TW591595B - LCD driving circuit - Google Patents

Description

591595 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種驅動電路，特別是一種應用於液晶 顯示器之低色階驅動電路。 【先前技術】 液晶顯示器之結構組成，通常包括上下玻璃基板、 w ITO(Indium Tin Oxide)膜、配向膜、偏光板等。每片基 板都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下玻璃基板配向 方向互相垂直。上下基板中間放置液晶，液晶將按照溝槽 方向排列。當在上下玻璃基板分別施加電場時，液晶分子 排列產生變化，變成豎立狀態。當液晶分子豎立時光線無 t 法通過，結果在顯示屏上出現黑色。液晶顯示器將根據電 壓的有無變化，控制液晶分子配列方向，使面板達到顯示 效果。 目前習知之液晶顯示裝置之驅動電路如第1圖所示， 驅動電路100中包括有一時序控制器（timing controller) 1 1 0以及一源極驅動器（s o u r c e d r i v e r ) 1 2 0兩元件 (d e v i c e )，其中源極驅動器1 2 0的功能是接收來自時序控 制器1 10輸出的數位影像訊號（TTL data) 3 0 2及產生類比影 像訊號（A n a 1 〇 g s i g n a 1 ) 3 0 3，以控制液晶面板2 0 0 ;而時 序控制器1 1 0的功能是將所接收影像資料轉成數位影像訊 〇 號3 0 2輸出，時序控制器11 0另輸出有控制訊號，係為一極 性反轉訊號（polarity inverting signal)301，極性反轉 訊號3 0 1係用以控制源極驅動器輸出的類比電壓之極性。 而在習知之設計上，源極驅動器的内部電路架構，為

591595 五、發明說明 將接收到 經由數位 不論 用以上所 言，必須 其功率消 原本 越多的色 示器功率 晝面的品 顯示裝置 記型電腦 裝置的螢 多，因此 素。 綜上 解決的技 【發明内 鑒於 晶顯示器 色階顯示 功率的消 及瓶頸。 因此 (2) 的數位資料，經由移位暫存器排列好資料後，再 類比轉換器，轉換成液晶之間的電壓。 8、6 4、或是1 2 8種色階的顏色顯示架構，大都採 描述的驅動電路架構。以2 5 6種色階的設計而 包含8、6 4、1 2 8、2 5 6種色階，如此一來，使得 耗(power consumption)也相對地提昇〇 ，色階的多寡係影響顯示效果的重要因素，但是 階卻導致更多的功率消耗，對於桌上型的液晶顯 消耗的多募並非最重要的考慮因素，反而是液晶 質才是最重要的考慮因素。然而，近來隨著液晶 廣泛地應用在諸如行動電話、個人數位助理或筆 等攜帶式資訊處理裝置上，由於這些攜帶式電子 幕顯示區域與桌上型液晶顯示器相較少了相當 液晶顯示器的功率消耗變成為最重要的考慮因 所述，低消耗功率成為液晶顯示裝置設計時亟待 術課題。 容】 以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種液 之低色階驅動電路，使得液晶顯示器在不需要多 時，可以以較低功率的方式以及電路驅動，減少 耗，藉以解決習知驅動電路消耗功率過多的問題 ，為達上述目的，本發明所揭露之液晶顯示器之

第6頁 591595 五、發明說明（3) 低色階驅動電路，該液晶顯示器之驅動電路包括有一時序 控制器以及一源極驅動器，其中該時序控制器係用以接收 一影像資料並轉換成一數位影像訊號輸出，該時序控制器 並輸出有一極性反轉訊號，該源極驅動器用以接收該數位 影像訊號並產生一類比影像訊號，該低色階驅動電路係根 u 據該時序控制器輸出之一第一、第二、第三以及一第四訊 號以及該極性反轉訊號，輸出一第一、第二、第三、以及 一第四類比訊號，該低色階驅動電路包括有一緩衝器組以 及四組電晶體組，其中該緩衝器組包括有一第一緩衝器、 一第二緩衝器、一第三緩衝器以及一第四緩衝器，其中每 # 一緩衝器具有一第一輸入端與一第二輸入端以及一輸出 端，每一緩衝器之第一輸入端用以輸入一極性反轉信號， 該第一緩衝器之第二輸入端用以輸入一第一訊號，該第二 緩衝器之第二輸入端用以輸入一第二訊號，該第三緩衝器 之第二輸入端用以輸入一第三訊號，該第四緩衝器之第二 輸入端用以輸入一第四訊號；四組電晶體組共有八個電晶 體，分別第一 PMOS電晶體、第一 NMOS電晶體、第二PMOS電 晶體、第二NMOS電晶體、第三PMOS電晶體、第三NMOS電晶 體、第四PMOS電晶體以及第四NMOS電晶體。 根據本發明所揭露的低色階驅動電路，能兼顧8、6 4 ^ 種色階的顯示品質且降低其消耗功率。本發名所揭露的低 色階驅動電路架構，與習知之架構相較，當液晶顯示器處 於不需顯示2 5 6顏色或更高解析度時，即可節省原本不需 要浪費之放大器，以及電路内部之數位轉類比電路

第7頁 591595 五、發明說明（4) (DAC)，相對的時序控制器（Timing controller)亦只需4 個資料控制訊號即可控制6 4色階的顏色，遠比傳統數位訊 號（TTL signal )節省許多控制訊號接腳。 有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例 詳細說明如下。 . 【實施方式】 本發明所揭露的驅動電路應用於液晶顯示器之電路方 塊圖如『弟2圖』所不’该液晶顯不為之驅動電路1 0 0包括 有一時序控制器1 1 0、一源極驅動器1 2 0以及一低色階驅動 電路1 3 0，其中該時序控制器1 1 0係用以接收一影像資料並 φ 轉換成一數位影像訊號輸出，該時序控制1 1 0器並輸出一 極性反轉訊號，該源極驅動器1 2 0用以接收該數位影像訊 號並產生一類比影像訊號，源極驅動器1 2 0的内部系統架 構圖如『第3圖』所示，包括有一第一暫存器1 2 1、一第二 暫存器1 2 2、一數位類比轉換器1 2 3、以及一輸出電路 124，其中第一暫存器121係為一位移暫存器（Shifter Register)，為一種資料控制單元，第二暫存器122係為 一載入暫存器（Load Register)。當一輸入訊號401經過 第一暫存器1 2 1後，其輸出訊號4 0 2輸入至第二暫存器 1 2 2，並將輸出訊號4 0 3輸出至數位類比轉換器1 2 3。數位 @ 類比轉換器1 2 3根據第二暫存器1 2 2所輸出的訊號輸出一類 比訊號4 0 4，再經過輸出電路1 2 4處理後輸出控制訊號 4 0 5 ° 由『第3圖』可知道的液晶顯示裝置上源極驅動器1 2 0

第8頁 591595 五、發明說明（5) 内部的數位類比轉換器1 2 3的參考電壓是極性反轉信號3 0 1 以決定參考第一調整電壓40 6或第二調整電壓407，輸出訊 號即依據此電壓值，決定液晶穿透率，再經由濾光片即可 定義所見到的顏色。 本發明揭露的低色階驅動電路，其電路方塊圖請參考 『第4圖』’ ’該低色階驅動電路1 3 0係根據該時序控制 110輸出之一第一訊號304A1、第二訊號304A2、第三訊號 3 0 4A3及一第四訊號3 0 4A4以及該極性反轉訊號301，輸出 一第一類比訊號GV 1、第二類比訊號GV 2、第三類比訊號 GV3、以及一第四類比訊號GV4，該低色階驅動電路1 30包 括有一緩衝器組以及一第一電晶體組、一第二電晶體組、 一第三電晶體組以及一第四電晶體組。 緩衝器組包括有一第一緩衝器1 3 1 B卜一第二緩衝器 131B2、一第三緩衝器131B3以及一第四緩衝器131B4，其 中每一緩衝器具有一第一輸入端與一第二輸入端以及一輸 出端，每一緩衝器之第一輸入端用以輸入一極性反轉信 號，該第一緩衝器1 3 1 B 1之第二輸入端用以輸入一第一訊 號3 0 4A1，該第二緩衝器131B2之第二輸入端用以輸入一第 二訊號3 0 4A2，該第三緩衝器1 31B3之第二輸入端用以輸入 一第三訊號3 0 4 A 3，該第四緩衝器1 3 1 B 4之第二輸入端用以 輸入一第四訊號304A4。 第一電晶體組，包括有一第一 PMOS電晶體132P以及一 第一 NMOS電晶體1 32N，該第一 PMOS電晶體1 32P之閘極與該 第一 NMOS電晶體1 32N之閘極耦接至該第一緩衝器1 31B1之

第9頁 591595 五、發明說明（6) 輸出端，該第一 PMOS電晶體1 32P之源極與該第一 NMOS電晶 體132N之汲極相耦接，該第一 PM0S電晶體i32P之汲極耦接 至一電源電壓VDD，該第一 NMOS電晶體1 32N之源極耦接至 一接地電壓VSS，該第一類比訊號GV1係自該第一 PMOS電晶 體132P之源極與該第一 NMOS電晶體132Ni汲極間輸出。

第二電晶體組，包括有一第二p Μ 〇 S電晶體1 3 3 P以及一 第二NMOS電晶體1 33Ν，該第二PMOS電晶體1 33Ρ之閘極與該 第二NMOS電晶體133N之閘極耦接至該第二緩衝器131B2之 輸出端，該第二PMOS電晶體1 33P之源極與該第二NMOS電晶 體133N之汲極相耦接，該第二PM0S電晶體133P之汲極耦接 至一電源電壓VDD，該第二NMOS電晶體133N之源極耦接至 一接地電壓VSS，該第二類比訊號GV2係自該第二PMOS電晶 體133P之源極與該第二NMOS電晶體133此汲極間輸出。 第三電晶體組，包括有一第三PMOS電晶體134P以及一第三 N Μ 0 S電晶體1 3 4 N，該第三P Μ 0 S電晶體1 3 4 P之閘極與該第三 NMOS電晶體134Ν之閘極耦接至該第三緩衝器131 Β3之輸出 端，該第三PMOS電晶體1 34P之源極與該第三NMOS電晶體 134N之汲極相耦接，該第三PMOS電晶體134P之汲極耦接至 一電源電壓VDD，該第三NMOS電晶體134N之源極耦接至一 接地電壓VSS，該第三類比訊號GV3係自該第三PMOS電晶體 134P之源極與該第三NM〇S電晶體134N之汲極間輸出。 第四電晶體組，包括有一第四PMOS電晶體135P以及一 第四NMOS電晶體135N，該第四PMOS電晶體13 5P之閘極與該 第四N Μ 0 S電晶體1 3 5 N之閘極輕接至該第四緩衝器1 3 1 B 1之

第10頁 591595 五、發明說明（7) 輸出端’該第四PMOS電晶體1 35P之源極與該第四NMOS電晶 體1 3 5 N之及極相麵接，該第四ρ μ 〇 s電晶體1 3 5 P之没極搞接 至一電源電壓VDD，該第四NMOS電晶體135Ν之源極耦接至 一接地電壓VSS，該第四類比訊號GV4係自該第四PMOS電晶 體1 3 5 Ρ之源極與該第四ν Μ 0 S電晶體1 3 5 Ν之汲極間輸出。

此外，其中該第一 PM0S電晶體132ρ之汲極與該第一 Ν Μ 0 S電晶體1 3 2 Ν之源極間更串聯有三個電阻1 3 6 A、1 3 6 Β、 13 6C。該第一 PMOS電晶體132?之汲極與該第二PMOS電晶體 13 3P之没極間更耦接有一電阻i36D。該第二pM〇s電晶體 1 3 3 P之汲極與該第三ρ μ 〇 S電晶體1 3 4 P2汲極間更耦接有一 電阻1 36Ε。該第三PMOS電晶體1 34Pi汲極與該第四PMOS電 晶體135Ρ<汲極間更耦接有一電阻U6F。該第四pM〇s電晶 體1 3 5 P與該電源電壓v D D間更耦接有一電阻1 3 6 G。該第一 NMOS電晶體1 32N之源極與該第二NMOS電晶體1 33N之源極間 更耦接有一電阻136H。該第二NMOS電晶體133N之源極與該 第二Ν Μ 0 S電晶體1 3 4 N之源極間更搞接有一電阻1 3 6 I。該第 三NMOS電晶體1 34Ν之源極與該第四NM〇s電晶體1 35Ν之源極 間更耦接有一電阻1 36 J。該第四NMOS電晶體1 35Ν源極與該 接地電壓VSS間更耦接有一電阻136K。

極性反轉訊號3 0 1可控制電壓相對於化⑽電壓的極 性，由第一訊號304Α1、第二訊號3Q4A2、第三訊號304Α3 以及第四訊號3 0 4 Α4即可決定源極驅動器1 2 〇輸出第一類比 訊號GV1、第二類比訊號GV2、第三類比訊號GV3、以及第 四類比訊號G V 4。因此紅、綠、藍三種顏色，每一種顏色

第11頁 591595 五、發明說明（8) 有4位元可以定義，包含4x4x4 = 6 4位元，更可涵蓋8色階之 顏色。然而，一個原色並不一定要以四個訊號來控制，而 僅需要一個訊號即可控制即可，因此可是實際的解析度需 要，選擇符合需求的訊號數即可。 本發明所揭露驅動電路架構，與習知之架構相較，當 液晶顯示器處於不需顯示2 5 6顏色或更高解析度時，即可 節省原本不需要浪費之放大器，以及電路内部之數位轉類 比電路（D A C )，相對的時序控制器（T i m i n g c ο n t r ο 1 1 e r )亦 只需4個資料控制訊號即可控制6 4色階的顏色，遠比傳統 數位訊號（T T L s i g n a 1 )節省許多控制訊號接腳。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明 之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明 之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定 者為準。 Φ

第12頁 591595 圖式簡單說明 第1圖’係為習知液晶顯不器之驅動電路方塊圖； 弟2圖’係為本發明所揭露之液晶顯不為'之驅動電路方塊 圖， 弟3圖’係為液晶顯不裔驅動電路中之源極驅動裔之功能 方塊圖；以及 第4圖，係為本發明所揭露之液晶顯示器之驅動電路中之 低色階驅動電路方塊圖。 【圖式符號說明】 1 00 驅動電路 110 時序控制器 12 0 源極驅動電路 121 第一暫存器 12 2 第二暫存器 12 3 類比數位轉換器 124 輸出電路 2 0 0 液晶顯不面板 13 0 低色階驅動電路 1 3 1 B 1 第一緩衝器 131B2 第二緩衝器 1 3 1 B 3 第三緩衝器 131B4 第四緩衝器 132P 第一 PMOS電晶體 132N 第一 NMOS電晶體 1 33P 第二PMOS電晶體

第13頁 591595 圖式簡單說明 1 33N 第二NMOS電晶體 134P 第三PMOS電晶體 134N 第三NMOS電晶體 135P 第四PMOS電晶體 135N 第四NMOS電晶體 136A 電阻 1 3 6 B 電阻 1 3 6 C 電阻 1 3 6 D 電阻 1 3 6 E 電阻 1 3 6 F 電阻 1 3 6 G 電阻 1 3 6 Η 電阻 1361 電阻 1 3 6 J 電阻 1 3 6 Κ 電阻 301 極性反轉訊號 3 0 2 數位影像訊號 3 0 3 類比影像訊號 3 0 4 A 1 第一訊號 304A2 第二訊號 3 0 4A3 第三訊號 304A4 第四訊號 3 0 5 類比訊號

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Claims (1)

1. 591595 六、申請專利範圍 1. 一種液晶顯示器之 包括有一時序控制 電路，該時序控制 驅動電路係根據該 極性反轉訊號，相 驅動電路包括有： 驅動電路，該液晶顯示器之驅動電路 器、一源極驅動器以及一低色階驅動 器輸出有一極性反轉訊號，該低色階 時序控制器輸出之至少一訊號以及該 對應輸出至少一類比訊號，該低色階 至少一緩衝器，用以輸入該極性反轉訊號以及該至 少一訊號；以及 少一個電晶體組，該電晶體組分別耦接至該緩衝 輸出該類比訊號。 1項所述之液晶顯不之驅動電路’ 至 器組之 2. 如申請 其中該 體’該 該緩衝 體之汲 壓，該 號係自 出。 3. —種液晶顯不裔之驅動電路5该液晶顯不為'之驅動電路 時序控制器、一源極驅動器以及一低色階驅動 器輸出有一極性反轉訊號，該低色階 時序控制器輸出之一第一訊號、第二 及一第四訊號以及該極性反轉訊號， 輸出一第一類比訊號、第二類比訊號、第三類比訊號、 輸出端，以 專利範圍第 電晶體組， PMOS電晶體 器之輸出端 極相耦接， NMOS電晶體 該PMOS電晶 包括一 P Μ 0 S電晶體以及一 NMO S電晶 之閘極與該NMOS電晶體之閘極耦接至 ，該PMOS電晶體之源極與該NMOS電晶 該PMOS電晶體之汲極耦接至一電源電 之源極耦接至一接地電壓，該類比訊 體之源極與該NMOS電晶體之汲極間輸 包括有 電路， 驅動電 訊號、 該時序控制 路係根據該 第三訊號以

   第16頁 591595 六、申請專利範圍 以及一第四類比訊號，該低色階驅動電路包括有： 一緩衝器組，用以輸入該極性反轉訊號以及該第 一、該第二、該第三以及該第四訊號；以及 複數個電晶體組，每一電晶體組分別耦接至該緩衝 · 器組之輸出端，以輸出該第一類比訊號、該第二類比訊 . 號、該第三類比訊號、以及該第四類比訊號。 4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示器之驅動電路， 其中該一緩衝器組包括有：一第一緩衝器、一第二緩衝 器、一第三緩衝器以及一第四緩衝器，其中每一緩衝器 具有一第一輸入端與一第二輸入端以及一輸出端，每一 f 緩衝器之第一輸入端用以輸入一極性反轉信號，該第一 緩衝器之第二輸入端用以輸入該第一訊號，該第二緩衝 器之第二輸入端用以輸入該第二訊號，該第三緩衝器之 第二輸入端用以輸入該第三訊號，該第四緩衝器之第二 輸入端用以輸入該第四訊號。 5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示器之驅動電路， 其中該第一電晶體組，包括有一第一 PMOS電晶體以及一 第一 NMOS電晶體，該第一 PMOS電晶體之閘極與該第一 NMOS電晶體之閘極耦接至該第一緩衝器之輸出端，該第 一 PMOS電晶體之源極與該第一 NMOS電晶體之汲極相耦 ® 接，該第一 PMOS電晶體之汲極耦接至一電源電壓，該第 一 NMOS電晶體之源極耦接至一接地電壓，該第一類比訊 號係自該第一 PMOS電晶體之源極與該第一 NMOS電晶體之 没極間輸出。

   第17頁 591595 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍弟3項所述之液晶顯不裔之驅動電路’ 其中該第二電晶體組，包括有一第二PMOS電晶體以及一 第二NMOS電晶體，該第二PMOS電晶體之閘極與該第二 NMOS電晶體之閘極耦接至該第二緩衝器之輸出端，該第 二PMOS電晶體之源極與該弟二NMOS電晶體之 >及極相搞 接，該第二PMOS電晶體之汲極耦接至一電源電壓，該第 二N Μ 0 S電晶體之源極躺接至一接地電壓’該弟二類比訊 號係自該第二PMOS電晶體之源極與該第二NMOS電晶體之 汲極間輸出。 7. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示器之驅動電路， 其中該第三電晶體組，包括有一第三PMOS電晶體以及一 第三NMOS電晶體，該第三PMOS電晶體之閘極與該第三 NMOS電晶體之閘極耦接至該第三緩衝器之輸出端，該第 三PMOS電晶體之源極與該第三NMOS電晶體之汲極相耦 接，該第三PMOS電晶體之汲極耦接至一電源電壓，該第 二N Μ 0 S電晶體之源極躺接至'^接地電壓’該弟二類比訊 號係自該第三PMOS電晶體之源極與該第三NMOS電晶體之 沒極間輸出。 8. 如申請專利範圍弟3項所述之液晶顯不裔之驅動電路’ 其中該第四電晶體組，包括有一第四PMOS電晶體以及一 第四NMOS電晶體，該第四PMOS電晶體之閘極與該第四 NMOS電晶體之閘極耦接至該第四緩衝器之輸出端，該第 四PMOS電晶體之源極與该弟四NMOS電晶體之 >及極相麵 接’該弟四P Μ 0 S電晶體之 >及極輛接至一電源電壓’該弟

   第18頁 591595 六、申請專利範圍 四NMOS電晶體之源極耦接至一接地電壓，該第四類比訊 號係自該第四PMOS電晶體之源極與該第四NMOS電晶體之 没極間輸出。 9.如申請專利範圍弟5項所述之液晶顯不之驅動電路’ 其中該第一 PMOS電晶體之汲極與該第一 NMOS電晶體之源 極間更串聯有二個電阻。 1 0 .如申請專利範圍第5項或第6項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第一 PMOS電晶體之汲極與該第二PMOS 電晶體之汲極間更耦接有一電阻。 1 1.如申請專利範圍第5項或第6項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第一 NMOS電晶體之源極與該第二NMOS 電晶體之源極間更搞接有一電阻。 1 2 .如申請專利範圍第6項或第7項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第二PMOS電晶體之汲極與該第三PMOS 電晶體之汲極間更耦接有一電阻。 1 3 .如申請專利範圍第6項或第7項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第二NMOS電晶體之源極與該第三NMOS 電晶體之源極間更耦接有一電阻。 1 4 .如申請專利範圍第7項或第8項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第三PMOS電晶體之汲極與該第四PMOS 電晶體之汲極間更耦接有一電阻。 1 5 .如申請專利範圍第7項或第8項所述之液晶顯示器之驅 動電路，其中該第三NMOS電晶體之源極與該第四NMOS 電晶體之源極間更耦接有一電阻。

   第19頁 591595 六、申請專利範圍 1 6 .如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器之驅動電路， 其中該第四PMOS電晶體與該電源電壓間更耦接有一電 阻。 1 7.如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器之驅動電路， 其中該第四NMOS電晶體源極與該接地電壓間更耦接有 一電阻。 Φ

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