專利名稱：Lcd背光的數(shù)字控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液晶顯示器(LCD)中用于控制用來(lái)提供背光的熒光燈的一種控制系統(tǒng)、一組電路和方法。所述燈的控制是由可實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制系統(tǒng)的微控制器單元(MCU)進(jìn)行的。數(shù)字控制系統(tǒng)可以使多個(gè)燈在相同的倒相電路外驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還能使每一個(gè)燈保持獨(dú)立的光強(qiáng)度和減低亮度。數(shù)字控制系統(tǒng)具有適應(yīng)性，可補(bǔ)償諸如老化、工作溫度和燈的變化產(chǎn)生的影響。結(jié)果是均衡了LCD顯示器的燈亮度。改進(jìn)的性能對(duì)那些需要多個(gè)燈并且所有的燈必須產(chǎn)生均勻的亮度的顯示器，諸如電視機(jī)或者高解析度的計(jì)算機(jī)顯示器，十分有益。
背景技術(shù)：
典型的倒相器和燈電路(100)如圖1中所示。其中，倒相器被包含在一個(gè)印刷電路組件(PCA)中。該P(yáng)CA包含由一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Mosfet)開關(guān)(101)、一個(gè)線圈(102)、一個(gè)推挽式驅(qū)動(dòng)電路(103)、一個(gè)調(diào)諧電容器(104)、一個(gè)變壓器(105)以及一個(gè)壓載電容器(106)組成的模擬電路。在該倒相器中的模擬電路的功能是將一個(gè)直流(DC)電壓輸入(114)在輸出時(shí)轉(zhuǎn)換為交流(AC)電壓(115)。該倒相器被連接到一個(gè)由熒光燈(109)、電位計(jì)(110)、電阻器(111)以及整流二極管(112)組成的燈電路。所述燈可以是一個(gè)冷陰極熒光燈(CCFL)。所述電位計(jì)(110)的接線端被連接到一個(gè)反饋電路(108)。該電路感應(yīng)穿過(guò)電位計(jì)(110)和電阻器(111)產(chǎn)生的半波整流電壓，并發(fā)送該電壓到一個(gè)倒相控制器(107)。該控制器(107)內(nèi)含一個(gè)模擬電路，它把由反饋電路(108)感應(yīng)到的信號(hào)與內(nèi)部參數(shù)相比較，作為結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)，然后該脈寬調(diào)制信號(hào)使Mosfet(101)以恰當(dāng)?shù)姆绞介_和關(guān)，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)燈(109)所需的AC(115)。該控制器還具有另外一個(gè)模擬電路，當(dāng)?shù)谝淮谓o該系統(tǒng)加電時(shí)，它允許PWM建立一個(gè)相對(duì)較大的AC電壓(115)。該在加電時(shí)產(chǎn)生的較大電壓是產(chǎn)生初始電壓(擊穿電壓)所需的，當(dāng)需要使熒光開始發(fā)光時(shí)，初始電壓需要用來(lái)電離燈中的氣體。一旦燈亮起來(lái)，施加給燈的電壓就可以被降低。為了解決在制造過(guò)程中成分的變化，電位計(jì)(110)用于調(diào)整燈的亮度。一個(gè)單獨(dú)的減低亮度電壓(113)被連接到倒相控制器(107)中的內(nèi)部比較器。該減低亮度電壓(113)被加到來(lái)自于燈電流反饋電路(108)的信號(hào)上，從而導(dǎo)致PWM的變化和燈(109)亮度的變化。
倒相控制器(107)的使用導(dǎo)致了倒相器和燈電路的模擬控制。模擬控制的一些缺點(diǎn)包括1、需要手動(dòng)調(diào)整電位計(jì)(110)來(lái)補(bǔ)償成分變化。
2、不補(bǔ)償燈(109)的老化，因?yàn)閷?duì)于等量的電流，老化的燈將產(chǎn)生較低的光強(qiáng)度。
3、控制系統(tǒng)不能適應(yīng)溫度的變化。
圖2中是考慮到背光組件的當(dāng)前系統(tǒng)中的局限性的一個(gè)樣例。該圖表示一種大型LCD屏幕系統(tǒng)(200)的背光組件。大屏幕可以是LCD技術(shù)。大屏幕需要大量的CCFL。目前實(shí)現(xiàn)發(fā)光組件的方法基本上是倍增圖1中的整個(gè)組件(100)。作為該大屏幕系統(tǒng)(200)一個(gè)可以理解的形式，各個(gè)倒相器和燈電路都需要單獨(dú)的手動(dòng)調(diào)整和多個(gè)倒相器電路。為了能獨(dú)立的調(diào)整各個(gè)燈中的電流，需要多個(gè)倒相器。調(diào)整燈中的電流改變光的強(qiáng)度。在許多應(yīng)用中，需要使整個(gè)顯示板亮度均勻以獲得高畫質(zhì)。特別是因?yàn)槭褂昧舜罅康淖儔浩鳎瑸檠b置增加了負(fù)擔(dān)。該大屏幕顯示系統(tǒng)(200)沒(méi)有使來(lái)自燈的光均衡的方法，因?yàn)楦鱾€(gè)倒相器都是彼此獨(dú)立的。該整體的解決方案是昂貴的、笨重的，需要大量的手工勞動(dòng)并且燈光強(qiáng)度是不均勻的。同時(shí)，隨著燈的老化，沒(méi)有方法補(bǔ)償光強(qiáng)度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包含一種LCD背光組件的數(shù)字控制系統(tǒng)中使用的操作方法和裝置。所述裝置包括一個(gè)帶有脈寬調(diào)制器(PWM)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及其他支持電路的微控制器單元(MCU)。所述裝置包括一個(gè)電流控制電路。所述過(guò)程包括在MCU中的嵌入數(shù)字控制軟件。本發(fā)明提供了由數(shù)字控制系統(tǒng)帶來(lái)的大量的優(yōu)點(diǎn)。燈亮度的設(shè)置是自動(dòng)的，并且由于他們被植入固件，這些設(shè)置對(duì)于成分的變化和溫度不敏感。所述控制系統(tǒng)可以補(bǔ)償燈的老化和溫度的變化。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是倒相器和燈系統(tǒng)能夠被制造得高效率地運(yùn)行，因?yàn)椴僮骺梢宰詣?dòng)地適應(yīng)變化的需求，其轉(zhuǎn)化為施加給燈所需要的不同的電壓。
本發(fā)明還具有的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是降低背光系統(tǒng)的成本及功耗。


參照附圖，詳細(xì)的本發(fā)明和其優(yōu)選實(shí)施例將可以得到進(jìn)一步的理解。
圖1是一個(gè)典型的倒相器和燈電路(100)。
圖2所示為大型LCD屏幕系統(tǒng)的背光組件(200)。
圖3所示為本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例(300)。
圖4所示為在數(shù)字控制系統(tǒng)中使用的方法的一個(gè)實(shí)施例(400)。
圖5所示為制造測(cè)試和燈光強(qiáng)度校準(zhǔn)(500)。
具體實(shí)施例方式
裝置數(shù)字控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例顯示在圖3中。該系統(tǒng)被顯示為驅(qū)動(dòng)4個(gè)熒光燈，但是，其概念可以被擴(kuò)展到更多個(gè)燈。倒相控制器(101)已經(jīng)被一個(gè)MCU(301)所代替。該MCU包括數(shù)個(gè)脈寬調(diào)制器(302)，一個(gè)處理器(303)，一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(304)，一個(gè)模擬多路復(fù)用器(305)，一個(gè)溫度傳感器(306)，一個(gè)用于與主機(jī)或者LCD控制器通訊的I/O(307)，ROM和RAM(308)。該MCU(302)是一個(gè)包含一個(gè)模擬多路復(fù)用器(305)和一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(304)的復(fù)合信號(hào)集成電路。
另外，該裝置包含電流控制電路(309-312)，用于控制流經(jīng)燈(313-316)的AC電流。這些電路包含一組無(wú)源元件和有源元件。這些電路在MCU(301)的控制下被轉(zhuǎn)換，在某種程度上將改變整個(gè)燈電路阻抗。整個(gè)燈電路阻抗的改變將導(dǎo)致燈電流的變化。電流控制電路(309-312)的第二種工作方式是利用一個(gè)PWM信號(hào)按指定的工作循環(huán)連續(xù)地接通和切斷電路。PWM(302)以比AC信號(hào)(321)的頻率低得多的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。典型地，AC(302)會(huì)在50KHz的范圍內(nèi)。各個(gè)燈的PWM將以大約100赫茲到幾千赫茲的頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換。為PWM設(shè)定較低的重復(fù)頻率，目的是避免燈的可見(jiàn)閃爍。
PWM的工作循環(huán)將由電路的阻抗特性來(lái)確定。另外，電阻器(317-320)被用于感應(yīng)通過(guò)各個(gè)燈的電流。(321)的次級(jí)電壓的大小通過(guò)MCU(302)中的嵌入代碼來(lái)確定。電壓感應(yīng)電阻器(322，323)提供控制系統(tǒng)使用的必要的反饋，從而設(shè)定次級(jí)電壓。該裝置能夠執(zhí)行傳統(tǒng)模擬控制器的所有功能。另外，該裝置可以提供多個(gè)傳感器輸入和多個(gè)數(shù)字和模擬輸出。這些模擬和數(shù)字輸入和輸出保證了通過(guò)該裝置數(shù)字控制系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)背光系統(tǒng)。
方法該操作方法的一個(gè)實(shí)施例表示在圖4中。該控制過(guò)程(400)以一個(gè)加電條件開始(401)。在下一步中，系統(tǒng)檢測(cè)標(biāo)記條件。如果包含在固件中的標(biāo)記被設(shè)定，它表明要執(zhí)行制造測(cè)試。I/O(307)能夠設(shè)置該標(biāo)記。如果制造測(cè)試被執(zhí)行，則固件進(jìn)而執(zhí)行燈測(cè)試和燈亮度的校準(zhǔn)。另外，幾個(gè)額外的參數(shù)被輸入到碼中，用來(lái)確定背光系統(tǒng)的特定的特性。如果標(biāo)記被重置或者如果制造測(cè)試被完成，則系統(tǒng)進(jìn)而確定初始條件(404)。初始條件通過(guò)溫度的初始測(cè)量和對(duì)應(yīng)于當(dāng)前溫度和燈的種類的擊穿電壓的計(jì)算來(lái)確定。用于控制特定背光系統(tǒng)的校準(zhǔn)值取自于非易失性存儲(chǔ)器。
燈打開和操作程序(411)包含下列步驟a)作為初始化(405)的部分，倒相器時(shí)鐘與LCD控制器時(shí)鐘同步。
b)電流控制電路(309-312)被設(shè)定為額定值。
c)應(yīng)用額定擊穿電壓使倒相器開始運(yùn)作。
d)反饋被獲得(406)。
e)檢測(cè)燈408，校驗(yàn)是否所有的燈都已打開。
f)如果所有的燈仍沒(méi)有打開，在執(zhí)行過(guò)電壓檢測(cè)的407步，倒相器輸出被增加。
g)一旦燈被打開，在409步，伺服控制被激活。燈電流，電壓和光亮度被維持在按照伺服算法和反饋信號(hào)所確定的值。
h)在410步，燈參數(shù)被監(jiān)視，以提供連續(xù)的反饋和恰當(dāng)?shù)膭?dòng)作。
i)伺服控制不斷的活動(dòng)。
校準(zhǔn)的圖解顯示在圖5中。該過(guò)程如下a)為一個(gè)燈設(shè)置倒相器為額定值。
b)一次打開一個(gè)燈。
c)為校準(zhǔn)的目的自動(dòng)地對(duì)電流電壓和發(fā)出的光進(jìn)行測(cè)量并且進(jìn)行記錄。
上述的裝置和方法的其它實(shí)施例可以被應(yīng)用于由其它種類的發(fā)光設(shè)備，諸如LEDs、EEFL光和等離子顯示系統(tǒng)，組成的其它發(fā)光系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在顯示器的背光系統(tǒng)中使用的、包含復(fù)合信號(hào)處理器MCU(302)的裝置，所述電路包括一個(gè)處理器(303)，ROM，RAM(308)，I/O(307)，脈寬調(diào)制器(302)，A/D轉(zhuǎn)換器(304)，模擬多路復(fù)用器(305)，其中，所述MCU(302)提供在顯示裝置中結(jié)合照明系統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)所需的連接和功能。
2.一種LCD背光系統(tǒng)的操作方法，包含以下步驟制造測(cè)試和校準(zhǔn)(403)，確定初始條件(404)，打開燈的過(guò)程(411)，燈參數(shù)的伺服控制(409)，其中，所述控制系統(tǒng)是一個(gè)嵌入在MCU(302)中的數(shù)字控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在LCD顯示器中背光系統(tǒng)的數(shù)字控制的裝置和方法。尤其，該系統(tǒng)利用嵌入固件中的控制系統(tǒng)和復(fù)合信號(hào)微控制器單元(MCU)，實(shí)現(xiàn)背光系統(tǒng)的操作的伺服數(shù)字控制。該MCU提供多個(gè)輸入和輸出端口。這些端口運(yùn)行數(shù)字和模擬信號(hào)，把處理器連接到背光系統(tǒng)，并使處理器控制倒相器和燈的功能。嵌入式固件控制執(zhí)行數(shù)字伺服功能和幾個(gè)用于精確和自動(dòng)設(shè)定燈運(yùn)作的算法，控制個(gè)體的燈，補(bǔ)償老化，執(zhí)行診斷功能，優(yōu)化能耗和自動(dòng)操作制造測(cè)試。
文檔編號(hào)H05B41/392GK1774681SQ200480009186
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日
發(fā)明者豪爾赫·桑切斯奧萊亞 申請(qǐng)人:Ceyx科技公司