CN100547645C - 液晶显示器的源极驱动器及驱动方法 - Google Patents

液晶显示器的源极驱动器及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明有关一种源极驱动器，其具有多个通道，且各个通道包含有一数字模拟转换器、一箝位电路、以及一微调电路。数字模拟转换器根据N位信号的(N-1)个最高位从多个伽玛电压中选择出一第一参考电压及一第二参考电压。箝位电路接收上述参考电压，并在这两个参考电压之间箝夹出一输出电压。微调电路根据N位信号的最低位调整箝夹的输出电压至一目标电平。本发明还揭示一种液晶显示器的源极驱动方法。

Description

液晶显示器的源极驱动器及驱动方法
技术领域
本发明有关一种液晶显示器，且特别是有关一种低电力应用的源极驱动器及驱动方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)具有许多优于其他类型显示器的优点，并已广泛地被应用于电视、移动电话、摄录影机、个人电脑等方面中。
液晶显示器的影像数据是由一或多个源极驱动器来提供。图1绘示一种用于液晶显示器中的传统源极驱动器100。源极驱动器100包含有多个通道(图1中仅绘示一个通道)，且每个通道具有一数字模拟转换器102及一输出缓冲器104。数字模拟转换器102根据N位信号的所有位(例如六位信号的位B0，B1，B2，B3，B4，B5)从一组伽玛电压(V0～V63)中选择出一个伽玛电压。输出缓冲器104从数字模拟转换器102接收此被选择出的伽玛信号，并将其输出至液晶显示器面板106。
为了减少电力的消耗，输出缓冲器104需要使用频繁的控制或是复杂的AB类(class AB)放大器，但这可能会使电路的设计变得复杂或是占用较大的芯片面积。因此，需要提供一种低电力的源极驱动器或驱动方法，其仅需要简单的电路设计及较少的控制。
图2为图1源极驱动器100中使用的传统输出缓冲器200。输出缓冲器200具有PMOS晶体管202、NMOS晶体管204、第一误差放大器212、以及第二误差放大器214。PMOS晶体管202及NMOS晶体管204是电性串联于高电压(VDDA)及低电压(VSSA)之间。PMOS晶体管202的栅极是电性连接于第一误差放大器212的输出端，而NMOS晶体管204的栅极则电性连接于第二误差放大器214的输出端。一输入电压(Vin)(即数字模拟转换器102所选择出的伽玛电压)，被输入于误差放大器212及214的反向输出端。此两误差放大器212及214的非反向输出端是相互电性连接，并耦合于PMOS晶体管202及NMOS晶体管204之间的连接点(即PMOS晶体管202及NMOS晶体管204的漏极)，以提供一输出电压(Vout)至液晶显示器面板222。
与常用的AB类放大器相较，输出缓冲器200借助此种配置可占用较小的芯片面积。然而，上述的误差放大器却有可能会产生约为30mV的偏移电压，或是需要使用复杂的电路设计来补偿此偏移电压。
发明内容
本发明的一目的是提供一种液晶显示器的源极驱动器，具有设计简单且低电力消耗的电路。
本发明另一目的是提供一种液晶显示器的源极驱动方法，需要较少的控制步骤并可快速地使输出电压达到目标电平。
本发明的又一目的是提供一种液晶显示器的源极驱动器，可降低电路设计的复杂度，并减少其所占用的芯片面积。
本发明的再一目的是提供一种液晶显示器的源极驱动方法，可快速地使输出电压达到目标电平并减少其电力消耗。
根据本发明一方面提供一种源极驱动器，其具有多个通道，且各个通道包含有一数字模拟转换器、一箝位电路、以及一微调电路。数字模拟转换器根据N位信号的(N-1)个最高位从多个伽玛电压中选择出一第一参考电压及一第二参考电压。箝位电路接收上述参考电压，并在这两个参考电压之间箝夹出一输出电压。微调电路根据N位信号的最低位调整箝夹的输出电压至一目标电平。
根据本发明另一方面提供一种液晶显示器的源极驱动方法，包括以下步骤：先根据N位信号的(N-1)个最高位从多个伽玛电压中选择出一第一参考电压及一第二参考电压。接着，在这两个参考电压之间箝夹出一输出电压。根据N位信号的最低位调整箝夹的输出电压至一目标电平。
根据本发明又一方面提供一种源极驱动器，其具有多个通道，且各个通道包含有一数字模拟转换器以及一输出缓冲器。数字模拟转换器是根据N位信号的所有位从多个伽玛电压中选择出一输入电压。输出缓冲器包含有一PMOS晶体管及一NMOS晶体管、一第一误差放大器、一第二误差放大器、一第一偏移电压产生电路及一第二偏移电压产生电路、以及一微调电路。PMOS晶体管及NMOS晶体管是电性串联于一高电压以及一低电压之间。
第一误差放大器具有：一反相输入端，其用以接收该输入电压；一非反向输入端，其电性连接于该PMOS晶体管及该NMOS晶体管的连接点以输出一输出电压；以及一输出端，其电性连接于该PMOS晶体管的栅极。第二误差放大器具有：一反向输入端用以接收该输入电压，一非反向输入端电性连接于该连接点，以及一输出端电性连接于该NMOS晶体管的栅极。
第一偏移电压产生电路及第二偏移电压产生电路，分别电性连接于第一误差放大器及第二误差放大器的输出端。此两偏移电压产生电路是用以将输出电压拉高或降低至输入电压的电平及输入电压加上或减少一偏移电压的电平之间。微调电路电性连接于误差放大器的非反向输入端，用以调整输出电压至输入电压的电平。
根据本发明的再一方面提供一种液晶显示器的源极驱动方法，包括以下步骤：先根据N位信号的所有位从多个伽玛电压中选择出一输入电压。当输入电压是高于一高电压的一半时，拉高一输出电压至输入电压的电平及输入电压加上偏移电压的电平之间。当输入电压是低于此高电压的一半时，降低输出电压至输入电压的电平及输入电压减去偏移电压的电平之间。调整被拉过的输出电压至输入电压的电平。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：
图1绘示一种用于液晶显示器中的传统源极驱动器；
图2为图1源极驱动器中使用的传统输出缓冲器；
图3为本发明一实施例的液晶显示器的源极驱动器的方块图；
图4是图3的源极驱动器的驱动方法的流程图；
图5A是根据本发明的一实施例绘示图3中的数字模拟转换器；
图5B是根据本发明的一实施例绘示图3中的箝位电路及微调电路；
图6是根据本发明另一实施例绘示一种源极驱动器的输出缓冲器；
图7绘示图6的输出缓冲器的输出缓冲方法的流程图；
图8是根据本发明一实施例绘示图6的输出缓冲器的电路图；
图9A是绘示输出电压在输入电压(Vin)高于高电压的一半(VDDA/2)时其电平被拉高的示意图；以及
图9B是绘示输出电压在输入电压(Vin)低于高电压的一半(VDDA/2)时其电平被降低的示意图。
具体实施方式
图3为本发明一实施例的液晶显示器的源极驱动器300的方块图。源极驱动器300具有多个通道(图3中仅以一个通道作代表)，且各个通道包含有数字模拟转换器302、箝位电路304、以及微调电路306。数字模拟转换器302根据6位信号的5个最高位(B1，B2，B3，B4，B5)而从多个伽玛电压(V0～V63)中选择出第一参考电压(E-)及第二参考电压(E+)。箝位电路304接收上述参考电压(E+，E-)，并在这两个参考电压(E+，E-)之间箝夹出一输出电压(Vout)。微调电路306根据6位信号的最低位(B0)而将箝夹的输出电压(Vout)调整至一目标电平，例如第一参考电压(E-)或第二参考电压(E+)的电平，以供输出至液晶显示器面板308。
图4是图3的源极驱动器300的驱动方法的流程图。首先，根据N位信号的(N-1)个最高位(例如B1，B2，B3，B4，B5)从多个伽玛电压(V0～V63)中选择出第一参考电压(E-)及第二参考电压(E+)(步骤402)。接着，在这两个参考电压(E+，E-)之间箝夹出一输出电压(Vout)(步骤404)。然后，根据N位信号的最低位(例如B0)调整箝夹的输出电压(Vout)至一目标电平，例如第一参考电压(E-)或第二参考电压(E+)的电平(步骤406)。
图5A是根据本发明的一实施例绘示图3中的数字模拟转换器302。举例来说，数字模拟转换器302中包含有五个阶段的多路复用器502、512、522、532及542。各阶段是分别对应于上述5个最高位(B1，B2，B3，B4，B5)其中之一，并根据其所对应的最高位而将前个阶段所提供的伽玛电压选择出一半的伽玛电压。举例来说，第一阶段的多路复用器502根据最高位B5而从64个伽玛电压(V0～V63)中选择出32个伽玛电压(W0～W31)，第二阶段的多路复用器512根据最高位B4而从32个伽玛电压(W0～W31)中选择出16个伽玛电压(Y0～Y15)，第三阶段的多路复用器522根据最高位B3而从16个伽玛电压(Y0～Y15)中选择出8个伽玛电压(Z0～Z7)，第四阶段的多路复用器532根据最高位B2而从8个伽玛电压(Z0～Z7)中选择出4个伽玛电压(X0～X3)，第五阶段的多路复用器542根据最高位B1而从4个伽玛电压(V0～V63)中选择出第一参考电压(E-)及第二参考电压(E+)。
图5B是根据本发明的一实施例绘示图3中的箝位电路304以及微调电路306。先假设第一参考电压(E-)是低于第二参考电压(E+)。箝位电路304包含有PMOS晶体管514及NMOS晶体管524。PMOS晶体管514及NMOS晶体管524是电性串联于高电压(VDDA)及低电压(VSSA)之间，且其间的连接点(即PMOS晶体管514及NMOS晶体管524的漏极)会提供输出电压(Vout)。
借助此种配置，当输出电压(Vout)低于第一参考电压(E-)时，PMOS晶体管514可将输出电压(Vout)拉高至第一参考电压(E-)的电平；当输出电压(Vout)高于第二参考电压(E+)时，NMOS晶体管524可将输出电压(Vout)降低至第二参考电压(E+)的电平。再者，当输出电压(Vout)介于第一参考电压(E-)及第二参考电压(E+)之间时，PMOS晶体管514及NMOS晶体管524可为关闭的以避免静态电流(quiescentcurrent)。
微调电路306包含两个偏压电路(Bias A，Bias B)电性串联于高电压(VDDA)以及低电压(VSSA)之间，且两偏压电路(Bias A，Bias B)的连接点是耦接于输出电压(Vout)。这两个偏压电路(Bias A，Bias B)可根据6位信号的最低位(B0)而将输出电压(Vout)降低或拉高至第一参考电压(E-)或第二参考电压(E+)的电平。
举例来说，当最低位(B0)为0时，偏压电路(Bias A)会被导通而偏压电路(BiasB)则被关闭，如此来将输出电压(Vout)拉高至第二参考电压(E+)的电平；当最低位(B0)为1时，偏压电路(Bias A)会被关闭而偏压电路(Bias B)则被导通，如此来将输出电压(Vout)降低至第一参考电压(E-)的电平。
图6是根据本发明另一实施例绘示一种输出缓冲器，可提供用于源极驱动器中。输出缓冲器600包含有PMOS晶体管602及NMOS晶体管604、第一误差放大器612、第二误差放大器614、第一偏移电压产生电路622及第二偏移电压产生电路624以及微调电路636。
PMOS晶体管602及NMOS晶体管604是电性串联于高电压(VDDA)以及低电压(VSSA)之间。第一误差放大器612的反相输入端(-)用以接收一输入电压(Vin)(即数字模拟转换器102所选择出的伽玛电压)。第一误差放大器612的非反向输入端(+)电性连接于PMOS晶体管602及NMOS晶体管604的连接点，用以输出一输出电压(Vout)。第一误差放大器612的输出端电性连接于PMOS晶体管602的栅极。第二误差放大器614的反相输入端(-)用以接收输入电压(Vin)(即数字模拟转换器102所选择出的伽玛电压)。第二误差放大器614的非反向输入端(+)电性连接于两晶体管602及604的连接点。第二误差放大器614的输出端电性连接于NMOS晶体管604的栅极。
第一偏移电压产生电路622电性连接于第一误差放大器612的输出端，而第二偏移电压产生电路624电性连接于第二误差放大器614的输出端。此两偏移电压产生电路622及624是用以将输出电压(Vout)拉高或降低至输入电压(Vin)的电平及输入电压加上或减少一偏移电压(Vin±Voffset)的电平之间。微调电路636电性连接于误差放大器612及614的非反向输入端(+)，用以将输出电压(Vout)调整至输入电压(Vin)的电平。
图7是图6的输出缓冲器600的输出缓冲方法的流程图。首先，接收一输入电压(Vin)，即数字模拟转换器102所选择出的伽玛电压(步骤702)。当输入电压(Vin)是高于一高电压的一半(VDDA/2)时，将输出电压(Vout)拉高至输入电压(Vin)的电平及输入电压加上偏移电压(Vin+Voffset)的电平之间(步骤704)；当输入电压(Vin)是低于此高电压的一半(VDDA/2)时，将输出电压(Vout)降低至输入电压(Vin)的电平及输入电压减去偏移电压(Vin-Voffset)的电平之间(步骤706)。然后，调整被拉过的输出电压(Vout)至输入电压(Vin)的电平(步骤708)。
再者，在图6中，第一偏移电压产生电路622、第二偏移电压产生电路624及微调电路636是根据一控制信号(HLV)而切换其开关，且此控制信号(HLV)可指示输入信号(Vin)的电平，即指示此输入信号(Vin)是否高于或低于上述高电压的一半(VDDA/2)。
图8根据本发明一实施例绘示图6的输出缓冲器的电路图。图9A是绘示输出电压(Vout)在输入电压(Vin)高于高电压的一半(VDDA/2)时其电平被拉高的示意图，图9B是绘示输出电压(Vout)在输入电压(Vin)低于高电压的一半(VDDA/2)时其电平被降低的示意图。
如图8及图9A所示，当输入电压(Vin)高于高电压的一半(VDDA/2)时，第一误差放大器612、第二误差放大器614及第一偏移电压产生电路622会被导通，且第二偏移电压产生电路624会被关闭，借以将输出电压(Vout)拉高至输入电压(Vin)的电平及输入电压加上偏移电压(Vin+Voffset)的电平之间，如此来补偿传统输出缓冲器104会产生的偏移电压。
如图8及图9B所示，当输入电压(Vin)低于高电压的一半(VDDA/2)时，第一误差放大器612、第二误差放大器614及第二偏移电压产生电路624会被导通，且第一偏移电压产生电路622会被关闭，借以将输出电压(Vout)降低至输入电压(Vin)的电平及输入电压减去该偏移电压(Vin-Voffset)的电平之间，如此来补偿传统输出缓冲器104会产生的偏移电压。也就是说，第一偏移电压产生电路622及第二偏移电压产生电路624仅其中一者会被导通以如此来补偿传统输出缓冲器104会产生的偏移电压，而另一者则会被关闭。
由于只需使用少量的晶体管即可达成此处所使用的第一偏移电压产生电路622、第二偏移电压产生电路624及微调电路636，因此此输出缓冲器600相较于以往常用的AB类放大器不但占用较小的芯片面积，且不需要复杂的电路设计。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (8)

1.一种液晶显示器的源极驱动器，其特征在于该源极驱动器具有多个通道，且各个通道包含：
一数字模拟转换器，根据一N位信号的(N-1)个最高位从多个伽玛电压中选择出一第一参考电压及一第二参考电压；
一箝位电路，接收该两参考电压，并在该两参考电压之间箝夹出一输出电压；以及
一微调电路，根据该N位信号的最低位调整该箝夹的输出电压至一目标电平。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器的源极驱动器，其特征在于该第一参考电压是低于该第二参考电压，且该箝位电路包含：
一PMOS晶体管，在该输出电压低于该第一参考电压时，将该输出电压拉高至该第一参考电压的电平；以及
一NMOS晶体管，在该输出电压高于该第二参考电压时，将该输出电压降低至该第二参考电压的电平。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器的源极驱动器，其特征在于当该输出电压介于该第一参考电压及该第二参考电压之间时，该PMOS晶体管及该NMOS晶体管为关闭的以避免静态电流。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器的源极驱动器，其特征在于该目标电平为该第一参考电压或该第二参考电压。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器的源极驱动器，其特征在于该微调电路包含两个偏压电路，它们电性串联于一高电压以及一低电压之间，且该两偏压电路的连接点是耦接于该输出电压，该两偏压电路是根据该N位信号的最低位而将该输出电压降低或拉高至该第一参考电压或该第二参考电压的电平。
6.一种液晶显示器的源极驱动方法，包含以下步骤：
根据一N位信号的(N-1)个最高位从多个伽玛电压中选择出一第一参考电压及一第二参考电压；
在该两参考电压之间箝夹出一输出电压；以及
根据该N位信号的最低位调整该箝夹的输出电压至一目标电平。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器的源极驱动方法，其特征在于该第一参考电压是低于该第二参考电压，且该箝夹步骤包含：
在该输出电压低于该第一参考电压时，将该输出电压拉高至该第一参考电压的电平；以及
在该输出电压高于该第二参考电压时，将该输出电压降低至该第二参考电压的电平。
8.根据权利要求6所述的液晶显示器的源极驱动方法，其特征在于该目标电平为该第一参考电压或该第二参考电压。
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