CN110728960A - Lcd驱动电路和显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种LCD驱动电路和显示设备，包括第一极性切换开关、第二极性切换开关、负载点转换开关、第一输入电路、第一输出电路、第二输入电路和第二输出电路，第一极性切换开关连接灰阶电压输入端，第一输入电路和第二输入电路均连接第一极性切换开关，第一输出电路和第二输出电路连接第二极性切换开关，第二极性切换开关连接灰阶电压输出端，第一输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路；或第一输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路。简化了输出级，有效降低了成本。

Description

LCD驱动电路和显示设备

技术领域

本申请涉及驱动机制技术领域，特别是涉及一种LCD驱动电路和显示设备。

背景技术

传统的LCD驱动机制，正灰阶电压和负灰阶电压通过极性切换后，再通过第一、第二两通道的缓冲区，分别在对应输出端输出，因为极性切换的存在，第一通道的输出可以是正灰阶电压，也可以是负灰阶电压，同理第二通道的输出可以是正灰阶电压，也可以是负灰阶电压，另外现有的LCD要求不仅有全压模式还要求有半压模式，因此每一通道的缓冲区都设置有一输入电路和两个输出电路，但是由于输出级中用到的功率管面积最大，是通道中面积消耗最大的一部分，且消耗一定的电流，因此这种驱动机制使得芯片的功耗大，成本高。

发明内容

基于此，有必要针对传统的LCD驱动电路功耗大、成本高的问题，提供一种可有效降低成本的LCD驱动电路和显示设备。

一种LCD驱动电路，包括第一极性切换开关、第二极性切换开关、负载点转换开关、第一输入电路、第一输出电路、第二输入电路和第二输出电路，第一极性切换开关用于连接灰阶电压输入端，第一输入电路和第二输入电路均连接第一极性切换开关，第一输出电路和第二输出电路连接第二极性切换开关，第二极性切换开关用于连接灰阶电压输出端，第一输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路；或第一输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路。

一种显示设备，包括显示屏和上述的LCD驱动电路。

上述LCD驱动电路和显示设备，通过第一极性切换开关、负载点转换开关和第二极性切换开关的切换，使得驱动电路在实现全压半压模式的同时也能实现极性切换，并且在进行极性切换时输入电路和输出电路组成的缓冲区前后是同一个运放的输入级，引入负载点转化开关，简化了输出级，有效降低了成本。

附图说明

图1为一个实施例中常规的LCD source driver驱动机制图；

图2为一个实施例中LCD驱动电路结构框图；

图3为一个实施例中LCD驱动电路示意图；

图4为一个实施例中第一输入电路的电路图；

图5为一个实施例中第一输出电路的电路图；

图6为一个实施例中第二输出电路的电路图。

具体实施方式

常规的LCD source driver驱动机制如图1所示。正灰阶电压和负灰阶电压通过极性切换后，再通过A、B两通道的Buffer1、Buffer2，分别在OUTA和OUTB输出，因为极性切换的存在，A通道的输出可以是正灰阶电压，也可以是负灰阶电压；同理B通道的输出可以是正灰阶电压，也可以是负灰阶电压。同时现有的LCD要求不仅有全压模式还有求有半压模式，因此传统的输出级的buffer包含了从输入级gm1，输出级gm2(电压域VDDA～HVDD1)以及输出级gm3(电压域HVDD2～0)，这样在全压模式时输出级HVDD1为0V，HVDD2为VDDA电压，此时由于极性切换存在输出是VDDA～0的全电压域；半压模式时，HVDD1＝HVDD2＝1/2VDDA，此时由于极性切换存在，每个通道既可以实现正灰阶也可以实现负灰阶。

LCD由于其液晶分子特性必须不断的进行极性切换，且通道数目比较多，是由多个图1所示的AB通道组成。在进行极性切换前后Buffer的输入级要求保持一致，这样能减小在极性切换前后因不同buffer输入级电流镜带来的offset和mismatch的影响，从而提高LCD的良率。图1所示的驱动机制虽然保证了全压半压模式，以及极性切换在buffer输入前的功能，但是由于输出级中用到的功率管面积最大，是通道中面积消耗最大的一部分，且消耗一定的电流，因此这种驱动机制使得芯片的功耗大，成本高，不利于批量生产，市场竞争力弱。

基于此，在一个实施例中，提供了一种LCD驱动电路，如图2所示，包括第一极性切换开关111、第二极性切换开关112、负载点转换开关113、第一输入电路114、第一输出电路116、第二输入电路115和第二输出电路117，第一极性切换开关111用于连接灰阶电压输入端，第一输入电路114和第二输入电路115均连接第一极性切换开关111，第一输出电路116和第二输出电路117连接第二极性切换开关112，第二极性切换开关112用于连接灰阶电压输出端，第一输入电路114通过负载点转换开关113连接第一输出电路116，第二输入电路115通过负载点转换开关113连接第二输出电路117；或第一输入电路114通过负载点转换开关113连接第二输出电路117，第二输入电路115通过负载点转换开关113连接第一输出电路116。

进一步地，灰阶电压输入端对应正灰阶电压输入端和负灰阶电压输入端，灰阶电压输出端对应第一输出端和第二输出端，第一输出电路的电源正极端接入第一电源端VDDA，电源负极端接入第二电源端HVDD1，第二输出电路的电源正极端接入第三电源端HVDD2，另一端接地，第一输出电路的电压域为VDDA～HVDD1，第二输出电路的电压域为HVDD2～0，这样在全压模式时输出级HVDD1为0V，HVDD2为VDDA电压，此时由于极性切换存在输出是VDDA～0的全电压域；半压模式时，HVDD1＝HVDD2＝1/2VDDA。

本申请中的LCD驱动电路，第一输入电路和第一输出电路组成第一缓冲区，第二输入电路和第二输出电路组成第二缓冲区，通过第一极性切换开关、负载点转换开关和第二极性切换开关的切换，两个极性切换开关与缓冲区反馈的配合，使得驱动机制在实现全压半压模式的同时也能实现极性切换，并且在进行极性切换时缓冲区前后是同一个运放的输入级，引入负载点转化开关，简化了缓冲区的输出级，有效降低了成本。

在一个实施例中，第一输入电路的第一端用于通过第一极性切换开关连接正灰阶电压输入端，第一输入电路的第二端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输出端，第一输入电路的第三端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输入端，第一输出电路的输出端还通过第二极性切换开关连接正灰阶电压输出端；第二输入电路的第一端用于通过第一极性切换开关连接负灰阶电压输入端，第二输入电路的第二端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输出端，第二输入电路的第三端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输入端，第二输出电路的输出端还通过第二极性切换开关连接负灰阶电压输出端。

具体地，当第一输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路，详细的连接关系如图3所示，当不需要进行极性切换时，当前正灰阶输入通道A，通过第一输入电路的输出端直接输出到第一输出电路，反馈输出到1，OUTA(对应第一输出端)输出正灰阶；同理此时负灰阶输入通道B，第二输入电路输出会直接输出到第二输出电路，反馈输出到2，OUTB(对应第二输出端)输出负灰阶。

在另一个实施例中，第一输入电路的第一端用于通过第一极性切换开关连接负灰阶电压输入端，第一输入电路的第二端通过负载点转换开关连接第二输出电路的输出端，第一输入电路的第三端通过负载点转换开关连接第二输出电路的输入端，第二输出电路的输出端还通过第二极性切换开关连接负灰阶电压输出端；第二输入电路的第一端用于通过第一极性切换开关连接正灰阶电压输入端，第二输入电路的第二端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输出端，第一输入电路的第三端通过负载点转换开关连接第一输出电路的输入端，第一输出电路的输出端还通过第二极性切换开关连接正灰阶电压输出端。

具体地，当第一输入电路通过负载点转换开关连接第二输出电路，第二输入电路通过负载点转换开关连接第一输出电路时，详细的连接关系如上，当需要进行极性切换时，负载点转换开关与第一极性切换开关、第二极性切换开关同时切换，此时负灰阶电压输入到通道A，第一输入电路同时通过负载点转换开关切换连接到第二输出电路，然后输出反馈同时通过负载点转换开关切换连接到1，第二极性切换开关与第一极性切换开关保持一致进行开关切换，OUTA输出负灰阶；同理正灰阶电压输入到通道B，第二输入电路同时通过负载点转换开关切换连接到第一输出电路，然后输出反馈同时通过负载点转换开关切换连接到2，第二极性切换开关与第一极性切换开关保持一致进行开关切换，OUTB输出正灰阶。

在一个实施例中，负载点转换开关包括第一转换开关、第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关，每一切换开关都包括一个静触点和两个动触点，两个动触点分别为第一动触点和第二动触点；第一输入电路的第一端和第二输入电路的第一端连接第一极性切换开关，第一转换开关的第一动触点连接第一输入电路的第三端，第一转换开关的第二动触点连接第二输入电路的第三端，第一转换开关的静触点连接第一输出电路的输入端；第二转换开关的第一动触点连接第一输入电路的第二端，第二转换开关的第二动触点连接第二输入电路的第二端，第二转换开关的静触点连接第一输出电路的输出端；第三转换开关的第一动触点连接第二输入电路的第二端，第三转换开关的第二动触点连接第一输入电路的第二端，第三转换开关的静触点连接第二输出电路的输出端；第四转换开关的第一动触点连接第二输入电路的第三端，第四转换开关的第二动触点连接第一输入电路的第三端，第四转换开关的静触点连接第二输出电路的输入端。

具体地，当不需要进行极性切换时，第一转换开关至第四转换开关的第一动触点与静触点连接，第一极性切换开关与第二极性切换开关也为单刀双掷开关，第一极性切换开关和第二极性切换开关均包括两个动触点和一个静触点，在此实施例中，第一极性切换开关和第二极性切换开关的第一动触点与静触点连接，从而使得当前正灰阶输入通道A，通过第一输入电路的输出端直接输出到第一输出电路，反馈输出到1，OUTA输出正灰阶；同理此时负灰阶输入通道B，第二输入电路输出会直接输出到第二输出电路，反馈输出到2，OUTB输出负灰阶。

当需要进行极性切换时，负载点转换开关与第一极性切换开关、第二极性切换开关同时切换，即第一极性切换开关、第一转换开关至第四转换开关和第二极性切换开关的第二动触点与静触点连接，以使负灰阶电压输入到通道A，第一输入电路同时通过负载点转换开关切换连接到第二输出电路，然后输出反馈同时通过负载点转换开关切换连接到1，第二极性切换开关与第一极性切换开关保持一致进行开关切换，OUTA输出负灰阶；同理正灰阶电压输入到通道B，第二输入电路同时通过负载点转换开关切换连接到第一输出电路，然后输出反馈同时通过负载点转换开关切换连接到2，第二极性切换开关与第一极性切换开关保持一致进行开关切换，OUTB输出正灰阶。

在一个实施例中，第一输入电路包括第一输入管、第二输入管、第三输入管、第四输入管、第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜包括第一功率管和第二功率管，第二电流镜包括第三功率管和第四功率管，第一输入管和第二输入管的栅极通过第一极性切换开关连接灰阶电压输入端，第三输入管和第四输入管的栅极通过负载点转换开关连接第一输出电路或者第二输出电路的输出端，第一输入管和第二输入管的漏极连接第一电源端，第一输入管的源极连接第三功率管的源极，第二输入管的源极连接第四功率管的源极，第一功率管和第二功率管的漏极连接第一电源端，第一功率管的栅极连接第二功率管的栅极，第一功率管的源极和第一功率管的栅极短接，第一功率管的源极连接第三功率管的源极，第二功率管的源极连接第四功率管的源极，第三功率管和第四功率管的漏极接地，第三功率管的源极和第三功率管的栅极短接，第三输入管和第四输入管的漏极接地，第三输入管的源极连接第一功率管的源极，第四输入管的源极连接第二功率管的源极。

具体地，第一输入电路的电路图如图4所示，第二输入电路的电路图和第一输入电路的电路图一致，进一步地，第一输入管、第二输入管、第一功率管和第二功率管为NMOS管，第三输入管、第四输入管、第三功率管和第四功率管为PMOS管。第一电流镜为多个电流源提供偏置电压，使受控电流与输入参考电流相等，即输入输出电流传输比等于1。

在一个实施例中，如图5所示，第一输出电路包括第一输出管和第二输出管，第一输出管和第二输出管的栅极连接负载点转换开关，第一输出管的源极连接第二电源端，第一输出管的漏极连接第二输出管的源极，第二输出管的漏极连接第三电源端。

具体地，进一步地，第一输出电路的第一输出管和第二输出管的栅极连接第一转换开关的静触点，第一输出管和第二输出管的公共端通过第二极性切换开关连接灰阶电压输出端，第一输出管为NMOS管，第二输出管为PMOS管。

在一个实施例中，如图6所示，第二输出电路包括第三输出管和第四输出管，第三输出管和第四输出管的栅极连接负载点转换开关，第三输出管的源极连接第四电源端，第三输出管的漏极连接第四输出管的源极，第四输出管的漏极接地。

具体地，进一步地，第三输出管和第四输出管的栅极连接第四转换开关的静触点，第三输出管和第四输出管的公共端通过第二极性切换开关连接灰阶电压输出端，第三输出管为NMOS管，第四输出管为PMOS管。

在一个实施例中，LCD驱动电路还包括第一电感、第一电容、第二电感和第二电容，第一电感和第二电感均连接第二极性切换开关，第一电感连接第一电容并接地，第二电感连接第二电容并接地。

具体地，第一电感和第一电容组成一个等效负载，同理，第二电感和第二电容组成一个等效负载。

在一个详细的实施例中，A通道只保留了gm2(对应第一输出电路)的输出级，B通道只保留了gm3(对应第二输出电路)的输出级。具体工作原理如下：当POL(对应负载点转换开关)为高时假设当前正灰阶输入通道A，那么buffer1中gm1(对应第一输入电路)的输出会直接输出到gm2，反馈输出到1，OUTA输出正灰阶；同理此时负灰阶输入通道B，buffer2中的gm1(对应第二输入电路)输出会直接输出到gm3，反馈输出到2，OUTB输出负灰阶。当极性切换时，POL与极性切换开关保持一致进行切换变为低，此时负灰阶电压输入到通道A，buffer1中的gm1同时通过POL开关切换连接到gm3，然后输出反馈同时通过POL开关切换连接到1，右侧极性切换与左侧保持一致进行开关切换，OUTA输出负灰阶；同理正灰阶电压输入到通道B，buffer2中的gm1同时通过POL开关切换连接到gm2，然后输出反馈同时通过POL开关切换连接到2，右侧极性切换左侧保持一致进行开关切换，OUTB输出正灰阶。因此此种LCDsource driver驱动机制在极性切换前后是同一个运放的输入级，避免了极性切换前后不同运放带来的mismatch，能减小LCD的offset，提高LCD的良率；这种驱动机制虽然引入了几个开关管，但比起source driver通道中占有面积最大输出功率管而言面积小了很多。因此简化了输出级的source driver驱动机制降低功耗，同时使含有多个类似通道的整个LCD面积大大减小，从而降低成本，提高市场竞争力。

上述LCD驱动电路，对buffer输出级进行了简化，降低了功耗，节约了面积，降低了成本，负载点转换开关配合第一极性切换开关、第二极性切换开关选择buffer的负反馈，能实现全压半压模式与极性切换，且极性切换前后是同一个buffer输入级，避免了极性切换前后不同buffer带来的失调和失配的影响，能保证LCD的可靠性。

在一个实施例中，一种显示设备，包括显示屏和上述LCD驱动电路。

关于显示设备的具体限定可以参照上述对于LCD驱动电路的限定，在此不再赘述。

上述显示设备，通过第一极性切换开关、负载点转换开关和第二极性切换开关的切换，使得驱动电路在实现全压半压模式的同时也能实现极性切换，并且在进行极性切换时输入电路和输出电路组成的缓冲区前后是同一个运放的输入级，引入负载点转化开关，简化了输出级，有效降低了成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LCD驱动电路，其特征在于，包括第一极性切换开关、第二极性切换开关、负载点转换开关、第一输入电路、第一输出电路、第二输入电路和第二输出电路，所述第一极性切换开关用于连接灰阶电压输入端，所述第一输入电路和所述第二输入电路均连接所述第一极性切换开关，所述第二极性切换开关用于连接灰阶电压输出端，所述第一输出电路和所述第二输出电路连接所述第二极性切换开关，所述第一输入电路通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路，所述第二输入电路通过所述负载点转换开关连接所述第二输出电路；或所述第一输入电路通过所述负载点转换开关连接所述第二输出电路，所述第二输入电路通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输入电路的第一端用于通过所述第一极性切换开关连接正灰阶电压输入端，所述第一输入电路的第二端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输出端，所述第一输入电路的第三端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输入端，所述第一输出电路的输出端还通过所述第二极性切换开关连接正灰阶电压输出端；所述第二输入电路的第一端用于通过所述第一极性切换开关连接负灰阶电压输入端，所述第二输入电路的第二端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输出端，所述第二输入电路的第三端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输入端，所述第二输出电路的输出端还通过所述第二极性切换开关连接负灰阶电压输出端。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输入电路的第一端用于通过所述第一极性切换开关连接负灰阶电压输入端，所述第一输入电路的第二端通过所述负载点转换开关连接所述第二输出电路的输出端，所述第一输入电路的第三端通过所述负载点转换开关连接所述第二输出电路的输入端，所述第二输出电路的输出端还通过所述第二极性切换开关连接负灰阶电压输出端；所述第二输入电路的第一端用于通过所述第一极性切换开关连接正灰阶电压输入端，所述第二输入电路的第二端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输出端，所述第一输入电路的第三端通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路的输入端，所述第一输出电路的输出端还通过所述第二极性切换开关连接正灰阶电压输出端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述负载点转换开关包括第一转换开关、第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关，每一切换开关都包括一个静触点和两个动触点，所述两个动触点分别为第一动触点和第二动触点；所述第一输入电路的第一端和所述第二输入电路的第一端连接所述第一极性切换开关，所述第一转换开关的第一动触点连接所述第一输入电路的第三端，所述第一转换开关的第二动触点连接所述第二输入电路的第三端，所述第一转换开关的静触点连接所述第一输出电路的输入端；所述第二转换开关的第一动触点连接所述第一输入电路的第二端，所述第二转换开关的第二动触点连接所述第二输入电路的第二端，所述第二转换开关的静触点连接所述第一输出电路的输出端；所述第三转换开关的第一动触点连接所述第二输入电路的第二端，所述第三转换开关的第二动触点连接所述第一输入电路的第二端，所述第三转换开关的静触点连接所述第二输出电路的输出端；所述第四转换开关的第一动触点连接所述第二输入电路的第三端，所述第四转换开关的第二动触点连接所述第一输入电路的第三端，所述第四转换开关的静触点连接所述第二输出电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输入电路包括第一输入管、第二输入管、第三输入管、第四输入管、第一电流镜和第二电流镜，所述第一电流镜包括第一功率管和第二功率管，所述第二电流镜包括第三功率管和第四功率管，所述第一输入管和所述第二输入管的栅极通过所述第一极性切换开关连接灰阶电压输入端，所述第三输入管和所述第四输入管的栅极通过所述负载点转换开关连接所述第一输出电路或者所述第二输出电路的输出端，所述第一输入管和所述第二输入管的漏极连接第一电源端，所述第一输入管的源极连接所述第三功率管的源极，所述第二输入管的源极连接所述第四功率管的源极，所述第一功率管和所述第二功率管的漏极连接所述第一电源端，所述第一功率管的栅极连接所述第二功率管的栅极，所述第一功率管的源极和所述第一功率管的栅极短接，所述第一功率管的源极连接所述第三功率管的源极，所述第二功率管的源极连接所述第四功率管的源极，所述第三功率管和所述第四功率管的漏极接地，所述第三功率管的源极和所述第三功率管的栅极短接，所述第三输入管和所述第四输入管的漏极接地，所述第三输入管的源极连接所述第一功率管的源极，所述第四输入管的源极连接所述第二功率管的源极。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一输入管、所述第二输入管、所述第一功率管和所述第二功率管为NMOS管，所述第三输入管、所述第四输入管、所述第三功率管和所述第四功率管为PMOS管。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一输出电路包括第一输出管和第二输出管，所述第一输出管和所述第二输出管的栅极连接所述负载点转换开关，所述第一输出管的源极连接所述第二电源端，所述第一输出管的漏极连接所述第二输出管的源极，所述第二输出管的漏极连接第三电源端。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二输出电路包括第三输出管和第四输出管，所述第三输出管和所述第四输出管的栅极连接所述负载点转换开关，所述第三输出管的源极连接所述第四电源端，所述第三输出管的漏极连接所述第四输出管的源极，所述第四输出管的漏极接地。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第一电感、第一电容、第二电感和第二电容，所述第一电感和所述第二电感均连接所述第二极性切换开关，所述第一电感连接所述第一电容并接地，所述第二电感连接所述第二电容并接地。

10.一种显示设备，其特征在于，包括LCD显示屏和如权利要求1至9中任一项所述的LCD驱动电路。

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