CN101277572A - 背光逆变器、其驱动方法及使用该逆变器的液晶显示装置 - Google Patents

背光逆变器、其驱动方法及使用该逆变器的液晶显示装置 Download PDF

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CN101277572A CNA2008100858591A CN200810085859A CN101277572A CN 101277572 A CN101277572 A CN 101277572A CN A2008100858591 A CNA2008100858591 A CN A2008100858591A CN 200810085859 A CN200810085859 A CN 200810085859A CN 101277572 A CN101277572 A CN 101277572A
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崔敏修
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Abstract

本发明公开了一种背光逆变器、其驱动方法及使用该逆变器的液晶显示装置。该背光逆变器包括：变压器，按照变压器的初级绕组与次级绕组之比将输入电压升压，并输出第一电压和第二电压；保护电平信号发生器，引起第一电压和第二电压之间的相位延迟，并产生保护电平信号，保护电平信号是第一电压与第二电压的叠加；电弧状态检测器，将保护电平信号与基准电压作比较，并产生检测信号；驱动控制器，响应检测信号维持或停止向变压器供给输入电压，其中，除了所述相位延迟之外，变压器中的断路引起另一相位延迟，使得保护电平信号的最大值大于基准电压，并停止供给输入电压。

Description

背光逆变器、其驱动方法及使用该逆变器的液晶显示装置
本申请要求于2007年3月29日提交的第2007-0030821号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用完全包含于此。
技术领域
本公开涉及一种背光逆变器(inverter)，更具体地讲，涉及一种用于液晶显示装置的背光逆变器。
背景技术
液晶显示(LCD)装置包括薄膜晶体管基底、面向薄膜晶体管基底的滤色器基底以及位于薄膜晶体管基底和滤色器基底之间的液晶层。LCD装置通过将电场施加到基底的电极以使得液晶在液晶层中流动来显示图像。
液晶层本身不发光，仅调节入射光的透射率，以显示图像。因此，LCD装置需要背光装置，以发射足以观看图像的光。
背光装置包括多个荧光灯和用于驱动所述荧光灯的背光逆变器。背光逆变器将低直流(DC)电压转换成交流(AC)电压，利用变压器将交流电压升压，随后将其供给到荧光灯，以驱动荧光灯。
背光逆变器输出高电平电压，以驱动荧光灯，因此，背光逆变器需要保护电路，以防止背光逆变器在异常的驱动状态(例如，发生电弧或者断路和短路)下操作。
在背光逆变器中产生的电弧会烧坏变压器，这会引起着火。因为即使背光逆变器具有断路，电流也会在背光逆变器中流动，所以会难以检测电弧的发生。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种能够通过引起来自变压器的两个输出电压之间的相位延迟来检测电弧的发生的背光逆变器及使用该背光逆变器的LCD装置。
根据本发明的示例性实施例，一种背光逆变器包括：变压器，按照变压器的初级绕组与次级绕组之比将输入电压升压，并将其输出为第一电压和第二电压；保护电平信号发生器，引起第一电压和第二电压之间的预定的相位延迟，并产生保护电平信号，保护电平信号是第一电压与第二电压的叠加；电弧状态检测器，将保护电平信号与基准电压作比较，并产生检测信号；驱动控制器，响应检测信号维持或停止向变压器供给输入电压，其中，除了所述相位延迟之外，变压器中的断路引起另一相位延迟，使得保护电平信号的最大值大于基准电压。
第一电压的相位可以与第二电压的相位相反。
保护电平信号发生器可包括：第一电容器，接收第一电压；第二电容器，接收第二电压；第三电容器，连接在第二电容器和接地端之间，以形成输出保护电平信号的检测点；延迟线，连接在第一电容器和第二电容器之间，以引起第一电压和第二电压之间的相位延迟。
可以按照Z字型方式对延迟线进行布线，从而可以调节延迟线的长度。
电弧状态检测器可包括：基准电压发生器，从电源的电压产生所述基准电压；比较器，响应基准电压与保护电平信号来产生检测信号。
当保护电平信号大于基准电压时，比较器可启动检测信号；当保护电平信号小于基准电压时，比较器可以使检测信号无效。
电弧状态检测器还可包括保护电平信号接收器，保护电平信号接收器对保护电平信号进行整流，并将整流后的保护电平信号供给到比较器。
根据本发明的示例性实施例，一种LCD装置包括：电压转换部分，利用输入的直流电压产生共电压、伽玛电压、栅极导通电压和栅极截止电压；显示面板部分，利用共电压、伽玛电压、栅极导通电压和栅极截止电压显示数据；逆变器，将输入的直流电压升压并转换成第一电压和相位与第一电压的相位相反的第二电压，引起第一电压和第二电压之间的相位延迟，产生保护电平信号，将保护电平信号与基准电压作比较并产生检测信号，且根据比较的结果维持或停止供给输入信号，其中，保护电平信号是反相的第一电压与第二电压的叠加；灯部分，响应第一电压和第二电压在显示面板部分上照射光，其中，除了所述相位延迟之外，逆变器中的断路导致发生另一相位延迟，使得保护电平信号的最大值大于基准电压。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，将更详细地理解本发明的示例性实施例，本发明的示例性实施例示出在附图中。然而，可以以许多不同的形式实施本发明，且本发明不应该被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。
图1是根据本发明示例性实施例的LCD装置的框图；
图2是图1中的逆变器的示例性实施例的电路图；
图3A、图3B和图3C是示出图2中的逆变器的操作的曲线图；
图4是根据本发明示例性实施例的图1中的逆变器的电路图。
具体实施方式
图1是根据本发明示例性实施例的LCD装置的框图。参照图1，LCD装置100包括显示面板部分110、DC(直流)-DC(直流)电压转换部分120、DC(直流)-AC(交流)逆变器130和灯部分140。
显示面板部分110包括数据驱动器114、栅极驱动器116和LCD面板112。数据驱动器114利用来自DC-DC电压转换部分120的伽玛电压VGMA向LCD面板112供给与数据灰度级对应的灰度级显示电压。栅极驱动器116分别将栅极导通电压VON和栅极截止电压VOFF从DC-DC电压转换部分120供给到LCD面板112。
LCD面板112响应来自栅极驱动器116的栅极导通电压VON和栅极截止电压VOFF向液晶单元(liquid cell)供给来自数据驱动器114的灰度级显示电压和来自DC-DC电压转换部分120的共电压VCOM。
DC-DC电压转换部分120包括DC-DC转换器122、共电压发生器124和伽玛电压发生器126。DC-DC转换器122转换外部供给的DC电压VIN的电平，并将其供给到共电压发生器124和伽玛电压发生器126。共电压发生器124利用来自DC-DC转换器122的DC电压产生共电压VCOM，并将其供给到显示面板部分110。伽玛电压发生器126利用来自DC-DC转换器122的DC电压产生伽玛电压VGMA，并将其供给到显示面板部分110。
DC-AC逆变器130将外部供给的DC电压VIN转换成交流电压，利用变压器将其升压至高电平电压，并将其供给到灯部分140，以驱动灯部分140。
灯部分140响应来自DC-AC逆变器130的电压来调节输出光的量，并向LCD面板112的后表面照射输出的光。
图2是图1中示出的逆变器的示例性实施例的电路图。参照图2，逆变器130包括驱动器131、驱动控制器132、变压器134、保护电平信号发生器138和电弧状态检测器136。
驱动器131响应从驱动控制器132供给的控制信号CNTL维持或停止向变压器134供给已经被转换成交流电压之后的外部供给的电压VIN。驱动器131可包括任何公知的DC-AC逆变器电路(未示出)。
驱动控制器132响应从电弧状态检测器136供给的检测信号DET产生控制信号CNTL，以控制驱动器131。驱动器131包括逆变器(未示出)和开关装置(未示出)，所述开关装置用于在控制信号CNTL的控制下向变压器134传输或不传输外部供给的电压VIN，其中，响应馈送到驱动控制器132的检测信号DET来产生控制信号CNTL。开关装置可包括晶体管(未示出)。驱动器131的晶体管(未示出)可包括用于接收控制信号CNTL的控制端、用于接收外部供给的电压信号VIN的输入端以及连接到变压器134的初级绕组L11的输出端。
变压器134包括初级绕组L11与次级绕组L21和L22。变压器134按照初级绕组L11与次级绕组L21和L22之比将来自驱动器131的变压器驱动电压升压，并将升压后的电压供给到灯部分140。在示例性实施例中，变压器134包括一个初级绕组l11与两个次级绕组L21和L22，但是变压器不限于此。
次级绕组L21和L22的输出端CH1、CH2、CH3和CH4分别连接到灯141、142、143和144。灯141、142、143和144的没有连接到变压器134的另一端共同接地。
次级绕组L21的输出端CH1和CH2分别向灯141和142供给第一交流(AC)电压和第二交流(AC)电压，其中，第一交流电压的相位与第二交流电压的相位相反。次级绕组L22的输出端CH3和CH4分别向灯143和144供给第一交流电压和第二交流电压，其中，第一交流电压的相位与第二交流电压的相位相反。来自输出端CH1的第一交流电压的相位与来自输出端CH3的第一交流电压的相位相同，来自输出端CH2的第二交流电压的相位与来自输出端CH4的第二交流电压的相位相同。
位于灯部分140与变压器134的输出端CH1、CH2、CH3和CH4之间的保护电平信号发生器138产生多个保护电平信号PL1和PL2，并将它们供给到电弧状态检测器136，其中，多个保护电平信号PL1和PL2指示在变压器134中发生电弧。
保护电平信号发生器138包括多个保护电平信号发生单元138a和138b。例如，保护电平信号发生单元138a包括第一电容器C11、第二电容器C12、第三电容器C13和延迟线L1。
第一电容器C11的一端连接到输出端CH1，第二电容器C12的一端连接到输出端CH2。第三电容器C13的一端连接到第二电容器C12的另一端，第三电容器C13的另一端接地。连接第二电容器C12和第三电容器C13的节点作为用于保护电平信号发生单元138a的检测点A来操作。从节点A取得第一保护电平信号PL1。
延迟线L1将检测点A连接到第一电容器C11的另一端。延迟线L1引起来自输出端CH1的输出电压的相位延迟。例如，可通过按照Z字型方式对延迟线进行布线以延长延迟线L1，来增大延迟线L1的电阻，从而发生所述相位延迟。
可执行所述相位延迟，以使得叠加波(summed wave)的幅值的最大值小于电弧状态检测器136的基准电压VREF。通过将从输出端CH1和CH2施加到检测点A的第一电压和第二电压的幅值相加，来产生所述叠加波。
保护电平信号发生单元138b包括第一电容器C21、第二电容器C22、第三电容器C23和延迟线L2。保护电平信号发生单元138b的构造与保护电平信号发生单元138a的构造相同，因此，将省略详细描述。从位于第二电容器C22和第三电容器C23的连接处的节点B取得第二保护电平信号PL2。
电弧状态检测器136将基准电压VREF与来自保护电平信号发生器138的保护电平信号PL1和PL2作比较，并产生用于指示电弧的发生的检测信号DET。
电弧状态检测器136包括保护电平信号接收器136b、基准电压发生器136a和比较器CMP。保护电平信号接收器136b对来自保护电平信号发生器138的保护电平信号PL1和PL2进行流整，对整流后的保护电平信号PL1和PL2执行OR运算，并将OR运算的结果供给到比较器CMP的非反相端(+)。
保护电平信号接收器136b包括第一二极管D1和D3以及第二二极管D2和D4，其中，第一二极管D1位于比较器CMP的非反相端与保护电平信号输入端136c之间，第一二极管D3位于比较器CMP的非反相端与保护电平信号输入端136d之间，第二二极管D2位于接地端与保护电平信号输入端136c之间，第二二极管D4位于接地端与保护电平信号输入端136d之间。
基准电压发生器136a将基准电压VREF供给到比较器CMP的反相端(-)。基准电压发生器136a包括串联连接在电源(未示出)的输入端和接地端之间的多个电阻器R1至R2。基准电压发生器136a拆分(split)来自电源(未示出)的电压VCC，以产生基准电压VREF。可通过调节电阻器R1和R2的值来选择基准电压VREF。
比较器CMP将基准电压VREF与保护电平信号PL1和PL2作比较，并产生检测信号DET。例如，当保护电平信号PL1和PL2中的一个大于基准电压VREF时，比较器CMP启动检测信号DET，并将其供给到驱动控制器132。
当保护电平信号PL1和PL2都小于基准电压VREF时，比较器CMP使检测信号DET无效，并将其供给到驱动控制器132。启动检测信号DET表示发生电弧，使检测信号DET无效表示没有发生电弧。
图3A、图3B和图3C是用于示出图2中的逆变器130的操作的波形。图3A示出了从次级绕组输出的电压的波形，图3B示出了通过延迟线供给到检测点的电压的波形，图3C示出了在电弧的发生过程中供给到检测点的电压的波形。
参照图2和图3A，次级绕组L21的输出端CH1和CH2分别输出第一电压和第二电压，其中，第一电压的相位与第二电压的相位正好相反。第一电压与第二电压成抵消(trade-off)关系，因此，第一电压和第二电压的叠加波SUM0的幅值变为“0”。
参照图2和图3B，由于延迟线L1，使得输出端CH1的第一电压相对于被供给到检测点A的输出端CH2的第二电压延迟指定的距离D1。第一电压与第二电压的叠加获得具有指定的幅值的叠加波SUM1。叠加波SUM1作为保护电平信号PL1被输入到电弧状态检测器136。叠加波SUM1的最大值可以小于电弧状态检测器136中使用的基准电压VREF的最大值。
参照图2和图3C，当由逆变器130中的断路产生电弧时，来自输出端CH1的第一电压可相对于输出端CH2的第二电压进一步延迟指定的距离D2。因此，第一电压和第二电压的叠加波SUM2的幅值变得大于叠加波SUM1的幅值。叠加波SUM2作为保护电平信号PL1被输入到电弧状态检测器136。叠加波SUM2的最大值可以大于电弧状态检测器136中使用的基准电压VREF的最大值。
分别输出反相的第一电压和第二电压的次级绕组L21的输出端CH1和CH2通过延迟线L1彼此连接，使得来自输出端CH1的第一电压可相对于来自输出端CH2的第二电压延迟，且延迟的第一电压可由于逆变器130中的断路而相对于第二电压进一步延迟。
当第一电压仅通过延迟线L1相对于第二电压延迟时，作为第一电压和第二电压的叠加的叠加波SUM1的最大值小于基准电压VREF，但是当通过延迟线L1延迟的第一电压由于电弧的发生而进一步延迟时，作为第一电压和第二电压的叠加的叠加波SUM2的最大值大于基准电压VREF。因此，逆变器130可通过将基准电压VREF与保护电平信号PL1和PL2作比较来检测是否已经发生电弧。
图4是根据本发明另一示例性实施例的例如用在图1的***中的逆变器的电路图。参照图4，DC-AC逆变器130′包括变压器部分134′、与变压器部分134′对应的保护电平信号发生器138′、驱动器131′、驱动控制器132′和电弧状态检测器136′。驱动器131′接收输入电压VIN(未示出)并将其逆变成交流电压。
变压器部分134′包括两个变压器TRANS1和TRANS2。第一变压器TRANS1包括初级绕组L11与次级绕组L21和L22，第二变压器TRANS2包括初级绕组L12与次级绕组L23和L24。
次级绕组L21、L22、L23和L24的输出端CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6、CH7和CH8分别连接到灯部分140′的灯141、142、143、144、145、146、147和148。
次级绕组L21的输出端CH1和CH2分别向对应的灯141和142供给第一交流(AC)电压和第二交流(AC)电压，次级绕组L22的输出端CH3和CH4分别向对应的灯143和144供给第一交流电压和第二交流电压，次级绕组L23的输出端CH5和CH6分别向对应的灯145和146供给第一交流电压和第二交流电压，次级绕组L24的输出端CH7和CH8分别向对应的灯147和148供给第一交流电压和第二交流电压，其中，第一交流电压的相位与第二交流电压的相位相反。
来自输出端CH1、CH3、CH5和CH7的第一电压的相位彼此相同，来自输出端CH2、CH4、CH6和CH8的第二电压的相位也彼此相同。
保护电平信号发生器138′包括四个保护电平信号发生单元。第一保护电平信号发生单元包括电容器C11、电容器C12、电容器C13和延迟线L1。电容器C11和电容器C12通过延迟线L1彼此连接。第二保护电平信号发生单元包括电容器C21、电容器C22、电容器C23和延迟线L2。电容器C21和电容器C22通过延迟线L2彼此连接。第三保护电平信号发生单元包括电容器C31、电容器C32、电容器C33和延迟线L3。电容器C31和电容器C32通过延迟线L3彼此连接。第四保护电平信号发生单元包括电容器C41、电容器C42、电容器C43和延迟线L4。电容器C41和电容器C42通过延迟线L4彼此连接。这四个保护电平信号发生单元提供可从节点A、B、C和D取得并被馈送到电弧状态检测器136′的保护电平信号(未示出)。
在示例性实施例中，逆变器130′包括两个变压器TRANS1和TRANS2。逆变器130′的保护电平信号发生单元包括用于将变压器TRANS1的输出端(例如，CH1)与变压器TRANS2的输出端(例如，CH6)连接的延迟线(例如，L1)。变压器TRANS1的输出端(例如，CH1)输出第一电压，变压器TRANS2的输出端(例如，CH6)输出第二电压，其中，第一电压的相位与第二电压的相位相反。可根据两个输出端之间的距离(即，长度)来调整延迟时间。可从第一节点A取得第一保护电平信号(未示出)，并可将第一保护电平信号馈送至电弧状态检测器136′。
本领域普通技术人员可以容易地理解逆变器130′的其它构造和操作，因此，将省略详细描述。
虽然在示例性实施例中，逆变器130′中包括两个变压器TRANS1和TRANS2，但是变压器的数目不限于此，可以使用三个或多于三个的变压器。
根据本发明示例性实施例的背光逆变器可通过引起来自变压器的两个反相电压之间的相差来检测电弧的发生，因此，可防止逆变器受到损坏。
虽然这里已经参照附图描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，本发明不限于这些示例性实施例，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域普通技术人员可以对本发明的示例性实施例做出各种其它变化和修改。所有这些变化和修改意图被包括在由权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1、一种背光逆变器，包括：
变压器，按照变压器的初级绕组与次级绕组之比将输入电压升压，并输出第一电压和第二电压；
保护电平信号发生器，引起第一电压和第二电压之间的预定的相位延迟，并产生保护电平信号，保护电平信号是第一电压与第二电压的叠加；
电弧状态检测器，将保护电平信号与基准电压作比较，并产生检测信号；
驱动控制器，响应检测信号维持或停止向变压器供给输入电压，其中，
除了所述相位延迟之外，当变压器中的断路引起另一相位延迟时，保护电平信号的最大值大于基准电压。
2、如权利要求1所述的背光逆变器，其中，第一电压的相位与第二电压的相位相反。
3、如权利要求2所述的背光逆变器，其中，保护电平信号发生器包括：
第一电容器，接收第一电压；
第二电容器，接收第二电压；
第三电容器，连接在第二电容器和接地端之间，以形成输出保护电平信号的检测点；
延迟线，连接在第一电容器和第二电容器之间，以引起第一电压和第二电压之间的相位延迟。
4、如权利要求3所述的背光逆变器，其中，按照Z字型方式对延迟线进行布线，从而调节延迟线的长度。
5、如权利要求2所述的背光逆变器，其中，电弧状态检测器包括：
基准电压发生器，从电源电压产生所述基准电压；
比较器，响应于将基准电压与保护电平信号作比较的结果来产生检测信号。
6、如权利要求5所述的背光逆变器，其中，当保护电平信号大于基准电压时，比较器启动检测信号；当保护电平信号小于基准电压时，比较器使检测信号无效。
7、如权利要求5所述的背光逆变器，其中，电弧状态检测器还包括保护电平信号接收器，保护电平信号接收器对保护电平信号进行整流，并将整流后的保护电平信号供给到比较器。
8、一种液晶显示装置，包括：
电压转换部分，从输入的直流电压产生共电压、伽玛电压、栅极导通电压和栅极截止电压；
显示面板部分，利用共电压、伽玛电压、栅极导通电压和栅极截止电压显示数据；
逆变器，将输入的直流电压升压并转换成第一交流电压和第二交流电压，引起第一交流电压和第二交流电压之间的预定的相位延迟，产生保护电平信号，将保护电平信号与基准电压作比较并产生检测信号，且根据比较的结果维持或停止向逆变器输入直流电压，其中，保护电平信号是第一交流电压和第二交流电压的叠加；
灯部分，响应第一交流电压和第二交流电压将光照射在显示面板部分上，其中，
除了所述预定的相位延迟之外，当逆变器中的断路导致发生另一相位延迟时，保护电平信号的最大值大于基准电压，且停止向逆变器输入所述直流电压。
9、如权利要求8所述的液晶显示装置，其中，第一交流电压的相位与第二交流电压的相位相反。
10、如权利要求8所述的液晶显示装置，其中，逆变器包括：
变压器，按照变压器的初级绕组与次级绕组之比将转换后的输入的直流电压升压，并输出第一交流电压和第二交流电压；
保护电平信号发生器，引起第一交流电压和第二交流电压之间的相位延迟，并产生保护电平信号，保护电平信号是第一交流电压与反相的第二交流电压的叠加；
电弧状态检测器，将保护电平信号与基准电压作比较，并产生检测信号；
驱动控制器，响应检测信号控制、维持或停止向变压器供给转换后的输入电压。
11、如权利要求10所述的液晶显示装置，其中，保护电平信号发生器包括：
第一电容器，接收第一交流电压；
第二电容器，接收第二交流电压；
第三电容器，连接在第二电容器和接地端之间，以形成输出保护电平信号的检测点；
延迟线，连接在第一电容器和第二电容器之间，以引起第一交流电压和第二交流电压之间的相位延迟。
12、如权利要求11所述的液晶显示装置，其中，按照Z字型方式对延迟线进行布线，从而调节延迟线的长度。
13、一种驱动背光逆变器的方法，包括：
通过变压器按照初级绕组与次级绕组之比将输入电压升压至第一电压和第二电压；
通过由延迟线引起第一电压与第二电压之间的相位延迟，并将相位延迟的第一电压与第二电压叠加，来产生保护电平信号；
通过将保护电平信号与基准电压作比较来产生检测信号；
响应检测信号维持或停止向变压器供给所述输入电压。
14、如权利要求13所述的方法，其中，产生保护电平信号的步骤包括：由变压器中的断路引起另一相位延迟，使得保护电平信号的最大值大于基准电压。
15、如权利要求14所述的方法，其中，产生保护电平信号的步骤包括：通过按照Z字型方式对延迟线进行布线以调节延迟线的长度，来引起所述由延迟线引起的相位延迟。
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