CN111640404A - 宽窄视角切换电路及其显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种宽窄视角切换电路，包括：电压偏置模块，接收基准方波电压，根据所述基准方波电压产生偏置电压；电压放大模块，与所述电压偏置模块连接，对所述偏置电压分别进行不同倍数的放大，产生第一公共电压和/或第二公共电压；切换模块，与所述电压放大模块连接，根据视角切换信号输出所述第一公共电压或第二公共电压，其中，所述视角切换信号为高电平时，输出所述第一公共电压；所述视角切换信号为低电平时，输出所述第二公共电压；所述第一公共电压小于所述第二公共电压。本申请的宽窄视角切换电路，将偏置电压进行不同倍数的放大，并通过切换模块选择输出的电压为第一公共电压或第二公共电压，省去了DCA模块，降低了成本，节约了PCBA面积。

Description

宽窄视角切换电路及其显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及宽窄视角切换电路及其显示装置。

背景技术

液晶显示装置(Liquid crystal display，LCD)具有画质好、体积小、重量轻、低驱动电压、低功耗、无辐射和制造成本相对较低的优点，在平板显示领域占主导地位。

随着人们对液晶显示装置防窥要求的提高，宽窄视角可切换液晶显示装置应运而生。目前，实现宽窄视角切换的技术主要有HVA(Hybird Viewing Angle，混合视角)切换技术和PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶薄膜)切换技术。

图1示出了现有技术的一种电子终端平面示意图；图2示出了现有技术的宽窄视角切换电路的结构图。参考图1和图2，该电子终端包括视角可切换的显示面板30，用于印刷驱动显示面板电路的印刷电路板PCBA20，以及用于控制电子终端运行的微控制模块MCU 110。印刷电路板PCBA20分别与显示面板30和微控制模块MCU 110电性连接，显示面板30可在宽视角和窄视角之间进行切换显示。

其中，印刷电路板PCBA20上包括数字模拟变换模块(Digital to AnalogConverter，DAC)120，第一电压跟随模块130，第二电压跟随模块140以及加法模块150等电路结构，用于对驱动显示面板的电压进行变换，使显示面板30可在宽视角和窄视角之间进行切换。

在该实施例中，微控制模块MCU 110根据运行环境或用户指令向DAC 120输出视角切换信号HVA，具体的，DAC 120通过I2C总线和MCU 110连接，其中，MCU包括时钟端SCL和数据端SDA，时钟端SCL用于发送时钟信号，数据端SDA用于发送视角切换信号HVA。I2C总线也包括时钟端SCL和数据端SDA，从而使得MCU 110通过I2C总线通道给DAC 120写入不同的指令，DAC 120根据不同指令输出不同电压。由于DAC 120生成的电压存在一定***偏置，因此通过第一电压跟随模块130和第二电压跟随模块140根据负输入电压VS-生成偏置补偿电压FB01和FB02，并通过加法模块150将FB01和FB02进行相加，从而得到显示面板30所需的驱动电压Vout。

在该实施例中，由于DAC 120占用了串行接口，较普通的元件成本略高，体积大，占用了较大的PCBA空间，且占用了串行接口，因此需要一种成本较低，体积较小的宽窄视角切换电路。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种宽窄视角切换电路，通过电压放大模块和切换模块获得不同大小的第一公共电压和第二公共电压，以及对第一公共电压或第二公共电压的输出，从而降低成本，减小体积。

根据本发明的一方面，提供一种宽窄视角切换电路，包括：电压偏置模块，接收基准方波电压，根据所述基准方波电压产生偏置电压；电压放大模块，与所述电压偏置模块连接，对所述偏置电压分别进行不同倍数的放大，产生第一公共电压和/或第二公共电压；切换模块，与所述电压放大模块连接，根据视角切换信号输出所述第一公共电压或第二公共电压；控制模块，与所述切换模块连接，产生所述视角切换信号，其中，所述视角切换信号为高电平时，输出所述第一公共电压；所述视角切换信号为低电平时，输出所述第二公共电压；所述第一公共电压小于所述第二公共电压。

优选地，所述电压放大模块与所述切换模块串联连接，所述电压放大模块包括并联连接的第一电压放大模块和第二电压放大模块，所述第一电压放大模块用于产生第一公共电压，所述第二电压放大模块用于产生第二公共电压。

优选地，所述切换模块包括两个输入端和一个输出端，所述切换模块的输入端分别与所述第一电压放大模块和第二电压放大模块的输出端连接。

优选地，所述电压偏置模块包括运算放大器和多个电阻，所述运算放大器的正向输入端通过电阻接地，反向输入端通过电阻接收基准方波电压，所述运算放大器的反向输入端与输出端之间通过电阻连接，以及与反向输入端通过电阻与参考电压连接。

优选地，其中，所述电压放大模块包括运算放大器和多个电阻，所述运算放大器的正向输入端通过电阻接地，反向输入端通过电阻与所述电压偏置模块的输出端连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端之间通过电阻连接。

优选地，所述电压放大模块与所述切换模块并联连接。

优选地，所述切换模块包括一个输入端和两个输出端，所述切换模块的输入端与所述电压放大模块的输入端连接，所述切换模块的输出端分别与所述电压放大模块的输出端连接。

优选地，所述切换模块的输出端分别通过不同阻值的电阻与所述电压放大模块的输出端连接。

优选地，所述基准方波电压由微控制模块或时序控制器产生。

根据本发明的另一方面，提供一种显示装置，包括前述所述的宽窄视角切换电路。

在本申请的宽窄视角切换电路中，使用微控制模块MCU产生基准方波，通过两个电压放大模块将偏置电压进行分别放大，得到第一公共电压和第二公共电压，切换模块根据视角切换信号选择输出第一公共电压或第二公共电压，相比于现有技术，不仅结构简单，而且省去了数字模拟变换电路，因此降低了产品成本，节省了PCBA的面积。

在优选地实施例中，切换模块根据视角切换信号选择不同阻值的电阻，使电压放大模块进行不同倍数的放大，得到第一公共电压或第二公共电压。由于减少了一个电压放大模块，因此进一步降低了产品成本，节省了PCBA的面积。

在优选地实施例中，基准方波还可以由时序控制器TCON产生，因此可以进一步省去微控制模块MCU及微控制模块MCU的周边电路。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了现有技术的一种电子终端平面示意图；

图2示出了现有技术的宽窄视角切换电路的结构图；

图3示出了本发明实施例的宽窄视角切换电路的结构图；

图4a至图4f示出了本发明实施例的宽窄视角切换电路的简化电路图和电压测试图；

图5a示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的结构图；

图5b示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的电路图；

图5c示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图；

图6a示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的结构图；

图6b示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的电路图；

图6c示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

第一实施例

图3示出了本发明实施例的宽窄视角切换电路的结构图。

参考图3，本发明实施例的宽窄视角切换电路200，包括微控制模块210，电压偏置模块220，电压放大模块230，切换模块240以及控制模块250。其中，电压偏置模块220与微控制模块210连接，用于接收微控制模块210产生的基准方波，以及对接收的方波进行偏置，得到偏置电压，偏置电压的中心电压为0。电压放大模块230与电压偏置模块220连接，用于将偏置电压进行放大以获得第一公共电压和/或第二公共电压，其中，第一公共电压例如为±2.5V，第二公共电压例如为±5V。切换模块240分别与电压放大模块230和控制模块250连接，用于接收控制模块250的视角切换信号HVA以及根据视角切换信号HVA输出相应的第一公共电压或第二公共电压作为显示面板的驱动电压Vout。

其中，当视角切换信号HVA为高电平H信号时，切换模块240输出的驱动电压Vout为宽视角电平状态，例如为第一公共电压±2.5V；当视角切换信号HVA为低电平L信号时，切换模块240输出的驱动电压Vout为窄视角电平状态，例如为第二公共电压±5V。

在该实施例中，电压放大模块230和切换模块240至少有两种不同连接方式可以实现输出不同的电压。例如第一种方式为电压放大模块230将偏置电压分别放大得到第一公共电压和第二公共电压两种电压，切换模块240根据视角切换信号HVA选择输出第一公共电压或第二公共电压的电压。例如第二种方式为利用视角切换信号HVA使切换模块240与不同阻值的电阻连接，电压放大模块230根据切换模块240连接的不同阻值的电阻进行不同倍数的电压放大，得到第一公共电压或第二公共电压。

图4a至图4f示出了本发明实施例的宽窄视角切换电路的简化电路图和电压测试图，简单示出电压放大模块230和切换模块240的两种不同连接方式原理。

参考图4a至图4c，图4a为一个单刀双掷的开关，包括输入端NC和输入端NO，输出端COM以及视角切换信号输入端IN，通过视角切换信号的高低电平控制输出端COM与输入端NC或NO连接。

图4b和图4c示出了当输入端NC的电压为±5V，输入端NO的电压为±2.5V，视角切换信号输入端IN的电压为0V或3.3V时，输出端COM的电压情况。根据图4b和图4c可知，当视角切换信号输入端IN的电压为0V时，输入端NC与输出端COM导通，输出端COM的电压为±5V；当视角切换信号输入端IN的电压为3.3V时，输入端NO与输出端COM导通，输出端COM的电压为±2.5V。

参考图4d至图4f，图4d为一个单刀双掷的开关，包括输出端NC和输出端NO，输入端COM以及视角切换信号输入端IN，通过视角切换信号的高低电平控制输入端COM与输出端NC或NO连接。

图4e和图4f示出了当输入端COM为±2.5V，视角切换信号输入端IN的电压为0V或3.3V时，输出端NC或NO的电压情况。根据图4e和图4f可知，当视角切换信号输入端IN的电压为0V时，输出端NC与输入端COM导通，输出端NC的电压为±2.5V，输出端NO的电压为0V；当视角切换信号输入端IN的电压为3.3V时，输出端NO与输入端COM导通，输出端NC的电压为0V，输出端NO的电压为±2.5V。

根据图4a至图4f所示的实施例，本申请的宽窄视角切换电路可以通过以上两种方法实现根据视角切换信号的不同输出不同电压的目的。

图5a示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的结构图；图5b示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的电路图；图5c示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图。本发明实施例一的宽窄视角切换电路例如根据图4a至图4c所示的简化电路图和电压测试图设计。

参考图5a，本发明实施例一的宽窄视角切换电路201中，电压放大模块230包括并联连接的第一电压放大模块231和第二电压放大模块232，分别用于将电压偏置模块220输出的偏置电压放大不同倍数，从而得到第一公共电压和第二公共电压。在该实施例中，例如第一电压放大模块231放大后的电压为第一公共电压，第二电压放大模块232放大后的电压为第二公共电压，切换模块240根据控制模块250的视角切换信号HVA控制输出的驱动电压Vout为第一公共电压或第二公共电压。在该实施例中，第一公共电压为±2.5V，第二公共电压为±5V。

参考图5b，在该实施例中，电压偏置模块220包括运算放大器OP1，电阻R1，R2，R3和R4。运算放大器OP1的正向输入端通过电阻R1接地，反向输入端与电阻R2的第一端相连，电阻R2的第二端与MCU 210的输出端连接以接收基准方波，电阻R4的两端分别与运算放大器OP1的反相输入端和输出端连接，电阻R3的第一端与运算放大器OP1的反相输入端连接，第二端与参考电压Verf连接，从而电压偏置模块220可以根据参考电压Verf对基准方波进行偏置，得到偏置电压。其中，运算放大器OP1还包括与VCC连接的正向供电端和接地的负向供电端。

在其他优选地实施例中，运算放大器OP1的反向输入端接收的基准方波也可以由时序控制器(timing controller，TCON)产生，进一步可以省去微控制模块MCU 210以及微控制模块MCU的周边电路，降低成本，节省PCBA面积。

第一电压放大模块231包括运算放大器OP2，电阻R5，R6和R7。其中，运算放大器OP2的正向输入端通过电阻R5接地，反向输入端通过电阻R6与电压偏置模块220的输出端相连以接收偏置后的电压，电阻R7的两端分别与运算放大器OP2的反相输入端和输出端连接，从而第一电压放大模块231将偏置电压进行放大获得第一公共电压，第一公共电压例如为±2.5V。其中，运算放大器OP2还包括与VCC连接的正向供电端和接地的负向供电端。

第二电压放大模块232包括运算放大器OP3，电阻R8，R9和R10。在实施例一中，第二电压放大模块232与第一电压放大模块231一样用于将偏置电压进行放大获得第二公共电压，第二公共电压例如为±5V。其中，第一电压放大模块231和第二电压放大模块232的放大倍数不同，这是由于分别与运算放大器的反相输入端和输出端连接的电阻R7和R10的阻值不同造成的。因此，可以通过改变电阻R7和R10的阻值来改变第一电压放大模块231和第二电压放大模块232的放大倍数。其中，运算放大器OP3还包括与VCC连接的正向供电端和接地的负向供电端。

切换模块240是一个单刀双掷(Single Pole Double Throw，SPDT)的开关，开关S1与第一电压放大模块231的输出端连接，开关S2与第二电压放大模块232的输出端连接。切换模块240根据控制模块250输出的视角切换信号HVA的高低电平选择开关S1导通或开关S2导通。例如，当视角切换信号HVA为高电平时，开关S1导通，切换模块240输出第一电压放大模块231放大后的第一公共电压；当视角切换信号HVA为低电平时，开关S2导通，切换模块240输出第二电压放大模块232放大后的第二公共电压。

控制模块250包括电阻R11和开关S3。开关S3与电压源和切换模块240的视角切换信号输入端连接，电阻R11一端接地，另一端与切换模块240的视角切换信号输入端连接。在该实施例中，与开关S3连接的电压源例如为3.3V的电压源，当开关S3闭合时，切换模块240的视角切换信号输入端与电压源连接，接收到3.3V的高电平的视角切换信号HVA，当开关S3打开时，切换模块240的视角切换信号输入端通过电阻R11接地，接收到0V的低电平的视角切换信号HVA。

图5c示出了本发明实施例一的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图，在该实施例中，通过示波器读取宽窄视角切换电路201中MCU210输出端(图5b中A点)，电压偏置模块220的输出端(图5b中B点)以及切换模块240的输出端(图5b中C点)三个节点的电压波形图和数值。从图5b和图5c中可以知道，基准方波的电压为0～3.3V，偏置后为±1.65V，由于开关S1导通，输出时为第一公共电压±2.5V。

第二实施例

图6a示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的结构图；图6b示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的电路图；图6c示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图。本发明实施例一的宽窄视角切换电路例如根据图4d至图4f所示的简化电路图和电压测试图设计。与实施例一相比，实施例二的宽窄视角切换电路只有一个电压放大模块，电路结构更简单，占用的PCBA面积更小，成本更低。

参考图6a，本发明实施例二的宽窄视角切换电路202中，第一电压放大模块231与切换模块240并联连接，通过切换模块240连接不同阻值的电阻从而将电压偏置模块220输出的偏置电压放大不同倍数获得第一公共电压或第二公共电压。在该实施例中，例如切换模块240第一输出端导通时输出的电压为第一公共电压，第二输出端导通时输出的电压为第二公共电压，切换模块240根据控制模块250的视角切换信号HVA控制第一输出端导通或第二输出端导通。

参考图6b，在该实施例中，电压偏置模块220包括运算放大器OP4，电阻R12，R13，R14和R15。运算放大器OP4的正向输入端通过电阻R12接地，反向输入端与电阻R13的第一端相连，电阻R13的第二端与MCU 210的输出端连接以接收基准方波，电阻R15的两端分别与运算放大器OP4的反相输入端和输出端连接，电阻R14的第一端与运算放大器OP4的反相输入端连接，第二端与参考电压Verf连接，从而电压偏置模块220可以根据参考电压Verf对基准方波进行偏置，获得偏置电压。其中，运算放大器OP4还包括与VCC连接的正向供电端和接地的负向供电端。

在其他优选地实施例中，运算放大器OP4的反向输入端接收的基准方波也可以由时序控制器(timing controller，TCON)产生，进一步可以省去微控制模块MCU 210以及微控制模块MCU的周边电路，降低成本，节省PCBA面积。

第一电压放大模块231包括运算放大器OP5，电阻R16和R17。其中，运算放大器OP5的正向输入端通过电阻R16接地，反向输入端通过电阻R17与电压偏置模块220的输出端相连以接收偏置电压。其中，运算放大器OP5还包括与VCC连接的正向供电端和接地的负向供电端。

切换模块240包括一个单刀双掷(Single Pole Double Throw，SPDT)的开关和电阻R18，R19，电阻R18的一端通过开关S4与运算放大器OP5的反向输入端连接，另一端与运算放大器OP5的输出端连接，用于获得第一公共电压，电阻R19的一端通过开关S5与运算放大器OP5的反向输入端连接，另一端与运算放大器OP5的输出端连接，用于获得第二公共电压，电阻R18与R19的阻值不同，例如R19的阻值为R18的两倍。切换模块240根据控制模块250输出的视角切换信号HVA的高低电平选择开关S4导通或开关S5导通。例如，当视角切换信号HVA为高电平时，开关S4导通，第一电压放大模块231输出的电压为第一公共电压；当视角切换信号HVA为低电平时，开关S5导通，第一电压放大模块231输出的电压为第二公共电压。在该实施例中，切换模块240通过改变连接在运算放大器OP5的反相输入端和输出端之间的电阻的阻值来改变输出的电压。

控制模块250包括电压源，电阻R20和开关S6。开关S6与电压源和切换模块240的视角切换信号输入端连接，电阻R20一端接地，另一端与切换模块240的视角切换信号输入端连接。在该实施例中，与开关S6连接的电压源例如为3.3V的电压源，当开关S6闭合时，切换模块240的视角切换信号输入端与电压源连接，接收到3.3V的高电平的视角切换信号HVA，当开关S6打开时，切换模块240的视角切换信号输入端通过电阻R20接地，接收到0V的低电平的视角切换信号HVA。

图6c示出了本发明实施例二的宽窄视角切换电路的电路图的节点电压图，在该实施例中，通过示波器读取宽窄视角切换电路202中MCU210输出端(图6b中A点)，电压偏置模块220的输出端(图6b中B点)以及切换模块240的输出端(图6b中C点)三个节点的电压波形图和数值。从图6b和图6c中可以知道，基准方波的电压为0～3.3V，偏置后为±1.65V，由于开关S4导通，输出时为第一公共电压±2.5V。

本申请还提供一种显示装置，包括上述的宽窄视角切换电路。

在本申请的宽窄视角切换电路中，使用微控制模块MCU产生基准方波，通过两个电压放大模块将偏置电压进行分别放大，得到第一公共电压和第二公共电压，切换模块根据视角切换信号选择需要输出的电压为第一公共电压或第二公共电压，相比于现有技术，不仅结构简单，而且省去了DAC，因此降低了产品成本，节省了PCBA的面积。

在优选地实施例中，切换模块根据视角切换信号选择不同阻值的电阻，使电压放大模块进行不同倍数的放大，从而获得第一公共电压或第二公共电压。由于减少了一个电压放大模块，因此进一步降低了产品成本，节省了PCBA的面积。

在优选地实施例中，基准方波还可以由时序控制器TCON产生，因此可以进一步省去微控制模块MCU及微控制模块MCU的周边电路。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种宽窄视角切换电路，包括：

电压偏置模块，接收基准方波电压，根据所述基准方波电压产生偏置电压；

电压放大模块，与所述电压偏置模块连接，对所述偏置电压分别进行不同倍数的放大，产生第一公共电压和/或第二公共电压；

切换模块，与所述电压放大模块连接，根据视角切换信号输出所述第一公共电压或第二公共电压；

控制模块，与所述切换模块连接，产生所述视角切换信号，

其中，所述视角切换信号为高电平时，输出所述第一公共电压；

所述视角切换信号为低电平时，输出所述第二公共电压；

所述第一公共电压小于所述第二公共电压。

2.根据权利要求1所述的宽窄视角切换电路，其中，所述电压放大模块与所述切换模块串联连接，所述电压放大模块包括并联连接的第一电压放大模块和第二电压放大模块，所述第一电压放大模块用于产生第一公共电压，所述第二电压放大模块用于产生第二公共电压。

3.根据权利要求2所述的宽窄视角切换电路，其中，所述切换模块包括两个输入端和一个输出端，所述切换模块的输入端分别与所述第一电压放大模块和第二电压放大模块的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的宽窄视角切换电路，其中，所述电压偏置模块包括运算放大器和多个电阻，所述运算放大器的正向输入端通过电阻接地，反向输入端通过电阻接收基准方波电压，所述运算放大器的反向输入端与输出端之间通过电阻连接，以及与反向输入端通过电阻与参考电压连接。

5.根据权利要求1所述的宽窄视角切换电路，其中，所述电压放大模块包括运算放大器和多个电阻，所述运算放大器的正向输入端通过电阻接地，反向输入端通过电阻与所述电压偏置模块的输出端连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端之间通过电阻连接。

6.根据权利要求1所述的宽窄视角切换电路，其中，所述电压放大模块与所述切换模块并联连接。

7.根据权利要求6所述的宽窄视角切换电路，其中，所述切换模块包括一个输入端和两个输出端，所述切换模块的输入端与所述电压放大模块的输入端连接，所述切换模块的输出端分别与所述电压放大模块的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的宽窄视角切换电路，其中，所述切换模块的输出端分别通过不同阻值的电阻与所述电压放大模块的输出端连接。

9.根据权利要求1所述的宽窄视角切换电路，其中，所述基准方波电压由微控制模块或时序控制器产生。

10.一种显示装置，包括如权利要求1-9中任一项所述的宽窄视角切换电路。

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