專利名稱：一種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦用安全顯示裝置，具體的說，是涉及一種適用于煤礦井下等工作環(huán)境含有爆炸性氣體的場所中的液晶顯示裝置。
背景技術：
液晶顯示屏，由于其外形尺寸小、耗電量低、無輻射、平面直角顯示以及影像不閃爍的優(yōu)勢，成為當前主流的顯示設備。煤礦井下存在瓦斯等爆炸性氣體，常規(guī)的液晶顯示屏由于不符合防爆要求無法直接應用。目前，煤礦井下應用的液晶顯示屏分為本質安全型和隔爆型兩種，前者由于電壓和功率的本安要求限制使得屏幕尺寸較小，一般小于7英寸，適合少量數(shù)據(jù)的顯示；后者封閉在由金屬殼體和玻璃板組成的密封腔體內，不僅體積大、重量重，而且安裝使用極不方便。下面對常規(guī)大尺寸液晶顯示屏不能應用于煤礦井下的原因作出分析液晶顯示屏是被動發(fā)光型的顯示器件，需借助背光燈來實現(xiàn)屏幕的發(fā)光，因此要顯示色彩豐富的優(yōu)質圖像，要求背光燈具有寬光譜。液晶屏的背光光源通常采用光譜范圍較寬的冷陰極熒光燈。冷陰極熒光燈是氣體放電發(fā)光器件，構造類似普通日光燈，不同之處是采用了無需加熱即可發(fā)射電子的冷陰極代替鎢絲等熱陰極，且燈管內充有低氣壓汞氣。在強電場的作用下，冷陰極發(fā)射電子使燈管內的汞原子激發(fā)和電離，產生燈管電流并輻射出 253. 7nm紫外線，再激發(fā)管壁上的熒光粉涂層而發(fā)光。冷陰極熒光燈是一個高非線性負載， 其觸發(fā)電壓是工作電壓的三倍。冷陰極熒光燈啟動時，當電壓沒有達到觸發(fā)值時，燈管呈正電阻，達到觸發(fā)值時燈管內部發(fā)生電離放電產生電流，燈管兩端電壓下降呈負阻特性，因此冷陰極熒光燈觸發(fā)點亮后，電路上必須設置限流裝置，將燈管工作電流限制在一個額定值上，否則電流過大會燒毀燈管，電流過小亮度又難以維持。冷陰極熒光燈的供電電源必須是交流正弦800V 1600V，頻率40KHz ΙΟΟΚΗζ，電壓遠遠超過礦用本質安全型設備的允許電壓。以12英寸液晶顯示屏為例，當亮度為400流明時功耗大于15W，就已經無法滿足礦用本質安全設備的要求。
發(fā)明內容為了解決背景技術中提出的現(xiàn)有技術問題，本實用新型提供一種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏，該種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏能夠用于存在爆炸性氣體場合，具有使用方便、安全可靠的特點。本實用新型的技術方案是該種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏，包括液晶屏幕及數(shù)字信號驅動電路，此外，所述液晶顯示屏還包括一個并聯(lián)的有機發(fā)光二極管背光陣列、一個背光供電電路以及一個背光控制電路；其中，所述有機發(fā)光二極管背光陣列作為所述液晶屏幕的背光光源，向所述液晶屏幕輸出圖像顯示信號。所述背光供電電路由輸入電路、變換電路和輸出電路構成，其中，輸入電路用于將輸入的交流電轉化為符合要求的開關電源直流電，變換電路用于對帶有功率的電源波形進行斬波調制，輸出電路將用于輸出電壓整流成脈動直流并平滑成低紋波直流電壓，所述背
3光供電電路將由輸入端輸入的交流工作電源輸入信號轉換成5V直流電源信號輸出。所述背光控制電路由基準電源電路、采樣電路、比較放大電路、V/F轉換電路、振蕩器、基極驅動電路構成，其中，基準電源電路提供電壓基準，采樣電路采樣所述背光供電電路的輸出電壓，比較放大電路比較前述采樣信號和基準信號后產生誤差信號，V/F轉換電路將此誤差信號轉換為頻率信號，振蕩器將此頻率信號轉換為高頻振蕩信號，所述基極驅動電路在數(shù)字信號驅動電路的控制下把調制后的高頻振蕩信號轉換成控制信號，用于控制前述變換電路中的電源PMW電路；所述背光控制電路按照所述數(shù)字信號驅動電路提供的調制信號調制矩形脈沖，控制所述有機發(fā)光二極管背光陣列中二極管的開關頻率，并同時調節(jié)輸出電流以控制二極管的亮度。所述數(shù)字信號驅動電路將由輸入端輸入的視頻信號轉換為調制信號輸出給所述背光控制電路以實現(xiàn)所述液晶屏幕的圖像顯示控制。為確保安全，所述有機發(fā)光二極管背光陣列為3. 3V有機發(fā)光二極管背光陣列。本實用新型具有如下有益效果采取上述方案后，在液晶顯示屏中采用有機發(fā)光二極管陣列作為液晶屏幕的背光光源，由于有機發(fā)光二極管的光電轉換效率高，從而降低了功耗，即便是較大尺寸的液晶顯示屏都能滿足礦用本質安全型的電壓和功耗要求，因此能夠安全地應用于煤礦井下等含有爆炸性氣體的工作場所中。

圖1是本實用新型的組成示意圖。圖2是本實用新型中背光供電電路和背光控制電路的工作原理圖。圖3是本實用新型實施例中的背光供電電路和背光控制電路的電氣原理圖。圖4是本實用新型實施例中的有機發(fā)光二極管陣列的電氣原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖1所示，該種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏，除了常規(guī)的液晶顯示屏內的液晶屏幕及數(shù)字信號驅動電路外，還包括以下部分所述液晶顯示屏還包括一個并聯(lián)的有機發(fā)光二極管背光陣列、一個背光供電電路以及一個背光控制電路。其中，所述有機發(fā)光二極管背光陣列作為所述液晶屏幕的背光光源，其電氣原理圖如圖4所示，調節(jié)此有機發(fā)光二極管的開關頻率以及輸出電流，就能控制有機發(fā)光二極管的亮度，從而實現(xiàn)液晶顯示屏的圖像顯示。所述數(shù)字信號驅動電路將由輸入端輸入的視頻信號轉換為調制信號輸出給所述背光控制電路以實現(xiàn)所述液晶屏幕的圖像顯示控制。如圖2所示，所述背光供電電路由輸入電路、變換電路和輸出電路構成，其中，輸入電路用于將輸入的交流電轉化為符合要求的開關電源直流電，變換電路用于對帶有功率的電源波形進行斬波調制，輸出電路將用于輸出電壓整流成脈動直流并平滑成低紋波直流電壓，所述背光供電電路將由輸入端輸入的交流工作電源輸入信號轉換成5V直流電源信號輸出。具體實施時，輸入電路將輸入電網(wǎng)交流電轉化為符合要求的開關電源直流電，可以包括線性濾波、浪涌電流抑制和整流單元，線性濾波用來抑制諧波和噪聲，浪涌濾波抑制來自電網(wǎng)的浪涌電流，整流將交流變?yōu)橹绷?。變換電路對帶有功率的電源波形進行斬波調制和輸出，核心器件是開關功率管。輸出電路包括整流和濾波，將輸出電壓整流成脈動直流， 并平滑成低紋波直流電壓。所述背光控制電路由基準電源電路、采樣電路、比較放大電路、V/F轉換電路、振蕩器、基極驅動電路構成，其中，基準電源電路提供電壓基準，采樣電路采樣所述背光供電電路的輸出電壓，比較放大電路比較前述采樣信號和基準信號后產生誤差信號，V/F轉換電路將此誤差信號轉換為頻率信號，振蕩器將此頻率信號轉換為高頻振蕩信號，所述基極驅動電路在數(shù)字信號驅動電路的控制下把調制后的高頻振蕩信號轉換成控制信號，用于控制前述變換電路中的電源PMW電路；所述背光控制電路按照所述數(shù)字信號驅動電路提供的調制信號調制矩形脈沖，控制所述有機發(fā)光二極管背光陣列中二極管的開關頻率，并同時調節(jié)輸出電流以控制二極管的亮度。具體實施時，為保證安全性，所述有機發(fā)光二極管背光陣列為3. 3V有機發(fā)光二極管背光陣列。圖3是本方案一個實施例中，背光供電電路和背光控制電路的電氣原理圖，基準電路提供電壓基準，采用LM598芯片，通過對輸出電壓的采樣，與基準電壓進行比較后， 產生誤差信號用于控制電源PWM電路，通過VF變換將誤差電壓信號轉換為頻率信號，經振蕩器產生高頻振蕩波，經基極驅動電路把調制后的振蕩信號轉換成合適的控制信號，驅動晶體管的基極。通過PWM電路，即脈沖寬度調制電路，實現(xiàn)對整個供電電路電壓的控制。背光控制部分可采用8位的MCU實現(xiàn)。參見圖3，背光板亮度控制的方法主要是利用LM598芯片PWM端的開關頻率來調整背光源中的電流大小，達到亮度調節(jié)的目的。其中電容C8、電阻R7、三極管Q2、電阻R2、 電阻R1、三極管Ql構成一個電子開關，隨著PWM脈沖頻率動作，控制供電端波動性，為A、B 端發(fā)光二極管陣列供電。為了使LED背光源的發(fā)光亮度穩(wěn)定，LED背光源中流過的電流需要穩(wěn)定，因此電路中需要進行電流檢測，根據(jù)電流反饋情況來調整PWM輸出，以達到亮度穩(wěn)定的目的。其中電阻R10、電阻R8、電容C12為電流取樣電路，根據(jù)與A、B端發(fā)光二極管陣列同一回路上的電阻RlO電流值，經電阻R8和電容C12輸入到LM598芯片的PBOANO端后，確認A、B端發(fā)光二極管陣列的電流值。振蕩器產生高頻振蕩波，經LM598芯片把振蕩信號轉換成合適的控制信號。其中， 電阻R4、電容C9組成RC振蕩電路，產生振蕩信號。為確保電路穩(wěn)定可靠工作，電容C10、 電容C11、電容C13、電阻R5、電阻R9組成自復位電路，開關S3可手動復位。
權利要求1.一種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏，包括液晶屏幕及數(shù)字信號驅動電路，其特征在于所述液晶顯示屏還包括一個并聯(lián)的有機發(fā)光二極管背光陣列、一個背光供電電路以及一個背光控制電路；其中，所述有機發(fā)光二極管背光陣列作為所述液晶屏幕的背光光源，向所述液晶屏幕輸出圖像顯示信號；所述背光供電電路由輸入電路、變換電路和輸出電路構成，其中，輸入電路用于將輸入的交流電轉化為符合要求的開關電源直流電，變換電路用于對帶有功率的電源波形進行斬波調制，輸出電路將用于輸出電壓整流成脈動直流并平滑成低紋波直流電壓，所述背光供電電路將由輸入端輸入的交流工作電源輸入信號轉換成5V直流電源信號輸出；所述背光控制電路由基準電源電路、采樣電路、比較放大電路、V/F轉換電路、振蕩器、 基極驅動電路構成，其中，基準電源電路提供電壓基準，采樣電路采樣所述背光供電電路的輸出電壓，比較放大電路比較前述采樣信號和基準信號后產生誤差信號，V/F轉換電路將此誤差信號轉換為頻率信號，振蕩器將此頻率信號轉換為高頻振蕩信號，所述基極驅動電路在數(shù)字信號驅動電路的控制下把調制后的高頻振蕩信號轉換成控制信號，用于控制前述變換電路中的電源PMW電路；所述背光控制電路按照所述數(shù)字信號驅動電路提供的調制信號調制矩形脈沖，控制所述有機發(fā)光二極管背光陣列中二極管的開關頻率，并同時調節(jié)輸出電流以控制二極管的亮度；所述數(shù)字信號驅動電路將由輸入端輸入的視頻信號轉換為調制信號輸出給所述背光控制電路以實現(xiàn)所述液晶屏幕的圖像顯示控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏，其特征在于所述有機發(fā)光二極管背光陣列為3. 3V有機發(fā)光二極管背光陣列。
專利摘要一種礦用大尺寸本質安全型液晶顯示屏。主要解決大尺寸液晶顯示屏功耗過大不能應用于煤礦井下的問題。其特征在于液晶顯示屏還包括一個并聯(lián)的有機發(fā)光二極管背光陣列、背光供電電路以及背光控制電路；其中，有機發(fā)光二極管背光陣列作為所述液晶屏幕的背光光源，向所述液晶屏幕輸出圖像顯示信號；背光供電電路由輸入電路、變換電路和輸出電路構成，背光控制電路由基準電源電路、采樣電路、比較放大電路、V/F轉換電路、振蕩器、基極驅動電路構成；背光控制電路按照數(shù)字信號驅動電路提供的調制信號調制矩形脈沖，控制有機發(fā)光二極管背光陣列中二極管的開關頻率，并同時調節(jié)輸出電流以控制二極管的亮度。該種液晶顯示屏功耗低，能夠用于煤礦井下。
文檔編號G09G3/34GK202003651SQ20112003853
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權日2011年2月14日
發(fā)明者張建明, 李姜, 李珊, 石智軍, 高珺 申請人:煤炭科學研究總院西安研究院