专利名称：背光模组的驱动电路及其方法
技术领域：
本发明有关于一种背光模组的驱动机制，尤指一种热阴极管背光模组的调光驱动
电路及方法。
背景技术：
—般需要背光源的显示装置，例如液晶显示器等，会因为使用者的喜好以及背景 亮度而需要适当的调光机制，以便能够调整背光源强弱来达到所需亮度。
以热阴极荧光灯管(Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL)作为背光源时，其驱 动电路的调光控制方式有很多种，其中较常用的为调频(frequencymodulation)控制、调 巾畐(amplitude modulation)控制以及脉波宽度调变(pulse width modulation)控制，其中 调频控制可以有效达到调光目的，其控制电路也相当简单；然而，因为频率的变动，使得前 级的滤波电路的设计也会因为电磁干扰(Electro-Magnetic Interference,EMI)而变得困 难，且也无法将磁性组件作最佳的应用；调幅控制则是借着改变共振电路的直流电源来达 到调光的目的，其电路架构设计较为困难；脉波宽度调变控制则是改变开关组件的导通时 间来达到调光的目的， 一般而言，脉波宽度调变控制会使用对称脉波宽度调变控制的方式， 但是会造成开关组件上高的切换损失而无法达到省电的目的，且该电路架构也较调频控制 电路复杂。 请参考图1，图1所示是公知准半桥变频式驱动电路100的示意图。驱动电路100 包含有一直流电压源Vdc ;—信号产生电路IIO，用来产生一可变频率的一交流信号；一谐 振电路120，耦接于信号产生电路IIO，用来依据该可变频率的该交流信号产生一振荡信号 来驱动一背光源130 ; —电容140，耦接于谐振电路120及背光源130，用来提供一阻抗，以 调整背光源130的一电流值；以及两电容160以及170，耦接于信号产生电路110与背光源 130，用来产生一直流电压准位。此外，信号产生电路110另包含两晶体管112、114，而经由 调整切换晶体管112、114的频率，可以决定输出交流信号的频率；谐振电路120另包含有一 电感122以及一电容124，用来将信号产生电路110所输出的交流信号转成一弦波信号以驱 动背光源130。 如图1所示，电容140并联于背光源130。当依据信号产生电路110产生的交流 信号的频率为"，则电容140的阻抗即为l/"Cf，其中Cf为电容140的电容值。再依据电 容140与背光源130阻抗的比例，可以决定出流经背光源130的电流大小，因此，当电容140 的阻抗大于背光源130的阻抗时，主要电流路径为背光源130，亦即点亮灯管；而当电容140 的阻抗小于背光源130的阻抗时，主要电流路径为电容140，亦即灯管亮度降低甚至熄灭。
上述依据频率变动来达到调光的方式具有简单的电路架构，然而因为频率的变动 会使得前级的滤波电路受到电磁干扰而无法将磁性组件作最佳的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定频的调光驱动电路及方法，以解决上述的问题。
本发明实施例公开一种背光模组的驱动电路，其包含有一信号产生电路，用来产 生一固定频率的一交流信号；一谐振电路，耦接于该信号产生电路，用来依据该固定频率的 该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源；一控制电路，用来提供一控制信号；以及一 调整电路，耦接于该控制电路、该谐振电路及该背光源，用来依据该控制信号提供一阻抗， 以调整该背光源的一电流值。 本发明实施例公开一种背光模组的驱动方法，其包含有产生一固定频率的一交 流信号；依据该固定频率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源；提供一控制信 号；以及提供一调整电路，并将该调整电路耦接于该背光源；以及依据该控制信号来控制 该调整电路提供一阻抗，以调整该背光源的一电流值。
图1为公知准半桥变频式驱动电路的示意图2为本发明第一实施例的准半桥定频式驱动电路的示意图
图3为本发明第二实施例的准半桥定频式驱动电路的示意图
图4为可作为可变电阻使用的晶体管的等效电路图5为图4所示的晶体管的操作特性图。
主要组件符号说明100 :准半桥变频式驱动电路200、300 :准半桥定频式驱动电路110、210、310 :信号产生电路112、114、212、214、252、254、晶体管312、314、352、354 :120、220、320 :谐振电路122、222、322 :电感124、140、160、170、224、258、电容260、270、324、360、370 :130、230、330 :背光源240、340 :控制电路250、350 :调整电路256 :双向开关Vdc :直流电压源G :栅极D :漏极S :源极Dg:二极管Rg:栅极电阻Rgd:栅极漏极间电阻Cgd:栅极漏极间电容Cgs :栅极源极间电容
4
Rs : Vgs : Vds : In: Vth :
栅极源极间电压 漏极源极间电压 漏极源极间电流 临界电压
具体实施例方式
请参考图2，图2所示为本发明第一实施例的准半桥定频式驱动电路200的示意 图。本实施例中，驱动电路200包含有一直流电压源Vdc ;—信号产生电路210，用来产生 一固定频率的一交流信号；一谐振电路220，耦接于信号产生电路210，用来依据该固定频 率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源230 ;—控制电路240，用来提供一控制信 号；一调整电路250，耦接于控制电路240、谐振电路220以及背光源230，用来依据该控制 信号提供一阻抗，以调整背光源230的一电流值；以及两电容260以及270，耦接于信号产 生电路210与背光源230，用来产生一直流电压准位。此外，信号产生电路210另包含两晶 体管212以及214，其中切换晶体管212以及214可以产生上述的固定频率的交流信号；谐 振电路220另包含有一电感222以及一电容224，用来将信号产生电路210所输出的交流信 号转成一弦波信号以驱动背光源230 ;调整电路250另包含有作为一双向开关256与一电 容258，其中双向开关256由两晶体管252、254所构成。 如图2所示，电容258串联于双向开关256，而电容258与双向开关256则并联于 背光源230。当信号产生电路210产生的交流信号的频率为"p在双向开关256是开启 (switched on)的情况下，电容258的阻抗即为1/" ^，其中Cf为电容258的电容值。在 本实施例中，电容258的阻抗经由精心设计而会远小于背光源230的阻抗，因此在 双向开关256是开启的情形下，主要电流路径为调整电路250，亦即背光源230的亮度为此 驱动电路下的最小亮度；当双向开关256是关闭(switched off)时，主要电流路径则是背 光源230，此时背光源230的亮度为此驱动电路下的最大亮度。 在图1所示的公知变频式驱动电路中，是直接调整流经背光源的电流来达到调光 的目的，而相较于公知技术，在本实施例中，因为流经背光源230的电流大小只有两个固定 的电流值，分别表示背光源230的最大亮度与最小亮度，因此，本案所公开的调光方式是利 用控制电路240来控制双向开关256关闭与开启的时间比例，此比例亦为背光源230最大 亮度与最小亮度的时间比例，如此一来便可达到调整背光源230亮度的目的。举例来说，假 设所需的背光源亮度为最大亮度的一半，则控制电路240控制双向开关256关闭与开启的 时间比例为l : 1，亦即背光源230最大亮度与最小亮度的时间比例也为1 : l，而在视觉 疲劳的影响下，人眼便会感受到该所需的亮度。 本实施例的驱动电路架构与图1所示的变频式驱动电路的电路架构类似，隶属于 具有简单电路架构的驱动电路。此外，因为信号产生电路200产生的交流信号频率为固定 的，因此没有电磁干扰的影响，使得磁性组件的设计与应用能更有效率。而在调光范围方 面，因为信号产生电路所产生的频率范围有限制，因此变频式驱动电路100中电容140的阻 抗也会被限制在一范围内，导致仅能提供一个有限度的调光范围；然而在本实施例的定频 式驱动电路200中，因为利用控制电路240来控制双向开关256关闭与开启的时间比例，因此可以具有较大的调光范围。 请参考图3，图3所示为本发明第二实施例的准半桥定频式驱动电路300的示意 图。于本实施例中，驱动电路300包含有一直流电压源Vdc ;—信号产生电路310，用来产生 一固定频率的一交流信号；一谐振电路320，耦接于信号产生电路310，用来依据该固定频 率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源330 ;—控制电路340，用来提供一控制信 号；一调整电路350，耦接于控制电路340、谐振电路320以及背光源330，用来依据该控制 信号提供一阻抗，以调整背光源330的一电流值；以及两电容360以及370，耦接于信号产 生电路310与背光源330，用来产生一直流电压准位。此外，信号产生电路310另包含两晶 体管312以及314，其中切换晶体管312以及314可以产生上述的固定频率的交流信号；谐 振电路320另包含有一电感322以及一电容324，用来将信号产生电路310所输出的交流信 号转成一弦波信号以驱动背光源330 ;调整电路350另包含有两晶体管352以及354以作 为一双向开关。 如图3所示，调整电路350为一双向开关，其中该双向开关中有一颗晶体管设计成 可变电阻的型态。请参考图4，图4为图3所示的晶体管352的等效电路图。在不影响本发 明的技术公开之下，在此仅以晶体管352为例来说明，然而，本发明并不以此为限。如图4所 示，晶体管352的等效电路包含有三节点栅极(Gate)G、漏极(Drain)D以及源极(Source) S ; —栅极电阻Rg、一二极管Dg、一栅极漏极间电阻Rgd、一栅极漏极间电容Cgd、一栅极源极 间电容Cgs以及一电阻Rs，其中晶体管352的操作特性如图5所示，于图5，由上而下分别 为栅极源极间电压Vgs、漏极源极间电压Vds以及漏极源极间电流In对时间的关系。首先 当晶体管的栅极电压从关闭到开始启动，亦即操作在区域(a)，此时栅极源极间电压Vgs尚 未超过其临界电压(Thresholdvoltage)Vth，因此没有电流产生，漏极源极间电压也维持不 变。随着栅极源极间电压Vgs持续升高至超过临界值，如图5中区域(b)所示，漏极源极间 电流In开始产生。之后，随着时间的增加，漏极源极间电流In持续由漏极D对源极S充电， 因此漏极源极间电压Vds会继续降低直到漏极和源极达到相同电压准位为止，如区域(c) 所示，因为漏极源极间电阻为漏极源极间电压Vds与漏极源极间电流In的比值，因此在区 域(c)中，漏极源极间电阻为一可变电阻。若进入区域(d)，则漏极源极间电压Vds与漏极 源极间电流In均不再变动。 因此，于图3所示的定频式驱动电路300中，当控制电路340关闭晶体管352以及 354时，亦即调整电路350具有极大的电阻，因此主要电流路径为背光源330，此时背光源 330会达到该驱动电路下的最大亮度；反之，当控制电路340开启晶体管352以及354时， 亦即调整电路350具有很小的电阻，此时主要电流路径为调整电路350，而背光源330会达 到该驱动电路下的最小亮度。本实施例中，当控制电路340将晶体管352或354操作在可 变电阻时，电流路径便可以由调整电路350的可变电阻阻值与背光源阻值的比例来决定， 如此一来便可以达到控制背光源亮度的目的。 本实施例的驱动电路架构(亦即驱动电路300)与图l所示的变频式驱动电路100 以及图2所示的定频式驱动电路200的电路架构类似，均隶属于具有简单电路架构的驱动 电路。此外，如同之前图2所示的实施例所述，本实施例的定频式驱动电路300由于没有电 磁干扰的影响，因而能使得磁性组件的设计与应用能更有效率。同样地，在调光范围方面， 本实施例的定频式驱动电路300利用控制电路340来控制双向开关的电阻值，而该双向开
6关电阻值的范围可为一定值(例如io毫奥姆)至趋近无限大，因此便可以具有较大的调光 范围。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种背光模组的驱动电路，其特征在于，包含有一信号产生电路，以产生一固定频率的一交流信号；一谐振电路，耦接于该信号产生电路，以依据该固定频率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源；一控制电路，以提供一控制信号；以及一调整电路，耦接于该控制电路、该谐振电路及该背光源，以依据该控制信号提供一阻抗，以调整该背光源的一电流值。
2. 如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该调整电路并联于该背光源。
3. 如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该调整电路包含一双向开关，用以该控 制电路输出该控制信号来调整该双向开关导通与关闭的时间，和/或该控制信号还用以调 整该双向开关导通时的阻抗。
4. 如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，该调整电路还包含一电容，串联于该双向开关。
5. 如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，该双向开关导通时的阻抗为一定值。
6. 如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，该电容的阻抗小于该背光源的阻抗。
7. 如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该背光源为一热阴极荧光灯管。
8. —种背光模组的驱动方法，其特征在于，包含有 产生一固定频率的一交流信号；依据该固定频率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源； 提供一控制信号；提供一调整电路，并将该调整电路耦接于该背光源；以及 依据该控制信号来控制该调整电路提供一阻抗，以调整该背光源的一电流值。
9. 如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，将该调整电路耦接于该背光源的步骤 包含有将该调整电路并联于该背光源。
10. 如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，提供该调整电路的步骤包含有设置一双向开关于该调整电路中；以及 提供该控制信号的步骤还包含有设定该控制信号来调整该双向开关导通与关闭的时间。
11. 如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于，提供该控制信号的步骤还包含有设 定该控制信号来调整该双向开关导通时的阻抗。
12. 如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于，提供该调整电路的步骤包含有将一 电容串联于该双向开关。
13. 如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，提供该控制信号的步骤包含有设定 该控制信号以使该双向开关导通时的阻抗为一定值。
14. 如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，提供该调整电路的步骤包含有设定 该电容的阻抗小于该背光源的阻抗。
全文摘要
本发明公开一种背光模组的驱动电路，其包含有一信号产生电路，用来产生一固定频率的一交流信号；一谐振电路，耦接于该信号产生电路，用来依据该固定频率的该交流信号产生一振荡信号来驱动一背光源；一控制电路，用来提供一控制信号；以及一调整电路，耦接于该控制电路、该谐振电路及该背光源，用来依据该控制信号提供一阻抗，以调整该背光源的一电流值。
文档编号G09G3/34GK101727831SQ20081016753
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者林信彰, 林琦修, 陈建仰 申请人:华映视讯(吴江)有限公司;中华映管股份有限公司