CN103839505A - 一种液晶彩色显示控制电路及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于显示控制领域，提供一种液晶彩色显示控制电路及空调器。本发明省去了成本较高的专用的彩色液晶管理芯片，使用价格便宜的MCU控制单元来实现驱动液晶彩色显示，通过一个同步转换电路，MCU控制单元的公共输出端、段码控制输出端和颜色控制输出端同步输出，每个段码轮询彩色显示。由于段码轮询切换很快，用户看起来各个段码连续显示，具体实现时，所述同步转换电路可以为内置于通用MCU中的运算放大器或者模数转换器，通过软件方式得到同步时钟信号；也可以为外置于MCU控制单元的实体电路。无论采用何种方式，所述的MCU控制单元都是成熟产品，价格较低。

Description

一种液晶彩色显示控制电路及空调器

技术领域

本发明属于显示控制领域，尤其涉及一种液晶彩色显示控制电路及空调器。

背景技术

在各类家电的显示屏方案上，目前采用的液晶显示通常为黑白液晶显示方式，低成本的非点阵式彩色液晶是在此领域的发展趋势，但是现在非点阵式彩色液晶普遍采用模块方式，利用专用的彩色显示管理芯片，其连接方式如图1所示：MCU通过SPI等通讯接口和专用彩色液晶管理芯片通讯，彩色液晶管理芯片根据接收到MCU发出的显示指令，驱动液晶显示出相应字段，同时驱动背光源输出液晶显示字段的颜色。虽然效果不错，但是因为彩色液晶管理芯片为特殊定制，价格偏高，在一些低端产品中，只需要简单的非点阵式彩色液晶显示屏，这一类产品需要显示的段码数量少，需要显示的色彩也少，基本8种颜色就可以满足要求如果采用彩色液晶模块，如果采用专用的彩色液晶管理芯片，会增加产品成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种液晶彩色显示控制电路，旨在解决现有液晶彩色显示方案中需要成本较高的专用彩色液晶管理芯片、增加了生产成本的技术问题。

为了解决所述技术问题，本发明提供的液晶彩色显示控制电路，包括黑白液晶板、设于所述黑白液晶板底部的彩色背光源以及驱动所述黑白液晶板和彩色背光源的MCU控制单元，所述彩色背光源至少包括一种颜色的彩色LED灯，所述每种颜色的彩色LED灯均通过同步驱动电路连接到所述MCU控制单元的颜色控制输出端，所述MCU控制单元的公共输出端和段码控制输出端对应连接到所述黑白液晶板的公共端和段码控制端，作为改进，所述液晶彩色显示控制电路还包括：与所述MCU控制单元的公共输出端相连的同步转换电路，用于转换所述MCU控制单元公共输出端的输出波形、得到同步时钟信号，控制所述MCU控制单元的段码控制输出端和颜色控制输出端同时刷新输出。

本发明还提供了一种包括上述液晶彩色显示控制电路的空调器。

本发明的有益效果是：本发明技术方案省去了成本较高的专用的彩色液晶管理芯片，使用价格便宜的MCU控制单元来实现驱动液晶彩色显示，通过一个同步转换电路，MCU控制单元的公共输出端、段码控制输出端和颜色控制输出端同步输出，每个段码轮询彩色显示。由于段码轮询切换很快，用户看起来各个段码连续显示，具体实现时，所述同步转换电路可以为内置于通用MCU中的运算放大器或者模数转换器，通过软件方式得到同步时钟信号；也可以为外置于MCU控制单元的实体电路。无论采用何种方式，所述的MCU控制单元都是成熟产品，价格较低。

附图说明

图1是现有的彩色液晶模块控制电路图；

图2是本发明实施例提供的液晶彩色显示控制电路的电路结构图；

图3是本发明实施例提供的液晶彩色显示控制电路的第二种电路结构图；

图4是液晶彩色显示原理示意图；

图5是黑白液晶板上每个段码的字段示意图；

图6是本发明实施例提供的彩色背光源中同步驱动电路的电路结构图；

图7是同步转换电路的第一种示例电路结构图；

图8是同步转换电路的第二种示例电路结构图；

图9是同步转换电路的第三种示例电路结构图；

图10是上述三种同步转换电路的同步信号转换时序图；

图11是本发明实施例提供的彩色背光时序的控制图；

图12是同步转换电路的另一种同步信号转换时序图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2示出了本发明实施例提供的液晶彩色显示控制电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参见图2：

本实施例提供的液晶彩色显示控制电路，包括黑白液晶板1、设于所述黑白液晶板1底部的彩色背光源2以及驱动所述黑白液晶板1和彩色背光源2的MCU控制单元3，所述彩色背光源2至少包括一种颜色的彩色LED灯21，所述每种颜色的彩色LED灯21均连接有同步驱动电路22，所述同步驱动电路22的输入端连接到所述MCU控制单元3的颜色控制输出端，所述MCU控制单元3的公共输出端和段码控制输出端对应连接到所述黑白液晶板1的公共端和段码控制端；

作为改进，所述液晶彩色显示控制电路还包括：与所述MCU控制单元3的公共输出端相连的同步转换电路4，用于转换所述MCU控制单元3公共输出端的输出波形、得到一个有效的同步时钟信号，控制所述MCU控制单元3的段码控制输出端和颜色控制输出端同时刷新输出。

在本发明实施例中，增加一个与MCU控制单元3的公共输出端COM相连的同步转换电路4，用于转换所述MCU控制单元3公共输出端COM的输出波形、得到一个有效的同步时钟信号CLK-IN（上升沿/下降沿），控制所述MCU控制单元3的段码控制输出端和颜色控制输出端同时刷新输出。

在具体实现时，同步转换电路4可以分为两大类：一类是外置于MCU控制单元3的电路，如图2所示；另一类是内置于所述MCU控制单元3中的，也与公共输出端COM相连，一般是由运算放大器或者模数转换器，通过软件方式得到同步时钟信号CLK-IN，如图3所示。

为了使得段码颜色显示均匀，参照图4，所述彩色背光源2还包括导光板23，所述导光板23的底部设有漫反射层24，所述彩色LED灯21位于所述导光板23一侧，彩色灯泡21发出的光线在导光板23中折射，在经过漫反射层24反射后，将各种颜色的光线充分混合、均匀地照射在黑白液晶屏上，混合光线从有效的字段中发射出来，最终形成用户能够看到的彩色内容。

本实施例提供的黑白液晶板1包括有公共端和段码控制端，假设有N个公共端，M个段码控制端，这里N、M为自然数，所述公共端的数量与黑白液晶板能够显示的段码位数相同，每次一个公共端选通，M个段码控制端控制当前选通的段码显示出具体的内容，当段码显示有效的时候允许光线通过，此时如果彩色背光源2发出彩色光，那么黑白液晶板1上就可以显示出彩色的内容。

以图2为例，图中的黑白液晶板1中公共端8个，分别为COM0~COM7，段码控制端为7个，分别为SEGA~SEGG，因此，黑白液晶板1可以显示出8位段码，每个段码有7个字段，如图5所示。图5提供了黑白液晶板1上每个段码的字段示意图，每个段码分别通过公共端COM0~COM7对应选通，每个段码的7个字段分别为A~F，当与所述字段对应连接的段码控制端SEGA~SEGG加载有有效电压时，该字段有效显示，此时可以通过光线；若此时彩色背光源2发光，则所述字段还会显示出对应的颜色，通过控制显示出不同的字段，即可显示出对应的彩色数字。当然所述每个段码还可以有更多或更少的字段，比如还可以增加表示小数点的字段，这样可以显示出带小数点的彩色数字，显然本发明实施例的保护范围不限定段码的个数以及每个段码所包含的字段的个数。

本实施例中，所述彩色背光源2至少包括一种颜色的彩色LED灯21，该彩色灯泡可以是各种颜色的LED灯。每一个COM公共端对应一种颜色的背光，背光的颜色是按照真彩色（RGB）的原理合成。MCU控制单元3的性能决定了可显示的背光颜色的数量，以3种颜色的LED灯为例，最少的可以显示8种颜色（RGB 1:1∶1=2³=8），性能好的可以是32768种（RGB 5:5:5=2¹⁵=32768）和16777216种（RGB 8:8:8=2²⁴=16777216），甚至是更多的色彩。即，假设有X种颜色的彩色灯泡，那么根据控制每个彩色LED灯发光或者熄灭，最少也有2^X种颜色组合，黑白液晶板上的段码就可以有2^X种颜色显示的选择。为了减少成本，通常段码能够显示出8种颜色已经足够，即需要三种颜色的彩色灯泡，假设分别为红灯、绿灯和蓝灯，相应的MCU控制单元3的颜色控制输出端就为“LED-RED-OUT”、“LED-GREEN-OUT”和“LED-BLUE-OUT”,在每种颜色的灯泡的发光强度确定的条件下，彩色背光源输出的8种颜色输出组合也就确定下来，比如可以分别为白、红、绿、蓝、黄、粉红、黑、蔚蓝。

从上述描述可看出，所述控制单元3除了具有黑白液晶板1需要的公共输出端COM和段码控制输出端SEG，还需要1个同步时钟输入引脚CLK_IN和3个输出引脚（LED-RED-OUT、LED-GREEN-OUT和LED-BLUE-OUT）用于控制彩色背光源2。

在具体实现时，彩色背光源2中的同步驱动电路22的结构可以如图6所示：与每种颜色的彩色LED灯21（这里为红灯、绿灯和蓝灯）相对应的同步驱动电路22，分别包括分压电阻R1、R2、R3和NPN型三极管，NPN型三极管的基极分别接所述MCU控制单元3的颜色控制输出端LED-RED-OUT、LED-GREEN-OUT和LED-BLUE-OUT，三极管的集电极分别通过红色LED、绿色LED、蓝色LED和分压电阻R1、R2、R3接工作电压VCC，NPN型三极管T的发射极都接地。调整分压电阻Ry（这里为R1、R2和R3）的大小可以调整相应彩色LED灯的光线强度，而彩色LED灯的导通时间则由LED-RED-OUT、LED-GREEN-OUT和LED-BLUE-OUT来控制。

在本发明提供的液晶彩色显示控制电路中，主要是利用MCU控制单元的公共输出端COM的输出特性：MCU控制单元的N个公共输出端COM轮流有效，顺序是T0→T1→T2→…→Tn-1→T0，并且有效时间T都是相同的。所以，知道有效时间T和其中一个COM的起止时间，就可以推断出下一个COM的起止时间。例如，知道COM1的有效开始时间，那么T秒后，COM2开始有效，然后T秒后，COM3开始有效；或者知道了COM0的有效结束时间，那么T秒后，COM1有效结束，然后T秒后，COM2有效结束。所有的COM的有效时刻都可以推算出来。

下面通过几个具体的用于转换MCU控制单元3公共输出端COM的输出波形的同步转换电路4，对本发明提供的液晶彩色显示控制电路的工作原理进行简要说明。

图7是同步转换电路22的第一种示例电路结构图，包括比较器A和B，所述比较器A的正相输入端连接第一比较电压，所述比较器B的反相输入端连接第二比较电压，所述比较器A的反相输入端和比较器B的正相输入端连接到所述MCU控制单元3的公共输出端COM，所述两个比较器A、B的输出端共接后输出同步时钟信号到所述MCU控制单元3的同步时钟输入端CLK-IN，同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

图8是同步转换电路22的第二种示例电路结构图，包括比较器A，所述比较器A的正相输入端连接第一比较电压，反相输入端连接到所述MCU控制单元3的公共输出端COM，所述比较器A的输出端输出同步时钟信号到所述MCU控制单元3的同步时钟输入端CLK-IN，比较器A的输出端同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

图9是同步转换电路22的第三种示例电路结构图，包括比较器A，所述比较器A的反相输入端连接第二比较电压，正相输入端连接到所述MCU控制单元3的公共输出端COM，所述比较器A的输出端输出同步时钟信号到所述MCU控制单元3的同步时钟输入端CLK-IN，比较器A的输出端同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

参照图7-图9，虽然组成同步转换电路22的元器件各不相同，输入的比较电压也不同，但是作用都是通过转换MCU控制单元3的公共输出端COM的输出波形，得到一个有效的同步时钟信号CLK_IN（上升沿/下降沿），如图10所示。具体而言，上述图7-图9提供的同步转换电路22，对MCU控制单元3的公共输出端COM7的转换结果如下表一所示：

表一

CLK IN的有效时间	开始	中间	结束
				图7	下降沿	/	上升沿
图8	下降沿	上升沿	/
				图9	/	下降沿	上升沿

对MCU控制单元来说，同步时钟信号无论是选择上升沿或者下降沿都是可以的，关键是CLK_IN在T7中的有效时刻以及反推T0---T7的整个显示时序的方法。对MCU控制单元来说，同步时钟信号CLK_IN在T7的时序有3种：开始、中间、结束。如下表二所示：

表二

以图7所示的同步转换电路22为例，当背光源中包括3个背光灯，分别是：红色LED/绿色LED/蓝色LED时，采用上述方法能够推算出背光的刷新时序。其能够显示的色彩如下表三：

表三

有效公共端	显示段码图案	红色背光灯	绿色背光灯	蓝色背光灯	图案颜色
						COM0	“0”	ON	ON	ON	白色
COM1	“1”	OFF	OFF	OFF	黑色
						COM2	“2”	ON	OFF	OFF	红色
COM3	“3”	OFF	ON	OFF	绿色
						COM4	“4”	OFF	OFF	ON	蓝色
COM5	“5”	OFF	ON	ON	蔚蓝
						COM6	“6”	ON	OFF	ON	粉红
COM7	“7”	ON	ON	OFF	黄色

特别要注明的是，由于黑色为不透光，所以是不显示的。

当同时采用如图6所示的同步驱动电路时，3个输出引脚分别控制背光源中红色、绿色、蓝色3个LED灯的开关情况，背光色彩的变化如图11所示。同一时刻只有1个COM有效，8个COM轮流有效。当某一个COM有效的时候相应的液晶段码显示由SEG决定。例如COM1有效，SEGB=1，SEGC=1,其他的SEG都为0，液晶显示数字“1”。而液晶的颜色由背光源中的彩色LED灯来决定，相应的LED-RED-OUT、LED-GREEN-OUT、LED-BLUE-OUT决定相应的LED是否点亮，例如：当COM2有效的时候，LED-RED-OUT=1，显示一个红色的“2”；当COM3有效的时候，LED-GREEN-OUT=1，显示一个绿色的“3”；同理，当COM5有效的时候，LED-GREEN-OUT=1且LED-BLUE-OUT=1，则绿色LED灯和蓝色LED灯同时点亮，显示蔚蓝的“5”。

由于人眼睛的视觉有停留效果，所以看到的不是单独的0（白）、1（黑）等的图像，而是如图9最后的一张图：0（白）1（黑）2（红）3（绿）4（蓝）5（蔚蓝）6（粉红）7（黄）的同时显示。

另外，需要特别说明的是：相同的硬件电路，通过调整背光灯的导通时间，可以实现不同的色彩显示。例如同样是粉红色的显示，但是调整背光灯的导通时间，将红色LED灯和蓝色LED灯的导通时间改成不同比例，则会呈现出若干种不同的粉红色。

另一方面，不同的显示方式所对应的有效/无效的电压也会有所不同，图12就是同步转换电路的另一种同步信号转换时序图，即MCU控制单元公共输出端COM的另一种输出波形。对同一种波形，比较电压不是唯一的；针对不同的COM的输出波形，设计者可以适当调整比较电压。本发明包括但不限于附图中出现的几种比较电压对黑白液晶板的驱动形式，只要MCU控制单元的公共输出端COM和颜色控制输出端能够输出有效电压和无效电压，使得黑白液晶板能够显示相应内容即可。另外，作为另一种实施例，本实施例提供了一种空调器，该空调器包括所述的液晶彩色显示控制电路，在空调器的显示界面上可以显示出多种颜色的内容，与现有的采用专用的彩色液晶管理芯片的空调器相比，降低了空调器的生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液晶彩色显示控制电路，包括黑白液晶板（1）、设于所述黑白液晶板（1）底部的彩色背光源（2）以及驱动所述黑白液晶板（1）和彩色背光源（2）的MCU控制单元（3），所述彩色背光源（2）至少包括一种颜色的彩色LED灯（21），所述每种颜色的彩色LED灯（21）均通过同步驱动电路（22）连接到所述MCU控制单元（3）的颜色控制输出端，所述MCU控制单元（3）的公共输出端和段码控制输出端对应连接到所述黑白液晶板（1）的公共端和段码控制端，其特征在于，所述液晶彩色显示控制电路还包括：与所述MCU控制单元（3）的公共输出端相连的同步转换电路（4），用于转换所述MCU控制单元（3）公共输出端的输出波形、得到同步时钟信号，控制所述MCU控制单元（3）的段码控制输出端和颜色控制输出端同时刷新输出。

2.如权利要求1所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述同步转换电路（4）包括两个比较器（A、B），所述比较器A的正相输入端连接第一比较电压，所述比较器B的反相输入端连接第二比较电压，所述比较器A的反相输入端和比较器B的正相输入端连接到所述MCU控制单元（3）的公共输出端，所述两个比较器（A、B）的输出端共接后输出同步时钟信号到所述MCU控制单元（3）的同步时钟输入端，同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

3.如权利要求1所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述同步转换电路（4）包括比较器A，所述比较器A的正相输入端连接第一比较电压，反相输入端连接到所述MCU控制单元（3）的公共输出端，所述比较器A的输出端输出同步时钟信号到所述MCU控制单元（3）的同步时钟输入端，同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

4.如权利要求1所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述同步转换电路（4）包括比较器A，所述比较器A的反相输入端连接第二比较电压，正相输入端连接到所述MCU控制单元（3）的公共输出端，所述比较器A的输出端输出同步时钟信号到所述MCU控制单元（3）的同步时钟输入端，同时通过上拉电阻Rx连接到工作电压。

5.如权利要求1所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述同步转换电路（4）内置于所述MCU控制单元（3）中，包括运算放大器或者模数转换器。

6.如权利要求1所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述彩色LED灯（21）包括红色LED灯、绿色LED灯和蓝色LED灯。

7.如权利要求6所述的液晶彩色显示控制电路，其特征在于，所述与每种颜色的彩色LED灯（21）相对应的同步驱动电路（22）都包括分压电阻Ry和NPN型三极管，所述NPN型三极管的基极接所述MCU控制单元（3）的颜色控制输出端，所述NPN型三极管的集电极依次通过所述彩色LED灯（21）和分压电阻Ry接工作电压，所述NPN型三极管的发射极接地。

8.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1-7任一项所述的液晶彩色显示控制电路。

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