液晶显示器的背光模块保护电路 技术领域 本发明涉及一种液晶显示器的背光模块控制电路， 特别是涉及一种液晶显示器的 背光模块保护电路。
背景技术 近年来薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-LCD Display) 采用冷阴极荧光灯管 (Cold Cathode Fluorescent Lamp ； CCFL) 为光源的背光模块设计已日趋普遍。而为了有效提升 画面质量与显示效果， 多数研发人员皆以动态调整光源亮度为研究目标。
再者， 节能省电、 高动态对比 (DCR) 与动态显示的要求， 背光模块的光源已被要求 需做实时的亮度调整， 以达到更高的画面显像质量。此时冷阴极荧光灯管的电流是处于动 态变化的情况下。由于进行实时的亮度调整， 当冷阴极荧光灯管发生碰撞或脱落等异常状 况时， 将导致冷阴极荧光灯管开路 (Lamp open circuit)， 若背光模块上的保护电路无法有 效且正确的执行保护， 就会发生危害人员安全与液晶显示器故障等问题发生。
当然， 上述背光模块的亮度调整， 可能是因应使用者的所处的环境而由使用者手 动调整， 或者借由液晶显示器里的光传感器 (Light Sensor) 借由感测环境亮度而进行自动 调整。
请参照图 1， 其是一现有采用冷阴极荧光灯管 (CCFL) 为光源的背光模块的方块 示意图。背光模块 10 包含有一主控制电路 (control circuit)12 ； 一驱动电路 (driving circuit)14 ； 一 灯 管 反 馈 电 路 (lamp feedback circuit)16 ； 一 保 护 电 路 (protection circuit)18 ； 与一荧光灯管组 20， 其包含有多个荧光灯管 (lamp)202。再者， 荧光灯管组 20 为背光模块 10 的光源。而保护电路 18 是由一比较器 182 组成。
由于现有的保护电路 18 其是采用具固定值的保护命令信号 (V-command)。 于荧光 灯管组 20 产生较低亮度且荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 保护电路 18 可 能无法实时侦测出异常状况而导致危害人员安全与液晶显示器故障等问题。 以下将详细介 绍背光模块 10 中的信号动作原理。
请参照图 2A， 其是在全亮状态荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保 护命令信号 (V-command) 的示意图。其中， 模拟调整信号 (A-dim) 为最大值， 或者将数字调 整信号的责任周期 (duty cycle) 设定为 100％即可将灯管电流 (I-lamp) 振幅调整为最大 值并维持全亮状态。
很明显地， 当荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 由于荧光灯管组 20 的瞬间负载减轻， 造成灯管电压 (V-lamp) 遽增。此时， 灯管反馈电路 16 获取灯管电 压 (V-lamp) 并转换成反馈信号 (V-fb) 后， 其反馈信号 (V-fb) 将会大于保护命令信号 (V-command)。因此， 保护电路 18 输出一低准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电路 12 据以关闭荧光灯管组 20 并达成保护荧光灯管组 20 的目的。
请参照图 2B， 其是在模拟式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图。其中， 降低模拟调整信号 (A-dim) 即可达成降低
灯管电压 (V-lamp) 与灯管电流 (I-lamp) 的目的。
很明显地， 于进行模拟式调光时， 灯管电压 (V-lamp) 较低， 此时就算荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 灯管电压 (V-lamp) 增加的幅度有限。此时， 灯管反馈 电路 16 获取灯管电压 (V-lamp) 并转换成反馈信号 (V-fb) 后， 有可能仍旧低于保护命令信 号 (V-command)。因此， 保护电路 18 输出一高准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电路 12 仍旧正常工作， 并且造成荧光灯管组 20 的损坏。
请参照图 2C， 其是在数字式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图。其中， 降低数字调整信号 (V-dim) 即可达成降低 灯管电流 (I-lamp) 均方根值的目的。
同理， 于进行数字式调光时， 灯管电压 (V-lamp) 的有效值较低， 此时就算荧光灯 管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 灯管电压 (V-lamp) 增加的幅度有限。此时， 灯管 反馈电路 16 获取灯管电压 (V-lamp) 并转换成反馈信号 (V-fb) 后， 有可能仍旧低于保护命 令信号 (V-command)。因此， 保护电路 18 输出一高准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制 电路 12 仍旧正常工作， 并且造成荧光灯管组 20 的损坏。
综上所述， 由于现有背光模块 10 的保护电路 18 是采用具固定值的保护命令电压 (V-command)， 一旦为达到更高的画面显像质量而需经由模拟式调光或数字式调光而调降 灯管电流 (I-lamp) 的均方根值下， 灯管电压 (V-lamp) 与反馈信号 (V-fb) 亦会随之调降， 一旦当荧光灯管组 20 发生异常时， 反馈信号 (V-fb) 仍有可能不足以高于保护命令电压 (V-command)， 此时保护电路 18 将误判荧光灯管组 20 内多个荧光灯管 202 皆能正常工作而 输出高准位的比较结果信号 (Vp)， 进而无法启动对背光模块 10 的保护机制。 发明内容 本发明的目的在于提供一种液晶显示器的背光模块保护电路及其保护方法。 其可 根据模拟式调光信号或者数字式调光信号动态的调整保护命令信号 (V-command) 的准位， 达成实时侦测出异常状况并进而关闭荧光灯管组。
为实现本发明的目的而提供一种背光模块， 应用于一液晶显示器， 包含 ： 一主控制 电路， 用以根据一模拟调整信号或者一数字调整信号输出一驱动信号 ； 一驱动电路， 电连接 至该主控制电路， 用以根据所接收的该驱动信号， 输出一灯管电压 ； 一荧光灯管组， 包含有 多个荧光灯管且电连接至该驱动电路， 用以接收该灯管电压并产生一灯管电流 ； 一灯管反 馈电路， 电连接至该驱动电路， 用以根据所获取的该灯管电压并产生一反馈信号 ； 以及一动 态保护电路， 电连接于该灯管反馈电路与该主控制电路之间， 该动态保护电路是根据该模 拟调整信号或者该数字调整信号动态地调整一保护命令信号， 使得该动态保护电路比较该 保护命令信号与该反馈信号， 并产生一比较结果信号至该主控制电路。
该保护命令信号小于该反馈信号时， 一第一准位的比较结果信号是指示该主控制 电路关闭该荧光灯管组。
该保护命令信号大于该反馈信号时， 一第二准位的比较结果信号是指示该主控制 电路继续输出该驱动信号。
该主控制电路是根据该模拟调整信号或者该数字调整信号输出该驱动信号， 以进 行该荧光灯管组的一调光动作。
该动态保护电路， 包含 ：
一直流准位调整电路， 接收该模拟调整信号并调整该保护命令信号 ； 以及
一比较电路， 电连接至该直流准位调整电路， 接收调整后的该保护命令信号与该 反馈信号并输出该比较结果信号。
该直流准位调整电路， 包含 ：
一第一电阻， 其中该第一电阻的第一端接收该模拟调整信号 ；
一第二电阻， 其中该第二电阻的第一端连接至一正电源端 ；
一第三电阻， 其中该第三电阻的第一端连接至一接地端 ； 以及
一第一电容， 该第一电容的第一端连接至该接地端 ；
其中， 该第一电阻的第二端， 该第二电阻的第二端， 该第三电阻的第二端， 与该第 一电容的第二端相互连接并可输出调整后的该保护命令信号。
该动态保护电路， 包含 ：
一方波转直流准位调整电路， 接收该数字调整信号并调整该保护命令信号 ； 以及
一比较电路， 电连接至该方波转直流准位调整电路， 接收调整后的该保护命令信 号与该反馈信号并输出该比较结果信号。 该方波转直流准位调整电路， 包含 ：
一第四电阻， 该第四电阻的第一端接收该数字调整信号 ；
一第一晶体管， 该第一晶体管的基极端连接至该第四电阻的第二端， 集极端连接 至一正电源端 ；
一第五电阻， 其中该第五电阻的第一端连接该第一晶体管的射极端 ；
一第六电阻， 该第六电阻的第一端接地 ； 以及
一第二电容， 该第二电容的第一端连接至该第一晶体管的射极端， 该第二电容的 第二端接地 ；
其中， 该第五电阻的第二端与该第六电阻的第二端相互连接并可输出调整后的该 保护命令信号。
该比较电路， 包含一比较器， 该比较器的一负输入端接收该反馈信号， 该比较器的 一正输入端接收该保护命令信号， 该比较器的一输出端产生该比较结果信号。
该数字调整信号或者该模拟调整信号是因应该液晶显示器中的一光传感器的自 动调整而产生。
该数字调整信号或者该模拟调整信号是因应一使用者手动调整而产生。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述， 但不作为对本发明的限定。
附图说明 图 1 为一现有采用冷阴极荧光灯管 (CCFL) 为光源的背光模块的方块示意图 ；
图 2A 为在全亮状态荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图 ；
图 2B 为在模拟式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令 信号 (V-command) 的示意图 ；
图 2C 为在数字式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令
信号 (V-command) 的示意图 ；
图 3 为本发明的具动态保护电路的液晶显示器的背光模块方块示意图 ；
图 4 为本发明的动态保护电路的电路图 ；
图 5A 为本发明在全亮状态荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命 令信号 (V-command) 的示意图 ；
图 5B 为本发明在模拟式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保 护命令信号 (V-command) 的示意图 ；
图 5C 为本发明在数字式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保 护命令信号 (V-command) 的示意图。
其中， 附图标记
背光模块 10、 30
主控制电路 12
驱动电路 14
灯管反馈电路 16
保护电路 18
比较器 182 冷阴极荧光灯管组 20 荧光灯管 202 动态保护电路 38 直流准位调整电路 40 方波转直流准位调整电路 42 比较电路 44 比较器 442具体实施方式
根据本发明的实施例， 背光模块是采用一动态保护电路。 在动态保护电路中， 其所 采用的保护命令信号 (V-command) 可动态地跟随模拟调整信号 (A-dim) 或者数字调整信号 (V-dim) 的变化而调整。
请参照图 3， 其为本发明的具动态保护电路的液晶显示器的背光模块方块示意图。 本发明背光模块 30 包含有主控制电路 12、 驱动电路 14、 灯管反馈电路 16、 一动态保护电路 38、 与荧光灯管组 20。
首先， 主控制电路 12 根据一模拟调整信号 (A-dim) 或者一数字调整信号 (V-dim) 输出驱动信号 (Vd) 至驱动电路 14。 驱动信号 (Vd) 主要用以提供驱动电路 14 内的电力电子 元件 (Power MOS， 未示出 ) 的驱动电压所用。 驱动电路 14 可为全桥式的转换器 (full-wave rectifier) 架构或半桥式 (half-wave rectifier) 的转换器架构， 亦或其它可以转换直 流信号至交流信号的转换器架构。亦即， 驱动电路 14 可根据所接收的直流形式驱动信号 (Vd)， 输出一交流形式灯管电压 (V-lamp)。
当此灯管电压 (V-lamp) 输入至荧光灯管组 20 后， 荧光灯管组 20 会产生灯管电流 (I-lamp)， 此灯管电流 (I-lamp) 会流经荧光灯管组 20 内的多个荧光灯管 202， 进而使多个荧光灯管 202 提供亮度。再者， 灯管电流 (I-lamp) 为一弦波信号， 且多个荧光灯管 202 所 提供的亮度与灯管电流 (I-lamp) 的均方根值 (root-mean-square value) 大小有关。亦即 流经多个荧光灯管 202 的灯管电流 (I-lamp) 的均方根值愈大， 多个荧光灯管 202 所提供的 亮度愈高。
再者， 本发明的背光模块 30 亦具有一保护机制。此保护机制主要的用途在于 ： 当 侦测出荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 可实时经由主控制电路 12 而关闭 荧光灯管组 20。本发明背光模块 30 的保护机制主要由灯管反馈电路 16 与保护电路 18 所 达成。如图 3 所示， 灯管反馈电路 16 连接至驱动电路 14， 以接收灯管电压 (V-lamp)， 其可 由电阻、 电容与二极管 ( 未示出 ) 所组成。灯管反馈电路 16 是获取荧光灯管组 20 内的灯 管电压 (V-lamp) 的全波信号 (full-wave signal)， 并经整流与滤波后， 输出一直流形式的 反馈信号 (V-fb)。
如图 3 所示， 动态保护电路 38 连接至灯管反馈电路 16 与主控制电路 12 之间， 其 中， 灯管反馈电路 16 所输出的反馈信号 (V-fb) 被输入至动态保护电路 38。在动态保护电 路 38 中， 反馈信号 (V-fb) 与一保护命令信号 (V-command) 作比较， 而产生的比较结果信号 (Vp) 将可视为是否启动保护机制的标准。 再者， 如图 3 所示， 调整背光模块 30 的亮度的方法有下列二种。 (I) 利用模拟调整 信号 (A-dim) 直接调整灯管电压 (V-lamp) 的振幅。当灯管电压 (V-lamp) 的振幅增加， 灯 管电流 (I-lamp) 直流准位振幅与均方根值也会增加， 因此荧光灯管组 20 会产生较高的亮 度。同理， 当灯管电压 (V-lamp) 的振幅降低， 灯管电流 (I-lamp) 直流准位振幅与均方根值 也会降低， 因此荧光灯管组 20 会产生较低的亮度。而上述的方式称为模拟式调光。
(II) 利用数字调整信号 (V-dim) 调整灯管电压 (V-lamp)， 也就是说， 在灯管电压 (V-lamp) 振幅不变的情况下， 利用数字调整信号 (V-dim)， 其是属于一种脉波宽度调变信 号 (PWM)， 来调整灯管电压 (V-lamp) 供应至荧光灯管组 20 的时间， 并进而调整灯管电流 (I-lamp) 的均方根值。当整灯管电压 (V-lamp) 供应至荧光灯管组 20 的时间较长 (PWM 信 号的脉波宽度较宽 ) 时， 灯管电流 (I-lamp) 的均方根值较高， 荧光灯管组 20 会产生较高的 亮度。反之， 当整灯管电压 (V-lamp) 供应至荧光灯管组 20 的时间较短 (PWM 信号的脉波宽 度较窄 ) 时， 灯管电流 (I-lamp) 的均方根值较低， 荧光灯管组 20 会产生较低的亮度。而上 述的方式称为数字式调光。
当然， 本发明的液晶显示器中背光模块的亮度调整并不需要同时使用模拟调整信 号 (A-dim) 以及数字调整信号 (V-dim)。 一般来说， 液晶显示器中会因应使用者的操作或者 光传感器自动侦测的结果， 进而输出模拟调整信号 (A-dim) 以及数字调整信号 (V-dim) 其 中之一， 即可对背光模块 30 进行亮度调整。
根据本发明的实施例， 动态保护电路 38 中的保护命令信号 (V-command) 可随着荧 光灯管组 20 所产生的亮度动态地调整其直流准位。 也就是说， 动态保护电路 38 是接收模拟 调整信号 (A-dim) 以及数字式调光信号 (V-dim) 并且据以调整保护命令信号 (V-command) 的直流准位。再者， 不论背光模块是否在进行背光亮度调整， 动态保护电路 38 更皆可比较 保护命令信号 (V-command) 与反馈信号 (V-fb) 并输出正确的比较结果信号 (Vp)。 亦即， 当 反馈信号 (V-fb) 会小于保护命令信号 (V-command) 时， 动态保护电路 38 输出一高准位的 比较结果信号 (Vp)， 并且背光模块继续正常工作。反之， 当反馈信号 (V-fb) 大于保护命令
信号 (V-command) 时， 动态保护电路 38 输出一低准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电 路 12 关闭荧光灯管组 20。
请参照图 4， 其为本发明的动态保护电路的电路图。动态保护电路 38 包含有一直 流准位调整电路 40、 一方波转直流准位调整电路 42、 与一比较电路 44。
直流准位调整电路 40 包含有第一电阻 (R1)、 第二电阻 (R2)、 第三电阻 (R3)、 与第 一电容 (C1) ； 其中， 第一电阻 (R1) 的第一端接收模拟调整信号 (A-dim) ； 第二电阻 (R2) 的 第一端连接至一正电源端 (Vcc) ； 第三电阻 (R3) 的第一端接地 ； 第一电容 (C1) 的第一端接 地； 第一电阻 (R1)、 第二电阻 (R2)、 第三电阻 (R3)、 第一电容 (C1) 的第二端互相连接且由 直流准位调整电路 40 输出至第一二极管 (D1) 的阳极端。
再者， 方波转直流准位调整电路 42 包含有第四电阻 (R4)、 第五电阻 (R5)、 第六电 阻 (R6)、 第一晶体管 (Q1)、 与第二电容 (C2) ； 其中， 第四电阻 (R4) 的第一端接收数字调整 信号 (V-dim) ； 第一晶体管 (Q1) 的基极端连接至第四电阻 (R4) 的第二端， 集极端连接至一 正电源端 (Vcc)， 射极端连接至第二电容 (C2) 的第一端 ； 第二电容 (C2) 的第二端接地 ； 第 五电阻 (R5) 的第一端连接第一晶体管 (Q1) 的射极端 ； 第六电阻 (R6) 的第一端接地 ； 第五 电阻 (R5) 与第六电阻 (R6) 的第二端互相连接且由方波转直流准位调整电路 42 输出后连 接至第二二极管 (D2) 的阳极端。
再者， 比较电路 44 包含有一比较器 442， 其负输入端 (-) 接收反馈信号 (V-fb)， 其 正输入端连接至第一二极管 (D1) 与第二二极管 (D2) 的阴极端， 而比较器 442 的输出端可 产生比较结果信号 (Vp)。
根据本发明的实施例， 动态保护电路 38 中是包括直流准位调整电路 40 与方波转 直流准位调整电路 42。 然而如果液晶显示器是利用模拟调整信号 (A-dim) 来进行背光模块 的亮度调整， 则直流准位调整电路 40 的输出端直接连接至比较器 442 的正极端即可， 而方 波转直流准位调整电路 42、 第一二极管 (D1) 与第二二极管 (D2) 皆可予以省略。同理， 如 果液晶显示器是利用数字调整信号 (V-dim) 来进行背光模块的亮度调整， 则方波转直流准 位调整电路 42 的输出端直接连接至比较器 442 的正极端即可， 而直流准位调整电路 40、 第 一二极管 (D1) 与第二二极管 (D2) 皆可予以省略。
根 据 本 发 明 的 实 施 例， 假 设 液 晶 显 示 器 是 利 用 模 拟 调 整 信 号 (A-dim) 来 进 行 背 光 模 块 的 亮 度 调 整， 则 直 流 准 位 调 整 电 路 40 的 输 出 端 可 产 生 保 护 命 令 信 号 (V-command)， 而方波转直流准位调整电路 42 将不会接收数字调整信号 (V-dim)。因此，也就是说， 模拟调整信号 (A-dim) 的电压值越高， 保护命令信号 (V-command) 也越 高。反之， 模拟调整信号 (A-dim) 的电压值越低， 保护命令信号 (V-command) 也越低。
再者， 根据本发明的实施例， 假设液晶显示器是利用数字调整信号 (V-dim) 来进 行背光模块的亮度调整， 则方波转直流准位调整电路 42 的输出端可产生保护命令信号 (V-command)， 而直流准位调整电路 40 将不会接收模拟调整信号 (A-dim)。很明显地， 当数 字调整信号 (V-dim) 的脉波宽度越宽， 第一晶体管 (Q1) 开启 (turn on) 时间越长， 而第二 电容器 C2 可以充电至较高的电容电压， 因此保护命令信号 (V-command) 会较高 ； 反之， 当数 字调整信号 (V-dim) 的脉波宽度越窄， 第一晶体管 (Q1) 开启 (turn on) 时间越短， 而第二
电容器 C2 仅可以充电至较低的电容电压， 因此保护命令信号 (V-command) 会较低。
请 参 照 图 5A， 其是本发明在全亮状态荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图。 其中， 模拟调整信号 (A-dim) 为最大值， 或 者将数字调整信号的责任周期 (duty cycle) 设定为 100％也可以达成灯管电流 (I-lamp) 振幅为最大值并维持全亮状态。
很明显地， 当荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管开路时， 由于荧光灯管组 20 的瞬间负载减轻， 造成灯管电压 (V-lamp) 遽增。此时， 灯管反馈电路 16 获取灯管电 压 (V-lamp) 并转换成反馈信号 (V-fb) 后， 其反馈信号 (V-fb) 将会大于保护命令信号 (V-command)。 因此， 动态保护电路 38 输出一低准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电路 12 据以关闭荧光灯管组 20 并达成保护荧光灯管组 20 的目的。
请参照图 5B， 其为本发明在模拟式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图。其中， 降低模拟调整信号 (A-dim) 即可达 成降低灯管电压 (V-lamp) 与灯管电流 (I-lamp) 的目的。
很明显地， 于进行模拟式调光时， 灯管电压 (V-lamp) 较低。由于直流准位调整电 路 40 已经将保护命令信号 (V-command) 调低， 若荧光灯管组 20 发生异常或甚至发生灯管 开路时， 其反馈信号 (V-fb) 还是会大于保护命令信号 (V-command)。因此， 动态保护电路 38 输出一低准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电路 12 据以关闭荧光灯管组 20 并达成 保护荧光灯管组 20 的目的。 请参照图 5C， 其为本发明在数字式调光下荧光灯管组发生异常状况时反馈信号 (V-fb) 与保护命令信号 (V-command) 的示意图。其中， 降低数字调整信号 (V-dim) 即可达 成降低灯管电流 (I-lamp) 均方根值的目的。
很明显地， 于进行数字式调光时， 灯管电压 (V-lamp) 较低。由于方波转直流准位 调整电路 42 已经将保护命令信号 (V-command) 调低， 若荧光灯管组 20 发生异常或甚至发 生灯管开路时， 其反馈信号 (V-fb) 还是会大于保护命令信号 (V-command)。因此， 动态保 护电路 38 输出一低准位的比较结果信号 (Vp)， 使得主控制电路 12 据以关闭荧光灯管组 20 并达成保护荧光灯管组 20 的目的。
综上所述， 本发明的背光模块 30 其所采用的动态保护电路 38， 其可根据模拟调整 信号 (A-dim) 或者数字调整信号 (V-dim) 来实时地动态调整保护命令信号 (V-command)， 并 且实时启动保护机制。
再者， 本发明的背光模块 30 虽以冷阴极荧光灯管 (CCFL) 为例， 但并不以此为限。 本发明的背光模块 30 所采用的动态保护电路 38 亦可应用于外电极灯管 (EEFL)、 热阴极灯 管 (HCFL)、 T5 灯管与其它可用于背光模块作为背光源的灯管。
当然， 本发明还可有其它多种实施例， 在不背离本发明精神及其实质的情况下， 熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形， 但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。