公共电压驱动器电路、公共电极驱动方法及液晶显示装置的制作方法

专利名称：公共电压驱动器电路、公共电极驱动方法及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及驱动平板显示器(如，液晶显示器(LCD))的电路和 方法，特别是涉及减少能耗的驱动平板显示器的数据线的源极驱动器电路 和方法以及减少能耗的驱动平板显示器的公共电极的公共电压驱 和方法。
背景技术：
各种类型的平板显示器如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、 电致发光显示面板等等已经发展到代替传统的阴极射线管(CRT)显示器的 程度。上述平板显示器适合于需要小尺寸、重量轻以及能耗低的装置和应 用中。例如，因为LCD能够用低压电源极驱动并且能耗低所以其能够被大 规模集成化(LSI)驱动器操作。因此，LCD已经广泛应用于膝上型计算机、 便携式电话、便携式计算机、汽车、和彩色电视等等。LCD装置具有的重量 轻、尺寸小、以及能耗小的特点使其显示装置适用于如便携式、手提式装 置。图1是表明一传统显示系统的示意图。显示系统(10)包括一显示面 板(ll)(如，LCD)和多个组成部分，该组成部分能用于驱动/控制显示面 板(11),该显示面板包括一源极驱动IC (12)、 一栅极驱动IC (13)、 一 有一 GRAM (图形随机存取存储器)的控制器(14 )、和一电源发生器(15 )。 控制器(14 )产生控制信号来控制电源发生器(15 )、源极驱动IC ( 12 )和 栅极驱动IC ( 13)。显示面板(11)包括多条连接于源极驱动IC (l2)的数据线(Di Dj 和多条连接于栅极驱动IC (13)的栅极线(GrGj。显示面板(11)包括多个排列于行列矩阵中的像素/子像素，其中在一特定行中的像素/子像素 通常连接于一栅极线并且其中在一特定列中的像素/子像素通常连接于一 数据线。根据应用/设计，在每一栅极线和数据线交叉处安设一个像素/子 像素。假定显示面板(11)是一TFT-LCD,显示面板(11)将包括一由多个排 列成矩阵形式的像素/子像素单元组成的薄膜晶体管(TFT)板。如图1所 示，每个像素/子像素单元包括一 TFT、 一连接在TFT的漏极和公共电极 (VC0M)间的液晶电容(Cp)和一与液晶电容(Cp)平行排列并连接的薄 膜存储电容(Cst)。存储电容(Cst)存储电荷从而使显示器上的图像在非 选择周期被保持。液晶电容(Cp)由一彩色滤板的一公共电极(V圆)、一 TFT的像素电极以及它们之间的液晶材料形成。将TFT的一源极连接到数据 线上并将TFT的栅极连接到栅极线上。当将栅极线上的栅极驱动信号U口 到TFT的栅极时，TFT作为一开关将数据线上的源极电压加到像素电极。电源发生器(15)产生多个参考电压，包括，加到源极驱动IC (12) 的AVDD (源极驱动电源)和GVDD (伽马参考电压)，加到显示面板(11) 的公共电压电极(VC0M)的VC0MH (高公共电极电压)和VC0ML (低公共电 极电压)，以及加到栅极驱动IC (13)以驱动选择了的栅极线的VGH (栅极 驱动器导通电压)和V,(栅极驱动器截止电压)。控制器(14)接收多种从图像供应源(如，计算机的主板)输出的驱 动数据信号和驱动控制信号作为输入。驱动数据信号包括在显示面板(11) 上形成图像的R、 G、 B数据。驱动控制信号包括垂直同步信号(Vsynch)、 水平同步信号(Hsync)、 一数据使能信号(DE )和一时钟信号(Clk)。控 制器(14)向源极驱动IC (12)输出多个与R、 G、 B数据相应的显示数据 信号(DDATA),以及源控制信号。控制器(14)输出一栅极控制信号以控 制栅极驱动IC (13)。控制器(14)控制从源极驱动IC (12)和栅极驱动 IC (13)输出数据和控制信号的定时。例如，在一种操作模式下，控制器 (14)产生源和栅极控制信号从而使栅极驱动IC (13)以连续形式向每一 栅极线(Gl~Gm)传送一栅极驱动输出信号VcH以及在选定行中顺序地一个 接一个地向每个像素/子像素有选择地施加数据电压。在另一种操作模式 下，可以通过连续地在第一列中扫描像素/子像素以及随后在下一列中扫描 像素/子像素为像素/子像素充电。栅极驱动IC (13)包括多个棚-极驱动器，每一个栅极驱动器驱动相应的栅极线Gi-Gm的。源极驱动IC (12)包括多个源极驱动器电路(12-1-12-n),或者更一般地表示为12(i)，其驱动相应的数据线D,Dn。图2示 意性的描述了一传统的源极驱动器电路(20),其可以在图1的系统(10) 中用于驱动显示面板(11)的数据线。通常情况下，如图2描述的，源极 驱动器电路(20)包括一驱动相应的数据线(Di )的源极驱动器(12-i), 以及一灰度等级电压发生器(23)。图2中的源极驱动器电路(20)图解了 图1中的源极驱动IC (12)的一传统的结构，其中每一条数据线(或RGB 信道)都有一个源极驱动器(12-i)。灰度等级发生器(23)可以应用在图 1的电源发生器电路(15)中。通常将灰度等级发生器(23)的输出加到源 极驱动IC (12)的每一个源极驱动器(12-1 ~ 12 - n)。通常情况下，源极驱动器(12-i)包括一个极性反转电路(21)、 一锁 存电路(22 )、 一伽马解码器(24 ),和一驱动緩沖器(25 )。源极驱动器(12-i)由多个控制信号控制，该控制信号包括一极性控制信号一锁存控 制信号&ZWc力，和一模式控制信号67^7_〖械梯度模式使能信号)和(二进制模式使能信号)，上述的每一种信号将在下面描述。此外，源极驱 动器(12-i)接收由灰度等级电压发生器(23)产生的灰度等级参考电压 作为输入。源极驱动器(12 - i)接收一来自于GRAM ( 14 )的R、 G或B数据的n 位显示数据块(DDATA)作为输入。极性反转电路(21 )接收显示数据块 (DDATA)并响应于极性控制信号#来控制n位的极性。例如，如果极性控 制信号〃是逻辑"0",则显示数据(DDATA)的极性将保持相同(原始显示 数据(正极性))。另一方面，如果极性控制信号#是逻辑"1"，则反转显 示数据(DDATA)的极性(反转过的显示数据(负极性))。在图2的实施例 中，极性反转电路(21)使用一异或(XOR)门。锁存电路(22)响应一锁存控制信号^W7T^而锁存从极性反转电路 (21)输出的n位数据块。在图2的实施例中，锁存电路(22)使用一时 钟n位D锁存器来实施。锁存电路(22 )锁存并向伽马解码器(24 )输出 一锁存的显示数据块CD[n-l: O]。灰度等级电压发生器(23 )产生并向伽 马解码器(24)输出2"个不同的灰度等级参考电压(R [2n-1: O])。伽马解 码器(24)对从锁存电路(22)输出的n位显示数据块CD[n-1: 0]进行解码，并向驱动緩沖器(25 )选择和输出一灰度等级电压。对于每一像素(包括RGB子像素)，对于具有n位灰度等级结构的每一像素可以产生的可能的 灰度等级(或不同颜色)的数目是2n(R)2。(G)2n(B卜23。。驱动緩冲器(")包括一第一驱动器(26 )， 一第一驱动输出开关(Sl ), 和一第二驱动器(27 )。第一驱动器(26 )緩冲和放大一从伽马解码器(24 ) 输出的灰度等级电压而且第二驱动器(27)緩冲和放大锁存的显示数据 CD[n-l:O]的MSB (最高有效位)，CD[n-l]。驱动緩冲器(25)产生一源极 驱动输出信号Sn用于驱动一相应的数据线Di,其将根据选择的操作模式， 例如二进制模式(8-色模式)或梯度模式(23n-色模式)而变化。例如，在梯度模式中，使能一 ^^7_0#控制信号(逻辑'T，)以激活(闭合)开关Sl,因此允许第一驱动器(26)输出一緩冲的灰度等级电压。 另外，在梯度模式中，不使能一 5/足匿控制信号(将其加到第二驱动器(27 ))(逻辑"0")从而不激活(截止)第二驱动器(27)。另一方面，在二进制 模式中，不使能^^F-《W控制信号(逻辑"0")从而不激活(打开)开关 Sl,因此阻止第一驱动器(26)输出緩冲的灰度等级电压如Sn,并且使能(逻辑'T，) A/KW控制信号以激活第二驱动器(27)。在二进制模式中， 第二驱动器(27)将根据锁存的显示数据CD[n-l:O]中最高有效位CD[n-l] 的逻辑电平，输出一AVDD (源极驱动器的电源电压)或AVSS (源极驱动器 的地电压)的源极驱动器输出信号Sn。图3是图2中的源极驱动器电路在二进制操作模式下的时序图。在图3 中，假定RGB数据的分辨率是6位(也就是，n = 6 )并且^f艮定具有值00H(二进制000000 )、 3FH (二进制111111 )、 07H (二进制000111 )以及19H(二进制011001 )的锁存的显示数据CD[n-1: O]从锁存器(22 )连续输出。 如图3所示，在二进制沖莫式中，将5/(0#设置在逻辑'T，并且将M力F-ftV 设置在逻辑"0"。从而，打开Sl并且激活第二驱动器(27)。另外如图3所示，在1\时刻前，值为00H的锁存的显示数据CD[5: 0] 具有一最高有效位CD[5]-逻辑"0",其导致从第二驱动器(27 )输出一 AVSS(源极驱动器的地电压)的源极驱动器输出信号Sn。在1\时刻， 一锁存控 制脉冲义W7T^使一锁存的显示数据CD[5: 0] =3FH,其具有一最高有效位 CD[5]《辑"1"。相应的，源极驱动器输出信号Sn (从第二驱动器(27) 输出)从AVSS向AVDD (源极驱动器的电源电压电位)转换。然后，在T2时刻， 一锁存控制脉冲义W7T^使一锁存的显示数据CD[5: 0] = 07H,其具 有一最高有效位CD[5卜逻辑"0"。相应的，从第二驱动器(27)输出的源 极驱动器输出信号Sn从AVDD向AVSS转换。然后，在L时刻， 一锁存控制 脉冲义L47T^使一锁存的显示数据CD[5: 0] = 19H，其具有一最高有效位 CD[5]-逻辑"0"。相应的，源极驱动器输出信号Sn保持在AVSS。图4是图2中的源极驱动器电路在梯度操作模式下的时序图。在图4 中，假定RGB数据的分辨率是6位(也就是，n = 6)并且假定具有值00H (二进制000000 )、 3FH (二进制111111 )、 07H (二进制000111 )以及19H (二进制011001 )的锁存的显示数据CD[n-l: O]从锁存器(22 )连续输出。 如图4所示，在二进制模式中，将〖W设置在逻辑"0"并且将^^F-^V 设置在逻辑'T，。如此，不激活第二驱动器(27)，激活开关S1 (闭合)并 且第一驱动器(26)緩冲和输出编码器(24)选择的灰度等级电压，如Sn。 更确切的讲，如图4中示例图所示，在T,时刻前，锁存的显示数据CD[5: 0] = Q0H导致源极驱动器输出信号Sn的值为VG[O]。在T,时刻， 一锁存控 制脉冲i"-"7T^使一锁存的显示数据块CD[5: 0] =3FH,其导致Sn从VG[O] 向VG[63]转换。然后，在L时刻， 一锁存控制脉冲^"7t^使一锁存的显 示数据CD[5: 0]=07H,其导致Sn从VG [63]向VG [7]转换。然后，在丁3时 刻， 一锁存控制脉冲5"—W7T〃使一锁存的显示数据CD[5: 0] = 19H,其导致 源极驱动器输出信号Sn从VG[7]向VG[25]转换。图5示意性的描述了一传统的公共电压驱动器电路(30),其在图1的 系统(10)中用于驱动显示面板(11)的公共电极(VCOM)。通常情况下， 公共电压驱动器(30)包括第一和第二驱动器(31)和(32)，开关(33) 和(34 )以及电容(35 )和(％ )。第一驱动器(n )緩冲和输出VCOMH (高 公共电压)。如下面所解释的，电源发生电路(15)中的一VCOMH电压发生 器从AVDD电源产生VCOMH。将电容(35 )连接到第一驱动器(31 )的输出端以稳定输出电压。通过控制信号ra盼-〖w控制开关(33)以有选择地将第一驱动器(31 )的输出连接到VCOM节点#并驱动VCOM到一高公共电压 VC0MH。第二驱动器(32 )緩冲和输出VCOML (低公共电压)。如下面所解释的， 电源发生电路(15 )中的一 VCOML电压发生器从VCL (-VCL)电源产生VC0ML。 将电容(36)连接到第二驱动器(32)的输出端以稳定输出电压。通过控制信号FOfi-〖W控制开关(34)以有选择地将第二驱动器(32)的输出连 接到VC0M节点N并驱动VC0M到VC0ML。图6是利用图5中的电路驱动一公共电极的传统的方法的时序图。参 考图6,在L时刻，使能极性控制信号#及控制信号KO/厌餅且不使能控制 信号0义结果是，激活开关(33)而没有激活开关(34)并且通过第 一驱动器(31 )将VC0M从VC0ML驱动到VC0MH。在T2时刻，不使能极性控制信号#及控制信号ra做-〖w而使能控制信号ra虹—餅。结果是，不激活开关(33)而激活开关(34)并且通过第二驱动器(32)将VC0M从VC0固驱 动到VC0ML。当显示系统如LCD面板应用于小的手提式、便携式装置时，为了保持 电池能量，减小用于驱动显示器的能耗是很重要的。通常情况下，用于驱 动平板显示器的主要的能耗源包括源极驱动器和VC0M驱动器。更详细地说， 对于源极驱动器，为了增强显示器的驱动速度(如，使液晶电容Cp快速充 电)，驱动数据线的电压典型的设计为相对高电压。然而，与驱动电压的电 压升高成正比，升高的驱动电压增加了显示器的能量消耗。另外，因为公 共电压的极性在每周期都反转所以公共电极(其面对像素电极)的驱动是 重要的能量消耗源。典型的，源和VCOM驱动电压是电压发生器产生的内部电压，该电压发 生器通过升高从中间参考电压源输出的电压/能量来产生该驱动电压。例 如，图7是描述图1中的传统的电源发生器(15)的结构的方块图。通常 情况下，电源发生器(15)利用一中间参考电压VCI电源产生多个内部参 考电压。更详细地说，电源发生器(15)包括一通过升高一中间输入电压 VCI—预定的数量ot (其大于l)而产生AVDD (源极驱动器电源极电压)的 第一电源发生器(15-1)。将AVDD电压加到源极驱动器(12),并输入到 其他电源发生器(未示出)以产生GVDD和VC0MH。第二电源发生器(15 - 2 ) 接收参考电压AVDD作为输入并通过将AVDD升高(3而产生VGH。第三电源发 生器(15-3)接收参考电压VGH作为输入并产生VGL=-VGH。第四电源发 生器(15-4)接收中间参考电压VCI作为输入并产生VCL= - VCI。传统的源及V C 0 M驱动器电路中的 一 个问题是由于利用升高了的电源来 驱动数据线和VCOM而产生了很大的能量消耗。更详细地说，参考图2中的 例子，驱动緩冲器(25)中的第一和第二驱动器(26)和(27)应用升高的AVDD电源来驱动数据线，并且在图5中，升高的AVDD电源用于产生VC0MH (高公共电压)并用于驱动显示面板(11)的公共电极VCOM。对于AVDD, 能量消耗是A, = /，D . J^)D = a /，D /并且驱动电流从中间电源 VCI提供。虽然驱动电流/ 的电流消散来自于VCI电源，然而当cc〉l时 基于AVDD电源的实际能耗变大。因此，因为有相同的电流损耗/ ,所以 用于驱动数据线和VCOM的AVDD和VCOMH的提升高电源导致了更多的能耗。发明内容本发明的典型实施例包括驱动平板显示器(如，液晶显示器(LCD)) 的电路和方法，并且尤其涉及在驱动平板显示器的数据线时提供减少能耗耗的公共电压驱动器电路和方法。通常情况下，本发明的典型实施例包括 在每一驱动周期(与使用升高的驱动电压完全相反)中利用中间参考电压 和升高的驱动电压来驱动数据线以减少能耗并提供循环充电的电路和方 法。在本发明的一个典型实施例中，用于驱动显示器的数据线的源极驱动 器电路包括 一源极驱动器电路，其接收显示数据并产生与接收的显示数 据相对应的源极驱动电压，而且将该源极驱动电压加到显示器的 一条数据 线； 一电压发生器电路，其产生一中间源极驱动电压；和一控制电路，其 在源极驱动器电路将源极驱动电压加到数据线以将数据线从中间源极驱动 电压驱动到源极驱动电压之前提供中间源极驱动电压到数据线以将数据线 上的电压驱动到中间源极驱动电压。在另 一个典型实施例中，控制电路包括一将接收到的显示数据与以前 接收到的显示数据进行比较并产生一比较信号的比较器，以及一响应比较 信号以有选择地从电压发生器电路向数据信号线提供中间源极驱动电压的 开关。控制电路包括一将以前接收到的显示数据输出到比较器的锁存器。 在一个典型实施例中，比较器将接收到的显示数据的一最高有效位与以前 接收到的显示数据的 一最高有效位进行比较并当接收到的显示数据的最高 有效位与以前接收到的显示数据的最高有效位相同时产生 一 不激活开关的 控制信号。
在本发明的另 一个典型实施例中，用于驱动显示器的数据线的电路包括 一极性控制电路，其接收一 n位显示信号和一极性控制信号，并且响 应极性控制信号反转或保持n位显示信号的极性； 一第一锁存器，其响应 于第一锁存控制信号并锁存从极性控制电路中输出的n位显示信号； 一解 码器，其接收多个灰度等级参考电压和从第一锁存器输出的n位显示信号 作为输入，并对n位显示信号进行解码以有选择地输出灰度等级参考电压 的其中之一； 一緩冲器电路，其产生一源极驱动电压并将该源极驱动电压 加到显示器的一数据线，其中在第一种操作模式中，缓冲器电路响应第一 模式控制信号以从解码器输出的灰度等级参考电压中产生源极驱动电压， 并且在第二种操作模式中，緩沖器电路响应第二模式控制信号以根据第一 锁存器输出的n位显示信号中的最高有效位产生源极驱动电压； 一电压发 生器电路，其产生一中间源极驱动电压；和一控制电路，其在通过緩冲电 路将源极驱动电压加到数据线以将数据线从中间源极驱动电压驱动到源极 驱动电压之前将中间源极驱动电压加到数据线以驱动数据线到中间源极驱 动电压。另外，本发明的典型实施例包括在每一驱动周期中(与用升高的驱动 电压完全相反)用中间参考电压和升高的驱动电压驱动公共电极以减少能 耗并提供循环充电的电路和方法。在本发明的一个实施例中， 一显示器面板的公共电压驱动器电路包括 一第一驱动器电路，其输出一高公共电压； 一第二驱动器电路，其输出一 低公共电压； 一第一开关，其响应第一控制信号选择地将第一驱动器电路 的输出连接到显示面板的公共电极； 一第二开关，其响应第二控制信号选 择地将第二驱动器电路的输出连接到公共电极； 一中间电压输出电路，其 响应一个或多个中间控制信号输出一个或多个中间公共电压到显示器的公 共电极。公共电压驱动器电路在输出高公共电压之前通过用一个或多个中且在输出低公共电压之前通过用一个或多个中间公共电压驱动公共电极将 公共电极从高公共电压驱动到低公共电压。在本发明的另一个实施例中，中间驱动器电路包括一个或多个开关装 置，其中每一个开关装置响应于一个或多个中间控制信号中的相应的其中 之一以有选择地将一个或多个中间公共电压的相应的其中之一连接到显示 面板的公共电极。在本发明的另 一个典型实施例，至少其中之一 中间公共电压是地电压和/或至少其中之一中间公共电压在高公共电压的大约1/2到3/4范围内。 在本发明的一个实施例中， 一种液晶显示装置包括 一液晶显示面板， 其包含多个薄膜晶体管、多条连接于薄膜晶体管的栅极的栅极线、多条连 接于薄膜晶体管的源极的数据线，和一公共电极； 一栅极驱动器，其包括 多个栅极驱动器电路，其中每一个栅极驱动器电路驱动液晶显示面板中相 应的栅极线； 一源极驱动器，其包括多个源极驱动器电路，其中每一个源 极驱动器电路通过产生与接收到的显示数据相应的源极驱动电压，并提供 源极驱动电压到数据线来驱动液晶显示面板中相应的数据线；和一公共电 压驱动器电路包括 一输出一高公共电压的第一驱动器电路； 一输出一低 公共电压的第二驱动器电路； 一第一开关，其响应一第一控制信号有选择 地连接第一驱动器电路的输出到显示面板的一公共电极； 一第二开关，其 响应一第二控制信号有选择地连接第二驱动器电路的输出到显示面板的一 公共电极；和一中间电压输出电路，其响应一个或多个中间控制信号输出 一个或多个中间公共电压到显示器的公共电极。在本发明的一个实施例中， 一种驱动显示面板的^^共电极的方法包括 产生一高公共电压；产生一低公共电压；产生一个或多个中间公共电压； 和在输出高公共电压前通过输出 一个或多个中间公共电压到公共电极将显 示面板的公共电极从低公共电压驱动到高公共电压。本发明的上述或其他典型实施例，结构，特点和优点将在下面的典型 实施例并结合附图的详细描述中被描述或者是显而易见的。


图l是表示一传统的显示系统的示意图；图2是表示一传统的源极驱动器电路示意图；图3是表示图2中的源极驱动器电路在二进制模式下操作的时序图；图4是表示图2中的源极驱动器电路在梯度模式下操作的时序图；图5是表示一传统的VC0M (公共电压电极)驱动电路的示意图；图6是表示图5中的VCOM驱动电路的一种操作模式的示意图；图7是表示图1中的显示系统的一传统的电源发生器电路的示意图；图8是根据本发明的典型实施例表示驱动数据线的一源极驱动器电路的示意图；图9是根据本发明的典型实施例，表示图8中的源极驱动器电路在二 进制模式下操作的时序图；图IO是根据本发明的典型实施例，表示图8中的源极驱动器电路在梯度模式下操作的时序图；图11是根据本发明的典型实施例，表示一 VCOM (公共电压电极)驱动 电if各的示意图；图12是表示图11中的VCOM驱动器的一种操作模式的时序图。
具体实施方式
本发明的典型实施例将在下文中描述，其包括减少能耗的用于驱动平 板显示器的数据线和公共电压电极的源极驱动器和VCOM驱动电路和方法。 通常情况下，本发明的典型实施例包括在每一驱动周期中(与传统方法中 利用升高的驱动电压完全相反)利用中间参考电压和升高的驱动电压来驱 动数据线和公共电极以减少能耗并提供再循环充电的电路和方法。现在参考图8,根据本发明的典型实施例表示驱动数据线的一源极驱动 器电路(80)的示意图。图8中描述的典型实施例是图2中描述的源极驱 动器电路(20)的扩展，其大大减少了用于驱动显示面板的数据线的能耗。 通常情况下，源极驱动器电路(80)包括一产生一源极驱动器输出信号Sn 以驱动相应的数据线Di的源极驱动器(81 ); —灰度等级发生器(23 )和一 中间电压发生器(90)。图8中的源极驱动器电路(80)描述了根据本发明 的一个实施例的结构，其可以通过图1的显示系统(10)中的源极驱动IC (12)实现，其中每一数据线Di (或RGB信道)有一个源极驱动器(81), 并且其中灰度等级发生器(23)和中间电压发生器(90)通常用于实现所 有的源极驱动器。源极驱动器(81)在结构上与图2中的源极驱动器(12-i)相似，其 中源极驱动器(81)包括一极性反转电路(21)、 一锁存电路(22)、 一伽 马解码器(24)、和一驱动緩冲电路(25),其操作方式与上面描述的相似。 然而，源极驱动器(81)还包括一比较电路(82)，该比较电路将一当前的 MSB与前一个MSB进行比较并根据比较结果将数据线Di连接到从中间电压 发生器(90)输出的中间电压。中间电压发生器(90)根据操作模式(二进制或梯度)输出不同的中间电压。更详细地说，比较电路(82 )包括一锁存电路(83 )、 一异或电路(84 )、 一与门(85)和一开关装置(S2)。在一个实施例中，锁存电路(83)包括 一 1位时钟D锁存器，该锁存器响应一锁存控制信号/^-W7T^以锁存存储 在锁存器(22 )中的显示数据的当前锁存块的一最高有效位CD[n-l],并响 应一锁存控制脉冲尸"-W7T^而输出前一个锁存显示数据的最高有效位 PD[n-l]。异或门(84)接收锁存器(22)中当前的显示数据块CD[n-l: 0]的当 前MSBCD[n-l]和从锁存器(83)输出的前一锁存的MSB PD [n-1]作为输入。 当当前的和前一个MSB不同时异或门(84)输出逻辑'T，，并且当当前的 和前一个MSB相同时输出逻辑"0"。与门(85)包括接收异或门(84)的 输出和一控制信号VCIR (选通(gating)信号)的两输入端与门。实际上， 与门(85)起到响应选通信号VCIR来转移异或门(84)的输出以控制开关 S2激活/不激活的选通电路的功能。在本发明的一个典型实施例中，当与门 的输出是逻辑"1"(当前的MSB CD[n-l]与以前的MSB PD[n-l]不同)时激 活开关S2 (闭合)并且当与门的输出是逻辑"0"(当前的MSB CD[n-l]与 以前的MSBPD[n-l]相同)时不激活开关S2 (打开)。如下文中详细描述的， 当激活开关S2时，将从中间电压发生器(90)输出的中间电压应用于驱动 数据线D"根据本发明的实施例，可了解到异或门(84)和与门(85)可 以变换成与异或门(84)和与门(85)具有相同布尔函数的其他逻辑门。中间电压发生器(90)包括一第三驱动器(91)(放大器)、 一开关S3 和可任选的一电容(92)。第三驱动器(91)利用VCI电源緩冲和输出从灰 度等级发生器(23)输出的灰度等级参考电压VG的其中之一。在一个典型 实施例中，第三驱动器(91)接收灰度等级参考电压VG[2"-1](其最好低 于参考电压VCI )作为输入。开关S3响应一电压选择控制信号》/1/^^以 将开关S3连接到第一中间电压(VCI)应用的第一节点Nl,或者将开关S3 连接到第二中间电压(VG[2"-1])应用的第二节点N2 (也就是，第三驱 动器(91)的输出)。电容(92)可任选地连接到第三驱动器(91)的输出端以稳、定车lr出电压。在本发明的一个典型实施例中，中间源极驱动电压VCI在源极驱动电 压AVDD的全摆幅电压的1/2到1/3范围内。例如，AVDD可以大约是5-6V，VCI可以大约是2 - 3V并且AVSS大约是0V (地)。在二进制模式中，使S3连接到第一节点Nl以传递中间电压VCI到S2 的电压选择控制信号5/1^^^逻辑'T，。在梯度模式中，使S3连接到第 三驱动器(91)的输出节点N2以传递第二中间电压如，VG[2"-l]到S2的 电压选择控制信号A/yV—6^6"=逻辑"0"。各个控制信号，见&"7T从^TX，、 6T^y-^V、 F677 、 AUZW都由控制器产生，如图1中的控制器(14)。如 上注释的，源极驱动IC中的所有的源极驱动器(81 )普遍采用中间电压发 生器(90)。图9是根据本发明的典型实施例，描述驱动数据线的源极驱动方法的 典型的时序图。为了说明，参考图8的源极驱动器电路(80)描述图9的 方法。尤其是，可以根据本发明的一个典型的实施例，使图8的源极驱动 器电路在二进制模式下描述图9的方法。在图9中，假定RGB数据的分辨 率是6位(也就是，n=6)并且具有值00H (二进制000000 )、 3FH ( 二进制 111111)、 07H (二进制000111 )以及19H (二进制011001)的锁存的显示 数据块从锁存器(22)连续输出。可以另外假定在二进制模式中，将6T^f-餅 设置在逻辑"0"(打开开关S1)并且将i9H凡W设置在逻辑'T，(将开关 S3连接到VCI的节点Nl )。如图9所示，在T1时刻前，具有最高有效位CD[5]=逻辑"0"的锁存 的显示数据块CD[5: 0] -OOH被锁存并且从n位锁存电路(22)输出。此 外，在T1时刻前，使汐/1〖^=逻辑'T，并且使第二驱动器(27)打开。 因为最高有效位CD[5]-逻辑"0",第二驱动器(27)输出AVSS (源极驱动 器的地)的一源极驱动器输出信号Sn到数据线Di。在1\时刻前激活的控制 脉冲尸"—W7T^使1位锁存器(83 )锁存显示数据(00H )的最高有效位(CD [5]= 逻辑"0")并输出PD[5:h逻辑"0"。如图9所示，在激活锁存控制信号^L47T^ 前激活锁存控制信号户仏"7T^以锁存下一 (当前)显示数据块。然后，在L时刻，激活锁存控制脉冲其导致锁存器(22)锁 存并输出具有最高有效位CD[5]-逻辑'T，的显示数据块CD[5: 0] = 3FH。 另夕卜，在T1时刻及对于周期Pi来说，激活选通信号M而不激活"/lftV。 因为没有激活^/t〖W，所以第二驱动器(27)截止。另外，因为激活了 「c/y , 所以异或门(84)的输出开启开关S2。因为当前的和以前的MSB不同(也 就是说，CD[5]=1且PD[5]-0)，所以与门的输出为逻辑"1"其激活S2。因为激活(闭合)了 S2且截止了第二驱动器，所以在周期Pl期间VCI电源电压将具有源极驱动器输出信号Sn的数据线Di从AVSS驱动到中间电压 VCI。然后，在T2时刻，不激活KCM而激活^/7L^y,其导致开关S2打开(不 从数据线Di连接到VCI )并且第二驱动器(27 )导通。因为当前最高有效 位CD[S卜逻辑"1"，所以在时间周期P2期间第二驱动器(27)将输出信号 Sn从VCI驱动到AVDD。在周期P2末、T3时刻之前，激活/^-W7T仏其导 致1位锁存器(83)锁存显示数据(3FH) (CD[5]-逻辑"1")的MSB并且 输出PD[5!h逻辑'T，。然后，在T3时刻，激活义W7T仏其导致n位锁存器(22 )锁存并输 出具有最高有效位CD[5!h逻辑"0"的当前的显示数据块CD [5: 0]=07H。 另外，在T3时刻及周期P3，激活栅极信号F67W而不激活因为没 有激活A/K抓所以第二驱动器(27)截止。另外，因为激活了 KCM，所 以异或门(84)的输出开启开关S2。因为当前的和以前的MSB不同(也就 是说，CD[5]-0而PD[5]-1)，所以与门的输出为逻辑'T，其激活S2。因为 激活了 S2，所以数据线Di连接到了 VCI电源，其使源极驱动信号Sn从AVDD 》文电到中间电压VCI。然后，在T4时刻，不激活M而激活AT足6W，其导致开关S2断开(不 从数据线Di连接到VCI )并且第二驱动器(27 )导通。因为CD[5]-逻辑"0", 所以在时间周期P4期间第二驱动器(27 )将Sn从VCI驱动到AVSS。在周 期P4末、T5时刻之前，激活i^_L47T#，其导致1位锁存器(83 )锁存显 示数据(07H)的MSB (CD[5:h逻辑"0")并输出PD[5]《辑"0"。然后，在T5时刻，激活W7T仏其导致n位锁存器(22 )锁存并输 出一具有最高有效位CD[5^逻辑"0"的当前的显示数据块CD[5: Q]=19H。 在时间周期Ps期间，激活栅极信号K67W而不激活。足因为没有激活 5/#_0#，所以第二驱动器(27)截止。另外，因为激活了 KC」M,异或门(84) 的输出用于选通开关S2。因为当前的和以前的MSB相同(也就是说，CD[5:hO 和PD[5卜0)，所以与门的输出为逻辑"0"，其使S2保持在不激活状态。因 为没有激活S2，所以源极驱动器输出信号Sn保持在AVSS (也就是说，没 有充电到VCI )。其后，在T6时刻后，不激活rC」M而激活0足因为CD [5]= 逻辑"0",所以第二驱动器(27)将Sn保持在AVSS。图io是根据本发明的另一个典型实施例，描述驱动数据线的源极驱动方法的典型的时序图。为了说明，图10中的典型的方法将参考图8中的源极驱动器电路(80)描述。详细地说，图IO是根据本发明的一典型实施例， 描述图8中的源极驱动器电路在梯度操作模式下的时序图。在图10中，假 定RGB数据的分辨率是6位(也就是，n=6 )并且具有值OOH( 二进制000000 )、 3FH (二进制111111)、 07H (二进制000111 )以及19H ( 二进制011001) 的锁存的显示数据块从锁存器(22)连续输出。可以另外假定在梯度模式 中，将》/1〖W设置在逻辑"0"(不激活第二驱动器(27 ))并且将 设置在逻辑"0"(使开关S3连接到节点N2，第三驱动器(91)的输出)。如图IO所示，在T1时刻前，具有最高有效位CD[5]=逻辑"0"的锁 存的显示数据块CD [5: 0] = OOH被锁存并且从n位锁存电路(22 )输出。 此外，在Tl时刻前，CWy—0>逻辑'T，并且开关Sl闭合，第一驱动器(26 ) 用于驱动具有在低于中间电压VG [31]的一些灰度等级电压VG下的输出信号 Sn的数据线D"在Tl时刻之前激活控制脉冲i^-W7t^使1位锁存器(83 ) 锁存显示数据(OOH)的最高有效位(CD[5]-逻辑"0")并输出PD[5:h逻辑 "0"。如图10所示，在激活锁存控制信号^"7T^前激活锁存控制信号 户"-"r6^以锁存下一个(当前)显示数据块。然后，在L时刻，激活锁存控制脉沖^W7T^,其导致锁存器(22)锁 存并输出具有最高有效位CD[5;h逻辑'T，的显示数据块CD[5: 0] = 3FH。 另外，在T1时刻及对于周期Pi来说，激活选通信号L 而不激活6^^-^Y。 因为没有激活^^尺^V,所以开关S1打开。另外，因为激活了 FC/W,所以 异或门(84)的输出选通开关S2。因为当前的和以前的MSB不同(也就是 说，CD[5]=1而PD[5]=0),所以与门的输出为逻辑"1"其激活S2。因为激 活(闭合)了 S2且开关S1断开，所以在周期P1期间第三驱动器(91)将 具有源极驱动器输出信号Sn的数据线Di从VG
驱动到中间电压VG [31]。然后，在T2时刻，不激活M而激活"W/—〖W,其导致开关S2断开 (不从数据线Di连接到第三驱动器(91 )的输出)并且开关Sl闭合。因 为CD[5: 0]=3FH,所以在时间周期P2中第一驱动器(26)将输出信号Sn /人VG[31]驱动到VG[63]。在周期P2末、T3时刻之前，激活户/ -"7T仏其 导致1位锁存器(83 )锁存显示数据(3FH ) ( CD[5]-逻辑'T，)的MSB并 输出PD[5^逻辑'T，。然后，在T3时刻，激活义W7T仏其导致n位锁存器(22 )锁存并输 出一具有最高有效位CD[5]-逻辑"0"的当前的显示数据块CD[5: G]=07H。 另外，在T3时刻及周期P3，激活栅极信号K7W而不激活6T 力r—d。因为没 有激活67^/_〖抓所以开关S1断开，并且因为激活了M,异或门(84) 的输出用于选通开关S2。因为当前的和以前的MSB不同(也就是说，CD[5:hO 而PD[5]4),所以与门的输出为逻辑"1"其激活S2。因为激活了 S2,所 以数据线Di连接到节点N2，并且驱动器(91)使源极驱动输出信号Sn从 VG [63]放电到中间电压VG [31]。然后，在T4时刻，不激活M而激活a力r-^v，其导致开关S2断开 (不从数据线Di连接到节点N2)并且开关S1闭合。因为CD[5: 0]=07H, 所以在时间周期P4期间第一驱动器(26)将Sn从VG[31]驱动到VG[7]。 在周期P4末、T5时刻之前，激活/^-W7T仏其导致1位锁存器(83 )锁 存显示数据(07H)的MSB (CD[5]-逻辑"0")并输出PD[5卜逻辑"0"。然后，在T5时刻，激活^W7T仏其导致n位锁存器(22 )锁存并输 出一具有最高有效位CD[5]-逻辑"0"的当前的显示数据块CD[5: Q]=19H。 在时间周期Ps期间，激活栅极信号KC」M而不激活67i^F_(^。因为没有激活 所以开关S1断开，并且因为激活了 KC」M，异或门(84)的输出 用于选通开关S2。因为当前的和以前的MSB相同(也就是"^兌，CD[5!hO和 PD[5]=0),所以与门的输出为逻辑"0"其使S2保持在不激活状态。因为 没有激活S2，所以在周期P5期间源极驱动器输出信号Sn保持在VG[7](也 就是说，不充电到VG[31])。其后，在T6时刻后，不激活「"; 而激活67^f_0#。 因为CD [5: 0]=19H，所以第一驱动器(26)驱动Sn到VG[25]。可了解到，参考图8、 9和10描述的典型的源极驱动电路和方法与上 面图2、 3和4描述的传统的电路和方法相比大大的节省了能耗。更详细地 说，参考图9的例子，在周期P1，应用VCI电源部分地驱动数据线Di与图 3中传统的仅使用升高电源AVDD驱动数据线相比大大减少了能耗。而且， 在周期P3中，应用VCI电源极驱动数据线由于有"负"电流流向VCI电源 所以导致循环充电操作。另外，在图10中，典型的梯度操作模式与图4中传统的方法相比由于 使VCI电源用于第三驱动器(91)所以大大减少了能耗。详细地说，在图 10中，第三驱动器(91 )使用VCI (非升高的)电源来驱动数据线到VG[31]在周期Pl中减少了能耗并且在周期P3流向VCI源的负电流可以循环充电 操作。另外，根据例子，假定/,是从AVSS到AVDD的总的驱动电流，其中在 周期Pi和P2的驱动电流分别为/ 和/w，并且- /。; + /m。根据图9中典型 的方法，用VCI电源部分地驱动数据线，假定AVSS = 0V并且假定AVDD = a VCI,在周期Pl和P2的总的驱动能耗是户=(/D1. (ra - j +(/02 mo - kc/)) 尸=(/D1.間+ [(/D2 (re/. a)) - /D2'阔]相反，对于图3中传统的方法，在周期Pl和P2中总的驱动能耗是 户'=/0 .(JFDD —^raS)=/D .」KD￡ = /0 .(a.FC7) = FC/.(a/01 +a/D2)假定传统的方法中与典型方法中的总的驱动电流相同，我们看到优选 的方法与传统的方法相比减少了能耗，因为, (a/D1 + 卜/ (/D1 _ /D2 + (a/D2 ))当a — 1时 因此，对于图9和10的典型的方法，在周期Pl期间应用VCI源与传统的 方法(对于a〉1 )相比节省了 1/a能耗。另外，如上面所解释的，在周期 P3期间由于有负电流流向VCI源所以产生了循环充电。图11图解了根据本发明的一优选实施例的公共电压驱动电路(40)。 公共电压驱动电路(40)与图5中的驱动电路(30)相似，该电路(40) 包括与上面描述的操作相同的第一和第二驱动器(31)和(32)、开关(33) 和(34)以及电容(35)和(36)。公共电压驱动电路(40)包括一响应一 个或多个中间控制信号，向公共电极(VC0M)节点N输出一个或多个中间 公共电压的中间电压输出电路(41 )。更详细地说，在图11描述的一个实施例中，中间电压输出电路(41) 包括一緩冲并输出参考电压VCI的第三驱动器(42),和分别由中间电压控 制信号KCM和Wi7 控制的开关(43)和(44)。控制开关(43)将驱动器 (42 )的输出连接到VC0M节点N并且控制开关(44 )将VC0M节点N连接 到一地电压AVSS。在本发明的一个实施例中，VC0MH大约是4V， VCI大约 是2-3V， AVSS是0V (地)并且VCOML大约是-IV。如下面参考图12所讨 论的，图11中应用驱动电路(40)驱动公共电极的方法与图5中的驱动电 路(30)驱动公共电极的方法相比大大减少了能耗。图12是根据本发明的一个优选实施例驱动公共电极的方法的时序图。更详细地说，图12描述了图11中的公共电压驱动器(40)的一种操作模 式。根据图12,在T1时刻前的时间周期中，因为极性控制信号W在逻辑电 平"0"上，所以使能控制信号ra虹-6W(开关(34)闭合)而没有使能控 制信号FO^-，、 ^7W和(开关33、 43和44断开)。因此，通过第二 驱动器(32 )将公共电压VC0M驱动到VC0ML。在Tl时刻，极性控制信号M转换到逻辑电平'T，以转换显示数据， 不使能raiftV使开关(34)断开，而使能控制信号KS7 以将开关(44) 闭合并连接VC0M节点N到中间电压(AVSS )(例如，地，0V )。在时间周期 Pl期间，将VC0M从VC0ML驱动到AVSS。然后，在T2时刻，不使能K5W 以断开开关(44 )而使能FC」M以将开关(43 )闭合并连接VC0M节点N到 第三驱动器(42)的输出。因此，在周期P2期间，利用VCI电源将VC0M ,人AVSS驱动到中间电压VCI。然后，在T3时刻，不卩吏能KC」M以将开关(43) 断开而使能控制信号FML〖W以将开关(33)闭合并连接第一驱动器(31) 的输出到VC0M节点N。因此，在周期P3期间，利用第一驱动器(31)将 VC0M从中间电压VCI驱动到VC0MH。然后，在T4时刻，将极性控制信号M转换到表示显示数据具有一 "正" 极性的逻辑"0",不使能控制电压ra做-〖W以将开关(33)断开，而使能 控制信号FC」M以将开关(43)闭合并连接VCOM节点N到第三驱动器(42) 的输出。因此，在周期P4期间，驱动器U2)将VC0M从VC0MH驱动到VCI。 然后，在T5时刻，不使能FCM以将开关(43)打开，而使能KS^ 以将开 关(44 )闭合并连接VC0M节点N到地(AVSS )。因此，在周期P5中，将VC0M 从VCI驱动到VSS。然后，在T6时刻，不使能「^S^V 以将开关(44)断开， 而使能ra松-匸W以将开关(34 )闭合并连接VC0M节点N到第二驱动器(32 ) 的输出。因此，在周期P6期间，将VC0M/人中间电压AVSS驱动到VC0ML。可逻辑的是，图11和12描述的公共电压驱动电路和方法与图6和7 描述的传统的公共电压驱动器电路和方法相比大大减少了能耗。例如，在 周期Pl期间，通过使用地将VC0M从VC0ML (例如，-IV )驱动到AVSS (例 如，OV)而没有能量消耗。另外，在周期P2期间，由于上面描述的原因利 用VCI电源将VC0M从AVSS (地)驱动到VCI与利用升高的AVDD电源相比 减少了 1/a的能耗。另外，在周期P4期间，由于"负"电流流i^L.VCI电源 所以产生了再循环充电操作。另外，在周期P5期间，利用地将VCI下降到AVSS没有能量消耗。虽然上面已经参考附图详细描述了本发明典型的实施例，但是可以理 解，本发明并没有限制在此处的实施例描述的精确的系统和方法中，并且 对于本领域的普通技术人员来说，这里教导的各种变化和和修改并没有脱 离本发明的范围和实质。所有的变化和修改让将落入由所附权利要求所定 义的本发明的保护范围中。
权利要求
1.一种用于显示面板的公共电压驱动器电路，包括一输出一高公共电压的第一驱动器电路；一输出一低公共电压的第二驱动器电路；一第一开关，其响应一第一控制信号有选择地连接第一驱动器电路的输出到显示面板的一公共电极；一第二开关，其响应一第二控制信号有选择地连接第二驱动器电路的输出到显示面板的一公共电极；和一中间电压输出电路，其响应一个或多个中间控制信号输出一个或多个中间公共电压到显示器的公共电极。
2. 根据权利要求1所述的电路，其中公共电压驱动器电路在输出高公 共电压前通过用一个或多个中间公共电压驱动公共电极以将公共电极从低 公共电压驱动到高公共电压。
3. 根据权利要求1所述的电路，其中公共电压产生电路在输出低公共 电压前通过用 一个或多个中间公共电压驱动公共电极以将7>共电极从高公 共电压驱动到低公共电压。
4. 根据权利要求1所述的电路，其中中间电压输出电路包括一个或多 个开关装置，其中每一个开关装置响应一个或多个中间控制信号的相应的 其中之一以有选择地将一个或多个中间公共电压中相应的其中之一连接到 显示面板的公共电极。
5. 根据权利要求1所述的电路，其中至少一个中间公共电压是地电压。
6. 根据权利要求1所述的电路，其中中间公共电压的至少其中之一是 在高公共电压的大约1/2到3/4范围内的电压。
7. —种液晶显示装置，包括一液晶显示面板，其包含多个薄膜晶体管、多条连接于薄膜晶体管的 栅极的栅极线、多条连接于薄膜晶体管的源极的数据线，和一公共电极；一栅极驱动器，其包括多个栅极驱动器电路，其中每一个栅极驱动器 电路驱动液晶显示面板中相应的栅极线；一源极驱动器，其包括多个源极驱动器电路，其中每一个源极驱动器 电路通过产生与接收到的显示数据相应的源极驱动电压，并提供源极驱动电压到数据线来驱动液晶显示面板中相应的数据线；和 一公共电压驱动器电路包括 一输出一高公共电压的第一驱动器电路； 一输出 一低公共电压的第二驱动器电路；一第一开关，其响应一第一控制信号有选择地连接第一驱动器电路的 输出到显示面板的一公共电极；一第二开关，其响应一第二控制信号有选择地连接第二驱动器电路的 输出到显示面板的一公共电极；和一中间电压输出电路，其响应一个或多个中间控制信号输出一个或多 个中间公共电压到显示器的公共电极。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中公共电压驱动器电路通过在输出 高公共电压前用 一 个或多个中间公共电压驱动公共电极将公共电极从低公 共电压驱动到高公共电压。
9. 根据权利要求7所述的装置，其中公共电压产生电路通过在输出低 公共电压前用 一个或多个中间公共电压驱动公共电极将公共电极从高公共 电压驱动到低公共电压。
10. 根据权利要求7所述的装置，其中中间电压输出电路包括一个或多 个开关装置，其中每一个开关装置响应一个或多个中间控制信号的相应的 其中之一以有选择性将一个或多个中间公共电压中相应的其中之一连接到 显示面板的公共电极。
11. 根据权利要求7所述的装置，其中至少一个中间公共电压是地电压。
12. 根据权利要求7所述的装置，其中中间源极驱动电压至少其中之一 是在高公共电压的大约1/2到3/4范围内的电压。
13. —种驱动显示面板的公共电极的方法，包括 产生一高公共电压；产生一低公共电压； 产生一个或多个中间/>共电压；和在输出高公共电压前通过输出一个或多个中间公共电压到公共电极将 显示面板的公共电极从低公共电压驱动到高公共电压。
14. 根据权利要求13所述的方法，还包括在输出低公共电压前通过输 出 一个或多个中间公共电压到公共电极将公共电极从高公共电压驱动到低公共电压。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中驱动包括连续激活多个开关控制信号以连续输出 一 个或多个中间公共电压。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中至少一个中间公共电压是地电压。
17.L根据权利要求13所述的方法，其中至少一个中间公共电压是在高公共电压的大约1/2到3/4范围内的电压。
全文摘要
公共电压驱动器电路、公共电极驱动方法及液晶显示装置。该公共电压驱动器电路，包括一输出一高公共电压的第一驱动器电路；一输出一低公共电压的第二驱动器电路；一第一开关，其响应一第一控制信号有选择地连接第一驱动器电路的输出到显示面板的一公共电极；一第二开关，其响应一第二控制信号有选择地连接第二驱动器电路的输出到显示面板的一公共电极；和一中间电压输出电路，其响应一个或多个中间控制信号输出一个或多个中间公共电压到显示器的公共电极。用于驱动公共电极的电路和方法在每一驱动周期(与利用升高的驱动电压完全相反)期间利用中间参考电压和升高的驱动电压以减少能耗并提供再循环充电。
文档编号G09G3/36GK101329831SQ20081011026
公开日2008年12月24日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者郑圭荣 申请人:三星电子株式会社