專利名稱：適用于顯示裝置背光模塊的可調(diào)亮度變電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置的領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)亮度變電電路，適用于顯示裝置的背光模塊。
背景技術(shù)：
液晶顯示(Liquid Crystal Display，以下簡(jiǎn)稱LCD)面板愈來愈被應(yīng)用在許多的電子裝置，例如筆記型計(jì)算機(jī)的顯示屏幕、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等信息產(chǎn)品，甚至航空儀器顯示系統(tǒng)都采用了LCD技術(shù)。這類產(chǎn)品通常會(huì)在不同明暗程度的環(huán)境中使用，為了讓顯示在LCD屏幕上的圖像擁有更佳的能見度，LCD顯示裝置需要一背光(backlight)源，也就是一位于LCD面板背面的光源。除了提供一背光源給LCD面板以外，還必須能夠調(diào)整背光的強(qiáng)弱以使LCD屏幕上的圖像在不同明暗程度的環(huán)境中依然清晰可見。
圖1為傳統(tǒng)的LCD背光模塊中所采用的燈管變流器(lampinverter)100。如圖所示，變流器100包括變壓電路、降壓式電源轉(zhuǎn)換電路及脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，以下簡(jiǎn)稱PWM)器。其中，變壓電路由變壓器T1的一次側(cè)線圈、晶體管Q2、晶體管Q3和相關(guān)電阻R3、R4所構(gòu)成，而電感L1、二極管D1以及晶體管Q1和相關(guān)電阻R1、R2則組成降壓式電源轉(zhuǎn)換電路(step-downbuck converter)，且直流電源輸入至降壓式電源轉(zhuǎn)換電路。變壓器T1一次側(cè)的兩端(第1、3腳)分別連接于晶體管Q2、晶體管Q3的集電極端，而其中央抽頭端則連接于電感L1，變壓器T1二次側(cè)的第4腳連接至螢光(fluorescent)燈管LP的一端，而二次側(cè)的第5腳則經(jīng)由一反饋電阻CR連接至螢光燈管LP的另一端。燈管LP的亮度可以通過調(diào)整降壓式電源轉(zhuǎn)換電路來控制。
近年來LCD顯示裝置的需求日益增加，且降低制造成本的壓力也隨之逐日遞增，雖然背光模塊中所采用的燈管變流器占整體LCD顯示裝置成本并不高，但圖1所示的傳統(tǒng)變流器100需用到電感L1、二極管D1以及晶體管Q1組成的降壓式電源轉(zhuǎn)換電路，對(duì)制造成本而言仍是一項(xiàng)負(fù)擔(dān)。并且，多數(shù)電子產(chǎn)品所使用的LCD面板兩側(cè)各用一支燈管作為背光源，由此，本發(fā)明提出一種可調(diào)亮度變電電路，可用一變壓器驅(qū)動(dòng)兩支燈管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于顯示裝置背光模塊的可調(diào)亮度變電電路，其可調(diào)亮度明暗比達(dá)(dimming ratio)100∶1。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可調(diào)亮度變電電路，能以最經(jīng)濟(jì)的方式驅(qū)動(dòng)兩支LCD背光模塊中的燈管。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種可調(diào)亮度變電電路，適用于顯示裝置背光模塊。根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)亮度變電電路包括一變壓器(transformer)、一切換驅(qū)動(dòng)裝置、一調(diào)制控制裝置、一脈沖串模式(burst mode)控制模塊以及一線性模式(linear mode)控制模塊。其中，變壓器具有一次側(cè)(primary)線圈及二次(secondary)側(cè)線圈，一次側(cè)線圈的中央抽頭(center tap)端接收一直流電源，用于該二次側(cè)線圈產(chǎn)生一交流輸出電壓并提供給顯示裝置背光模塊。切換驅(qū)動(dòng)裝置具有第一開關(guān)裝置連接至一次側(cè)線圈的一端及第二開關(guān)裝置連接至一次側(cè)線圈的另一端，第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置以一推挽(push-pull)方式使得變壓器將直流電源轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓。調(diào)制控制裝置提供第一調(diào)制信號(hào)及第二調(diào)制信號(hào)用以分別控制第一和第二開關(guān)裝置，而且，第一及第二調(diào)制信號(hào)具有第一工作周期(dutycycle)以輪流開啟和關(guān)閉第一和第二開關(guān)裝置。再者，脈沖串模式控制模塊提供一脈沖串信號(hào)至調(diào)制控制裝置以調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)，脈沖串信號(hào)具有一第二工作周期可以輸出和抑制第一及第二調(diào)制信號(hào)。線性模式控制模塊提供一直流調(diào)整電壓至調(diào)制控制裝置，使得調(diào)制控制裝置根據(jù)直流調(diào)整電壓以調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)之第一工作周期。此外，可調(diào)亮度變電電路還包括一啟動(dòng)頻率控制模塊，根據(jù)一啟動(dòng)信號(hào)改變調(diào)制控制裝置所提供的第一和第二調(diào)制信號(hào)的振蕩頻率，能夠在顯示裝置背光模塊開啟時(shí)，提升交流輸出電壓至一啟動(dòng)電壓值，然后在顯示裝置背光模塊點(diǎn)亮之后，調(diào)整調(diào)制控制裝置的第一和第二調(diào)制信號(hào)的振蕩頻率，使交流輸出電壓回復(fù)至正常工作電壓值。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易見，以下列舉一優(yōu)選實(shí)施例，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說明如下圖1是背光模塊中燈管所采用的傳統(tǒng)變電電路的電路示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明LCD背光模塊的可調(diào)亮度變電電路的簡(jiǎn)單示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電路示意圖；圖4a-4f是說明調(diào)制控制裝置內(nèi)部振蕩產(chǎn)生的三角波與輸出的調(diào)制信號(hào)波形示意圖；圖5a-5c是說明脈沖串模式控制模塊比較一三角波與一直流電壓所輸出的脈沖串信號(hào)波形示意圖；以及圖6a-6d是說明調(diào)制控制裝置通過脈沖串信號(hào)輸出和抑制施加于切換驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)制信號(hào)波形示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明LCD背光模塊的可調(diào)亮度變電電路200包括變壓器T10、切換驅(qū)動(dòng)裝置210、調(diào)制控制裝置220、脈沖串模式控制模塊230、線性模式控制模塊240以及啟動(dòng)頻率控制模塊250。直流電源VDC經(jīng)由一旁路電容C10施加于變壓器T10一次側(cè)線圈的中央抽頭(第2腳)，切換驅(qū)動(dòng)裝置210的第一開關(guān)裝置S10和第二開關(guān)裝置S20分別連接至變壓器T10一次側(cè)線圈的兩端(第1、3腳)，第一開關(guān)裝置S10和第二開關(guān)裝置S20以推挽方式輪流地開啟、關(guān)閉使得變壓器T10在二次側(cè)線圈將直流電源VDC轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓。變壓器T10二次側(cè)線圈的兩端(第4、5腳)分別驅(qū)動(dòng)燈管LP1、LP2且并聯(lián)一電容C20作為濾波電容。二極管D10、D20以及D30、D40作為L(zhǎng)P1、LP2上的電壓整流電路，以保護(hù)燈管不會(huì)被過大的輸出電壓損壞。反饋電路270則將接點(diǎn)F的信號(hào)反饋給調(diào)制控制裝置220。
調(diào)制控制裝置220提供第一調(diào)制信號(hào)222及第二調(diào)制信號(hào)224用以分別控制第一和第二開關(guān)裝置S10、S20，使第一和第二開關(guān)裝置以推挽方式輪流開啟和關(guān)閉。調(diào)制控制裝置220以PWM控制電路為最佳，且第一和第二開關(guān)裝置S10、S20可以是任何的開關(guān)裝置，例如晶體管。由于變壓器T10在二次側(cè)線圈所產(chǎn)生的交流輸出電壓大小與一次側(cè)線圈的直流電源VDC施加時(shí)間的長(zhǎng)短與頻率約成正比，舉例來說，控制第一和第二開關(guān)裝置S10、S20的第一和第二調(diào)制信號(hào)222、224頻率愈高產(chǎn)生的交流輸出電壓愈大，而以80％工作周期的第一和第二調(diào)制信號(hào)222、224控制第一和第二開關(guān)裝置S10、S20所產(chǎn)生的交流輸出電壓，將大于30％工作周期的第一和第二調(diào)制信號(hào)222、224控制第一和第二開關(guān)裝置S10、S20所產(chǎn)生的交流輸出電壓。
脈沖串模式控制模塊230提供一脈沖串信號(hào)232至PWM控制電路220以調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224，脈沖串信號(hào)232為一周期性的脈沖，可以輸出和抑制第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224。線性模式控制模塊240則提供一直流調(diào)整電壓242至PWM控制電路220，PWM控制電路220可以根據(jù)直流調(diào)整電壓242以調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224的工作周期。
此外，由于點(diǎn)亮燈管需要較高的啟動(dòng)電壓，可調(diào)亮度變電電路200還包括一啟動(dòng)頻率控制模塊250，接收由光感測(cè)電路260所提供的啟動(dòng)信號(hào)262。在顯示裝置背光模塊開啟時(shí)，由于光感測(cè)電路260感測(cè)不到足夠之亮度，因此發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)262，而啟動(dòng)頻率控制模塊250根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)262，提高PWM控制電路220所提供的第一和第二調(diào)制信號(hào)222、224的頻率，結(jié)果提升交流輸出電壓至一啟動(dòng)電壓值以點(diǎn)亮燈管LP1、LP2。然后，在顯示裝置背光模塊點(diǎn)亮之后，光感測(cè)電路260收到啟動(dòng)信號(hào)262，而啟動(dòng)頻率控制模塊250調(diào)整第一和第二調(diào)制信號(hào)222、224的頻率，使交流輸出電壓回復(fù)至正常工作電壓值。
參考圖3并結(jié)合圖4a-4d、圖5a-5c和圖6a-6d以進(jìn)一步說明本發(fā)明的可調(diào)亮度變電電路200。PWM控制電路220包括PWM產(chǎn)生電路226以及驅(qū)動(dòng)晶體管Q10、Q20與相關(guān)電阻R10、R20，驅(qū)動(dòng)晶體管Q10、Q20的基極分別接到PWM產(chǎn)生電路226的輸出端322、324，驅(qū)動(dòng)晶體管Q10、Q20的發(fā)射極則輸出第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224以分別控制第一和第二開關(guān)裝置S10、S20。如圖3優(yōu)選實(shí)施例所示，PWM產(chǎn)生電路226接收由電阻R30-R38、電容C30-C34構(gòu)成的反饋電路270所提供的反饋信號(hào)，來調(diào)整輸出端322、324上的脈沖信號(hào)。由于PWM控制電路220為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，在此將不再贅述其詳細(xì)原理。
線性模式控制模塊240所提供的直流調(diào)整電壓242可以如圖3所示由電阻R40與可變電阻VR分壓供應(yīng)電源Vcc來產(chǎn)生。參考第4a圖，PWM產(chǎn)生電路226比較內(nèi)部產(chǎn)生的三角波400與直流調(diào)整電壓242的位準(zhǔn)410的結(jié)果，在驅(qū)動(dòng)晶體管Q10的基極產(chǎn)生一脈沖420(還在驅(qū)動(dòng)晶體管Q20的基極產(chǎn)生另一脈沖)，如圖4b所示，脈沖420即為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(Pulse-Width Modulation，PWM)，脈沖420的工作周期隨直流調(diào)整電壓242的位準(zhǔn)而變化。圖4c、4d中的脈沖430、440則用以舉例說明分別產(chǎn)生在驅(qū)動(dòng)晶體管Q10、Q20發(fā)射極上具有40％工作周期的第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224，而圖4e、4f中的脈沖430’、440’則用來說明具有10％工作周期的第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224。使用者希望調(diào)整LCD背光模塊的亮度時(shí)，能夠調(diào)整可變電阻VR便可改變直流調(diào)整電壓242，進(jìn)而線性地調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224的工作周期。在本實(shí)施例中，第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224的頻率范圍在40KHz-60KHz之間。
圖4a中，PWM產(chǎn)生電路226內(nèi)部所產(chǎn)生三角波400的頻率可由PWM產(chǎn)生電路226外接的電阻值、電容值決定。因此，如圖3優(yōu)選實(shí)施例所示，啟動(dòng)頻率控制模塊250可由開關(guān)裝置S50、電容C50以及電阻R50、R52所構(gòu)成，由于燈管啟動(dòng)時(shí)需要較高的啟動(dòng)電壓，所以需要提高PWM的啟動(dòng)頻率，所以當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)262發(fā)出時(shí)，關(guān)上開關(guān)裝置S50造成電阻R50與電阻R52并聯(lián)，降低了PWM產(chǎn)生電路226外接的電阻值，結(jié)果提高PWM產(chǎn)生電路226內(nèi)部所產(chǎn)生三角波410的頻率，也由此提高了第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224的頻率。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)262收到時(shí)，打開開關(guān)裝置S50，使得PWM產(chǎn)生電路226外接的電阻值、電容值回復(fù)正常，由此調(diào)整第一及第二調(diào)制信號(hào)222、224回到正常頻率。
脈沖串模式控制模塊230可以包括一比較器330，參考圖5a，脈沖串模式控制模塊230根據(jù)比較器330的兩個(gè)輸入端332、334上的三角波500與直流輸入電壓位準(zhǔn)510而產(chǎn)生脈沖串信號(hào)232，如第5b圖所示脈沖串信號(hào)232的波形520，其工作周期隨直流位準(zhǔn)510而變化，圖5c中的波形530則用以舉例說明具有50％工作周期的脈沖串信號(hào)232。使用者可以改變比較器330的兩個(gè)輸入端332、334上的三角波頻率或直流輸入電壓位準(zhǔn)，以調(diào)整LCD背光模塊的亮度。圖6a說明PWM產(chǎn)生電路226通過脈沖串信號(hào)232輸出和抑制施加于切換驅(qū)動(dòng)裝置210的調(diào)制信號(hào)波形示意圖，圖6a、6b中波形600代表脈沖串信號(hào)232，圖6a、6c中波形610代表未經(jīng)脈沖串信號(hào)232調(diào)制的第一(第二)調(diào)制信號(hào)222(224)，圖6a、6d中波形620則代表了經(jīng)脈沖串信號(hào)232調(diào)制的結(jié)果，如圖所示，當(dāng)脈沖串信號(hào)232為高準(zhǔn)位時(shí)，PWM產(chǎn)生電路226可使得驅(qū)動(dòng)晶體管Q10(Q20)輸出第一(第二)調(diào)制信號(hào)222(224)至切換驅(qū)動(dòng)裝置210，而當(dāng)脈沖串信號(hào)232為低準(zhǔn)位時(shí)，PWM產(chǎn)生電路226則使得驅(qū)動(dòng)晶體管Q10(Q20)抑制第一(第二)調(diào)制信號(hào)222(224)。如此一來，根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)亮度變電電路，其可調(diào)亮度明暗比至少能達(dá)到100∶1，而且為使點(diǎn)亮的燈管不會(huì)有閃爍現(xiàn)象，脈沖串信號(hào)232的頻率范圍在200Hz-400Hz之間。
綜合以上所述，本發(fā)明公開了一種適用于顯示裝置背光模塊的可調(diào)亮度變電電路，能以最經(jīng)濟(jì)的方式驅(qū)動(dòng)兩支LCD背光模塊中的燈管，并且具有至少100∶1的可調(diào)亮度明暗比。
雖然本發(fā)明已按具體實(shí)施例公開如上，但是這僅為了便于說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限定于該實(shí)施例，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下，可以做一些變動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以所附的權(quán)利要求的界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種適用于顯示裝置背光模塊的可調(diào)亮度變電電路，包括一變壓器，具有一次側(cè)線圈及二次側(cè)線圈，該一次側(cè)線圈的中央抽頭端接收一直流電源，用以在該二次側(cè)線圈產(chǎn)生一交流輸出電壓并提供給該顯示裝置背光模塊；一切換驅(qū)動(dòng)裝置，具有第一開關(guān)裝置連接至該一次側(cè)線圈的一端及第二開關(guān)裝置連接至該一次側(cè)線圈的另一端，該第一開關(guān)裝置和該第二開關(guān)裝置以推挽方式使得該變壓器將該直流電源轉(zhuǎn)換為該交流輸出電壓；一調(diào)制控制裝置，提供第一調(diào)制信號(hào)及第二調(diào)制信號(hào)用以分別控制該第一開關(guān)裝置和該第二開關(guān)裝置，該第一及該第二調(diào)制信號(hào)具有第一工作周期以輪流開啟和關(guān)閉該第一開關(guān)裝置和該第二開關(guān)裝置；一脈沖串模式控制模塊，提供一脈沖串信號(hào)至該調(diào)制控制裝置以調(diào)制該第一調(diào)制信號(hào)及該第二調(diào)制信號(hào)，該脈沖串信號(hào)具有一第二工作周期以輸出和抑制該第一調(diào)制信號(hào)及該第二調(diào)制信號(hào)；以及一線性模式控制模塊，提供一直流調(diào)整電壓至該調(diào)制控制裝置，使得該調(diào)制控制裝置根據(jù)該直流調(diào)整電壓以調(diào)制該第一及該第二調(diào)制信號(hào)的該第一工作周期。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)亮度變電電路，還包括一啟動(dòng)頻率控制模塊，該啟動(dòng)頻率控制模塊根據(jù)一啟動(dòng)信號(hào)改變上述調(diào)制控制裝置所提供的上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)的一振蕩頻率，用以在上述顯示裝置背光模塊開啟時(shí)，提升上述交流輸出電壓至一啟動(dòng)電壓值。
3.如權(quán)利要求2所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述啟動(dòng)頻率控制模塊在上述顯示裝置背光模塊點(diǎn)亮之后，調(diào)整上述調(diào)制控制裝置的上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)的上述振蕩頻率，使得上述交流輸出電壓回復(fù)至正常工作電壓值。
4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述調(diào)制控制裝置為脈沖寬度調(diào)制控制電路。
5.如權(quán)利要求4所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述脈沖寬度調(diào)制控制電路根據(jù)上述線性模式控制模塊提供的上述直流調(diào)整電壓的位準(zhǔn)，改變上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)的上述第一工作周期，以調(diào)制上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度。
6.如權(quán)利要求5所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述脈沖寬度調(diào)制控制電路提供的上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)具有周期性的一振蕩頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述第一及上述第二調(diào)制信號(hào)的上述振蕩頻率范圍在40KHz-60KHz之間。
8.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述脈沖串模式控制模塊可調(diào)整上述脈沖串信號(hào)的上述第二工作周期，以調(diào)制上述脈沖串信號(hào)的脈沖寬度，使得上述第一調(diào)制信號(hào)及上述第二調(diào)制信號(hào)的輸出和抑制的時(shí)間長(zhǎng)短得以控制。
9.如權(quán)利要求8所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述脈沖串模式控制模塊提供的脈沖串信號(hào)具有周期性的一脈沖頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述脈沖串信號(hào)的上述脈沖頻率范圍在200Hz-400Hz之間。
11.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)亮度變電電路，其中上述切換驅(qū)動(dòng)裝置的上述第一及上述第二開關(guān)裝置為晶體管。
全文摘要
一種適用于顯示裝置背光模塊的可調(diào)亮度變電電路，包括一變壓器、一切換驅(qū)動(dòng)裝置、一調(diào)制控制裝置、一脈沖串模式控制模塊以及一線性模式控制模塊。變壓器一次側(cè)線圈的中央抽頭端接收一直流電源并在二次側(cè)線圈產(chǎn)生一交流輸出電壓。切換驅(qū)動(dòng)裝置的第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置分別連接至一次側(cè)線圈的兩端，且第一和第二開關(guān)裝置以推挽方式使得變壓器將直流電源轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓。調(diào)制控制裝置提供第一調(diào)制信號(hào)及第二調(diào)制信號(hào)分別控制第一和第二開關(guān)裝置。脈沖串模式控制模塊提供一脈沖串信號(hào)至調(diào)制控制裝置以輸出和抑制第一及第二調(diào)制信號(hào)。此外，線性模式控制模塊提供一直流電壓，使調(diào)制控制裝置根據(jù)此直流電壓調(diào)制第一及第二調(diào)制信號(hào)。
文檔編號(hào)G09G3/36GK1431646SQ02101619
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2002年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者何連任, 謝景昌, 許鴻章 申請(qǐng)人:達(dá)方電子股份有限公司