ИСТОЧНИК СВЕТОДИОДНОЙ ПОДСВЕТКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В УСТРОЙСТВЕ ЖК-ДИСПЛЕЯ, И УСТРОЙСТВО ЖК-ДИСПЛЕЯ ДЛЯ НЕГО Российский патент 2018 года по МПК G09G3/34 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к области ЖК-дисплеев, в частности к источнику светодиодной подсветки, используемому в устройстве ЖК-дисплея, и к устройству ЖК-дисплея.

Предпосылки для создания изобретения

[0002] С развитием технологий продолжают развиваться технологии и оборудование подсветки ЖК-дисплеев. Известно устройство подсветки ЖК-дисплея на лампах с холодным катодом (CCFL) для отображения изображений; однако из-за недостатков подсветки CCFL, а именно: плохая способность воспроизведения цвета, низкой эффективности освещения, высокого разрядного напряжения, характеристик разряда при низкой разнице температур, длительного времени прогрева до стабильного серого и т.д., сейчас в области источников подсветки изобретен источник светодиодной подсветки.

[0003] В традиционных источниках светодиодной подсветки прямой ток светодиода имеет положительную корреляцию с напряжением включения светодиода, т.е., если прямой ток больше, то и напряжение включения светодиода также больше. Для того, чтобы модулировать прямой ток при включенных светодиодах, одновременно необходимо быстро модулировать напряжение включения светодиодов. Однако скорость традиционной модуляции низкая; светодиоды в источнике подсветки имеют проблему с мерцанием. Чип драйвера светодиодов не может обеспечить защиту светодиодов от короткого замыкания, когда эта проблема усиливается.

Раскрытие изобретения

[0004] Для того, чтобы решить проблему, существующую в известном уровне техники, одна из целей настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить источник светодиодной подсветки, используемый в устройстве ЖК-дисплея и включающий: вольтодобавочную схему, предназначенную для повышения входного напряжения до рабочего напряжения цепочки светодиодов; модуль управления током, предназначенный для соединения с отрицательным выводом цепочки светодиодов, чтобы модулировать рабочее напряжение цепочки светодиодов; микроконтроллер, предназначенный для подачи на модуль управления током второго прямоугольного сигнала, чтобы управлять модулем управления током для осуществления модуляции тока; чип драйвера повышения напряжения, предназначенный для подачи на вольтодобавочную схему первого прямоугольного сигнала, чтобы осуществить функцию повышения напряжения; при этом чип драйвера повышения напряжения принимает напряжение регулирования обратной связи, найденное микроконтроллером и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала, подаваемого вольтодобавочной схемой согласно напряжению регулирования обратной связи, для модуляции рабочего напряжения цепочки светодиодов.

[0005] Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство ЖК-дисплея, включающее панель ЖК-дисплея и источник светодиодной подсветки напротив панели ЖК-дисплея, причем источник светодиодной подсветки обеспечивает освещение панели ЖК-дисплея, чтобы ЖК-дисплей мог отображать изображения, при этом источник светодиодной подсветки включает: вольтодобавочную схему, предназначенную для повышения входного напряжения до рабочего напряжения цепочки светодиодов; модуль управления током, предназначенный для соединения с отрицательным выводом цепочки светодиодов для модуляции рабочего напряжения цепочки светодиодов; микроконтроллер, предназначенный для подачи на модуль управления током второго прямоугольного сигнала, чтобы управлять модулем управления током для осуществления модуляции тока; чип драйвера повышения напряжения, предназначенный для подачи на вольтодобавочную схему первого прямоугольного сигнала для осуществления вольтодобавочной схемой функции повышения напряжения; причем чип драйвера повышения напряжения принимает напряжение регулирования обратной связи, найденное микроконтроллером, и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала, подаваемого вольтодобавочной схемой согласно напряжению регулирования обратной связи, для модуляции рабочего напряжения цепочки светодиодов.

[0006] Далее, вольтодобавочная схема включает индуктор, первый МОП-транзистор, и выпрямительный диод, причем один вывод индуктора используется для получения входного напряжения, другой вывод индуктора соединен с положительным электродом выпрямительного диода и стоком первого МОП-транзистора, отрицательный электрод выпрямительного диода соединен с положительным выводом цепочки светодиодов, затвор первого МОП-транзистора соединен с выводом выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения, исток первого МОП-транзистора электрически заземлен.

[0007] Далее, модуль управления током включает второй МОП-транзистор и четвертый резистор, причем затвор второго МОП-транзистора соединен с выводом управления рабочим током светодиодов микроконтроллера, сток второго МОП-транзистора соединен с отрицательным выводом цепочки светодиодов, исток третьего МОП-транзистора соединен с одним выводом четвертого резистора, другой вывод четвертого резистора электрически заземлен.

[0008] Далее, источник светодиодной подсветки также включает первый резистор, второй резистор и третий резистор, причем один вывод первого резистора соединен с положительным выводом цепочки светодиодов; один вывод второго резистора электрически заземлен; один вывод третьего резистора соединен с выводом выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера; другой вывод первого резистора, другой вывод второго резистора и другой вывод третьего резистора соединены с выводом входа напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера.

[0009] Далее, цепочка светодиодов включает определенное число светодиодов, соединенных последовательно.

[0010] Что касается источника светодиодной подсветки, используемого в устройстве ЖК-дисплея, и устройства ЖК-дисплея настоящего изобретения, то, поскольку микроконтроллер может быстро находить соответствующее напряжение регулирования обратной связи на основании рабочего тока цепочки светодиодов из справочной таблицы, он может быстро модулировать рабочее напряжение, подаваемое вольтодобавочной схемой, так что можно быстро регулировать рабочее напряжение цепочки светодиодов, когда также регулируется рабочий ток цепочки светодиодов 150. Светодиоды цепочки не имеют проблемы мерцания, и, в то же время, микроконтроллер 130 не имеет сбоев в защите светодиодов от короткого замыкания.

Краткое описание чертежей

[0011] Приведенное ниже подробное описание станет более понятным при изучении его вместе с изложенными выше и другими целями, признаками и преимуществами настоящего изобретения. На чертежах показано следующее.

[0012] Фиг. 1 - схема конструкции устройства ЖК-дисплея согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 2 - блок-схема источника подсветки ЖК-дисплея, используемого в устройстве ЖК-дисплея, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 3 - принципиальная схема источника подсветки ЖК-дисплея, используемого в устройстве ЖК-дисплея, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

[0015] Далее со ссылками на чертежи будет описан один предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано в многих разных формах и не должно истолковываться как ограниченное приведенными примерами вариантов осуществления. Помимо этого, термины, относящиеся к признакам изобретения, могут быть определены по-разному, в зависимости от намерения и опыта практического использования пользователя и оператора. Поэтому понимание этих терминов должно основываться на раскрытии, содержащемся в описании изобретения. Напротив, настоящее изобретение, как предполагается, охватывает не только примеры вариантов осуществления, но и, согласно формуле изобретения, сущность и объем разных альтернатив, модификаций, эквивалентов и других вариантов осуществления.

[0016] На Фиг. 1 представлена схема конструкции устройства ЖК-дисплея согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0017] Со ссылкой на Фиг. 1. На основании этого варианта осуществления настоящего изобретения, устройство ЖК-дисплея включает панель 200 ЖК-дисплея и источник 100 светодиодной подсветки, которые расположены напротив друг друга, при этом источник 100 светодиодной подсветки является источником освещения для панели 200 ЖК-дисплея, чтобы панель 200 ЖК-дисплея могла отображать изображения.

[0018] Далее будет описан источник 100 светодиодной подсветки по данному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0019] На Фиг. 2 представлена блок-схема источника светодиодной подсветки, используемого в устройстве ЖК-дисплея, по данному варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 3 представлена принципиальная схема источника светодиодной подсветки, используемого в устройстве ЖК-дисплея, по данному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0020] Со ссылкой на Фиг. 2 и Фиг. 3. Источник светодиодной подсветки по настоящему изобретению включает: вольтодобавочную схему 110, модуль управления током 120, микроконтроллер 130, чип (ИС) драйвера повышения напряжения 140 и цепочку светодиодов 150.

[0021] Конкретно, вольтодобавочная схема 110 может быть индуктивной вольтодобавочной схемой, используемой для повышения входного напряжения V_in до рабочего напряжения цепочки светодиодов 150. Вольтодобавочная схема 110 включает индуктор 111, первый МОП-транзистор 112 и выпрямительный диод 113. В данном варианте осуществления один вывод индуктора 111 используется для получения входного напряжения Vin, и другой вывод индуктора 111 соединен с положительным электродом выпрямительного диода 113 и стоком первого МОП-транзистора 112. Отрицательный электрод выпрямительного диода 113 соединен с положительным выводом цепочки светодиодов 150. Затвор первого МОП-транзистора 112 соединен с выводом (DRV) выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения 140. Исток первого МОП-транзистора электрически заземлен. Следует понимать, что вольтодобавочная схема не ограничена конфигурацией вольтодобавочной схемы 10 на Фиг. 3. Может быть использована любая подходящая конфигурация вольтодобавочной схемы.

[0022] В вольтодобавочной схеме 110 индуктор 11 является устройством для преобразования энергии, которое выполняет преобразования между электричеством и магнитным полем. Когда на затвор первого МОП-транзистора 112 поступает сигнал высокого уровня первого прямоугольного сигнала PWM1 с вывода (DRV) выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения 140, индуктор 111 преобразует магнитное поле в электричество и сохраняет его. Затем это электричество налагается на входное напряжение Vin, выпрямительный диод 113 фильтрует сигнал, и напряжение постоянного тока можно получить после того, как на затвор первого МОП-транзистора 112 поступит сигнал высокого уровня первого прямоугольного сигнала PWM1 с вывода (DRV) выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения 140. Поскольку напряжение постоянного тока формируется из электричества, преобразованного из магнитного поля индуктора 111 и налагаемого на входное напряжение Vin, напряжение постоянного тока выше чем входное напряжение Vin.

[0023] Цепочка светодиодов 150 используется в качестве источника подсветки устройства ЖК-дисплея, при этом цепочка светодиодов 150 включает определенное число светодиодов, соединенных последовательно, цепочка светодиодов 150 получает рабочее напряжение, которое необходимо ей для нормальной работы. Число светодиодов N (N - целое число больше нуля) в цепочке светодиодов определяется следующим правилом:

[0024] N×Vd≤V_out,

[0025] Где V_d - напряжение, необходимое для нормального излучения каждого светодиода, и V_out - рабочее напряжение, получаемое от вольтодобавочной схемы и требующееся для нормальной работы.

[0026] Например, когда V_d составляет 6,5 В и Vout=48 В, N≤7.

[0027] Модуль управления током 120 соединен с отрицательным выводом цепочки светодиодов 150 для модуляции рабочего тока цепочки светодиодов. Модуль управления током 120 включает второй МОП-транзистор 121 и четвертый резистор 122, при этом затвор второго МОП-транзистора 121 соединен с выводом (LIN) управления рабочим током светодиодов микроконтроллера 130, и сток второго МОП-транзистора 121 соединен с одним выводом четвертого резистора 122. Другой вывод четвертого резистора 122 электрически заземлен.

[0028] На затвор третьего МОП-транзистора 121 поступает второй прямоугольный сигнал PWM2 с вывода (LIN) управления рабочим током светодиодов микроконтроллера 130. Микроконтроллер 130 повышает или понижает рабочий ток цепочки светодиодов 150 посредством модуляции продолжительности включения второго прямоугольного сигнала PWM2. По данному варианту осуществления настоящего изобретения рабочий ток цепочки светодиодов 150 обычно стабильный. Микроконтроллер находит напряжение регулирования обратной связи в своей справочной таблице на основании рабочего тока цепочки светодиодов 150. Справочная таблица введена в микроконтроллер 130. Вывод (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера 130 соединен с выводом входа напряжения регулирования обратной связи (FB) чипа драйвера повышения напряжения 140 через третий резистор 163. Чип драйвера повышения напряжения 140 получает напряжение модулирования обратной связи с вывода (FB) входа напряжения регулирования обратной связи и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала PWM1, подаваемого с вывода (DRV) выхода прямоугольного сигнала и затем модулирует рабочее напряжение для цепочки светодиодов 150 посредством вольтодобавочной схемы 110.

[0029] В ином случае один вывод первого резистора 161 соединен с положительным выводом цепочки светодиодов 150. Один вывод второго резистора 162 электрически заземлен. Другие выводы первого резистора 161 и второго резистора 162 соединены с выводом (FB) входа напряжения регулирования обратной связи чипа драйвера повышения напряжения 140.

[0030] Далее будет описано отношение между рабочим током цепочки светодиодов 150 и напряжением регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера.

[0031] В данном варианте осуществления отношение между рабочим током цепочки светодиодов 150 и напряжением регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера может быть описано следующей формулой (1)

[0032]

[0033] Где: V_LED - рабочее напряжение цепочки светодиодов 150, V_DAC - напряжение регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера 130. V_FB - напряжение регулирования обратной связи, получаемое с вывода (FB) входа напряжения регулирования обратной связи чипа драйвера повышения напряжения 140, R1 - значение первого резистора 161, R2 - значение второго резистора 162, и R3 - значение третьего резистора 163.

[0034] Поскольку рабочий ток цепочки светодиодов 150 пропорционален рабочему напряжению цепочки светодиодов 150, и рабочее напряжение цепочки светодиодов 150 обратно пропорционально напряжению регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера, рабочий ток цепочки светодиодов 150 обратно пропорционален напряжению регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера. Поэтому на основании этого обратно пропорционального отношения в микроконтроллер 130 могут быть введены справочная таблица рабочего тока цепочки светодиодов 150 и напряжение регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера. В справочной таблице значение рабочего тока цепочки светодиодов 150 соответствует напряжению регулирования обратной связи на выводе (DAC) выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера.

[0035] Резюмируя вышесказанное, поскольку микроконтроллер 130 может быстро находить соответствующее напряжение регулирования обратной связи по рабочему току цепочки светодиодов в справочной таблице, он может модулировать рабочее напряжение вольтодобавочной схемы 110 и быстро подавать его на цепочку светодиодов, так что рабочее напряжение цепочки светодиодов 150 можно быстро регулировать во время регулирования рабочего тока цепочки светодиодов 150. Светодиоды цепочки светодиодов не имеют проблемы мерцания, и, в то же время, микроконтроллер 130 избегает сбоев в защите светодиодов от короткого замыкания.

[0036] Хотя в настоящем изобретении описаны и показаны определенные примеры вариантов осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящее изобретение может быть изменено по форме и в деталях, но без нарушения его сущности и объема, которые определены в пунктах прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентах.

Изобретение относится к источникам светодиодной подсветки, используемым в устройстве ЖК-дисплея. Технический результат заключается в повышении скорости модулирования рабочего напряжения цепочки светодиодов. Устройство включает вольтодобавочную схему, повышающую входное напряжение до рабочего напряжения цепочки светодиодов, модуль управления током, соединенный с отрицательным выводом цепочки светодиодов, микроконтроллер, подающий на модуль управления током второй прямоугольный сигнал, чтобы управлять модулем управления током для осуществления модуляции тока, чип драйвера повышения напряжения, подающий на вольтодобавочную схему первый прямоугольный сигнал, чтобы вольтодобавочная схема осуществляла функцию повышения напряжения, при этом чип драйвера повышения напряжения принимает напряжение регулирования обратной связи, найденное микроконтроллером, и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала, подаваемого вольтодобавочной схемой, на основании напряжения регулирования обратной связи. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Источник светодиодной подсветки для устройства ЖК-дисплея, включающий:

вольтодобавочную схему, предназначенную для повышения входного напряжения до рабочего напряжения цепочки светодиодов;

модуль управления током, предназначенный для соединения с отрицательным выводом цепочки светодиодов для модуляции рабочего напряжения цепочки светодиодов;

микроконтроллер, предназначенный для подачи на модуль управления током второго прямоугольного сигнала, чтобы управлять модулем управления током для осуществления модуляции тока, и выполненный с возможностью нахождения напряжения регулирования обратной связи в своей справочной таблице на основании рабочего тока цепочки светодиодов;

чип драйвера повышения напряжения, предназначенный для подачи на вольтодобавочную схему первого прямоугольного сигнала для осуществления вольтодобавочной схемой функции повышения напряжения;

при этом чип драйвера повышения напряжения принимает напряжение регулирования обратной связи, найденное микроконтроллером, и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала, подаваемого вольтодобавочной схемой, на основании напряжения регулирования обратной связи, чтобы модулировать рабочее напряжение цепочки светодиодов.

2. Источник светодиодной подсветки по п. 1, отличающийся тем, что вольтодобавочная схема включает индуктор, первый МОП-транзистор и выпрямительный диод, причем один вывод индуктора используется для получения входного напряжения; другой вывод индуктора соединен с положительным электродом выпрямительного диода и стоком первого МОП-транзистора; отрицательный электрод выпрямительного диода соединен с положительным выводом цепочки светодиодов, затвор первого МОП-транзистора соединен с выводом выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения; и исток первого МОП-транзистора электрически заземлен.

3. Источник светодиодной подсветки по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления током включает второй МОП-транзистор и четвертый резистор, причем затвор второго МОП-транзистора соединен с выводом микроконтроллера, управляющим рабочим током светодиодов; сток второго МОП-транзистора соединен с отрицательным выводом цепочки светодиодов; исток третьего МОП-транзистора соединен с одним выводом четвертого резистора; и другой вывод четвертого резистора электрически заземлен.

4. Источник светодиодной подсветки по п. 1, отличающийся тем, что источник светодиодной подсветки также включает первый резистор, второй резистор и третий резистор, причем один вывод первого резистора соединен с положительным выводом цепочки светодиодов; один вывод второго резистора электрически заземлен; один вывод третьего резистора соединен с выводом выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера; другой вывод первого резистора, другой вывод второго резистора и другой вывод третьего резистора соединены с выводом входа напряжения регулирования обратной связи чипа драйвера повышения напряжения.

5. Источник светодиодной подсветки по п. 1, отличающийся тем, что цепочка светодиодов включает определенное число светодиодов, соединенных последовательно.

6. Устройство ЖК-дисплея, включающее панель ЖК-дисплея и источник светодиодной подсветки напротив панели ЖК-дисплея, причем источник светодиодной подсветки обеспечивает освещение панели ЖК-дисплея, так что панель ЖК-дисплея может отображать изображения, и причем источник светодиодной подсветки включает:

вольтодобавочную схему, предназначенную для повышения входного напряжения до рабочего напряжения цепочки светодиодов;

модуль управления током, предназначенный для соединения с отрицательным выводом цепочки светодиодов для модуляции рабочего напряжения цепочки светодиодов;

микроконтроллер, предназначенный для подачи на модуль управления током второго прямоугольного сигнала, чтобы управлять модулем управления током для осуществления модуляции тока, и выполненный с возможностью нахождения напряжения регулирования обратной связи в своей справочной таблице на основании рабочего тока цепочки светодиодов;

чип драйвера повышения напряжения, предназначенный для подачи на вольтодобавочную схему первого прямоугольного сигнала для осуществления вольтодобавочной схемой функции повышения напряжения; и

при этом чип драйвера повышения напряжения принимает напряжение регулирования обратной связи, найденное микроконтроллером, и изменяет продолжительность включения первого прямоугольного сигнала, подаваемого вольтодобавочной схемой, на основании напряжения регулирования обратной связи, чтобы модулировать рабочее напряжение цепочки светодиодов.

7. Устройство ЖК-дисплея по п. 6, отличающееся тем, что вольтодобавочная схема включает индуктор, первый МОП-транзистор и выпрямительный диод, причем один вывод индуктора используется для получения входного напряжения; другой вывод индуктора соединен с положительным электродом выпрямительного диода и стоком первого МОП-транзистора; отрицательный электрод выпрямительного диода соединен с положительным выводом цепочки светодиодов, затвор первого МОП-транзистора соединен с выводом выхода прямоугольного сигнала чипа драйвера повышения напряжения; и исток первого МОП-транзистора электрически заземлен.

8. Устройство ЖК-дисплея по п. 6, отличающееся тем, что модуль управления током включает второй МОП-транзистор и четвертый резистор, причем затвор второго МОП-транзистора соединен с выводом микроконтроллера, управляющим рабочим током светодиодов; сток второго МОП-транзистора соединен с отрицательным выводом цепочки светодиодов; исток третьего МОП-транзистора соединен с одним выводом четвертого резистора; и другой вывод четвертого резистора электрически заземлен.

9. Устройство ЖК-дисплея по п. 6, отличающееся тем, что источник светодиодной подсветки также включает первый резистор, второй резистор и третий резистор, причем один вывод первого резистора соединен с положительным выводом цепочки светодиодов; один вывод второго резистора электрически заземлен; один вывод третьего резистора соединен с выводом выхода напряжения регулирования обратной связи микроконтроллера; другой вывод первого резистора, другой вывод второго резистора и другой вывод третьего резистора соединены с выводом входа напряжения регулирования обратной связи чипа драйвера повышения напряжения.

10. Устройство ЖК-дисплея по п. 6, отличающееся тем, что цепочка светодиодов включает определенное число светодиодов, соединенных последовательно.