CN101315753A

CN101315753A - 液晶显示装置的驱动装置

Info

Publication number: CN101315753A
Application number: CNA2008100979878A
Authority: CN
Inventors: 松木史朗
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: TW200846745A; CN101315753B; TWI364747B; JP4505481B2; JP2008299129A

Abstract

一种液晶显示装置的驱动装置，其包括用以产生灰阶(gradation)电压中粗范围电压值的参考电压产生器、第一和第二数字模拟转换器、连接于第一和第二数字模拟转换器之间的双向模拟缓冲器、用以选择源极总线的去复用器、以及一开关。此开关设置于第一数字模拟转换器、双向模拟缓冲器和去复用器之间。当双向模拟缓冲器作为正向缓冲器时，此开关将第一数字模拟转换器的数据切换到双向模拟缓冲器；作为反向缓冲器时，此开关将双向模拟缓冲器的输出切换到去复用器，使得第二数字模拟转换器所得到的源极电压提供至被选择的源极总线。

Description

液晶显示装置的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置的驱动装置，特别是能够以比较小的结构达到高速显示的效果。

背景技术

在液晶显示装置中，灰阶显示为不可或缺的特性。对于某个像素进行显示时，将对应于灰阶数据的数据码送到驱动装置，在驱动装置中则将此数据码转换成对应的电压信号，并且送到其漏极连接到此像素液晶单元的薄膜晶体管的源极线。再将用来打开栅极所需期间的高电压送到连接到此薄膜晶体管栅极的栅极线上，藉此让该电压信号送到液晶单元以改变透光率，获致所需要的影像。

在此情况下，数据码与驱动电压间的关系并非是线性的，而是具有所谓伽玛(γ，以下称gamma)曲线的特性。图1所示的已知标准结构，即是用来获得对应于此gamma曲线的电压。

此处所示者具有数据对电压的曲线的关系，其中要得到256灰阶的电压，提供的数据码是从0到255，也就是具有8位的数据，根据此数据可以得到所需要的电压。

首先，为了得到电压范围，利用从电源到接地端串联18个电阻分压器所构成的参考电压产生器10，以电阻分压的方式取出从V0到V16的17种电压。4位开关矩阵利用数据中高位的4个位，由16个电压范围中选择，输出V_n和V_n+1以表示电压范围。在所选择的电压范围内，4位线性数字模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)则利用数据中低位的4个位，从其中16个电压中选择其一。在图1的范例中，电压范围V14-V15内的电压被分配给数据码223到239，并且从其中输出其一。

图2表示在彩色液晶显示装置的源极总线上施加源极电压的驱动装置概略结构的方块图，与图1相同的部分标记相同的参考编码。另外，图2所示者为对于3色2行的液晶单元提供电压的部分。

现在就第n行某像素的红色液晶单元上施加电压数据的情况来说，如图1所说明者相同，由参考电压产生器10取出17种电压值，此其间的16种电压中，是利用做为4位数字模拟转换器的电压选择器20，根据电压数据的高位4位，输出对应于施加在待显示像素行的源极总线上电压范围的两个电压值V_n和V_n+1，传送到4位低位位(LSB)数字模拟转换器31，以获致此电压范围内对应于数据值的电压。此电压以缓冲器41予以稳定后，通过1∶3的去复用器51施加于红色像素线的源极总线SB1R。另外，为了防止各源极总线上较大电压变动导致显示动作迟缓的情况，也设置了预充电电路60。

利用此结构，在某行的源极总线上施加电压的情况中，先进行预充电，再进行第一行红色行的准备与驱动，再进行第一行绿色行的准备与驱动，接着进行第一行蓝色行的准备与驱动。

在此结构中，各线上所设置的电压选择器20和线性数字模拟转换器为完全相同的结构。因此，通过高速化去复用的动作，并且将图2中1∶3的选择比增加到1∶6或1∶12，便能够将所需要的电压面积缩减到一半或四分之一。

【专利文献】美国专利公开号2004-0174347

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而在上述结构中，仍然很难达到高速化的要求。

亦即，在前段电压选择部分中，由于分压电阻的阻抗、构成开关矩阵的晶体管阻抗以及线性数字模拟转换器中的单位等因素使得速度受到限制；在后段部分中，由于模拟缓冲器本身的速度、去复用器的阻抗和源极总线寄生电容等等因素使得速度受到限制。

为了解决此问题，可以考虑在电压选择器和线性数字模拟转换器之间再追加一个模拟缓冲器，提升模拟缓冲器的性能以增加去复用器的选择比。

然而，此方案中追加或改良的模拟缓冲器需要追加的芯片面积，同时也会增加电力消耗。

因此，本发明的目的在于提供一种液晶显示装置的驱动装置，能够以比较简单的结构让面积使用效率较佳，并且减少电力消耗。

[解决问题的技术手段]

本发明提供一种液晶显示装置的驱动装置，其利用提供至源极总线的灰阶电压，驱动液晶显示元件，其包括：

参考电压产生器，用以产生决定出上述灰阶电压中粗范围的电压值；

第一数字模拟转换器，其利用对显示对象液晶单元指定灰阶电压的数据码的高位位，从上述参考电压产生器取出表示电压范围的值；

第二数字模拟转换器，其利用上述数据码的低位位，选择出上述第一数字模拟转换器所指定的电压范围内的详细值，并且选择性输出上述详细值；

双向模拟缓冲器，接连于上述第一和第二数字模拟转换器之间；

去复用器，用以将上述第二数字模拟转换器的输出，提供至源极总线的被选择线；以及

开关，设置于上述第一数字模拟转换器和上述双向模拟缓冲器之间，其中上述双向模拟缓冲器在正向时，是将来自上述第一数字模拟转换器的数据切换到上述双向模拟缓冲器，而在反向时，是将上述第二数字模拟转换器所得到的源极电压切换到上述去复用器。

[发明功效]

由于本发明的驱动电路使用双向模拟缓冲器，在设定动作和驱动动作时都会通过模拟缓冲器，所以能够提早使信号稳定，并且以已知技术中加倍的速度进行动作。因此，能够增加去复用器的选择比，减少源极驱动器本身的数量。藉此，可以利用比较简单的结构获致较佳的面积使用效率，也可以减少电力消耗。

附图说明

图1表示用以从数据码获致驱动电压的已知标准结构的示意图。

图2表示在彩色液晶显示装置的源极总线上施加源极电压的驱动装置概略结构的方块图。

图3表示本发明中液晶显示装置的驱动装置概略结构的方块图。

图4表示双向模拟缓冲器120的详细结构的电路图。

图5表示使用图3所示的电路依序操作源极总线模式的示意图。

图6表示设定阶段(a)和驱动阶段(b)中信号流动的模式图。

图7表示双向缓冲器120的顺方向动作的电路图。

图8表示线性数字模拟转换器130结构的电路图。

图9表示双向缓冲器120的反方向动作的电路图。

图10表示两阶段设定阶段模式的示意图。

图11(a)与(b)表示整体动作模式的示意图。

图12是用来说明本发明液晶显示装置的驱动装置中动作与已知技术比较的波形图。

附图符号说明

10-参考电压产生器；20-电压选择器；30-4位线性数字模拟转换器；31、32-4位低位数字模拟转换器；41、42-缓冲器；51、52-去复用器；60-预充电电路；SB1R、SB1G、SB1B、SB2R、SB2G、SB2B-源极总线；100-源极驱动单元；110-电压选择器；120-双向模拟缓冲器；130-线性数字模拟转换器；140-去复用器；150-预充电电路；S1、SW1-SW6、SW11-SW15-开关；TN1-TN5、TP1-TP3-晶体管；PS-电流源

具体实施方式

以下参考附图，说明本发明的实施例。

图3表示本发明中液晶显示装置的驱动装置概略结构的方块图，与表示已知结构的图2对比而进行说明。

用以获得电压范围的参考电压产生器10与图2所示者完全相同，具有18个在电源和接地端之间串联的分压电阻，得到利用电阻分压取出的17种V0至V16电压。这17种电压则通过17位宽总线，送到源极驱动单元100的电压选择器110。此电压选择器110为4位数字模拟转换器。

电压选择器110则根据所接收数据的高位4位，输出表示电压范围的电压值Vn和Vn+1，此处为简化说明描述成单独输出电压值V。

此电压值V通过开关S1送到双向模拟缓冲器120，其右方向的输出则是送到以电容器为基本结构的4位线性数字模拟转换器(或称为C-DAC)130。此线性数字模拟转换器130则根据低位4位，从指定电压范围内16种电压中选择其一。

因此，双向模拟缓冲器120可以将信号流切换成相反方向，以先前的输出侧做为输入端接收来自线性数字模拟转换器(C-DAC)130的输出并且执行缓冲动作，再将输入侧做为输出端进行输出。

当开关S1切换到输出侧时，做为缓冲器输出的源极电压被送到1∶12去复用器140，再提供至去复用器所选择的源极总线SB。另外设置有预充电电路150，在源极总线上施加标准电压之前以既定电压进行充电。

图4表示双向模拟缓冲器120的详细结构的电路图。

此电路是以差动放大器为基础。p通道晶体管TP1和TP2的源极和栅极分别互相连接，其漏极则分别连接到n通道晶体管TN1和TN2的漏极。n通道晶体管TN1和TN2的源极则互相连接，并且连接到n通道晶体管TN3的漏极。n通道晶体管TN3的源极则接地。

晶体管TN1的栅极为输出入端[A]，晶体管TN2的栅极为输出入端[B]，两者功能上为互补，亦即一方为输入端时，则另一方为输出端。

在晶体管TP1和TP2的栅极共同连接节点与各自的漏极间，分别设置开关SW1和SW2。另外，电流源PS的高电压侧连接到p通道晶体管TP1和TP2的源极共同连接节点，低电压侧则通过漏极和栅极相连接的自偏压n通道晶体管TN4接地。

电源PS的高电压侧则通过串联的p通道晶体管TP3和n通道晶体管TN5接地。晶体管TP3的栅极则通过开关SW3连接到晶体管TN1的漏极，并且通过开关SW4连接到晶体管TN2的漏极。

另外，晶体管TP3和TN5的连接节点，则通过开关SW5连接到输出入端[B]，通过开关SW6连接到输出入端[A]。

在这些开关中，SW1和SW2、SW3和SW4、SW5和SW6分别构成互补对，即其中一方为导通(ON)，另一方则为不导通(OFF)。

接着说明以上所述结构的操作。

图5表示使用图3所示的电路依序操作源极总线模式的示意图，其所示的模式中，在操作前先用预充电电路150对于各源极总线进行预充电，在行1则是在进行设定动作之后进行驱动动作，接着在行2中进行设定动作之后进行驱动动作，也就是在每次依序改变行数便进行设定动作和驱动动作。

图6表示设定阶段(a)和驱动阶段(b)中信号流动的模式图。

在(a)的设定阶段中，开关S1是切换成电压选择器110和双向缓冲器120连接的状态。由电压选择器110所选择的电压，通过双向模拟缓冲器120，在线性数字模拟转换器130产生对应于数据码的电压。

接着在(b)的驱动阶段中，双向缓冲器120的输出和输入颠倒，开关S1则切换到去复用器140侧，所以线性数字模拟转换器130中对应数据码所产生的电压，通过双向缓冲器120和开关S1，送到去复用器140，提供至去复用器140从12条源极总线中所指定者。

图7和图9表示双向缓冲器120的动作的电路图。

图7是相当于设定阶段，即双向缓冲器120是当作正方向缓冲器的情况，其中输出入端[A]是输入端，输出入端[B]是输出端。其中开关SW1、SW4、SW6为开路状态，开关SW2、SW3、SW5为闭路状态。

在此情况中，利用输入端[A]上所施加的电压，晶体管TN1呈导通状态而以晶体管TP1流过电流的范围内流过电流，所以利用晶体管TN1漏极侧的电压，晶体管TP3上有电流流过。由于开关SW5呈导通状态，所以做为输出端的晶体管TN2栅极上存在一电压，晶体管TN2为导通状态，而由于此晶体管与晶体管TN1构成一成对结构，所以受到电流镜作用，晶体管TN2上流过的电流与晶体管TN1相同。由于晶体管TN2的漏极电压为晶体管TP1和TP2的共同栅极电压，输出端[B]上即呈现平衡且稳定的电压。此电压提供至线性模拟数字转换器130，以产生对应于数据码的低位位数据的电压。

图8表示线性数字模拟转换器130结构的电路图，其中包含一端接地的5个并联电容器，其电容值以C为单元电容，分别为1C、1C、2C、4C、8C。在这些电容器中，则分别具有与电容串联而设置的开关SW11、SW12、SW13、SW14、SW15，分别利用数据中的Dref、D0、D1、D2、D3来决定开关元件的开路闭路状态，以便对于从1C到16C为止的电容值进行充电。

驱动阶段则如图9所示，通过双向缓冲器120，将通过图8的线性数字模拟转换器130中所储存电荷得到的电压取出。

因此，双向缓冲器120被当做反方向的缓冲器。因此，如图9所示，输出入端[B]做为输入端，输出入端[A]做为输出端。其中开关SW1、SW4、SW6为闭路状态，开关SW2、SW3、SW5为开路状态。

此时的操作与图7的情况相同，利用输入端[B]上所施加的电压，晶体管TN2呈导通状态而以晶体管TP2流过电流的范围内流过电流，所以利用晶体管TN2漏极侧的电压，晶体管TP3上有电流流过。由于开关SW6呈导通状态，所以做为输出端的晶体管TN1栅极上存在一电压，晶体管TN1为导通状态，而由于此晶体管与晶体管TN2构成一成对结构，所以受到电流镜作用，晶体管TN1上流过的电流与晶体管TN2相同。由于晶体管TN1的漏极电压为晶体管TP1和TP2的共同栅极电压，输出端[A]上即呈现平衡且稳定的电压。此电压通过开关S1的切换动作，送出对应电压到去复用器上。

为了简化说明，以上所述实际上即是将图5中设定阶段以两阶段来实行。

图10即表示此模式的型态，很清楚可以看出设定阶段是由设定阶段1和设定阶段2所构成。

此模式下整体动作的型态也可以由图11(a)与(b)看出。

再次参考图8，在设定阶段1中，全部开关SW11-SW15呈闭路状态，来自模拟缓冲器的输入是Vn，将全部电容器充电至Vn。

接着在设定阶段2中，开关SW11呈闭路状态，而开关SW12-SW15则根据数据码控制其开路闭路状态。

接着，驱动阶段时让全部开关呈闭路状态，从模拟缓冲器取出电压。

藉此，设定阶段时从电压选择器取出两个电压V_n和V_n+1而决定出电压范围，在线性数字模拟转换器130中则正确地决定出提供到源极总线上的电压。

后半段的驱动阶段则与图6的说明相同。

图12中，在设定阶段，需要注意的是线性数字模拟转换器的高电压侧充电节点Vch和低电压侧充电节点Vc1中电压的变化。

亦即，从参考电压产生器所获得并且由电压选择器的数字模拟转换器取出电压V_n和V_n+1时，在已知电路中，由于参考电压产生器的电阻列或晶体管的阻抗、以及数字模拟转换器的寄生电容等等因素，在节点Vch和Vc1中的电压变化比较缓慢，需要比较长的设定期间。另外在驱动期间，基板电位的上升也因为缓冲放大的特性而比较缓慢。

相对地，在本发明的驱动装置中，由于在设定阶段时和驱动阶段时两次通过缓冲放大，所以节点Vch和Vc1中的电压变化会被加速，电压达到稳态所需要的时间会比已知情况来得快。因此可以在已知情况的设定阶段期间内执行到驱动阶段。

结果是去复用的选择比得以提升，并且能够减少缓冲放大的结构。

本发明虽以较佳实施例披露如上，但其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可做若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围当以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种液晶显示装置的驱动装置，其利用提供至源极总线的灰阶电压，驱动液晶显示元件，其包括：

2.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动装置，其中上述参考电压产生器具有多个串联的电阻，从各连接节点取出利用电阻分压所产生的电压。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动装置，其中上述双向模拟缓冲器包括：差动晶体管对，其个别栅极作为输出入端；以及输出端电压上拉/下拉电路，其利用在上述输出入端的一方上施加电压，使得上述输出入端的另一方上电压提早稳定。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置的驱动装置，其中还包括多个开关对，其彼此互补地呈开路闭路状态，使得利用上述差动晶体管对之中输入侧所产生的电压，提供电压至输出端。