CN1576979A - 液晶驱动装置 - Google Patents

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Abstract

通过实现从液晶驱动装置的电源分别向液晶显示面板的各共用电极互连提供的共用电极电压的功率的降低，总体上取得液晶显示面板的功率消耗的降低。在从第二电压VCOML到第一电压VCOMH的充电过程中的VCOM工作波形表明，充电电流Icha表示从VCOML到参考电压VCI的充电电流Icha1＝Cp(VCI－VCOML)/Δt和从参考电压VCI到第一电压VCOMH的充电电流Icha2＝Cp(VCOMH－VCI)/Δt的总和。因此，由Icha1消耗的功率是参考电压VCI×Icha1，由Icha2消耗的功率是VCI×Icha2×2。同时，从第一电压VCOMH放电到第二电压VCOML的放电电流是从第一电压VCOMH到接地电位GND的放电电流Idis1＝Cp(VCOMH－GND)/Δt和从接地电位GND到第二电压VCOML的放电电流Idis2＝Cp(GND－VCOML)/Δt的总和。现在，如果根据参考电压VCI消耗的功率进行转换，由于Idis1表示放电至GND，因而功率消耗为零。那么，由于从接地电位GND到第二电压VCOML的放电电流Idis2导致的功率消耗为VCI×Idis2。

Description

液晶驱动装置
对照相关申请
本申请要求2003年6月30日提交的日本专利申请JP 2003-186652的优先权，在此以参考方式将该申请的内容结合到本申请。
发明背景
本申请涉及用于驱动液晶显示装置的液晶驱动装置，尤其涉及能够实现降低功率消耗的液晶驱动装置。
液晶显示装置包括液晶显示面板和提供各种信号和电压以便在液晶显示面板上实现显示的液晶驱动装置。目前用于各种类型电子设备的显示装置中的主流液晶显示装置是所谓有源矩阵型，这种类型的液晶装置在像素电路中具有有源元件。由于薄膜晶体管通常用作有源元件，因此在本说明书中将有源元件描述为薄膜晶体管。
这种类型的液晶显示装置包括液晶显示面板和提供各种信号和电压以便在液晶显示面板上实现显示的液晶驱动电路，所述液晶显示面板具有：在绝缘基板的内表面上沿第一方向(例如，纵向)延伸并且在与第一方向交叉的第二方向上(例如，横向)并列放置的多个源极互连；沿第二方向延伸并在第一方向并列放置的多个栅极互连；在分别构成像素的源极互连和栅极互连的各交叉点设置的薄膜晶体管；用于分别向在液晶层的中间体(intermediary)之间排列的共用电极提供共用电极电压(以下仅称作“共用电压”)的多个共用电极互连；和共同连接到共用电极互连的外部端子。在此连接中，液晶显示装置不局限于这样的液晶显示装置，其中，多个共用电极互连共同连接到在液晶显示面板的像素区(显示区)外部的外部端子(也称作共用电极端子、或仅称作共用电极)，然而某些液晶显示面板具有用作共用于所有像素的共用电极的扁平电极。
在液晶显示装置的显示操作中，开启由施加于栅极互连之一的选择电压选择的像素的薄膜晶体管，引起在连接到薄膜晶体管的、插在像素电极和共用电极之间的液晶层的排列方向的改变，由此控制了透射光或反射光的数量。利用由升压电路升高的电压产生在此时间点内施加于共用电极的共用电压。当结合附图阅读说明书时，本发明的上述和其它目的及新的特点根据下面的详细描述将更加明显。在下面的“优选实施例的详细描述”部分中，对照本发明分别描述常规液晶显示装置和用于驱动液晶显示装置的常规液晶驱动装置的具体实例。
发明概述
特别是对于采用电池作为电源的便携式终端，它的低功率消耗就成为重要因素。例如，施加于共同连接到多个共用电极互连的外部端子(也称作共用电极CT)的共用电压(以下也称作“VCOM”)经受了在特定参考电压(例如，低电位“VCOML”)和由升压电路产生的另一参考电压(例如，高电位“VCOMH”)之间的变化(充电/放电)。因而，在对共用电极进行充电或放电过程中的功率消耗大，这样总体上造成了阻碍实现液晶显示装置降低功率消耗的的多个因素之一。
因此，本发明的目的是实现由液晶驱动装置分别施加到共用电极互连的共用电极电压的功率的降低，从而在整体上实现液晶显示装置的功率消耗的降低。
下面简要描述在此公开的本发明的代表性实施例的概要。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于驱动一片液晶面板的液晶驱动装置，该液晶驱动装置包括具有第一端子、第二端子、第三端子和第四端子(VCOM输出端子)的电源电路，第一参考电压VCC(用于逻辑系统的电源电压)提供到所述第一端子，第二参考电压GND(接地电位)提供到所述第二端子，第三参考电压(用于模拟系统的电源电压VCI)提供到所述第三端子，所述第四端子连接到液晶显示面板的外部端子，其中，用于产生高于第一参考电压的第一电压(VCOMH)的第一电压产生电路和用于产生低于第二参考电压的第二电压(VCOML)的第二电压产生电路分别连接到第一端子和第二端子。
利用根据本发明的液晶驱动装置，优选实现控制以便：提供到第四端子的电压(共用电压VCOM)从第二电压(VCOML)变成第三参考电压(VCI)，随后，从第三参考电压(VCI)变成第一电压(VCOMH)。
根据本发明的液晶驱动装置可包括用于产生高于第三参考电压(VCI)的第一电压(VCOMH)的第一电压产生电路(第一升压电路)，和用于产生低于第二参考电压(GND)的第二电压(VCOML)的第二电压产生电路(第二升压电路)，所述第一、第二电压产生电路分别装备在第一端子和第二端子处，进行控制使得：提供到第四端子的电压从第一电压(VCOMH)变成第二参考电压(GND)，随后，从第二参考电压(GND)变成第二电压(VCOML)。
此外，本发明在其第二方案中提供一种用于驱动两片液晶面板即第一液晶面板和第二液晶面板的液晶驱动装置，该液晶驱动装置具有包括第一端子、第二端子和第三端子的电源电路，第一参考电压VCC提供到所述第一端子，第二参考电压(GND)提供到所述第二端子，第三参考电压(VCI)提供到所述第三端子。该液晶驱动装置进一步包括：连接到第一端子和第二端子的电压产生电路，用于产生高于第一参考电压(VCC)的第一电压(VCOMH)和低于第二参考电压(GND)的第二电压(VCOML)；共同连接到第一液晶显示面板的多个像素的第一共用电压产生电路，用于产生第一共用电压(VCOM1)；共同连接到第二液晶显示面板的多个像素的第二共用电压产生电路，用于产生第二共用电压(VCOM2)；用于输出第一共用电压(VCOM1)的第四端子；和用于输出第二共用电压(VCOM2)的第五端子。
此外，当第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路产生提供到第四端子或第五端子的第一共用电压(VCOM1)或第二共用电压(VCOM2)时，第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路进行控制使得第一共用电压(VCOM1)或第二共用电压(VCOM2)从第二电压(VCOML)变成第三参考电压(VCI)，随后，从第三参考电压(VCI)变成第一电压(VCOMH)。
另外，根据本发明的液晶驱动装置可包括连接到外部端子、用于产生共用电压的共用电压产生电路，当外部端子上的电位从第一电压(VCOMH)的第一电位转变为不同于第一电位的第二电压(VCOML)的第二电位时，共用电压产生电路可形成具有在第一电位和第二电位之间的第三电位点处的弯折点的电压波形。
应指出，本发明显然不限于上述结构以及参考本发明实施例的下述结构，在不脱离本发明的精神和范围的条件下可对本发明进行各种变化和修改。
附图的简要说明
图1是表示根据本发明的液晶驱动装置的实施例的一种结构实例的框图；
图2是表示图1中的LCD电源电路PWU的一种结构实例的框图；
图3是有源矩阵型液晶显示面板PNL的一种结构实例的等效电路图；
图4是表示根据本发明的液晶驱动装置的实施例的另一结构的框图；
图5是表示图4中的LCD电源电路PWU的另一种结构实例的框图；
图6表示根据本发明、用于具有一片液晶显示面板的液晶显示装置的液晶驱动装置的实施例的LCD电源电路PWU的再一结构实例的框图；
图7是常规VCOM驱动器VCDR的工作波形图；
图8是表示根据本发明的VCOM驱动器VCDR的结构实例的主要部件的示意图；
图9是图8所示的VCOM驱动器VCDR的工作波形图；
图10是表示常规VCOM电压输出电路的框图；
图11是参考图8描述的SW控制电路SWC的框图；
图12是表示参考图8描述的VCOM电压产生电路VCVG和在其输出侧上设置的开关电路的框图；
图13是描述在常规LCD电源电路PWU的VCOM电压产生电路周围的结构的框图；
图14是图13中的VCOM的工作波形的示意图；
图15是描述在根据本发明的LCD电源电路PWU的VCOM电压产生电路周围的结构的框图；
图16是图15中的VCOM的工作波形的示意图；
图17是在常规技术的情况中的VCOM工作波形图；
图18是在本发明的实施例的情况中的VCOM工作波形图；和
图19是表示作为电子设备例子的蜂窝式电话的系统结构的示意图，根据本发明的液晶驱动装置的实施例应用到上述系统结构。
优选实施例的详细描述
下面参考实施例的附图详细描述本发明的实施例。
图1是以举例的方式表示根据本发明的液晶驱动装置的实施例的一种结构框图。在图1中，从液晶驱动装置CRL向由LCD面板表示的液晶显示面板PNL提供用于显示的各种信号和电压。作为从液晶驱动装置CRL向液晶显示面板PNL提供的主要信号，在此仅示出源极信号(显示数据)Si、栅极信号(扫描信号)Gi和共用电极电压VCOM。
液晶驱动装置CRL从外部信号源分别接收将在液晶显示面板上显示的显示信号、各种时钟和定时信号例如垂直、水平和同步信号等等。在图1中，由控制信号表示这些信号和电压。此外，液晶驱动装置CRL具有设置在其输入侧上的第一端子、第二端子和第三端子，第一参考电压VCC(用于逻辑系统的电源电压)提供到所述第一端子，第二参考电压GND(接地电位)提供到所述第二端子，第三参考电压VCI(用于模拟系统的电源电压)提供到所述第三端子。
此外，液晶驱动装置CRL具有连接到液晶显示面板PNL的第四端子VCOM(VCOM输出端子)。作为在制造半导体集成电路的过程中小型化的结果，元件尺寸已经减小，造成用于逻辑系统的元件更低的耐压性，使得第一参考电压VCC通常低于第三参考电压VCI。有一种情况是第三参考电压VCI在高于第一参考电压VCC的精度下稳定，因为第三参考电压VCI用于产生驱动液晶显示面板PNL的电压，尽管本发明不特别限制于此。因此，可以通过降低来自第三参考电压VCI的电压产生第一参考电压VCC。这可以减少端子的数量，由此实现降低成本。为了简化描述，在这里端子由它们各自的信号名或电压名表示。
液晶驱动装置CRL包括源极驱动器SDR、栅极驱动器GDR、共用电极驱动器VCDR、结合了定时控制器TCON的驱动器控制电路DRCR和LCD电源电路PWU。
由驱动器控制电路DRCR分别对从外部信号源接收的控制信号(显示信号、各种时钟和定时信号，例如垂直、水平和同步信号等)进行处理，将含有显示数据的源极控制信号SCi提供给源极驱动器SDR，将用于产生扫描信号的栅极控制信号GCi提供给栅极驱动器GDR，于是源极信号Si和栅极信号(扫描信号)Gi分别提供给液晶显示面板PNL的源极互连和栅极互连。
同时，LCD电源电路PWU以从驱动控制电路DRCR接收的电源电路控制信号和VCOM控制信号为基础，由第一参考电压VCC、第二参考电压GND和第三参考电压VCI产生第一共用电压VCOM1和第二共用电压VCOM2，将第一共用电压VCOM1和第二共用电压VCOM2发送至共用电极驱动器VCDR。共用电极驱动器VCDR由从定时控制器TCON传送的共用电极控制信号(VCOM控制信号)进行控制，由此将共用电压施加到液晶显示面板PNL的共用电极互连(共用互连)。
图1中的液晶驱动装置CRL可以在诸如单晶硅的单个半导体衬底上形成，尽管本发明不局限于此。利用这种构造，能够共享I/O缓冲器等，由此减少了外接元件的数量和液晶驱动装置CRL的总面积。此外，利用图1中的液晶驱动装置CRL，可将驱动器控制电路DRCR和其余部分相互分隔开，以便各自形成在单个半导体衬底上。利用这种构造，在制造过程中不必在控制逻辑部分中采用耐高压处理，因而能够降低成本。另外，利用图1中的液晶驱动装置CRL，LCD电源电路PWU和其余部分可以相互分隔开，以便各自形成在单个半导体衬底上。利用这种构造，当其余部分能够以不同方式提供给各种液晶显示面板PNLs时，电源可由各种液晶显示面板PNLs共享。
此外，利用图1中的液晶驱动装置CRL，可仅将栅极驱动器与其余部分分隔开，并且栅极驱动器和其余部分可各自形成在单个半导体衬底上。利用这种结构，可采用适于液晶显示面板PNL的栅极驱动器，并当采用一种其上装有栅极驱动器的液晶显示面板时，液晶驱动装置CRL的面积可减少至栅极驱动器面积的程度。如果采用下面参照图4描述的液晶驱动装置CRL代替图1中的液晶驱动装置CRL，则这样的结构也可以解释图4中的液晶驱动装置CRL。
图2是以举例的方式表示图1中的LCD电源电路PWU的一种结构的框图。LCD电源电路PWU包括升压电路MVR、参考电压产生电路VRG、源极电压产生电路SVG、栅极电压产生电路GVG和共用电极电压产生电路(VCOM电压产生电路)VCVG。把从驱动器控制电路DRCR传送的电源电路控制信号、第一参考电压VCC、第二参考电压GND和第三参考电压VCI传送至在此提供的升压电路MVR的输入侧。此外，将第三参考电压VCI也提供给参考电压产生电路VRG，将来自参考电压产生电路VRG的参考电压提供给源极电压产生电路SVG、栅极电压产生电路GVG和共用电极电压产生电路VCVG。
以从参考电压产生电路VRG传送的参考电压和由升压电路MVR升高的电压为基础，源极电压产生电路SVG、栅极电压产生电路GVG和共用电极电压产生电路VCVG分别将源极电压VS0至VSn、栅极电压VGH、VGL、VCOM电压VCOMH、VCOML提供给源极驱动器SDR、栅极驱动器GDR和VCOM驱动器VCDR。以所接收的源极电压VS0至VSn和来自驱动控制电路DRCR的源极控制信号SCi为基础，源极驱动器SDR将显示数据Si发送至源极互连。以所接收的栅极电压VGH、VGL和栅极控制信号GCi为基础，栅极驱动器GDR将扫描信号Gi发送至栅极互连。然后，以VCOM电压VCOMH、COML和VCOM控制信号为基础，VCOM驱动器VCDR把作为共用电极电位(共用电位)的共用电压VCOM发送至共用电极互连。
图3是有源矩阵型液晶显示面板PNL的一种结构实例的等效电路图。由LCD面板表示的液晶显示面板PNL具有沿第一方向(纵向)延伸并且并列放置在与第一方向相交的第二方向(横向)上的多个源极互连S1、S2、……Sm；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连G1、G2、……Gm；以及沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个共用电极互连。该多个共用电极互连共同连接到共用电极CT，该共用电极CT用作外部端子。
LCD面板具有在源极互连S1、S2、...Sm和栅极互连G1、G2、...Gm的各交叉点构成像素的薄膜晶体管TFT，各栅极互连连接到薄膜晶体管TFT的各栅极，而各源极互连连接到薄膜晶体管TFT的各源极(或漏极)。薄膜晶体管TFT的各漏极(或源极)连接到在各液晶晶元的一侧上作为电极的各像素电极。在各液晶晶元的另一侧上的电极，即共用电极连接到共用电极互连，所述共用电极互连连接到用作外部端子的共用电极CT。在图3中，围绕各个薄膜晶体管TFT和液晶晶元的部分对应于像素之一。像素按n行、m列二维排列，由此构成显示区(像素区)。参考标记Cp表示显示面板PNL的负载电容。
图4是以举例的方式表示根据本发明的液晶驱动装置的实施例的另一结构的框图。
图4中所示的液晶驱动装置CRL具有用于驱动两片液晶显示面板，即第一液晶显示面板PNL1(LCD面板1)和第二液晶显示面板PNL2(LCD面板2)的结构。液晶驱动装置CRL的基本结构与图1中所示结构相同。利用这种结构，但提供了分别对应于第一液晶显示面板PNL1和第二液晶显示面板PNL2的两个VCOM驱动器，即VCOM驱动器1和VCOM驱动器2。第一VCOM电压VCOMH1、VCOML1和第二VCOM电压VCOMH2、VCOML2从LCD电源电路PWU分别传送至VCOM驱动器VCOM1、VCOM2，并以所传送的这些VCOM电压为基础，各VCOM电压分别发送至第一液晶显示面板PNL1和第二液晶显示面板PNL2的VDOM电压输入端VCOM1和VCOM2。源极互连和栅极互连由第一液晶显示面板PNL1和第二液晶显示面板PNL2共享。
图5是以举例的方式表示图4中的LCD电源电路PWU的另一结构的框图。此LCD电源电路PWU具有分别对应于第一液晶显示面板PNL1和第二液晶显示面板PNL2的共用电极电压产生电路VCVG1、VCVG2。共用电极电压产生电路VCVG1、VCVG2将第一VCOM电压VCOMH1、VCOML1和第二VCOM电压VCOMH2、VCOML2分别发送至用于第一液晶显示面板PNL1的VCOM驱动器VCDR1和用于第二液晶显示面板PNL2的VCDR2。至于其它方面，LCD电源电路PWU的结构和工作方式与图2中所示的相同。
图6是表示根据本发明的液晶驱动装置的实施例的LCD电源电路PWU的另一结构实例的框图，液晶显示装置具有一片液晶显示面板。尽管在图1中所示的液晶驱动装置自身集成在一片LSI芯片上，但图6中的VCOM驱动器VCDR与LCD电源电路PWU一起容纳在一片用于PWU-IC的LSI芯片上。因此，LCD电源电路PWU的工作方式与参考图2所描述的工作方式相同。通过以此方式将VCOM驱动器VCDR与LCD电源电路PWU集成在一起，能够减小液晶显示装置的安装空间。
下面对照常规技术详细描述根据本发明的液晶驱动装置的工作方式。图7是常规VCOM驱动器VCDR的工作波形图。在图7中，信号M是VCOMAC-转换信号，根据信号M，确定如图7所示的输出VCOM信号电平。
在图7中，当信号M处于L电平时，输出VCOM处于L电平(第二电压VCOML)；当信号M处于H电平时，输出VCOM处于H电平(第一电压VCOMH)。在图7中，以举例的方式表示第二电压VCOML为-1.0V，第一电压VCOMH为3.0V，第三参考电压VCI为接地电位(GND＝0V)。
在此操作模式中，在信号M从L电平过渡至H电平时，输出VCOM充电到第一电压VCOMH的电平。
在信号M从H电平过渡至L电平时，输出VCOM充电到第二电压VCOML的电平。此后重复相同的操作。
因此，利用常规VCOM驱动器，输出VCOM经历在第一电压VCOMH和第二电压VCOML之间的充电操作(充电操作/放电操作)，因而在此时间点上功率消耗很大。因此，整体上液晶显示装置功率消耗的降低程度受到限制。
图8是表示根据本发明的VCOM驱动器VCDR的结构实例的主要部件的示意图。图9是图8所示的VCOM驱动器VCDR的工作波形图。在图8中，从连接到在VCOM电压产生电路VCVG和输出VCOM之间设置的第一开关SW1和第二开关SW2的VCOM电压产生电路VCVG分别向共用电极驱动器VCDR发送第一电压VCOMH和第二电压VCOML。此外，在输出VCOM的前级(front stage)和接地电位GND之间设置第三开关SW3，在输出VCOM的前级和第三参考电压VCI之间设置第四开关SW4。那些开关SW1至SW4分别由从开关控制电路(SW控制电路)SWC发出的开关控制信号CH、CL、CG、CC打开和关闭。
信号GON是栅极导通(显示使能)信号，信号M是VCOMAC-转换信号，VCOMG是当VCOM转换为AC时第二电压VCOML的电平选择信号。在VCOM＝第一电压VCOMH和接地电位GND之间的振荡操作在VCOMG＝0处进行，而在VCOM＝第一电压VCOMH和第二电压VCOML之间的振荡操作在VCOMG＝1处进行。信号EQ是用于利用第三参考电压VCI或接地电位GND对输出VCOM进行预充电的定时信号(控制信号)。从定时控制器TCON分别传送信号GON、M、EQ、VCOMG。此外，信号QE是用于通过将其预设为H电平而实现本发明的操作的控制信号，它不直接与工作时间有关。因此，在信号QE是L电平的情况下，显然可根据常规操作进行工作。
下面，参考图9描述图8中的操作。首先，当信号M处于L电平时，输出VCOM处于L电平，当信号M处于H电平时，输出VCOM处于H电平，利用在H电平的控制信号EQ，根据本结构实例的VCOM驱动器VCDR处于该操作模式。在控制信号EQ处于L电平时，VCOM驱动器VCDR明显处于参照图7所描述的操作模式。
在信号M从L电平向H电平过渡的时候，控制信号EQ从L电平向H电平过渡。在此时间点，用于输出VCOM的开关SW2的开关控制信号CL从H电平向L电平过渡。也就是说，当开关控制信号CL处在L电平时，开关SW2变得不导通，使得输出VCOM与作为VCOM电压产生电路VCVG的输出的VCOML断开，并处于高阻抗状态。此后，在控制信号EQ从L电平向H电平的过渡的延迟时间内，使开关SW4的开关控制信号CC从L电平向H电平过渡。这种延迟的目的在于防止开关控制信号CC的上升沿和下降沿分别与控制信号EQ的上升沿和下降沿重叠，如图9中所示。
利用这种设置，可以防止由于在开关SW2和SW4处各自的阻抗的同时降低而造成的来自第三参考电压VCI的电流流入VCOML，因而能够抑制功率消耗。由于用于产生驱动液晶显示面板的电压的VCOM电压产生电路的线路(图8中的VCOMH、VCOML、GND、VCI)的输出阻抗低、驱动力大，因此应尽量避免它们之间的短路。当开关控制信号CC处于H电平时，输出VCOM连接到第三参考电压VCI，以便将输出VCOM充电到第三参考电压VCI的电平。
随着由定时控制器TCON(参见图1)控制的预定时间的流逝，控制信号EQ从H电平向L电平过渡。在此时间点，开关SW4的开关控制信号CC从H电平向L电平过渡，由此断开来自第三参考电压VCI的输出VCOM。在开关控制信号CC从H电平向L电平过渡的延迟时间内，开关SW1的开关控制信号CH从L电平向H电平过渡。这种延迟的目的在于抑制由于在开关SW4和SW1处各阻抗的同时降低而造成的功率消耗的增加。也就是说，当开关SW1的开关控制信号CH处于H电平时，开关SW1导通，以便输出VCOM连接到VCOM电压产生电路VCVG的VCOMH，并充电至VCOMH的电平。
在信号M从H电平向L电平过渡的时间内，控制信号EQ如之前描述的情况从L电平向H电平过渡。在此时刻，用于输出VCOM的开关SW1的开关控制信号CH从H电平向L电平过渡。也就是说，当开关控制信号CH处在L电平时，开关SW1变得不导通，以便将输出VCOM同VCOM电压产生电路VCVG的VCOMH断开，并处于高阻抗状态。
此后，在控制信号EQ从L电平向H电平过渡的延迟时间内，使开关SW3的开关控制信号CG从L电平向H电平过渡。这种延迟的目的在于抑制由于在开关SW1和SW3处各阻抗的同时降低而造成的功率消耗的增加。当开关控制信号CG处于H电平时，输出VCOM连接到接地电位GND，这样将输出VCOM充电到接地电位GND(实际为放电操作)。
随着由定时控制器TCON控制的预定时间的流逝，控制信号EQ从H电平向L电平过渡。在此时间点，使开关控制信号CG从H电平向L电平过渡，由此断开来自接地电位GND的输出VCOM。在开关控制信号CG从H电平向L电平过渡的延迟时间内，开关SW2的开关控制信号CL从L电平向H电平过渡。这种延迟的目的在于抑制由于在开关SW2和SW1处各阻抗的同时降低而造成的功率消耗的增加。也就是说，当开关SW2的开关控制信号CL处于H电平时，开关SW2导通，这样输出VCOM连接到VCOM电压产生电路VCVG的VCOML，并充电至VCOML的电平。此后，重复相同的操作。
在图10中，VCOM电压产生电路VCVG以从外部施加的第三参考电压VCI和接地电位GND的电压为基础进行操作。在VCOM电压产生电路VCVG的输出侧上，运算放大器(op-amps)分别输出第一电压VCOMH和第二电压VCOML，而GND连接到用于选择VCOMH、VCOML和接地电位GND的选择器SL。VCOM电压产生电路VCVG的构成元件是图中例示的那些运算放大器。在该图中，DDVDH表示下述图13中的第一升压器电压，VCL表示图13中的第二升压器电压，VCOMHR表示VCOMH的参考电压，VCOMLR表示VCOML的参考电压。
图11和12分别是根据本发明的VCOM驱动器的电路实例的示意图。图11是参照图8描述的SW控制电路SWC的框图，图12同样是参照图8描述的VCOM电压产生电路VCVG和在其输出侧上设置的开关电路的框图。图11中的SW控制电路SWC包括用于进行信号M的逻辑操作的逻辑电路LGC；作为栅极导通信号的信号GON；作为当VCOM转变为AC时第二电压VCOML的电平选择信号的VCOMG；信号EQ；信号QE(该信号通过与信号EQ的共同使用使本发明的操作得以实现，当QE处于L电平、EQ处于H电平时实现本发明的操作)；以及用于转换逻辑电路LGC的输出电平的电平转换电路LS1、LS2、LS3和LS4。
在图12中，VCOM电压产生电路VCVG如图10中所示的情况，以从外部施加的第三参考电压VCI和接地电位GND的电压为基础进行操作。在VCOM电压产生电路VCVG的输出侧上，分别输出第一电压VCOMH和第二电压VCOML的运算放大器连接到开关SW1、SW2、SW3和SW4。VCOM电压产生电路VCVG的构成元件是图中例示的那些运算放大器。开关SW4是用于打开和关闭第三参考电压VCI的开关。利用这种结构，能够获得以下描述的降低功率消耗的作用。
现在，对照常规的液晶驱动装置描述根据本发明的液晶驱动装置的有益效果。图13是描述围绕在常规LCD电源电路PWU的VCOM电压产生电路周围的结构的框图，图14是图13中的VCOM的工作波形的示意图。升压电路MVR包括将升高电压提供给VCOM电压产生电路VCVG的多级升压器x2...x-1。VCOM电压产生电路VCVG包括接收VCOMHR的运算放大器，以及接收VCOMLR的运算放大器，两个运算放大器分别将第一电压VCOMH和第二电压VCOML提供给VCOM驱动器VCDR。VCOM驱动器VCDR以第一电压VCOMH、第二电压VCOML、接地电位GND、以及从定时控制器TCON接收的VCOM控制信号为基础输出输出VCOM。
从向VCOM电压产生电路VCVG供电的观点出发，描述图14中的工作波形。VCOM工作波形显示，在第二电压VCOML＝-1.0V的电平和第一电压VCOMH＝3.0V的电平之间进行充/放电。在充电时的充电电流Icha是Cp(VCOMH-VCOML)/Δt，这里，液晶显示面板的负载电容是Cp，代表以在第三参考电压VCI和VCOML之间的电压差的充电电流Icha1和从VCI至VCOMH的充电电流Icha2之和，并且如果在此时间点上以第三参考电压VCI的电源消耗的功率来转换该充电电流Icha，这种转换后的功率是VCI×(Icha1+Icha2)×2，这是因为由第三参考电压VCI提供的电流ICI经过两次持续(two-hold)升压后产生的电流成为充电电流Icha。
同时，在放电时的放电电流Idis是Cp(VCOMH-VCOML)/Δt，表示在VCOMH和接地电位GND之间的电压差的放电电流Idis1和在接地电位GND和VCOML之间的电压差的放电电流Idis2之和，在这种情况下，转换功率是VCI×(Idis1+Idis2)，这是因为由第三参考电压VCI提供的电流Ici的一次持续(one-hold)升压产生的电流变为放电电流Ichis。
图15是描述在根据本发明的LCD电源电路PWU的VCOM电压产生电路的周围的结构的框图，图16是图15中的VCOM的工作波形的示意图。除了把第三参考电压VCI加入到图13中的VCOM驱动器VCDR的输入端之外，图15中的结构与图13中的结构相同。从向具有这种结构的VCOM电压产生电路VCVG供电的观点出发，描述图16中的工作波形。VCOM工作波形表明，在从第二电压VCOML向第一电压VCOMH充电的过程中，充电电流Icha是从VCOML向第三参考电压VCI的充电电流Icha1＝Cp(VCI-VCOML)/Δt和从第三参考电压VCI向第一电压VCOMH的充电电流Icha2＝Cp(VCOMH-VCI)/Δt的总和。由Icha1消耗的功率是第三参考电压VCI×Icha1，由Icha2消耗的功率是VCI×Icha2×2，这是因为该功率由从第三参考电压VCI提供的电流Ici的两次持续升压产生的电流供能。
同时，当从第一电压VCOMH向第二电压VCOML放电时，从第一电压VCOMH向接地电位GND的放电电流Idis1＝Cp(VCOMH-GND)/Δt，并且如果根据在第三参考电压VCI消耗的功率进行转换，则功率消耗变为零，因为放电电流降到接地电位GND。然后，当从接地电位GND向第二电压VCOML放电时，放电电流Idis2＝Cp(GND-VCOML)/Δt，为从第三参考电压VCI提供的电流Ici的一次持续升压产生的电流，因而在那种情况下所转换的消耗功率为VCI×Idis2。
从图16与图14的对照证实，和常规技术相比，本发明的功率消耗明显降低。
现在，通过比较描述如上所述在根据本发明的VCOM工作的工作波形和在常规技术的情况下的工作波形之间的明显差别。图17是在常规技术情况下的VCOM工作波形图，图18是在本发明的实施例情况下的VCOM工作波形图。图17中的VCOM工作波形表明，在从作为第一电位点的第二电压VCOML向作为第二电位点的第一电压VCOMH的充电过程中，或者在从第一电压VCOMH向第二电压VCOML的放电过程中，波形在任意电位点处平滑地升高(充电)或降低(放电)。
相反，在图18中所示的VCOM工作波形在对应于第三参考电压VCI的第三电位点处具有弯折点P1，和对应于接地电位GND的弯折点P2，分别在从第二电压VCOML向第一电压VCOMH的充电过程中，以及在从第一电压VCOMH向为第二电压VCOML的放电过程中。因此，从对VCOM工作波形的观察表明，本发明与常规技术显著不同。
图19是表示作为电子设备例子的蜂窝式电话的系统结构的示意图，根据本发明的液晶驱动装置应用到该蜂窝式电话。蜂窝式电话系统的各元件结合在集成电路中。该系统装备有用于从扩音器MC取出声音数据并将声音输出到扬声器SPK的声音接口AIF、用于与天线ANT交换高频数据的高频接口HFIF、基带处理电路BB、数字信号处理电路DSP、ASIC、微型计算机MPU和存储器MR。
根据本发明的液晶驱动装置CRL(在图中由“LC控制器”表示)包括：用于取出数据的锁存电路LAT1、LAT2；显示RAM GRAM；向液晶显示面板PNL(在图中由“LC面板”表示)提供显示数据和扫描信号等的各种驱动器；以及LCD电源电路PWU(在图中由“LC电源电路”表示)。蜂窝式电话需要小型化以及更高的功能，但小型化很难采用大电池，并且由于其所需的更高功能，因而减小蜂窝式电话的功率消耗是非常困难的。因此，必须减小液晶驱动装置的功率消耗。在此情况下，利用根据本发明的液晶驱动装置，能够容易地实现功率消耗的减小。
通常存在着可用于为各栅极线路反转共用电极电压VCOM的线路反转(line reversal)系统和用于为各帧周期(frame cycle)反转共用电极电压VCOM的帧反转(frame reversal)系统。利用线路反转系统，图像品质优异，但功率消耗大，反之，利用帧反转系统，虽然图像品质不怎么好，但功率消耗小。如前所述，由于本发明具有减小VCOM驱动器的功率消耗的优异效果，因此如果应用于在共用电极电压VCOM的控制系统中的线路反转系统的情况，本发明是特别有效的，尤其是通过在线路反转驱动的过程中将本发明应用于VCOM驱动器可实现低功率消耗。
当共用电极电压VCOM从第二电压VCOML向第一电压VCOMH过渡时，可从VCOML向接地电位GND进行过渡，随后，虽然图中没有示出，在最终进行到第一电压VCOMH之前进行至第三参考电压VCI。当从第二电压VCOML向接地电位GND过渡时，电流从接地电位GND流入，使得从液晶驱动装置CRL的角度来看，所消耗的功率为零。因此，在从第二电压VCOML向第三参考电压VCI的过渡中，从液晶驱动装置CRL的角度来看，所消耗的电流变为Cp×VCI/Δt，并且与图15中的情况相比所消耗的电流更小。
对于在此时间点的开关控制，在图9的操作中最好提供用于分别控制开关SW2、SW3、SW4和SW1的开关控制电路，如果提供一个时间间隔使得当打开每个开关时其他开关均是打开的，则这将防止渗透电流的流动，从而抑制功率消耗。
此外，在从第二电压VCOML到第一电压VCOMH的充电过程中，在那时，VCOM工作的工作波形具有对应于第三参考电压VCI的弯折点和对应于接地电位GND的弯折点。
此外，应用了根据本发明的液晶驱动装置的电子设备不限于图19中所示的蜂窝式电话，本发明同样可应用于诸如PDA等的便携式终端、电子图书和各种其它设备。
因此，利用本发明，可以实现从液晶驱动装置的电源分别提供给液晶显示面板的共用电极互连的共用电极电压的功率的降低。因而，本发明可提供用在液晶显示面板中的液晶驱动装置，该装置能够从整体上实现液晶显示面板的低功率消耗。

Claims (20)

1、一种液晶驱动装置，用于提供各种信号和电压以便实现在液晶显示面板上的显示，该液晶显示面板包括：沿第一方向延伸并且并列放置在与第一方向交叉的第二方向上的多个源极互连；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连；在源极互连和栅极互连的各交叉点处构成像素的有源元件；通过液晶层的中间体(intermediary)排列的多个共用电极互连；以及共同连接到共用电极互连的外部端子，所述液晶驱动装置包括：
第一端子，第一参考电压提供到所述第一端子；
第二端子，第二参考电压提供到所述第二端子；
第三端子，第三参考电压提供到所述第三端子；
连接到液晶显示面板的外部端子的第四端子；
连接到第一端子和第二端子的第一电压产生电路，用于产生高于第一参考电压的第一电压；以及
连接到第一端子和第二端子的第二电压产生电路，用于产生低于第二参考电压的第二电压，
其中，提供到第四端子的电压从第二电压变成第三参考电压，随后，从第三参考电压变成第一电压。
2、根据权利要求1的液晶驱动装置，进一步包括：
在第一电压产生电路和第四端子之间装备的第一开关元件，当提供到第四端子的电压从第二电压变为第三参考电压时该第一开关元件短路；
在第三端子和第四端子之间装备的第二开关元件，当提供到第四端子的电压从第三参考电压变成第一电压时该第二开关元件短路；以及
控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件，使得当第一开关元件和第二开关元件都关闭时，在第一开关元件的短路时间和第二开关元件的短路时间之间提供一段时间间隔。
3、根据权利要求1的液晶驱动装置，进一步包括：
栅极驱动器，用于产生选择信号，所述选择信号将分别提供给多个用于像素的栅极互连；以及
源极驱动器，用于提供显示数据，所述显示数据将分别提供给多个用于像素的源极互连。
4、一种液晶驱动装置，用于提供各种信号和电压以便实现在液晶显示面板上的显示，该液晶显示面板包括：沿第一方向延伸并且并列放置在与第一方向交叉的第二方向上的多个源极互连；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连；在源极互连和栅极互连的各交叉点处构成像素的有源元件；通过液晶层的中间体排列的多个共用电极互连；以及共同连接到共用电极互连的外部端子，所述液晶驱动装置包括：
第一端子，第一参考电压提供到所述第一端子；
第二端子，第二参考电压提供到所述第二端子；
第三端子，第三参考电压提供到所述第三端子；
连接到液晶显示面板的外部端子的第四端子；
连接到第一端子和第二端子的第一电压产生电路，用于产生高于第一参考电压的第一电压；以及
连接到第一端子和第二端子的第二电压产生电路，用于产生低于第二参考电压的第二电压，
其中，提供到第四端子的电压从第一电压变成第二参考电压，随后，从第二参考电压变成第二电压。
5、根据权利要求4的液晶驱动装置，进一步包括：
在第二端子和第四端子之间装备的第一开关元件，当提供到第四端子的电压从第一电压变为第二参考电压时该第一开关元件短路；
在第二电压产生电路和第四端子之间装备的第二开关元件，当提供到第四端子的电压从第二参考电压变成第二电压时该第二开关元件短路；以及
控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件，使得当第一开关元件和第二开关元件都关闭时，在第一开关元件的短路时间和第二开关元件的短路时间之间提供一段时间间隔。
6、根据权利要求4的液晶驱动装置，进一步包括：
栅极驱动器，用于产生选择信号，所述选择信号将分别提供给多个用于像素的栅极互连；以及
源极驱动器，用于产生显示数据，所述显示数据将分别提供给多个用于像素的源极互连。
7、一种液晶驱动装置，用于提供各种信号和电压以便分别实现在第一液晶显示面板和第二液晶显示面板上的显示，各液晶显示面板包括：沿第一方向延伸并且并列放置在与第一方向交叉的第二方向上的多个源极互连；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连；在源极互连和栅极互连的各交叉点处构成像素的有源元件；通过液晶层的中间体排列的多个共用电极互连；以及共同连接到共用电极互连的外部端子，所述液晶驱动装置包括：
第一端子，第一参考电压提供到所述第一端子；
第二端子，第二参考电压提供到所述第二端子；
第三端子，第三参考电压提供到所述第三端子；
连接到第一端子和第二端子的电压产生电路，用于产生高于第一参考电压的第一电压和低于第二参考电压的第二电压；
共同连接到第一液晶显示面板的多个像素的第一共用电压产生电路，用于产生第一共用电压；
共同连接到第二液晶显示面板的多个像素的第二共用电压产生电路，用于产生第二共用电压；
用于输出第一共用电压的第四端子；以及
用于输出第二共用电压的第五端子，
其中，当第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路产生提供到第四端子的第一共用电压或提供到第五端子的第二共用电压时，第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路进行控制，使得第一共用电压或第二共用电压从第二电压变为第三参考电压，随后，从第三参考电压变为第一电压。
8、根据权利要求7的液晶驱动装置，其中，当第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路产生提供到第四端子的第一共用电压或提供到第五端子的第二共用电压时，第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路进行控制，使得第一共用电压或第二共用电压从第一电压变为第二参考电压，随后，从第二参考电压变为第二电压。
9、根据权利要求8的液晶驱动装置，进一步包括：
在第一共用电压产生电路和第四端子或第五端子之间装备的第一开关元件，当提供到第四端子或第五端子的第一共用电压或第二共用电压从第二电压变为第三参考电压时该第一开关元件短路；
在第三端子和第四端子或第五端子之间装备的第二开关元件，当提供到第四端子或第五端子的第一共用电压或第二共用电压从第三参考电压变为第一电压时该第二开关元件短路；以及
控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件，使得当第一开关元件和第二开关元件都关闭时，在第一开关元件的短路时间和第二开关元件的短路时间之间提供一段时间间隔。
10、根据权利要求9的液晶驱动装置，进一步包括：
在第二端子和第四端子或第五端子之间装备的第三开关元件，当提供到第四端子或第五端子的第一共用电压或第二共用电压从第一电压变为第二参考电压时该第三开关元件短路；
在电压产生电路和第四端子或第五端子之间装备的第四开关元件，当提供到第四端子或第五端子的第一共用电压或第二共用电压从第二参考电压变为第二电压时该第四开关元件短路；以及
控制电路，用于控制第三开关元件和第四开关元件，使得当第三开关元件和第四开关元件都关闭时，在第三开关元件的短路时间和第四开关元件的短路时间之间提供一段时间间隔。
11、根据权利要求7的液晶驱动装置，进一步包括：
栅极驱动器，用于产生选择信号，所述选择信号将分别提供给多个用于像素的栅极互连；以及
源极驱动器，用于产生显示数据，所述显示数据将分别提供给多个用于像素的源极互连。
12、一种液晶驱动装置，用于提供各种信号和电压以便实现在液晶显示面板上的显示，该液晶显示面板包括：沿第一方向延伸并且并列放置在与第一方向交叉的第二方向上的多个源极互连；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连；在源极互连和栅极互连的各交叉点处构成像素的有源元件；通过液晶层的中间体排列的多个共用电极互连；以及共同连接到共用电极互连的外部端子，所述液晶驱动装置包括：
连接到外部端子的共用电压产生电路，用于产生共用电压，
其中，当在外部端子上的电位从第一电位过渡为第二电位时，共用电压产生电路形成的电压波形在第一电位和不同于第一电位的第二电位之间的第三电位点处具有弯折点。
13、一种输出多个电位的液晶驱动装置，所述电位将分别提供给液晶显示面板的各共用电极，
其中，当在外部端子上的电位从第一电位过渡为第二电位时，各共用电压形成的电压波形在第一电位和不同于第一电位的第二电位之间的第三电位点附近具有弯折点。
14.根据权利要求12的液晶驱动装置，其中在第三电位点处的电压是从外部信号源提供给驱动电路的参考电压。
15、根据权利要求1的液晶驱动装置，其中提供给第四端子的电压从第二电压变为第二参考电压，随后，转变为第三参考电压。
16、根据权利要求7的液晶驱动装置，其中当第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路产生提供到第四端子或第五端子的第一共用电压或第二共用电压时，第一共用电压产生电路或第二共用电压产生电路进行控制，使得第一共用电压或第二共用电压从第二电压变为第二参考电压，随后，在转变为第二参考电压之前变为第三电压。
17、根据权利要求12的液晶驱动装置，其中第一电位是低于第二电位的电位，第三电位高于第一电位、但低于第二电位，在从第一电位向第三电位的电位过渡时形成具有在第一电位和第三电位之间的弯折点的电压波形。
18、一种液晶驱动装置，用于提供各种信号和电压以便实现在液晶显示面板上的显示，该液晶显示面板包括：沿第一方向延伸并且并列放置在与第一方向交叉的第二方向上的多个源极互连；沿第二方向延伸并且并列放置在第一方向上的多个栅极互连；在源极互连和栅极互连的各交叉点处构成像素的有源元件；通过液晶层的中间体排列的多个共用电极互连；以及共同连接到共用电极互连的外部端子，
所述液晶驱动装置形成在单个半导体衬底之上；并包括：
第一端子，第一参考电压提供到所述第一端子；
第二端子，第二参考电压提供到所述第二端子；
连接到液晶显示面板的外部端子的第三端子；
连接到第一端子和第二端子的第一电压产生电路，用于产生高于第一参考电压的第一电压；以及
连接到第一端子和第二端子的第二电压产生电路，用于产生低于第二参考电压的第二电压，
其中，提供到第三端子的电压从第二电压变成第一参考电压，随后，从第一参考电压变成第一电压。
19、根据权利要求1的液晶驱动装置，进一步包括：
在第一电压产生电路和第四端子之间装备的第一开关元件，当提供到第四端子的电压从第二电压变为第一参考电压时该第一开关元件短路；
在第三端子和第四端子之间装备的第二开关元件，当提供到第四端子的电压从第一参考电压变成第一电压时该第二开关元件短路；以及
控制电路，用于控制第一开关元件和第二开关元件，使得当第一开关元件和第二开关元件都关闭时，在第一开关元件的短路时间和第二开关元件的短路时间之间提供一段时间间隔。
20、根据权利要求19的液晶驱动装置，进一步包括：
栅极驱动器，用于产生选择信号，所述选择信号将分别提供给多个用于像素的栅极互连；以及
源极驱动器，用于提供显示数据，所述显示数据将分别提供给多个用于像素的源极互连。
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