ВОЗБУЖДАЮЩАЯ СХЕМА ПОДСВЕТКИ, ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ
BACKLIGHT SOURCE DRIVE CIRCUIT, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE  AND DRIVE METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к технологии возбуждения подсветки для дисплейного устройства и, в частности, к возбуждающей схеме подсветки, жидкокристаллическому дисплейному устройству и способу возбуждения для них.
Уровень техники
В существующей области технологий воспроизведения изображений на экране благодаря своим превосходным характеристикам выделяется TFT LCD (жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах), который быстро завоевывает свое место в различных областях применения, таких как мобильные телефоны, компьютеры, телевизоры и т.п. В жидкокристаллических дисплейных устройствах передача подсветки управляется отклонением молекул несветящихся жидких кристаллов под действием напряжения, так что осуществляется функция воспроизведения изображения. Ввиду этого, усовершенствование эксплуатационных характеристик модуля подсветки стало важной развивающейся тенденцией в области технологии воспроизведения изображений.
in
out
FB
FB
REF
out
В настоящее время ведущие производители жидкокристаллических дисплейных устройств используют повышающий преобразователь с функцией регулирования яркости освещения посредством широтно-импульсной модуляции, как показано на фиг. 1, в качестве возбуждающей схемы для подсветки, такой как светодиодные лампы, для подачи рабочего напряжения на светодиодные лампы и регулирования величины рабочего напряжения с целью управления яркостью светодиодных ламп. В данной схеме блок управления возбуждением является одним из ключевых блоков схемы, который выполняет роль модулирования пилообразного сигнала на основании входного управляющего сигнала для обеспечения выходного сигнала регулирования яркости посредством широтно-импульсной модуляции (который сокращенно называется ШИМ-сигнал регулирования яркости) с конкретным рабочим циклом. ШИМ-сигнал регулирования яркости используют для модулирования сигнала V напряжения, выходящего на светодиодные лампы от источника питания, и модулированный сигнал V напряжения подают на светодиодные лампы для их возбуждения. При этом, для обеспечения короткого времени реакции и хорошего стабилизирующего действия на величину напряжения напряжение на светодиодных лампах собирается в виде напряжения V обратной связи и подается на блок усиления сигнала рассогласования, расположенный в предварительном каскаде блока управления возбуждением. Напряжение V обратной связи сравнивают с предварительно заданным опорным напряжением V на входном контакте блока усиления сигнала рассогласования, и результаты сравнения усиливают блоком усиления сигнала рассогласования для использования в качестве управляющего сигнала для управления рабочим циклом ШИМ-сигнала регулирования яркости, после чего подают к блоку управления возбуждением. С помощью этого блок управления возбуждением контролируют для обеспечения на выходе ШИМ-сигнала регулирования яркости с соответствующим рабочим циклом с тем, чтобы добиться регулирования рабочего напряжения V светодиодной лампы.
Как правило, жидкокристаллическое дисплейное устройство требует осуществления переключения между различными рабочими режимами во время воспроизведения и обеспечивает, например, модель черного изображения, модель белого изображения и модели шкалы полутонов с различной яркостью. Таким образом, светодиодные лампы, используемые в качестве источника света для жидкокристаллического дисплейного устройства, также должны работать в различных режимах, например, в режиме низкой нагрузки для обеспечения модели черного изображения, в режиме высокой нагрузки для обеспечения модели белого изображения и в промежуточном режиме для обеспечения моделей шкалы полутонов. Скорость реакции (или время реакции) вышеописанного переключения режимов является одним из важных индикаторов оценки характеристики воспроизведения изображения дисплейного устройства.
В известном уровне техники для обеспечения соответствия требованиям всех светодиодных ламп подсветки, таким как яркость, погрешность и стабилизация напряжения, соответствующие параметры схемы возбуждения подсветки, как правило, спроектированы в соответствии с наиболее экстремальной ситуацией, т.е. переключением с режима низкой нагрузки на режим высокой нагрузки и с режима высокой нагрузки на режим низкой нагрузки, так что схема возбуждения подсветки и ее дисплейное устройство имеют относительно удовлетворительные скорости реакции. Такая универсальная проектная модель хоть и является простой и удобной, может приводить к низкой общей скорости реакции вследствие невозможности учета промежуточных режимов, имеющих очень маленькую шкалу яркости, но появляющихся главным образом при практическом использовании, так что могут возникать такие проблемы, как пусковой бросок тока, нестабильность системы электропитания и т.п. Таким образом, на основании известного уровня техники предлагается возбуждающая схема подсветки, выполненная с возможностью регулирования скорости реакции для различных режимов нагрузки, жидкокристаллический дисплей и способ возбуждения, использующий такую схему и дисплей.
Раскрытие сущности изобретения
Для решения вышеописанных проблем предлагается возбуждающая схема подсветки, выполненная с возможностью регулирования скорости реакции для различных режимов нагрузки, жидкокристаллический дисплей и способ возбуждения для такой схемы и дисплея.
Предложенная в настоящем описании изобретения возбуждающая схема подсветки содержит: блок усиления сигнала рассогласования, выполненный с возможностью приема сигнала напряжения обратной связи от подсветки и используемый для сравнения напряжения обратной связи с базовым напряжением, для регулирования коэффициента усиления и скорости усиления для результата сравнения в соответствии с величиной результата сравнения и для вывода результата усиления в виде управляющего сигнала; и блок управления возбуждением, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала от блока усиления сигнала рассогласования и используемый для вывода в соответствии с управляющим сигналом сигнала регулирования яркости посредством широтно-импульсной модуляции с соответствующим рабочим циклом для модулирования выхода сигнала напряжения к подсветке от источника питания.
Блок усиления сигнала рассогласования содержит множество усилителей сигнала рассогласования, сравнительные контакты которых взаимно соединены для приема сигнала напряжения обратной связи, опорные контакты которых принимают различные опорные напряжения, и выходные контакты которых взаимно соединены для вывода управляющего сигнала, причем опорные напряжения являются величиной, кратной базовому напряжению.
i
REFi
REF0
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения блок усиления сигнала рассогласования содержит усилители OP сигнала рассогласования, где i=-N…+N, и N - целое число больше или равное 1, причем опорное напряжение V i-го усилителя удовлетворяет следующей зависимости от базового напряжения V:
REFi
REF0
V=(1+pxi)V,
где р - регулировочный параметр больше нуля.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения регулировочный параметр р равен 0,1.
Усилители сигнала рассогласования могут быть расположены в зеркальном порядке.
Усилители сигнала рассогласования могут быть усилителями тока.
Возбуждающая схема подсветки дополнительно содержит: блок генерирования опорного напряжения, соединенный с блоком усиления сигнала рассогласования и используемый для подачи опорных напряжений на блок усиления сигнала рассогласования.
Кроме того, предлагается жидкокристаллическое дисплейное устройство, содержащее дисплейную панель и модуль подсветки, который содержит вышеупомянутую возбуждающую схему подсветки.
Помимо этого, предлагается способ возбуждения подсветки, включающий:
этап сбора, на котором выполняют сбор сигналов напряжения обратной связи от подсветки;
этап сравнения, на котором выполняют сравнение сигналов напряжения обратной связи подсветки с базовым напряжением;
этап усиления, на котором выполняют регулирование коэффициента усиления и скорости усиления для результата сравнения в соответствии с величиной результата сравнения и вывод результата усиления в виде управляющего сигнала; и
этап вывода, на котором выполняют вывод в соответствии с управляющим сигналом сигнала регулирования яркости посредством широтно-импульсной модуляции с соответствующим рабочим циклом для модулирования выхода сигнала напряжения к подсветке от источника питания.
На вышеупомянутом этапе усиления в соответствии с величиной результата сравнения выполняют запуск усилителей в соответствующем количестве с соответствующими коэффициентами усиления с тем, чтобы усилить результат сравнения с различными коэффициентами усиления и при различных скоростях усиления.
В настоящем изобретении в качестве усовершенствования существующей возбуждающей схемы подсветки оригинальный блок усиления сигнала рассогласования в возбуждающей схеме подсветки заменен на блок усиления сигнала рассогласования, выполненный с возможностью автоматического регулирования способности усиления, так что скорость реакции может быть автоматически отрегулирована при различных режимах нагрузки. По сравнению с уровнем техники предложенная возбуждающая схема подсветки имеет более высокую скорость реакции и соответственно может улучшить косвенным образом характеристики воспроизведения движущихся изображений на дисплейном устройстве.
Прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения представлены в нижеследующем описании и становятся отчасти понятными из описания или могут быть поняты посредством осуществления настоящего изобретения. Кроме того, цели и другие преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы и достигнуты посредством конструкций, представленных в описании, формуле изобретения и сопроводительных чертежах.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает схему составной конструкции модуля подсветки светодиодного жидкокристаллического дисплейного устройства в известном уровне техники;
Фиг. 2 изображает схему составной конструкции модуля подсветки жидкокристаллического дисплейного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 3 изображает электрическую схему блока усиления сигнала рассогласования возбуждающей схемы подсветки в модуле подсветки, показанном на фиг. 2.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Для создания возбуждающей схемы подсветки с разными скоростями реакции при различных режимах нагрузки в настоящем изобретении усовершенствована возбуждающая схема подсветки известного жидкокристаллического дисплея. Блок усиления сигнала рассогласования в оригинальной возбуждающей схеме заменен на блок усиления сигнала рассогласования, выполненный с возможностью автоматического регулирования способности усиления. В частности, предложенная возбуждающая схема подсветки содержит:
блок усиления сигнала рассогласования, выполненный с возможностью приема сигнала напряжения обратной связи от подсветки и используемый для сравнения напряжения обратной связи с базовым напряжением, регулирования коэффициента усиления и скорости усиления для результата сравнения в соответствии с величиной результата сравнения и вывода результата усиления в виде управляющего сигнала; и
блок управления возбуждением, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала от блока усиления сигнала рассогласования и используемый для вывода в соответствии с управляющим сигналом сигнала регулирования яркости посредством широтно-импульсной модуляции с соответствующим рабочим циклом для модулирования выхода сигнала напряжения к подсветке от источника питания.
Далее подробно рассмотрен в сочетании с сопроводительными чертежами один конкретный вариант осуществления предложенной возбуждающей схемы подсветки, а также принцип ее работы и достигаемые технические эффекты на примере светодиодного жидкокристаллического дисплейного устройства.
На фиг. 2 изображена схема составной конструкции модуля подсветки светодиодного жидкокристаллического дисплейного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль подсветки содержит возбуждающую схему 100 подсветки, множество светодиодных ламп 200, соединенных параллельно, и источник 300 электропитания, причем схема 100 подсветки содержит блок 10 усиления сигнала рассогласования и блок 20 управления возбуждением, где:
i
FB
REFi
i
Как показано на фиг. 3, блок 10 усиления сигнала рассогласования содержит 2N+1 усилителей сигнала рассогласования, которые соответственно обозначены как OP, где i=-N…+N, и N - целое число больше или равное 1. В данном случае, соответствующие сравнительные контакты усилителей сигнала рассогласования взаимно соединены для приема сигнала напряжения V обратной связи от светодиодных ламп 200, а опорные контакты усилителей сигнала рассогласования используют для приема различных сигналов опорных напряжений V, i=-N…+N. Выходные контакты усилителей сигнала рассогласования взаимно соединены для вывода управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением, и коэффициенты усиления соответствующих усилителей сигнала рассогласования обозначены K, где i=-N…+N.
REFi
REF0
REFi
i
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вышеуказанные опорные напряжения V, (i=-N…+N), могут быть обеспечены блоком генерирования опорного напряжения. Сначала в блоке генерирования опорного напряжения генерируют базовое напряжение V, затем его ослабляют или усиливают посредством разных множителей и в конце полученные результаты выводят в виде опорных напряжений V, (i=-N…+N), для подачи к соответствующим усилителям OP сигнала рассогласования, (i=-N…+N). Поскольку блок генерирования опорного напряжения относится к известному уровню техники, а не к ключевым моментам, раскрываемым в настоящем описании изобретения, он подробно не описан в настоящей заявке.
REFi
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, опорные напряжения V, (i=-N…+N), удовлетворяют следующей зависимости:
REFi
REF0
V=(1+pXi)V.
В вышеприведенном уравнении р - регулировочный параметр больше нуля и может быть принят равным 0,1 в данном варианте осуществления изобретения.
i
REFi
i
REFi
В данном случае входные контакты ввода инверсионного сигнала вышеуказанных усилителей OP сигнала рассогласования, (i=-N…0), выступают в качестве опорных контактов для приема соответствующих сигналов опорных напряжений V, (i=-N…0), а входные контакты ввода синфазного сигнала соответствующих усилителей OP сигнала рассогласования, (i=1…N), выступают в качестве опорных контактов для приема соответствующих сигналов опорных напряжений V, (i=1…N).
i
i
0
0+
-1
+1
-2
+2
-N
+N
И кроме того, усилители OP сигнала рассогласования, (i=-N…-1), могут быть теми же самыми элементами, соответствующими усилителям OP сигнала рассогласования, (i=1…N), и могут образовывать электрическую схему вертикальной зеркальной симметрии с усилителем ОР сигнала рассогласования в качестве центра. В данном варианте осуществления изобретения ОР - усилитель сигнала рассогласования на 20 мкА, ОР и ОР - усилители сигнала рассогласования на 30 мкА, а ОР и ОР - усилители сигнала рассогласования на 40 мкА… и так далее, OP и OP - усилители сигнала рассогласования на (N+2)×20мкA.
Принцип работы вышеуказанной схемы следующий:
FB
FB
REF0
0
0
0
В случае стабильной нагрузки напряжение V стабильно и V=V, и срабатывает только усилитель ОР сигнала рассогласования с коэффициентом К усиления для вывода соответствующего тока I, который подают в виде управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением.
FB
В случае нестабильной нагрузки напряжение V моментально увеличивается или уменьшается, причем:
REF0
FB
REF0
0
0
-1
-1
-2
-2
0
-1
-2
0
-1
-2
Если 0,8V≤V<0,9V, одновременно выполняют запуск усилителей сигнала рассогласования ОР с коэффициентом К усиления, OP с коэффициентом K усиления и ОР с коэффициентом К усиления для вывода соответствующих токов I, I и I соответственно, и затем сумму токов I, I и I подают в виде управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением;
REF0
FB
REF0
0
0
-1
-1
0
-1
0
-1
Если 0,9V≤V<V, одновременно выполняют запуск усилителей сигнала рассогласования ОР с коэффициентом К усиления и OP с коэффициентом K усиления для вывода соответствующих токов I и I соответственно, и затем сумму токов I и I подают в виде управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением;
REF0
FB
REF0
0
0
+1
+1
0
+1
0
+1
Если 1,1V≤V<1,2V, одновременно выполняют запуск усилителей сигнала рассогласования ОР с коэффициентом К усиления и ОР с коэффициентом K усиления для вывода соответствующих токов I и I соответственно, и затем сумму токов I и I подают в виде управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением;
REF0
FB
REF0
0
0
+1
+1
+2
+2
0
+1
+2
0
+1
+2
Если 1,2V≤V<1,3V, одновременно выполняют запуск усилителей сигнала рассогласования ОР с коэффициентом К усиления, ОР с коэффициентом K усиления и ОР с коэффициентом К усиления для вывода соответствующих токов I, I и I соответственно, и затем сумму токов I, I и I подают в виде управляющего сигнала к блоку 20 управления возбуждением.
FB
REF0
FB
REF0
И так далее, чем больше абсолютное значение разницы между напряжением V обратной связи и базовым напряжением V, тем большее количество усилителей сигнала рассогласования в блоке 10 усиления сигнала рассогласования срабатывают одновременно. Другими словами, чем больше абсолютное значение разницы между напряжением V обратной связи и базовым напряжением V, тем мощнее способность усиления всего блока 10 усиления сигнала рассогласования, и тем выше коэффициент усиления и скорость усиления, так что способность их регулирования оказывается более мощной.
in
out
Как показано на фиг. 2, блок 20 управления возбуждением соединен с блоком 10 усиления сигнала рассогласования для приема от него сигнала управления и модулирования пилообразного сигнала на основании управляющего сигнала для вывода ШИМ-сигнала регулирования яркости с соответствующим рабочим циклом. ШИМ-сигнал регулирования яркости подают на выходной контакт источника 300 электропитания для модулирования сигнала V напряжения, выходящего на светодиодные лампы 200 от источника питания 300, и модулированный сигнал V напряжения подают на светодиодные лампы 200 для их возбуждения.
В вышеупомянутом варианте осуществления изобретения пилообразный сигнал может быть обеспечен блоком 40 генерирования пилообразного сигнала. Поскольку конфигурация такого блока относится к известному уровню техники, он не описан подробно в настоящей заявке.
FB
FB
В вышеуказанном варианте осуществления изобретения напряжение V обратной связи, получаемое блоком 10 усиления сигнала рассогласования, является напряжением на одной из множества светодиодных ламп 200. Ввиду этого, между блоком 10 усиления сигнала рассогласования и светодиодными лампами 200 должен дополнительно располагаться блок 50 выбора напряжения для осуществления выбора напряжения в данный момент на одной конкретной лампе из множества светодиодных ламп 200 в качестве напряжения V обратной связи и подачи этого напряжения к блоку 10 усиления сигнала рассогласования. Как следует, блок 50 выбора напряжения может и не потребоваться устанавливать в случае обеспечения одного блока 10 усиления сигнала рассогласования для каждой светодиодной лампы.
out
out
Из вышеописанного можно понять, что рабочий цикл ШИМ-сигнала регулирования яркости контролируется управляющим сигналом от блока 10 усиления сигнала рассогласования, тогда как рабочее напряжение V светодиодных ламп 200 регулируется рабочим циклом ШИМ-сигнала регулирования яркости, а рабочая яркость светодиодных ламп 200 регулируется рабочим напряжением V. Соответственно, способность регулирования, которой обладает блок 10 усиления сигнала рассогласования, для обеспечения вывода управляющего сигнала, таким образом, может влиять на скорость реакции дисплейного устройства.
FB
0
0
0
FB
REF0
0
+1
+1
0
+1
0
0
+1
+1
+2
+2
0
+1
+2
FB
REF0
При работе вышеуказанной возбуждающей схемы 100 предполагается, что напряжение на одной светодиодной лампе подают в качестве напряжения V обратной связи к блоку 10 усиления сигнала рассогласования в конкретный момент. Если эта светодиодная лампа находится в стабильном рабочем режиме, то срабатывает только усилитель ОР с коэффициентом К усиления для вывода соответствующего управляющего сигнала I к блоку 20 управления возбуждением. В противном случае, если рабочий режим светодиодной лампы изменяется, напряжение V обратной связи может моментально быть больше, чем базовое напряжение V. При этом условии, когда базовое напряжение превышено на 10%, одновременно срабатывают усилитель ОР с коэффициентом Ко усиления и усилитель OP с коэффициентом K усиления. В результате, усилители ОР и OP могут работать вместе для быстрого регулирования вывода управляющего сигнала к блоку управления возбуждением, таким образом обеспечивая высокую скорость реакции. Когда базовое напряжение превышено на 20%, одновременно выполняют запуск усилителей ОР с коэффициентом К усиления, OP с коэффициентом K усиления и ОР с коэффициентом К усиления. В результате, усилители ОР, OP и ОР могут работать вместе для быстрого регулирования вывода управляющего сигнала к блоку управления возбуждением, таким образом обеспечивая намного более высокую скорость реакции. Посредством этого может быть достигнут технический эффект иерархического регулирования скорости реакции. Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что предложенная возбуждающая схема подсветки выполнена с возможностью приведения в действие соответствующего количества усилителей с соответствующими коэффициентами усиления для участия в регулировании рассогласования на основании разницы между подаваемым напряжением V обратной связи и предварительно заданным базовым напряжением V, так что способность регулирования рассогласования может быть настроена на разные условия с тем, чтобы регулировать скорость реакции и осуществлять дифференцированную обработку.
Кроме того, предлагается жидкокристаллическое дисплейное устройство, содержащее модуль подсветки, оснащенный возбуждающей схемой подсветки, предложенной в настоящем изобретении для возбуждения подсветки.
Несмотря на то, что вышеописанное является предпочтительными конкретными вариантами осуществления изобретения, объем защиты настоящего изобретения ими не ограничен - например, блок усиления сигнала рассогласования может также состоять из усилителей напряжения. Любые изменения или альтернативные варианты, легко понятные специалистам в данной области техники, в рамках раскрытого технического объема настоящего изобретения должны быть включены в объем защиты настоящего изобретения. Таким образом, объем защиты настоящего изобретения соответствует объему защиты формулы изобретения.