显示设备和包括该显示设备的无线充电系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了通过显示面板无线充电的显示设备，以及包括该显示设备的无线充电系统。该显示设备包括：显示面板，其包括至少一个电极；面板驱动单元，其驱动所述显示面板；电力存储单元，其从外部设备接收电力并且存储所接收的电力；以及切换单元，其切换连接以便将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元和所述电力存储单元之一。
【专利说明】显示设备和包括该显示设备的无线充电系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年2月15日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0016591号的优先权，其公开通过引用整体合并于此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及通过显示面板无线充电的显示设备和包括该显示设备的无线充电系统。
【背景技术】
[0004]随着个人携带的电子设备的类型变得多样化以及随着便携式设备的性能一直演进，为给这样的电子设备供应电力的电池充电正在成为日常工作。存在一种无线充电技术，作为在给电子设备充电方面提供便利的技术。
【发明内容】
[0005]提供了通过显示面板进行无线充电的显示设备，以及包括该显示设备的无线充电系统。
[0006]另外的方面将在下面的描述中部分地被阐述，并且将从描述中部分地变得清楚，或者可以通过实践所呈现的实施例而习得。
[0007]根据本发明的一个方面，显示设备包括:显示面板，其包括至少一个电极；面板驱动单元，其驱动所述显示面板；电力存储单元，其从外部设备接收电力并且存储所接收的电力；以及切换单元，其切换连接以便将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元和所述电力存储单元之一。
[0008]所述至少一个电极被布置为所述显示面板的电极当中的最外面的电极。
[0009]所述至少一个电极可以包括第一电极和与第一电极间隔开的第二电极。
[0010]所述至少一个电极可以是将公共电压施加到所述显示面板的公共电极。
[0011]所述面板驱动单元可以包括将公共电压施加到公共电极的电压产生单元。
[0012]当所述显示面板是触摸屏时，所述至少一个电极可以是感测触摸的触摸电极。
[0013]所述面板驱动单元可以感测所述触摸电极的电压改变。
[0014]当所述至少一个电极被连接至所述电力存储单元时，所述电力存储单元可以通过电场耦合方法从外部设备接收电力。
[0015]当从外部设备接收电力时，所述至少一个电极和外部设备的充电电极可以形成电容器。
[0016]所述显示设备还可以包括传感器，其感测在所述至少一个电极周围的电场中的改变，其中，当所述电场超过参考值时，所述切换单元将所述至少一个电极连接至所述电力存储单元。
[0017]所述显示设备还可以包括电池，其中当电池的电压值超过所述参考值时，所述切换单元可以将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元。
[0018]当在所述显示设备被设置到第一位置之后的预定时间内没有从外部设备供应电力时，所述切换单元可以将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元。
[0019]根据本发明的另一个方面，充电系统包括:显示设备；和充电设备，其将电力供应给所述显示设备。
[0020]所述充电设备可以包括充电电极，其与所述至少一个电极一起形成电容器。
[0021 ] 所述充电电极是薄膜类型的。
[0022]所述充电电极的横截面面积可以大于所述至少一个电极的横截面面积。
[0023]所述充电设备还可以包括第一补偿电路，其补偿由于通过所述电容器的电力供应(power supply)所引起的该电容器的电阻。
[0024]第一补偿电路可以包括电感器。
[0025]所述显示设备还可以包括第二补偿电路，其用于所述充电设备和所述显示设备的阻抗匹配。
[0026]第二补偿电路可以包括电感器和电容器中的至少一个。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]从下面结合附图的对实施例的描述中，这些和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，在附图中:
[0028]图1是示出根据本发明的实施例的无线充电系统的框图；
[0029]图2是示出根据本发明的实施例的图1的充电设备的框图；
[0030]图3是示出图1的显示设备的框图；
[0031]图4是示出图3的电力存储单元的框图；
[0032]图5A是根据本发明的实施例的显示面板的横截面图；
[0033]图5B是图5A的显示面板中的公共电极的平面图；
[0034]图5C是关于通过图5A的显示面板的电极来显示或充电的框图；
[0035]图是当图5A的显示面板耦合至充电设备时的视图；
[0036]图6A是根据本发明的实施例的触摸屏面板的横截面图；
[0037]图6B是示出图6A的触摸屏面板的触摸电极的平面图；
[0038]图6C是关于图6A的触摸屏面板的驱动或充电的框图；
[0039]图6D是当图6A的显示面板耦合至充电设备时的视图；
[0040]图7是当显示设备根据本发明的实施例被无线充电时充电设备和显示设备的等效电路。
【具体实施方式】
[0041]以下，将参考附图更加详细地描述本发明的实施例。在附图中，为了清楚地例示，层和区域的维度被夸大。在详细描述中相似的参考标号始终指代相似的元素。
[0042]图1是示出根据本发明的实施例的无线充电系统的框图。
[0043]参考图1，无线充电系统100包括充电设备200和从充电设备200接收电力以便给安装的电力存储设备(例如，电池)充电的显示设备300。例如，为了给显示设备300充电，通过允许充电设备200的充电电极接近显示设备300的电极，所述电极之间产生的电场可以被使用。为了通过这样的电场耦合方法或电容性耦合方法来执行充电，显示设备的显示面板中的电极可以被用作用于充电的电极。作为使用电池的电力来驱动的设备的、被应用在一个实施例的显示设备可以包括智能电话、笔记本计算机、数字广播终端、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器(PMP)、和导航系统。
[0044]图2是示出根据本发明的实施例的图1的充电设备200的框图。参考图2，充电设备200可以包括充电电极210、振荡器220、和第一控制单元230。
[0045]充电电极210是薄的，并且具有薄膜类型的一个较大的区域(section)。充电电极210可以比显示设备300的显示面板中的电极更大。如果充电设备200的充电电极210大于显示设备300的显示面板中的电极，则充电设备200的可充电部分可以被扩展。充电电极210可以布置在充电设备200的周边以便与显示设备300的显示面板耦合，并且绝缘膜可以被应用在充电电极210上。充电电极210可以包括诸如T1、Pt、Ru、Au、Ag、Mo、Al、W、或Cu的金属，和诸如铟锡氧化物(ITO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)，氧化锡(Sn02)，或In203的金属氧化物，以及诸如石墨和碳纳米管的碳结构。充电设备200中可以包括至少一个充电电极210。当存在多个充电电极210时，所述多个充电电极210并排地彼此间隔开以便并联连接至显示设备300。
[0046]振荡器220从外部适配器中的电池或者从充电设备200接收电压，以便产生AC电压并且将该AC电压施加在充电电极210。
[0047]第一控制单元230执行充电设备200的总体操作。例如，第一控制单元230执行对连接至充电设备200的显示设备300的电池充电的处理和控制，并且执行一系列处理步骤来无线地给显示设备300充电。
[0048]图3是示出图1的显示设备300的框图。参考图3，显示设备300可以包括显示面板310、面板驱动单元320、电力存储单元330、切换单元340、第二控制单元350、传感器360、和用户接口 370。
[0049]作为通用显示面板或者具有触摸功能的触摸屏面板而应用在显示设备300的显示面板310显示关于显示设备300的操作的各种信息。
[0050]面板驱动单元320驱动显示面板310以便执行显示功能，即，显示面板310的原始功能。面板驱动单元320可以将电压施加在显示面板310中的电极以便驱动显示面板310。例如，面板驱动单元320可以包括电压产生单元(未示出)以便将电压施加在显示面板310的公共电极或触摸电极。
[0051]电力存储单元330从外部设备接收电力并且对其进行存储，产生驱动显示设备300的负载380所需的电压，并且将所产生的电压施加在负载380。
[0052]切换单元340在第二控制单元350的控制下选择性地将显示面板310连接至面板驱动单元320或电力存储单元330。
[0053]此外，第二控制单元350执行显示设备300的总体操作。例如,第二控制单元350可以基于来自传感器360的感测结果，控制切换单元340以允许显示面板310连接至面板驱动单元320或电力存储单元330。传感器360可以是感测显示面板310的上侧的电场改变的电场传感器。
[0054]当显示面板310更临近充电设备200的充电电极210时(例如，当显示面板310被放置在充电电极210上以面向它时)，在充电电极210和显示面板310的最外面的电极之间出现电场。当检测到电场梯度或强度超过参考值时，传感器将所述检测结果应用在第二控制单元350。然后，第二控制单元350可以控制切换单元340以允许显示面板310连接至电力存储单元330。
[0055]或者，当显示面板310和充电电极210彼此远离预定距离以上时，充电电极210和显示面板310的最外面的电极之间的电场梯度或强度可能小于参考值。当检测到电场梯度或强度小于参考值时，传感器360将所述检测结果应用在第二控制单元350。然后，第二控制单元350可以控制切换单元340以允许显示面板310连接至面板驱动单元320。
[0056]此外，第二控制单元350可以从用户接口 370接收用户命令，然后可以控制切换单元340。例如，当通过用户接口 370设置了用于激活显示面板310的显示功能的显示模式时，第二控制单元350可以控制切换单元340以允许显示面板310连接至面板驱动单元320。或者，当通过用户接口 370设置了充电模式时，第二控制单元350可以控制切换单元340以允许显示面板310连接至电力存储单元330。
[0057]除此之外，在显示面板310临近充电设备200的同时，如果电池430的电压值超过参考值，则第二控制单元350可以控制切换单元340以允许显示面板310连接至面板驱动单元320。
[0058]图4是示出图3的电力存储单元330的框图。电力存储单元330可以包括整流单元410、充电单元420、电池430、和电源单元440。
[0059]整流单元410可以从接收自充电设备200的AC电压中产生DC电压，以便提供用于给电池430充电的电力。然后，充电单元420可以通过从整流单元410产生的DC电压给电池430充电，并且可以将该DC电压施加在电源单元440。
[0060]电源单元440可以通过使用存储在电池430中的DC电压或者由充电单元420提供的电压，来产生驱动显示设备300的负载380所需的电压，然后可以将所产生的电压施加在负载380，所述负载380诸如面板驱动单元320、第二控制单元350、和传感器360。
[0061]显示设备300中所使用的电池430可以是重复充电和放电的电池。当从整流单元410产生的DC电压被供应时，电池430充电，而当存储在电池430中的电力通过电源单元440被供应给负载380时，电池430放电。
[0062]此外，许多层堆叠在显示面板310中以便执行显示功能。当显示面板310连接至面板驱动单元320时，显示面板310中的层可以根据所施加的电压来执行原始的显示功能。另一方面，当显示面板310连接至电力存储单元330时，显示面板310的电极可以用作用于充电的电极。显示面板310的电极当中的最外面的电极可以用作用于充电的电极。
[0063]图5A是根据本发明的实施例的显示面板的横截面图。图5B是图5A的显示面板中的公共电极的平面图。图5C是关于通过图5A的显示面板的电极来显示或充电的框图。图是当图5A的显示面板耦合至充电设备时的视图。
[0064]如图5A中所示，显示面板500可以包括阵列基板510、液晶层520、和对向基板530。阵列基板510可以包括其上形成了源极线DL、栅极线GL、和像素电极PE的第一基板511以及布置在第一基板511下面的第一光学膜512。并且,对向基板530可以包括其上形成了公共电极531和滤色片532的第二基板533以及第二光学膜534。
[0065]公共电极531可以由覆盖整个第二基板533的一层形成，并且可以由用于通过对多个像素电极PE进行分组而获得的每个像素电极PE的一个电极形成，或者可以形成为用于每个像素电极PE的一个电极。此外，如图5B中所示，公共电极531可以形成为两个。当存在两个公共电极531a和531b时，充电效率高。
[0066]并且，如图5C中所示，面板驱动单元320a包括电压产生单元610、栅极驱动单元620、和源极驱动单元630。
[0067]电压产生单元610从电源单元440接收电力，然后产生驱动电压。驱动电压包括提供给栅极驱动单元620的各个栅极导通电压VSS和栅极截止电压VDD、提供给源极驱动单元630的参考电压VREF、和提供给公共电极531的公共电压。
[0068]当切换单元340将公共电极531连接至面板驱动单元320a的电压产生单元610时，栅极驱动单元620可以响应于从第二控制单元350提供的栅极控制信号，将栅极导通电压VSS和栅极截止电压VDD输出到栅极线GL。栅极控制信号可以包括垂直起始信号STV。源极驱动单元630可以基于参考电压VREF将数据信号输出到源极线DL。然后，电压产生单元610将公共电压输出到公共电极531。
[0069]通过在通过栅极信号选择的像素的像素电极PE和公共电极531之间施加每个数据信号和公共电压，形成了预定的电场。然后，因为透光率是根据通过电场来改变的液晶布置角度而调整，因此图像被显示。在这时，公共电极531可以充当用于显示的电极。
[0070]此外，当切换单元340将公共电极531连接至整流单元410时，因为滤光片532、第二基板533、和第二光学膜534布置在基于公共电极531的显不面板500的上侧，因此,公共电极531和充电设备200的充电电极210可以形成电容器。
[0071]例如，如图中所示，当显示面板500布置在充电设备200的第一充电电极212和第二充电电极214上时，所述第一充电电极212和第二充电电极214并联连接至显示面板500的第一公共电极531a和第二公共电极531b,从而形成两个电容器。根据电场稱合方法，电力通过两个电容器从充电设备200供应到显示设备300。因此，公共电极531可以充当用于充电的电极。
[0072]图6A是根据本发明的实施例的触摸屏面板的横截面图。图6B是示出图6A的触摸屏面板的触摸电极的平面图。图6C是关于图6A的触摸屏面板的驱动或充电的框图。图6D是当图6A的显示面板耦合至充电设备时的视图。
[0073]如图6A和图6B中所示，触摸屏面板600还可以包括显示面板500上的触摸面板540。触摸面板540包括第三基板541和触摸电极542。
[0074]触摸电极542包括为沿着第一方向(例如，行方向)的每个行线而形成的多个第一电极单元542a以及为沿着第二方向(例如，列方向)的每个列线而形成的多个第二电极单元542b。所述多个第二电极单元542b每隔一个地布置，并且不与第一电极单元542a重叠。至少两个第一电极单元542a被分组，然后彼此电连接，并且至少两个第二电极单元542b被分组，然后彼此电连接。然而，第一电极单元542a和第二电极单元542b并不与对方相互连接。
[0075]这样的电极单元542a和542b是由诸如铟锡氧化物透明的导电材料形成的，以便传送来自触摸面板540下面的显示面板(未示出)的光。
[0076]如图6C中所示,面板驱动单元320b包括用于驱动显示面板500的显示面板驱动单元710和用于驱动触摸面板540的触摸面板驱动单元720。切换单元340选择性地将触摸电极542连接至面板驱动单元320b的触摸面板驱动单元720或者电力存储单元330的整流单元410。因为触摸屏面板的最外面的电极是触摸电极542，因此触摸电极542可以充当用于充电的电极。在这种情况下，触摸屏面板中的公共电极531仅仅可以充当用于显示的电极。如果关于触摸屏面板进行进一步扩展，则公共电极531仅仅连接至显示面板驱动单元710的电压产生单元(未示出)，而不连接至切换单元340。
[0077]当切换单元340将触摸电极542连接至触摸面板驱动单元720时，触摸面板驱动单元720驱动触摸面板540。例如，触摸面板驱动单元720检测触摸面板540上的触摸位置，并且将触摸信息传递给显示面板驱动单元710。显示面板驱动单元710通过将所述触摸信息反映在显不面板500上,来驱动显不面板500。可以基于第一电极单兀542a和第二电极单元542b的电压改变来检测触摸位置。
[0078]此外，切换单元340可以将触摸电极542连接至整流单元410。由于触摸电极542包括第一电极单元542a和第二电极单元542b，因此切换单元340可以将第一电极单元542a和第二电极单元542b中的一个连接至整流单元410。例如，切换单元340可以将第一电极单元542a连接至整流单元410。并且，第一电极单元542a被分组成第一子电极542c和第二子电极542d。第一子电极542c和第二子电极542d彼此间隔开并且不彼此电连接。第一子电极542c和第二子电极542d中的每一个中的电极单元可以彼此电连接。因为第三电极541布置在基于触摸电极542的触摸面板540的上侧，因此触摸电极542和充电设备200的充电电极210可以形成电容器。
[0079]例如，如图6D中所示，当触摸屏面板600布置在充电设备200的充电电极210上时，第一充电电极212和第二充电电极214并联连接至触摸面板540的第一子电极542c和第二子电极542d，从而形成两个电容器。根据电场耦合方法，电力通过两个电容器从充电设备200供应给显示设备300。因此，触摸电极541可以充当用于充电的电极。
[0080]图7是当显示设备300根据本发明的实施例被无线充电时充电设备200和显示设备的电力存储单元330的等效电路。
[0081]等效电路的左侧对应于充电设备200，而等效电路的右侧对应于电力存储单元330。此外，当充电设备200向电力存储单元330供应电力时，在电力传输过程期间电容器Cml和Cm2之间出现电阻。因此，充电设备200可以包括用于补偿该电阻的第一补偿电路810。第一补偿电路810可以包括电感器LI并且可以串联连接至振荡器220。
[0082]此外，为了让充电设备200和电力存储单元330的阻抗相匹配，电力存储单元330可以额外地包括第二补偿电路320。第二补偿电路820可以包括电感器L2和电容器Cp。第二补偿电路820可以并联连接至电力存储单元330的负载电阻器RL。电感器L2的电感和电容器Cp的电容全部可以是可变的，并且第二补偿电路820可以包括电感器L2和电容器Cp中的仅仅一个。因此，电力存储单元330可以从充电设备200进行无线充电，而不管充电设备200的阻抗。
[0083]以上提及的显示面板500和600仅仅是为了方便描述的示例。上述原理可以应用在具有与以上提及的显示面板500和600不同的结构的显示面板。当进行额外的描述时，显示面板的最外面的电极可以用作用于充电的电极。
[0084]在这个实施例中，液晶显示面板作为显示面板被举例，但是本发明不限于此。显示面板可以应用在等离子体面板显示器(PDP)、有机发光二极管(OLED)、和发光显示器(FED)。
[0085]为了实施无线充电，除了现有的天线之外，用于充电的电极需要被嵌入电子设备中。然而，当用于充电的电极被嵌入电子设备中时，该电子设备的体积增大，并且在该电子设备中引起关于其它电极的寄生电容器。如上所述，因为显示设备的电极中的最外面的电极被用作用于充电的电极，因此不要求额外的用于充电的电极。
[0086]根据本发明的实施例，因为无线充电是使用显示面板的电极来执行的，因此不要求额外的用于充电的组件。
[0087]应当理解，这里描述的示范性实施例应该被理解为仅仅是描述性的意义，而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述应该被典型地理解为可以用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
【权利要求】
1.一种显示设备，包括: 显示面板，其包括至少一个电极； 面板驱动单元，其驱动所述显示面板； 电力存储单元，其从外部设备接收电力并且存储所接收的电力；以及 切换单元，其将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元和所述电力存储单元中的一个。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述至少一个电极被布置为所述显示面板的电极当中的最外面的电极。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述至少一个电极包括第一电极和与第一电极间隔开的第二电极。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述至少一个电极是将公共电压施加到所述显示面板的公共电极。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述面板驱动单元包括将公共电压施加到公共电极的电压产生单元。
6.如权利要求1所述的显示设备，其中，当所述显示面板是触摸屏时，所述至少一个电极是感测触摸的触摸 电极。
7.如权利要求6所述的显示设备，其中，所述面板驱动单元感测所述触摸电极的电压改变。
8.如权利要求1所述的显示设备，其中，当所述至少一个电极被连接至所述电力存储单元时，所述电力存储单元通过电场耦合方法从外部设备接收电力。
9.如权利要求8所述的显示设备，其中，当从外部设备接收电力时，所述至少一个电极和外部设备的充电电极形成电容器。
10.如权利要求1所述的显示设备，还包括传感器，其感测在所述至少一个电极周围的电场中的改变，其中，当所述电场超过参考值时，所述切换单元将所述至少一个电极连接至所述电力存储单元。
11.如权利要求10所述的显示设备，其中，所述显示设备还包括电池，其中，当电池的电压值超过所述参考值时，所述切换单元将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元。
12.如权利要求10所述的显示设备，其中，当在所述显示设备被设置到第一位置之后的预定时间内没有从外部设备供应电力时，所述切换单元将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元。
13.—种充电系统,包括: 显示设备，包括: 显示面板，其包括至少一个电极； 面板驱动单元，其驱动所述显示面板； 电力存储单元，其从外部设备接收电力并且存储所接收的电力；以及 切换单元，其将所述至少一个电极连接至所述面板驱动单元和所述电力存储单元中的一个；以及 充电设备，其将电力供应给所述显示设备。
14.如权利要求13所述的充电系统，其中，所述充电设备包括充电电极，其与所述至少一个电极一起形成电容器。
15.如权利要求14所述的充电系统，其中，所述充电电极是薄膜类型的。
16.如权利要求14所述的充电系统，其中，所述充电电极的横截面面积大于所述至少一个电极的横截面面积。
17.如权利要求14所述的充电系统，其中，所述充电设备还包括第一补偿电路，其补偿由于通过所述电容器的电力供应所引起的该电容器的电阻。
18.如权利要求17所述的充电系统，其中，第一补偿电路包括电感器。
19.如权利要求17所述的充电系统，其中，所述显示设备还包括第二补偿电路，其用于所述充电设备和所述显示设备的阻抗匹配。
20.如权利要求19所述的充电系统，其中，第二补偿电路包括电感器和电容器中的至少一个。
【文档编号】G09G3/20GK103997075SQ201410056356
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2013年2月15日
【发明者】郑明薰, 金桢佑, 尹*俊 申请人:三星电子株式会社