CN101650919B

CN101650919B - 一种用于带有脉冲宽度调制的驱动电路的、带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法

Info

Publication number: CN101650919B
Application number: CN2008101423633A
Authority: CN
Inventors: 王莉; 林丰成; 蒋延飞; 林昕
Original assignee: Teralane Semiconductor (Shenzhen) Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Keming Industrial Co. Ltd.
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: CN101650919A

Abstract

本发明是一种用于带有脉冲宽度调制的驱动电路的、带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法，适用于液晶显示驱动电路。所述方法为在行调制矩阵中增加冗余行，在显示数据矩阵中增加冗余数据，以此来减小列驱动电平数的多行选址。同时本发明包括实现上述方法的电路，该电路包括：列调制运算器，脉冲宽度调制器，行驱动波形产生器和逻辑选择单元。本发明在液晶显示驱动芯片中实现了低功耗和高集成度。

Description

一种用于带有脉冲宽度调制的驱动电路的、带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法

技术领域

本发明涉及多行选址的方法和电路实现。本发明中包含的方法具体涉及多行选址方法中的行调制矩阵和显示数据矩阵之间的运算方法以及其电路实现技术。本发明适用于液晶显示器的驱动电路。

背景技术

液晶显示屏主要是由若干个均匀分布的显示像素组成。把水平一组显示像素的电极连在一起引出，称为行电极。把纵向一组显示像素的电极连在一起引出，称为列电极。通过选择该像素的行电极电压和列电极电压就可以实现显示屏上某像素的显示。称选择行电极电压和列电极电压的方法为驱动方法。

传统的驱动方法采取逐一选中各行的方式。当从第一行到最后一行依次被选通后，完成一副图像的显示。Norimitsu Sako等人在US2004/0189581A1中公开了多行选址的驱动方法。该驱动方法与传统的驱动方法不同，采取每次选中多行的方式。图1表示了多行选址的矩阵运算与波形的对应关系。在多行选址中，驱动波形是由N×N的(N为行电极数)正交矩阵决定的。在此矩阵中，行代表每个行电极，列代表各个等宽的时间间隔，称这个矩阵为行调制矩阵。如图1以一个8×8的矩阵显示为例。正交矩阵101为行调制矩阵，其中“+1”代表正选通脉冲(+Vr)，“-1”代表负选通脉冲(-Vr)，“0”代表不选通。每两行为一组，从第1行到第8行依次划分为第1组到第4组。该矩阵的含义为：在第一个时间间隔，对第一组的两个行电极同时施加正选通脉冲或者负选通脉冲，其它组处于非选通状态；以此类推，依次对每组的行电极进行选通，脉冲104即为施加到行电极的脉冲。从第一组到最后一组依次被选通后，就完成了一次扫描。完成一副图像的显示需要扫描两次。每次扫描每组选通的脉冲都是相同的。这些脉冲是由一个2×2的正交矩阵决定的。其中行代表每组的两个行电极，列代表扫描同一组的等宽时间间隔。称这个正交矩阵为行调制矩阵。正交矩阵107为行调制矩阵。如果同时选中S(S小于显示屏的行数)行，则行调制矩阵为S×S的正交矩阵。显示数据矩阵同样为一个8×8的矩阵，对应于显示平面上的每个点。显示像素102为显示数据矩阵其中的某一列，其中“-1”代表亮点，“+1”代表暗点。由行矩阵和数据矩阵相乘，得到列驱动矩阵，矩阵103即为列驱动矩阵。列驱动矩阵中的+2，-2分别代表施加到列电极的正脉冲(+Vs)和负脉冲(-Vs)，脉冲106为施加到列电极的脉冲。多行选址使用的是正交矩阵的数据变换，因而施加到列电极上的波形实际上就对应与显示数据本身。

传统的驱动方法，显示像素难以把光学状态保持到下一个选通脉冲到来，导致对比度的下降。多行选址驱动方法通过同时选中多个行电极，在选通脉冲宽度保持一定的情况下，缩短了选通脉冲的时间间隔。此外，由于行电极的选通次数增加，可以降低行选通脉冲的电压，降低液晶显示的功耗。

然而现有的多行选址方法在实现上存在一个很大的不足。如果同时选中S行(S小于行电极数)，则列电极需要S+1种不同的脉冲。以同时选中4行和同时选中7行为例，同时选中4行列矩阵需要5种不同脉冲，而同时选中7行列矩阵需要8个电平。这样给电路设计带来很大困难。

发明内容

本发明旨在为液晶显示驱动提供减少列电平数的多行选址驱动方法和实现该方法的电路。根据这种方法在液晶显示驱动电路中实现高集成度和低功耗。

为了实现所述目的，本发明采用的是一种用于带有脉冲宽度调制的驱动电路的、带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法。带有脉冲宽度调制的驱动电路包括：列调制运算器、脉冲宽度调制器、行驱动波形产生器和逻辑选择单元，列调制运算器把灰度数据进行多行选址调制送到脉冲宽度调制器；脉冲宽度调制器把数据转换为脉冲送到显示像素的列电极；行驱动波形发生器根据行调制矩阵产生行驱动脉冲，并且把它们送到显示像素的行电极，另外一方面把行调制矩阵的数据送到逻辑选择单元；逻辑选择单元根据行调制矩阵的数据来选择灰度数据的正或者非；

带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法为：选取每行都有一个项与其它相项符号相反的偶数阶正交矩阵作为行调制矩阵，把行调制矩阵的最后一行作为冗余行，只供运算，其代表的脉冲不送到显示屏；在使用上述行驱动调制矩阵的同时，增加冗余数据减小列驱动电平数，冗余数据每项为同列的所有项的异或值；列电极只需要两个电平驱动。

对于同时选中S-1(S小于显示屏的列数，且S为偶数)行的多行选址方法，采用S阶的正交矩阵作为行调制矩阵。该矩阵的特征在于每行都有一个项与其它项的符号相反。以4×4的正交矩阵为例。如图2a-b，每行由3个+1和1个-1或者3个-1和一个+1组成。上述N阶调制矩阵的前N-1行所代表的脉冲送到显示像素作为实际的驱动脉冲，而最后一行只供运算而其代表的脉冲不作为行驱动脉冲，称最后一行为冗余行。对于同时选中的N-1个数据列，增加一个冗余数据，其值为这N-1个数据的异或值。例如每次同时选中的数据为d₁，d₂，d₃…d_n-2，d_n-1，则冗余数据

用本发明的方法，在实现的时候列电极只需要(S+1)/2种脉冲。

据本发明的另一方面，提供了实现上述方法并且带有脉冲宽度调制的电路。该电路包括列调制运算器，脉冲宽度调制器，行驱动波形产生器和逻辑选择单元。列调制运算器把灰度数据进行多行选址调制送到脉冲宽度调制器，脉冲宽度调制器把数据转换为波形送到显示像素的列电极。行驱动波形发生器根据行调制矩阵产生行驱动脉冲，并且把它们送到显示像素的行电极，另外一方面把行调制矩阵的数据送到逻辑选择单元。逻辑选择单元根据行调制矩阵的数据来选择灰度数据的正或者非。

附图说明

图1传统的多行选址的矩阵运算与波形对应关系图

图2162行液晶显示屏示意图以及多行选址的组划分

图3a-3d四个本发明使用的行调制矩阵

图4a本发明的列驱动矩阵运算方程

图4b枚举列驱动矩阵运算方程计算出来的电平

图5传统的多行选址列驱动矩阵运算方程

图6带冗余项的多行选址驱动波形

图7灰度数据与脉冲的对应关系图

图8列驱动矩阵运算方程及等价矩阵

图9行调制矩阵与列驱动矩阵的对应关系

图10带冗余项的多行选址方法电路实现图

图11a两位灰度数据的列驱动矩阵运算方程

图11b四级灰度数据的驱动波形

具体实施方式

现在将参照附图详细介绍本发明的实施例。然而本发明不限于此所示的实施列。此处的实施例主要用来提供对于本发明的适用范围与精神的容易并且完整的理解。

如图2所示为162行液晶显示屏示意图以及多行选址的组划分。将162行划分为54个小组，每个小组包含3行，用实线表示。在此基础上，每组增加一行冗余行，用虚线表示。具体实现分为以下两个部分：

1、带冗余行和冗余数据的多行选址调制方法

如图3a-d列举了本发明使用四阶正交调制矩阵。其特征在于每行均由3个+1和1个-1或者3个-1和一个+1组成。+1，-1的个数都是2的幂数，保证了矩阵的正交性。其中最后一行为冗余行。

图4a中矩阵202为一列显示数据矩阵，d_i表示数据，不考虑灰度显示，d_i只取+1或-1，+1代表暗，-1代表亮。其中最后一个数据di*为冗余数据，

通过异或运算(在此运算中，-1等价为0)可以检测出d1，d2，d3奇数个的值，并且与之相等。因此〔di1 di2 di3 di*〕+1和-1的个数都为偶数个。

图4a中矩阵201为行调制矩阵，行调制矩阵201乘与显示数据矩阵202得到列驱动矩阵，该矩阵有如下特征：1每个与其它三个符号相反的项，都可以找到与之符号相反且数值相等的项与之相互抵消。2抵消剩下的两个项都相等。用这种方法运算出来的数据，只有+2和-2。也就是说列的电平只需要两种，图4b枚举了上述计算结果。对比传统的多行选址方法的列驱动矩阵运算方程，如图5，得到的列电平有+3，+1，-1，-3这四种电平，在模拟部分需相应提供这四种电平，加大了设计难度。

图6为实现上述方法的驱动波形，波形301为施加到行电极的脉冲，其中最后一行脉冲用虚线表示，为冗余行，不送到显示像素单元302中。波形303为施加到列电极的脉冲，其中最后一个脉冲用虚线表示，为冗余数据。

2、实现上述方法并且带有脉冲宽度调制的电路

为了实现灰度，可以采用脉冲宽度调制。脉冲宽度调制方法将行选通的时间长度Ts划分为G-1个时间间隔Δt(其中，G代表灰度级数)，某列的灰度数据对应的列电极波形是一个脉冲，脉冲的宽度为Δt的整数倍，这个倍数反映了灰度。N位灰度数据需要N个固定宽度脉冲函数，可以实现2^N-1级灰度。

如图7所示，以31级灰度为例，把一次行选通的时间等分为31个时间间隔。图7中标号为401的框内为灰度数据与31个时间间隔对应的关系。图中灰度数据为b₄b₃b₂b₁b₀，如果该比特位的值为“1”代表该比特位有效，在调制的时候，其值对应”-1”；如果为“0”代表该比特位无效，在调制的时候，其值对应”+1”。脉冲组402中p₄(t)-p₀(t)是一组宽度分别为16、8、4、2、1的脉冲，依次对应灰度数据中第4比特到第0比特。对于任意一个灰度数据，都可以把每个比特位对应的值加权到该比特位对应的脉冲上，调制成为代表灰度值波形.把灰度数据和调制出来的波形之间关系用波形函数表达如下：

di(t)＝b₄*p₄(t)+b₃*p₃(t)+b₂*p₂(t)+b₁*p₁(t)+b₀*p₀(t)。上述运算中b₄至b₀取+1或-1。

例如需要显示31级灰度的三个像素点A(a₄a₃a₂a₁a₀)、B(b₄b₃b₂b₁b₀)、C(c₄c₃c₂c₁c₀)，括号内分布代表它们的灰度数据，每个比特位均取+1或者-1。它们为同组同列但不同行的三个像素点。图8中矩阵501为行调制矩阵，其中R1、R2、R3对应第一、二、三行，R4为冗余行。矩阵502前三行为每个灰度数据中的第i个比特(这里i取0，1，2，3)，最后一行为冗余数据。矩阵503位列驱动矩阵。通过运算，矩阵503转化为矩阵504。矩阵504被统一为每个比特位两两相与再相加的形式。其中有如下规律：R1对应ai，R2对应bi，R3对应ci，矩阵404中逻辑正、非由行向量中对应元素的符号决定。例如，矩阵401中第一行R1＝+1，R2＝+1，R3＝-1，则对应ai，bi取正，ci取非，于是对应矩阵504中第一行为

图9给出了所有的对应关系，行调制矩阵601的每行对应列驱动矩阵602的每行。

图10为上述方法的实现电路。该电路包括列调制运算器701，脉冲宽度调制器702，行驱动波形产生器704和逻辑选择单元704。数据706中的每个比特位依次送到列调制运算器701中进行多行选址调制，其中逻辑选择单元704根据行调制矩阵的数据选择每个比特的正或者非。行驱动波形产生器704根据行调制矩阵的数据产生行驱动脉冲送到显示像素单元703的行电极。列调制运算器701调制出的数据送到脉冲宽度调制器502，把数据转换为脉冲输出送到显示像素单元703的列电极。

图11a为运用上述电路产生的显示四级灰度的行驱动脉冲和列驱动脉冲。图11b为相应的列驱动运算方程，矩阵901为行调制矩阵。矩阵902为显示数据矩阵，代表三个像素点A(a0a1)、B(b0b1)、C(c0c1)的显示数据，其值为a0a1＝01(代表第二级灰度)，b0b1＝10(代表第三级灰度)，c0c1＝11(代表第四级灰度)。在调制的时候，把这三个点的显示数据值对应为矩阵903中的值。图11a脉冲801对应图11b的矩阵901，为选通每行的行驱动脉冲，其中虚线为冗余行代表的脉冲，不送到显示像素单元802中。图11a的脉冲803是把图11b的矩阵904中的数据送到脉冲宽度调制器产生的脉冲。其中虚线表示为冗余数据调制出来的脉冲。显示像素单元802中为A，B，C三个点的显示效果。

使用本发明的方法和电路，液晶显示驱动芯片的面积比其它芯片大大降低，同时功耗方面也比传统驱动方法降低30％以上。

Claims

1.一种用于带有脉冲宽度调制的驱动电路的、带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法，其特征在于：

带有脉冲宽度调制的驱动电路包括：列调制运算器、脉冲宽度调制器、行驱动波形产生器和逻辑选择单元，列调制运算器把灰度数据进行多行选址调制送到脉冲宽度调制器；脉冲宽度调制器把数据转换为脉冲送到显示像素的列电极；行驱动波形发生器根据行调制矩阵产生行驱动脉冲，并且把它们送到显示像素的行电极，另外一方面把行调制矩阵的数据送到逻辑选择单元；逻辑选择单元根据行调制矩阵的数据来选择灰度数据的正或者非；

带有冗余项和脉冲宽度调制的多行选址方法为：选取每行都有一个项与其它项符号相反的偶数阶正交矩阵作为行调制矩阵，把行调制矩阵的最后一行作为冗余行，只供运算，其代表的脉冲不送到显示屏；在使用上述行调制矩阵的同时，在显示数据矩阵中增加一行冗余数据减小列驱动电平数，其中所述冗余数据的每项为同列的所有项的异或值。