具体实施方式
现在将参照其中示出各种实施例的附图更全面地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当被解读为限于这里阐述的实施例。相反,提供这些实施例是为了使得本公开彻底和完整,并向本领域技术人员全面传达本发明的范围。全文中类似的引用数字指代类似的元件。
可以理解,当一个元件被称为位于另一元件“之上”时,它可以直接位于另一元件之上,或者在它们之间可以存在居间的元件。相反,当一个元件被称为直接位于另一元件之上时,则不存在居间的元件。如这里所用,术语“和/或”包括一个或更多个列出的关联条目的任意和所有组合。
可以理解,尽管术语第一、第二、第三等可以在这里被用来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分,这些元件、组件、区域、层和/或部分不应限于这些术语。这些术语仅用来区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分。因此,下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分,而不偏离本发明的教示。
这里使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的,而不是要限制本发明。如这里所用,除非上下文清楚地指示外,单数形式“一个”和“该”旨在同时包含复数形式。还可以理解,在说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,表示所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或增加。
另外,表示关系的术语,诸如“在...下面”或“下面”和“在...上面”或“上面”可以在这里被用来描述附图中示出的一个元件与另一元件的关系。可以理解,表示关系的术语旨在包含除了图中描述的方向以外的设备的不同方向。例如,如果其中一个图中的设备被翻转过来,则被描述为在另一元件“下面”的元件将位于另一元件的“上面”。因此,示例性术语“在...下面”依靠该图的具体取向,可以包含“在上面”和“在下面”两个方向。类似地,如果其中一个图中的设备被翻转过来,被描述为在另一元件“下方”或“之下”的元件将位于另一元件的“上方”。因此,示例性术语“下面”或“之下”可以包含上和下两个方向。
除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属领域的一般技术人员通常所理解的相同含义。还应该理解例如在通常使用的字典中定义的那些术语,将被理解为具有和在相关领域的上下文中和本公开中的含义一致的含义,且不应以理想化或过于形式的意义来理解,除非这里明确这样定义。
这里参考作为理想化实施例的示意说明的横截面图来描述示例性实施例。这样,可以预期由于例如制造技术和/或公差而产生的图示形状上的变化。因此,这里描述的实施例不应被解读为限于这里描述的区域的特定形状,而将包含例如制造所引起的形状的偏差。例如,被描述或示出为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性的特征。另外,示出的尖锐的角度可以被倒成圆角。因此,图中描述的区域本质上是示例性的,并且其形状不是要描述区域的精确形状,且也不是要限制本发明权利要求的范围。
这里所示的全部方法能够以合适的顺序执行,除非在这另外指示或在上下文上明显矛盾。任何或全部示例或示范性语言(如“诸如”)的使用仅意图更好地说明本发明而非对本发明的范围施加限制,除非另外声明。在说明书中的语言不应该解读为指示任何非主张的元件对本发明的实践而言如这里所用的一样必要。
下文中,将参考附图更详细地描述本发明的示范实施例。
图1是根据本发明的背光组件的示范实施例的框图,而图2是图1的背光组件的电流检测电路的示范实施例的电路图。
参考图1和2,背光组件100包括光源单元110、升压电路120、驱动电路130和电流检测电路140。
光源单元110包括彼此并联连接的多个光源串S1~Sn,并且每个光源串具有彼此串联连接的多个发光二极管(“LED”)111,其中n是等于或大于2的自然数。替换的示范实施例可以包括其中每个光源串S1~Sn可以仅包括一个LED 111的配置。
升压电路120包括直流到直流(“DC-DC”)转换器以将输入电压(例如,大约12伏特(V))Vin升压到驱动电压Vout并且输出驱动电压Vout。驱动电压被用来驱动光源单元110的光源串S1~Sn并且具有大约20V到大约35V的电压电平。
更具体地,如图2所示,升压电路120可以包括线圈L1、二极管Di1、电容器C1和晶体管TR1。晶体管TR1具有连接到驱动电路130的控制端以从驱动电路130接收开关信号SW1。因此,升压电路120可以响应于开关信号SW1调整驱动电压Vout的电压电平。
升压电路120具有共同连接到光源串S1~Sn的输入端的输出端,从而光源串S1~Sn的每个可以接收驱动电压Vout。
驱动电路130可以集成在芯片组中并且包括共同连接到光源串S1~Sn的输出端的沟道CH。驱动电路130经过沟道CH从光源单元110接收反馈电压Vf。另外,在一个示范实施例中,电阻Rc可以连接在沟道CH和接地端之间。
驱动电路130根据反馈电压Vf的电压电平来控制开关信号SW1。更具体地,当反馈电压Vf大于预定的基准电压时,驱动电路130减少开关信号SW1的占空比。相反,当反馈电压Vf小于基准电压时,驱动电路130增加开关信号SW1的占空比。如上提及的,由于根据反馈电压Vf的幅度来调整开关信号SW1的占空比,故可以根据反馈电压Vf的电平控制从升压电路120输出的驱动电压Vout的电压电平。因此,光源单元110可以以恒定的亮度从中输出光。
虽然未在图1和2中示出,驱动电路130可以接收脉宽调制(“PWM”)调光信号。PWM调光信号用来控制每个光源串S1~Sn的占空比。因此,驱动电路130可以根据PWM调光信号控制光源单元110的亮度。
电流检测电路140包括开关电路141和多个电阻器R1~Rn。开关电路141连接到光源串S1~Sn的输出端并且经过输出端接收电流。同样,开关电路141连接到驱动电路130的使能端EN。因此,当通过输出端提供的至少一路电流大于预定的基准电流时,开关电路141可以禁止驱动电路130。
如图2所示,开关电路141包括多个开关器件T1~Tn。每个开关器件T1~Tn具有连接到在光源串S1~Sn中的对应光源串的输出端的第一电极、连接到接地端的第二电极、以及连接到驱动电路130的使能端EN的第三电极。作为示例,在一个示范实施例中,每个开关器件T1~Tn可以是场效应晶体管(“FET”)。
开关器件T1~Tn的第三电极共同连接到驱动电路130的使能端EN。使能端EN施加有经由图2所示的电压输入端的使能电压VEN。
因此,当开关器件T1~Tn的至少一个被导通时,输入使能电压VEN被施加到接地端,因此接地电压而非使能电压VEN被施加到使能端EN,从而禁止驱动电路130。
另一方面,电阻器R1~Rn分别被连接到开关器件T1~Tn。具体地,电阻器R1~Rn的每个连接在开关器件T1~Tn中的对应开关器件的第一电极和驱动电路130的沟道CH之间。
每个电阻器R1~Rn可以具有依靠于每个开关器件T1~Tn的门限电压的尺寸。也即,每个电阻器R1~Rn可以具有在对应光源串S1~Sn处于正常操作状态时使得对应开关器件维持在截止状态的尺寸。换句话说,当光源串处于正常操作状态时,例如,其中不存在电气短路时,电阻器R1~Rn的对应电阻被适当取定尺寸从而对应开关器件维持在截止状态,并且如果全部光源串S1~Sn处于正常操作状态,则使能电压VEN被施加到驱动电路130的使能端EN。
另外,如果电阻器R1~Rn分别连接到光源串S1~Sn的输出端,则在光源串S1~Sn之间的电压偏差会减少,即,施加到多个光源串S1~Sn的电压将更均匀地分布于多个光源串S1~Sn上。随着每个电阻器R1~Rn的尺寸增加该电压偏差减少,但是每个电阻器R1~Rn的尺寸依靠于对应开关器件T1~Tn的门限电压。因此,每个电阻器R1~Rn的尺寸可以考虑到门限电压和电压偏差来调整,例如,每个电阻器R1~Rn的尺寸可以选择为最小化该电压偏差同时维持施加到开关器件T1~Tn的电压在门限电压以下。
图3是图2所示电流检测电路的示范实施例的输入/输出电压的时序图。
参考图2和3,在光源串S1~Sn的输出端的电势被分别称为第一电压到第n电压V1~Vn,并且如果全部光源串S1~Sn处于正常操作模式(如,不存在电气短路或电弧电流等),则第一到第n电压V1到Vn可以具有正常电压电平Vnormal。
例如,当包括在光源串S1~Sn中的第二光源串S2中的LED 111中的至少一个LED被短路时,例如,由于短路的LED 111的电阻的损耗引起第二光源串S2的驱动电流增加。在该情况中,由于增加的驱动电流和在电阻器R1~Rn中的第二电阻器R2而使得在第一到第n电压V1~Vn中的第二电压V2增加到比正常电平Vnormal高的电压电平Vshort,该第二电阻器R2连接到第二光源串S2的输出端。更具体地,当短路发生时,第二电压V2增加到等于或大于开关器件T1~Tn的门限电压的电压电平,特别是等于或大于开关器件T2的门限电压。
因此,在开关器件T1~Tn中的第二开关器件T2通过增加的第二电压V2而导通。通过导通的第二开关器件T2使能电压VEN被放电并且地电压VGND被施加到驱动电路130的使能端EN。因此,当短路发生时,驱动电路130可以转换成禁止状态。
虽然未在图中示出,在光源串S1~Sn中的一个开路的情况下,即,经过光源串的电路径被切断,没有开路的剩余光源串的驱动电流增加。因此,增加的驱动电流增加在剩余光源串的输出端和电阻器R1~Rn之间的节点的电势。结果,通过增加的电势使得连接到剩余光源串的节点的开关器件导通,由此禁止驱动电路130。
结果,电流检测电路140可以检测在光源串S1~Sn中的电气短路或开路状况,由此禁止驱动电路130。
图4是根据本发明的背光组件的另一示范实施例的电路图。在图4,相同参考数字表示和图2所示的相同或相似的组件,下文中将省去其任何详细的重复说明。
参考图4,背光组件160包括光源110、升压电路120、驱动电路130、电流检测电路145和过电压检测电路150。
过电压检测电路150包括第一电阻器Ra和第二电阻器Rb,它们彼此串联连接于升压电路120的输出端和接地端之间。过电压检测电路150提供在第一和第二电阻器Ra和Rb之间的连接节点Na的电势,且连接节点Na连接到驱动电路130。驱动电路130具有与连接节点Na连接的保护端OVP以在连接节点Na的电势等于或大于预定的基准电势时执行自我保护操作。
电流检测电路145包括具有分别连接到光源串S1~Sn的输出端的多个二极管D1~Dn的开关电路142。具体地,每个二极管D1~Dn具有连接到光源串S1~Sn的对应光源串的输出端的阳极和连接到连接节点Na的阴极。另外,二极管D1~Dn的阴极共同连接到保护端OVP。因此,如果二极管D1~Dn的至少一个被导通,则电压施加到保护端OVP并且可以执行驱动电路130的保护操作。
电流检测电路145还包括多个电阻器R1~Rn,分别连接到二极管D1~Dn和光源串S1~Sn。每个电阻器R1~Rn连接在二极管D1~Dn的对应二极管的阳极和驱动电路130的沟道CH之间。
在本发明示范实施例中,每个光源串S1~Sn及其对应的电阻器R1~Rn的组合电阻小于第一和第二电阻器Ra和Rb的电阻。因此,在光源串S1~Sn操作在正常的操作状态的同时流过光源串S1~Sn的驱动电流不会引入保护端OVP。
二极管D1~Dn可以防止来自过电压检测电路150的电流被引入光源串S1~Sn。
如果光源串S1~Sn中的一个被短路,则流过短路的光源串的驱动电流增加。因此,连接到短路的光源串的输出端的二极管被导通,即,显著的电流流经二极管,从而施加到驱动电路130的保护端OVP的电压增加。因此,当经过保护端OVP接收的电压大于基准电压时,驱动电路130执行保护操作。
相反,如果光源串S1~Sn中的一个被开路,则流过没有被开路的剩余光源串的驱动电流增加。在这种情况下,连接到剩余光源串的输出端的二极管被导通,从而施加到驱动电路130的保护端OVP的电压增加并且由此驱动电路130执行保护操作。
因此,电流检测电路145可以检测光源串S1~Sn中的短路或开路,由此根据检测的结果截止该驱动电路130。
图5是包括图1的背光组件的示范实施例的液晶显示器(“LCD”)的示范实施例的框图。在图5中,相同参考数字表示和图1所示的相同或相似的组件,下文中将省去其任何详细的重复说明。
参考图5,LCD 200包括LCD面板210、时序控制器220、栅极驱动器230、数据驱动器240、光源单元110、升压电路120、驱动电路130和电流检测电路140。
LCD面板210包括栅极线GL1~GLn、与栅极线GL1~GLn基本上垂直布置的数据线DL1~DLm、和多个像素。各像素分别安置在与栅极线GL1~GLn和数据线DL1~DLm关联的像素区域中。多个像素的每个具有基本相同的结构和功能,因此,为了方便解释,仅在图5中示出了一个像素。每个像素包括薄膜晶体管(“TFT”)Tr、液晶电容器CLC和存储电容器CST。TFT Tr具有连接到栅极线GL1~GLn的对应栅极线的栅电极、连接到数据线DL1~DLm的对应数据线的源电极、和与液晶电容器CLC和存储电容器CST并联连接的漏电极。
在本示范实施例中,时序控制器220接收图像数据信号RGB、水平同步信号H_SYNC、垂直同步信号V_SYNC、时钟信号MCLK和数据使能信号DE。时序控制器220将图像数据信号RGB的数据格式转换为适合于在时序控制器220和数据驱动器240之间的接口的数据格式,并输出转换的图像数据信号R’G’B’到数据驱动器240。另外,时序控制器220输出数据控制信号(诸如输出开始信号TP、水平开始信号STH和数据时钟信号HCLK)到数据驱动器240,并输出栅极控制信号(诸如垂直开始信号STV、栅极时钟信号CPV和输出使能信号OE)到栅极驱动器230。
栅极驱动器230接收栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff并且响应于从时序控制器220提供的栅极控制信号STV、CPV和OE而顺序输出具有栅极导通电压Von的栅极信号G1~Gn。栅极信号G1~Gn被顺序施加到LCD面板210的栅极线GL1~GLn以顺序地扫描栅极线GL1~GLn。虽然未在图5中示出,LCD 200的示范实施例还可以包括调整器,用于将输入电压转换为栅极导通电压Von或栅极截止电压Voff。在此类示范实施例中,调整器可以接收不同于施加到升压电路120的输入电压的电压。
数据驱动器240可以通过接收模拟数据电压AVDD来操作并且使用从伽马电压产生器(未示出)提供的伽马电压产生多个灰度级电压。数据驱动器240响应于从时序控制器220提供的数据控制信号TP、STH和HCLK从产生的灰度级电压中选择对应于图像数据信号R’G’B’的灰度级电压,并且将选择的灰度级电压施加于LCD面板210的数据线DL1~DLm以作为数据信号D1~Dn。
例如,如果栅极信号施加到从栅极线GL1~GLn中选择的对应的栅极线,则连接到选择的栅极线的TFT Tr响应于施加到选择的栅极线的栅极信号而被导通。因此,施加到连接到导通的TFT Tr的数据线的数据信号通过导通的TFT Tr对液晶电容器CLC和存储电容器CST充电。
利用控制所含的液晶分子的方向的电压对液晶电容器CLC充电,这样依次控制所含的液晶的透光率。当TFT Tr导通时存储电容器CST存储数据信号并且当TFT Tr截止时将存储的数据信号施加到液晶电容器CLC,从而液晶电容器CLC可以维持对其充电的电压。结果,LCD面板210可以通过改变多个像素的透光率来显示图像。
光源单元110布置在LCD面板210的后方并且响应于从升压电路120提供的驱动电压Vout向LCD面板210提供光。光源单元110向LCD面板210提供光从而多个像素可以改变经过其的光的透光率。虽然未在图5中示出,光源单元110可以布置为直接在LCD面板210下面或布置为在液晶显示面板210的边缘部分的下面或按各种其他方向布置。
光源单元110包括多个光源串S1~Sn,其经过沟道CH连接到驱动电路130。电流检测电路140提供在光源单元110和驱动电路130之间。如果光源串S1~Sn中的一个短路或开路,则电流检测电路140检测在光源串S1~Sn中的电流偏差并且根据检测的结果控制驱动电路130的操作。因此,采用具有单个沟道的驱动电路130的LCD 200可以有效地检测光源串S1~Sn的开路或短路状态。
本发明不应解读为局限于这里阐述的示范实施例。相反,提供这些示范实施例从而该公开将是彻底和完整的并且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。
尽管已经参考本发明的示范实施例具体地示出和描述本发明,但是本领域的普通技术人员将理解:在不背离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,这里可以在形式和细节上进行各种改变。