螢光燈驅動單元及其驅動方法
2023-07-21 05:22:31 1
專利名稱：螢光燈驅動單元及其驅動方法
技術領域：
本發明的原理總體上涉及液晶顯示(LCD)裝置。更具體來說，本發明的原理涉及一種螢光燈驅動單元及其驅動方法，其中，該螢光燈驅動單元能夠獨立地驅動背光單元內的各個螢光燈。
背景技術：
隨著信息通信技術的持續發展，顯示裝置變得更加重要。傳統上，陰極射線管(CRT)由於能夠高亮度地顯示彩色圖像而被用作顯示裝置。然而，與其它更新近開發出的各類平板顯示裝置相比，CRT相對較大且較重。因此，很多應用以平板顯示器(例如，液晶顯示(LCD)裝置、電致發光顯示(ELD)裝置、等離子顯示板(PDP)等)來取代CRT，這些平板顯示器顯示面積大、外形薄、解析度高並且質量輕。已開發出這種平板顯示器，以用作計算機、太空飛行器以及航空器的監視器。
由於LCD裝置能夠利用相對低的驅動電壓(因而利用相對低的功耗)以高解析度高效地顯示明亮的運動圖像，所以它們得到廣泛研究並被實現於各種應用中。
典型的LCD裝置包括LCD板，該LCD板通過操縱包含在其中的液晶材料的各向異性光學特性來顯示圖像。液晶材料的光學特性是與電壓有關的。因此，當向各像素的液晶材料施加預定電壓時，每個像素的偏振特性受到操縱以透射入射到LCD板的光中的預定部分，從而顯示圖像。LCD板本身並不產生顯示圖像所需的光。因此，為了顯示圖像，必須由LCD板外部的光源產生光。根據用於顯示圖像的光源，通常可以把LCD裝置歸類成反射型或透射型LCD裝置。
反射型LCD裝置使用環境光作為光源，但是由於所顯示圖像的亮度取決於周圍環境中光的亮度，所以存在幾個缺點。而透射型LCD裝置集成有包含光源(例如，電致發光(EL)源、發光二極體(LED)、冷陰極螢光燈(CCFL)、熱陰極螢光燈(HCFL)等)的背光單元。由於CCFL外形薄並且功耗低，所以它們被廣泛用作背光單元中的光源。
如果把交流電直接施加給並聯連接的多個CCFL，那麼在同一時間只有其中一些CCFL受到驅動。因而，為了同時驅動並聯連接的所述多個CCFL，必須不理想地把各CCFL連接到它自己的逆變器(即，電源)。為了克服在背光單元中對CCFL的不利使用，可以為背光單元配備外電極螢光燈(EEFL)作為光源，其中，這種背光單元通常包括並聯連接的多個EEFL。與CCFL相對照的是，使用單個逆變器(即，電源)就可以驅動並聯連接的多個EEFL。
圖1示出了一種現有技術的LCD裝置的框圖。
參照圖1，現有技術的LCD裝置包括LCD板11、數據驅動器11b、選通驅動器11a、定時控制器13、電源14、伽馬基準電壓部15、直流/直流變換器16、背光單元18以及逆變器19。LCD板11顯示圖像，並包括薄膜電晶體(TFT)陣列基板、濾色器陣列基板以及在TFT與濾色器陣列基板之間的液晶層。TFT陣列基板包括多條選通線G和多條數據線D，而濾色器陣列基板包括濾色器層。數據驅動器11b向每條數據線D提供數據信號，選通驅動器11a向每條選通線G提供掃描脈衝。定時控制器13接收由液晶模塊(LCM)驅動系統17輸出的圖形信息(例如，R、G以及B數據)、垂直同步信號Vsync和水平同步信號Hsync、時鐘信號DCLK以及控制信號DTEN。定時控制器13還按預定定時值對接收到的顯示數據、時鐘和控制信號進行格式化，來驅動選通驅動器11a和數據驅動器11b，以實現圖像的顯示。電源14向定時控制器13、數據驅動器11b、選通驅動器11a、伽馬基準電壓部15以及直流/直流變換器16提供電壓。伽馬基準電壓部15接收由電源14提供的電壓，並產生與數據驅動器11b輸出的模擬數據對應的合適的基準電壓，其中，與定時控制器13輸出的數字數據相關聯地產生模擬數據。直流/直流變換器16接收由電源14提供的電壓，並為LCD板11的各部件產生恆壓VDD、選通高壓VGH、選通低壓VGL、基準電壓Vref以及公共電壓Vcom。背光單元18包括用於向LCD板11發光的光源和用於驅動背光單元18的逆變器19。
下面參照圖2對背光單元18和逆變器19進行更詳細的描述，圖2示出了用於驅動螢光燈的現有技術逆變器的電路圖。
參照圖2，該現有技術的逆變器包括變壓器T1、高頻振蕩電路25、第一電晶體Q1、脈衝寬度調製(PWM)控制器24以及電源開關26。變壓器T1連接到包括在背光單元18內的螢光燈10的一端，而高頻振蕩電路25連接到變壓器T1的初級線圈L1。第一電晶體Q1連接在高頻振蕩電路25與電壓源Vin之間，使得第一電晶體Q1向高頻振蕩電路25傳輸由電壓源Vin輸出的電壓。PWM控制器24向第一電晶體Q1提供控制信號，而電源開關26連接在PWM控制器24與電壓源Vin之間。
變壓器T1包括初級線圈L1、次級線圈L2以及輔助線圈L3。初級線圈L1和輔助線圈L3分別連接到高頻振蕩電路25。因此，次級線圈L2的第一端通過第一電容器C1連接到螢光燈(一般用標號10表示)的端部，而次級線圈L2的第二端連接到接地電壓源GND。
高頻振蕩電路25包括第二電晶體Q2和第三電晶體Q3、以及並聯連接到初級線圈L1的第二電容器C2，其中，第二電晶體Q2和第三電晶體Q3分別為n型電晶體和p型電晶體。接地電壓源GND置於第二電晶體Q2與第三電晶體Q3之間，並且第二電晶體Q2和第三電晶體Q3根據所輸入的交流電壓向初級線圈L1施加電壓。
第二電晶體Q2和第三電晶體Q3的集電極端子連接到初級線圈L1的相對兩端，第二電晶體Q2和第三電晶體Q3的發射極端子共同連接到接地電壓源GND，而第二電晶體Q2和第三電晶體Q3的基極端子通過第一電阻R1和第二電阻R2接觸初級線圈L1的中點。
此外，在第一電晶體Q1的集電極端子與高頻振蕩電路25之間連接有一線圈，而在第一電晶體Q1的集電極端子與接地電壓源GND之間連接有第一二極體D1。而且，在PWM控制器24與第一節點N1之間設有同步化信號控制器28，其中，第一節點N1形成在所述線圈與第一電晶體Q1之間。
當啟動電源開關26時，PWM控制器24從螢光燈10接收到反饋電流FB，並向第一電晶體Q1的基極端子提供預定PWM控制信號。此時，該PWM控制信號根據反饋電流FB控制第一電晶體Q1的開關時段。
根據由PWM控制器24輸出的PWM控制信號，使第一電晶體Q1導通和截止。由此，把從電壓源Vin提供並具有由PWM控制信號調製的脈衝寬度的電壓提供給高頻振蕩電路25。所述線圈從第一電晶體Q1傳輸的電壓中除去噪聲，而第一二極體D1防止該電壓流至接地電壓源GND。同步化信號控制器28通過反饋接收除去噪聲的電壓信號，接著，產生用於確定從PWM控制器24輸出的PWM控制信號的輸出點的同步化信號。然後同步化信號控制器28向PWM控制器24輸出同步化信號。
下面參照圖3對第一現有技術螢光燈驅動單元進行詳細描述。
參照圖3，現有技術螢光燈驅動單元包括多個螢光燈(這裡為CCFL31)和多個上述逆變器19。所述多個CCFL31在背光單元18中按固定間距相互隔開，以均勻地發光。此外，所述多個逆變器19中的每一個都與對應的一個CCFL31相連接，以向各個CCFL31施加驅動信號，從而各自驅動對應的一個CCFL31。參照圖4，在每個CCFL31的相對兩端處形成有電極33。因此，所述多個逆變器19中的每一個與各CCFL31的電極33相連接，使得能夠如希望那樣獨立地驅動各CCFL31。如上所述，只有上述背光單元18內的多個CCFL31連接到它們自己的逆變器19時，才能同時驅動這些CCFL31。然而，隨著包含在背光單元18內的CCFL數量的增加，使用單個逆變器19驅動各CCFL31可能不理想地增加製造和維護圖3所示的現有技術螢光燈驅動單元的成本。
因此，參照圖5，第二現有技術螢光燈驅動單元把CCFL31更換為EEFL41。如圖5所示，在背光單元18內多個EEFL41按預定間距相互隔開。由於在每個EEFL41的兩端處形成有公共外部電極42(即，相互電連接的相鄰EEFL41的外部電極)，所以可以把多個EEFL41相互並聯連接起來，並且可以只用一個逆變器19來驅動它們。因此，可以使用一個逆變器19來同時驅動各EEFL41。參照圖6，公共外部電極42覆蓋EEFL41的兩端，並且一個逆變器19與EEFL41的公共外部電極42相連接，以同時驅動所述多個EEFL41。
當用於諸如電視的應用中時，公知的是，LCD裝置中的液晶材料可能具有相對較慢的響應時間，從而導致運動圖像的模糊現象。為了克服這個缺點，已開發出諸如過驅動的驅動技術以及諸如閃光、數據閃爍以及掃描的背光調製技術。根據過驅動方法，施加值比預設數據信號更高的數據信號，以減輕液晶材料的慢響應時間的效應。根據閃光方法，在每個幀中打開和關閉背光單元，以模擬CRT的脈衝特性。根據掃描方法，在一個幀中與選通信號的施加相同步地打開和關閉背光單元。由於圖5所示的現有技術螢光燈驅動單元中的多個EEFL41是使用同一逆變器19來驅動的，所以無法應用上述背光調製技術。
發明內容
因此，本發明旨在提供一種螢光燈驅動單元及其驅動方法，其基本上克服了由於現有技術的局限和缺點而導致的一個或多個個問題。
本發明的一個優點是提供了一種螢光燈驅動單元及其驅動方法，其中，在逆變器與各螢光燈之間設有開關器件，以獨立地驅動各螢光燈，從而便於實現背光調製技術。
本發明的其它特徵和優點將在下面的說明中得到闡述，其部分地根據說明即可顯見，或者可以通過對本發明的實踐來獲知。通過下述文字說明及其權利要求以及附圖中具體指出的結構，可以實現並獲得本發明的這些和其它優點。
為實現這些和其它優點並且根據本發明的目的，如在此所具體實現和廣泛描述的，螢光燈驅動單元例如可以包括多個螢光燈，其中，每個螢光燈包括第一端及與第一端相對的第二端；逆變器，用於驅動所述多個螢光燈發光；以及控制器，用於把所述多個螢光燈電連接到逆變器，和將所述多個螢光燈與逆變器電斷開。
在另一方面中，螢光燈驅動單元例如可以包括多個螢光燈，其中，每個螢光燈都包括第一端和第二端；多個第一外部電極，形成在第一端處，其中該多個第一外部電極不相互電連接；多個第二外部電極，形成在第二端處，其中該多個第二外部電極相互電連接；逆變器，連接到所述多個第一外部電極和所述多個第二外部電極，以驅動所述多個螢光燈發光；多個開關器件，連接在逆變器與各第一外部電極之間，以根據控制信號選擇性地驅動所述多個螢光燈；以及開關控制器，用於輸出控制信號。
在另一方面中，背光單元驅動方法例如可以包括以下步驟產生步驟，產生與在液晶顯示(LCD)裝置的定時控制器中產生的圖形信息相關聯的控制信號；放大步驟，對產生的控制信號進行放大；傳輸步驟，傳輸經放大的控制信號；以及電連接步驟，當接收到所傳輸的控制信號時把至少一個螢光燈電連接到逆變器，使得該至少一個螢光燈發光。
應當明白，本發明的以上概括描述和以下詳細描述都是示例性和說明性的，旨在提供對如權利要求所述的本發明的進一步說明。
附圖被併入本說明書且構成本說明書的一部分，提供了對本發明的進一步理解，示出了本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。
附圖中圖1示出了一種現有技術LCD裝置的框圖；圖2示意性地示出了一種用於驅動螢光燈的現有技術逆變器；圖3示意性地示出了一種包括多個CCFL的第一現有技術螢光燈驅動單元；圖4示出了圖3所示的CCFL與逆變器之間的連接；圖5示意性地示出了包括多個EEFL的第二現有技術螢光燈驅動單元；圖6示出了圖5所示的EEFL與逆變器之間的連接；圖7示出了根據本發明原理的螢光燈驅動單元；圖8示出了圖7所示的螢光燈驅動單元；以及圖9示出了根據本發明原理的螢光燈與逆變器之間的連接。
具體實施例方式
下面詳細描述本發明的實施例，其示例示出於附圖中。
圖7示出了根據本發明原理的螢光燈驅動單元。圖8示出了圖7所示的螢光燈驅動單元。
參照圖7和8，根據本發明原理的螢光燈驅動單元例如可以包括背光單元和驅動單元。
在本發明的一個方面中，背光單元例如可以包括多個螢光燈61。在本發明的另一方面中，可以把所述多個螢光燈61設置為外部電極螢光燈(EEFL)61。例如，每個螢光燈61可以包括合適透明的玻璃管、塗覆在該管的內表面上的螢光材料以及置於該管內的放電氣體。在本發明的又一方面中，所述多個螢光燈61可以在背光單元內按預定間距相互隔開，並可受到驅動以發光。
在本發明的一個方面中，驅動單元例如可以包括逆變器62、多個開關器件63、開關控制器66以及至少一個運算放大器67。逆變器62例如可以電連接到所述多個螢光燈61，並可以施加適於驅動所述多個螢光燈61發光的驅動信號。所述多個開關器件63例如可以連接在逆變器62與所述多個螢光燈61的一端之間。此外，如以下更詳細地描述的那樣，所述多個開關器件63可以接收由運算放大器67輸出的控制信號，並且，響應於該控制信號，可以把所述多個螢光燈61電連接到逆變器62。因此，所述多個開關器件63中的每一個都可以選擇性地把對應的螢光燈61連接到逆變器62，使得能夠驅動對應的螢光燈61發光。
根據本發明的原理，可以將各開關器件63控制成與例如由諸如圖1所示的定時控制器產生的圖形信息相同步地使所述多個螢光燈61中的相應一個螢光燈61激活和失活。在本發明的一個方面中，螢光燈驅動單元內的開關器件63的數量可以與包含在背光單元內的螢光燈61的數量相同。在本發明的另一方面中，例如可以把每個開關器件63設置為NPN或PNP型電晶體。在本發明的又一方面中，例如可以把每個開關器件63設置為NMOS或PMOS型電晶體。在本發明的再一方面中，每個螢光燈61例如可以包括第一端和與第一端相對的第二端。每個第一端例如可以設有獨立外部電極64(即，不與相鄰螢光燈61的外部電極電連接的外部電極)，而每個第二端例如可以設有一公共外部電極65(即，與相鄰螢光燈61的外部電極電連接的外部電極)。在本發明的還一方面中，獨立外部電極64和公共外部電極65可以由諸如鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等或它們的合金的材料形成。
參照圖8，逆變器62可以分別電連接在各螢光燈61的獨立外部電極64與公共外部電極65之間。此外，各開關器件63可以電連接到置於各螢光燈61的第一端處的對應獨立外部電極64，並且可以電連接到逆變器62的輸出端子。在本發明的一個方面中，可以最終由開關控制器66控制各開關器件63的操作。在本發明的另一方面中，可以由例如由諸如圖1所示定時控制器的裝置產生的外部施加控制信號來控制開關控制器66。在本發明的又一個方面中，可以把運算放大器67連接在開關控制器66與各開關器件63之間，以對從開關控制器66產生並輸出的信號進行放大。例如，運算放大器67可以置於開關控制器66與所述多個開關器件63的輸入匯接點之間。另選地，可以設置多個運算放大器67，其中一個OP放大器67置於對應的開關器件63的輸入與開關控制器66之間。
下面對根據本發明原理的螢光燈驅動單元的操作進行更詳細的描述。
首先，開關控制器66可以產生具有第一電壓電平的控制信號，運算放大器67可以接收所產生的控制信號。然後，運算放大器67可以對接收到的控制信號進行放大，並輸出具有第二電壓電平的經放大的控制信號，其中，第二電壓電平大於第一電壓電平。隨後，把經放大的控制信號傳輸給各個開關器件63。可以根據由運算放大器67輸出的經放大的控制信號選擇性地使開關器件63導通或截止。由此，當經放大的控制信號使各開關器件63導通時，開關器件63向對應的螢光燈61施加由逆變器62產生的驅動信號，從而驅動對應的螢光燈61。
根據本發明的原理，例如可以把開關控制器66設置為微型計算機。在本發明的一個方面中，開關控制器66可以保持各螢光燈61所特有的信息。在本發明的另一方面中，由開關控制器66產生的控制信號可以對應於預定開關器件63。因此，由開關控制器66產生並由運算放大器67放大的控制信號可以選擇性地使預定開關器件63導通和截止，從而選擇性地激活預定螢光燈61。
圖9示出了根據本發明原理的螢光燈與逆變器之間的連接。
參照圖9，如上所述，所述多個螢光燈61可以在背光單元內按預定間距相互隔開。而且，每個螢光燈61例如可以包括第一端及與第一端相對的第二端。每個第一端例如可以設有獨立外部電極64(即，不與相鄰螢光燈61的外部電極電連接的外部電極)，而每個第二端例如可以設有公共外部電極65(即，與相鄰螢光燈61的外部電極電連接的外部電極)。在本發明的一個方面中，逆變器62可以分別電連接在各螢光燈61的獨立外部電極64與公共外部電極65之間。此外，各開關器件63可以電連接到置於各螢光燈61的第一端處的對應獨立外部電極64，並可電連接到逆變器62的輸出端子。
如上所述，所述螢光燈驅動單元及其驅動方法有利地使得能夠選擇性並獨立地驅動並聯連接的各EEFL，從而便於實現背光調製技術，以改進由LCD裝置顯示的運動圖像的質量。
對於本領域的技術人員，很明顯，可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下對本發明進行各種修改和變型。因此，本發明旨在覆蓋落入所附權利要求及其等同物的範圍內的對本發明的修改和變型。
本申請要求2004年4月14日提交的韓國專利申請No.P2004-25780的優先權，通過引用將其併入於此，如同在此對其進行全面闡述一樣。
權利要求
1.一種螢光燈驅動單元，包括多個螢光燈，其中，每個螢光燈包括第一端及與第一端相對的第二端；逆變器，用於驅動所述多個螢光燈發光；以及控制器，用於把所述多個螢光燈電連接到逆變器，和將所述多個螢光燈與逆變器電斷開。
2.如權利要求1所述的螢光燈驅動單元，其中，所述控制器包括多個開關器件，其中，每個開關器件電連接在每個螢光燈的第一端與逆變器之間；和開關控制器，用於產生控制信號，並用於向所述多個開關器件輸出所產生的控制信號。
3.如權利要求2所述的螢光燈驅動單元，還包括至少一個運算放大器，該至少一個運算放大器用於放大所產生的控制信號，並用於向所述多個開關器件中的至少一個開關器件輸出經放大的控制信號。
4.如權利要求2所述的螢光燈驅動單元，其中，所述至少一個開關器件被設置成NPN、PNP、NMOS或PMOS型電晶體。
5.如權利要求2所述的螢光燈驅動單元，還包括液晶顯示裝置的定時控制器，該定時控制器連接到開關控制器的輸入，用於根據圖形信息產生外部控制信號並向開關控制器輸出該外部控制信號。
6.如權利要求2所述的螢光燈驅動單元，其中，所述開關控制器包括微型計算機。
7.如權利要求1所述的螢光燈驅動單元，其中，所述多個螢光燈的數量等於所述多個開關器件的數量。
8.如權利要求1所述的螢光燈驅動單元，其中，所述多個螢光燈包括外部電極螢光燈。
9.如權利要求1所述的螢光燈驅動單元，其中，所述多個螢光燈中的每一個都包括第一外部電極，形成在第一端處；和第二外部電極，形成在第二端處，其中，相鄰螢光燈的第一外部電極不相互電連接，並且其中，相鄰螢光燈的第二外部電極相互電連接。
10.一種螢光燈驅動單元，包括多個螢光燈，其中，每個螢光燈都包括第一端和第二端；多個第一外部電極，形成在第一端處，其中該多個第一外部電極不相互電連接；多個第二外部電極，形成在第二端處，其中該多個第二外部電極相互電連接；逆變器，連接到所述多個第一外部電極和所述多個第二外部電極，以驅動所述多個螢光燈發光；多個開關器件，連接在所述逆變器與各第一外部電極之間，以根據控制信號選擇性地驅動所述多個螢光燈；以及開關控制器，用於輸出控制信號。
11.如權利要求10所述的螢光燈驅動單元，還包括至少一個運算放大器，該至少一個運算放大器用於放大控制信號，並用於向所述多個開關器件中的至少一個開關器件輸出經放大的控制信號。
12.如權利要求10所述的螢光燈驅動單元，還包括定時控制器，該定時控制器連接到開關控制器的輸入，其中，控制信號是與由定時控制器輸出的信號相關聯地產生的，使得所述多個螢光燈與由定時控制器產生的圖形信息相同步地受到驅動。
13.一種背光單元驅動方法，包括以下步驟產生步驟，產生與在液晶顯示裝置的定時控制器中產生的圖形信息相關聯的控制信號；放大步驟，對產生的控制信號進行放大；傳輸步驟，傳輸經放大的控制信號；以及電連接步驟，當接收到所傳輸的控制信號時把至少一個螢光燈電連接到逆變器，使得該至少一個螢光燈發光。
14.如權利要求13所述的背光單元驅動方法，其中，所述至少一個螢光燈包括多個螢光燈。
15.如權利要求14所述的背光單元驅動方法，其中，所述電連接步驟包括根據背光調製技術把所述多個螢光燈電連接到逆變器的步驟。
全文摘要
螢光燈驅動單元及其驅動方法。螢光燈驅動單元包括多個螢光燈，其中，每個螢光燈包括第一端及與第一端相對的第二端；逆變器，用於驅動所述多個螢光燈發光；以及控制器，用於把所述多個螢光燈電連接到逆變器，和將所述多個螢光燈與逆變器電斷開。
文檔編號H05B41/14GK1683971SQ20051006431
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月13日 優先權日2004年4月14日
發明者樸喜正 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社