CN101510406B - 液晶显示器的主电压驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器的主电压驱动方法，该所述液晶显示器包括一数据驱动器；一信号控制器，对各种灰度的数据信号处理变换后，传送给所述数据驱动器；一电源模块，提供参考电压和供电电压；其中，所述方法包括如下步骤：首先，信号控制器根据当前数据帧的灰度等级估算将要显示的负载等级信号；首先，信号控制器根据当前数据帧的灰度等级估算将要显示的负载等级信号；然后，电源模块在每行数据开始充电前预先升高电压；最后，电源模块在每行数据充电结束前预先降低电压。本发明提供的液晶显示器的主电压驱动方法，提高了主电源的稳定性，从而提供参考电压和灰阶电压的精确度。

Description

液晶显示器的主电压驱动方法

技术领域

本发明涉及一种电压驱动方法，特别是涉及一种液晶显示器的主电压驱动方法。

背景技术

近年，液晶显示面板(LCD)等平板显示器已逐渐替代传统的CRT显示器。请参见图1，液晶显示器驱动电路装置通常包括：液晶面板100、与之连接的栅极驱动器200和数据驱动器300、灰度电压发生器400、时钟信号发生器500、控制上述元件的信号控制器600，电源模块700等。

其中，信号控制器600的主要作用为接收连接器传送的包含各种灰度的数据信号，经过格式转换，伽玛校正，FRC，插黑，过驱动(OD)等信号处理变换后，传送给数据驱动器300，数据驱动器把数字信号转换为模拟电压后，传输到液晶面板100上。液晶面板100根据此模拟电压和共电极电压Vcom的压差控制液晶分子的旋转角度，实现光透过率的控制，显示不同的灰度等级。

栅极驱动器200主要由Level Shifter，Shift Register，OE逻辑控制，DigitalBuffer等模块构成。Level Shifter把原先变化幅度较小的频率信号转化为幅度较高的栅极扫描信号，配合Shift Register进行移位逐行扫描，把数据驱动器输出的模拟电压逐行的传送到每行的各个子像素上。

电源模块700通过DC-DC转换芯片及外围电路把输入电压Vin升压后产生主电压Vmain，通过分压后得到伽玛参考电压、共电极电压的参考电压以及多处运算放大器的供电电压。数据驱动器根据伽玛参考电压把数据电压通过DA转换为模拟信号后，驱动液晶面板，所以主电压的稳定性直接影响到LCD面板显示质量。

图2是现有的LCD主电源升压电路反馈控制示意图，请参见图2，现有的LCD主电源升压电路根据负载大小，微调节PWM信号的占空比，调节输出电压。具体来说，当负载电流变化时，输出电压会反向变化，反馈回路中的误差放大器721通过主电压Vmain的变化后的电位值经过分压电阻725取样后和带隙参考电位Vref做比较。经过补偿网络726改善响应特性后，产生的误差电压信号和Rsense电阻727侦测电流所得到的电压值做比较，以此比较器722的输出高低电平来决定触发器723的高低电平，此过程称为PWM(Pulse width modulation)的调制。

输出电容724在不同的频段内，体现的阻抗特性可由ESL，ESR，C三部分表征，ESL，ESR，C分别是电容随频率变化的等效串联感抗，等效串联阻抗和容值。请继续参见图3，当负载电流Iload增大时，对电压的变化所产生的影响可以等效为 $\mathrm{Vdroop}=\frac{\mathrm{Ldi}}{\mathrm{dt}}+\mathrm{ESR}*i+\frac{1}{c}\∫\mathrm{idt},$ 其中，

为电流瞬间变化，对电压产生的冲击响应，如图中标记731所示；斜线ESR*i为ESR响应于负载变化所造成的电压变化值，如图中标记732所示；最后一段积分为电容放电造成的电压变化值，，如图中标记733所示。由于此反馈环路中，经过了误差放大器721，比较器722，触发器723等延时模块，以及输出电容724本身所具有的动态变化特性，所以在数据驱动器300下载数据瞬间，数据驱动器对面板上的子像素单元PX充电，造成主电压电位漂移，而且由于上述各延时因子的存在，主电压的恢复需要一定的时间，影响了电源稳定性，降低了电源质量。

LCD主电源响应于帧同步信号Vsync，每帧换载一次，在第n帧结束和第n+1帧开始的空白时间内传输帧Blanking数据。一帧内，在每n行结束和第n+1行开始的空白时间内传输行Blanking数据。伴随Blanking数据的传输的工作特性又决定主电压在帧扫描同步信号Vsync前后，以及行扫描同步信号Hsync前后进行一次比较大的负载切换，所以会造成主电压的瞬间激变，而且，每行数据之间由于灰阶等级不同，所造成的瞬间激变的大小也不相同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶显示器的主电压驱动方法，提高主电源的稳定性，从而提供参考电压和灰阶电压的精确度。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液晶显示器的主电压驱动方法，该所述液晶显示器包括一数据驱动器；一信号控制器，对各种灰度的数据信号处理变换后，传送给所述数据驱动器；一电源模块，提供参考电压和供电电压；其中，所述方法包括如下步骤：首先，信号控制器根据当前数据帧的灰度等级估算将要显示的负载等级信号；然后，电源模块在每行数据开始充电前预先升高电压，预升电压的初始值由负载等级信号决定，并在控制环路的响应时间内逐渐减小至0；最后，电源模块在每行数据充电结束前预先降低电压，预降电压的初始值由负载等级信号决定，并在控制环路的响应时间内逐渐减小至0。

上述的液晶显示器的主电压驱动方法，所述电源模块通过可变电阻阵列或晶体管调节主电压。

上述的液晶显示器的主电压驱动方法，所述信号控制器和所述电源模块之间通过I2C接口传输负载等级信号。

上述的液晶显示器的主电压驱动方法，所述液晶显示器包括一欠压保护单元和一过压保护单元。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的液晶显示器的主电压驱动方法，通过对负载等级的估算来预先升高和降低电压，补偿由于负载突变所引起的输出电压下掉或过冲，减小了主电压的动态响应值，提高主电源的稳定性，进而提高伽玛电压和共电极电压等各参考电压的精准度，提高灰阶电压的精确度。

附图说明

图1是现有技术的液晶显示器驱动示意图。

图2是现有的LCD主电源升压电路反馈控制示意图。

图3是图2中电压随负载电流动态变化示意图。

图4是本发明的信号控制器和电源芯片的I2C接口示意图。

图5是本发明的数字控制分压电阻模块和电路保护模块。

图6是本发明的液晶显示器的主电压调节效果示意图。

图7是本发明的数字编码转化为模拟信号控制晶体管模块和电路保护模块。

图中：

100液晶面板          200栅极驱动器       300数据驱动器

400灰度电压发生器    500时钟信号发生器   600信号控制器

700电源模块          721误差放大器       722比较器

723触发器            724输出电容         725分压电阻

726补偿网络          727Rsense电阻       731

732ESR*i             733

            741负载等级估算单元

742减法器                751可变电阻阵列          752欠压保护单元

753过压保护单元          761实际动态响应波形      762调整的动态响应

763调整后的动态响应波形  771晶体管

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

本发明的液晶显示器的驱动装置示意图请参见图1和图4，包括一数据驱动器300；一信号控制器600，对各种灰度的数据信号处理变换后，传送给所述数据驱动器300；一电源模块700，提供参考电压和供电电压，其中，信号控制器600通过I2C接口和电源模块700相连，信号控制器600中包括负载等级估算单元741，灰度等级估算模块741可以和现有的OD或插黑模块共用，增加软件算法去实现。I2C接口在现有的EEPROM和TCON I2C接口的基础上，增加一个从机模式去实现。

下面以一常白模式的TN显示屏为例说明本发明液晶显示器的主电压驱动方法，首先，负载等级估算单元741根据当前数据行的灰度等级，估算将显示在面板上数据信号的负载等级，并把负载等级转化为一串数字编码Mxxx xxxx，其中，最高位M为极性位，用于指示把主电压拉高还是拉低。信号控制器600通过I2C接口把数字编码传输给电源模块700中的电源芯片。

如稳态时负载等级编码为二进制x0000000，除了极性位为0或1外，负载等级编码为0，电源模块700不需要预调节；当显示全白数据时，为了补偿主电压即将因数据驱动器300下载数据所造成的电位下掉，在像素对当前行数据进行充电前需要将主电压稍微抬高，其中，预先升高电压的初始值根据负载等级编码值的大小决定，电压通过调节可变电阻阵列751的阻值来实现。在控制环路的响应时间T内，负载等级编码等间隔归位，数字编码的归位动作由电源芯片用减法器742完成。归位的速度由负载的等级和响应时间共同决定，随着输出电位的正常恢复，负载等级编码逐渐恢复到1000000，由于负载等级编码为0，电源模块700相应地停止预调节。当像素充电完成时，由于负载突然减轻，主电压会产生过冲，此时，极性位变为0，需要把主电压电位预先下拉，以补充主电压的过冲量。同样地，预先降低电压的初始值根据负载等级编码值的大小决定，然后在控制环路的响应时间T内，负载等级编码等间隔归位，在反馈环路调节完成之前，把等级编码归位至0，系统停止预调节，以此完成一行数据的Vmain同步调节。本实施例中的控制环路的响应时间T约等于1个PWM周期加上误差放大器721，比较器722，触发器723和输出电容724等几个模块的延迟时间，实际应用中根据控制环路中的各参数值可再做调整。

具体补偿电压的初始值大小由负载等级的编码决定，信号控制器600估算到的负载等级变化越大，则数字编码把分压电阻RFB1预调节的越低，主电压被预拉的越高。当负载等级达到最大时，则数字编码为1111，1111。最大量地减小可变电阻阵列751，最大量地拉高主电压。当像素充电完成时，由于负载突然减轻，把主电压电位下拉，以补充主电压的过冲量，然后在反馈环路调节完成之前，把等级编码归位。

为了防止估算失误或杂讯干扰，本发明的电源模块700中增加了欠压保护单元752，过压保护单元753为异常情况的保护单元。其中，欠压和过压的具体大小由具体面板而定，为灵活设计起见，一般可以设计为外部设定模式。

图6是本发明的液晶显示器的主电压调节效果示意图。

请参见图6，761为实际动态响应波形，762为预调整的动态响应波形，763为调整后的动态响应波形，由图可见，本发明通过对负载等级的估算来预调节主电压的分压电阻，补偿了由于负载突变所引起的输出电压下掉或过冲，减小了主电压的动态响应值，提高主电源的稳定性。为抵消控制环路的延迟，调节主电压的时间需要稍微提前数据驱动器300输出当前行的时间，提前时间T的取值以使调整电位和下掉电位同步为最佳。另外，数据负载等级估算bit数越多，负载等级估算越精密，主电压随负载调节效果越好。

图7是本发明的数字编码转化为模拟信号控制晶体管模块和电路保护模块。

请参见图7，本发明把数字编码变为模拟信号，驱动晶体管771，改变分压电阻的阻值，同样可以达到改善的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种液晶显示器的主电压驱动方法，该所述液晶显示器包括一数据驱动器；一信号控制器，所述信号控制器中包括负载等级估算单元，对各种灰度的数据信号处理变换后，传送给所述数据驱动器；一电源模块，提供参考电压和供电电压；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

首先，信号控制器根据当前数据行的灰度等级估算将要显示的负载等级信号；

然后，电源模块在每行数据开始充电前预先升高电压，预升电压的初始值由负载等级信号决定，并在控制环路的响应时间内逐渐减小至0；

最后，电源模块在每行数据充电结束前预先降低电压，预降电压的初始值由负载等级信号决定，并在控制环路的响应时间内逐渐减小至0。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器的主电压驱动方法，其特征在于，所述电源模块通过可变电阻阵列或晶体管调节主电压。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示器的主电压驱动方法，其特征在于，所述信号控制器和所述电源模块之间通过I2C接口传输负载等级信号。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示器的主电压驱动方法，其特征在于，所述液晶显示器包括一欠压保护单元和一过压保护单元。

5.根据权利要求3所述的液晶显示器的主电压驱动方法，其特征在于，所述液晶显示器包括一欠压保护单元和一过压保护单元。

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