TWI390491B - 驅動控制電路、背光模組及其驅動方法 - Google Patents

Description

驅動控制電路、背光模組及其驅動方法

本發明係關於一種驅動控制電路、背光模組及其驅動方法，特別關於一種可保護整體電源之驅動控制電路、背光模組及其驅動方法。

隨著數位時代的來臨，液晶顯示裝置之技術亦快速成長，已成為不可或缺的電子產品，因此對於液晶顯示裝置之技術及功能的要求也愈來愈高。

一般而言，液晶顯示裝置係主要包含一液晶顯示面板(Liquid Crystal Display Panel)、以及一背光模組(Backlight Module)。其中，液晶顯示面板主要係具有兩基板以及一夾設於兩基板間的液晶層；而背光模組係發出均勻的光線以分佈在液晶顯示面板之表面。傳統上，係以冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)來作為背光模組之光源，而由於冷陰極螢光燈之燈管特性，需提供高的啟動電壓，才可啟動冷陰極螢光燈。近來，為了避免啟動電壓過高，而造成變壓器之跳火或燒毀，故提升背光模組之驅動功能及控制光源之發光強度已為背光模組不可或缺的技術之一。

請參照圖1A所示，習知之一種背光模組1係包含一控制單元11、至少一切換單元12、至少一變壓器13及至少一冷陰極螢光燈14。在此係以背光模組1具有各一個切換單元12、變壓器13及冷陰極螢光燈14為例。而控制單元11係具有一預設值P01，且切換單元12電性連接於變壓器13及控制單元11之間，冷陰極螢光燈14則與變壓器13電性連接，其中切換單元12包含複數個開關元件。一般係以爆發模式(burs tmode)來控制冷陰極螢光燈14，如圖1B所示，即，不調整加於冷陰極螢光燈14上的驅動電壓之振幅，而是改變驅動電壓之責任週期(duty cycle)的方式，以控制冷陰極螢光燈14啟動與冷陰極螢光燈14亮度之調整，此處之責任週期即為高電壓時間T01與一週期時間T02之比值。

此外，再如圖1A所示，背光模組1更包含相互電性連接之一第一電容器C1、一第二電容器C2及一回授電路15，且第一電容器C1係電性連接於變壓器13及冷陰極螢光燈14之間。其中，回授電路15係包括降壓及分壓用之電阻器Rf、R1、R2以及防止逆電流之二極體D。

背光模組1之驅動方式的作動如下：當背光模組1啟動後，則控制單元11係產生一控制訊號S01至切換單元12。切換單元12根據輸入之電源與控制訊號S01以切換產生出不同極性的一次側電壓S02。變壓器13係藉由其一次側131接收一次側電壓S02以透過二次側132感應出一驅動訊號S03，以驅動冷陰極螢光燈14。此時，亦藉由第一電容器C1及第二電容器C2以取得一回授訊號S04，並透過回授電路15送至控制單元11。控制單元11係檢測回授訊號S04之值是否大於預設值P01，當回授訊號S04大於預設值P01，則停止增加控制訊號S01之值，以避免變壓器13產生過電壓。

然而，藉由上述之驅動方式，不僅需使用高壓電容器作為第一電容器C1及第二電容器C2，更需配合回授電路15，且係因使用高壓電容器而使背光模組1之電路板必須為雙層板或多層板，故更加使得整體成本提高。

因此，如何提供一種具有時序驅動程序及降低成本之驅動控制電路、背光模組及其驅動方式，正是當前的重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種時序驅動程序及降低成本之驅動控制電路、背光模組及其驅動方式。

緣是，為達上述目的，依本發明之一種驅動方法用以驅動一背光模組，背光模組包含複數個冷陰極螢光燈。驅動方法包括下列步驟：於一開機時段內，逐漸增加一驅動訊號之責任週期以點亮冷陰極螢光燈；於一閉迴路時段內，根據冷陰極螢光燈之亮度回授訊號以調整驅動訊號之責任週期，並接收一開路回授訊號，當判斷開路回授訊號為異常時，進入一開路偵測時段；以及於開路偵測時段內，於一第一預設時間內，提供一具有第一預設責任週期之驅動訊號至冷陰極螢光燈，並持續接收開路回授訊號，當開路回授訊號為異常時，進入一關機時段。

為達上述目的，依本發明之一種驅動控制電路包含一控制單元、至少一切換單元以及至少一變壓器。控制單元係接收一亮度回授訊號及一開路回授訊號，並產生至少一驅動訊號，且控制單元係具有一第一預設責任週期及一第二預設責任週期，並依據亮度回授訊號以調整驅動訊號。控制單元係檢測開路回授訊號以於異常時，產生具有一第一預設責任週期之驅動訊號，並持續接收開路回授訊號，或控制單元產生具有一第二預設責任週期之驅動訊號。切換單元係與控制單元電性連接，並接收及依據驅動訊號以產生一次側電壓。變壓器係與切換單元電性連接，其係具有一次側及二次側。其中一次側係接收一次側電壓，以於二次側產生一責任週期驅動訊號驅動一發光單元。

為達上述目的，依本發明之一種背光模組包含一驅動控制電路及至少一發光單元。驅動控制電路係具有一控制單元、至少一切換單元以及至少一變壓器。其中控制單元係接收一亮度回授訊號及一開路回授訊號，並產生至少一驅動訊號。控制單元係具有一第一預設責任週期及一第二預設責任週期，並依據亮度回授訊號以調整驅動訊號。控制單元係檢測開路回授訊號以於異常時，產生具有一第一預設責任週期之驅動訊號，並持續接收開路回授訊號，或控制單元產生具有一第二預設責任週期之驅動訊號。切換單元係與控制單元電性連接，並接收及依據驅動訊號以產生一次側電壓。變壓器係與切換單元電性連接，其係具有一次側及二次側。其中一次側係接收一次側電壓，以於二次側產生一責任週期驅動訊號。發光單元係與驅動控制電路電性連接，以接收責任週期驅動訊號並產生亮度回授訊號。

承上所述，因依據本發明之一種驅動控制電路、背光模組及其驅動方法，係藉由驅動控制電路與發光單元電性連接，並使控制單元產生驅動訊號，及接收亮度回授及開路回授訊號，而再透過切換單元及變壓器以輸出責任週期驅動訊號至發光單元。與習知技術相較，本發明係於電路上除了僅使用單層板，而不需再使用習知之高壓電容外，更於控制單元中增加第一預設責任週期及第二預設責任週期，並分別接收自變壓器回授之開路回授訊號及自發光單元回授之亮度回授訊號。此種方式，不僅可減少整體回授電路，更可隨時或於不同階段而檢測開路回授訊號是否異常，以保護並避免變壓器受到損壞，進而降低成本，並提升背光模組之品質。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之驅動控制電路、背光模組及其驅動方法。

請參照圖2所示，本發明較佳實施例之背光模組2包含一驅動控制電路3以及至少一發光單元4。於實施上，背光模組2係可為一直下式背光模組或一側光式背光模組，而發光單元4可為一冷陰極螢光燈。於此，背光模組2係以二個發光單元4為例。

驅動控制電路3係具有一控制單元31、至少一切換單元32以及至少一變壓器33。本實施例之切換單元32與變壓器33之數量係與發光單元4相對應，故在此係以驅動控制電路3具有二個切換單元32及二個變壓器33為例。

控制單元31中可設定一第一預設責任週期P11及一第二預設責任週期P12，分別接收一亮度回授訊號S12及一開路回授訊號S13，並產生至少一驅動訊號S11。其中，控制單元31係依據亮度回授訊號S12以調整驅動訊號S11。於實施上，亮度回授訊號S12及開路回授訊號S13係分別為一電壓訊號或一電流訊號。

此外，控制單元31更具有一控制器或一控制晶片，而可以依據不同需求而先行設定第一預設責任週期P11、第二預設責任週期P12、一第一預設時間T11及一第二預設時間T12，其係可預先儲存或動態由外部輸入於控制單元31中。而第一預設責任週期P11及第二預設責任週期P12之設定方式，可藉由實驗、模擬或其他方式以取得發光單元4之啟動電壓所對應之亮度大小。其中第二預設責任週期P12係大於第一預設責任週期P11。

本實施例中，由於不需要使用高壓電容，因此背光模組2可藉由單層電路板即可達到將亮度回授訊號S12及開路回授訊號S13回授至控制單元31之功能。

請繼續參照圖2所示，切換單元32係與控制單元31電性連接，並具有一橋式切換電路(圖未示)，例如一全橋式切換電路或一半橋式切換電路，而切換單元32係藉由橋式切換電路接收及依據驅動訊號S11以產生一次側電壓S14。

變壓器33具有一次側331及二次側332。一次側331係與切換單元32電性連接，二次側332係相互串接，並電性連接於控制單元31及發光單元4之間。

一次側331係接收一次側電壓S14，並藉由電磁感應方式使變壓器33依據一次側電壓S14以於二次側332產生開路回授訊號S13及責任週期驅動訊號S15。本實施例之二次側332係共同產生開路回授訊號S13。

於本實施例中，發光單元4係相互電性連接，並接收驅動控制電路3之責任週期驅動訊號S15以共同產生亮度回授訊號S12。

請同時參照圖3所示，本實施例之背光模組2之驅動方法，其作動如下：當背光模組2開機後，進入一開機時段P_ON ，背光模組2係藉由控制單元31開始產生並持續增加驅動訊號S11之值。驅動訊號S11係經由切換單元32以轉換為一次側電壓S14，再透過變壓器33於其二次側332產生責任週期驅動訊號S15及共同產生開路回授訊號S13。責任週期驅動訊號S15驅動發光單元4，以產生亮度回授訊號S12。亮度回授訊號S12及開路回授訊號S13則分別回授至控制單元31，此時，背光模組2係進入閉迴路(close loop)時段P_CL 。

於閉迴路時段P_CL 中，控制單元31係檢測開路回授訊號S13是否異常。當開路回授訊號S13為正常時，則控制單元31係繼續依據發光單元4產生之亮度回授訊號S12而調整驅動訊號S11之值。當開路回授訊號S13為異常時，例如：發光單元4係呈現開路狀態，此時，控制單元31係進入一開路偵測時段P_OD 。

在開路偵測時段P_OD 中，控制單元31輸出具有第一預設責任週期P11之驅動訊號S11，以經由切換單元32及變壓器33產生責任週期驅動訊號S15以驅動發光單元4。同時，控制單元31持續檢測開路回授訊號S13是否異常。若由進入此時段後起算，直至第一預設時間T11前，當控制單元31檢測出開路回授訊號S13為正常時，則回到閉迴路時段P_CL 。即控制單元31再次依據亮度回授訊號S12以調整驅動訊號S11，直到控制單元31下次再檢測出開路回授訊號S13異常為止。當開路回授訊號S13為異常時，則進入一關機時段P_OFF 。

於關機時段P_OFF 中，控制單元31係輸出一具有第二預設責任週期P12之驅動訊號S11，透過切換單元32及變壓器33產生責任週期驅動訊號S15。進入此時段並經過第二預設時間T12後，立即關閉發光單元4。

本實施例之背光模組2，係藉由控制單元31增加第一預設責任週期P11及第二預設責任週期P12，並分別接收自發光單元4回授之亮度回授訊號S12及自變壓器33回授之開路回授訊號S13。此種方式，除了電路板僅使用單層板外，更不需再使用習知之高壓電容，更可隨時或於不同階段而檢測開路回授訊號S13是否異常，以保護並避免變壓器33受到損壞，進而降低成本，並提升背光模組2之品質。

請參照圖4所示，本發明較佳實施例之一種背光模組之驅動方法係應用於上述較佳實施例之背光模組2(如圖2所示)，且在此並以較佳實施例之背光模組2為例。背光模組2之驅動方式係包括步驟S1至步驟S6。

步驟S1係於一開機時段內，逐漸增加一驅動訊號之責任週期以點亮冷陰極螢光燈。步驟S2係於一閉迴路時段內，根據冷陰極螢光燈之亮度回授訊號以調整驅動訊號之責任週期，並接收一開路回授訊號。於本實施例中，亮度回授訊號及開路回授訊號係可分別為一電壓訊號或電流訊號。

步驟S3係判斷開路回授訊號是否異常。當開路回授訊號為正常時，則回到步驟S2。當判斷開路回授訊號為異常時，進行步驟S4。步驟S4係於開路偵測時段內，於一第一預設時間內，提供一具有第一預設責任週期之驅動訊號至冷陰極螢光燈，並持續接收開路回授訊號。

步驟S5係判斷開路回授訊號是否異常。當開路回授訊號為正常時，則回到步驟S2。當判斷開路回授訊號為異常時，進行步驟S6。步驟S6係於關機時段中，提供一具有第二預設責任週期之驅動訊號至冷陰極螢光燈，並於一第二預設時間之後將驅動訊號之責任週期調整為零以關閉冷陰極螢光燈。於實施上，第二預設責任週期係大於第一預設責任週期，且第一預設時間及/或第二預設時間係由使用者設定。

其中詳細的驅動步驟，於上述較佳實施例中，已一併詳述，故於此不再加以贅述。

綜上所述，因依據本發明之一種驅動控制電路、背光模組及其驅動方法，係藉由驅動控制電路與發光單元電性連接，並使控制單元產生驅動訊號，及接收亮度回授訊號及開路回授訊號，而再透過切換單元及變壓器以輸出責任週期驅動訊號至發光單元。與習知技術相較，本發明係於電路上除了僅使用單層板，而不需再使用習知之高壓電容外，更於控制單元中增加第一預設責任週期及第二預設責任週期，並分別接收自變壓器回授之開路回授訊號及自發光單元回授之亮度回授訊號。此種方式，可隨時或於不同階段檢測開路回授訊號是否異常，以保護並避免變壓器受到損壞，進而降低成本，並提升背光模組之品質。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、2．．．背光模組

11、31．．．控制單元

12、32．．．切換單元

13、33．．．變壓器

14．．．冷陰極螢光燈

15．．．回授電路

3．．．驅動控制電路

131、331．．．一次側

132、332．．．二次側

4．．．發光單元

C1．．．第一電容器

C2．．．第二電容器

D．．．二極體

R1、R2、Rf．．．電阻器

P01．．．預設值

P11．．．第一預設責任週期

P12．．．第二預設責任週期

S01．．．控制訊號

S02．．．一次側電壓

S03．．．驅動訊號

S04．．．回授訊號

S11．．．驅動訊號

S12．．．亮度回授訊號

S13．．．開路回授訊號

S14．．．一次側電壓

S15．．．責任週期驅動訊號

T01．．．高電壓時間

T02．．．週期時間

T11．．．第一預設時間

T12．．．第二預設時間

P_ON ．．．開機時段

P_CL ．．．閉迴路時段

P_OD ．．．開路偵測時段

P_OFF ．．．關機時段

S1－S6．．．背光模組之驅動方法之步驟

圖1A為顯示習知之一種背光模組之示意圖；圖1B為顯示習知之冷陰極螢光燈之控制模式之示意圖；圖2為顯示依本發明較佳實施例之一種背光模組之示意圖；圖3為顯示依本發明較佳實施例之背光模組之時間與責任週期大小之關係示意圖；以及圖4為顯示依本發明較佳實施例之背光模組之驅動方法之步驟流程示意圖。

2‧‧‧背光模組

3‧‧‧驅動控制電路

31‧‧‧控制單元

32‧‧‧切換單元

33‧‧‧變壓器

331‧‧‧一次側

332‧‧‧二次側

4‧‧‧發光單元

P11‧‧‧第一預設責任週期

P12‧‧‧第二預設責任週期

S11‧‧‧驅動訊號

S12‧‧‧亮度回授訊號

S13‧‧‧開路回授訊號

S14‧‧‧一次側電壓

S15‧‧‧責任週期驅動訊號

T11‧‧‧第一預設時間

T12‧‧‧第二預設時間

Claims (38)

1. 一種驅動方法，用以驅動一背光模組，該背光模組包含複數個冷陰極螢光燈，該驅動方法包括：於一開機時段內，逐漸增加一驅動訊號之責任週期以點亮該些冷陰極螢光燈；於一閉迴路時段內，根據該些冷陰極螢光燈之亮度回授訊號以調整該驅動訊號之責任週期，並接收一開路回授訊號，當判斷該開路回授訊號為異常時，進入一開路偵測時段；以及於該開路偵測時段內，於一第一預設時間內，提供一具有第一預設責任週期之驅動訊號至該些冷陰極螢光燈，並持續接收該開路回授訊號，當該開路回授訊號為異常時，進入一關機時段。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，於該開路偵測時段內，當該開路回授訊號為正常時，則進入該閉迴路時段。
3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動方法，於該關機時段中，係提供一具有第二預設責任週期之驅動訊號至該些冷陰極螢光燈，並於一第二預設時間之後關閉該些冷陰極螢光燈。
4. 如申請專利範圍第3項所述之驅動方法，其中於該第 二預設時間之後，係將該驅動訊號之責任週期調整為零以關閉該些冷陰極螢光燈。
5. 如申請專利範圍第3項所述之驅動方法，其中該第二預設責任週期係大於該第一預設責任週期。
6. 如申請專利範圍第3項所述之驅動方法，其中該第一預設時間及/或該第二預設時間係由使用者設定。
7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該亮度回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該開路回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
9. 一種驅動控制電路，包含：一控制單元，係接收一亮度回授訊號及一開路回授訊號，並產生至少一驅動訊號，並於一開機時段內，逐漸增加該驅動訊號，該控制單元係具有一第一預設責任週期及一第二預設責任週期，並依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號，該控制單元係檢測該開路回授訊號以於異常時，產生一具有該第一預設責任週期之驅動訊號，並持續接收該開路回授訊號，或該控制單元產生一具有該第二預設責任週期 之驅動訊號；至少一切換單元，係與該控制單元電性連接，並接收及依據該驅動訊號以產生一一次側電壓；以及至少一變壓器，係具有一次側及二次側，該變壓器係與該切換單元電性連接，其中該一次側係接收該一次側電壓，以於該二次側產生一責任週期驅動訊號驅動一發光單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中該第二預設責任週期係大於該第一預設責任週期。
11. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中當該變壓器為複數個時，該等變壓器之該二次側係相互電性連接，以共同產生該開路回授訊號。
12. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中於一開機時段內，該控制單元係產生並持續增加該驅動訊號之值以驅動該發光單元。
13. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中於一閉迴路時段內，該控制單元係依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號之責任週期，並接收該亮度回授訊號及該開路回授訊號。
14. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中於一開路偵測時段中，該控制單元輸出一第一預設責任週期之驅動訊號。
15. 如申請專利範圍第14項所述之驅動控制電路，其中於該第一預設時間中，該控制單元係檢測該開路回授訊號以於正常時，依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號。
16. 如申請專利範圍第14項所述之驅動控制電路，其中於一關機時段內，該控制單元輸出該第二預設責任週期之驅動訊號，並於一第二預設時間之後，將該驅動訊號之責任週期調整為零以關閉該發光單元。
17. 如申請專利範圍第16項所述之驅動控制電路，其中該第一預設時間及/或該第二預設時間係由使用者設定。
18. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中該亮度回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
19. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中該開路回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
20. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中該控制單元係具有一控制器或一控制晶片。
21. 如申請專利範圍第9項所述之驅動控制電路，其中該切換單元係包含一橋式切換電路。
22. 如申請專利範圍第21項所述之驅動控制電路，其中該橋式切換電路係為一全橋式切換電路或一半橋式切換電路。
23. 一種背光模組，包含：一驅動控制電路，係具有一控制單元、至少一切換單元以及至少一變壓器，其中該控制單元係接收一亮度回授訊號及一開路回授訊號，並產生至少一驅動訊號，並於一開機時段內，逐漸增加該驅動訊號，該控制單元係具有一第一預設責任週期及一第二預設責任週期，並依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號，該控制單元係檢測該開路回授訊號以於異常時，產生一具有該第一預設責任週期之驅動訊號，並持續接收該開路回授訊號，或該控制單元產生一具有該第二預設責任週期之驅動訊號，該切換單元係與該控制單元電性連接，並接收及依據該驅動訊號以產生一一次側電壓，該變壓器係具有一次側及二次側，該變壓器係與該切換單元電性連接， 其中該一次側係接收該一次側電壓，以於該二次側產生一責任週期驅動訊號；以及至少一發光單元，係與該驅動控制電路電性連接，以接收該責任週期驅動訊號並產生該亮度回授訊號。
24. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該第二預設責任週期係大於該第一預設責任週期。
25. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中當該變壓器為複數個時，該等變壓器之該二次側係相互電性連接，以共同產生該開路回授訊號。
26. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中於一開機時段內，該控制單元係產生並持續增加該驅動訊號之值以驅動該發光單元。
27. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中於一閉迴路時段內，該控制單元係依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號之責任週期，並接收該亮度回授訊號及該開路回授訊號。
28. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中於一開路偵測時段中，該控制單元輸出一第一預設責任週期之驅動訊號。
29. 如申請專利範圍第28項所述之背光模組，其中於該第一預設時間中，該控制單元係檢測該開路回授訊號以於正常時，依據該亮度回授訊號以調整該驅動訊號。
30. 如申請專利範圍第28項所述之背光模組，其中於一關機時段內，該控制單元輸出該第二預設責任週期之驅動訊號，並於一第二預設時間之後，將該驅動訊號之責任週期調整為零以關閉該發光單元。
31. 如申請專利範圍第30所述之背光模組，其中該第一預設時間及/或該第二預設時間係由使用者設定。
32. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該亮度回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
33. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該開路回授訊號係為電壓訊號或電流訊號。
34. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該控制單元係具有一控制器或一控制晶片。
35. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該切換單元係包含一橋式切換電路。
36. 如申請專利範圍第35項所述之背光模組，其中該橋式切換電路係為一全橋式切換電路或一半橋式切換電路。
37. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中當該發光單元為複數個時，則係相互電性連接，並共同產生該亮度回授訊號。
38. 如申請專利範圍第23項所述之背光模組，其中該發光單元係為一冷陰極螢光燈。