CN101063754A - 一种伽玛参考电压产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于薄膜晶体管液晶显示器的伽玛参考电压产生电路,包括:直流稳定电压,正压区伽玛参考电压产生电路,其特征在于,所述正压区伽玛参考电压产生电路输出端连接有由开关和反向电荷泵电路构成的负压区伽玛参考电压产生电路。其是根据液晶材料对称的电压-透过率(V-T)特性曲线,使用简单的电路,利用正压区的伽玛(GAMMA)参考电压产生出负压区的伽玛(GAMMA)参考电压。与现有技术相比,本发明较大程度的简化了利用正压区伽玛(GAMMA)参考电压产生出负压区伽玛(GAMMA)参考电压的伽玛(GAMMA)参考电压产生电路,同时大幅降低了电路的功耗,并且提高了所产生的负压区伽玛(GAMMA)参考电压的精度。

Description

一种伽玛参考电压产生电路
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD),尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器的伽玛(GAMMA)参考电压产生电路。
背景技术
液晶显示技术发展得非常快,由于其重量轻,液晶显示器件被广泛应用于各种显示领域。
伽玛参考电压产生电路作为薄膜晶体管液晶显示器模块的一个重要组成部分,对薄膜晶体管液晶显示器的灰度调节起着至关重要的作用。伽玛参考电压产生电路的作用是根据所要求的伽玛曲线,来设定伽玛参考电压GMA1、GMA2等等,作为薄膜晶体管液晶显示器进行灰度显示的参考电压。例如,正压区的伽玛参考电压是GMA1到GMA5,负压区的伽玛参考电压是GMA6到GMA10,每隔16个灰度设定一个伽玛参考电压。将各伽玛参考电压输入到薄膜晶体管液晶显示器的信号驱动电路中,经过信号驱动电路的数模转换器,产生所有灰度电压。从而使得薄膜晶体管液晶显示器模块的灰度和透过率曲线拟合出要求的伽玛曲线。
根据液晶材料的电压-透过率曲线,通过计算得到各个伽玛参考电压值,然后使用伽玛参考电压产生电路来产生这些伽玛参考电压,提供给信号驱动电路。现有的伽玛参考电压产生电路如图1所示。
由电源提供的直流稳定电压VDD,图1右侧的次分压回路通过一个伽玛电阻串R0、R1…R5-1、R5-2…R9、R10产生各个伽玛参考电压,而图1左侧的主分压回路和反馈运算放大电路是稳压电路,稳定次分压电路的GMA3、GMA5.5和GMA8的电压值。
现有技术的主要缺点在于:伽玛电阻值的确定非常繁琐,不同的薄膜晶体管液晶显示器面板和不同的液晶材料特性需要用不同的伽玛电阻值进行调节,所以需要通过大量的计算和调试工作,大大影响了工程技术人员的工作效率。而且每个伽玛参考电压值要分别输入到对应信号驱动电路的引脚上,而往往为了提高灰度显示特性,会增加伽玛参考电压的个数,现有技术需要增加相应数目的信号驱动电路输入引脚,因此不利于信号驱动电路的集成,使显示分辨率受到限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,以及边缘场开关型(FFS)等这类薄膜晶体管液晶显示器所使用的液晶材料具有如图2所示的对称性电压-透过率曲线的特点,提供一种新的伽玛参考电压产生电路,大幅减少伽玛电阻调试的工作量,减少信号驱动电路的伽玛参考电压输入引脚数目。
为了实现上述目的,本发明提供一种伽玛参考电压产生电路,包括:直流稳定电压,正压区伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述正压区伽玛参考电压产生电路输出端连接有由开关和反向电荷泵电路构成的负压区伽玛参考电压产生电路。其中,所述开关由高频方波信号控制的两态开关;当方波位于第一电平状态时,开关接通正压区伽玛参考电压;当方波位于第二电平状态时,开关接地。所述高频方波信号的频率大于或等于50kHz。所述高频方波信号由驱动电路的时钟控制器件产生。
所述反向电荷泵电路由两个电容和两个二极管构成;其中第一个电容的一端与所述两态开关连接,另一端与第一个二极管的PN结的P极连接,同时与第二个二极管的PN结的N极连接;第一个二极管的N极连接至参考电压;第二个二极管的P极与第二个电容一端连接;第二个电容的另一端连接至基准电压,基准电压为两倍的液晶材料电压与透过率曲线的对称中心电压与两倍的二极管阈值电压之和。
本发明的伽玛参考电压产生电路只需要调节用于产生对称电压-透过率曲线正压区伽玛参考电压的伽玛电阻值,而通过上述开关和反向电荷泵电路构成的电路自动地产生负压区相应的伽玛参考电压,将伽玛电阻调试的工作量降为现有技术工作量的一半。
此外,本发明所述的由正压区伽玛参考电压产生负压区伽玛参考电压的电路可以内置在信号驱动电路中,这样信号驱动电路的输入端就只需要提供正压区伽玛参考电压引脚即可,所以信号驱动电路的伽玛参考电压输入引脚数目也相应的减少了。
本发明中的伽玛参考电压产生电路是由开关和反向电荷泵电路构成的,较现有的同类电路大为简化,这降低了电路的面积和功耗。另外由于采用的电路简单,并且不依赖于电路元件参数,电路精度得以提高。
本发明的各种优点在具体实施例中将更加清楚地体现。
附图说明
图1是先前的一种伽玛参考电压产生电路;
图2是一种液晶材料的对称性电压-透过率特性曲线;
图3是本发明的伽玛参考电压产生电路的示意图;
图4是本发明的伽玛参考电压产生电路中,利用正压区伽玛参考电压产生出负压区伽玛参考电压的电路部分的结构图;
图5是本发明实施例中的电路工作时的信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。
一种用于薄膜晶体管液晶显示器的液晶材料具有如图2所示的对称性电压-透过率特性曲线。依据所述特性曲线和所要求的灰度确定各伽玛参考电压值。如果确定正压区的伽玛参考电压值依次为GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5,那么由于对称性的电压-透过率特性曲线,负压区伽玛参考电压值GMA6、GMA7、GMA8、GMA9、GMA10与正压区伽玛参考电压值GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5,相对于电压-透过率特性曲线的对称中心电压VCNETER,互为镜像。即:
        GMA1+GMA10=2VCNETER
        GMA2+GMA9=2VCNETER
        GMA3+GMA8=2VCNETER
        GMA4+GMA7=2VCNETER
        GMA5+GMA6=2VCNETER
所以,利用图3的左边部分电路确定了正压区的伽玛参考电压值依次为GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5之后,即可通过图3右边的负压区伽玛参考电压由电路101产生相应的负压区伽玛参考电压GMA6、GMA7、GMA8、GMA9、GMA10。
图3的左边部分电路,是以直流稳定电压VDD通过由电阻串R0、R1、R2、R3、R4、R5组成的次分压回路产生相应的正压区伽玛参考电压GMA1至GMA5,同时通过主分压回路和反馈运算放大电路的稳压作用,稳定次分压电路的正压区伽玛参考电压GMA2和GMA4。下面对图3右边部分电路,即负压区伽玛参考电压产生电路101进行详细描述。
如图4所示,负压区伽玛参考电压产生电路由两态开关T1和 T1,以及反向电荷泵电路构成。
其中,两态开关T1和 T1由高频方波信号控制,高频方波信号的频率大于或等于50kHz,且可以方便的由驱动电路的时钟控制器等控制器件产生。当高频方波信号位于如图5中所示的高电平状态时,开关T1导通,开关 T1截止,开关电路接通正压区伽玛参考电压;当高频方波信号位于如图5中所示的低电平状态时,开关 T1导通,开关T1截止,开关电路接地。反向电荷泵电路由两个电容和两个二极管构成;其中电容C1的一端与两态开关T1和 T1连接,另一端与二极管D1的P极连接,同时与二极管D2的N极连接;二极管的D1的N极连接至基准电压;二极管D2的P极与电容C2的一端连接;电容C2的另一端连接至基准电压。正压区伽玛参考电压从两态开关中的T1输入,相应的负压区伽玛参考电压从反相电荷泵的D2的P极一端输出。其中,反向电荷泵电路的时间常数远大于高频方波信号的周期。
下面结合反向电荷泵电路的工作原理,对本具体实施例中利用负压区伽玛参考电压产生电路101通过正压区伽玛参考电压得到负压区伽玛参考电压的详细工作原理进行进一步描述。
反向电荷泵基本原理是二极管的偏置状态保持反偏,以实现电容上电荷的保持。由于高频方波信号控制两态开关T1和 T1的状态,图4中a点的电位Va以与高频方波信号相同的频率变化,如图5所示。当电路处于T1闭合且 T1断开的上半周期,a点的电位Va=GMA1,考虑到二极管D1需要保持反偏,C1才能保持电荷,因此b点的电位不超过Vb=V1-VD,其中V1为基准电压,VD为二极管的阈值电压。由于C1充电利用的是二极管D1的反向漏电流,因此充电速度缓慢,但是经历多个T1闭合且 T1断开的上半周期,最后b点的电位总可以充至V1-VD。完成上述充电过程后,C1两端的电压差在上半周期可达到V1-VD-GMA1。这时当电路进入 T1闭合且T1断开的下半周期,a点的电位Va=0,由于反向电荷泵电路的时间常数远大于高频方波信号的周期,C1两端的电压差仍为V1-VD-GMA1,那么b点的电位被拉低至Vb=V1-VD-GMA1<V1-VD,这样电容C1将继续充电,同样由于利用的是二极管D1的反向漏电流进行充电,充电速度缓慢,在该下半个周期内,C1两端电压差仅增加小量ΔV,电容C1两端的电压差变为V1-VD-GMA1+ΔV。在接下来的T1闭合且 T1断开的上半个周期,a点的电位Va=GMA1,b点的电位Vb=V1-VD+ΔV>V1-VD,因此电容C1会放电,使b点的电位回到Vb=V1-VD。如果忽略上述电压差的小量波动ΔV,电容C1两端的电压差基本稳定为V1-VD-GMA1,不随时间变化,所以b点的电位跟随a点的电位,以与高频方波信号相同的频率,在Vb=V1-VD和V1-VD-GMA1两个电平上变化。
当b点电位为Vb=V1-VD-GMA1时,同样考虑到二极管D2需要反偏,电容C2才能保持电荷,因此c点的电位稳定时被拉至GMA10=V1-2VD-GMA1,随后当b点电位变为Vb=V1-VD,二极管仍然反偏,因此电容C2上的电荷状态未有变化,那么c点的电位仍稳定为GMA10=V1-2VD-GMA1。这样c点的电位GMA10为不随时间变化的单电平。
如果设定基准电压V1=2VCENTER+2VD,那么GMA10=2VCNETER-GMA1。这样就实现了由正压区伽玛参考电压GMA1产生负压区伽玛参考电压GMA10的功能。同样的方法可以由其他正压区伽玛参考电压产生相应的负压区伽玛参考电压,即由GMA2产生GMA9、GMA3产生GMA8、GMA4产生GMA7及GMA5产生GMA6。
如图3所示,本实施例中通过调试用于产生对称电压-透过率曲线正压区伽玛参考电压的伽玛电阻值R0至R5,得到正区GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5后通过上述开关和反向电荷泵电路构成的电路101自动地产生负压区相应的伽玛参考电压GMA10、GMA9、GMA8、GMA7、GMA6,与现有技术相比,需要调试的伽玛电阻的数量减少一半。
同样,本发明描述的电路可以内置在信号驱动电路中,这样信号驱动电路的输入端就只需要提供正压区伽玛参考电压引脚即可,与现有技术相比,引脚数目减少一半。本实施例中为5个,所以信号驱动电路的输入端引脚数目也相应的减少了5个。
另外,本发明的伽玛参考电压产生电路是由开关和反向电荷泵电路构成的电路较现有的同类电路大为简化,这降低了电路的面积和功耗。另外由于采用的电路简单,并且不依赖于电路元件参数,电路精度得以提高,产生的伽玛参考电压精度也随之提高。
本实施例仅用于说明而不是限定本发明所述的薄膜晶体管液晶显示器驱动电路的伽玛参考电压产生电路。除非特别指出的部分,本发明不局限于上述描述的具体细节。如根据灰度等级变换伽玛参考电压的数量等。在不偏离电路实质性特征的前提下,本发明还有其它的具体实施例。任何符合本发明特征的修改和变化,都在本发明的范围之内。

Claims (6)

1、一种伽玛参考电压产生电路,包括:直流稳定电压,正压区伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述正压区伽玛参考电压产生电路输出端连接有由开关和反向电荷泵电路构成的负压区伽玛参考电压产生电路。
2、根据权利要求1所述的一种伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述开关由高频方波信号控制的两态开关;当方波位于第一电平状态时,开关接通正压区伽玛参考电压;当方波位于第二电平状态时,开关接地。
3、根据权利要求2所述的一种伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述高频方波信号的频率大于或等于50kHz。
4、根据权利要求2所述的一种伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述高频方波信号由驱动电路的时钟控制器件产生。
5、根据权利要求1至4任一所述的一种伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述反向电荷泵电路由两个电容和两个二极管构成;其中第一个电容的一端与所述两态开关连接,另一端与第一个二极管的PN结的P极连接,同时与第二个二极管的PN结的N极连接;第一个二极管的N极连接至参考电压;第二个二极管的P极与第二个电容一端连接;第二个电容的另一端连接至基准电压。
6、根据权利要求4所述的一种伽玛参考电压产生电路,其特征在于:所述基准电压为两倍的液晶材料电压与透过率曲线的对称中心电压与两倍的二极管阈值电压之和。
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