CN1122957C - 应用多输出直流／直流电压转换器的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

多输出直流/直流电压转换器用于产生LCD的电压，它产生一个用作数据电源电压的主电源电压和至少两个辅助电源电压，该转换器包括：一个变压器，该变压器具有一组用于输入直流电压的初级线圈并且具有至少两组次级线圈；一个受控于开关信号并重复开或关动作的开关，该开关能够改变初级线圈中的电流；与变压器的每一个绕组连接的多个二极管，这些二极管将产生于每组线圈中的电压进行整流并且在与每一只二极管连接的多个电容中充入整流后的电压从而产生恒定电压。

Description

应用多输出直流/直流电压转换器的液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种具有多输出电压的直流/直流电压转换器(在下文中，被称作多输出直流/直流电压转换器′)主要地应用在一种有源矩阵型液晶显示器(LCD)上。本发明更进一步地涉及将扼流法与应用了变压器的回扫法结合的多输出直流/直流电压转换器及应用该转换器的液晶显示器。
背景技术
将直流电源电压转换成与其有一定差值的预定直流电压的直流/直流电压转换器被广泛地应用在便携式电子设备中。因此，该直流/直流电压转换器应具有高效率，体积小和低价格。此外，由于这种便携式电子设备通常需要多个直流电源电压，所以直流/直流电压转换器需要输出多个直流电压。
图1所示为液晶显示器中的像素结构。
如图1所示，LCD的像素包括：一个像素电极，其在一条门线跨越一条数据线的区域内形成；一个公共电极(common electrod)，其与像素电极和与门线连接的一个开关是相对的，数据线和像素电极由通过门线提供的一个门电压来控制其接通和关断。开关是由薄膜晶体管(TFT)构成的。根据TFT的开/关状态，该开关用于提供或切断给像素电极的数据电源电压。
图2所示为提供给图1中像素的电压波形。
在图2中，门电压有一个接通TFT的门开电压Von和一个关断TFT的门关断电压Voff，并且该门电压加到图1中的门线上。一个与数据电压反相的公共电极电压。公共电极电压加在公共电极上并且数据电压加在数据线上。
公共电极电压和数据电压消耗显著的能量并且需要精确的电压，因此，公共电极电压和数据电压是由主电源供电的。门开电压Von和门关电压Voff仅需较小量能量，所以，门开电压Von和门关电压Voff由辅助电源供电。
为了产生用于驱动LCD的该电压，通常使用应用了扼流法(choke method)或回扫法(fly-back method)的电压发生器。
图3所示为一种扼流法的电压发生器。
如图3所示，在应用扼流法的电压发生器中，晶体管Q1响应开关控制电路31输出的开关信号SW周期性地导通或截止。因此，电感器L1的电流随之变化。变化着的电流使得直流输入电压Vin变成一个AC(交流)电压。该交流电压通过一个二极管D1和一个电容C1被整流。此时，在电容C1中存储的电压大小，即，输出电压Vout取决于晶体管Q1的开/关占空因素。该输出电压有极好的效率。然而，扼流法的电压发生器仅能产生一个输出电压。因此，就产生了这样一个问题，为了适用于LCD，LCD需要多少直流电压就需要有多少个电压发生器。
图4所示为使用变压器的回扫法电压发生器。
如图4所示，回扫法电压发生器有一个与变压器的初级线圈T1相连接的晶体管Q2以及二极管-电容对D2，C2，：D3，C3，：D4，C4；每一对分别与变压器的多个次线圈T2，T3，T4相连接。
在图4描述的电压发生器中，晶体管Q2响应开关控制电路41输出的开关信号SW周期性地导通或截止并且导致初级线圈T1中的电流改变。电流的变化引起磁场的变化和磁场的变化将分别地在次级线圈T2，T3，T4中感应出一个电压。进而，在次级线圈T2，T3，T4中感应出的电压通过二极管-电容对整流为恒定电压，储存在每个电容C2，C3，C4中的电压值由初级线圈和次线圈的绕组数决定。储存在每个电容C2，C3，C4中的电压用作提供给LCD模块的门开电压Von，数据电源电压VDD，和门关电压Voff。
然而，回扫法电压发生器有这样一个特点，即，磁能从初级线圈传递到次级线圈是通过磁铁传递的，那么就产生了一个问题，即，需要一个低效率和大尺寸的变压器。特别是，在用回扫法电压发生器产生主电源时，其变压器的尺寸变得更大。
发明内容
本发明的目的在于将上述存在的问题减至最小而提供一种液晶显示器，该液晶显示器具有一能够获得多输出电压和使主电源具有高效率的电压发生器，将扼流法回扫法结合使用。
本发明所述的LCD  包括一个液晶显示面板；一个门驱动器；一个源驱动器；一个灰度电压发生器；一个多输出直流/直流电压转换器。
LCD面板具有以矩阵型式排列的许多像素，并且每一个像素是在这样一个区域中形成的，该区域是由多个门线和跨越门线的多个数据线限定的。通过多个门线与LCD面板相连的门驱动器扫描一行LCD像素。通过多个数据线与LCD面板相连的源驱动器接收灰度电压和一个视频信号从而选择与该视频信号相对应的灰度电压，进而，将所选择的灰度电压加到LCD面板上作为数据电源电压。
门驱动器顺序地向门线之一提供门开电压并向其余门线提供门关电压，并且由此扫描一行液晶显示面板中的像素。
源驱动器接收多个灰度电压和视频信号并且选择与视频信号相对应的灰度电压和将所选择出的灰度电压加到液晶显示面板的数据线上。
灰度电压发生器从数据电源电压产生多个灰度电压并且将该灰度电压加到源驱动器上。
多输出直流/直流电压转换器产生一个主电源电压和至少二个辅助电源电压。主电源电压用作为在LCD中需要有显著能源的数据电源电压，并且，辅助电源电压用作为门开电压Von和门关电压Voff。该数据电源电压供给灰度电压发生器从而产生灰度电压。门开电压和门关电压供给该门驱动器。
多输出直流/直流电压转换器包括有一个变压器，该变压器有一组适用于输入直流电压的初级线圈和至少两组次级线圈；一个受控于开关信号重复开或关动作进而改变初级线圈电流的开关；与变压器的每一个绕组相连接的多个二极管并且其将产生在每一组线圈上的电压进行整流和与每一只二极管相连接的多个电容，其将整流后的电压充入电容中并且产生恒定电压。
根据本发明，主电源电压使用从变压器初级线圈得到的该恒定电压，而辅助电源电压使用从变压器的至少两组次级线圈中产生的恒定电压，这样，多输出电压被提供到LCD中。
根据本发明的多输出直流/直流电压转换器产生从初级线圈中直接得到的高效率的主电源电压，并且和从次级线圈中得到的辅助电源电压一起提供了高效率的主电源电压。即，该直流/直流电压转换器同时提供多输出电压和高效率的主电源电压。
为了更好的及完整的理解本发明的优点及其他的特点，下面结合附图及实施例对本发明作详尽描述。
附图说明：
图1是LCD中像素的结构示意图；
图2是提供到图1所示像素上的电压波形图；
图3是一种常用的使用了电感器的扼流法电压发生器；
图4是一种常用的使用了变压器的回扫法电压发生器；
图5是本发明第一实施例的LCD方框图；
图6是图5中的一种多输出直流/直流电压转换器的详细电路图；
图7是根据本发明第二实施例的多输出直流/直流电压转换器的详细电路图。
具体实施方式
在下文中，结合附图详细说明本发明的一个实施例，以及阐述本发明的原理。
图5是本发明第一实施例的LCD方框图。
图6是图5中的一种多输出直流/直流电压转换器的详细电路图。
图7是根据本发明第二实施例的多输出直流/直流电压转换器的详细电路图。
首先，参考图5和图6，对本发明第一实施例的LCD作详细说明。
如图5所示，本发明第一实施例的LCD包括：一个LCD面板1、一个门驱动器2、一个源驱动器3、一个灰度电压发生器(gray voltage generator)4和一个多输出直流/直流电压转换器5。
LCD面板1具有以矩阵形式排列的许多象素并且每一个像素有图1所示的结构。通过多个门线与LCD面板(LCD panel)1相连接的门驱动器2扫描一行LCD面板1的像素。扫描是由顺序地加到每一条门线上的门开电压Von实现的。当门开电压Von加到其中的一条门线上时，门关电压Voff加到其余的门线上。此处，门开电压Von和门关电压Voff是由多输出直流/直流电压转换器5提供的。
通过多个数据线与LCD面板1连接的源驱动器3接收视频信号RGB和灰度电压，驱动器3选择与视频信号相对应的灰度电压，并且将所选择的灰度电压作为数据电压，加到LCD面板1的多个数据线上。灰度电压发生器4使用数据电源电压VDD产生多个灰度电压，该数据电源电压是由多输出直流/直流电压转换器5提供的并且将多个灰度电压加到源驱动器3上。多输出直流/直流电压转换器5从输入电压Vin和开关信号SW中产生数据电源电压VDD，门开电压Von和门关电压Voff。
图6所示为图5中多输出直流/直流电压转换器的第一实施例。
如图6所示，直流/直流电压转换器5包括有一组初级线圈T61和两组次级线圈T62，T63的变压器。输入电压Vin加到变压器初级线圈T61的一端并且初级线圈T61的另一端与晶体管Q61连接，晶体管Q61的导通/截止是由开关控制电路51的开关信号SW控制的。二极管D63的阳极连接在晶体管Q61和变压器初级线圈T61之间，电容C63连接在二极管D63的阴极与地之间。二极管D63和电容C63之间的节点电压作为数据电源电压VDD。
两组次级线圈T62，T63的中点接地，二极管D61和电容C61耦合在次级线圈T62上，并且二极管D62和电容C62耦合在次级线圈T63上，此时为了通过最小电流，二极管D62被反向连接。
更准确地说，晶体管Q61按照开关信号SW周期性地导通或截止。这一开关动作引起流过变压器初级线圈T61的电流改变。从而从直流输入电压Vin中产生交流电压。该交流电压被二极管D63整流。然后被充入到电容C63中，由此得到一个恒定电压。与此同时，被充入电容C63的电压大小取决于晶体管Q61的导通/截止占空因素。
同时，在变压器初级线圈T61中，根据晶体管Q61的开关动作而发生电流的改变，并且还会引起磁通量的变化。这一磁通量的变化通过电磁感应在次级线圈T62、T63中产生了电流。这些电流通过与上述每一组次级线圈T62、T63连接的二极管-电容对被转变为恒定电压。由上述可知，在次级线圈T62和T63中感应出的电流经过二极管D61和D62整流后被充入到电容C61和C62中，进而分别得到了恒定电压。与此同时，被充入到每一个电容C61、C62的电压的大小和极性取决于次级线圈T62、T63的绕组数和线圈的绕向。在上述的电压中，通过变压器的电磁感应而产生的恒定电压有低驱动能力的电流和精确的电源，因此，在本发明第一实施例中，被充入电容C61，C62中的电压用作为门开电压和门关电压。由于门开电压Von和门关电压Voff是由需要低功率的辅助电源电压提供的，所以就使用低效率的恒定电压。此外，需要高功率的数据电源电压VDD使用了没有电磁感应的变压器初级线圈T61中直接产生的恒定电压。
如上所述，本发明第一实施例提供了一个电路，该电路通过组合了提供体积小和多输出电压的高效率的扼流法和有优点的回扫法产生一个主电源电压VDD和两个用于驱动LCD的辅助电源电压Von，Voff。在本发明第一实施例中，变压器有两个次级线圈，但是，如果需要的话，次级线圈的数量还可以增加。
图7所示为图5中的多输出直流/直流电压转换器5的第二实施例。
本发明第二实施例有这样一个特点，多输出直流/直流电压转换器中的变压器的尺寸已被缩小。
更准确地说，在第一实施例中，从变压器初级线圈T61中产生的主电源电压提供了高功率和因此应采用一个粗的绕组。这样，变压器的尺寸就比较大。在第二实施例中，电感器与变压器的初级线圈并联连接，并且该电感器与第一实施例中的初级线圈起着同样的作用。该电感器提供了有效的能源，由于，初级线圈可以作得较细，这样变压器的尺寸就可以被缩小了。
如图7所示，根据本发明第二实施例中的多输出直流/直流电压转换器5包括：一个电感器L71，该电感器的一端用于输入直流输入电压Vin，而另一端与晶体管Q71连接，该晶体管的导通/截止受开关控制电路51的开关信号SW控制，并且变压器有一个与电感器L71并联连接的初级线圈T71和两个次级线圈T72，T73。二极管D73和电容C73成对连接后再与电感器L71连接，并且每一个二极管-电容对D71，C71：D72，C72分别与变压器次级线圈T72，T73连接，这与第一实施例的多输出直流/直流电压转换器相同。
在本发明第二实施例的直流/直流电压转换器5′中，与电感器L71连接的电容C73所充入的电压是作为主电源电压，数据电源电压VDD，与变压器的一个次级线圈T72连接的电容C71内所充入的电压是作为辅助电源电压，门开电压Von，并且与变压器的另一个次级线圈T73连接的电容C72内所充入的电压是作为辅助电源电压，门关电压Voff。
在这里，主电源电压是从电感器L71和变压器的初级线圈T71中产生的电感组合而获得的，因此，主电源电压具有高效率和高输出。而辅助电源电压是从不少于两组的次级线圈中产生的，所以辅助电源电压就能提供多输出电压。为了得到与第一实施例同样的电感，而采用的绕组较小，这样变压器的尺寸就可以被缩小。
除了上述内容外，用于产生电压的其余结构与图6中本发明第一实施例的多输出直流/直流电压转换器5的结构相同。
如上所述，本发明的LCD包括：根据扼流法，产生主电源电压和根据回扫法而产生辅助电源电压的多输出直流/直流电压转换器，因此，LCD提供了用于驱动LCD的高效率多输出电压。进一步来说，由于本发明的多输出直流/直流电压转换器中变压器的尺寸被缩小，所以其能够作得比采用常用回扫法的电压转换器更加小巧。因此，多输出直流/直流电压转换器常用在便携式电子设备中如LCD。
上述仅仅给出了本发明最佳实施例的说明，但是，如前所述，应理解，在本发明构思的范围内，本发明能够用在各种各样的其他组合和环境中并且本发明可以有多种改变或改进。

Claims (9)

1.一种液晶显示器，其特征在于，该液晶显示器包括：
一个液晶显示面板，该面板具有在区域内以矩阵形式排列的许多像素，该区域是由多个门线和跨过门线的多个数据线而确定的；
一个门驱动器，该驱动器顺序地向门线之一提供门开电压并向其余门线提供门关电压，并且由此扫描一行液晶显示面板中的像素；
一个源驱动器，该源驱动器接收多个灰度电压和视频信号并且选择与视频信号相对应的灰度电压和将所选择出的灰度电压加到液晶显示面板的数据线上；
一个灰度电压发生器，该灰度电压发生器从数据电源电压产生多个灰度电压并且将该灰度电压加到源驱动器上；
一个多输出直流/直流电压转换器，该转换器有一个变压器，该转换器接收直流输入电压并且从变压器的初级线圈中产生主电源电压以及从变压器的次级线圈中产生至少两组辅助电源电压，其中主电源电压用作数据电源电压，辅助电源电压用作为门开电压和门关电压。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该多输出直流/直流电压转换器包括：
一个变压器，包括具有在一端用于加入直流输入电压的一组初级线圈和至少两组次级线圈；
一个开关，其与变压器的初级线圈相连接，由开关信号控制其导通/截止，从而引起初级线圈中电流的变化；
分别与初级线圈和次级线圈相连接的多个二极管并且其将产生在每一线圈中的电压进行整流；
与每一个二极管相连接的电容，将整流过的电压对电容充电从而产生恒定电压。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，其中从与初级线圈相连接的所述与每一个二极管相连接的电容中产生的恒定电压被输出作为数据电源电压，和从与至少两组的次级线圈相连接的每一个所述与每一个二极管相连接的电容中产生的恒定电压被输出作为门开电压和门关电压。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，其中从与初级线圈相连接的电容中产生恒定电压的量是由开关的开/关占空因素决定的，而从与次级线圈相连接的电容中产生的恒定电压量是由次级线圈的绕组数决定的。
5.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，其中该多输出直流/直流电压转换器进一步包括一个用于产生开关信号的开关控制电路。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，其中该多输出直流/直流电压转换器包括：
一个电感器，其一端加入直流输入电压；
一个变压器，该变压器具有初级线圈其与电感器并联连接，并且具有至少两组次级线圈；
一个开关，其与电感器的另一端相连接，并且由一个开关信号控制其导通/截止，从而引起初级线圈中电流的变化；
分别与电感器和次级线圈相连接的多个二极管并且其将电感器和次级线圈中产生的电压进行整流；
与每一个二极管相连接的电容，将整流过的电压对电容充电从而产生出恒定电压。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，其中从与初级线圈连接的所述与每一个二极管相连接的电容中产生的恒定电压被输出作为数据电源电压，并且从与至少两组次级线圈相连接的每一个所述与每一个二极管相连接的电容中产生的恒定电压被输出作为门开电压和门关电压。
8.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，其中从与初级线圈相连接的电容中产生的恒定电压的量取决于开关的开/关占空因素并且从与次级线圈相连接的电容中产生的恒定电压的量取决于次级线圈的绕组数。
9.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，其中该多输出直流/直流电压转换器进一步包括一个用于产生开关信号的开关控制电路。
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