TWI409765B - 背光系統之驅動電路 - Google Patents

Description

背光系統之驅動電路

本發明係指一種背光系統之驅動電路，尤指一種用於掃描式背光系統之驅動電路。

由於傳統液晶顯示器係採用整面式點亮的背光源系統，亦即每支燈管的亮度保持固定且不會隨著時間而有所變動，因此在顯示時容易有動態殘影(Motion Blur)現象產生。有鑑於此，習知技術模擬陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器之脈衝式(Impulse Type)發光原理，而發展出採輪流方式點亮冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)背光源之掃描式背光源(Scanning Backlight)技術，以藉由無發光的暗態區域來遮蔽液晶顯示器所產生的殘影影像，改善液晶顯示器之動態畫面影像品質。

請參考第1圖，第1圖為習知掃描式背光液晶顯示器之示意圖。如第1圖所示，液晶顯示面板110包含有掃描區塊BLK_1~BLK_n，而每一個掃描區塊係於點亮一相對應燈管120時進行顯像。大致來說，習知掃描式背光液晶顯示器係藉由輪流點亮燈管120的方式進行驅動，以顯示相對應掃描區塊之影像，其相關驅動訊號之時序如第2圖所示。因此，對於每一個掃描區塊而言，其顯示方式相當於插入一黑畫面，因而可改善動態殘影的現象。

然而，在習知多燈管之掃描式背光系統中，每一掃描區塊(即一個相位)通常需要一直交流換流器(DC/AC Inverter)進行驅動，以達到藉由掃描方式驅動背光源的目的。例如，美國專利第US6778415所揭露之一掃描式背光系統驅動架構，其需要N組直交流換流器與控制迴路，來驅動N個掃描區塊，以達到N組相位之分時掃描控制。因此，雖然掃描式背光系統可改善動態殘影的現象，卻具有電路架構複雜且電路成本高的缺點。

因此，本發明之目的即在於提供一種用於一掃描式背光系統之驅動電路。

本發明係揭露一種背光系統之驅動電路。該背光系統包含有複數個背光源。該驅動電路包含有一直交流換流器、複數個變壓器、複數個阻抗電路及一控制器。該直交流換流器用來根據一切換控制訊號，將一直流訊號轉換成一交流訊號。每一該些變壓器電性連接於該直交流換流器與對應之該背光源之間，用來對該交流訊號進行升壓，以產生一驅動電流至該相對應背光源。每一該些阻抗電路具有隨頻率變化之一特性阻抗，且以並聯方式電性連接於對應之該變壓器及該背光源，用來根據該交流訊號之頻率，控制是否旁通(Bypassing)該相對應變壓器所產生之該驅動電流。該控制器電性連接於該直交流換流器，用來產生該切換控制訊 號，並根據一頻率控制訊號，調整該切換控制訊號之工作頻率，以控制該交流訊號之頻率。

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圖為本發明實施例用於掃描式背光系統之一驅動電路30之示意圖。驅動電路30係用來驅動掃描式背光系統中之冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)背光源Lamp_1~Lamp_n，其包含有一直交流換流器(DC/AC Inverter)31、變壓器Trans_1~Trans_n、阻抗電路Imp_1~Imp_n及控制器32。直交流換流器31用來根據一切換控制訊號SW1，將一直流訊號Vin轉換成一交流訊號V_AC 。變壓器Trans_1~Trans_n中之每一變壓器具有一初級線圈(Primary Winding)電性 連接於直交流換流器31，及一次級線圈(Secondary Winding)電性連接於一相對應冷陰極螢光燈管背光源，用來對交流訊號V_AC 進行升壓，以分別產生驅動電流Io1~Ion至冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1~Lamp_n。阻抗電路Imp_1~Imp_n中之每一阻抗電路分別具有隨頻率變化之特性阻抗Z1~Zn，以並聯方式電性連接於一相對應變壓器及一相對應冷陰極螢光燈管背光源，用來根據交流訊號V_AC 之頻率，控制是否旁通(Bypassing)變壓器所產生之驅動電流Io1~Ion。控制器32電性連接於直交流換流器31，用來產生切換控制訊號SW1，並根據一頻率控制訊號CTRL，調整切換控制訊號SW1之工作頻率，以控制交流訊號V_AC 之頻率。

此外，驅動電路30另可包含有一電流偵測電路33，電性連接於變壓器Trans_1~Trans_n之次級線圈及控制器32之間，用來根據變壓器所產生之驅動電流之大小，產生一回授訊號VFB。其中，電流偵測電路33係由整流器rect_1~rect_n及一濾波器34所組成。整流器rect_1~rect_n分別電性連接於變壓器Trans_1~Trans_n之次級線圈，用來對變壓器所產生之驅動電流進行整流；而濾波器34電性連接於整流器rect_1~rect_n，則用來對整流器rect_1~rect_n所產生之整流訊號進行濾波，以產生回授訊號VFB。

在此情形下，控制器32另可根據回授訊號VFB，調整切換控制訊號SW1之工作頻率，以控制調整交流訊號V_AC 之振幅。關於直交流換流器31及控制器32之詳細運作方式，例如根據切換控 制訊號SW1之工作頻率，控制直交流換流器31內部之功率電晶體開關等等，其係本領域具通常知識者所知，於此不贅述。

如此一來，本發明驅動電路30可藉由改變交流訊號V_AC 之頻率，控制是否透過阻抗電路Imp_1~Imp_n旁通變壓器所產生之驅動電流Io1~Ion，以分時點亮背光系統中之冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1~Lamp_n，而達到以掃描方式驅動背光源的目的。相較於先前技術，本發明僅需使用一組直交流換流器，即可達成N組相位之分時掃描控制，因而具有電路架構簡單及可降低生產成本等優點。關於驅動電路30之詳細操作，請繼續參考以下說明。

在本發明驅動電路30中，阻抗電路Imp_1~Imp_n較佳地可藉由諧振電路實現，特別是高品質因子之諧振電路，以使每一阻抗電路之特性阻抗於交流訊號V_AC 之頻率相同於一特徵頻率(或稱為共振頻率)時，提供遠大於冷陰極螢光燈管阻抗Z_L 之一最大阻抗值，而於交流訊號V_AC 之頻率相異於特徵頻率時，提供遠小於冷陰極螢光燈管阻抗Z_L 之一阻抗值。在此情形下，本發明可適當地設計每一阻抗電路之特徵頻率，以在不同操作頻率下迫使變壓器所產生之驅動電流Io1~Ion輸出至冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1~Lamp_n，而達到分時驅動的目的。

舉例來說，請參考第4圖，第4圖為說明了第3圖中阻抗電路Imp_1~Imp_n之頻率響應圖。其中，Z1~Zn分別代表阻抗電 路Imp_1~Imp_n之特性阻抗，fr1~frn代表阻抗電路Imp_1~Imp_n之特徵頻率(或共振頻率)，而Z1_max~Zn_max則分別代表每一特性阻抗之最大值。如第4圖所示，每一阻抗電路之特徵頻率皆不相同，且每一阻抗電路之特性阻抗在其特徵頻率下具有遠大於冷陰極螢光燈管阻抗Z_L 之一最大阻抗值，而在相異於特徵頻率之其他頻率下則具有遠小於冷陰極螢光燈管阻抗Z_L 之一阻抗值。

因此，當交流訊號V_AC 之頻率操作於某一特徵頻率下時，例如特徵頻率fr_1，由於此時僅有阻抗電路Imp_1之特性阻抗遠大於冷陰極管阻抗Z_L ，因此阻抗電路Imp_1可迫使變壓器Trans_1所產生之驅動電流Io1輸出至冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1，而點亮冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1。相較之下，由於此時阻抗電路Imp_2~Imp_n之特性阻抗皆遠小於冷陰極管阻抗Z_L ，因此變壓器Trans_2~Trans_n所產生之驅動電流Io2~Ion將分別透過阻抗電路Imp_2~Imp_n旁通至一地端，而使冷陰極螢光燈管背光源Lamp_2~Lamp_n無法被點亮。

也就是說，當交流訊號V_AC 之頻率操作於特徵頻率fr_1時，背光系統中僅冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1被點亮，而其餘燈管皆為熄滅狀態。同理，當交流訊號V_AC 之頻率操作於特徵頻率fr_2時，背光系統中僅冷陰極螢光燈管背光源Lamp_2被點亮而其餘燈管皆為熄滅狀態，以此類推。

如此一來，本發明驅動電路可藉由改變交流訊號V_AC 之頻率，以掃描方式分時點亮背光系統中之冷陰極螢光燈管背光源Lamp_1~Lamp_n，從而改善液晶顯示器之動態殘影(Motion Blur)現象。

值得注意的是，上述變壓器Trans_1~Trans_n除了用來對交流訊號V_AC 進行升壓之外，另可用來平衡其所產生之驅動電流之大小，其係本領域具通常知識者所熟知，於此不贅述。此外，整流器rect_1~rect_n之每一整流器係分別藉由一半波擷取電路實現，而濾波器34則藉由一電阻電容式低通濾波器實現，如第3圖所示。當然，本領域具通常知識者可根據實際需求做適當地修改，其亦屬本領域之範圍。

綜上所述，本發明驅動電路係藉由變頻方式分時點亮背光系統中之冷陰極螢光燈管背光源，以改善液晶顯示器之動態殘影現象。相較於先前技術，本發明僅需使用一組直交流換流器，即可達成N組相位之分時掃描控制，因而具有電路架構簡單及可降低生產成本等優點。

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。

110‧‧‧液晶顯示面板

BLK_1~BLK_n‧‧‧掃描區塊

120‧‧‧燈管

30‧‧‧驅動電路

Lamp_1~Lamp_n‧‧‧冷陰極螢光燈管背光源

31‧‧‧直交流換流器

Trans_1~Trans_n‧‧‧變壓器

Imp_1~Imp_n‧‧‧阻抗電路

32‧‧‧控制器

SW1‧‧‧切換控制訊號

Vin‧‧‧直流訊號

V_AC ‧‧‧交流訊號

Io1~Ion‧‧‧驅動電流

Z1~Zn‧‧‧特性阻抗

CTRL‧‧‧頻率控制訊號

33‧‧‧電流偵測電路

rect_1~rect_n‧‧‧整流器

Z_L1 ~Z_Ln ‧‧‧冷陰極螢光燈管阻抗

fr1~frn‧‧‧特徵頻率

Z1_max~Zn_max‧‧‧特性阻抗之最大值

34‧‧‧濾波器

第1圖為習知掃描式背光液晶顯示器之示意圖。

第2圖為習知掃描式背光系統之驅動訊號時序圖。

第3圖為本發明實施例用於掃描式背光系統之一驅動電路之示意圖。

第4圖為說明了第3圖中阻抗電路之頻率響應圖。

30‧‧‧驅動電路

Lamp_1~Lamp_n‧‧‧冷陰極螢光燈管背光源

31‧‧‧直交流換流器

Trans_1~Trans_n‧‧‧變壓器

Imp_1~Imp_n‧‧‧阻抗電路

32‧‧‧控制器

SW1‧‧‧切換控制訊號

Vin‧‧‧直流訊號

V_AC ‧‧‧交流訊號

Io1~Ion‧‧‧驅動電流

Z1~Zn‧‧‧特性阻抗

CTRL‧‧‧頻率控制訊號

33‧‧‧電流偵測電路

rect_1~rect_n‧‧‧整流器

Z_L1 ~Z_Ln ‧‧‧冷陰極螢光燈管阻抗

fr1~frn‧‧‧特徵頻率

Z1_max~Zn_max‧‧‧特性阻抗之最大值

34‧‧‧濾波器

Claims (14)

1. 一種背光系統之驅動電路，該背光系統包含有複數個背光源，該驅動電路包含有：一直交流換流器(DC/AC Inverter)，用來根據一切換控制訊號，將一直流訊號轉換成一交流訊號；複數個變壓器，每一該些變壓器電性連接於該直交流換流器與對應之該背光源之間，用來對該交流訊號進行升壓，以產生一驅動電流至該相對應背光源；複數個阻抗電路，每一該些阻抗電路具有隨頻率變化之一特性阻抗，且以並聯方式電性連接於對應之該變壓器及該背光源，用來根據該交流訊號之頻率，控制是否旁通(Bypassing)該相對應變壓器所產生之該驅動電流；以及一控制器，電性連接於該直交流換流器，用來產生該切換控制訊號，並根據一頻率控制訊號，調整該切換控制訊號之工作頻率，以控制該交流訊號之頻率；其中每一該些阻抗電路之特性阻抗係於該交流訊號之頻率相同於一特徵頻率時，提供一最大阻抗值，該最大阻抗值遠大於該相對應背光源之阻抗，而於該交流訊號之頻率相異於該特徵頻率時，提供遠小於該相對應背光源之阻抗之一阻抗值。
2. 如請求項1所述之驅動電路，其中每一該些阻抗電路之特性阻 抗皆不相同。
3. 如請求項1所述之驅動電路，其中每一該些阻抗電路係於該交流訊號之頻率相異於該特徵頻率時，旁通該相對應變壓器所產生之驅動電流至一地端。
4. 如請求項1所述之驅動電路，其中每一該些阻抗電路係於該交流訊號之頻率相同於該特徵頻率時，使該相對應變壓器所產生之該驅動電流輸出至該相對應背光源，以點亮該相對應背光源。
5. 如請求項1所述之驅動電路，其中每一該些阻抗電路包括一諧振電路。
6. 如請求項1所述之驅動電路，其中該些變壓器另用來平衡所產生之複數個驅動電流之大小。
7. 如請求項1所述之驅動電路，其中該控制器更可根據一回授訊號，調整該切換控制訊號之工作頻率，以控制該交流訊號之振幅。
8. 如請求項7所述之驅動電路，其中該驅動電路更包含一電流偵測電路，電性連接於該些變壓器及該控制器之間，用來根據該些變壓器所產生之驅動電流之大小，產生該回授訊號。
9. 如請求項8所述之驅動電路，其中該電流偵測電路包含有：複數個整流器，每一該些整流器分別電性連接於對應之該變壓器，用來對該些變壓器所產生之驅動電流進行整流，以產生複數個整流訊號；以及一濾波器，電性連接於該些整流器，用來接收該些整流訊號，並對該些整流訊號進行濾波，以產生該回授訊號。
10. 如請求項9所述之驅動電路，其中每一該些整流器係為一半波擷取電路。
11. 如請求項9所述之驅動電路，其中該濾波器係為一電阻電容式低通濾波器。
12. 如請求項1所述之驅動電路，其中該切換控制訊號係用來控制該直交流換流器內部之功率電晶體開關。
13. 如請求項1所述之驅動電路，其中該些背光源係為冷陰極螢光燈管(Code Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。
14. 如請求項1所述之驅動電路，其中每一該些變壓器具有一初級線圈(Primary Winding)電性連接於該直交流換流器，及一次級線圈(Secondary Winding)電性連接於對應之該背光源。