CN103377631A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。主升压电路具有：线圈，其一端与电源连接；主开关元件，其连接于上述线圈的另一端和接地电位之间，且由上述主控制电路控制导通、截止；二极管，其与上述线圈的另一端连接；以及平滑电容器，其与上述二极管连接，上述平滑电容器是陶瓷电容器，该液晶显示装置具有辅助升压电路，该辅助升压电路与上述线圈的另一端和上述二极管的连接点连接，且在上述主升压电路为截止状态时导通，补偿上述平滑电容器的电位变动，上述辅助升压电路具有：副开关元件，其连接于上述线圈的另一端和接地电位之间；以及副控制电路，其控制上述副开关元件的导通、截止。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及构成背景光的光源的白色发光二极管的驱动电路。

背景技术

将薄膜晶体管TFT用作有源元件的、小型的TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)方式的液晶显示装置被广泛地用于手机的显示部等。该液晶显示装置具有液晶显示面板、和照射液晶显示面板的背光源。

在小型的液晶显示装置中，将白色发光二极管用作背景光的光源。在将白色发光二极管用作背景光的光源的液晶显示装置中，在驱动白色发光二极管的LED驱动电路中，以通过主升压电路而升压的电压来定电流驱动白色发光二极管。在日本特开2011-138666号公报中公开有驱动LED背光源的LED背光源驱动电路。

一般，驱动白色发光二极管的LED驱动电路具有主升压电路，该主升压电路具有平滑电容器。

另外，在将白色发光二极管用作背景光的光源的液晶显示装置中，通常，通过使白色发光二极管的导通、截止期间的占空比(dutyratio)可变的PWM(Pulse Wide Modulation，脉冲宽度调制)控制来调整背光源的亮度。

在通过PWM控制来调整背光源的亮度的情况下，在白色发光二极管中流动的电流在0％和100％之间变动。在将陶瓷电容器用作LED驱动电路中的主升压电路的平滑电容器的情况下，存在陶瓷电容器的两端电压发生变动，陶瓷电容器发出声音这一问题。

为了解决该问题，作为主升压电路的平滑电容器，以往是取代陶瓷电容器而使用铝电解电容器或功能性高分子电容器。

但是，铝电解电容器或功能性高分子电容器存在(1)寿命比陶瓷电容器短、(2)内部电阻高、(3)部件形状大、(4)使用温度范围窄等问题。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术的问题点而完成，本发明的目的在于提供一种能够将陶瓷电容器用作液晶显示装置的背光源的主升压电路的平滑电容器的技术。

本发明的上述及其他目的和新的特征根据本说明书的记述及附图来明确。

简单说明在本申请中公开的发明中代表性的方案如下。

(1)一种液晶显示装置，包括：液晶显示面板；具有至少一个发光二极管的背光源；以及使电源电压升压，并将该升压后的电压施加于上述至少一个发光二极管的主升压电路，上述主升压电路在输出端具有由陶瓷电容器构成的平滑电容器，该液晶显示装置具有辅助升压电路，该辅助升压电路在上述主升压电路为截止状态时导通，补偿上述平滑电容器的电位变动。

(2)一种液晶显示装置，包括：液晶显示面板；具有至少一个发光二极管的背光源；使电源电压升压，并将该升压后的电压施加于上述至少一个发光二极管的主升压电路，以及控制、驱动上述主升压电路的主控制电路，上述主升压电路具有：线圈，其一端与电源连接；主开关元件，其连接于上述线圈的另一端和接地电位之间，且由上述主控制电路控制导通、截止；二极管，其与上述线圈的另一端连接；以及平滑电容器，其与上述二极管连接，上述平滑电容器是陶瓷电容器，该液晶显示装置具有辅助升压电路，该辅助升压电路与上述线圈的另一端和上述二极管的连接点连接，且在上述主升压电路为截止状态时导通，补偿上述平滑电容器的电位变动，上述辅助升压电路具有：副开关元件，其连接于上述线圈的另一端和接地电位之间；以及副控制电路，其控制上述副开关元件的导通、截止。

(3)在(2)中，上述主控制电路根据从外部输入的PWM信号来控制上述主升压电路的导通、截止，上述副开关元件是开关晶体管，上述副控制电路包括：振荡器；以及AND电路，该AND电路与上述开关晶体管的控制电极连接，并取上述振荡器的输出和上述PWM信号的反转信号的逻辑积。

(4)在(2)中，上述主控制电路在从外部输入的PWM信号为第1电压电平时使上述主升压电路成为导通状态，在上述PWM信号为与上述第1电压电平不同的第2电压电平时使上述主升压电路成为截止状态，上述副控制电路包括：振荡器；被输入上述振荡器的输出的微分电路；连接于上述微分电路的输出端和接地电位之间的电阻元件；以及连接于上述微分电路的输出端和接地电位之间的第3开关元件，上述副开关元件和上述第3开关元件是开关晶体管，构成上述副开关元件的开关晶体管的控制电极与上述微分电路的输出端连接，构成上述第3开关元件的开关晶体管在上述PWM信号为上述第1电压电平时导通，在上述PWM信号为上述第2电压电平时截止。

简单说明由本申请中公开的发明中代表性的方案的得到的效果如下。

根据本发明，作为液晶显示装置的背光源的主升压电路的平滑电容器，能够使用与铝电解电容器等相比较廉价且小型的陶瓷电容器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的液晶显示装置的概略结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式的液晶显示装置的LED驱动电路的电路结构的一个例子的电路图。

图3是本发明的实施方式的液晶显示装置的LED驱动电路时间图。

图4是表示LED驱动电路的辅助升压电路的电路结构的另一例的电路图。

图5是表示以往的液晶显示装置的LED驱动电路的电路结构的电路图。

图6是以往的液晶显示装置的LED驱动电路的时间图。

附图标记说明

10           主升压电路

11           LED驱动控制IC

12           定电流电路部

13           电压监控部

14           白色发光二极管

20           辅助升压电路

21           微分电路

30           显示控制电路(时序控制器)

40           电源电路

50           LED驱动电路

OC           时钟振荡器(时钟脉冲发生器)

AND         “与”电路

R1～R5       电阻元件

L1           线圈

D1           二极管

C1、C2       平滑电容器

INV1、INV2   反相器

LED          白色发光二极管列

M1、M2       n型MOS晶体管

Tr1          NPN型双极晶体管

SUB1         第1基板

SUB2         第2基板

BL           背光源

DRD          图像线驱动电路

DRG          扫描线驱动电路

PCB          印刷布线基板

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

此外，在用于说明实施例的全部附图中，对具有相同功能的部分标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。另外，以下的实施例并不用于限定本发明的权利要求书的解释。

第1实施方式

图1是表示本发明的实施方式的液晶显示装置的概略结构的框图。

本实施方式的液晶显示装置具有液晶显示面板和背光源BL。液晶显示面板具有第1基板SUB1和第2基板SUB2。在第1基板SUB1上形成薄膜晶体管、像素电极等，在第2基板SUB2上形成遮光膜、滤色器等。此外，若是IPS方式等横电场方式的液晶显示面板，则对置电极形成于第1基板SUB1上，若是VA方式等纵电场方式的液晶显示面板，则对置电极形成于第2基板SUB2上。

液晶显示面板是将第1基板SUB1和第2基板SUB2经由密封材料贴合在一起，并在第1基板SUB1和第2基板SUB2之间注入、密封液晶而构成。另外，在第1基板SUB1和第2基板SUB2的外侧分别设置偏振板(未图示)。此外，本发明与液晶显示面板的构造没有直接的关系，因此省略液晶显示面板的构造。

在第1基板SUB1的两个长边的一侧附近配置图像线驱动电路DRD，在第1基板SUB1的两个短边的一侧附近配置扫描线驱动电路DRG。

通过显示控制电路(时序控制器)30来控制、驱动图像线驱动电路DRD和扫描线驱动电路DRG。此外，在图1中说明了图像线驱动电路DRD和扫描线驱动电路DRG分别由一个半导体芯片构成的情况，但图像线驱动电路DRD和扫描线驱动电路DRG也可以合起来由一个半导体芯片构成。

背光源BL具有作为光源的白色发光二极管(未图示)，该白色发光二极管由LED驱动电路50驱动。

电源电路40对图像线驱动电路DRD和扫描线驱动电路DRG供给用于驱动各像素的电压。

图5是表示以往的液晶显示装置的LED驱动电路的电路结构的电路图。首先，使用图5来说明以往的LED驱动电路的问题点。

图5所示的以往的LED驱动电路50由主升压电路10、LED驱动控制IC11构成。

主升压电路10由线圈L1、二极管D1、平滑电容器C1、及构成主开关元件的n型MOS晶体管M1构成。主升压电路10由开关方式(斩波方式)的DC-DC转换器构成，将从电源电路40供给的12V的电压变换为适于驱动多个白色发光二极管列LED的驱动电压(例如50V)并输出。在此，通过LED驱动控制IC11来控制n型MOS晶体管M1的导通、截止。

另外，LED驱动控制IC11具有：电压监控部13，其监控平滑电容器C1的电压是否异常；以及定电流电路部12，其将分别在多个白色发光二极管列LED中流动的电流维持在一定的电流。

LED驱动控制IC11控制n型MOS晶体管M1的导通、截止，将从电源电路40供给的12V的电压变换为适于驱动多个白色发光二极管列LED的驱动电压(例如50V)，并且以使在多个白色发光二极管列LED的各白色发光二极管列LED中流动的电流稳定的方式控制n型MOS晶体管M1的导通、截止。

另外，从外部向LED驱动控制IC11输入PWM(Pulse WideModulation)信号，在该PWM信号为高电平(以下，称为H电平)的情况下，LED驱动控制IC11控制n型MOS晶体管M1的导通、截止，并以定电流驱动多个白色发光二极管列LED的各白色发光二极管14。

另外，在PWM信号为低电平(以下，称为L电平)的情况下，LED驱动控制IC11使n型MOS晶体管M1始终为截止状态，使在多个白色发光二极管列LED的各白色发光二极管14中流动的电流为0。

由此，控制多个白色发光二极管列LED的各白色发光二极管14的发光时间，调整背光源的亮度(以下，称为PWM调光)。

图6是以往的液晶显示装置的LED驱动电路的时间图。

如图6的(c)所示，在通过PWM信号调整背光源的亮度的情况下，在多个白色发光二极管列LED的各白色发光二极管14中流动的电流在0％和100％之间变动。

此时，如图6的(a)、(b)所示，主升压电路10当电流在包含于各多个白色发光二极管列LED中的白色发光二极管14中流动时(即，PWM信号为H电平时)进行升压工作，当电流不在包含于各多个白色发光二极管列LED中的白色发光二极管14中流动时(即，PWM信号为L电平时)停止升压工作。

当主升压电路10停止升压工作时，平滑电容器C1的电荷通过平滑电容器C1自身的漏电流(图5的虚线A所示的电流)、及经由电压监控部13的漏电流(图5的虚线B所示的电流)而向外部流出，因此如图6的(d)所示，平滑电容器C1的两端电压(即，图5的P点的电压)降低。

即，当进行PWM调光时，重复主升压电路10的升压工作和升压工作的停止，因此平滑电容器C1两端的电压也变动。

在将陶瓷电容器用于平滑电容器C1的情况下，存在由于电位变动导致陶瓷电容器的形状变化从而发出声音的问题。因此，作为平滑电容器C1，以往使用铝电解电容器或功能性高分子电容器等。于是，如前所述，当将铝电解电容器或功能性高分子电容器用作平滑电容器C1时，存在(1)寿命比陶瓷电容器短、(2)内部电阻高、(3)部件形状大、(4)使用温度范围窄的问题。

图2是表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置的LED驱动电路的电路结构的电路图，图3是本发明的第1实施方式的液晶显示装置的LED驱动电路时间图。

如图2所示，本实施例的LED驱动电路50与图5所示的LED驱动电路50的不同点为：在与线圈L1和二极管D1连接的节点处连接有辅助升压电路20。

如图3的(b)、(d)所示，本实施例的辅助升压电路20在PWM为L电平且主升压电路10为截止状态时导通，补偿平滑电容器C1的电位变动。在此，当主升压电路10为截止状态时，构成主开关元件的n型MOS晶体管M1始终截止，且在位于各多个白色发光二极管列LED中的白色发光二极管14中，电流不流动。

如图2所示，在本实施例中，辅助升压电路20包括：时钟振荡器(时钟脉冲发生器)OC；“与”电路AND，其被输入时钟振荡器OC的输出、和用反相器INV1反转后的反转PWM信号；以及n型MOS晶体管M2，向其栅极输入“与”电路AND的输出。

n型MOS晶体管M2连接于与线圈L1和二极管D1连接的节点、和接地电位之间，因此在PWM信号为L电平时、且时钟振荡器OC输出时钟时导通。

即，如图3的(e)所示，n型MOS晶体管M2在PWM信号为L电平时间歇性地导通，使在线圈L1中流动的电流导通、截止，使平滑电容器C1充电，如图3的(f)所示，减少平滑电容器C1的两端电压(即，图2的P点的电压)的电位变动。

由此，平滑电容器C1的电压(图3的P点的电压)稳定化，即使将陶瓷电容器用作主升压电路10的平滑电容器C1，陶瓷电容器的形状也不会变化，不会发出声音。

另外，由于与铝电解电容器或功能性高分子电容器等相比较，陶瓷电容器廉价且小型，因此能够使包含主升压电路的LED驱动电路整体小型化，并且能够谋求长寿命。

第2实施方式

图4是表示本发明的第2实施方式的液晶显示装置的LED驱动电路的辅助升压电路的电路结构的电路图。

如图4所示，在本实施例中，辅助升压电路20由时钟振荡器(时钟脉冲发生器)OC、微分电路21、NPN型双极晶体管Tr1、n型MOS晶体管M2构成。n型MOS晶体管M2的栅极连接于与微分电路21和NPN型双极晶体管Tr1连接的节点。另外，在n型MOS晶体管M2的栅极和接地电位之间连接有电阻元件R3。

此外，时钟振荡器OC由反相器INV2、与反相器INV2的两端连接的电阻元件R1、连接在反相器INV2的输入端和接地电位之间的平滑电容器C2构成。

另外，在NPN型双极晶体管Tr1的基极和发射极之间连接电阻元件R5，PWM信号经由电阻元件R4而向NPN型双极晶体管Tr1的基极输入。

因此，当PWM信号为H电平时，NPN型双极晶体管Tr1导通，向n型MOS晶体管M2的栅极输入接地电位，使n型MOS晶体管M2始终截止。

另外，当PWM信号为L电平时，NPN型双极晶体管Tr1截止，NPN型双极晶体管Tr1根据微分电路21的输出而间歇性地导通，使在线圈L1中流动的电流导通、截止，使平滑电容器C1充电。

这样，上述各实施例的辅助升压电路20供给图2所示的漏电流1(图2的虚线A所示的电流)和漏电流2(图2的虚线B所示的电流)，减轻平滑电容器C1的电位变动。

为了供给该漏电流部分，n型MOS晶体管M2导通的期间Ton为，若使

漏电流1＝10μA

漏电流2＝250μA

输入电压Vi＝12V

输出电压Vo＝50V

辅助升压电路的周期T＝10μsec(工作频率100kHz)

线圈L1＝10μH，则

$\mathrm{Ton}=\sqrt{\frac{\mathrm{Vo}\×2\×\mathrm{Io}\×L\×T}{{\mathrm{Vi}}^2}}$

$=\frac{50V\×2\×260\mathrm{\μA}\×10\mathrm{vH}\×10\mathrm{\μ}\sec }{12V\×12}$

$=0.134\mathrm{\μ}\sec$

占空比为1.34％。

设定图4所示的C2的平滑电容器的值、和R2、R3的电阻元件的值，以达到该Ton的期间。例如，当平滑电容器C2为100pF、电阻元件R2为1.5KΩ、电阻元件R3为100KΩ时，图4所示的辅助升压电路20供给图2所示的漏电流1(图2的虚线A所示的电流)和漏电流2(图2的虚线B所示的电流)，能够减轻平滑电容器C1的电位变动。

以上，基于本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够进行各种变更，且权利要求书包括在不脱离其主旨的范围内进行的各种变更。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包括：

液晶显示面板；

具有至少一个发光二极管的背光源；以及

使电源电压升压，并将该升压后的电压施加于所述至少一个发光二极管的主升压电路，

所述液晶显示装置的特征在于，

所述主升压电路在输出端具有由陶瓷电容器构成的平滑电容器，

所述液晶显示装置具有辅助升压电路，所述辅助升压电路在所述主升压电路为截止状态时导通，补偿所述平滑电容器的电位变动。

2.一种液晶显示装置，包括：

液晶显示面板；

具有至少一个发光二极管的背光源；

使电源电压升压，并将该升压后的电压施加于所述至少一个发光二极管的主升压电路，以及

控制、驱动所述主升压电路的主控制电路，

所述液晶显示装置的特征在于，

所述主升压电路包括：

线圈，其一端与电源连接；

主开关元件，其连接于所述线圈的另一端和接地电位之间，且由所述主控制电路控制导通、截止；

二极管，其与所述线圈的另一端连接；以及

平滑电容器，其与所述二极管连接，

所述平滑电容器是陶瓷电容器，

所述液晶显示装置具有辅助升压电路，所述辅助升压电路与所述线圈的另一端和所述二极管的连接点连接，且在所述主升压电路为截止状态时导通，补偿所述平滑电容器的电位变动，

所述辅助升压电路包括：

副开关元件，其连接于所述线圈的另一端和接地电位之间；以及

副控制电路，其控制所述副开关元件的导通、截止。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述主控制电路根据从外部输入的PWM信号来控制所述主升压电路的导通、截止，

所述副开关元件是开关晶体管，

所述副控制电路包括：振荡器；以及

“与”电路，其与所述开关晶体管的控制电极连接，并取所述振荡器的输出和所述PWM信号的反转信号的逻辑积。

4.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述主控制电路在从外部输入的PWM信号为第1电压电平时使所述主升压电路成为导通状态，在所述PWM信号为与所述第1电压电平不同的第2电压电平时使所述主升压电路成为截止状态，

所述副控制电路包括：振荡器；

被输入所述振荡器的输出的微分电路；

连接于所述微分电路的输出端和接地电位之间的电阻元件；以及

连接于所述微分电路的输出端和接地电位之间的第3开关元件，

所述副开关元件和所述第3开关元件是开关晶体管，

构成所述副开关元件的开关晶体管的控制电极与所述微分电路的输出端连接，

构成所述第3开关元件的开关晶体管在所述PWM信号为所述第1电压电平时导通，在所述PWM信号为所述第2电压电平时截止。

5.如权利要求2～4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述副开关元件是MOS晶体管。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述第3开关元件是NPN型双极晶体管。

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