CN102411911A - 液晶显示驱动芯片的分压电路 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示驱动芯片的分压电路，包括一电阻分压单元、一电容单元以及一开关切换单元。其中电阻分压单元受控于一预充电信号而对工作电压进行分压，以于其输出端产生多个分压电压。开关切换单元耦接电容单元的第一端以及第二端、工作电压与接地，并依据一控制信号进行开关切换，以改变电容单元上的电压，并依据电容单元的电压于电阻分压单元的输出端输出对应上述分压电压的多个保持电压，以保持上述分压电压的电压电平。

Description

液晶显示驱动芯片的分压电路

技术领域

本发明涉及一种分压电路，且特别是涉及一种液晶显示驱动芯片的分压电路。

背景技术

一般液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)驱动的方式是在上下两块玻璃基板上分别制作长条状(striped)的电极阵列，包括扫描电极(scanningelectrodes)与数据电极(data electrodes)两种，利用上述扫描电极及数据电极形成液晶的驱动电压，用来改变液晶分子的倾斜角度，进而改变光的穿透度。其中，一般驱动芯片接到扫描电极的信号称为共同电极信号，而接到数据电极的信号称为区段电极信号。

由于液晶的特性需不断转换以消除静态电压，否则其将会造成影像僵化(image sticking)及图像闪烁(picture flicker)，而降低显示画质，甚至造成无法回复的液晶材料电化学反应，形成液晶的永久性破坏。因此液晶显示器的驱动芯片需要提供多个不同电平的分压电压，以供给液晶分子使用。

一般传统液晶显示驱动芯片的分压电路为利用具有不同大小阻抗值的电阻来作为分压元件，以依据实际应用情形输出不同大小的分压电压。这种方式虽可提供驱动液晶分子所需的电压，但由于要在驱动芯片中实现具有高阻抗值的电阻，将会使得电阻在驱动芯片中占据相当大的面积，而造成设计上的困扰，而低阻抗值的电阻会有高电流消耗的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶显示驱动芯片的分压电路，可缩小电路面积并降低电流的消耗。

本发明提出一种液晶显示驱动芯片的分压电路，包括一电阻分压单元、一电容单元以及一开关切换单元。其中电阻分压单元耦接于一工作电压与一接地之间，电阻分压单元具有多个输出端，其受控于一预充电信号而对工作电压进行分压，以于上述输出端产生多个分压电压。开关切换单元耦接电容单元的第一端以及第二端、工作电压、接地与上述输出端，开关切换单元依据一控制信号进行开关切换，以改变电容单元上的电压，并依据电容单元的电压于上述输出端输出对应上述分压电压的多个保持电压，以保持上述分压电压的电压电平。

在本发明的一实施例中，其中当开关切换单元于上述输出端输出保持电压时，电阻分压单元受控于预充电信号而停止产生分压电压。

在本发明的一实施例中，上述的开关切换单元包括2M个第一开关，其中第一个第一开关耦接于电容单元的第一端与工作电压之间，第2n个第一开关耦接于第2n+1个第一开关的一端与电容单元的第二端之间，第2n+1个第一开关的另一端耦接电容单元的第一端，第2M个第一开关耦接于电容单元的第二端与一接地之间，开关切换单元于第一个第一开关与工作电压的接点、第2n个第一开关与第2n+1个第一开关的接点以及第2M个第一开关与接地的接点上输出上述保持电压，其中M、n为正整数，且n＜M。

在本发明的一实施例中，上述控制信号包括M个切换信号，第2X-1个第一开关与第2X个第一开关受控于第X个切换信号而依序地两两被开启与关闭，其中X为正整数且X≤M。

在本发明的一实施例中，上述第一开关为P型晶体管、N型晶体管或互补金属氧化物半导体传输门。

在本发明的一实施例中，上述电阻分压单元包括多个分压电阻以及多个第二开关。其中所述第二开关与分压电阻串接于工作电压与接地之间，相邻两个分压电阻之间配置一第二开关，且最后一个第二开关耦接于最后一个分压电阻与接地之间，上述第二开关受控于一预充电信号而被导通，并于开关切换单元输出上述保持电压时，受控于预充电信号而被断开。

在本发明的一实施例中，上述第二开关为P型晶体管、N型晶体管或互补金属氧化物半导体传输门。

在本发明的一实施例中，上述电容单元包括一电容。

基于上述，本发明利用电阻分压单元快速地将分压电压提升至驱动像素所需的电压电平，并在分压电压达到所需的电压电平后停止进行分压，将维持电压电平的动作交由电容单元以及开关切换单元来进行，以降低电流的消耗。另外并利用电容单元以及开关切换单元来实现高阻抗值的分压元件，以缩小电路的面积。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的示意图；

图2为本发明一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的电路图；

图3为本发明另一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的电路图；

图4为图3实施例的液晶显示驱动芯片的驱动电压波形图。

主要元件符号说明

100、300：分压电路

102：电容单元

104：电阻分压单元

106：开关切换单元

VDD：工作电压

T1～TM：输出端

GND：接地

CON1：控制信号

PR1：预充电信号

N1、N2：电容单元的端点

V1～VM：分压电压

VH1～VHM：保持电压

C1：电容

SWA1～SWA2M、SWB1～SWBM-1：开关

R1～RM-1：分压电阻

S1～SM：切换信号

COM1-COM4：共同电极信号

SEG1：区段电极信号

具体实施方式

图1为本发明一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的示意图。请参照图1，分压电路100包括一电容单元102、一电阻分压单元104以及一开关切换单元106。其中电阻分压单元104耦接于一工作电压VDD与一接地GND之间，其具有多个输出端T1～TM。电容单元102具有一第一端N1与一第二端N2，开关切换单元106耦接第一端N1与一第二端N2、工作电压VDD、接地GND以及输出端T1～TM。

其中，电阻分压单元104受控于一预充电信号PR1而对工作电压VDD进行分压以于输出端T1～TM产生多个分压电压V1～VM。开关切换单元106则依据一控制信号CON1进行开关切换，以改变电容单元102上的电压，并依据电容单元102上的电压于输出端T1～TM输出对应V1～VM分压电压的多个保持电压VH1～VHM，以保持电阻分压单元104于输出端T1～TM上所产生的分压电压V1～VM的电压电平。而当开关切换单元106于输出端T1～TM保持电压VH1～VHM时，电阻分压单元104受控于预充电信号PR1而停止产生分压电压V1～VM。

如上所述，分压电路100利用电阻分压单元104产生分压电压V1～VM，通过适当设计电阻分压单元104的阻抗值可调整电流大小，以快速地完成分压的动作，然后再将电阻分压单元104的分压结果交给电容单元102和开关切换单元106进行电压保持，使电阻分压单元104导通的时间仅占极小部分，进而降低电流的消耗。此外，调整开关切换单元106的开关切换频率也可改变电容单元102的阻抗值。相比于利用电阻来形成高阻抗，利用电容单元102与开关切换单元106来形成高阻抗可花费较小的电路面积。

图2为本发明一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的电路图。请参照图2，详细来说，图1实施例的分压电路100的实施方式可如图2所示。其中电容单元102为一电容C1，开关切换单元106包括2M个开关SWA1～SWA2M。

其中第一个开关SWA1耦接于电容单元102的第一端与工作电压VDD之间，第2n个开关SWA2n耦接于第2n+1个开关SWA2n+1的一端与电容单元102的第二端之间，第2n+1个开关SWA2n+1的另一端则耦接电容单元102的第一端，另外最后一个开关SWA2M则耦接于电容单元102的第二端与接地GND之间，其中M、n为正整数，且n＜M。另外电阻分压单元104则耦接于一工作电压VDD与一接地GND之间。

另外，电阻分压单元104包括M-1个分压电阻R1～RM-1以及M-1个开关SWB1～SWBM-1。其中多个开关SWB1～SWBM-1与多个分压电阻R1～RM-1串接于工作电压VDD与接地GND之间，且相邻两个分压电阻之间配置一开关，最后一个开关SWBM-1耦接于分压电阻RM-1与接地之间。其中上述的开关SWA1～SWA2M以及SWB1～SWBM-1可例如为P型晶体管、N型晶体管或互补金属氧化物半导体传输门，然而不以此为限。

当分压电路100开始进行分压时，预充电信号PR1被致能，开关SWB1～SWBM-1分别受控于预充电信号PR1而处于导通状态，使得工作电压VDD被分压电阻R1～RM-1所分压，而于输出端T1～TM输出分压电压V1～VM。

另一方面，开关切换单元106中的开关SWA1～SWA2M则受控于控制信号CON1而依序地两两被开启与关闭。在本实施例中控制信号CON1包括M个切换信号S1～SM，其中第2X-1个第一开关与第2X个第一开关受控于第X个切换信号SX，X为正整数且X≤M。切换信号S1～SM依序地轮流被致能，使开关SWA1～SWA2M依序地两两被开启与关闭，进而在输出端T1～TM输出保持电压VH1～VHM(即在第1个开关SWA1与工作电压VDD的接点、第2n个开关SWA2n与第2n+1个开关SWA2n+1的接点以及第2M个开关SWA2M与接地GND的接点上输出保持电压VH1～VHM)，其中保持电压VH1～VHM分别等于分压电压V1～VM。

而当开关切换单元106于输出端T1～TM输出保持电压VH1～VHM后，预充电信号PR1便被禁能，使开关SWB1～SWBM-1处于断开状态，将驱动液晶分子所需的电压交给电容单元102和开关切换单元106来保持，以减少电流的损耗。

图3为本发明另一实施例的液晶显示驱动芯片的分压电路的电路图。图4为图3实施例的液晶显示驱动芯片的驱动电压波形图。图3的实施例为假设图2实施例中分压电路100提供三等份分压的情形(即分压电阻R1、R2以及R3具有相同的电阻值)，即假设M等于4的情形，然而实际应用上并不以此为限。以下将配合图3与图4进行分压电路100的原理说明。如图4所示，假设液晶显示驱动芯片所驱动的画面为由4个共同电极信号COM1-COM4及一个区段电极信号SEG1所控制。其中当共同电极信号COM1-COM4及区段电极信号SEG1未被致能时，共同电极信号COM1-COM4及区段电极信号SEG1均于分压电压V2与分压电压V3之间振荡。

当像素被致能时，对应像素的共同电极信号与区段电极信号SEG1之间的电位差将被拉至最大。举例来说，如图4所示，当区段电极信号SEG1的电压电平被拉至分压电压V1、而共同电极信号COM1被拉至的分压电压V4时，位于共同电极信号COM1与区段电极信号SEG1交点的像素在此画面内被“点亮”。类似地，当区段电极信号SEG1的电压电平被拉至分压电压V1、而共同电极信号COM4被拉至的分压电压V4时，位于共同电极信号COM4与区段电极信号SEG1交点的像素也会被点亮。另外，共同电极信号COM2、COM3与区段电极信号SEG1间的波形电位差并未被拉至最大，因此共同电极信号COM2、COM3与区段电极信号SEG1交点的像素并未被点亮。

其中，当图3所示的分压电路300要产生驱动像素的分压电压V1～V4时，必定产生电流的消耗。假设在本实施例中，工作电压VDD为3伏特(V)，且分压电阻R1、R2以及R3均为100千欧(KΩ)，则在进行3等份的分压时消耗电流为10微安(μA)。另外并假设画面帧率(frame rate)为120Hz，信号的工作周期为1/4，也就是说信号的频率为120×4＝480Hz，而信号的周期则约为2.08毫秒(ms)。假设信号波动的变化为3V，且信号的波形可允许在1％的波动的情形下，也就是说信号的波形须在20.8微秒(μs)的周期时间内完成信号的变化(如图4的区段电极信号SEG1所示)，可推动的等效电容负载为10(μA)×20.8(μs)/3(V)＝69皮法(pF)。

如上所述，当利用电阻分压单元104以大电流快速地完成20.8微秒内完成信号的波形变动后，即可断开开关SWB1～SWB3，使电阻分压单元104停止分压，将信号波形的电压电平交由电容单元102以及开关切换单元106来维持。由于通过电阻分压单元104改变信号波形的时间仅占极小部分，剩余的时间均由电容单元102以及开关切换单元106来维持分压的电位，因此可大幅降低电流的消耗。此外，通过调整开关SWA1～SWA6的切换频率还可调整开关切换单元106的输出阻抗值，以使分压电路300可适应不同的电流消耗状况。

综上所述，本发明利用电容以及电阻作为阻抗时所具有的不同特性来节省分压电路的面积与电流的消耗，在高阻抗的部分利用电容单元以及开关切换单元来达成，而在低阻抗的部分则利用电阻分压单元来达成，以降低电路的复杂度。其中电阻分压单元快速地将分压电压提升至驱动像素所需的电压电平，并在分压电压达到所需的电压电平后停止进行分压，将维持电压电平的动作交由电容单元以及开关切换单元来进行，以降低电流的消耗。通过调整开关切换单元的开关切换频率不但可调整电容单元的阻抗值以适应不同的电流消耗状况，利用电容单元以及开关切换单元来实现高阻抗的分压元件还可比传统的分压电路节省更多的电路面积。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定为准。

Claims (8)

1.一种液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，包括：

一电阻分压单元，耦接于一工作电压与一接地之间，该电阻分压单元具有多个输出端，该电阻分压单元受控于一预充电信号而对该工作电压进行分压，以于所述输出端产生多个分压电压；

一电容单元，具有一第一端以及一第二端；以及

一开关切换单元，耦接该电容单元的该第一端以及该第二端、该工作电压、该接地与所述输出端，该开关切换单元依据一控制信号进行开关切换，以改变该电容单元上的电压，并依据该电容单元的电压于所述输出端输出对应所述分压电压的多个保持电压，以保持所述分压电压的电压电平。

2.如权利要求1所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，当该开关切换单元于所述输出端输出所述保持电压时，该电阻分压单元受控于该预充电信号而停止产生所述分压电压。

3.如权利要求1所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，该开关切换单元包括：

2M个第一开关，其中第一个第一开关耦接于该电容单元的第一端与该工作电压之间，第2n个第一开关耦接于第2n+1个第一开关的一端与该电容单元的第二端之间，第2n+1个第一开关的另一端耦接该电容单元的第一端，第2M个第一开关耦接于该电容单元的第二端与一接地之间，该开关切换单元于第一个第一开关与该工作电压的接点、第2n个第一开关与第2n+1个第一开关的接点以及第2M个第一开关与该接地的接点上输出所述保持电压，其中M、n为正整数，且n＜M。

4.如权利要求3所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，该控制信号包括M个切换信号，第2X-1个第一开关与第2X个第一开关受控于第X个切换信号，而依序地两两被开启与关闭，其中X为正整数且X≤M。

5.如权利要求3所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，所述第一开关为P型晶体管、N型晶体管或互补金属氧化物半导体传输门。

6.如权利要求1所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，该电阻分压单元包括：

多个分压电阻；以及

多个第二开关，所述第二开关与所述分压电阻串接于该工作电压与该接地之间，其中相邻两个分压电阻之间配置一该第二开关，且最后一个第二开关耦接于最后一个分压电阻与该接地之间，所述第二开关受控于一预充电信号而被导通，并在该开关切换单元于所述输出端输出所述保持电压时，受控于该预充电信号而被断开。

7.如权利要求6所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，所述第二开关为P型晶体管、N型晶体管或互补金属氧化物半导体传输门。

8.如权利要求1所述的液晶显示驱动芯片的分压电路，其特征在于，该电容单元包括一电容。

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