CN101241667B - 具有嵌入式dram的显示驱动器ic - Google Patents

Abstract

一种用于控制显示面板上的图像显示的显示驱动器IC(1)，具有DRAM(10)、电源电路(20)和驱动电路(30)。将与图像对应的数字数据(DL)存储在DRAM(10)中。电源电路(20)产生预定电压。驱动电路(30)通过使用预定电压将数字数据(DL)转换为灰度电压(VH)并且将灰度电压(VH)输出到显示面板(100)。电力从电源电路(20)提供到DRAM(10)。

Description

具有嵌入式DRAM的显示驱动器IC

背景技术

1.技术领域

本发明涉及一种用于控制显示面板上的图像显示的显示驱动器IC(集成电路)。特别是，本发明涉及具有嵌入式DRAM(动态随机存取存储器)的显示驱动器IC。

2.相关技术的描述

液晶显示器(LCD)是已知的一种图像显示装置。液晶显示器具有上面显示图像的LCD板和LCD驱动器IC，该LCD驱动器IC是一种用于控制图像显示的IC芯片。LCD驱动器IC将与该图像对应的数字数据(显示数据)转换为灰度电压，并且将该灰度电压施加到LCD面板的像素。结果，图像在LCD面板上显示出来。

通常，使用SRAM(静态SRAM)作为用于存储显示数据的存储器。SRAM可以与LCD驱动器IC分开地提供或可以位于LCD驱动器IC内部。在SRAM位于LCD驱动器IC内部的情况下，SRAM专称为“嵌入式SRAM(eSRAM)”。

日本特开专利申请No.JP-P2002-56668公开了一种LCD驱动器IC，其中使用嵌入式DRAM(eDRAM)取代嵌入式SRAM。DRAM的存储单元比SRAM的存储单元小。因此，认为通过使用嵌入式DRAM取代嵌入式SRAM可以降低LCD驱动器IC的芯片面积。

图1示出了典型DRAM的结构和其中使用的电压种类。DRAM 10包括存储单元11、预充电电路12、以及读出放大器13。存储单元11由单元晶体管和单元电容器组成。单元晶体管的栅极引出线连接到字线WL。单元晶体管的源极和漏极中的一个连接到位线BL上，而另一个连接到单元电容器的一端。预充电电路12是用于将一对互补位线BL、/BL预充电到预充电电压的电路，其由用于设置(setting)的晶体管组成。用于设置的晶体管的栅极引出线连接到预充电线PDL。读出放大器13根据出现在一对互补位线BL和/BL上的电压来检测出存储在存储单元11中的数据。

根据ON/OFF状态，将电压VPP(3.0V)或者电压VKK(-3.0V)施加到字线WL上。电压VBB(-0.5V)是在备用模式下施加到单元晶体管的背栅上的基板电压。这些负电压VKK和VBB是为降低漏电流而施加的。电压HVDD(0.75V：电源电压VDD(1.5V)的一半)可以在某些情况下施加到单元电容器的另一端。根据ON/OFF状态，将电压VPP2(2.0V)或接地电压GND(0V)施加到预充电线PDL上。在预充电操作时预充电电压是电压HVDD(0.75V)。电源电压VDD(1.5V)和接地电压GND(0V)被用于驱动读出放大器13。电源电压VDD是也在许多逻辑电路中使用的电压。

如上所述，操作典型DRAM 10需要不同种类的操作电压。不同种类的操作电压不仅包括正电压而且包括负电压。应注意，在SRAM的情况下，仅使用常规电源电压VDD和接地电压GND。

本申请的发明人已经认识到以下几点。由于DRAM的存储单元小于SRAM的存储单元，所以认为通过使用嵌入式DRAM取代嵌入式SRAM可以降低LCD驱动器IC的芯片面积。但是，如图1所示，与SRAM的情况相比，在典型DRAM的情况下需要多得多的种类的操作电压。因此，在DRAM的情况下，需要加入与用于产生常规电源电压VDD的电源不同的DRAM专用电源。另一方面，在SRAM的情况下，仅需要提供用于产生常规电源电压VDD的电源而不需要SRAM专用电源。

因此，即使只是使用嵌入式DRAM取代嵌入式SRAM，也不能充分实现芯片面积减小的效果。关于存储单元阵列的面积减小的效果被DRAM专用电源的加入所反对。特别是，对于用于在液晶显示器中存储显示数据的DRAM的容量而言，大约2到4兆字节是足够的，这比典型DRAM的容量(大约1千兆字节)小很多。这意味着，电源相关电路相对于存储单元阵列的面积比相对较大。也就是说，当加入DRAM专用电源时，大大破坏了芯片面积减小的效果。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供一种具有嵌入式DRAM的显示驱动器IC。也即，根据一个实施例的显示驱动器IC具有内置的DRAM，其中存储有与显示图像对应的数字数据。显示驱动器IC还设有产生预定电压的电源电路和驱动电路。驱动电路通过使用预定电压将上述数字数据转换为灰度电压并且将该灰度电压输出到显示面板。

根据一个实施例，电力从上述电源电路施加到嵌入式DRAM。换句话说，嵌入式DRAM通过使用预定电压的至少一部分来操作，该预定电压是最初为在驱动电路中使用而产生的。比常规电源电压高且为DRAM所需的电压可以从驱动电路所用的高电压中产生。可以将此称之为具有嵌入式DRAM的显示驱动器IC所特有的独到之处。这样，最初提供用于显示驱动控制的电源电路被驱动电路和嵌入式DRAM所共享。由于不需要加入DRAM专用的专用电源，所以可以充分实现芯片面积减小的效果，并且也可以降低制造成本。

根据本发明，可以大大减少设有用于存储显示数据的存储器的显示驱动器IC的芯片面积。

附图说明

结合附图从以下对某些优选实施例的描述中将会更加明了本发明的上述和其它目的、优点和特征，其中：

图1是示出了典型DRAM结构和其中使用的电压种类的概念图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的设有显示驱动器IC的显示装置的结构的方框图；

图3是示出了在灰度和灰度电压之间的关系的一个实例的图示；

图4是用于解释说明对于根据第一实施例的嵌入式DRAM的电压提供的示意性方框图；

图5是示出了根据本发明第二实施例的显示驱动器IC中的嵌入式DRAM的结构和其中使用的电压种类的概念图；以及

图6是用于解释说明对于根据第二实施例的嵌入式DRAM的电压提供的示意性方框图。

具体实施方式

现在，将在此参考示例性实施例详细描述本发明。本领域技术人员将知道，使用本发明的教导可以实现许多可替换的实施例，并且本发明不限于为解释说明目的而示出的这些实施例。

将参考附图描述根据本发明实施例的显示装置和显示驱动器IC。使用液晶显示器作为显示装置的例子。

1.第一实施例

图2示出了根据本发明第一实施例的显示装置的结构的方框图。显示装置设有显示驱动器IC 1和显示面板100。显示驱动器IC 1是用于控制显示面板100上的图像显示的IC，并且集成在单个芯片上。电源电压VDD(例如1.5V)从外部电源200提供到显示驱动器IC 1上。

例如，显示面板100是LCD板。显示面板100具有以矩阵形式排列的多个像素110。而且，多条栅极线X0到Xm和多条源极线Y0到Yn被构造成互相交叉，并且像素110形成在各个交叉点处。每个像素110包括TFT(薄膜晶体管)、液晶元件、以及公共电极。液晶元件的一端连接到TFT，另一端连接到施加有预定公共电压VCOM的公共电极上。

一条栅极线X连接到一条线的像素110上，并且显示驱动器IC 1分别通过源极线Y0到Yn同时将与显示数据的灰度对应的灰度电压(像素电压)施加到一条线的像素110上。驱动栅极线X0到Xm从而将图像显示在显示面板100上。这里，为了减少闪烁和抑制液晶元件的损坏，典型液晶显示器采用“反向驱动方法”，例如帧反向驱动方法、线反向驱动方法、或者点反向驱动方法。根据该反向驱动方法，每过预定周期对施加到像素110的像素电压的“极性”进行反向，或者在相邻像素110之间对该“极性”进行反向。这里，“极性”表示像素电压相对于作为参考的公共电极的公共电压VCOM是正还是负。也即，对于一种灰度，使用两种灰度电压，即正极性灰度电压和负极性灰度电压。

图3示出了在64级灰度表示的情况下在灰度和灰度电压(像素电压)之间的关系的一个实例。关于正极性侧，正极性灰度电压V0P到V63P依次与第0到第63个灰度相关联。另一方面，关于负极性一方，负极性灰度电压V0N到V63N依次与第0到第63个灰度相关联。在公共电压VCOM为接地电压的情况下，正极性灰度电压V0P到V63P是正电压并且处于正电压范围VH到VCOM之内。另一方面，负极性灰度电压V0N到V63N是负电压并且处于负电压范围VCOM到VL之内。在本实施例中，我们考虑正电压范围VH到VCOM和负电压范围VCOM到VL都被使用的情况。

返回参考图2，以下将详细描述根据本实施例的显示驱动器IC 1。

显示驱动器IC 1设有DRAM 10。DRAM 10用于存储显示数据，该显示数据是与在显示面板100上显示的图像相对应的数字数据。也即，显示驱动器IC 1具有用于存储显示数据的嵌入式DRAM 10(DRAM宏[macro])。嵌入式DRAM 10具有多个存储单元11。每个存储单元11包括单元晶体管T1和单元电容器。至少将电源电压VDD(1.5V)从外部电源200提供到嵌入式DRAM 10。

显示驱动器IC 1还具有电源电路20、源极驱动器30(驱动电路)和用于显示驱动控制的栅极驱动器40。

电源电路20被配置为输出用于产生施加到像素110的灰度电压(像素电压)的内部电压。在本实施例中，使用图3所示的正电压范围VH到VCOM和负电压范围VCOM到VL作为灰度电压。为此，电源电路20包括产生正电压VH的正电压电源21和产生负电压VL的负电压电源22。电源电路20还包括参考电压产生电路23，其根据正电压VH产生正参考电压Vref(＜VH)。灰度电压的绝对值的上限大于电源电压VDD(1.5V)。例如，正电压VH和负电压VL分别为+5V和-5V。这样，电源电路20产生了比电源电压VDD更大的高电压VH和VL。高电压VH、VL和参考电压Vref被提供到源极驱动器30。

源极驱动器30从嵌入式DRAM 10接收一条线的显示数据DL。然后，源极驱动器30将显示数据DL转换为相应的灰度电压VG，并且通过源极线Y0到Yn将灰度电压(像素电压)VG输出到显示面板100。尤其是，源极驱动器30包括锁存电路31、电平转换器32、灰度电压产生电路33和DA转换器34。

锁存电路31锁存一条线的显示数据DL。通过电平转换器(shifter)32将显示数据DL提供到DA转换器34。同时，灰度电压产生电路33从电源电路20接收正电压VH(+5V)、负电压VL(-5V)和参考电压Vref。灰度电压产生电路33具有多个串联连接的分压电阻，并且根据包含正电压VH、负电压VL、参考电压Vref等的参考通过分压而产生多种灰度电压。多种灰度电压是图3所示的正极性灰度电压V0P到V63P和负极性灰度电压V0N到V63N，它们处于从VH到VL的范围内。灰度电压产生电路33将多种灰度电压输出到DA转换器34。根据多种灰度电压，DA转换器34输出与接收到的显示数据DL相对应的灰度电压。这样，源极驱动器30通过使用由正电压VH和负电压VL所限定的电压范围VH到VL来将显示数据DL转换为相应的灰度电压。将输出的灰度电压作为像素电压VG施加到显示面板100的像素110。

由于源极驱动器30需要处理比电源电压VDD高的高电压VH和VL，所以源极驱动器30具有高压元件35。例如，用于输出灰度电压VG的DA转换器34的输出级由高压晶体管T2组成。

栅极驱动器40连接到栅极线X0到Xm，并且依次驱动栅极线X0到Xm。

根据本发明的嵌入式DRAM 10是图1所示的典型DRAM，其需要不同种类的操作电压(VPP、VPP2、VDD、HVDD、GND、VKK和VBB)。但是，在显示驱动器IC 1内没有提供专用于嵌入式DRAM 10的专用电源。而是，用于显示驱动控制的上述电源电路20也用作关于嵌入式DRAM 10的电源。换句话说，电源电路20的至少一部分由嵌入式DRAM 10和源极驱动器30所共用。为此，嵌入式DRAM 10通过缓冲器电路50连接到电源电路20。电力从电源电路20通过缓冲器电路50提供到嵌入式DRAM 10。嵌入式DRAM 10不包括升高电压或降低电压的内部电压产生电路(调压器、升压器、和降压转换器)。

图4是用于解释说明关于嵌入式DRAM 10的电压提供的示意性方框图。如上所述，正电压电源21输出正电压VH(+5V)。参考电压产生电路23输出正参考电压Vref。负电压电源22输出负电压(-5V)。在由嵌入式DRAM 10所使用的操作电压之中的电源电压VDD(1.5V)由外部电源200提供。另一个正操作电压从由正电压电源21所输出的正电压VH(+5.0V)产生。如果存在合适的参考电压Vref，参考电压Vref可用于产生正工作电压。另一方面，负操作电压从由负电压电源22所输出的负电压VL(-5.0V)产生。

例如，缓冲电路51将正电压VH(+5.0V)转换为嵌入式DRAM 10的操作电压VPP(3.0V)和VPP2(2.0V)。缓冲电路53将参考电压Vref转换为嵌入式DRAM 10的操作电压HVDD(0.75V)。缓冲电路52将负电压VL(-5.0V)转换为嵌入式DRAM 10的操作电压VKK(-0.3V)和VBB(-0.5V)。应注意，缓冲电路50不仅充当电压转换电路而且充当用于抑制噪音传播的滤波器。

如上所述，嵌入式DRAM 10使用最初为源极驱动器30而产生的电压VH和VL来操作。相反地，嵌入式DRAM 10所需要的比电源电压VDD高的正电压和负电压可以从在源极驱动器30所使用的高电压VH和VL产生。可以将此称之为具有嵌入式DRAM 10的显示驱动器IC 1所特有的独到之处。

根据本实施例，嵌入式DRAM 10被用作用于存储显示数据的嵌入式存储器。结果，与嵌入式SRAM的情况相比减少了芯片面积。而且，不需要加入专用于嵌入式DRAM 10的专用电源。因此，可以充分实现芯片面积减小的效果，并且也可以降低制造成本。特别是，对于用于在液晶显示器中存储显示数据的存储器容量而言，大约2到4兆字节是足够的，这比典型DRAM的容量(大约1千兆字节)小很多。这意味着，电源相关电路相对于存储单元阵列的面积比相对较大。因此，通过除去专用于嵌入式DRAM的专用电压，可以大大减小芯片面积。

在图4的实例中，嵌入式DRAM 10使用正电压电源21和负电压电源22作为电源。但是，嵌入式DRAM 10可以仅使用正电压电源21和负电压电源22中的任意一个。在仅仅正电压电源21被嵌入式DRAM10所共用的情况下，可以除去专用于嵌入式DRAM 10的正电压电源。另一方面，在仅仅负电压电源22被嵌入式DRAM所共用的情况下，可以除去专用于嵌入式DRAM 10的负电压电源。在任何情况下，可以获得芯片面积减小的效果。

应注意，在嵌入式DRAM 10中处理比电源电压VDD高的电压的单元晶体管T1需要被构造成高压晶体管。这里，可以将与源极驱动器30内的高压晶体管T2相同的晶体管用作单元晶体管T1。也就是说，可以将单元晶体管T1的击穿电压设计成等于高压晶体管T2的击穿电压。在这种情况下，可以使用相同的工艺来制造存储单元中的单元晶体管T1和源极驱动器30中所需要的高压晶体管T2。结果，单元晶体管T1的结构可以与高压晶体管T2的结构相同。因此，减少了晶体管的种类，并且可以降低制造工序的数量。可以将此称之为具有嵌入式DRAM 10的显示驱动器IC 1所特有的独到之处。

2.第二实施例

上述负操作电压VKK(-0.3V)和VBB(-0.5V)被用于减少存储单元11中的漏电流。但是，用于减少漏电流的方式不限于采用负电压VKK和VBB。例如，存储单元11内的单元晶体管T1可以利用具有高阈值电压的晶体管形成。应注意，显示驱动器IC 1在源极驱动器30内具有阈值电压较高的高压晶体管T2。因此，当DRAM 10嵌入到显示驱动器IC 1中时，可以以相同的工艺制造单元晶体管T1和高压晶体管T2。在这种情况下，可以在不使用负电压VKK和VBB的情况下降低漏电流。

根据本发明的第二实施例，不使用负电压VKK和VBB的DRAM被嵌入到显示驱动器IC 1中。

图5示出了根据本发明的嵌入式DRAM 10’的结构和其中使用的电压种类。相同的附图标记表示与第一实施例所描述的构件相同的构件，适当时省略重复的描述。如图5所示，将取代负电压VKK的接地电压GND施加到嵌入式DRAM 10’中的字线WL。而且，将取代负电压VBB的接地电压GND施加到单元晶体管T1的背栅极上。也就是说，根据本实施例的DRAM 10’被配置为仅使用正操作电压(VPP、VPP2、VDD和HVDD)和接地电压GND操作。因此，至少专用于嵌入式DRAM10’的负电压电源变为不需要。结果，最少可以得到芯片面积减小的效果。

与源极驱动器30内的高压晶体管T2相同的晶体管可以用作单元晶体管T1。也即，可以将单元晶体管T1的击穿电压设计成等于高压晶体管T2的击穿电压。在这种情况下，存储单元11中的单元晶体管T1和源极驱动器30中所需要的高压晶体管T2都可以以相同的工艺制造。因此，单元晶体管T1的结构可以与高压晶体管T2的结构相同。因此，减少了晶体管的种类，并且降低了制造工序的数量。由于单元晶体管T1的阈值电压变得足够高，所以即使没有采用负电压VBB和VKK，也可以充分地减少存储单元11中的漏电流。可以将此称之为具有嵌入式DRAM 10的显示驱动器IC 1所特有的独到之处。

而且，正如第一实施例那样，电力通过缓冲电路50从电源电路20提供到嵌入式DRAM 10’。嵌入式DRAM 10’不包括升高电压或降低电压的内部电压产生电路(调压器、升压器、和降压转换器)。图6是用于解释说明关于嵌入式DRAM 10’的电压提供的示意性方框图。在嵌入式DRAM 10’所使用的操作电压之中的电源电压VDD(1.5V)从外部电源200提供。其他的正操作电压从由正电压电源21所输出的正电压VH(+5.0V)产生。如果存在合适的参考电压Vref，参考电压Vref可用于产生正操作电压。例如，缓冲电路51将正电压VH(+5.0V)转换为嵌入式DRAM 10’的操作电压VPP(3.0V)和VPP2(2.0V)。缓冲电路53将参考电压Vref转换为嵌入式DRAM 10’的操作电压HVDD(0.75V)。

如上所述，嵌入式DRAM 10’通过使用最初为源极驱动器30而产生的正电压VH和VL来操作。因此，嵌入式DRAM 10’所需要的比电源电压VDD高的正操作电压可以从在源极驱动器30中所使用的高电压VH产生。嵌入式DRAM 10’不需要任何负操作电压，而且也不需要加入专用于嵌入式DRAM 10’的正电压电源。结果，可以大大地减小芯片面积以及制造成本。

当增加单元晶体管T1的阈值电压时，变得需要将字线WL的驱动电压VPP设置为更高。例如，可能需要+5V的驱动电压VPP。这种高驱动电压VPP也可以被由现有的正电压电源21所输出的正电压VH(+5.0V)覆盖。不需要扩大电源电路20的大小。

可以明了，本发明不限于上述各实施例，并且在不脱离本发明的保护范围和精神的情况下可以修改和改变上述各实施例。

Claims (12)

1.一种用于控制显示面板上的图像显示的显示驱动器IC，包括：

DRAM，其中存储与所述图像对应的数字数据；

电源电路，配置为产生预定电压；以及

驱动电路，配置为通过使用所述预定电压将所述数字数据转换为灰度电压并且将所述灰度电压输出到所述显示面板，

其中，电力是从所述电源电路提供给到所述DRAM的，

其中，所述DRAM被配置为不仅使用由外部电源提供的电源电压和接地电压，而且还使用除了所述电源电压和所述接地电压以外的操作电压进行操作。

2.如权利要求1所述的显示驱动器IC，

其中所述电源电路包括：

正电压电源，配置为产生正电压；以及

负电压电源，配置为产生负电压，

其中，通过使用由所述正电压和所述负电压定义的电压范围，所述驱动电路将所述数字数据转换为所述灰度电压，

其中，所述DRAM使用所述正电压电源和所述负电压电源中的至少一个作为电源。

3.如权利要求2所述的显示驱动器IC，

其中所述DRAM使用所述正电压电源和所述负电压电源两者作为电源。

4.如权利要求1所述的显示驱动器IC，

其中，所述操作电压是由所述电源电路输出的所述预定电压产生的。

5.如权利要求1所述的显示驱动器IC，

其中，所述DRAM不包括升高电压或降低电压的内部电压产生电路。

6.如权利要求1到5的任一项所述的显示驱动器IC，

其中，所述DRAM的存储单元具有第一晶体管，并且所述驱动电路具有配置为输出所述灰度电压的第二晶体管，

其中，所述第一晶体管的击穿电压等于所述第二晶体管的击穿电压。

7.如权利要求6所述的显示驱动器IC，

其中所述第一晶体管具有与所述第二晶体管相同的结构。

8.一种用于控制显示面板上的图像显示的显示驱动器IC，包括：

DRAM，其中存储与所述图像对应的数字数据；以及

驱动电路，配置为将所述数字数据转换为灰度电压并且将所述灰度电压输出到所述显示面板，

其中所述DRAM仅使用正电压和接地电压操作。

9.如权利要求8所述的显示驱动器IC，

其中，所述DRAM的存储单元具有第一晶体管，并且所述驱动电路具有配置为输出所述灰度电压的第二晶体管，

其中所述第一晶体管具有与所述第二晶体管相同的结构。

10.如权利要求8或9所述的显示驱动器IC，还包括电源电路，所述电源电路被配置为产生预定电压，

其中，所述驱动电路通过使用所述预定电压将所述数字数据转换为所述灰度电压，

其中电力是从所述电源电路提供到所述DRAM的。

11.如权利要求10所述的显示驱动器IC，

其中，所述正电压不仅包括由外部电源提供的电源电压，而且还包括与所述电源电压不同的正操作电压，

其中所述正操作电压是由所述电源电路输出的所述预定电压产生的。

12.如权利要求10所述的显示驱动器IC，

其中所述DRAM不包括升高电压或降低电压的内部电压产生电路。

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