背光模塊及其換流器的製作方法
2023-09-22 20:01:20
專利名稱：背光模塊及其換流器的製作方法
技術領域：
本實用新型是有關於一種背光模塊及其換流器(Inverter)，且特別是有關於一種可提供顯示面板所需驅動電壓之背光模塊及其換流器。
背景技術：
圖1是已有提供小尺寸液晶面板驅動電壓之電路方塊圖。請參照圖1，小尺寸液晶面板驅動電路100除了使用一般之操作電壓5V之外，需要外部提供額外兩組正負驅動電壓，例如+15V以及-10V。由於一般驅動面板的數字電路只提供5V以下之電壓，為了產生此兩組高驅動電壓，必須設置額外的直流/直流轉換器110，例如是一種電荷幫浦(Charge Pump)或者是一種升壓(Boost)電路，用以將操作電壓5V轉換為所需之驅動電壓+15V及-10V。然而，使用直流/直流轉換器110將會增加液晶顯示器之製造成本。
新型內容有鑑於此，本實用新型的目的就是在提供一種背光模塊及其換流器。直接在換流器之變壓器中加繞一組副線圈，並配合一個結構簡單之整流電路，來產生所需之正負驅動電壓，可有效降低液晶顯示器之製造成本。
根據本實用新型的目的，提出一種換流器，使用於背光模塊。換流器包括電源轉換裝置、變壓器以及整流電路。電源轉換裝置耦接至第一直流電壓，並據以輸出第一交流電壓。變壓器包括主線圈、第一副線圈及第二副線圈，主線圈耦接至電源轉換裝置輸出之第一交流電壓。第一副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第二交流電壓；第二副線圈用以感應第一交流電壓，並據以輸出第三交流電壓以驅動燈管；整流電路耦接第一副線圈，用以整流第二交流電壓，並輸出第二直流電壓。
根據本實用新型的目的，提出一種換流器，使用於背光模塊。換流器包括電源轉換裝置、變壓器以及整流電路。電源轉換裝置耦接至第一直流電壓，並據以輸出第一交流電壓。變壓器包括主線圈以及副線圈，主線圈耦接至電源轉換裝置輸出之第一交流電壓。副線圈用以感應第一交流電壓，並據以輸出第二交流電壓以驅動燈管；整流電路耦接主線圈，用以整流第一交流電壓，並輸出第二直流電壓。
根據本實用新型的目的，提出一種背光模塊，包括換流器以及燈管。換流器包括電源轉換裝置、變壓器以及整流電路。電源轉換裝置耦接至第一直流電壓，並據以輸出第一交流電壓。變壓器包括主線圈、第一副線圈及第二副線圈，主線圈耦接至電源轉換裝置輸出之第一交流電壓，第一副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第二交流電壓。第二副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第三交流電壓；整流電路耦接第一副線圈，用以整流第二交流電壓，並輸出第二直流電壓；燈管則耦接至第三交流電壓。
根據本實用新型的目的，提出一種背光模塊，包括換流器以及燈管。換流器包括電源轉換裝置、變壓器以及整流電路。電源轉換裝置耦接至第一直流電壓，並據以輸出第一交流電壓。變壓器包括主線圈及副線圈，主線圈耦接至電源轉換裝置輸出之第一交流電壓，副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第二交流電壓。整流電路耦接主線圈，用以整流第一交流電壓，並輸出第二直流電壓；燈管則耦接至第二交流電壓。
為讓本實用新型之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉兩較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1是已有提供小尺寸液晶面板驅動電路之驅動電壓之電路方塊圖。
圖2繪示依照本實用新型第一較佳實施例的一種液晶顯示器之背光模塊結構方塊圖。
圖3繪示依照本實用新型第二較佳實施例的一種液晶顯示器之背光模塊結構方塊圖。
具體實施方式第一實施例請參照圖2，其繪示依照本實用新型第一較佳實施例的一種液晶顯示器之背光模塊電路結構圖。背光模塊200，例如是用以提供小尺寸液晶面板所需之光源，其包括換流器(Inverter)210以及燈管220。換流器210可提供燈管220所需之交流驅動電壓Va0，燈管220較佳地為冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。換流器210包括電源轉換裝置230、變壓器240以及整流電路250。如圖2所示，電源轉換裝置230較佳地為一種全橋型(Full Bridge)開關組件，耦接至第一直流電壓DC1，例如是5V(直流電壓DC1較佳的可以於5V至24V的範圍)，並以高頻切換方式將直流電壓DC1轉換成第一交流電壓AC1。
變壓器240包括主線圈242、第一副線圈244以及第二副線圈246。主線圈242系耦接至電源轉換裝置230輸出之第一交流電壓AC1。第一副線圈244系藉由電磁感應作用，感應第一交流電壓AC1以輸出第二交流電壓AC2。第二副線圈246亦透過電磁感應作用，感應第一交流電壓AC1以輸出幾百至上千伏特高壓之第三交流電壓Va0，用以驅動燈管220發亮。
另外，整流電路250系耦接第一副線圈244，用以整流第二交流電壓AC2，並輸出第二直流電壓DC2及DC3，例如是正負驅動電壓+15V及-10V。整流電路250較佳地包括二極體D1、D2以及電容C1、C2。二極體D1之正極耦接至第一副線圈244之一端E1，而二極體D1之負極耦接至電容C1之一端F1，且第一副線圈244之另一端E2耦接至電容C1之另一端F2，電容C1之F2端接地(GND)。
再者，二極體D2之正極耦接至電容C2之一端G2，二極體D2之負極耦接至第一副線圈244之線圈內接點E0，且電容C2之另一端G1耦接至電容C1之F2端。
若不考慮開關A、B、C及D之電晶體閥限電壓(Threshold Voltage)，於此具體實施例中，交流電壓AC1之振幅約為5V。假設主線圈242之線圈匝數為M，且第一副線圈244之線圈匝數為N1。當N1＝3*M時，第一副線圈244會感應交流電壓AC1(5V)，以產生15V(3*5V)之交流電壓AC2，交流電壓AC2經過二極體D1整流後，於電容C1之兩端形成直流跨壓15V(DC2)，亦即F1端電壓為+15V；另外，設定E0端至E2端之線圈匝數N1』為(2/3)*N1時，E0端至E2端之感應電壓為(2/3)*15V＝10V，再經由二極體D2之整流後，在電容C2之兩端形成直流跨壓10V(DC3)，獲得G2端電壓為-10V。因此，利用變壓器240之主線圈242及副線圈244，再配合整流電路250，即可產生液晶面板所需之正負驅動電壓+15V及-10V，不必如已有技藝中使用額外之直流/直流轉換器，有效降低液晶顯示器之成本。
第二實施例請參照圖3，其繪示依照本實用新型第二較佳實施例的一種液晶顯示器之背光模塊電路結構圖。背光模塊300，例如是用以提供小尺寸液晶面板所需之光源，其包括換流器310以及燈管320。換流器310可提供燈管320所需之交流驅動電壓Va0，燈管320較佳地為冷陰極螢光燈管。換流器310包括電源轉換裝置330、變壓器340以及整流電路350。如圖3所示，電源轉換裝置330較佳地為一種全橋型開關組件，耦接至第一直流電壓DC1，例如是5V(直流電壓DC1較佳的可以於5V至24V的範圍)，並以高頻切換方式將直流電壓DC1轉換成第一交流電壓AC1。
變壓器340包括主線圈342以及副線圈346。主線圈242系耦接至電源轉換裝置330輸出之第一交流電壓AC1。副線圈246系透過電磁感應作用，感應第一交流電壓AC1以輸出幾百至上千伏特高壓之第二交流電壓Va0，用以驅動燈管320發亮。
另外，不同於第一實施例，第二實施例之整流電路350系耦接主線圈342，用以整流第一交流電壓AC1，並輸出第二直流電壓DC2及DC3，例如是正負驅動電壓+15V及-10V。整流電路350較佳地包括二極體D1、D2以及電容C1、C2。二極體D1之正極耦接至主線圈342之一端E1，而二極體D1之負極耦接至電容C1之一端F1，且主線圈342之另一端E2耦接至電容C1之另一端F2，電容C1之F2端接地(GND)。
再者，二極體D2之正極耦接至電容C2之一端G2，二極體D2之負極耦接至主線圈342之線圈內接點E0，且電容C2之另一端G1耦接至電容C1之F2端。
若不考慮開關A、B、C及D之電晶體閥限電壓(Threshold Voltage)，於此具體實施例中，可適當地設計主線圈342之匝數，使得交流電壓AC1之輸出振幅約為15V。交流電壓AC1經過二極體D1整流後，於電容C1之兩端形成直流跨壓15V(DC2)，亦即F1端電壓為+15V；另外，設定E0端至E2端之線圈匝數為主線圈匝數之2/3時，E0端至E2端之感應電壓為(2/3)*15V＝10V，再經由二極體D2之整流後，在電容C2之兩端形成直流跨壓10V(DC3)，獲得G2端電壓為-10V。因此，利用變壓器340之主線圈342，並配合整流電路350，即可產生液晶面板所需之正負驅動電壓+15V及-10V，不必如已有技藝中使用額外之直流/直流轉換器，有效降低液晶顯示器之成本。
根據上述之較佳實施例，本實用新型背光模塊200或300中電源轉換裝置230或330雖以全橋型開關組件為例作說明，然本實用新型之背光模塊200或300也可以使用半橋型(Half Bridge)開關組件、推挽型(Push Pull)開關組件或其它變形之組件，以將直流電壓DCl轉換為交流電壓AC1。藉由在變壓器240上繞制第一副線圈244並耦接整流電路250或在變壓器340之主線圈上耦接整流電路350，來產生液晶面板所需之正負驅動電壓，皆可達到降低顯示器成本之目的，而不脫離本實用新型之技術範圍。
另外，本實用新型雖以整流電路250或350具有二極體D1、D2以及電容C1、C2來產生正負驅動電壓+15V及-10V為例作說明，然本實用新型之整流電路250或350中二極體D1或D2之正負極也可以反向連接，或者整流電路250或350也可以是單純使用一顆二極體以及一顆電容來產生一組正(或負)驅動電壓。而第一副線圈244之線圈匝數N1也可以大於主線圈242線圈匝數M之其它任意數目。而且變壓器240之第一副線圈244或者變壓器340之主副線圈342之E0端至E2端之線圈匝數與第一副線圈244或主線圈匝數之比例也可以視需要來調整，以產生各種適合之正負驅動電壓；或者，整流電路250或350也可以是其它更複雜型式之整流電路。因此，利用背光模塊200(或300)中電源轉換裝置230(或330)以及藉由變壓器240(或340)之感應線圈變化設計配合整流電流250(或350)來產生液晶顯示器之所需之多種驅動電壓，達到降低顯示器成本之目的，均不脫離本實用新型之精神範疇。
本實用新型上述實施例所揭露之背光模塊及其換流器具有下列之優點1.液晶顯示器所需之高驅動電壓直接由背光模塊200之變壓器240上繞制之另一組副線圈並配合整流電壓來提供，或由背光模塊300之變壓器340上適當設計線圈匝數之主線圈342配合整流電壓來提供，不需要使用額外之直流/直流轉換裝置來產生，達到有效降低液晶顯示器之製造成本之目的。
2.由於小尺寸液晶面板所需之正負驅動電壓不須太準確，誤差約±20％，而利用換流器之變壓器配合整流電路來產生之驅動電壓恰可滿足正負驅動電壓之要求。因此，在不影響液晶顯示畫面品質情況下，使用本實用新型之背光模塊可降低液晶顯示器之成本。
3.小尺寸面板上提供正負驅體電壓所需之電流不需太大(~10mA)，因此本實用新型背光模塊之變壓器中另外繞制之副線圈不必很粗，所增加之變壓器體積不大，本實用新型之變化設計在考量合理電流負荷下而得以實現。而且在變壓器上多繞制一組線圈通常不增加成本，並可直接控制副線圈之匝數調整所需之驅動電壓。因此可降低液晶顯示器之成本，並提高顯示器電路設計之多樣性。
綜上所述，雖然本實用新型已以兩較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本實用新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本實用新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
權利要求1.一種換流器，使用於一背光模塊，該換流器包括一電源轉換裝置，耦接至一第一直流電壓，並據以輸出一第一交流電壓；一變壓器，包括一主線圈，耦接至該電源轉換裝置輸出之該第一交流電壓；以及一第一副線圈，用以感應該第一交流電壓，以輸出一第二交流電壓；以及一整流電路，耦接該第一副線圈，用以整流該第二交流電壓，並輸出一第二直流電壓。
2.根據權利要求1所述的換流器，其特徵在於，該電源轉換裝置係為一全橋型(Full Bridge)開關組件、一半橋型(Half Bridge)開關組件或一推挽型(Push Pull)開關組件。
3.根據權利要求1所述的換流器，其特徵在於，該整流電路包括一第一二極體以及一第一電容，該第一二極體之一第一極性端耦接至該第一副線圈之一第一線圈端，該第一二極體之一第二極性端耦接至該第一電容之一第一電容端，且該第一副線圈之一第二線圈端耦接至該第一電容之一第二電容端。
4.根據權利要求3所述的換流器，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一正極端。
5.根據權利要求3所述的換流器，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一負極端。
6.根據權利要求3所述的換流器，其特徵在於，該整流電路更包括一第二二極體以及一第二電容，該第二二極體之一第一極性端耦接至該第二電容之一第一電容端，該第二二極體之一第二極性端耦接至該第一副線圈之一線圈內接點，該第二電容之一第二電容端耦接至該第一電容之該第二電容端。
7.根據權利要求1所述的換流器，其特徵在於，該第一副線圈之繞線圈數系大於該主線圈之繞線圈數。
8.根據權利要求1所述的換流器，其特徵在於，該變壓器更包括一第二副線圈，用以感應該第一交流電壓，以輸出一第三交流電壓至一燈管。
9.根據權利要求8所述的換流器，其特徵在於，該燈管係為一冷陰極螢光燈管。
10.一種換流器，使用於一背光模塊，該背光模塊包括一燈管，該換流器包括一電源轉換裝置，耦接至一第一直流電壓，並據以輸出一第一交流電壓；一變壓器，包括一主線圈，耦接至該電源轉換裝置輸出之該第一交流電壓；以及一副線圈，用以感應該第一交流電壓，並據以輸出一第二交流電壓，以驅動該燈管；以及一整流電路，耦接該主副線圈，用以整流該第一交流電壓，並輸出一第二直流電壓。
11.根據權利要求10所述的換流器，其特徵在於，該電源轉換裝置係為一全橋型開關組件、一半橋型開關組件或一推挽型開關組件。
12.根據權利要求10所述的換流器，其特徵在於，該整流電路包括一第一二極體以及一第一電容，該第一二極體之一第一極性端耦接至該主線圈之一第一線圈端，該第一二極體之一第二極性端耦接至該第一電容之一第一電容端，且該主線圈之一第二線圈端耦接至該第一電容之一第二電容端。
13.根據權利要求12所述的換流器，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一正極端。
14.根據權利要求12所述的換流器，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一負極端。
15.根據權利要求12所述的換流器，其特徵在於，該整流電路更包括一第二二極體以及一第二電容，該第二二極體之一第一極性端耦接至該第二電容之一第一電容端，該第二二極體之一第二極性端耦接至該主線圈之一線圈內接點，該第二電容之一第二電容端耦接至該第一電容之該第二電容端。
16.一種背光模塊，包括一換流器，包括一電源轉換裝置，耦接至一第一直流電壓，並據以輸出一第一交流電壓；一變壓器，包括一主線圈，耦接至該電源轉換裝置輸出之該第一交流電壓；一第一副線圈，用以感應該第一交流電壓，以輸出一第二交流電壓；以及一第二副線圈，用以感應該第一交流電壓，以輸出一第三交流電壓；以及一整流電路，耦接該第一副線圈，用以整流該第二交流電壓，並輸出一第二直流電壓；以及一燈管，耦接至該第三交流電壓。
17.根據權利要求16所述的背光模塊，其特徵在於，該電源轉換裝置係為一全橋型開關組件、一半橋型開關組件或一推挽型開關組件。
18.根據權利要求16所述的背光模塊，其特徵在於，該整流電路包括一第一二極體以及一第一電容，該第一二極體之一第一極性端耦接至該第一副線圈之一第一線圈端，該第一二極體之一第二極性端耦接至該第一電容之一第一電容端，且該第一副線圈之一第二線圈端耦接至該第一電容之一第二電容端。
19.根據權利要求18所述的背光模塊，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一正極端。
20.根據權利要求18所述的背光模塊，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一負極端。
21.根據權利要求18所述的背光模塊，其特徵在於，該整流電路更包括一第二二極體以及一第二電容，該第二二極體之一第一極性端耦接至該第二電容之一第一電容端，該第二二極體之一第二極性端耦接至該第一副線圈之一線圈內接點，該第二電容之一第二電容端耦接至該第一電容之該第二電容端。
22.根據權利要求21所述的背光模塊，其特徵在於，該第二二極體之該第二極性端與該第一二極體之該第一極性端之極性相反。
23.根據權利要求16所述的背光模塊，其特徵在於，該第一副線圈之繞線圈數系大於該主線圈之繞線圈數。
24.根據權利要求16所述的背光模塊，系應用於一小尺寸液晶面板。
25.根據權利要求16所述的背光模塊，其特徵在於，該燈管係為一冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。
26.一種背光模塊，包括一換流器，包括一電源轉換裝置，耦接至一第一直流電壓，並據以輸出一第一交流電壓；一變壓器，包括一主線圈，耦接至該電源轉換裝置輸出之該第一交流電壓；以及一副線圈，用以感應該第一交流電壓，以輸出一第二交流電壓；以及一整流電路，耦接該主線圈，用以整流該第一交流電壓，並輸出一第二直流電壓；以及一燈管，耦接至該第二交流電壓。
27.根據權利要求26所述的背光模塊，其特徵在於，該電源轉換裝置係為一全橋型開關組件、一半橋型開關組件或一推挽型開關組件。
28.根據權利要求26所述的背光模塊，其特徵在於，該整流電路包括一第一二極體以及一第一電容，該第一二極體之一第一極性端耦接至該主線圈之一第一線圈端，該第一二極體之一第二極性端耦接至該第一電容之一第一電容端，且該主線圈之一第二線圈端耦接至該第一電容之一第二電容端。
29.根據權利要求28所述的背光模塊，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一正極端。
30.根據權利要求28所述的背光模塊，其特徵在於，該第一二極體之該第一極性端係為一負極端。
31.根據權利要求28所述的背光模塊，其特徵在於，該整流電路更包括一第二二極體以及一第二電容，該第二二極體之一第一極性端耦接至該第二電容之一第一電容端，該第二二極體之一第二極性端耦接至該主線圈之一線圈內接點，該第二電容之一第二電容端耦接至該第一電容之該第二電容端。
32.根據權利要求31所述的背光模塊，其特徵在於，該第二二極體之該第二極性端與該第一二極體之該第一極性端之極性相反。
33.根據權利要求26所述的背光模塊，其特徵在於，該燈管係為一冷陰極螢光燈管。
專利摘要背光模塊之換流器包括電源轉換裝置、變壓器以及整流電路。電源轉換裝置耦接至第一直流電壓，並據以輸出第一交流電壓，變壓器包括主線圈、第一副線圈及第二副線圈，主線圈耦接至電源轉換裝置輸出之第一交流電壓，第一副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第二交流電壓，第二副線圈用以感應第一交流電壓，以輸出第三交流電壓；整流電路耦接第一副線圈，用以整流第二交流電壓，並輸出第二直流電壓。
文檔編號H02M3/335GK2845393SQ20052012238
公開日2006年12月6日 申請日期2005年11月24日 優先權日2005年11月24日
發明者洪國強, 林宋宜 申請人:晨星半導體股份有限公司