多輸出直流/直流電壓轉換器及應用轉換器的液晶顯示器的製作方法
2023-04-25 20:26:21 6
專利名稱：多輸出直流/直流電壓轉換器及應用轉換器的液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有多輸出電壓的直流/直流電壓轉換器(在下文中，被稱作『多輸出直流/直流電壓轉換器』)主要地應用在一種有源矩陣型液晶顯示器(LCD)上。本發明更進一步地涉及將扼流法與應用了變壓器的回掃法結合的多輸出直流/直流電壓轉換器及應用該轉換器的液晶顯示器。
將直流電源電壓轉換成與其有一定差值的預定直流電壓的直流/直流電壓轉換器被廣泛地應用在可攜式電子設備中。因此，該直流/直流電壓轉換器應具有高效率，體積小和低價格。此外，由於這種可攜式電子設備通常需要多個直流電源電壓，所以直流/直流電壓轉換器需要輸出多個直流電壓。
圖1所示為液晶顯示器中的像素結構。
如圖1所示，LCD的像素包括一個像素電極，其在一條門線跨越一條數據線的區域內形成；一個公共電極(common electrod)，其與像素電極和與門線連接的一個開關是相對的，數據線和像素電極由通過門線提供的一個門電壓來控制其接通和關斷。開關是由薄膜電晶體(TFT)構成的。根據TFT的開/關狀態，該開關用於提供或切斷給像素電極的數據電源電壓。
圖2所示為提供給圖1中像素的電壓波形。
在圖2中，門電壓有一個接通TFT的門開電壓Von和一個關斷TFT的門關斷電壓Voff，並且該門電壓加到圖1中的門線上。一個與數據電壓反相的公共電極電壓。公共電極電壓加在公共電極上並且數據電壓加在數據線上。
公共電極電壓和數據電壓消耗顯著的能量並且需要精確的電壓，因此，公共電極電壓和數據電壓是由主電源供電的。門開電壓Von和門關電壓Voff僅需較小量能量，所以，門開電壓Von和門關電壓Voff由輔助電源供電。
為了產生用於驅動LCD的該電壓，通常使用應用了扼流法(choke method)或回掃法(fly-back method)的電壓發生器。
圖3所示為一種扼流法的電壓發生器。
如圖3所示，在應用扼流法的電壓發生器中，電晶體Q1響應開關控制電路31輸出的開關信號SW周期性地導通或截止。因此，電感器L1的電流隨之變化。變化著的電流使得直流輸入電壓Vin變成一個AC(交流)電壓。該交流電壓通過一個二極體D1和一個電容C1被整流。此時，在電容C1中存儲的電壓大小，即，輸出電壓Vout取決於電晶體Q1的開/關佔空因素。該輸出電壓有極好的效率。然而，扼流法的電壓發生器僅能產生一個輸出電壓。因此，就產生了這樣一個問題，為了適用於LCD,LCD需要多少直流電壓就需要有多少個電壓發生器。
圖4所示為使用變壓器的回掃法電壓發生器。
如圖4所示，回掃法電壓發生器有一個與變壓器的初級線圈T1相連接的電晶體Q2以及二極體-電容對D2,C2:D3,C3:D4,C4每一對分別與變壓器的多個次線圈T2,T3,T4相連接。
在圖4描述的電壓發生器中，電晶體Q2響應開關控制電路41輸出的開關信號SW周期性地導通或截止並且導致初級線圈T1中的電流改變。電流的變化引起磁場的變化和磁場的變化將分別地在次級線圈T2,T3,T4中感應出一個電壓。進而，在次級線圈T2,T3,T4中感應出的電壓通過二極體-電容對整流為恆定電壓，儲存在每個電容C2,C3,C4中的電壓值由初級線圈和次線圈的繞組數決定。儲存在每個電容C2,C3,C4中的電壓用作提供給LCD模塊的門開電壓Von，數據電源電壓VDD，和門關電壓Voff。
然而，回掃法電壓發生器有這樣一個特點，即，磁能從初級線圈傳遞到次級線圈是通過磁鐵傳遞的，那麼就產生了一個問題，即，需要一個低效率和大尺寸的變壓器。特別是，在用回掃法電壓發生器產生主電源時，其變壓器的尺寸變得更大。
本發明的目的在於將上述存在的問題減至最小。本發明的另一個目的是提供能夠獲得多輸出電壓和使主電源具有高效率的電壓發生器，將扼流法回掃法結合使用。
根據本發明所述的LCD包括一個LCD面板；一個門驅門器；一個源驅動器；一個灰度電壓發生器和一個多輸出直流/直流電壓轉換器。
LCD面板具有以矩陣型式排列的許多像素，並且每一個像素是在這樣一個區域中形成的，該區域是由多個門線和跨越門線的多個數據線限定的。通過多個門線與LCD面板相連的門驅動器掃描一行LCD像素。通過多個數據線與LCD面板相連的源驅動器接收灰度電壓和一個視頻信號從而選擇與該視頻信號相對應的灰度電壓，進而，將所選擇的灰度電壓加到LCD面板上作為數據電源電壓。
多輸出直流/直流電壓轉換器產生一個主電源電壓和至少二個輔助電源電壓。主電源電壓用作為在LCD中需要有顯著能源的數據電源電壓，並且，輔助電源電壓用作為門開電壓Von和門關電壓Voff。該數據電源電壓供給灰度電壓發生器從而產生灰度電壓。門開電壓和門關電壓供給該門驅動器。
多輸出直流/直流電壓轉換器包括有一個變壓器，該變壓器有一組適用於輸入直流電壓的初級線圈和至少兩組次級線圈；一個受控於開關信號重複開或關動作進而改變初級線圈電流的開關；與變壓器的每一個繞組相連接的多個二極體並且其將產生在每一組線圈上的電壓進行整流和與每一隻二極體相連接的多個電容，其將整流後的電壓充入電容中並且產生恆定電壓。
根據本發明，主電源電壓使用從變壓器初級線圈得到的該恆定電壓，而輔助電源電壓使用從變壓器的至少兩組次級線圈中產生的恆定電壓，這樣，多輸出電壓被提供到LCD中。
根據本發明的多輸出直流/直流電壓轉換器產生從初級線圈中直接得到的高效率的主電源電壓，並且和從次級線圈中得到的輔助電源電壓一起提供了高效率的主電源電壓。即，該直流/直流電壓轉換器同時提供多輸出電壓和高效率的主電源電壓。
為了更好的及完整的理解本發明的優點及其他的特點，下面結合附圖及實施例對本發明作詳盡描述。
附圖簡要說明圖1是LCD中像素的結構示意圖；圖2是提供到圖1所示像素上的電壓波形圖；圖3是一種常用的使用了電感器的扼流法電壓發生器；圖4是一種常用的使用了變壓器的回掃法電壓發生器；圖5是本發明第一實施例的LCD方框圖；圖6是圖5中的一種多輸出直流/直流電壓轉換器的詳細電路圖；圖7是根據本發明第二實施例的多輸出直流/直流電壓轉換器的詳細電路圖。
在下文中，結合附圖詳細說明本發明的一個實施例，以及闡述本發明的原理。
圖5是本發明第一實施例的LCD方框圖。
圖6是圖5中的一種多輸出直流/直流電壓轉換器的詳細電路圖。
圖7是根據本發明第二實施例的多輸出直流/直流電壓轉換器的詳細電路圖。
首先，參考圖5和圖6，對本發明第一實施例的LCD作詳細說明。
如圖5所示，本發明第一實施例的LCD包括一個LCD面板1、一個門驅動器2、一個源驅動器3、一個灰度電壓發生器(gray voltage generator)4和一個多輸出直流/直流電壓轉換器5。
LCD面板1具有以矩陣形式排列的許多象素並且每一個像素有圖1所示的結構。通過多個門線與LCD面板(LCD panel)1相連接的門驅動器2掃描一行LCD面板1的像素。掃描是由順序地加到每一條門線上的門開電壓Von實現的。當門開電壓Von加到其中的一條門線上時，門關電壓Voff加到其餘的門線上。此處，門開電壓Von和門關電壓Voff是由多輸出直流/直流電壓轉換器5提供的。
通過多個數據線與LCD面板1連接的源驅動器3接收視頻信號RGB和灰度電壓，驅動器3選擇與視頻信號相對應的灰度電壓，並且將所選擇的灰度電壓作為數據電壓，加到LCD面板1的多個數據線上。灰度電壓發生器4使用數據電源電壓VDD產生多個灰度電壓，該數據電源電壓是由多輸出直流/直流電壓轉換器5提供的並且將多個灰度電壓加到源驅動器3上。多輸出直流/直流電壓轉換器5從輸入電壓Vin和開關信號SW中產生數據電源電壓VDD，門開電壓Von和門關電壓Voff。
圖6所示為圖5中多輸出直流/直流電壓轉換器的第一實施例。
如圖6所示，直流/直流電壓轉換器5包括有一組初級線圈T61和兩組次級線圈T62,T63的變壓器。輸入電壓Vin加到變壓器初級線圈T61的一端並且初級線圈T61的另一端與電晶體Q61連接，電晶體Q61的導通/截止是由開關控制電路51的開關信號SW控制的。二極體D63的陽極連接在電晶體Q61和變壓器初級線圈T61之間，電容C63連接在二極體D63的陰極與地之間。二極體D63和電容C63之間的節點電壓作為數據電源電壓VDD。
兩組次級線圈T62,T63的中點接地，二極體D61和電容C61耦合在次級線圈T62上，並且二極體D62和電容C62耦合在次級線圈T63上，此時為了通過最小電流，二極體D62被反向連接。
更準確地說，電晶體Q61按照開關信號SW周期性地導通或截止。這一開關動作引起流過變壓器初級線圈T61的電流改變。從而從直流輸入電壓Vin中產生交流電壓。該交流電壓被二極體D63整流。然後被充入到電容C63中，由此得到一個恆定電壓。與此同時，被充入電容C63的電壓大小取決於電晶體Q61的導通/截止佔空因素。
同時，在變壓器初級線圈T61中，根據電晶體Q61的開關動作而發生電流的改變，並且還會引起磁通量的變化。這一磁通量的變化通過電磁感應在次級線圈T62、T63中產生了電流。這些電流通過與上述每一組次級線圈T62、T63連接的二極體-電容對被轉變為恆定電壓。由上述可知，在次級線圈T62和T63中感應出的電流經過二極體D61和D62整流後被充入到電容C61和C62中，進而分別得到了恆定電壓。與此同時，被充入到每一個電容C61、C62的電壓的大小和極性取決於次級線圈T62、T63的繞組數和線圈的繞向。在上述的電壓中，通過變壓器的電磁感應而產生的恆定電壓有低驅動能力的電流和精確的電源，因此，在本發明第一實施例中，被充入電容C61,C62中的電壓用作為門開電壓和門關電壓。由於門開電壓Von和門關電壓Voff是由需要低功率的輔助電源電壓提供的，所以就使用低效率的恆定電壓。此外，需要高功率的數據電源電壓VDD使用了沒有電磁感應的變壓器初級線圈T61中直接產生的恆定電壓。
如上所述，本發明第一實施例提供了一個電路，該電路通過組合了提供體積小和多輸出電壓的高效率的扼流法和有優點的回掃法產生一個主電源電壓VDD和兩個用於驅動LCD的輔助電源電壓Von,Voff。在本發明第一實施例中，變壓器有兩個次級線圈，但是，如果需要的話，次級線圈的數量還可以增加。
圖7所示為圖5中的多輸出直流/直流電壓轉換器5的第二實施例。
本發明第二實施例有這樣一個特點，多輸出直流/直流電壓轉換器中的變壓器的尺寸已被縮小。
更準確地說，在第一實施例中，從變壓器初級線圈T61中產生的主電源電壓提供了高功率和因此應採用一個粗的繞組。這樣，變壓器的尺寸就比較大。在第二實施例中，電感器與變壓器的初級線圈並聯連接，並且該電感器與第一實施例中的初級線圈起著同樣的作用。該電感器提供了有效的能源，由於，初級線圈可以作得較細，這樣變壓器的尺寸就可以被縮小了。
如圖7所示，根據本發明第二實施例中的多輸出直流/直流電壓轉換器5包括一個電感器L71，該電感器的一端用於輸入直流輸入電壓Vin，而另一端與電晶體Q71連接，該電晶體的導通/截止受開關控制電路51的開關信號SW控制，並且變壓器有一個與電感器L71並聯連接的初級線圈T71和兩個次級線圈T72,T73。二極體D73和電容C73成對連接後再與電感器L71連接，並且每一個二極體-電容對D71,C71:D72,C72分別與變壓器次級線圈T72,T73連接，這與第一實施例的多輸出直流/直流電壓轉換器相同。
在本發明第二實施例的直流/直流電壓轉換器5′中，與電感器L71連接的電容C73所充入的電壓是作為主電源電壓，數據電源電壓VDD，與變壓器的一個次級線圈T72連接的電容C71內所充入的電壓是作為輔助電源電壓，門開電壓Von，並且與變壓器的另一個次級線圈T73連接的電容C72內所充入的電壓是作為輔助電源電壓，門關電壓Voff。
在這裡，主電源電壓是從電感器L71和變壓器的初級線圈T71中產生的電感組合而獲得的，因此，主電源電壓具有高效率和高輸出。而輔助電源電壓是從不少於兩組的次級線圈中產生的，所以輔助電源電壓就能提供多輸出電壓。為了得到與第一實施例同樣的電感，而採用的繞組較小，這樣變壓器的尺寸就可以被縮小。
除了上述內容外，用於產生電壓的其餘結構與圖6中本發明第一實施例的多輸出直流/直流電壓轉換器5的結構相同。
如上所述，本發明的LCD包括根據扼流法，產生主電源電壓和根據回掃法而產生輔助電源電壓的多輸出直流/直流電壓轉換器，因此，LCD提供了用於驅動LCD的高效率多輸出電壓。進一步來說，由於本發明的多輸出直流/直流電壓轉換器中變壓器的尺寸被縮小，所以其能夠作得比採用常用回掃法的電壓轉換器更加小巧。因此，多輸出直流/直流電壓轉換器常用在可攜式電子設備中如LCD。
上述僅僅給出了本發明最佳實施例的說明，但是，如前所述，應理解，在本發明構思的範圍內，本發明能夠用在各種各樣的其他組合和環境中並且本發明可以有多種改變或改進。
權利要求
1．一種液晶顯示器，其特徵在於，該液晶顯示器包括一個液晶顯示面板，該面板具有在區域內以矩陣形式排列的許多像素，該區域是由多個門線和跨過門線的多個數據線而確定的；一個門驅動器，該驅動器向門線之一提供門開電壓，並且由此順序地掃描一行液晶顯示面板中的像素；一個源驅動器，該源驅動器接收多個灰度電壓和視頻信號並且選擇與視頻信號相對應的灰度電壓和將所選擇出的灰度電壓加到液晶顯示面板的數據線上；一個灰度電壓發生器，該灰度電壓發生器從數據電源電壓產生多個灰度電壓並且將該灰度電壓加到源驅動器上；一個多輸出直流/直流電壓轉換器，該轉換器有一個變壓器，該轉換器接收直流輸入電壓並且從變壓器的初級線圈中產生主電源電壓以及從變壓器的次級線圈中產生至少兩組輔助電源電壓，其中主電源電壓用作數據電源電壓，輔助電源電壓用作為門開電壓和門關電壓。
2．根據權利要求1所述的液晶顯示器，其特徵在於，該多輸出直流/直流電壓轉換器包括一個變壓器，包括具有在一端用於加入直流輸入電壓的一組初級線圈和至少兩組次級線圈；一個開關，其與變壓器的初級線圈相連接，由開關信號控制其導通/截止，從而引起初級線圈中電流的變化；分別與初級線圈和次級線圈相連接的多個二極體並且其將產生在每一線圈中的電壓進行整流；與每一個二極體相連接的電容，將整流過的電壓對電容充電從而產生恆定電壓。
3．根據權利要求2所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中從與初級線圈相連接的電容中產生的恆定電壓被輸出作為數據電源電壓，和從與至少兩組的次級線圈相連接的每一個電容中產生的恆定電壓被輸出作為門開電壓和門關電壓。
4．根據權利要求3所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中從與初級線圈相連接的電容中產生恆定電壓的量是由開關的開/關佔空因素決定的，而從與次級線圈相連接的電容中產生的恆定電壓量是由次級線圈的繞組數決定的。
5．根據權利要求2所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中該多輸出直流/直流電壓轉換器進一步包括一個用於產生開關信號的開關控制電路。
6．根據權利要求1所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中該多輸出直流/直流電壓轉換器包括一個電感器，其一端加入直流輸入電壓；一個變壓器，該變壓器具有初級線圈其與電感器並聯連接並且具有至少兩組次級線圈；一個開關，其與電感器的另一端相連接，並且由一個開關信號控制其導通/截止，從而引起初級線圈中電流的變化；分別與電感器和次級線圈相連接的多個二極體並且其將電感器和次級線圈中產生的電壓進行整流；與每一個二極體相連接的電容，將整流過的電壓對電容充電從而產生出恆定電壓。
7．根據權利要求6所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中從與初級線圈連接的電容中產生的恆定電壓被輸出作為數據電源電壓並且從與至少兩組次級線圈相連接的電容中產生的恆定電壓被輸出作為門開電壓和門關電壓。
8．根據權利要求8所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中從與初級線圈相連接的電容中產生的恆定電壓的量取決於開關的開/關佔空因素並且從與次級線圈相連接的電容中產生的恆定電壓的量取決於次級線圈的繞組數。
9．根據權利要求6所述的液晶顯示器，其特徵在於，其中該多輸出直流/直流電壓轉換器進一步包括一個用於產生開關信號的開關控制電路。
全文摘要
多輸出直流/直流電壓轉換器,用於產生LCD的電壓,它產生一個用作數據電源電壓的主電源電壓和至少兩個輔助電源電壓,該轉換器包括:一個變壓器,該變壓器具有一組用於輸入直流電壓的初級線圈並且具有至少兩組次級線圈;一個受控於開關信號並重複開或關動作的開關,該開關能夠改變初級線圈中的電流;與變壓器的每一個繞組連接的多個二極體,這些二極體將產生於每組線圈中的電壓進行整流並且在與每一隻二極體連接的多個電容中充入整流後的電壓從而產生恆定電壓。
文檔編號G02F1/133GK1223426SQ9811792
公開日1999年7月21日 申請日期1998年8月8日 優先權日1997年8月8日
發明者樸鎮浩 申請人:三星電子株式會社