一种tft液晶显示屏驱动方法及驱动电路的制作方法

专利名称：一种tft液晶显示屏驱动方法及驱动电路的制作方法
一种TFT液晶显示屏驱动方法及驱动电路本发明涉及TFT液晶显示屏，尤其涉及一种TFT液晶显示屏的驱动方法及驱动电 路。

图1显示的是公知的采用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT) 103 做开关元件的液晶显示面板OXD Panel) 120及其外部驱动装置栅极驱动器(Gate Driver) 200，源极驱动器(SourceDriver) 300，共电极驱动器(Vcom Driver) 400。公知的液 晶显示面板120由上基板100，下基板110，以及介于两层基板之间的液晶层(图中未显示) 构成。上基板有薄膜晶体管103，连接薄膜晶体管源极的多条数据传输线VS1 VSN，连接 薄膜晶体管栅极的多条扫描线VG1 VGM，连接薄膜晶体管漏极的像素电极102。置于下部 基板上的有共电极(common electrode) 111，以及连接共电极和共电极驱动器400的驱动 线vcom。图2显示一个像素101的等效电路，根据实际物理性质，两层基板构成的电路特 性可视为一个等效存储电容(Cst) 104，存储电容104的两极分别为共电极111和像素电极 102。以上传统的液晶显示面板120的驱动方法简单地描述如下栅极驱动器200产生 的行扫描信号VG1 VGM控制薄膜晶体管103的导通与关断。源极驱动器300产生的数据 信号VS1 VSN电位高低代表了不同的颜色信息。在扫描信号到来时，相应的那行薄膜晶 体管103导通，数据信号VS1 VSN经由薄膜晶体管103对存储电容104充电，而存储电 容104两端的电位差会改变液晶分子的排列方式以及相对应那个区域光线的穿透率，因而 决定了每个像素点的灰阶级别(Gray scale)。当扫描信号关断薄膜晶体管时，由于存储电 容对电荷的存储作用，像素电极和共电极之间的电压差在下一次扫描信号到来之前保持不 变，因此画面会根据扫描信号周期性更新。图3显示传统液晶显示屏的驱动波形。如图3所示，共电极电压vcom和源极驱动 电压VS波形以相同周期变化，驱动时间段tl，t2，t3为连续三次扫描波形周期，共电极vcom 在低共电极电平vcoml 508和高共电极电平vcomh 507之间交替变化，而源极驱动电压vs 则在灰阶电压(gray scale voltage)范围内变化。图4是传统共电极驱动器400结构，高 共电极电平vcomh 507经输出缓冲器(用作单位增益的运算放大器)opap 403和控制开关 sw3 401输出至共电极vcom，而低共电极电平vcoml 508经输出缓冲器opan404和控制开 关sw4 402输出至共电极vcom。在驱动时间段11期间开关sw3导通，sw4关闭，共电极vcom 被输出缓冲器opap 403驱动至高共电极电平vcomh，当驱动时间段tl结束时开关sw3关 闭，sw4导通，输出缓冲器opan 404会将共电极vcom驱动至驱动时间段t 2期间低共电极 电平vcoml 508，类似地t2变化到t3则由输出缓冲器opap 403来完成。如图3所示，输出 缓冲器opap 403的电源轨道为第二电压源ddvdh 501和接地端gnd 502 (ddvdh为高电位 点)，输出缓冲器opan 404的电源轨道为第一电压源vci 503和第三电压源vcl 504(vci 为高电位)。图5显示的是传统源极驱动器300的原理框图。传统源极驱动器300包括灰阶电压产生器(grayscale voltage generator) 302，开关阵列(switch matrix) 303，禾口 输出缓冲器opa 301阵列，输出缓冲器的电源轨道为第二电压源ddvdh 501和接地端gnd 502。开关阵列根据控制信号选择输出不同的灰阶电压给输出缓冲器，从而使源极驱动电压 vs在灰阶电压范围内变化。图6显示的是传统液晶显示屏驱动芯片601的架构框图。如图6所示，芯片的输 入电源为第一电压源vci 503，芯片的接地端为gnd502，而第二电压源ddvdh 501和第三电 压源vcl 504则是第一电压源vci 503经直流变换装置DC/DC (直流变直流)510电路提 升至2 X vci和-vci得到。第二电压源ddvdh 501经过regulator (电压调整器)520产 生第四电压源vreglout 509，第四电压源vreglout 509直接作为灰阶电压产生器(Gray scale voltagegenerator)302的输入产生灰阶电压VGM<63:0>，同时第四电压源vreglout 509和第三电压源vcl 504作为共电极参考电压产生器(Vcom reference voltage generator) 530的输入产生高共电极电平vcomh 405，低共电极电平vcoml 406。源极驱动器300产生的数据信号VS1 VSN，共电极驱动器产生的共电极信号 vcom是否稳定直接影响液晶显示屏的画面质量，诸如影响人眼视觉效果的伽玛曲线，屏幕 闪烁(flick)问题都与之密切相关，而要保持这些信号的稳定，保持第二电压源ddvdh 501 和第三电压源vcl 504电压稳定至关重要，而这正是本申请要解决的问题之一。在传统的 电路架构中，图6所示的直流变换装置DC/DC电路510的电容一般需要片外应用电路提供， 电容大小一般在uF级别，这些片外大电容不利于应用产品体积的缩小，增加了应用方的成 本，芯片外部电容也会产生信号串扰(crosstalk)，因此如何减少片外电容也是液晶显示屏 驱动芯片迫切需要解决的问题，而这是本申请要解决的第二个问题。本发明要解决的技术问题是提供一种能够保持第二电压源和第三电压源电压稳 定，液晶显示屏画面质量好的TFT液晶显示屏的驱动方法。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种能够保持第二电压源和第三电压源 电压稳定，液晶显示屏画面质量好的TFT液晶显示屏的驱动电路。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种TFT液晶显示屏的驱动 方法，液晶显示屏共电极电压的波形与源极驱动电压的波形以相同周期变化；101)共电极电压的波形变化的1个周期中依次包括第一驱动时间段、第一过渡时 间段、第二驱动时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段，共电极电压处于高共电极电 平，在第一过渡时间段共电极电压被驱动至低过渡电平，在第二驱动时间段，共电极电压处 于低共电极电平，在第二过渡时间段，共电极电压被驱动至高过渡电平；所述的高过渡电平 高于高共电极电平，所述的低过渡电平低于低共电极电平；102)源极驱动电压的波形变化的1个周期中包括与共电极电压波形变化同样的 第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段 和第二驱动时间段，源电极电压处于任一目标灰阶电平，在第一过渡时间段和第二过渡时 间段，源电极电压被驱动至源极过渡电平；所述的源极过渡电平高于最高灰阶电平。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动方法，所述第一驱动时间段等于第二驱动时间 段，、第一过渡时间段等于第二过渡时间段。
以上所述的TFT液晶显示屏的驱动方法，述的源极过渡电平等于所述的高过渡电平。一种TFT液晶显示屏的驱动电路采用的技术方案是，包括第一电源、共电极驱动 电路、源极驱动电路，所述的第一电源向共电极驱动电路提供第一电压源、第二电压源、第 三电压源和所述的第一电源向共电极驱动电路提供第一电压源、第二电压源和第四电压 源，向源极驱动电路提供第二电压源和第四电压源，包括第二电源，所述的第二电源向共电 极驱动电路提供第五电压源和第六电压源，向源极驱动电路提供第七电压源；共电极驱动 电路输出的1个周期中依次包括第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动时间段和第 二过渡时间段；在第一驱动时间段，共电极驱动电路输出电压由高过渡电平转换到高共电 极电平，在第一过渡时间段共电极驱动电路输出电压由第六电压源驱动至低过渡电平，在 第二驱动时间段，共电极驱动电路输出电压由第一电压源驱动至低共电极电平，在第二过 渡时间段，共电极驱动电路输出电压由第五电压源驱动至高过渡电平；所述的高过渡电平 高于高共电极电平，所述的低过渡电平低于低共电极电平；源极驱动电路输出的波形变化 的1个周期中包括与共电极驱动电路输出波形变化同样的第一驱动时间段、第一过渡时间 段、第二驱动时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段和第二驱动时间段，源极驱动电 路输出电压处于任一目标灰阶电平，在第一过渡时间段和第二过渡时间段，源极驱动电路 输出电压由第七电压源驱动至源极过渡电平；所述的源极过渡电平高于最高灰阶电平。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，所述第一驱动时间段等于第二驱动时间 段，、第一过渡时间段等于第二过渡时间段。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，述第七电压源的输出电压等于第五电压 源的输出电压。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，所述的第二电源为DC-DC转换器，所述的 源极驱动电路包括源极驱动器，所述的源极驱动器包括开关阵列、开关阵列的每1个输出 端接1个源极运算放大器，每1个源极运算放大器的输出端接1个第二开关的一端，第二开 关的另一端为源极驱动电路的输出端；每1个第二开关的输出端接1个第一开关的一端，第 一开关的另一端接第七电压源，每1个源极运算放大器电源轨道的正极接第二电压源，负 极接地；所述的共电极驱动电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，第一运算放大器 和第二运算放大器的输出端分别接第三开关和第四开关，第三开关和第四开关的输出端连 接在一起作为共电极驱动电路的输出端，第三开关的输出端接第五开关的一端，第五开关 的另一端接第五电压源，第四开关的输出端接第六开关的一端，第六开关的另一端接第六 电压源；第一运算放大器电源轨道的正极接第二电压源，负极接地；第二运算放大器电源 轨道的正极接第一电压源，负极接第一电压源。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，所述的第一电源为包括第二 DC-DC转换 器和电压调整器，所述的源极驱动电路包括灰阶电压产生器，所述的共电极驱动电路包括 共电极参考电压产生器，所述的第二 DC-DC转换器形成第二电压源和第三电压源；所述的 电压调整器接第二 DC-DC转换器的输出端，形成第四电压源；所述灰阶电压产生器接第四 电压源产生灰阶电压，所述的共电极参考电压产生器接第四电压源产生高共电极电平和低 共电极电平。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，所述的灰阶电压产生器向开关阵列输出灰阶电压，所述第一运算放大器的正相输入端接共电极参考电压产生器高共电极电平输出 端，反相输入端接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的正相输入端接共电极 参考电压产生器低共电极电平输出端，反相输入端接第二运算放大器的输出端。以上所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，第一电压源的输出电压等于TFT液晶显 示屏的驱动电路的输入电压。。本发明较好地利用了功耗转移的方法，一方面提高了芯片内部重要电源的稳定 性，很好地解决了液晶显示屏的闪烁问题，提高了显示图片的质量，另一方面实现了减少稳 定电容大小的目的，提供了一种将片外大电容转移至芯片内部的实现方法。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是现有技术液晶显示屏及其外围驱动装置的结构示意图。图2是现有技术液晶显示屏一个像素的等效电路图。图3是现有技术液晶显示屏的驱动波形图。图4是现有技术液晶显示屏共电极驱动电路的框图。图5是现有技术液晶显示屏源极驱动电路的框图。图6是现有技术液晶显示屏驱动电路框图。图7是本发明液晶显示屏的驱动波形图。图8是本发明液晶显示屏共电极驱动电路的框图。图9是本发明液晶显示屏源极驱动电路的框图。图10是本发明的液晶显示屏驱动电路框图。图7显示的是本发明的驱动方法。与图3所显示的传统驱动方法相比，共电极vcom 由驱动时间段tl期间高共电极电平vcomh 507更新至驱动时间段t2期间低共电极电平 vcoml 508中间多了一段处理过程tel，在tel这段时间里共电极vcom被驱动至第一过渡 电平vel 506，第一过渡电平vel 506接近低共电极电平vcoml 508且vel < vcoml，然后 再把共电极vcom驱动至低共电极电平vcoml 508。而共电极vcom由驱动时间段t2期间 的低共电极电平vcoml 508更新至t3期间高共电极电平vcomh 507中间多了一段处理过 程te2(te2 = tel)，在te2这段时间里共电极vcom被驱动至第二过渡电平veh 505，第二 过渡电平veh 505接近高共电极电平vcomh 507且veh > vcomh，然后再把共电极vcom驱 动至高共电极电平vcomh 507。在本发明的驱动方法中源极驱动信号vs在不同灰阶电平之 间转变时，同样在增加中间处理过程(tel，te2, te3)中源极驱动信号vs都被驱动至第二 过渡电平veh 505，第二过渡电平veh > vs的最大灰阶电平，然后再驱动至目标灰阶电平。 因为共电极vcom只在高共电极电平vcomh 507和低共电极电平vcoml 508之间轮换变化， 因此根据当前电平可以预测下一阶段的电平，而源极驱动信号vs的电平则无法预测，因此 每次转换前都先把源极驱动信号vs驱动至第中间渡电平veh 505。图8显示的是本发明共电极驱动电路410。与图4显示的传统共电极驱动电路相 比，新的驱动方案增加了两个控制开关sw5，sw6，以及产生第二过渡电平veh 505和第一过渡电平vel 506的直流变换装置DC/DC(直流转直流)500。如图7显示的新驱动方法，在驱动时间段tel期间开关sw6导通，开关sw3，sw4, sw5关断，共电极vcom被DC/DC驱动至第 一过渡电平vel 506，这个过程消耗的是外部提供的第一电压源vci 503的功率，然后开关 sw4导通，sw3，sw5，sw6关断，输出缓冲器opan 503驱动共电极vcom至低共电极电平vcoml 508，这个过程消耗的也是第一电压源vci 503的功率，而在图4所示的传统的共电极驱动 结构400中，共电极vcom从高共电极电平vcomh 507直接转换到低共电极电平vcoml 508 过程中，电流从vcom流向vci 504，需要消耗过多第三电压源vcl504提供的功率，容易引 起第三电压源vci 504不稳定。在驱动时间段te2期间开关sw5导通，而SW3，SW4，SW6关 断，vcom被直流转换装置DC/DC 500驱动至第二过渡电平veh 505，消耗的是第一电压源 vci 503的功率，然后开关sw3导通，而SW4，SW5，SW6关断，输出缓冲器opap 403驱动共电 极vcom至高共电极电平vcomh 507，这个过程电流从vcom流向gnd 502，没有消耗第二电 压源ddvdh 501的功率。在新的驱动方法中，tl — t2 — t3这个驱动过程外部显示面板始 终没有消耗第二电压源ddvdh 501和第三电压源vci 504的功率，而是将驱动功耗转移到 了直流转换装置DC/DC500上。图9显示的是本发明源极驱动方案310。与图5显示的传统源极驱动器300相比， 新驱动方案在输出信号端增加了开关swl，sw2阵列，以及前面提及的产生第二过渡电平 veh 505，第一过渡电平vel 506的直流转换装置DC/DC 500。在图7显示的新驱动方法中， 在驱动时间段tel期间开关阵列swl导通，sw2关断，数据信号VSl VSN被直流转换装置 DC/DC 500驱动至第二过渡电平veh505，这个过程消耗的是第一电压源vci提供的功率，然 后在t2时间段开关阵列swl关断，sw2导通，输出缓冲器opa 301将数据信号VSl VSN驱 动至目标灰阶电平，电流从VSl VSN端流至gnd502，类似地分析其它时间段可以知道，第 二电压源ddvdh 501在整个驱动显示屏源极过程中都没有给外部提供功率，仅仅提供输出 缓冲器本身opa 301的静态功耗。图10显示的是本发明的液晶显示屏驱动电路框图602。如上所述，对于本发明 的驱动电路来说，在tl — t2 — t3这个转换过程中液晶显示屏始终没有消耗第二电压源 ddvdh 501和第三电压源vcl504的功率，第二电压源ddvdh 501和第三电压源vci 504仅 仅提供输出缓冲器opa 301,opap 403, opan 404静态功耗，这样能大大提高了第二电压源 ddvdh 501和第三电压源vci 504的稳定性，而传统驱动方案在tl — t2 — t3这个转换过 程中要消耗第二电压源ddvdh 501和第三电压源vci 504很大一部分功率，需要很大的外 部稳定电容来维持。此外需要说明的是在本发明的驱动电路中，驱动时间段tel，te2, te3 期间液晶显示屏的薄膜晶体管103没有导通，存储电容两极间的电压维持恒定，图像保持 不变，因此对于直流转换装置DC/DC提供的第二过渡电平veh 505，第一过渡电平veh505 精度要求并不高，DC/DC所需的电容较小。在新的驱动方案中由于功耗转移，消耗第二电压 源ddvdh 501和第三电压源vci 504的功率大大减小，也进一步降低了片外稳定电容的要 求，因此新的驱动方法一方面改善了第二电压源ddvdh 501和第三电压源vci 504的稳定 性，因此也降低了液晶显示屏的闪烁(flick)问题，另一方面实现了减少稳定电容大小的 目的，提供了一种将片外大电容转移至芯片内部的实现方法。
权利要求
一种TFT液晶显示屏的驱动方法，液晶显示屏共电极电压的波形与源极驱动电压的波形以相同周期变化；其特征在于，101)共电极电压的波形变化的1个周期中依次包括第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段，共电极电压处于高共电极电平，在第一过渡时间段共电极电压被驱动至低过渡电平，在第二驱动时间段，共电极电压处于低共电极电平，在第二过渡时间段，共电极电压被驱动至高过渡电平；所述的高过渡电平高于高共电极电平，所述的低过渡电平低于低共电极电平；102)源极驱动电压的波形变化的1个周期中包括与共电极电压波形变化同样的第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段和第二驱动时间段，源电极电压处于任一目标灰阶电平，在第一过渡时间段和第二过渡时间段，源电极电压被驱动至源极过渡电平；所述的源极过渡电平高于最高灰阶电平。
2.根据权利要求1所述的TFT液晶显示屏的驱动方法，其特征在于，所述第一驱动时间 段等于第二驱动时间段，、第一过渡时间段等于第二过渡时间段。
3.根据权利要求1所述的TFT液晶显示屏的驱动方法，其特征在于，述的源极过渡电平 等于所述的高过渡电平。
4.一种TFT液晶显示屏的驱动电路，包括第一电源、共电极驱动电路、源极驱动电路， 所述的第一电源向共电极驱动电路提供第一电压源、第二电压源、第三电压源和所述的第 一电源向共电极驱动电路提供第一电压源、第二电压源和第四电压源，向源极驱动电路提 供第二电压源和第四电压源，其特征在于，包括第二电源，所述的第二电源向共电极驱动电 路提供第五电压源和第六电压源，向源极驱动电路提供第七电压源；共电极驱动电路输出 的1个周期中依次包括第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动时间段和第二过渡时 间段；在第一驱动时间段，共电极驱动电路输出电压由高过渡电平转换到高共电极电平，在 第一过渡时间段共电极驱动电路输出电压由第六电压源驱动至低过渡电平，在第二驱动时 间段，共电极驱动电路输出电压由第一电压源驱动至低共电极电平，在第二过渡时间段，共 电极驱动电路输出电压由第五电压源驱动至高过渡电平；所述的高过渡电平高于高共电极 电平，所述的低过渡电平低于低共电极电平；源极驱动电路输出的波形变化的1个周期中 包括与共电极驱动电路输出波形变化同样的第一驱动时间段、第一过渡时间段、第二驱动 时间段和第二过渡时间段，在第一驱动时间段和第二驱动时间段，源极驱动电路输出电压 处于任一目标灰阶电平，在第一过渡时间段和第二过渡时间段，源极驱动电路输出电压由 第七电压源驱动至源极过渡电平；所述的源极过渡电平高于最高灰阶电平。
5.根据权利要求4所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动时间 段等于第二驱动时间段，、第一过渡时间段等于第二过渡时间段。
6.根据权利要求4所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，述第七电压源的输 出电压等于第五电压源的输出电压。
7.根据权利要求4所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，所述的第二电源 为DC-DC转换器，所述的源极驱动电路包括源极驱动器，所述的源极驱动器包括开关阵列、 开关阵列的每1个输出端接1个源极运算放大器，每1个源极运算放大器的输出端接1个 第二开关的一端，第二开关的另一端为源极驱动电路的输出端；每1个第二开关的输出端 接1个第一开关的一端，第一开关的另一端接第七电压源，每1个源极运算放大器电源轨道的正极接第二电压源，负极接地；所述的共电极驱动电路包括第一运算放大器和第二运算 放大器，第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别接第三开关和第四开关，第三开 关和第四开关的输出端连接在一起作为共电极驱动电路的输出端，第三开关的输出端接第 五开关的一端，第五开关的另一端接第五电压源，第四开关的输出端接第六开关的一端，第 六开关的另一端接第六电压源；第一运算放大器电源轨道的正极接第二电压源，负极接地； 第二运算放大器电源轨道的正极接第一电压源，负极接第一电压源。
8.根据权利要求7所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，所述的第一电源为 包括第二 DC-DC转换器和电压调整器，所述的源极驱动电路包括灰阶电压产生器，所述的 共电极驱动电路包括共电极参考电压产生器，所述的第二 DC-DC转换器形成第二电压源和 第三电压源；所述的电压调整器接第二 DC-DC转换器的输出端，形成第四电压源；所述灰阶 电压产生器接第四电压源产生灰阶电压，所述的共电极参考电压产生器接第四电压源产生 高共电极电平和低共电极电平。
9.根据权利要求8所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，所述的灰阶电压产 生器向开关阵列输出灰阶电压，所述第一运算放大器的正相输入端接共电极参考电压产生 器高共电极电平输出端，反相输入端接第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的 正相输入端接共电极参考电压产生器低共电极电平输出端，反相输入端接第二运算放大器 的输出端。
10.根据权利要求4所述的TFT液晶显示屏的驱动电路，其特征在于，第一电压源的输 出电压等于TFT液晶显示屏的驱动电路的输入电压。
全文摘要
本发明公开了一种TFT液晶显示屏的驱动方法及驱动电路。液晶显示屏共电极电压和源极驱动电压的波形的1个周期中依次包括4个时间段，共电极电压在第一驱动时间段处于高共电极电平，在第一过渡时间段驱动至低过渡电平，在第二驱动时间段处于低共电极电平，在第二过渡时间段驱动至高过渡电平；高过渡电平高于高共电极电平，低过渡电平低于低共电极电平；源极驱动电压在驱动时间段处于任一目标灰阶电平，在过渡时间段驱动至源极过渡电平；源极过渡电平高于最高灰阶电平。本发明利用功耗转移的方法提高了芯片内部重要电源的稳定性，解决液晶显示屏的闪烁问题，同时可以减少稳定电容的大小，提供一种将片外大电容转移至芯片内部的实现方法。
文档编号G09G3/36GK101826314SQ201010121629
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者刘军桥, 戴贵荣, 梁丕树, 汤培望 申请人:敦泰科技(深圳)有限公司