TWI306178B - Apparatus of driving light source for display device - Google Patents

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TWI306178B
TWI306178B TW092117286A TW92117286A TWI306178B TW I306178 B TWI306178 B TW I306178B TW 092117286 A TW092117286 A TW 092117286A TW 92117286 A TW92117286 A TW 92117286A TW I306178 B TWI306178 B TW I306178B
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Kang Moon-Shik
Lee In-Sung
Song-Yi Han
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Samsung Electronics Co Ltd
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Description

1306178 玖、發明說明： 技術領域 本發明關於一裝置用以驅動顯示器件之光源。 先前技術 用來供電腦及電視機之監視器使用之顯示器件，包括自 行放射顯示器如光放射二極體（LEDs )，電照明（Els)，真空 螢光顯示器（VFDs)，場放射顯示器（FEDs)，及電漿面板顯 示器（PDPs)及非放射顯示器如液晶顯示器（LCDs)需要光 源。 一 LCD包括備有產生電場電極及一液晶（LC)層具有介電 各向異性加於其間之二面板。該產生電場電極由電壓供應 以在液晶層内產生電場，及通過面板之光透明性改變，視 所加電場強度而定，該電場可由所加電壓控制。準此，經 調節所加電壓可獲得理想影像。 該光可由裝備在LCD中之光源放射或由自然光放射。當 利用設備之光源時，LCD螢幕之總亮度可經由光源之開或 關時間比值之調整，或經光源調整電流而調整。 一 LCD之光源，即背光單元包括一光源及一轉換器以驅 動光源。 該光源典型包括一螢光燈及一反向器以轉換輸入DC(直 流）為AC(交流）並供應該AC電壓至該燈。 該背光單元可分類為背光型及邊緣光型，視安裝燈之包 封構型而定。該背光型之構型將該光直接置於面板之後， 通常包括數個燈。 86381-960216.doc -6- 1306178 —當利用數個燈時，每燈之亮度需要料均句，因此流過 :燈之電流經常需要保持,以。為此目的，—電流感測器 p偵測燈之電流，裝設在[燈上，每—燈之電流量根 據债出之電流加以控制。 當回輸控制以獨立方式操作該燈時，f要各別接線以連 接各別燈至反向器。準此，生產力降低，因為，反向器之 電路設計可能考慮數個接線，該燈之回輸控制可能變為不 確實，因為在接線間增加之噪音及干擾之故。 為解決此等問題，建議时該燈由單—接線連接至反向 器，及燈之控制根據單一接線中之電流。 但，上述万法不能單獨控制各燈，因為每燈狀態無法區 別。例如’當該燈之-損壞時，其中之電流不再流通或降 低，無法決定該燈是否《效，因A流過全部各燈之總電流 被偵出降低，故流過各燈之總電流無法指出每燈之狀態。 在此情況下，回輸控制可增加全部各燈中之總電流，於 是，被偵出之燈因其無法實施正常發光作業，但，亦被供 應電流或電壓。繼續施加電壓至失效之燈可能導致電弧或 尖峰電壓，因而在燈上施加一不良影響及在全部背光單元 亦然。 發明内容 本發明提供一種驅動顯示器件光源之裝置，包括：一供電 單元以供電至光源’一電流感測器以偵測自供電單元之電 流輸出；及一光控，器以控制以根據電流感測器之信號而 控制供電單源，及一自外部裝置之減光控制信號。 86381-960216.doc 1306178 該供電單元較佳包括-變壓器，其含初級圈及次級圈及 施加自次級圈感應之電壓至光源。該供電單元可進一步包 括切換單元以在光控制器控制下切換自外部裝置之輸入 電壓’及—振盛器根據自切換|元之輸入電壓產生一 AC 電壓，及供應產生之AC電壓至變壓器之初級圈。 該電流感測器感測-與變壓器初級圈相關之電流，特別 疋振：器中之电流。或者，電流感測器連接至變壓器之次 級圈並感測變壓器次級圈中之電流。 光控制器控難佳謂波寬調變方式，根據減光控制信 號及自電流感測器之信號控制切換單元。 較佳為，剛控制器根據自電流感測器之信號決定光源中 又過大電流，及根據電流過大之決定開/關切換單元。 根據本發明之一實施例，該電流感測器包括一電容器及 一一極體，並聯在供電單元與一預定電壓之間，一分壓器 連接至電容器及二極體及至光控制器。 該光源包括一勞光燈。 實施方式 本發明以下將參考伴隨圖式詳細說明，圖式中顯示本發 明尤較佳實施例。本發明可包含在許多不同型式中，而不 能解釋為對揭示之實施例之限制。 圖中各層之芬度，為清晰之計稍有誇大。全圖中相同 參考號碼代表相同零件。應瞭解當元件如層，薄膜，範圍， 基板或面板被稱為在另一元件之，，上”，其可直接在其他件 之上或出現插入之元件。反之，當一元件被稱為，，直接在 86381-960216.doc 1306178 其上，表示並無插入元件存在。 本發明較佳實施例之供液晶顯示器之光源驅動裝置以 下將參考圖式說明。 圖1為本發明一實施例<LCD2方塊圖，圖2為本發明一 實施例之LCD之1體圖，圖3為本發明一實施例之像素 之等值電路圖。 參考圖1，本發明實施例之[匸0包括一 LC面板總成300, 及閘极驅動器4〇〇及資料驅動器5〇〇連接其上，一灰度電壓 產生器800連接至資料驅動器5〇〇，一光單元9〇〇用以照明 LC面板總成3〇〇，及信號控制器6〇〇用以控制上述元件。 在結構上看，本發明實施例之LCD包括：一 LC模组350， 該模組包括顯示單元330及一背光單元34〇，及一對前及後 箱361，362 ; —機匣363 ;及一模组框364，以容納及固定 LC模組3 50，如圖2所示。 該顯示單元3 30包括LC面板總成3 00，複數個閘極彈性印 刷電路（FPC)薄膜410及複數個資料FPC薄膜510連接在1^ 面板總成300,及一閘極印刷電路板（PCB)450及一資料pcb 5 50連接至相關FpC薄膜41〇及51〇。 圖2及圖3所示之LC面板總成300在結構上包括一下方面 板100，及上方面板200，及包括插入其間之液晶層3，該 層包括複數個顯示信號線G1-Gn&D1-Dm，及複數個像素連 接至該處並安排成為一矩陣如圖1及圖3所示。 該顯示信號線G1-Gn&D1-Dm提供在下方面板100上，並 包括複數個閘極線G^Gn用以傳輸閘極信號（稱為掃插信 86381-960216.doc -9- 1306178 號）’及複數個資料線Dl_Dm用以傳輸資料信號。閘極線 Gi-Gn實際上以列方向延伸，實際上彼此平行，而資料線 D 1 -Dm實際上以行方向延伸並彼此平行。 每一像素包括一切換元件Q連接至顯示線號線αι—(^及 ，及一LC電容器Clc及儲存電容器csT連接至切換元 件Q。儲存電容益CST如不需要時可以省略。 該切換元件Q如TFT備於下方面板100之上，及具有三個 終端；一控制終端連接至一閘極線Gi—Gn; 一輸入終端連 接至資料線Dl_Dm;及一輸出終端連接至LC電容器CLC及儲 存電容器匸打。 MLC電容器Clc包括在下方面板1〇〇上之像素電極， 一共同電極270於上方面板200上，及1^層3作為電極19〇及 270間之介電質。像素電極19G連接至切換元件q，共同電 極270將上方面板1〇〇之全部表面蓋住並被供應一共同電 麼Vcom。或者，像素電極19。及共同電極謂其形狀為條形 或柱形，係備於下方面板1 〇〇之上。 儲存電極CST為LC電容器CLC之一附屬電容器。諸存電容 器CST包括像素電極19〇及獨立信號線（未示出），該線係備 於下方面板1〇〇上，經一絕緣器與像素電極19〇重疊，並被 供以就電壓如共同電壓VeGme或者，儲存電容器〜包 括像素電極19〇及-相鄰閉極線，稱為前間極線，其經― 絕緣器與像素電極1 90重疊。 ” Ά
彩色顯示時，每一像素獨特代表三種主要彩色』 ’綠及藍料或順序在時間上代表三種主要彩自 ，如 因此 86381-960216.doc -10- 1306178 可獲得一理想彩色。圖3顯示一例，其中每—像素包括一 彩色濾波器230，其在上方面板200面對其像素電極19〇代 表一區域内t三主要彩色之一。或者，彩色濾波器23〇備 於下方面板100上之像素電極190之上或之下。 參考圖2 ’背光單元340包括複數個配置在lC面板總成 300後方之燈341，一光導引342及複數個光片343配置在面 板總成300及燈341之間，及將來自燈341之光導引及擴散 至面板總成300 ’及包括一反射器344配置在燈341之下， 以將燈341之工反射向面板總成3〇〇。 該燈341較佳包括螢光燈如CCFL(冷陰螢光燈）及 EEFL(外部電極發光燈）。一 LED為燈341之另外一例。 參考圖1 ’該光單元900包括複數個燈單元91〇與燈341對 應’如圖2所示，及複數個反向器920連接至各燈單元91〇。 該反向器920啟動該燈單元91〇，並以控制燈單元91〇之開 關時間之工作比而控制燈單元9 1 〇之減光。該反向器920備 於各別PCBs稱為反向器PCB之上，或閘極PCB450或資料 PCB550之上。反向器920詳細構型將稍後詳細說明。 一對極化器（未示出）將自燈341之光極化，該極化器裝在 面板總成300之面板1〇〇及2〇〇之外表面上。 參考圖1及2’灰度電壓產生器8〇〇產生二組複數個與像 素透明度有關之灰度電壓，並提供在資料PCB 5 50之上。 在一組中之灰度電壓對共同電壓VC0m而言具有一正極 性，而另一組對共同電壓乂⑶瓜則具有負極性。 閘極驅動器400較佳包括複數個裝在各閘極Fpc薄膜410 86381-960216.doc • 11 - 1306178 上·^積體電路（ic)晶片。閘極驅動器400連接至面板總成 3 00之_閑極線Gl_Gn ’及將自驅動電壓產生器之閘極開啟電 壓Von及閉極關閉電壓v〇ff合成以產生開極信號以加在閘 極線G1 - G n上〇 資料驅動器500較佳包括裝在各資料pFC薄膜51〇上之複 數個1C晶片。資料驅動器5〇〇連接至面板總成3〇〇之資料線
Di-Dm ’及供應選自由灰度電壓產生器8〇〇之灰度電壓供應 至資料線01-〇„1。 根據本發明另一實施例，閘驅動器400及/或資料驅動器 500之1C晶片係裝在下方面板100上，而一或二驅動器400 及500則與其他元件，根據另一實施例，併入下方面板1〇〇 中。閘極PCB 45 0及/或閘極FPC薄模4 10在二種情況下可以 省略。 控制驅動器400及500之信號控制器600係備於資料PCB 550或閘極PCB 450之上。 現在詳細說明LCD之操作。 信號控制器600被供應RGB影像信號R，G及B，及控制顯 示器之輸入控制信號，如垂直同步信號Vsync，水平同步 信號Hsync，一主時脈MCLK，及來自外部曲線控制器（未 示出）之資料啟動信號DE。在產生閘極控制信號CONT1及 資料控制信號CONT2及處理影像信號R，G及B後，該信號 適於根據輸入控制信號操作面板總成300，信號控制器600 提供閘極控制信號CONT1供閘極驅動器400，及提供處理 之影像信號R，，G，及B’及資料控制信號CONT2供資料驅動 86381-960216.doc -12- 1306178 器5 00。此外，信號控制器600產生及提供減亮控制信號DIM 供反向器920。 閘極控制信號CONT1包括垂直同步開始信號STV以通知 一幀之開始，一閘極時脈信號CPV以控制閘極導電電壓Von 之輸出時間，及輸出啟動信號OE以限定閘極啟動電壓Von 之寬度。資料控制信號CONT2包括一水平同步開始信號 STH以通知水平週期開始，一負荷信號LOAD或TP用以指 示供應適當資料電壓至資料線Di-Dm，一反向控制信號RVS 用以將資料電壓（與共同電壓Vcom相對）之極性反向，及資 料時脈信號HCLK反向。 資料驅動器500自信號控制器600接收影像資料R’，G’及 B’供一像素列，及轉換影像資料R’，G’及B’為類比資料電 壓，該電壓係選自灰度電壓產生器800供應之灰度電壓以 響應自信號控制器600之資料控制信號CONT2。 響應自信號控制器600之閘極控制信號CONT1，閘極驅 動器400供應閘極啟動電壓Von至閘極線01-011，因而將連 接之切換元件Q接通。 資料驅動器500供應資料電壓至對應之資料線01-0„1以 供切換元件Q之導電時間（稱為”一水平週期”或”1H”及等 於水平同步信號Hsync，資料啟動信號DE及閘極時脈信號 CPV之一週期）。之後，資料電壓經導電之切換元件Q再供 應至對應之像素。 加在一像素之資料電壓與共同電壓Vcom間之區別為LC 電容器CLC之充電電壓，即，一像素電壓。液晶分子具有 86381-960216.doc -13· 1306178 方向，視其像素電壓之強度而定，該方向決定通過LC電容 器cLC之光之極性。極化器將光之極性轉換為光透明性。 將此一程序重複，所有閘極線G1__Gn在一幀期間被順序 供應閘極導電電壓Von，因此，施加資料電壓至所有像素 上。當一幀完成後是一幀開始時，供應至資料驅動器5〇〇 (反向控制信號RVS被控制，俾資料電壓之極性反向（稱 為”幀反向”）。該反向控制信號汉¥8亦可加以控制，俾流過 幀中之資料線之電壓極性被反向（稱為“線反向，，），或一 包封中電壓極性被反向（稱為“點反向”）。 同時，反向器920控制燈單元9 10以響應自信號控制器 550之減亮控制信號01河。 反向器920之詳細構型將參考圖4詳細說明。 圖4為本發明一實施例之反向器及燈單元之電路圖。 如圖4所示’燈單元910包括燈911及一電容器C1串聯連 接於地與反向器920之間，電容器C 1為一鎮流管穩定器。 反向器920包括一變壓器921，一振盪器922，一電流感 測器923，一光控制器930，一緩衝器924，一切換元件Q1 , 一二極體D1供防止反向電壓及一電感器L1。 變壓:器921連接至燈單元910以供應電壓照明燈911。變 壓器921包括初級圈L11及L12及次級圈L13由共同感應產 生足夠大之電壓，次級圈L13之一端連接至電容器C1，另 一端連接至地。 振盪器922連接至變壓器921之初級圈L11及L12，及供應 AC電壓至初級圈L11及L12。振盪器922包括一對電晶體 S6381-960216.doc 14· 1306178 Q21及Q22，一電容器C21，及一對電阻器R21及R22。 變壓器921之一初級圈L11之二端分別連接至電晶體Q21 及Q22之集極，電容器C21並聯至初級圈L11。此外，另一 初級圈L12之二端分別連接至電晶體Q21及Q22之基極，及 電晶體Q21及Q22之射極共同連接至電流感測器923。電阻 器R21及R22之一端連接至電晶體Q21及Q22之基極，其另 一端連接至變壓器921初級圈L11中間抽頭。 電流感測器923感測流經振盪器922之電流或流經變壓 器921之初級圈L11及L12之電流，及包括一濾波電容器 C31，一分壓器包括二電阻器R31及R32，及一整流二極體 D3 1。電容器C3 1，電阻器R3 1及二極體D3 1並連在電晶體 Q21及Q22共同射極與地之間。電儲器R32連接在電晶體 Q21及Q22之共同射極與光控制器930間。 光控制器930包括一回輸控制器93 1，一過荷保護單元 932，及開/關控制器933。回輸控制器931連接至電流感測 器923，並被供應減亮控制信號DIM。過荷保護單元932連 接至電流感測器923。開/關控制器933連接至回輸控制器 931之輸出終端，過荷保護單元932備有開/關電壓On/Off。 回輸控制器931及過荷保護單元932可包括比較器。 切換M0S電晶體Q1及電感器L1串聯連接在輸入至振盪 器922之輸入電壓Vin與振盪器922之間，及有一閘極經缓衝 器924連接至開/關控制器933。 二極體D1以前向方向自地連接至電晶體Q1及電感器L1 之一節點。 86381-960216.doc -15· 1306178 具有此構型之反向器920之操作將詳細說明。 電晶體Q1開啟或關閉以響應自緩衝器924之控制信號， 以選擇性傳輸DC輸入電壓vin。電晶體Q1之輸出經電感器 L1供應至振盪器922。 振盪器922將DC輸入電壓vin以交替導電及不導電二電 晶體Q2 1及Q22以將輸入電壓轉換為AC正弦電壓並將產生 AC電壓供應至變壓器921初級圈L11及L12。 變壓器921次級圈L13產生之增壓AC電壓，該電壓係由流 過初級圈L11及L12所感應，經電容器C1被供應至燈911以 使燈911導電。流經次級圈L13之電流依照流經燈911中之 電流’由於燈911之失效之改變而變化，次級圈l 13中電流 之變化改變流經初級圈L11及L12中之電流。 振盪器922產生之正弦信號亦供應至電流感測器923。該 輸入之正弦信號由電容器C31所濾波，及由二極體D31所半 波整流，由分壓器R21及R22所分恩以備供應至燈控制器 93 0作為DC電流偵測信號CDS。 回輸控制器931及燈控制器930之過荷保護單元932分別 實施其操作，以響應自電流感測器923之電流感測信號 CDS。 回輸控制器931供應控制信號TCS，用以根據減亮控制信 號DIM，調節電晶體Q1之開啟時間與關閉時間，與開/關控 制器93 3開與關之佔空因數，及改變控制信號tc s以響應電 流偵測信號CDS。開/關控制器933輸出電壓0n/〇ff至緩衝 器924 ’其佔空因數由光控制器930之控制信號TCS所決 86381-960216.doc •16- 1306178 定，因此可控制電晶體Q1之開啟與關閉。 過荷保濩單凡932在燈911不正常如電流過大時，啟動以 切斷燈911之電壓’以停止燈9丨丨。即，過荷保護單元μ〗 自電流感測器之電流偵測信號CDS與預定值比較，及產生 及供應一過荷控制信號0PS至開/關控制器933。
過荷控制彳5號ops有一預定位準，如電流偵測信號cDS 等於或小於預定致時之低位準，此係正常條件，開/關控制 器933僅根據回輸控制器93丨之控制信號Tcs控制電晶體 Q1。 當過荷控制信號OPS變成亮一預定位準，當電流偵測信 號CDS較預定值為高時之鬲位準，其指出不正常條件。於 是開/關控制器933供應關閉電壓〇汀至緩衝器924以關閉電 晶體Q1，因而切斷輸入電壓Vin以使變壓器921不工作，因 而使燈911關閉，不論自回輸控制器931之控制信號丁(：!5為 何0 圖5為本發明另一實施例之反向器及燈單元之電路圖。 圖5之反向器920之構型與圖4相似，單電流感測器923連 接至變壓器921之一次級圈l 13除外。 圖5詳細顯示本實施例之電流感測器923連接至次級圈 L13’以饋送次級圈L13中之電流至光控制器93〇<)應注意， 振盪器922之二電晶體Q21 ’ Q22之射極為共同接地。 如上所述’燈之狀態由偵測燈中電流決定，而不需單獨 接線連接燈與反向器。因此，燈之壽命可由燈之適當控制 而延長，燈之穩定性由阻止供應至燈之電壓在燈為不正常 86381-960216.doc -17· 1306178 時關閉燈而增加。 限 之 而 、人本發明已參考較佳實施例詳述如上，應瞭解本發明不 於揭示之實施例，而擬涵蓋在申請專利精神與範圍以内 不同修改及等值裝置。 [圖式簡單說明] 本發明之優點將可由詳述之較佳實施例及參考圖式 更加明顯，其中： 圖1為本發明一實施例之LCD之方塊圖； 圖2為本發明一實施例之LCD之立體圖； 圖3為本發明一實施例之LCD之像素等值電路圖； Q4為本發明一實施割之反向器及燈單元之電路圖； 圖5為本發明另一實施例之反向器及燈單元之電路圖 圖式代表符號說明 3:液晶顯示器 100，200:面板 19 0:像素電極 230:采色濾波器 270:共同電極 300:液晶面板總成 330:顯示單元 340:背光單元 341:燈 342:燈導引 343:光片 344:反射器 3 5 0:液晶顯示模組 361 ， 362:箱 363:機匣 364:模組框 400:閘極驅動器 410，510:FPC 薄膜 45 0 ’ 55 0:PCB印刷電路板 500:資料驅動器 600:信號控制器 800:灰度電壓產生 86381-960216.doc -18 - 1306178 900:光單元 910:燈單元 9 11:燈 920:反向器 921:變壓器 922:振盪器 923:電流感測器 924:緩衝器 930:光控制器 931:回輸控制器 932:過荷保護單元 933:開/關控制器 模組框係用於容納及固定LC模組350，如圖2所示 86381-960216.doc 19-

Claims (1)

1306 17286號專利申請案 ~~Z 利範圍替換本(97年11月） 專利範圍： 1. 一種驅動一顯示器件之光源之裝置，該裝置包含： 一供電單元，以供應電至該光源； 一電流感測器’用以偵測自供電單元輸出之電流；及 光控制器’用以根據來自該電流感測器之信號及來 自一外裝置之減亮控制信號以控制供電單元； 其中該光源具有兩端，一端係連接至該供電單元及另 一端係連接至一接地， 其中該供電單元包含一含初級圈及一次級圈之變壓 器’及供應在次級圈感應之電壓至光源， 其中該電流感測器感測與變壓器初級圈相關之電流。 2. —種驅動一顯示器件之光源之裝置，該裝置包含： 一供電單元，以供應電至該光源； 一電流感測器，用以偵測自供電單元輸出之電流；及 一光控制器’用以根據來自該電流感測器之信號及來 自一外裝置之減亮控制信號以控制供電單元； 其中該光源具有兩端，一端係連接至該供電單元及另 一端係連接至一接地， 其中该供電單元包含一含初級圈及一次級圈之變壓 器’及供應在次級圈感應之電壓至光源，及 其中該電流感測器連接至變壓器之次級圈，及偵測變壓 器次級圈中之電流。 3.如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該供電單元進一 步包含： 一切換單元，在光控制器之控制下自外裝置切換一輸 86381-971114.doc 1306178 入電壓；及 一振盪器，根據來自切換單元之輸入電壓產生AC電 壓’及供應產生之AC電壓至變壓器之初級圈。 4.如申請專利範圍第3項之裝置，其中該電流感測器連接至 振盪器，及感測振盪器中之電流。 5 ·如申請專利範圍第3項之裝置，其中該電流感測器連接至 變壓器之次級圈，並感測變壓器次級圈中之電流。 6·如申請專利範圍第3項之裝置，其中光控制器以脈波寬調 變方式’根據減亮控制信號及自電流感測器之信號控制 切換單元。 7.如申凊專利範圍第4項之裝置，其中該光控制器跟據自電 机感測益之信號決定光源之過大電流，及根據過大之電 流開及關切換單元。 8·範圍第1或2項之裝置，其中該電流感測器包 3電今盗及一二極體並聯於供電單元及一預定電壓之 連接器及二極體及至光控制器。 .士口申請專利範圍第_項之裝置，其中該光源包括一榮 光燈。 86381-971114.doc 1306178 柒、 指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 300 液晶面板總成 400 閘極驅動器 500 資料驅動器 600 信號控制器 800 灰電壓產生器 900 光單元 910 燈單元 920 反向器 捌、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 86381-960216.doc
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