TWI417863B - 具有低耗電流的液晶顯示器驅動電路 - Google Patents

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Description

具有低耗電流的液晶顯示器驅動電路
本發明涉及一種液晶顯示器驅動電路，尤其涉及具有低耗電流的液晶顯示器驅動電路，可以在驅動液晶顯示器的時候，減少在充電和放電過程中所消耗的電流量。
液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)係指利用根據所施加電壓改變液晶分子的排列的特性而藉由穿過液晶的光顯示影像資料的裝置。
在用以驅動這些LCD的電路和系統中，電流消耗被視為非常重要的因素之一。如果電流消耗增加，隨著LCD驅動電路和系統的溫度升高，LCD驅動電路和系統的可靠性和壽命將可能下降和縮短。還有，如果應用至可攜式終端機之LCD驅動電路和系統中的電流消耗增加，則將縮短了電池的可服務時間，而縮短了可攜式終端機的運行時間。
第1圖為顯示當傳統LCD驅動電路驅動面板的時候之電流消耗過程的圖示。
為了使LCD驅動電路驅動LCD面板，必須驅動LCD面板的資料線，而在這個過程中，發生電流消耗。
LCD面板的資料線當以等效電路觀察時，作為由電阻和電容所構成的R/C負載。為了使LCD驅動電路驅動LCD面板，R/C負載必須被充電和放電。
也就是說，當必須驅動高於先前位準之位準的時候，LCD驅動電路必須以第一電壓VDD供應電荷，並對R/C負載充電，且當必須驅動低於先前位準之位準的時候，LCD驅動電路必須通過第二電壓VSS放出在R/C負載中充電的電荷。
為了使LCD驅動電路驅動LCD面板，這個過程將不斷重複，在此過程期間消耗電流。
當LCD驅動電路根據上述傳統技術驅動LCD面板的時候，因為在第一電壓VDD所供應的電荷僅僅使用一次，且放電至第二電壓VSS，LCD驅動電路和系統的電流消耗將增加，並且由於這個事實，溫度將升高。
如果電流消耗增加並且溫度升高，LCD驅動電路和系統的可靠性和壽命可能會分別下降和縮短。還有，對於可攜式終端機內的LCD驅動電路和系統，當電池的可服務時間縮短時，可攜式終端機的運行時間也可能縮短。
因此，本發明係製作以努力解決發生在現有技術中的問題，並且本發明的目的是提供一種具有低耗電流的LCD驅動電路，在其中，LCD驅動電路的輸出緩衝器額外地具有中間電壓終端，使得在第一緩衝器的放電過程中所放出的電荷可以使用在第二緩衝器充電過程中，從而減少電流消耗。
為了達到上述的目的，根據本發明，提供一種LCD驅動電路，包含：一第一緩衝器，配置為具有用於第一電壓的終端、用於第二電壓的終端和用於第一電壓和第二電壓之間的中間電壓的終端，並在從第一電壓至中間電壓之間的範圍內驅動；以及一第二緩衝器，配置為具有用於第一電壓的終端，用於第二電壓的終端和用於中間電壓的終端，並且在從中間電壓至第二電壓之間的範圍內驅動，其中第一緩衝器之用於中間電壓的終端和第二緩衝器之用於中間電壓的終端彼此連接，以及其中第一電壓為最高電壓，第二電壓為最低電壓，並且中間電壓係在從第一電壓至第二電壓之間的範圍內。
現在更加詳細地描述本發明較佳實施例，較佳實施例的示例將在所附圖式中顯示。無論如何，圖式和說明書中所用的相同的符號說明代表相同或相似的部分。
本發明的關鍵思想是提供一種具有低耗電流的LCD驅動電路，在其中，LCD驅動電路的輸出緩衝器具有用於第一電壓VDD的終端和用於第二電壓VSS的終端，以及共用用於中間電壓VCOM 的終端，使得在第一緩衝器的放電過程期間所釋放出的電荷可以使用於第二緩衝器的充電過程，藉以減少電流消耗。
本發明提出一種用以最小化當LCD驅動電路驅動LCD面板的時候之電流消耗的方法。
第2圖為顯示本發明實施例具有中低耗電流的LCD驅動電路的方塊圖。
參考第2圖，本發明實施例之具有低耗電流的LCD驅動電路包括第一緩衝器210、第二緩衝器220、第一開關230以及第二開關240。
第一緩衝器210係用以驅動LCD面板的正電壓位準的緩衝器，並具有用於作為高電壓位準之第一電壓VDD的終端、用於作為低電壓位準之第二電壓VSS的終端、以及用於作為中間電電壓位準之中間電壓VCOM 的終端。用於中間電壓VCOM 的終端係連接至第一緩衝器210的放電路徑。
第一緩衝器210係輸出作為幅值大於預定中間電壓之電壓之正電壓的緩衝器。正電壓的位準係在中間電壓VCOM 至第一電壓VDD之間的範圍內。
第二緩衝器220係用以驅動LCD面板的負電電壓位準的緩衝器，並具有用於作為高電壓位準之第一電壓VDD的終端、用於作為低電壓位準之第二電壓VSS的終端、以及用於作為中間電電壓位準之中間電壓VCOM 的終端。用於中間電壓VCOM 的終端係連接至第二緩衝器220的充電路徑。
第二緩衝器220係輸出作為幅值小於預定中間電壓之電壓之負電壓的緩衝器。負電壓的位準係在第二電壓VSS至中間電壓VCOM 之間的範圍內。
當第一緩衝器210以正電壓位準驅動的時候，第二緩衝器220以負電壓位準驅動，而當第一緩衝器210以負電壓位準驅動的時候，第二緩衝器220以正電壓位準驅動。
中間電壓VCOM 具有從第一電壓VDD至第二電壓VSS之範圍內的電壓位準，並供應電壓以操作第一緩衝器210和第二緩衝器220。在第一緩衝器210以正電壓位準驅動，而第二緩衝器220以負電壓位準驅動的情況下，中間電壓VCOM 與第一緩衝器210的放電路徑和第二緩衝器220的充電路徑連接，使得第一緩衝器210的放電路徑和第二緩衝器220的充電路徑可以共用中間電壓VCOM 。
在傳統技術中，用以供應電壓以允許緩衝器操作的終端包含用於第一電壓VDD和用於第二電壓VSS兩個終端。然而，本發明的區別在於第一緩衝器和第二緩衝器中的每一個都包含由用於第一電壓VDD的終端、用於第二電壓VSS的終端、以及用於中間電壓VCOM 的終端所構成的三個電壓終端。
第一開關230作為用以傳送輸入信號Even_input和Odd_input至第一緩衝器210和第二緩衝器220的開關，並可以用於反相極性，從而防止LCD面板閉鎖。
第二開關作為用以傳送第一緩衝器210和第二緩衝器220的輸出信號Even_output和Odd_output至LCD面板的資料線，並可以用於反相極性，從而防止LCD面板閉鎖。
藉由交叉或移位至第一緩衝器210和第二緩衝器220的輸入，第一開關230和第二開關240可以反轉LCD面板的極性。
第3圖為顯示在本發明實施例之具有低耗電流的LCD驅動電路中減少電流消耗方式的圖示。
在第一間隔T1期間，當接收了至第一緩衝器210的輸入信號Even_input作為高於之前的輸入信號的位準時，第一緩衝器210從用於第一電壓VDD的終端供應電荷並充電，然後驅動LCD面板資料線的R/C負載，並且當接收了至第二緩衝器220的輸入信號Odd_input作為低於之前的輸入信號的位準時，第二緩衝器220釋放出在LCD面板之資料線的R/C負載所充電的電荷。
在第二間隔T2期間，當接收了至第一緩衝器210的輸入信號Even_input作為低於之前的輸入信號的位準時，第一緩衝器210通過用於中間電壓VCOM 的終端釋放出在LCD面板的資料線之R/C負載所充電的電荷，並且當至接收了第二緩衝器220的輸入信號Odd_input作為高於之前的輸入信號的位準時，第二緩衝器220從用於中間電壓VCOM 的終端供應電荷並充電，然後驅動LCD面板的資料線的R/C負載。
意味著，用於中間電壓VCOM 的終端連接第一緩衝器210的放電路徑和第二緩衝器220的充電路徑。因此，由於從與第一緩衝器210連接之資料線的R/C負載所釋放出的電荷可以使用以對連接至第二緩衝器220之資料線的R/C負載充電，可以減少電流消耗。
第4圖為顯示使用在本發明實施例之具有低耗電流的LCD驅動電路中之驅動電壓範圍的圖示。
參考第4圖，可以注意的是第一緩衝器210在第一電壓VDD至中間電壓VCOM 的範圍內驅動，而第二緩衝器220在中間電壓VCOM 至第二電壓VSS的範圍內驅動，其中該第一個範圍是代表一正電壓位準的一正伽瑪電壓位準以及該第二個範圍是代表一負電壓位準的一負伽瑪電壓位準。
第5圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路的中間電壓產生單元的電路圖。
參考第5圖，本發明具有低耗電流的LCD驅動電路的中間電壓產生單元包括：第一電阻R1，具有與用於第一電壓VDD的終端連接的一端、第二電阻R2，具有與第一電阻R1的另一端連接的一端，而另一端與用於第二電壓VSS的終端連接、以及運算放大器Amp，具有與第一電阻R1和第二電阻R2連接的非反相端、以及連接至運算放大器Amp之輸出端的反相端。
藉由控制第一電阻R1和第二電阻R2，將電壓劃分並產生中間電壓，並通過運算放大器Amp藉以緩衝中間電壓，產生使用於本發明中LCD驅動電路的中間電壓VCOM。
為了改善電壓穩定性和驅動能力，較佳地可以額外地提供電容至運算放大器Amp的輸出端。
還有，較佳地運算放大器Amp包含具有為1電壓增益的單元增益緩衝器。
第6圖為顯示共用在本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中之輸出終端的方式的圖示。
如第6圖所示，第一緩衝器210和第二緩衝器220具有輸入級反相器，輸出級反相器和偏壓級。
第一緩衝器210包括：第一輸入級反相器211，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並將輸入信號Even_input反相、第一輸出級反相器212，其在第一電壓VDD和中間電壓VCOM之間操作，並將第一輸入級反相器211的輸出反相、以及第一偏壓級213，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並施加偏電壓至第一輸出級反相器212。
第二緩衝器220包括：第二輸入級反相器221，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並將輸入信號Odd_input反相、第二輸出級反相器222，其在中間電壓VCOM和第二電壓VSS之間操作，並將第二輸入級反相器221的輸出反相、以及第二偏壓級223，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並施加偏電壓至輸出級反相器222。
可以理解地是，第一緩衝器210的第一輸出級反相器212和第二緩衝器220的第二輸出級反相器222共用中間電壓VCOM 。
第7圖為顯示共用在本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中之輸入終端的方式的圖示。
如第7圖所示，第一緩衝器210和第二緩衝器220具有輸入級反相器、輸出級反相器、以及偏壓級。
第一緩衝器210包括：第一輸入級反相器211，其在第一電壓VDD和中間電壓VCOM 之間操作，並將輸入信號Even_input反相、第一輸出級反相器212，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並將第一輸入級反相器211的輸出反相、以及第一偏壓級213，其在第一電壓VDD和中間電壓VCOM 之間操作，並施加偏電壓至第一輸出級反相器212。
第二緩衝器220包括：第二輸入級反相器221，其在中間電壓VCOM 和第二電壓VSS之間操作，並將輸入信號Odd_input反相、第二輸出級反相器222，其在第一電壓VDD和第二電壓VSS之間操作，並將第二輸入級反相器221的輸出反相、以及第二偏壓級223，其在中間電壓VCOM 和第二電壓VSS之間操作，並施加偏電壓至第二輸出級反相器222。
可以理解地是第一緩衝器210的第一輸入級反相器211和第一偏壓級213以及第二緩衝器220的第二輸入級反相器221和第二偏壓級223共用中間電壓VCOM 。
第8圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中減少電流消耗效果的圖示，而第9圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中溫度降低效果的圖示。
為了闡述本發明中具有低耗電流的LCD驅動電路之電流消耗減少效果，LCD驅動電路和系統的電流消耗透過模擬評估。第3圖內所示的資料驅動圖形用於模擬。
在第8圖中，傳統技術之一個緩衝器的電流消耗結果和本發明之一個緩衝器的電流消耗結果，取第一緩衝器和第二緩衝器的平均值，進行比較。可以意識到的是當本發明的LCD驅動電路與傳統技術比較，達到大約45%的電流消耗減少效果。
第9圖為顯示以具有720個緩衝器的LCD驅動電路作為模型，藉由操作溫度下降效果模擬所獲得之結果的圖示。可以意識到的是，當本發明之LCD驅動電路與傳統技術比較，達到大約18%的溫度下降效果。
從上述描述中明白的是，本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路的優點在於，由於電流消耗和溫度消耗在LCD驅動電路和系統中減少，可以改善和延長LCD驅動電路的可靠性和壽命，並且使用在應用於可攜式終端機中之LCD驅動電路和系統內的電池服務時間可以增長。
雖然為了圖示目的描述本發明之較佳實施例，在此領域具有技術者將明白，可以做出各種修飾、添增或取代，而不脫離所附之申請專利範圍所揭露的範圍和精神。
210．．．第一緩衝器
220．．．第二緩衝器
230．．．第一開關
240．．．第二開關
211．．．第一輸入級反相器
212．．．第一輸出級反相器
213．．．第一偏壓級
221．．．第二輸入級反相器
222．．．第二輸出級反相器
223．．．第二偏壓級
R1．．．第一電阻
R2．．．第二電阻
T1．．．第一間隔
T2．．．第二間隔
Even_input．．．輸入信號
Odd_input．．．輸入信號
Even_outpu．．．輸出信號
Odd_output．．．輸出信號
VCOM ．．．中間電壓
VDD．．．第一電壓
VSS．．．第二電壓
本發明的上述目的、其他的特點以及優點將在讀取詳細的說明並結合圖式而更加清楚，圖示中：
第1圖為顯示當傳統LCD驅動電路驅動面板的時候之電流消耗過程的圖示；
第2圖為顯示本發明實施例具有中低耗電流的LCD驅動電路的方塊圖；
第3圖為顯示在本發明實施例之具有低耗電流的LCD驅動電路中減少電流消耗方式的圖示；
第4圖為顯示使用在本發明實施例之具有低耗電流的LCD驅動電路中之驅動電壓範圍的圖示；
第5圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路的中間電壓產生單元的電路圖；
第6圖為顯示共用在本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中之輸出終端的方式的圖示；
第7圖為顯示共用在本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中之輸入終端的方式的圖示；
第8圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中減少電流消耗效果的圖示；以及
第9圖為顯示本發明之具有低耗電流的LCD驅動電路中溫度降低效果的圖示。
210．．．第一緩衝器
220．．．第二緩衝器
230．．．第一開關
240．．．第二開關
Even_input．．．輸入信號
Odd_input．．．輸入信號
Even_outpu．．．輸出信號
Odd_output．．．輸出信號
VCOM ．．．中間電壓
VDD．．．第一電壓
VSS．．．第二電壓

Claims (18)

  1. 一種液晶顯示器驅動電路，包含：一第一緩衝器，配置為具有一用於第一電壓的終端、一用於第二電壓的終端、以及一用於該第一電壓和該第二電壓之間的中間電壓的終端，並在從該第一電壓至該中間電壓之間的範圍內驅動；以及一第二緩衝器，配置為具有一用於該第一電壓的終端、一用於該第二電壓的終端和一用於該中間電壓的終端，並在從該中間電壓至該第二電壓之間的範圍內驅動，其中該第一緩衝器之用於該中間電壓的終端和該第二緩衝器之用於該中間電壓的終端彼此連接，以及其中該第一電壓為最高電壓，該第二電壓為最低電壓，並且該中間電壓係在從該第一電壓至該第二電壓之間的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器驅動電路，其中當該第一緩衝器在該第一電壓和該中間電壓之間作為正電電壓位準驅動時，該第二緩衝器在該中間電壓和該第二電壓之間作為負電電壓位準驅動，以及其中當該第一緩衝器在該中間電壓和該第二電壓之間作為負電電壓位準驅動時，該第二緩衝器在該第一電壓和該中間電壓之間作為正電電壓位準驅動。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器驅動電路，其中當該第一緩衝器在該第一電壓和該中間電壓之間作為正電電壓位準驅動時，且該第二緩衝器在該中間電壓和該第二電壓作為負電電壓位準驅動時，該中間電壓共用地連接至該第一緩衝器的一放電路徑和該第二緩衝器的一充電路徑。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電路路，進一步包含：一中間電壓產生單元，包括：一第一電阻，具有連接至該第一電壓的一端；一第二電阻，具有連接至該第一電阻之另一端的一端，以及連接至該第二電壓的另一端；以及一運算放大器，具有該第一電阻和該第二電阻之一共用端連接的一非反相端、以及連接至該運算放大器的一輸出端的一反相端，並配置以輸出該中間電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該中間電壓產生單元藉由調整該第一電阻和該第二電阻而控制該中間電壓(VCOM)。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該中間電壓產生單元進一步包括一電容，該電容提供在該運算放大器的該輸出端。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該運算放大器具有一倍的電壓增益。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電路，進一步包含：一第一開關，配置以傳送輸入信號至該第一緩衝器和該第二緩衝器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第一開關可以反轉一液晶顯示器面板的極性。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第一開關可以藉由交叉或移位至該第一緩衝器和該第二緩衝器的輸入，而反轉該液晶顯示器面板的極性。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電路，進一步包含：一第二開關，配置以傳送該第一緩衝器和該第二緩衝器的輸出信號至一液晶顯示器面板的多個資料線。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第二開關可以反轉該液晶顯示器面板的極性。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第二開關可以藉由交叉或移位至第一緩衝器和第二緩衝器的輸入，而反轉該液晶顯示器面板的極性。
  14. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第一緩衝器和該第二緩衝器具有一倍的電壓增益。
  15. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第一緩衝器包含：一第一輸入級反相器，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並將輸入信號反相；一第一輸出級反相器，配置以在該第一電壓和該中間電壓之間操作，並將該第一輸入級反相器的輸出反相；以及一第一偏壓級，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並施加一偏電壓至該第一輸出級反相器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第二緩衝器包含：一第二輸入級反相器，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並將輸入信號反相；一第二輸出級反相器，配置以在該中間電壓和該第二電壓之間操作，並將該第二輸入級反相器的輸出反相；以及一第二偏壓級，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並施加一偏電壓至該第二輸出級反相器。
  17. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶顯示器驅動電 路，其中該第一緩衝器包含：一第一輸入級反相器，配置以在該第一電壓和該中間電壓之間操作，並將輸入信號反相；一第一輸出級反相器，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並將該第一輸入級反相器的輸出反相；以及一第一偏壓級，配置以在該第一電壓和該中間電壓之間操作，並施加一偏電壓至該第一輸出級反相器。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的液晶顯示器驅動電路，其中該第二緩衝器包含：一第二輸入級反相器，配置以在該中間電壓和該第二電壓之間操作，並將輸入信號反相；一第二輸出級反相器，配置以在該第一電壓和該第二電壓之間操作，並將該第二輸入級反相器的輸出反相；以及一第二偏壓級，配置以在該中間電壓和該第二電壓之間操作，並施加一偏電壓至該第二輸出級反相器。
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