CN101820220B - Dc-dc转换器和有机发光显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种DC-DC转换器和一种有机发光显示器。该DC-DC转换器产生第一功率和第二功率，以驱动有机发光显示器中的像素，使得第一功率和第二功率的电压基本上独立于电源或电池的电压。电压检测器检测电源的电压，升压器电路对电源的电压进行升压，逆变器电路变换电源的电压，从而产生并输出用于像素的第一功率和第二功率。PWM控制器控制升压器电路和逆变器电路，以控制第一功率和第二功率的电压。当由电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，升压器电路适于将电源的电压降低至比第一功率的电压低。

Description

DC-DC转换器和有机发光显示器

本申请要求于2009年2月27日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0016730号韩国专利申请的优先权和权益，将该申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种DC-DC转换器和一种使用该DC-DC转换器的有机发光显示器。

背景技术

近来，已经开发了与阴极射线管(CRT)相比重量轻、体积小的各种平板显示器。平板显示器包括液晶显示器、场发射显示器、等离子体显示设备、有机发光显示器等等。

在平板显示器中，有机发光显示器利用有机发光二极管(OLED)来显示图像，有机发光二极管通过对应于电流的流动产生的电子和空穴的复合来产生光。

有机发光显示器具有各种优点，例如优异的色再现性和纤薄，所以有机发光显示器的应用扩展到各种市场，例如蜂窝电话、PDA、MP3等等。

图1是示出传统的有机发光显示器中的像素的电路图。参照图1，像素连接到数据线Dm和扫描线Sn，并且像素包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、电容器Cst和有机发光二极管OLED。

第一晶体管T1的源极连接到第一电源ELVDD，第一晶体管T1的漏极连接到有机发光二极管OLED的阳极，第一晶体管T1的栅极连接到第一结点N1。第二晶体管T2的源极连接到数据线Dm，第二晶体管T2的漏极连接到第一结点N1，第二晶体管T2的栅极连接到扫描线Sn。电容器Cst的第一电极连接到第一电源ELVDD，电容器Cst的第二电极连接到第一结点N1。有机发光二极管OLED的阳极连接到第一晶体管T1的漏极，有机发光二极管OLED的阴极连接到第二电源ELVSS。

上述的像素的第一结点N1处的电压根据通过数据线Dm传输的数据信号来确定，像素的第一晶体管T1根据第一结点N1的电压来驱动电流从第一电源ELVDD到第二电源ELVSS。有机发光二极管OLED根据像素的操作来发光，具有由下式1表示的幅值的电流流经有机发光二极管OLED。

[式1]

$I_{\mathrm{oled}}=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{th}})}^2=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(V_{\mathrm{data}}-\mathrm{ELVDD}-v_{\mathrm{th}})}^2$

这里，I_oled表示流经有机发光二极管的电流，V_GS表示第一晶体管T1的栅极和源极之间的电压，V_th表示第一晶体管T1的阈值电压，V_data表示数据信号的电压，ELVDD表示第一电源的电压。

具有上述像素的有机发光显示器通过从电池接收电源来工作。因此，为了延长有机发光显示器的使用时间，会期望电池具有更大的容量。如果电池的容量变得更大，则从电池输出的电源的电压会变得更高。

传输到像素的第一电源ELVDD和第二电源ELVSS通过从DC-DC转换器接收功率来产生，DC-DC转换器包括升压器电路和逆变器(inverter)电路。然而，在传统的升压器电路中，电压的升压范围已受到限制。例如，在第一电源ELVDD具有4.6V的电压的情况下，如果输入电压在2.9V和4.2V之间，则升压器电路产生4.6V的电压。然而，如果输入电压为4.2V或更高，则升压器电路会产生高于4.6V的电压。

因此，在现有技术中，第一电源ELVDD具有4.6V或更高的电压，因此不能采用容量大的电池。

发明内容

本发明的一方面提供了一种DC-DC转换器和一种使用该DC-DC转换器的有机发光显示器，该DC-DC转换器产生第一电源的电压，使得电流流经有机发光二极管，而与电池的电源电压无关。

根据本发明实施例的一方面，一种DC-DC转换器包括：电压检测器，用于检测电源的电压；升压器电路，用于接收所述电源的电压，并将所述电源的电压进行升压，以产生并输出第一功率；逆变器电路，用于接收所述电源的电压，并变换所述电源的电压，从而产生并输出第二功率；PWM控制器，用于控制所述升压器电路和所述逆变器电路，以控制所述第一功率和所述第二功率的电压，当由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，所述升压器电路适于将所述电源的电压降低至为比所述第一功率的电压低。

根据本发明实施例的另一方面提供了一种包括像素、数据驱动器、扫描驱动器和DC-DC转换器的有机发光显示器。所述像素对应于数据信号、扫描信号、第一功率和第二功率显示的图像。所述数据驱动器产生并输出所述数据信号；所述扫描驱动器产生并输出所述扫描信号；所述DC-DC转换器产生并输出所述第一功率和所述第二功率。所述DC-DC转换器包括电压检测器、升压器电路、逆变器电路和PWM控制器。所述电压检测器检测电源的电压。所述升压器电路接收所述电源的电压，并将所述电源的电压进行升压，以产生并输出所述第一功率。所述逆变器电路接收所述电源的电压，并变换所述电源的电压，从而产生并输出所述第二功率。所述PWM控制器控制所述升压器电路和所述逆变器电路，以控制所述第一功率和所述第二功率的电压，当由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，所述升压器电路适于将所述电源的电压降低至比所述第一功率的电压低。

利用根据本发明示例性实施例的DC-DC转换器和具有该DC-DC转换器的有机发光显示器，能够将从电池输出的电源的电压设置得高，从而可以利用高容量电池。因此，能够延长有机发光显示器的使用时间。

附图说明

附图与说明是一起示出本发明的示例性实施例，并与描述一起来解释本发明的原理。

图1是示出适用于有机发光显示器的传统像素电路的电路图；

图2是根据本发明示例性实施例的有机发光显示器的框图；

图3是根据本发明示例性实施例的DC-DC转换器的框图；

图4是示出图3的DC-DC转换器的更多细节的电路图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的特定示例性实施例。这里，当将第一元件描述为连接到第二元件时，第一元件可以直接连接到第二元件，或者经由第三元件间接连接到第二元件。此外，为了清楚起见，省略了对于完全理解本发明来说不是必需的一些元件。另外，相同的标号始终表示相同的元件。

图2是根据本发明示例性实施例的有机发光显示器的框图。参照图2，有机发光显示器包括显示区域100、数据驱动器200、扫描驱动器300、DC-DC转换器400和电池500。

显示区域100包括多个像素101，其中，每个像素101包括有机发光二极管，有机发光二极管对应于电流的流动而发光。显示区域100包括：n条扫描线S1、S2、…、Sn-1和Sn，沿行方向延伸，用于传输扫描信号；m条数据线D1、D2、…、Dm-1和Dm，沿列方向延伸，用于传输数据信号。

通过从DC-DC转换器400接收第一功率ELVDD和第二功率ELVSS来驱动显示区域100。因此，显示区域100根据扫描信号、数据信号、第一功率ELVDD和第二功率ELVSS产生将流经有机发光二极管的电流，从而发光，由此显示图像。

数据驱动器200根据具有红色组分、蓝色组分和绿色分量的图像信号产生数据信号。数据驱动器200通过数据线D1、D2、…、Dm-1和Dm将数据信号施加到显示区域100。

扫描驱动器300连接到扫描线S1、S2、…、Sn-1和Sn，以将其产生的扫描信号传输到显示区域100的特定行。输入有扫描信号的像素101接收从数据驱动器200输出的数据信号，因此，与数据信号对应的电压被传输到像素101。

DC-DC转换器400从电池500接收电源，以产生第一功率ELVDD和第二功率ELVSS。DC-DC转换器400包括升压器电路和逆变器电路，其中，升压器电路将电源的电压升高，以产生第一功率ELVDD，逆变器电路变换电源的电压，以产生第二功率ELVSS。

传统的升压器电路能够将低电压升至高电压，但不能将高电压降低至低电压。因此，当从电池500输出的电源的电压比升压器电路产生的第一功率ELVDD的电压高时，不能使用这样的升压器电路。因此，为了在具有电压相对高的电源的高容量电池的情况下也能够使用升压器电路，根据本发明示例性实施例的升压器电路在以下情形下工作：从电池输出的电源的电压比第一功率ELVDD的电压低的情形；从电池输出的电源的电压比第一功率ELVDD的电压高的情形。

因此，升压器电路基本上在不考虑电源的电压的情况下产生基本上具有相同电压的第一功率ELVDD。将参照图3和图4详细描述根据本发明示例性实施例的升压器电路的操作。

逆变器电路产生的第二功率ELVSS的电压是在饱和区域(saturationregion)中将驱动有机发光二极管的电压，其中，饱和区域会根据用于有机发光二极管的有机膜的材料和晶体管的性质而改变。因此，为了即使在不利的条件下也能够足够地表示期望的图像，在设计有机发光显示器时，将第二功率ELVSS的电压设计成具有大约2V至大约3V的电压电平余量(margin)。

电池500保持与电源对应的电荷，并将所充的功率传输到DC-DC转换器400，由此使得DC-DC转换器400产生第一功率ELVDD和第二功率ELVSS。

图3是示出根据本发明示例性实施例的DC-DC转换器的框图。参照图3，DC-DC转换器400包括电压检测单元410、升压器电路420、逆变器电路430和脉冲宽度调制(PWM)控制器440。

电压检测单元410接收并测量电源的电压。

升压器电路420将从电池500输出的电源的电压进行升压，以产生第一功率ELVDD。

逆变器电路430变换从电池500输出的电源的电压，以产生第二功率ELVSS。

PWM控制器440输出脉冲宽度被改变的控制信号，以控制升压器电路420和逆变器电路430，由此产生第一功率ELVDD和第二功率ELVSS。

然而，当由电压检测单元410检测的电源的电压高于参考电压(例如，预定的电压)时，PWM控制器440通过对电源的电压进行降压而输出控制信号，将电源的电压控制为比第一功率ELVDD的电压低。换言之，PWM控制器440根据电源的电压来控制控制信号的脉冲宽度。

与当电压检测单元410检测的电压比第一功率ELVDD的电压低时相比，当电压检测单元410检测的电压比第一功率ELVDD的电压高时，升压器电路420执行不同的操作，因而升压器电路能够正常工作。

首先，当由电压检测单元410检测的电源的电压比第一功率ELVDD的电压高时，升压器电路420将电源的电压降至比第一功率ELVDD的电压低，然后使用控制信号将降低的电压升高。此时，降低后的电压比第一功率的电压低，因而升压器电路420的剩余部分能够正常工作。

当由电压检测单元410检测的电源的电压比第一功率ELVDD的电压低时，升压器电路420能够正常工作。即，升压器电路420可以使用控制信号将电源的电压升高。

因此，升压器电路420可以产生第一功率ELVDD的电压，而基本上与电源的电压无关。

逆变器电路430接收从电池输出的电源，并将其进行变换，然后使电压的绝对值为高，由此产生第二功率ELVSS。

图4是示出图3的DC-DC转换器的示例的电路图。参照图4，下面的描述将涉及通常从电池500输出的电源的电压和第一功率ELVDD的电压。参照图4，DC-DC转换器400包括：电容器C，连接在功率输入端和电池500之间，以充有电源的电压；第一电感器L1(例如，线圈)，第一电感器L1的一个端连接到电容器C，第一电感器L1的另一个端连接到第一结点N1；电压检测单元410，连接到电容器C，以测量电源的电压；PWM控制器440，输出控制信号，对应于从电压检测单元410输出的电压感测信号来控制该控制信号的脉冲宽度；第一开关器件M1，第一开关器件M1的第一电极连接到第一结点N1，第一开关器件M1的第二电极接地，第一开关器件M1的栅极接收从PWM控制器440输出的第一控制信号；第二开关器件M2，第二开关器件M2的第一电极连接到第一结点N1，第二开关器件M2的第二电极连接到第二结点N2，第二开关器件M2的栅极接收从PWM控制器440输出的第二控制信号；第三开关器件M3，第三开关器件M3的第一电极连接到第一结点N1，第三开关器件M3的第二电极连接到第三结点N3，第三开关器件M3的栅极接收从PWM控制器440输出的第三控制信号；第二电感器L2(例如，线圈)，第二电感器L2的一个端连接到第三结点N3，第二电感器L2的另一端接地；二极管D1，二极管D1的阴极连接到第三结点N3。另外，第一至第三开关器件M1-M3是MOSFET器件，其中，如果第一电极是源极，则第二电极是漏极，如果第一电极是漏极，则第二电极是源极。在示出的实施例中，第一开关器件M1和第三开关器件M3是n-沟道器件，第二开关器件M2是p-沟道器件。升压器电路420包括第一电感器L1、第一开关器件M1和第二开关器件M2；逆变器电路430包括第三开关器件M3、第二电感器L2和二极管D1。然而，本发明不限于此。

电压检测单元410包括比较器411、形成分压器的一对电阻器412和413以及参考电压源414。比较器411在其逆变输入端从参考电压源414接收参考电压。参考电压源可以连接到第一功率ELVDD，或者可以是单独的电压源。电阻器412和413将来自电池500的电源电压进行分压，在比较器411的非逆变输入端接收分压后的电压。因此，比较器将分压后的电压与参考电压进行比较，如果与电源电压对应的分压后的电压比参考电压高，则比较器将具有高电平的输出信号发送到PWM控制器440。另一方面，如果分压后的电压比参考电压低，则比较器将具有低电平的输出信号发送到PWM控制器440。

根据示例性实施例，升压器电路适于对电源的电压(其可以在2.9V-4.2V的范围内)进行升压，以产生第一功率ELVDD的电压，从而具有4.6V的电压。在下文中，将基于两种情况来描述DC-DC转换器400的操作：从电池500输出的电源的电压为2.9V至4.2V的情况；从电池500输出的电源的电压在大约4.2V至大约4.8V的范围内的情况。

首先，将描述从电池500输出的电源的电压为2.9V至4.2V的情况。如果通过PWM控制器440导通第一开关器件M1并截止第二开关器件M2，则从电池500输出的电源通过第一开关器件M1流到地。当电流通过第一电感器L1流向第一开关器件M1时，能量以第一电压的形式存储在第一电感器L1中，其中，第一电压干扰流经第一电感器L1的电流。当第一开关器件M1被截止时，第二开关器件M2被导通，从而存储在第一电感器L1中的能量作为电压通过第二开关器件M2传输到第二结点N2。此时，根据从用于切换第一开关器件M1的PWM控制器440输出的第一控制信号的脉冲宽度来控制第一电感器L1的第一电压的幅值。因此，当控制第一控制信号的脉冲宽度时，控制输出到第二结点N2的电压(例如，其具有预定的幅值)。

现在将描述从电池500输出的电源的电压在大约4.2V至大约4.8V的范围内的情况。第二开关器件M2始终由PWM控制器440截止。根据示例性实施例，第二开关器件M2具有连接在其源极和其漏极之间的寄生体二极管。因此，当第二开关器件M2被截止时，第二开关器件M2具有二极管形式的连接，该二极管的阳极连接到第一结点N1，该二极管的阴极连接到第二结点N2。由第二开关器件M2形成的二极管具有大约0.7V的正向偏压。这里，当第一开关器件M1被导通时，二极管式连接的第二开关器件M2变得沿反方向偏置，电流通过第一开关器件M1从第一结点N1流向地方向，由此产生来自第一电感器L1的第一电压。当第一开关器件M1被截止时，第二开关器件M2变得沿正方向偏置，因而存储在第一电感器L1中的能量作为电压输出到第二结点N2，从而有助于产生4.6V的ELVDD电压。

第三开关器件M3根据来自PWM控制器440的第三控制信号执行导通和截止操作。通过第三开关器件M3的导通和截止操作，在第二电感器L2两端产生第二电压。沿着趋于防止电流流经第二电感器L2的方向产生第二电压，因而具有负电压的功率通过第三结点N3由第二电感器L2输出。因此，产生并输出第二功率ELVSS。

显示在DC-DC转换器400外部的二极管D1减少或防止来自第二电源ELVSS的输出端的电流流入。

虽然已经结合特定示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的实施例，而是相反，本发明意在覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种DC-DC转换器，包括：

电压检测器，用于检测电源的电压；

升压器电路，用于接收所述电源的电压，并将所述电源的电压进行升压，以产生并输出第一功率；

逆变器电路，用于接收所述电源的电压，并变换所述电源的电压，从而产生并输出第二功率；

脉冲宽度调制控制器，用于控制所述升压器电路和所述逆变器电路，以控制所述第一功率和所述第二功率的电压，所述升压器电路用于在由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时将所述电源的电压降低至比所述第一功率的电压低

其中，所述升压器电路包括：

第一电感器，连接到所述电源；

第一开关，具有根据控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到第一结点的第一电极以及接地的第二电极，使得所述第一电感器根据导通状态或截止状态而充有第一电压；

第二开关，具有根据控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到所述第一结点的第一电极以及连接到所述升压器电路的输出端的第二电极，

其中，当由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，所述第二开关保持截止状态。

2.如权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述脉冲宽度调制控制器被构造成输出用于控制所述升压器电路和所述逆变器电路的控制信号，并被构造成根据所述电源的电压来控制所述控制信号的脉冲宽度。

3.如权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，当所述第二开关被截止时，所述第二开关被构造成用作二极管，使得所述电源的电压下降所述二极管的正向偏压。

4.如权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述第二开关用于在导通状态下根据所述第二开关的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻来降低所述电源的电压。

5.如权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述逆变器电路包括：

第三开关，具有根据所述控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到第一结点的第一电极以及连接到第二结点的第二电极，所述第三开关用于切换通过所述第一电感器传输的电源；

第二电感器，通过根据所述第三开关的切换操作而传输或阻挡所述电源的电压，所述第二电感器利用通过所述第一电感器传输的电源的电压而充以第二电压；

二极管，连接到所述升压器电路的输出端，以将充在所述第二电感器中的电压传输到第二功率，并阻挡所述第二功率被传输到所述第二电感器。

6.一种有机发光显示器，包括：显示区域，用于对应于数据信号、扫描信号、第一功率和第二功率来显示图像；数据驱动器，用于产生并输出所述数据信号；扫描驱动器，用于产生并输出所述扫描信号；DC-DC转换器，用于产生并输出所述第一功率和所述第二功率，其中，所述DC-DC转换器包括：

电压检测器，用于检测电源的电压；

升压器电路，用于接收所述电源的电压，并将所述电源的电压进行升压，以产生并输出所述第一功率；

逆变器电路，用于接收所述电源的电压，并变换所述电源的电压，从而产生并输出所述第二功率；

脉冲宽度调制控制器，用于控制所述升压器电路和所述逆变器电路，以控制所述第一功率和所述第二功率的电压，当由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，所述升压器电路用于将所述电源的电压降低至比所述第一功率的电压低，

其中，所述升压器电路包括：

第一电感器，连接到所述电源；

第一开关，具有根据控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到第一结点的第一电极以及接地的第二电极，使得所述第一电感器根据导通状态或截止状态而充有第一电压；

第二开关，具有根据控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到所述第一结点的第一电极以及连接到所述升压器电路的输出端的第二电极，

其中，当由所述电压检测器检测的电源的电压高于参考电压时，所述第二开关保持截止状态。

7.如权利要求6所述的有机发光显示器，其中，所述脉冲宽度调制控制器被构造成输出用于控制所述升压器电路和所述逆变器电路的控制信号，并被构造成根据所述电源的电压来控制所述控制信号的脉冲宽度。

8.如权利要求7所述的有机发光显示器，其中，当所述第二开关被截止时，所述第二开关被构造成用作二极管，使得所述电源的电压下降所述二极管的正向偏压。

9.如权利要求7所述的有机发光显示器，其中，所述第二开关用于在导通状态下根据所述第二开关的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻来降低所述电源的电压。

10.如权利要求7所述的有机发光显示器，其中，所述逆变器电路包括：

第三开关，具有根据所述控制信号确定的导通状态或截止状态，并具有连接到所述第一结点的第一电极以及连接到第二结点的第二电极，所述第三开关用于切换通过所述第一电感器传输的电源；

第二电感器，通过根据所述第三开关的开关操作而传输或阻挡所述电源的电压，所述第二电感器利用通过所述第一电感器传输的电源的电压而充以第二电压；

二极管，连接到所述升压器电路的输出端，以将充在所述第二电感器中的电压传输到第二功率，并阻挡所述第二功率被传输到所述第二电感器。

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