具体实施方式
下面将参照附图进一步详细地介绍本发明,附图中示出了本发明的实施例。
在附图中,为了清楚起见,各层和区域的厚度被放大。在所有附图中相同的标记表示相同的元件。应该理解的是,当元件如层、膜、区域、衬底或面板被称为是“在另一元件上”时,它可能是直接位于另一元件上或者也可能存在中间元件。相反,当元件被称为“直接位于另一元件上”时,并不存在中间元件。
下面参照附图介绍根据本发明实施例的作为显示器件的例子的液晶显示器和用于液晶显示器的光源的驱动装置。
现在参照图1-3详细介绍根据本发明实施例的液晶显示器。
图1是根据本发明实施例的LCD的分解透视图,图2是图1中所示的LCD的一部分的方框图;图3是图1中所示的LCD的像素的等效电路图。
参见图1,根据本发明实施例的LCD包括:显示模块350,其包括显示单元330和背后照明单元900;一对前和后底板361和362;以及包含和固定LC模块350的模制框架366。
显示单元330包括显示面板组件300、多个栅极载带封装(TCP)或薄膜上芯片(COF)封装410、固定到显示面板组件300上的多个数据TCP510、栅极印刷电路板(PCB)450以及分别固定到栅极和数据TCP 410和510上的数据PCB550。
显示面板组件300包括下面板100、上面板200、和置于其间的液晶层3,如图3所示。显示面板组件300包括多个显示信号线G1-Gn和D1-Dm以及连接到其上的多个像素,所述多个像素在图2所示的电路图中基本上设置成矩阵。
显示信号线G1-Gn和D1-Dm设置在下面板100上并包括传输栅极信号(以下还称为“扫描信号”)的多个栅极线G1-Gn和传输数据信号的多个数据线D1-Dm。栅极线G1-Gn基本上在行方向延伸并且基本上彼此平行,而数据线D1-Dm基本上在列方向延伸并且基本上在彼此平行。
每个像素包括连接到显示信号线G1-Gn和D1-Dm上的开关元件Q和连接到开关元件Q上的LC电容器CLC和存储电容器CST。在其他实施例中可以省略存储电容器CST。
可以作为TFT实施的开关元件Q设置在下面板100上。开关元件Q具有三个端子:连接到栅极线G1-Gn之一上的控制端;连接到数据线D1-Dm之一上的输入端;和连接到LC电容器CLC和存储电容器CST上的输出端。
LC电容器CLC包括设置在下面板100上的像素电极190和设置在上面板200上的公共电极270,它们作为两个端子。设置在两个电极190和270之间的LC层3用做LC电容器CLC的介质。像素电极190连接到开关元件Q上,给公共电极270供给公共电压Vcom并且该公共电极270覆盖上面板200的整个表面。在其它实施例中,公共电极270可以设置在下面板100上,并且两个电极190和270都可以是棒状或条纹状。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极190和分离信号线,这些分离信号线设置在下面板100上并经绝缘体与像素电极190重叠,该存储电容器CST被供给预定电压,如公共电压Vcom。换句话说,存储电容器CST包括像素电极190和被称为在前栅极线的相邻栅极线,这些相邻栅极线经绝缘体与像素电极重叠。
对于彩色显示器,每个像素只代表一种基色(即,空间分割)或者每个像素顺序地轮流代表基色(即时间分割),使得基色的空间或时间总和作为所希望的颜色被识别。一组基色的例子包括红、绿和蓝色。图2表示空间分割的例子,其中每个像素包括面对像素电极190的上面板200的区域中的滤色器230,滤色器230代表一种基色。换句话说,滤色器230设置在下面板上的像素电极190之上或之下。
一个或多个偏振器(未示出)固定到面板100和200的至少一个上。
参见图1和2,灰色电压发生器800设置在数据PCB550上,并且它产生与像素的透射率相关的两组灰色电压。一组中的灰色电压具有相对于公共电压Vcom的正极性,而另一组中的灰色电压具有相对于公共电压Vcom的负极性。
栅极驱动器400包括安装在各个栅极TCP410上的多个集成电路(IC)芯片,所述栅极TCP 410固定在显示面板组件300的下面板100的边缘上。栅极驱动器400通过在栅极TCP410上形成的信号线(未示出)连接到面板组件300的栅极线G1-Gn上并将来自外部器件的栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff合成,从而产生施加于栅极线G1-Gn的栅极信号。
数据驱动器500包括安装在各个数据TCP510上的多个IC芯片,上述数据TCP510固定在显示面板组件300的下面板100的另一边缘上。数据驱动器500通过在数据TCP510上形成的信号线(未示出)连接到面板组件300的数据线D1-Dm上,并将选自从灰色电压发生器800提供的灰色电压的数据电压施加给数据线D1-Dm。
根据本发明的另一实施例,栅极驱动器400或数据驱动器500的IC芯片安装在下面板100上。根据再一实施例,驱动器400和500中的一个或两个都与其它元件一起安装在下面板100中。在这些实施例中可以省略栅极PCB450和/或栅极TCP410。
栅极PCB450固定到栅极TCP410上并与下面板100平行。多条信号线(未示出)和电子元件可以安装在栅极PCB450上。
如图1和2所示,背后照明单元900包括以预定距离与下底板362隔开固定的灯单元960、设置在显示面板组件300和灯单元960之间的多个光学部件、以及向反相器920提供电源电压的电源970。
灯单元960包括多个灯LP如荧光灯、在各个灯LP的两端固定和支撑灯LP的灯座365、在LCD下降时防止损坏灯LP的多个灯固定器364、以及完全设置在所有灯LP下面并将来自灯单元960的光向显示面板组件反射的反射板363。
在本实施例中,灯LP是CCFL。换句话说,灯LP可以是EEFL,发光器件(LED)、或平面荧光灯。如果需要的话,灯的数量可以改变。反相器920可以安装在分离反相器PCB(未示出)上或栅极PCB450或数据PCB550上。反相器920将在后面详细说明。
电源970使用桥整流器以从外部施加的高电流大约85V到265V的公共电源进行全波整流,使用电容器平滑整流的电压,将其转换成大约380V的电压,并将该被平滑化的电压施加于反相器920。电源970可以包括PFC(功率因数校正)器件以提高电力效率。电源970可以安装在反相器PCB上或者可以包含在用于产生多个电压的电压发生器中并安装在分离PCB上。
光学部件910包括置于面板组件300和灯单元960之间的多个光学板901和扩散板902,将光从灯单元960引导和散射到面板组件300。
如图1所示,灯LP设置在下面板100之下,这被称为直接安装型。扩散板902可以用光导器(未示出)来代替,灯LP可以设置在光导器的一侧或两侧附近,这被称为边缘安装型。图1中未示出,上壳和下壳分别设置在上底板361上和下底板362之下,从而将上壳和下壳组合而成LCD。
控制驱动器400和500等的信号控制器600设置在数据PCB550或栅极PCB450上。
现在,将参照图1-3详细介绍LCD的操作。
参见图2,从外部图形控制器(未示出)给信号控制器600输送输入图像信号R、G和B以及控制其显示器的输入控制信号,如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟MCLK、和数据启动信号DE。在产生栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2及在输入控制信号和输入图像信号R、G和B的基础上处理图像信号R、G和B适合用于操作面板组件300之后,信号控制器600提供用于栅极驱动器400的栅极控制信号CONT1和用于数据驱动器500的处理的图像信号DAT和数据控制信号CONT2。
栅极控制信号CONT1包括用于命令栅极驱动器400开始扫描的扫描起动信号STV和用于控制栅极导通电压Von的输出时间的至少一个时钟信号。栅极控制信号CONT1还可以包括用于确定栅极导通电压Von的持续时间的输出启动信号OE。
栅极控制信号CONT2包括用于通知数据驱动器500开始为一组像素进行数据传输的水平同步起动信号STH、用于命令数据驱动器500将数据电压施加于数据线D1-Dm的负载信号LOAD、和数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2还可包括用于使数据电压的极性反相的反向信号RVS(相对于公共电压Vcom)。
响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2,数据驱动器500从信号控制器600接收用于该组像素的图像数据DAT的数据包,将图像数据DAT转换成选自从灰色电压发生器800输送来的灰色电压的模拟数据电压,并将数据电压施加于数据线D1-Dm。
栅极驱动器400响应来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1而将栅极导通电压Von施加于栅极线G1-Gn,由此使与其连接的开关元件Q导通。施加于数据线D1-Dm的数据电压通过被激励的开关元件Q输送给像素。
数据电压和施加于像素的公共电压Vcom之间的差表示为LC电容器CLC的充电电压,即像素电压。液晶分子具有取决于像素电压的大小的取向。反相器920将来自电源970的具有高电流的电压转换成具有低电流的电压,从而施加于灯单元960。灯单元960根据被转换电压导通或关断,从而控制灯单元960的亮度。此外,反相器920控制灯单元960。反相器920的操作将在后面详细说明。
来自灯单元960的光经过经受偏振变化的LC层3。偏振的变化被偏振器转换成透光率的变化。
通过以水平周期为单位(用“1H”表示,并等于水平同步信号Hsync和数据启动信号DE的一个周期)重复这种程序,在一帧期间顺序地给所有栅极线G1-Gn供给栅极导通电压Von,由此将数据电压施加于所有像素。当在完成一帧之后并且下一帧开始时,施加于数据驱动器500的反向控制信号RVS被控制,从而使数据电压的极性相反(这被称为“帧反向”)。还可以控制反向控制信号RVS,使在一帧中在数据线中流动的数据电压的极性相反(例如,行相反和点相反),或者使一个数据包中的数据电压的极性相反(例如,列相反和点相反)。
现在,将参照图4详细介绍根据本发明实施例的反相器。
图4是根据本发明实施例的反相器的电路图。
参见图4,反相器920包括反相器控制器921、开关单元922、直接连接开关单元922到对应灯单元960的灯上的变压器923(如图2所示)、通过信号线直接连接到灯单元960和反相器控制器921上的电流检测单元924、以及间接地将反相器控制器921连接到开关单元922上的信号传输单元925。
反相器控制器921连接到大约5V的电压Vcc和地电压GND1。电压Vcc和地电压GND1在具有低电流的高和低电源电压的基础上为具有低电流的高和低电压,所述高和低电压的电荷补充能力分别是有限的。
信号传输单元925包括第一信号发送器925a、第二信号发送器925b、连接到反相器控制器921的输出端A和第一信号发送器925a上的电阻器R3、连接到第一信号发送器925a和开关单元922上的电阻器R5、连接到反相器控制器921的输出端B和第二信号发送器925b上的电阻器R4、和连接到第二信号发送器925b和开关单元922上的电阻器R6。
第一信号发送器925a的结构与第二信号发送器925b的结构相同,因此下面只介绍第一信号发送器925的结构。
第一信号发送器925a包括脉冲变压器T2和连接到脉冲变压器T2的两个端子上的二极管D3。
脉冲变压器T2包括直接连接在电阻器R3和地GND1之间的初级线圈L11和间接地连接到初级线圈L11上的次级线圈L12,初级线圈L11的一端连接到电阻器R5和二极管D3的阴极上,另一端连接到二极管D3的阳极上。
开关单元922包括串联连接在电压Vdd和地电压GND2之间的开关元件Q1和Q2。就是说,开关元件Q1具有连接到电压Vdd上的输入端、连接到信号传输单元925的电阻器R5上的控制端、以及连接到脉冲变压器T2的次级线圈L12和二极管D3的阳极上的输出端。开关元件Q2具有连接到开关元件Q1的输出端上的输入端、连接到信号传输单元925的电阻器R6上的控制端和连接到地GND2上的输出端。在本实施例中,开关元件Q1和Q2是MOS(金属氧化硅)晶体管。在其它实施例中,晶体管的其它类型可用于开关元件。
电压Vdd和地GND2在具有高电流的高和低供给电压基础上为具有高电流的高和低电压,其电荷补充能力分别是无限的,与电压Vcc和地GND1相反。
变压器923是包括初级线圈L1和次级线圈L2的变压器T1,所述初级线圈L1直接连接在开关单元922的开关元件Q1的输出端和地GND2之间,所述次级线圈L2间接地连接在初级线圈L1上并直接连接到灯单元960的相应灯LP上。
电流检测单元924包括彼此反向地连接到变压器923的次级线圈L2上的一对二极管D1和D2、连接在二极管D2和地GND1之间的电阻器R1、连接到二极管D2上的电阻器R2以及连接在电阻器R2和地GND1之间的电容器C2。二极管D1反方向从次级线圈L2到地GND1连接,并且二极管D2正方向从变压器T1的次级线圈L2到电阻器R1连接。从二极管D2和电阻器R1的公共端子输出的信号用做与流过电阻器R1的电流相关的施加于反相器控制器921相关的电压的检测信号。电阻器R1的一端连接到地GND1。
电容器C1直接连接在开关单元922和变压器923之间。
现在,将详细地介绍反相器920的操作。
在从振荡电路(未示出)施加的预定频率的锯齿波基础上,给反相器控制器921输送变暗控制信号(未示出)和控制反相器单元920的背后照明ON/OFF信号(未示出),所述背后照明ON/OFF是通过脉冲调制外部施加的预定值的DC控制信号(未示出)产生的。
为了在ON/OFF信号和变暗控制信号的基础上控制开关单元922,反相器控制器921分别通过连接到信号传输单元922的第一和第二输出端A和B而输出两个信号S1和S2,如由图5中的波形(a)和(b)所示的。信号S1和S2具有彼此相同的周期,但是相位是相反的。此时,在ON/OFF信号和变暗控制信号基础上确定信号S1和S2的脉宽和周期。
当信号S1和S2分别通过电阻器R3和R4传输到第一和第二信号发送器925a和925b时,电流分别流过第一和第二信号发送器925a和925b的脉冲变压器T2和T3的初级线圈L11和L21。因此,在分别由初级线圈L11和L21和次级线圈L12和L22确定的匝数比的基础上,在次级线圈L12和L22上产生电压。
连接到次级线圈L12和L22的各个二极管D3和D4用做半波整流器。因此,二极管D3和D4只对正(+)极性的信号进行半波整流,并将半波整流的信号分别通过电阻器R5和R6传输到连接的开关922的开关元件Q1和Q2。
此时,优选地,施加于开关元件Q1和Q2的半波整流的信号具有不同的相位,并且在半波整流信号保持其高电平时其时间周期彼此不重叠。各个开关元件Q1和Q2根据来自第一和第二信号发送器925a和925b的信号而导通或截止。此时,由于信号的相位差,开关元件Q1和Q2的导通时间彼此不重叠。
当开关单元922的开关元件Q1在来自第一信号发送器925a的信号的基础上导通,并且来自电源970的电压Vdd在电容器C1中充电,然后施加于变压器923的初级线圈L1。此时,开关单元922的开关元件Q2截止。接下来,当开关单元922的开关元件Q2在来自第二信号发送器925b的信号的基础上导通时,相对于电容器C1的充电电压的电流通过开关元件Q2流到地GND2。此时,开关单元922的开关元件Q1截止。
当通过开关单元922的操作而将AC电压施加于变压器923的初级线圈L1时,具有由初级线圈L1的匝数比确定的适当幅度的电压感应到次级线圈L2。感应的电压施加于灯单元960的相应灯,从而点燃该灯。
由于物理地分开变压器923的初级线圈L1和次级线圈L2,尽管高电流的高电压Vdd施加于初级线圈L1,但是次级线圈L2产生的电压是电流比电压Vdd的电流低的电压。就是说,高电流的高电压Vdd只施加于第一和第二信号发送器925a和925b的次级线圈L12和L22与变压器923的初级线圈L1之间的元件上。
同时,相对于产生的电压的低电流流过电流检测单元924。电流检测单元924的二极管D2对流过变压器T1的次级线圈L2的AC电流进行半波整流。半波整流的电流通过电阻器R1流到地GND1。二极管D1用做使电流从地GND1流到变压器T1的次级线圈L2上的通路。
由于施加于电阻器R1的两端的电压与施加于灯单元960的相应灯的电流成正比,因此电阻器R1和二极管D2的公共端子的电压作为电流检测信号施加于反相器控制器921。反相器控制器921在电流检测信号的基础上调节DC控制信号的值,从而改变变暗控制信号负载比,由此改变施加于变压器923的AC电压的频率和周期,从而恒定地保持流过灯的电流。在没有分开的DC-DC转换器的情况下,来自电源970的高电流的高电压直接施加于反相器920的开关单元922,并且高电流的高电压使用脉冲变压器T2和T3通过开关单元922也施加于变压器923上。因此,变压器923产生低电流的电压,从而点燃灯单元960的灯。
现在,将参照图6详细介绍根据本发明另一实施例的反相器。
图6是根据本发明另一实施例的反相器的电路图。
图6所示的反相器基本上与图4所示的相同,除了信号传输单元926之外。详细地说,图4所示的信号传输单元925的第一和第二信号发送器925a和925b分别包括脉冲变压器T2和T3,但是图6所示的信号传输单元926的第一和第二信号发送器926a和926b分别包括光电耦合器。就是说,各个第一和第二信号发送器926a和926b包括直接连接在电压Vcc与电阻器R3和R4之间的光电二极管PD1和PD2、直接串联连接在电压Vcc和开关单元922之间的电阻器R7和R8与光电晶体管PT1和PT2。
如前面参照图4所述的,从反相器控制器921的第一和第二输出端A和B输出的具有不同相位的各个信号通过电阻器R3和R4施加于第一和第二信号发送器926a和926b。
第一和第二信号发送器926a和926b的各个光电二极管PD1和PD2根据反相器控制器921的输出信号导通或截止。此时,光电二极管PD1和PD2的导通时间彼此不重叠。
当各个光电二极管PD1和PD2导通时,从光电二极管PD1和PD2发射光,并且通过从光电二极管PD1和PD2发射的光使相应的光电晶体管PT1和PT2导通。因此,电压Vcc通过电阻器R5和R6施加于开关单元922的开关元件Q1和Q2的输入端。即,尽管各个光电晶体管PT1和PT1不直接连接到光电二极管PD1和PD2上,但是光电晶体管PT1和PT2通过来自光电二极管PD1和PD2的光而工作。
在开关单元922如前面参照图4所述那样工作时,和在AC电压施加于变压器923的初级线圈L1时,具有由初级线圈L1的匝数比确定的适当幅度的电压感应到次级线圈L2上。感应的电压施加于灯单元960的相应灯上,从而点燃相应灯。
在这种情况下,高电流的高电压Vdd只施加于第一和第二信号发送器926a和926b的次级线圈L12和L22与变压器923的初级线圈L1之间的元件上。
在没有分开的DC-DC转换器的情况下,来自电源970的高电流的高电压直接施加于反相器920的开关单元922,并且高电流的高电压使用光电耦合器PT1和PT2通过开关单元922也施加于变压器923上。因此,变压器923产生低电流的电压,从而点燃灯。
根据本发明的实施例,脉冲变压器和光电耦合器用做信号发送器,但是在没有分开的信号线的情况下从反相器控制器921向开关元件922传输信号的其它器件,例如电平移位器,也可用做信号发送器。
根据本发明,在没有分开的AC-DC转换器的情况下,来自电源的高电流的高电压直接施加于反相器。因此,降低了反相器的制造成本、尺寸和重量,由此提高了设计效率。
此外,减少了由DC-DC转换器引起的消耗功率、电磁干扰和噪声。而且,由于DC-DC转换器产生的热量也减少了,由此提高了制造产品的可靠性。
前面已经参照优选实施例详细地介绍了本发明,但是应该理解,本发明不限于所公开的实施例,相反,本发明趋于覆盖在所附权利要求书的精神和范围内包含的各种修改形式和等效设置。