TW200812438A - Ripple-free drive circuit for LED backlights of LCD panel - Google Patents

Description

200812438 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ，發明係與電子電路有關，_是指—種lcd面板之 LED为光燈無漣波驅動電路。

10 【先前技術】 按見有之液曰曰,、、、員7F斋，其並非為自發光性的顯示器， 而疋必純助背紐崎提供之域來_顯示的功能。 而目前普遍冷陰極螢統來作為背域組的發光源。 然而冷陰極螢光燈現有之缺點在於： 一、含汞，具有環境污染的問題。 二、 需要高壓點燈器或設備。 三、 壽命較短。 四、色彩運用範圍較受到限制。 因此’使用不具上述缺點的發光二極體來作為液晶顯 15示器之背光燈源，已成為未來發展上的趨勢。 如第七圖所示，其顯示出傳統液晶顯示器由背光源到 螢幕之間的大略架構，其中，背光源模組200包括了白光 背光源201以及光導板202之架構。液晶面板1〇〇包括了 偏光板101,102、共用電極11〇、像素電極111R，1UG，111B、 2〇薄膜電晶體112R，U2G，112B、紅，綠，藍濾光片113R，113G， 113B以及液晶分子114等架構。而一個像素係由前述之一 紅色〉慮光片113R、一綠色慮光片113 G以及一藍色滤光片 113B所形成，此三種不同色之濾光片都放置在共用電極11〇 的上層，經由各個色的濾光片所對應的兩電極間電場大小 4 200812438 的轉換，可改變光線通過各該濾光片的強度，並藉由紅、 藍、綠三色的混光效應，在單一像素中產生多樣性的色彩 變化。 由於前述白色背光源201係為白色光源，導致傳統液 5晶顯示器必須透過彩色濾光片以顯現彩色的影響。而彩色 濾光片的光利用率只有37%，因此進一步造成傳統液晶顯 示器存在許多缺點，諸如··光的利用率偏低、解析度不易 提升、以及整體效率偏低等等。若發光源本身即具有紅' 綠、藍三種顏色，配合不同的顯示技術，使面板不需要彩 10色濾光片，則必須顯著提升顯示器的光利用率以及整體效 率，同時亦能解決解析度受限的問題。 再如第八圖所示，係顯示一種無彩色濾光片的液晶顯 示裔架構，其液晶面板1〇〇,内各層與第七圖大致相同，所 差異者係在於去除了共用電極110,内的濾光片，亦即，不 具有濾光片。背光源模組2〇〇,包括紅，綠，藍背光源2〇1R，， 201G’，201B’以及光導板2〇2,之架構。此紅，綠，藍背光源並 非同時發光，而是按照時間順序依次發光。此利用三種獨 立色光，以快速地轉換做加法混色來得到任意有色光的發 光方式，稱為色序法(C〇i〇r sequential Method)。為了避免 20肉眼能察覺得出來，因此每段發光源的發光明間必須非常 短暫’故而選擇的發光源必須能夠在短時間内做快速的切 換。與冷陰極螢光燈相較而言，發光二極體之響應更為快 速，因此也比較適合作為色序法的發光源。 由於二個發光源相繼發光，因此在每段發光期間内， 5 200812438 薄膜電晶體112’必須去控制每一個像素，決定像素亮暗的 程度，此像素經由紅光、綠光和藍光間的快速轉換，便形 成一個彩色的像素。因此發光二極體陣列與薄膜電晶體 112’必須同步操作，以確保面板能正確地呈現色彩。然而， 5液晶分子114’的切換速度為發展色序法的主要瓶頸，因為 發光源疋紅光發光^一極體陣列201R’、綠光發光二極體陣列 201G’以及監光發光二極體陣列201B’相繼發光，因此在每 個發光二極體陣列轉態的瞬間，液晶分子114，也必須挟速 的跟著改變旋轉的角度。先前的技術是無法控制液晶分子 ίο 114’如此快速的切換。 又，此種色序法做為背光模組的發光方式，由於不需 要彩色濾光片，因此具有較為省電、解析度較高、成本較 低等優點。然而，發光二極體的色度會隨著電流的變化而 產生偏差’其狀態如第九圖所示。為了達到顯示器的效能 需求’其色度變動量Διιν必須小於〇.〇〇2，目此設計發光二 極體陣列的_科，必須將其輸出電流職波降到最小。 【發明内容】 光燈，提供-種lcd面板之led背 輸出連=動二==給不_且不會 e 為么光一極體背光燈之驅動電源。 二二本發明所提供之—種LCD面板之LED背 ===電路，主要包含有：—功率隨校正電ς L、妾於市電，藉以對由市電而來的電流進行整 20 200812438 流及功率調整後，再向外輸出直流電源；一直流轉換器 (DC/DC) ’連接於該功率因數校正電路，用以轉換直流電源 之電壓；三輸出負載組，連接於該直流轉換器，分別輸出 紅光、綠光及藍光，各該輸出負載組具有一電控開關，町 5受控制而切換所對應的負載組的通路/斷路；以及一驅動電 壓重置器’連接於該直流轉換器以及該三輸出負載組，用 以防止該三輸出負載組在導通的瞬間產生突波電流。藉 此’該可循序地供電給各該輸出負載組；而且不會輸出漣 波電流’可進而作為發光二極體背光燈之驅動電源；並真 10可有效隔絕突波電流，藉以防止突波電流進入至該等輸出 負載組。 【實施方式】 為了 a羊細說明本發明之構造及特點所在，兹舉以下之 15 一較佳實施例並配合圖式說明如后，其中·· 如第一圖至第三圖所示，本發明一較佳實施例所提供 之種LCD面板之LED背光燈無漣波驅動電路，主要 由一功率因數校正電路(PFC)ll、一直流轉換器21、三輸出 負载組31R，31G，31B以及一驅動電壓重置器41所組成，其 20 中： ’、 該功率因數校正電路11，用以連接於市電，藉以對由 市電而來的電流進行整流及功率調整後，再向外輸出直流 電源’而由於該功率因數校正電路n係屬習知構造，容不 予詳述其細部結構。 7 200812438 該直流轉換器21，連接於該功率因數校正電路π，用 以轉換由該功率因數校正電路丨丨所整流後的直流電源之電 壓，該直流轉換器21主要具有一變壓器22，以及一電感 L1連接該變壓為22之一次侧。又，該直流轉換器21具有 5至少一快速開關si，本實施例中係為一 M〇SFET(金氧半場 效電晶體），用以快速切換來控制電流，以及具有一輸出電 容C〇 ’用以儲存電能並向外輸出。 該三輸出負载組3iR,3iG，31B;彼此相並聯西連接於該 直流轉換器21 ’該輸出負載組31R具有複數紅光發光二極 10體⑽1^聯，該輪出負載組31G具有複數綠光發光二極 體ledg串聯’該輪出負載組31B具有複數藍光發光二極 體LEDb _聯’各該輪出負載組31R,31G,31B具有一電控開 關SR，SG，SB ’連接於其對應之該等發光二極體 LEDR，LEDG，LEDB，可受控制㈤切換所對應的輸丨負載組 15 31R，31G，31B的該等發光二極體LEDr，LEDg，leDb發光或 不發光。 4驅動電壓重置|| 4卜主要由控整流器SCR1、 -稽納二極體DUx及—電&R1彼此相串接所組成，該驅 動電壓重置器41連接於該直流轉換器21以及該三輸出負 載、、且31R,31G，31B ’用以防止該三輸出負載組仙 在導通的瞬間產生突波電流。 、第四圖係為了說明該電感L1的感值設計原理：其中電 f Lc亚聯於3亥雙壓器22之一次侧，電感L2連接於該變壓 器22之二次側’若將電感L1的感值設計為： 8 20 200812438 A_ aN„ 則該變壓器22之二次侧將不會有漣波電流，藉此可避 免漣波電流的產生。 第五圖係顯示前述架構中之快速開關S1與各該電控開 關sR,sG，sB之驅動訊號，其中，Vgs(s1)即代表該快速開關 Si，fs是該快速開關81之切換頻率。fBM是電控開關SrSgSb 的切換頻率’此頻率和現有市面上的液晶面板同步，通 為60Hz(赫茲）。 前揭之電路結構，在操料，由於該三輸出負載組 3*1R，31G，31B係並聯而連接於該直流轉換器2卜因此該直 流轉換器21所輸L會直接提供給該三輸出負^組 15 L\= Lc 31^31G，31B ’此時藉由各該輸出負載組31R，MG,31B本身 ^電控開關SR，SG，SB來循序控騎_路，即可循序驅動 ^亥輸出負載組31R,31G，31B的發光二極體的亮/滅。再 該驅動電壓重置器4卜主要係絲隔絕各該輸出負載 、，且31R，31G，31B在導通的瞬間產生突波電流。苴主要是利 】生時使該石夕控整流器卿導通:此時該輸 “C〇所輪出的電能即藉由該電阻R1漸漸的消耗掉， =流、_·_電壓重置器41之電流亦隨著慢慢下降， 出電壓則被箝制在該稽納二極體D1㈣潰電壓，在= 3m，31G，3l\。可確貫的隔絕突波電流進人各該輸出負載組 9 20 200812438 另外，本發明之該直流轉換器2i，並非僅限於一種型 悲而已，第六圖即分別顯示無漣波電流降壓型(Buck)直流轉 換器211，無漣波電流邱克(Cuk)直流轉換器212，無漣波電 流集塔(Zeta)直流轉換器213，無漣波電流順向式(F〇rward) 5直流轉換器214，無漣波電流推挽式(Push-Pull)直流轉換器 215 ’無漣波電流半橋(Half-Bridge)直流轉換器216，無漣波 電流全橋(Full_Bridge)直流轉換器217，而均可應用於前揭 第二圖中所示之直流轉換器。 由上可知，本發明所達成之功效在於： 〇 一、本發明可循序地供電給各該輸出負載組，而且不 會輸出漣波電流，可進而作為發光二極體背光燈之驅動電 一、本發明可有效隔絕突波電流，藉以防止突波電流 進入至該等輸出負載組。 200812438 【圖式簡單說明】 第一一圖係本發明一較佳實施例之電路方塊示意圖。 第二圖係本發明一較佳實施例之局部兩 不直流轉換器、輸出負載組以及驅動電獻=置、^橋圖，|負 之鮮細電 5 路結構 第三圖係本發明一較佳實施例之局部電 ▲ 4結構_， 示驅動電壓重置器之電路結構 第函圖係本發明一較佳實施例之電略^ 計電感值所參考之電路架構。 * I員 急圖 15 第五圖係本發明一較佳實施例之波形示之 第六圖係本發明一較佳實施例之電路鈇。 示多種直流轉換器之電路結構。 "樽不意圖， 第七圖係習知液晶顯示器由背光源到 之間的結構 第八圖係習知無彩色濾光片之液晶_示哭 圖。 為之結攝示意 示意圖 意圖 第九圖係習知發光二極體的色度隨著私 。 兒 >'的 變化之 【主要元件符號說明】 10 LCD面板之LED背光燈無漣波驅動電 Π功率因數校正電路 21直流轉換器 211無漣波電流降壓型(Buck)直流轉換器°° 212無漣波電流邱克(Cuk)直流轉換器 11 20 200812438 5 31R，31G，31B輸出負載組 D1稽納二極體 213無漣波電流集塔(Zeta)直流轉換器 214無漣波電流順向式(Forward)直流轉換器 215無漣波電流推挽式(Push-Pull)直流轉換器 216無漣波電流半橋(Half-Bridge)直流轉換器 217無漣波電流全橋(Full-Bridge)直流轉換器 22變壓器 41驅動電壓重置器 颗’ ίΟ电谷 10 L1電感 LEDG綠光發光二極體 R1電阻 S1快速開關 1^0&紅光發光二極體 LEDB藍光發光二極體 Sr，Sg，Sb電控開關 SCR1矽控整流器 12

Claims (1)

1. 200812438 十、申請專利範圍： 1.一種LCD(液晶顯示器）面板之LED(發光二極體）背 光燈無漣波驅動電路，包含有： 一功率因數校正電路(PFC)，用以連接於市電，藉以 5對由市電而來的電流進行整流及功率調整後，再向外輸出 直流電源； 一直流轉換器（DC/DC)，連接於該功率因數校正電 路，兩以轉換直流電源之電壓； 二輸出負載組，連接於該直流轉換器，分別輸出紅 10光、綠光及藍光，各該輸出負載組具有一電控開關，可受 控制而切換所對應的負載組的通路/斷路；以及 -驅動電壓重置器，連接於該直流轉換器以及該三輸 出負載組，用以防止該三輸出負載組在導通的瞬間產生突 15 2.依據申請專利範圍第1項所述之lcd面板之㈣背 色==，ΪΓ各該輸出負載組具有複數同 ㈣X光—極體串聯’且連接於各該電控開關。 丄3.依據申請專利範圍第1項所述之LCD面板之LED背 光燈無漣波驅動電路，苴中· 月 器，至少—電感連接於該直=換器具有一變壓 光燈之㈣面板之⑽背 繼流器、一稽納二極體中以=電壓重置器主要由- 域獅請專魏圍^^_組成。 间乐1項所述之LCD面板之LED背 20 200812438 光燈無漣波驅動電路，其中：該直流轉換器具有至少一快 速開關，用以快速切換來控制電流，以及具有一輸出電容， 用以儲存電能並向外輸出。 14