CN1674078A - 源极驱动器以及液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
一种适用于液晶显示器的低耗电源极驱动器架构，此架构是除了提供电源电压位准(以下称VDD)及接地(以下称GND)二种电压位准至位准改变器及模拟电路外，另外提供一种以上的中电压位准至位准改变器及模拟电路，对于不同极性的影像资料，分别提供不同的电压位准。如此将可缩小不同极性位准改变器及模拟电路的操作电压振幅，不但减少了位准改变器的动态功率消耗，而且同时减少了模拟电路的动态及静态功率消耗。也因为此部份电路的电压振幅降低，又可选用低耐压电路元件，进一步达到降低电路成本的效果。
Description
技术领域
本发明是有关于一种低耗电源极驱动电路架构，且特别是有关于一种适用于液晶显示器的低耗电源极驱动电路架构。
背景技术
图1是液晶显示器架构图。请参照图1，液晶显示器的显示原理为利用薄膜晶体管100当开关，当闸极驱动器104输出信号使得薄膜晶体管100导通时，可由源极驱动器102输出影像资料至液晶，液晶则根据影像资料产生相对应的变化。
图2是图1中之源极驱动器的方块示意图。请参照图2，液晶显示器的源极驱动器102包含有：移位暂存器200、闩锁器202、位准改变器204、数字至模拟转换器206及输出缓冲器208。移位暂存器200将接收到的数字影像资料依序写入闩锁器202中，当闩锁器202中储存有一条水平线的影像资料时，会将这些资料同时输出至位准改变器204，位准改变器204改变数字影像资料的电压准位再输出至数字至模拟转换器206，数字至模拟转换器206接收数字影像资料而输出模拟影像资料至输出缓冲器208，最后由输出缓冲器208将影像资料写入至液晶，其中输出缓冲器208是由单增益负回授运算放大器组成。
为了避免液晶产生离子效应，施加于液晶上的电压信号极性必须不断地改变，因此部份驱动电路如数字至模拟转换器及输出缓冲器又可分为正极性及负极性两种，如图3的正极性模拟电路306及负极性模拟电路308。无论何种极性的驱动方式，传统的方法皆为提供相同的驱动电压，但实际上不同极性的操作电压范围是不同的。
为了使不同极性的电路皆能正常地工作，因此传统做法的电压操作范围几乎为单一极性的二倍，此种做法的缺点如下：
第一、移位暂存器302、304将输入信号提升至相同的电压，输入信号位准在转换时，将增加功率的消耗，P＝f*C*V2，电压增加二倍，功率消耗将增加四倍。
第二、考虑闸极寄生电容Cgs及Cgd，不同极性的数字至模拟转换器使用相同的操作电压，一样会增加动态功率的消耗。
第三、不同极性的输出缓冲器若使用相同的操作电压，则会增加静态功的消耗，P＝I*V，电压增加二倍，静态功率消耗也会增加二倍。
为了减低上述功率之消耗，本发明揭露一种低耗电源极驱动器的电路架构，可缩小不同极性位准改变器及模拟电路的操作电压振幅，减少功率消耗，进一步达到降低电路成本的效果。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种适用于液晶显示器上多数个薄膜晶体管之源极的源极驱动器。
本发明的再一目的是提供一种适用于液晶显示器上之薄膜晶体管的低耗电源极驱动电路。
本发明的又一目的是提供一种液晶显示器，至少包括多数个薄膜晶体管、闸极驱动电路以及源极驱动电路。
本发明提出一种适用于一液晶显示器上多数个薄膜晶体管之源极的源极驱动器，此源极驱动器是至少包括用以接收数字影像资料的移位暂存器、耦接于移位暂存器的闩锁器，用以接收来自移位暂存器的数字影像资料、耦接于闩锁器的位准改变器，用以接收来自闩锁器的数字影像资料，并改变数字影像资料的电压位准，以及耦接于位准改变器的模拟电路，接收数字影像资料，将其转换成为相对应的模拟影像资料，并输出至薄膜晶体管的源极。
其特征在于除提供电源电压位准及接地电压位准至位准改变器及模拟电路外，并且提供至少一个中电压位准，中电压位准介于电源电压位准及接地电压位准之间，其中该位准改变器及模拟电路更分别具有一正极性与一负极性。提供电源电压位准及中电压位准至正极性的位准改变器及正极性模拟电路，以及提供中电压位准及接地电压位准至负极性的位准改变器及负极性模拟电路。
上述的中电压位准为二种以上时，提供至正极性位准改变器及正极性模拟电路的中电压位准为大于接地电压位准且小于等于电源电压位准的一半；提供至负极性位准改变器及负极性模拟电路的中电压位准为大于等于电源电压位准的一半且小于电源电压位准。
上述的源极驱动器，其中闩锁器其结构为二层闩锁器，第一层依序接收输入的数字影像资料，其中数字影像资料具有多数个一条水平线的影像资料并依序排列，当第一层闸锁器接收完一条水平线的影像资料时，则将一条水平线的影像资料输出至第二层闩锁器，而第一层闩锁器继续接收下一条水平线的数字影像资料，而第二层闩锁器将一条水平线资料输出至位准改变器。
上述的数字至模拟转换器依极性不同区分为正极性及负极性数字至模拟转换器，正极性数字至模拟转换器提供正极性影像资料转换，负极性数字至模拟转换器提供负极性影像资料转换。
上述的输出缓冲器，由单增益负回授运算放大器组成，依其输出影像资料的电压范围又可分为正极性输出缓冲器及负极性输出缓冲器。
本发明提出一种适用于液晶显示器上多数个薄膜晶体管之源极的源极驱动器，此电路是包括正极性模拟电路、负极性模拟电路、以及第一位准改变器和第二位准改变器。
其中该正极性模拟电路，耦接电源电压位准，以及第一中电压位准，接收伽玛电压及数字影像资料，并将其转换成为相对应的模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极。负极性模拟电路，耦接接地电压位准，以及第二中电压位准，接收一伽玛电压及一数字影像资料，并将其转换成为相对应的一模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极。第一位准改变器，耦接一电源电压位准，以及第一中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至正极性模拟电路。以及，第二位准改变器，耦接接地电压位准，以及第二中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该负极性模拟电路。
上述的源极驱动器，其中当第一与第二中电压位准相同时，第一中电压位准为电源电压位准的一半，而第二中电压位准为电源电压位准的一半。
若第一与第二中电压位准不相等时，第一中电压位准为大于接地电压位准且小于等于电源电压位准的一半；而第二中电压位准为大于等于电源电压位准的一半且小于电源电压位准。
上述之源极驱动器的正极性模拟电路，由数字至模拟转换器及输出缓冲器组成。其中输出缓冲器是由单增益负回授运算放大器组成的正极性输出缓冲器。
上述之源极驱动器的负极性模拟电路，由数字至模拟转换器及输出缓冲器组成。其中输出缓冲器是由单增益负回授运算放大器组成的负极性输出缓冲器。
依照本发明的较佳实施例所述的一种液晶显示器，上述的液晶显示器至少包括：多数个皆具有闸极、源极、以及汲极的薄膜晶体管、耦接于多数个薄膜晶体管的闸极，用以输出信号使薄膜晶体管导通的闸极驱动电路；以及源极驱动电路，适用于液晶显示器中的多数个薄膜晶体管之源极的源极驱动电路，此驱动电路是至少包括正极性模拟电路、负极性模拟电路、以及第一位准改变器和第二位准改变器。
其中的正极性模拟电路，耦接电源电压位准，以及第一中电压位准，接收伽玛电压及数字影像资料，并将其转换成为相对应的模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极。负极性模拟电路，耦接接地电压位准，以及第二中电压位准，接收伽玛电压及数字影像资料，并将其转换成为相对应的模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极。第一位准改变器，耦接电源电压位准，以及第一中电压位准，用以接收输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至正极性模拟电路。以及，第二位准改变器，耦接接地电压位准，以及该第二中电压位准，用以接收输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该负极性模拟电路。
上述的液晶显示器，其中当第一与第二中电压位准相同时，第一中电压位准为电源电压位准的一半，而第二中电压位准为电源电压位准的一半。
若其中第一与第二中电压位准不相等时，第一中电压位准为大于接地电压位准且小于等于电源电压位准的一半；而第二中电压位准为大于等于电源电压位准的一半且小于电源电压位准。
上述的源极驱动器的正极性模拟电路，由数字至模拟转换器及输出缓冲器组成。其中输出缓冲器是由单增益负回授运算放大器组成的正极性输出缓冲器。
上述的源极驱动器的负极性模拟电路，由数字至模拟转换器及输出缓冲器组成。其中输出缓冲器是由单增益负回授运算放大器组成的负极性输出缓冲器。
本发明因采用提供一种以上的中电压位准至位准改变器及输出缓冲器的源极驱动器结构，因此，在位准改变器方面，可以降低操作电压的震幅，将可大幅节省位准改变器及数字至模拟转换器动态功率的消耗，另外在输出缓冲器方面，亦可降低操作电压的震幅，也可节省输出缓冲器的静态功率消耗。
附图说明
图1是液晶显示器架构图；
图2是源极驱动器方块图；
图3是已有的驱动电路图；
图4绘示依照本发明一较佳实施例的部分源极驱动器的方块示意图。
具体实施方式
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
如前述，为了避免液晶产生离子效应，施加于液晶上的电压信号极性必须不断地改变，因此部份驱动电路如数字至模拟转换器及输出缓冲器又可分为正极性及负极性两种，传统的做法为无论何种极性，均提供相同的电压源给位准改变器及输出缓冲器，如接地电压GND及电源电压VDD，为了使不同极性的电路皆能正常地工作，因此传统做法的电压操作范围几乎为单一极性的二倍，如此不但增加了位准改变器及数字至模拟转换器动态功率的消耗，也增加了输出缓冲器静态功率的消耗。
因此，为了解决已有的问题，本发明的特征为除了接地电压GND及电源电压VDD外，尚提供至少一中电压，以减少操作电压的变动振幅。
又前述之闩锁器的结构可为二层闩锁器，第一层依序接收输入的影像资料，当第一层闩锁器接收完一条水平线的影像资料时，则将资料输出至第二层闩锁器，而第一层闩锁器继续接收下一条水平线的影像资料，第二层闩锁器则将资料输出至位准改变器。
图4绘示依照本发明一较佳实施例的部分源极驱动器的方块示意图。如图4所示，源极驱动器至少包括正极性模拟电路406，耦接电源电压位准VDD，以及第一中电压位准VM1，用以接收伽玛电压及数字影像资料，并将其转换成为相对应的模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极；负极性模拟电路408，耦接至接地电压位准GND以及第二中电压位准VM2，用以接收伽玛电压及数字影像资料，并将其转换成为相对应的模拟影像资料，输出至薄膜晶体管的源极；第一位准改变器402，耦接电源电压位准VDD以及第一中电压位准VM1，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至正极性模拟电路406；以及第二位准改变器，耦接一接地电压位准GND以及第二中电压位准VM2，用以接收一输入资料，并改变数字影像资料的电压位准，再输出至负极性模拟电路408。
接着，正极性模拟电路406与负极性模拟电路408会经由输出级410分别输出到奇数编号的资料线与偶数编号的资料线。借由时序控制器(未绘出)的控制，在经过一预定期间后，正极性模拟电路406与负极性模拟电路408的输出会反转；亦即正极性模拟电路406与负极性模拟电路408的输出会经由输出级410分别输出到偶数编号的资料线与奇数编号的资料线。如此反覆地进行，以驱动面板来显示出影像资料。
上述的正极性模拟电路可以例如由一正极性数字至模拟转换器及正极性输出缓冲器所组成，其中正极性数字至模拟转换器提供正极性影像资料转换。正极性输出缓冲器则可以例如由一单增益负回授运算放大器组成。另外，上述负极性模拟电路可以例如由负极性数字至模拟转换器及负极性输出缓冲器组成，其中负极性数字至模拟转换器提供负极性影像资料转换。负极性模拟电路中的输出缓冲器则可以由例如单增益负回授运算放大器组成之负极性输出缓冲器。
如上所述，正极性模拟电路406以及第一位准改变器402的电压源是在电源电压VDD与第一中电压位准VM1之间，所以其变动幅度为VDD-VM1，远小于公知的VDD-GND。此外，负极性模拟电路408以及第二位准改变器404的电压源是在电源电压VDD与第二中电压位准VM2之间，所以其变动幅度为VM2-GND，也是远小于公知的VDD-GND。因此，正与负极性模拟电路406、408以及第一与第二位准改变器402、404的操作电压变动振幅均被大大地降低。
依据本发明，中电压位准的设定是如下所述。若中电压位准为单一电压源时，亦即第一中电压位准VM1与第二中电压位准VM2相同时，第一与第二中电压位准VM1＝VM2便可以设定成例如VDD/2。此外，若为二种以上不同的电压源时，亦即在此实施例为第一中电压位准VM1不等于第二中电压位准VM2时，第一中电压位准VM1的范围是设定在大于GND且小于等于VDD/2；第二中电压位准的范围则设定在大于等于VDD/2且小于VDD。而数字至模拟转换器的电压操作范围将因不同极性时，位准改变器输出电压振幅的降低而减小。
由于动态功率消耗P＝f*C*V2，其中f为信号操作的频率，C为负载电容，V为操作电压振幅，因此降低操作电压的振幅将可大幅节省位准改变器及数字至模拟转换器动态功率的消耗。
另外在输出缓冲器方面，运算放大器的静态功率消耗P＝I*V，其中I为电流，V为操作电压，因此降低操作电压的振幅，也可节省输出缓冲器的静态功率消耗。
如此将可缩小不同极性位准改变器及模拟电路的操作电压振幅，不但减少了位准改变器的动态功率消耗，而且同时减少了模拟电路的动态及静态功率消耗。也因为此部份电路的电压振幅降低，又可选用低耐压电路元件，进一步达到降低电路成本的效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。
Claims (24)
1.一种源极驱动器，适用于一液晶显示器上多数个薄膜晶体管的源极，其特征在于至少包括：
一移位暂存器，用以接收一数字影像资料；
一闩锁器，耦接于该移位暂存器，接收来自该移位暂存器的该数字影像资料；
一位准改变器，耦接于该闩锁器，用以接收来自该闩锁器的该数字影像资料，并改变该数字影像资料的电压位准；以及
一模拟电路，耦接于该位准改变器且接收该数字影像资料，将该数字影像资料转换成为相对应的一模拟影像资料，并输出至该些薄膜晶体管的源极，
其中除了提供一电源电压位准及一接地电压位准至该位准改变器及该模拟电路外，并且提供至少一中电压位准，该中电压位准介于该电源电压位准及该接地电压位准之间。
2.如权利要求1所述的源极驱动器，其特征在于：其中该位准改变器及该模拟电路更分别具有一正极性与一负极性，并且提供该电源电压位准及该中电压位准至该正极性位准改变器及该正极性模拟电路，以及提供该中电压位准及该接地电压位准至该负极性位准改变器及该负极性模拟电路。
3.如权利要求1所述的源极驱动器，其特征在于：其中该中电压位准为两种以上时，提供至该正极性位准改变器及该正极性模拟电路的该中电压位准为大于该接地电压位准且小于等于该电源电压位准的一半；提供至该负极性位准改变器及该负极性模拟电路的该中电压位准为大于等于该电源电压位准的一半且小于该电源电压位准。
4.如权利要求1所述的源极驱动器，其特征在于：其中该闩锁器更包括一第一层闩锁器与一第二层闩锁器，其中该第一层闩锁器依序接收输入的该数字影像资料，其中该数字影像资料具有多数个一条水平线的影像资料并依序排列，当第一层闩锁器接收完一条水平线的影像资料时，则将该一条水平线的影像资料输出至该第二层闩锁器，而该第一层闩锁器继续接收下一条水平线的数字影像资料，而该第二层闩锁器将该一条水平线资料输出至该位准改变器。
5.如权利要求1所述的源极驱动器，其特征在于：其中该正极性模拟电路，由一正极性数字至模拟转换器及一正极性输出缓冲器组成。
6.如权利要求5所述的源极驱动器，其特征在于：其中该正极性数字至模拟转换器提供一正极性影像资料转换。
7.如权利要求5所述的源极驱动器，其特征在于：其中该正极性输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成。
8.如权利要求1所述的源极驱动器，其特征在于：其中该负极性模拟电路，由一负极性数字至模拟转换器及一负极性输出缓冲器组成。
9.如权利要求8所述的源极驱动器，其特征在于：其中该负极性数字至模拟转换器提供一负极性影像资料转换。
10.如权利要求8所述的源极驱动器，其特征在于：其中该输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成的一负极性输出缓冲器。
11.一种源极驱动器，适用于一液晶显示器上多数个薄膜晶体管的源极，其特征在于：该源极驱动电路至少包括：
一正极性模拟电路，耦接一电源电压位准，以及一第一中电压位准，接收一伽玛电压及一数字影像资料，并将其转换成为相对应的一模拟影像资料，输出至该些薄膜晶体管的源极；
一负极性模拟电路，耦接一接地电压位准，以及一第二中电压位准，接收一伽玛电压及一数字影像资料，并将其转换成为相对应的一模拟影像资料，输出至该些薄膜晶体管的源极；
一第一位准改变器，耦接一电源电压位准，以及该第一中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该正极性模拟电路；以及
一第二位准改变器，耦接一接地电压位准，以及该第二中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该负极性模拟电路。
12.如权利要求11所述的源极驱动器，其特征在于：其中当该第一与该第二中电压位准相同时，该第一中电压位准为该电源电压位准的一半，该第二中电压位准为该电源电压位准的一半。
13.如权利要求11所述的源极驱动器，其特征在于：其中该第一与该第二中电压位准不相等时，该第一中电压位准为大于该接地电压位准且小于等于该电源电压位准的一半；该第二中电压位准为大于等于该电源电压位准的一半且小于该电源电压位准。
14.如权利要求11所述的源极驱动器，其特征在于：其中该正极性模拟电路，由一数字至模拟转换器及一输出缓冲器组成。
15.如权利要求14所述的源极驱动器，其特征在于：其中该输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成的一正极性输出缓冲器。
16.如权利要求11所述的源极驱动器，其特征在于：其中该负极性模拟电路，由一数字至模拟转换器及一输出缓冲器组成。
17.如权利要求16所述的源极驱动器，其特征在于：其中该输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成的一负极性输出缓冲器。
18.一种液晶显示器，其特征在于：至少包括：
多数个薄膜晶体管，皆具有一闸极、一源极、以及一汲极；
一闸极驱动电路，耦接于该些薄膜晶体管的该些闸极，用以输出信号选择性地使该些薄膜晶体管导通；以及
一源极驱动电路，耦接于该些薄膜晶体管的该些源极，该源极驱动电路至少更包括：
一正极性模拟电路，耦接一电源电压位准，以及一第一中电压位准，接收一伽玛电压及一数字影像资料，并将其转换成为相对应的一模拟影像资料，输出至该些薄膜晶体管的源极；
一负极性模拟电路，耦接一接地电压位准，以及一第二中电压位准，接收一伽玛电压及一数字影像资料，并将其转换成为相对应的一模拟影像资料，输出至该些薄膜晶体管的源极；
一第一位准改变器，耦接一电源电压位准，以及该第一中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该正极性模拟电路；以及
一第二位准改变器，耦接一接地电压位准，以及该第二中电压位准，用以接收一输入资料，改变数字影像资料的电压位准，再输出至该负极性模拟电路。
19.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：其中当该第一与该第二中电压位准相同时，该第一中电压位准为该电源电压位准的一半，该第二中电压位准为该电源电压位准的一半。
20.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：其中该第一与该第二中电压位准不相等时，该第一中电压位准为大于该接地电压位准且小于等于该电源电压位准的一半；该第二中电压位准为大于等于该电源电压位准的一半且小于该电源电压位准。
21.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：其中该正极性模拟电路，由一数字至模拟转换器及一输出缓冲器组成。
22.如权利要求21所述的液晶显示器，其特征在于：其中该输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成的一正极性输出缓冲器。
23.如权利要求18所述的液晶显示器，其特征在于：其中该负极性模拟电路，由一数字至模拟转换器及一输出缓冲器组成。
24.如权利要求23所述的液晶显示器，其特征在于：其中该输出缓冲器，由一单增益负回授运算放大器组成的一负极性输出缓冲器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |