直流-直流转换器、液晶显示设备、老化测试装置及方法

专利名称：直流-直流转换器、液晶显示设备、老化测试装置及方法
技术领域：
本发明涉及能够根据LCD设备的背光单元执行老化测试的LCD设备的老化 测试装置，以及利用老化测试装置测试LCD设备的方法。
背景技术：
通常，LCD设备由于其所具有的诸如结构轻巧、外形超薄、低功耗等特 性而获得了广泛应用。LCD设备通过将电场作用于具有各向异性介电常数并 且分布在两个基板之间的液晶材料来显示图像，并且通过控制电场强度来调 整被发送到基板的光量。
LCD设备包括LCD面板、驱动LCD面板的面板驱动器以及给面板驱动 器提供驱动电压的DC-DC转换器。因为LCD面板是自身不发光的非发光元 件，LCD需要给LCD面板提供光源的背光单元。
与冷阴极荧光灯("CCFL")等相比，用作背光单元的LED寿命长且点 亮速度快，并具有功耗低和耐冲击的特性。进一步地，LED具有小型化和结 构轻巧的优点。
使用LED作为背光单元的LCD设备必须具有给LED提供驱动电压的 附加驱动电路。驱动LED的驱动电路在DC-DC转换器中或者在电路基板上 单独地形成。因此，驱动LED的附加驱动电路是必要的，因此增加了 LCD 的成本。
在最终的生产过程之后对LCD进行老化测试。这里，老化测试是这样 一个过程将LCD放置在老化测试驱动装置内，当改变温度和湿度时测试 LCD的特性和可靠性，并且稳定LCD的性能。
最近，老化测试进一步包括高电压耐受(stress) ("HVS")驱动方法， 就是将比正常驱动电压高的驱动电压作用于LCD。 HVS驱动方法将比驱动 LCD所需的多个电压(如，驱动电压、模拟驱动电压、薄膜晶体管("TFT") 导通/截止电压、逆变器驱动电压)都高的电压作用于LCD,并且给LCD提 供耐受测试。HVS驱动方法可以提高检测根据由HVS驱动方法所施加的电 压电平能使电路开路的LCD的线路缺陷的能力。进一步地，HVS驱动方法 可以显著地减少老化测试时间以及提高LCD的生产率。
HVS驱动方法需要用于驱动HVS电源板和灯的逆变器高电压耐受 ("HVI")电源板。然而，当使用LED作为LCD的背光单元时，需要针对 LED的HVS驱动方法。

发明内容
本发明提供包括在一个电路中产生栅极-导通电压和LED驱动电压的栅 极-导通电压/LED驱动电压产生器的DC-DC转换器，以及含有栅极-导通电 压/LED驱动电压产生器的LCD设备。
进一步地，本发明提供LCD设备的老化测试装置，包括在HVS电源 板中的高LED驱动电压产生器，以便选择性地提供电压给用作LCD背光单 元的灯或LED;以及HVI电源板。
本发明的示例实施例提供包括栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的 DC-DC转换器，该栅极-导通电压/LED驱动电压产生器包括电感器，通过 脉宽调制电压和第一输入电压提升第一输入电压；第一二极管和电容器，整 流在电感器中所提升的电压以提供整流电压；第一输出端子，输出来自第一 二极管和电容器的整流电压以提供LED驱动电压给LED,以及第二输出端 子，从第一输出端子分离出来以提供整流电压给栅极驱动电路。
本发明的其它示例实施例提供LCD设备，包括显示图像的LCD面板、 驱动LCD面板的栅极驱动电路和数据驱动电路、提供像素数据信号给数据 驱动电路并提供控制信号给栅极驱动电路和数据驱动电路的定时控制器、产生给数据驱动电路提供Y电压和给LCD面板提供公共电压的公共电压^电压 产生器、提供光给LCD面板的LED以及DC-DC转换器，该DC-DC转换器 包括同时产生分別给LED和栅极驱动电路提供LED驱动电压和栅极-导通 电压的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器；产生给栅极驱动电路提供的栅 极-截止(gate-off)电压的栅极-截止电压产生器；以及产生给公共电压/V电 压产生器提供的才莫拟电压的模拟电压产生器。
本发明的其它示例实施例还提供LCD设备的老化测试装置，包括低 压差分信号接口，接收从外部电路提供的图像数据信号、控制信号和驱动信 号；高电压耐受电源板，包括通过经低压差分信号接口所提供的控制信号和 驱动信号产生高耐受驱动电压的高耐受驱动电压产生器和产生高LED驱动 电压的高LED驱动电压产生器；以及高逆变器驱动电压电源板，产生提供 给LCD设备逆变器的高逆变器驱动电压，其中，根据LCD设备的背光单元 选择性地驱动高LED驱动电压产生器或者高逆变器驱动电压电源板。
本发明的其它示例实施例提供利用老化测试装置测试LCD设备的方法， 所述老化测试装置包括高电压耐受电源板和高逆变器驱动电压电源板，高电 压耐受电源板包括高耐受驱动电压产生器和高LED驱动电压产生器，所述 方法包括确定在LCD设备中所使用的背光单元类型；当背光单元包括LED 时，选择性地运行高LED驱动电压产生器以提供高LED驱动电压给LCD 设备；以及当背光单元包括不是LED的灯时，选择性地运行高逆变器驱动 电压电源板以提供高逆变器驱动电压给LCD设备的逆变器。


通过参考结合附图的以下详细描述，本发明的以上和其他方面、特征和
优点将变得显而易见，其中
图1是说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的分解透视图； 图2是说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的示意性框图； 图3是示意性说明图2所示的示例LCD设备的示例DC-DC转换器的示
意性框图4是说明图3所示的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的第一示例 实施例的电路图5是说明图3所示的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的第二示例 实施例的电路图6是说明图3所示的示例栅极-截止电压产生器的电路图7是说明图3所示的示例模拟电压产生器的电路图。
图8是示意性说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的示例老化
测试装置的框图9是说明形成在如图8中所示的示例HVS电源〗反上的示例HVS驱动 电压产生器的电路图；以及
图10是说明形成在如图8中所示的HVS电源板上的示例高LED驱动 电压产生器的电路图。
具体实施例方式
下面参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例实施 例。然而，本发明可以以许多不同形式实施，不应当被解释为限定于这里所 提出的示例实施例。更确切地，这些示例实施例被提供以便本发明的公开将 是彻底的和完全的，并且将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。 在图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应当理解，当元件或层被称为是"在其上"、"连接到"或"耦合到"其 他元件或层时，它能够直接在、连接到或耦合到其它元件或层上，或者可以 存在中间的元件或层。相反，当元件被称为是"直接在"、"直接连接到"或 "直接耦合到"另一个元件或层上时，没有中间的元件或层存在。在全文中 相似的标号指相似的元件。如这里所使用的，术语"和/或"包括一个或多个 相关所列条目的任何和所有组合。
这里可能使用诸如"之下"、"下面"、"较低"、"在上面"、"较高"等空 间相关术语，以便于说明附图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的 关系。应该理解，该空间相关术语意欲包括设备的除了附图所示的方位之外 的使用或操作中的不同方位。例如，如果将附图中的设备翻转，则被描述为 位于/比另一个元件或特征"下面"/ "低"的元件将会是位于/比另一个元件 或特征"上面"/ "高"。因此，示例术语"下面"可以包括上和下的方位。 另外，设备可能会被定位为旋转90度或在另外的方位，并且相应地解释这 里所使用的空间相对描述语。
这里所使用的术语仅用于说明特定实施例而不意欲限制本发明。如这里
所使用的，单数形式的"一个"和"该"也意欲包括复数形式，除非上下文 清楚地指明。进一步将理解当在说明书中使用术语"包括"和/或"包含"曰于， 指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存 在或附加一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件、和/ 或其组合。
除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本 发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义一样的含义。进一步理解，应 当将术语，例如在普通使用的词典中定义的那些，解释为具有与在相关领域 上下文中的那些含义一致的含义，不以理想化的或过度形式化的含义来解 释，除非这里特别地这样定义。
下面将参考附图详细描述本发明。
图1是说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的分解透视图，并 且图2是说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的示意性框图。
参考图1和2,根据本发明示例实施例的LCD设备包括显示图像的LCD 面板10;栅极驱动电路30，驱动LCD面板10的栅极线GL;数据驱动电路 20，驱动LCD面板10的数据线DL;定时控制器50,给数据驱动电路20 提供图像数据信号，并且给栅极驱动电路30和数据驱动电路20提供控制信 号；公共电压/Y电压产生器40,产生公共电压VCOM和Y电压GMA;背光 单元60,给LCD面板10提供光源；DC-DC转换器100,分别产生驱动栅 极驱动电路30、数据驱动电路20、公共电压々电压产生器40和背光单元60 的电压。
更具体地，LCD面板10包括薄膜晶体管("TFT")基板12、面向TFT 基板12的滤色器("CF")基板11、以及布置在TFT基板12和CF基板11 之间并调节光线传输的液晶(未示出)。
TFT基板12包括栅极线GL和数据线DL,彼此绝缘并且向不同方向伸 展以便相互交叉；TFT，在栅极线GL与数据线DL相交的区域内连接到栅 极线GL和数据线DL;像素电极，连接到TFT;存储电极，存储在像素电 极中充电的电压。
CF基板11包括黑色矩阵，遮盖栅极线GL、数据线DL和TFT并且阻 止光线泄漏；滤色器，被形成以遮盖被黑色矩阵分割的像素区域；以及公共 电极，接收公共电压VCOM。
液晶被布置在TFT基板12和CF基板11之间，并且通过根据像素电极 和公共电极之间所产生的电场旋转来显示灰度级别。在一帧期间，在像素电 极和公共电极之间所形成的液晶电容Clc以及通过遮盖存储电极和像素电极 所形成的存储电容Cst保持在像素电极中所充入的像素数据电压。
定时控制器50给数据驱动电路20提供从外部电路输入的像素数据信号 R、 G和B,并且给栅极驱动电路30和数据驱动电路20提供控制信号。换 句话说，定时控制器50根据水平同步信号Hsync和垂直同步信号Vsync给 数据驱动电路20提供像素数据信号R、 G和B。进一步地，定时控制器50 产生栅极控制信号G—CS,包括栅极启动脉冲、栅极移动时钟等，并且给栅 极驱动电路30提供栅极控制信号G—CS。定时控制器50也产生数据控制信 号D—CS,包括数据启动脉冲、数据移动时钟等，并且给数据驱动电路20 提供数据控制信号D—CS。
公共电压/Y电压产生器40参考来自DC/DC转换器100的模拟电压 AVDD产生多个y电压GMA,并且给数据驱动电路20提供所述的y电压 GMA。公共电压/y电压产生器40也产生公共电压VCOM并且给LCD面板 10的公共电极提供公共电压VCOM。公共电压/y电压产生器40通过在地 (base )电压和模拟电压AVDD之间串联连接多个电阻器并且引出串联连接 电阻器之间的输出端子来产生分压。
将栅极驱动电路30连接到栅极线GL以便顺序地给栅极线GL提供栅极 -导通电压VON以及给不接收栅极-导通电压VON的栅极线提供栅极-截止 电压VOFF。当在TFT基板12的非显示区内形成TFT时，栅极驱动电路30 可以由非晶硅栅极("ASG")来形成，或者可以由以玻璃上芯片("COG") 的形式被安装在TFT基板12上的集成电路("IC'，)来形成。进一步地，尽 管没有示出，栅极驱动电路30可以以载带封装("TCP")的形式被安装在 柔性膜上，并且以类似于图1中所示的数据驱动电路20到LCD面板10的 连接方式被连接到LCD面板10。
当数据驱动电路20接收像素数据信号R、 G和B以及从定时控制器50 输入的数据控制信号D—CS时，数据驱动电路20通过由公共电压/Y电压产生 器40所提供的Y电压GMA将像素数据信号R、 G和B转换为模拟信号，并 且给包括数据线DL1到DLm的数据线提供被转换成模拟信号的像素数据电 压。数据驱动电路20可以由被安装在TFT基板12上如COG的IC形成，
或者可以由被连接到TFT基板12的数据TCP形成。这里，如图l所示，现 在将作为一个例子描述与在柔性膜22上形成的数据驱动电路20连接的LCD 面板IO。在其上安装数据驱动电路20的柔性膜22,即数据TCP,被粘贴在 数据印制电路板("PCB" ) 21上。
DC-DC转换器100 (下面将进一步描述)和定时控制器50被安装在数 据PCB 21上。
背光单元60包括光源，产生光；光引导板63,引导由光源提供的光 朝向LCD面板10;反射片64,将提供给光引导板63较低部分的光线朝向 光引导板63反射；以及光学片，包括被布置在光引导板63和LCD面板10 之间以提高从光引导板63到LCD面板10所提供光线效率的光学片65、 66 和67。
在示例实施例中，光源使用具有点亮速度快、寿命长、功耗低、效率高 特性的LED 61。将LED 61安装在光源基板62上，沿着光引导板63的一侧 排列以提供光线给光引导板63。
光源基板62由柔性印制电路("FPC")或PCB形成。进一步地，将光
100。在光源基板62的两端形成电极，并且将来自DC-DC转换器100的LED 驱动电压VLED提供给LED 61。光源基板62散发从LED 61产生的热量。 换句话说，在光源基板62内部形成导热的金属盘，并且将LED61所产生的 热量传递到诸如底盘80的外部吸热部件，这将在后面描述。
光引导板63将LED 61提供的点光源转换为面光源并且将所述面光源引 导到LCD面板10。光引导板63具有光引导图案以便以均匀的亮度将所提供 的光提供给朝向光引导板63反面的入射面。光引导图案可以由具有多个点 的突出体或凹槽组成，或者由，V，型横截面的突出体或凹槽组成。
反射片64在光引导板63的较低部分形成，并且将提供给光引导板63 较低部分的光线朝光引导板63方向反射。反射片64可以使用高反射率的增 强镜面反射片。
光学片65、 66和67 ^皮布置在光引导板63和LCD面板10之间，并且 将照射到光引导板63较高部分的光线传送给LCD面板10。因为光学片65、 66和67将光引导板63所提供的光线垂直地传送给LCD面板10,因此提高 了光线效率。更特定地，光学片65、66和67可以包括漫射片65、折光片(prism sheet) 66和保护片67。
漫射片65将光线从光引导板63传送到LCD面板10的前表面，漫射光 线以便在宽范围内均匀分布，并且传送光线到LCD面板10。优选地，漫射 片65使用包含在双面涂上光漫射材料(member)的透明树脂的膜。
折光片66转换被漫射片65所漫射光线的移动角以便与LCD面板10垂 直。当提供给LCD面板10的光线垂直于LCD面板10时，可以大大提高光 效率。
保护片67保护折光片66的表面，例如防止被擦伤，并且漫射通过折光 片66的光线。
尽管已经描述了特定的背光单元60,在这些实施例的范围之内可提供其 中带有其他数量和布置元件的背光单元60。
背光单元60被容纳在模型框架70内。在容纳了背光单元60之后，将 LCD面板10固定在保护片67的较高部分。将LCD面板10和被固定在模型 框架70中的背光单元60容纳在底盘80内，并且用覆盖LCD面板10较高 部分的顶盘90牢靠地固定，这样就防止了由外部物理撞击造成的LCD面板 10和背光单元60的损坏。
根据本发明示例实施例的LCD设备包括DC-DC转换器100,其在一种 电路中产生提供给栅极驱动电路30的栅极-导通电压VON和提供给背光单 元60的LED 61的LED驱动电压VLED。现在将参考图3到7详细描述 DC-DC转换器100。
图3是示意性说明根据图2所示的本发明示例实施例的示例DC-DC转 换器的框图，图4是说明图3所示的示例DC-DC转换器的栅极-导通电压 /LED驱动电压产生器的第一示例实施例的电路图，图5是说明图3所示的 示例DC-DC转换器的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的第二示例实施 例的电路图，图6是说明图3所示的示例DC-DC转换器的示例栅极-截止电 压产生器的电路图，图7是说明图3所示的示例DC-DC转换器的示例模拟 驱动电压产生器的电路图。
参考图3， DC-DC转换器100包括栅极-导通电压/LED驱动电压产生器 110、栅极-截止电压产生器120和模拟电压产生器130。
参考图4,在图3所示的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的第一示 例实施例中，栅极-导通电压/LED驱动电压产生器110包括升压产生器111
和稳、压电^各115。
更具体地，升压产生器111包括电感器Lll,通过脉宽调制电压 PWM—SW和第一电压VIN提升电压;第一二极管Dll和电容器Cll，整流 在电感器Lll中所提升的电压；第一输出端子118,输出从第一二极管Dll 和电容器Cll所整流的电压并且给LED61提供LED驱动电压VLED;以及 第二输出端子117，从第一输出端子118分离出来，给栅极驱动电路30提供 经整流的电压作为栅极-导通电压VON。
脉宽调制电压PWM—SW由外部电路输入，或者通过后面将会描述的稳 压电路115的脉宽调制("PWM")电路116来提供。脉宽调制电压PWM_SW 是脉沖电压并且在一范围内摆动，例如，仅仅是例子，从大约0V到大约8V 的范围。作为从诸如电池或外部交流("AC") /DC转换器的外部电源装置 提供的DC电压，第一电压VIN可以是大约12V。此时，电感器Lll通过 PWM电压PWN^SW提升第一电压VIN。例如，大约12V的第一电压VIN 被提升到大约25V。第一二极管Dll和电容器Cll整流从电感器Lll输出 的电压。通过第一输出端子118将从第一二极管Dll和电容器Cll整流的电 压提供给LED61。这里，LED61可以互相串联连接，并且串联连接的LED 61组可以并联连接。此时，每个LED61运行在，例如，大约3V,并且LED 61互相串联连接(例如，LED的数量可以是7)。因此，提供给串联连接的 LED 61的LED驱动电压VLED高于或等于大约21V。第二输出端子117是 从第一输出端子118分离出来的，并且输出与提供给第一输出端子118的 LED驱动电压VLED基本上相同的电压。从第二输出端子117提供的电压 是驱动栅极线GL的栅极-导通电压VON,并且被提供给栅极驱动电路30。
稳压电路115包括PWM电路116,产生控制提供给第一输出端子118 和第二输出端子117的电压的电流的信号；第二二极管D12,布置在PWM 电路116和第一二极管Dll之间，并且当提供给第一输出端子118和第二输 出端子117的电压高于参考电压时导通以阻止提供给第 一输出端子118和第 二输出端子117的电压；以及第一晶体管TR11,被布置在PWM电路116 和电感器LI 1之间，并且控制PWM电压PWM—SW的电流。
PWM电路116包括电压输入端子VCC,接收电源电压VDD;多个 地电压端子GND和PGND;反馈端子FB,接收反馈电压FB;晶体管控制 端子EXT和CS,每个与控制电流的第一晶体管TR11的输入和输出端子相
连；以及关闭端子SHDN,给PWM电路116提供关闭电压ON-OFF。 PWM 电路116进一步包括用于控制LED 61减低亮度的减亮控制端子ADJ。与减 亮控制端子ADJ连接的、并且施加有减亮信号DIMMING的电压的电阻器 Rll和R12和电容器C12连接到PWM电路116。进一步地，PWM电路116 具有REF端子，接收与反馈电压FB进行比较的参考电压。
这里，根据用于控制LED 61减亮的所输入的减亮信号DIMMING来控 制栅极-导通电压VON和LED驱动电压VLED的电平。换句话说，当减亮 信号DIMMING被提供给PWM电路116时，从PWM电路116输出的PWM 电压PWM一SW随着减亮信号DIMMING而变化。此时，才艮据减亮信号 DIMMING从PWM电路116输出的PWM电压PWM—SW的电平最好保持 至少栅极-导通电压VON的电平。进一步地，当根据来自第一输出端子118 的LED驱动电压VLED的电流量来控制LED 61的亮度时，在根据减亮信 号DIMMING输出恒定电平的PWM电压PWM—SW同时，PWM电^各116 改变电流量。换句话说，PWM电路116在保持PWM电压PWM一SW电平 恒定的同时输出改变电流量的该电压。此时，因为从第二输出端子117提供 给LCD面板10的栅极-导通电压VON的功耗非常小，栅极-导通电压VON 不会影响从第一输出端子118提供给LED61的LED驱动电压VLED。此时， 在PWM电路116内部可以可选4奪地包括第一晶体管TRll。
第二二极管D12被布置在从电感器Lll输出整流电压的第二节点 NODE2和反馈端子FB之间，并且当施加正常电压(即低于参考值的电压) 时，阻止电流进入反馈端子FB。然而，当从第一二极管Dll整流的来自电 感器Lll的电压高于参考值时，第二二极管D12导通，这样，整流电压不提 供给第二输出端子117和第一输出端子118，而是提供给反馈端子FB。第二 二极管D12使用反向导通的齐纳二极管。将第二二极管D12并联连接到第 一晶体管TRll和第一和第二输出端子118和117，以防止LED驱动电压 VLED和栅极-导通电压VON高于参考值。因此，本发明可以阻止布置在LCD 面板10的栅极线GL1到GLn和与栅极线交叠的信号线之间的绝缘层的击 穿，并且阻止过电压和过电流提供给LED61。
将第一晶体管TRll连接到PWM电路116的晶体管控制端子EXT和 CS,以便在LED驱动电压VLED操作LED 61后利用反馈电压FB通过第三 节点NODE3和第一节点NODE1控制LED驱动电压VLED的电流。进一步三节点NODE3的第三输出端子119给 DC-DC转换器100的栅极-截止电压产生器120提供PWM电压PWM_SW。
图5是说明图3中所示的示例DC-DC转换器的示例;f册极-导通电压/LED 驱动电压产生器的第二示例实施例的电路图。
图5具有与图4基本相同的配置，除了增加了降压部分112,其降低包 含在输出栅极-导通电压VON的输出端子中的栅极-导通电压VON的电平。 因此，将省略任何重复的描述。
参考图5 ， DC-DC转换器100的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器110 进一步包括降压部分112，其在栅极-导通电压VON的输出端子117处降低 才册才及-导通电压VON的输出电压。
降压部分112使用电阻器或调节器被布置在第二输出端子117和第一电 容器C11之间。因此，当提供给第二输出端子117的栅极-导通电压VON的 电平升高时，降压部分112降低栅极-导通电压VON。
例如，当LED 61的数量超过10个时，从第一输出端子118输出的LED 驱动电压VLED应当高于大约30V。因此，输出到第一输出端子117和第二 输出端子118的电压变得高于大约30V。然而，当高于大约30V的电压作用 于LCD面板10时，可能破坏布置在栅极线GL1到GLn和信号线之间的绝 缘层，并且可能使LCD面板10发生故障。因此，在这种情况下，在第二输 出端子117处提供给栅极驱动电路30的电压应当保持在大约25V。因此， 在第二输出端子117内形成包含降压电路(例如，电阻器或调节器等)等的 降压部分112,以便使提供给栅极线GL1到GLn的栅极-导通电压VON恒 定地保持在可接受的电平。
此时，当提供给第二输出端子117的电压电平低时，可以进一步包括升 压电路(未示出)。换句话说，当LED 61的数量少时，提供给升压产生器 111的第二输出端子117的电压可以用比LCD面板10的TFT的导通电压4氐 的电压来提供。在这种情况下，因为可能发生LCD面板10的驱动故障，所 以可以进一步包括提升提供给第二输出端子117的电压的升压电路。
接下来将描述图6中所示的包含在DC-DC转换器100中的栅极-截止电 压产生器120。
参考图6，栅极-截止电压产生器120利用充电泵(charging pump) CA 从第二输入电压PWM—SW产生负DC电压(即，栅极-截止电压VOFF),
并且给栅极驱动电路30提供栅极-截止电压VOFF。这里，第二输入电压是 从栅极-导通电压/LED驱动电压产生器110的第三输出端子119提供的PWM 电压PWM—SW。
更具体地，栅极-截止电压产生器120包括二极管部分，其具有在第二 输入电压(即PWM电压PWM—SW)和输出电压(就是栅极-截止电压VOFF ) 之间彼此反向(backwardly)连接的多个二极管。栅极-截止电压产生器120 包括接收PWM电压PWM一SW的充电泵CA。将充电泵CA的输出端子分 别连接到二极管D21、 D22、 D23和D24。这里，第二输入电压PWM_SW 是在基本电压和高电压之间摆动的方波。充电泵CA给第七节点NODE7和 第九节点NODE9提供由作用于电容器C21和C23的每一个的第二输入电压 PWM_SW所充电的电压，给第八节点NODE8和第十节点NODE10提供在 电容器C22和C24中所充电的基本电压，并且产生栅极-截止电压VOFF。 此时，二极管部分被反向连接并产生关于所充电电压的反相电压。关于栅极 -截止电压VOFF，栅极-截止电压产生器120分别在节点NODE8和节点 NODE 10输出第 一栅极-截止电压VOFF 1和第二栅极-截止电压VOFF2 。此 时，第一栅极-截止电压VOFF1高于第二栅极-截止电压VOFF2。例如，当 提供在从大约0V到大约8V的范围内摆动的第二输入电压PWM—SW时， 第一栅极-截止电压VOFF1的输出约为-7V,并且第二栅极-截止电压VOFF2 的输出大约为-14V。将第一栅极-截止电压VOFF1提供给栅极驱动电路30， 并且将第二栅极-截止电压VOFF2提供给连接到进一步电路的某个电路(例 如，电平移动器的栅极驱动电路30等)。如图6所示，布置在驱动电压VDD 和二极管D21之间的电阻器R21具有非常高的阻抗。因此，将二极管D21 从第二输入电压PWM—SW连接到基本电压。
图7是说明根据本发明示例实施例的示例模拟电压产生器的电路图。 模拟电压产生器130包括降压电阻器R31和R32,降低第一输入电压 VIN;和第二晶体管TR31，输出被降压电阻器R31和R32所降低的电压。 第 一输入电压VIN与提供给栅极-导通电压/LED驱动电压产生器110的第一 输入电压VIN相同，它提供由彼此并联连接的电容器C31和C32所稳定的 电压。被降压电阻器R31和R32所降低的电压分别作用于基极端子和集电 极端子。当提供第一输入电压VIN时，第二晶体管TR31导通以提供模拟电 压AVDD给公共电压/y电压产生器40。除了如图7电路图中所示的降压电阻 器R31和R32之外，模拟电压产生器130还可以使用诸如调节器的降压电 路。
根据本发明示例实施例的DC-DC转换器100在产生LED驱动电压 VLED的相同电路中输出栅极-导通电压VON。因此，可以省略产生栅极-导通电压VON的进一步附加电路，从而减小了成本。
图8是示意性说明根据本发明示例实施例的示例LCD设备的示例老化 测试装置的框图。图9是说明安装在如图8中所示的示例HVS电源板上的 示例HVS驱动电压产生器的电路图。以及图IO是说明安装在如图8中所示 的示例HVS电源板上的示例高LED驱动电压产生器的电路图。
参考图8到10,根据本发明示例实施例的LCD设备的老化测试装置包 括HVS电源板220、 HVI电源板230以及低压差分信号("LVDS")接口 210, 低压差分信号("LVDS")接口 210提供驱动信号、控制信号和数据信号给 HVS电源板220并且提供逆变器驱动信号给HVI电源板230。 LCD设备的 老化测试装置200给连接到LCD面板10的PCB 21提供高电压驱动信号。
更具体地，HVS电源板220给LCD设备提供多个HVS驱动电压(即， 高数字驱动电压H—VDD、高才莫拟驱动电压H一AVDD、高4册极-导通电压 H—VON、高栅极-截止电压H—VOFF和高LED驱动电压H—VLED )。 HVI 电源板230提供高逆变器驱动电压H_VI给LCD设备，例如给背光单元60。 LVDS接口 210从外部元件接收图像数据信号和控制信号，并且提供图像数 据信号和控制信号给HVS电源板220。此时，根据LCD设备的背光单元60 的类型，产生选^^奪性地驱动HVS电源板220的高LED驱动电压产生器222 或HVI电源板230的控制信号。然而，如果需要可以省略HVI电源板230。
参考图9, HVS信号产生器221包括PWM电路214;第四二极管D41 和电容器C42、 C43和C44，用于整流由PWM电路214和电感器L41所提 升的高电压；输出端子，输出经第四二极管D41和电容器C42、 C43和C44 整流的电压作为高模拟电压H_AVDD;电阻器R41和R42和电容器C41, 反馈所提升的高电压；输出端子，输出高栅极-导通电压H—VON;第二充电 泵H—CA,输出高栅极-截止电压H—VOFF;以及二极管D42、 D43、 D44和 D45,连接到第二充电泵H—CA。
高模拟电压H—AVDD在提升输入电压的电感器L41中被提升，并且由 第四二极管D41和电容器C42、 C43和C44进行整流。将第四二极管D41
连接到PWM电路214的输出端子以整流所提升的电压。将电容器C41布置 在第四二极管D41和地电平电压之间以稳定从第四二极管D41输出的电压。 高栅极-导通电压H—VON在PWM电路214内产生，并且通过并联连接 到输出高栅极-导通电压H—VON的输出端子的电容器C42、 C43和C44使其稳定。
通过在基本电压和PWM电路214所提供的高电压之间摆动所提供的 PWM电压PWM—SW被提供给第二充电泵H—CA,并且将在第二充电泵 H一CA中所充电的电压提供给彼此反向串联连接的二极管D42、 D43、 D44 和D45并且进行整流，从而输出高栅极-截止电压H—VOFF。此时，如图9 所示，通过在第二充电泵H—CA中形成的电容器C50以及连接到第二充电泵 H—CA的二极管D44和D45来产生第一高栅极-截止电压H_V0FF1。通过电 容器C49和连接到电容器C49的二极管D42和D43来产生低于第一高栅极-截止电压H—V0FF1的第二高栅极-截止电压H一VOFF2。将输出第一高栅极-截止电压H—VOFF1和第二高4册极-截止电压H—VOFF2的输出端子分别连接 到与基本电压相连的电容器C47和C46以稳定高栅极-截止电压H—VOFF1 和H—VOFF2。
图10是说明图8中所示的示例HVS电源板220的示例高LED驱动电 压产生器222的电5^图。
高LED驱动电压产生器222包括第二PWM电路216，提供PWM电 压PWM一SW;电感器L51,提升由第二 PWM电路216和输入端子所提供 的输入电压VIN;第五二极管D51,整流在电感器L51中所提升的电压；输 出端子，输出由第五二极管D51所整流的电压作为高LED驱动电压 H_VLED。高LED驱动电压产生器222还包括第六二极管D52，连接在第 二PWM电路216和第五二极管D51之间，并且当提供给输出端子的电压高 于参考值时被导通以阻止提供给输出端子的电压。这里，第二 PWM电路216 通过第五晶体管TR51给电感器L51和第五二极管D51之间的节点提供第二 PWM电压PWM—SW。
高LED驱动电压产生器222通过以下方式产生高LED驱动电压 H—VLED:通过输入电压VIN和从第五晶体管TR51提供的PWM电压 PWM_SW在电感器L51中进行升压，然后通过第五二极管D51和电容器 C51进行整流。此时，将高于参考值的提升电压通过在第五二极管D51和反 馈端子FB之间反向连接的第六二极管D52提供给第二 PWM电路216的反 馈端子FB，从而控制高LED驱动电压H_VLED的输出电平。
返回参考图8，当输入驱动电压时，HVI电源板230通过提升输入电压 的升压电路产生高逆变器驱动电压H—VI,并且提供高逆变器驱动电压H_VI 给LCD设备的逆变器。
LVDS接口 210通过LVDS通信方法给LCD设备提供从外部电路作用的 像素数据信号和控制信号，并且提供驱动信号给HVS电源板220。进一步地， LVDS接口 210选4奪性地提供驱动信号给HVI电源板230,并且选4奪性地驱 动HVI电源板230。
在LCD设备的老化测试中，当LCD设备的背光单元60的光源是LED 时，通过高LED驱动电压产生器222提供高LED驱动电压H—VLED。当背 光单元60的光源是灯时，通过操纵HVI电源板230给驱动灯的逆变器提供 高逆变器驱动电压H—VI。换句话说，当LCD设备的背光单元60的光源是 灯时，因为不需要运行高LED驱动电压产生器222，它关掉高LED驱动电 压产生器222的第二 PWM电路216,并且不从LVDS接口 210提供提供给 高LED驱动电压产生器222的输入电压VIN。
因此，不管LCD设备的背光单元类型，本发明都可以执行LCD设备的 老化测试。
如上所示，根据本发明的DC-DC转换器和含有它的LCD设备通过单 个驱动电路提供栅极-导通电压和LED驱动电压，从而减少了驱动电路的数 量和成本。
进一步地，本发明通过去除在模拟电压产生器中所使用的PWM电路减 小了成本并且简化了驱动电路的配置。
进一步地，LCD设备的老化测试装置包括在HVS电源板中的高LED驱 动电压产生器，并且当LCD设备的背光单元是LED时，可以容易地执行老 化测试。进一步地，即使LCD设备的背光单元的光源是灯，通过选择性地 运行HVI电源板可以用相同的老化测试装置来执行LCD设备。
尽管结合当前被认为是实际的示例实施例描述了本发明，应当理解本发 明并不限于所公开的实施例，相反，意图包括在所附权利要求的精神和范围 之内的各种修改和等同布置。
权利要求
1.一种包括栅极-导通电压/发光二极管驱动电压产生器的直流-直流DC-DC转换器，包括电感器，通过脉宽调制电压和第一输入电压来提升第一输入电压；第一二极管和电容器，整流在电感器中所提升的电压以提供整流电压；第一输出端子，输出来自第一二极管和电容器的整流电压以提供发光二极管驱动电压给发光二极管；以及第二输出端子，从第一输出端子分离出来以提供整流电压给栅极驱动电路。
2. 如权利要求1的DC-DC转换器，进一步包括栅极-截止电压产生器， 产生栅极-截止电压以提供栅极-截止电压给栅极驱动电路。
3. 如权利要求2的DC-DC转换器，进一步包括稳压电路，使提供给第 一输出端子和第二输出端子的电压电平保持恒定。
4. 如权利要求3的DC-DC转换器，其中，稳压电路进一步包括 脉宽调制电路，产生脉宽调制电压；第二二极管，连接在脉宽调制电路和第一二极管之间，并且当提供给第 一输出端子和第二输出端子的电压高于参考电压时被导通以阻止提供给第 一输出端子和第二输出端子的电压；以及第一晶体管，连接在脉宽调制电路和电感器之间以提供脉宽调制电压给 第一二极管。
5. 如权利要求4的DC-DC转换器，其中，第二输出端子进一步包括降 低整流电压的压降部分。
6. 如权利要求4的DC-DC转换器，其中，脉宽调制电路接收调整发光 二极管亮度的减亮信号。
7. 如权利要求6的DC-DC转换器，其中，栅极-截止电压产生器包括 充电泵，给第二输入电压充电；二极管部分，输出关于在充电泵中所充电压的反相电压。
8. 如权利要求7的DC-DC转换器，其中，通过第一晶体管的输出端子 提供第二输入电压。
9. 如权利要求8的DC-DC转换器，其中，第二输入电压是在基本电平和高电平之间摆动的方波。
10. 如权利要求1的DC-DC转换器，进一步包括模拟电压产生器，通 过降低第 一 电压来产生模拟电压。
11. 如权利要求10的DC-DC转换器，其中，模拟电压产生器包括 降压电阻器，降低第一输入电压以提供所降低的电压；和 晶体管，输出所降低的电压。
12. —种液晶显示设备，包括 液晶显示面板，显示图像；栅极驱动电路和数据驱动电路，驱动液晶显示面板；定时控制器，提供像素数据信号给数据驱动电路，并且提供控制信号给 才册极驱动电i 各和数据驱动电路；公共电压/y电压产生器，产生提供给数据驱动电路的y电压和提供给液晶 显示面板的公共电压；发光二极管，提供光给液晶显示面板；以及DC-DC转换器，包括栅极-导通电压/发光二极管驱动电压产生器，同 时产生分别提供给发光二极管和栅极驱动电路的发光二极管驱动电压和栅 极-导通电压；栅极-截止电压产生器，产生提供给栅极驱动电路的栅极-截止 电压；以及模拟电压产生器，产生提供给公共电压/V电压产生器的模拟电压。
13. 如权利要求12的液晶显示设备，其中，栅极-导通电压/发光二极管 驱动电压产生器包括电感器，通过脉宽调制电压和第一输入电压来提升脉宽调制电压； 第一二极管和电容器，整流在电感器中所提升的电压以提供整流电压； 第 一输出端子，输出来自第一二极管和电容器的整流电压以提供发光二极管驱动电压给发光二极管；和第二输出端子，从第 一输出端子分离出来以提供作为栅极-导通电压的整流电压给栅极驱动电路。
14. 如权利要求13的液晶显示设备，其中，栅极-导通电压/发光二极管 驱动电压产生器进一步包括稳压电路，保持提供给第 一输出端子和第二输出 端子的电压电平恒定。
15. 如权利要求14的液晶显示设备，其中，稳压电路进一步包括脉宽调制电路，产生控制提供给第 一 输出端子和第二输出端子的电压的 电流的信号；第二二极管，连接在脉宽调制电路和第一二极管之间，并且当提供给第 一输出端子和第二输出端子的电压高于参考电压时被导通以阻止提供给第一输出端子和第二输出端子的电压；以及第一晶体管，连接在脉宽调制电路和电感器之间以提供脉宽调制电压给 第一二极管。
16. 如权利要求15的液晶显示设备，其中，第二输出端子进一步包括 降低整流电压的压降部分。
17. 如权利要求15的液晶显示设备，其中，脉宽调制电路进一步包括 从发光二极管接收反馈电压的端子，以及控制分别提供给第 一输出端子和第 二输出端子的发光二极管驱动电压和栅极-导通电压的电平。
18. 如权利要求17的液晶显示设备，其中，脉宽调制电路接收控制发 光二极管的亮度的减亮信号。
19. 如权利要求15的液晶显示设备，其中，栅极-截止电压产生器包括 充电泵，给第二输入电压充电；以及二极管部分，输出关于在充电泵中所充电压的反相电压， 其中，第二输入电压通过第一晶体管的输出端子来提供。
20. 如权利要求12的液晶显示设备，其中，模拟电压产生器包括 降压电阻器，降低第一输入电压；以及晶体管，输出由降压电阻器所降低的电压。
21. —种液晶显示设备的老化测试装置，该老化测试装置包括 低压差分信号接口，从外部电路接收图像数据信号、控制信号和驱动信号；高电压耐受电源板，包括高耐受驱动电压产生器，通过从低压差分信号 接口所提供的控制信号和驱动信号产生高耐受驱动电压，和高发光二极管驱 动电压产生器，产生高发光二极管驱动电压；以及高逆变器驱动电压电源板，产生提供给液晶显示设备逆变器的高逆变器 驱动电压；其中，根据液晶显示器的背光单元选择性地驱动高发光二极管驱动电压 产生器或高逆变器驱动电压电源板。
22. 如权利要求21的老化测试装置，其中，高耐受驱动电压产生器产生高栅极-导通电压、高栅极-截止电压和高模拟驱动电压。
23. 如权利要求22的老化测试装置，其中高耐受驱动电压产生器包括: 第一脉宽调制电路，输出高栅极-导通电压和第一脉宽调制电压； 电感器，提升第一脉宽调制电压和输入电压；二极管和电容器，整流在电感器中所提升的电压并且产生高模拟驱动电 压；以及充电泵，充电从第一脉宽调制电路所提供的第一脉宽调制电压，并且产 生高栅极-截止电压。
24. 如权利要求21的老化测试装置，其中，高发光二极管驱动电压产 生器包括电感器，提升脉宽调制电压和输入电压；以及二极管和电容器，整流在电感器中所提升的电压以及输出高发光二极管 马区动电压。
25. 如权利要求24的老化测试装置，进一步包括提供脉宽调制电压的 脉宽调制电路，其中，脉宽调制电路进一步包括接收关闭信号的关闭端子， 关闭信号用于停止高发光二极管驱动电压的供电。
26. —种利用老化测试装置测试液晶显示设备的方法，所述老化测试装 置包括高电压耐受电源板和高逆变器驱动电压电源板，高电压耐受电源板包 括高耐受驱动电压产生器和高发光二极管驱动电压产生器，所述方法包括确定在液晶显示设备中所使用的背光单元的类型；当背光单元包括发光二极管时，选择性地运行高发光二极管驱动电压产 生器以提供高发光二极管驱动电压给液晶显示设备；以及当背光单元包括不是发光二极管的灯时，选择性地运行高逆变器驱动电 压电源板以提供高逆变器驱动电压给液晶显示设备的逆变器。
全文摘要
本发明提供一种直流-直流转换器、液晶显示设备、老化测试装置及方法。其中的栅极-导通电压/LED驱动电压产生器包括通过PWM电压和输入电压提升输入电压的电感器、整流所提升电压的二极管和电容器、输出整流电压以提供LED驱动电压给LED的第一输出端子、以及提供整流电压给栅极驱动电路的第二输出端子。进一步地，LCD设备的老化测试装置，包括在HVS电源板中的高LED驱动电压产生器、和HVI电源板，可以根据LCD的背光单元选择性地执行老化测试。进一步地，提供具有该栅极-导通电压/LED驱动电压产生器的DC-DC转换器、和包括DC-DC转换器的LCD。
文档编号H02M3/325GK101183831SQ20071018086
公开日2008年5月21日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者崔在镇, 郑锡铉, 金大燮 申请人:三星电子株式会社