一种实现双层视频的省电驱动的方法
一种实现双层视频的省电驱动的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种带有可选择灰度和双层模式的液晶显示器的驱动电路，这个驱 动电路带有直流恢复。会展现显示驱动电路，驱动显示器，获得可选择灰度和双层模式的相 关方法。
【背景技术】
[0002] 在许多液晶显示器的配置，尤其是应用了常用的扭曲向列阶段，显示器的像素是 通过安装在液晶显示器里面的电压来调节的。这个电压也在一定程度上影响了液晶材料对 偏振光的旋转，这也反过来控制了有多少光能够通过起偏器的出口。换句话说，液晶显示器 是一个像光阀的无源器件。需要被显示的数据的管理和控制主要是通过一个或者多个电路 来进行的，这些电路也就是常被称为的显示驱动电路或就是简单的驱动器。
[0003] 灰度可以通过驱动变化的模拟电压及液晶显示器的像素来获得。模拟视频放大器 经常被用在液晶显示器驱动电路里的视频信号路径中。如果视频信号来源是数字的，那么 一个或多个数模转换器通常会被用来将数字视频信号转变为相应的模拟视频信号。在视频 电路的设计中一个很重要的考虑就是这些模拟电路的功耗问题，因为数模转换器和放大器 在系统功率预算中占有重要的甚至是主要的一部分。
[0004] 一些显示应用程序需要将像素转变为完全的白或者黒，并且不用中间灰度。这样 的全白或者全黑程序通常称为双层视频系统。一个像素只有一比特，那么这些双层视频系 统相比较于灰度系统就更加容易驱动了，因为数模转换器和视频放大器可以通过选择驱动 液晶显示器成黑色和白色的不同电压的开关来代替了。
[0005] 总的来说，液晶显示器不适宜在直流电压下工作。信息传输对应于应用在液晶显 示器里面的电压之间的显示在图1里面。高传输在电压为〇时出现，低传输要么在正电压 时出现要么在负电压时出现。所以说，正电压或者负电压可以应用在液晶显示器里面来驱 动其变成黑色。但是，在一个稳定的直流电压下驱动液晶显示器会给显示器带来伤害，t匕 如说，它会给液晶盒的一边或者另一边粘上污染物。为了防止这种伤害，总体上说，应用在 液晶显示器里面的电压会在高黑和低黒之间来回变化，来保持直流电压为0,这也叫直流恢 复。
[0006] 保持直流电压为0有好多种不同的情况，正如图2A-2D-系列后续框架中体现 的那样。一种情况像图2A中显示的那样使用列反转，在这个图里所有的列都有交替性， 正--负和正--负。在下一个框架里面所有的列都写上负一一正，负--正。在接下来 的框架里，所有的列再次写上正--负，正--负。正如图2B所显示的那样，那些第一个框 架全部写上正，下一个框架全部写上负的地方，可以应用框架反转。接下来的框架再一次全 部写上正的。正如图2C中所示，可以使用像素反演，它在第一个框架里产生了棋盘效应， 在第二个框架里产生了反转效应。在第三个框架里，棋盘效应和第一个框架相匹配。最后， 如图2D所示，那些所有的行具有交替性，正--负和正--负的对方，可以应用行反转。在 下一个框架里，所有的行都写上负--正，负--正。在第三个框架里，所有的行再次写上 正--负，正--负。
[0007]
【发明内容】
[0008] 这里要呈现的是相关的方法及带有可选择灰度和双层模式的液晶显示器的驱动 电路实例，这个驱动电路带有直流恢复。会展现显示驱动电路，驱动显示器，获得可选择灰 度和双层模式的相关方法。其中双层模式包括一个数模转换器，视频放大器，一组电平开关 和一个使动电路：通过一个灰度模式去启动数模转换器和视频放大器，通过一个双层模式 去启动一个电平开关的子集并且使数模转换器和视频放大器瘫痪。
[0009] 当在一个双层模式里启动驱动电路，相对于在一个灰度模式里启动，能量得到了 节约，因为应用在双层模式里面的开关相比于数模转换器和视频放大器消耗更少的能量。
[0010] 显示驱动电路包括一个高电压黑色水平开关，一个低电压黑色水平开关，一个白 色电压水平开关。这个白色电压水平开关具体点是由一个白色高电压水平开关和一个白色 低电压水平开关。
[0011] 数模转换器，视频放大器和一组水平开关可以被集成在同一个集成电路里面。这 组水平开关可以是P型通道和n型通道金属氧化物半导体场效应管。P型通道金属氧化物 半导体场效应管可以有一个耦合到一个高视频参考电压源的源终端。n型通道金属氧化物 半导体场效应管可以有一个耦合到低视频参考电压源得终端。
[0012] 显示驱动电路可以用不同的显示颜色来补充，像主流颜色红色，绿色和蓝色，每种 颜色有3~4个相关的开关因为彩色显示用到的开关至少是单色显示的3倍（比如，黑色和白 色)。显示驱动电路可以进一步包括一个高视频信号通道或下通道和一个低视频信号通道 或下通道并联在数模转换器和液晶显示器之间。每一个高视频信号通道和低视频信号通道 可以独立的包括一个视频放大器，一组水平开关和一个电容器。
[0013] 电压直流恢复模式或者延伸的直流恢复模式可以在稳定的视频信号通道里面使 用。
[0014] 这里进一步展示的是带有可选择直流恢复电压开关的液晶显示器驱动电路，它包 括一个数模转换器，一个高电压视频信号子通道：包括一个高电压视频放大器，一组高电压 水平开关，高电压电容器和一个低电压视频信号子通道：包括一个低电压视频信号放大器， 一组低电压水平开关，低电压电容器。高电压通道可进一步包括一个高电压使动电路：包括 一个可使高电压视频放大器工作，使高电压水平开关不工作的高电压灰度模式和一个可以 通过一组低电压水平开关来提供较长时间直流恢复的延伸性的直流恢复模式。低电压子通 道可以进一步包括一个低电压使动电路：包括一个可使低电压视频放大器工作，使低电压 水平开关不工作的低电压灰度模式和一个可以通过一组高电压水平开关来提供较长时间 直流恢复的延伸性的直流恢复模式。
[0015] 高电压和低电压视频放大器中的静电流大致上是一样的。在灰度模式里面，运行 时一次只需要一个放大器能够工作并被提供能量，不工作的放大器就没有能量，所以两个 放大器的电路所消耗的能量不会超过单级放大器消耗的能量，这是为了节约能量。当低电 压信号放大器工作时，直流恢复模式就能够启动；当高电压视频放大器工作时，低电压直流 恢复模式就能够开启了。
[0016]
【附图说明】
[0017] 图1代表着信号传输与电压的关系 图2A- 2D各自展示着应用了列反转，框架反转，像素反转和行反转的一系列框架 图3是展示了能够实现可选择灰度和双层模式操作的高水平电路原理图 图4是展示了能够实现可选择灰度和双层模式操作的单级放大器的电路原理图。
[0018] 图5是展示了能够实现可选择灰度，双层模式和延伸性直流恢复模式操作的双子 通道的电路原理图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 移动电子系统通常能够成功的延长电池使用寿命和待机时间。对于这样的一种设 备来说，拥有一个比正常工作模式耗电更少的"备用"或"睡眠"模式是很正常的。其他的 一些节能选择可能会降低工作效率或者使设备特点丧失。例如，许多笔记本电脑在工作时 完全靠自身电池供电时，可以通过设计来使屏幕变暗或者降低CPU时钟频率，并且用户在 使用电子阅读器时可以断开无线网络连接以便节约电能。
[0021] 不同的电能管理模式有不同的显示需求。对于一些应用可以在双层视频模式下工 作，同时对于其他一些应用还能够提供全灰度模式，显示器在这一方面是具有优势的。例 如，双层文本和简易图形可以在备用模式下提供状态信息。再比如，一个电子阅读应用程序 只有在显示图片和插图时，它会通过驱动双层视频文本和转到灰度驱动来节约电能消耗 图3是展示的显示驱动电路10的高水平电路原理图，构建这个电路目的是让双层模式 和灰度模式都能够工作。这个显不驱动电路10包括一个数模转换器12, 一个视频放大器 13和一组水平开关15a- 15d，接受一个数字视频信号11然后输出显示一个模拟视频信号 17,这就像一个液晶显示器。当驱动电路10在灰度模式下工作时，启动信号14可以启动数 模转换器12和视频放大器13。在双层模式下，数模转换器12和视频放大器13是不工作 的，水平开关15a- 15d就会被用来最合适的电压来驱动黑白视频。
[0022] 彩色显示会使用多种视频输入来从中分离出红色，绿色和蓝色成分信号。在彩色 显示这种情况下，对主流颜色红色，绿色和蓝色的双层驱动可以产生8种可能的颜色。
[0023] 表1双层主流颜色组合
0表示着相应的颜色通道驱动为暗态，1表示着相应的颜色通道驱动为亮态。
[0024] 为了意思更加清楚，接下来继续讨论单个输入或成对输入，比如对驱动黑色和白色，但 是下面提到的想法和技术已经测量好符合多种输入显示的要求。因为大部分的液晶显示器 都会周期性的将视频转变成液晶单元，防止长期暴露会受到直流电压的损坏，这里应用了 两个参考水平电压，一个高一个低。为了防止在运行双层视频模式时会产生伤害，每一个参 考水平电压（高和低）都会有一个对应的黒色和白色电压来驱动显示器成相应的黑色或白 色。换句话讲，在运行双层视频模式时为了防止液晶显示器受到伤害，四个水平电压可以用 来驱动显示器：高黑，高白，低白和低黒。对于图3中的实例来说，放大器13和开关15a- 15d的灰度和双层模式的操作设计总结在表2下面。从图表里的这些技术会看出，在那些高 白电压水平和低白电压水平相同的情况下，只需要三个开关。
[0025] 表2 图3电路中开关和放大器配置
图4和5展示了每个通道各自使用一个和两个放大器的显示驱动电路的实例。图4和 5中的驱动电路包括了启动直流恢复模式的开关。图4和5的原理图包括了用作开关的P 型通道和n型通道金属氧化物半导体场效应管。这些开关提供了和图3中开关15a-15d 相似的功能。这些金属氧化物半导体场效应管可能会像数模转换器和放大器一样集成在同 一个集成电路上。那些懂技术的人会认识到：任何一种开关，像不同于金属氧化物半导体场 效应管的其他晶体管，都可以集成或者不集成在集成芯片上。这种开关能使得直流恢复信 号应用在显示器里面。
[0026] 图4是显示驱动电路实例20的电路原理图。显示驱动电路20包括一个与视频放 大器23串联的数模转换器22,视频放大器23的输出信号耦合到带有开关25h和251的平 行节点上并且和两个电容器平行：高视频电容器CH26h和低视频电容器CL26 1。显示 驱动电路20至少可以在两种模式 下启动：灰度模式和双层模式。在灰度模式下，启动信号 24会启动数模转换器22,它可以将数字视频信号21转变成相应的模拟信号。模拟视频信号 再被输入到视频放大器23 (由启动信号开关24启动）中放大，被放大的模拟视频信号再输 入到电路节点：包括开关25h和25 1，平行电容器CH26h和CL26 1。电容器CH26 h和CL26 1分别用来提供高和低视频信号27h和27 1，这些信号是用来驱动液晶显示 器。
[0027] 开关25h是一个P型通道金属氧化物半导体场效应管，它有一个门终端GP29h 和一个耦合到高视频参考电压WH28h的源终端以及一个耦合到视频放大器23输出端 的引出线。开关25 1是一个n型金属氧化物半导体场效应管设备，它有一个门终端GN29 1，一个耦合到视频放大器23的引出线和一个耦合到低视频参考电压VVL28 1的源终端。 在双层模式下，驱动显示电路20中的数模转换器22和视频放大器23是不工作的，水平开 关25h~ 25 1驱动两个参考电压状态：高和低。当驱动高清视频时，高视频参考电压VVH 28h就会接通黑色开关；当驱动低品质视频时，高视频参考电压VVH28h就会接通白色开 关。同样的，当驱动高清视频时，低视频参考电压VVL28 1就会接通白色开关，当驱动低品 质视频时，低视频参考电压VVL28 1就会接通黑色开关。换句话讲，当门终端GP29h和 源终端之间的电压比P型金属半导体场效应晶体管开关25h的阀值电压更负时，开关25h 就会关闭，高视频参考电压VVH28h就会在双层高清模式下驱动显示器成黑色。同样的， 当驱动显示电路在双层低品质模式下工作时，门终端GN29 1和相应的源终端之间的电压 比n型通道阀值电压更正时，金属半导体场效应晶体管开关25 1就会关闭，低品质视频参 考电压VVL28 1就会在双层低品质视频模式下驱动显示器成黑色。显示驱动电路20的启 动设置和开关配置总结在表3中。图4中展示的设置的一个好处是：它只包括一个放大器 和两个开关。
[0028] 表3图4中开关和放大器的设置
图5是实例显示驱动电路30更进一步的电路原理图。显示驱动电路30包括一个数模 转换器32,它和相互平行的高品质和低品质视频通道(这里也可以叫做电路分支或者子通 道）34h和34 1相连。每个视频子通道包括：一个视频放大器33h和33 1，它们分别 与两个水平开关的节点相连，水平开关35a，35b和35c，35d以及相互独立的高压 电容CH36h和低压电容361。
[0029] 显示驱动电路30这个实例至少可以在三种模式下工作：灰度模式，双层模式和延 伸性直流恢复模式。当灰度模式和双层模式相互排斥时，延伸性直流恢复模式却不排斥。
[0030] 灰度模式只能在高清视频和低品质视频两种子模式下的一种模式下工作，在该种 模式下，各自的子通道(高清视频34h或者低品质视频34 1)才能在相应的启动信号下启 动（ENH或ENL)数模转换器32将数字视频信号31转变成相应的模拟视频信号输送到平行 的子通道节点处。在高清视频灰度模式下，启动信号ENH能使视频放大器33h放大从数模 转换器32处接受的模拟视频信号。放大的模拟视频信号被输入到连接水平开关35a和 35b以及高电压电容器CH36h的子通道电路节点处。高电压电容器CH36h再输出高 清视频信号37h来驱动液晶显示器 在低品质视频灰度模式下，启动信号ENL去启动视频放大器331放大来自数模转换 器32的模拟视频信号。放大的模拟视频信号再被输入到连接水平开关35c和35d以及 低电压电容器CL36 1的子通道电路节点处。低电压电容器CL36 1再输出低品质视频信 号37 1去驱动液晶显示器。
[0031] 开关35a和35d都是P型金属半导体场效应晶体管装置，它们各自有一个门终 端GPH39和GPL39d，终端的一端耦合到高清视频参考电压VVH38h，另一端分别耦合 到视频放大器33h和33 1的输出端。开关35b和35c都是n型金属半导体场效应晶 体管装置，它们各自有一个门终端GNH39b和GNL39c，终端一端分别耦合到视频放大器 33h和33 1的输出端，终端另一端耦合到低品质视频参考电压VVL38 1。
[0032] 在双层模式下，显示驱动电路30中的数模转换器32和视频放大器33h和33 1 是不工作的，并且水平开关25a-25d会被用来驱动两个参考电压状态：高电压和低电压。 当驱动高清视频时，高清视频参考电压WH38h就会接通黑色开关，当驱动低品质视频时， _清视频参考电压VVH38h就会接通白色开关。同样的，当驱动_清视频时，低品质视频 参考电压VVL38 1就会接通白色开关，当驱动低品质视频时，低品质视频参考电压VVL 38 1就会接通黑色开关。换句话说，当门终端GPH39a和源终端之间的电压比金属半导 体场效应晶体管开关35a的阀值电压更负时，开关35a关闭，在双层高清模式下，高清视频 参考电压VVH38h会驱动显示器成黑色。同样的，当显示驱动电路在双层低品质模式下工 作，并且门终端GNL39c和相应的源终端之间的电压比阀值电压更正时，金属半导体场效 应晶体管开关35c关闭，低品质视频参考电压VVL38 1会驱动显示器成黑色。
[0033] 在灰度模式和双层模式各自的高压子模式和低压子模式之间进行选择可以为液 晶显示器提高一定的直流恢复作用。延伸性的直流恢复模式可以提供较长时间的直流恢 复，这在一定的应用当中是非常有用的。在延伸性直流恢复模式下，当一个子通道在工作 时，另外一个不工作的子通道就会处在直流电压水平，例如，使用以上提到的同样的开关技 术的视频参考电压WH38horVVL38 1会参照图4中的水平开关25a和25b。延 伸性直流恢复模式允许不工作的电容器乃至整条电路运行直流恢复，然而在直流恢复模式 下，直流恢复只有在回扫阶段才会运行，比如在水平回扫阶段。显示驱动电路30的启动配 置和开关设置总结在表4中。
[0034] 表4图5中开关和放大器的设置_
*表示不工作通道的直流恢复状态。
[0035] 尽管这需要更多地电路，但是当驱动带有更大电容负载的显示器时，图5中所展示的 两个放大器的配置是有用的，这是因为每个放大器，例如视频放大器33h和33 1，要么满 足高清视频信号的负载要么满足低品质视频信号的负载，像高清视频信号和低品质视频信 号37h和37 1，但不能二者同时满足，这就像单级放大器设置的情况一样。进一步讲，两 个放大器的静电流，像放大器33h和33 1，并不需要比一个放大器所需要的静电流更大， 因为在任何时候都只有一个放大器在工作，没激活的放大器处于关闭状态。
[0036] 两个放大器配置的另外一个好处是它允许一半电路通道在运行直流恢复时，另外 一半通道仍然处于激活状态。根据表4和图片5,在驱动高清视频时将开关GPL39d调到 低压，电容CL36 1的左端连接到电压VVH38h，这样就可以执行直流恢复。相似的，在驱 动低品质视频时将开关GNH39b调到高压，电容CH36h的左端连接到电压VVL38 1，这样 就能提供直流恢复。
[0037] 不论双层模式是否被支持，驱动显示电路30中的双极放大器设置中，带有门电路 开关GNH39b和GPL39d的两个晶体管都可以用来进行直流恢复。在驱动电路30实例 中，每条通道有两个放大器，耦合的电容器，像CH36h和CL36 1，它们的左端并没有连 接在一起。当一个放大器工作，另一个放大器瘫痪时，独立的开关可以将每个耦合电容器的 左端分别设置在直流水平。所以，只需要增加两个晶体管就可以实现双层模式了。
[0038] 当该发明借助参考实例已经被详细的展示和描述，应该就会被这个领域的技术人 员理解了。这里面或许会有些在形式和具体细节上的多种变化，但并没有离开附加声明指 定的发明范围。
【主权项】
1. 可选择灰度和双层模式的显示驱动电路包括：一个数模转换器，一个视频放大器， 一组电平开关和一个启动电路(包括启动数模转换器和视频放大器的灰度模式以及启动一 组电平开关并禁用数模转换器和视频放大器的双层模式)。2. 根据权利要求1，显示驱动电路使直流恢复到交变电压极性。3. 根据权利要求1，相对于灰度模式，在双层模式里启动显示驱动电路，更能节省能 量。4. 根据权利要求1，一组电平开关包括：高压黑色电平开关、低压黑色电平开关、高压 白色电平开关和低压白色电平开关。5. 根据权利要求1，数模转换器，视频放大器和一组电平开关被布置在相同的集成电 路中。6. 根据权利要求1，该组电平开关进一步包括：源极耦合到高视频参数电压电源、漏 极耦合到视频放大器的输出端的P型金属氧化物半导体场效应管，和源极耦合到低视频参 数电压电源、漏极耦合到视频放大器输出端的n型金属氧化物半导体场效应管。7. 根据权利要求1，一组电平开关至少包括：一个高压等级的红色开关，一个低压等级 的红色开关，一个高压等级的绿色开关，一个低压等级的绿色开关，一个高压等级的蓝色开 关，一个低压等级的蓝色开关。8. 根据权利要求1，显示驱动电路包括：高视频信号子通道(包含高视频信号的子放大 器、高视频信号的子集电平开关）和低视频信号子通道(包含低视频信号的子放大器、低视 频信号的子集电平开关)。9. 根据权利要求9,启动电路可以使高视频扩展直流恢复模式(禁用高视频子放大器 和使用高视频信号的子集电平开关）去提供高视频电压参考信号；启动电路可以使低视频 扩展直流恢复模式(禁用低视频子放大器和使用低视频信号的子集电平开关）去提供低视 频电压参考信号。
【专利摘要】液晶显示器驱动电路和相应的驱动方法，具有灰度模式和双层模式，并且带有直流恢复。在具体实施方案中有可选直流恢复电压开关的驱动电路包括一个数字模拟转换器，高压视频信号路径（包括高压视频放大器、一组高压电平开关、高压电容器）和低压视频信号路径（包括低压视频放大器、一组低压电平开关、低压电容器）。其优点主要为：对于某些应用程序，显示器相比于灰度模式在双层模式下运行更能节省功率，同时在其他程序上还能够提供完整的灰度模式。此外，优势还包括其中有提供长时间直流恢复电压的扩展直流恢复的模式。
【IPC分类】G09G3/36
【公开号】CN104900198
【申请号】CN201410080769
【发明人】赵洪恩
【申请人】张家港昌盛进丰电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月6日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种带有可选择灰度和双层模式的液晶显示器的驱动电路，这个驱 动电路带有直流恢复。会展现显示驱动电路，驱动显示器，获得可选择灰度和双层模式的相 关方法。
【背景技术】
[0002] 在许多液晶显示器的配置，尤其是应用了常用的扭曲向列阶段，显示器的像素是 通过安装在液晶显示器里面的电压来调节的。这个电压也在一定程度上影响了液晶材料对 偏振光的旋转，这也反过来控制了有多少光能够通过起偏器的出口。换句话说，液晶显示器 是一个像光阀的无源器件。需要被显示的数据的管理和控制主要是通过一个或者多个电路 来进行的，这些电路也就是常被称为的显示驱动电路或就是简单的驱动器。
[0003] 灰度可以通过驱动变化的模拟电压及液晶显示器的像素来获得。模拟视频放大器 经常被用在液晶显示器驱动电路里的视频信号路径中。如果视频信号来源是数字的，那么 一个或多个数模转换器通常会被用来将数字视频信号转变为相应的模拟视频信号。在视频 电路的设计中一个很重要的考虑就是这些模拟电路的功耗问题，因为数模转换器和放大器 在系统功率预算中占有重要的甚至是主要的一部分。
[0004] 一些显示应用程序需要将像素转变为完全的白或者黒，并且不用中间灰度。这样 的全白或者全黑程序通常称为双层视频系统。一个像素只有一比特，那么这些双层视频系 统相比较于灰度系统就更加容易驱动了，因为数模转换器和视频放大器可以通过选择驱动 液晶显示器成黑色和白色的不同电压的开关来代替了。
[0005] 总的来说，液晶显示器不适宜在直流电压下工作。信息传输对应于应用在液晶显 示器里面的电压之间的显示在图1里面。高传输在电压为〇时出现，低传输要么在正电压 时出现要么在负电压时出现。所以说，正电压或者负电压可以应用在液晶显示器里面来驱 动其变成黑色。但是，在一个稳定的直流电压下驱动液晶显示器会给显示器带来伤害，t匕 如说，它会给液晶盒的一边或者另一边粘上污染物。为了防止这种伤害，总体上说，应用在 液晶显示器里面的电压会在高黑和低黒之间来回变化，来保持直流电压为0,这也叫直流恢 复。
[0006] 保持直流电压为0有好多种不同的情况，正如图2A-2D-系列后续框架中体现 的那样。一种情况像图2A中显示的那样使用列反转，在这个图里所有的列都有交替性， 正--负和正--负。在下一个框架里面所有的列都写上负一一正，负--正。在接下来 的框架里，所有的列再次写上正--负，正--负。正如图2B所显示的那样，那些第一个框 架全部写上正，下一个框架全部写上负的地方，可以应用框架反转。接下来的框架再一次全 部写上正的。正如图2C中所示，可以使用像素反演，它在第一个框架里产生了棋盘效应， 在第二个框架里产生了反转效应。在第三个框架里，棋盘效应和第一个框架相匹配。最后， 如图2D所示，那些所有的行具有交替性，正--负和正--负的对方，可以应用行反转。在 下一个框架里，所有的行都写上负--正，负--正。在第三个框架里，所有的行再次写上 正--负，正--负。
[0007]
【发明内容】
[0008] 这里要呈现的是相关的方法及带有可选择灰度和双层模式的液晶显示器的驱动 电路实例，这个驱动电路带有直流恢复。会展现显示驱动电路，驱动显示器，获得可选择灰 度和双层模式的相关方法。其中双层模式包括一个数模转换器，视频放大器，一组电平开关 和一个使动电路：通过一个灰度模式去启动数模转换器和视频放大器，通过一个双层模式 去启动一个电平开关的子集并且使数模转换器和视频放大器瘫痪。
[0009] 当在一个双层模式里启动驱动电路，相对于在一个灰度模式里启动，能量得到了 节约，因为应用在双层模式里面的开关相比于数模转换器和视频放大器消耗更少的能量。
[0010] 显示驱动电路包括一个高电压黑色水平开关，一个低电压黑色水平开关，一个白 色电压水平开关。这个白色电压水平开关具体点是由一个白色高电压水平开关和一个白色 低电压水平开关。
[0011] 数模转换器，视频放大器和一组水平开关可以被集成在同一个集成电路里面。这 组水平开关可以是P型通道和n型通道金属氧化物半导体场效应管。P型通道金属氧化物 半导体场效应管可以有一个耦合到一个高视频参考电压源的源终端。n型通道金属氧化物 半导体场效应管可以有一个耦合到低视频参考电压源得终端。
[0012] 显示驱动电路可以用不同的显示颜色来补充，像主流颜色红色，绿色和蓝色，每种 颜色有3~4个相关的开关因为彩色显示用到的开关至少是单色显示的3倍（比如，黑色和白 色)。显示驱动电路可以进一步包括一个高视频信号通道或下通道和一个低视频信号通道 或下通道并联在数模转换器和液晶显示器之间。每一个高视频信号通道和低视频信号通道 可以独立的包括一个视频放大器，一组水平开关和一个电容器。
[0013] 电压直流恢复模式或者延伸的直流恢复模式可以在稳定的视频信号通道里面使 用。
[0014] 这里进一步展示的是带有可选择直流恢复电压开关的液晶显示器驱动电路，它包 括一个数模转换器，一个高电压视频信号子通道：包括一个高电压视频放大器，一组高电压 水平开关，高电压电容器和一个低电压视频信号子通道：包括一个低电压视频信号放大器， 一组低电压水平开关，低电压电容器。高电压通道可进一步包括一个高电压使动电路：包括 一个可使高电压视频放大器工作，使高电压水平开关不工作的高电压灰度模式和一个可以 通过一组低电压水平开关来提供较长时间直流恢复的延伸性的直流恢复模式。低电压子通 道可以进一步包括一个低电压使动电路：包括一个可使低电压视频放大器工作，使低电压 水平开关不工作的低电压灰度模式和一个可以通过一组高电压水平开关来提供较长时间 直流恢复的延伸性的直流恢复模式。
[0015] 高电压和低电压视频放大器中的静电流大致上是一样的。在灰度模式里面，运行 时一次只需要一个放大器能够工作并被提供能量，不工作的放大器就没有能量，所以两个 放大器的电路所消耗的能量不会超过单级放大器消耗的能量，这是为了节约能量。当低电 压信号放大器工作时，直流恢复模式就能够启动；当高电压视频放大器工作时，低电压直流 恢复模式就能够开启了。
[0016]
【附图说明】
[0017] 图1代表着信号传输与电压的关系 图2A- 2D各自展示着应用了列反转，框架反转，像素反转和行反转的一系列框架 图3是展示了能够实现可选择灰度和双层模式操作的高水平电路原理图 图4是展示了能够实现可选择灰度和双层模式操作的单级放大器的电路原理图。
[0018] 图5是展示了能够实现可选择灰度，双层模式和延伸性直流恢复模式操作的双子 通道的电路原理图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 移动电子系统通常能够成功的延长电池使用寿命和待机时间。对于这样的一种设 备来说，拥有一个比正常工作模式耗电更少的"备用"或"睡眠"模式是很正常的。其他的 一些节能选择可能会降低工作效率或者使设备特点丧失。例如，许多笔记本电脑在工作时 完全靠自身电池供电时，可以通过设计来使屏幕变暗或者降低CPU时钟频率，并且用户在 使用电子阅读器时可以断开无线网络连接以便节约电能。
[0021] 不同的电能管理模式有不同的显示需求。对于一些应用可以在双层视频模式下工 作，同时对于其他一些应用还能够提供全灰度模式，显示器在这一方面是具有优势的。例 如，双层文本和简易图形可以在备用模式下提供状态信息。再比如，一个电子阅读应用程序 只有在显示图片和插图时，它会通过驱动双层视频文本和转到灰度驱动来节约电能消耗 图3是展示的显示驱动电路10的高水平电路原理图，构建这个电路目的是让双层模式 和灰度模式都能够工作。这个显不驱动电路10包括一个数模转换器12, 一个视频放大器 13和一组水平开关15a- 15d，接受一个数字视频信号11然后输出显示一个模拟视频信号 17,这就像一个液晶显示器。当驱动电路10在灰度模式下工作时，启动信号14可以启动数 模转换器12和视频放大器13。在双层模式下，数模转换器12和视频放大器13是不工作 的，水平开关15a- 15d就会被用来最合适的电压来驱动黑白视频。
[0022] 彩色显示会使用多种视频输入来从中分离出红色，绿色和蓝色成分信号。在彩色 显示这种情况下，对主流颜色红色，绿色和蓝色的双层驱动可以产生8种可能的颜色。
[0023] 表1双层主流颜色组合
0表示着相应的颜色通道驱动为暗态，1表示着相应的颜色通道驱动为亮态。
[0024] 为了意思更加清楚，接下来继续讨论单个输入或成对输入，比如对驱动黑色和白色，但 是下面提到的想法和技术已经测量好符合多种输入显示的要求。因为大部分的液晶显示器 都会周期性的将视频转变成液晶单元，防止长期暴露会受到直流电压的损坏，这里应用了 两个参考水平电压，一个高一个低。为了防止在运行双层视频模式时会产生伤害，每一个参 考水平电压（高和低）都会有一个对应的黒色和白色电压来驱动显示器成相应的黑色或白 色。换句话讲，在运行双层视频模式时为了防止液晶显示器受到伤害，四个水平电压可以用 来驱动显示器：高黑，高白，低白和低黒。对于图3中的实例来说，放大器13和开关15a- 15d的灰度和双层模式的操作设计总结在表2下面。从图表里的这些技术会看出，在那些高 白电压水平和低白电压水平相同的情况下，只需要三个开关。
[0025] 表2 图3电路中开关和放大器配置
图4和5展示了每个通道各自使用一个和两个放大器的显示驱动电路的实例。图4和 5中的驱动电路包括了启动直流恢复模式的开关。图4和5的原理图包括了用作开关的P 型通道和n型通道金属氧化物半导体场效应管。这些开关提供了和图3中开关15a-15d 相似的功能。这些金属氧化物半导体场效应管可能会像数模转换器和放大器一样集成在同 一个集成电路上。那些懂技术的人会认识到：任何一种开关，像不同于金属氧化物半导体场 效应管的其他晶体管，都可以集成或者不集成在集成芯片上。这种开关能使得直流恢复信 号应用在显示器里面。
[0026] 图4是显示驱动电路实例20的电路原理图。显示驱动电路20包括一个与视频放 大器23串联的数模转换器22,视频放大器23的输出信号耦合到带有开关25h和251的平 行节点上并且和两个电容器平行：高视频电容器CH26h和低视频电容器CL26 1。显示 驱动电路20至少可以在两种模式 下启动：灰度模式和双层模式。在灰度模式下，启动信号 24会启动数模转换器22,它可以将数字视频信号21转变成相应的模拟信号。模拟视频信号 再被输入到视频放大器23 (由启动信号开关24启动）中放大，被放大的模拟视频信号再输 入到电路节点：包括开关25h和25 1，平行电容器CH26h和CL26 1。电容器CH26 h和CL26 1分别用来提供高和低视频信号27h和27 1，这些信号是用来驱动液晶显示 器。
[0027] 开关25h是一个P型通道金属氧化物半导体场效应管，它有一个门终端GP29h 和一个耦合到高视频参考电压WH28h的源终端以及一个耦合到视频放大器23输出端 的引出线。开关25 1是一个n型金属氧化物半导体场效应管设备，它有一个门终端GN29 1，一个耦合到视频放大器23的引出线和一个耦合到低视频参考电压VVL28 1的源终端。 在双层模式下，驱动显示电路20中的数模转换器22和视频放大器23是不工作的，水平开 关25h~ 25 1驱动两个参考电压状态：高和低。当驱动高清视频时，高视频参考电压VVH 28h就会接通黑色开关；当驱动低品质视频时，高视频参考电压VVH28h就会接通白色开 关。同样的，当驱动高清视频时，低视频参考电压VVL28 1就会接通白色开关，当驱动低品 质视频时，低视频参考电压VVL28 1就会接通黑色开关。换句话讲，当门终端GP29h和 源终端之间的电压比P型金属半导体场效应晶体管开关25h的阀值电压更负时，开关25h 就会关闭，高视频参考电压VVH28h就会在双层高清模式下驱动显示器成黑色。同样的， 当驱动显示电路在双层低品质模式下工作时，门终端GN29 1和相应的源终端之间的电压 比n型通道阀值电压更正时，金属半导体场效应晶体管开关25 1就会关闭，低品质视频参 考电压VVL28 1就会在双层低品质视频模式下驱动显示器成黑色。显示驱动电路20的启 动设置和开关配置总结在表3中。图4中展示的设置的一个好处是：它只包括一个放大器 和两个开关。
[0028] 表3图4中开关和放大器的设置
图5是实例显示驱动电路30更进一步的电路原理图。显示驱动电路30包括一个数模 转换器32,它和相互平行的高品质和低品质视频通道(这里也可以叫做电路分支或者子通 道）34h和34 1相连。每个视频子通道包括：一个视频放大器33h和33 1，它们分别 与两个水平开关的节点相连，水平开关35a，35b和35c，35d以及相互独立的高压 电容CH36h和低压电容361。
[0029] 显示驱动电路30这个实例至少可以在三种模式下工作：灰度模式，双层模式和延 伸性直流恢复模式。当灰度模式和双层模式相互排斥时，延伸性直流恢复模式却不排斥。
[0030] 灰度模式只能在高清视频和低品质视频两种子模式下的一种模式下工作，在该种 模式下，各自的子通道(高清视频34h或者低品质视频34 1)才能在相应的启动信号下启 动（ENH或ENL)数模转换器32将数字视频信号31转变成相应的模拟视频信号输送到平行 的子通道节点处。在高清视频灰度模式下，启动信号ENH能使视频放大器33h放大从数模 转换器32处接受的模拟视频信号。放大的模拟视频信号被输入到连接水平开关35a和 35b以及高电压电容器CH36h的子通道电路节点处。高电压电容器CH36h再输出高 清视频信号37h来驱动液晶显示器 在低品质视频灰度模式下，启动信号ENL去启动视频放大器331放大来自数模转换 器32的模拟视频信号。放大的模拟视频信号再被输入到连接水平开关35c和35d以及 低电压电容器CL36 1的子通道电路节点处。低电压电容器CL36 1再输出低品质视频信 号37 1去驱动液晶显示器。
[0031] 开关35a和35d都是P型金属半导体场效应晶体管装置，它们各自有一个门终 端GPH39和GPL39d，终端的一端耦合到高清视频参考电压VVH38h，另一端分别耦合 到视频放大器33h和33 1的输出端。开关35b和35c都是n型金属半导体场效应晶 体管装置，它们各自有一个门终端GNH39b和GNL39c，终端一端分别耦合到视频放大器 33h和33 1的输出端，终端另一端耦合到低品质视频参考电压VVL38 1。
[0032] 在双层模式下，显示驱动电路30中的数模转换器32和视频放大器33h和33 1 是不工作的，并且水平开关25a-25d会被用来驱动两个参考电压状态：高电压和低电压。 当驱动高清视频时，高清视频参考电压WH38h就会接通黑色开关，当驱动低品质视频时， _清视频参考电压VVH38h就会接通白色开关。同样的，当驱动_清视频时，低品质视频 参考电压VVL38 1就会接通白色开关，当驱动低品质视频时，低品质视频参考电压VVL 38 1就会接通黑色开关。换句话说，当门终端GPH39a和源终端之间的电压比金属半导 体场效应晶体管开关35a的阀值电压更负时，开关35a关闭，在双层高清模式下，高清视频 参考电压VVH38h会驱动显示器成黑色。同样的，当显示驱动电路在双层低品质模式下工 作，并且门终端GNL39c和相应的源终端之间的电压比阀值电压更正时，金属半导体场效 应晶体管开关35c关闭，低品质视频参考电压VVL38 1会驱动显示器成黑色。
[0033] 在灰度模式和双层模式各自的高压子模式和低压子模式之间进行选择可以为液 晶显示器提高一定的直流恢复作用。延伸性的直流恢复模式可以提供较长时间的直流恢 复，这在一定的应用当中是非常有用的。在延伸性直流恢复模式下，当一个子通道在工作 时，另外一个不工作的子通道就会处在直流电压水平，例如，使用以上提到的同样的开关技 术的视频参考电压WH38horVVL38 1会参照图4中的水平开关25a和25b。延 伸性直流恢复模式允许不工作的电容器乃至整条电路运行直流恢复，然而在直流恢复模式 下，直流恢复只有在回扫阶段才会运行，比如在水平回扫阶段。显示驱动电路30的启动配 置和开关设置总结在表4中。
[0034] 表4图5中开关和放大器的设置_
*表示不工作通道的直流恢复状态。
[0035] 尽管这需要更多地电路，但是当驱动带有更大电容负载的显示器时，图5中所展示的 两个放大器的配置是有用的，这是因为每个放大器，例如视频放大器33h和33 1，要么满 足高清视频信号的负载要么满足低品质视频信号的负载，像高清视频信号和低品质视频信 号37h和37 1，但不能二者同时满足，这就像单级放大器设置的情况一样。进一步讲，两 个放大器的静电流，像放大器33h和33 1，并不需要比一个放大器所需要的静电流更大， 因为在任何时候都只有一个放大器在工作，没激活的放大器处于关闭状态。
[0036] 两个放大器配置的另外一个好处是它允许一半电路通道在运行直流恢复时，另外 一半通道仍然处于激活状态。根据表4和图片5,在驱动高清视频时将开关GPL39d调到 低压，电容CL36 1的左端连接到电压VVH38h，这样就可以执行直流恢复。相似的，在驱 动低品质视频时将开关GNH39b调到高压，电容CH36h的左端连接到电压VVL38 1，这样 就能提供直流恢复。
[0037] 不论双层模式是否被支持，驱动显示电路30中的双极放大器设置中，带有门电路 开关GNH39b和GPL39d的两个晶体管都可以用来进行直流恢复。在驱动电路30实例 中，每条通道有两个放大器，耦合的电容器，像CH36h和CL36 1，它们的左端并没有连 接在一起。当一个放大器工作，另一个放大器瘫痪时，独立的开关可以将每个耦合电容器的 左端分别设置在直流水平。所以，只需要增加两个晶体管就可以实现双层模式了。
[0038] 当该发明借助参考实例已经被详细的展示和描述，应该就会被这个领域的技术人 员理解了。这里面或许会有些在形式和具体细节上的多种变化，但并没有离开附加声明指 定的发明范围。
【主权项】
1. 可选择灰度和双层模式的显示驱动电路包括：一个数模转换器，一个视频放大器， 一组电平开关和一个启动电路(包括启动数模转换器和视频放大器的灰度模式以及启动一 组电平开关并禁用数模转换器和视频放大器的双层模式)。2. 根据权利要求1，显示驱动电路使直流恢复到交变电压极性。3. 根据权利要求1，相对于灰度模式，在双层模式里启动显示驱动电路，更能节省能 量。4. 根据权利要求1，一组电平开关包括：高压黑色电平开关、低压黑色电平开关、高压 白色电平开关和低压白色电平开关。5. 根据权利要求1，数模转换器，视频放大器和一组电平开关被布置在相同的集成电 路中。6. 根据权利要求1，该组电平开关进一步包括：源极耦合到高视频参数电压电源、漏 极耦合到视频放大器的输出端的P型金属氧化物半导体场效应管，和源极耦合到低视频参 数电压电源、漏极耦合到视频放大器输出端的n型金属氧化物半导体场效应管。7. 根据权利要求1，一组电平开关至少包括：一个高压等级的红色开关，一个低压等级 的红色开关，一个高压等级的绿色开关，一个低压等级的绿色开关，一个高压等级的蓝色开 关，一个低压等级的蓝色开关。8. 根据权利要求1，显示驱动电路包括：高视频信号子通道(包含高视频信号的子放大 器、高视频信号的子集电平开关）和低视频信号子通道(包含低视频信号的子放大器、低视 频信号的子集电平开关)。9. 根据权利要求9,启动电路可以使高视频扩展直流恢复模式(禁用高视频子放大器 和使用高视频信号的子集电平开关）去提供高视频电压参考信号；启动电路可以使低视频 扩展直流恢复模式(禁用低视频子放大器和使用低视频信号的子集电平开关）去提供低视 频电压参考信号。
【专利摘要】液晶显示器驱动电路和相应的驱动方法，具有灰度模式和双层模式，并且带有直流恢复。在具体实施方案中有可选直流恢复电压开关的驱动电路包括一个数字模拟转换器，高压视频信号路径（包括高压视频放大器、一组高压电平开关、高压电容器）和低压视频信号路径（包括低压视频放大器、一组低压电平开关、低压电容器）。其优点主要为：对于某些应用程序，显示器相比于灰度模式在双层模式下运行更能节省功率，同时在其他程序上还能够提供完整的灰度模式。此外，优势还包括其中有提供长时间直流恢复电压的扩展直流恢复的模式。
【IPC分类】G09G3/36
【公开号】CN104900198
【申请号】CN201410080769
【发明人】赵洪恩
【申请人】张家港昌盛进丰电子科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月6日
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