CN101414452A - 一种液晶显示驱动电路的实现方法及源极驱动电路模块 - Google Patents
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一种液晶显示驱动电路的实现方法及源极驱动电路模块，其特征是，由预充电压生成电路(100)、伽马电压分压电路(200)、2至4组M级灰度电压生成电路(300)和均衡伽马负载驱动电路(400)组成，预充电压生成电路(100)的输出为预充电压Vper，预充电压Vper为正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper；伽马电压分压电路(200)的输出为N个灰度基准电压V1，V2，…，VN，N个灰度基准电压V1，V2，…，VN分别连接2至4组M级灰度电压生成电路(300)，M级灰度电压生成电路(300)的输出为2至4组灰度电压，该灰度电压与显示数据(G_DATA)一同接入均衡伽马负载驱动电路(400)的输入端，伽马驱动输出电压与预充电压Vper作为源极驱动输出。
Description
技术领域
本发明涉及液晶驱动模块电路的实现方法及其驱动电路，特别是针对中小尺寸的数字面板源极驱动芯片或单片集成的驱动芯片中源极驱动部分的一种液晶显示驱动电路的实现方法及源极驱动电路模块。
背景技术
在LCD驱动芯片中，源极驱动的功能是将外部输入的数字信号，转换成有电流驱动能力的灰度电压模拟信号并驱动给液晶面板上的液晶点阵充电，使液晶显示电容两端的电压达到相应的灰度电压值，达到显示彩色图像的目的。其显示画质与驱动电路的驱动能力和灰度电压精度有着密切的关系。现在随着便携式设备对功耗要求的提高，LCD驱动芯片在要保证驱动能力和精度的前提下对静态功耗的要求也不断提高。
目前的解决方案主要有两种，一种是在每个输出端加缓冲器(Buffer)的方法。随着源驱动(Source driver)输出通道的增加，会大大地增加了芯片的面积和静态功耗。第二种是采用在伽马(GAMMA)电路中加入多级输出缓冲器的形式，提高伽马电压的驱动能力来取代每个输出端加缓冲器的结构。如图图6所示，这是采用两级缓冲器的结构，这种结构在功耗和面积上的性能较第一种有很大的提高。但是，由于采用了两级结构其电阻等效网络会很复杂，另外其每一个驱动电压的负载变化会很大，有可能整个芯片的负载都集中在任何一个灰度电压上。这给电路的设计和稳定性上带来诸多困难。
发明内容
为了解决功耗、面积以及设计难度和稳定性的问题，本发明提供了一种液晶显示驱动电路的实现方法及源极驱动电路模块。
本发明的技术方案是：
一种液晶显示驱动电路的实现方法，其特征是：
第一步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为预充电压生成电路(100)的输入电压，通过预充电压生成电路(100)产生正极性预充电压Vpper和负极性预充电压Vnper，正极性预充电压Vpper的电压值为3/4最大伽马电压(VGamma，max)与1/4最小伽马电压(VGamma，min)的和，负极性预充电压Vnper的电压值为1/4最大伽马电压(VGamma，max)与3/4最小伽马电压(VGamma，min)的和；根据将要显示行的极性(POL)，选取正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper作为预充电压Vper；
第二步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为伽马电压分压电路(200)的输入电压，通过伽马电压分压电路(200)得到N个灰度基准电压V1，V2，…，VN；N的取值在8～16之间；N个灰度基准电压V1，V2，...，VN再通过一个M级灰度电压生成电路(300)得到一组为M个的具有一定驱动能力的灰度电压Vga，M的取值在32～256之间；然后，通过复制M级灰度电压生成电路(300)生成另外的两组具有一定驱动能力的灰度电压Vgb和灰度电压Vgc，这三组灰度电压的个数均为每组M个且分别对应的电压值完全相同，根据驱动输出通道的数量和负载大小M级灰度电压生成电路(300)的组数为2至4组；
第三步，将上述第二步中所生成的若干级灰度电压与显示数据(G_DATA)通过均衡伽马负载驱动电路400的译码电路处理后进入模拟2选1的选择，在预充控制信号(PRECH)控制下对预充电压Vpre和译码电路输出的灰度电压进行二选一输出；
第四步，上述第三步中的均衡伽马负载驱动电路400的最后一级是若干个模拟2选1电路，模拟2选1电路选择输出灰度电压或预充电压，其工作状态受极性控制信号(POL)和预充控制信号(PRECH)控制，当极性控制信号(POL)为正极性(POL＝H)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为正极性预充电压Vpper；当极性控制信号(POL)为负极性(POL＝L)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为负极性预充电压Vnper，在灰度输出时间(Tdisplay)里，源极驱动输出为经过译码电路选择的一个伽马驱动输出电压，进而驱动液晶显示面板。
一种源极驱动电路模块，由预充电压生成电路100、伽马电压分压电路200、2至4组M级灰度电压生成电路300和均衡伽马负载驱动电路400组成，其特征是最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)分别同时与预充电压生成电路100和伽马电压分压电路200的输入端连接，预充电压生成电路100的输出为预充电压Vper，预充电压Vper为正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper；伽马电压分压电路200的输出为N个灰度基准电压V1，V2，…，VN，N个灰度基准电压V1，V2，…，VN分别连接2至4组M级灰度电压生成电路300，M级灰度电压生成电路300的输出为2至4组灰度电压，该灰度电压与显示数据(G_DATA)一同接入均衡伽马负载驱动电路400的输入端，均衡伽马负载驱动电路400的输出为伽马驱动输出电压，伽马驱动输出电压与预充电压Vper作为源极驱动输出。
所述预充电压生成电路100由电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104、输出缓冲器105、输出缓冲器106和CMOS开关107组成，电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104串联连接在最大伽马电压(VGamma，max)与最小伽马电压(VGamma，min)之间，输出缓冲器105将从电阻R101端输入的输入的电压输出为正极性预充电压Vpper，输出缓冲器106将从电阻R104端输入的输入的电压输出为负极性预充电压Vnper，极性控制信号(POL)控制CMOS开关107，CMOS开关107的输出端为预充电压Vper。
所述电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104均为固定电阻或阻值受寄存器控制的可变电阻。
所述均衡伽马负载驱动电路400由若干个译码电路401和模拟2选1电路402组成，M级灰度电压生成电路300为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，S3n+1的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到S2，S5，…，S3n+2和S3，S6，…，S3n输出通道的译码电路401上，显示数据(G_DATA)连接译码电路(401)，作为译码电路的控制信号，每个通道的译码电路(401)输出一个灰度电压，译码电路(401)的输出接模拟2选1电路(402)的输入端，预充控制信号(PRECH)为模拟2选1电路(402)的控制信号，译码电路的灰度电压或预测电压(Vpre)作为显示屏的输出。
所述均衡伽马负载驱动电路400由若干个译码电路401和模拟2选1电路402组成，M级灰度电压生成电路300为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，Sn的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到Sn+1，Sn+2，…，S2n和S2n+1，S2n+2，…，S3n输出通道的译码电路401上，译码电路401的输出接模拟2选1电路402的输入端，预充控制信号(PRECH)为模拟2选1电路的控制信号，选择来自译码电路的灰度电压或预测电压输出到显示屏上；显示数据(G_DATA)连接译码电路401的对应输入端，译码电路依据显示数据选择一个灰度电压输出，均衡伽马负载驱动电路400的输出为S1，S2，…，S3n作为显示输出电压。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种液晶显示驱动电路的实现方法克服了传统液晶驱动电路依靠提高伽马电压的驱动能力来取代每个输出端加缓冲器的弊端，在功耗和面积上的性能较传统方法有很大的提高，取代了采用两级结构的复杂电阻等效网络。
本发明提供的源极驱动电路模块，功耗低、尺寸小，稳定性高、抗干扰能力强，整个装置具有模块化设计、集成化程度高、功能多等优点。
附图说明
图1是本发明的液晶显示驱动电路的实现方法原理图。
图2是本发明的预充电压生成电路原理图。
图3是本发明的伽马分压电路和M级灰度电压生成电路原理图。
图4是本发明实施例一中的均衡伽马负载驱动电路原理图。
图5是本发明实施例二中的均衡伽马负载驱动电路原理图。
图6是现有的两级驱动伽马电压产生电路。
图7是本发明源极驱动输出的工作时序图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
一种液晶显示驱动电路的实现方法，其特征是：
第一步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为预充电压生成电路(100)的输入电压，通过预充电压生成电路(100)产生正极性预充电压Vpper和负极性预充电压Vnper，正极性预充电压Vpper的电压值为3/4最大伽马电压(VGamma，max)与1/4最小伽马电压(VGamma，min)的和，负极性预充电压Vnper的电压值为1/4最大伽马电压(VGamma，max)与3/4最小伽马电压(VGamma，min)的和；根据将要显示行的极性(POL)，选取正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper作为预充电压Vper；
第二步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为伽马电压分压电路(200)的输入电压，通过伽马电压分压电路(200)得到N个灰度基准电压V1，V2，…，VN；N的取值在8～16之间；N个灰度基准电压V1，V2，...，VN再通过一个M级灰度电压生成电路(300)得到一组为M个的具有一定驱动能力的灰度电压Vga，M的取值在32～256之间；然后，通过复制M级灰度电压生成电路(300)生成另外的两组具有一定驱动能力的灰度电压Vgb和灰度电压Vgc，这三组灰度电压的个数均为每组M个且分别对应的电压值完全相同，根据驱动输出通道的数量和负载大小M级灰度电压生成电路(300)的组数为3组；
第三步，将上述第二步中所生成的若干级灰度电压与显示数据(G_DATA)通过均衡伽马负载驱动电路400的译码电路处理后，输出一个灰度电压，进入模拟2选1的选择，在预充控制信号(PRECH)控制下对预充电压Vpre和译码电路输出的灰度电压进行二选一输出；
第四步，上述第三步中的均衡伽马负载驱动电路400的最后一级是若干个模拟2选1电路，模拟2选1电路选择输出灰度电压或预充电压，其工作状态受极性控制信号(POL)和预充控制信号(PRECH)控制，当极性控制信号(POL)为正极性(POL＝H)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为正极性预充电压Vpper；当极性控制信号(POL)为负极性(POL＝L)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为负极性预充电压Vnper，在灰度输出时间(Tdisplay)里，源极驱动输出为经过译码电路选择的一个伽马驱动输出电压，进而驱动液晶显示面板。
实施例二
一种源极驱动电路模块，由预充电压生成电路100、伽马电压分压电路200、2至4组M级灰度电压生成电路300和均衡伽马负载驱动电路400组成，最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)分别同时与预充电压生成电路100和伽马电压分压电路200的输入端连接，预充电压生成电路100的输出为预充电压Vper，预充电压Vper为正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper；伽马电压分压电路200的输出为N个灰度基准电压V1，V2，…，VN，N个灰度基准电压V1，V2，…，VN分别连接3组M级灰度电压生成电路300，M级灰度电压生成电路300的输出为3组灰度电压，该灰度电压与显示数据(G_DATA)一同接入均衡伽马负载驱动电路400的输入端，均衡伽马负载驱动电路400的输出为伽马驱动输出电压，伽马驱动输出电压与预充电压Vper作为源极驱动输出。
预充电压生成电路100由电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104、输出缓冲器105、输出缓冲器106和CMOS开关107组成，电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104串联连接在最大伽马电压(VGamma，max)与最小伽马电压(VGamma，min)之间，输出缓冲器105将从电阻R101端输入的输入的电压输出为正极性预充电压Vpper，输出缓冲器106将从电阻R104端输入的输入的电压输出为负极性预充电压Vnper，极性控制信号(POL)控制CMOS开关107，CMOS开关107的输出端为预充电压Vper。
电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104均为固定电阻。
伽马电压分压电路200由电阻R1，R2，…，Rn-1，Rn组成，电阻R1，R2，…，Rn-1，Rn串联连接在最大伽马电压(VGamma，max)与最小伽马电压(VGamma，min)之间，从节点产生灰度基准电压V1，V2，…，VN，N的取值在8～16之间。
电阻R1，R2，…，Rn-1，Rn中电阻R1与电阻Rn为可变电阻或电阻选择电路；电阻R1，R2，…，Rn-1，Rn中其余电阻R2，R3，…，Rn-1均为固定电阻或受寄存器控制的可变电阻。
M级灰度电压生成电路300由N个输出缓冲器301与电阻Rm1，Rm2，…，Rmm组成，灰度基准电压V1，V2，…，VN分别连接N个输出缓冲器301的同相比例输入端，输出缓冲器301与输出缓冲器301的输出端之间依次串联连接电阻Rm1，Rm2，…，Rmm中的至少两个电阻，电阻Rm1，Rm2，…，Rmm的节点输出灰度电压，Rm1，Rm2，…，Rmm为固定电阻。
均衡伽马负载驱动电路400由若干个译码电路401和模拟2选1电路402组成，M级灰度电压生成电路300为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，S3n+1的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到S2，S5，…，S3n+2和S3，S6，…，S3n输出通道的译码电路401上，译码电路401的输出接模拟2选1电路402的输入端，预充时间电压Vpre和处理器PRECH的控制信号分别连接每个模拟2选1电路402的输入端；显示数据(G_DATA)连接译码电路401的输入端，均衡伽马负载驱动电路400的输出为S1，S2，…，S3n+1和S3n+2作为显示输出电压。
均衡伽马负载驱动电路400由若干个译码电路401和模拟2选1电路402组成，M级灰度电压生成电路300为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，Sn的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到Sn+1，Sn+2，…，S2n和S2n+1，S2n+2，…，S3n输出通道的译码电路401上，从若干个灰度电压中根据显示数据选择出一个驱动灰度电压。然后进入模拟2选1的选择，根据预充控制信号(PRECH)在预充电压Vpre和驱动灰度电压间进行选择输出。
灰度基准电压V1，V2，…，VN的个数可根据不同的液晶面板具体调整。
本发明所涉及的液晶显示面板可以是个人数字助理(PDA)、手机、平板电脑、便携式多媒体播放器或仪器用监视面板等液晶显示输出设备。
本发明实施例中的伽马电压分压电路200可应用于具有不同伽马特性的液晶显示装置，在相同的灰度基准电压之间，R1、Rn的电阻值和R2，R3，…，Rn-1的电阻值相同。
伽马电压分压电路200中通过同时改变输入端的电阻R1、Rn的电阻比和输出端的电阻R2，R3，…，Rn-1的电阻比而改变灰度基准电压的设定。
输出缓冲器301的反相比例输入端与输出端的电位总是一致，因此，过电流不会在电阻R1，R2，…，Rn-1，Rn与输出缓冲器301之间流动，这样可以防止输出缓冲器301的振荡，并供给稳定的灰度基准电压。
伽马电压分压电路200中可变电阻的初始电阻值和固定电阻的电阻值的确定取决于液晶显示装置的伽马特性。相同灰度基准电压之间的电阻值彼此相同。
本发明未涉及部分如电路设计、结构等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1、一种液晶显示驱动电路的实现方法，其特征是：
第一步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为预充电压生成电路(100)的输入电压，通过预充电压生成电路(100)产生正极性预充电压Vpper和负极性预充电压Vnper，正极性预充电压Vpper的电压值为3/4最大伽马电压(VGamma，max)与1/4最小伽马电压(VGamma，min)的和，负极性预充电压Vnper的电压值为1/4最大伽马电压(VGamma，max)与3/4最小伽马电压(VGamma，min)的和；根据将要显示行的极性(POL)，选取正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper作为预充电压Vper；
第二步，分别将最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)作为伽马电压分压电路(200)的输入电压，通过伽马电压分压电路(200)得到N个灰度基准电压V1，V2，…，VN；N的取值在8～16之间；N个灰度基准电压V1，V2，...，VN再通过一个M级灰度电压生成电路(300)得到一组为M个的具有一定驱动能力的灰度电压Vga，M的取值在32～256之间；然后，通过复制M级灰度电压生成电路(300)生成另外的两组具有一定驱动能力的灰度电压Vgb和灰度电压Vgc，这三组灰度电压的个数均为每组M个且分别对应的电压值完全相同，根据驱动输出通道的数量和负载大小M级灰度电压生成电路(300)的组数为2至4组；
第三步，将上述第二步中所生成的若干级灰度电压与显示数据(G_DATA)通过均衡伽马负载驱动电路(400)的译码电路处理后进入模拟2选1的选择，在预充控制信号(PRECH)控制下对预充电压Vpre和译码电路输出的灰度电压进行二选一输出；
第四步，上述第三步中的均衡伽马负载驱动电路(400)的最后一级是若干个模拟2选1电路，模拟2选1电路选择输出灰度电压或预充电压，其工作状态受极性控制信号(POL)和预充控制信号(PRECH)控制，当极性控制信号(POL)为正极性(POL＝H)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为正极性预充电压Vpper；当极性控制信号(POL)为负极性(POL＝L)时，在预充时间(Tprech)里，源极驱动输出为负极性预充电压Vnper，在灰度输出时间(Tdisplay)里，源极驱动输出为经过译码电路选择的一个伽马驱动输出电压，进而驱动液晶显示面板。
2、一种源极驱动电路模块，由预充电压生成电路(100)、伽马电压分压电路(200)、2至4组M级灰度电压生成电路(300)和均衡伽马负载驱动电路(400)组成，其特征是最大伽马电压(VGamma，max)和最小伽马电压(VGamma，min)分别同时与预充电压生成电路(100)和伽马电压分压电路(200)的输入端连接，预充电压生成电路(100)的输出为预充电压Vper，预充电压Vper为正极性预充电压Vpper或负极性预充电压Vnper；伽马电压分压电路(200)的输出为N个灰度基准电压V1，V2，…，VN，N个灰度基准电压V1，V2，…，VN分别连接2至4组M级灰度电压生成电路(300)，M级灰度电压生成电路(300)的输出为2至4组灰度电压，该灰度电压与显示数据(G_DATA)一同接入均衡伽马负载驱动电路(400)的输入端，均衡伽马负载驱动电路(400)的输出为伽马驱动输出电压，伽马驱动输出电压与预充电压Vper作为源极驱动输出。
3、根据权利要求2所述的一种源极驱动电路模块，其特征是所述预充电压生成电路(100)由电阻R101、电阻R102、电阻R103、电阻R104、输出缓冲器(105)、输出缓冲器(106)和CMOS开关(107)组成，电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104串联连接在最大伽马电压(VGamma，max)与最小伽马电压(VGamma，min)之间，输出缓冲器(105)将从电阻R101端输入的输入的电压输出为正极性预充电压Vpper，输出缓冲器(106)将从电阻R104端输入的输入的电压输出为负极性预充电压Vnper，极性控制信号(POL)控制CMOS开关(107)，CMOS开关(107)的输出端为预充电压Vper。
4、根据权利要求3所述的一种源极驱动电路模块，其特征是所述电阻R101、电阻R102、电阻R103和电阻R104均为固定电阻或阻值受寄存器控制的可变电阻。
5、根据权利要求2所述的一种源极驱动电路模块，其特征是所述均衡伽马负载驱动电路(400)由若干个译码电路(401)和模拟2选1电路(402)组成，M级灰度电压生成电路(300)为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，S3n+1的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到S2，S5，…，S3n+2和S3，S6，…，S3n输出通道的译码电路(401)上；显示数据(G_DATA)连接译码电路(401)，作为译码电路的控制信号，每个通道的译码电路(401)输出一个灰度电压，译码电路(401)的输出接模拟2选1电路(402)的输入端，预充控制信号(PRECH)为模拟2选1电路(402)的控制信号，译码电路的灰度电压或预测电压(Vpre)作为显示屏的输出。
6、根据权利要求2所述的一种源极驱动电路模块，其特征是所述均衡伽马负载驱动电路(400)由若干个译码电路(401)和模拟2选1电路(402)组成，M级灰度电压生成电路(300)为三组，其输出的灰度电压分别为Vga、灰度电压Vgb和灰度电压Vgc；第一组灰度电压Vga连接到S1，S4，…，Sn的输出译码电路上，驱动电压Vgb和驱动电压Vgc分别连接到Sn+1，Sn+2，…，S2n和S2n+1，S2n+2，…，S3n输出通道的译码电路(401)上，译码电路(401)的输出接模拟2选1电路(402)的输入端，预充控制信号(PRECH)为模拟2选1电路的控制信号，选择来自译码电路的灰度电压或预测电压输出到显示屏上；显示数据(G_DATA)连接译码电路(401)的对应输入端，译码电路依据显示数据选择一个灰度电压输出，均衡伽马负载驱动电路(400)的输出为S1，S2，…，S3n作为显示输出电压。
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