CN103325347A - 一种液晶显示器控制和驱动电路及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶显示器控制和驱动电路及电子装置,为解决现有技术中存在的,液晶显示器耗电比较大的问题,该电路包括产生偏置电压的彩色液晶显示电压发生器、按脉冲宽度调制方式产生色阶控制信号的彩色液晶显示色阶控制电路、根据偏置电压和色阶控制信号得到第一端口输出电压的第一端口输出驱动电路和根据偏置电压得到第二端口输出电压第二端口输出驱动电路,由于采用脉冲宽度调制方式产生对段端口输出电压有效期宽度进行控制的信号,从而得到所需有效期宽度的段端口输出电压,改变LCD的驱动电压,无需较高电压实现多种颜色的显示,耗电较低。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域,特别是指一种液晶显示器控制和驱动电路及电子装置。
背景技术
LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)有的是使用段SEG电极,公共COM电极的扫描来驱动的,为使需要点亮的内容呈显示状态,须将交流驱动电压通过段端口或公共端口分别加在LCD的段电极与公共电极之间。打个比喻:一个‘井’字,是两行两列组成的,共有四个交点,其实就好比是2个SEG,2个COM,要驱动一个固定的点,要相应的一条COM和一条SEG都有效,如果要几个点亮,几个点灭,就需要用到扫描的原理,与行列键盘的原理差不多。要控制液晶器实现显示不同的色彩,需根据不同的色阶数据选用不同的驱动电压施加在LCD上,其中LCD的驱动电压为加在点亮部分的段电压与公共电压之差,现有的方案通过改变彩色液晶器SEG电极和COM电极的电压值来控制不同的光透射率或透射遮光时间的比例来显示不同颜色,由于现有的方案控制和驱动集成电路采用这种工作方式,这导致如SEG电极需要多级的电压(需要较高的电压),才能实现多种颜色的显示,因此耗电一般比较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的,液晶显示器耗电比较大的问题,提供一种液晶显示器控制和驱动电路,包括:
彩色液晶显示电压发生器,用于产生驱动液晶显示器显示的偏置电压;
彩色液晶显示色阶控制电路,用于根据色阶数据产生按脉冲宽度调制方式得到的色阶控制信号,色阶控制信号为对第一端口输出电压有效期宽度进行控制的信号;
第一端口输出驱动电路,用于根据偏置电压和色阶控制信号得到第一端口输出电压;
第二端口输出驱动电路,用于根据偏置电压得到第二端口输出电压,第一端口为段端口或公共端口之一,第二端口为另一个端口。
进一步,第一端口为段端口,且第一端口输出电压的有效期宽度小于等于第二端口输出电压有效期宽度。
进一步,彩色液晶显示电压发生器,还用于产生多阶偏置电压;
公共端口输出驱动电路的数量为多个,公共端口输出驱动电路,还用于根据偏置电压得到多阶公共端口输出电压;
段端口输出驱动电路的数量为多个,段端口输出驱动电路,还用于根据多阶偏置电压和色阶控制信号得到多阶段端口输出电压。
进一步,还包括:
彩色液晶显示内存,用于存放着各像素所显示颜色的编码信息;
彩色液晶显示色阶控制电路包括:彩色输出控制表、彩色显示信号发生器和多路信号选择器;
彩色输出控制表,用于存放色阶数据;
彩色显示信号发生器,用于根据色阶数据输出待选色阶控制信号;
多路信号选择器,用于根据编码信息对待选色阶控制信号进行选择,产生色阶控制信号。
进一步,色阶数据采用占空比级数的方式表示,占空比为段端口输出电压的有效期宽度和公共端口输出电压的有效期宽度的比值。
进一步,彩色液晶显示电压发生器包括:线性稳压电路,升压电路;
线性稳压电路,用于将工作电压稳定在第一电压;
升压电路,用于将第一电压分别提升二倍和三倍后得到第二电压和第三电压,第三电压为液晶显示器输出颜色所需最高的电压。
进一步,公共端口数目为1到4个,段端口数目为1到48个。
进一步,液晶显示器为垂直配向彩色液晶显示器。
本发明实施例还提供一种电子装置,本体上设置有如权利要求1-8任一权利要求所述的液晶显示器。
进一步,电子装置为电子钟表、电子游戏机、电子计算器、电子温度计或数字式仪表。
由于采用脉冲宽度调制方式产生对段端口输出电压有效期宽度进行控制的信号,从而得到所需有效期宽度的段端口输出电压,改变LCD的驱动电压,无需较高电压实现多种颜色的显示,耗电较低。
附图说明
图1、2表示本发明实施例提供的液晶显示器控制和驱动电路的电路图;
图3表示本发明实施例提供的彩色液晶显示色阶控制电路的电路图;
图4表示本发明实施例提供的彩色液晶显示电压发生器的电路图;
图5表示本发明实施例提供的电子装置的电路图;
图6表示本发明实施例提供的段端口信号与公共端口信号的占空比示意图;
图7表示本发明实施例提供的彩色液晶显示驱动控制电路的信号控制示意图;
图8表示本发明实施例提供的段端口信号与公共端口信号的波形图;
图9表示本发明实施例提供的彩色输出控制表示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示,液晶显示器控制和驱动电路,包括:
彩色液晶显示电压发生器50,用于产生驱动液晶显示器显示的偏置电压;
彩色液晶显示色阶控制电路40,用于根据色阶数据产生按脉冲宽度调制方式得到的色阶控制信号,色阶控制信号为对段端口输出电压有效期宽度进行控制的信号;
段端口输出驱动电路100,用于根据偏置电压和色阶控制信号得到段端口输出电压;
公共端口输出驱动电路110,用于根据偏置电压得到公共端口输出电压。
优选的段端口输出电压的有效期宽度W’小于等于公共端口输出电压有效期宽度W。
由于采用脉冲宽度调制方式产生对段端口输出电压有效期宽度进行控制的信号,从而得到所需有效期宽度的段端口输出电压,改变LCD的驱动电压,无需较高电压实现多种颜色的显示,耗电较低。
当然上述的方案只是本发明实施例的优选方案,如图2所示,本发明实施例提供的方案还可以是液晶显示器控制和驱动电路,包括:
彩色液晶显示电压发生器50,用于产生驱动液晶显示器显示的偏置电压;
彩色液晶显示色阶控制电路40,用于根据色阶数据产生按脉冲宽度调制方式得到的色阶控制信号,色阶控制信号为对公共端口输出电压有效期宽度进行控制的信号;
段端口输出驱动电路100,用于根据偏置电压得到段端口输出电压;
公共端口输出驱动电路110,用于根据偏置电压和色阶控制信号得到公共端口输出电压。
由于采用脉冲宽度调制方式产生对公共端口输出电压有效期宽度进行控制的信号,从而得到所需有效期宽度的公共端口输出电压,改变LCD的驱动电压,无需较高电压实现多种颜色的显示,耗电较低。
为了能够显示更多的像素点,优选的彩色液晶显示电压发生器50,还用于产生多阶偏置电压,例如产生第一电压V1、第二电压V2和第三电压V3。
公共端口输出驱动电路110的数量为多个,例如公共端口数目为1到4个,公共端口输出驱动电路110,还用于根据多阶偏置电压得到多阶公共端口输出电压。
段端口输出驱动电路的数量为多个,例如段端口数目为1到48个,段端口输出驱动电路,还用于根据多阶偏置电压和色阶控制信号得到多阶段端口输出电压。
通过多阶段端口输出电压和多阶公共端口输出电压的组合,可实现更多像素点的显示。
为了增加液晶显示器的适用性,还包括:
彩色液晶显示内存30,用于存放着各像素所显示颜色的编码信息31,例如一像素所显示颜色为绿色,对应的编码信息为二进制的111对应十进制8。
如图3所示,彩色液晶显示色阶控制电路40包括:彩色输出控制表41、彩色显示信号发生器42和多路信号选择器43。
彩色输出控制表41,用于存放色阶数据,例如彩色输出控制表41宽6位,则色阶数据可以最多表示64种不同的颜色。
彩色显示信号发生器42,用于根据色阶数据输出待选色阶控制信号,待选色阶控制信号被输出到多路信号选择器43。彩色显示信号发生器42的数量和彩色输出控制表41的表长相同,例如彩色显示信号发生器42的数量为8,彩色输出控制表41的表长也为8,也就是说液晶显示器在同一时刻最多可显示8种不同的颜色,这8种颜色是前述64种中的8种。
多路信号选择器43,用于根据编码信息31对待选色阶控制信号进行选择,产生色阶控制信号。例如各像素编码信息为三位,用来从8个待选色阶控制信号中选取一个作为色阶控制信号。
色阶数据可以采用占空比级数的方式表示,占空比为段端口输出电压的有效期宽度和公共端口输出电压的有效期宽度的比值。例如段端口输出电压的有效期宽度为31,公共端口输出电压的有效期宽度为63,色阶数据可以表示为31。
如图4所示,彩色液晶显示电压发生器50包括:线性稳压电路52,升压电路53。
线性稳压电路52,用于将工作电压稳定在第一电压V1。
升压电路,用于将第一电压分别提升二倍和三倍后得到第二电压V2和第三电压V3,第三电压V3为液晶显示器输出颜色所需最高的电压。
还包括:降压电路51,降压电路51产生一组等于1/2工作电压的VL,提供给整个液晶显示器控制和驱动集成电路内部使用,依靠降低工作电压的方式来达到降低功率消耗,并且VL<V1。
本发明实施例还提供一种电子装置,本体上设置有如前述的液晶显示器控制和驱动电路。
具体而言,本发明实施例提供的液晶显示器控制和驱动电路所驱动的液晶显示器,可以是垂直配向彩色液晶显示器,可以在低扭曲液晶显示器中应用垂直配向(vertically aligned)液晶单元以取得鲜明的色彩而无需使用滤色镜,使其易于制造,且生产费用低廉。它也可根据偏振角(polarizer angle)而产生颜色。在外部电压的作用下,显示器就可显示不同的颜色。它可以是反射式的,也可以是透反射式的。
本发明提供一种电子装置,如图5,其包括一个系统时钟发生器10,一个彩色液晶显示电压发生器50,多个段端口输出驱动电路100,多个公共端口输出驱动电路110,一个彩色液晶显示驱动控制电路60,一个彩色液晶显示色阶控制电路40,一个彩色液晶显示内存30,一个应用功能控制电路20,一个LED输出驱动电路90,一个音频输出驱动电路80,多个按键输入电路70,按键71,蜂鸣器81,LED灯91,垂直配向彩色液晶显示面板120。
其中,系统时钟发生器10用来产生操作各个电路的时钟信号。
为驱动垂直配向彩色液晶显示器显示颜色,最少需要同时连接一个段端口输出驱动电路和一个公共端口输出驱动电路。
应用功能控制电路20,用来实现产品具体应用功能需求而对彩色液晶显示内存30以及彩色液晶显示色阶控制电路40中彩色输出控制表41的进行修改操作的控制电路,同时也用来控制LED输出驱动电路90输出、音频输出驱动电路80输出以及接收按键输入电路70输入。
LED输出驱动电路90,用于控制和驱动外接的LED灯91,在外部光线非常不足时给垂直配向彩色液晶显示器提供光源。
音频输出驱动电路80,用于控制和驱动外接喇叭或蜂鸣器81工作。
多个按键输入电路70,用来以实现产品具体应用功能,可连接按键71数目1到8之间。
彩色液晶显示电压发生器50包括:
一个线性稳压电路52,一个升压电路53,一个降压电路51。
线性稳压电路52是将电源电压VDD稳定在一个电压V1,而这个电压V1设定是根据驱动垂直配向彩色液晶显示器显示的颜色用到的最高电压V3确定,电压V1显示颜色需要最高电压V3的三分一。
线性稳压电路52稳压后所得到的电压V1,同时在电源电压VDD>V1+0.3V这个电压范围内电压V1不会变动。
升压电路将稳压后的电压V1提升分别二倍后得一个V2和三倍后得到一个等于驱动垂直配向彩色液晶显示器输出颜色所需要的最高电压V3。
彩色液晶显示电压发生器40所产生的V1、V2、V3以及电源地GND,即驱动垂直配向彩色液晶显示器120显示的偏置电压,由彩色液晶显示驱动控制电路组合控制后从公共端口输出驱动电路和段端口输出驱动电路输出驱动垂直配向彩色液晶显示器显示,
降压电路51产生一组等于1/2电源电压的VL,提供给整个垂直配向彩色液晶显示器控制和驱动集成电路内部使用,依靠降低工作电压的方式来达到降低功率消耗,并且VL<V1。
彩色液晶显示驱动控制电路60,用于控制垂直配向彩色液晶显示器每帧刷新频率,其频率为64HZ,这个刷新速度可有效的降低垂直配向彩色液晶显示器在显示彩色时功率消耗,同时垂直配向彩色液晶显示器显示彩色不会出现闪烁问题。
彩色液晶显示驱动控制电路60还用于产生公共端口信号,并通过公共端口输出驱动电路110驱动垂直配向彩色液晶显示器,以及根据不同应用需求垂直配向彩色液晶显示器可用的公共端口数目为1到4之间,此时驱动垂直配向彩色液晶显示器显示的颜色鲜丽稳定。当所产生的公共端口输出个数大于4时,在驱动垂直配向彩色液晶显示器显示颜色时会出现鬼影(Cross talk)问题,总体的显示质量会因此而下降。
彩色液晶显示色阶控制电路40包括:
多个彩色显示信号发生器42和一个彩色输出控制表41。
彩色显示信号发生器42所产生的信号波形是按脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation,PWM)方式实现的,它输出的信号用于确定垂直配向彩色液晶显示器显示像素的颜色,彩色显示信号发生器40输出信号的占空比级数为2的N次方,其中N为正整数,N的取值范围为1到8之间,
彩色输出控制表41用于存放垂直配向彩色液晶显示器显示的颜色对应的色阶值,彩色输出控制表宽度取值为N,而这个表的长度表示垂直配向彩色液晶显示器每个像素在同一时刻可显示的颜色总数,即等于要使用到的彩色显示信号发生器数目,它的取值为2的M次方,其中M为正整数,M的取值范围为1到5之间,并且M<N,
应用功能控制电路20可修改彩色输出控制表41内的颜色色阶值。
彩色液晶显示内存30是一种双端口的静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory,SRAM),用于存放垂直配向彩色液晶显示器每个像素所显示颜色的编码,
垂直配向彩色液晶显示器的一个像素可显示的颜色数目为2的M次方,必有M个位的静态随机存取存储器映射到垂直配向彩色液晶显示器的一个像素。
根据这组M个位的静态随机存取存储器的数据选择对应的彩色显示信号发生器。
每一个段端口输出驱动电路100连接到由一组M个位的静态随机存取存储器所控制彩色显示信号发生器。
段端口输出驱动电路100都是用于驱动垂直配向彩色液晶显示器使其像素显示颜色,并且使其在同一时刻显示的颜色数目为2的M次方。
段端口输出驱动电路100的数目范围为1到48之间。
本发明实施例所提供的电子装置可以是电子钟表、电子游戏机、电子计算器、电子温度计、数字式仪表等。
系统时钟发生器10用来产生操作各个电路的时钟信号,外部会连接晶振元件,应用功能控制电路20可修改彩色液晶显示内存30以及彩色液晶显示色阶控制电路40中彩色输出控制表41的信息,即用于存放垂直配向彩色液晶显示器120所需要显示的内容,彩色液晶显示电压发生器50会通过的电容元件产生和保持偏置电压V3、V2、V1以及根据彩色液晶显示色阶控制电路40、彩色液晶显示内存30输出的信息,经由彩色液晶显示驱动控制电路60控制再连接到段端口输出驱动电路100和公共端口输出驱动电路110使其驱动垂直配向彩色液晶显示器120显示可变化的图形、字符、颜色。
实施例中按键输入电路70接收来自按键71的输入信号、音频输出驱动电路80通过驱动蜂鸣器81输出不同的声音,LED输出驱动电路90通过驱动LED灯91在光线不足时发光提供给垂直配向彩色液晶显示器使用,这些模块由应用功能控制电路20控制,用于实现产品要求的应用功能。
彩色液晶显示电压发生器50中的VDD为正3V电压,彩色液晶显示电压发生器50包括降压电路51、线性稳压电路52、升压电路53,降压电路51通过电容元件降压为1/2电源电压VDD即电位VL,而VL将提供给垂直配向彩色液晶显示器控制和驱动集成电路内部逻辑电路使用,依靠降低工作电压的方式来有效降低功率消耗,线性稳压电路52将电源电压VDD稳定在一个电压V1,再由升压电路53通过电容元件升压得到2倍V1电压V2和3倍V1电压V3,这些偏置电压都是用于产生驱动垂直配向彩色液晶显示器120的模拟波形时用到的直流电平。
彩色液晶显示内存30的每3个位映射到垂直配向彩色液晶显示器120的一个像素,即彩色液晶显示色阶控制电路40内部的彩色输出控制表41长度为8,则垂直配向彩色液晶显示器120在同一时刻最多可显示8种不同的颜色。
彩色液晶显示色阶控制电路40内部的彩色输出控制表41宽度为6位,即表示彩色液晶显示色阶控制电路40内部的彩色显示信号发生器42输出信号的占空比级数可分为64级,如图6中波形所示SEG信号宽度W’与COM信号宽度W之间的比值W’/W,即为彩色显示信号发生器42输出信号的占空比。
彩色液晶显示内存30存放着垂直配向彩色液晶显示器120每个像素所显示颜色的编码信息,彩色液晶显示内存30输出的信号MS1.1~3、MS2.1~3...MS34.1~3通过多路信号选择器43选择8个彩色显示信号发生器42输出的信号CS1、CS2...CS8中的一个,之后产生信号S1、S2...S34。
本实施例中段端口输出驱动电路100个数为34,公共端口输出驱动电路110个数为4。
如图7所示,彩色液晶显示驱动控制电路60输出的帧控制信号S_CS、FRAME与信号S1、S2...S34以及偏置电压V3、V2、V1、电源地GND控制段端口输出驱动电路100内部的多路电压选择器54得到信号SEG1~SEG34,图7中所示SEG1~SEG4为V3、V2、V1、电源地GND组合而成的段端口输出波形,其中SEG1对应COM1的显示有效占空比S1_W为15/63,SEG2对应COM2的显示有效占空比级数S2_W为31/63,SEG3对应COM1,COM3的显示有效占空比S3W为63/63,SEG4对应COM1,COM2,COM3,COM4的显示有效占空比级数63/63。
本实施例中彩色液晶显示驱动控制电路60输出的帧控制信号C_CS、FRAME以及偏置电压V3、V2、V1、电源地GND控制公共端口输出驱动电路110内部的多路电压选择器54得到信号COM1~COM4,图8中所示COM1~COM4为V3、V2、V1、电源地GND组合而成的公共端口输出波形,其一帧的周期为64Hz,这个刷新速度可有效的降低垂直配向彩色液晶显示器120在显示彩色时功率消耗,同时垂直配向彩色液晶显示器120显示彩色不会出现闪烁问题。
图9为本发明实施例中彩色输出控制表内41的颜色色阶值列表,其中色阶值的大小与彩色输出控制表41的宽度对应,颜色编号为彩色液晶显示内存30的每3个位映射到垂直配向彩色液晶显示器120的一个像素显示颜色的编号,例如彩色液晶显示内存30输出的MS1.1~3、MS2.1~3...MS34.1~3等于6时表示垂直配向彩色液晶显示器120显示输出的颜色为红色,其对应色阶值为44,彩色显示信号发生器42输出占空比为44/63。
综上所述,本发明是通过改变段端口输出波形的占空比驱动垂直配向彩色液晶显示器120显示可变化的图形、字符、颜色,并且依靠降低工作电压的方式来有效降低功率消耗,以及选择适合刷新频率的可降低垂直配向彩色液晶显示器120在显示彩色时功率消耗,同时保证了垂直配向彩色液晶显示器120显示彩色时不会出现闪烁问题,使颜色鲜丽稳定,因此本发明可以解决显示彩色及耗电的问题,而在要求低功率消耗的产品中有相当良好的应用前景。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种液晶显示器控制和驱动电路,其特征在于,包括:
彩色液晶显示电压发生器,用于产生驱动液晶显示器显示的偏置电压;
彩色液晶显示色阶控制电路,用于根据色阶数据产生按脉冲宽度调制方式得到的色阶控制信号,色阶控制信号为对第一端口输出电压有效期宽度进行控制的信号;
第一端口输出驱动电路,用于根据偏置电压和色阶控制信号得到第一端口输出电压;
第二端口输出驱动电路,用于根据偏置电压得到第二端口输出电压,第一端口为段端口或公共端口之一,第二端口为另一个端口。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,第一端口为段端口,且第一端口输出电压的有效期宽度小于等于第二端口输出电压有效期宽度。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,彩色液晶显示电压发生器,还用于产生多阶偏置电压;
公共端口输出驱动电路的数量为多个,公共端口输出驱动电路,还用于根据偏置电压得到多阶公共端口输出电压;
段端口输出驱动电路的数量为多个,段端口输出驱动电路,还用于根据多阶偏置电压和色阶控制信号得到多阶段端口输出电压。
4.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,还包括:
彩色液晶显示内存,用于存放着各像素所显示颜色的编码信息;
彩色液晶显示色阶控制电路包括:彩色输出控制表、彩色显示信号发生器和多路信号选择器;
彩色输出控制表,用于存放色阶数据;
彩色显示信号发生器,用于根据色阶数据输出待选色阶控制信号;
多路信号选择器,用于根据编码信息对待选色阶控制信号进行选择,产生色阶控制信号。
5.根据权利要求4所述的电路,其特征在于,色阶数据采用占空比级数的方式表示,占空比为段端口输出电压的有效期宽度和公共端口输出电压的有效期宽度的比值。
6.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,彩色液晶显示电压发生器包括:线性稳压电路,升压电路;
线性稳压电路,用于将工作电压稳定在第一电压;
升压电路,用于将第一电压分别提升二倍和三倍后得到第二电压和第三电压,第三电压为液晶显示器输出颜色所需最高的电压。
7.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,公共端口数目为1到4个,段端口数目为1到48个。
8.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,液晶显示器为垂直配向彩色液晶显示器。
9.一种电子装置,其特征在于,本体上设置有如权利要求1-8任一权利要求所述的电路。
10.根据权利要求9所述的电子装置,其特征在于,电子装置为电子钟表、电子游戏机、电子计算器、电子温度计或数字式仪表。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130925 |