專利名稱：應用于平面燈體的方波電壓驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于燈體的方波電壓驅動方法，特別涉及一種平面燈片的驅動電壓利用方波電壓或是多階梯式方波電壓來取代傳統弦波電壓，該方波電壓或是多階梯式方波電壓的上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓，且驅動電流為一脈沖式電流，產生于方波電壓上升及下降前緣，可有效突破介電層能障，以提升發光效率、降低平面燈片工作溫度的方波電壓驅動方法。
背景技術：
液晶顯示器受限于液晶無法自行發光，所以必須采用背光源(Backlight)來做為其發光來源，現在采用的背光源大多為多根冷陰極熒光燈管所組成，形成一背光模塊，為了將多根燈管所組成的線光源變成一平面光源，背光模塊必須要采用較厚的擴散片，以便使線光源能均勻的成為平面光源，但是該擴散片的使用，將會使背光模塊出現整體厚度增加和溫度上升的問題。再有，背光模塊以高亮度長時間的使用，使燈管的溫度保持在高溫，將造成燈管的光輸出產生加速衰減的現象，更嚴重的問題在于多燈管背光模塊的每一燈管的衰減速率不同，長期使用下來，將形成液晶顯示器亮度不均勻的大問題。所以為解決該問題，研發了一種冷陰極平面燈來做液晶顯示器的背光源。
請參考圖1，為公知冷陰極平面燈的驅動電壓及驅動電流的波形圖，其中該驅動電壓11及驅動電流12皆以弦波來做為其驅動波形，但該驅動波形會形成極大的循環電流(Circulating Current)，流經驅動電路及平面燈片時(圖中未示)，將造成無謂的功率損失，其缺點為降低平面燈片的發光效率和造成背光模塊發熱的現象，有待改進。
請參考圖2，為另一公知冷陰極平面燈的驅動電壓及驅動電流的波形圖，其驅動電壓21采用單極性脈沖電壓方式進行驅動，而驅動電流22則為較小的脈沖電流，采用單一電壓來驅動將形成單一方向光輸出，該單極性脈沖電壓的驅動方式具有下列缺點
(1)所使用的驅動方式為固定單一極性的脈沖電壓，隨著操作時間的增加，平面燈片內部所填充的惰性氣體分子游離所產生的正、負離子會依附、堆積在電極附近，形成電解效應及累積壁電荷(Wall Charge)效應，上述的兩種效應形成后，驅動電壓必須要升高后才能克服該介電層能障，這樣就造成了發光效率降低及平面燈片溫度升高的問題，而且還產生電弧不穩定的問題。
(2)上述介電層能障伴隨產生的問題為驅動電壓需升高的問題(驅動電壓通常大于2kV)，隨之而來的問題是電磁干擾(ElectromagneticInterference，EMI)效應也隨之升高，所以該背光模塊在運行時，不易通過如CE、FCC等EMI/EMC的相關電磁測試。
請參考圖3，為另一公知冷陰極平面燈的驅動電流的波形圖，其驅動電流利用三次諧波32注入方式(3rdHarmonic Injection Method)來混合一次主波31(正弦波)，來形成一種接近梯形波的合成波形33，這種驅動電流可改善弦波驅動時具有大循環電流的缺點，可降低平面燈片的工作溫度進而提高發光效率，但是該驅動電流仍存在下列缺點(1)對電路中所提供的變壓器需加以精確的控制，尤其是其漏感及外加的諧振電容所形成的共振頻率必須精確為三倍的切換頻率，否則無法形成該梯形波波形。
(2)其變壓器的高壓側所形成的合成梯形波波形，將形成變壓器額外循環電流，所以仍有無謂功率損失的問題，因此也必須提升驅動電壓來彌補損失功率，同時電磁干擾效應也隨之產生。
上述三種公知技術都存在缺點，本發明不同于傳統冷陰極熒光燈管與外部電極冷陰極熒光燈管的正弦波的驅動方式，可改進外部電極方式的平面燈片發光效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種應用于燈體的方波電壓驅動方法，其中平面燈片的驅動電壓利用方波電壓或是多階梯式方波電壓來取代傳統的弦波電壓，該方波電壓或是多階梯式方波電壓的上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓，且驅動電流為一脈沖式電流，產生于方波電壓上升及下降前緣，可有效突破介電層能障，來達到提升功率、降低平面燈片的工作溫度的目的。
為了實現上述目的，本發明提供了一種應用于燈體的方波電壓驅動方法，該燈體指應用于平面顯示器與一般照明的燈源，但凡使用介電層能障放電方式的燈源，如外部電極冷陰極管、電漿顯示器，及使用外部電極的平面燈都適用此方法，其包括下列步驟提供一功率器件直流電源切成方波電壓；利用一升壓器件將方波電壓上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓；以及提供一脈沖式電流，該脈沖式電流恰可突破燈體的介電層能障。
較佳的，該升壓器件將方波前緣的觸發電壓提升，將方波前緣形成一高電壓的脈沖。
較佳的，該功率器件直流電源所切成方波電壓，該方波電壓也可為一多階梯式方波電壓。
較佳的，該脈沖式電流產生于方波電壓上升及下降前緣。
下面配合附圖和具體實施例對本發明的特征作詳細說明，但不作為對本發明的限定。
圖1為公知冷陰極燈源的驅動電壓及驅動電流的波形圖；圖2為另一公知冷陰極燈源的驅動電壓及驅動電流的波形圖；圖3為又一公知冷陰極燈源的驅動電流的波形圖；圖4為本發明冷陰極平面燈的驅動電壓、驅動電流及光輸出的波形示意圖；圖5為本發明實際驅動電壓、電流量測波形圖。
其中，附圖標記11、21、41、驅動電壓12、22、42 驅動電流31 一次主波32 三次諧波33 合成波形411 點燈電壓
412 維持電壓421 放電電流422 無電流43 光輸出51 實際驅動電壓52 實際驅動電流具體實施方式
請參考圖4，為本發明冷陰極平面燈的驅動電壓、驅動電流及光輸出的波形圖，其中該驅動電壓41包括有一點燈電壓411及維持電壓412；該驅動電流42包括有一放電電流421及無電流422；驅動電流42具有放電電流421區域即形成光輸出43區域。本發明可應用實施的燈體指應用于平面顯示器及一般照明的燈源，該燈體指一外部電極冷陰極熒光燈管及無汞平面燈片，其中無汞平面燈片為主要應用的器件，且該平面顯示器為液晶顯示器，該驅動方法包括下列步驟提供一功率器件直流電源切成方波電壓或是多階梯式方波電壓，該功率器件指一可將微小信號放大的電子器件，其為一金屬氧化半導體場效晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、絕緣極雙極性晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或一雙極性接面晶體管(Bipolar Junction Transistor，BJT)；利用一升壓器件將方波電壓上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓，該升壓器件將方波前緣的觸發電壓提升指將方波前緣形成一高電壓的脈沖，該升壓組件為一高頻變壓器、自耦變壓器或耦合電感；以及提供一脈沖式電流，該脈沖式電流產生于方波電壓上升及下降前緣，且脈沖式電流恰可突破燈體的介電層能障。
請參考圖5，為本發明實際驅動電壓波形圖，圖中可看出本發明驅動電壓利用升壓組件將方波前緣的觸發電壓提升是指將方波前緣形成一高電壓的脈沖，而方波電壓受到諧波的影響，實際上為一多階梯式方波電壓，同時其驅動電流為一脈沖式電流，且其無電流區域也呈多階梯式，該脈沖式電流產生于方波電壓上升及下降前緣，且其恰可突破燈體的介電層能障，本圖可以反應實際應用于無汞平面燈片的電路的真實情況。
本發明的主要特征與優點如下所述(主要為應用于無汞平面燈片)(A)利用功率器件或是其它方式將直流電源切成方波電壓；(B)利用傳統高頻變壓器、自耦變壓器或是耦合電感將方波電壓升到點燈電壓，供點燈使用；(C)點燈后，驅動電壓維持平坦高壓或是略微下降，但整體上，驅動電壓維持方波形狀電壓；(D)驅動電流為脈沖式電流，只在驅動電壓上升或下降邊緣有電流存在；(E)驅動電流為脈沖式電流，適合用于外部電極方式的平面燈片，可大幅改善因介電層能障(Dielectric Barrier)造成的發光效率低的缺點；也就是說，驅動電壓使用方波電壓造成脈沖式驅動電流適合于使用介電層能障放電(Dielectric Barrier Discharge)方式的燈源，如外部電極冷陰極管、電漿顯示器及使用外部電極的平面燈；(F)驅動電壓維持方波形狀電壓有助于再次點燈，因為儲存在介電層的電荷電位可幫助降低燈片的驅動電壓；(G)本發明使用方波形狀管電壓與點燈電壓和平面燈的尺寸無關，故非常適合大尺寸應用。
由上述圖4和圖5所示，可知本發明的主要特征為將平面燈片的驅動電壓利用方波電壓或是多階梯式方波電壓來取代傳統弦波電壓，該方波電壓或是多階梯式方波電壓的上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓，且驅動電流為一脈沖式電流，產生于方波電壓上升及下降前緣，可有效突破介電層能障，來達到提升發光效率、降低平面燈片工作溫度的目的，極具市場競爭力。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種應用于燈體的方波電壓驅動方法，該燈體指應用于平面顯示器及一般照明的燈源，其特征在于，包括下列步驟提供一功率器件將直流電源切成方波電壓；利用一升壓器件將方波電壓上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓；以及提供一脈沖式電流，該脈沖式電流恰可突破燈體的介電層能障。
2.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該燈體指一冷陰極熒光燈管。
3.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該燈體指一平面燈片。
4.根據權利要求3所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該平面燈片指一無汞平面燈片。
5.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該燈體指一電漿顯示器。
6.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該升壓器件指一高頻變壓器。
7.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該升壓器件指一自耦變壓器。
8.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該升壓器件指一耦合電感。
9.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該功率器件指一可將微小信號放大的電子器件。
10.根據權利要求1或權利要求9所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該功率器件指一金屬氧化半導體場效晶體管、絕緣極雙極性晶體管或一雙極性接面晶體管。
11.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該平面顯示器為液晶顯示器或電漿顯示器。
12.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該升壓器件將方波前緣的觸發電壓提升是指將方波前緣形成一高電壓的脈沖。
13.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該功率器件將直流電源所切成的方波電壓也可為一多階梯式方波電壓。
14.根據權利要求1所述的應用于燈體的方波電壓驅動方法，其特征在于，該脈沖式電流產生于方波電壓上升及下降前緣。
全文摘要
本發明公開了一種應用于燈體的方波電壓驅動方法，該燈體是指應用于平面顯示器和一般照明的燈源，該方法包括下列步驟提供一功率器件直流電源切成方波電壓；利用一升壓器件將方波電壓上升及下降前緣的觸發電壓提升至點燈電壓；提供一脈沖式電流，且該脈沖式電流恰可突破燈體的介電層能障。
文檔編號G02F1/13GK1964590SQ20051011593
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優先權日2005年11月11日
發明者洪金泉, 黃秋凱, 應建平, 周清和, 潘恭桐, 樊雨心 申請人:翰立光電股份有限公司