TWI439759B - 改善水波紋現象之液晶顯示器及方法 - Google Patents

Description

改善水波紋現象之液晶顯示器及方法

本發明係相關於一種液晶顯示器，尤指一種改善水波紋現象之液晶顯示器。

一般液晶顯示器的背光模組採用冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)做為發光源。在冷陰極螢光燈管穩定操作時，所需要的電源是頻率範圍大約在30~80KHz不含直流成份的弦波，其中螢光燈管的穩定操作電壓幾近於常數，而螢光燈管的亮度是由通過螢光燈管的燈管電流所決定。在實際的應用中，以固定螢光燈管的操作頻率的方式因為可以比較容易掌握產生在螢光燈管操作頻率上的雜訊，所以普遍的被採用。但在大尺寸液晶顯示面板的應用中，因為螢光燈管的數量大增，因此所產生的高頻雜訊也隨之大增。由於螢光燈管兩端係為高壓驅動(約1000伏特)，因此變頻器以及螢光燈管所產生的電磁干擾(Electro-Magnetic Interference,EMI)對顯示器面板所造成的影響，再加上變頻器的操作頻率與閘極驅動器之掃描頻率不同步時，而使得顯示畫面出現水波紋(waving)的現象。一般而言，水波紋為會上下移動的橫條紋，且水波紋在顯示面板上所出現的位置與變頻器的操作頻率有關。

請參考第1圖，第1圖為先前技術之液晶顯示器利用改變螢光燈管之驅動電壓之極性以改善水波紋之示意圖。液晶顯示器10包含一顯示面板12、一變頻器14及複數個螢光燈管16。由於水波紋與變頻器的操作頻率有關，因此可藉由改變電場效應來改善水波紋的現象。利用改變螢光燈管16間的極性，使其相鄰且方向不同的兩電場互相消減，螢光燈管16間的極性排列包含下列三種情形：

一、「++++++」，電場效應最大。

二、「++--++」，電場效應一般。

三、「+-+-+-」，電場效應較低。

第1圖之螢光燈管間的極性排列為第三種情形。利用改變螢光燈管間的極性排列並調整變頻器的操作頻率來改善水波紋的現象，需配合目視調整出水波紋較輕的變頻器操作頻率，使得電場有相互抵消之效果，進而改善水波紋的嚴重程度。然而，不同的顯示畫面，其水波紋現象的嚴重情形亦不同，故改變螢光燈管間的極性排列並調整變頻器的操作頻率之方式無法令所有顯示畫面的水波紋皆有效改善。

請參考第2圖，第2圖為先前技術之液晶顯示器利用同步頻率以改善水波紋之示意圖。液晶顯示器20包含一顯示面板22、一變頻器24、複數個螢光燈管26及一同步電路28。將螢光燈管的操作頻率與閘極驅動器之掃描頻率同步也可以改善水波紋的現象，而且不受限於特定的顯示畫面。同步電路28根據閘極驅動器之掃描頻率產生同步頻率Sf，因此變頻器24可根據同步頻率Sf產生與閘極驅動器之掃描頻率同步之操作頻率Lf。然而，由於同步電路28的設計較複雜，再加上同步頻率的範圍(即閘極驅動器之掃描頻率)將受限於變頻器24之可承受頻率區段，而大幅降低此架構的應用性與共用性。

因此，本發明之一目的在於提供一種改善水波紋現象之液晶顯示器。

本發明係提供一種改善水波紋現象之液晶顯示器。該液晶顯示器包含一顯示面板、複數個螢光燈管、一第一電場感測器及一變頻器。該複數個螢光燈管安裝於該顯示面板之下方。該第一電場感測器用來感測該複數個螢光燈管所產生之電場以產生一第一電壓值。該變頻器電性連接於該複數個螢光燈管，用來產生一驅動電壓以驅動該複數個螢光燈管。該變頻器係根據該第一電壓值調整該驅動電壓之操作頻率。

本發明另提供一種改善液晶顯示器之水波紋現象之方法。該包含感測一液晶顯示器之背光模組之螢光燈管所產生之電場強度；及根據該電場強度調整該螢光燈管之驅動電壓之操作頻率。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電性連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

請參考第3圖，第3圖為本發明之液晶顯示器之第一實施例之示意圖。液晶顯示器30包含一顯示面板32、一變頻器34、複數個螢光燈管36、一第一電場感測器381及一第二電場感測器382。變頻器34包含一比較器341及一微控制器342。比較器341用來比較第一電場感測器381所感測到之電壓值S1及第二電場感測器382所感測到之電壓值S2。微控制器342可根據比較器341之輸出電壓Sout調整變頻器34之操作頻率。液晶顯示器產生水波紋現象的原因包含液晶受到螢光燈管之驅動電壓之電場干擾，以及螢光燈管的操作頻率與閘極驅動器之掃描頻率不同步，因此，在本實施例中，液晶顯示器30利用兩顆電場感測器381、382分別偵測液晶顯示器中最強電場與最弱電場，再根據最強電場與最弱電場之電場差決定是否調整變頻器34的操作頻率，進而改善液晶顯示器30之水波紋現象。

請參考第4圖至第6圖，第4圖至第6圖為第一實施例之第一電場感測器381及一第二電場感測器382之安裝位置之示意圖。螢光燈管36之驅動電壓之極性排列包含下列三種情形：

一、如第4圖所示，「++++++」，電場效應最大。

二、如第5圖所示，「++--++」，電場效應一般。

三、如第6圖所示，「+-+-+-」，電場效應較低。

由於螢光燈管36之驅動電壓之極性排列會影響電場大小，上述三種情形所產生之最強電場及最弱電場之位置都不相同。在第4圖中，「++++++」的排列方式，最強電場的位置為螢光燈管36正上方，也就是第一電場感測器381的安裝位置，最弱電場的位置為任意兩螢光燈管36的正中間，也就是第二電場感測器382的安裝位置。在第5圖中，「++--++」的排列方式，最強電場的位置為螢光燈管36正上方，也就是第一電場感測器381的安裝位置，最弱電場的位置為相鄰且極性相反兩螢光燈管36的正中間，也就是第二電場感測器382的安裝位置。在第6圖中，「+-+-+-」的排列方式，最強電場的位置為螢光燈管36正上方，也就是第一電場感測器381的安裝位置，最弱電場的位置為相鄰且極性相反兩螢光燈管36的正中間，也就是第二電場感測器382的安裝位置。

當第一電場感測器381及第二電場感測器382根據螢光燈管36之驅動電壓之極性排列決定在顯示面板32上之安裝位置後，第一電場感測器381及第二電場感測器382將感測之電場強度轉成數值傳回至變頻器34，此兩數值經比較後送至徹控制器342進行回授判斷。假設變頻器34之操作頻率範圍為△f=fmax-fmin。當輸出電壓Sout大於一預定值A時(Sout=∣S1-S2∣>A)，徽控制器342就會調整微控制器342之操作頻率，而微控制器342調整變頻器34之操作頻率可包含三階段：

階段1：於操作頻率範圍△f內，調整頻率使得輸出電壓Sout小於預定值A。

階段2：掃描操作頻率範圍△f，在輸出電壓Sout小於預定值A之對應頻率中選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

階段3：若操作頻率範圍△f內無法找到使輸出電壓Sout小於預定值A之頻率，則選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

當輸出電壓Sout小於或等於預定值A時，()，徽控制器342就會調整徽控制器342之操作頻率，而微控制器342調整變頻器34之操作頻率可包含二階段：

階段1：維持目前的操作頻率。

階段2：定時掃描操作頻率範圍△f，在輸出電壓Sout小於預定值A之對應頻率中選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

由於預定值A之大小與水波紋現象的嚴重程度成正比(當預定值A=0時，即無水波紋現象)，故可將預定值A=0視為標準。微控制器342調整變頻器34之操作頻率之各階段改善水波紋的狀況皆有所不同，但預定值A的定義範圍以不超出平均電場值±5%為主。

請參考第7圖，第7圖為本發明之液晶顯示器之第二實施例之示意圖。液晶顯示器40包含一顯示面板42、一變頻器44、複數個螢光燈管46及一電場感測器48。變頻器44包含一比較器441及一微控制器442。比較器441用來比較電場感測器48所感測到之電壓值S及一參考電壓Sref。微控制器442可根據比較器441之輸出電壓Sout調整變頻器44之操作頻率。在本實施例中，液晶顯示器40利用單顆電場感測器48來偵測液晶顯示器40之最強電場，通常最強電場的位置即水波紋現象最嚴重且明顯的位置，微控制器442根據最強電場決定是否調整變頻器44的操作頻率，進而改善水波紋現象。

請參考第8圖，第8圖為第二實施例之電場感測器48之安裝位置之示意圖。在本實施例中，電場感測器48安裝於最強電場的位置，也就是螢光燈管46正上方。假設變頻器44之操作頻率範圍為△f=fmax-fmin。比較器441之輸出電壓Sout大於一預定值B時(Sout=∣S1-Sref∣>B)，微控制器442就會調整微控制器442之操作頻率，而微控制器442調整變頻器44之操作頻率可包含三階段：

階段1：於操作頻率範圍△f內，調整頻率使得輸出電壓Sout小於預定值B。

階段2：掃描操作頻率範圍△f，在輸出電壓Sout小於預定值B之對應頻率中選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

階段3：若操作頻率範圍△f內無法找到使輸出電壓Sout小於預定值B之頻率，則選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

當輸出電壓Sout小於或等於該預定值B時，()，微控制器442就會調整微控制器442之操作頻率，而微控制器442調整變頻器44之操作頻率可包含二階段：

階段1：維持目前的操作頻率。

階段2：定時掃描操作頻率範圍△f，在輸出電壓Sout小於預定值B之對應頻率中選擇輸出電壓Sout為最小時所對應之頻率。

由於預定值B之大小與水波紋現象的嚴重程度成正比(當預定值B=0時，即無水波紋現象)，故可將預定值B=0視為標準。微控制器442調整變頻器44之操作頻率之各階段改善水波紋的狀況皆有所不同，但預定值B的定義範圍以不超出平均電場值±5%為主。

相較於先前技術，本發明不需要配合目視調整出水波紋最輕微的變頻器操作頻率，並且不同的畫面對應不同的操作頻率，使水波紋現象皆有效改善。另外，本發明也無需複雜的電路設計即可改善水波紋現象。

綜上所述，本發明之液晶顯示器包含一顯示面板、複數個螢光燈管、一電場感測器及一變頻器。該電場感測器用來感測該複數個螢光燈管所產生之電場以產生一電壓值。該變頻器電性連接於該複數個螢光燈管，用來產生一驅動電壓以驅動該複數個螢光燈管。該變頻器可根據該電壓值調整該驅動電壓之操作頻率。因此，該液晶顯示器可有效改善水波紋的現象。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20、30、40．．．液晶顯示器

12、22、32、42．．．顯示面板

14、24、34、44．．．變頻器

16、26、36、46．．．螢光燈管

28．．．同步電路

341、441．．．比較器

342、442．．．微控制器

381．．．第一電場感測器

382．．．第二電場感測器

48．．．電場感測器

S1．．．第一電壓值

S2．．．第二電壓值

Sref．．．參考電壓

Sout．．．輸出電壓

第1圖為先前技術之液晶顯示器利用改變螢光燈管之驅動電壓之極性以改善水波紋之示意圖。

第2圖為先前技術之液晶顯示器利用同步頻率以改善水波紋之示意圖。

第3圖為本發明之液晶顯示器之第一實施例之示意圖。

第4圖至第6圖為第一實施例之第一電場感測器及一第二電場感測器之安裝位置之示意圖。

第7圖為本發明之液晶顯示器之第二實施例之示意圖。

第8圖為第二實施例之電場感測器之安裝位置之示意圖。

30．．．液晶顯示器

32．．．顯示面板

34．．．變頻器

36．．．螢光燈管

341．．．比較器

342．．．微控制器

381．．．第一電場感測器

382．．．第二電場感測器

S1．．．第一電壓值

S2．．．第二電壓值

Sout．．．輸出電壓

Claims (7)

1. 一種改善水波紋現象之液晶顯示器，包含：一顯示面板；複數個螢光燈管，安裝於該顯示面板之下方；一第一電場感測器，安裝於該複數個螢光燈管的上方以及該複數個螢光燈管所產生之最強電場之位置，其中該第一電場感測器是用來感測該複數個螢光燈管所產生之最強電場以產生一第一電壓值；及一變頻器，電性連接於該複數個螢光燈管，用來產生一驅動電壓以驅動該複數個螢光燈管；其中該變頻器係根據該第一電壓值調整該驅動電壓之操作頻率。
2. 如請求項1所述之液晶顯示器，另包含：一第二電場感測器，安裝於該複數個螢光燈管所產生之最弱電場之位置，用來感測該複數個螢光燈管所產生之電場以產生一第二電壓值。
3. 如請求項2所述之液晶顯示器，其中該變頻器係根據該第一電壓值及該第二電壓值之差值調整該驅動電壓之操作頻率。
4. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該變頻器包含：一微控制器，用來調整該驅動電壓之操作頻率。
5. 一種改善液晶顯示器之水波紋現象之方法，其中該液晶顯示器包含複數個螢光燈管、一第一電場感測器及一變頻器，該方法包含：該第一電場感測器感測該複數個螢光燈管所產生之最強電場以產生一第一電壓值；該第一電場感測器感測該複數個螢光燈管所產生之最弱電場以產生一第二電壓值；及該變頻器根據該第一電壓值和該第二電壓值之差值，調整用以驅動該複數個螢光燈管之驅動電壓之操作頻率。
6. 如請求項5所述之方法，其中根據該第一電壓值和該第二電壓值之差，調整用以驅動該複數個螢光燈管之驅動電壓之操作頻率係調整該複數個螢光燈管之驅動電壓之操作頻率以使該第一電壓值及該第二電壓值之差值小於一預定值。
7. 如請求項5所述之方法，其中根據該第一電壓值和該第二電壓值之差，調整用以驅動該複數個螢光燈管之驅動電壓之操作頻率係調整該複數個螢光燈管之驅動電壓之操作頻率以使該第一電壓值及該第二電壓值之差值為最小。