专利名称：可产生参考电压的系统及相关方法
技术领域：
本发明涉及一种可产生参考电压的系统及相关方法，特别是涉及一种在省电模式下减少功率消耗且可产生参考电压的系统及相关方法。
背景技术：
主动式矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystal display，AMLCD)是目前领先的平面显示技术。主动式矩阵液晶显示器包含由像素所形成的矩阵，而藉由千万个像素可在显示器上显示影像。在薄膜晶体管面板(thin filmtransistor，TFT)的设计中，主动式矩阵液晶显示器的每一像素对应至一薄膜晶体管开关和电容。薄膜晶体管开关用来开启或关闭对应的像素。除了使用全阶(full gradation)来显示影像的正常模式外，显示器通常提供数种省电模式，例如n阶模式(n-gradation mode)、部分显示模式(partial display mode)或待命模式(standby mode)等。在n阶模式中，显示器使用较全阶显示所使用的灰度数目为少的n个灰度来显示影像；在部分显示模式中，显示器仅使用部分有效显示区域来显示影像；在待命模式中，显示器则暂时停止显示影像，直到再度收到启动讯号为止。利用薄膜晶体管技术将驱动电路(例如参考电压产生电路)整合至显示面板，如此可大幅降低显示模块的成本。为了提供精确的模拟电压控制和简单的参考电压产生电路结构，一般会使用电阻串(R-string)的电路结构来提供参考电压。请参考图1，图1为在美国专利号6839043中所披露的一参考电压产生电路10。参考电压产生电路10包含开关电路41和42，由分压电阻R1-R7所组成的电阻串12，以及开关SW15和SW16。开关电路41包含开关SW11和SW12，而开关电路42包含开关SW13和SW14。电阻串12的两端可通过开关SW11-SW14电连接至电源Vcc和Vss。电源Vcc为正电源，而电源Vss的电位较电源Vcc为低。在列反转(rowinversion)的驱动方式下，电源Vcc和Vss在固定周期内提供参考电压产生电路10相反相位的操作。分压电阻R1-R7以串联方式电设置于电阻串12的两端之间，开关SW15电连接于分压电阻R1和参考电压产生电路10的端点A之间，而开关SW16电连接于分压电阻R7和参考电压产生电路10的端点B之间。参考电压产生电路10将电压V0、V7，以及藉由电阻串12分压来产生的电压V1-V6输出至一数字/模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)。
请参考图2图，图2为已有技术的参考电压产生电路10运作时的时序图。参考电压产生电路10在运作时，在一第一驱动周期的中分别通过电连接端点A至电压Vcc以及电连接端点B至电压Vss来提供电压V0和V7，而在一第二驱动周期的中分别通过电连接端点B至电压Vcc以及电连接端点A至电压Vss来提供电压V0和V7。每一驱动周期由图2中所示的控制讯号φ1和φ2来控制。同时，中间灰度的电压V1-V6则通过分压电阻R1-R7的分压来产生。在省电模式下，参考电压产生电路10依据控制讯号φ3来关闭(呈开路)开关SW15和SW16，以停止供应流经分压电阻R1-R7的电流。由于分压电阻R1-R7没有电流通过，分压电阻R1-R7不会消耗能量，如此可减少参考电压产生电路10的电源消耗。虽然在图2中所示的电压V1和V6在省电模式下由电压电平为0的水平线来表示，然而在实际操作时，当参考电压产生电路10的端点A和B在关闭开关SW15和SW16而和电源Vcc及Vss电分离时，电阻串12实际上具有浮动电位(floating Voltage level)。
已有技术的参考电压产生电路10有两个主要缺点。首先，参考电压产生电路10使用开关SW15和SW16来电分离电阻串12和电源Vcc及Vss。不同于形成于硅晶片之上且使用硅材质作为主动层的金属氧化半导体场效晶体管(metal-oxide semiconductor field-effect transistor，MOSFET)，开关SW15和SW16采用薄膜晶体管，其电流流经的主动层为一薄膜，通常为一多晶硅层(polysilicon)。因此，薄膜晶体管的阻值通常远大于金属氧化半导体场效晶体管的阻值。为了使参考电压产生电路10能在每个驱动周期间快速转换，参考电压产生电路10的开关需具有快速的开启时间，且在开关两端需具有较小电压差，因此开关SW15和SW16面积要够大，才能提供足够小的开启电阻值(turn-on resistance)。此外，当参考电压产生电路10的端点A和B在关闭开关SW15和SW16而和电源Vcc及Vss电分离时，电阻串12上具有浮动电位，参考电压产生电路10在省电模式下会输出浮动电压至数字/模拟转换器，使得数字/模拟转换器的操作不稳定，而且可能消耗更多的能量。
发明内容
因此本发明主要目的在于提供一种可产生参考电压的系统及相关方法，以解决已有技术的问题。
本发明提供一种可产生参考电压的系统，其包含一参考电压产生电路，该参考电压产生电路包含一电阻电路，该电阻电路包含多个互相串联的电阻；一第一开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第一电源之间；一第二开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第二电源之间；一第三开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第四开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第一电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第一开关之间；一第二电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第二开关之间；一第三电阻，电连接于该电阻电路的第二端和该第三开关之间；一第四电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第四开关之间；以及一控制电路，用来控制该第一开关、该第二开关、该第三开关，以及该第四开关。
本发明还提供一种可产生参考电压的系统，其包含一参考电压产生电路，其包含一电阻电路，该电阻电路包含多个互相串联的电阻；一第一开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第一电源之间；一第二开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第二电源之间；一第三开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第四开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第一电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第一开关之间；一第二电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第二开关之间；一第三电阻，电连接于该电阻电路的第二端和该第三开关之间；一第四电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第四开关之间；以及一控制电路，用来控制该第一开关、该第二开关、该第三开关，以及该第四开关。一多任务器，用来从在不同操作模式下得到的输入数据中选取该系统的输出数据；一数字/模拟转换器，电连接于该多任务器和该参考电压产生电路之间，用来处理相关于在全阶显示下一影像的输入数据；以及一控制电路，用来依据该系统的操作模式传送讯号至该参考电压产生电路和该多任务器，其中该系统用来显示影像。
本发明还提供一种产生参考电压的方法，其包含提供一包含多个互相串联电阻的电阻电路；在省电模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端电连接至一相同的电源；以及在全阶显示模式显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一第一电源和一第二电源。
图1为已有技术中一参考电压产生电路的示意图。
图2为图1的参考电压产生电路在运作时的时序图。
图3为本发明实施例中一参考电压产生电路的示意图。
图4为图3的参考电压产生电路在运作时的时序图。
图5为一像素的等效电路的示意图。
图6为说明电荷注入效应的示意图。
图7为本发明另一实施例中一参考电压产生电路的示意图。
图8为本发明中一显示系统的示意图。
附图符号说明12电阻串 32 电阻电路41、42开关电路34、84 控制电路50像素80 显示系统81、82多任务器83 缓冲器85时序控制器 87 数字/模拟转换器ΔVp、ΔVg 压差 TFT 薄膜晶体管开关Cgd 寄生电容Cst 储存电容Clc 液晶电容A-D 端点Vhigh、Vlow、Vp 电压 V0-V63 参考电压Vcc、Vss 电源Vcom 电压源Vgate、Vpixel、Vpixel’电压SW11-SW16、SW1-SW6 开关R1-R7、Rd1-Rd63 分压电阻10、30、70、89 参考电压产生电路φ1-φ4 控制讯号具体实施方式
本发明提供能产生参考电压的系统和方法，可降低能量消耗或补偿电荷注入效应(charge injection effect)，本发明可应用至显示系统，例如面板显示系统。
请参考图3，图3为本发明实施例中一参考电压产生电路30的示意图。参考电压产生电路30包含一电阻电路32、开关SW1-SW4、电阻R1-R4、电压源Vcc和Vss，以及一控制电路34。电压源Vcc所提供的电压电位较电压源Vss为高。电阻电路32包含多个串联的分压电阻Rd1-Rd63。开关SW1电连接于电阻电路32的端点C和电压源Vss之间，开关SW2电连接于电阻电路32的端点C和电压源Vcc之间，开关SW3电连接于电阻电路32的端点D和电压源Vss之间，而开关SW4电连接于电阻电路32的端点D和电压源Vcc之间。电阻R1电连接于电阻电路32的端点C和开关SW1之间，电阻R2电连接于电阻电路32的端点C和开关SW2之间，电阻R3电连接于电阻电路32的端点D和开关SW3之间，而电阻R4电连接于电阻电路32的端点D和开关SW4之间。参考电压产生电路30通过电阻电路32以电阻分压方式提供参考电压至数字/模拟转换器。
在图3的实施例中，参考电压产生电路30在电阻电路32中两相邻分压电阻之间提供参考电压V0-V63至数字/模拟转换器。开关SW1-SW4的关闭或开启则依据控制电路34产生的讯号，开关SW1-SW4可使用具有不同掺杂(doping)类型的晶体管。举例来说，开关SW1和SW3可为N型晶体管，而开关SW2和SW4可为P型晶体管，反之亦然。若开关SW1和SW3为N型晶体管且开关SW2和SW4为P型晶体管，当收到一控制讯号“1”(高电位)时，开关SW1和SW3会被开启(短路)，而开关SW2和SW4会被关闭(开路)；同理，当收到一控制讯号“0”(低电位)时，开关SW1和SW3会被关闭，而开关SW2和SW4会被开启。
请参考图4，图4为本发明的参考电压产生电路30运作时的时序图。图4中的φ1～φ4代表控制讯号，每一控制讯号具有“高”和“低”两状态。为了说明方便，图4仅显示参考电压V0、V1、V62和V63来说明参考电压产生电路30在正常模式和省电模式下的运作。为了避免离子杂质的电镀和液晶材质的残影现象(image retention)，施加于液晶上的电压极性会依一定周期反转。在一第一驱动周期中，参考电压产生电路30藉由电连接电阻电路32的端点C至电压源Vcc来产生参考电压V0，而藉由电连接电阻电路32的端点D至电压源Vss来产生参考电压V63；在一第二驱动周期中，参考电压产生电路30藉由电连接电阻电路32的端点C至电压源Vss来产生参考电压V0，而藉由电连接电阻电路32的端点D至电压源Vcc来产生参考电压V63。如图4的时序图所示，第一和第二驱动周期依据控制电路34的讯号彼此交替。在第一驱动周期中，电阻电路32分别藉由开关SW4和SW1电连接至电压源Vcc和Vss；在第二驱动周期中，电阻电路32分别藉由开关SW2和SW3电连接至电压源Vcc和Vss。中间灰度的参考电压V1-V62则通过电阻电路32的分压电阻Rd1-Rd63的分压来产生。
在省电模式下，控制讯号φ3切换至低电位，而控制讯号φ4仍和在正常模式下一样维持不变，因此控制讯号φ1和φ2皆具有高电位。此时，开关SW2和SW4为关闭，而电阻电路32会和电压源Vcc电分离。同时，开关SW1和SW3会被开启，将电阻电路32的两端皆电连接至电压源Vss。因此，在省电模式下无电流流经电阻电路32，如此可降低分压电阻所产生的功率消耗。此外，虽然在省电模式下无电流流经电阻电路32，电阻电路32的两端仍电连接至电压源Vss。相较于已有技术中参考电压产生电路10的浮动电位，本发明参考电压产生电路30的电阻电路32在省电模式下具有固定电位Vss，可在省电模式下稳定地关闭数字/模拟转换器的运作。
图5为一像素50的等效电路的示意图。像素50包含一用来开启/关闭像素50的薄膜晶体管开关TFT、一用来储存数据的储存电容Cst，一代表液晶材质的电容的液晶电容Clc，以及一电压源Vcom.写进像素50的数据存于储存电容Cst和液晶电容Clc之中。像素50的寄生电容则由Cgd代表。当讯号通过一栅极线(gate line)开启像素50的薄膜晶体管开关TFT时，数据则通过一数据线(data line)传送至储存电容Cst和液晶电容Clc。通常参考电压产生电路所产生的参考电压会传至一数字/模拟转换器，而数字/模拟转换器会从接收到的参考电压的中选择一参考电压，再将选择的参考电压传送至数据线。
寄生电容Cgd产生的离散电容会造成电压电平偏移，此现象称为电荷注入效应。图6的示意图说明了电荷注入效应。在图6中，电压Vgate代表传送至栅极线的电压，当一电压Vp传送到数据线时，电压Vpixel(由虚线表示)代表在理想情形下储存电容Cst和液晶电容Clc上所产生的跨压，而电压Vpixel’则代表实际上储存电容Cst和液晶电容Clc上所产生的跨压。由于电荷注入效应的影响，实际电压Vpixel’和理想电压Vpixel有一ΔVp的压差，此压差可能会造成储存电容Cst和液晶电容Clc内数据的流失。压差ΔVp可由下列公式表示
ΔVp=Δg×CgdCgd+Clc+Cs]]>本发明的实施例(例如参考电压产生电路30)可藉由电阻R1-R4来补偿电荷注入效应。依据储存电容Cst、液晶电容Clc和寄生电容Cgd的电容值可计算压差ΔVp的值，如此可在电阻电路32的两端提供不同电压，以补偿电荷注入效应所造成的压差ΔVp。电阻R1-R4的值则依据压差ΔVp来决定。在本发明参考电压产生电路30中，电阻R1和R4具有相同电阻值，而电阻R2和R3具有相同电阻值。
请参考图7，图7为本发明实施例中另一参考电压产生电路70的示意图。参考电压产生电路70包含一电阻电路32、开关SW1-SW4、电阻R1-R4、电压源Vcc和Vss，以及一控制电路34。电压源Vcc所提供的电压电位较电压源Vss为高。电阻电路32包含多个串联的分压电阻Rd1-Rd63。值得注意的是，参考电压产生电路70和已有技术的参考电压产生电路30至少一处不同，此不同之处在于参考电压产生电路70藉由电阻R1-R4来补偿电荷注入效应。
图8为一运用本发明参考电压产生电路的实施例的显示系统80的示意图。显示系统80包含多任务器81和82、一缓冲器83、一控制电路84、一时序控制器85、一数字/模拟转换器87，以及一参考电压产生电路89。参考电压产生电路89可采用图3或图7中所示的参考电压产生电路30和70，可提供数字/模拟转换器87参考电压。依据控制电路84传来的讯号，多任务器81在部分显示模式(partial display mode)输入数据、8色模式(8-color displaymode)输入数据和正常模式(normal mode)输入数据中，选取一输入数据来当作显示系统80的输出数据。电压Vhigh和Vlow为多任务器81的操作电压。在正常模式时，参考电压产生电路89藉由电阻分压以提供数字/模拟转换器87多个参考电压。多任务器81则选取经由数字/模拟转换器87和缓冲器83处理后的正常模式输入数据来作为显示系统80的输出数据。在省电模式(例如部分显示模式或8色模式)时，参考电压产生电路89的电阻电路的两端会耦合至一电源(例如当采用参考电压产生电路30时)，或是与一电源电分离(例如当采用参考电压产生电路70时)，此时多任务器81则选取8色模式输入数据或正常模式输入数据来当作显示系统80的输出数据。
本发明提供的参考电压产生电路较已有技术的参考电压产生电路占据较小的电路面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种可产生参考电压的系统，其包含一参考电压产生电路，其包含一电阻电路，该电阻电路包含多个互相串联的电阻；一第一开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第一电源之间；一第二开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第二电源之间；一第三开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第四开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第一电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第一开关之间；一第二电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第二开关之间；一第三电阻，电连接于该电阻电路的第二端和该第三开关之间；一第四电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第四开关之间；以及一控制电路，用来控制该第一开关、该第二开关、该第三开关，以及该第四开关。
2.如权利要求1所述的系统，其还包含该第一和第二电源，且其中该第一和第二电源是电压源，而该第一电源的电压电平和低于该第二电源的电压电平。
3.如权利要求1所述的系统，其还包含该第一和第二电源，且其中该第一电源为一正电压源，而该第二电源为一负电压源。
4.如权利要求1所述的系统，其还包含该第一和第二电源，且其中该第三开关电连接于该第一电源。
5.如权利要求1所述的系统，其还包含该第一和第二电源，且其中该第四开关电连接于该第二电源。
6.如权利要求2所述的系统，其还包含该第一和第二电源，且其中该第三开关电连接于该第一电压源，且该第四开关电连接于该第二电压源，且其中该第一和第二电压源之间的电压差相同于该第一和第二电源之间的电压差。
7.如权利要求1所述的系统，其中该第一和第三开关为N型晶体管，而该第二和第四开关为P型晶体管。
8.如权利要求1所述的系统，其还包含一第五开关，该第五开关的第一端电连接于该电阻电路的第一端，而该第五开关的第二端电连接于该第一和第二电阻；以及一第六开关，该第六开关的第一端电连接于该电阻电路的第二端，而该第六开关的第二端电连接于该第三和第四电阻。
9.一种可产生参考电压的系统，其包含一参考电压产生电路，其包含一电阻电路，其包含多个互相串联的电阻；一第一开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第一电源之间；一第二开关，电连接于该电阻电路的第一端和一第二电源之间；一第三开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第四开关，电连接于该电阻电路的第二端；一第一电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第一开关之间；一第二电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第二开关之间；一第三电阻，电连接于该电阻电路的第二端和该第三开关之间；一第四电阻，电连接于该电阻电路的第一端和该第四开关之间；以及一控制电路，用来控制该第一开关、该第二开关、该第三开关，以及该第四开关；一多任务器，用来从在不同操作模式下得到的输入数据中选取该系统的输出数据；一数字/模拟转换器，电连接于该多任务器和该参考电压产生电路之间，用来处理相关于在全显示下一影像的输入数据；以及一控制电路，用来依据该系统的操作模式传送讯号至该参考电压产生电路和该多任务器，其中该系统用来显示影像。
10.如权利要求9所述的系统，其中该多任务器从在全阶显示模式、部分显示模式，或8色模式下所得到的输入数据中选取一输入数据作为该系统的输出数据。
11.如权利要求9所述的系统，其还包含一缓冲器，电连接于该数字/模拟转换器和该多任务器之间。
12.如权利要求11所述的系统，其还包含一时序控制器，电连接于该缓冲器、该控制电路和该参考电压产生电路之间。
13.如权利要求9所述的系统，其中该系统还包含一像素显示装置，且该参考电压产生电路设于该像素显示装置之中。
14.如权利要求13所述的系统，其中该像素显示装置是一主动矩阵式液晶显示器。
15.一种产生参考电压的方法，其包含提供一包含多个串联电阻的电阻电路；在省电模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端电连接至一相同的电源；以及在全阶显示模式显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一第一电源和一第二电源。
16.如权利要求15所述的方法，其中在省电模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端电连接至一相同的电源是将该电阻电路的第一端和第二端电连接至一负电压源。
17.如权利要求15所述的方法，其中在全阶显示模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一第一电源和一第二电源是将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一正电压源和一负电压源。
18.如权利要求15所述的方法，其中在全阶显示模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一第一电源和一第二电源是将该电阻电路的第一端和第二端分别通过一第一电阻和一第二电阻电连接至一第一电源和一第二电源，以补偿电荷注入效应。
19.如权利要求18所述的方法，其中在全阶显示模式下显示影像时，将该电阻电路的第一端和第二端分别电连接至一第一电源和一第二电源是将该电阻电路的第一端和第二端分别通过该第一电阻和该第二电阻电连接至一正电压源和一负电压源。
20.如权利要求15所述的方法，其还包含将在该电阻电路的两相邻电阻之间所产生的电压输出至一数字/模拟转换器。
全文摘要
一种系统包含一由多个串联电阻组成的电阻电路、一电连接于电阻电路的第一端和一第一电源之间的第一开关、一电连接于电阻电路的第一端和一第二电源之间的第二开关、一电连接于电阻电路的第二端的第三开关、一电连接于电阻电路的第二端的第四开关、一电连接于电阻电路的第一端和第一开关之间的第一电阻、一电连接于电阻电路的第一端和第二开关之间的第二电阻、一电连接于电阻电路的第二端和第三开关之间的第三电阻、一电连接于电阻电路的第一端和第四开关之间的第四电阻，以及一用来控制第一至第四开关的控制电路。
文档编号G09G3/30GK1928633SQ200510137508
公开日2007年3月14日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年9月7日
发明者林敬伟, 詹爵魁, 谢孟勋 申请人:统宝光电股份有限公司