CN100511399C - 液晶显示器及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明的液晶显示器包括多条扫描线、多条数据线和在多条扫描线和多条数据线的每一交点上提供的像素。液晶显示器进一步包括由在连续的多条数据线和多条扫描线中的一条扫描线的每一交点上设置的像素组成的多个像素组，其中，通过顺序地输出信号的分时驱动，相同极性的信号输出至在多个像素组的每一像素组中所包括的所有数据线，相反极性信号输出至彼此相邻的多个像素组，以致在每帧之后，极性反转的信号输出至像素组中包含的数据线。

Description

液晶显示器及其驱动电路

技术领域

本发明涉及液晶显示器及其驱动电路，其适合于只在点反转驱动的面板一侧设置具有D/A转换电路的数据线驱动电路。

背景技术

在众所周知的液晶显示器中，从数据线通过TFT加到像素上的多个电压(此后称为像素电压)在每一预定周期以后被反相。这意味着像素是以AC方式驱动的。这里的极性是指相对于作为参考的液晶公共电极的电压(com电压)而言的像素电压的正或负极性。这样一种驱动方法用于防止液晶材料的退化。

这种驱动方法，已知的有点反转驱动方法和2H点反转方法。在点反转驱动方法中，相邻的数据线和扫描线上的像素电压的极性被反相，因此，相邻的像素有彼此不同的极性。在2H点反转驱动方法中，每一相邻的数据线和每两条扫描线上的像素电压的极性被反相。这些驱动方法有助于减小闪烁，从而改善图像质量。

日本专利申请公报No.8-129362披露一种电路，其中D/A转换电路以分时方式驱动多条数据线。在这一技术所披露的驱动电路中，奇数数据线连接至上位数据线驱动电路，而偶数数据线连接至下位数据线驱动电路。在给定的水平周期(也称为扫描周期)中，当负极性模拟视频信号从下位数据线驱动电路输出时，正极性模拟视频信号同时从上位数据线驱动电路输出。然后在下一水平周期中，当正极性模拟视频信号从下位数据线驱动电路输出时，负极性模拟视频信号同时从上位数据线驱动电路输出。点反转驱动方法就是这样实现的。驱动电路进一步包括初始化电路，其用于在水平消隐周期中将数据线初始化为com电压，以便以分时方式控制写入的时间和顺序。从数据线驱动电路外部提供的灰度电压在每一水平周期反相。因此，用高电压器件构成选择灰度电压的开关组。日本专利申请公报No.2004-258485披露了一种RGB分时驱动的配置。

但是，我们现在已发现在上述常规电路中存在一些问题。第一个问题是要求一个区域以便在板的上侧和下侧设置数据线驱动电路。这使板的尺寸变得比较大。因而从一块样品玻璃片上得到的面板数减少。而且，用于向数据线驱动电路提供信号和电源的柔性衬底配线，也需要较大的区域面积。

第二个问题是电路区域扩大，因为用来选择灰度电压的开关组是由高电压器件组成的。高电源电压通常要求用耐压器件构成电路。因此，需要较厚的栅氧化物膜Tox和较长的栅长度L，这也要求较大的电路区域。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种液晶显示器，其包括：多条扫描线；多条数据线；在多条扫描线和多条数据线的每一交点上设置的多个像素；由多个像素组成的多个像素组；和驱动多条扫描线和多条数据线的驱动电路，其中，多个像素组中的一个像素组是由在多条数据线中的一些数据线和一条扫描线的交点上设置的多个像素中的一些像素组成，并且，驱动电路以分时驱动方式，向包含在多个像素组中的每一像素组中包含的所有数据线输出一种极性的信号，向彼此相邻的多个像素组输出交替变化极性的信号，输入至包含在多个像素组中包括的数据线的信号极性是每一帧反转一次。

根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示器驱动电路，其向液晶显示器的数据线输出相对于参考电压为不同极性的正极性模拟视频信号和负极性模拟视频信号，其中正极性模拟视频信号在水平周期的预定周期内，以分时方式顺序地输出至第一多条数据线，负极性模拟视频信号在预定周期内，以分时方式顺序地输出至第二多条数据线。

根据本发明的又一方面，提供一种液晶显示器驱动电路，其包括：正极性驱动电路，其形成在衬底第一连续区，用于向显示单元的输出端子输出正极性模拟视频信号；正极性预充电电路，其设置在正极性驱动电路和输出端子之间，用于在数据线的极性从相对于参考电压的正极性变化到带不同极性的负极性以前，对显示单元的数据线预充电至接近参考电压；负极性驱动电路，其形成在衬底上不同于第一连续区的第二连续区，用于向输出端子输出负极性模拟视频信号；和负极性预充电电路，其设置在负极性驱动电路和输出端子之间，用于在数据线的极性从负极性变化到正极性以前，对数据线预充电至接近参考电压。

本发明减小了液晶显示器中的数据线驱动电路的尺寸。

附图说明

本发明的上述和其他目的、优点和特性，从下面结合附图所做的说明中，将看得更清楚。

图1是根据本发明第一实施例的液晶显示器的方框图；

图2是根据本发明第一实施例的分时选择电路8的详图；

图3是根据本发明第一实施例的数字视频信号和模拟视频信号之间的关联图；

图4是根据本发明第一实施例的数字视频信号开关电路详图；

图5是根据本发明第一实施例的数据线驱动电路10方框图；

图6是根据本发明第一实施例的正D/A转换电路31的详图；

图7是根据本发明第一实施例的负D/A转换电路32的详图；

图8是根据本发明第一实施例的像素极性的示意图；

图9是根据本发明第一实施例的定时图；

图10A至10D是根据本发明第一实施例的预充电操作的详图；

图11是根据本发明第一实施例的半导体集成电路的剖面图；

图12是根据本发明第二实施例的数据线驱动电路10输出部分的详图；

图13是根据本发明第二实施例的分时选择电路8的详图；

图14是根据本发明第二实施例的定时图；

图15是根据本发明第三实施例的液晶显示器的方框图；

图16是根据本发明第三实施例的电荷回收电路9的详图；

图17是根据本发明第三实施例的电荷回收的定时图。

具体实施方式

下面将参考图示的实施例对本发明进行描述。那些熟悉技术的人员将认识到，利用本发明的技术能完成许多替代的实施例，并且本发明不限于这些用于说明目的的图示的实施例。

第一实施例

图1是本实施例的液晶显示器100的方框图。本实施例的液晶显示器100包括多条扫描线4，多条数据线3，和配置在多条扫描线4和多条数据线3的每一交点上的像素5。液晶显示器100进一步包括由像素5组成的多个像素组，像素设置在相邻的多条数据线3和多条扫描线4中的一条扫描线的每一交点上。利用顺序输出信号的分时驱动方法，相同极性的信号输出至多个像素组的每一像素组中所包括的所有数据线，相反极性的信号输出至彼此相邻的多个像素组，极性反转的信号输出至像素组中包含的数据线。

这就是说，如图1中所示，在液晶显示器的衬底2上形成多条数据线3和多条扫描线4，多条扫描线4与多条数据线3正交地排列。在数据线3和扫描线4的每一交点上，形成作为开关器件的TFT(薄膜晶体管)和包括液晶的像素5。在像素5中形成给液晶施加电压的显示电极和公共电极。控制像素发光(发光射量)的模拟视频信号从数据线3提供给显示电极，而DC电压的com电压从公共电极线7提供给公共电极。在衬底2上还有形成驱动扫描线4的扫描线驱动电路6，和以分时方式对从数据线驱动电路10的数据线90提供的模拟视频信号进行转换的分时选择电路8。

另外，驱动器IC1只配置在衬底2的一侧，其上设有作为驱动电路的数据线驱动电路10、信号处理电路11和电源电路12。数据线驱动电路10响应数字视频信号向数据线3和像素5提供模拟视频信号。如前面所指出的，数据线驱动电路10只配置在衬底2的一侧。考虑从D/A转换电路输出的模拟视频信号的输出电压精度(这一点后面要描述)，最好把数据线驱动电路10集成在半导体衬底例如具有相当高精度的硅衬底上，最好也把信号处理电路11集成在易于多层布线的半导体衬底上，因为信号处理电路11是利用宏块自动布设的。

图2是分时选择电路8的详图，该电路是本发明液晶显示器的驱动电路的一部分。输出端子Xn(数据线90)，通过分时开关81、82和83连接数据线3中的三条线。虽然这个示例为三等分驱动，但是等分数可以是四或者更多。但是要注意，如果当显示单元是三种颜色时等分数是四的话，编制彩色的各RGB信号会被分割开来。在这种情况下，构成彩色的各个RGB信号通过不同的路径。由于路径特性产生细微差别，使RGB中的平衡产生空隙，从而引起颜色阴影。事实上编制彩色的显示单元是RGB三种颜色，构成一个显示单元的像素数目为3，所以最好是按3的倍数例如6或9等分。

在本实施例中，从数据线驱动电路10的一个输出端子Xn输出并由分时选择电路8分派模拟视频信号的像素和数据线，分别定义为像素组和数据线组。在图2中，用于R1、G1和B1的三条数据线称为一个数据线组D_Gn，此外，Y1、Y2和Y3每条线用的数据线组称为像素组P_Gm。

如上所述，分时选择电路8形成在衬底2上，并由驱动器IC1内部的信号处理电路11控制。分时选择电路8的控制电路可以形成在衬底2上，最好直接使用驱动器IC1内部的信号处理电路11，以便易于控制信号与数据线驱动电路10之间的同步。

下面对电源电路12进行详细的说明。电源电路12从驱动器IC1外部提供的DC电源VDC中产生一电压，将其提供给数据线驱动电路10和扫描线驱动电路6。电源电路12由DCDC转换器、调节器等组成，产生数据线驱动电路10用的正极性高电源电压VPH、负极性低电源电压VNL，和扫描线驱动电路6用的正极性高电源电压VPH、负极性低电源电压VNL。数据线驱动电路10用的正极性低电源电压和负极性高电源电压此后称作系统“地(GND)”，这里，VPH＝5V，VNL＝-5V，VGH＝10V，VGL＝-10V。

由于电源的输出阻抗特性，电源电路12比形成在衬底2上的TFT具有更高的可移动性。因此，最好将电源电路12集成在易于多层布线的硅衬底上。在本实施例中，这个电路和上述数据线驱动电路10和信号处理电路11一道集成作为驱动器IC1。

电源电路12也产生液晶的公共电极的电压(com电压)。com电压可以是高于负极性驱动电路的低电平电压的DC电压，或者低于正极性驱动电路的高电压的DC电压。当液晶面板中的TFT断开时，产生错误馈电。为了校正这一错误，液晶公共电极的电压必须是DC电压例如-1V。错误馈电根据面板不同而不同。例如，如果TFT为n型，错误馈电倾向是负的，因此，就会需要例如从GND至-2V范围的精细调准。如果TFT为P型，则错误馈电趋向于是正的，因此，就会需要从GND至+2V的范围的精细调准。此后，TFT指的是n型TFT，因为通常n型TFT多于P型TFT。

com电压可以由以正极性高电压VPH和负极性低电压VNL操作的缓冲器产生，输出从2V至-2V的电压作为com电压。缓冲器由高电压器件形成。虽然以GND和负电压VNL操作缓冲器防止GND电压输出，但是如果不保证电压调节范围到GND，则缓冲器可用中电压器件形成。

com电压可由简单配置的电路产生，其中在GND和VNL之间设置电阻分压电路，并且在电阻的结点接旁路电容器。

图3示出正伽马曲线(正的)、负伽马曲线(负的)与com电压之间的关系。在-1±1V范围内细调com电压，以使正伽马曲线不小于GND而且不大于VPH，而负伽马曲线不小于VNL而且不大于GND。虽然这里细调范围为了方便起见解释为±1，但是，当com电压以GND和如上所述负极性低电压VNL电压产生时，com电压也能在那个范围内进行细调。靠近GND调节com电压能降低电源电路12中的DCDC转换器的升压量，提高电源电路12的效率，最后减小功率消耗。

下面对信号处理电路11进行详细的描述。输出至信号处理电路11的信号至少包括数字视频信号Dx、时钟信号CLK、垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync，为了控制数据线驱动电路10、分时选择电路8、扫描线驱动电路6等中的每个电路，用这些信号产生所希望的定时信号例如开始信号STH、锁存信号STB、极性信号POL、分时开关控制信号和垂直开始信号STV。因为衬底2上的电路是用VGH和VGL的电源电压工作的，所以供给衬底2的信号，提供电平移动的VGH和VGL的信号。

信号处理电路11包括：锁存电路11a和11b，其用于分别在时钟CK1和CK2的时刻锁存数字视频信号Dx(DR、DG和DB)；和开关电路11c，其用于在数据总线DRo、DGo、DBo和数据总线DRe、DGe、DBe之间的转换，取决于极性信号POL。如图4所示，信号处理电路11首先捆绑由外部提供的一个像素数字视频信号Dx(DR、DG和DB)的两个时钟，在输出至数据线驱动电路10之前，在锁存电路11a和锁存电路11b中生成两个像素(36位)。如图所示，数字视频信号Dx输出至数据总线DRo、DRe、DGo、DGe、DBo和DBe。并且，开关电路11c根据极性信号POL，在数据总线DRo、DGo、DBo和DRe、DGe和DBe之间切换输出。这是因为，至数据总线的数字视频信号Dx的输出被替换为与数据线驱动电路10内部正极性和负极性模拟视频信号之间的开关相对应。通过向数据线驱动电路10提供两个像素，使数据线驱动电路10中的时钟信号频率缩减为一半，同时也防止高频电磁波的产生。

本发明的数据线驱动电路10同时向数据线驱动电路10的每一输出端子Xn输出正极性模拟视频信号和负极性模拟视频信号。

这里正和负极性表示相对于作为参考的液晶公共电极电压(com电压)而言的正的或负的像素电压。但在本实施例中，正和负极性表示参考电压为系统“地(GND)”(0V)的像素电压的正和负极性。

图5是数据线驱动电路10的方框图，下面详细说明每一部件的配置。数据线驱动电路10向液晶显示器10的数据线输出相对于参考电压的不同极性的正极性模拟视频信号和负极性模拟视频信号。在水平周期的给定周期中，数据线驱动电路10以分时方式向第一多条数据线连续地输出正极性模拟视频信号的同时，以分时方式向第二多条数据线连续地输出负极性模拟视频信号。

因此，数据线驱动电路10至少包括数据锁存器电路17、正极性电平移动电路21、负极性电平移动电路22、正极性D/A转换电路31、负极性D/A转换电路32、正极性灰度电压产生电路41、负极性灰度电压产生电路42和作为输出控制部分的预充电电路60。数据线驱动电路10可进一步包括数字视频信号分时电路50、移位寄存器电路15、数据寄存器电路16和帧存储器(未示出)。

数据寄存器电路16包括正极性数据寄存器电路16a和负极性数据寄存器电路16b。正极性数据寄存器电路16a与数字视频信号Dx的数据总线相连，这些数据总线是DRo、DGo和DBo。正极性数据寄存器电路16a响应从移位寄存器电路15输入的取样信号SPn，锁存从数据总线DRo、DGo和DBo来的数字视频信号。负极性数据寄存器电路16b与数字视频信号Dx的数据总线相连，这些数据总线是DRe、DGe和DBe。负极性数据寄存器电路16b响应从移位寄存器电路15输入的取样信号SPn，锁存从数据总线DRe、DGe和DBe来的数字视频信号。

数据寄存器电路16连接至数据锁存器电路17。数据锁存器电路17包括正极性数据锁存器电路17a和负极性数据锁存器电路17b，其再次锁存数据寄存器电路16所锁存的数字视频信号Dx。数据锁存器电路17连接至数字视频信号分时电路50。数字视频信号分时电路50包括分时开关51、52和53，通过接通和断开分开时关51、52和53，按时间顺序相继地输出数据锁存器电路17中所锁存的数字视频信号Dx。数字视频信号分时电路50所进行的分时操作由从信号处理电路11输入的控制信号控制。

预充电电路60至少包括：将数据线预充电至参考电压用的预充电开关63和64，D/A转换电路31和32，和在输出端子Xn之间的连接开关65和66。在本实施例中，预充电电路60进一步包括电荷回收开关61、62和电荷回收电容67和68，其用于低功耗驱动。这些开关用中电压器件形成，后面将要描述。最好在驱动器IC1外部提供电荷回收电容67和68，因为会有大的电容值、高的电荷回收效应。电荷回收开关61、预充电开关63和连接开关65在从GND至VPL(5V)的范围内工作，而电荷回收开关62、预充电开关64和连接开关66在从VNL(-5V)至GND电压的范围内工作。尽管这些开关提供给每一输出端子Xn，但是它们也共同经过正和负极性电平移动电路21和22受信号处理电路11控制。预充电开关63和64可以不是MOS晶体管构成的模拟开关，而是例如pn结器件如二极管。

极性转换电路70提供在预充电电路60和输出端子Xn之间。极性转换电路70包括极性转换开关71和72，其取决于极性信号POL为每一输出端子Xn选择正的或负的模拟视频信号。极性转换电路70为奇数输出端子Xn选择正极性模拟视频信号的同时，为偶数输出端子Xn选择负极性模拟视频信号。换一种方式，极性转换电路70为奇数输出端子Xn选择负极性模拟视频信号的同时，为偶数输出端子Xn选择正极性模拟视频信号。由此可见，所做的选择是使奇数输出端子Xn和偶数输出端子Xn的极性彼此不同。极性转换开关71和72也共同经过高电压电平移动电路21和22受信号处理电路11控制。

灰度电压产生电路41和42是多个电阻串联连接的电阻分压电路，产生所希望的电压以便匹配伽马特性。在本发明中，配置有正极性灰度电压产生电路41和负极性灰度电压产生电路42，其用于瞬时地输出分别具有64级分度的正极性电压(VP0至VP63)和64级分度的负极性电压(VN0至VN63)的负极性和正极性模拟视频信号，并且能以分时方式输出多个对每一RGB颜色进行细调的灰度电压。有两个用于正和负极性的灰度电压产生电路41和42，各将RGB颜色的校正值存储至细调寄存器，并产生细调的正和负的灰度电压。

正极性D/A转换电路31响应数字视频信号Dx，输出相对于参考电压的正极性模拟视频信号。负极性D/A转换电路32响应数字视频信号Dx，输出相对于参考电压的负极性模拟视频信号。正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32用中电压器件形成，后面将要描述。

图6是正极性D/A转换电路31的详图。正极性D/A转换电路31由放大器33、包括64个开关的选择器35和译码器37组成，各个电路的工作电压范围为从GND至VPL(5V)。正极性灰度电压(VP0至VP63)从正极性灰度电压产生器41提供给选择器35的各个开关。由译码器37从64级正极性灰度电压中依赖于数字视频信号Dx选择一个灰度电压，然后将所选的灰度电压经过放大器33输出。

图7是负极性D/A转换电路32的详图。负极性D/A转换电路32由放大器34、包括64个开关的选择器36和译码器38组成，各个电路的工作电压范围为VNL(-5V)至GND。负极性灰度电压(VN0至VN63)从负极性灰度电压产生电路42提供给选择器36的各个开关。基于数字视频信号Dx，由译码器38从64级负极性灰度电压中选择一个灰度电压，然后将所选的灰度电压经过放大器34输出。

信号处理电路11的逻辑部分和数据锁存器电路17等操作于GND至VDD(2.5V)。因此，正极性电平移动电路21和负极性电平移动电路22提供在数据锁存器电路17或数字视频信号分时电路50与正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32之间。正极性电平移动电路21和负极性电平移动电压22采用中电压器件和高电压器件形成，后面将要描述。

如上所述，分时选择电路8通过多个开关，将数据线驱动电路10的输出端子Xn与多条数据线3相连。详细如图2所示，分时开关81、82和83提供在输出端子X1和数据线R1、G1和B1之间。这就是说，分时开关81、82和83提供在输出端子Xn和数据线Rn、Gn和Bn之间。分时选择电路8在与扫描线驱动电路6相同的VGH和VGL电源电压下工作。

为了以三等分驱动彩色显示器QVGA(240RGB×320)的像素，给驱动器IC1提供各120个正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32。在六等分驱动中，需要各60个正极性D/A转换电路和负极性D/A转换电路。但是，在液晶显示器中只需设置每个电荷回收电容67和68中的一个。因此，通过以分时方式对每个正的和负的驱动电路进行分时操作，并通过使被驱动的每一数据线组的极性反转，能简化电路的配置。

下面对操作进行详细描述。当水平开始信号STH输入至移位寄存器电路15时，与内部时钟信号CK同步的取样信号SPn依次地产生。响应取样信号SPn，数字视频信号Dx被锁存至数据寄存器电路16。锁存在数据寄存器电路16中的数字视频信号Dx响应锁存信号STB的输入，并行地锁存至数据锁存器电路17中。数据锁存器电路17连接至正极性电平移动电路21或负极性电平移动电路22。数字视频信号Dx通过正极性电平移动电路21和负极性电平移动电路22输入正极性D/A转换电路31或负极性D/A转换电路32。在那之后，数字视频信号Dx在正极性D/A转换电路31或负极性D/A转换电路32中被转换为正极性模拟视频信号或负极性模拟视频信号。然后，正或负极性模拟视频信号，经过根据极性信号POL用于选择正或负极性模拟视频信号的极性转换电路70和分时选择电路8，提供给每一数据线3。

下面进一步对操作进行更详细的描述。为了更明确地说明，将考虑有6条数据线(R1、G1、B1、R2、G2和B2)和两条扫描线(Y1、Y2)的情况，如图8所示。与每条数据线(R1、G1、B1、R2、G2和B2)相应的数字视频信号分别用(DR1、DG1、DB1、DR2、DG2和DB2)来表示。进一步，将说明一个例子，其中所进行的RGB像素反转驱动使第一扫描线Y1上的每一元素的极性变成(+、+、+、-、-、-)，第二扫描线上的每一元素的极性变成(-、-、-、+、+、+)。如图8所示，每一像素被驱动以致在每帧以后像素被反转。

数字视频信号在图4说明的信号处理电路11中被切换为与所要显示的像素匹配。当极性信号POL是L时，数字视频信号(DR1、DG1和DB1)提供给数据总线(DRo、DGo和DBo)，然后锁存至正极性数据寄存器电路16a。数字视频信号(DR2、DG2和DB2)提供给数据总线(DRe、DGe和DBe)，然后锁存至负极性数据寄存器电路16b。另一方面，当极性信号POL为H时，数字视频信号(DR1、DG1和DB1)提供至数据总线(DRe、DGe和DBe)，然后锁存至负极性数据寄存器电路16b。数字视频信号(DR2、DG2和DB2)提供至数据总线(DRo、DGo和DBo)，然后锁存至正极性数据寄存器电路16a。

图9是用从信号处理电路11输出的控制信号操作各部件的定时图。根据定时图9和电荷回收操作示意图10A至10D，在第一水平周期的第一预充电周期T1期间，电荷回收开关61、62、极性转换开关72、分时开关81、82以及83接通(on)(如图10A所示)。然后，在前一水平周期被驱动至正极性的数据线(R2、G2和B2)的正极性电荷对电荷回收电容67充电，同样地，被驱动至负极性的数据线(R1、G1和B1)的负极性电荷对电荷回收电容68充电。

下面进一步对操作进行详细说明。在通过输出端子Xn从正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32来的作为图像信号的电压加至数据线以后，从正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32来的电荷保留在像素5中的TFT之间，直至预充电开关63和64闭合。但是，在通过输出端子Xn向数据线3施加像素信号的电压以后，使极性转换开关71和72保持原样，闭合分时开关81、82和83，并进一步闭合电荷回收开关61和62，保留在数据线3中的电荷就能收集至电荷回收电容67和68。

然后，在第一水平周期的第二预充电周期T2期间，预充电开关63、64、极性转换开关72、分时开关81、82以及83接通(如图10B所示)。在前一水平周期被驱动至正极性的数据线3预充电至参考电压(GND)，同样地，被驱动至负极性的数据线3预充电至参考电压(GND)，以使它们中和。这时，电荷回收开关61和62它们处于开路状态，电荷保留在电荷回收电容67和68中。

然后，在第一水平周期的第三预充电周期T3期间，电荷回收开关61、62、极性转换开关71、分时开关81、82以及83接通(如图10C所示)。于是正极性电荷从电荷回收电容67释放至在第二预充电周期T2中预充电至参考电压的数据线3(R1、G1和B1)，同样地，负极性电荷从电荷回收电容68释放至数据线3(R2、G2和B2)。换句话说，通过对极性转换开关71和72进行切换，释放第一预充电周期T1期间电荷回收电容67和68中所收集和保留的电荷，电荷就会被释放至不是已收集电荷的数据线的其它数据线3。这一操作可实现电荷回收，并使为达到由正极性D/A转换电路31和负极性D/A转换电路32施加的电压的作为像素信号加至数据线3的电压所需的功耗减小。

然后，在第一水平周期的驱动周期期间，通过接通连接开关65、66和极性转换开关71(如图10D所示)，模拟视频信号输出至数据线3。这就是说，在第一水平周期的第一驱动周期T4期间，连接开关65、66、极性转换开关71以及分时开关81接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线R1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线R2。然后，在第一水平周期的第二驱动周期T5期间，连接开关65、66、极性转换开关71以及分时开关82接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线G1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线G2。然后，在第一水平周期的第三驱动周期T6期间，连接开关65、66、极性转换开关71以及分时开关83接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线B1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线B2。

以后，在第二水平周期的第一预充电周期T11期间，电荷回收开关61、62、极性转换开关71、分时开关81、82以及83接通。于是在第一水平周期中驱动至正极性的数据线3(R1、G1和B1)的正极性电荷对电荷回收电容67充电，同样地，在第一水平周期中驱动至负极性的数据线3(R2、G2和B2)的负极性电荷对电荷回收电容68充电。接着，在第二水平周期的第二预充电周期T12期间，预充电开关63、64、极性转换开关71、分时开关81、82以及83接通。于是在水平周期中驱动至正极性的数据线3(R1、G1和B1)预充电至参考电压(GND)，同样地，驱动至负极性的数据线3(R2、G2和B2)预充电至参考电压(GND)，以使它们中和。然后，在第二水平周期的第三预充电周期T13期间，电荷回收开关61、62、极性转换开关72、分时开关81、82以及83接通。于是正极性电荷从电荷回收电容67向在第二预充电周期T12预充电至参考电压的数据线3(R2、G2和B2)释放，同样地，负极性电荷从电荷回收电容68向数据线3(R1、G1和B1)释放。

然后，在第二水平周期的第一驱动周期T14期间，连接开关65、66、极性转换开关72、以及分时开关81接通，负极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线R1，正极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线R2。然后，在第二水平周期的第二驱动周期T15期间，连接开关65、66、极性转换开关72、以及分时开关82接通，负极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线G1，正极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线G2。然后，在第二水平周期的第三驱动周期T16期间，连接开关65、66、极性转换开关72、以及分时开关83接通，负极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线B1，正极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线B2。

根据上述操作，正极性D/A转换电路31、电荷回收开关61、预充电开关63和连接开关65仅施加有正极性电压，而负极性D/A转换电路32、电荷回收开关62、预充电开关64和连接开关66仅施加有负极性电压。所以这些器件能用中电压器件(5V)形成，以后将要描述。采用中电压器件，使用较薄的栅氧化物膜和较短的栅长能减小电路面积。

为防止产生闪烁，抑制com电压的起伏是有效的方法。如在本实施例中，即使像素不像R1像素和R2像素那样相邻，如果被写入像素的正和负极性模拟视频信号的总电荷量在一次写入中是相等的，则正的和负的电荷相互抵消，com电压只有很细微的起伏。

通过一系列的预充电操作，累积至数据线的正和负极性电荷能被聚集回收，最多可产生50％的电荷回收效率，同时也减小功耗。

下面对制造本实施例的驱动器件IC1的一个例子进行详细描述。在本实施例中，一个例子是通过扩散处理，制造以低电压(2.5V)工作的低压器件、以中电压(5V)工作的中电压器件和以高电压(20V)工作的高电压器件。上述电压仅仅是一个例子，可以是其他电压只要保持低电压<中电压<高电压的关系就行。但是，中等电压器件用于正极性的和用于负极性的电压范围，而高电压器件能用于这两种电荷范围。

通常，对于像半导体集成电路中的晶体管一类的器件，大家都知道当具有较高的电压时，器件的面积就变大。在栅长度Lmin、栅宽度Wmin、栅氧化物膜厚度Tox当中的关系是：Lmin(低电压器件)<Lmin(中电压器件)<Lmin(高电压器件)，Wmin(低电压器件)<Wmin(中电压器件)<Wmin(高电压器件)，和Tox(低电压器件)<Tox(中电压器件)<Tox(高电压器件)。因此，采用尽可能少的高电压器件的电路配置能减小驱动器IC1的芯片尺寸。

在本实施例中，信号处理电路11和数据锁存器电路17等的逻辑部件是用低电压器件形成，正极性D/A转换电路31、负极性D/A转换电路32和预充电电路60用中电压器件形成，极性转换电路70、负极性电平移动电路22的一部分和信号处理电路11的一部分用高电压器件形成。因为控制信号是通过电平移动电路输入到扫描线驱动电路6和分时选择电路8的，所以高电压器件用作信号处理电路11的一部分。

图11是半导体集成电路的衬底和衬底上器件的配置剖面图。以高电压(20V)作为参考形成的n型晶体管和p型晶体管分别称作Q1n和Q1p，在以中电压(5V)作为参考形成的N阱-2上的晶体管和P型晶体管分别称作Q2n和Q2p，在N阱-3上的n型晶体管和P型晶体管分别称作Q3n和Q3p，和在以低电压(2.5V)形成的N阱-4上的n型晶体管和P型晶体管分别称作Q4n和Q4p。

衬底(Psub)用的电压至少为VGL＝-10，在N阱-4上设置信号处理电路11，在N阱-3上设置正极性D/A转换电路31，在N阱-2上设置负极性D/A转换电路32，在Psub和N阱-1上则设置极性转换电路70、负极性电平移动电路22的一部分和信号处理电路11的一部分。尽管除晶体管以外的器件例如电阻、电容和二极管也提供在驱动器IC1中，但是器件的耐压性是有保证的。

数据线驱动电路10包括用于驱动多条数据线的多个D/A转换电路，每个电路根据工作电压被设至每个N阱的连续区域。具有不同电位的N阱之间需要几十μm，所以当把这样的电路置于连续的N阱中时，能减小具有相同电压范围的电路的尺寸。

在本发明中，极性转换电路70用高电压器件(20V)形成。因此，极性转换电路70的工作电压能在VGL＝-10V和VPH＝5V、VGL＝-10V和VPH＝10V之间，N阱-1的电压规定为VPH＝5V或者VGH＝10V。

虽然在本实施例中衬底假定为P型半导体，但是衬底也可以是n型半导体(Nsub)。在这种情况下，Nsub的电压至多将为VGH＝10V。

第二实施例

在第一实施例中，极性转换电路70在驱动器IC1上形成，分时选择电路8在面板上形成。而且，具有极性转换功能以及分时转换功能的选择电路可在该面板上形成。图12是根据本实施例的驱动器IC1的D/A转换电路部分和预充电电路部分的详图。

在第一实施例中，极性转换电路70提供在预充电电路60和输出端子Xn之间。但在本实施例中，预充电电路60直接与输出端子Xn相连。如图13所示，分时选择电路8由每一数据线3的两个开关组成。每一开关与一个奇数输出端子和一个偶数输出端子相连，包含极性转换功能。因此，在面板2上组成分时选择电路8的开关数目双倍于第一实施例。例如，输出端子X1通过开关81、82和83与三条数据线(R1、G1和B1)相连，并且通过开关84、85和86与三条数据线(R2、G2和B2)相连。与输出端子X1相邻的输出端子X2通过开关81、82和83与三条数据线(R2、G2和B2)相连，并且通过开关84、85和86与三条数据线(R1、G1和B1)相连。

在第一实施例中，正或负极性模拟视频信号从驱动器IC1的输出端子Xn输出。但是在本实施例中，正极性模拟视频信号从奇数输出端子输出，而负极性模拟视频信号从偶数输出端子输出。不用说，电路可以用这样的方法配置，从奇数输出端子输出负极性模拟视频信号，从偶数输出端子输出正极性模拟视频信号。

在本实施例中，高电压器件例如电源电路12形成在面板2上，而数据线驱动电路10和信号处理电路11形成在驱动器IC1上。在第一实施例中，从正或负极性D/A转换电路来的模拟视频信号通过三个开关输出至每条数据线，这三个开关是连接开关65或66、极性转换开关71或72和包括在分时选择电路8中的开关。另一方面，在本实施例中，通过连接开关65或66和包括在分时选择电路8中的开关将模拟视频信号输出至各数据线3，开关的接通电阻能降低，因而缩短驱动时间。

包含在驱动IC1的高电压器件只形成一部分负电平移动电路，因此驱动器IC1芯片的尺寸能变小。

以类似于第一实施例的方式，构成预充电电路60的开关用中电压器件形成。在半导体衬底上制造预充电电路60的开关，使得晶体管的性能比在面板2、玻璃衬底等上制造开关高过一个数量级，所以缩短了预充电时间。较短的预充电时间相对地导致较长的驱动时间，因此，能提高等分的数目，和减少A/D转换电路的数目。

下面参考图14所示的定时图描述第二实施例的操作。在第一水平周期的第一预充电周期T21期间，电荷回收开关61、62、分时开关84、85以及86接通。于是在前一水平周期驱动至正极性的数据线(R2、G2和B2)的正极性电荷对电荷回收电容67充电，同样地，驱动至负极性的数据线(R1、G1和B1)的负极性电荷对电荷回收电容68充电。然后，在第一水平周期的第二预充电周期T22期间，预充电开关63、64、分时开关84、85以及86接通。在那之后，在前一水平周期期间驱动至正极性的数据线(R2、G2和B2)预充电至参考电压(GND)，同样地，驱动至负极性的数据线(R1、G1和B1)预充电至参考电压(GND)，以使它们中和。

然后，在第一水平周期的第三周期T23期间，电荷回收开关61、62、分时开关81、82以及83接通。于是正极性电荷从电荷回收电容67向在第二预充电周期T22被充电至参考电压的数据线3(R1、G1和B1)放电，同样地，负极性电荷从电荷回收电容68释放至数据线3(R2、G2和B2)。作为像素信号加至每一数据线3的电荷，就是这样实现收集和释放的。

然后，在第一水平的第一驱动周期T24期间，连接开关65、66以及分时开关81接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线R1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线R2。然后，在第一水平周期的第二驱动周期T25期间，连接开关65、66以及分时开关82接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线G1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线G2。然后，在第一水平周期的第三驱动周期T26期间，连接开关65、66以及分时开关83接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线B1，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线B2。

在那以后，在第二水平的第一预充电周期T31期间，电荷回收开关61、62、分时开关81、82以及83接通。于是在第一水平周期被驱动至正极性的数据线3的正极性电荷对电荷回收电容67充电，同样地，在第一水平周期驱动至负极性的负极性电荷对电荷回收电容68充电。然后，在第二水平周期的第二预充电周期T32期间，预充电开关63、64、分时开关81、82以及83接通。在那以后，在前一水平周期驱动至正极性的数据线(R1、G1和B1)预充电至参考电压(GND)，同样地，驱动至负极性的数据线(R2、G2和B2)预充电至参考电压(GND)，以使它们中和。然后，在第二水平周期的第三周期T33期间，电荷回收开关61、62、极性转换开关71、分时开关84、85以及86接通。在那以后，正极性电荷从电荷回收电容67释放至在第二预充电周期T22预充电至参考电压的数据线3(R2、G2和B2)，同样地，负极性电荷从电荷回收电容68释放至数据线3(R1、G1和B1)。

然后，在第二水平周期的第一驱动周期T34期间，连接开关65、66以及分时开关84接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线R2，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线R1。然后，在第二水平周期的第二驱动周期T35期间，连接开关65、66以及分时开关85接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线G2，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线G1。然后，在第二水平周期的第三驱动周期T36期间，连接开关65、66以及分时开关86接通，正极性模拟视频信号从输出端子X1输出至数据线B2，负极性模拟视频信号从输出端子X2输出至数据线B1。如图8所示，驱动每一像素，致使在每帧以后像素反转。

在第一和第二实施例中，为了说明方便，像素的写入顺序为R→G→B。但是，最好在最后写入G例如R→B→G或B→R→G，因为以TFT形成分时开关81、82和83时，考虑到TFT的漏电流，G(绿)的灵敏度高于R(红)和B(蓝)。还有，虽然等分的数目说明为3，但不必须是3。但是在这种情况下，等分的数目最好是3的倍数，因为RGB是三种颜色。例如，如果等分为6，则最好将相同颜色的像素在一起例如以R1→R2→B1→B2→G1→G2的顺序写入一个D/A转换电路中。按R1→B1→G1→R2→B2→G2的顺序写入也许会引起显示阴影，因为在R1与R2之间写入的B1和G1时，由于以TFT形成的分时开关的漏电流使得像素R1的电压有所起伏。

尽管随着更多的等分能减少D/A转换电路的数目，但是面板的显示阴影也容易被看出来。为了解决这一问题，最好是在帧中改变同一颜色像素的写入顺序，以四帧作为一个单元。写入顺序的一个应用例子是例如：第一和第二帧为(R1→R2→B1→B2→G1→G2)，第三和第四帧为(R2→R1→B2→B1→G2→G1)。

第三实施例

在第二实施例中，具有极性转换功能和分时转换功能的选择电路形成在面板上。电荷回收电路可形成在面板上。

图15是本发明液晶显示器200的方框图。电荷回收电路9进一步在液晶面板衬底2上形成。电荷回收电路9受信号处理电路11输出的信号控制。下面参考图16对电荷回收电路9进行详细的描述。在电荷回收电路9中，两个电荷回收开关91和92并行地提供给数据线3，电荷回收开关91和92的另一端连接至每一数据线组旁的汇流线95或96。汇流线95和96分别连接至电荷回收电容93和94。在水平周期的第一预充电周期期间，电荷回收开关91和92受极性信号POL控制。电荷回收电路9也如扫描线驱动电路6和分时选择电路8那样利用VGH和VHL电源电压操作。

下面参考定时图17对电荷回收操作进行详细描述。在第一水平周期，极性信号POL为H。在第一水平周期的第一预充电周期T41期间，开关81、82以及83断开，开关92接通，使累积在数据线3中的电荷移动至电荷回收电容93，以收集电荷。然后，在第一水平周期的第二预充电周期T42期间，开关92断开，开关81、82以及83接通，预充电开关63、64接通，于是预充电至参考电压。然后，在第一水平周期的第三预充电周期T43期间，预充电开关63、64断开，开关81、82以及83断开，开关91接通，于是使电荷从电荷回收电容94移动至数据线3，以回收电荷。

在第二水平周期中，极性信号POL变为L。在第二水平周期的第一预充电周期T51期间，开关81、82以及83断开，开关91接通，使累积在数据线3中的电荷移动至电荷回收电容94，以收集电荷。然后，在第二水平周期的第二预充电周期T52期间，开关91断开，开关81、82以及83接通，在驱动器IC1内部的预充电开关63、64接通，于是预充电至参考电压。然后，在第二水平周期的第三预充电周期T53期间，预充电开关63、64断开，开关81、82以及83断开，开关92接通，于是使电荷从电荷回收电容93移动至数据线3，以回收电荷。驱动周期(T44至T46和T54至T56)的操作与第一实施例相同。

与第一和第二实施例相同，本实施例可以有这样的配置，含有D/A转换电路的驱动电路只配置在面板的一侧，因而能减小数据线驱动电路的尺寸。只有在极性电压能加至正极性D/A转换电路31，同时也只有负极性电压能加至负极性D/A转换电路32。因此，这些器件可用中电平电压(5V)形成，与利用高电压器件相比，能有较薄的栅氧化物膜，较短的栅长度，最后能有较小的电路面积。

在本实施例中，在驱动器IC1外部提供电荷回收电路9，能减少至驱动器IC1内部GND的噪声，并且可防止噪声扩散至驱动器IC1内部的电源电路，因此能得到稳定的com电压和满意的显示。

虽然在第一、第二和第三实施例中假定参考电压为系统“地”，但是参考电压不是必须为系统“地”。TFT(薄膜晶体管)的错误馈电可以是转移的电压。更具体地说，如果TFT的错误馈电为-1V，参考电压是驱动器IC1的虚拟GND，那么com电压将是系统“地”，驱动器IC1的参考电压将是1V。这就是说，可以规定：正极性高电源电压VPH＝6V，正极性低电源电压(虚拟GND)＝1V，正极性高电源电压(虚拟GND)＝1V，负极性低电源电压VNL＝-4V。

很明显，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明权利要求的范围和精神的情况下，能够做出修改和变化。

Claims (11)

1.一种液晶显示器的驱动电路，其特征在于包括：

数据锁存器电路，其锁存数字视频信号；

电平移动电路，其对数据锁存器电路所锁存的数字视频信号进行电平移动；

D/A转换电路，其将由电平移动电路进行电平移动的数字视频信号转换为模拟视频信号；和

输出控制部分，其基于D/A转换器的输出，向液晶显示器的数据线输出与参考电压有不同极性的正模拟视频信号和负模拟视频信号；

其中，输出控制部分在水平周期的规定的周期内以分时方式顺序地将正模拟视频信号输出至第一多条数据线，在所述规定的周期内以分时方式顺序地将负极性模拟视频信号输出至第二多条数据线。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：输出控制部分在数据线的极性改变以前，对数据线进行预充电至接近所述参考电压。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：输出控制部分在数据线极性改变以前，对数据线进行预充电至所述参考电压。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于D/A转换器包括：

正极性D/A转换器，其工作在参考电压和高于参考电压的第一电压所规定的第一电压范围内，并输出相对于参考电压的正极性模拟视频信号；和

负极性D/A转换器，其工作在参考电压和低于参考电压的第二电压所规定的第二电压范围内，并输出相对于参考电压的负极性模拟视频信号，和

输出控制部分包括：

分时选择电路，其设置在正极性D/A转换器和数据线之间，以及负极性D/A转换器和数据线之间，工作在高于第一电压的电压和低于第二电压的电压所规定的第三电压范围内，选择地将正极性D/A转换器的输出端子与第一多条数据线中的一条数据线相连，并选择地将负极性D/A转换器的输出端子与第二多条数据线中的一条数据线相连；和

预充电电路，其设置在正和负极性D/A转换器与分时选择电路之间，在数据线的极性改变以前，对数据线进行预充电至接近所述参考电压。

5.根据权利要求3所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：输出控制部分控制数据线在极性改变以前将被预充电至参考电压。

6.根据权利要求4所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于进一步包括：极性转换电路，其工作在第三电压范围内，并基于极性信号选择正极性模拟视频信号或负极性模拟视频信号。

7.根据权利要求6所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：预充电电路包括多个开关、第一和第二电容，

其中，预充电电路控制多个开关、分时选择电路或者极性选择电路，用于在预充电周期的第一周期中，将第一电容与第一多条数据线相连，同时将第二电容与第二多条数据线相连，在预充电周期的第二周期中，将第一多条数据线和第二多条数据线预充电至接近所述参考电压，和在预充电周期的第三周期中，将第一电容与第二多条数据线相连，同时将第二电容和第一多条数据线相连。

8.根据权利要求4所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于进一步包括：正和负极性灰度电压产生电路，其与正和负极性D/A转换器相连，并且对于构成彩色单元的每一颜色可进行调整。

9.根据权利要求4所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：分时选择电路形成在设置有数据线的面板衬底上，和

正极性D/A转换器、负极性D/A转换器和预充电电路形成在不同于面板衬底的半导体衬底上。

10.根据权利要求4所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于：分时选择电路和预充电电路形成在设置有数据线的面板衬底上，和

正极性D/A转换器和负极性D/A转换器形成在不同于面板衬底的半导体衬底上。

11.根据权利要求4所述的液晶显示器的驱动电路，其特征在于进一步包括：电源电路，其用于产生电压调整范围为低于系统“地”和高于负极性D/A转换器的低电压的DC电压，或者高于系统“地”和低于正极性D/A转换器的高电压的DC电压，并且将DC电压提供给液晶显示器的公共电极。

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