CN105393298A - 用于液晶显示器的电平移位器 - Google Patents

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Abstract

在所描述的示例中，电平移位器电路(700)具有用于将信号提供给电容负载的多个信道(706、714、722、724)，并且具有用于在信道(706、714、722、724)之间共享存储在电容负载中的电荷的电路(M3a、M3b、M3c、M3d)。第一对信道时钟发生电路(M1a、M2a、M1b、M2b)分别耦合到第一对信道(706、722)。第二对信道时钟发生电路(M1c、M2c、M1d、M2d)分别耦合到第二对信道(714、724)。第一对开关(M3a、M3b)将第一对信道(706、722)耦合在一起，并且第二对开关(M3c、M3d)将第二对信道(714、724)耦合在一起，以便在信道(706、714、722、724)之间共享电荷。单个电阻器(Res)在电路中与所有信道(706、714、722、724)耦合，以便控制信道(706、714、722、724)之间的电荷共享的斜率。

Description

用于液晶显示器的电平移位器
技术领域
本申请总体涉及电子电路，并具体地涉及用于液晶显示器(LCD)的电平移位器。
背景技术
LCD广泛地用于计算机监控器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、视频播放器、摄像机、手表和电视机以及其他设备。在一个示例中，LCD尺寸小、重量轻、功耗低并且能够产生高分辨率图像。LCD通常是显示面板的形式，所述显示面板具有耦合到图案发生器电子器件的行和列地址线，所述图案发生器电子器件在显示器上生成图案或视频。用于驱动LCD的电压通常远大于处理图案发生器电子器件的电容的电压。因此，图案发生器电子器件和显示器之间的电平移位器有利于将来自图案发生器电子器件的较低电压信号转换为用于驱动显示器的电压。
显示器的行线可以被建模为与电阻器串联的电容器。用于给电容负载充电的功率是用于驱动显示器的功率的重要部分。因此，该电荷在彼此异相操作的第一行线和第二行线之间可共享。该电荷共享相位在图1中总体被示为100。两个时钟信号102和104彼此异相180°，并且它们在矩形106、108和110中示出的时间周期期间共享电荷。在矩形106中，充电发生在112处，并且放电发生在114处。在矩形108中，放电发生在116处，并且充电发生在118处。在矩形110中，充电发生在120处，并且放电发生在122处。
图2示出现有技术LCD系统200，其具有LCD面板204和驱动电路202。驱动电路202包括用于执行图1中示出的电荷共享的电路。在图2中，LCD面板204的每个行线被建模为与电容器CASG串联的电阻器RASG。电路202包括用于驱动缓冲器206和208并将信号提供给电荷转移晶体管214和216的栅极驱动器电路218。二极管210和212阻止反向电流流动。当被激活时，晶体管214允许电流如虚线220所示的那样流动。当被激活时，晶体管216允许电流如虚线222所示的那样流动。电阻器RCS和RBCS控制充电/放电的斜率，以便减小LCD面板上的视觉效应。该电路的一个缺点是每个信道有两个引脚或焊球。
图3示出现有技术电路300，其使用晶体管314、316来替换图2的二极管210和212，并且允许使用单个电阻器R1来替换图2的两个电阻器RCS和RBCS。
图4示出用于驱动四条行线或四个信道的现有技术电路400。为清楚起见，集成电路402被示出为划分成左侧电路和右侧电路。在一个示例中，单个集成电路包括左侧电路和右侧电路两者。该电路使用图3的单电阻器电荷共享技术。行线406、414、422和424均被建模为与电容器串联接地的电阻器。用于行406的驱动器电路包括推挽驱动器电路，所述推挽驱动器电路包括晶体管M1a和晶体管M2a，这两个晶体管耦合在VDD和VSS之间并具有耦合到信道CLK1的输出。晶体管M3a对应于图3的晶体管314和316，其取代图2的二极管210和212。寄生电容器404存在于引脚CLK1处，并且寄生电容器408存在于引脚CS1处。这些寄生电容器是在那些引脚处的静电放电(ESD)电路以及晶体管M3a的寄生电容的结果。
类似地，用于行422的驱动器电路包括推挽驱动器电路，所述推挽驱动器电路包括晶体管M1b和晶体管M2b，这些晶体管被耦合在VDD和VSS之间并具有耦合到信道CLKB1的输出。寄生电容410存在于引脚CLKB1上。用于行414的驱动器电路包括推挽驱动器电路，所述推挽驱动器电路包括晶体管M1c和晶体管M2c，这些晶体管被耦合在VDD和VSS之间并具有耦合到信道CLK2的输出。晶体管M3c对应于图3的晶体管314和316，其取代图2的二极管210和212。寄生电容器412存在于引脚CLK2处，并且寄生电容器416存在于引脚CS2处。这些寄生电容器是那些引脚处的ESD电路以及晶体管M3c的寄生电容的结果。用于行424的驱动器电路包括推挽驱动器电路，所述推挽驱动器电路包括晶体管M1d和晶体管M2d，这些晶体管被耦合在VDD和VSS之间并具有耦合到信道CLKB2的输出。寄生电容器420存在于引脚CLKB2处。
该电路允许在信道对[RS1]之间共享电阻器RCS，并减少引脚数。然而，该电路对最新的LCD造成问题，因为驱动信道406(例如)包括寄生电容408的效应，但驱动线422不包括该寄生电容。当在两条行线之间共享电荷时，存在类似的情况。因此，充电(上升)波形(图5A)的斜率不同于放电(下降)波形(图5B)的斜率。该斜率差异造成如图6的图600中示出的DC偏移。DC偏移被示出在波形的右侧处。这可能在最新的LCD上产生令人反感的视觉效应。此外，尽管电阻器在两个信道之间共享，但不同的电阻器(通常是分立部件)被用于每对信道。这些共享电阻器的不同电阻可能在电荷共享期间导致斜率差异，其可能在显示器上造成令人反感的视觉效应。
发明内容
在第一实施例中，一种电平移位器电路具有用于将信号提供给电容负载的多个信道并具有用于在信道之间共享存储在电容负载中的电荷的电路。第一对信道时钟发生电路分别耦合到第一对信道。第二对信道时钟发生电路分别耦合到第二对信道。第一对开关将第一对信道耦合在一起，并且第二对开关将第二对信道耦合在一起，以便在信道之间共享电荷。单个电阻器在电路中与全部信道耦合，以便控制信道之间的电荷共享的斜率。
在第二实施例中，一种用于LCD的电平移位器包括控制LCD的第一行线的第一行线控制电路。第二行线控制电路控制LCD的第二行线。第三行线控制电路控制LCD的第三行线。第四行线控制电路控制LCD的第四行线。第一开关耦合到第一行线控制电路和第二行线控制电路，以便与第二行线共享存储在第一行线上的电荷。第二开关耦合到第三行线控制电路和第四行线控制电路，以便与第四行线共享存储在第三行线上的电荷。单个电阻器耦合在第一开关和第二行线控制电路之间并耦合在第二开关和第四行线控制电路之间。行线上的充电电压斜率和放电电压斜率基本上相同。
在第三实施例中，LCD包括LCD面板，该LCD面板具有布置在行和列中的像素。电平移位器电路耦合到LCD面板的至少四条行线。电平移位器移动由显示图案发生器电路生成的信号的电压电平，以控制LCD面板的行线。多个开关均耦合在一对行线之间，以便通过单个电阻器与第二行线共享存储在一条行线上的电荷。
附图说明
图1是在LCD的信道之间的电荷共享的时序图。
图2是用于信道之间的电荷共享的现有技术电路的示意图。
图3是用于使用一个共享电阻器的信道之间的电荷共享的现有技术电路的示意图。
图4是用于使用两个共享电阻器的信道之间的电荷共享的现有技术电路的示意图。
图5A是上升(充电)信号的图示。
图5B是用于信道之间的电荷共享的下降(放电)信号的图示。
图6是通过图5A和图5B的信号之间的斜率差异生成的DC偏移的图示。
图7是一个实施例的电平移位器电路的示意图。
图8A是一对信道的下降(放电)信号的图示。
图8B是图7的电路的一对信道的上升(充电)信号的图示。
图9是LCD的四个信道的驱动信号的时序图，所述LCD具有图7的电路的电荷共享特征。
具体实施方式
图7示出一个实施例的电平移位器电路700。为了清楚起见，集成电路部分702被示出具有“H形”配置，但是其可以用适合于集成电路的其他形状和尺寸实施。部分702驱动LCD的四个行或四个信道706、722、714和724。如图7所示，每个行或信道被建模为与电容器串联的电阻器。
行706由推挽驱动器电路驱动，所述推挽驱动器电路包括与晶体管M1a串联并耦合在VDD和VSS之间的晶体管M2a。该推挽驱动器电路的输出是在两个晶体管之间取得的并被耦合到引脚CLK1，该引脚被耦合到行706。寄生电容704存在于引脚CLK1处。同样，晶体管M3a(对应于图4的晶体管M3a)耦合到引脚CLK1。晶体管M3a的其他终端连接到引脚CS1，如图4所示。寄生电容726存在于引脚CS1处，类似于图4中示出的寄生电容408。
第二行或信道CLKB1由推挽驱动器电路驱动，所述推挽驱动器电路包括与晶体管M1b串联并耦合在VDD和VSS之间的晶体管M2b。该推挽驱动器电路的输出是在两个晶体管之间取得的并被耦合到引脚CLKB1，该引脚被耦合到行722。寄生电容710存在于CLKB1处。与图4中示出的电路不同，引脚CLKB1经由晶体管M3b耦合到引脚CS2。晶体管M3b类似于以上讨论的晶体管M3a。寄生电容728存在于引脚CS2处。
类似于行706的驱动，行714由推挽驱动器电路驱动，所述推挽驱动器电路包括与晶体管M1c串联并耦合在VDD和VSS之间的晶体管M2c。该推挽驱动器电路的输出是在两个晶体管之间取得的并被耦合到引脚CLK1，该引脚被耦合到行706。寄生电容712存在于CLK2处。同样，晶体管M3c(对应于图4的晶体管M3c)耦合到引脚CLK2。与图4中示出的电路不同，晶体管M3c的其他终端连接到引脚CS1。
类似于行722的驱动，第三行或信道CLKB2由推挽驱动器电路驱动，所述推挽驱动器电路包括与晶体管M1d串联并耦合在VDD和VSS之间的晶体管M2d。该推挽驱动器电路的输出是在两个晶体管之间取得的并被耦合到引脚CLKB2，该引脚被耦合到行724。寄生电容720存在于CLKB2处。与图4中示出的电路不同，引脚CLKB2经由晶体管M3d耦合到引脚CS2。晶体管M3d类似于以上讨论的晶体管M3a。
单个电阻器RCS耦合在引脚CS1和CS2之间，并充当用于控制图7的所有四行或四个信道的行线的电容的充电和放电斜率的电阻。在该实施例的一个版本中，电阻器RCS是电路700中在部分702之外的唯一部件，因此电阻器RCS的临界性已经被减小。
在操作中，从时钟信号的不同相位操作每个行或每个信道，使得不同时操作两个驱动器。例如，在一个相位期间，可以经由引脚CLK1通过晶体管M3a、引脚CS1、电阻器RCS、引脚CS2、晶体管M3b和引脚CLKB1将电荷从行706中的电容器转移到行722的电容器中。在第二相位中，从行722中的电容器流出的电荷将沿着相反的路径为行706中的电容器充电。此外，例如，在第三相位中，从行714中的电容器流出的电荷将流过引脚CLK2、晶体管M3c、引脚CS1、电阻器RCS、引脚CS2、晶体管M3d和引脚CLKB2进入行724的电容器中。在第四相位中，从行724中的电容器流出的电荷将沿着相反的路径为行714中的电容器充电。可以使用充电/放电循环的其他模式，只要每次仅一个信道为激活的即可。
对于每对行驱动器，行之间的充电和放电路径是相同的。进一步地，在集成电路上，不同引脚处的寄生电容值将基本相同，这确保所有行之间的充电和放电路径基本相同。这在图8A中示出，其示出两个信道的放电波形800，其发生相移，以使得它们在时间上对准。波形800看上去是单个波形，但实际上它是彼此重叠的两个信道的波形。因此，两个放电循环是基本相同的。类似地，图8B中的波形850示出两个信道的充电波形850，其中波形发生时间移动，以使得它们彼此重叠。
波形850看上去是单个波形，但实际上它是彼此重叠的两个相同波形。因此，示出了充电和放电波形的同一性，并且充分地减小了由图4的电路产生的视觉效应。
此外，所有充电/放电路径使用相同的电阻器RCS。因此，所有信道的时间常数将基本相同，并且已经去除了该部件选择的临界性。此外，相同的电阻器可以用于附加的信道对，这节省了集成电路上的引脚或焊接凸点，并且降低了集成电路的成本。尽管图7中示出了使用四个信道的电路，可以通过添加信道对来将电路扩展为其他配置，但仅需要单个电阻器。例如，电路可包括使用单个电阻器RCS的6个、8个、10个等信道。
图9示出用于LCD的驱动器的操作。信号CLK1、CLK2、CLKB1和CLKB2对应于在图7中具有相同标记的引脚处的信号。如图9所示，每个信号与其紧接在前面的信号90°异相。因此，信号CLK2滞后于信号CLK190°，信号CLKB1滞后于信号CLK290°，并且信号CLKB2滞后于信号CLKB190°。矩形902中示出电荷共享。阴影区域表示在其中发生电荷共享的信号的部分。在图9右侧的信号中，在904、906、908、910、912、914、916、918、920、922、924和926处示出电荷共享。
在权利要求的范围内，有可能在所描述的实施例中进行修改且其他实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种用于液晶显示器即LCD的电平移位器，所述电平移位器包括：
第一行线控制电路，其用于控制所述LCD的第一行线；
第二行线控制电路，其用于控制所述LCD的第二行线；
第三行线控制电路，其用于控制所述LCD的第三行线；
第四行线控制电路，其用于控制所述LCD的第四行线；
第一开关，其耦合到所述第一行线控制电路和所述第二行线控制电路，以便与所述第二行线共享存储在所述第一行线上的电荷；
第二开关，其耦合到所述第三行线控制电路和所述第四行线控制电路，以便与所述第四行线共享存储在所述第三行线上的电荷；以及
单个电阻器，其耦合在所述第一开关和所述第二行线控制电路之间并耦合在所述第二开关和所述第四行线控制电路之间，其中所述行线上的充电电压斜率和放电电压斜率基本相同。
2.根据权利要求1所述的电平移位器，其中控制所述LCD的所述四条行线的所述四个行线控制电路基本相同。
3.根据权利要求2所述的电平移位器，其中全部所述行线控制电路以及用于每对行线的开关在集成电路上，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
4.根据权利要求1所述的电平移位器，其中所述LCD的所述行线成对布置，以共享存储在所述LCD的所述行线上的电荷，并且其中所述LCD的全部所述行线使用所述单个电阻器共享电荷。
5.根据权利要求4所述的电平移位器，其中全部所述行线控制电路以及用于每对行线的开关在集成电路上，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
6.根据权利要求4所述的电平移位器，其中所述行线的数目是6、8或10。
7.根据权利要求6所述的电平移位器，其中全部所述行线控制电路以及用于每对行线的开关在集成电路上，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
8.一种液晶显示器即LCD，包括：
LCD面板，其具有布置在行和列中的像素；
电平移位器电路，其耦合到所述LCD面板的至少四条行线，所述电平移位器移动由显示图案发生器电路生成的信号的电压电平，以控制所述LCD面板的所述行线；以及
多个开关，每个开关耦合在一对行线之间，以便通过单个电阻器与第二行线共享存储在一条行线上的电荷。
9.根据权利要求8所述的LCD，其中所述电平移位器电路包括四个基本相同的行线时钟发生器电路。
10.根据权利要求9所述的LCD，其中所述电平移位器电路是集成电路，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
11.根据权利要求8所述的LCD，其中所述行线的数目是6、8或10。
12.根据权利要求11所述的LCD，其中所述电平移位器电路是集成电路，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
13.根据权利要求8所述的LCD，其中所述电平移位器电路是集成电路，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
14.一种电平移位器电路，其具有用于将信号提供到电容负载的多个信道并具有用于在所述信道之间共享存储在所述电容负载中的电荷的电路，所述电平移位器电路包括：
第一对信道时钟发生电路，其分别耦合到第一对信道；
第二对信道时钟发生电路，其分别耦合到第二对信道；
将所述第一对信道耦合在一起的第一对开关，以及将所述第二对信道耦合在一起的第二对开关，以便在所述信道之间共享电荷；以及
单个电阻器，其在电路中与全部所述信道耦合，以便控制所述信道之间的电荷共享的斜率。
15.根据权利要求14所述的电平移位器电路，其中所述信道数目是6、8或10。
16.根据权利要求14所述的电平移位器电路，其中所述第一对信道和所述第二对信道基本相同。
17.根据权利要求16所述的电平移位器电路，其中所述信道的数目是6、8或10。
18.根据权利要求16所述的电平移位器电路，其中所述信道时钟发生电路和开关在单个集成电路上，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
19.根据权利要求14所述的电平移位器电路，其中所述信道时钟发生电路和开关在单个集成电路上，并且其中未被集成的仅有部件是所述单个电阻器。
20.根据权利要求19所述的电平移位器电路，其中所述信道的数目是6、8或10。
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