CN1527272A - 液晶显示装置的驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置的驱动电路及其驱动方法，所述的驱动电路包括：基准电压源，与基准电压源相连的第一开关，与第一开关相连的第二开关，与第一和第二开关相连的泵信号发生器，所述泵信号发生器对第一和第二开关进行相反的调节，与第一和第二开关相连的电容元件，与第二开关相连的第三开关，和与第三开关相连的复位电压源。

Description

液晶显示装置的驱动电路及其驱动方法
本申请要求2003年3月7日在韩国申请的第P2003-14493号韩国专利申请的权益，该申请在本申请中以引用的形式加以结合。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置，更确切地说，涉及一种液晶显示装置的驱动电路以及驱动液晶显示装置的方法。
背景技术
通常，液晶显示(LCD)装置包括两个基板，所述两个基板设置成使两个基板表面上各自的电极彼此相对而且在各自电极之间设有液晶层。因此，当将电压施加到电极上时，会在液晶层上感应电场从而对液晶层的透光率进行调制。因此，通过使液晶层的液晶分子重新取向，便可显示图像。
图1是现有技术中液晶显示装置的示意图。在图1中，液晶显示装置包括液晶板2，栅极驱动器6，数据驱动器4，和伽马电压发生器8。液晶板2包括多条栅极线GL1-GLm和多条数据线DL1-DLn。多条栅极线GL1-GLm和多条数据线DL1-DLn构成象素区P，而且所述象素区在液晶板2上设置成矩阵结构。此外，多条栅极线GL1-GLm和多条数据线DL1-DLn与作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)相连。栅极驱动器6和数据驱动器4分别与多条栅极线GL1-GLm和多条数据线DL1-DLn相连。栅极驱动器6依次向多条栅极线GL1-GLm提供扫描信号并且驱动与多条栅极线GL1-GLm相连的TFT。伽马电压发生器8与数据驱动器4相连并且如图2所示，利用源电压VDD向数据驱动器4提供伽马电压。
图2是现有技术中液晶显示装置的伽马电压发生器的伽马电压示意图。在图2中，伽马电压发生器8(参见图1)根据视频信号的亮度产生具有多种DC(直流)电平V0、……Vn-1、Vn和VDD的伽马电压Vγ。伽马电压Vγ施加到多条数据线DL1-DLn上。
图3是现有技术中液晶显示装置象素区的示意性等效电路图。在图3中，象素区包括栅极线GL、数据线DL、公共线CL、与栅极线GL和数据线DL相连的薄膜晶体管(TFT)、以及与TFT和公共线CL相连的液晶电容CLc。此外，在栅极线GL和TFT的源极之间形成寄生电容Cgs，在TFT的漏极和源极之间形成寄生电阻Rftf。当TFT断开(OFF)时，作为在TFT漏极和源极之间产生的等效电阻即寄生电阻Rftf并不具有固定值。当TFT接通(ON)时，伽马电压Vγ(参见图2)和公共电压Vcom分别通过数据线DL和公共线CL施加到液晶电容CLc上。当TFT接通(ON)时，即，扫描信号为高值时，栅极电压和伽马电压Vγ(参见图2)之间的压差对寄生电容Cgs充电。相反，当TFT断开(OFF)时，即，扫描信号为低值时，寄生电容Cgs将放电。来自寄生电容Cgs的电荷输入到液晶电容CLc中并影响液晶电容CLc的电压。如果伽马电压Vγ(参见图2)、扫描信号和公共电压Vcom随每个象素区的相同值而变化，则从寄生电容Cgs输入到寄生电阻Rftf和液晶电容CLc的电荷总量可以与象素区位置无关地保持不变。
当LCD装置是多晶硅TFT时，数据驱动器4(参见图1)可以形成在液晶板2(参见图1)上。此外，在数据驱动器(参见图1)中形成数字电路形式的数模转换器(DAC)。
图4是现有技术中液晶显示装置内斜波(RAMP)型数模转换器的示意性电路图。在图4中，将斜波信号发生器10设置在液晶板2(参见图1)的外部，而将脉冲宽度调制器(PWM)12和开关15设置在液晶显示板2(参见图1)中。脉冲宽度调制器PWM 12产生与视频信号的灰度级相对应的具有不同脉冲宽度的脉冲宽度调制器PWM脉冲，而且脉冲宽度调制器PWM脉冲控制例如场效应晶体管等开关15。通过脉冲宽度调制器PWM 12产生的脉冲宽度调制器PWM脉冲的脉冲宽度来确定伽马电压Vγ的直流DC电平(参见图2)。此外，伽马电压Vγ(参见图2)通过多条数据线DL1-DLn中的一条施加到数据电容C上。数据电容C与多条数据线DL1-DLn上每一条连接的所有电容等效。
图5是现有技术中液晶显示装置内斜波型数模转换器的示意性时基图。在图5中，斜波信号发生器10(参见图4)的斜波信号具有与所有灰度级相对应的倾斜部分，而且所述斜波信号周期性地施加到开关15(参见图4)上并持续一个水平同步时间周期。脉冲宽度调制器(PWM)12(参见图4)产生用于调节开关15(参见图4)接通(ON)时间的脉冲宽度调制器PWM脉冲，并且通过脉冲宽度调制器PWM脉冲的脉冲宽度可确定伽马电压Vγ的DC电平。伽马电压Vγ(参见图2)通过多条数据线DL1-DLn施加到数据电容C上，并产生灰度级与伽马电压Vγ(参见图2)对应的图像。
由于图4所示的数模转换器设有数字电路，所以数模转换器对液晶板2(参见图1)中TFT的非均匀工作特性并不敏感。所以，通过斜波信号的波形调节能简便地实现最佳伽马校正。然而，由于使用了外部斜波信号发生器10(参见图4)，所以数模转换器具有较大的输出负载。此外，输出负载随灰度级发生很大变化。因此，增加了外部斜波信号发生器10(参见图4)的能量消耗。
发明内容
因此，本发明在于提供一种液晶显示装置的驱动电路和驱动液晶显示装置的方法，所述电路和方法基本上克服了因现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种能耗低的液晶显示装置驱动电路。
本发明的另一个目的是提供一种能耗低的驱动液晶显示装置的方法。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出，其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过对本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了得到这些和其它优点并根据本发明的目的，作为具体和广义的描述，本发明所述液晶显示装置的驱动电路包括：基准电压源，与基准电压源相连的第一开关，与第一开关相连的第二开关，与第一和第二开关相连的泵信号(PUMPsignal)发生器，泵信号发生器对第一和第二开关进行相反的调节，与第一和第二开关相连的电容元件，与第二开关相连的第三开关，和与第三开关相连的复位电压源。
按照另一方面，液晶显示装置的驱动电路包括基准电压源，与基准电压源反向连接的第一和第二二极管，与第一和第二二极管相连的电容元件，与电容元件相连的开关，和与开关相连的复位电压源。
按照另一方面，本发明提供一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一、第二、和第三开关，泵信号发生器，电容元件，和复位电压源，所述方法包括：通过关断第一开关和接通第二及第三开关，向第一和第二开关之间的第一节点以及第二和第三开关之间的第二节点施加复位电压源的复位电压，通过接通第一开关和关断第二及第三开关，向第一节点施加基准电压源的基准电压，和通过关断第一和第三开关并接通第二开关使第一和第二节点相连。
按照另一方面，本发明提供一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一和第二二极管，电容元件，开关，和复位电压源，所述方法包括通过接通开关向电容元件的第一端施加复位电压源的复位电压，以及通过第一和第二二极管中之一向电容元件的第二端施加基准电压源的基准电压。
按照另一方面，本发明提供一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一、第二、和第三开关，泵信号发生器，电容元件，和复位电压源，所述方法包括：将第一开关从第一状态变为第二状态，将第二开关从第二状态变到第一状态，和将第三开关从第二状态变为第一状态以便向第一和第二开关之间的第一节点提供复位电压源的复位电压和向第二开关和第三开关之间的第二节点提供复位电压，将第一开关变成第一状态，将第二和第三开关变成第二状态以便向第一节点提供基准电压源的基准电压，以及将第一和第三开关变成第二状态而将第二开关变成第一状态从而将第一和第二节点相接。
按照另一方面，本发明提供一种驱动液晶显示器的方法，所述显示器包括液晶板，基准电压源，第一和第二二极管，电容元件，开关，和复位电压源，所述方法包括把开关从第一状态变成第二状态以便向电容元件的第一端施加复位电压源的复位电压，并通过第一和第二二极管之一向电容元件的第二端施加基准电压源的基准电压。
很显然，上面的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。附图中：
图1是现有技术中液晶显示装置的示意图；
图2是现有技术中液晶显示装置内伽马电压发生器的伽马电压的示意图；
图3是现有技术中液晶显示装置象素区的示意性等效电路图；
图4是现有技术中液晶显示装置内斜波型数模转换器的示意性电路图；
图5是现有技术中液晶显示装置内斜波型数模转换器的示意性时基图；
图6是按照本发明所述液晶显示装置中示例性数模转换器的示意性电路图；
图7是按照本发明所述液晶显示装置中示例性脉冲宽度调制器的示意性电路图；
图8A-8C是按照本发明所述液晶显示装置中示例性数模转换器工作特性的示意性电路图；
图9是按照本发明所述液晶显示装置中示例性数模转换器输入和输出信号的示意图；
图10是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图；
图11是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图；
图12是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图；
图13是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图；
具体实施方式
现在将详细说明本发明的优选实施例，所述实施例的实例示于附图中。
图6是按照本发明所述液晶显示装置中示例性数模转换器的示意性电路图。在图6中，通过多个基准电压控制开关20将多个基准电压源Vr1、Vr2、Vr3、和Vr4与第一节点ND1相连。多个基准电压源Vr1、Vr2、Vr3、和Vr4设置在液晶板(未示出)的外侧并提供DC(直流)电压的基准电压。可以用液晶板中的薄膜晶体管(TFT)(未示出)作为多个基准电压控制开关20。可以通过多个基准电压控制开关20确定基准电压的DC电压电平。
泵信号发生器30具有第一和第二输出端31和32，该泵信号发生器30产生和向第一及第二开关40、50施加泵信号，其中可以将泵信号发生器30设在数据驱动器(未示出)中。第一开关40包括与第一节点ND1相接的第一开关端41和与第二节点ND2相接的第二开关端42。第一开关端41选择性地与泵信号发生器30的第一输出端31和第二开关端42之一相连。
第二开关50包括与第二节点ND2相连的第三开关端51和与第三节点ND3相连的第四开关端52。此外，第三开关端51选择性地与泵信号发生器30的第二输出端32和第四开关端52之一相连。
第一和第二开关40和50根据泵信号进行相反的操作。例如，可以用相同类型的TFT构成第一和第二开关40和50，其中向第一和第二开关40和50输入相反的信号。反之，也可以用相反类型的TFT构成第一和第二开关40和50，其中向第一和第二开关40和50输入相同的信号。
尽管图6中未示出，但是可以通过与不同视频信号灰度级对应的不同脉冲宽度的脉冲宽度调制器(PWM)控制泵信号发生器30。此外，可以在脉冲宽度调制器PWM脉冲具有高值时在泵信号发生器30中产生泵信号。
图7是按照本发明所述液晶显示装置中示例性脉冲宽度调制器的示意性电路图，其中可以将脉冲宽度调制器(PWM)设置在数据驱动器(未示出)中。在图7中，4位计数器可以产生多个时钟信号和时钟条(clock bar)信号，其中可以通过多个复用器(MUX)MUX1-MUX4之一选择与数据位对应的时钟信号和时钟条信号之一。例如，当D0＝1时，第一MUX MUX1选择第一多时钟信号，其中可以将选定的多时钟信号输入到AND逻辑电路和从AND逻辑电路输出脉冲信号。然后，利用例如双稳态触发电路将脉冲信号转换成脉冲宽度调制器PWM脉冲。
在图6中，第一电容C1与第二和第三节点ND2和ND3相连，而复位电压源Vrst向第一电容C1提供作为初始值的复位电压。此外，第三开关60设置在第三节点ND3和复位电压源Vrst之间，并且第二电容C2与第三节点ND3相连。第二电容C2对应于与液晶板的数据线(未示出)相连的所有电容。
在图6中，每个开关可以由p型晶体管和n型晶体管中的一种构成，而且可以将一个数模转换器设计成适用于一条数据线或适用于多条数据线的形式。此外，可以将一个基准电压源Vr1-Vr4设计成适用于一条数据线或适用于多条数据线的形式。
图8A-8C是按照本发明所述液晶显示装置中数模转换器工作特性的示意性电路图，而图9是按照本发明所述液晶显示装置中示例性数模转换器输入和输出信号的示意图。在图8A-8C以及图9中，将来自多个基准电压源Vr1-Vr4(参见图6)之一的基准电压Vref周期性地施加到与第一电容C1相连的第二节点ND2上。此外，可以控制第一和第二开关40和50使得第三节点ND3的电压能够连续升高或降低。因此，第三节点ND3的电压对应于斜波信号。
在图8A中，将复位电压Vrst施加第二和第三节点ND2和ND3使第一和第二电容C1和C2复位，第一和第二电容C1和C2如图8B所示变成充电。这个步骤可称为电荷耦合步骤。
在图8C中，第一和第二电容C1和C2的电荷可以重新分布。这个步骤可以称为电荷分配步骤。如果基准电压Vref低于复位电压Vrst，则可产生向下的斜波信号。相反，如果基准电压Vref高于复位电压Vrst，则可产生向上的斜波信号。因此，利用电荷泵原理可以使第三节点ND3的数据电压V数据连续上升或下降。由于图8A-8C的数模转换器使用的开关是电压开关，所以当用晶体管作为开关时，数模转换器对元件的非均匀特性并不敏感。
如图8A-8C所示，可以用公式(1)表示在一个时间周期内第三节点ND3的数据电压V数据差。
ΔV数据＝4C1(Vref-Vrst)/(4C1+C2)         ……(1)
当第二电容C2的电容量大于第一电容C1的电容量时，在施加了基准电压Vref的一个时间周期内会产生斜波信号。根据多个基准电压源Vr1-Vr4(参见图6)的基准电压Vref可以调节特定范围内的斜波信号斜度。因此，可以获得伽马校正的数据电压V数据。当基准电压Vref为低值时，可以增加斜波信号的斜度。相反，当基准电压Vref为高值时，可以降低斜波信号的斜度。
图10是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图。在图10中，用N型晶体管TN作为第一开关40(参见图6)而用P型晶体管TP作为第二开关50(参见图6)。在斜波向下的情况下，基准电压Vref低于复位电压Vrst。因此，具有图10所示结构的数模转换器对向下的斜波电路有利。可以向N型晶体管TN和P型晶体管TP输入同样的泵信号，使得N型晶体管TN和P型晶体管TP交替地接通和断开，即，交替地从第一状态转换为第二状态。
图11是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图。在图11中，用P型晶体管TP作为第一开关40(参见图6)，而用N型晶体管TN作为第二开关50(参见图6)。在斜波向上的情况下，基准电压Vrf高于复位电压Vrst。因此，具有图11所示结构的数模转换器对向上的斜波电路有利。可以向P型晶体管TP和N型晶体管TN输入同样的泵信号，使得P型晶体管TP和N型晶体管TN交替地接通和断开，即，交替地从第一状态转换为第二状态。
如果数模转换器是如图10和11所示用包括N型和P型晶体管的CMOS(互补的金属氧化硅)电路结构构成，则可以用相同的泵信号交替地完成图8B中所示的电荷耦合步骤和图8C中所示电荷分配步骤。利用传输门(transmissiongate)可以在一个数模转换器电路中同时实现向上的斜波步骤和向下的斜波步骤。
图12是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图。在图12中，分别用第一和第二传输门TG1和TG2作为第一和第二开关40(参见图6)和50(参见图6)。此外，第一和第二泵信号发生器30和31分别与第一和第二传输门TG1和TG2相连。第一泵信号发生器30产生第一泵信号而第二泵信号发生器31产生与第一泵信号相反的第二泵信号。由于可以不依赖于基准电压Vref和复位电压Vrst对第一和第二传输门TG1和TG2进行控制，所以，图12中所示的数模转换器对向上的斜波电路和向下的斜波电路均有利。
图13是按照本发明所述液晶显示装置中另一示例性数模转换器的示意性电路图。在图13中，可以将第一和第二二极管D1和D2反向地连接到第一电容C1上。当基准电压Vref高于复位电压Vrst时，第一电容C1可以通过第一二极管D1充电。相反，当基准电压Vref低于复位电压Vrst时，第一电容C1将通过第二二极管D2放电。按照本发明，可以省略电荷分配步骤。因此，数据电压V数据可以与图9中所示的不同。
按照本发明，由于可以通过利用多晶硅薄膜晶体管将数模转换器设置在液晶显示板中，所以降低了生产成本。此外，通过在液晶板中设置斜波信号发生器可以实现伽马校正。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，在不脱离本发明构思或范围的情况下，可以对本发明所述液晶显示装置的驱动电路和驱动液晶显示装置的方法做出各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。

Claims (25)

1.一种液晶显示装置的驱动电路，包括：
基准电压源；
与基准电压源相连的第一开关；
与第一开关相连的第二开关；
与第一和第二开关相连的泵信号发生器，所述泵信号发生器对第一和第二开关进行相反的调节；
与第一和第二开关相连的电容元件；
与第二开关相连的第三开关；和
与第三开关相连的复位电压源。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括液晶板，所述液晶板具有至少一条与电容元件相连的数据线。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，通过利用多晶硅，而在液晶板上形成第一、第二、和第三开关，泵信号发生器，和电容元件。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，电容元件是电容。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，电容元件的第一端连接到第一和第二开关之间的第一节点上，电容元件的第二端连接到第二和第三开关之间的第二节点上。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括与泵信号发生器相连的脉冲宽度调制器。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，泵信号发生器产生泵信号而脉冲宽度发生器调节泵信号产生的时间周期。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，第一、第二、和第三开关是N型晶体管和P型晶体管之一。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，第一和第二开关是传输门。
10.一种液晶显示装置的驱动电路，包括：
基准电压源；
与基准电压源反向连接的第一和第二二极管；
与第一和第二二极管相连的电容元件；
与电容元件相连的开关；和
与开关相连的复位电压源。
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，进一步包括液晶板，所述液晶板具有至少一条与电容元件相连的数据线。
12.一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一、第二、和第三开关，泵信号发生器，电容元件，和复位电压源，所述方法包括：
通过关断第一开关和接通第二及第三开关，向第一和第二开关之间的第一节点以及第二和第三开关之间的第二节点施加复位电压源的复位电压；
通过接通第一开关和关断第二及第三开关，向第一节点施加基准电压源的基准电压；和
通过关断第一和第三开关并接通第二开关使第一和第二节点相连。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将第二节点与电容元件和液晶显示板的至少一条数据线相连。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括向第一和第二开关施加泵信号发生器的泵信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，泵信号对第一和第二开关进行相反的调节。
16.一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一和第二二极管，电容元件，开关，和复位电压源，所述方法包括：
通过接通开关向电容元件的第一端施加复位电压源的复位电压；以及
通过第一和第二二极管中之一向电容元件的第二端施加基准电压源的基准电压。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，电容元件与液晶板的至少一条数据线相连。
18.一种驱动液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括液晶板，基准电压源，第一、第二、和第三开关，泵信号发生器，电容元件，和复位电压源，所述方法包括：
将第一开关从第一状态变为第二状态，将第二开关从第二状态变到第一状态，和将第三开关从第二状态变为第一状态以便向第一和第二开关之间的第一节点提供复位电压源的复位电压并向第二开关和第三开关之间的第二节点提供复位电压；
将第一开关变成第一状态，将第二和第三开关变成第二状态以便向第一节点提供基准电压源的基准电压；以及
将第一和第三开关变成第二状态而将第二开关变成第一状态从而将第一和第二节点相接。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将第二节点与电容元件以及液晶板上至少一条数据线相连。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括向第一和第二开关施加泵信号发生器的泵信号。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，泵信号对第一和第二开关进行相反的调节。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，第一状态是导电状态而第二状态是非导电状态。
23.一种驱动液晶显示装置的方法，所述显示装置包括液晶板，基准电压源，第一和第二二极管，电容元件，开关，和复位电压源，所述方法包括：
把开关从第一状态变成第二状态以便向电容元件的第一端施加复位电压源的复位电压；和
通过第一和第二二极管之一向电容元件的第二端施加基准电压源的基准电压。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，电容元件与液晶板上的至少一条数据线相连。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，第一状态是导电状态而第二状态是非导电状态。
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