CN100589167C

CN100589167C - 液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法及专用列解码电路

Info

Publication number: CN100589167C
Application number: CN200610062707A
Authority: CN
Inventors: 赵春波; 冯卫; 杨云
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: US20080068370A1; WO2008040235A1; CN101149905A; US7940257B2

Abstract

本发明公开了液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法及专用列解码电路，所述的方法中包括以下步骤：首先对矩阵信号进行翻转处理；对数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号进行矩阵运算处理；将矩阵运算处理后的信号输出到步骤C中的信号不交叠处理电路。所述的专用列解码电路的信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理；解码电路对经过翻转处理的矩阵信号进行矩阵运算处理后再送到不交叠时钟电路处理。本发明所述的方法，由于首先对矩阵信号进行场处理和翻转处理，而后再实现矩阵算法，而不是先实现矩阵算法，再根据场信号选择输出。因此可以使列解码电路电路简单、低功耗、低成本，且易实现。

Description

液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法及专用列解码电路

技术领域

本发明涉及液晶显示驱动的系统，尤其涉及多行液晶驱动系统中的列驱动电路的实现方法和装置。

背景技术

液晶显示面板由于具有体积小、重量轻、低电压、低功耗等优点，在便携式显示领域占有越来越广阔的市场，其中超扭曲向列相型(STN Supertwisted nematic)液晶在中小尺寸LCD领域占很大的市场，有其独特的优势。

STN型液晶与TFT型液晶一样，要求提高显示质量和响应速度，减少阴影产生，改善性能价格比，同时，也要求低功耗、高对比度、串扰少、宽温度范围和快速的帧频响应。

多行扫描驱动方式(MLA multi-line addressing)的出现，大大的改进了逐行扫描方式(SLA simple-line addressing)的劣势，可以在很大程度上改善上述的要求，更好的满足应用的要求。

而MLA驱动方式也随着技术的进步在不断优化、发展。目前，MLA驱动方式可以分成两大类，一类是传统的MLA调制方式，采用N*N矩阵算法实现；另一类是优化的MLA调制方式，采用(N-1)*N矩阵算法实现，在US20040189581专利中，KAWASAKI公司给出了优化的MLA驱动的矩阵算法。

在电路实现上，包括列解码电路(SEG DECODER)，信号不交叠处理电路(BBM，Break before make)，电平移位器(level-shift)和电压选择器(level-selected)等，被显示的数据从寄存器中输出到列解码电路，经过解码电路的处理，得到的控制信号再经过不交叠时钟电路处理，再送到电平位移器，电平转化后，送到列电压选择器，选择出列驱动电压，输出到LCD屏上，得到要显示的数据。在列解码电路对信号的处理过程中采用先译码，而后进行场处理，翻转处理，如技术期刊《固体电子学研究与进展》2003年11月刊中“液晶显示多行扫描驱动芯片设计”文章所述。先译码(即要先进行矩阵算法)要求所以每一场要有一个相对应的解码电路对其进行矩阵运算处理，所以解码电路复杂；且原来进行矩阵运算的电路主要采用乘法器和加法器结合或动态电路来实现，而这些电路本身就电路复杂、面积大、功耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供电路简单、低功耗、低成本、易实现的液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法。

所述的实现方法包括以下几个工作步骤：

A、控制电路将数据从数据寄存器同步输出到列解码电路，同时，场信号控制的矩阵信号也输出到列解码电路；

B、列解码电路对数据进行处理，输出到信号不交叠处理电路；

C、信号不交叠电路对信号进行处理，送到电平位移电路；

D、经过电平位移后，输出到电压选择器；

E、经电压选择器选择电压，送到显示面板的电极上，在显示面板上显示数据；

其特征在于：所述的步骤B中包含以下几个步骤：

B1、首先对矩阵信号进行翻转处理；

B2、对数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号进行矩阵运算处理；

B3、将矩阵运算处理后的信号输出到步骤C中的信号不交叠处理电路。

所述的步骤B中的几个步骤为：

B1、信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理；

B2、数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号，同步送入解码器进行矩阵运算处理；

B3、电压控制选择器根据解码器的输出选择对应的电压控制信号，输出到步骤C中的信号不交叠处理电路。

本发明所要解决的技术问题之二是提供上述的列驱动电路的实现方法的专用列解码电路。

所述的列解码电路包括可矩阵信号进行翻转处理的信号处理电路、可进行矩阵运算处理的解码电路，被显示的数据从寄存器中输出到列解码电路，经过列解码电路的处理，得到的控制信号再经过不交叠时钟电路处理，其特征在于：信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理；解码电路对经过翻转处理的矩阵信号进行矩阵运算处理后再送到不交叠时钟电路处理。

所述解码电路包括逻辑组合的解码器、电压控制选择器，信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理；数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号，同步送入解码器进行矩阵运算处理；电压控制选择器根据解码器的输出选择对应的电压控制信号，输出到信号不交叠处理电路。

本发明所述的方法，由于首先对矩阵信号进行场处理和翻转处理，而后再实现矩阵算法，而不是先实现矩阵算法，再根据场信号选择输出。因此可以使列解码电路电路简单、低功耗、低成本，且易实现。进一步地在矩阵算法电路实现上，不采用乘法器和加法器结合、动态电路等，而是用另外的逻辑组合的解码器替代乘法器和加法器的功能，简化电路，减小面积，简化逻辑控制。

附图说明

图1为本发明实施例中列驱动电路原理结构示意图；

图2为本发明实施例中列解码电路结构示意图；

图3为本发明实施例中采用的正交矩阵；

图4为本发明实施例中显示数据的所有的组合情况；

图5为本发明实施例中根据算法得到的理论值；

图6为本发明实施例中列解码电路；

图7为本发明实施例中信号不交叠处理电路；

图8为本发明实施例中电平移位器；

图9为本发明实施例中电压选择器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式加以详细说明。而且，以下所说明的实施方式并不是对权利要求保护范围内的本发明的内容的不当限定。而且，以下所描述的一切构成并不是本发明的必须构成元件。

为了便于理解，在描述具体的实施例之前，先对多行液晶的原理进行一个简单的介绍。

液晶多行扫描驱动方式，即是每次同时扫描多行的扫描技术。在信号处理上，运用了正交函数的正交原理。

基于液晶的显示、驱动原理，可知，液晶驱动芯片通过行列电极分别向液晶面板提供地址和数据。在逐行扫描驱动方式中，列驱动电路每个时钟周期送出一行的数据，而多行扫描驱动方式中，列驱动电路每个时钟周期送出多行的数据信息，经过多场的叠加，在显示面板上得到要显示的数据。

在多行扫描驱动中，假定用来处理数据的正交矩阵为O-1((N-1)*N)，便可得到行扫描电极的信号是分N场的周期性的输出O矩阵，而列驱动电极的信号是用正交矩阵O-1((N-1)*N)对寄存器出来的数据进行处理得到的。

从数学的理论上分析，假定行扫描的信号按正交矩阵O的形式扫描，从寄存器读出的要显示的数据为D，则：列驱动电极的的输出是

S＝O^-1D

在每个象素上，行和列的叠加，可用数学的关系式表示为

D＝OO^-1D＝ED

通过行列的正交还原，在屏上得到了要显示的数据。

如图1所示，本发明的列驱动电路装置包括列解码电路010、信号不交叠处理电路011、电平移位器012和电压选择器013，矩阵信号依次通过列解码电路010、信号不交叠处理电路011、电平移位器012到达电压选择器013。如图2所示，所述的列解码电路，包括信号处理电路101，解码器102，电压控制选择器103。信号处理电路101首先对矩阵信号进行翻转处理；数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号，同步送入解码器102进行矩阵运算处理；电压控制选择器103根据解码器102的输出选择对应的电压控制信号，输出到信号不交叠处理电路011。

具体实施方式中的方法包括以下步骤：

A、控制电路将数据从数据寄存器同步输出到列解码电路010，同时，场信号控制的矩阵信号也输出到列解码电路010；

B、列解码电路010对数据进行处理，输出到信号不交叠处理电路011；

C、信号不交叠电路011对信号进行处理，送到电平位移电路012；

D、经过电平位移后，输出到电压选择器013；

E、经电压选择器选择电压，送到显示面板的电极上，在显示面板上显不数据；

所述的步骤A包含以下几个步骤：

A1、数据分时钟从数据存储单元送出；

A2、送出的数据经时钟同步，存入寄存器或锁存器；

A3、上述数据与矩阵信号同步输入到列解码电路。

所述的步骤B中包含以下几个步骤：

B1、信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理。上述的矩阵信号是根据场信息输出的信号；

B2、数据信号与经过翻转信号处理的矩阵信号，同步送入解码器；

步骤B中提到的场信号，是因为在多行液晶驱动中，同一帧中包含多个场；又因为液晶需要加载交流信号，所以有翻转处理；

所述的步骤C对步骤B产生的信号进行不交叠处理。

步骤D中电平位移电路012将低压电平转换到高压电平；

本发明实施例采用的调制矩阵如图3所示。本发明实例的正交矩阵O是三行四列的正交矩阵。第一行的四个元素依次是-1、1、1、1；第二行的四个元素依次是1、-1、1、1；第三行的四个元素依次为：1、1、-1、1；选择正交矩阵时，尽量使电路实现起来简单，相邻两行的频率变化尽量小。在具体的电路实现之前，先确定调制矩阵。

显示的数据如图4所示，是三位的二进制的数据组合，从000～111表示了所有三位的数据。

在图5中，51是根据上述的原理，图4的数据与正交矩阵O的转秩矩阵的第一行的乘积结果；52是图4的数据与正交矩阵O的转秩矩阵的第一行元素分别异或得到的阵列；51和52存在一种对应关系，如图中53所示，将异或逻辑得到的532求和，便是531，所以，本发明中，利用这种的对应关系，用异或逻辑替代了求和电路。根据多行驱动的原理，51中的2，3数值对应电压V；0，1对应电压VN。余下的三行的算法相同，依次类推。

根据本发明实施例采用的调制矩阵，本发明实施例的列解码电路如图6所示。列解码电路具有信号处理电路61、解码器电路62和电压控制选择器63。信号处理电路61包含三个完全相同的二选一电路I64，I65和I66，三个完全相同的反相器I61，I62和I63。解码器62具有三个相同的异或门I67，I68和I69。电压控制选择器63具有异或门I610，三个与非门I611，I612和I613，另外还有一个反相器I614。

二选一电路的控制端是翻转信号T。输入信号M<0>、M<0>的反相，M<1>、M<1>的反相和M<2>、M<2>的反相依次输入到二选一电路I64，I65和I66。二选一电路I64，I65和I66的输出依次送到异或门I67，I68和I69。异或门I67的另一个输入信号是数据输入D<0>，I68的另一个输入信号是数据输入D<1>和I69的另一个输入信号是数据输入D<2>。I67的输出是与非门I612的一个输入端，I612的另一个输入是I610的输出，异或门I68和异或门I69的输出是异或门I610的2个输入端，与非门I611的2个输入端也是异或门I68和异或门I69的输出。I613的输入是I612和I611的输出。I613的输出是V CTRL输出端，也是反相器I614的输入端，I614的输出端是VN CTRL输出端。

M<0:2>是根据场信息送入的矩阵信号，根据上述矩阵，第一场M<0:2>依次是低电平(-1)，高电平(1)和高电平(1)，第二场M<0:2>依次是高电平(1)，低电平(-1)和高电平(1)，依次类推。由于液晶面板需要交流电场，故电压要不断的翻转，T是翻转控制信号，若T为低电平时，M<0>为低，二选一电路I64的输出也为低电平，若T为高电平时，二选一电路I64的输出也为高电平，反之相反，其他M<1>，M<2>同理。D<2:0>是寄存器中输出的同步的数据。

M<0:2>经过信号处理电路61处理送到译码电路62，此时D<2:0>从寄存器中同步输出与61的输出同步到达62，电压选择控制器63根据译码电路的输出选择对应电压的控制信号V CTRL或VN CTRL。

没有特别限制，图7为本发明实施例信号不交叠处理电路原理图。输入信号IN，经过I71得到信号ID，IN与ID经过或非门I72得到输出信号OUT1，IN与ID经过与门I73得到输出信号OUT2，OUT1与OUT2是非交叠控制信号。延时电路I71可以用反相器延时完成或者采用RC延时实现。

没有特别限制，图8为本发明实施例电平位移电路。由于列驱动电压远大于数字逻辑的标准电压(一般为3.3V)，所以电压选择器的开关选择信号的所选电平必须是相对高的电压。为了形成这种选择信号，使用图8中所示的电平位移电路。电平位移电路使逻辑信号进行电平转换约0～3.3V到0～11V，对应于所选电平。

该电平位移电路具有设置在电路的地电位一侧的N沟道MOSFETQ3和Q4，设置在高电压一侧的P沟道MOSFETQ1和Q2和反相器电路INV。P沟道MOSFETQ1和Q2处于锁定状态，使得其栅极和漏极交叉连接。N沟道MOSFETQ3和Q4的漏极分别连接到P沟道MOSFETQ1和Q2的漏极，输入信号输入到MOSFETQ4的栅极。被反相器电路INV反相的输入信号输送给MOSFETQ3的栅极。送MOSFETQ1和Q3的共用和连接的漏极形成输出信号。

当输入信号处于低电平时，N沟道MOSFETQ4处于截止状态，反相器电路INV的输出信号处于高电平。因此N沟道MOSFETQ3处于导通状态。MOSFETQ3的导通状态使P沟道MOSFET Q2处于导通状态。MOSFETQ4的截止状态使P沟道MOSFET Q1的栅压为VH，因此Q1处于截止状态。输出信号处于低电平。

当输入信号从低电平改变成高电平，N沟道MOSFETQ4处于导通状态，从而N沟道MOSFETQ3处于截止状态。N沟道Q2的导通状态将P沟道Q3的栅极电位引出到低电平一侧，从而使Q1处于导通状态。Q1的导通使得Q2的栅极电压充电到VH，从而使Q2截止。输出信号处于如同对应P沟道MOSFETQ1的导通状态的VH的高电平。

图9为本发明实施例电平选择电路。该电平选择电路具有设置在电路的低电位一侧的N沟道MOSFETQ6和设置在高电压一侧的P沟道MOSFETQ5。N沟道MOSFETQ6和P沟道的MOSFETQ5串连连接。MOSFETQ6的漏极连接到Q5的漏极，并且输出信号V_OUT从漏极连接处引出。输入信号INA，INB分别输入到MOSFETQ5和Q6的栅极。

输入信号INA，INB是不交叠信号，当输入信号INA为低，INB也为低时，P沟道的MOSFETQ5导通，而N沟道的MOSFETQ6截止，使得输出电压为高电平V；当输入信号INA为高，INB也为高时，P沟道的MOSFETQ5截止状态，而N沟道的MOSFETQ6处于导通状态，使得输出电压为低电压VN；当输入信号INA为高，INB为低时，MOSFETQ5，Q6都处于截止状态，输出高阻；此电路避免输入信号INA为低，INB为高的出现在输入信号端。

Claims

1、液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法，包括以下步骤：

A、数据分时钟从数据存储单元送出；送出的数据经时钟同步，存入寄存器或锁存器；上述数据与矩阵信号同步输入到列解码电路；

C、信号不交叠电路对信号进行处理，送到电平位移电路；

D、经过电平位移后，输出到电压选择器；

其特征在于：所述的步骤B中包含以下几个步骤：

B1、信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理；

2、液晶驱动系统中列驱动电路的实现方法的专用列解码电路，其特征在于：所述列解码电路由信号处理电路、解码器和电压控制选择器组成，其中信号处理电路包括三个完全相同的二选一电路、三个完全相同的反相器，解码器具有三个相同的异或门构成，电压控制选择器具有异或门、三与非门及一个反相器构成；信号处理电路首先对矩阵信号进行翻转处理，从寄存器中输出的数据信号与经过翻转处理的矩阵信号，同步送入解码器进行矩阵运算处理，电压控制选择器根据解码器的输出选择对应的电压控制信号，输出到信号不交叠处理电路。