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CN101944320B - 应用于平面显示装置的逆变器电路板结构 - Google Patents

应用于平面显示装置的逆变器电路板结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种逆变器电路板结构,包含一逆变器电源切换电路板结构以及一逆变器控制电路板。该逆变器电源切换电路板结构,包含一逆变器电源切换电路板;以及一电源转换单元,设置在该逆变器电源切换电路板上,转换一直流电源为一交流电源。该逆变器控制电路板结构,包含一控制单元,电连接该电源转换单元提供一控制信号控制该电源转换单元;以及一逆变器控制电路板,该控制单元设置在该逆变器控制电路板上。该电源转换单元与该控制单元建构在各自独立的电路板上,以配合需要使用不同的电路板,减低系统成本。

Description

应用于平面显示装置的逆变器电路板结构
本案是申请日为2006年8月14日、申请号为200610114946.6、发明名称为“应用于平面显示装置的逆变器电路板结构”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种应用于平面显示器的逆变器结构,特别涉及一种与面板控制电路整合的平面显示器逆变器结构。
背景技术
随着技术发展,液晶显示技术已经日趋成熟,进入大型化、低价化的普及阶段。随着这样的趋势,减低平面显示系统成本以及增加稳定度的需求亦日趋增加,用于背光模块电源控制的逆变器亦有进一步降低成本的需要。长久以来,现有用于背光模块电源控制的逆变器结构,均设置在同一多层电路板上。传统上的逆变器结构包含变压器、电力开关组件、驱动控制集成电路(IC)以及其它保护控制电路。
现有的逆变器结构的电源转换部分将产生强烈的电磁波,若与该逆变器控制电路布局在同一多层电路板上,则该逆变器电源转换装置所产生的电源噪声干扰,会影响该逆变器控制电路的控制信号,进而影响液晶显示系统的稳定度。
此外,现有技术中常见的液晶面板控制电路(LCD control board)中已包含控制电路及控制模块所需的电源。然而,该逆变器需藉由转换装置以提供控制电路及控制模块所需要的电力,如此一来,即增加零件的数目而使得成本无法降低。
再者,现今液晶显示面板、液晶电视(LCDTV)等市场价格急速下降,而现有技术是将该逆变器电源电路及该逆变器控制电路布局在同一多层板上。但是多层板的成本较单面基板的成本高,若完全使用多层板会削弱液晶显示面板(LCD)、液晶电视(LCDTV)等在价格战上的竞争力。
有鉴于此,一个降低成本并且足以提升逆变器系统稳定度的发明是十分被需要的。
发明内容
本发明的一目的是提供一逆变器电路板结构,包含一逆变器电源切换电路板结构、一逆变器控制电路板结构,该逆变器电源切换电路板结构与该逆变器控制电路板结构是建构在各自独立的电路板上,以配合需要使用不同的电路板,减低系统成本并且避免电源噪声干扰控制信号,提供系统稳定度。
本发明的另一目的为提供一整合式液晶驱动电路板结构,包含一显示驱动单元、一逆变器控制单元以及一整合式液晶驱动电路板,其中,该逆变器控制单元与该整合式液晶驱动电路板是整合在该整合式液晶驱动电路板上并共享控制电源。
本发明的另一目的为提供一用于平面显示的整合式控制电路板结构,具有一整合控制单元可部分或全面代换逆变器控制电路以及液晶面版驱动控制电路之功能。
为了实现上述目的,本发明提供一种逆变器电路板结构,包含:
一逆变器电源切换电路板结构,包含:
一逆变器电源切换电路板;以及
一电源转换单元,设置在该逆变器电源切换电路板上,转换一直流电源为一交流电源;以及
一逆变器控制电路板结构,包含:
一控制单元,电连接该电源转换单元提供一控制信号控制该电源转换单元;以及
一逆变器控制电路板,该控制单元设置在该逆变器控制电路板上。
本案得藉由以下列附图与详细说明,俾得一更深入的了解。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的一种应用于平面显示器的逆变器电路板结构。
图2是本案较佳实施例的一种整合式液晶驱动电路板结构示意图。
图3是本案较佳实施例的逆变器电路板结构应用于一种液晶显示器系统方块示意图。
附图符号说明
200-逆变器电路板结构
210-逆变器电源切换电路板结构
211-电源转换单元
212-逆变器电源切换电路板
220-逆变器控制电路板结构  221负载状态检测电路
222-功率开关驱动控制电路  223保护电路
224-逆变器控制电路板
300-整合式液晶驱动电路板结构
310-显示驱动单元
311-直流/直流转换器(DC/DC Converter)
312-显示控制单元          313-栅极驱动单元
314-源极驱动单元          320-逆变器控制单元
330-整合式液晶驱动电路板  400-液晶显示器系统
401-显示系统电源          402-显示面板
403-液晶显示驱动单        404-背光模块
405-逆变器结构            406-电源转换单元
407-控制单元
具体实施方式
请参阅图1,是本发明较佳实施例的一种应用于平面显示器的逆变器电路板结构200。如图1所示,该逆变器电路板结构200包含一逆变器电源切换电路板结构210以及一逆变器控制电路板结构220。
该逆变器电源切换电路板结构210,包含一电源转换单元211以及一逆变器电源切换电路板212。该电源转换单元211包含一功率开关模块(未示于图上),该功率开关模块包含多个功率开关,利用该多个功率开关的导通与截止,将一直流电压切换输出一交流电压。该电源转换单元211设置在该逆变器电源切换电路板212上。又,该电源转换单元211更包含一变压器(未示于图上)、一高压电容(未示于图上)等用于电力转换的电子组件,是皆设置在该逆变器电源切换电路板212上。
在本案中,特别值得注意的是,该逆变器电源切换电路板结构210是独立建构在一单层印刷电路板上,和现有技术中将该直流/交流逆变器建构在一多层印刷电路板不同。本发明将该逆变器电源切换电路板结构210以单层印刷电路板实现,依印刷电路板市场常见的价格,多层印刷电路板的价格在单层版的1.5倍以上,通过单层板的使用以及电路布局的改善,同时减少电路板面积以及电路板单位面积的成本,可使消耗于换流器电路的成本下降至原来的四分之一以下。再者,将用于电力转换的该逆变器电源切换电路板结构210以及用以驱动控制该多个功率开关的该逆变器控制电路板结构220分离,亦可有效的避免电源切换噪声干扰控制信号,提供系统稳定度。
该逆变器控制电路板结构220包含一控制单元以及一逆变器控制电路板224。该控制单元包含一负载状态检测电路221以及一功率开关驱动控制电路222。又该逆变器控制电路板结构220更包含一保护电路223。
该负载状态检测电路221电连接至一负载(未示于图上),是用以检测该负载的电流或是电压。该功率开关驱动控制电路222电连接该负载状态检测电路221以及该电源转换单元211,接收该负载状态检测电路221检测该负载的电流或是电压信号,提供一控制信号,用以控制该功率开关模块的导通与截止的工作周期。又该保护电路223电连接该负载状态检测电路221与该功率开关驱动控制电路222。根据该负载状态检测电路221所检测该负载的电流或是电压信号,决定是否该启动保护电路的功能致动开关该功率开关驱动控制电路222。该负载状态检测电路221、该功率开关驱动控制电路222以及该保护电路223均设置在该逆变器控制电路板224上。
该逆变器控制电路板结构220工作原理为利用该负载状态检测电路221,产生对应于负载状态的一反馈信号,该反馈信号被传送到该功率开关驱动控制电路222以及该保护电路223。该功率开关驱动控制电路222利用该反馈信号以及其内部产生的特定波型输出,以负反馈的原理产生一脉冲宽度调制信号。该功率开关驱动控制电路222利用该脉冲宽度调制信号以及另一其内部产生的特定波型输出,产生多个控制信号用以控制该功率开关模块中的多个功率开关间导通的工作周期,以轮流导通的方式提供负载稳定且波形对称的交流电流。值得注意的是,该功率开关模块内至少包含两组导通路径,该至少两组导通路径轮流导通,以产生交流输出。该内部特定波型与该另一内部特定波型频率相同,该内部特定波型可为一三角波型,该另一内部特定信号可为一脉冲。但亦不以此为限,举凡任何斜波(Ramp Signal)或是锯齿波信号均可以适用本发明。前述负载可为发光二极管、冷阴极荧光灯管、奈米碳管场发射背光板、平面光源之一者及其组合。
该保护电路223接收反馈信号后,进行负载状态监测,当负载端为一开路、短路或负载电压过大等设定为异常状态发生时,该保护电路223则重置或关闭该功率开关驱动控制电路222,以保护系统。其中,该保护电路223得以通过该功率开关驱动控制电路222对逆变器电路板结构200执行重置或关闭动作。
在本案中,值得注意的是,该逆变器控制电路板结构220独立建构在一双层印刷电路板或是多层印刷电路板上,和现有技术中将一直流/交流逆变器电路与一逆变器控制电路同时建构在一多层印刷电路板不同。通过双层板的使用以及电路布局的改善,将用于电力转换的该逆变器电源切换电路板结构210以及驱动控制电路的该逆变器控制电路板结构220分离,可有效的避免电源噪声干扰控制信号,提供系统稳定度。同时,将该逆变器控制电路板结构220独立建构在一双层印刷电路板的成本较独立建构在一多层印刷电路板为低。
另外,本实施例中所揭露者为仅为实现本发明的可能结构之一,本发明的重点之一在于将逆变器的电源转换部分以及电源控制部分分开建构,在这样的基础上,举凡逆变器技术包含但不限于推拉式、罗威尔(Royer)、半桥式与全桥式等,上述所指所有逆变器技术均可应用在本发明的逆变器电路板结构200中。
请参阅图2,是本案较佳实施例的一种整合式液晶驱动电路板结构示意图。如图2所示,该整合式液晶驱动电路板结构300包含一显示驱动单元310、一逆变器控制单元320以及一整合式液晶驱动电路板330。该显示驱动单元310以及该逆变器控制单元320均设置在该整合式液晶驱动电路板330上。其中该逆变器控制单元320用以驱动控制一电源转换单元340。该电源转换单元340包含一功率开关模块,该功率开关模块包含多个功率开关,利用该多个功率开关的导通与截止,将一直流电压切换输出一交流电压。该电源转换单元340设置在该逆变器电源切换电路板上。又,该电源转换单元340更包含一变压器、一稳压电容等用于电力转换的电子组件,是皆设置在该逆变器电源切换电路板上。又该逆变器控制单元320可包含一负载状态检测电路、一功率开关驱动控制电路以及一保护电路。
该显示驱动单元310包含一直流/直流转换器(DC/DC Converter)311、一显示控制单元312、一栅极驱动单元313以及一源极驱动单元314。其中,该直流/直流转换器311与该显示控制单元312、该栅极驱动单元313以及该源极驱动单元314分别电连接。该显示控制单元312分别与该栅极驱动单元313以及该源极驱动单元314的输入端电连接。该栅极驱动单元313的多个输出端与液晶显示面板多个子像素(subpixel)的栅极端分别电连接。该源极驱动单元314的多个输出端与液晶显示面板多个子像素(subpixel)的源极端分别电连接。
该显示驱动单元310的操作原理为利用该直流/直流转换器311将电源转换为该显示驱动单元310所需的至少一额定电源,以分别供应该显示控制单元312、该栅极驱动单元313以及该源极驱动单元314所需电源。该显示控制单元312接收来自系统端的数据信号,转换为驱动液晶面板需的栅极控制信号以为该栅极驱动单元313的输入以及源极控制信号以为该源极驱动单元314的输入。该栅极驱动单元313利用栅极控制信号产生子像素控制信号,用以分别控制液晶显示面板多个子像素(subpixel)的栅极端。该源极驱动单元314利用源极控制信号产生子像素源极控制信号,用以分别控制液晶显示面板多个子像素(subpixel)的源极端。
该逆变器控制单元320中的所需电源由该直流/直流转换器311供应。一般而言,该逆变器控制单元320需要主电源例如12V、24V以及120V等提供所需的电力,然而在该逆变器控制单元320中仍有些控制线路以及集成电路(IC)所需要的5V可由该显示驱动单元310线路中的5V来提供。因此可减少由该主电源例如12V、24V以及120V的电源转换成所需的5V电源,因而可避免电源转换间的能量消耗并有效减少从主电源转换的线路与零件,进而降低成本。
除此之外,该显示控制单元312是一特定应用集成电路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit)。一般而言,特定应用集成电路均需以客制方式订制。因此,如在设计时将该逆变器控制单元320中相同功能部分整合设计至该显示控制单元312中,将可大幅减低系统成本。例如将该逆变器控制单元320中的运算时钟整合在该显示控制单元312中,或者将该逆变器控制单元320中的功率开关控制信号、反馈/保护信号处理以及外部信号转换功能整合在该显示控制单元312中,将可进一步减低系统成本。
另外,任何需利用背光源进行显示的平面显示装置都适用于本发明。例如薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)、低温多晶硅液晶显示装置(LTPS-LCD)、超扭矩液晶显示装置(Super Twisted Nematic-LCD)均应被视为已为本实施例所揭露,但亦不以此为限。
请参阅图3,是本案较佳实施例的逆变器电路板结构应用于一种平面显示器系统方块示意图。该平面显示器系统400包含:一显示系统电源401、一显示面板402、一显示面板驱动电路403、一负载404、一逆变器结构405、一电源转换单元406、一控制单元407。该电源转换单元406与图2中所述的该逆变器电源切换电路板结构210的组成相同。该控制单元407与图2中所述的逆变器控制电路板结构220的组成相同。
其中,该电源401由直流或交流电源(如110伏特或220伏特交流电源)进行电源转换,提供该平面显示装置所需电源。该显示面板402,接收输入信号变化产生额定的像素或子像素(subpixel)变化,例如液晶显示面板将产生额定液晶像素或子像素(subpixel)扭转。该显示面板驱动电路403,分别与该电源401以及该显示面板402电连接,接收来自显示卡等系统信号来源所产生的多个显示面板驱动信号以驱动该显示面板400。该负载404设置在该显示面板402入光侧,提供该显示面板402所需光源。该逆变器结构405,更包含该电源转换单元406以及该控制单元407。其中该电源转换单元406与该电源401电连接,建构在一电路板上,转换该电源401为交流电源,该控制单元407建构在另一电路板上,分别与该电源401、该电源转换单元406以及该负载404电连接,利用与该背光模块负载相关的反馈信号控制该电源转换单元406。值得注意的是,该显示系统400亦可利用图2所揭露的该整合式液晶驱动模块300实施,其中该显示控制单元312是一特定应用集成电路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit),一般而言,特定应用集成电路均需以客制方式订制,因此,如在设计时将该逆变器控制单元320中相同功能部分整合设计至该显示控制单元312中,将可大幅减低系统成本。例如将该逆变器控制单元320中的运算时钟整合在该显示控制单元312中,或者将该逆变器控制单元320中的功率开关控制信号、反馈/保护信号处理以及外部信号转换功能整合在该显示控制单元312中,将可进一步减低系统成本。另外,任何需利用背光源进行显示的平面显示装置,例如薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)、低温多晶硅液晶显示装置(LTPS-LCD)、超扭矩液晶显示装置(Super Twisted Nematic-LCD)均应被视为已为本发明所揭露,但亦不以此为限。
依上述实施例所揭露者,熟悉该领域技术者当可了解,本发明利用将逆变器结构分别建构在不同电路板的方法,达成降低成本以及增加系统稳定度的目的。更进一步将逆变器控制单元以及平面显示驱动单元整合在同一电路板上,再一次降低系统成本。最后,使逆变器控制单元与平面显示驱动单元共享控制电源,并将逆变器控制单元与平面显示驱动单元做客制化的整合,使得成本与系统可靠度得以更佳的趋近理想。
上述本发明的具体实施例与附图示使熟知此技术的人士所能了解,然而本专利的权利范围并不局限在上述实施例。因此,本发明的这些目的已经完全且有效实现。基于解说本发明的功能与结构原理的目的而显示及说明本发明的具体实施例,并且可对这些具体实施例进行均等变化,而不致脱离此类原理。因此,本发明专利范围包括涵盖在所附申请专利范围的精神与范围内的所有均等变化。

Claims (13)

1.一种应用于一平面显示器的整合式控制电路板结构,包含:
一显示控制单元,用以控制该平面显示器,包含一显示器电源转换单元,该显示器电源转换单元提供电力给该显示控制单元;
一逆变器控制单元,电连接一电源转换单元,该逆变器控制单元用以控制该电源转换单元将一直流电压切换输出一交流电压,其中,该逆变器控制单元的电力由该显示器电源转换单元提供,并且该电源转换单元独立设置在一逆变器电源切换电路板上;以及
一整合式控制电路板,该显示控制单元以及该逆变器控制单元分别设置在该整合式控制电路板上。
2.如权利要求1所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制电路板是一双层电路板以及一多层电路板二者之一。
3.如权利要求2所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制电路板是下列之一者及其组合:纸质基板、复合基板、玻纤环氧基板以及软质基板。
4.如权利要求1所述的整合式控制电路板结构,其中,该平面显示器是一液晶显示器。
5.如权利要求1所述的整合式控制电路板结构,其中,该显示器电源转换单元是一直流/直流转换器。
6.一种应用于一平面显示器的整合式控制电路板结构,包含:
一整合式控制单元,包含:
一显示控制单元,用以控制该平面显示器,包含一显示器电源转换单元,该显示器电源转换单元提供电力给该显示控制单元;以及
一逆变器控制单元,电连接一电源转换单元,该逆变器控制单元用以控制该电源转换单元将一直流电压切换输出一交流电压,该逆变器控制单元的电力由该显示器电源转换单元提供,其中,将该显示控制单元以及该逆变器控制单元中相同功能的电子组件与电路整合后单一设置,以避免相同电子组件与电路重复设置,并且该电源转换单元独立设置在一逆变器电源切换电路板上;以及
一整合式控制电路板,该整合式控制单元设置在该整合式控制电路板上。
7.如权利要求6所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制单元是一应用集成电路。
8.如权利要求6所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制电路板是一双层电路板以及一多层电路板二者之一。
9.一平面显示装置,包含:
一电源,提供该平面显示装置所需电源;
一显示面板,具有至少一背光源,提供该平面显示装置显示光源;以及
一整合式控制电路板结构,包含:
一显示控制单元,与该显示面板电连接,控制该显示面板进行影像显示,包含一电源转换单元,与该电源电连接,进行电力转换以提供电力予该显示控制单元;
一逆变器控制单元,电连接一电源转换单元,该逆变器控制单元用以控制该电源转换单元将一直流电压切换输出一交流电压,其中,该逆变器控制单元的电力由该电源转换单元提供,并且该电源转换单元独立设置在一逆变器电源切换电路板上;以及
一整合式控制电路板,该显示控制单元以及该逆变器控制单元分别设置在该整合式控制电路板上。
10.如权利要求9所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制电路板是一双层电路板以及一多层电路板二者之一。
11.如权利要求10所述的整合式控制电路板结构,其中,该整合式控制电路板是下列之一者及其组合:纸质基板、复合基板、玻纤环氧基板以及软质基板。
12.如权利要求9所述的整合式控制电路板结构,其中,该平面显示装置是一液晶显示器。
13.如权利要求9所述的整合式控制电路板结构,其中,该显示控制单元的电源转换单元是一直流/直流转换器。
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Granted publication date: 20130403

Termination date: 20170814

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