CN101236726B - 液晶显示器、调光电路及其方法 - Google Patents

Abstract

一种调光电路及其方法。本发明的电路与其方法可以应用于现今液晶显示器的背光模块中，其藉由改变参考电压值与检测电阻值，以决定一参考电流，而发光单元再依据此参考电流决定所呈现的亮度，因此当发光单元的负载电流大于参考电流时，可变阻抗单元会增加发光单元回路的阻抗，以使发光单元的负载电流下降至参考电流；反之，当发光单元的负载电流小于参考电流时，可变阻抗单元会降低发光单元回路的阻抗，以使发光单元的负载电流上升至参考电流，藉此控制负载电流值接近参考电流值，以呈现先前所决定的发光单元的亮度。

Description

液晶显示器、调光电路及其方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的背光模块内多灯管亮度调整的调光电路及方法，特别是涉及一种可针对液晶显示器的背光模块内的灯管进行亮度调整的调光电路及方法。

背景技术

近年来，由于液晶显示面板(LCD panel)的尺寸越做越大，故在液晶显示面板的背光模块(例如为直下式背光模块)所提供的面光源的灯管(例如：冷阴极管)数目就会越多，而为了有效控制其制作成本及零件数目，多灯管并联(即相互平行排列而成)使用的技术便应运而生。

然而，由于每一灯管本身的特性误差大，以及每一灯管与背光模块间的漏电流也因灯管排列方式及背光模块的机板材质的不同而有差异，所以会造成流经每一灯管的电流不同，而导致液晶显示面板所呈现的亮度不均(亦即某些区块较暗或某些区块较亮)，故控制其各灯管间的电流平衡便成为影响液晶显示器画面品质好坏的关键。

图1示出了现有的用以达到多灯管电流平衡的调光电路的电路图。请参照图1，在调光电路的电路图100中包括多根灯管L₁～L₈、多个高压变压器T₁～T₈、多个电容C₁～C₈，以及多个电流变压器CT₁～CT₇。其中，高压变压器T₁～T₈通过电容C₁～C₈与灯管L₁～L₈连接，而电流变压器CT₁～CT₇则配置在各灯管L₁～L₈间。

当高压变压器T₁～T₈的初级侧接收到反换流器(Inverter)所输出的驱动讯号V_D后，会在高压变压器T₁～T₈的次级侧产生驱动电流，且流经各灯管L₁～L₈的驱动电流再利用电流变压器CT₁～CT₇来达到电流平衡，故每一灯管L₁～L₇所发光的亮度会相同，所以可以使得液晶显示面板所呈现的亮度更均匀。然而，现有所使用的电流变压器CT₁～CT₇因所占面积大，且无法针对单一灯管进行调整，所以不但制作成本较高，且使用弹性空间不大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种调光电路及方法，其可针对液晶显示器的背光模块内单一灯管进行调整，故而可解决现有技术因采用电流变压器所引发的缺点，所以可达到使用弹性空间较大、占据面积小，以及制作成本低廉等优点。

本发明的另一目的是提供一种液晶显示器，其藉由将本发明的调光电路应用在其中，除了可以达到上述本发明的调光电路的优点外，且可以使得液晶显示面板所呈现的亮度更均匀，以实现提升液晶显示器所呈现的画面品质。

基于上述及其它目的，本发明提供一种调光电路，其适于控制液晶显示器的背光模块内发光单元的亮度，而此调光电路包括检测单元、比较单元，以及可变阻抗单元。其中，检测单元电连接发光单元的第一端，用以检测流经各个发光单元的电流，并将其转换成检测电压后输出。比较单元电连接检测单元，用以将检测单元所输出的检测电压与一参考电压做比较，而输出控制讯号。可变阻抗单元电连接比较单元与发光单元的第二端，此可变阻抗单元依据比较单元所输出的控制讯号，而改变其阻值为第一阻抗或第二阻抗。

于本发明较佳实施例所述的调光电路，当检测电压大于该参考电压时，可变阻抗单元的阻值为第一阻抗，以使得检测电压下降至参考电压，而当检测电压小于参考电压时，可变阻抗单元的阻值为第二阻抗，以使得检测电压上升至参考电压。

从另一观点来看，本发明提供一种调光方法，其适于控制液晶显示器的背光模块内发光单元的亮度，而此调光方法包括下列步骤：首先，设定一参考电流。接着，检测流经发光单元的负载电流。其中，当负载电流大于参考电流时，增加发光单元回路的阻抗，以使负载电流下降至参考电流；反之，当负载电流小于参考电流时，降低发光单元回路的阻抗，以使负载电流上升至参考电流。

再从另一观点来看，本发明提供一种液晶显示器，其包括液晶显示面板与背光模块。其中，背光模块用以提供液晶显示面板所需的光源，而此背光模块至少具有一发光单元与一调光电路。于本发明较佳实施例所述的液晶显示器，发光单元用以产生光源，而调光电路则用以控制发光单元的亮度，且此调光电路包括控制单元与可变阻抗单元。

于本发明较佳实施例所述的液晶显示器，控制单元电连接发光单元的第一端，用以检测流经发光单元的电流，并将其转换成检测电压而与一参考电压做比较，以输出控制讯号。

于本发明较佳实施例所述的液晶显示器，控制单元包括检测单元与比较单元。其中，检测单元电连接发光单元的第一端，用以检测流经发光单元的电流，并将其转换成检测电压后输出。比较单元电连接检测单元，用以将检测单元所输出的检测电压与一参考电压做比较，而输出控制讯号。

于本发明较佳实施例所述的液晶显示器，可变阻抗单元电连接比较单元与发光单元的第二端，此可变阻抗单元依据比较单元所输出的控制讯号，而改变其阻值为第一阻抗或第二阻抗。

于本发明较佳实施例所述的液晶显示器，当检测电压大于参考电压时，可变阻抗单元的阻值为第一阻抗，以使得检测电压下降至参考电压，而当检测电压小于参考电压时，可变阻抗单元的阻值为第二阻抗，以使得检测电压上升至参考电压。

本发明所提供的调光电路及其方法，可以应用于现今液晶显示器的背光模块中，其藉由改变可变阻抗单元的阻抗，而增加或降低背光模块内发光单元的回路阻抗，并据以改变流经发光单元的电流为设计者先前所设定的参考电流大小，藉此若改变检测电阻的阻值与参考电压的数值，即可针对背光模块内任一发光单元进行亮度调整，以达到使用弹性空间较大、占据面积小，以及制作成本低廉等优点。除此之外，正因本发明的液晶显示器应用本发明的调光电路于其背光模块中，故不但可以达到上列所述的优点外，且可以使得液晶显示面板所呈现的亮度更均匀，以达到提升液晶显示器所呈现的画面品质。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了现有的用以达到多灯管电流平衡的调光电路的电路图。

图2示出了依照本发明较佳实施例的调光电路的电路图。

图3示出了运用本发明调光电路以达到多灯管电流平衡的电路图。

图4示出了依照本发明较佳实施例的调光方法的流程图。

附图符号说明

100、200、200a～200n：调光电路

201：控制单元

201a：检测单元

201b：比较单元

203：可变阻抗单元

L₁～L_n：灯管

T₁～T₈：高压变压器

C：第一电容

C₁～C₈：电容

CT₁～CT₇：电流变压器

D₁：第一二极管

D₂：第二二极管

R_D：检测电阻

OP：比较器

C_f：回授电容

R_f：回授电阻

SW：开关

R₁：第一电阻

R₂：第二电阻

S401～S405：本发明较佳实施例所绘示的调光方法流程图的各步骤

具体实施方式

图2示出了依照本发明较佳实施例的调光电路的电路图。请参照图2，调光电路200例如可以用以控制液晶显示器(未绘示)的背光模块(backlightmodule)内发光单元L₁(例如：灯管、冷阴极管、荧光灯、卤素灯...等)的亮度，但在此并不限制其应用于本发明的技术领域。也就是说，只要有需要调整发光单元L₁的亮度时，其虽非应用于本发明的技术领域，但其仍属于本发明的保护范围。

调光电路200包括控制单元201与可变阻抗单元203。其中，控制单元201是用来检测流经发光单元L₁的电流i_L，并将其转换为检测电压(亦即为电流i_L乘上检测电阻R_D的阻值)，而与一参考电压V_ref做比较后输出控制讯号CS。于本实施例中，控制单元201包括检测单元201a与比较单元201b。其中，检测单元201a用以检测流经发光单元L₁的电流i_L，并将其转换为检测电压，而比较单元201b则用以将检测电压与参考电压V_ref做比较，而输出控制讯号CS。

本实施例的检测单元201a是由第一二极管D₁、第二二极管D₂，以及检测电阻R_D所组成。其中，二极管D₁的阳极与检测电阻R_D的第二端用以接收一参考电位(例如为接地电位，但不限制于此电位)，二极管D₁的阴极与发光单元第一端及二极管D₂的阳极彼此电连接，而二极管D₂的阴极则电连接检测电阻R_D的第一端。

此外，比较单元201b是由比较器OP、回授电容C_f，以及回授电阻R_f所组成。其中，比较器OP的正输入端(+)用以接收参考电压V_ref，而比较器OP的负输入端(-)电连接检测电阻R_D的第一端及回授电阻R_f的第一端。回授电阻R_f的第二端电连接回授电容C_f的第一端，而回受电容C_f的第二端则电连接比较器OP的输出端。

请继续参照图2，可变阻抗单元203电连接发光单元L₁与控制单元201，用以接收由反换流器(Inverter，未示出)所输出的驱动讯号V_D，并通过第一电容C将驱动讯号V_D传送至发光单元L₁与控制单元201，且依据控制单元201所输出的控制讯号CS，而决定增加或降低发光单元L₁的回路阻抗，以控制检测电压处在参考电压V_ref。其中，第一电容C用以滤除驱动讯号V_D的直流成份。

于本实施例中，当检测电压大于参考电压V_ref时，可变阻抗单元203的阻值为第一阻抗，而增加发光单元L₁的回路阻抗，以使得检测电压下降至参考电压V_ref，而调整流经发光单元L₁的电流i_L。相对地，当检测电压小于参考电压V_ref时，可变阻抗单元203的阻值为第二阻抗，而降低发光单元L₁的回路阻抗，以使得检测电压上升至参考电压V_ref，而调整流经发光单元L₁的电流i_L。

本实施例的可变阻抗单元203是由开关SW(例如可以为MOS晶体管或任何具有开关功能的组件)、第一电阻R₁、第二电阻R₂，以及高压变压器T₁所组成。其中，开关SW的控制端电连接比较器OP的输出端，而开关SW的第一、第二端则各别电连接第一电阻R₁的第一与第二端。第二电阻R₂的第一端电连接开关SW的第二端，而第二电阻R₂的第二端则电连接高压变压器T₁的次级侧的第一端。高压变压器T₁的次级侧的第二端电连接第一电阻R₁的第一端，而高压变压器T₁的初级侧则用以接收反换流器所输出的驱动讯号V_D。

而为了更清楚地说明上述实施例的内容，以下再举一个范例：请继续参照图2，若要决定发光单元L₁所呈现的亮度的大小，可藉由改变比较器OP的正输入端(+)所接收的参考电压V_ref的值与检测电阻R_D的阻值，而决定流经发光单元L₁的电流i_L，亦即将参考电压V_ref的数值除以检测电阻R_D的阻值可得知。

因此，当高压变压器T₁的初级侧接收到反换流器所输出的正半周驱动讯号V_D后，由于发光单元L₁可等效看做一电阻r_L，且此时二极管D₂导通，故以欧姆定理可求出流经发光单元L₁的电流i_L，即正半周驱动讯号V_D除以发光单元L₁的回路阻抗，其中发光单元L₁的回路阻抗包含：高压变压器T₁的初级侧阻抗、等效电阻r_L、二极管D₂顺向导通阻抗r_D，以及检测电阻R_D的阻值。

接着，为了要使得流经发光单元L₁的电流i_L为先前所设定参考电压V_ref的值与检测电阻R_D的阻值所求得的值。故依据上述所求得的电流i_L流经检测电阻R_D后，会得到检测电压，且此检测电压会送至比较器OP的负输入端(-)，并与比较器OP的正输入端(+)所接收的参考电压V_ref做比较，而输出一控制讯号CS至开关SW的控制端。

其中，当检测电压大于参考电压V_ref时，比较器OP所输出的控制讯号CS致使开关SW截止，故高压变压器T₁的次级侧阻抗会提升(即为第一电阻R₁的阻值累加第二电阻R₂的阻值)，而众所皆知，由于高压变压器T₁具有等效阻抗特性，所以依据高压变压器T₁的初、次级侧匝数关系，高压变压器T₁的次级侧阻抗提升会引起高压变压器T₁的初级侧阻抗亦提升，因此便增加了发光单元L₁的回路阻抗，所以会降低流经发光单元L₁的电流i_L，故检测电压亦下降至参考电压V_ref。

反之，当检测电压小于参考电压V_ref时，比较器OP所输出的控制讯号CS致使开关SW导通，因此高压变压器T₁的次级侧阻抗会下降(即为第一电阻R₁的阻值)，所以再依据高压变压器T₁的初、次级侧匝数关系，高压变压器T₁的次级侧阻抗下降会引起高压变压器T₁的初级侧阻抗亦下降，因此便降低了发光单元L₁的回路阻抗，所以会增加流经发光单元L₁的电流i_L，故检测电压亦上升至参考电压V_ref。在本实施例中，高压变压器T₁的初级侧阻抗改变幅度，可藉由调整第一电阻R₁与第二电阻R₂的阻值，或是高压变压器T₁的初、次级侧匝数。

由于比较器OP会反复地比较检测电压与参考电压V_ref，故藉由如此反复的动作，使得检测电压维持在参考电压V_ref，所以流经发光单元L₁的电流i_L维持在先前所设定参考电压V_ref的值与检测电阻R_D的阻值所求得的值。而值得一提的是，为了要使得比较器OP处于正确的工作区(即让比较器OP运作在比较的动作)，在本实施例中，在比较器OP的负回授回路上加入回授电容C_f与回授电阻R_f，以抑制比较器OP运作在非正确的工作区(例如震荡)。

另外，图2所披露的调光电路200是针对反换流器所输出的正半周驱动讯号V_D动作，但本领域的技术人员可知，当高压变压器T₁的初级侧接收到反换流器所输出的负半周驱动讯号V_D时，亦可依据本发明的精神，以控制流经发光单元L₁的电流i_L维持在先前所设定参考电压V_ref的数值与检测电阻R_D的阻值所求得的值。

图3示出了运用本发明调光电路以达到多个发光单元电流平衡的电路图。请参照图3，由图3所披露的多个发光单元电流平衡的电路图中包括多个调光电路200a～200n与多个发光单元L₁～L_n。其中，调光电路200a～200n的功效与耦接关系与图2所披露的调光电路200类似，故在此并不再加以赘述，而为了要达到发光单元L₁～L_n的电流平衡，只需将参考电压V_ref1～V_refn的数值与检测电阻R_D1～R_Dn的阻值皆设为一致，发光单元L₁～L_n所呈现的亮度就会相同，以达到发光单元L₁～L_n的电流平衡，如此液晶显示面板所呈现的亮度会更均匀，而其所应用的液晶显示器的画面品质亦会随之提升。

如上所述，图3所披露的多个发光单元L₁～L_n电流平衡的电路图中的发光单元L₁～L_n，可并联(即相互平行排列而成)使用，而运用在液晶显示面板的背光模块。此外，使用者可依据实际设计需求，而适时的变动参考电压V_ref1～V_refn的数值与检测电阻R_D1～R_Dn的阻值，来实现其它设计的功效。

为了要达到上述调光电路所能提供的功效，以下再举出一种调光方法。图4示出了依照本发明较佳实施例的调光方法的流程图。请参照图4，本发明的调光方法适于控制一发光单元(例如：灯管、冷阴极管、荧光灯、卤素灯...等)的亮度，而此调光方法包括下列步骤：首先，在步骤S401中，设定一参考电流。其中，此参考电流既是用以决定流经发光单元的电流，亦是决定发光单元所呈现的亮度。

接着，在步骤S403中，检测流经发光单元的负载电流，并如步骤S405所述，当负载电流大于参考电流时，增加发光单元回路的阻抗，以使负载电流下降至参考电流；反之，当负载电流小于参考电流时，降低发光单元回路的阻抗，以使负载电流上升至参考电流，藉此控制负载电流值接近参考电流值，以呈现先前所决定的发光单元的亮度。

综上所述，本发明提供了一种调光电路及方法，其可应用于现今液晶显示器的背光模块中。而依据上述的实施例，本发明至少包含下列优点：

1.利用可变阻抗单元取代先前技术所使用的电流变压器，以节省占据面积，故可降低制作成本。

2.可针对液晶显示器的背光模块内单一发光单元进行调整，故使用弹性空间较大。

3.藉由将本发明的调光电路应用于液晶显示器的背光模块中，故可以使得液晶显示面板所呈现的亮度更均匀，以达到提升液晶显示器所呈现的画面品质。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (11)

1.一种调光电路，适于控制一液晶显示器的一背光模块内一发光单元的亮度，而该调光电路包括：

一检测单元，电连接该发光单元的第一端，用以检测流经该发光单元的电流，并将其转换成一检测电压后输出；

一比较单元，电连接该检测单元，用以比较该检测电压与一参考电压，而输出一控制讯号；以及

一可变阻抗单元，电连接该比较单元与该发光单元的第二端，依据该控制讯号而改变其阻值为一第一阻抗或一第二阻抗，

其中，当该检测电压大于该参考电压时，该可变阻抗单元的阻值为该第一阻抗，以使得该检测电压下降至该参考电压，而当该检测电压小于该参考电压时，该可变阻抗单元的阻值为该第二阻抗，以使得该检测电压上升至该参考电压，

其中该可变阻抗单元包括：

一开关，其控制端用以接收该控制讯号；

一第一电阻，与该开关并联；

一第二电阻，与该开关串联；

其中，当该检测电压大于该参考电压时，该开关为截止状态，以使得该可变阻抗单元的阻值为该第一阻抗，而当该检测电压小于该参考电压时，该开关为导通状态，以使得该可变阻抗单元的阻值为该第二阻抗，

其中该可变阻抗单元还包括一高压变压器，其次级侧电连接该第一电阻与该第二电阻，而该高压变压器的初级侧则接收反换流器所输出的驱动讯号。

2.如权利要求1所述的调光电路，其中该检测单元包括：

一第一二极管，其阴极电连接该发光单元的第一端，而该第一二极管的阳极电连接第一参考电位；

一第二二极管，其阳极电连接该发光单元的第一端；以及

一检测电阻，其第一端电连接该第二二极管的阴极，而该检测电阻的第二端电连接第二参考电位。

3.如权利要求1所述的调光电路，其中该比较单元包括一比较器，其二输入端用以分别接收该参考电压与该检测电压，而该比较器的输出端则输出该控制讯号。

4.如权利要求3所述的调光电路，其中该比较单元还包括：

一回授电阻，其第一端电连接该比较器的二输入端其中之一；以及

一回授电容，其第一端电连接该回授电阻的第二端，而该回授电容的第二端则电连接该比较器的输出端。

5.如权利要求1所述的调光电路，其中该调光电路还包括一第一电容，其电连接于该高压变压器的初级侧与该发光单元的第二端。

6.一种液晶显示器，包括：

一液晶显示面板，以及

一背光模块，其用以提供该液晶显示面板所需的光源，而该背光模块至少包括：

一发光单元，其用以产生光源；以及

一调光电路，其用以控制该发光单元的亮度，而该调光电路包括：

一控制单元，电连接该发光单元的第一端，用以检测流经该发光单元的电流，并将其转换成一检测电压而与一参考电压做比较，以输出一控制讯号；以及

一可变阻抗单元，电连接该控制单元与该发光单元的第二端，依据该控制讯号而改变其阻抗为一第一阻抗或一第二阻抗，

其中，当该检测电压大于该参考电压时，该可变阻抗单元的阻抗为该第一阻抗，以使得该检测电压下降至该参考电压，而当该检测电压小于该参考电压时，该可变阻抗单元的阻抗为该第二阻抗，以使得该检测电压上升至该参考电压，

其中该可变阻抗单元包括：

一开关，其控制端用以接收该控制讯号；

一第一电阻，与该开关并联；

一第二电阻，与该开关串联；

其中，当该检测电压大于该参考电压时，该开关为截止状态，以使得该可变阻抗单元的阻抗为该第一阻抗，而当该检测电压小于该参考电压时，该开关为导通状态，以使得该可变阻抗单元的阻抗为该第二阻抗，

其中该可变阻抗单元还包括一高压变压器，其次级侧电连接该第一电阻与该第二电阻，而该高压变压器的初级侧则接收反换流器所输出的驱动讯号。

7.如权利要求6所述的液晶显示器，其中该控制单元包括：

一检测单元，电连接该发光单元的第一端，用以检测流经该发光单元的电流，并将其转换成一检测电压后输出；以及

一比较单元，电连接该检测单元，用以比较该检测电压与一参考电压，而输出一控制讯号。

8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中该检测单元包括：

一第一二极管，其阴极电连接该发光单元的第一端，而该第一二极管的阳极电连接第一参考电位；

一第二二极管，其阳极电连接该发光单元的第一端；以及

一检测电阻，其第一端电连接该第二二极管的阴极，而该检测电阻的第二端电连接第二参考电位。

9.如权利要求7所述的液晶显示器，其中该比较单元包括一比较器，其二输入端分别用以接收该参考电压与该检测电压，而该比较器的输出端则输出该控制讯号。

10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中该比较单元还包括：

一回授电阻，其第一端电连接该比较器的二输入端其中之一；以及

一回授电容，其第一端电连接该回授电阻的第二端，而该回授电容的第二端则耦接该比较器的输出端。

11.如权利要求6所述的液晶显示器，其中该调光电路还包括一第一电容，其电连接于该高压变压器的初级侧与该发光单元的第二端。

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