具有低功率要求的LCD驱动系统技术方案

使用两个单独的电源产生电势，用于驱动ＬＣＤ的行和列电极。理想地一个或多个能量存储器件与两个电源一起使用，用于产生该电势。在第一阶段，能量存储器件被充电，在第二阶段，使用该器件及电源产生合适的电势，用于驱动行和列电极。该方案允许在比常规ＩＡＰＴ驱动方案小得多的一个电压范围内驱动列电极，并且极大地减小了驱动器的功耗。驱动器电路经历的总电压动态范围比得上ＩＡＰＴ驱动方案。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及液晶显示器(LCD)并且尤其涉及用于LCD的低功率驱动方案。
技术介绍
图1是一个LCD面板及其在图1中标明COM1、...、COMn的N个行电极，以及在图1中显示为垂直矩形标明SEG1-SEGk的k个列电极的示意图。图1中未显示(以简化图形)的是行和列电极之间的一层液晶材料。当从一个观察方向观察时，每个行电极将重叠一个列电极，其中两个重叠电极的重叠部分将定义LCD面板的一个像元。当在一个特定行和特定列电极上施加一个合适的电压时，重叠的行和列电极之间的像元处的一部分液晶层控制该部分的光透射或反射性质。图2a是用于行(或COM)电极和列(或SEG)电极的改进的Alto-Pleshko(IAPT)波形的图解说明。图2b是用于行(COM)电极和列(SEG)电极的常规Alto-Pleshko驱动波形的图表。在图2a和2b中，标明VCOM或其变型的电压表示施加到行电极的电压波形，标明VSEG或其变型的电压表示施加到列电极的电压波形。图2a和2b中的驱动波形是常规的。参考图1和图2a，说明了一个无源LCD的典型配置以及一个常规驱动波形。如图1所示，第i个行电极连接到一边电压VCOMi的一个节点，第j个列电极连接到另一边电压VSEGj的一个节点。在图2a中，垂直轴为电压，水平轴为时间，数据信号VSEGj也画成VCOMi信号上的重叠阴影区域，以说明这两组信号之间的相对关系。图2a所示的驱动波形称为改进的Alto-Pleshko驱动方法(简称改进的APT，或IAPT)。主要特征在于COM扫描脉冲是“折叠的”，使得与如图2b所示的普通APT相比，驱动总电压动态范围减小。在CMOS集成驱动器IC中使用的常规设计技术中，此减小的电压范围被认为是有利的，但是其中(由精细栅几何形状电路及器件中使用的薄栅氧化层导致的)低MOS晶体管击穿电压将使电路设计非常困难。从这些信号的波形可以看到，尽管IAPT驱动方法减小了用于驱动器的电压动态范围，但是因此增大了功率。这是因为LCD是一个纯AC器件，并且列(SEG)电极上的电容负载可能相当大。尽管从“多数”COM电极电压(与场2×N中非扫描电压V5和场2×N+1中V2基本相同)测量的，如图2a所示的列(SEG)电极电压摆幅V6-V4或V3-V1(这两个值必须相同)，远远小于常规IAPT驱动方案中使用的总电源电压(图2a中的V6-V1)，但是，驱动列(SEG)电极的电流也需要流经整个电压范围。根据常规设计原则，(V6-V1)与(V3-V1)之间的比值可以粗略地用 估计，其中Mux为复用率(或占空因数)，由行/COM电极数决定。使用此公式，对于一个81行(具有81个行/COM电极)的中等尺寸的LCD，上述比值为5x，并且因此，用于驱动SEG电极的功率损失(与电压V成比例，假定电流I保持不变)可以高达80％。由于在每个行扫描间隔将仅有一个COM电极扫描而所有SEG电极都可以改变，因此SEG/列电极电容负载电流可以比COM/行电极负载电流大十倍。这显然使所提供SEG/列功率的低利用率非常不受欢迎。最常听到的来自便携式计算机、移动电话及个人数字助理的用户的抱怨之一就是这些器件的功耗太大以致不得不经常更换电池，很不方便。因此，需要提供一个节电方案，用于驱动LCD显示器，尤其是用于这种便携式器件中使用的显示器。常规LCD中遇到的另一个问题是由其驱动电路设计引起的串扰。许多无源LCD器件通过B类偏压电路驱动。在这些电路中，为了使功耗最小，当电路的输出不用于驱动电极时，N和P晶体管都处于OFF状态。因此，当使用B类偏压电路驱动列电极到目标电压值时，随着被驱动电极的电势接近目标值，输出误差很小，使得常规运算放大器驱动器电路的输出级移向B类偏压，其中N和P型晶体管都处于OFF状态并且因此存在非常微弱的驱动功率。这使得由于驱动电路所驱动的负载的高RC值，驱动器电路处于高阻抗状态。因此，残差(寻址像元处的行和列电极上的电压与目标值之间的差异)往往持续很长时间，经过许多行扫描周期，由此引起串扰。在本文中，行扫描周期是施加电势以使重叠一个行电极的像元有机会改变状态所用的时间间隔。因此需要提供一个改进的LCD驱动方案，其中上述串扰问题被减小或最小化。
技术实现思路
本专利技术基于这样的认识，通过使用两个单独的电源产生适当的电势用于驱动行和列电极，驱动列(SEG)电极的电流不需要流经总电源电压(图2a中V6-V1)，使得LCD的功耗显著减小。理想地，使用两个功率源产生并且施加到行和列电极的其中一个电势随其中一个电源提供的电压浮动。这允许驱动LCD的电势的动态范围减小，由此也允许功率电路中半导体器件的尺寸减小。这使得能够制造更便宜的驱动器系统用于驱动LCD显示器。由于LCD是一个纯AC器件，因此驱动LCD的信号脉冲在一些场寻址周期中将高于参考电压例如地(例如正向脉冲)，以及在其它场寻址周期中低于参考电压(例如反向脉冲)。在一个实施例中，通过提供一个电压微分，随后用于产生两种类型的脉冲，保证LCD像元上将不出现能够导致液晶材料电离并且永久损坏LCD的显著的DC偏置。在一些实施例中，该电压微分可以由一个电压电源直接提供。理想地，在本专利技术的一个低功率驱动方案中使用一个能量存储器件，用于产生适用于驱动行和列电极的电势。在该方案的工作的第一阶段，一个或多个能量存储器件被充电，在随后的第二阶段，则存储的能量用于驱动行和/或列电极。在一些实施例中，来自功率源的功率可以既用于使能量存储器件充电又用于在第一阶段驱动行和/或列电极。在使用一个或多个能量存储器件的实施例中，在一个场寻址周期中用于驱动列电极的一些电流可以在随后的周期中再使用，用于驱动列电极。本专利技术的另一方面基于这样的观察，通过使用能量存储器件例如电容器驱动列电极，B类偏压电路遇到的上述问题可以一起避免。因此，如果选择的能量存储器件具有比其驱动的负载例如LCD像元的电容负载高得多的电容，则有可能在一个行扫描周期内驱动列电极到接近或基本达到目标值的一个电压，使得与常规驱动器有关的上述串扰问题可以减轻。在理想实施例中，可以使用两个不同的能量存储器件，使用第一器件驱动列电极到接近但未达到目标值的一个电压，然后使用第二器件驱动列电极到基本达到目标值，所有都是在相同的行扫描周期内。附图说明图1是一个LCD面板及其在图1中标明COM1、...、COMn的行电极，以及在图1中显示为垂直矩形标明SEG1-SEGk的列电极的示意图。图2a是用于行或COM电极和列或SEG电极的常规的改进的Alto-Pleshko(IAPT)波形的图解说明。图2b是用于行(COM)电极和列(SEG)电极的常规Alto-Pleshko驱动波形的图表。图3a是产生适当的电势用于驱动一个LCD的行和列电极的一个电源电路的示意电路图，以说明本专利技术的一个实施例。图3b-3d是产生适用于驱动一个LCD显示器的行和列电极的电势的一个电源电路的部分的示意电路图，以说明进一步的实施例。图4a是用于产生驱动一个LCD的电势以及随一个电源提供的电压浮动的电势的一个电源电路的示意电路图，以说明本专利技术的又一个图4b和4c是图4a的实施例中使用的信号波形的图表。图5a和5b一起说明用于产生适用于驱动一个LCD的行和列电极的电势本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动液晶显示器的电路，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括：　　　　控制器件；和　　　　至少一个能量存储器件，按照液晶显示器的周期性寻址循环，提供电势和电能到行电极和列电极，从而使显示器显示所需图像，其中控制器件使该至少一个能量存储器件在第一阶段被充电，并使该至少一个能量存储器件在随后的第二阶段提供行电极或列电极消耗的基本上所有能量，其中该至少一个能量存储器件在第二阶段产生电势和电能加到行电极和列电极上，其中该产生的定时与寻址循环有预定的定时关系；　　　　所述电路包括两个能量存储器件，每个能量存储器件有两个端子，其中控制器件使两个能量存储器件在第一阶段并联到多个功率源中的至少一个功率源，用于充电该能量存储器件，使它们的两个端子被充电到基本相同的电压，其中控制器件在第二阶段使两个能量存储器件提供第一电势到行电极，和两个能量存储器件中的第一个能量存储器件给列电极提供低于第一电势一个电势量的第二电势，而两个能量存储器件中的第二个能量存储器件给列电极提供高于第一电势一个基本相同于所述电势量的第三电势。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁振宇，肖宏，
申请(专利权)人：JPS集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]