TWI525366B - A power supply circuit and a display device using the same - Google Patents

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TWI525366B
TWI525366B TW100146026A TW100146026A TWI525366B TW I525366 B TWI525366 B TW I525366B TW 100146026 A TW100146026 A TW 100146026A TW 100146026 A TW100146026 A TW 100146026A TW I525366 B TWI525366 B TW I525366B
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Hiroyuki Inokuchi
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Rohm Co Ltd
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Description

電源電路及使用其之顯示器裝置
本發明係關於一種液晶面板之驅動技術。
圖1係表示包括液晶面板之顯示器裝置1001之構成之電路圖。液晶面板2包括：複數個資料線LD；複數個掃描線LS，其以與資料線LD正交之方式配置；及複數個像素電路TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)，其於資料線LD與掃描線LS之交點上配置成矩陣狀。
於液晶面板2之背面，作為背光設置發光二極體之陣列或者串(以下，稱為LED(Light Emitting Diode，發光二極體)陣列)8。閘極驅動器4依次選擇複數個掃描線LS。源極驅動器6對各資料線LD施加與對應之像素之亮度相對應之驅動電壓。
LED驅動電路1010對LED陣列8進行驅動。LED驅動電路1010包括：開關電源1012，其向LED陣列8之一端(陽極)供給25 V左右之驅動電壓VOUT1；及電流驅動器1014，其對流入LED陣列8之驅動電流進行控制。開關電源1020向源極驅動器6供給10 V左右之驅動電壓VOUT2。
[專利文獻1]日本專利特開平8~320674號公報
例如，於10英吋之液晶面板之情形時，流入LED陣列8之電流變為20 mA左右，流入源極驅動器6之電流變為40 mA 左右。此處，流入LED陣列8之驅動電流係自開關電源1012供給，流入源極驅動器6之電流係自開關電源1020供給。因此，開關電源1012及開關電源1020各者之電流能力需要根據分別流入作為負載之LED陣列8及源極驅動器6之電流而設計。即，具有數十mA之驅動能力之開關電源需要2個系統，從而系統變得複雜。
本發明係鑒於上述狀況而完成者，其某個態樣之例示性之目的之一係液晶面板之驅動系統的簡化。
本發明之某態樣係關於一種電源電路，該電源電路係向液晶驅動器供給電力，該液晶驅動器係驅動設置於液晶面板之背面且包含至少一個發光二極體之發光二極體陣列，並且驅動液晶面板。電源電路中，液晶驅動器與發光二極體陣列以使其各個電源電流流入同一路徑之方式縱向堆疊。電源電路包括：電流驅動器，其設置於發光二極體陣列之路徑上，生成驅動電流；第1電源電路，其向縱向堆疊發光二極體陣列、電流驅動器及液晶驅動器而形成之負載電路之兩端間供給電力；及第2電源電路，其向液晶驅動器之兩端間供給電力。
根據該態樣，回收流入發光二極體陣列之電流，並供給至液晶驅動器，故與先前之系統相比，可減少第2電源電路之負載電流。其結果，可簡化第2電源電路。
於某態樣中，發光二極體陣列包含發光二極體串，該發光二極體串包含串聯地設置之複數個發光二極體。發光二 極體串之陽極為負載電路之一端，電流驅動器之一端與發光二極體串之陰極連接，電流驅動器之另一端連接於液晶驅動器之上側電源端子，且液晶驅動器之下側電源端子為負載電路之另一端，且亦可接地。
電流驅動器亦可包含恆定電流電路，該恆定電流電路係設置於發光二極體串之路徑上，生成與發光二極體串之目標亮度對應之驅動電流。第1電源電路亦可包含開關調節器，該開關調節器係以使恆定電流電路之電壓下降成為特定位準之方式，將發光二極體串之陽極之電壓穩定化。
發光二極體陣列亦可包含發光二極體串，該發光二極體串係包含串聯地設置之複數個發光二極體。電流驅動器亦可包含設置於發光二極體串之路徑上之電阻。第1電源電路亦可包含開關調節器，該開關調節器係以使電阻之電壓下降成為與發光二極體串之亮度之目標值對應之特定位準的方式，生成發光二極體陣列之陽極之電壓。
第2電源電路亦可包含電荷泵電路。於該情形時，與使用開關調節器之情形相比，可降低成本。
液晶驅動器亦可為驅動液晶面板之資料線之源極驅動器。
本發明之另一態樣係顯示器裝置。該顯示器裝置包括：液晶面板；發光二極體陣列，其設置於液晶面板之背面；液晶驅動器，其驅動液晶面板；及上述任一態樣之電源電路，其驅動發光二極體陣列，並且向液晶驅動器供給電力。
再者，將以上之構成要素之任意之組合、本發明的構成要素或表現於方法、裝置、系統等之間相互置換者亦作為本發明之態樣而有效。
根據本發明，可簡化液晶面板之驅動系統。
以下，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面對本發明進行說明。對各圖式所示之相同或同等之構成要素、構件、處理標示相同之符號，適當省略重複之說明。又，實施形態並不限定發明而為例示，且實施形態所記述之所有特徵或其組合並非一定限定為發明之本質性者。
於本說明書中，所謂「構件A連接於構件B之狀態」，係指構件A與構件B物理性地直接連接之情形，或亦包含構件A與構件B經由不會對電性之連接狀態造成影響之其他構件而間接連接之情形。相同地，所謂「構件C設置於構件A與構件B之間之狀態」，係指除構件A與構件C、或者構件B與構件C直接連接之情形外，亦包含經由不會對電性之連接狀態造成影響之其他構件而間接連接之情形。
圖2係表示實施形態之顯示器裝置1之構成之電路圖。顯示器裝置1包括液晶面板2、閘極驅動器4、源極驅動器6、LED陣列8、及電源電路100。
閘極驅動器4依次選擇液晶面板2之複數個掃描線LS。源極驅動器6對資料線LD施加與對應之像素之亮度相對應之驅動電壓。LED陣列8於液晶面板2之背面配置為背光。 LED陣列8具備複數個串聯地連接複數個LED而形成之LED串。複數個LED串81~8n之陽極係共通地連接。
實施形態之電源電路100係驅動LED陣列8，並且向源極驅動器6供給電力。於本實施形態中，源極驅動器6及LED陣列8以使其各者之電源電流流入同一路徑之方式縱向堆疊(堆積)。
電源電路100具備電流驅動器16、第1電源電路10、及第2電源電路20。電流驅動器161~16n係針對每個LED串81~8n而設置。具體而言，第i個電流驅動器16i設置於對應之LED串8i之路徑上，生成流入LED串8i之驅動電流IDRVi。
即，LED陣列8、電流驅動器16、源極驅動器6係縱向堆疊而形成負載電路7。LED串81~8n之共通地連接之陽極為負載電路7之一端P1。複數個電流驅動器161~16n各者之一端與對應之LED串81~8n之陰極連接。複數個電流驅動器161~16n之另一端係共通地連接，且連接於源極驅動器6之上側電源端子PVDD。源極驅動器6之下側電源端子PVSS為負載電路7之另一端P2，且接地。
第1電源電路10向負載電路7之兩端間(P1-P2)供給電力。具體而言，向負載電路7之一端P1供給驅動電壓VOUT1。第1電源電路10包含開關調節器12及控制電路14。開關調節器12之拓撲結構係一般者，故省略說明。控制電路14藉由反饋而對開關調節器12之開關電晶體M1之開、關之導通率進行調節，並使LED陣列8之陽極之電壓VOUT1穩定化。
第2電源電路20向源極驅動器6之兩端間(PVDD-PVSS)供 給電力。具體而言，使源極驅動器6之上側電源端子PVDD之電壓VOUT2穩定化。
將應供給至LED陣列8及電流驅動器16之兩端間之電壓設為V1，將用以使源極驅動器6動作所需之電壓設為V2。例如，V1=25 V，V2=10 V。此時，第1電源電路10於負載電路7之兩端間產生V1+V2=35 V之驅動電壓VOUT1。第2電源電路20於源極驅動器6之兩端間產生V2=10 V之驅動電壓VOUT2。
例如，電流驅動器16i包含恆定電流電路，該恆定電流電路係生成與對應之LED串8i之目標亮度相對應之驅動電流IDRVi。恆定電流電路之構成並無特別限定，只要使用周知之技術即可。恆定電流電路若其兩端間之電壓差變得小於某位準，則無法生成所要之驅動電流。對此，控制電路14以使電流驅動器16i之兩端間之電壓與特定位準一致之方式，調節開關調節器12之開關電晶體M1之開關之導通率。於LED串8為複數個之情形時，亦能夠以如下方式進行反饋控制：監視複數個電流驅動器161~16n各者之兩端間之電壓，從而使該等中之最低之電壓與特定位準一致。藉由該反饋，電壓VOUT1可將LED陣列8穩定化成能夠以所期望之亮度發光之位準。
於LED串為1根之情形時，亦可將電流驅動器16設為電阻。於該情形時，控制電路14亦能夠以使電阻之電壓下降與相對應於亮度之目標位準一致之方式，將LED陣列8之陽極之電壓VOUT1穩定化。
第2電源電路20由例如電荷泵電路、或者電荷泵電路與線性調節器之組合而構成。或者，第2電源電路20亦可與第1電源電路10相同地為開關調節器。
以上為顯示器裝置1之構成。繼而，對其動作進行說明。
藉由控制電路14而調節電流驅動器16產生之驅動電流IDRV，從而控制LED陣列8之亮度。該驅動電流IDRV係自第1電源電路10供給。
流入LED陣列8之驅動電流IDRV流入至源極驅動器6之上側電源端子PVDD。即，驅動電流IDRV用作源極驅動器6之動作電流IDD之一部分。
圖2之電源電路100之優點在與圖1之系統之對比下變得明確。現在，設IDRV=20 mA，IDD=40 mA。於圖1之系統中，LED陣列8之驅動電流IDRV係自開關電源1012供給，源極驅動器6之動作電流IDD係自開關電源1020供給。因此，開關電源1012之驅動能力需要20 mA，開關電源1020之驅動能力需要40 mA。
另一方面，於圖2之電源電路100中，第1電源電路10之驅動能力為20 mA，與圖1之開關電源1012相同。又，第2電源電路20之驅動能力為20 mA即足夠，其為圖1之開關電源1020之1/2。即，於圖2之電源電路100中，可使用電荷泵電路等而以低成本構成第2電源電路20，從而可簡化系統整體。於使用開關調節器構成第2電源電路20之情形時，與圖1之系統相比，具有可縮小電感器或開關電晶體 之尺寸等優點。
業者應當瞭解，上述實施形態為例示，可對該等各構成要素或各處理流程之組合實現各種變形例，又，如此之變形例亦存在於本發明之範圍內。
於實施形態中，對堆疊LED陣列8與源極驅動器6之情形進行了說明，但亦可堆疊LED陣列8與閘極驅動器4，或者亦可堆疊LED陣列8與時序控制器。
圖3係表示第1變形例之顯示器裝置1a之構成之電路圖。於圖3之顯示器裝置1a中，堆疊LED陣列8與閘極驅動器4，電源電路100a對LED陣列8及閘極驅動器4供給電源電壓。
電源電路100a除圖2之電源電路100a外，包括第3電源電路22。第2電源電路20a生成閘極驅動器4之上側之電源電壓PVDD_G。上側之電源電壓PVDD_G係源極驅動器6之上側電源電壓PVDD_S之3倍左右的電壓。第3電源電路22生成閘極驅動器4之下側之電源電壓PVSS_G。電源電壓PVSS_G係PVDD_S之(-2)倍之負電壓。第2電源電路20a亦可由電荷泵電路與線性調節器之組合、或者開關調節器構成。第3電源電路22亦可由生成負電壓之反轉電荷泵電路與線性調節器構成。
圖4係表示第2變形例之顯示器裝置1b之構成之電路圖。於圖4之顯示器裝置1b中，堆疊LED陣列8與時序控制器5，電源電路100b與圖2之電源電路100相同地構成，且對經堆疊之LED陣列8及時序控制器5供給電源電壓 PVDD_T。時序控制器5之上側電源電壓PVDD_T係例如1.5 V左右。
時序控制器5接收影像信號S1，向閘極驅動器4輸出同步信號，且向源極驅動器6輸出同步信號與各像素之亮度資料。閘極驅動器4與來自時序控制器5之同步信號同步，依次選擇複數個掃描線LS。源極驅動器6與來自時序控制器5之同步信號同步，將各像素之亮度資料進行D/A(Digital Analog，數位類比)轉換而生成驅動電壓，施加至對應之資料線LD。
又，負載電路7之堆疊之順序並無限定。於LED陣列8之消耗電流大於源極驅動器6(閘極驅動器、時序控制器)之消耗電流之情形時，亦可將源極驅動器6(閘極驅動器、時序控制器)配置於高電位側，將LED陣列8配置於低電位側。
於實施形態中，對驅動電壓VOUT1、VOUT2均為正電壓之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。將圖2之構成上下反轉，對負載電路7之一端施加負驅動電壓，並對負載電路7之另一端施加接地電壓之拓撲結構亦包含於本發明之範圍內。於該情形時，只要將第1電源電路10及第2電源電路20置換成負電源即可。
以上，基於實施形態對本發明進行了說明，但實施形態當然僅表示本發明之原理、應用，而於實施形態中，當然可於不脫離申請專利範圍所規定之本發明之思想之範圍內，實現較多之變形例或配置之變更。
[產業上之可利用性]
本發明可利用於液晶面板之驅動電路。
1‧‧‧顯示器裝置
2‧‧‧液晶面板
4‧‧‧閘極驅動器
6‧‧‧源極驅動器
7‧‧‧負載電路
8‧‧‧LED陣列
10‧‧‧第1電源電路
12‧‧‧開關調節器
14‧‧‧控制電路
16‧‧‧電流驅動器
20‧‧‧第2電源電路
100‧‧‧電源電路
LD‧‧‧資料線
LS‧‧‧掃描線
圖1係表示包括液晶面板之顯示器裝置之構成之電路圖。
圖2係表示實施形態之顯示器裝置之構成之電路圖。
圖3係表示第1變形例之顯示器裝置之構成之電路圖。
圖4係表示第2變形例之顯示器裝置之構成之電路圖。
1‧‧‧顯示器裝置
2‧‧‧液晶面板
4‧‧‧閘極驅動器
6‧‧‧源極驅動器
7‧‧‧負載電路
8‧‧‧LED陣列
81‧‧‧LED串
8n‧‧‧LED串
10‧‧‧第1電源電路
12‧‧‧開關調節器
14‧‧‧控制電路
16‧‧‧電流驅動器
161‧‧‧電流驅動器
16n‧‧‧電流驅動器
20‧‧‧第2電源電路
100‧‧‧電源電路
IDRV‧‧‧驅動電流
IDRV1‧‧‧驅動電流
IDRVn‧‧‧驅動電流
LS‧‧‧掃描線
M1‧‧‧開關電晶體
P1‧‧‧一端
P2‧‧‧另一端
PVDD‧‧‧上側電源端子
PVSS‧‧‧下側電源端子
V1‧‧‧電壓
V2‧‧‧電壓
VOUT1‧‧‧驅動電壓
VOUT2‧‧‧驅動電壓

Claims (9)

  1. 一種電源電路，其特徵在於：其係向液晶驅動器供給電力者，該液晶驅動器係驅動設置於液晶面板之背面之包含至少一個發光二極體之發光二極體陣列，並且驅動上述液晶面板；且上述液晶驅動器及上述發光二極體陣列以使其各者之電源電流流入同一路徑之方式縱向堆疊，上述電源電路包括：電流驅動器，其設置於上述發光二極體陣列之路徑上，生成驅動電流；第1電源電路，其向縱向堆疊上述發光二極體陣列、上述電流驅動器及上述液晶驅動器而形成之負載電路之兩端間供給電力；及第2電源電路，其向上述液晶驅動器之兩端間供給電力。
  2. 如請求項1之電源電路，其中上述發光二極體陣列包含發光二極體串，該發光二極體串包含串聯設置之複數個發光二極體，上述發光二極體串之陽極為上述負載電路之一端，上述電流驅動器之一端與上述發光二極體串之陰極連接，上述電流驅動器之另一端連接於上述液晶驅動器之上側電源端子，上述液晶驅動器之下側電源端子為上述負載電路之另 一端，且接地。
  3. 如請求項2之電源電路，其中上述電流驅動器包含恆定電流電路，該恆定電流電路係設置於上述發光二極體串之路徑上，生成與上述發光二極體串之目標亮度對應之驅動電流，上述第1電源電路包含開關調節器，該開關調節器係以使上述恆定電流電路之電壓下降成為特定位準之方式，將上述發光二極體陣列之陽極之電壓穩定化。
  4. 如請求項2之電源電路，其中上述電流驅動器包含設置於上述發光二極體串之路徑上之電阻，上述第1電源電路包含開關調節器，該開關調節器係以使上述電阻之電壓下降成為與上述發光二極體串之亮度之目標值對應之特定位準的方式，將上述發光二極體陣列之陽極之電壓穩定化。
  5. 如請求項1至4中任一項之電源電路，其中上述第2電源電路包含電荷泵電路。
  6. 如請求項1至4中任一項之電源電路，其中上述液晶驅動器係驅動上述液晶面板之資料線之源極驅動器。
  7. 如請求項1至4中任一項之電源電路，其中上述液晶驅動器係驅動上述液晶面板之閘極線之閘極驅動器。
  8. 如請求項1至4中任一項之電源電路，其中上述液晶驅動器係時序控制器。
  9. 一種顯示器裝置，其特徵在於包括：液晶面板； 發光二極體陣列，其設置於上述液晶面板之背面；液晶驅動器，其驅動上述液晶面板；及如請求項1至4中任一項之電源電路，其驅動上述發光二極體陣列，並且向上述液晶驅動器供給電力。
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