TWI420479B - 液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路 - Google Patents

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Description

液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路
本發明係相關於一種液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，尤指一種液晶顯示器之擺動共同訊號之準位調整電路。
請參考第1圖，第1圖為先前技術之薄膜電晶體液晶顯示器之畫素之示意圖。液晶顯示器之每一畫素包含一第一子畫素及一第二子畫素。第一子畫素包含一膜薄電晶體16a、一液晶電容C1cC及儲存電容CcsO。第二子畫素包含一膜薄電晶體16b、一液晶電容C1cE及儲存電容CcsE。第一子畫素之膜薄電晶體16a及第二子畫素之膜薄電晶體16b電性連接於相同之資料線14(m)與掃描線12(n)。第一子畫素之儲存電容CcsO電性連接於一第一共同訊號線24O，第二子畫素之儲存電容CcsE電性連接於一第二共同訊號線24E。因此，儲存電容CcsO與儲存電容CcsE可被施加不同之電壓。
請參考第2圖，第2圖為第1圖之畫素之電壓之波形圖。Vs(m)表示資料線14(m)之電壓訊號，Vcom表示共同電壓，Vg(n)表示掃描線12(n)之電壓訊號，VgH表示Vg(n)之高準位電壓，VgL表示Vg(n)之低準位電壓。VcsO表示第一共同訊號線24O之電壓訊號， VcsE表示第二共同訊號線24E之電壓訊號，VcsH表示VcsO及VcsE之高準位電壓，VcsL表示VcsO及VcsE之低準位電壓。VlcO表示第一子畫素之液晶電容C1cC之電壓訊號，VlcE表示第二子畫素之液晶電容C1cE之電壓訊號，Vlc(c)表示液晶電容之中心電壓。第一共同訊號線24O之電壓訊號VcsO及第二共同訊號線24E之電壓訊號VcsE為互補訊號，電壓訊號VcsO及VcsE之高準位電壓VcsH及低準位電壓VcsL以共同電壓Vcom為中心所產生之週期性之方波。
由於每一液晶顯示器之顯示面板之共同電壓Vcom都會有差異，因此在液晶顯示器需要對共同電壓Vcom進行調整以降低液晶顯示器之畫面閃爍(flicker)。然而，在上述包含二子畫素之液晶顯示器中，電壓訊號VcsO及VcsE之高準位電壓VcsH及低準位電壓VcsL無法隨著共同電壓Vcom之調整而變動，使得液晶顯示器之畫面閃爍不能得到改善。
因此，本發明之一目的在於提供一種液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路。
本發明係提供一種用於液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，包含一運算放大器、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻、一第四電阻及一齊納二極體。該運算放大器具有一正輸入端、一負輸入端及一輸出端。該第一電阻具有一第一端電性連接於該運算放大器之負輸入端，及一第二端電性連接於一接地端。該第二電阻具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一共同電壓。該第三電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一參考電壓。該第四電阻具有一第一端電性連接於該運算放大器之負輸入端，及一第二端電性連接於該運算放大器之輸出端。該齊納二極體具有一第一端電性連接於該運算放大器之輸出端，用來輸出一共同訊號之第一準位電壓，及一第二端經由一輸出電阻電性連接於該接地端，用來輸出該共同訊號之第二準位電壓。
本發明另提供一種用於液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，包含一運算放大器、一電阻、一第一齊納二極體及一第二齊納二極體。該運算放大器具有一正輸入端、一負輸入端及一輸出端電性連接於該負輸入端。該電阻具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一參考電壓。該第一齊納二極體具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端用來接收一共同電壓。該第二齊納二極體具有一第一端電性連接於該運算放大器之輸出端，用來輸出一共同訊號之第一準位電壓，及一第二端經由一輸出電阻電性連接於該接地端，用來輸出該共同訊號之第二準位電壓。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電性連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
請參考第3圖，第3圖為液晶顯示器之共同訊號之波形圖。在本發明實施例中，液晶顯示器之共同訊號為擺動(swing)訊號，包含一第一共同訊號CSO及一第二共同訊號CSE，第一共同訊號CSO及第二共同訊號CSE為互補訊號。共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL對稱於共同電壓VCOM，共同電壓VCOM與高準位電壓VCSH及低準位電壓VCSL之間具有相同的電壓差△V。因此，高準位電壓VCSH及低準位電壓VCSL可表示為：
VCSH=VCOM+△V　式(1)
VCSL=VCOM-△V　式(2)
畫素之第一儲存電容的共同電極端接收第一共同訊號，畫素之第二儲存電容的共同電極端接收第二共同訊號。因此，共同訊號之高準位電壓VCSH及低準位電壓VCSL需隨著共同電壓VCOM而變動，以避免液晶反轉時儲存電容的電壓不對稱所造成的閃爍(flicker)現象。
請參考第4圖，第4圖為共同訊號之產生電路之方塊圖。共同訊號之產生電路包含一準位調整電路500、一電流放大器600及一訊號輸出電路700。準位調整電路500根據共同電壓產生共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL。電流放大器600可增加共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL之驅動能力。訊號輸出電路700將一時脈訊號之準位拉至共同訊號之高準位電壓VCSH與低準位電壓VCSL。因此，訊號輸出電路700可根據共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL產生第一共同訊號CSO及第二共同訊號CSE。
請參考第5圖，第5圖為共同訊號之準位調整電路之示意圖。由式(1)及式(2)可知，共同訊號之準位調整電路最簡單的實施方式就是分別利用一加法器551及一減法器552來產生共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL。共同電壓VCOM及電壓差輸入加法器551可產生共同訊號之高準位電壓VCSH，共同電壓VCOM及電壓差輸入減法器552可產生共同訊號之低準位電壓VCSL。由於加法器551及減法器552分別需要一個運算放大器，因此在本發明中，利用一個運算放大器來產生共同訊號之高準位電壓VCSH與共同訊號之低準位電壓VCSL。
請參考第6圖，第6圖為本發明共同訊號之準位調整電路之第一實施例之電路圖。準位調整電路包含一運算放大器511、五電阻512、513、514、515、517及一齊納(Zener)二極體516。電阻512、514之電阻值為R1，電阻513、515之電阻值為R2，電阻517之電阻值為R。齊納二極體516的崩潰電壓(breakdown voltage)為2ΔV。電阻512電性連接於運算放大器511之負輸入端及一接地端之間。電阻513電性連接於運算放大器511之正輸入端及共同電壓VCOM之間。電阻514電性連接於運算放大器511之正輸入端及一參考電壓V1之間。電阻515電性連接於運算放大器511之負輸入端及運算放大器511之輸出端之間。齊納二極體516電性連接於運算放大器511之輸出端。電阻517電性連接於齊納二極體516及接地端之間。準位調整電路在運算放大器511之輸出端可產生共同電壓VCOM的高準位電壓VCSH，共同電壓VCOM與高準位電壓VCSH之關係如下：
VCSH=VCOM+V1*(R2/R1)　式(3)
在式(3)中，可藉由調整電阻值R1與R2使V1*(R2/R1)=ΔV，所以高準位電壓VCSH=VCOM+ΔV。由於齊納二極體516操作在崩潰電壓2ΔV，高準位電壓VCSH經由齊納二極體516產生低準位電壓VCSL=VCSH-2ΔV。因此本發明之準位調整電路只需要利用一個運算放大器即可產生共同電壓VCOM之高準位電壓VCSH及低準位電壓VCSL。
請參考第7圖，第7圖為本發明共同訊號之準位調整電路之第二實施例之電路圖。在第6圖之第一實施例中，高準位電壓VCSH可能會受到參考電壓V1的影響而變動，如此便要調整電阻值R1與R2使來高準位電壓VCSH維持在VCOM+△V。在第二實施例中，準位產生電路則可產生穩定之VCOM+△V。準位調整電路包含一運算放大器531、二電阻533、535及二齊納二極體532、534。電阻533之電阻值為R3，電阻535之電阻值為R。齊納二極體532的崩潰電壓為△V，齊納二極體534的崩潰電壓為2△V。電阻533電性連接於運算放大器531之正輸入端及參考電壓V1之間。齊納二極體532電性連接於運算放大器531之正輸入端及共同電壓VCOM之間。運算放大器531之負輸入端電性連接於運算放大器531之輸出端。齊納二極體534電性連接於運算放大器531之輸出端。電阻535電性連接於齊納二極體534及接地端之間。參考電壓V1必須大於共同電壓VCOM，即使共同電壓VCOM變動，也能使齊納二極體532操作在崩潰電壓為△V。準位調整電路在運算放大器531之輸出端可產生共同電壓VCOM的高準位電壓VCSH，共同電壓VCOM與高準位電壓VCSH之關係如下：VCSH=VCOM+△V 式(4)高準位電壓VCSH經由齊納二極體534產生低準位電壓VCSL=VCOM-△V。在本實施例中，運算放大器531形成一電壓隨耦器(voltage follower)，因此只要運算放大器531之正輸入端為VCOM+△V，運算放大器531之輸出端可輸出穩定的VCOM+△V。
請參考第8圖，第8圖為電流放大器之電路圖。電流放大器包含一NPN電晶體611、一PNP電晶體612及一運算放大器613。NPN電晶體611電性連接於參考電壓V1，PNP電晶體612電性連接於接地端，NPN電晶體611及PNP電晶體612組成一反相器。運算放大器613之輸出端電性連接於該反相器之輸入端，運算放大器613之負出端電性連接於該反相器之輸出端，準位調整電路產生之高準位電壓VCSH及低準位電壓VCSL由運算放大器613之正輸入端輸入。電流放大器可增加共同訊號之高準位電壓VCSH與低準位電壓VCSL之驅動能力。
請參考第9圖，第9圖為訊號輸出電路之電路圖。訊號輸出電路包含二PMOS電晶體711、713及二NMOS電晶體712、714。PMOS電晶體711、713電性連接於共同訊號之高準位電壓VCSH，NMOS電晶體712、714電性連接於共同訊號之低準位電壓VCSL。PMOS電晶體711及NMOS電晶體712組成一第一反相器，PMOS電晶體713及NMOS電晶體714組成一第二反相器。當一時脈訊號由節點A輸入時，該時脈訊號之準位可被拉至共同訊號之高準位電壓VCSH與低準位電壓VCSL。因此，第一共同訊號CSO由節點B輸出，第二共同訊號CSE由節點C輸出。
綜上所述，本發明提供一種液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，可根據一共同電壓產生一第一準位電壓及一第二準位電壓，以產一第一共同訊號及一第二共同訊號。該液晶顯示器之每一畫素包含二儲存電容，分別接收該第一共同訊號及該第二共同訊號。該共同訊號之準位調整電路利用一運算放大器再加上一個或二個齊納二極體來產生該第一準位電壓及該第二準位電壓。由於該第一準位電壓與該第二準位電壓相對於該共同電壓具有相同的電壓差，因此可以減輕該液晶顯示器閃爍的現象。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧資料驅動器
200‧‧‧掃描驅動器
400‧‧‧電晶體
410‧‧‧儲存電容
420‧‧‧液晶電容
440‧‧‧掃描線電壓
450‧‧‧資料線電壓
460‧‧‧畫素電壓
470‧‧‧準位電壓
500‧‧‧準位調整電路
511‧‧‧運算放大器
512-515‧‧‧電阻
516‧‧‧齊納二極體
517‧‧‧電阻
531‧‧‧運算放大器
532‧‧‧齊納二極體
533‧‧‧電阻
534‧‧‧齊納二極體
535‧‧‧電阻
551‧‧‧加法器
552‧‧‧減法器
600‧‧‧電流放大器
611‧‧‧NPN電晶體
612‧‧‧PNP電晶體
613‧‧‧運算放大器
700‧‧‧訊號輸出電路
711‧‧‧PMOS電晶體
712‧‧‧NMOS電晶體
713‧‧‧PMOS電晶體
714‧‧‧NMOS電晶體
第1圖為先前技術之薄膜電晶體液晶顯示器之畫素之示意圖。
第2圖為第1圖之畫素之電壓之波形圖。
第3圖為共同訊號之波形圖。
第4圖為共同訊號之產生電路之方塊圖。
第5圖為共同訊號之準位調整電路之示意圖。
第6圖為本發明共同訊號之準位調整電路之第一實施例之電路圖。
第7圖為本發明共同訊號之準位調整電路之第二實施例之電路圖。
第8圖為電流放大器之電路圖。
第9圖為訊號輸出電路之電路圖。
531．．．運算放大器
532．．．齊納二極體
533．．．電阻
534．．．齊納二極體
535．．．電阻

Claims (10)

  1. 一種用於液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，包含：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端及一輸出端；一第一電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之負輸入端，及一第二端電性連接於一接地端；一第二電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一共同電壓；一第三電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一參考電壓；一第四電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之負輸入端，及一第二端電性連接於該運算放大器之輸出端；及一齊納(Zener)二極體，具有一第一端電性連接於該運算放大器之輸出端，用來輸出一共同訊號之第一準位電壓，及一第二端經由一輸出電阻電性連接於該接地端，用來輸出該共同訊號之第二準位電壓。
  2. 如請求項1所述之準位調整電路，其中該齊納二極體具有一崩潰電壓值。
  3. 如請求項2所述之準位調整電路，其中該第一電阻及該第三電阻具有一第一電阻值，該第二電阻及該第四電阻具有一第二電阻值。
  4. 如請求項3所述之準位調整電路，其中該第一電阻值與該第二電阻值用來產生一係數，該係數與該參考電壓之乘積等於該崩潰電壓值。
  5. 如請求項2所述之準位調整電路，其中共同訊號之第一準位電壓為該共同電壓加上該崩潰電壓值的一半，該共同訊號之第二準位電壓為該共同電壓減去該崩潰電壓值的一半。
  6. 一種用於液晶顯示器之共同訊號之準位調整電路，包含：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端及一輸出端電性連接於該負輸入端；一電阻，具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端電用來接收一參考電壓；一第一齊納(Zener)二極體，具有一第一端電性連接於該運算放大器之正輸入端，及一第二端用來接收一共同電壓；及一第二齊納二極體，具有一第一端電性連接於該運算放大器之輸出端，用來輸出一共同訊號之第一準位電壓，及一第二端經由一輸出電阻電性連接於該接地端，用來輸出該共同訊號之第二準位電壓。
  7. 如請求項6所述之準位調整電路，其中該參考電壓之電壓值大於該共同電壓之電壓值。
  8. 如請求項6所述之準位調整電路，其中該第二齊納二極體之崩潰電壓值為該第一齊納二極體之崩潰電壓值之二倍。
  9. 如請求項8所述之準位調整電路，其中該共同訊號之第一準位電壓為該共同電壓加上該第一齊納二極體之崩潰電壓值，該共同訊號之第二準位電壓為該共同電壓減去該第一齊納二極體之崩潰電壓值。
  10. 如請求項6所述之準位調整電路，其中該運算放大器係形成一電壓隨耦器，該運算放大器之正輸入端之電壓等於該運算放大器之輸出端之電壓。
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