CN1102811C - 液晶显示器驱动半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是减少电路内的设定时间，通过在复位时利用开关将运算放大器与整个电路隔离开来，在完成设定操作之后使运算放大器与电路重新连接以获得所需输出而达到这个目的。这样在运算放大器处在与整个电路隔离的状态下进行复位操作，从而独立于稳定运算放大器的输出所需的时间地设定复位时间。因此能使复位时间比现有技术的例子短，而且当输出用来驱动液晶时可以增长实际驱动时间。

Description

液晶显示器驱动半导体装置
本发明涉及一种输出驱动信号的驱动器电路，具体地说，涉及一种用以驱动液晶显示器的液晶显示器驱动半导体装置。
通过在液晶板内包含矩阵形式的地址TFT而实现显示的TFT(薄膜晶体管)有源矩阵液晶显示器件目前是矩阵液晶显示器件的主流。采用源极驱动器和栅极驱动器去驱动TFT有源矩阵液晶显示器件，源极驱动器发送图象信号，而栅极驱动器发送用以实现行顺序扫描的扫描信号。
栅极驱动器栅极驱动器是一种根据在信号转换电路中从图象信号所产生的用于行电极扫描的定时信号而对TFT的栅极施加电压的装置。假定一个水平时间(扫描时间)为H，栅极驱动器为每一行向扫描电极施加脉宽为H的扫描信号，以及为每一行将显示板上的TFT设定顺序的接通状态。这里，假定如果T是行电极的一帧(所有扫描时间间隔)以及N是行电极的数目，则一个水平扫描时间间隔等于T/N。利用信号转换电路和γ校正电路把图象信号转换成交流驱动信号，交流驱动信号与液晶的电压传输比特性相一致，通过已被源极驱动器所接通的TFT而加到液晶上。对于所有的行电极都可以重复这种操作而施加适合所有象素的液晶的电压。
对于所有的行电极都重复上述操作的时间间隔就是一帧。然而，一帧时间间隔T必定是用户不能察觉的行顺序扫描的时间间隔，而一个水平扫描时间间隔H则必须长于液晶的电容两端的电压成为源极驱动器所施加的电压的时间间隔。
在TFT有源矩阵源极显示器件中的灰度显示是改变施加到液晶上的电压而实现的。透光度是根据由于上下偏振器加到液晶上的电压和夹在这些偏振器之间的液晶的电光特性而变化的。从液晶板后面的衬板传送的透过液晶板的光亮度(色调)因此是由施加到液晶上的电压所决定的。
近年来已经看到开发了彩色(多色调)和高清晰度的TFT有源矩阵液晶显示器件。
根据液晶的电压透光度特性，如果透光度处在中间程度，则透光度会电压的轻微变化而广泛变化的。为了实现多色调的显示，电压必须高精度的加到液晶层上，使得液晶具有所需的透光度。
即使在同一芯片上，用于源极驱动器的输出的运算放大器的失调电压(offset voltage)也呈现若干mV的离散。当在显示板上显示同一色调时，根据液晶的电压-透光度特性将电压加到各象素上的源极驱动器中的各运算放大器的失调电压发生任何变化会引起液晶的透光度的不一致，这是由于所加电压在象素之间的变化达到了失调电压的范围。在色调众多的情况下，液晶的透光度稍微不一致就被放大为显示装置的色调的不一致，从而使显示装置的质量降级。因此多色调显示器需要一定程度的精度，以致可以忽略失调电压。
图1中所示的开关电容器型D/A(数-模)转换器电路的组成如下：V1和V2作为模拟输入和基准电压输入Vr；运算放大器D1的正输入端与基准电源电压Vr相连接；电容器C1具有电容nC，而电容器C2具有电容(α-n)C，两个电容器C1和C2分别并联连接在运算放大器D1的负输入端与电源V1和V2之间；电容器C3具有电容αC，它连接在运算放大器D1的负输入端与输出端之间；开关SW1配置在电源V1和电容器C1不连接运算放大器D1的一侧；开关SW1和SW2串联连接在V2和电容器C1不连接运算放大器D1的一侧；开关SW4配置在开关SW2不连接V2的一侧和运算放大器D1的正输入端之间；开关SW8与电容器C3并联地配置在运算放大器D1的负输入端和输出端之间；开关SW9与运算放大器D1的输出端相连接，用以切断与外负载(图中未示出)的连接。此外，电容器C2通过开关SW2与V2相连接。
接着说明有关根据上述描述构成的电路的工作过程。
首先将开关SW9设定在关断状态，以使这个电路与外负载(未示出)隔离开来，使得电路在复位操作时不受到来自外界的干扰。
然后，将开关SW1和SW2设定在关断状态，SW3、SW4和SW8则各设定在接通状态，于是运算放大器D1就作为一个电压跟随器，理想地，运算放大器D1的负输入端上的电位等于正输入端上的电压Vr，从而实现电路的复位。
在完成了电路的复位之后，将开关SW1和SW2设定在接通状态，SW3、SW4和SW8则各设定在关断状态，进行作为电路的输出的对外部的输出准备运算Vout＝2Vr-V2-n(V1-V2)/α。
当开关SW9其后设定到接通状态时，上述输出准备Vout＝2Vr-V2-n(V1-V2)/α就向外部输出，加到外负载。
当在上述现有技术的装置中进行设定时，运算放大器就作为电压跟随器，这样进行复位操作可能响应电路的光负载而容易发生振铃振荡。
在上述现有技术的电路中，如图2中所示，从复位操作开始直到运算放大器的负输入端上的电位的稳定的时间间隔为2-3μs。
随着近年来大尺寸高清晰度的液晶显示装置的发展，越来越要求驱动液晶的时间间隔较短。
当需要2-3μs的复位时间间隔的器件用于大规模或高清晰度的液晶显示装置时，在电位稳定之后用于各元件端部的驱动时间和所需的电压因此不能加到液晶上。这种缺陷引起人们对所获得的显示不同于所想要的显示的关注。
本发明的目的是提供一种驱动电路，一种液晶驱动半导体装置，以及一种缩短电路中复位时间的驱动方法。
在本发明中，当复位时运算放大器利用开关装置与整个电路隔离。在复位完成之后再将运算放大器与电路重新连接，获得所需的输出。
这样在运算放大器与整个电路隔离的情况下实现复位，且独立于稳定运算放大器的的输出所必需的时间地设定复位时间，从而这个输出驱动以及时，与现有技术相比缩短复位时间，延长基本的驱动时间。
这样就能驱动那些在现有技术中不能有效驱动的液晶。
而且，当开关装置与运算放大器的输出端相连接时，加到运算放大器上的负载增加，从而抑制振铃振荡。
从根据例示本发明最佳实施方案的例子的附图的以下描述中，本发明的上述和其它目的、特性和优点就显得很清楚。
图1是表示现有技术的液晶驱动半导体装置的一个实例的电路图；
图2表示在图1所示的电路的复位期间，运算放大器的负输入端上的电位的变化；
图3是表示根据本发明的液晶驱动半导体装置一个实施例的电路图；
图4表示在图3所示的电路的复位期间，运算放大器的负输入端上的电位的变化。
下面参照附图说明本发明的实施例。
如图3所示，这个实施例的组成如下：第一电源V1和第二电源V2作为模拟输入和基准电源电压输入Vr；运算放大器D1的正输入端与基准电源电压Vr相连接；第一5电容器C1具有电容nC，它连接在运算放大器D1的负输入端与V1之间；第二电容器C2具有电容(α-n)C，它连接在运算放大器D1的负输入端与V2之间；第三电容器C3具有电容αC，它连接在运算放大器D1的负输入端与输出端之间；作为第一开关装置的开关SW1配置在电源V1和电容器C1不连接运算放大器D1的一侧之间；作为第二开关装置的开关SW2配置在V2和电容器C2不连接运算放大器D1的一侧之间；作为第三开关装置的开关SW3用以将电容器C1不连接运算放大器D1的一侧和电容器C2不连接运算放大器D1的一侧相连接；作为第四开关装置的开关SW4用以将开关SW2不连接V2一侧和运算放大器D1的正输入端相连接；作为第五开关装置的开关SW5配置在电容器C2连接运算放大器D1的一侧和运算放大器D1的正输入端之间；作为第六开关装置的开关SW6配置在运算放大器D1的输出端和电容器C3不连接运算放大器D1的负输入端的一侧之间；作为第七开关装置的开关SW7用以将运算放大器D1的正输入端和输出端相连接；开关SW9通过开关SW6与运算放大器D1的输出端相连接，切断与外负载(图中未示出)的连接。
下面解释根据上文的描述所构成的电路的工作原理。
首先将电路复位，为了这项操作先将开关SW6和SW9设定在关断状态，从而使运算放大器D1与整个电路隔离开来以及使运算放大器D1不影响复位操作。此外，这个电路与外负载(未示出)隔离开来，使得在复位操作时不受来自外界的干扰。
然后，将开关SW1和SW2设定在关断状态，SW3-SW5和SW7则各设定在接通状态，于是各电容器C1-C3的端子都固定在基准电源的电压Vr，迫使电容复位。
在完成了电路的复位之后，将开关SW3-SW5和SW7各自设定在关断状态，SW1和SW2则设定在接通状态，从而将电源电位V1加到电容器C1，将电源电位V2加到电容器C2，以及进行电路的输出准备。
于是将开关SW6和SW9设定在接通状态，从而输出Vout＝2Vr-V2-n(V1-V2)/α，作为电路输出，且将它加到外部负载。
在这个实施例中，当进行复位时，利用开关SW6使运算放大器D1与整个电路隔离开来，因此可以独立于稳定运算放大器D1的输出所需的时间地设定复位时间。
如图4中所示，在这个实施例中从复位操作开始直到运算放大器D1的负输入端上的电位稳定的时间下降而小于1μs，此外，加到运算放大器D1上的负载由于在运算放大器D1的输出端上所设置的开关SW6而增大，因而抑制的振铃振荡的发生。
根据上文描述所构成的电路用来驱动液晶显示装置。
尽管利用具体的术语描述了本发明的最佳实施例，但是这种描述只是为了例示的目的，要理解的是在不脱离后文权利要求书的精神或范围的前提下是可以作各种变化和改型的。

Claims (8)

1.一种驱动器电路，包括：
加有规定电压的第一电容器和第二电容器；
有一个输入端与所述第一电容器和第二电容器连接的运算放大器，该运算放大器在通过所述第一电容器和第二电容器对所述一个输入端施加所述规定电压和对另一个输入端加有基准电压时进行预定运算且输出所述运算的结果；以及
与所述运算放大器输出端连接的的开关装置，该开关装置在复位操作过程中将所述运算放大器与用以驱动该电路的其它功能元件隔离开来，
其中，当通过所述第一电容器和第二电容器对一个输入端施加所述规定电压时，所述运算放大器根据所述基准电源电压、所述第一电容器和第二电容器的电容以及加在另一输入端上的电压进行运算。
2.一种驱动器电路，包括：
加有规定电压的第一电容器和第二电容器；
有一个输入端与所述第一电容器和第二电容器连接的运算放大器，该运算放大器在通过所述第一电容器和第二电容器对所述一个输入端施加所述规定电压和对另一个输入端加有基准电压时进行预定运算且输出所述运算的结果；
被输入具有加到所述运算放大器的电压的信号的第一电源端子和第二电源端子；
连接在所述运算放大器的负输入端和输出端之间的第三电容器；
配置在所述第一电源端子和所述第一电容器之间的第一开关；
配置在所述第二电源端子和所述第二电容器之间的第二开关；
将所述第一电容器不连接所述运算放大器的一侧和所述第二电容器不连接所述运算放大器的一侧相连接的第三开关；
将所述第二开关不连接所述第二电源端子的一侧与所述运算放大器的正输入端相连接的第四开关；
配置在所述第二电容器和所述运算放大器的正输入端之间的第五开关；
配置在所述运算放大器的输出端和所述第三电容器之间的第六开关；以及
连接所述运算放大器的正输入端和输出端的第七开关，
其中，当通过所述第一电容器和第二电容器对一个输入端施加所述规定电压时，所述运算放大器根据所述基准电源电压、所述第一电容器和第二电容器的电容以及加在另一输入端上的电压进行运算。
3.一种用于驱动权利要求2所述驱动器电路的驱动方法，其特征在于包括下列步骤：
通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在开路状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在连接状态而使所述驱动器电路复位；
在完成所述复位操作之后，通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在连接状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在开路状态而从所述运算放大器输出所需的电压。
4.一种用于驱动权利要求2所述驱动器电路的驱动方法，其特征在于包括下列步骤：
通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在开路状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在连接状态而使所述驱动器电路复位；
在完成所述复位操作之后，通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在连接状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在开路状态而从所述运算放大器输出所需的电压。
5.液晶驱动的半导体装置，包括：
加有用以驱动液晶的规定电压的第一电容器和第二电容器；
有一个输入端与所述第一电容器和第二电容器连接的运算放大器，该运算放大器在通过所述第一电容器和第二电容器对所述一个输入端施加所述规定电压以及对另一个输入端加有基准电压时进行预定运算，且对所述液晶输出所述运算的结果；以及
与所述运算放大器输出端连接的的开关装置，该开关装置在复位操作过程中将所述运算放大器与用以驱动该电路的其它功能元件隔离开来，
其中当所述规定电压通过所述第一和第二电容器加到一个输入端时，所述运算放大器根据所述基准电源电压、所述第一和第二电容器的电容、和加到另一输入端的电压进行运算。
6.一种液晶驱动的半导体装置，包括：
加有用以驱动液晶的规定电压的第一电容器和第二电容器；
有一个输入端与所述第一电容器和第二电容器连接的运算放大器，该运算放大器在通过所述第一电容器和第二电容器对所述一个输入端施加所述规定电压以及对另一个输入端加有基准电压时进行预定运算，且对所述液晶输出所述运算的结果；
被输入具有加到所述运算放大器的电压的信号的第一电源端子和第二电源端子；
连接在所述运算放大器的负输入端和输出端之间的第三电容器；
配置在所述第一电源端子和所述第一电容器之间的第一开关；
配置在所述第二电源端子和所述第二电容器之间的第二开关；
将所述第一电容器不连接所述运算放大器的一侧和所述第二电容器不连接所述运算放大器的一侧相连接的第三开关；
将所述第二开关不连接所述第二电源端子的一侧与所述运算放大器的正输入端相连接的第四开关；
配置在所述第二电容器和所述运算放大器的正输入端之间的第五开关；
配置在所述运算放大器的输出端和所述第三电容器之间的第六开关；以及
连接所述运算放大器的正输入端和输出端的第七开关，
其中，当通过所述第一电容器和第二电容器对一个输入端施加所述规定电压时，所述运算放大器根据所述基准电源电压、所述第一电容器和第二电容器的电容以及加在另一输入端上的电压进行运算。
7.一种用于驱动权利要求6所述液晶驱动的半导体装置的驱动方法，其特征在于包括下列步骤：
通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在开路状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在连接状态而使所述液晶驱动半导体装置复位；
在完成所述复位操作之后，通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在连接状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在开路状态而从所述运算放大器输出所需的电压。
8.一种用于驱动权利要求6所述液晶驱动的半导体装置的驱动方法，其特征在于包括下列步骤：
通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在开路状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在连接状态而使所述液晶驱动半导体装置复位；
在完成所述复位操作之后，通过将所述第一、第二和第六开关各自设定在连接状态，以及将所述第三、第四、第五和第七开关各自设定在开路状态而从所述运算放大器输出所需的电压。
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