JP2992017B2 - 多重出力直流／直流電圧変換装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

多重出力直流／直流電圧変換装置及びこれを用いた液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主に能動マトリック
ス型液晶表示装置（Active Matrix-type ＬＣＤ）に適
用される多重出力直流／直流電圧変換装置に関するもの
で、より詳しくはチョーク方式と変圧器を用いたフライ
バック方式とを結合した多重出力直流／直流電圧変換機
及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直流電圧から大きさが違う直流電圧を生
成する直流／直流電圧変換回路（ＤＣ／ＤＣ voltage
converting circuit）はバッテリを電源とする携帯用電
子機器に広く使われているので高効率、小型化及び低価
格の特性が要求される。それと同時に前記携帯用電子機
器は普通は複数の直流電圧を必要とするので複数個の電
圧出力を提供することが要求される。
【０００３】図１は、普通の液晶表示装置における任意
の一つの画素の構造図である。前記図１に図示されてい
るように、液晶表示装置の画素は、ゲートラインとデー
タラインが交差する領域に形成されている画素電極と、
前記画素電極に対向する共通電極と、前記データライン
と画素電極との間でゲートラインを通じて印加されるゲ
ート電圧によってターンオンまたはターンオフされるス
イッチング素子とからなっている。前記スイッチング素
子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transisto
r）で具現され、オン／オフ状態によってデータライン
の電圧を画素電極に印加したり、または遮断する機能を
遂行する。
【０００４】図２は、前記図１の画素に印加される電圧
波形図である。前記図２でゲート電圧はターンオンレベ
ルＶｏｎとターンオフレベルＶｏｆｆとを有し、前記図
１のゲートラインに印加される。共通電極電圧と液晶駆
動電圧とは位相が反対で、前記共通電極電圧は対向電極
に印加され、前記液晶駆動電圧はデータラインに印加さ
れる。
【０００５】前記電圧の中で、共通電極電圧と液晶駆動
電圧は電力の消耗が多いと同時に高い精密度が要求され
る主電源であり、ゲートオン及びオフ電圧は数ｍＡの電
流駆動能力だけが要求される補助電圧である。前記のよ
うな液晶表示装置の駆動に必要な電圧信号を生成するた
めに、チョーク方式の電圧発生器回路あるいは変圧器を
用いたフライバック方式の電圧発生器回路が一般的に使
われている。
【０００６】図３は、チョーク方式の電圧発生器回路図
である。前記図３に図示されているように、チョーク方
式の電圧発生器回路ではトランジスタＱ１がスイッチン
グ制御回路３１で生成されたスイッチング信号ＳＷによ
って周期的にオン/オフされ、これによってインダクタ
Ｌ１で電流変動が発生する。これは直流である入力電圧
Ｖｉｎを交流形態に変化させ、かかる電圧の変化はダイ
オードキャパシタＤ１、Ｃ１のフィルタリング作用によ
って直流電圧として安定する。この時、キャパシタＣ１
に充電される電圧、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔの大きさ
はトランジスタＱ１のオン／オフデューティ比によって
決定される。
【０００７】ところで、かかるチョーク方式の電圧発生
器回路はエネルギー効率が高い代わりに一つの出力しか
得られないので、液晶表示装置に適用するためには必要
な電圧数と同じぐらいの電圧発生器回路が要されると言
う問題点がある。図４は、変圧器を用いたフライバック
方式の電圧発生器回路図である。前記図４に図示されて
いるように、フライバック方式の電圧発生器回路では変
圧器の１次コイルＴ１にトランジスタＱ２が連結され、
多数の変圧器２次コイルＴ２、Ｔ３、Ｔ４にはダイオー
ドキャパシタの組Ｄ２−Ｃ２、Ｄ３−Ｃ３、Ｄ４−Ｃ４
が各々連結されている。
【０００８】前記図４に図示されている電圧発生器回路
は、トランジスタＱ２がスイッチング制御回路４１で生
成されたスイッチング信号ＳＷによって周期的にオン／
オフされるので１次コイルＴ１に流れる電流が変わり、
この時発生する磁気場の変化が２次コイルＴ２、Ｔ３、
Ｔ４に各々誘導される。各２次コイルＴ２、Ｔ３、Ｔ４
に誘導された電圧はダイオードキャパシタの組によって
静電圧に変換され、各キャパシタＣ２、Ｃ３、Ｃ４に充
電される電圧の大きさは変圧器の１、２次コイルの巻線
数の比によって決定される。前記各キャパシタＣ２、Ｃ
３、Ｃ４の電圧はゲートオン電圧Ｖｏｎ、データ駆動電
圧ＶＤＤ及びゲートオフ電圧Ｖｏｆｆとして液晶表示装
置モジュールに供給される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記フライ
バック方式の電圧発生器回路は１次コイルから磁気コア
を通して２次コイルにエネルギーが伝達される構造であ
るので、基本的に効率が低く、嵩が大きいという短所が
ある。特に電力消耗が大きな主電源を前記フライバック
方式の電圧発生器回路を用いて生成する場合には変圧器
の大きさがより大きくなる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の技術
的な問題点を解決するためのもので、チョーク方式とフ
ライバック方式とを結合することで多重出力できるだけ
でなく、高効率の主電源が得られる電圧発生器回路を有
する液晶表示装置を提供することにその目的がある。
【００１１】前記目的を達成するための本発明による液
晶表示装置は、液晶パネル、ゲート駆動回路、ソース駆
動回路、階調電圧発生器及び多重出力直流／直流電圧変
換機を含む。前記液晶パネルはマトリックス形態に配列
されている多数の画素を有し、各画素は多数のゲートラ
インとこれに垂直に交差する多数のデータラインとによ
って定義される領域に形成されている。前記ゲート駆動
回路は前記多数のゲートラインを通じて前記液晶パネル
に連結され、前記液晶パネルの画素を１列ずつ順次にス
キャニングする。前記ソース駆動回路は前記多数のデー
タラインを通じて前記液晶パネルに連結され、階調電圧
と色信号との入力を受けて色信号に対応する階調電圧を
選択した後、この選択された階調電圧を液晶駆動電圧と
して前記液晶パネルに印加する。
【００１２】前記多重出力直流／直流電圧変換機は、入
力電圧から一つの主電源と少なくとも二つ以上の補助電
源を生成する。主電源は液晶表示装置において多くの電
力が要求されるデータ駆動電圧であり、補助電源はゲー
トオン電圧及びゲートオフ電圧である。前記データ駆動
電圧は階調電圧発生器に提供されて階調電圧の生成に使
われ、前記ゲートオン電圧とゲートオフ電圧は前記ゲー
ト駆動回路に提供される。
【００１３】前記多重出力直流／直流電圧変換機は、入
力電圧が印加される一つの１次コイルと少なくとも二つ
以上の２次コイルとからなる変圧器と、前記１次コイル
の周期的な電流変化を起こすために前記スイッチング信
号によってターンオン及びターンオフを反復するスイッ
チング素子と、前記変圧器の各コイルに連結されて整流
機能を遂行するダイオードと、前記各ダイオードに連結
されて整流された電圧を充電して静電圧を生成するキャ
パシタとを含む。
【００１４】本発明によると、前記変圧器の１次コイル
から得られる静電圧を主電源として使い、前記変圧器の
２次コイルから得られる少なくとも二つ以上の静電圧を
補助電源として使うことによって、液晶表示装置に多重
出力電圧を提供することができる。また、本発明による
多重出力直流／直流電圧変換機は、主電源が変圧器の１
次コイルから直接得られるようにすることで２次コイル
から得られる補助電源とともに高効率の主電源を提供す
ることができる。すなわち、多重出力電圧を提供すると
同時に主電源の高効率化を達成することができる。
【００１５】以下、前記本発明の目的、特徴及び利点を
図面を参照して詳しく説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図５は本発明の第１実施例による
液晶表示装置の構成図であり、図６は前記図５に図示さ
れた多重出力直流／直流電圧変換装置の詳細回路であ
り、図７は本発明の第２実施例による多重出力直流／直
流電圧変換装置の詳細回路である。まず、添付した図５
及び図６を参照して本発明の第１実施例による液晶表示
装置を説明する。
【００１７】前記図５に図示したように本発明の第１実
施例による液晶表示装置は、液晶パネル１、ゲート駆動
回路２、ソース駆動回路３、階調電圧発生器４及び多重
出力直流／直流電圧変換機５とからなっている。前記液
晶パネル１はマトリックス形態に配列された多数の画素
を有し、各画素は前記図１に図示したような構造を有す
る。ゲート駆動回路２は多数のゲートラインを通して前
記液晶パネル１に連結され、液晶パネル１の画素を１列
ずつ順次にスキャニングする。前記スキャニングは各ゲ
ートラインに順次にゲートオン電圧Ｖｏｎを印加するこ
とによって達成され、任意の一つのゲートラインにゲー
トオン電圧Ｖｏｎを印加する時、残りのゲートラインに
はゲートオフ電圧Ｖｏｆｆを印加する。ここで、ゲート
オン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆは前記多重出
力直流／直流電圧変換機５から提供される。
【００１８】前記ソース駆動回路３は多数のデータライ
ンを通じて液晶パネル１に連結されており、色信号ＲＧ
Ｂと階調電圧との入力を受けて色信号に対応する階調電
圧を選択し、前記選択された階調電圧を液晶駆動電圧と
して液晶パネル１の多数のデータラインに印加する。前
記階調電圧発生器４は、前記多重出力直流／直流電圧変
換機５から提供されるデータ駆動電圧ＶＤＤによって多
数の階調電圧を生成して前記ソース駆動回路３に提供す
る。前記多重出力直流／直流電圧変換機５は入力電圧Ｖ
ｉｎとスイッチング信号ＳＷとからデータ駆動電圧ＶＤ
Ｄ、ゲートオン電圧Ｖｏｎ及びゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ
を生成する。
【００１９】前記多重出力直流／直流電圧変換機５は図
６により詳しく図示されている。前記図６に図示されて
いるように、前記電圧変換機５は、一つの１次コイルＴ
６１と二つの２次コイルＴ６２、Ｔ６３より構成された
変圧器を含む。前記変圧器の１次コイルＴ６１の一端に
は入力電圧Ｖｉｎが印加され、他端にはスイッチング制
御回路５１で生成されたスイッチング信号ＳＷによって
オン/オフされるトランジスタＱ６１が連結されてい
る。前記トランジスタＱ６１と１次コイルＴ６１との接
点にはダイオードＤ６３と一端が接地したキャパシタＣ
６３が連結され、前記ダイオードＤ６３とキャパシタＣ
６３との間の接点の電位がデータ駆動電圧ＶＤＤとして
提供される。
【００２０】前記変圧器の二つの２次コイルＴ６２、Ｔ
６３の中点は接地しており、２次コイルＴ６２にはダイ
オードＤ６１及びキャパシタＣ６１が連結されており、
２次コイルＴ６３にはダイオードＤ６２及びキャパシタ
Ｃ６２が連結されている。この時、前記ダイオードＤ６
２の方向が反対であるのはマイナスの電源を通過させる
ためである。
【００２１】前記回路の動作をより具体的に説明する
と、スイッチング信号ＳＷによって前記トランジスタＱ
６１が周期的にオン／オフされる。かかるスイッチング
動作は変圧器の１次コイルＴ６１に流れる電流に変動を
与える。これによって直流である入力電圧Ｖｉｎから交
流形態の電圧変化が作られ、かかる交流電圧はダイオー
ドＤ６３によって整流された後、キャパシタＣ６３に充
電されて静電圧が得られる。この時、前記キャパシタＣ
６３に充電される電圧の大きさはトランジスタＱ６１の
オン／オフデューティ比によって決定される。 一方、
前記変圧器の１次コイルＴ６１ではトランジスタＱ６１
のスイッチングによる電流の変化によって磁束の変化が
生じ、この磁束の変化は電磁気の誘導によって各２次コ
イルＴ６２、Ｔ６３に誘起される。前記各２次コイルＴ
６２、Ｔ６３に誘導された磁束の変化は電流の流れを作
り、この電流の流れは各コイルＴ６２、Ｔ６３に連結さ
れているダイオードキャパシタの組によって静電圧に変
換される。すなわち、前述したように２次コイルＴ６２
に誘導された電流はダイオードＤ６１によって整流され
た後、キャパシタＣ６１に充電されて静電圧が得られ
る。この時、各キャパシタＣ６１、Ｃ６２に充電される
電圧の大きさ及び極性は２次コイルＴ６２、Ｔ６３の巻
数及び巻き方向によって決定される。上記電圧の中で２
次コイルの誘導を通して作られる静電圧は電源供給能力
が小さくて精密度が落ちるため、本発明の第１実施例で
は前記キャパシタＣ６１、Ｃ６２の電圧がゲートオン電
圧Ｖｏｎ及びゲートオフ電圧Ｖｏｆｆとして作用する。
ここでゲートオン電圧Ｖｏｎとゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ
は小さな電源を必要とする補助電源であるため、効率の
低い静電圧を使用した。そして、大きな電源供給能力が
要されるデータ駆動電圧ＶＤＤには前記変圧器の１次コ
イルＴ６１から直接電磁気誘導なく作られた静電圧を用
いた。
【００２２】以上、考察したように本発明の第１実施例
は、チョーク方式の高い効率とフライバック方式の簡単
な構造及び多重出力提供の長所とを結合して液晶表示装
置の駆動に必要な主電源ＶＤＤ一つと補助電源Ｖｏｎ、
Ｖｏｆｆ二つを生成する回路を提供する。ここで、本発
明の実施例では変圧器の２次コイルを二つ設定した回路
が開示されているが、必要に応じてそれ以上に拡張で
き、本発明の技術的範囲はこれに限られない。
【００２３】本発明の第２実施例は多重出力直流／直流
電圧変換機の変圧器の大きさを小さくすることにその特
徴がある。より具体的に説明すると、前記第１実施例で
変圧器の１次コイルＴ６１で作られる主電源は供給電力
が大きいために太い巻線を使わなければならないので変
圧器の中で占める比重が高い。前記第２実施例ではこの
１次コイルの役割を別途のインダクタと変圧器の１次コ
イルとの並列合成コイルで構成して供給電力の多くの部
分をインダクタに担当させることで、変圧器１次コイル
の巻線を薄くすることができるので、これによって変圧
器の大きさを小さくできる。
【００２４】図７に図示されたように、本発明の第２実
施例による多重出力直流／直流電圧変換機５′は、一端
に直流である入力電圧Ｖｉｎが印加されて他端にスイッ
チング制御回路５１で生成されたスイッチング信号ＳＷ
によってオン／オフされるトランジスタＱ７１が連結さ
れているインダクタＬ７１と、前記インダクタＬ７１に
並列に連結されている１次コイルＴ７１と二つの２次コ
イルＴ７２、Ｔ７３とを有する変圧器とを含む。前記イ
ンダクタＬ７１にダイオードＤ７３及びキャパシタＣ７
３の組が連結され、前記変圧器の二つの２次コイルＴ７
２、Ｔ７３に各々ダイオードキャパシタの対Ｄ７１、Ｃ
７１：Ｄ７２、Ｃ７２が連結されているのは前記第１実
施例による多重出力直流／直流電圧変換機５と同じであ
る。
【００２５】前記第２実施例による多重出力直流／直流
電圧変換機５′ではインダクタＬ７１に連結されたキャ
パシタＣ７３電圧が主電源であるデータ駆動電圧Ｖｄと
して提供され、変圧器の２次コイルＴ７２に連結された
キャパシタＣ７１電圧が補助電源であるゲートオン電圧
Ｖｏｎとして提供され、他の２次コイルＴ７３に連結さ
れたキャパシタＣ７２電圧が補助電源であるゲートオフ
電圧Ｖｏｆｆとして提供される。
【００２６】ここで、前記主電源はインダクタＬ７１と
変圧器の１次コイルＴ７１との合成インダクタンスを通
して得られるので高効率であり高出力である。また、前
記補助電源は少なくとも二つ以上の２次コイルを有する
変圧器より作られるので、多重出力を提供することがで
きる。ここで、１次コイルＴ７１がインダクタＬ７１に
並列に連結されるので、前記第１実施例と同一なインダ
クタンスを得るためにより小さなコイルを使用するのが
可能であり、変圧器の大きさを小さくすることができ
る。
【００２７】以上で説明した以外の電圧発生メカニズム
は前記図６を参照した第１実施例による多重出力直流／
直流電圧変換機５と同一である。
【００２８】
【発明の効果】前記で説明した通り、本発明による液晶
表示装置はチョーク方式によって主電源を生成し、フラ
イバック方式によって補助電源を生成する多重出力直流
／直流電圧変換機を備えており、液晶駆動に必要な電圧
信号を生成することにおいて、高効率であると同時に多
重出力を提供することを可能にする。そして本発明によ
る多重出力直流／直流電圧変換機は変圧器の大きさを小
さくするため、従来のフライバック方式を採択した電圧
変換機に比べて小形に制作できるようにするので、液晶
表示装置のような携帯用電子機器の電源装置として使う
時に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な液晶表示装置の一画素の構造を概略的
に図示した構成図
【図２】前記図１に図示された画素の動作に必要な電圧
の波形図
【図３】インダクタを使用したチョーク方式の一般的な
昇圧用電圧発生器回路
【図４】変圧器を用いたフライバック方式の一般的な電
圧発生器回路
【図５】本発明の第１実施例による液晶表示装置の構成
図
【図６】前記図５に図示された多重出力直流／直流電圧
変換機の詳細回路
【図７】本発明の第２実施例による多重出力直流／直流
電圧変換機の詳細回路
【符号の説明】
１ 液晶パネル ２ ゲート駆動回路 ３ ソース駆動回路 ４ 階調電圧発生器 ５ 多重出力直流／直流電圧変換機 ４１ スイッチング回路 Ｃ キャパシタ Ｄ ダイオード Ｔ コイル Ｑ トランジスタ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多数のゲートラインとこれに直交する多数
    のデータラインによって定義される領域にマトリックス
    形態で配列される多数の画素を有する液晶パネルと、 前記ゲートラインにゲートオン電圧を順次に印加して前
    記液晶パネル上の画素を１列ずつ順次にスキャニングす
    るゲート駆動回路と、 色信号と多数の階調電圧の入力を受けて前記色信号に該
    当する階調電圧を選択し、選択された階調電圧を前記液
    晶パネルのデータラインに印加するソース駆動回路と、 データ駆動電圧から多数の階調電圧を生成して前記ソー
    ス駆動回路に提供する階調電圧発生器と、一端に直流電圧が印加される一つの１次コイルと少なく
    とも二つ以上の２次コイルを有する変圧器と、前記変圧
    器の１次コイルに連結されて、スイッチング信号によっ
    て周期的にオン／オフされて前記変圧器の１次コイルの
    電流変化を起こすスイッチング素子と、前記変圧器の１
    次コイルと２次コイルとに連結されて各コイルの電圧を
    整流する多数のダイオードと、前記各ダイオードに連結
    されて整流された電圧によって充電して静電圧を生成す
    る多数のキャパシタとを含み、前記変圧器を用いて入力
    電圧から主電源と少なくとも二つ以上の補助電源を各々
    生成し、 前記主電源はデータ駆動電圧として出力し、前
    記補助電源はゲートオン電圧及びゲートオフ電圧として
    出力する多重出力直流／直流電圧変換機と、を含む液晶
    表示装置。
  2. 【請求項２】 前記１次コイルに連結されているキャパシ
    タで生成される静電圧は前記データ駆動電圧として出力
    され、前記少なくとも二つ以上の２次コイルに連結され
    ている各キャパシタで生成される静電圧は前記ゲートオ
    ン電圧及びゲートオフ電圧として出力される請求項１に
    記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記１次コイルに連結されたキャパシタで
    生成される静電圧の大きさは前記スイッチング素子のオ
    ン／オフデューティ比により決定され、前記各２次コイ
    ルに連結されているキャパシタで生成される静電圧の大
    きさは２次コイルの巻数によって決定される請求項２に
    記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記スイッチング信号を生成するためのス
    イッチング制御回路を付加して含む請求項２に記載の液
    晶表示装置。
  5. 【請求項５】 多数のゲートラインとこれに直交する多数
    のデータラインによって定義される領域にマトリックス
    形態で配列される多数の画素を有する液晶パネルと、 前記ゲートラインにゲートオン電圧を順次に印加して前
    記液晶パネル上の画素を１列ずつ順次にスキャニングす
    るゲート駆動回路と、 色信号と多数の階調電圧の入力を受けて前記色信号に該
    当する階調電圧を選択し、選択された階調電圧を前記液
    晶パネルのデータラインに印加するソース駆動回路と、 データ駆動電圧から多数の階調電圧を生成して前記ソー
    ス駆動回路に提供する階調電圧発生器と、一端に直流電圧が印加されるインダクタと、前記インダ
    クタに並列に連結されている一つの１次コイルと少なく
    とも二つ以上の２次コイルとを有する変圧器と、前記イ
    ンダクタの他端に連結されて、スイッチング信号によっ
    て周期的にオン／オフされて前記変圧器１次コイルの電
    流変化を起こすスイッチング素子と、前記インダクタと
    前記変圧器の２次コイルとに各々連結されて前記インダ
    クタと２次コイルの電圧を整流する多数のダイオード
    と、前記各ダイオードに連結されて整流された電圧によ
    って充電して静電圧を生成する多数のキャパシタとを含
    み、前記変圧器を用いて入力電圧から主電源と少なくと
    も二つ以上の補助電源を各々生成し、 前記主電源はデー
    タ駆動電圧として出力し、前記補助電源はゲートオン電
    圧及びゲートオフ電圧として出力する多重出力直流／直
    流電圧変換機と、を含む液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記インダクタに連結されているキャパシ
    タで生成される静電圧は前記データ駆動電圧として出力
    され、前記少なくとも二つ以上の２次コイルに連結され
    た各キャパシタで生成される静電圧は前記ゲートオン電
    圧及びゲートオフ電圧として出力される請求項５に記載
    の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記インダクタに連結されているキャパシ
    タで生成される静電圧の大きさは前記スイッチング素子
    のオン／オフデューティ比によって決定され、前記各２
    次コイルに連結されているキャパシタで生成される静電
    圧の大きさは２次コイルの巻数によって決定される請求
    項６に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記スイッチング信号を生成するためのス
    イッチング制御回路を付加して含む請求項５に記載の液
    晶表示装置。
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