CN107886925A - 一种lcd模组及具有该lcd模组的智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LCD模组及具有该LCD模组的智能终端，其中LCD模组包括电荷泵和LCD面板，所述电荷泵和LCD面板通过至少一路电源电路连接，所述LCD模组还包括：钳位电路，连接在每一所述电源电路；当关闭或关闭所述LCD模组时，所述钳位电路吸收流过所述电源电路的尖峰电压的能量，将所述尖峰电压维持在一电压阈值。采用上述技术方案后，在LCD模组的正常工作时，吸收变换器的一部分储能，以使得该LCD模组稳定工作。

Description

一种LCD模组及具有该LCD模组的智能终端

技术领域

本发明涉及电路控制领域，尤其涉及一种LCD模组及具有该LCD模组的智能终端。

背景技术

随着智能终端如智能手机和平板电脑的飞速发展，这些智能终端已经成为人们生活中必不可少的一部分，同时随着用户的使用需求的增多，智能手机的功能也变得越来越强大，从以前的只能打电话、发短信到现在的播放音乐、播放视频、蓝牙、拍照、上网、阅读等，智能手机的功能变得越来越强大，对智能手机的耗电量也越来越高。

在智能终端的显示屏，如LCD模组的设计中，通常设有多路电源，在LCD模组的启动过程中，各路电源的电压通常都比较低，LCD面板的电路电压在启动过程中可能会比较高，由于电压过高，目前现有技术一般都采用二级升压技术，但是在负载的变化过程中，仍然不能保证LCD面板在正常工作过程中能够平稳持续运行。一旦因为某种因素导致LCD面板的电压突然变大时，通常会造成整个LCD模组功能失效。

因此，需要一种新型的LCD模组，可在电源电路的开关过程中，对电源电压的尖峰电压进行稳压，起到保护偏压电路的作用。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种LCD模组及具有该LCD模组的智能终端，在LCD模组的正常工作时，吸收变换器的一部分储能，以使得该LCD模组稳定工作。

本发明公开了一种LCD模组，包括，电荷泵和LCD面板，所述电荷泵和LCD面板通过至少一路电源电路连接，所述LCD模组还包括：

钳位电路，连接在每一所述电源电路；

当关闭或关闭所述LCD模组时，所述钳位电路吸收流过所述电源电路的尖峰电压的能量，将所述尖峰电压维持在一电压阈值。

优选地，所述电源电路包括：

AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路；

所述AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路并联在所述电荷泵和LCD面板间。

优选地，所述钳位电路为RCD电路。

优选地，所述RCD电路包括：电阻Rs、电容Cs和二极管VDs；

所述二极管VDs的一端与所述电源电路连接，另一端与所述电阻Rs和电容Cs连接；

所述电阻Rs和电容Cs的另一端接地。

优选地，所述电荷泵输出VGL/VGH供电电源，经所述电源电路输出至所述LCD面板。

优选地，所述VGL/VGH供电电源的电压为24V-30V。

优选地，所述AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路的电压为4.5V-5V。

优选地，所述电源电压还包括：DVDD数字电压电路。

本发明还公开了一种智能终端，所述智能终端包括上述LCD模组。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.变换器在开关的瞬间所产生的尖峰电压将被维持在正常水平，保证LCD模组的正常工作；

2.多余的漏感能量将被吸收，防止整个模组功能失效。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中LCD模组的电路结构示意图。

附图标记：

1-RCD电路。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1，为符合本发明一优选实施例中LCD模组的电路结构示意图。在该实施例中，LCD模组包括了电荷泵和LCD面板，电荷泵和LCD面板通过至少一路电源电路连接，电荷泵通过每一路电源电路供电至LCD面板，以维持LCD面板的正常工作。

该实施例中所指的电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(变换器)。电荷泵可使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5，2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80％的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰)。电荷泵可分为：开关式调整器升压泵、无调整电容式电荷泵、可调整电容式电荷泵。上述3种电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。因工作于较高频率，可使用小型陶瓷电容器(1μF)，占用空间最小，使用成本较低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻(ESR)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换器不使用电感器，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是工厂生产时精密预置的，可通过后端片上线性调整器调整，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计，是一个基准、比较、转换和控制电路组成的系统。

电荷泵主要应用包括驱动用于手机背光的白光LED和毫瓦范围的数字处理器，其内部包括电荷泵IC，通过利用一个开关网络给两个或两个以上的电容供电或断电来进行DC/DC电压转换。基本电荷泵开关网络不断在给电容器供电和断电这两个状态之间切换。C1(充电电容)传输电荷，而C2(充电电容器)则储存电荷并过滤输出电压。电荷泵IC可以用作逆变器、分路器或者增压器。逆变器将输入电压转变成一个负输出。作为分路器使用时，输出电压是输出电压的一部分，例如1/2或2/3。作为增压器时，它可以给I/O带来一个1.5X或者2X的增益。很多便携式系统都是用一个单锂离子电池或者两个金属氢化物镍电池。因此当在2X模式下运行时，电荷泵可以给一般在3.3V到4.0V的范围内工作的白光LED供应适当的正向电压。基本电荷泵缺少调整电路，因此实际上所有当今使用的电荷泵IC都增加线性调整或者电荷泵调制。线性调整的输出噪音最低，并可以在更低的效率情况下提供更好的性能。而由于调整IC没有串联传输晶体管，控制开关电阻的电荷泵调制就可以提供更高的效率，并为一个给定的芯片面积(或消耗)提供更多的输出电流。电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。但是，仍然有一个可能的微小噪音源，那就是当快速电容和一个输入源或者另外一个带不同电压的电容器相连时，流向它的高充电电流。同样的，“分路器”电荷泵也能在LDO上改进效率，但又不会像感应降压调整器那样复杂。电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。在电荷泵工作时，增加开关频率也就增加了IC的静态电流，但是也同时降低了C1和C2的电容值。常态频率结构提供低噪音调整输出电压，同时其输入噪音也比传统的电荷泵调节器要低。高频率操作简化了过滤，从而进一步降低了传导噪音。要实现最优的性能，就要采用带低等效串联电阻(ESR)的电容器。低ESR电容器须用在IC的输出上，来将输出波纹和输出电阻最小化，并达到最高的效率。陶瓷电容器就可以做到这一点，但是某些钽电容器可能要比较合适一点。电荷泵软启动可以在启动时阻止在VIN出产生过多的电流流量，从而增加了可定期用于输出电荷储存电容器的电流量。软启动一般在设备被关机时激活，并在设备获得调整之后立刻屏蔽。通过运用脉冲频率调制，电荷泵IC只有在当电荷必须传输出去来保持输出调节的时候才产生电荷。当输出电压高于目标调节电压时，IC是闲置的，此时消耗的电流最小，因为储存在输出电容器上的电荷会提供负载电流。而随着这个电容器不断放电以及输出电压逐渐降到目标调节电压一下，电荷泵才会激活并向输出传输电荷。这个电荷供给负载电流，并增加输出电容器上的电压。

而LCD面板，其内包含有液晶，液晶显示的原理是液晶在不同电压的作用下会呈现不同的光特性.液晶在物理上分成两大类，一类是无源Passive的(也称被动式)，这类液晶本身不发光，需要外部提供光源，根据光源位置，又可以分为反射式和透射式两种.Passive液晶显示的成本较低，但是亮度和对比度不大，而且有效视角较小，彩色无源液晶显示的色饱和度较小，因而颜色不够鲜艳。另一类是有电源的，主要是TFT(Thin Film Transitor).每个液晶实际上就是一个可以发光的晶体管，所以严格地说不是液晶。液晶显示屏就是由许多液晶排成阵列而构成的，在单色液晶显示屏中，一个液晶就是一个象素，而在彩色液晶显示屏中则每个象素由红绿蓝三个液晶共同构成。同时可以认为每个液晶背后都有个8位的寄存器，寄存器的值决定着三个液晶单元各自的亮度，不过寄存器的值并不直接驱动三个液晶单元的亮度，而是通过一个”调色板”来访问.为每个象素都配备一个物理的寄存器是不现实的，实际上只配备一行的寄存器，这些寄存器轮流连接到每一行象素并装入该行内容，将所有象素行都驱动一遍就显示一个完整的画面(Frame)。液晶从形状和外观看上去都是一种液体，但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。像磁场中的金属一样，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列；如对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿透；光线穿透液晶的路径可由构成它的分子排列来决定，这又是固体的一种特征。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。液晶屏第一个特点是必须将液晶灌入两个列有细槽的平面之间才能正常工作。这两个平面上的槽互相垂直(90度相交)，也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。LCD的第二个特点是它依赖极化滤光片和光线本身，自然光线是朝四面八方随机发散的，极化滤光片实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线，极化滤光片的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光片的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光片相匹配，光线才得以穿透。LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光片构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光片后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光片中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光片挡住。以SynapticsTDDI技术为例，是将触摸控制器和显示驱动器整合到了单一芯片中，这减少了组件数量，简化了设计。对于反射式的TN(扭转向列型Twisted Nematic)液晶显示器其构造由如下几层组成：极化滤光片、玻璃、相互绝缘又透明的纵横两组电极、液晶体、电极、玻璃、极化滤光片、反射片。

在LCD模组内，还包括有钳位电路，其连接在每一路电源电路上，或优选地，在电源电路的某一处上，连接了该钳位电路，钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。当LCD模组得电或去电使得其自身开启或关闭时在电源电路的尖峰电压处的多余能量将被钳位电路所吸收，从而始终维持在一电压阈值处，该电压阈值可以是尖峰电压，也可以是小于尖峰电压的某值，从而防止高于尖峰电压的冗余能量对LCD模组的过冲。

在优选实施例中，电源电路可包括AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路，AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路并联在电荷泵和LCD面板间，或进一步地，包括了DVDD数字电压电路。上述电路的电压为4.5V-5V间。AVDD模拟电压电路从电荷泵IC向外供电。优选地或进一步地，电荷泵也输出VGL/VGH供电电源，经电源电路输出至LCD面板，该VGL/VGH供电电源的电压为24V-30V。VGL是TFT屏的负电源输入脚，VGH是TFT屏的正电源输入脚，对一个屏来说，这两个电压是恒定的，是没有“电时序”的。VGH和VGL是给PANEL中的TFT当作ON/OFF状态的需求电压，所以只要给予DC电压即可，关于开关TFT的时间与顺序部分，是由T-CON单元来控制的。VGH如果比设计值低2V，可能会导致对比度下降。如果VGL比设计值低2V，是一定会降低对比度的，另外在黑画面或者某些灰阶画面会看到细碎亮点。TFT同CMOS一样，只要VG超过了VTH就会打开，但是打开之后的电流是随着VGH-VTH的差值变化的。TFT因为TFT载流子迁移率低，而每条扫描线又只开启很短一段时间(以1024768分辨率、60HZ更新频率的TFT-LCD来说，一条GATE走线的打开的时间约为20US),因此在TFT打开的这段时间内，需要有足够大的电流来对像素电容充电，不然解析度高了之后，有可能电压充不饱。所以要VGH大于TFT的阈值电压到一定程度，一般比SOURCE的电压大10V左右。这又分两种情况，VCOM为交流驱动时，VGH一般在15V左右；VCOM为直流驱动时，VGH一般大于20V。至于关闭状态，要求VGL小于TFT的截止电压，但VGL＝0V是没有办法使TFT在短时间内快速截止的。并且TFT也没办法100％关闭的，在关闭状态下会有漏电流存在，随着VGL变化的，在某个电压下有个漏电流的最低值。这也同样分为两种情况，VCOM为交流驱动时，VGL要小于-5V；VCOM为直流驱动时，VGL小于0V。

继续参阅图1，在一实施例中，钳位电路为RCD电路1，并具体包括了电阻Rs、电容Cs和二极管VDs，其中二极管VDs的一端与电源电路连接，另一端与电阻Rs和电容Cs连接；电阻Rs和电容Cs的另一端接地。RCD电路1与RC电路相比Vce升高的幅度更小。由于可以取大阻值的吸收电阻，在一定程度上降低了损耗。若开关断开，蓄积在寄生电感中能量通过开关的电容Cs充电，开关电压上升。其电压上升到电容Cs的电压时，二极管VDs导通，开关电压被吸收二极管VDs所嵌位，约为1V左右。寄生电感中蓄积的能量也对电容Cs充电。开关接通期间，电容Cs通过电阻Rs放电。

RCD电路1在设计时，首先对mos管的VD进行分段，如输入的直流电压VDC、次级反射初级的VOR；主MOS管VD余量VDS；RCD吸收有效电压VRCD1。后对于以上主MOS管VD的几部分进行计算：

1.输入的直流电压VDC。在计算VDC时，是依最高输入电压值为准。如宽电压应选择AC265V，即DC375V。VDC＝VAC*√2

2.次级反射初级的VOR。VOR是依在次级输出最高电压,整流二极管压降最大时计算的，如输出电压为：5.0V±5％(依Vo＝5.25V计算)，二极管VF为0.525V(此值是在1N5822的资料中查找额定电流下VF值)。VOR＝(VF+Vo)*Np/Ns

3.主MOS管VD的余量VDS。VDS是依MOS管VD的10％为最小值.如KA05H0165R的VD＝650应选择DC65V。VDS＝VD*10％。

4.RCD吸收VRCD。MOS管的VD减去1、3两项就剩下VRCD的最大值。实际选取的VRCD应为最大值的90％(这里主要是考虑到开关电源各个元件的分散性，温度漂移和时间飘移等因素得影响)。VRCD＝(VD-VDC-VDS)*90％

注意：

①VRCD是计算出理论值，再通过实验进行调整，使得实际值与理论值相吻合。

②VRCD必须大于VOR的1.3倍.(如果小于1.3倍，则主MOS管的VD值选择就太低了)。

③MOS管VD应当小于VDC的2倍.(如果大于2倍，则主MOS管的VD值就过大了)。

④如果VRCD的实测值小于VOR的1.2倍，那么RCD吸收回路就影响电源效率。

⑤VRCD是由VRCD1和VOR组成的

5.RC时间常数τ确定。τ是依开关电源工作频率而定的，一般选择10～20个开关电源周期。

试验调整VRCD值时，首先假设一个RC参数，R＝100K/RJ15,C＝"10nF/1KV"。再上市电，应遵循先低压后高压，再由轻载到重载的原则。在试验时应当严密注视RC元件上的电压值，务必使VRCD小于计算值。如发现到达计算值，就应当立即断电，待将R值减小后，重复以上试验。(RC元件上的电压值是用示波器观察的，示波器的地接到输入电解电容“+”极的RC一点上，测试点接到RC另一点上)。一个合适的RC值应当在最高输入电压，最重的电源负载下，VRCD的试验值等于理论计算值。试验中值得注意的是，输入电网电压越低VRCD就越高，负载越重VRCD也越高。那么在最低输入电压，重负载时VRCD的试验值如果大于以上理论计算的VRCD值。重负载是指开关电源可能达到的最大负载。主要是通过试验测得开关电源的极限功率。

采用RC、RCD电路1也可以对变压器消磁，这时就不必另设变压器绕组与二极管组成的去磁电路。变压器的励磁能量都在吸收电阻中消耗掉。RC与RCD电路1不仅消耗变压器漏感中蓄积的能量，而且也消耗变压器励磁能量，因此降低了变换器变换效率。RCD电路1是通过二极管对开关电压嵌位，效果比RC好，它也可以采用较大电阻，能量损耗也比RC小。

具有上述任意实施例后，可将该LCD模组应用至智能终端上，如智能手机、平板电脑等，安装该LCD模组时，将液晶显示器件，连接件，控制与驱动等外围电路，PCB电路板，背光源，结构件等装配在一起，后统一安装至该智能终端上。

智能终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的智能终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是智能终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种LCD模组，包括，电荷泵和LCD面板，所述电荷泵和LCD面板通过至少一路电源电路连接，其特征在于，所述LCD模组还包括：

钳位电路，连接在每一所述电源电路；

当关闭或关闭所述LCD模组时，所述钳位电路吸收流过所述电源电路的尖峰电压的能量，将所述尖峰电压维持在一电压阈值。

2.如权利要求1所述的LCD模组，其特征在于，

所述电源电路包括：

AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路；

所述AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路并联在所述电荷泵和LCD面板间。

3.如权利要求1所述的LCD模组，其特征在于，

所述钳位电路为RCD电路。

4.如权利要求3所述的LCD模组，其特征在于，

所述RCD电路包括：电阻Rs、电容Cs和二极管VDs；

所述二极管VDs的一端与所述电源电路连接，另一端与所述电阻Rs和电容Cs连接；

所述电阻Rs和电容Cs的另一端接地。

5.如权利要求1所述的LCD模组，其特征在于，

所述电荷泵输出VGL/VGH供电电源，经所述电源电路输出至所述LCD面板。

6.如权利要求5所述的LCD模组，其特征在于，

所述VGL/VGH供电电源的电压为24V-30V。

7.如权利要求2所述的LCD模组，其特征在于，

所述AVDD模拟电压电路和AVEE模拟负电压电路的电压为4.5V-5V。

8.如权利要求2所述的LCD模组，其特征在于，

所述电源电压还包括：

DVDD数字电压电路。

9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括如权利要求1-8任一项所述的LCD模组。