TWI299804B - - Google Patents

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1299804 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示器背光模組之驅動 其電路，尤指-種驅動背光模組呈均勾出光 2 法及電路。 又日]驅動方 【先前技術】 液晶顯示面板本身不具有自發光特性，故需配置 光模組：提供顯示光源’其中大尺寸的液晶顯示面板需： 均勻且^度的背光模組，&大多採用冷陰極燈管作為發 光源。 ” x 目w開發冷陰極燈管㈣電路的國内外廠商不在少數 :而各家廠商所設計驅動電路的功能訴求並不相同。而隨 著液晶顯示面板尺寸愈趨增大的同時，燈管數量亦相對增 f ’導致早期的燈管驅動電路不再適用。或者強迫增加燈 官連接數量，而出現背光模組的出光不均勻的缺點。 目前常見的燈管驅動電路係主要包含一交換式電源供 應器、-逆變升壓電路及變壓器，其中交換式電源供應器 連接至父流電源，將交流電源轉換為低壓直流電源後輸出 ，再由逆變升壓電路及變壓器將低壓直流電源轉換為高壓 父/爪黾源，驅動燈管點焭。如第八圖所示，該逆變升壓電 路主要係藉由變壓器將低壓電源轉換為高壓電源，以供燈 管點亮電源之用，該逆變升壓變壓器（7 〇 )的二次側連 接一支燈管（7 1 )。 以上燈管驅動電路的設計係有以下使用上的缺點： 1299804 1 .低電源轉換效率：由於交流電源先經交換式電源 供應單元轉換為低壓直流電源’ #由變壓器轉換為高壓’高 頻父流電源，而使得整個驅動電路的轉換效率僅有左 右。 工 …2易產生回熱·由於電源沒被完全有效地轉換，故 而電源其餘約30%的能量即轉換為熱能，使得背光模組易 發熱。若此一背光模組應用於液晶顯示面板上，則所產生 的熱將加速液晶變質，而縮短液晶顯示面板的使用壽命， 相對地增加了整個液晶顯示器的故障機率，降低產品的可 靠度。 3·出光輝度不均：如第八圖及第九圖所示，當冷陰 極^管（7 1 )連接於升壓變壓器、（7 〇 )二次側的兩端 山八中一—人側的一端連接至高壓，而另一端則連接至接地 而田^且g ( 7 1 )獲得高壓高頻電源輸入後，即被驅動 點=1惟，如此連接方式卻造成陰極燈管（7 1 )兩端輸 入电极（丨1 )及輸出電流（丨2 )將會不同，深究其原因 現： x q燈管（7 1 )與鄰近的金屬光罩（7 2 )之間會形成 雜放電：（7 3 )。由於燈* ( 7 1 )兩端分別連接一高 一電二疋以’燈管於不同位置（A、B、C、D、E)會 有不同電壓分佈VA>VB>VC>VD>VE，如此對應該等位 勺雜放龟容（7 3 )電流大小為|a>|b>ic>ID>IE，由於 Μ> 〈 7 3 )的效應而導致燈管（7丄）兩端電流呈 1丨2的不相同現象。由於燈管（7丄）不同位置所分電 1299804 流不同，而使得燈管（7 1 )出光亮度呈現不均勻狀態。 4 .應用於驅動多支燈管，會有電路複雜、元件增多 、成本提高等缺點：受限於燈管（7 1 )與升壓變壓^ 7 0 )之間連接關係、，如第十圖所示，若前揭驅動電路欲 連接複數燈管（7 i )，則需要並聯複數個升壓變壓器（ :〇)。由此可知，此一驅動電路若應用於更多數量的燈 官（7 1 )，則需相對地增加升壓變壓器的數量，而辦 製作成本。 s ° 經前列諸點說明可知，目前燈管驅動電路於驅動多燈 管驅動的應用_L ’仍有相當多缺點待克服，因應未來更： 尺寸的液晶平面顯示器的發展。 【發明内容】 北為此，本發明的主要發明目的係提供一種液晶顯示器 :光模組的驅動方法及其電路，供驅動複數燈管，使各燈 e具有均勾出光輝|，具有不易發熱及高轉換效率等特性 欲達上述目的所使用之主要技術手段係令驅動方法為 :㈣管的兩端分別連接共地的Μ高頻㈣，使燈管兩 —勺S Β *趨衣-致’而呈現均勾的亮度。而應用於複數 燈管驅動時，複數燈管先並聯，再將並聯㈣與兩高㈣ 頻電源連接’同樣可使各燈管兩端產生均勾的管電流。 又，實施前述驅動方法的兩共地高廢高頻電源可由_ ^抽頭升謂器提供’即升繼器的二次側律 且^ S端連接，而中央抽頭端則連接至接地端，如此，^ 1299804 升塵又屋為即可提供燈管兩端的共地高頻高塵電源。又， =抽娜變塵器的實體結構可為單個中央抽頭升麼 “。。’或是由兩個以上升議器予以串、並聯而成。 動次二目的係提供一具有燈管開路檢測功能的驅 由於前述升㈣㈣係供複數燈管並聯之，故卞 驅動電路可捭私一、收μ 故5亥 曰°又、且官開路檢知電路，係於各燈管的一端 連接有電壓檢測單元，盥燈 而 其中趨盤命^ &及升壓變壓器構成一迴路， : ^檢測單元再共同連接至_控 了_疋否有任何電壓檢測單元 疋，則代表有燈管未接或因損壞而開路。 以如 本^月再目的係提供一具有高壓漏% ^ 路。上诫听說千、 3门7土漏電保遠功能的電 上这驅動電路係進一步包古 一迴路保護電路^漏電檢測單元及 器以檢測其二次側θ係連接至升壓變壓 人側疋否有異常高壓或漏雷 t 異常高壓或漏電等肤 " 恶，若檢知有 變壓器不再輸出交 隻电路曾控制升壓 又七號’而停止（|區動擦总 保護電路可與上述燈 s。又，該迴路 且g開路檢知電路連接，A lAv 知有燈管呈開路狀態，則控制升壓變壓=知電路檢 號’而，到開路及高壓漏電的保護作用七輪出交變信 【實施方式】 ^ 本發明係為一種驅動燈管呈均 ，主要應用於液晶顯示器上。首先 1的.動電路 明驅動燈管方法’係令燈管（ 二―圖所示，本發 高頻高壓電源，又 “》而分別連接共地的 為兩官電流更加均句穩定，則燈管 1299804 兩端再串聯有電容（c ) ^ ^ 先將燈管兩端先“… 至驅動複數燈管時，即 〜卫而无爭聯有電衮 兩節點連接至共地的wrL後再予以並聯，將並聯 均勻的管電流，進Λ Γ^電源，令各燈管兩端產生 、电瓜進而呈現均勻的亮度。 上述兩共地高箱古河、 器（4 1 ) it A E l “ Λ、係可由一中央抽頭升壓變壓 4丄）4成’即將該升壓變壓 端與燈管（i i) 1)—-人側的兩 接地端，如此，再將二次側的中央抽頭端連接至 in σ供共地的高頻高壓電源予燈管（i 二兩端。而該中央抽_„器（41)實二二 '、、早個中央抽頊的升壓變壓 〇 器串、並聯而成。 亦了由兩個以上變壓 再請配合第二圖所示，當燈管(工工)兩 電壓，則燈管中間位置丨 Α而連接至鬲 (A、B、C、D、E) Pk S 不同位置 而该寻燈管（Hh置與金屬料（12) VE’、 有雜散電容（13) , 〗^形成 成〜C 1 3 )。由於燈管（ 壓不同，故嗜笨Μ也+ IJ位置刀佈電 故4寺雜散電容（丄3 )的電产 又因燈管（11) ::為 ::得兩端電流為藉由燈管（…分二：： 1 )兩端電流稱較中央位置兔 彌補冷陰極燈管（丄χ ) ”、、大，可 (1 1 )整支的出光輝度趨近相同。 更k巨 請參閱第三圖所示，係為本發明應用上述 驅動電路（10)的—較佳實施例，其包含有…方法的 !2998〇4 一主動式功率因數校正單元（ 電源’將交流電源轉換為 ，係連接至交流 一低舞… …昼直流電源後輸出； 低ZI直▲電源供應單元（ 式功率因數校正單元（2 ，係連接至該主動 電源為低壓直流電源； 、别出立而’以轉換高麼直流 -高頻交變信號產生手段（40 功率因數校正單元r 9 n ) ^ 糸連接至主動式 單元（3 0 )之門_ 、别出端與低壓直流電源供應 θ ，以將穩定高壓電源轉換為符人π ^ ^ 動條件的高壓、高頻驅動電源； 專換為付“豆官驅 1):中^頭升壓變壓器（4 13，該升壓變壓哭（4 1 )的二次側共有二端及一中 …（4 接至接地端，如第_ H 、而μ中央抽碩端連 管（11)連接圖所不，而其餘二端則與複數並聯燈 一燈管開路保護單元 少 號產生手段（4 〇 )月欠 ，係連接於高頻交變信 包人右r 並聯燈f ( Η )之間’盆主要 匕3有一燈管開路檢知電路 主要 5 2 )，該燈管開路於4觉 ）及一迴路保護電路（ I λ ) ”電路（5 1 )係連接至各燈管（ 1 1 ) 一鈿，以檢知燈管 且吕（ 狀態，待燈管開路檢知電路（=因開路而呈高電壓 )呈高電壓，則輪出—信號2 任-燈管（η 迴路保護電路（5 2) ' t m路（5 2)，該 〇)輸出的驅動電源予燈管（丄工）一手奴（4 請再參閱第四圖所示 該驅動電路（工r、 本發明另一較佳實施例， 進步包含有一高壓漏電檢測單元 1299804 μ拽Γκ 連接於南頻交變信號產生手Κ 40)的升 壓變壓器（4 1 )鱼迴跋徂一+ 开 知并厭料r”、路保§隻電路（5 2 )之間，用以檢 升C受壓器（41〕曰：认， 則會輪ά h、輸異常高壓或漏電，若是， 踗r 呆°又包路（5 2 )，由迴路保護電 (5 2 )控制高頻交變作 驅動電源，… 虎產生手段（4 0)停止輪出 & 以停止驅動燈管（1 1 )點亮。 凊配合參閱第五圖A、R - B所不，係為上述第四圖之詳 、、、電路圖，其中該第五圖B揭示有供 示=接的電㉟，僅為本發明的-較佳實施例。由兩圖戶 t T 各燈管係並聯連接至同一升壓變壓器（41)二 '勺兩％ ’而各燈官—端再連接至該燈管開路檢測電路 (^1 )。該燈管開路檢測電路（5丄）包含有： 也1制器（5 1 2 )，盆一給屮合山总、由 ^ /、戰11出鳊係連接至該迴路保 護電路（5 2 );及 ’、 複數電壓檢測哭卩5 q > y么、:t , j σσ〔 b 1 1 )，係連接至對應燈管的一 端及控制器（5 ] ?)之Π，A、隊总m 古 3 画义且&因開路而導致電壓升 南’則该電壓檢測器（5 1 1 )合給ψ 、〇丄丄）曰輸出一電壓信號至控制 其中該電壓檢測器（511)主要由_分壓器組成。 又，該迴路保護電路（5 2 )係包含有： -開關元件（Q6) ’其控制端分別連接有二個稽納二 極體（ZD2) (ZD3)，其中—稽納-托触， 一甲稩、、，内一極體（ZD2)係連接 至該燈管開路檢測電路（5丄）㈣器（5丄2)的輪出 端；當控制器（5 i 2)輸出一高壓 别 Ίσ琥至稽納二極體（ D2 )令其崩潰，使該開關元件（q6 ) 夺通，该開關7L件 10 Ϊ299804 可為一石夕控整流器或一電晶體； 二一光耦合器，其包含有一發光二極體（U5A)及一光 電晶體（U5B)，該發光二極體（U5A)透過二極體（⑴5 )與開關元件（Q6 )連接，當開關元件（Q6 )導通時， 該發光二極體（U5A)會導通而點亮，而其光電晶體（ U 5 B )則連接至该咼頻交變信號產生手段（4 〇 )。 該高頻交變信號產生手段（4〇)係包含有： 一橋式電路（4 2 )，其至少包含有兩 Q3/曰Q4)」分別連接至該升壓變㈣（4 "的一二， 唬予一次側；其中一個電子開關（◦ 保護電路（52)光_的光電晶體 二 =連接至接地端，當迴路保護電路（52)光•合 口口勺么先一極體（U5A)點亮時，該命曰雕 = 使電子開關（Q4)的控制端接地而不導通，八二 式電路（4 2 )停止輸出交變严卢 、 7橋 的-綠其中該㊉子Hi 變塵器（4 1 ) 4 2 )可為半μ二μ可為一電晶體；該橋式電路（ 為+橋式電路及全橋式電路，於 為-半橋式電路；及 、弟五圖Α中，係 一振盪暨橋式電路驅動單元 ^ 盧信號予橋式電路（4 2 ) 係提供南頻振 } ^ C.! ： (Q3/Q4 )一次側古相 2 )提供升壓變壓器（ ) 人側巧頻交變信號。、4 1 。。又，前述高壓漏電檢測單元（6〇 θ 态，係由~變壓器（Τ8) ，、、、阿壓檢知 正(D9〜D12)組成， 1299804 〆艾( Τ 8 )的一次側係連接至升壓變壓器（4 1 )二 -人側的中央抽頭端與接地端之間，以感應升壓變壓器（4 1 )的二次侧的交變電壓，再將該交變電壓經整流器（ D9〜D12)整流為一直流電壓後，輸出至該迴路保護電路 ^ 5 2 )開關元件（Q6)的另一個稽納二極體（zd3)， 正々丨（D9 D12)輸出直流電壓超過稽納二極體（ZD3 ^崩潰電壓時，該迴路保護電路（5 2 )同樣會透過光 甩曰曰體（U5B )控制橋式電路（4 2 )停止輸出交變信號 ，直到異常電壓或漏電現象消除為止。 着 另前述的主動式功率因數校正單元（2〇)、低壓直 流電源供應單元（3◦)屬習知技術，則不再贊述。 由上述說明可知，本發明主要提供一種全新的燈管驅 動方法及相關貫施該驅動方法的驅動電路，係可具體達成 以下所列優點： 1 ·供複數燈管連接使用，並具有擴充能力·· #由於燈管兩端分別連接共地高塵電源，故增加複數燈 吕4 ’可以亚聯方式達成之，相當容易擴充複數燈管，適籲 a大尺寸液晶顯示器的背光模組使用之。 2 ·各燈管呈現均勻的出光亮度·· 由於燈管兩端的電墨相等，故設置於金屬燈罩上，雖 然仍會形成雜散電容，但燈管兩端的電流會趨於一致，而 產生相近的亮度，且整支燈管亮度亦可保持均勻的出光輝 度。請參閱第七圖所示’係為本發明或傳統驅動電路應用 於-背光模組上，該背光模組係包含有十六支燈管，圖中 12 1299804 僅揭示背光模組相對兩支燈管位置的局部位置，以其中對 應於兩燈管所設置位置的各處進行輝度測試。誠如第六圖 ::不’本發明驅動具有十六支燈管的背光模組，其中各 燈管兩端出光亮度相當接近，而且與燈管中夹位置的亮度 差異不大，確實可證明本發明具有確實能同時驅動複數燈 官，並使各燈管呈現均勾的出光輝度的功效。而與第六圖 B =較之，傳統燈管㈣電路所同時具冑支燈管的背 光換組’纟中背光模組對應兩支燈管位置的纟處輝度值差 異甚大，最明顯#不外乎是各燈管的兩端輝度的差異甚大 ’而且與近燈管中間位置的輝度差更大。是以，應用於複 數燈管背光模組的傳統驅動電路’並無法使背光模組具有 均勻的出光輝度。 3 ·高轉換效率： 本發明係於交流電源輸入端採用主動式功率因素校正 早几，故可直接將交流電源轉換為高壓直流電源，之後才 又由鬲頻父變信號產生手段進行高頻信號的轉換，故本發 明的轉換功率約為85〇/〇，相較習知驅動電路為高。 Χ 4 ·不易產熱能： 、本發明因具有高轉換效率，故僅有少部份功率被轉換 為熱能，當然較習用轉換效率低的驅動電路不易產生熱。 如此，對於應用至液晶顯示器上作為背光模組的其中一構 件’將可避免影響液晶顯示面板的使用壽命。 5 ·電路簡單： 本發明具有容易擴充燈管數量的特性，而且亦無需隨 13 1299804 :?管Π加’而-對-地增加變壓器或其相關電路的 1:，：/:本發明驅動電路的該高頻交變信號產生手段及 '、 足以供—定數量的燈管並聯使用，I需辦加 壓器或相輪’故本發明相當適合使用、在：尺 寸液日日頒不器面板用的背光模組。 6 ·高安全性·· 於漏電或異常 可避免發生觸 由於本發明增設有高壓漏電檢測單元 同壓狀況發生時，即時切斷燈管高壓電源 電之危險。

部D點說明，本發明確實改善燈管驅動電路的缺黑 且：常適用應用液晶顯示器的背光模組上，有助於淨 了、不态的發展，而確實具有產業上的利用性，並且符名 务明·^的新㈣及進步性要件，爰依法具口 【圖式簡單說明】 T月 (一）圖式部分 、 第一圖··係本發明的一升壓變壓器與一燈管的電路 連接示意圖。 包 電容的分佈示意圖 圖··係本發明連接一支燈管與其燈罩之間雜

第二圖：係本發明一較佳實施例的一電路方塊圖。 第四圖：係本發明另一較佳實施例的一電路方塊圖 弟五圖A、Β ·係本發明弟四圖的一詳細電路圖。 乐六圖A、B :係本發明與習用驅動電路分別驅動 14 1299804 二支燈管所量測而得的輝度圖。 第七圖：係具有複數燈管背光模組的局部上視圖， 其中各點位置係對應第六圖A、B輝度圖的量測點。 第八圖：係習知變壓器與燈管之連接示意圖。 第九圖：係習知燈管驅動電路連接一支燈管與其燈 罩之間雜散電容的分佈示意圖。 第十圖：係習知燈管區動電路變壓器與二支燈管連 接示意圖。 (二）元件代表符號 _ (1 0 )驅動電路 （1 1 )燈管 (1 2 )燈罩 （1 3 )雜散電容 (2 0 )主動式功率因數校正單元 (3 0 )低壓直流電源供應單元 (4 0 )高頻交變信號產生手段 (4 1 )升壓變壓器 (4 2 )橋式電路 (4 3 )振盪暨橋式電路驅動單元 ® (5 0 )燈管開路保護單元 (5 1 )燈管開路檢知電路 (5 1 1 )電壓檢知器 (5 1 2 )控制器 (5 2 )迴路保護電路 (6 ◦)高壓漏電檢測單元 (70)變壓器 （71)燈管 15 1299804

Claims (1)

1299804 拾、申請專利範圍 1 種液晶顯示器背光模組之驅動電路，係包含有 ^ 升壓變壓器，係包含有一次側及二次側，其中該一 人侧係包含有一中央抽頭端，該中央抽頭端接地，而二·欠 側的兩端則與至少一燈管的兩端連接； 一-人 一高頻交變信號產生手段，係提供一高頻交變信諕 该升壓變壓器的一次側；及 -燈官開路保護單元，其連接於高頻交變信號產 段及各並聯燈管之間，主要包含有·· -燈管開路檢知電路，係連接至各燈管一端以檢知产 官是否因開路而呈高電隸態，待燈管開路檢知電路檢： 任一燈官呈尚電壓，則輸出一電壓信號，·及 一迴路保護電路，錢接至該㈣開路檢知電路的輸 出端及該高頻交變信號產生手段之間。 2 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路’該二次側的兩端係供複數並聯燈管的並聯 節點連接。 3 .如申請專利範圍第！項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路，該高頻交變信號產生手段係包含有： 一橋式電路，其至 乂匕3有兩電子開關，分別連接至 該升麼㈣11的—次側，以提供交變信號予-次側；及 -《暨橋式電路驅動單元，係提供高頻振盈信號予 橋式電路，以藉以控制雷早Μ ω从增 千開關的導通週期，令橋式電路 17 1299804 提供升壓變壓__u ^ , 為 夂側尚頻交變信號。 4如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路，該驅動電路進一步包含有： 一主動式功率因數校正單元，係連接至交流電源，將 交流電源轉換為穩定高壓電源後輸出；及 低壓直流電源供應單元，係連接至該主動式功率因 七單元輸出‘與该振璗暨橋式電路驅動單元，以轉換

南壓直流電源為低壓直流電源後，主要作為該振盪暨橋式 電路驅動單元的工作電源。 5如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路，其中： 該燈管開路檢測電路包含有： 一控制器’其一輸出端係連接至該迴路保護電路；及 複數電壓檢測器，係分別連接至對應燈管的一端及控 制器之間，當燈管因開路而導致電壓升高，則該電壓檢測 器會輸出一電壓信號至控制器；

該迴路保護電路係包含有： 一開關元件，其控制端分別連接有二個稽納二極體， 八中稽、”内一極體係連接至該燈管開路檢測電路控制器的 輸出步而，g控制器輸出一高壓信號至稽納二極體，令其崩 潰，則該開關元件會進而導通；及 一光耗合器’其包含有一發光二極體及一光電晶體， 其中該發光二極體係與該開關元件連接，當開關元件導通 日守，戎發光二極體會導通而點亮，而該光電晶體則連接至 18 l2998〇4 z橋式電路中一電子開關的控制端。 ^ 6 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示器背光模 組^驅動電路，該驅動電路係進一步包含有一高壓漏電檢 貝J單元，其連接於升壓變壓器二次側與迴路保護電路之間 ，用以檢知該高頻交變信號產生手段的升壓變壓器是否輸 出異常高遷或漏冑，若{，則會輸出一信號予迴路保護電 路，由迴路保護電路控制高頻交變信號產生手段停止輸出 驅動電源，以停止驅動燈管點亮。 7如申凊專利範圍第6項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路，該高壓漏電檢測單元係為一高壓檢知器，' 係包含有： 一變壓器，係該變壓器的—次侧係串接於該升壓變壓 器二次側的中間抽頭端與接地端間，以感應升壓變壓器的 二次側的交變電壓；及 -整流器’係、連接至該變壓器的二次側及迴路保護電 路另一稽納二極體之間。

8如申”月專利圍第3項所述之液晶顯示器背光模 組之驅動電路，該電子開關為一電晶體。 9 .如”月專利範圍第5項所述之液晶顯示器背$ 組之驅動電路’該電壓檢測器係為一分壓器。 1 〇 ·如中請專利範圍第3項所述之液晶顯示器支 模組之驅動電路’該橋式電路為一半橋式電路。 1 1二申請專利範圍第3項所述之液晶顯示" 模組之驅動電路，該橋式電路為一全橋式電路。 19 1299804 1 2 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示器背光 模組之驅動電路，該開關元件係為一矽控整流開關。 1 3 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示器背光 模組之驅動電路，該開關元件係為一電晶體。 拾壹、圖式： 如次頁

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伍、中文發明摘要： 本發明係為一種液晶顯示器背光模組之驅動方法及其 電路，係令複數支燈管予以並聯後，將並聯的兩節點與一 中央抽頭升壓變壓器的二次側線端兩端連接，另該二次側 的中央抽頭端則連接至接地端，而升壓變壓器的一次側則 連接至一高頻信號並由其驅動；藉此，該燈管兩端即可獲 得高電壓而於燈管兩端電流趨近於相同，使得燈管出光更 為均勻。

陸、英文發明摘要： 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（一）圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： (1 1 )燈管 （4 1 )升壓變壓器 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式 3