CN1547184A - 液晶显示面板驱动电路和液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示面板驱动电路，适用于根据主机所提供的影像控制信号而输出对应的一视讯信号以控制一液晶显示面板，液晶显示面板包含多个发光组件以及多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极。数据驱动器用以根据影像控制信号而输出视讯信号至数据电极，并根据亮度调整信号而输出对应的电压控制信号。驱动电源产生装置用以根据上述电压控制信号而输出对应的驱动电源至上述发光组件。

Description

液晶显示面板驱动电路和液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板驱动电路和液晶显示器，特别是涉及一种具有发光组件驱动功能的液晶显示面板驱动电路和液晶显示器。

背景技术

图1表示已知液晶显示面板(liquid crystal display panel，以下简称LCD面板)及其外围驱动电路的等效电路示意图。如图所示，LCD面板1上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、D3、...Dm表示)以与栅极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm)以及储存电容(C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1-Gn)和数据电极(D1-Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关闭同一列(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制数据电极(D1-Dm)上的视讯信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。必须说明的是，每个显示单元是对应LCD面板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素(pixel)；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一次像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换言之，一组RGB的次像素(三个显示单元)可以构成单一像素。

除此之外，在图1中同时表示出LCD面板1的驱动电路部分。栅极驱动器(gate driver)10是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一列上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器20根据待显示的影像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视讯信号到该列的m个显示单元上。当栅极驱动器10完成一次所有n列扫描在线的扫描操作后，即表示完成单一帧(frame)的显示操作。因此，重复扫描各扫描线并且送出视讯信号，便可以实现连续显示影像的目的。其中，信号CPV表示栅极驱动器10的时钟信号，信号CTR则表示栅极驱动器10所接收的扫描控制讯息；信号LD表示数据驱动器20的数据锁存(latch)信号，信号DATA则表示输入影像讯息。

另外，为了提高显示器的亮度，传统LCD面板必须加装一组发光系统以提供适当的光线量来达到帮助显示的效果。

美国专利5,778,256披露了一种个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)装置，包括一CPU、存储器、发光二极管(Light EmittingDiode，LED)、设置于CPU以及发光二极管之间的LED驱动电路、接口连接器、耦接于接口连接器与CPU之间的接口缓冲电路，以及藉由数据线耦接于接口连接器以及CPU的接口数据缓冲电路。然而，引证数据所使用的LED驱动电路仅用来作为LED驱动之用，因此，PDA除了设置用以驱动显示面板的驱动电路外，尚须耗费额外的空间以及装配的手续来加装LED驱动电路，提高了显示装置的生产成本。

再者，除传统PDA外，由于传统智能型手机(Smartphone)的LED驱动电路与用来驱动显示面板的驱动电路也是独立操作，因此也遭遇相同的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明主要目的是提供一种液晶显示面板驱动电路和液晶显示器，将LED驱动电路以及面板驱动电路整合在一起，使得显示产品不需要再外挂LED驱动电路，因此降低了制造成本并增加运用效益。

为实现上述目的，本发明提出了一种液晶显示面板驱动电路，适用于根据主机所提供的影像控制信号而输出对应的一视讯信号以控制一液晶显示面板，液晶显示面板包含多个发光组件以及多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极。数据驱动器用以根据影像控制信号而输出视讯信号至数据电极，并根据亮度调整信号而输出对应的电压控制信号。驱动电源产生装置用以根据上述电压控制信号而输出对应的驱动电源至上述发光组件。

另外，本发明提出一种液晶显示面板驱动电路，适用于根据主机所提供的影像控制信号而输出对应的视讯信号以控制液晶显示面板，液晶显示面板包含多个发光组件以及多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极，并根据亮度调整信号而输出对应的电压控制信号。数据驱动器用以根据影像控制信号而输出视讯信号至数据电极。驱动电源产生装置用以根据电压控制信号而输出对应的驱动电源至发光组件。

另外，本发明提出一种液晶显示器，适用于根据主机所提供的影像控制信号而显示影像。液晶显示面板包括多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极。面板驱动器用以送出扫描信号至栅极电极，根据影像控制信号而输出视讯信号至数据电极，并根据亮度调整信号而输出对应的电压控制信号。驱动电源产生装置根据电压控制信号而输出对应的驱动电源。多个发光组件耦接于驱动电源产生装置，用以根据所接收的驱动电源而产生对应的亮度。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

图1表示已知液晶显示面板及其外围驱动电路的等效电路示意图。

图2显示根据本发明第一实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。

图3显示亮度调整信号ADJ以及回授信号FB的关系图。

图4显示驱动电源产生装置与LED电路的电路图。

图5显示根据本发明第二实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。

附图符号说明

1、2～LCD面板

10、30、40～栅极驱动器

20、32、42～数据驱动器

200～显示单元

34～LED驱动器

36～串接LED

38～驱动电源产生装置

39～切换开关

41A、41B～标号

ADJ～亮度调整信号

C～电容

C11-C1m、C21-C2m～Cn1-Cnm～储存电容

CPV、CTR、LD、DATA～信号

D1、D2、D3～Dm～数据电极

D_out～电压控制信号

D～二极管

FB～回授信号

G1、G2、～Gn～栅极电极

L～电感

Q11-Q1m、Q21-Q2m～Qn1-Qnm～薄膜晶体管

Vcc～电源

具体实施方式

第一实施例：

图2显示根据本发明第一实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。如图所示，LCD面板2上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、D3、...Dm表示)以与栅极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm)以及储存电容(C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1-Gn)和数据电极(D1-Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关闭同一列(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制数据电极(D1-Dm)上的视讯信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。必须说明的是，每个显示单元对应LCD面板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素(pixel)；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一次像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换言之，一组RGB的次像素(三个显示单元)可以构成单一像素。

除此之外，在图2中同时表示出驱动电路部分。栅极驱动器(gatedriver)30是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号(或称扫描脉冲)。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一列上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器32根据待显示的影像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视讯信号(灰阶值)到该列的m个显示单元上。另外，栅极驱动器30内部，还包括一LED驱动器34，其根据一亮度调整信号ADJ以及LED电路36所回授的信号FB而输出对应的电压控制信号D_out。

图3显示亮度调整信号ADJ以及回授信号FB的关系图，如图所示，当亮度调整信号ADJ持续增加到达最大值ADJ(max)之前，串接LED电路36所回授的信号FB的电压值也会呈正比增加，因此，能够控制LED光源的明暗。当亮度调整信号ADJ达到最大值ADJ(max)时，此时回授信号FB的值也达到最大值FB(max)，之后，若亮度调整信号ADJ继续提高电平，回授信号FB的值仍然保持在最大值FB(max)，此为电路的保护机制。亮度调整信号ADJ达到最大值ADJ(max)所对应的LED亮度为显示器所额定的最大亮度。

驱动电源产生装置38根据LED驱动器34所输出的电压控制信号而输出对应的驱动电源至LED电路36。在此电压控制信号D_out为方波信号。图4显示驱动电源产生装置与LED电路的电路图。如图所示，切换开关39，具有控制栅，在本实施例中，以NMOS晶体管为例，控制栅为其栅极，电感L耦接于NMOS晶体管的漏极以及一电源Vcc之间，而二极管D的阳极端耦接于电感L与NMOS晶体管的连接点，另外，电容C耦接于二极管D的阴极端以及接地点之间，且电容C与二极管D的连接点为一电源输出端Vo，用以输出具有既定电平的直流电源。电源输出端Vo所输出的直流电源提供至LED电路36。LED电路36是由多个串联以及并联的发光二极管(LED)所构成。在本发明中，LED电路36可由多个串联的发光二极管、多个并联的发光二极管、以及多个串联的发光二极管结合多个并联的发光二极管等方式所构成。

驱动电源产生装置38的电路操作如下，当切换开关39导通时，电流直接由电感L经由NMOS晶体管流至接地点，因此在电感L产生电动势，极性如标号40A所示。此时电容C逐渐漏电，导致输出电压电平逐渐降低。当切换开关39关闭时，电感L的电动势反转，极性如标号40B所示，因此电流经由电感L、二极管D对电容充电，故输出电压电平逐渐升高。藉由LED驱动器34调整电压控制信号D_out的高电平周期与低电平周期的比例，即可有效调整驱动电源产生装置38的驱动电源。例如，增加低电平周期的比例时，可以提高驱动电源的电平，反之，若增加高电平周期的比例时，则可以降低驱动电源的电平。

再者，驱动电源产生装置38的驱动电源提供至LED电路36后，即可使得LED发出对应的亮度，而LED电路36与阻抗装置Z的连接点的电压电平FB回授至LED驱动器34。如上所述，若回授信号FB的电压值过低，即未符合如图3所示的关系时，则LED驱动器34所输出的电压控制信号D_out将增加低电平周期的比例，使得电压产生装置38输出更高的电平使得LED电路36所回授的信号FB达预定的电平。反之，若回授信号FB的电压值过高，则LED驱动器34所输出的电压控制信号D_out将增加高电平周期的比例，使得电压产生装置38输出较低的电平使得LED电路36所回授的信号FB达到预定的电平。

第二实施例：

图5显示根据本发明第二实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。如图所示，LCD面板2上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、D3、...Dm表示)以与栅极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm)以及储存电容(C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1-Gn)和数据电极(D1-Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关闭同一列(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制数据电极(D1-Dm)上的视讯信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。

除此之外，在图5中同时表示出驱动电路部分。栅极驱动器(gatedriver)40是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号(或称扫描脉冲)。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一列上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器42根据待显示的影像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视讯信号(灰阶值)到该列的m个显示单元上。另外，数据驱动器42内部，还包括一LED驱动器44，其根据一亮度调整信号ADJ以及LED电路36所回授的信号FB而输出对应的电压控制信号D_out。

参阅图3，当亮度调整信号ADJ持续增加到达最大值ADJ(max)之前，LED电路36所回授的信号FB的电压值也会呈正比增加，因此，能够控制LED光源的明暗。当亮度调整信号ADJ达到最大值ADJ(max)时，此时回授信号FB的值也达到最大值FB(max)，之后，若亮度调整信号ADJ继续提高电平，回授信号FB的值仍然保持在最大值FB(max)，此为电路的保护机制。亮度调整信号ADJ达到最大值ADJ(max)所对应的LED亮度为显示器所额定的最大亮度。

在此，亮度调整信号ADJ可藉由调整耦接于既定电压值的可变电阻，或可控制ADJ电平的应用电路，使ADJ达到到输出不同电压电平的目的。另外，若串接LED电路36所回授的信号FB的电压值过低，即未符合如图3所示的关系时，则LED驱动器34所输出的电压控制信号D_out将指示驱动电源产生装置38输出更高的电平，使得LED电路36所回授的信号FB达到预定的电平。

驱动电源产生装置38是根据LED驱动器44所输出的电压控制信号而输出对应的驱动电源至LED电路36。在此电压控制信号D_out为方波信号。如图4所示，切换开关39，具有控制栅，在本实施例中，以NMOS晶体管为例，控制栅为其栅极，电感L耦接于NMOS晶体管的漏极以及一电源Vcc之间，而二极管D的阳极端耦接于电感L与NMOS晶体管的连接点，另外，电容C耦接于二极管D的阴极端以及接地点之间，且电容C与二极管D的连接点为一电源输出端Vo，用以输出具有既定电平的直流电源。

电源输出端Vo所输出的直流电源提供至LED电路36。LED电路36是由多个串联以及并联的发光二极管(LED)所构成。在本发明中，LED电路36可由多个串联的发光二极管、多个并联的发光二极管、以及多个串联的发光二极管结合多个并联的发光二极管等方式所构成。

驱动电源产生装置38的电路操作如下，当切换开关39导通时，电流直接由电感L经由NMOS晶体管流至接地点，因此在电感L产生电动势，极性如标号40A所示。此时电容C逐渐漏电，导致输出电压电平逐渐降低。当切换开关39关闭时，电感L的电动势反转，极性如标号40B所示，因此电流经由电感L、二极管D对电容充电，故输出电平逐渐升高。藉由LED驱动器44调整电压控制信号D_out的高电平周期与低电平周期的比例，即可有效调整驱动电源产生装置38的驱动电源。例如，增加低电平周期的比例时，可以提高输出电压的电平，反之，若增加高电平周期的比例时，则可以降低输出电压的电平。

再者，驱动电源产生装置38的驱动电源提供至LED电路36后，即可使得LED发出对应的亮度，而LED电路36与阻抗装置Z的连接点的电压电平FB回授至LED驱动器34。如上所述，若回授信号FB的电压值过低，即未符合如图3所示的关系时，则LED驱动器44所输出的电压控制信号D_out将增加低电平周期的比例，使得电压产生装置38输出更高的电平使得LED电路36所回授的信号FB达预定的电平。反之，若回授信号FB的电压值过高，则LED驱动器34所输出的电压控制信号D_out将增加高电平周期的比例，使得电压产生装置38输出较低的电平使得串接LED电路36所回授的信号FB达预定的电平。

根据本发明第一实施例以及第二实施例所述的液晶显示器，可将LED驱动器整合于液晶显示器的数据驱动器或栅极驱动器之中，使得发光二极管的应用更为便利，并符合经济效益，有效解决传统技术中存在的问题。另外，根据本发明实施例所披露的液晶显示器主要可以应用于小尺寸的面板上，例如PDA，电话屏幕，智能型手机(smartphone)等等，但并不局限于此应用，根据本发明实施例所披露的液晶显示器能可应用于各种尺寸的液晶显示面板。

本发明虽以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围视后附的权利要求为准。

Claims (24)

1.一种液晶显示面板驱动电路，适用于根据一主机所提供的一影像控制信号而输出对应的一视讯信号以控制一液晶显示面板，上述液晶显示面板包含多个发光组件以及多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极，上述液晶显示器驱动装置包括：

一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极；

一数据驱动器，用以根据上述影像控制信号而输出上述视讯信号至上述数据电极，并根据一亮度调整信号而输出对应的电压控制信号；以及

一驱动电源产生装置，用以根据上述电压控制信号而输出对应的驱动电压至上述发光组件。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述电压控制信号为方波信号。

3.如权利要求1所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述数据驱动器根据上述亮度调整信号而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例。

4.如权利要求3所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述驱动电源产生装置包括：

一切换开关，具有一控制栅，用以接收上述电压控制信号，上述切换开关根据上述电压控制信号的电平而导通或关闭；

一电感装置，耦接于一电源以及上述切换开关之间；以及

一二极管，耦接于上述切换开关与电感装置之间；

一电容，耦接于上述二极管，上述电容与二极管的连接点输出上述驱动电压。

5.如权利要求4所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述驱动电压的值根据上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例而定。

6.如权利要求1所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述发光组件由多个串联的发光二极管、多个并联的发光二极管、或多个串联的发光二极管结合多个并联的发光二极管等方式所构成，具有耦接于上述驱动电源产生装置的第一端点以及耦接于上述数据驱动器的第二端点。

7.如权利要求6所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述数据驱动器根据上述第二端点的电压电平而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例。

8.如权利要求1所述的液晶显示面板驱动电路，还包括一阻抗，设置于上述第二端点以及一接地点之间。

9.一种液晶显示面板驱动电路，适用于根据一主机所提供的一影像控制信号而输出对应的一视讯信号以控制一液晶显示面板，上述液晶显示面板包含多个发光组件以及多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极，上述液晶显示器驱动装置包括：

一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极，并根据一亮度调整信号而输出对应的电压控制信号；

一数据驱动器，用以根据上述影像控制信号而输出上述视讯信号至上述数据电极；以及

一驱动电源产生装置，用以根据上述电压控制信号而输出对应的驱动电压至上述发光组件。

10.如权利要求9所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述电压控制信号为方波信号。

11.如权利要求9所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述栅极驱动器根据上述亮度调整信号而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例。

12.如权利要求11所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述驱动电源产生装置包括：

一切换开关，具有一控制栅，用以接收上述电压控制信号，上述切换开关根据上述电压控制信号的电平而导通或关闭；

一电感装置，耦接于一电源以及上述切换开关之间；以及

一二极管，耦接于上述切换开关与电感装置之间；

一电容，耦接于上述二极管，上述电容与二极管的连接点输出上述驱动电压。

13.如权利要求12所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述驱动电压的值根据上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例而定。

14.如权利要求9所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述发光组件由多个串联的发光二极管、多个并联的发光二极管、或多个串联的发光二极管结合多个并联的发光二极管等方式所构成，具有耦接于上述驱动电源产生装置的第一端点以及耦接于上述数据驱动器的第二端点。

15.如权利要求9所述的液晶显示面板驱动电路，其中上述栅极驱动器根据上述第二端点的电压电平而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例。

16.如权利要求9所述的液晶显示面板驱动电路，还包括一阻抗，设置于上述第二端点以及一接地点之间。

17.一种液晶显示器，适用于根据一主机所提供的影像控制信号而显示影像，包括：

一液晶显示面板，包括多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极；

一面板驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极，根据上述影像控制信号而输出上述视讯信号至上述数据电极，以及根据一亮度调整信号而输出对应的电压控制信号；

一驱动电源产生装置，用以根据上述电压控制信号而输出对应的驱动电压；以及

串接的多个发光组件，耦接于上述驱动电源产生装置，用以根据所接收的驱动电压而产生对应的亮度。

18.如权利要求17所述的液晶显示器，其中上述电压控制信号为方波信号。

19.如权利要求17所述的液晶显示器，其中上述栅极驱动器是根据上述亮度调整信号而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例的。

20.如权利要求19所述的液晶显示器，其中上述驱动电源产生装置包括：

一切换开关，具有一控制栅，用以接收上述电压控制信号，上述切换开关根据上述电压控制信号的电平而导通或关闭；

一电感装置，耦接于一电源以及上述切换开关之间；

一二极管，耦接于上述切换开关与电感装置之间；以及

一电容，耦接于上述二极管，上述电容与二极管的连接点输出上述驱动电压。

21.如权利要求20所述的液晶显示器，其中上述驱动电压的值根据上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例而定。

22.如权利要求17所述的液晶显示器，其中上述发光组件由多个串联的发光二极管、多个并联的发光二极管、或多个串联的发光二极管结合多个并联的发光二极管等方式所构成，具有耦接于上述驱动电源产生装置的第一端点以及耦接于上述数据驱动器的第二端点。

23.如权利要求22所述的液晶显示器，其中上述栅极驱动器根据上述第二端点的电压电平而调整上述电压控制信号的高电平周期与低电平周期的比例。

24.如权利要求23所述的液晶显示器，还包括一阻抗，设置于上述第二端点以及一接地点之间。

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