專利名稱：具有低功率要求的lcd驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及液晶顯示器(LCD)并且尤其涉及用于LCD的低功率驅動方案。
背景技術：
圖1是一個LCD面板及其在圖1中標明COM1、...、COMn的N個行電極，以及在圖1中顯示為垂直矩形標明SEG1-SEGk的k個列電極的示意圖。圖1中未顯示(以簡化圖形)的是行和列電極之間的一層液晶材料。當從一個觀察方向觀察時，每個行電極將重疊一個列電極，其中兩個重疊電極的重疊部分將定義LCD面板的一個像元。當在一個特定行和特定列電極上施加一個合適的電壓時，重疊的行和列電極之間的像元處的一部分液晶層控制該部分的光透射或反射性質。
圖2a是用于行(或COM)電極和列(或SEG)電極的改進的Alto-Pleshko(IAPT)波形的圖解說明。圖2b是用于行(COM)電極和列(SEG)電極的常規(guī)Alto-Pleshko驅動波形的圖表。在圖2a和2b中，標明VCOM或其變型的電壓表示施加到行電極的電壓波形，標明VSEG或其變型的電壓表示施加到列電極的電壓波形。圖2a和2b中的驅動波形是常規(guī)的。參考圖1和圖2a，說明了一個無源LCD的典型配置以及一個常規(guī)驅動波形。如圖1所示，第i個行電極連接到一邊電壓VCOMi的一個節(jié)點，第j個列電極連接到另一邊電壓VSEGj的一個節(jié)點。在圖2a中，垂直軸為電壓，水平軸為時間，數(shù)據(jù)信號VSEGj也畫成VCOMi信號上的重疊陰影區(qū)域，以說明這兩組信號之間的相對關系。
圖2a所示的驅動波形稱為改進的Alto-Pleshko驅動方法(簡稱改進的APT，或IAPT)。主要特征在于COM掃描脈沖是“折疊的”，使得與如圖2b所示的普通APT相比，驅動總電壓動態(tài)范圍減小。在CMOS集成驅動器IC中使用的常規(guī)設計技術中，此減小的電壓范圍被認為是有利的，但是其中(由精細柵幾何形狀電路及器件中使用的薄柵氧化層導致的)低MOS晶體管擊穿電壓將使電路設計非常困難。
從這些信號的波形可以看到，盡管IAPT驅動方法減小了用于驅動器的電壓動態(tài)范圍，但是因此增大了功率。這是因為LCD是一個純AC器件，并且列(SEG)電極上的電容負載可能相當大。盡管從“多數(shù)”COM電極電壓(與場2×N中非掃描電壓V5和場2×N+1中V2基本相同)測量的，如圖2a所示的列(SEG)電極電壓擺幅V6-V4或V3-V1(這兩個值必須相同)，遠遠小于常規(guī)IAPT驅動方案中使用的總電源電壓(圖2a中的V6-V1)，但是，驅動列(SEG)電極的電流也需要流經整個電壓范圍。
根據(jù)常規(guī)設計原則，(V6-V1)與(V3-V1)之間的比值可以粗略地用 估計，其中Mux為復用率(或占空因數(shù))，由行/COM電極數(shù)決定。使用此公式，對于一個81行(具有81個行/COM電極)的中等尺寸的LCD，上述比值為5x，并且因此，用于驅動SEG電極的功率損失(與電壓V成比例，假定電流I保持不變)可以高達80％。
由于在每個行掃描間隔將僅有一個COM電極掃描而所有SEG電極都可以改變，因此SEG/列電極電容負載電流可以比COM/行電極負載電流大十倍。這顯然使所提供SEG/列功率的低利用率非常不受歡迎。
最常聽到的來自便攜式計算機、移動電話及個人數(shù)字助理的用戶的抱怨之一就是這些器件的功耗太大以致不得不經常更換電池，很不方便。因此，需要提供一個節(jié)電方案，用于驅動LCD顯示器，尤其是用于這種便攜式器件中使用的顯示器。
常規(guī)LCD中遇到的另一個問題是由其驅動電路設計引起的串擾。許多無源LCD器件通過B類偏壓電路驅動。在這些電路中，為了使功耗最小，當電路的輸出不用于驅動電極時，N和P晶體管都處于OFF狀態(tài)。因此，當使用B類偏壓電路驅動列電極到目標電壓值時，隨著被驅動電極的電勢接近目標值，輸出誤差很小，使得常規(guī)運算放大器驅動器電路的輸出級移向B類偏壓，其中N和P型晶體管都處于OFF狀態(tài)并且因此存在非常微弱的驅動功率。這使得由于驅動電路所驅動的負載的高RC值，驅動器電路處于高阻抗狀態(tài)。因此，殘差(尋址像元處的行和列電極上的電壓與目標值之間的差異)往往持續(xù)很長時間，經過許多行掃描周期，由此引起串擾。在本文中，行掃描周期是施加電勢以使重疊一個行電極的像元有機會改變狀態(tài)所用的時間間隔。
因此需要提供一個改進的LCD驅動方案，其中上述串擾問題被減小或最小化。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于這樣的認識，通過使用兩個單獨的電源產生適當?shù)碾妱萦糜隍寗有泻土须姌O，驅動列(SEG)電極的電流不需要流經總電源電壓(圖2a中V6-V1)，使得LCD的功耗顯著減小。理想地，使用兩個功率源產生并且施加到行和列電極的其中一個電勢隨其中一個電源提供的電壓浮動。這允許驅動LCD的電勢的動態(tài)范圍減小，由此也允許功率電路中半導體器件的尺寸減小。這使得能夠制造更便宜的驅動器系統(tǒng)用于驅動LCD顯示器。
由于LCD是一個純AC器件，因此驅動LCD的信號脈沖在一些場尋址周期中將高于參考電壓例如地(例如正向脈沖)，以及在其它場尋址周期中低于參考電壓(例如反向脈沖)。在一個實施例中，通過提供一個電壓微分，隨后用于產生兩種類型的脈沖，保證LCD像元上將不出現(xiàn)能夠導致液晶材料電離并且永久損壞LCD的顯著的DC偏置。在一些實施例中，該電壓微分可以由一個電壓電源直接提供。
理想地，在本發(fā)明的一個低功率驅動方案中使用一個能量存儲器件，用于產生適用于驅動行和列電極的電勢。在該方案的工作的第一階段，一個或多個能量存儲器件被充電，在隨后的第二階段，則存儲的能量用于驅動行和/或列電極。在一些實施例中，來自功率源的功率可以既用于使能量存儲器件充電又用于在第一階段驅動行和/或列電極。
在使用一個或多個能量存儲器件的實施例中，在一個場尋址周期中用于驅動列電極的一些電流可以在隨后的周期中再使用，用于驅動列電極。
本發(fā)明的另一方面基于這樣的觀察，通過使用能量存儲器件例如電容器驅動列電極，B類偏壓電路遇到的上述問題可以一起避免。因此，如果選擇的能量存儲器件具有比其驅動的負載例如LCD像元的電容負載高得多的電容，則有可能在一個行掃描周期內驅動列電極到接近或基本達到目標值的一個電壓，使得與常規(guī)驅動器有關的上述串擾問題可以減輕。在理想實施例中，可以使用兩個不同的能量存儲器件，使用第一器件驅動列電極到接近但未達到目標值的一個電壓，然后使用第二器件驅動列電極到基本達到目標值，所有都是在相同的行掃描周期內。


圖1是一個LCD面板及其在圖1中標明COM1、...、COMn的行電極，以及在圖1中顯示為垂直矩形標明SEG1-SEGk的列電極的示意圖。
圖2a是用于行或COM電極和列或SEG電極的常規(guī)的改進的Alto-Pleshko(IAPT)波形的圖解說明。
圖2b是用于行(COM)電極和列(SEG)電極的常規(guī)Alto-Pleshko驅動波形的圖表。
圖3a是產生適當?shù)碾妱萦糜隍寗右粋€LCD的行和列電極的一個電源電路的示意電路圖，以說明本發(fā)明的一個實施例。
圖3b-3d是產生適用于驅動一個LCD顯示器的行和列電極的電勢的一個電源電路的部分的示意電路圖，以說明進一步的實施例。
圖4a是用于產生驅動一個LCD的電勢以及隨一個電源提供的電壓浮動的電勢的一個電源電路的示意電路圖，以說明本發(fā)明的又一個圖4b和4c是圖4a的實施例中使用的信號波形的圖表。
圖5a和5b一起說明用于產生適用于驅動一個LCD的行和列電極的電勢的一個電源電路，以說明本發(fā)明的一個理想實施例。
圖6a是用于產生適用于驅動一個LCD的列電極的電勢的一個電源電路的示意電路圖，以說明針對減小串擾的本發(fā)明的又一個方面。
圖6b是開關電路波形和電壓波形的時序圖，以說明圖6a中電路的工作的兩個不同實施例。
為了簡化描述，在本申請中用相同的數(shù)字標明相同的元件。
具體實施例方式
參考圖2a和2b，看到在IAPT(圖2a)和APT(圖2b)驅動方案中，在例如圖2a、2b中的場2×N或場2×N+1的一個場間隔(N為正整數(shù))，SEG/列電極電壓擺幅與COM/行電極電壓擺幅相比具有非常有限的動態(tài)范圍。本發(fā)明涉及使用單獨的電源系統(tǒng)以提供窄范圍電壓電源用于SEG/列驅動器，以及寬范圍電壓電源用于COM/行驅動器。
浮動VCOM實施例在用于獲得圖2b所示信號的本發(fā)明的一個實施例中，可以使用一個浮動高電壓VCOM電源或兩個固定高電壓VCOM電源用于COM電極(以下討論)?？傊?，由于用于為列電極提供功率的電流被驅動通過非常有限的動態(tài)范圍這一事實，導致該變型的系統(tǒng)的功耗比常規(guī)單電源驅動系統(tǒng)低差不多80％(見以上計算)。
浮動VBIAS實施例在用于獲得圖2a所示信號的本發(fā)明的一個實施例中，圖3a中一個浮動低電壓電源系統(tǒng)12提供用于提供SEG/列轉接的功率的電勢VB+/V0/VB-。此VBIAS電源12，通過開關的正確控制，將在三個狀態(tài)之間轉接充電使用一個功率源，例如電荷泵或緩沖放大器，對VB+/V0/VB-之間連接的電容器周期性地充電。然后電容器提供兩個“工作電壓”用于驅動列電極。
V-低VB-連接到V1并且V0/VB+將提供V2和V3。
V-高VB+連接到V6并且V0/VB-將提供V5和V4。
如將在以下段落中詳細討論，一個浮動VCOM結構可以比一個浮動VBIAS結構簡單。此外，在三個不同狀態(tài)之間轉接VBIAS將有一些較小功耗。但是，在一個單芯片CMOS IC實施中，浮動VCOM結構的實際實施可能需要使用三阱CMOS工藝，而在更常規(guī)的雙阱CMOS工藝中可以實現(xiàn)浮動VBIAS結構。因此前一方法(即浮動VCOM)更適用于要求多芯片解決方案處理驅動負載的較大LCD，而后一方法(即浮動VBIAS)更適用于單芯片解決方案更經濟的較小LCD。
這兩個方案的任意一個通過更有效地利用功率，與常規(guī)單電源系統(tǒng)相比都將實現(xiàn)非常顯著的節(jié)電。
浮動VCOM實施例使用兩個固定的VCOM電源本發(fā)明的一個實施例涉及使用非折疊的APT驅動方案(圖2b)，并且利用如圖3a和圖3b所示的兩個固定的VCOM電源。熟練的技術人員將理解到，雖然以下描述中參考圖3a-3d、4a-4c及5a、5b顯示了用于僅驅動一個行或列電極的驅動電路，但是可以使用類似的電路用于驅動其它行和列電極。雖然所有的列電極需要同時被驅動，但是在一些實施例中，在任一時刻僅一個行電極被掃描，使得借助于一個開關電路，僅一個驅動器就足以順序地驅動所有行電極。
在圖3a中，依賴被掃描行的極性，通過施加V0<＝>VCOM+脈沖或V0<＝>VCOM-脈沖，掃描COM或行電極。通過施加合適的定時信號S+、S0、S-以控制開關I0、I1、I2，這些脈沖被提供到每個行電極的連接節(jié)點COM。通過施加適當?shù)亩〞r信號SS+(j)、SS-(j)到開關I3、I4，驅動電勢VB+或VB-被施加到每個列電極的連接節(jié)點SEG。符號“SS+(j)、SS-(j)”表示適用于第j個列電極的定時信號，其中j從1到最大列電極數(shù)。與常規(guī)單電源IAPT驅動系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)功耗的效率很高。由于SEG/列電極的功耗將由一個專門的VBIAS低電壓電源提供，因此SEG/列電極的電流負載將具有一個較低的V乘數(shù)并且因此降低了系統(tǒng)功率要求。
但是，在此實施例中，VCOM+、VCOM-被永久地連接到剩余的驅動器電路并且因此要求開關電路I0和I2容許|VCOM+-VCOM-|的擊穿電壓。由于|VCOM+-V0|＝|V0-VCOM-|＝VCOM并且可以高達15-18V，因此總擊穿要求可以達到30-36V，在精細幾何形狀COMS工藝中達到相當昂貴。因此需要在此方面的改進。
圖3b是說明用于產生適合驅動LCD的電勢的一個電源的部分的電路圖的示意圖。圖3b中所示電源的部分是用于產生一個適當?shù)碾妷河糜隍寗有须姌O；用于產生驅動列電極的電勢的電路的部分與圖3a的電路塊12類似。為了簡化圖3b，省略了該電路塊，理解到該電路塊以圖3a所示相同的方式連接到圖3b的節(jié)點V0。對于圖3c也一樣。在圖3b中，說明了一個改進的方案。在此方案中，還有兩個固定的高電壓電源VCOM+和VCOM-。但是，使用了兩對開關(I1/I5和I4/I3)選擇用于所有行/COM電極驅動電路的電源。有了這些開關和控制信號F1a、F2a(其中F1a基本是F2a的倒置)，根據(jù)APT驅動技術，在任何單個時刻，僅VCOM+或僅VCOM-被施加，但是從不同時被施加。結果，開關I0和I2上的電壓將限于|VCOM|而不是2×|VCOM|。例如在場2×N中，僅V0和VCOM-被施加。因此與圖3a實施例相比擊穿要求降低2倍。此外，所有四個電源開關(I5、I6、I7、I8)僅經過一個|VCOM|轉換，并且因此也要求容許一個VCOM的擊穿容限。
圖3b的實施例還要求兩個單獨的電源VCOM+和VCOM-。圖3c中顯示圖3b的一個進一步的增強。在此實施例中，僅使用一個電壓電源VCOM+。在正周期中，信號F1a為高并且開關I9、I11為ON。V+連接節(jié)點將連接到VCOM+并且V-將連接到V0，而電容器C0將被充電到VCOM+。在負周期中，F(xiàn)2a將為高，開關I10將為ON，并且來自COM/行掃描系統(tǒng)20的電勢由在正周期中充電到VCOM+的電容器C0提供。隨著I10轉為ON，C0的頂端連接到V0，并且因此迫使C0的底端到-VCOM+或VCOM-。結果，通過連接C0的不同端到電源VCOM+以及到參考節(jié)點V0，并且使用另一端作為-VCOM+或VCOM-，掃描所有行/COM電極僅需要一個電壓源。這是可能的，因為在任何單個時刻，APT驅動方案中將僅有一個行/COM電極被掃描。此單個電壓源可以提供行/COM掃描脈沖的兩種極性所需的電壓。
此技術可以同樣好地應用于場倒置APT驅動方案(其中在一個場內所有行/COM極性將保持相同，在下一場所有行/COM變?yōu)榱硪粋€極性)，行倒置APT驅動方案(其中一個場極性將為+-+-+-，下一個場為-+-+-+，等)或其它倒置驅動方案。此單個VCOM方案的另一個重要優(yōu)點是向驅動信號的兩個極性提供平衡的電壓電源的天然能力。此平衡很重要，因為LCD像元上施加的任何顯著的DC偏置都會導致LC(液晶)材料的電離并且永久損壞LCD。通過僅使用一個電源電壓用于VCOM，此平衡自動建立；否則，這可能需要額外的高擊穿電壓反饋控制電路并且可能實現(xiàn)很困難和昂貴。
圖3d說明圖3c的又一個改進。在此實施例中，到V0的連接用到VB+和VB-的連接代替。此外，VB-連接到GND而VB+連接到單個電源VB2。此改進的方案進一步減小了用于VB+、VB-的電源的復雜性。此外，電源VCOM到VB+和VB-的連接允許提供VCOM中使用的電流流經用于VB+(和VB-)的存儲電容器，以及由一個特定像元處尋址的行和列電極COMi、SEGj(圖3d中虛線所示)構成的電容器，并且被用于隨后尋址的列/SEG電極驅動器再使用。將VCOM連接從V0移開的一個進一步的優(yōu)點是在建立VB+和VB-之間的平衡以使像元電極上所見的DC電壓最小的過程中，V0起著重要的作用。如果VCOM的負載通過節(jié)點V0，則所有行/COM掃描電流將加載到V0上，使平衡更難以實現(xiàn)并且需要一個強的電壓跟隨器驅動V0。當V0連接到VB+和VB-，通過LCD像元電容耦合(例如圖3d中COMi、SEGj)，V0負載將完全來自列/SEG，由于電容器耦合的限制，無DC，并且驅動節(jié)點V0的一個器件可以非常弱(僅夠處理CB0漏泄以及耦合信號的不平衡部分)。
注意到圖3b、3c或3d中，低電壓電源系統(tǒng)VBIAS涉及使用電容器CB+和CB-。當一個SEG電極從VB+擺動到VB-，反之亦然，電流通過LCD面板電容耦合到節(jié)點V0。此電流對于VB+到VB-轉換將是“源”電流(從V0節(jié)點流出)，并且對于VB-到VB+轉換將是“吸收”電流(流入V0節(jié)點)。如上所述，這些電流是內在平衡的，并且因此導致長時期無DC?，F(xiàn)在，如果一個足夠大的電容器(例如超過150x總LCD面板負載電容)連接在V0與地之間，則將出現(xiàn)另一個非常重要的特征，即電流再使用在一個場中被一行像元用于從，比方說，VB+到VB-轉換的電流，將在下一個場中提供相同行的從VB-到VB+轉換。本質上，電流脈沖將在兩個連續(xù)場中兩次使用，但是暫時存儲在連接到V0的電容器中。這對于所顯示圖像本質上是靜態(tài)的并且場到場圖像變化非常有限的幾乎所有無源LCD顯示器應用尤其正確?？紤]電流再使用的另一個方法是看在每個上述轉換(先從VB+流到V0并且然后從V0到VB-并且V0本質上將保持不變，假定負載電流在V0上產生可忽略的DC漂移)處電壓減半?；蛘?，通過連接到V0的電容器CB+/CB-，功耗減半。
本發(fā)明的又一個方面涉及連接在VB+到V0和V0到VB-之間的兩個電容器CB+/CB-。CB-在電流再使用方面的重要性上面已討論。CB+的重要性可以說明如下。為使以上電流再使用方案起作用，V0節(jié)點不能在兩個連續(xù)場內“驅動”(換句話說，V0僅能偶爾被驅動，平均頻率比場頻低得多，理想地在15-20Hz以下，或者約為場頻的20％)并且必須允許某個小百分比的V0漂移(1-2％，+/-平衡)。此低頻率驅動要求與V0為VB+與VB-之間中點的要求內在地沖突，后者來自于像元電極上不施加凈DC電壓的要求，因為這將要求V0總是受控的。
增加與CB-電容基本相同的CB+，將因此對于電流再使用方案的實現(xiàn)很重要，因為CB-和CB+將構成一個電容器分壓器，并且VB+到VB-上發(fā)生的任何波動將通過電容器分壓器自動反映到V0，并且因此幫助V0使其電勢保持在(VB+-VB-)/2。沒有CB+，VB+的波動將僅施加到V0的一邊，并且LCD像元上容易出現(xiàn)凈DC電壓。除了使用一個昂貴的極其精確的電壓源用于VB+之外，解決此DC問題的另一個方法是使用一個相當強的驅動器使V0固定在(VB+-VB-)/2。由于此驅動器無法區(qū)分有害的漂移與由再使用的電流引起的“好的漂移”，因此它可能削弱任何節(jié)電效果，并且造成電流再使用方案不可行。
浮動VBIAS實施例以上實施例將通過利用一個單獨的電源用于具有低電壓VBIAS的SEG/列電極實現(xiàn)所需節(jié)電。但是，由于電路結構的雙極性性質，一個單芯片LCD控制器IC中這些方案的CMOS實施還要求使用三阱CMOS工藝(N阱用于P-MOS，當P-MOS工作在正電壓時，以及P阱用于N-MOS，當N-MOS工作在負電壓時)。三阱CMOS工藝與一個其它方面相等的雙阱CMOS工藝(在擊穿電壓、最小幾何形狀、導體層等方面相等)相比要貴-20％。因此需要修改方案以允許使用更經濟的工藝。
參考圖2a中場倒置IAPT驅動方案，看到，在每個場期間，在非掃描電壓(V5或V2，依賴掃描COM/行脈沖的極性)的兩邊(即上面和下面)，SEG/列的電壓擺幅限于一個相對小的值。因此需要提供一個“浮動”VBIAS電源系統(tǒng)用于列/SEG轉接需要(參考圖4a在每個場期間的方式使得此“浮動”電源將基本保持其源電壓(VB+/VB0/VB-，或簡稱VBIAS)穩(wěn)定并且提供所需的電流以支持電極在偶場期間V6-V4奇場期間V1-V3之間擺動)。有了此“浮動”VBIAS電源，于是就可以使用IAPT折疊驅動方案，并且這允許使用雙阱COMS工藝構造一個單極性LCD驅動系統(tǒng)來構造一個完整的LCD驅動系統(tǒng)。
此“浮動”VBIAS電源系統(tǒng)100的一個理想實施例包括一個專門的固定的高電壓VCOM電源、一個VBIAS電源以及一個開關電路，該開關電路用于產生某些合適的電勢用于驅動COM或行以及SEG或列電極。圖4a中顯示系統(tǒng)100，其中節(jié)點V6連接到提供電壓V6的一個專門的固定的高電壓VCOM電源，并且節(jié)點V3/V2/V1連接到一個VBIAS電源以提供三個電壓V3/V2/V1。V1的電壓水平典型地為GND，并且V3-V2＝V2-V1＝VBIAS?？刂菩盘朏2b為F1b的倒置(圖4b)，這兩個信號的ON部分之間有一個很小的間隙以保證兩個電源路徑不可能同時為ON。
在奇場中，F(xiàn)2b為“1”，開關I22、I24、I26為ON，并且電容器CB+/CB-連接到V3/V2/V1，并且系統(tǒng)100將提供電壓源以產生V1V3之間的SEG/列驅動信號以及V2V6之間的COM/行掃描脈沖。
在偶場中，F(xiàn)1b為“1”，電容器CB+/CB-從V3/V2/V1斷開，并且開關I23使CB+的頂端CB+t連接到V6，拉升(pullup)電容器CB+/CB-的其它兩端VB0、CB-b，假定CB+/CB-電容基本高于由SEG/列驅動器I31/I32的轉接活動產生的節(jié)點V5和V4上的負載電流，則CB+/CB-將作為一個穩(wěn)定的電壓源，通過開關I21和I25用于V5和V4。有了V6、V5、V4，驅動SEG/列電極的系統(tǒng)100(一個通道僅顯示一對驅動器)將產生V6V4之間的驅動信號，同時系統(tǒng)100將產生V5V1掃描脈沖。
在偶場期間，由于SEG/列驅動功率完全來自電容器CB+/CB-，因此為了以上系統(tǒng)在所有顯示圖案下正確工作，CB+/CB-的電容需要基本(20×-50×)大于(像元電容之和)×(最大可能的SEG/列電極轉換)。對于一個100×200像元的LCD面板，假定每個像元具有2pF的有效電容，則以上計算將意味著CB+/CB-的電容需為(20×-50×)×2pF×100×200×50＝40-100μF，其中50＝100/2為最大可能的SEG/列電極轉換，當圖案為黑/白隔行掃描線或檢測板時發(fā)生。
此電容要求非常高并且具有該高電容值的電容器通常為高漏泄、電解型電容器，并且因此對于超低功率電池工作的器件不受歡迎。
基于與圖4a的實施例相同的電路的一個改進是修改功率源管理信號F1b/F2b，并且在偶場期間在F2脈沖中插入“再充電脈沖”，使得CB+/CB-將被周期性地再充電(圖4c)。例如，通過在每個行掃描間隔插入該再充電脈沖，所需電容器的計算將減小為(20×-50×)×2pF×100×200×50/100＝0.4-1μF。此電容范圍可以由具有可忽略的漏泄電流并且在很小型的SMD(表面安裝器件)包中的陶瓷電容器提供。
此方案發(fā)揮作用的另一個重要因素是利用LCD面板的固有電容。在偶場期間插入再充電脈沖的短暫間隔中，LCD的固有電容作為SEG/列信號的保持電容器，直到電容器CB+/CB-被重新連接以產生V5/V4。為了達到此目的，通過將SS+和SS-都設置為“0”，使SEG/列驅動器部分的輸出暫時關閉，并且因此導致SEG/列驅動器處于高阻抗狀態(tài)以保持LCD的固有電容中存儲的電荷。
有了以上結構，所有控制信號和開關將工作在正(或負)電壓范圍(相對GND)。這在該結構作為一個集成電路實施時尤其有利，因為工作電壓關于基底電勢可以都為正或負。因此，除了電容器CB+/CB-，所有控制信號和開關都可以由一個常規(guī)雙阱CMOS工藝實施。
實際上所有各種商業(yè)無源LCD驅動系統(tǒng)都涉及一個正交驅動波形，通常包括一個低電壓擺動SEG/列驅動系統(tǒng)，以及一個高電壓脈沖COM/行掃描系統(tǒng)。SEG/列與COM/行掃描之間的相對數(shù)值通常由 決定，其中Mux為復用率。對于單行掃描系統(tǒng)例如APT或IAPT驅動方案，Mux率等于LCD的行數(shù)。在MLA(多行尋址)驅動方案中，Mux＝行/L，其中L為每個行掃描間隔同時驅動的行數(shù)。
因為這兩個電壓要求之間電壓水平的顯著差異，所以SEG/列驅動器與COM/行驅動器之間共享一個電壓電源通常是不受歡迎的。本發(fā)明介紹了驅動無源LCD的幾個實施例，使用兩組電源以減小LCD顯示系統(tǒng)的總功耗(包含LCD面板與驅動器的功耗)。此外，本發(fā)明描述了用于CMOS實施的幾個適當?shù)碾娐方Y構和控制信號技術，以允許所介紹的概念/方法的有效IC實施。
盡管以上討論限制了其范圍，但是該電源結構系統(tǒng)的應用可以擴展到其它類型的無源LCD驅動系統(tǒng)例如SEG/列信號的脈沖寬度調制、幀頻校正的灰度調制以及各種MLA或主動尋址方法。在每個衍生的應用中，需要調節(jié)電壓水平以最佳地保存功率，并且需要正確地管理與驅動信號(尤其SEG/列)的相互作用以使對像質的影響最小。
在圖3a-3d的實施例中，使用第一電源以提供專門用于驅動行或COM電極的電勢，并且使用與第一電源分離的第二電源產生專門且適用于驅動列或SEG電極的電勢。但是，在圖4a-4c的實施例中，將注意到功率源V6、V3、V2和V1被聯(lián)合使用，用于產生適用于驅動行和列電極的電勢。因此如上所述，電容器CB+/CB-聯(lián)合電壓源V6、V3、V2和V1被用于產生驅動行電極的電勢V5以及驅動列電極的電勢V4。
注意到在這里有關實施例使用電容器的描述中，提供一個特定電壓的電源被描述為使電容器充電到相同電壓。但是，在實際電路中，理解到電容器在一個實際時幀中被充電到所需電壓，該電壓典型地低于電源提供的電壓。例如，如果兩個電容器CB+和CB-在每個電容器上都被充電到1.2伏特，則在實際實施中用于對兩個電容器充電的電壓電源可能需要提供大約3.0伏特，而不是2.4伏特的電壓。將理解到，在這里描述的涉及電容器充電的本發(fā)明的所有實施例中，即使該實施例的描述可能表示電容器被充電到電源提供的相同的電壓，也將理解到在真正實際中，這兩個電壓僅僅基本相同，理想地，電源提供的電壓稍高于電容器被充電到的所需電壓。
圖5a和5b一起是用于驅動LCD的一個電源電路的示意電路圖，以說明本發(fā)明的理想實施例。如圖5a與5b所示，電源系統(tǒng)的全部電路可以自然地分為兩個部分第一部分200a用于產生適用于驅動行和/或列電極的電勢，以及第二部分200b用于在合適的時間將部分200a提供或產生的電勢施加到行和列電極。圖5a顯示第一部分200a。如圖5a所示，三個電壓由兩個或多個功率源V6、VC和V1提供，其中V1可以簡單地為地電勢。兩個電容器C1和C2用于在組合電路200a、200b的工作的第一階段存儲能量。在第二階段，電容器中存儲的能量然后被使用，與功率源V6、V1一起，用于產生適用于驅動行和/或列電極的電勢。
選擇電壓VC使得VC與V1之間的電壓差基本等于非掃描行電極與列電極之間的電壓差的幅值。因此，在組合電路200a、200b的工作的第一階段，控制信號F3c被施加到開關I34、I36、I38和I40，開啟這些開關，使得電容器C1和C2并聯(lián)到電壓VC和V1。因此C1和C2的C1t和C2t端被充電到電壓VC，并且兩個電容器的剩余C1b和C2b端處于參考電壓V1。
在組合電路200a、200b的工作的第二階段，控制信號F3被拉低，由此關閉開關I34-I40。則控制信號F1c或F2c被拉高。開關I44、I48的類型是當F1c或F2c為高時開啟。為了便于描述，假定F1c而非F2c首先被拉高。則開關I42、I44、I48、I50、I56、I60、I64和I68開啟。這使得電容器C1的C1t端被拉到電壓V6。由于電容器C1先前在階段1期間已被充電到其兩端之間(VC-V1)的電壓差，則電容器C1的另一C1b端由此也被拉到值V5，使得電壓差(V6-V5)等于(VC-V1)。但是，電壓V5將是浮動的，因為它沒有連接到三個電壓電源節(jié)點V6、VC和V1的任何一個。因此通過打開開關I44，節(jié)點VM將處于電壓V5。電容器C2的C2t端也連接到節(jié)點VM，使得它被拉到電壓V5，并且其另一C2b端被拉到值V4，使得電壓差(V5-V4)等于電壓差(VC-V1)。這種情況是由于電容器C2在先前階段1期間已被充電到此電壓差。因此，電壓V5通過開關I44并出現(xiàn)在節(jié)點VM處，以及電壓V4通過開關I48并出現(xiàn)在節(jié)點202處。
參考圖5b，出現(xiàn)在節(jié)點VM處的電壓V5通過開關I56并出現(xiàn)在節(jié)點VC+處，以及參考電壓V1通過開關I60出現(xiàn)在節(jié)點VC-處。因此，如以前通過借助于控制信號S+和S-控制開關I0和I2，電壓V5和V1被施加到一個或多個COM或行電極。電壓V6還通過開關I64并出現(xiàn)在節(jié)點VS+處，以及節(jié)點202處的電壓V4通過開關I68出現(xiàn)在節(jié)點VS-處。如以前，通過施加適當?shù)亩〞r控制信號SS+(J)和SS-(j)以控制開關I32和I31，V6V4的合適的脈沖被施加到對應的列電極SEGj。參考圖2a，上述驅動電壓波形適用于場2×N，其中施加到COM電極的電勢在V5和V1之間并且施加到列電極的電勢在V6和V4之間。如上所注意，在此時間電壓V5和V4沒有連接到任何電源，并且因此，通過電容器C1和C2關于電壓V6浮動。
在第二階段，在另一個場尋址周期中，例如圖2a中的場2×N+1，控制信號F3c保持低，控制信號F1c被拉低并且控制信號F2c被拉高。這關閉開關I42、I48、I56、I60、I64和I68，并且開啟開關I46、I52、I54、I58、I62和I66。當控制信號F1c和F2c的任意一個為高時，開關I44和I50保持ON。電容器C2的C2b端通過開關I52被拉到V1。由于電容器C2先前在第一階段已被充電到(VC-V1)，因此C2t端將被拉到電壓V2，(V2-V1)等于(VC-V1)，其中V2通過電容器C2關于V1浮動。此電壓V2通過開關I50并出現(xiàn)在節(jié)點VM處。電容器C1的C1b端通過打開開關I44連接到VM，使得C1b端也處于電壓V2。由于電容器C1先前在第一階段已被充電到值(VC-V1)，因此電容器C1的C1t端將被拉到值V3，其中(V3-V2)等于(VC-V1)，其中V3因此也通過電容器C1和C2隨V2和V1浮動。
電壓V3通過開關I46并出現(xiàn)在節(jié)點204處。參考圖5b，出現(xiàn)在節(jié)點VM處的電壓V2通過開關I58并出現(xiàn)在節(jié)點VC-處，以及電壓V6通過開關I54出現(xiàn)在節(jié)點VC+處。因此，借助于定時控制信號S+和S-，電壓V6和V2通過開關I0和I2施加到一個選定的COM電極。參考電壓V1通過開關I66并出現(xiàn)在節(jié)點VS-處，以及電壓V3通過開關I62出現(xiàn)在節(jié)點VS+處。如以前，借助于定時控制信號SS+(j)和SS-(j)分別控制開關I32和I31，電壓V3和V1被施加到對應的電極SEGj，其中j從1到最大列電極數(shù)，例如圖1中的k。組合電路200a、200b在第二階段的工作總結在下表中，其中帶下劃線的電壓為浮動電壓

有了以上圖5a、5b的結構，所有控制信號和開關都將工作在正(或負)電壓范圍(相對GND)。這在該結構作為一個單芯片集成CMOS電路實施時尤其有利，因為工作電壓關于基底電勢可以都為正或負。因此，除了電容器C1和C2，所有控制信號和開關都可以由一個常規(guī)雙阱CMOS工藝實施。
在圖5a、5b的實施例中，電路的工作具有兩個不同的階段第一階段中一個或多個電容器被充電并且其間沒有電勢被施加到行或列電極。接下來的階段2中每個電容器的其中一端被連接到一個電壓電源，使得該電容器的剩余端的電勢被拉到與電壓電源的電壓差為(VC-V1)的一個值。然后使用來自電源的一個或多個電壓電源V6和V1，以及在每個電容器的另一端處產生的一個或多個浮動電壓，控制和驅動行和列電極。
在上述其它，如圖3c、3d和4a的實施例中，也有兩個階段，其中在第一階段，一個或多個電容器被充電，并且其中在第二階段，使用電容器的一端處的浮動電壓以及一個或多個電源電壓用于驅動行和/或列電極。但是，在該實施例中，在第一階段也使用電源電壓或電壓以驅動行和/或列電極。所有該變型都在本發(fā)明的范圍內。
在圖4a的實施例中，使用基本等值的電容器CB+和CB-以及使用電壓電源V3、V2、V1使得(V3-V2)與(V2-V1)基本相同可能很重要。這種情況是保持列電極處的零電壓偏置。在圖5a、5b的實施例中，保證了這一點，因為在第一階段電容器C1和C2被并聯(lián)充電到相同的電壓差。這減小了驅動器中可以使用的元件的容限，使得可以使用較便宜的元件。在圖4a的實施例中，兩個電容器當它們串聯(lián)放置時被充電，而在圖5a、5b的實施例中，兩個電容器C1和C2當它們在相同的兩個電壓源之間并聯(lián)放置時被充電。
因此，圖3c、3d、4a、5a和5b中的實施例的共同特征是兩個或多個電源與包含能量存儲器件的一個電路一起使用，以產生用于驅動行和列電極的電勢。該電路使至少一個這樣產生的電勢隨其中一個電源提供的電壓浮動。因此，在圖3c、3d的實施例中，當參考電壓V0連接到節(jié)點V+時，由此使電容器C0的一端到參考電壓，電容器C0的另一端被拉到浮動值-VCOM+或VCOM-。
在圖4a的實施例中，當電容器CB+和CB-被電壓電源V6拉升時，這使兩個電容器之間的節(jié)點以及電容器CB-的剩余端也被拉到對于驅動行和列電極有用的浮動值。因此，兩個電容器之間的節(jié)點處的電壓值被拉到值V5，其中(V6-V5)與(V3-V2)基本相等，(V3-V2)是先前階段電容器CB+被充電的電壓差。同時，節(jié)點VS-處的電壓也將被拉到底端CB-t處的電壓V4，其中(V5-V4)與(V2-V1)基本相同。這種情況是由于電容器CB-在先前的階段已被預先充電到(V2-V1)。
圖3c、3d、4a、5a和5b中本發(fā)明的實施例的又一個共同特征是驅動器電路總體上經歷的電壓動態(tài)范圍基本不超過施加到行電極的電壓脈沖的幅值。例如，參考圖2b，其中使用兩個單獨的電壓源以產生正向和反向脈沖施加到行電極，電源電路將經歷的電壓動態(tài)范圍等于正向和反向脈沖的幅值的總和。由于正向和反向脈沖對于零DC偏置將具有相等的幅值，因此這意味著該功率電路將經歷施加到行電極的電壓脈沖的幅值的兩倍。在圖2b所示的例子中，功率電路經歷的動態(tài)范圍將等于VCOM+，等于VCOM-。在圖3c、3d、4a、5a和5b的實施例中，由于已經使用電容器使得單個電源能夠產生正向和反向電壓脈沖用于行電極，因此電源電路經歷的電壓動態(tài)范圍總體上基本等于或稍高于施加到行電極的正向和反向脈沖的幅值。換句話說，該特征使得總電壓動態(tài)范圍能夠象IAPT的情況中一樣減小，而同時與IAPT相比極大地減小驅動器的功耗。
從以上描述，顯然由于列(SEG)電極直接由一個參考電壓(來自功率源或電源，或連接到地或其它參考源)驅動或直接由一個能量存儲器件例如電容器(或電感器)驅動，因此使得與B類偏壓電路有關的上述問題一起被避免。這是由于上述驅動器電路不使用在低誤差電壓處關閉的N和P晶體管用于提供能量到列電極。因此，假定能量存儲源能夠在每個行掃描周期內驅動列電極基本到其目標值，則常規(guī)LCD顯示的上述串擾問題可以避免或減輕。
使用能量存儲器件例如電容器以提供電流到列電極的地方，為了驅動列電極到目標電壓值，能夠達到這些目標值的精度依賴驅動電容器的電容相對于通過該電容器驅動的列電極的負載電容。因此，如果驅動電容器的電容為被驅動列電極的負載電容的20倍，則該電容器能夠驅動列電極到目標電壓值的5％以內。因此，為了進一步提高驅動精度，使得誤差小于5％，可能需要使用甚至更大的電容器。本發(fā)明的另一個方面是基于公認，通過使用兩組或多組電容器在相同行掃描間隔驅動列電極，可以放松以上使用大值電容器達到精確目標值的要求。根據(jù)本發(fā)明的此方面，可以由第一組的一個或多個電容器驅動列電極到接近但不到目標值的一個電壓值，并且然后使用第二組的一個或多個電容器驅動該列電極基本到該目標值。使用該驅動方案，第一和第二組中的電容器的電容不需要很大。例如，如果第一和第二組中每個電容器的電容都是負載電容的20倍或更大，則在第一階段，列電極被驅動到目標值的5％以內。在相同行掃描周期的第二階段，則使用第二組電容以驅動列電極到目標值的0.25％以內，或基本到目標值。
本發(fā)明的此方面在圖6a、6b中說明。如圖6a所示，電路300包含電源302，電源302包含電流源304、比較器306和參考電壓源308。參考電壓源308提供相對于地的參考電壓VREF。電路300包含兩組電容器第一組包括電容器C1、C2，第二組包括電容器C3、C4。兩組電容器交替使用以提供電壓或電勢到三個節(jié)點N1、N2和N3。然后使用這三個節(jié)點處的電壓或電勢用于驅動每個列電極(SEG)到所需的一組三個不同的電勢V1、V2和V3之一。也可以使用相同的方案實現(xiàn)電勢組V4、V5和V6。
當使用第一組電容器以提供電流到三個節(jié)點時，第二組電容器被連接到功率源或電源302用于對第二組電容器充電。這在開關電路300的一個周期中發(fā)生。在下一個周期中，則使用第二組電容器以提供功率到該三個節(jié)點，而然后電源302對第一組電容器充電。開關的工作以及兩組電容器的交替工作參考圖6b的時序圖說明。
電路300可以工作在說明兩個不同實施例的兩個不同工作中。第一實施例通過標明S1至S4的時序圖320說明，時序圖320為電路300的開關S1-S4的ON-OFF狀態(tài)的圖解說明。標明S1′、S2、S3′和S4的第二組時序圖330說明工作電路300中的第二實施例。
每個虛線t0和t0′標志一個新的行電極的掃描時間的開始點。因此時間間隔t0-t0′定義一個行掃描間隔或行掃描周期。在一個行掃描周期中，電路300提供的功率需要盡可能快地驅動每個列電極到目標電壓或電勢。在行掃描周期t0-t0′中，開關S1和S4在周期的大部分中關閉，并且開關S2和S3開啟。因此，在周期的大部分中，第二組電容器C3、C4連接到節(jié)點N1、N2、N3并且從電源302斷開。例如，節(jié)點C3t連接到節(jié)點N1，以及節(jié)點C3b連接到節(jié)點N2。節(jié)點C4t連接到節(jié)點N2，以及節(jié)點C4b連接到節(jié)點N3。因此，節(jié)點N1、N2上的電勢差或電壓基本等于電容器C1上的電壓，以及節(jié)點N2、N3上的電壓基本等于電容器C2上的電壓。由于開關S4在此行掃描周期t0-t0′中大多數(shù)時間關閉，因此在此行掃描周期的大部分中電容器C3、C4不連接到電源302。
同樣，由于在周期的大部分中開關S4關閉以及開關S3開啟，因此第一組開關從節(jié)點N1-N3斷開并且連接到電源以補充在先前行掃描周期中流失的電容器中的電荷。以此方式，在緊隨時刻t0′的行掃描周期中，第一組電容器將被完全充電并且然后準備提供能量到節(jié)點N1、N2、N3。
雖然在行掃描周期t0、t0′的大部分中，第二組開關連接到節(jié)點N1-N3，以及第一組開關連接到電源302，但是從圖6b將看到，開關周期S1-S4相對于行掃描周期的開始時刻t0延遲一個偏置t0-t1。這是理想的以獲得一個更高的精度用于驅動連接到節(jié)點N1、N2、N3的列電極到所需的目標電壓值。如圖6b中所示，為了驅動一個列電極從電壓V1到電壓V3，例如，在t0時刻第一組電容器C1、C2仍然連接到節(jié)點N1、N2、N3。事實上，如下將說明，在組成行掃描周期t0-t0′的僅一小部分的此短時間間隔t0-t1中，最初存儲在電容器C1、C2中的電荷的大部分現(xiàn)在都在此短時間間隔通過圖6b中曲線Emb.1所示的電路300轉移到列電極。因此，在t1時刻，連接到電路300的列電極的電壓從t0時刻的值V1驅動到t1時刻的接近目標電壓V3的值V′。在t1時刻，開關S1、S4關閉以及開關S2、S3開啟。這導致電容器C1、C2從節(jié)點N1-N3斷開，并且換成電容器C3、C4連接到該節(jié)點。在此t 1時刻，電容器C3、C4被電源302完全充電，并且因此非常有效地使得被C1和C2驅動到電壓V′的相同的列電極被快速驅動到非常接近目標電壓V3的一個值，如圖6b中曲線Emb.1所示。
例如，如果電容器C1、C2的電容為負載電容的20倍，則這意味著V′將僅比V3小V3的大約5％。如果電容器C3、C4的電容也為負載電容的20倍，則這意味著當使用第二組電容器驅動相同列電極從V′到電壓V3時，列電極的合成電壓將小于V3的大約0.25％以內。以此方式，列電極可以被驅動到基本等于目標電壓值的一個電壓，而不必使用大值電容器。
從以上，由于列電極已經被電容器C1、C2驅動到電壓V′，其中V′接近電壓V3，因此第二組電容器C3、C4僅需要提供少量的電荷及電流以驅動該列電極到基本等于V3的值。因此，在t0′時刻，電荷的僅一小部分從電容器C3、C4流失。因此，在隨后的短時間間隔t0′-t1′中，該電荷的大部分將然后被轉移到連接到節(jié)點N1-N3的列電極，以再次驅動該列電極到接近電壓V3的一個電壓值，或某個其它的目標電壓。
在上述例子中，列電極從電壓V1驅動到基本等于電壓V3的一個電壓。相同的推理將適用于兩組電容器以上述所有有關優(yōu)點驅動任何列電極從三個電壓值V1-V3的任意一個到另一個不同的電壓值。
因此，從以上顯然，通過使開關周期320的定時相對于行掃描周期延遲一個偏置t0-t1、t0′-t1′、...，列電極可以被驅動到非常接近或基本等于目標電壓的值，而不必使用大尺寸電容器。
第二實施例330與第一實施例320的不同之處在于第一組電容器C1、C2關閉的時間間隔的開始點進一步延遲到t2、t2′、...時刻，如定時S1′所示。因此，在時間間隔t1-t2中，兩組電容器C1-C4都將提供電流及能量到三個節(jié)點，由此縮短驅動連接到節(jié)點的一個列電極到基本等于V3的一個值所需的時間。波形330中陰影區(qū)域顯示重疊時間間隔。圖6b中曲線Emb.2顯示列電極的合成電壓。
從開關波形320、330注意到，三對開關波形S1、S3；S2、S4及S1′、S3′是互補的。以此方式，當一組電容器連接到節(jié)點以提供能量到列電極時，此組從電源斷開；反之亦然，當一組電容器連接到電源302以對電容器充電時，此組從節(jié)點斷開。
電源302如下工作。電流源304將提供電流到與其相連的兩組電容器之一，直到其被比較器306關閉。當開關S3為開時，比較器306使用于第一組電容器的節(jié)點C1t、C2t處的公共電壓與參考電壓VREF比較。當公共節(jié)點處的電壓通過充電活動增加使其基本等于參考電壓時，比較器306關閉電流源304。在此充電步驟中，電容器C1、C2并聯(lián)到電流源304。電容器C3、C4以類似方式充電。
充電步驟之后，每個電容器C1-C4上的電壓基本等于參考電壓VREF。因此，當完全充電的電容器然后連接到節(jié)點N1-N3時，節(jié)點N1、N2上以及節(jié)點N2、N3上的電壓都將基本等于參考電壓VREF。
雖然圖6a、6b中顯示使用兩組電容器，但是將理解到對于某些應用，單組可能就足夠了，并且在其它應用中可能使用多于兩組；該其它變型在本發(fā)明的范圍內。
雖然以上參考各種實施例描述本發(fā)明，但是將理解到可以進行修改及變型，而不偏離僅由附加權利要求書及其等價物定義的本發(fā)明的范圍。這里涉及的所有參考都按參考并入其整體。
權利要求
1.一種用于驅動液晶顯示器的電路，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括控制器件；和至少一個能量存儲器件，按照液晶顯示器的周期性尋址循環(huán)，提供電勢和電能到行電極和列電極，從而使顯示器顯示所需圖像，其中控制器件使該至少一個能量存儲器件在第一階段被充電，并使該至少一個能量存儲器件在隨后的第二階段提供行電極或列電極消耗的基本上所有能量，其中該至少一個能量存儲器件在第二階段產生電勢和電能加到行電極和列電極上，其中該產生的定時與尋址循環(huán)有預定的定時關系；所述電路包括兩個能量存儲器件，每個能量存儲器件有兩個端子，其中控制器件使兩個能量存儲器件在第一階段并聯(lián)到多個功率源中的至少一個功率源，用于充電該能量存儲器件，使它們的兩個端子被充電到基本相同的電壓，其中控制器件在第二階段使兩個能量存儲器件提供第一電勢到行電極，和兩個能量存儲器件中的第一個能量存儲器件給列電極提供低于第一電勢一個電勢量的第二電勢，而兩個能量存儲器件中的第二個能量存儲器件給列電極提供高于第一電勢一個基本相同于所述電勢量的第三電勢。
2.按照權利要求1的電路，其中該至少一個能量存儲器件給行電極或列電極提供的至少一個電勢是隨多個功率源中至少一個功率源提供或導致提供的電壓而變化，使所需的圖像顯示在一個或多個列電極覆蓋的像元上，該列電極有所述至少一個能量存儲器件供電的電勢。
3.按照權利要求1的電路，其中電勢量基本上等于該器件兩端的電壓。
4.按照權利要求1的電路，其中控制器件是這樣工作的，在使顯示器顯示所需圖像時，行電極基本上不接收該至少一個能量存儲器件之外的任何能源的能量。
5.按照權利要求1的電路，其中控制器件是這樣工作的，在使顯示器顯示所需圖像時，列電極基本上不接收該至少一個能量存儲器件之外的任何能源的能量。
6.按照權利要求1的電路，其中該至少一個能量存儲器件包括電容器。
7.按照權利要求1的電路，其中列電極在第一階段不連接到任何功率源，其中所需圖像被顯示在不連接到任何功率源的列電極覆蓋的像元上。
8.按照權利要求1的電路，其中控制器件在第二階段連接該至少一個能量存儲器件以提供能量到行電極或列電極，并連接功率源到列電極，從而使一個或多個列電極的電勢是隨多個功率源中至少一個功率源提供或導致提供的電壓而變化，用于顯示圖像到該一個或多個列電極覆蓋的像元上。
9.一種用于驅動液晶顯示器的電路，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括控制器件；兩個功率源；和至少一個能量存儲器件和功率源，按照液晶顯示器的周期性尋址循環(huán)，提供電勢到行電極和列電極，從而使顯示器顯示所需圖像，其中控制器件使該至少一個能量存儲器件在第一階段被兩個功率源被充電，并在隨后的第二階段連接所述至少一個能量存儲器件到行電極或列電極，其中該至少一個能量存儲器件在第二階段產生電勢和電能加到行電極和列電極上，其中該產生的定時與尋址循環(huán)有預定的定時關系；所述電路包括兩個能量存儲器件，每個能量存儲器件有兩個端子，其中控制器件在第一階段使兩個能量存儲器件并聯(lián)到兩個功率源中的至少一個功率源，用于充電該能量存儲器件，使它們的兩個端子被充電到基本相同的電壓，其中控制器件在第二階段使兩個能量存儲器件提供第一電勢到行電極，和兩個能量存儲器件中的第一個能量存儲器件給列電極提供低于第一電勢一個電勢量的第二電勢，而兩個能量存儲器件中的第二個能量存儲器件給列電極提供高于第一電勢一個基本相同于所述電勢量的第三電勢。
10.按照權利要求9的電路，其中控制器件在隨后的第二階段使所述至少一個能量存儲器件連接到行電極或列電極，因此，這些行電極或列電極基本上不是由所述至少一個能量存儲器件之外的任何能源供電。
11.按照權利要求9的電路，其中該至少一個能量存儲器件給一個或多個列電極提供的至少一個電勢是隨兩個功率源中至少一個功率源提供或導致提供的電壓而變化，使所需圖像顯示在一個或多個列電極覆蓋的像元上，該列電極有所述至少一個能量存儲器件供電的電勢。
12.按照權利要求9的電路，其中電勢量基本上等于該器件兩端的電壓。
13.按照權利要求9的電路，其中控制器件是這樣工作的，在使顯示器顯示所需圖像時，行電極基本上不是由該至少一個能量存儲器件之外的任何能源供電。
14.按照權利要求9的電路，其中控制器件是這樣工作的，在使顯示器顯示所需圖像時，列電極基本上不是由該至少一個能量存儲器件之外的任何能源供電。
15.按照權利要求9的電路，其中收該至少一個能量存儲器件包括電容器。
16.按照權利要求9的電路，其中控制器件在第二階段使該至少一個能量存儲器件提供行電極或列電極消耗的基本所有能量。
17.一種用于驅動液晶顯示器的方法，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括控制兩個功率源和至少一個能量存儲器件，按照液晶顯示器的周期性尋址循環(huán)，提供電勢到行電極和列電極，從而使顯示器顯示所需圖像；其中所述控制操作使該至少一個能量存儲器件在第一階段被該兩個功率源充電，并使所述至少一個能量存儲器件在隨后的第二階段連接到行電極或列電極，其中所述控制操作使該至少一個能量存儲器件在第二階段產生電勢和電能加到行電極和列電極上，其中所述控制操作使該至少一個能量存儲器件產生第一電勢并加到行電極上，和產生第二電勢和第三電勢并加到列電極上，所述第二電勢和第三電勢是不同的，所述第二電勢和第三電勢與第一電勢基本相差一個第一電勢量。
18.按照權利要求1的電路，其中控制器件在第二階段使該兩個能量存儲器件提供兩組不同的電勢第一組包括第一電勢，第二電勢和第三電勢，而第二組包括給行電極提供的第四電勢，給列電極提供的第五電勢和第六電勢，第五電勢低于第四電勢一個第二電勢量，而第六電勢高于第四電勢基本上所述第二電勢量。
19.按照權利要求18的電路，其中第一電勢量和第二電勢量是基本相同的。
20.按照權利要求1的電路，其中控制器件在第二階段的不同時間間隔使該至少一個能量存儲器件產生兩組不同的電勢加到行電極和列電極上。
21.按照權利要求20的電路，其中控制器件在第二階段的不同時間間隔使該至少一個能量存儲器件連接到至少兩個不同的參考電勢，使該至少兩個組的第一組中至少一個電勢是隨該至少兩個不同參考電勢中的第一個參考電勢而變化，而該至少兩個組的第二組中至少一個電勢是隨該至少兩個不同參考電勢中的第二個參考電勢而變化。
22.按照權利要求9的電路，其中所述第二電勢和第三電勢與第一電勢相差一個第一電勢量，其中控制器件在第二階段使該兩個能量存儲器件提供兩組不同的電勢第一組包括第一電勢，第二電勢和第三電勢，而第二組包括給行電極提供的第四電勢，給列電極提供的第五電勢和第六電勢，第五電勢低于第四電勢一個第二電勢量，而第六電勢高于第四電勢基本上所述第二電勢量。
23.按照權利要求22的電路，其中第一電勢量和第二電勢量是基本相同的。
24.一種用于驅動液晶顯示器的設備，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括至少兩個單獨的功率源；和電路，響應于該至少兩個功率源并給行電極和列電極提供電勢，從而使顯示器顯示所需圖像，其中給行電極和列電極提供的至少一個電勢是隨一個功率源提供或導致提供的電壓而變化，所述電路包括兩個能量存儲器件，其中該器件是在至少一個場尋址循環(huán)的一個部分期間被一個功率源充電并在這個場尋址循環(huán)的另一部分期間用于給行電極或列電極提供電勢，其中該器件在這個另一部分的一部分中被充電以補償電荷消耗。
25.按照權利要求24的設備，該電路包括控制器件和至少一個能量存儲器件，用于提供所述至少一個電勢，其中控制器件在第一階段使該至少一個能量存儲器件被充電，并連接所述至少一個能量存儲器件到所述一個功率源提供或導致提供的電壓，并在隨后的第二階段連接到行電極或列電極，使所述至少一個能量存儲器件給行電極或列電極提供的所述至少一個電勢是隨所述電壓而變化。
26.按照權利要求25的設備，其中至少一個能量存儲器件至少有兩個端子，其中控制器件使一個端子連接到該電壓并使另一個端子連接到行電極和列電極，其中所述另一個端子提供的所述至少一個電勢使隨該電壓而變化。
27.按照權利要求25的設備，該至少一個能量存儲器件包括一個或多個電容器。
28.按照權利要求25的設備，其中控制器件還使該至少一個能量存儲器件在第一階段給行電極或列電極提供電勢。
29.按照權利要求25的設備，所述至少兩個功率源分別提供第一電壓和第二電壓以及一個共同的參考電壓，第二電壓與參考電壓之差定義為電壓微分，所述控制器件包括第一組開關，使得產生的一組電壓高于參考電壓或低于參考電壓一個該電壓微分的整數(shù)倍。
30.按照權利要求29的設備，所述控制器件還包括第二組開關，該組開關在選定的時刻連接所述組電壓到行電極或列電極，因此，該電極是利用IAPT驅動方法驅動。
31.按照權利要求29的設備，其中該組電壓中的一些電壓在一些場尋址循環(huán)中是隨參考電壓而變化，而該組電壓中的其他電壓在其他場尋址循環(huán)中是隨第一電壓而變化。
32.按照權利要求25的設備，所述電路包含兩個能量存儲器件，每個能量存儲器件有兩個端子，其中控制器件使兩個能量存儲器件在第一階段并聯(lián)到功率源，用于對該能量存儲器件充電，使它們的兩端被充電到基本相同的電壓。
33.按照權利要求25的設備，所述電路包含兩個能量存儲器件，每個能量存儲器件有兩個端子，其中控制器件使兩個能量存儲器件在第一階段串聯(lián)到功率源，用于對該能量存儲器件充電。
34.按照權利要求25的設備，其中該電路給行電極提供的電勢在一些場尋址循環(huán)中是高于參考電壓一個預定幅值，和在其他的場尋址循環(huán)中是低于參考電壓一個預定幅值，其中該電路提供的電勢有基本等于所述幅值的一個動態(tài)范圍。
35.按照權利要求24的設備，所述設備是有基底的集成電路，其中第一和第二功率源僅提供高于或低于基底參考電勢的電勢。
36.按照權利要求66的設備，其中該對電容器連接在分隔三個節(jié)點的分壓器配置中，其中該開關器件使該對電容器之間的一個節(jié)點在至少一個場尋址循環(huán)中是在行電極的非掃描電壓上。
37.按照權利要求36的設備，其中開關電路使兩個其余節(jié)點中的一個節(jié)點電壓在至少一個場尋址循環(huán)中提供給列電極。
38.按照權利要求66的設備，其中電容器在至少一個場尋址循環(huán)的部分時間內是由第一或第二功率源充電，并在這個場尋址循環(huán)的不同部分時間內用于給行電極或列電極提供電勢，其中該電容器在這個不同部分的一小部分時間內被充電以補償電荷消耗。
39.按照權利要求38的設備，其中列電極是由列驅動器驅動，和其中列電極在這個不同部分的所述一小部分時間內基本上與列驅動器斷開，用于保存加到列電極上的列信號，使所需圖像被顯示在列電極覆蓋的像元上，這些列電極基本上與列驅動器斷開。
40.按照權利要求61的設備，其中所述設備是有基底的集成電路，其中第一和第二功率源僅提供高于或低于基底參考電勢的電勢。
41.一種用于驅動液晶顯示器的方法，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述方法包括通過連接功率源和至少一個列電極到第一和第二電能存儲器件，給行電極和列電極提供電勢，從而使顯示器顯示所需圖像，因此，在一個行掃描循環(huán)中，第一器件連接到功率源以充電第一器件，并且第二器件連接到該至少一個列電極使它加上電勢，而在另一個行掃描循環(huán)中，第二器件連接到功率源以充電第二器件，并且第一器件連接到該至少一個列電極使它加上電勢；其中按照相對于所述行掃描循環(huán)延遲的開關定時波形，所述提供電勢操作連接功率源和該至少一個列電極到兩個能量存儲器件，因此，至少一個能量存儲器件在行掃描循環(huán)一個部分期間連接到該至少一個列電極，而其余的能量存儲器件在這個行掃描循環(huán)的另一部分期間連接到該至少一個列電極。
42.按照權利要求41的方法，其中由一個器件給行電極或列電極提供的至少一個電勢是隨功率源提供的電壓而變化。
43.按照權利要求42的方法，其中所述至少一個能量存儲器件至少有兩個端子，其中提供電勢操作使一個端子連接到該電壓，和另一個端子連接到行電極和列電極，并使所述另一個端子提供的所述至少一個電勢是隨該電壓而變化。
44.按照權利要求41的方法，其中提供電勢操作包括使能量存儲器件交替地連接到功率源和至少一個列電極。
45.按照權利要求44的方法，其中提供電勢操作包括使功率源和該至少一個列電極在交替的行掃描循環(huán)中連接到第一和第二電能存儲器件。
46.按照權利要求41的方法，其中所述時間延遲是使第一能量存儲器件的大部分能量在這個行掃描循環(huán)的開始部分中被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，而第二能量存儲器件的小部分能量在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
47.按照權利要求41的方法，其中所述開關定時波形是在部分的這個行掃描循環(huán)中使第一和第二能量存儲器件連接到該至少一個列電極。
48.一種用于驅動液晶顯示器的方法，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述方法包括通過連接功率源和至少一個列電極到第一和第二電能存儲器件，給行電極和列電極提供電勢以使顯示器顯示所需圖像，因此，在一個行掃描循環(huán)中，第一器件連接到功率源以充電第一器件，和第二器件連接到該至少一個列電極使它加上電勢，而在另一個行掃描循環(huán)中，第二器件連接到功率源以充電第二器件，和第一器件連接到該至少一個列電極使它加上電勢；其中第一能量存儲器件在行掃描循環(huán)的開始部分中驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，和第二能量存儲器件在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
49.按照權利要求48的方法，其中第一能量存儲器件的大部分能量在行掃描循環(huán)的開始部分中被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，而第二能量存儲器件的小部分能量在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
50.按照權利要求48的方法，其中在部分的行掃描循環(huán)中，第一和第二能量存儲器件連接到該至少一個列電極。
51.一種用于驅動液晶顯示器的設備，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括功率源；第一和第二電能存儲器件；和連接功率源到該器件的開關電路，用于充電該器件并連接該器件到至少一個列電極以向其提供電勢，因此，在一個行循環(huán)中，第一器件連接到功率源以充電第一器件，和第二器件連接到該至少一個列電極以使其加上電勢，而在另一個行循環(huán)中，第二器件連接到功率源以充電第二器件，和第一器件連接到該至少一個列電極以使其加上電勢，其中按照相對于所述行掃描循環(huán)延遲的開關定時波形，所述電路連接功率源和該至少一個列電極到該兩個能量存儲器件，因此，至少一個能量存儲器件在行掃描循環(huán)的一個部分期間連接到該至少一個列電極，而其余的能量存儲器件在這個行掃描循環(huán)的另一部分期間連接到該至少一個列電極，且其中顯示器顯示所需圖像。
52.按照權利要求51的設備，其中所述功率源包括電壓調節(jié)器，比較器和電流源。
53.按照權利要求51的設備，其中所述電路交替地連接該器件到功率源和該至少一個列電極。
54.按照權利要求51的設備，所述設備包括第一和第二電能存儲器件，其中所述電路在交替的行掃描循環(huán)中連接功率源和該至少一個列電極到該兩個能量存儲器件。
55.按照權利要求51的設備，其中所述時間延遲是使第一能量存儲器件的大部分能量在這個行掃描循環(huán)的開始部分中被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，而第二能量存儲器件的小部分能量在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
56.按照權利要求51的設備，其中所述開關定時波形是在部分的這個行掃描循環(huán)中使第一和第二能量存儲器件連接到該至少一個列電極。
57.一種用于驅動液晶顯示器的設備，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括功率源；第一和第二電能存儲器件；和連接功率源到該器件的開關電路，用于充電該器件并連接該器件到至少一個列電極以向其提供電勢，因此，在一個行循環(huán)中，第一器件連接到功率源以充電第一器件，和第二器件連接到該至少一個列電極以使其加上電勢，而在另一個行循環(huán)中，第二器件連接到功率源以充電第二器件，和第一器件連接到該至少一個列電極以使其加上電勢，其中第一能量存儲器件在行掃描循環(huán)的開始部分中驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，而第二能量存儲器件在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
58.按照權利要求57的設備，其中第一能量存儲器件的大部分能量在行掃描循環(huán)的開始部分中被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓到接近于目標值，而第二能量存儲器件的小部分能量在這個行掃描循環(huán)中但是在這個行掃描循環(huán)的開始部分之后被轉移到該至少一個列電極，從而驅動所述至少一個列電極的電壓基本到該目標值。
59.按照權利要求57的設備，其中在部分的行掃描循環(huán)中，第一和第二能量存儲器件連接到該至少一個列電極。
60.按照權利要求24的設備，其中按照液晶顯示器的周期性尋址循環(huán)，所述電路給行電極和列電極提供電勢，和給行電極和列電極提供的至少一個電勢的所述變化發(fā)生在與尋址循環(huán)有預定的定時關系。
61.一種用于驅動液晶顯示器的設備，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括至少提供兩個輸出的至少第一和第二單獨的功率源；和電路，響應于功率源輸出產生不同于功率源輸出的驅動電壓，用于在周期性場尋址循環(huán)中驅動行電極和列電極以顯示圖像，在所述場尋址循環(huán)的第一循環(huán)中產生的所述驅動電壓不同于在之前或之后的第二場尋址循環(huán)中產生的驅動電壓，在第一循環(huán)中產生的所述電壓與輸出一起跨越第一電壓范圍，和在第二循環(huán)中產生的所述電壓與輸出一起跨越不同于第一電壓范圍的第二電壓范圍，和其中通過拉動到與功率源輸出相差預定電勢差值的電勢上，基本上同時產生至少兩個驅動電壓。
62.按照權利要求61的設備，其中通過拉動到與功率源輸出中第一個輸出相差預定電勢差值的電勢上，至少產生驅動電壓中的第一個驅動電壓，和通過拉動到與功率源輸出中第二個輸出相差預定電勢差值的電勢上，至少產生驅動電壓中的第二個驅動電壓。
63.按照權利要求62的設備，其中該電路在場尋址循環(huán)的第一循環(huán)中至少產生該第一驅動電壓，和在場尋址循環(huán)的第二循環(huán)中至少產生該第二驅動電壓。
64.按照權利要求61的設備，其中通過拉動到與功率源輸出中第一個輸出相差預定電勢差值的電勢上，產生第一對驅動電壓，和通過拉動到與功率源輸出中第二個輸出相差預定電勢差值的電勢上，產生第二對驅動電壓。
65.按照權利要求64的設備，其中兩對電壓中的每對電壓包括驅動行電極的非掃描電壓值和驅動列電極的電壓值。
66.按照權利要求61的設備，其中該電路包括一對電容器和連接功率源和該電容器的開關器件以產生驅動電壓。
67.一種用于驅動液晶顯示器的設備，所述顯示器包括一個延長的行電極陣列以及相對于行電極橫向排列的一個延長的列電極陣列，其中當從一個觀察方向觀察時，兩個電極陣列的重疊區(qū)域定義顯示器的像元，所述設備包括至少提供兩個輸出的至少第一和第二單獨功率源；和電路，包括能量存儲器件并借助于所述存儲器件和響應于功率源輸出產生驅動電壓，用于在周期性場尋址循環(huán)中驅動行電極和列電極以顯示圖像，在場尋址循環(huán)的第一循環(huán)中產生的所述驅動電壓不同于在之前或之后的第二場尋址循環(huán)中產生的驅動電壓。
68.按照權利要求67的設備，其中通過拉動到與功率源輸出的第一個輸出不同的第一電勢上，至少產生所述驅動電壓中的第一驅動電壓。
69.按照權利要求68的設備，其中通過拉動到與功率源輸出的第二個輸出不同的第二電勢上，至少產生所述驅動電壓中的第二驅動電壓。
70.按照權利要求69的設備，其中該至少第一和第二驅動電壓是在相同的周期性場尋址循環(huán)中產生。
71.按照權利要求69的設備，其中該至少第一和第二驅動電壓是在不同的周期性場尋址循環(huán)中產生。
72.按照權利要求69的設備，其中該至少第一和第二驅動電壓中的每個驅動電壓與所述第一和第二輸出相差基本相同的預定電勢差值。
73.按照權利要求68的設備，其中至少第一驅動電壓與所述第一輸出相差的電勢差值是存儲器件上電勢差的函數(shù)。
74.按照權利要求68的設備，存儲器件至少有一個端子，其中所述至少第一驅動電壓是借助于存儲器件一個端子上的電勢產生的。
75.按照權利要求67的設備，其中通過拉動到與功率源輸出相差預定電勢差值的電勢上，基本上同時產生至少兩個驅動電壓。
全文摘要
使用兩個單獨的電源產生電勢，用于驅動LCD的行和列電極。理想地一個或多個能量存儲器件與兩個電源一起使用，用于產生該電勢。在第一階段，能量存儲器件被充電，在第二階段，使用該器件及電源產生合適的電勢，用于驅動行和列電極。該方案允許在比常規(guī)IAPT驅動方案小得多的一個電壓范圍內驅動列電極，并且極大地減小了驅動器的功耗。驅動器電路經歷的總電壓動態(tài)范圍比得上IAPT驅動方案。
文檔編號H02M3/07GK1912986SQ20061012163
公開日2007年2月14日 申請日期2001年4月26日 優(yōu)先權日2000年4月28日
發(fā)明者梁振宇, 肖宏 申請人:Jps集團控股有限公司