背光模塊以及其電流供應電路的製作方法
2023-06-04 16:49:21
專利名稱：背光模塊以及其電流供應電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種背光模塊及其電流供應電路，特別是涉及一種液晶顯 示器的背光模塊及其電流供應電路。
背景技術：
隨著計算機性能的大幅進步以及網際網路、多媒體技術的高度發展，目 前影像信息的傳遞大多已由模擬轉為數字傳輸，其中配合光電技術與半導
體製造技術所發展的平面式顯示器(Flat Panel Display),例如液晶顯示 器(Liquid Crystal Display)、 有機電激發光顯示器(Organic Electroluminance Display)或是等待離子體顯示器(Plasma Display Panel),已逐漸成為顯示器產品的主流。
就液晶顯示器而言，由於液晶顯示面板本身並不具有發光的功能，故 必須設置 一 背光模塊來提供此液晶顯示面板所需的光源，以達到顯示的功 能。背光模塊所使用的光源又可分為冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescence Lamp, CCFL)以及發光二極體(Light Emitting Diode， LED) 等。其中，與發光二極體相較之下，由於冷陰極螢光燈管具有效率高、壽 命長等優點，故有許多背光模塊採用冷陰極螢光燈管來產生所需的光源。
圖1示出了傳統背光模塊的電路架構圖。請參照圖1,傳統背光模塊 IOO利用一傳統電流供應電路IIO來驅動冷陰極焚光燈管120。其中，傳統 電流供應電路110包括開關SW1、電容C1以及變壓器111。在整體操作上， 開關SW1會依據脈寬調製訊號P麗l來決定其兩端的導通狀態。隨著開關SW1 的導通與否，電容C1將通過變壓器111的初級線圈111a所提供的電流路 徑進行充電與放電。藉此，變壓器111的次級線圈lllb將依據初級線圈111a 中的電流變化，而產生一交流電壓來驅動冷陰極焚光燈管120。
值得注意的是，由於傳統電流供應電路110是持續接收具有固定頻率 的脈寬調製訊號PWMl,故當電源Vee的電平產生變動時，開關SWl的轉換效 率也將隨之變動。相對地，傳統電流供應電路110的功率消耗也將隨之提升，進而影響傳統背光模塊100的使用壽命與顯示器的顯示質量。因此，
如何有效地提升開關SW1的轉換效率，來降低電流供應電路的功率消耗，
已是各個廠商在開發背光模塊中極需解決的問題。
發明內容
本發明提供一種電流供應電路，利用轉換效率維持在最佳化的切換單 元，來降低本身電路的功率消耗。
本發明提供一種背光模塊，利用 一個具有低功率消耗的電流供應電路， 來提升本身電路的使用壽命。
本發明提出一種電流供應電路，包括訊號產生單元、切換單元、第一 電容、變壓器以及輸出端。訊號產生單元用以依據電源的電平來產生脈寬 調製訊號。切換單元則依據其控制端所接收的脈寬調製訊號，而決定是否 導通其第一訊號端與其第二訊號端。隨著切換單元的第一訊號端與第二訊 號端的導通與否，第 一電容將通過變壓器的初級線圈所提供的電流路徑進 行充電與放電。藉此，變壓器的次級線圈將藉由感應初級線圈的電流變動， 來產生對應的交流電壓。最後，電流供應電i 各將可通過輸出端輸出此交流 電壓。
值得注意的是，在本發明的一實施例中，訊號產生單元所產生的脈寬 調製訊號，其工作周期與電源的電平成反比。藉此，受控於脈寬調製訊號 的切換單元，其轉換效率將維持在最佳化的情況下。
在本發明的一實施例中，訊號產生單元包括電壓控制振蕩器與脈波寬 度調製電路。其中，電壓控制振蕩器用以產生一振蕩訊號，且此振蕩訊號 的頻率與電源的電平成正比。另一方面，脈波寬度調製電路用以依據振蕩
訊號的頻率來產生脈寬調製訊號。藉此，脈寬調製訊號的頻率將與電源的
電平成正比。
從另一觀點來看，本發明提出一種背光模塊，包括光源與電流供應電 路。其中，電流供應電路則包括訊號產生單元、切換單元、第一電容、變 壓器以及輸出端。在整體操作上，訊號產生單元用以依據電源的電平來產 生脈寬調製訊號。切換單元則依據其控制端所接收的脈寬調製訊號，而決 定是否導通其第一訊號端與其第二訊號端。隨著切換單元的第一訊號端與 第二訊號端的導通與否，第 一電容將通過變壓器的初級線圈所提供的電流路徑進行充電與放電。藉此，變壓器的次級線圈將藉由感應其初級線圏的 電流變動，來產生對應的交流電壓。最後，電流供應電路將可通過輸出端 輸出此交流電壓，並利用此交流電壓來驅動光源。
本發明因利用訊號產生單元來致使切換單元維持在最佳化的情況下， 電流供應電路的功率消耗將有效地被降低，且背光模塊的使用壽命也將相 對地被提升。
為使本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 並結合附圖詳細說明如下。
圖1示出了傳統背光模塊的電路架構圖。
圖2示出了依據本發明 一 實施例的背光模塊的電路架構圖。
圖3示出了依據本發明 一實施例的訊號產生單元的電路架構圖。
圖4示出了用以說明圖3實施例的曲線圖。
附圖符號說明100:傳統背光模塊
110:傳統電流供應電路
120:冷陰極焚光燈管
111、223:變壓器
llla、223a:初級線圈
lllb、223b:次級線圈
200:背光模塊
210:光源
220:電流供應電路
221:訊號產生單元
222:切換單元
230:電壓產生器
310:電壓調整單元
320:電壓控制振蕩器
330:脈波寬度調製電路SW1:開關
Cl、 C21—C24:電容 TM1:輸出端 TM2:控制端 TM3、 TM4:訊號端 MN1: N型電晶體
具體實施例方式
本發明的主要技術特徵是利用 一個隨著電源的變動而更改其頻率的脈 寬調製訊號，來致使切換單元的轉換效率維持在最佳化的情況下，進而降 低電流供應電路的功率消耗，並有效地提升背光模塊的使用壽命。以下將 列舉說明本發明的背光模塊及其電流供應電路，但其並非用以限定本發明，
本領域的技術人員可依照本發明的精神對下述實施例稍作修飾，但其仍屬 於本發明的範圍。
圖2示出了依據本發明一實施例的背光模塊的電路架構圖。請參照圖2, 背光模塊200包括光源210與電流供應電路220,且電流供應電路220包括 訊號產生單元221、切換單元222、變壓器223、電容C21以及輸出端TM1 。 其中，光源210耦接電流供應電路220的輸出端TM1。切換單元222的控制 端TM2耦接訊號產生單元221，且其訊號端TM3耦接至地端。電容C21耦接 在切換單元222的訊號端TM4與地端之間。變壓器223的初級線圈223a則 耦接電源Vo;與切換單元222,且其次級線圈223b耦接至輸出端TM1。
在整體操作上，訊號產生單元221依據電源Vo;的電平來產生一脈寬調
制訊號P麗2。另一方面，切換單元222的控制端TM2會接收脈寬調製訊號 PWM2，並依據脈寬調製訊號P麗2來決定是否導通其訊號端TM3與TM4。藉 此，電容C21將隨著訊號端TM3與TM4的導通與否，而通過初級線圈223a 所提供的電流路徑來進行充電與放電。
舉例而言，如圖2所示的，倘若切換單元222由一 N型電晶體MN1所 構成，當脈寬調製訊號P醫2的電平切換至高電平LV1時，切換單元222將 導通其訊號端TM3與TM4。此時，電容C21將通過初級線圈223a所提供的 電流路徑來進行充電，並在充電的過程中形成電流Ii。相對地，當脈寬調 制訊號PWM2的電平切換至低電平LV2時，切換單元222的訊號端TM3與TM4將維持在斷路的狀態下。此時，電容C21將通過初級線圈223a所提供的電 流路徑來進4亍放電，並在放電的過程中形成電流12。
更進一步來看，由於流經初級線圈223a的電流L與12,兩者的電流方 向相反，故壓降在初級線圈223a的電壓，其電壓極性也將隨著時間不斷地 變動。藉此，次級線圈223b將感應流經初級線圈223a的電流，並相對應 地產生一交流電壓VAc。此外，電流供應電路220將通過輸出TM1輸出交流 電壓VAe,以利用此交流電壓VAc來驅動光源210。
值得注意的是，訊號產生單元221所產生的脈寬調製訊號P窗2，其工 作周期是與電源Vee的電平成反比的。舉例而言， 一開始，倘若於時間點t。 時，脈寬調製訊號P麗2的工作周期的大小為時間T"當電源Vcx的電平隨著 時間的增加並於時間點L下降時，訊號產生單元221將立即更動脈寬調製 訊號P麗2的工作周期，以致使其大小維持在時間T2,其中T2〉L。
如此一來，當電源Vo;的電平隨著時間的增加而提升時，用以控制切換 單元222的脈寬調製訊號PWM2，其頻率將隨的增加。反之，當電源Vo:的電 平隨著時間的增加而下降時，用以控制切換單元222的脈寬調製訊號PWM2, 其頻率也將隨的減小。藉此，切換單元222的轉換效率將維持在最佳化的 情況下，進而降低電流供應電路220的功率消耗，並提升背光模塊200的 使用壽命。
請繼續參照圖2,背光模塊200還包括電壓產生器230。此電壓產生器 230用以產生電源Vec,以致使電流供應電路220操作在電源V(x下。值得注 意的是，本領域的技術人員也可依設計所需置換電壓產生器230的配置位 置。例如，本領域的技術人員可將電壓產生器230設置在電流供應電路220中。
此外，電流供應電路220還包括電容C22-C24。其中，電容C22耦接在 電源Vo;與地端之間。電容C23則耦接次級線圈223b與輸出端TM1。而電容 C24則耦接在輸出端TM1與地端之間。在此，電容C22用以濾除電源Vcc中 的漣波(ripple),以致使電流供應電路220接收到更穩定的電源L。另一 方面，電容C23與C24用以修正交流電壓Vm:的波形，以致使交流電壓VAC 的波形更趨近於完整的正弦波。
值得一提的是，本實施例所列舉的光源210為一螢光燈，且此焚光燈 包括一冷陰極螢光燈或一平面螢光燈。另一方面，為了致使本領域的技術人員能輕易施行本發明，以下將針對訊號產生單元221做更進一步的說明。 圖3示出了依據本發明一實施例的訊號產生單元的電路架構圖。請參 照圖3，訊號產生單元221包括電壓調整單元310、電壓控制振蕩器320以 及脈波寬度調製電路330。
其中，電壓調整單元310會一縮放倍率來調整電源Vec的電平，並將由 調整所得的一直流電壓V。e輸出至電壓控制振蕩器320。藉此，電壓控制振 蕩器320將依據直流電壓V。e的電平來產生一振蕩訊號S。e,且此振蕩訊號S。c 的頻率與直流電壓V。c:的電平呈正比。並且，在電壓調整單元310的作動下， 直流電壓V。e的電平又與電源V^的電平成正比，故振蕩訊號S。c的頻率也將
與電源V(X的電平成正比。
另一方面，脈波寬度調製電路330將依據振蕩訊號S。e的頻率來產生脈
寬調製訊號PWM2。值得一提的是，由于振蕩訊號S。c的頻率與電源Vo;的電
平成正比，故脈波寬度調製電路330所產生的脈寬調製訊號P麗2，其頻率
也將與電源Vec的電平成正比。換而言的，如圖4所示的，脈寬調製訊號P麗2
的頻率f與電源Vee的電平LV將可以公式(1)與(2)表示的
f = f0 + mxLV (1)
其中，f。為一常數值，m為線段410的斜率。且當電源V(x的電平為LV41 時，脈寬調製訊號P額2的頻率為f,，而當電源Vo;的電平為LV42時，脈寬 調製訊號P麵2的頻率則為f2。
綜上所述，本發明是利用訊號產生單元來致使脈寬調製訊號的頻率正 比於電源的電平。藉此，受控於脈寬調製訊號的切換單元，其轉換效率將 維持在最佳化的情況下，進而降低電流供應電路的功率消耗，並提升背光 模塊的使用壽命。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，本 領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍的前提下可作些許的更動與 潤飾，因此本發明的保護範圍以本發明的權利要求為準。
權利要求
1.一種電流供應電路，其特徵在於其包括一訊號產生單元，用以依據一電源的電平來產生一脈寬調製訊號；一切換單元，具有一控制端、一第一訊號端以及一第二訊號端，其中該第二訊號端耦接至一地端，且該切換單元依據該控制端所接收的該脈寬調製訊號，而決定是否導通該第一訊號端與該第二訊號端；一第一電容，耦接在該第一訊號端與該地端之間；一變壓器，具有一初級線圈與一次級線圈，其中該初級線圈耦接該電源與該切換單元；以及一輸出端，耦接該次級線圈，用以產生一交流電壓。
2. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其中該訊號產生單 元包括一電壓控制振蕩器，用以產生一振蕩訊號，其中該振蕩訊號的頻率與 該電源的電平成正比；以及一脈波寬度調製電路，用以依據該振蕩訊號的頻率來產生該脈寬調製 訊號。
3. 如權利要求2所述的電流供應電路，其特徵在於其中該訊號產生單 元還包括一電壓調整單元，以一縮放倍率來調整該電源的電平，並據以輸出一 直流電壓至該電壓控制振蕩器。
4. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其中該切換單元包 括一N型電晶體。
5. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其進一步包括 一第二電容，耦接該次級線圈與該輸出端；以及一第三電容，耦接在該輸出端與該地端之間，其中該第二電容與該第 三電容用以修正該交流電壓的波形。
6. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其進一步包括 一第四電容，耦接在該電源與該地端之間。
7. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其進一步包括 一電壓產生器，用以產生該電源。
8. 如權利要求1所述的電流供應電路，其特徵在於其中該脈寬調製訊 號的工作周期與該電源的電平成反比。
9. 一種背光模塊，其特徵在於其包括 一光源；以及一電流供應電路，耦接該光源，並包括一訊號產生單元，用以依據一 電源的電平來產生一脈寬調製訊號； 一切換單元，具有一控制端、 一第一訊號端以及一第二訊號端，其中 該第二訊號端耦接至一地端，且該切換單元依據該控制端所接收的該脈寬調製訊號，而決定是否導通該第 一訊號端與該第二訊號端；一第一電容，耦接在該第一訊號端與該地端之間；一變壓器，具有一初級線圈與一次級線圈，其中該初級線圈耦4妄該電 源與該切換單元；以及一輸出端，耦接該次級線圈，用以產生一交流電壓。
10. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該訊號產生單元包括一電壓控制振蕩器，用以產生一振蕩訊號，其中該振蕩訊號的頻率與 該電源的電平成正比；以及一脈波寬度調製電路，用以依據該振蕩訊號的頻率來產生該脈寬調製 訊號。
11. 如權利要求10所述的背光模塊，其特徵在於其中該訊號產生單元 還包括一電壓調整單元，以一縮放倍率來調整該電源的電平，並據以輸出一 直流電壓至該電壓控制振蕩器。
12. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該切換單元包括一 N型電晶體。
13. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該電流供應電路還 包括一第二電容，耦接該次級線圈與該輸出端；以及一第三電容，耦接在該輸出端與該地端之間，其中該第二電容與該第 三電容用以修正該交流電壓的波形。
14. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該電流供應電路還包括一第四電容，耦接在該電源與該地端之間。
15. 如權利要求9所述的光背光模塊，其特徵在於其進一步包括 一電壓產生器，用以產生該電源。
16. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該脈寬調製訊號的 工作周期與該電源的電平成反比。
17. 如權利要求9所述的背光模塊，其特徵在於其中該光源為一螢光燈。
18. 如權利要求17所述的背光模塊，其特徵在於其中該螢光燈包括一 冷陰極螢光燈或一平面螢光燈。
全文摘要
一種背光模塊以及其電流供應電路。此電流供應電路包括訊號產生單元、切換單元、第一電容、變壓器以及輸出端。訊號產生單元用以依據電源的電平來產生脈寬調製訊號。切換單元則依據其控制端所接收的脈寬調製訊號，而決定是否導通其第一訊號端與其第二訊號端。隨著切換單元的切換，第一電容將通過變壓器的初級線圈所提供的電流路徑來進行充電與放電。藉此，變壓器的次級線圈將藉由感應初級線圈的電流變動，來產生對應的交流電壓，並通過輸出端輸出此交流電壓。
文檔編號G02F1/13GK101296545SQ200810095480
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月26日
發明者張書銘, 白雙喜, 謝秀娜 申請人:奇景光電股份有限公司