用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块的制作方法
专利名称：用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电显示器件的检测设备，尤其涉及一种液晶显示器件的偏置电压模块。
背景技术：
目前国外和国内用于液晶显示器件显示特性的测试仪和液晶驱动芯片普遍采用产生偏置电压的结构，如图1所示包括有分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、分压电阻R5、功率驱动放大器U1、U2、U3、U4、U5。电阻R1、R2、R3、R4、R5串联将外部输入的电压源V1按欲定的偏压将V1分成不同的电压值，功率驱动放大器U2接在分压电阻R1与R2连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U2。功率驱动放大器U3接在分压电阻R2与R3连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U3。功率驱动放大器U4接在分压电阻R3与R4连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U4。功率驱动放大器U5接在分压电阻R4与R5连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U5。
它从总体上分电压产生控制部分；偏置电压V1产生电路；偏置电压V6产生电路；偏置电压V2-V5产生电路。电路提供液晶驱动所需的6种偏置电压，这六种偏置电压从大到小依次排列如下V1、V2、V3、V4、V5、V6。该偏置电压模块是将外部输入的电压VDD通过电阻R1、R2、R3、R4、R5串联分压获得。方案原理是利用串联电阻分压产生不同电压的偏压电源，然后经运算放大器进行功率放大。运算放大器的输出作为系统的偏置电压。这种方案是当前较容易实现的偏压设计方案，也是目前液晶驱动芯片普遍采用的偏置电压产生方案。这种偏压设计方案存在如下问题1)由于偏置电压是由电阻R1、R2、R3、R4、R5依次连接串行分压所得，这就要求分压电阻的精度很高，给模块的制造带来较高的要求。电阻分压会使系统的功耗增加，已不适应集成芯片要求大幅度降低芯片功耗的要求。2)由于偏置电压是由电阻R1、R2、R3、R4、R5依次连接串行分压所得，电阻值确定后只能固定的输出一种偏置电压，使器件的可控性和灵活性降低。
本实用新型的内容本实用新型的目的是解决背景技术存在对电阻精度要求高，模块制造难度大，功耗增加，器件的可控性和灵活性差等问题，将提供一种用于驱动液晶显示器件的新型偏置电压模块。
如图2所示它包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC。
基准电源D1接到电压峰值调节电位器R3的电阻一端，调节电位器电阻R3的另一端接地，调节电位器R3中间抽头分压产生驱动偏置电源的最高电压VDD；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R1的一端，数字电位器R1的另一端接地，经数字电位器R1的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V4′；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R2中的一端，数字电位器R2的另一端接地，经数字电位器R2的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V5′；数字电位器R1和R2的控制信号端/RST、CLK和DQ分别连接到单片机U6的P1.3、P1.4、P1.5端口上；电压放大器U1的输出端和电压放大器U2的输出端分别连接到差分放大器U4的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U2的输出电压得到电压V3，电压放大器U1的输出端和电压放大器U3的输出端分别连接到差分放大器U5的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U3的输出电压得到电压V2，电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5的输出端分别接阻容补偿电路RC，补偿液晶电容性器件对偏置电源的影响。晶电容性器件对偏置电源的影响。
本实用新型工作时如图2系统工作时将外界输入的偏置电压参数由单片机计算后获得17位二进制数，通过/RST，CLK和DQ将二进制数串行输入到数字电位器的移位寄存器中，二进制数中包括一位标志位，两个8位为阻值设定数据，一路8位二进制数据控制数字电位器R1的多路复用开关。另一路8位二进制数据控制数字电位器R2的多路复用开关通过多路开关的选择实现对数字电位器中各电阻阻值的设定。本实用新型的电压峰值调节电位器R3对5V基准电源进行调节向数字电位器R1、R2输入电压VDD其变化范围为0V～5V。VDD经数字电位器R1、R2按控制线设定的分压值产生系统要求的两个偏置电压V4′、V5′通过三路电压放大器的U1、U2、U3放大6倍后输出偏置电压V4、V5与驱动电压的峰值V1相减产生偏置电压V3、V2(因为偏置电源的V4+V3＝V5+V2＝V0+V6＝V0即V3＝V0-V4，V2＝V0-V5)就可以实现精确的0V-30V可变的偏置电压源V1、V2、V3、V4、V5、V6的输出。
本实用新型优点本实用新型利用数字电位器分压作用实现的偏压设置使电路连接简单、系统误差小。采用数据控制数字电位器相应的多路复用开关，通过多路开关的选择实现满量程电阻1/256的电阻分辨率，使系统的偏置电压输出的精度提高。本实用新型只需在初始化阶段向数字电位器串行移位寄存器输入17位二进制数就可保持设定的输出电压，使系统的稳定性好，便于模块化具有良好的移植性和嵌入性。
由于采用电压峰值调节电位器与数字电位器的连接方式产生两个偏置电压V4′、V5′，解决了背景技术要求分压电阻的精度很高，给模块的制造带来困难的问题，大大降低了模块的功耗。
由于采用数字电位器分压并通过电压放大器放大输出。解决了背景技术电阻值确定后只能固定的输出一种偏置的偏置电压使器件的可控性和灵活性降低的问题，本实用新型通过数字电位器的可编程的功能，通过软件设置偏压数据。采用一片数字电位器芯片和两片电压放大器就实现了偏压比为1/2.0-1/64.0连续可调，增加了系统偏压设置的灵活性。
采用单片机与数字电位器结合的结构，单片机控制数字电位器实现了液晶偏置电压的精确数控调节，并通过软件真值表修正数字电位器的阻值的偏差，使系统精度高，控制数据线数减少，节省了单片机的端口线便于模块化、便于集成。
本实用新型可嵌入液晶显示驱动的芯片，使液晶显示驱动的芯片具有内部偏压可设定的功能，解决背景技术中液晶驱动芯片的偏压不可调节的问题。因此，本实用新型将提供一种电阻精度要求低、模块制造难度小、功耗低、器件可控性和灵活性强用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块。
图1是背景技术的结构示意图图2是本实用新型结构示意图图3是本实用新型的流程图具体实施方式
如图2图3，本实用新型包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC。基准电源D1采用5V稳压二极管LM336。单片机U6采用高速单片机78E58。电压峰值调节电位器R3可采用253电位器。数字电位器采用Ds1868内含两个独立的数字电位器R1、R2，R1、R2电位器在整个电阻值范围内有256个均匀滑臂分支点，在8位数字信号控制下，电位器具有自动改变滑动端与固定端之间阻值的能力，因此，数字电位器又称为数字可编程电阻器。DS1868提供3种规格的阻值，分别为10kΩ，50kΩ，100kΩ。电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3可采用高稳定性运算放大器LM324。差分放大器U4、差分放大器U5可选择高稳定性、高输入阻抗、低输出阻抗的运算放大器LM324。阻容补偿电路RC由51欧姆电阻和472微法电容组成。
数字电位器串行写入源程序为<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[DQP1.5 数据 CLK P1.4 时钟 r4 R1 电阻数据r5 R2 电阻数据 /rst P1.3 wrdataclrp1.4 ；clk置低 clrp1.3 ；/rst 置低 setb p1.3 ； /rst置高 mova，r4；R1 电阻数据 movr6，#8h ；设置循环次数 clrp1.4 clrp1.5 ；DQ 置低 setb p1.4 wdata clrp1.4 rrca；移位 jncclrp setb p1.5 ；DQ 置高 jmpendw clrp clrp1.5 endw setb p1.4 djnz r6，wdata mova，r5；R2电阻数据 movr6，#08h ；设置循环次数 wdata1clrp1.4 rrca jncclrp1 setb p1.5 ；DQ 置高 jmpendw1 clrp1 clrp1.5 ；DQ 置低 endw1 setb p1.4 djnz r6，wdata1 setb p1.4 clrp1.3 ；/rst置低 ret]]></pre>
权利要求1.用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块，其特征在于它包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC，基准电源D1接到电压峰值调节电位器R3的电阻一端，调节电位器电阻R3的另一端接地，调节电位器R3中间抽头分压产生驱动偏置电源的最高电压VDD；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R1的一端，数字电位器R1的另一端接地，经数字电位器R1的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V4′；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R2中的一端，数字电位器R2的另一端接地，经数字电位器R2的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V5′；数字电位器R1和R2的控制信号端/RST、CLK和DQ分别连接到单片机U6的P1.3、P1.4、P1.5上；电压放大器U1的输出端和电压放大器U2的输出端分别连接到差分放大器U4的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U2的输出电压得到电压V3，电压放大器U1的输出端和电压放大器U3的输出端分别连接到差分放大器U5的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U3的输出电压得到电压V2，电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5的输出端分别接阻容补偿电路RC。
专利摘要本实用新型涉及偏置电压模块，包括基准电源D
文档编号G09G3/36GK2561045SQ0227482
公开日2003年7月16日 申请日期2002年8月17日 优先权日2002年8月17日
发明者仲崇亮, 于涛, 张铁静, 张志伟, 张航 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术领域：
本实用新型涉及光电显示器件的检测设备，尤其涉及一种液晶显示器件的偏置电压模块。
背景技术：
目前国外和国内用于液晶显示器件显示特性的测试仪和液晶驱动芯片普遍采用产生偏置电压的结构，如图1所示包括有分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、分压电阻R5、功率驱动放大器U1、U2、U3、U4、U5。电阻R1、R2、R3、R4、R5串联将外部输入的电压源V1按欲定的偏压将V1分成不同的电压值，功率驱动放大器U2接在分压电阻R1与R2连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U2。功率驱动放大器U3接在分压电阻R2与R3连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U3。功率驱动放大器U4接在分压电阻R3与R4连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U4。功率驱动放大器U5接在分压电阻R4与R5连接端将分压后的电压进行功率放大输出电压U5。
它从总体上分电压产生控制部分；偏置电压V1产生电路；偏置电压V6产生电路；偏置电压V2-V5产生电路。电路提供液晶驱动所需的6种偏置电压，这六种偏置电压从大到小依次排列如下V1、V2、V3、V4、V5、V6。该偏置电压模块是将外部输入的电压VDD通过电阻R1、R2、R3、R4、R5串联分压获得。方案原理是利用串联电阻分压产生不同电压的偏压电源，然后经运算放大器进行功率放大。运算放大器的输出作为系统的偏置电压。这种方案是当前较容易实现的偏压设计方案，也是目前液晶驱动芯片普遍采用的偏置电压产生方案。这种偏压设计方案存在如下问题1)由于偏置电压是由电阻R1、R2、R3、R4、R5依次连接串行分压所得，这就要求分压电阻的精度很高，给模块的制造带来较高的要求。电阻分压会使系统的功耗增加，已不适应集成芯片要求大幅度降低芯片功耗的要求。2)由于偏置电压是由电阻R1、R2、R3、R4、R5依次连接串行分压所得，电阻值确定后只能固定的输出一种偏置电压，使器件的可控性和灵活性降低。
本实用新型的内容本实用新型的目的是解决背景技术存在对电阻精度要求高，模块制造难度大，功耗增加，器件的可控性和灵活性差等问题，将提供一种用于驱动液晶显示器件的新型偏置电压模块。
如图2所示它包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC。
基准电源D1接到电压峰值调节电位器R3的电阻一端，调节电位器电阻R3的另一端接地，调节电位器R3中间抽头分压产生驱动偏置电源的最高电压VDD；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R1的一端，数字电位器R1的另一端接地，经数字电位器R1的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V4′；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R2中的一端，数字电位器R2的另一端接地，经数字电位器R2的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V5′；数字电位器R1和R2的控制信号端/RST、CLK和DQ分别连接到单片机U6的P1.3、P1.4、P1.5端口上；电压放大器U1的输出端和电压放大器U2的输出端分别连接到差分放大器U4的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U2的输出电压得到电压V3，电压放大器U1的输出端和电压放大器U3的输出端分别连接到差分放大器U5的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U3的输出电压得到电压V2，电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5的输出端分别接阻容补偿电路RC，补偿液晶电容性器件对偏置电源的影响。晶电容性器件对偏置电源的影响。
本实用新型工作时如图2系统工作时将外界输入的偏置电压参数由单片机计算后获得17位二进制数，通过/RST，CLK和DQ将二进制数串行输入到数字电位器的移位寄存器中，二进制数中包括一位标志位，两个8位为阻值设定数据，一路8位二进制数据控制数字电位器R1的多路复用开关。另一路8位二进制数据控制数字电位器R2的多路复用开关通过多路开关的选择实现对数字电位器中各电阻阻值的设定。本实用新型的电压峰值调节电位器R3对5V基准电源进行调节向数字电位器R1、R2输入电压VDD其变化范围为0V～5V。VDD经数字电位器R1、R2按控制线设定的分压值产生系统要求的两个偏置电压V4′、V5′通过三路电压放大器的U1、U2、U3放大6倍后输出偏置电压V4、V5与驱动电压的峰值V1相减产生偏置电压V3、V2(因为偏置电源的V4+V3＝V5+V2＝V0+V6＝V0即V3＝V0-V4，V2＝V0-V5)就可以实现精确的0V-30V可变的偏置电压源V1、V2、V3、V4、V5、V6的输出。
本实用新型优点本实用新型利用数字电位器分压作用实现的偏压设置使电路连接简单、系统误差小。采用数据控制数字电位器相应的多路复用开关，通过多路开关的选择实现满量程电阻1/256的电阻分辨率，使系统的偏置电压输出的精度提高。本实用新型只需在初始化阶段向数字电位器串行移位寄存器输入17位二进制数就可保持设定的输出电压，使系统的稳定性好，便于模块化具有良好的移植性和嵌入性。
由于采用电压峰值调节电位器与数字电位器的连接方式产生两个偏置电压V4′、V5′，解决了背景技术要求分压电阻的精度很高，给模块的制造带来困难的问题，大大降低了模块的功耗。
由于采用数字电位器分压并通过电压放大器放大输出。解决了背景技术电阻值确定后只能固定的输出一种偏置的偏置电压使器件的可控性和灵活性降低的问题，本实用新型通过数字电位器的可编程的功能，通过软件设置偏压数据。采用一片数字电位器芯片和两片电压放大器就实现了偏压比为1/2.0-1/64.0连续可调，增加了系统偏压设置的灵活性。
采用单片机与数字电位器结合的结构，单片机控制数字电位器实现了液晶偏置电压的精确数控调节，并通过软件真值表修正数字电位器的阻值的偏差，使系统精度高，控制数据线数减少，节省了单片机的端口线便于模块化、便于集成。
本实用新型可嵌入液晶显示驱动的芯片，使液晶显示驱动的芯片具有内部偏压可设定的功能，解决背景技术中液晶驱动芯片的偏压不可调节的问题。因此，本实用新型将提供一种电阻精度要求低、模块制造难度小、功耗低、器件可控性和灵活性强用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块。
图1是背景技术的结构示意图图2是本实用新型结构示意图图3是本实用新型的流程图具体实施方式
如图2图3，本实用新型包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC。基准电源D1采用5V稳压二极管LM336。单片机U6采用高速单片机78E58。电压峰值调节电位器R3可采用253电位器。数字电位器采用Ds1868内含两个独立的数字电位器R1、R2，R1、R2电位器在整个电阻值范围内有256个均匀滑臂分支点，在8位数字信号控制下，电位器具有自动改变滑动端与固定端之间阻值的能力，因此，数字电位器又称为数字可编程电阻器。DS1868提供3种规格的阻值，分别为10kΩ，50kΩ，100kΩ。电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3可采用高稳定性运算放大器LM324。差分放大器U4、差分放大器U5可选择高稳定性、高输入阻抗、低输出阻抗的运算放大器LM324。阻容补偿电路RC由51欧姆电阻和472微法电容组成。
数字电位器串行写入源程序为<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[DQP1.5 数据 CLK P1.4 时钟 r4 R1 电阻数据r5 R2 电阻数据 /rst P1.3 wrdataclrp1.4 ；clk置低 clrp1.3 ；/rst 置低 setb p1.3 ； /rst置高 mova，r4；R1 电阻数据 movr6，#8h ；设置循环次数 clrp1.4 clrp1.5 ；DQ 置低 setb p1.4 wdata clrp1.4 rrca；移位 jncclrp setb p1.5 ；DQ 置高 jmpendw clrp clrp1.5 endw setb p1.4 djnz r6，wdata mova，r5；R2电阻数据 movr6，#08h ；设置循环次数 wdata1clrp1.4 rrca jncclrp1 setb p1.5 ；DQ 置高 jmpendw1 clrp1 clrp1.5 ；DQ 置低 endw1 setb p1.4 djnz r6，wdata1 setb p1.4 clrp1.3 ；/rst置低 ret]]></pre>
权利要求1.用于驱动液晶显示器件的偏置电压模块，其特征在于它包括基准电源D1、单片机U6、电压峰值调节电位器R3、数字电位器R1、数字电位器R2、电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5、阻容补偿电路RC，基准电源D1接到电压峰值调节电位器R3的电阻一端，调节电位器电阻R3的另一端接地，调节电位器R3中间抽头分压产生驱动偏置电源的最高电压VDD；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R1的一端，数字电位器R1的另一端接地，经数字电位器R1的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V4′；电压峰值调节电位器R3中间抽头连接数字电位器R2中的一端，数字电位器R2的另一端接地，经数字电位器R2的分压中间抽头产生系统要求的偏置电压V5′；数字电位器R1和R2的控制信号端/RST、CLK和DQ分别连接到单片机U6的P1.3、P1.4、P1.5上；电压放大器U1的输出端和电压放大器U2的输出端分别连接到差分放大器U4的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U2的输出电压得到电压V3，电压放大器U1的输出端和电压放大器U3的输出端分别连接到差分放大器U5的同向输入端和反向输入端，电压放大器U1的输出电压减电压放大器U3的输出电压得到电压V2，电压放大器U1、电压放大器U2、电压放大器U3、差分放大器U4、差分放大器U5的输出端分别接阻容补偿电路RC。
专利摘要本实用新型涉及偏置电压模块，包括基准电源D
文档编号G09G3/36GK2561045SQ0227482
公开日2003年7月16日 申请日期2002年8月17日 优先权日2002年8月17日
发明者仲崇亮, 于涛, 张铁静, 张志伟, 张航 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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