CN101009084B - 液晶显示器、背光模组及其灯管驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯管驱动装置，使用于一背光模组。背光模组包括多数支灯管，且各支灯管包括至少一高压端。灯管驱动装置包括换流器以及反馈单元。换流器用以分别输出一驱动电压至各灯管。反馈单元是耦接至各灯管的高压端以及换流器，用以侦测灯管电流，并据以提供一反馈信号。换流器根据此反馈信号，调整驱动电压。由于利用电流变压器或光耦合器等电流侦测元件来取出高压端的灯管电流进行反馈。因此，可提高电流反馈的准确性，并可适用于现有的浮接式灯管，提高背光模组的应用多元性。

Description

液晶显示器、背光模组及其灯管驱动装置

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器、背光模组及其灯管驱动装置，尤其涉及一种侦测灯管高压端电流来作反馈以达到额定管电流的液晶显示器、背光模组及其灯管驱动装置。

背景技术

图1是现有的背光模组的灯管单边驱动(Single Drive)及电流反馈电路方块示意图。请参照图1，传统的背光模组100是利用控制集成电路(Integrated Circuit，IC)110输出电压AC，并经由变压器120转换为驱动电压AC’，以驱动灯管130发亮。另外，背光模组100是利用耦接于变压器120的二次线圈122一端的反馈电路140，来侦测流至灯管130的灯管电流Id，并据以提供反馈电压Vfb至控制IC 110。于是，控制IC 110便根据反馈电压Vfb的大小与参考电压值Vref作比较，来改变电压AC，进而调整驱动电压AC’，以便将灯管130的亮度调整到预期亮度。

单边驱动灯管130的高压端HE是耦接变压器120的二次线圈122，而灯管130的低压端LE是连接接地电压。另外，反馈电路140的一端耦接二次线圈122，其另一端则接地，亦即耦接至灯管130的低压端LE。同时为了使反馈电路140可以侦测到较稳定的灯管电流Id，在灯管130的高压端HE处会耦接额外的电容C。在这种反馈电路连接方式下，由于部份的灯管电流Id会流到电容C中，亦即电流Ic，而剩下部份电流Id’才是真正驱动灯管130的电流。因此，反馈电路140所侦测到的电流Id并非实际驱动灯管130的电流Id’，降低反馈电路140的侦测准确度。

此外，由于灯管130的高压端HE的电压高达几千伏特以上，一般反馈电路140内的电阻元件(未显示于图中)无法承受如此的高压，因此反馈电路140通常是耦接在灯管130的低压端LE。如此，便无法应用到使用浮接式灯管(Floating)的背光模组，以进行管电流反馈。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术存在的缺点，而提供的一种液晶显示器、背光模组及其灯管驱动装置。利用电流变压器或光耦合器等电流侦测元件来取出高压端的灯管电流进行反馈。因此，可提高电流反馈的准确性，并可适用于现有的浮接式灯管，提高背光模组的应用多元性。

根据本发明的目的，提出一种灯管驱动装置，使用于一背光模组。背光模组包括多数支灯管，且各支灯管包括至少一高压端。灯管驱动装置包括换流器(Inverter)以及反馈单元。换流器用以分别输出一驱动电压至各灯管。反馈单元耦接至各灯管的高压端以及换流器，用以侦测灯管电流，并据以提供一反馈信号。换流器是根据此反馈信号，调整驱动电压。

根据本发明的目的，提出一种背光模组，包括多数支灯管、换流器以及反馈单元。各灯管包括至少一高压端。换流器用以分别输出一驱动电压至各灯管。反馈单元耦接至各灯管的高压端以及换流器，用以侦测灯管电流，并据以输出一反馈信号。换流器根据此反馈信号，调整驱动电压。

根据本发明的目的，提出一种液晶显示器，包括液晶面板以及背光模组。背光模组是位于液晶面板的下方。背光模组包括多数支灯管、换流器以及反馈单元。灯管是用以提供液晶面板所需的背光，且各灯管包括至少一高压端。换流器是用以分别输出一驱动电压至各灯管。反馈单元是耦接至各灯管的高压端以及换流器，用以侦测灯管电流，并据以输出一反馈信号。换流器是根据反馈信号，调整驱动电压。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下面结合三个实施例及其附图，对本发明作详细的说明。其中：

图1是现有技术背光模组的灯管单边驱动及电流反馈电路方块示意图。

图2是本发明第一实施例的背光模组电路结构图。

图3是本发明第二实施例的背光模组电路结构图。

图4是本发明第三实施例的背光模组电路结构图。

具体实施方式

下面以三个实施例来说明本发明的背光模组如何侦测高压端的灯管电流，并根据电流信号的反馈，调整灯管的驱动电压。

请参照图2，该图是本发明第一实施例的背光模组电路结构图。背光模组200例如是应用于液晶显示器，用以提供液晶面板(未显示于图中)所需的背光源。背光模组200包括换流器(Inverter)210、n(n为正整数)支灯管220以及反馈单元230。图2是以浮接式(Floating)灯管220为例。每支灯管220具有高压端HE1以及HE2。换流器210是用以分别输出驱动电压V1～Vn至n支灯管220。换流器210更包括控制IC 212以及相互并联的n组变压器214。各组变压器214具有一次线圈214a以及二次线圈214b，且每个二次线圈214b对应地耦接至灯管220的高压端HE1。控制IC 212输出电压AC至每个变压器214的一次线圈214a，并于二次线圈214b产生感应的驱动电压V1～Vn，以驱动各灯管220发光。

反馈单元230耦接至灯管220的另一高压端HE2以及换流器210，用以侦测n支灯管220的灯管电流Id1～Idn，并据以提供一反馈电压Vfb。换流器210便根据反馈电压Vfb，与参考电压值Vref作比较，来改变驱动电压V1～Vn，以调整灯管220的亮度。

反馈单元230包括n个电流变压器(Current Transformer)232、n个二极管Db1～Dbn以及保护单元236。n个电流变压器232分别对应地耦接至n支灯管220的高压端HE2以及换流器210，用以接收对应的灯管电流Id1～Idn，并据以输出电流信号FB1～FBn。n个二极管Db1～Dbn的正端分别用以接收电流信号FB1～FBn，且n个二极管Db1～Dbn的负端相互耦接并用以提供反馈电压Vfb。

另外，保护单元236包括反馈开关元件237以及保护开关元件239。反馈开关元件237耦接至n个电流变压器232，用以接收电流信号FB1～FBn，并据以提供控制电压Vc。保护开关元件239包括N型金氧半导体(N-type metaloxide semiconductor，NMOS)场效应管Tp。场效应管Tp的栅极经由一电阻耦接至操作电压Vcc，并接收控制电压Vc，场效应管Tp的源极接地，且场效应管Tp的漏极耦接至控制IC 212。

如上所述，当所有灯管220皆处于正常操作的闭路状态时，n个电流变压器232是分别根据灯管电流Id1～Idn，输出电流值不为零的电流信号FB1～FBn。这些电流信号FB1～FBn流入反馈开关元件237是分别经由二极管D1～Dn再流至NMOS场效应管T1～Tn的栅极。由于电流信号FB1～FBn皆不为零，场效应管Tn的栅极电压高于源极的接地电位，使得场效应管Tn导通，并依序造成场效应管Tn-1，…T2、T1导通，使得控制电压Vc为零。此时，场效应管Tp的栅极电压被控制电压Vc拉至零准位，因此场效应管Tp不导通。另一方面，这些电流信号FB1～FBn流经相互并联的n个二极管Db1～Dbn，会取出最大的电流信号Imax＝max{FB1，…FBn}(Imax≠0)，以提供所需的反馈电压Vfb(≠0)至控制IC 212。于是，控制IC 212便根据反馈电压Vfb与参考电压Vref作比较，来调整灯管220的发光亮度。

再者，当至少其中一支灯管220为开路状态时，以第二支灯管220为例，此时对应的灯管电流Id2为零，因此，经由电流变压器232所感应的电流信号FB2亦为零。反馈电流Imax仍然是这些电流信号FB1～FBm的最大值。然而，反馈电压Vfb的大小是同时取决于反馈电流Imax的大小以及保护单元236的输出电压值。由于电流信号FB2为零，对应的场效应管T2的栅极电压亦为零。此时即使场效应管T3～Tn皆导通，使得场效应管T2的源极电压为零，场效应管T2仍旧不导通，而造成整个反馈开关元件237不导通。于是保护开关元件239的场效应管Tp的栅极电压根据操作电压Vcc的输入而高于具接地电位的源极电压，因此场效应管Tp导通，使得反馈电压Vfb为零。此时，控制IC 212便根据反馈电压Vfb为零，来判断灯管220处于异常状况，立即停止输出驱动电压V1～Vn，以避免整个背光模组200遭受进一步的损害。

不同于现有技术，本实施例的背光模组200利用输入端与输出端有较佳隔离效果的电流变压器232，来取出电流信号FB1～FBn作反馈，可得到较准确的反馈电流Imax。而且背光模组200的反馈单元230是侦测灯管220的高压端HE2的电流来作反馈，更可适用于浮接式灯管以及双边驱动(Dual Drive)式灯管的电流侦测。

请参照图3，这是本发明第二实施例的背光模组电路结构图。背光模组300例如是应用于液晶显示器，用以提供液晶面板(未显示于图中)所需的背光源。背光模组300包括换流器310、n(n为正整数)支灯管320以及反馈单元330。图3是以浮接式灯管320为例。每支灯管320具有高压端HE1以及HE2。换流器310是用以分别输出驱动电压V1～Vn至n支灯管320。其中换流器310的结构以及与灯管320的连接关系，与第一实施例的换流器210相同，在此便不赘述。

在本实施例中，反馈单元330包括n个光耦合器332、n个二极管Db1～Dbn以及保护单元336。n个光耦合器332分别对应地耦接至n支灯管320的高压端HE2以及换流器310，用以接收对应的灯管电流Id1～Idn，并据以输出电流信号FB1～FBn。n个二极管Db1～Dbn的正端分别用以接收电流信号FB1～FBn，且n个二极管Db1～Dbn的负端相互耦接并用以提供反馈电压Vfb。

另外，与第一实施例的保护单元236相同，保护单元336亦包括反馈开关元件337以及保护开关元件339。反馈开关元件337是用以接收电流信号FB1～FBn，并据以提供控制电压Vc。而保护开关元件339包括NMOS场效应管Tp。保护开关元件339的线路结构与第一实施例的保护开关元件239相同，在此便不赘述。

如上所述，当所有灯管320皆处于正常操作的闭路状态时，n个光耦合器332是分别根据灯管电流Id1～Idn，输出电流值不为零的电流信号FB1～FBn。如同第一实施例的反馈开关元件237，这些电流信号FB1～FBn是导通反馈开关元件337，并使得控制电压Vc为零。此时，场效应管Tp的栅极电压被控制电压Vc拉至零准位，因此场效应管Tp不导通。另一方面，这些电流信号FB1～FBn流经相互并联的n个二极管Db1～Dbn，会取出最大的电流信号Imax＝max{FB1，…FBn}(Imax≠0)，以提供所需的反馈电压Vfb(≠0)至控制IC312。于是，控制IC 312便根据反馈电压Vfb与参考电压Vref作比较，来调整灯管320的发光亮度。

再者，当至少其中一支灯管320为开路状态时，以第二支灯管320为例，此时对应的灯管电流Id2为零，因此，经由光耦合器332所感应的电流信号FB2亦为零。反馈电流Imax仍然是这些电流信号FB1～FBm的最大值。然而，由于电流信号FB2为零，对应的场效应管T2的栅极电压亦为零，因而造成整个反馈开关元件337不导通。此时，保护开关元件339中场效应管Tp的栅极电压因操作电压Vcc的偏压而高于具接地电位的源极电压，因此场效应管Tp导通，使得反馈电压Vfb为零。于是，控制IC 312便根据反馈电压Vfb为零，来判断灯管320处于异常状况，立即停止输出灯管电流Id1～Idn，以避免整个背光模组300遭受进一步的损害。

本实施例的背光模组300利用输入端与输出端有较佳隔离效果的光耦合器332，来取出电流信号FB1～FBn作反馈，可得到较准确的反馈电流Imax。而且背光模组300的反馈单元330是侦测灯管320的高压端HE2的电流来作反馈，更可适用于浮接式灯管以及双边驱动式灯管(Dual Drive)的电流侦测。

请参照第4图，这是本发明第三实施例的背光模组电路结构图。背光模组400例如是应用于液晶显示器，用以提供液晶面板(未显示于图中)所需的背光源。背光模组400包括换流器410、n(n为正整数)支灯管420以及反馈单元430。第4图是以浮接式灯管420为例。每支灯管420具有高压端HE1以及HE2。换流410是用以分别输出驱动电压V1～Vn至n支灯管420。其中换流器410的结构以及与灯管420的连接关是，与第一实施例的换流器210相同，在此便不赘述。

不同于第二实施例的反馈单元330，反馈单元430是包括相互串接的n级光耦合器432以及电阻RFB。各级光耦合器432包括发光二极管(Light EmittedDiode，LED)434以及光侦测器436。LED 434是耦接至对应的灯管420的高压端HE2以及换流410，用以接收对应的灯管电流Id1～Idn。每一级光侦测器436的输出端是耦接下一级光侦测器436的输入端，第一级光侦测器436的输入端耦接操作电压Vcc，且最后一级光侦测器436的输出端是输出反馈电流Ifb。电阻RFB的一端耦接至接地电压，其另一端(A端)则耦接至控制IC 412以及最后一级光侦测器436的输出端。

如上所述，当所有灯管420皆处于正常操作的闭路状态时，n个光耦合器432分别根据灯管电流Id1～Idn，于光侦测器436上感应出电流值不为零的电流信号FB1～FBn。由于这些光侦测器436是相互串接，最后一级光侦测器436输出的反馈电流Ifb是为这些电流信号FB1～FBn的最小值，亦即Ifb＝min{FB1，…，FBn}≠0。反馈电流Ifb的部份电流Ir流经电阻RFB，使得电阻RFB的A端可提供反馈电压Vfb＝Ir*RFB(≠0)至控制IC 412。于是，控制IC 412便根据反馈电压Vfb与参考电压Vref作比较，来调整灯管420的发光亮度。

再者，当至少其中一支灯管420为开路状态时，以第二支灯管420为例，此时对应的灯管电流Id2为零，因此，经由光耦合器432所感应的电流信号FB2亦为零。由于反馈电流Ifb是电流信号FB1～FBn的最小值，因此，反馈电流Ifb为零，使得电阻RFB的A端电压为零，即反馈电压Vfb亦为零。于是，控制IC 412便根据反馈电压Vfb为零，来判断灯管420处于异常状况，立即停止输出驱动电压V1～Vn，以避免整个背光模组400遭受进一步的损害。

不同于现有技术，本实施例的背光模组400利用输入端与输出端有较佳隔离效果的光耦合器432，来取出电流信号FB1～FBn并以其最小电流值作反馈，可得到较准确的反馈电流Ifb。而且背光模组400的反馈单元430是侦测灯管420的高压端HE2管电流来作反馈，更可适用于浮接式灯管以及双边驱动式灯管的电流侦测。

根据上述的三个实施例，本发明虽以反馈单元230、330或430耦接灯管220、320或420的高压端HE2为例作说明，然反馈单元230、330或430亦可以耦接灯管220、320或420的另一高压端HE1。另外，本发明的反馈单元也可以具有其它的电路结构，例如使用其它电流侦测元件来侦测灯管电流，只要能取得灯管电流作反馈以调整灯管亮度，皆不脱离本发明的技术范围。

本发明上述三个实施例所揭露的液晶显示器背光模组，使用电流变压器或光耦合器侦测高压端的灯管电流，以分别单独取得高压端电流信号，并根据这些电流信号的最大值或最小值作反馈，以提供换流器所需的反馈电压，并可在其中的一灯管开路时提供接地电压以控制换流器停止输出驱动电压，不仅可提供较准确的反馈电流及电压来调整灯管亮度，并可适用于单边驱动、双边驱动、浮接式灯管等的电流反馈，提高背光模组的应用多元性。

综上所述，虽然本发明已以三个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，都可作各种的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种灯管驱动装置，使用于一背光模组，该背光模组包括多数支灯管，各灯管包括至少一高压端；其特征在于，所述的灯管驱动装置包括：

一换流器，用以分别输出一驱动电压至各灯管；以及，

一反馈单元，耦接至各灯管的各高压端以及所述的换流器，用以侦测各灯管的灯管电流，并据以提供一反馈信号，其中所述的换流器根据该反馈信号，调整各驱动电压；所述的反馈单元还包括：

相互串接的多级光耦合器，分别耦接至各灯管以及所述的换流器，各级光耦合器包括：

一发光二极管，耦接至对应的该灯管的高压端以及所述的换流器，用以接收对应的灯管电流；以及，

一光侦测器，包括一输入端以及一输出端，其中此级光侦测器的输出端耦接下一级光侦测器的输入端；以及，

一电阻，其中该电阻的一第一端耦接至一接地电压，且该电阻的一第二端耦接至所述的换流器以及最后一级光侦测器的该输出端，用以提供反馈信号。

2.根据权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于，当各灯管中至少其中有一灯管开路时，对应的光侦测器不导通，使得所述电阻的第二端电压为接地电压，且所述换流器根据该接地电压，停止输出各驱动电压。

3.根据权利要求1所述的灯管驱动装置，其特征在于，当各灯管皆为闭路时，最后一级光侦测器输出一反馈电流，使得所述电阻的第二端产生一反馈电压，且所述换流器根据该反馈电压，调整各驱动电压。

4.一种背光模组，其特征在于，包括：

多数支灯管，各灯管包括至少一高压端；

一换流器，用以分别输出一驱动电压至各灯管；以及，

一反馈单元，耦接于各灯管的各高压端以及该换流器之间，用以侦测各灯管的灯管电流，并据以输出一反馈信号；所述的反馈单元包括：

相互串接的多级光耦合器，分别耦接至各灯管以及该换流器，各级光耦合器包括：

一发光二极管，耦接至对应的灯管的高压端以及所述换流器，用以接收对应的灯管电流；以及，

一光侦测器，包括一输入端以及一输出端，其中此级光侦测器的输出端耦接下一级光侦测器的输入端；以及，

一电阻，其中该电阻的一第一端耦接至一接地电压，且该电阻的一第二端耦接至所述换流器以及最后一级光侦测器的输出端，并用以提供反馈信号；

其中该换流器根据该反馈信号，调整各驱动电压。

5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，当各灯管中至少有一灯管开路时，对应的光侦测器不导通，使得该电阻的第二端电压为接地电压，同时所述换流器根据该接地电压，停止输出各驱动电压。

6.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，当各灯管皆为闭路时，最后一级光侦测器输出一反馈电流，使得该电阻的第二端产生一反馈电压，且该换流器根据该反馈电压，调整各驱动电压。

7.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，各灯管为浮接式灯管。

8.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于，各灯管为双边驱动式灯管。

9.一种液晶显示器，包括：

一液晶面板；以及，

一背光模组，位于该液晶面板的下方，

其特征在于，所述的背光模组包括：

多数支灯管，用以提供该液晶面板所需的背光，其中各灯管包括至少一高压端；

一换流器，用以分别输出一驱动电压至各灯管；以及，

一反馈单元，耦接至该些灯管的该些高压端以及该换流器，用以侦测各灯管的一灯管电流，并据以输出一反馈信号，其中该换流器根据该反馈信号，调整该些驱动电压；该反馈单元包括：

相互串接的多级光耦合器，分别耦接至各灯管以及该换流器，各级光耦合器包括：

一发光二极管，耦接至对应的该灯管的高压端以及所述换流器，用以接收对应的该灯管电流；以及，

一光侦测器，包括一输入端以及一输出端，其中此级光侦测器的该输出端耦接下一级光侦测器的该输入端，且最后一级光侦测器输出该反馈电流；以及，

一电阻，其中该电阻的一第一端耦接至一接地电压，且该电阻的一第二端耦接至所述换流器以及最后一级光侦测器的输出端。

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