直流/直流转换器，有效降低液晶显示器的成本。

根据上述的较佳实施例，本发明背光组件200或300中电源转换装置230或330虽以全桥型开关组件为例作说明，然本发明的背光组件200或300也可以使用半桥型(Half Bridge)开关组件、推挽型(Push Pull)开关组件或其它变形的组件，以将直流电压DC1转换为交流电压AC1。借由在变压器240上绕制第一副线圈244并耦接整流电路250或在变压器340的主线圈上耦接整流电路350，来产生液晶面板所需的正负驱动电压，皆可达到降低显示器成本的目的，而不脱离本发明的技术范围。

另外，本发明虽以整流电路250或350具有二极管D1、D2以及电容C1、C2来产生正负驱动电压+15V及-10V为例作说明，然本发明的整流电路250或350中二极管D1或D2的正负极也可以反向连接，或者整流电路250或350也可以是单纯使用一颗二极管以及一颗电容来产生一组正(或负)驱动电压。而第一副线圈244的线圈匝数N1也可以大于主线圈242线圈匝数M的其它任意数目。而且变压器240的第一副线圈244或者变压器340的主副线圈342的E0端至E2端的线圈匝数与第一副线圈244或主线圈匝数的比例也可以视需要来调整，以产生各种适合的正负驱动电压；或者，整流电路250或350也可以是其它更复杂型式的整流电路。因此，利用背光组件200(或300)中电源转换装置230(或330)以及借由变压器240(或340)的感应线圈变化设计配合整流电流250(或350)来产生液晶显示器的所需的多种驱动电压，达到降低显示器成本的目的，均不脱离本发明的精神范畴。

本发明上述实施例所揭露的背光组件及换流器及其直流电压产生方法具有下列的优点：

1.液晶显示器所需的高驱动电压直接由背光组件200的变压器240上绕制的另一组副线圈并配合整流电压来提供，或由背光组件300的变压器340上适当设计线圈匝数的主线圈342配合整流电压来提供，不需要使用额外的直流/直流转换装置来产生，达到有效降低液晶显示器的制造成本的目的。

2.由于小尺寸液晶面板所需的正负驱动电压不须太准确，误差约±20％，而利用换流器的变压器配合整流电路来产生的驱动电压恰可满足正负驱动电压的要求。因此，在不影响液晶显示画面品质情况下，使用本发明的背光组件可降低液晶显示器的成本。

3.小尺寸面板上提供正负驱体电压所需的电流不需太大(~10mA)，因此本发明背光组件的变压器中另外绕制的副线圈不必很粗，所增加的变压器体积不大，本发明的变化设计在考量合理电流负荷下而得以实现。而且在变压器上多绕制一组线圈通常不增加成本，并可直接控制副线圈的匝数调整所需的驱动电压。因此可降低液晶显示器的成本，并提高显示器电路设计的多样性。

综上所述，虽然本发明已以两较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (45)

1.一种换流器，使用于一背光组件，该换流器包括：

一电源转换装置，耦接至一第一直流电压，并据以输出一第一交流电压；

一变压器，包括：

一主线圈，耦接至该电源转换装置输出的该第一交流电压；以及

一第一副线圈，用以感应该第一交流电压，以输出一第二交流电压；以及

一整流电路，耦接该第一副线圈，用以整流该第二交流电压，并输出一第二直流电压。

2.如申请专利范围第1项所述的换流器，其中该电源转换装置为一全桥型开关组件、一半桥型开关组件或一推挽型开关组件。

3.如权利要求1所述的换流器，其特征在于该整流电路包括一第一二极管以及一第一电容，该第一二极管的一第一极性端耦接至该第一副线圈的一第一线圈端，该第一二极管的一第二极性端耦接至该第一电容的一第一电容端，且该第一副线圈的一第二线圈端耦接至该第一电容的一第二电容端。

4.如权利要求3所述的换流器，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一正极端。

5.如权利要求3所述的换流器，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一负极端。

6.如权利要求3所述的换流器，其特征在于该整流电路还包括一第二二极管以及一第二电容，该第二二极管的一第一极性端耦接至该第二电容的一第一电容端，该第二二极管的一第二极性端耦接至该第一副线圈的一线圈内接点，该第二电容的一第二电容端耦接至该第一电容的该第二电容端。

7.如权利要求1所述的换流器，其特征在于该第一副线圈的绕线圈数是大于该主线圈的绕线圈数。

8.如权利要求1所述的换流器，其特征在于该变压器还包括一第二副线圈，用以感应该第一交流电压，以输出一第三交流电压至一灯管。

9.如权利要求8所述的换流器，其特征在于该灯管为一冷阴极荧光灯管。

10.一种换流器，使用于一背光组件，该背光组件包括一灯管，该换流器包括：

一电源转换装置，耦接至一第一直流电压，并据以输出一第一交流电压；

一变压器，包括：

一主线圈，耦接至该电源转换装置输出的该第一交流电压；以及

一副线圈，用以感应该第一交流电压，并据以输出一第二交流电压，以驱动该灯管；以及

一整流电路，耦接该主线圈，用以整流该第一交流电压，并输出一第二直流电压。

11.如权利要求10所述的换流器，其特征在于该电源转换装置为一全桥型开关组件、一半桥型开关组件或一推挽型开关组件。

12.如权利要求10所述的换流器，其特征在于该整流电路包括一第一二极管以及一第一电容，该第一二极管的一第一极性端耦接至该主线圈的一第一线圈端，该第一二极管的一第二极性端耦接至该第一电容的一第一电容端，且该主线圈的一第二线圈端耦接至该第一电容的一第二电容端。

13.如权利要求12所述的换流器，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一正极端。

14.如权利要求12所述的换流器，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一负极端。

15.如权利要求12所述的换流器，其特征在于该整流电路还包括一第二二极管以及一第二电容，该第二二极管的一第一极性端耦接至该第二电容的一第一电容端，该第二二极管的一第二极性端耦接至该主线圈的一线圈内接点，该第二电容的一第二电容端耦接至该第一电容的该第二电容端。

16.一种背光组件，包括：

一换流器，包括：

一电源转换装置，耦接至一第一直流电压，并据以输出一第一交流电压；

一变压器，包括：

一主线圈，耦接至该电源转换装置输出的该第一交流电压；

一第一副线圈，用以感应该第一交流电压，以输出一第二交流电压；以及

一第二副线圈，用以感应该第一交流电压，以输出一第三交流电压；以及

一整流电路，耦接该第一副线圈，用以整流该第二交流电压，并输出一第二直流电压；以及

一灯管，耦接至该第三交流电压。

17.如权利要求16所述的背光组件，其特征在于该电源转换装置为一全桥型开关组件、一半桥型开关组件或一推挽型开关组件。

18.如权利要求16所述的背光组件，其特征在于该整流电路包括一第一二极管以及一第一电容，该第一二极管的一第一极性端耦接至该第一副线圈的一第一线圈端，该第一二极管的一第二极性端耦接至该第一电容的一第一电容端，且该第一副线圈的一第二线圈端耦接至该第一电容的一第二电容端。

19.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一正极端。

20.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一负极端。

21.如权利要求18所述的背光组件，其特征在于该整流电路还包括一第二二极管以及一第二电容，该第二二极管的一第一极性端耦接至该第二电容的一第一电容端，该第二二极管的一第二极性端耦接至该第一副线圈的一线圈内接点，该第二电容的一第二电容端耦接至该第一电容的该第二电容端。

22.如权利要求21所述的背光组件，其特征在于该第二二极管的该第二极性端与该第一二极管的该第一极性端的极性相反。

23.如权利要求16所述的背光组件，其特征在于该第一副线圈的绕线圈数是大于该主线圈的绕线圈数。

24.如权利要求16所述的背光组件，是应用于一小尺寸液晶面板。

25.如权利要求16所述的背光组件，其特征在于该灯管为一冷阴极荧光灯管。

26.一种背光组件，包括：

一换流器，包括：

一电源转换装置，耦接至一第一直流电压，并据以输出一第一交流电压；

一变压器，包括：

一主线圈，耦接至该电源转换装置输出的该第一交流电压；以及

一副线圈，用以感应该第一交流电压，以输出一第二交流电压；以及

一整流电路，耦接该主线圈，用以整流该第一交流电压，并输出一第二直流电压；以及

一灯管，耦接至该第二交流电压。

27.如权利要求26所述的背光组件，其特征在于该电源转换装置为一全桥型开关组件、一半桥型开关组件或一推挽型开关组件。

28.如权利要求26所述的背光组件，其特征在于该整流电路包括一第一二极管以及一第一电容，该第一二极管的一第一极性端耦接至该主线圈的一第一线圈端，该第一二极管的一第二极性端耦接至该第一电容的一第一电容端，且该主线圈的一第二线圈端耦接至该第一电容的一第二电容端。

29.如权利要求28所述的背光组件，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一正极端。

30.如权利要求28所述的背光组件，其特征在于该第一二极管的该第一极性端为一负极端。

31.如权利要求28所述的背光组件，其特征在于该整流电路还包括一第二二极管以及一第二电容，该第二二极管的一第一极性端耦接至该第二电容的一第一电容端，该第二二极管的一第二极性端耦接至该主线圈的一线圈内接点，该第二电容的一第二电容端耦接至该第一电容的该第二电容端。

32.如权利要求31所述的背光组件，其特征在于该第二二极管的该第二极性端与该第一二极管的该第一极性端的极性相反。

33.如权利要求26所述的背光组件，其特征在于该灯管为一冷阴极荧光灯管。

34.一种直流电压产生方法，使用于一背光组件的一换流器中，该换流器用以接收一第一直流电压，该方法包括：

将该第一直流电压转换为一第一交流电压；

利用电磁感应方式，将该第一交流电压转换为一第二交流电压；以及

对该第二交流电压进行整流，以产生一第二直流电压。

35.如权利要求34所述的方法，是利用一半桥开关方式、一全桥开关方式或一推挽开关方式，将该第一直流电压转换为该第一交流电压。

36.如权利要求34所述的方法，其特征在于对该第二交流电压进行整流的该步骤还包括对部份的该第二交流电压进行整流，以产生一第三直流电压。

37.如权利要求34所述的方法，其特征在于该第二交流电压是大于该第一交流电压。

38.如权利要求34所述的方法，还包括一利用电磁感应方式将该第一交流电压转换为一第三交流电压的步骤。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于该第三交流电压可点亮一冷阴极荧光灯管。

40.一种直流电压产生方法，使用于一背光组件的一换流器中，该换流器用以接收一第一直流电压，该方法包括：

将该第一直流电压转换为一交流电压；以及

对该交流电压进行整流，以产生一第二直流电压。

41.如权利要求40所述的方法，是利用一半桥开关方式、一全桥开关方式或一推挽开关方式，将该第一直流电压转换为该交流电压。

42.如权利要求40所述的方法，其特征在于该换流器还包括一变压器，该变压器具有一主线圈，且对该交流电压进行整流的该步骤还包括利用该主线圈接收该交流电压。

43.如权利要求40所述的方法，其特征在于对该交流电压进行整流的该步骤还包括对部份的该交流电压进行整流，以产生一第三直流电压。

44.如权利要求40所述的方法，还包括一利用电磁感应方式将该交流电压转换为一另一交流电压的步骤。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于该另一交流电压可点亮一冷阴极荧光灯管。

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