CN109949776A - 一种低功耗的液晶显示驱动装置和驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种低功耗的液晶显示驱动装置和相应的驱动方法，包括第一电阻梯，用于在第一周期内提供大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压，第二电阻梯，用于在第二周期内提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，开关装置，用于切换电阻梯的连接，开关装置通过比较器与液晶显示设备连接，比较器用于判断通道电压是否稳定。本发明采用低值电阻梯提供大电流快速建立液晶显示设备的驱动电压，再采用高值电阻梯提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，有效改善液晶显示设备的驱动显示质量，同时降低显示驱动装置的功耗。

Description

一种低功耗的液晶显示驱动装置和驱动方法

技术领域

本发明属于液晶驱动技术领域，尤其是一种低功耗的液晶显示驱动装置和驱动方法。

背景技术

液晶显示主要是通过外部光源来调制实现亮度的显示，液晶像素主要由通过位于两个透明电极的一层液晶分子以及相互垂直的偏正片形成的。在多数的液晶显示设备中，液晶分子具有扭曲结构，从而旋转进入液晶层的外部偏振光。像素对应着灰阶，可以通过施加在电极上的电场控制液晶分子的旋转。当进入液晶分子的偏振光不再旋转并且被第二偏正片所阻挡，像素显示为黑色。因此，通常通过控制施加驱动电压的强度来控制液晶分子旋转的角度，从而控制光透过的量，实现像素不同灰阶的显示。

液晶分子由于自身的特性如果长时间处于DC直流电压的驱动情况下，将会导致结构的破坏，因此需要采用交流的驱动方式。因此通常需要200Hz的足够高频率以使人眼不会注意到切换（正常要超过60Hz的频率），但是，为了实现低功耗的设计又需要频率尽可能的降低。最为重要的问题是需要准确地产生驱动电压，否则不断变化的电压将包含DC分量。并且，显示驱动电压需要对称的上升和下降。随机抖动是可以容忍的，因为它会随着时间的推移而抵消，但是上升和下降时间之间的任何的不匹配将导致跨越液晶的多余的DC分量的产生，从而影响液晶分子的特性，从而影响显示效果。目前来说，存在一种电阻梯电路用于提供驱动LCD的电压，它可以精确地产生电压并具有对称的上升和下降的优点。但是，电阻梯总是导通状态并因此而产生拉电流。这对于电池需要使用数年的低功耗设备来说并不不是理想的方案。因此，需要一种改进的低功耗的液晶显示驱动装置。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种低功耗的液晶显示驱动装置和相应的驱动方法，采用低值电阻梯提供大电流快速建立液晶显示设备的驱动电压，再采用高值电阻梯提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，有效改善液晶显示设备的驱动显示质量，同时降低显示驱动装置的功耗。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种低功耗的液晶显示驱动装置，包括：

总阻值为的第一电阻梯，用于在第一周期内提供大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压，所述第一电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第一电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第一周期为液晶显示设备连接状态发生改变的时间，所述连接状态改变包括液晶显示设备上电或掉点过程，或液晶显示设备的驱动参数发生改变；

总阻值为的第二电阻梯，用于在第二周期内提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，所述第二电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，且，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第二电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第二周期为液晶显示设备两端电压稳定的时间；

开关装置，用于切换电阻元件的连接，包括一个第一开关和个开关单元，第一开关设置在第一电阻梯的接地端，个开关单元分别在连接第一电阻梯的第个节点与对应的第二电阻梯的第个节点之间，，、、均为正整数，且每个开关单元上均设有一个开关和一个输出端口，输出端口用于向液晶显示设备输出驱动电压；

开关装置通过比较器与液晶显示设备连接，所述比较器设置在液晶显示设备面板通道上，用于判断通道电压是否稳定。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动装置， 的阻值量级为，的阻值量级为。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动装置，电阻元件个数。

一种基于前述任一的低功耗的液晶显示驱动装置的驱动方法，包括以下步骤：

步骤1：当液晶显示设备的发生连接状态改变时，开关装置获取到其电压不稳定；

步骤2：开关装置将低值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压；

步骤3：当液晶显示设备两端电压达到稳定状态时，开关装置断开与低值电阻梯的连接，同时切换到与高值电阻梯的连接，使得高值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，直到液晶显示设备再次发生连接状态改变时转到步骤1，或者液晶显示设备断电时停止工作。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动方法，步骤3中判断液晶显示设备是否达到稳定状态，具体为：液晶显示设备的每个面板通道上设置一比较器，当液晶显示设备连接发生改变时，比较器启用，当液晶显示设备电压稳定时，比较器禁用。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动方法，步骤3中，当低值电阻梯接入液晶显示设备经过特定时间，、为液晶显示设备的阻值和容值，则判定液晶显示设备达到稳定状态。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动方法，低值电阻梯和高值电阻梯均包括个串联连接的电阻元件。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动方法，低值电阻梯的阻值量级为，高值电阻梯的阻值量级为。

进一步的，本发明的低功耗的液晶显示驱动方法，所述步骤1、3中连接状态改变包括液晶显示设备上电或掉点过程，或液晶显示设备的驱动参数发生改变。

本发明的有益效果：

本发明的液晶显示驱动装置根据液晶显示设备上驱动电压的变化来动态切换与低值电阻梯的连接实现驱动电压的快速稳定，并在稳定后与高值电阻梯进行连接以维持驱动电压的输出，即采用低值电阻梯提供大电流快速建立液晶显示设备的驱动电压，再采用高值电阻梯提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，由开关装置来切换低值电阻梯和高值电阻梯，有效地改善了液晶显示设备的驱动显示质量，同时降低了显示驱动装置的功耗。

附图说明

图1是本发明的低功耗的液晶显示驱动装置的结构示意图；

图2是本发明的低功耗的液晶显示驱动方法的流程图；

图3是本发明的低功耗的液晶显示驱动装置的电流和电压关系的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种低功耗的液晶显示驱动装置，其为栅极驱动装置，用于给LCD面板提供像素灰阶的驱动电压，该装置包括：

总阻值为的第一电阻梯，用于在第一周期内提供大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压，的阻值量级为，所述第一电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第一电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第一周期为液晶显示设备部分连接状态发生改变的时间，所述连接状态改变包括液晶显示设备上电或掉点过程，或液晶显示设备的驱动参数发生改变；

总阻值为的第二电阻梯，用于在第二周期内提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流并保持液晶显示设备的驱动电压，的阻值量级为，所述第二电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，且，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第二电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第二周期为液晶显示设备两端电压稳定的时间；

开关装置，用于切换电阻元件的连接，包括一个第一开关和个开关单元，第一开关设置在第一电阻梯的接地端，个开关单元分别连接在第一电阻梯的第个节点与对应的第二电阻梯的第个节点之间，，、、均为正整数，且每个开关单元上均设有一个开关和一个输出端口，输出端口用于向液晶显示设备输出驱动电压；

开关装置通过比较器与液晶显示设备连接，所述比较器设置在液晶显示设备面板通道上，用于判断通道电压是否稳定。

本发明还提出一种基于上述低功耗的液晶显示驱动装置的驱动方法，包括以下步骤：

步骤1：当液晶显示设备发生连接状态改变时，开关装置获取到其电压不稳定；

步骤2：开关装置将低值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压；

步骤3：当液晶显示设备两端电压达到稳定状态时，开关装置断开与低值电阻梯的连接，同时切换到与高值电阻梯的连接，使得高值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，直到液晶显示设备再次发生连接状态改变时转到步骤1，或者液晶显示设备断电时停止工作；其中，判断液晶显示设备是否达到稳定状态，具体采用在液晶显示设备的每个面板通道上设置一比较器，当液晶显示设备连接发生改变时，比较器启用，当液晶显示设备电压稳定时，比较器禁用。

实施例1

如图1所示，液晶显示驱动装置包括两个电阻梯，左侧的电阻梯具有与右侧电阻梯相对的电阻值，即对应的电阻阻值占电阻梯总阻值比例相同，左侧的电阻梯为高值电阻梯，右侧电阻梯为低值电阻梯。在本实施例中，每个电阻梯为包含4个串联连接的电阻元件的电路，该电路能够通过电阻和几个节点来控制流过它的电流。

开关装置位于两个电阻梯中间，包括开关S1-S4，用于选择不同的电阻元件与液晶显示设备相连接。所述的电阻梯为分压装置，用于将电源供电电压分压后提供给液晶显示设备。在本实施例中，驱动装置提供的电压根据不同显示设备及其应用需求提供如供电电压、接地、1/2、1/3、2/3供电电压等数值。

如图所示，左侧电阻梯Rb阻值相对较大为MΩ级别，右侧电阻梯Rs阻值为KΩ级别，由于左侧的电阻梯的电阻高于右侧的值，故通过左侧电流值明显小于右侧的电流值。由于左侧的电阻梯和右侧电阻梯与相同的供电电压相连接，虽然阻值不同，但是只要两边的电阻梯各电阻的比例相同，可以为液晶显示设备提供相同的驱动电压。相对于高电阻路径而言，电流一般都是优先从低电阻回路进行流通的。因此当选择S1-S4中适当的开关组闭合时，通过低值电阻梯可以使得显示设备的驱动电压快速达到稳定的状态。当开关断开与低值电阻梯的连接后，此时采用高值电阻梯保持与显示设备的连接以提供保持驱动电压。现有技术中为了达到前述效果，通常采用将电阻梯连接到不同的供电电压或者不同的数量电阻组件来提供同样的驱动电压给显示设备，但是需要使用比本实施例（如图1）更加复杂的驱动电路，并且还会增加额外的元器件。

如图1所示，LOUT、MOUT、HOUT分别通过开关S1-S3实现与LCD显示设备的连接，开关S4主要是提供电流流过低电阻梯的回路。当LCD连接改变时，LCD的逻辑控制器接收集成电路的主数字模块的控制信号，所述控制信号根据LCD所需要的驱动电压来控制开关S4、S1、S3，或S2、S4的闭合。在本实施例中，Vin为供电电压，当开关S1、S3、S4闭合时，HOUT输出电压为2/3Vin，MOUT无输出，LOUT输出电压为1/3Vin；当S2、S4闭合时，HOUT无输出，MOUT输出电压为1/2 Vin，LOUT无输出。采用左右两边电阻梯均可实现特定电压的输出，但是，通过右边的电阻梯可快速的建立稳定的电压输出。由此可知，本实施例的显示驱动装置可以产生{0,1/2,1}和{0,1/3,2/3,1}的逻辑电平状态。进一步的，还可以调整电阻梯中电阻的数量来产生不同的逻辑电平状态进而实现不同的驱动需求满足定制化的设计。

通过使用低值电阻梯产生更高的电流可以供给LCD的电压达到快速稳定的状态。当这些电压稳定下来，开关S4、S1、S3或S4、S2将再次打开，将显示设备从连接到低值电阻梯切换到高值电阻梯，以便输出的电压由左侧的高值梯来实现保持。当LCD内部存在漏电流时，流过高值电阻梯的相对低电流就足以保持显示设备两端的电压。所述显示驱动装置判断LCD的通道电压是否达到稳定，主要通过以下两种方式来实现：一是为面板的每个通道提供一个比较器，通过动态启用比较器来实现功耗的降低，当LCD各部分连接改变时，启用比较器；当发现显示设备两端电压已经处于稳定时，禁用比较器。二是通过一个固定的时间来判断稳定的过程，、为液晶显示设备的阻值和容值，当阻值和容值确定时，所述的稳定电压时间也就确定了。

如图2所示为显示驱动装置的驱动方法：

步骤1，显示驱动装置中的开关装置接收到LCD部分连接改变的信号；

步骤2，将低值电阻梯连接到显示设备，快速建立显示设备的驱动电压；

步骤3，显示驱动装置通过特定的电路判断是否达到稳定的输出，当达到稳定状态时，显示驱动装置关闭低值梯的连接并仅使高值梯连接显示设备，直到LCD显示设备发生再次切换或者关闭时为止。

图3从上到下分别表示了显示设备连接低值电阻梯、LCD一个部分的差分电压、电源供电电流的随时间关系变化的示意图。7.5ms时液晶显示设备连接状态发生改变，电源供电电流上升至约10^-4，第一周期开始，低值电阻梯接入液晶显示设备，建立液晶显示设备各部分的驱动电压；7.75ms时液晶显示设备各部分的驱动电压稳定，达到稳定几十微秒后，断开低值电阻梯，接入高值电阻梯，第一周期结束，第二周期开始，同时电源供电电流大幅下降至约10^-8而后保持稳定。图3的结果表明，显示驱动装置提供大电流即可快速建立LCD各部分的驱动电压。当LCD各部分的电压的稳定，显示驱动装置只需要消耗很小一部分电流，用于补偿显示设备中的泄漏电流。与传统的单电阻梯相比较，本方案的显示驱动装置可以节约大量的功耗，由于显示设备达到稳定所需的时间仅代表LCD部分切换之间的常用时间的其中的一小部分。通常，达到稳定所需时间仅为几十或几百us时间，而开关频率为200Hz的开关连接之间的总周期为5ms。和开关频率一样，功耗也取决于显示设备的尺寸，显示设备越小，达到稳定所需的时间越短，功耗越低，反之，功耗越大。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种低功耗的液晶显示驱动装置，其特征在于，包括：

总阻值为的第一电阻梯，用于在第一周期内提供大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压，所述第一电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第一电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第一周期为液晶显示设备连接状态发生改变的时间，所述连接状态改变包括液晶显示设备上电或掉点过程，或液晶显示设备的驱动参数发生改变；

总阻值为的第二电阻梯，用于在第二周期内提供小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流并保持液晶显示设备的驱动电压，所述第二电阻梯包括个串联连接的电阻元件，，且，，所述电阻元件之间形成个节点，所述第二电阻梯的一端连接供电电压，另一端接地，所述第二周期为液晶显示设备两端电压稳定的时间；

开关装置，用于切换电阻元件的连接，包括一个第一开关和个开关单元，第一开关设置在第一电阻梯的接地端，个开关单元分别在连接第一电阻梯的第个节点与对应的第二电阻梯的第个节点之间，，、、均为正整数，且每个开关单元上均设有一个开关和一个输出端口，输出端口用于向液晶显示设备输出驱动电压；

开关装置通过比较器与液晶显示设备连接，所述比较器设置在液晶显示设备面板通道上，用于判断通道电压是否稳定。

2.根据权利要求1所述的低功耗的液晶显示驱动装置，其特征在于，的阻值量级为，的阻值量级为。

3.根据权利要求1所述的低功耗的液晶显示驱动装置，其特征在于，电阻元件个数。

4.一种基于前述任一的低功耗的液晶显示驱动装置的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：当液晶显示设备发生连接状态改变时，开关装置获取到其电压不稳定；

步骤2：开关装置将低值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出大电流快速建立液晶显示设备各部分的驱动电压；

步骤3：当液晶显示设备两端电压达到稳定状态时，开关装置断开与低值电阻梯的连接，同时切换到与高值电阻梯的连接，使得高值电阻梯连接到液晶显示设备上，输出小电流补偿液晶显示设备中的泄漏电流，直到液晶显示设备再次发生连接状态改变时转到步骤1，或者液晶显示设备断电时停止工作。

5.根据权利要求4所述的低功耗的液晶显示驱动方法，其特征在于，步骤3中判断液晶显示设备是否达到稳定状态，具体为：

液晶显示设备的每个面板通道上设置一比较器，当液晶显示设备连接发生改变时，比较器启用，当液晶显示设备电压稳定时，比较器禁用。

6.根据权利要求4所述的低功耗的液晶显示驱动方法，其特征在于，步骤3中，当低值电阻梯接入液晶显示设备经过特定时间，、为液晶显示设备的阻值和容值，则判定液晶显示设备达到稳定状态。

7.根据权利要求4所述的低功耗的液晶显示驱动方法，其特征在于，低值电阻梯和高值电阻梯均包括个串联连接的电阻元件。

8.根据权利要求4或7所述的低功耗的液晶显示驱动方法，其特征在于，低值电阻梯的阻值量级为，高值电阻梯的阻值量级为。

9.根据权利要求4所述的低功耗的液晶显示驱动方法，其特征在于，所述步骤1、3中连接状态改变包括液晶显示设备上电或掉点过程，或液晶显示设备的驱动参数发生改变。