具有低功率要求的lcd驱动系统的制作方法

专利名称：具有低功率要求的lcd驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及液晶显示器(LCD)并且尤其涉及用于LCD的低功率驱动方案。
背景技术：
图1是一个LCD面板及其在图1中标明COM1、...、COMn的N个行电极，以及在图1中显示为垂直矩形标明SEG1-SEGk的k个列电极的示意图。图1中未显示(以简化图形)的是行和列电极之间的一层液晶材料。当从一个观察方向观察时，每个行电极将重叠一个列电极，其中两个重叠电极的重叠部分将定义LCD面板的一个像元。当在一个特定行和特定列电极上施加一个合适的电压时，重叠的行和列电极之间的像元处的一部分液晶层控制该部分的光透射或反射性质。
图2a是用于行(或COM)电极和列(或SEG)电极的改进的Alto-Pleshko(IAPT)波形的图解说明。图2b是用于行(COM)电极和列(SEG)电极的常规Alto-Pleshko驱动波形的图表。在图2a和2b中，标明VCOM或其变型的电压表示施加到行电极的电压波形，标明VSEG或其变型的电压表示施加到列电极的电压波形。图2a和2b中的驱动波形是常规的。参考图1和图2a，说明了一个无源LCD的典型配置以及一个常规驱动波形。如图1所示，第i个行电极连接到一边电压VCOMi的一个节点，第j个列电极连接到另一边电压VSEGj的一个节点。在图2a中，垂直轴为电压，水平轴为时间，数据信号VSEGj也画成VCOMi信号上的重叠阴影区域，以说明这两组信号之间的相对关系。
图2a所示的驱动波形称为改进的Alto-Pleshko驱动方法(简称改进的APT，或IAPT)。主要特征在于COM扫描脉冲是“折叠的”，使得与如图2b所示的普通APT相比，驱动总电压动态范围减小。在CMOS集成驱动器IC中使用的常规设计技术中，此减小的电压范围被认为是有利的，但是其中(由精细栅几何形状电路及器件中使用的薄栅氧化层导致的)低MOS晶体管击穿电压将使电路设计非常困难。
从这些信号的波形可以看到，尽管IAPT驱动方法减小了用于驱动器的电压动态范围，但是因此增大了功率。这是因为LCD是一个纯AC器件，并且列(SEG)电极上的电容负载可能相当大。尽管从“多数”COM电极电压(与场2×N中非扫描电压V5和场2×N+1中V2基本相同)测量的，如图2a所示的列(SEG)电极电压摆幅V6-V4或V3-V1(这两个值必须相同)，远远小于常规IAPT驱动方案中使用的总电源电压(图2a中的V6-V1)，但是，驱动列(SEG)电极的电流也需要流经整个电压范围。
根据常规设计原则，(V6-V1)与(V3-V1)之间的比值可以粗略地用 估计，其中Mux为复用率(或占空因数)，由行/COM电极数决定。使用此公式，对于一个81行(具有81个行/COM电极)的中等尺寸的LCD，上述比值为5x，并且因此，用于驱动SEG电极的功率损失(与电压V成比例，假定电流I保持不变)可以高达80％。
由于在每个行扫描间隔将仅有一个COM电极扫描而所有SEG电极都可以改变，因此SEG/列电极电容负载电流可以比COM/行电极负载电流大十倍。这显然使所提供SEG/列功率的低利用率非常不受欢迎。
最常听到的来自便携式计算机、移动电话及个人数字助理的用户的抱怨之一就是这些器件的功耗太大以致不得不经常更换电池，很不方便。因此，需要提供一个节电方案，用于驱动LCD显示器，尤其是用于这种便携式器件中使用的显示器。
常规LCD中遇到的另一个问题是由其驱动电路设计引起的串扰。许多无源LCD器件通过B类偏压电路驱动。在这些电路中，为了使功耗最小，当电路的输出不用于驱动电极时，N和P晶体管都处于OFF状态。因此，当使用B类偏压电路驱动列电极到目标电压值时，随着被驱动电极的电势接近目标值，输出误差很小，使得常规运算放大器驱动器电路的输出级移向B类偏压，其中N和P型晶体管都处于OFF状态并且因此存在非常微弱的驱动功率。这使得由于驱动电路所驱动的负载的高RC值，驱动器电路处于高阻抗状态。因此，残差(寻址像元处的行和列电极上的电压与目标值之间的差异)往往持续很长时间，经过许多行扫描周期，由此引起串扰。在本文中，行扫描周期是施加电势以使重叠一个行电极的像元有机会改变状态所用的时间间隔。
因此需要提供一个改进的LCD驱动方案，其中上述串扰问题被减小或最小化。

发明内容
本发明基于这样的认识，通过使用两个单独的电源产生适当的电势用于驱动行和列电极，驱动列(SEG)电极的电流不需要流经总电源电压(图2a中V6-V1)，使得LCD的功耗显著减小。理想地，使用两个功率源产生并且施加到行和列电极的其中一个电势随其中一个电源提供的电压浮动。这允许驱动LCD的电势的动态范围减小，由此也允许功率电路中半导体器件的尺寸减小。这使得能够制造更便宜的驱动器系统用于驱动LCD显示器。
由于LCD是一个纯AC器件，因此驱动LCD的信号脉冲在一些场寻址周期中将高于参考电压例如地(例如正向脉冲)，以及在其它场寻址周期中低于参考电压(例如反向脉冲)。在一个实施例中，通过提供一个电压微分，随后用于产生两种类型的脉冲，保证LCD像元上将不出现能够导致液晶材料电离并且永久损坏LCD的显著的DC偏置。在一些实施例中，该电压微分可以由一个电压电源直接提供。
理想地，在本发明的一个低功率驱动方案中使用一个能量存储器件，用于产生适用于驱动行和列电极的电势。在该方案的工作的第一阶段，一个或多个能量存储器件被充电，在随后的第二阶段，则存储的能量用于驱动行和/或列电极。在一些实施例中，来自功率源的功率可以既用于使能量存储器件充电又用于在第一阶段驱动行和/或列电极。
在使用一个或多个能量存储器件的实施例中，在一个场寻址周期中用于驱动列电极的一些电流可以在随后的周期中再使用，用于驱动列电极。
本发明的另一方面基于这样的观察，通过使用能量存储器件例如电容器驱动列电极，B类偏压电路遇到的上述问题可以一起避免。因此，如果选择的能量存储器件具有比其驱动的负载例如LCD像元的电容负载高得多的电容，则有可能在一个行扫描周期内驱动列电极到接近或基本达到目标值的一个电压，使得与常规驱动器有关的上述串扰问题可以减轻。在理想实施例中，可以使用两个不同的能量存储器件，使用第一器件驱动列电极到接近但未达到目标值的一个电压，然后使用第二器件驱动列电极到基本达到目标值，所有都是在相同的行扫描周期内。


图1是一个LCD面板及其在图1中标明COM1、...、COMn的行电极，以及在图1中显示为垂直矩形标明SEG1-SEGk的列电极的示意图。
图2a是用于行或COM电极和列或SEG电极的常规的改进的Alto-Pleshko(IAPT)波形的图解说明。
图2b是用于行(COM)电极和列(SEG)电极的常规Alto-Pleshko驱动波形的图表。
图3a是产生适当的电势用于驱动一个LCD的行和列电极的一个电源电路的示意电路图，以说明本发明的一个实施例。
图3b-3d是产生适用于驱动一个LCD显示器的行和列电极的电势的一个电源电路的部分的示意电路图，以说明进一步的实施例。
图4a是用于产生驱动一个LCD的电势以及随一个电源提供的电压浮动的电势的一个电源电路的示意电路图，以说明本发明的又一个图4b和4c是图4a的实施例中使用的信号波形的图表。
图5a和5b一起说明用于产生适用于驱动一个LCD的行和列电极的电势的一个电源电路，以说明本发明的一个理想实施例。
图6a是用于产生适用于驱动一个LCD的列电极的电势的一个电源电路的示意电路图，以说明针对减小串扰的本发明的又一个方面。
图6b是开关电路波形和电压波形的时序图，以说明图6a中电路的工作的两个不同实施例。
为了简化描述，在本申请中用相同的数字标明相同的元件。
具体实施例方式
参考图2a和2b，看到在IAPT(图2a)和APT(图2b)驱动方案中，在例如图2a、2b中的场2×N或场2×N+1的一个场间隔(N为正整数)，SEG/列电极电压摆幅与COM/行电极电压摆幅相比具有非常有限的动态范围。本发明涉及使用单独的电源系统以提供窄范围电压电源用于SEG/列驱动器，以及宽范围电压电源用于COM/行驱动器。
浮动VCOM实施例在用于获得图2b所示信号的本发明的一个实施例中，可以使用一个浮动高电压VCOM电源或两个固定高电压VCOM电源用于COM电极(以下讨论)。总之，由于用于为列电极提供功率的电流被驱动通过非常有限的动态范围这一事实，导致该变型的系统的功耗比常规单电源驱动系统低差不多80％(见以上计算)。
浮动VBIAS实施例在用于获得图2a所示信号的本发明的一个实施例中，图3a中一个浮动低电压电源系统12提供用于提供SEG/列转接的功率的电势VB+/V0/VB-。此VBIAS电源12，通过开关的正确控制，将在三个状态之间转接充电使用一个功率源，例如电荷泵或缓冲放大器，对VB+/V0/VB-之间连接的电容器周期性地充电。然后电容器提供两个“工作电压”用于驱动列电极。
V-低VB-连接到V1并且V0/VB+将提供V2和V3。
V-高VB+连接到V6并且V0/VB-将提供V5和V4。
如将在以下段落中详细讨论，一个浮动VCOM结构可以比一个浮动VBIAS结构简单。此外，在三个不同状态之间转接VBIAS将有一些较小功耗。但是，在一个单芯片CMOS IC实施中，浮动VCOM结构的实际实施可能需要使用三阱CMOS工艺，而在更常规的双阱CMOS工艺中可以实现浮动VBIAS结构。因此前一方法(即浮动VCOM)更适用于要求多芯片解决方案处理驱动负载的较大LCD，而后一方法(即浮动VBIAS)更适用于单芯片解决方案更经济的较小LCD。
这两个方案的任意一个通过更有效地利用功率，与常规单电源系统相比都将实现非常显著的节电。
浮动VCOM实施例使用两个固定的VCOM电源本发明的一个实施例涉及使用非折叠的APT驱动方案(图2b)，并且利用如图3a和图3b所示的两个固定的VCOM电源。熟练的技术人员将理解到，虽然以下描述中参考图3a-3d、4a-4c及5a、5b显示了用于仅驱动一个行或列电极的驱动电路，但是可以使用类似的电路用于驱动其它行和列电极。虽然所有的列电极需要同时被驱动，但是在一些实施例中，在任一时刻仅一个行电极被扫描，使得借助于一个开关电路，仅一个驱动器就足以顺序地驱动所有行电极。
在图3a中，依赖被扫描行的极性，通过施加V0<＝>VCOM+脉冲或V0<＝>VCOM-脉冲，扫描COM或行电极。通过施加合适的定时信号S+、S0、S-以控制开关I0、I1、I2，这些脉冲被提供到每个行电极的连接节点COM。通过施加适当的定时信号SS+(j)、SS-(j)到开关I3、I4，驱动电势VB+或VB-被施加到每个列电极的连接节点SEG。符号“SS+(j)、SS-(j)”表示适用于第j个列电极的定时信号，其中j从1到最大列电极数。与常规单电源IAPT驱动系统相比，该系统功耗的效率很高。由于SEG/列电极的功耗将由一个专门的VBIAS低电压电源提供，因此SEG/列电极的电流负载将具有一个较低的V乘数并且因此降低了系统功率要求。
但是，在此实施例中，VCOM+、VCOM-被永久地连接到剩余的驱动器电路并且因此要求开关电路I0和I2容许|VCOM+-VCOM-|的击穿电压。由于|VCOM+-V0|＝|V0-VCOM-|＝VCOM并且可以高达15-18V，因此总击穿要求可以达到30-36V，在精细几何形状COMS工艺中达到相当昂贵。因此需要在此方面的改进。
图3b是说明用于产生适合驱动LCD的电势的一个电源的部分的电路图的示意图。图3b中所示电源的部分是用于产生一个适当的电压用于驱动行电极；用于产生驱动列电极的电势的电路的部分与图3a的电路块12类似。为了简化图3b，省略了该电路块，理解到该电路块以图3a所示相同的方式连接到图3b的节点V0。对于图3c也一样。在图3b中，说明了一个改进的方案。在此方案中，还有两个固定的高电压电源VCOM+和VCOM-。但是，使用了两对开关(I1/I5和I4/I3)选择用于所有行/COM电极驱动电路的电源。有了这些开关和控制信号F1a、F2a(其中F1a基本是F2a的倒置)，根据APT驱动技术，在任何单个时刻，仅VCOM+或仅VCOM-被施加，但是从不同时被施加。结果，开关I0和I2上的电压将限于|VCOM|而不是2×|VCOM|。例如在场2×N中，仅V0和VCOM-被施加。因此与图3a实施例相比击穿要求降低2倍。此外，所有四个电源开关(I5、I6、I7、I8)仅经过一个|VCOM|转换，并且因此也要求容许一个VCOM的击穿容限。
图3b的实施例还要求两个单独的电源VCOM+和VCOM-。图3c中显示图3b的一个进一步的增强。在此实施例中，仅使用一个电压电源VCOM+。在正周期中，信号F1a为高并且开关I9、I11为ON。V+连接节点将连接到VCOM+并且V-将连接到V0，而电容器C0将被充电到VCOM+。在负周期中，F2a将为高，开关I10将为ON，并且来自COM/行扫描系统20的电势由在正周期中充电到VCOM+的电容器C0提供。随着I10转为ON，C0的顶端连接到V0，并且因此迫使C0的底端到-VCOM+或VCOM-。结果，通过连接C0的不同端到电源VCOM+以及到参考节点V0，并且使用另一端作为-VCOM+或VCOM-，扫描所有行/COM电极仅需要一个电压源。这是可能的，因为在任何单个时刻，APT驱动方案中将仅有一个行/COM电极被扫描。此单个电压源可以提供行/COM扫描脉冲的两种极性所需的电压。
此技术可以同样好地应用于场倒置APT驱动方案(其中在一个场内所有行/COM极性将保持相同，在下一场所有行/COM变为另一个极性)，行倒置APT驱动方案(其中一个场极性将为+-+-+-，下一个场为-+-+-+，等)或其它倒置驱动方案。此单个VCOM方案的另一个重要优点是向驱动信号的两个极性提供平衡的电压电源的天然能力。此平衡很重要，因为LCD像元上施加的任何显著的DC偏置都会导致LC(液晶)材料的电离并且永久损坏LCD。通过仅使用一个电源电压用于VCOM，此平衡自动建立；否则，这可能需要额外的高击穿电压反馈控制电路并且可能实现很困难和昂贵。
图3d说明图3c的又一个改进。在此实施例中，到V0的连接用到VB+和VB-的连接代替。此外，VB-连接到GND而VB+连接到单个电源VB2。此改进的方案进一步减小了用于VB+、VB-的电源的复杂性。此外，电源VCOM到VB+和VB-的连接允许提供VCOM中使用的电流流经用于VB+(和VB-)的存储电容器，以及由一个特定像元处寻址的行和列电极COMi、SEGj(图3d中虚线所示)构成的电容器，并且被用于随后寻址的列/SEG电极驱动器再使用。将VCOM连接从V0移开的一个进一步的优点是在建立VB+和VB-之间的平衡以使像元电极上所见的DC电压最小的过程中，V0起着重要的作用。如果VCOM的负载通过节点V0，则所有行/COM扫描电流将加载到V0上，使平衡更难以实现并且需要一个强的电压跟随器驱动V0。当V0连接到VB+和VB-，通过LCD像元电容耦合(例如图3d中COMi、SEGj)，V0负载将完全来自列/SEG，由于电容器耦合的限制，无DC，并且驱动节点V0的一个器件可以非常弱(仅够处理CB0漏泄以及耦合信号的不平衡部分)。
注意到图3b、3c或3d中，低电压电源系统VBIAS涉及使用电容器CB+和CB-。当一个SEG电极从VB+摆动到VB-，反之亦然，电流通过LCD面板电容耦合到节点V0。此电流对于VB+到VB-转换将是“源”电流(从V0节点流出)，并且对于VB-到VB+转换将是“吸收”电流(流入V0节点)。如上所述，这些电流是内在平衡的，并且因此导致长时期无DC。现在，如果一个足够大的电容器(例如超过150x总LCD面板负载电容)连接在V0与地之间，则将出现另一个非常重要的特征，即电流再使用在一个场中被一行像元用于从，比方说，VB+到VB-转换的电流，将在下一个场中提供相同行的从VB-到VB+转换。本质上，电流脉冲将在两个连续场中两次使用，但是暂时存储在连接到V0的电容器中。这对于所显示图像本质上是静态的并且场到场图像变化非常有限的几乎所有无源LCD显示器应用尤其正确。考虑电流再使用的另一个方法是看在每个上述转换(先从VB+流到V0并且然后从V0到VB-并且V0本质上将保持不变，假定负载电流在V0上产生可忽略的DC漂移)处电压减半。或者，通过连接到V0的电容器CB+/CB-，功耗减半。
本发明的又一个方面涉及连接在VB+到V0和V0到VB-之间的两个电容器CB+/CB-。CB-在电流再使用方面的重要性上面已讨论。CB+的重要性可以说明如下。为使以上电流再使用方案起作用，V0节点不能在两个连续场内“驱动”(换句话说，V0仅能偶尔被驱动，平均频率比场频低得多，理想地在15-20Hz以下，或者约为场频的20％)并且必须允许某个小百分比的V0漂移(1-2％，+/-平衡)。此低频率驱动要求与V0为VB+与VB-之间中点的要求内在地冲突，后者来自于像元电极上不施加净DC电压的要求，因为这将要求V0总是受控的。
增加与CB-电容基本相同的CB+，将因此对于电流再使用方案的实现很重要，因为CB-和CB+将构成一个电容器分压器，并且VB+到VB-上发生的任何波动将通过电容器分压器自动反映到V0，并且因此帮助V0使其电势保持在(VB+-VB-)/2。没有CB+，VB+的波动将仅施加到V0的一边，并且LCD像元上容易出现净DC电压。除了使用一个昂贵的极其精确的电压源用于VB+之外，解决此DC问题的另一个方法是使用一个相当强的驱动器使V0固定在(VB+-VB-)/2。由于此驱动器无法区分有害的漂移与由再使用的电流引起的“好的漂移”，因此它可能削弱任何节电效果，并且造成电流再使用方案不可行。
浮动VBIAS实施例以上实施例将通过利用一个单独的电源用于具有低电压VBIAS的SEG/列电极实现所需节电。但是，由于电路结构的双极性性质，一个单芯片LCD控制器IC中这些方案的CMOS实施还要求使用三阱CMOS工艺(N阱用于P-MOS，当P-MOS工作在正电压时，以及P阱用于N-MOS，当N-MOS工作在负电压时)。三阱CMOS工艺与一个其它方面相等的双阱CMOS工艺(在击穿电压、最小几何形状、导体层等方面相等)相比要贵-20％。因此需要修改方案以允许使用更经济的工艺。
参考图2a中场倒置IAPT驱动方案，看到，在每个场期间，在非扫描电压(V5或V2，依赖扫描COM/行脉冲的极性)的两边(即上面和下面)，SEG/列的电压摆幅限于一个相对小的值。因此需要提供一个“浮动”VBIAS电源系统用于列/SEG转接需要(参考图4a在每个场期间的方式使得此“浮动”电源将基本保持其源电压(VB+/VB0/VB-，或简称VBIAS)稳定并且提供所需的电流以支持电极在偶场期间V6-V4奇场期间V1-V3之间摆动)。有了此“浮动”VBIAS电源，于是就可以使用IAPT折叠驱动方案，并且这允许使用双阱COMS工艺构造一个单极性LCD驱动系统来构造一个完整的LCD驱动系统。
此“浮动”VBIAS电源系统100的一个理想实施例包括一个专门的固定的高电压VCOM电源、一个VBIAS电源以及一个开关电路，该开关电路用于产生某些合适的电势用于驱动COM或行以及SEG或列电极。图4a中显示系统100，其中节点V6连接到提供电压V6的一个专门的固定的高电压VCOM电源，并且节点V3/V2/V1连接到一个VBIAS电源以提供三个电压V3/V2/V1。V1的电压水平典型地为GND，并且V3-V2＝V2-V1＝VBIAS。控制信号F2b为F1b的倒置(图4b)，这两个信号的ON部分之间有一个很小的间隙以保证两个电源路径不可能同时为ON。
在奇场中，F2b为“1”，开关I22、I24、I26为ON，并且电容器CB+/CB-连接到V3/V2/V1，并且系统100将提供电压源以产生V1V3之间的SEG/列驱动信号以及V2V6之间的COM/行扫描脉冲。
在偶场中，F1b为“1”，电容器CB+/CB-从V3/V2/V1断开，并且开关I23使CB+的顶端CB+t连接到V6，拉升(pullup)电容器CB+/CB-的其它两端VB0、CB-b，假定CB+/CB-电容基本高于由SEG/列驱动器I31/I32的转接活动产生的节点V5和V4上的负载电流，则CB+/CB-将作为一个稳定的电压源，通过开关I21和I25用于V5和V4。有了V6、V5、V4，驱动SEG/列电极的系统100(一个通道仅显示一对驱动器)将产生V6V4之间的驱动信号，同时系统100将产生V5V1扫描脉冲。
在偶场期间，由于SEG/列驱动功率完全来自电容器CB+/CB-，因此为了以上系统在所有显示图案下正确工作，CB+/CB-的电容需要基本(20×-50×)大于(像元电容之和)×(最大可能的SEG/列电极转换)。对于一个100×200像元的LCD面板，假定每个像元具有2pF的有效电容，则以上计算将意味着CB+/CB-的电容需为(20×-50×)×2pF×100×200×50＝40-100μF，其中50＝100/2为最大可能的SEG/列电极转换，当图案为黑/白隔行扫描线或检测板时发生。
此电容要求非常高并且具有该高电容值的电容器通常为高漏泄、电解型电容器，并且因此对于超低功率电池工作的器件不受欢迎。
基于与图4a的实施例相同的电路的一个改进是修改功率源管理信号F1b/F2b，并且在偶场期间在F2脉冲中插入“再充电脉冲”，使得CB+/CB-将被周期性地再充电(图4c)。例如，通过在每个行扫描间隔插入该再充电脉冲，所需电容器的计算将减小为(20×-50×)×2pF×100×200×50/100＝0.4-1μF。此电容范围可以由具有可忽略的漏泄电流并且在很小型的SMD(表面安装器件)包中的陶瓷电容器提供。
此方案发挥作用的另一个重要因素是利用LCD面板的固有电容。在偶场期间插入再充电脉冲的短暂间隔中，LCD的固有电容作为SEG/列信号的保持电容器，直到电容器CB+/CB-被重新连接以产生V5/V4。为了达到此目的，通过将SS+和SS-都设置为“0”，使SEG/列驱动器部分的输出暂时关闭，并且因此导致SEG/列驱动器处于高阻抗状态以保持LCD的固有电容中存储的电荷。
有了以上结构，所有控制信号和开关将工作在正(或负)电压范围(相对GND)。这在该结构作为一个集成电路实施时尤其有利，因为工作电压关于基底电势可以都为正或负。因此，除了电容器CB+/CB-，所有控制信号和开关都可以由一个常规双阱CMOS工艺实施。
实际上所有各种商业无源LCD驱动系统都涉及一个正交驱动波形，通常包括一个低电压摆动SEG/列驱动系统，以及一个高电压脉冲COM/行扫描系统。SEG/列与COM/行扫描之间的相对数值通常由 决定，其中Mux为复用率。对于单行扫描系统例如APT或IAPT驱动方案，Mux率等于LCD的行数。在MLA(多行寻址)驱动方案中，Mux＝行/L，其中L为每个行扫描间隔同时驱动的行数。
因为这两个电压要求之间电压水平的显著差异，所以SEG/列驱动器与COM/行驱动器之间共享一个电压电源通常是不受欢迎的。本发明介绍了驱动无源LCD的几个实施例，使用两组电源以减小LCD显示系统的总功耗(包含LCD面板与驱动器的功耗)。此外，本发明描述了用于CMOS实施的几个适当的电路结构和控制信号技术，以允许所介绍的概念/方法的有效IC实施。
尽管以上讨论限制了其范围，但是该电源结构系统的应用可以扩展到其它类型的无源LCD驱动系统例如SEG/列信号的脉冲宽度调制、帧频校正的灰度调制以及各种MLA或主动寻址方法。在每个衍生的应用中，需要调节电压水平以最佳地保存功率，并且需要正确地管理与驱动信号(尤其SEG/列)的相互作用以使对像质的影响最小。
在图3a-3d的实施例中，使用第一电源以提供专门用于驱动行或COM电极的电势，并且使用与第一电源分离的第二电源产生专门且适用于驱动列或SEG电极的电势。但是，在图4a-4c的实施例中，将注意到功率源V6、V3、V2和V1被联合使用，用于产生适用于驱动行和列电极的电势。因此如上所述，电容器CB+/CB-联合电压源V6、V3、V2和V1被用于产生驱动行电极的电势V5以及驱动列电极的电势V4。
注意到在这里有关实施例使用电容器的描述中，提供一个特定电压的电源被描述为使电容器充电到相同电压。但是，在实际电路中，理解到电容器在一个实际时帧中被充电到所需电压，该电压典型地低于电源提供的电压。例如，如果两个电容器CB+和CB-在每个电容器上都被充电到1.2伏特，则在实际实施中用于对两个电容器充电的电压电源可能需要提供大约3.0伏特，而不是2.4伏特的电压。将理解到，在这里描述的涉及电容器充电的本发明的所有实施例中，即使该实施例的描述可能表示电容器被充电到电源提供的相同的电压，也将理解到在真正实际中，这两个电压仅仅基本相同，理想地，电源提供的电压稍高于电容器被充电到的所需电压。
图5a和5b一起是用于驱动LCD的一个电源电路的示意电路图，以说明本发明的理想实施例。如图5a与5b所示，电源系统的全部电路可以自然地分为两个部分第一部分200a用于产生适用于驱动行和/或列电极的电势，以及第二部分200b用于在合适的时间将部分200a提供或产生的电势施加到行和列电极。图5a显示第一部分200a。如图5a所示，三个电压由两个或多个功率源V6、VC和V1提供，其中V1可以简单地为地电势。两个电容器C1和C2用于在组合电路200a、200b的工作的第一阶段存储能量。在第二阶段，电容器中存储的能量然后被使用，与功率源V6、V1一起，用于产生适用于驱动行和/或列电极的电势。
选择电压VC使得VC与V1之间的电压差基本等于非扫描行电极与列电极之间的电压差的幅值。因此，在组合电路200a、200b的工作的第一阶段，控制信号F3c被施加到开关I34、I36、I38和I40，开启这些开关，使得电容器C1和C2并联到电压VC和V1。因此C1和C2的C1t和C2t端被充电到电压VC，并且两个电容器的剩余C1b和C2b端处于参考电压V1。
在组合电路200a、200b的工作的第二阶段，控制信号F3被拉低，由此关闭开关I34-I40。则控制信号F1c或F2c被拉高。开关I44、I48的类型是当F1c或F2c为高时开启。为了便于描述，假定F1c而非F2c首先被拉高。则开关I42、I44、I48、I50、I56、I60、I64和I68开启。这使得电容器C1的C1t端被拉到电压V6。由于电容器C1先前在阶段1期间已被充电到其两端之间(VC-V1)的电压差，则电容器C1的另一C1b端由此也被拉到值V5，使得电压差(V6-V5)等于(VC-V1)。但是，电压V5将是浮动的，因为它没有连接到三个电压电源节点V6、VC和V1的任何一个。因此通过打开开关I44，节点VM将处于电压V5。电容器C2的C2t端也连接到节点VM，使得它被拉到电压V5，并且其另一C2b端被拉到值V4，使得电压差(V5-V4)等于电压差(VC-V1)。这种情况是由于电容器C2在先前阶段1期间已被充电到此电压差。因此，电压V5通过开关I44并出现在节点VM处，以及电压V4通过开关I48并出现在节点202处。
参考图5b，出现在节点VM处的电压V5通过开关I56并出现在节点VC+处，以及参考电压V1通过开关I60出现在节点VC-处。因此，如以前通过借助于控制信号S+和S-控制开关I0和I2，电压V5和V1被施加到一个或多个COM或行电极。电压V6还通过开关I64并出现在节点VS+处，以及节点202处的电压V4通过开关I68出现在节点VS-处。如以前，通过施加适当的定时控制信号SS+(J)和SS-(j)以控制开关I32和I31，V6V4的合适的脉冲被施加到对应的列电极SEGj。参考图2a，上述驱动电压波形适用于场2×N，其中施加到COM电极的电势在V5和V1之间并且施加到列电极的电势在V6和V4之间。如上所注意，在此时间电压V5和V4没有连接到任何电源，并且因此，通过电容器C1和C2关于电压V6浮动。
在第二阶段，在另一个场寻址周期中，例如图2a中的场2×N+1，控制信号F3c保持低，控制信号F1c被拉低并且控制信号F2c被拉高。这关闭开关I42、I48、I56、I60、I64和I68，并且开启开关I46、I52、I54、I58、I62和I66。当控制信号F1c和F2c的任意一个为高时，开关I44和I50保持ON。电容器C2的C2b端通过开关I52被拉到V1。由于电容器C2先前在第一阶段已被充电到(VC-V1)，因此C2t端将被拉到电压V2，(V2-V1)等于(VC-V1)，其中V2通过电容器C2关于V1浮动。此电压V2通过开关I50并出现在节点VM处。电容器C1的C1b端通过打开开关I44连接到VM，使得C1b端也处于电压V2。由于电容器C1先前在第一阶段已被充电到值(VC-V1)，因此电容器C1的C1t端将被拉到值V3，其中(V3-V2)等于(VC-V1)，其中V3因此也通过电容器C1和C2随V2和V1浮动。
电压V3通过开关I46并出现在节点204处。参考图5b，出现在节点VM处的电压V2通过开关I58并出现在节点VC-处，以及电压V6通过开关I54出现在节点VC+处。因此，借助于定时控制信号S+和S-，电压V6和V2通过开关I0和I2施加到一个选定的COM电极。参考电压V1通过开关I66并出现在节点VS-处，以及电压V3通过开关I62出现在节点VS+处。如以前，借助于定时控制信号SS+(j)和SS-(j)分别控制开关I32和I31，电压V3和V1被施加到对应的电极SEGj，其中j从1到最大列电极数，例如图1中的k。组合电路200a、200b在第二阶段的工作总结在下表中，其中带下划线的电压为浮动电压

有了以上图5a、5b的结构，所有控制信号和开关都将工作在正(或负)电压范围(相对GND)。这在该结构作为一个单芯片集成CMOS电路实施时尤其有利，因为工作电压关于基底电势可以都为正或负。因此，除了电容器C1和C2，所有控制信号和开关都可以由一个常规双阱CMOS工艺实施。
在图5a、5b的实施例中，电路的工作具有两个不同的阶段第一阶段中一个或多个电容器被充电并且其间没有电势被施加到行或列电极。接下来的阶段2中每个电容器的其中一端被连接到一个电压电源，使得该电容器的剩余端的电势被拉到与电压电源的电压差为(VC-V1)的一个值。然后使用来自电源的一个或多个电压电源V6和V1，以及在每个电容器的另一端处产生的一个或多个浮动电压，控制和驱动行和列电极。
在上述其它，如图3c、3d和4a的实施例中，也有两个阶段，其中在第一阶段，一个或多个电容器被充电，并且其中在第二阶段，使用电容器的一端处的浮动电压以及一个或多个电源电压用于驱动行和/或列电极。但是，在该实施例中，在第一阶段也使用电源电压或电压以驱动行和/或列电极。所有该变型都在本发明的范围内。
在图4a的实施例中，使用基本等值的电容器CB+和CB-以及使用电压电源V3、V2、V1使得(V3-V2)与(V2-V1)基本相同可能很重要。这种情况是保持列电极处的零电压偏置。在图5a、5b的实施例中，保证了这一点，因为在第一阶段电容器C1和C2被并联充电到相同的电压差。这减小了驱动器中可以使用的元件的容限，使得可以使用较便宜的元件。在图4a的实施例中，两个电容器当它们串联放置时被充电，而在图5a、5b的实施例中，两个电容器C1和C2当它们在相同的两个电压源之间并联放置时被充电。
因此，图3c、3d、4a、5a和5b中的实施例的共同特征是两个或多个电源与包含能量存储器件的一个电路一起使用，以产生用于驱动行和列电极的电势。该电路使至少一个这样产生的电势随其中一个电源提供的电压浮动。因此，在图3c、3d的实施例中，当参考电压V0连接到节点V+时，由此使电容器C0的一端到参考电压，电容器C0的另一端被拉到浮动值-VCOM+或VCOM-。
在图4a的实施例中，当电容器CB+和CB-被电压电源V6拉升时，这使两个电容器之间的节点以及电容器CB-的剩余端也被拉到对于驱动行和列电极有用的浮动值。因此，两个电容器之间的节点处的电压值被拉到值V5，其中(V6-V5)与(V3-V2)基本相等，(V3-V2)是先前阶段电容器CB+被充电的电压差。同时，节点VS-处的电压也将被拉到底端CB-t处的电压V4，其中(V5-V4)与(V2-V1)基本相同。这种情况是由于电容器CB-在先前的阶段已被预先充电到(V2-V1)。
图3c、3d、4a、5a和5b中本发明的实施例的又一个共同特征是驱动器电路总体上经历的电压动态范围基本不超过施加到行电极的电压脉冲的幅值。例如，参考图2b，其中使用两个单独的电压源以产生正向和反向脉冲施加到行电极，电源电路将经历的电压动态范围等于正向和反向脉冲的幅值的总和。由于正向和反向脉冲对于零DC偏置将具有相等的幅值，因此这意味着该功率电路将经历施加到行电极的电压脉冲的幅值的两倍。在图2b所示的例子中，功率电路经历的动态范围将等于VCOM+，等于VCOM-。在图3c、3d、4a、5a和5b的实施例中，由于已经使用电容器使得单个电源能够产生正向和反向电压脉冲用于行电极，因此电源电路经历的电压动态范围总体上基本等于或稍高于施加到行电极的正向和反向脉冲的幅值。换句话说，该特征使得总电压动态范围能够象IAPT的情况中一样减小，而同时与IAPT相比极大地减小驱动器的功耗。
从以上描述，显然由于列(SEG)电极直接由一个参考电压(来自功率源或电源，或连接到地或其它参考源)驱动或直接由一个能量存储器件例如电容器(或电感器)驱动，因此使得与B类偏压电路有关的上述问题一起被避免。这是由于上述驱动器电路不使用在低误差电压处关闭的N和P晶体管用于提供能量到列电极。因此，假定能量存储源能够在每个行扫描周期内驱动列电极基本到其目标值，则常规LCD显示的上述串扰问题可以避免或减轻。
使用能量存储器件例如电容器以提供电流到列电极的地方，为了驱动列电极到目标电压值，能够达到这些目标值的精度依赖驱动电容器的电容相对于通过该电容器驱动的列电极的负载电容。因此，如果驱动电容器的电容为被驱动列电极的负载电容的20倍，则该电容器能够驱动列电极到目标电压值的5％以内。因此，为了进一步提高驱动精度，使得误差小于5％，可能需要使用甚至更大的电容器。本发明的另一个方面是基于公认，通过使用两组或多组电容器在相同行扫描间隔驱动列电极，可以放松以上使用大值电容器达到精确目标值的要求。根据本发明的此方面，可以由第一组的一个或多个电容器驱动列电极到接近但不到目标值的一个电压值，并且然后使用第二组的一个或多个电容器驱动该列电极基本到该目标值。使用该驱动方案，第一和第二组中的电容器的电容不需要很大。例如，如果第一和第二组中每个电容器的电容都是负载电容的20倍或更大，则在第一阶段，列电极被驱动到目标值的5％以内。在相同行扫描周期的第二阶段，则使用第二组电容以驱动列电极到目标值的0.25％以内，或基本到目标值。
本发明的此方面在图6a、6b中说明。如图6a所示，电路300包含电源302，电源302包含电流源304、比较器306和参考电压源308。参考电压源308提供相对于地的参考电压VREF。电路300包含两组电容器第一组包括电容器C1、C2，第二组包括电容器C3、C4。两组电容器交替使用以提供电压或电势到三个节点N1、N2和N3。然后使用这三个节点处的电压或电势用于驱动每个列电极(SEG)到所需的一组三个不同的电势V1、V2和V3之一。也可以使用相同的方案实现电势组V4、V5和V6。
当使用第一组电容器以提供电流到三个节点时，第二组电容器被连接到功率源或电源302用于对第二组电容器充电。这在开关电路300的一个周期中发生。在下一个周期中，则使用第二组电容器以提供功率到该三个节点，而然后电源302对第一组电容器充电。开关的工作以及两组电容器的交替工作参考图6b的时序图说明。
电路300可以工作在说明两个不同实施例的两个不同工作中。第一实施例通过标明S1至S4的时序图320说明，时序图320为电路300的开关S1-S4的ON-OFF状态的图解说明。标明S1′、S2、S3′和S4的第二组时序图330说明工作电路300中的第二实施例。
每个虚线t0和t0′标志一个新的行电极的扫描时间的开始点。因此时间间隔t0-t0′定义一个行扫描间隔或行扫描周期。在一个行扫描周期中，电路300提供的功率需要尽可能快地驱动每个列电极到目标电压或电势。在行扫描周期t0-t0′中，开关S1和S4在周期的大部分中关闭，并且开关S2和S3开启。因此，在周期的大部分中，第二组电容器C3、C4连接到节点N1、N2、N3并且从电源302断开。例如，节点C3t连接到节点N1，以及节点C3b连接到节点N2。节点C4t连接到节点N2，以及节点C4b连接到节点N3。因此，节点N1、N2上的电势差或电压基本等于电容器C1上的电压，以及节点N2、N3上的电压基本等于电容器C2上的电压。由于开关S4在此行扫描周期t0-t0′中大多数时间关闭，因此在此行扫描周期的大部分中电容器C3、C4不连接到电源302。
同样，由于在周期的大部分中开关S4关闭以及开关S3开启，因此第一组开关从节点N1-N3断开并且连接到电源以补充在先前行扫描周期中流失的电容器中的电荷。以此方式，在紧随时刻t0′的行扫描周期中，第一组电容器将被完全充电并且然后准备提供能量到节点N1、N2、N3。
虽然在行扫描周期t0、t0′的大部分中，第二组开关连接到节点N1-N3，以及第一组开关连接到电源302，但是从图6b将看到，开关周期S1-S4相对于行扫描周期的开始时刻t0延迟一个偏置t0-t1。这是理想的以获得一个更高的精度用于驱动连接到节点N1、N2、N3的列电极到所需的目标电压值。如图6b中所示，为了驱动一个列电极从电压V1到电压V3，例如，在t0时刻第一组电容器C1、C2仍然连接到节点N1、N2、N3。事实上，如下将说明，在组成行扫描周期t0-t0′的仅一小部分的此短时间间隔t0-t1中，最初存储在电容器C1、C2中的电荷的大部分现在都在此短时间间隔通过图6b中曲线Emb.1所示的电路300转移到列电极。因此，在t1时刻，连接到电路300的列电极的电压从t0时刻的值V1驱动到t1时刻的接近目标电压V3的值V′。在t1时刻，开关S1、S4关闭以及开关S2、S3开启。这导致电容器C1、C2从节点N1-N3断开，并且换成电容器C3、C4连接到该节点。在此t 1时刻，电容器C3、C4被电源302完全充电，并且因此非常有效地使得被C1和C2驱动到电压V′的相同的列电极被快速驱动到非常接近目标电压V3的一个值，如图6b中曲线Emb.1所示。
例如，如果电容器C1、C2的电容为负载电容的20倍，则这意味着V′将仅比V3小V3的大约5％。如果电容器C3、C4的电容也为负载电容的20倍，则这意味着当使用第二组电容器驱动相同列电极从V′到电压V3时，列电极的合成电压将小于V3的大约0.25％以内。以此方式，列电极可以被驱动到基本等于目标电压值的一个电压，而不必使用大值电容器。
从以上，由于列电极已经被电容器C1、C2驱动到电压V′，其中V′接近电压V3，因此第二组电容器C3、C4仅需要提供少量的电荷及电流以驱动该列电极到基本等于V3的值。因此，在t0′时刻，电荷的仅一小部分从电容器C3、C4流失。因此，在随后的短时间间隔t0′-t1′中，该电荷的大部分将然后被转移到连接到节点N1-N3的列电极，以再次驱动该列电极到接近电压V3的一个电压值，或某个其它的目标电压。
在上述例子中，列电极从电压V1驱动到基本等于电压V3的一个电压。相同的推理将适用于两组电容器以上述所有有关优点驱动任何列电极从三个电压值V1-V3的任意一个到另一个不同的电压值。
因此，从以上显然，通过使开关周期320的定时相对于行扫描周期延迟一个偏置t0-t1、t0′-t1′、...，列电极可以被驱动到非常接近或基本等于目标电压的值，而不必使用大尺寸电容器。
第二实施例330与第一实施例320的不同之处在于第一组电容器C1、C2关闭的时间间隔的开始点进一步延迟到t2、t2′、...时刻，如定时S1′所示。因此，在时间间隔t1-t2中，两组电容器C1-C4都将提供电流及能量到三个节点，由此缩短驱动连接到节点的一个列电极到基本等于V3的一个值所需的时间。波形330中阴影区域显示重叠时间间隔。图6b中曲线Emb.2显示列电极的合成电压。
从开关波形320、330注意到，三对开关波形S1、S3；S2、S4及S1′、S3′是互补的。以此方式，当一组电容器连接到节点以提供能量到列电极时，此组从电源断开；反之亦然，当一组电容器连接到电源302以对电容器充电时，此组从节点断开。
电源302如下工作。电流源304将提供电流到与其相连的两组电容器之一，直到其被比较器306关闭。当开关S3为开时，比较器306使用于第一组电容器的节点C1t、C2t处的公共电压与参考电压VREF比较。当公共节点处的电压通过充电活动增加使其基本等于参考电压时，比较器306关闭电流源304。在此充电步骤中，电容器C1、C2并联到电流源304。电容器C3、C4以类似方式充电。
充电步骤之后，每个电容器C1-C4上的电压基本等于参考电压VREF。因此，当完全充电的电容器然后连接到节点N1-N3时，节点N1、N2上以及节点N2、N3上的电压都将基本等于参考电压VREF。
虽然图6a、6b中显示使用两组电容器，但是将理解到对于某些应用，单组可能就足够了，并且在其它应用中可能使用多于两组；该其它变型在本发明的范围内。
虽然以上参考各种实施例描述本发明，但是将理解到可以进行修改及变型，而不偏离仅由附加权利要求书及其等价物定义的本发明的范围。这里涉及的所有参考都按参考并入其整体。
权利要求
1.一种用于驱动液晶显示器的电路，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括控制器件；和至少一个能量存储器件，按照液晶显示器的周期性寻址循环，提供电势和电能到行电极和列电极，从而使显示器显示所需图像，其中控制器件使该至少一个能量存储器件在第一阶段被充电，并使该至少一个能量存储器件在随后的第二阶段提供行电极或列电极消耗的基本上所有能量，其中该至少一个能量存储器件在第二阶段产生电势和电能加到行电极和列电极上，其中该产生的定时与寻址循环有预定的定时关系；所述电路包括两个能量存储器件，每个能量存储器件有两个端子，其中控制器件使两个能量存储器件在第一阶段并联到多个功率源中的至少一个功率源，用于充电该能量存储器件，使它们的两个端子被充电到基本相同的电压，其中控制器件在第二阶段使两个能量存储器件提供第一电势到行电极，和两个能量存储器件中的第一个能量存储器件给列电极提供低于第一电势一个电势量的第二电势，而两个能量存储器件中的第二个能量存储器件给列电极提供高于第一电势一个基本相同于所述电势量的第三电势。
2.按照权利要求1的电路，其中该至少一个能量存储器件给行电极或列电极提供的至少一个电势是随多个功率源中至少一个功率源提供或导致提供的电压而变化，使所需的图像显示在一个或多个列电极覆盖的像元上，该列电极有所述至少一个能量存储器件供电的电势。
3.按照权利要求1的电路，其中电势量基本上等于该器件两端的电压。
4.按照权利要求1的电路，其中控制器件是这样工作的，在使显示器显示所需图像时，行电极基本上不接收该至少一个能量存储器件之外的任何能源的能量。
5.按照权利要求1的电路，其中控制器件是这样工作的，在使显示器显示所需图像时，列电极基本上不接收该至少一个能量存储器件之外的任何能源的能量。
6.按照权利要求1的电路，其中该至少一个能量存储器件包括电容器。
7.按照权利要求1的电路，其中列电极在第一阶段不连接到任何功率源，其中所需图像被显示在不连接到任何功率源的列电极覆盖的像元上。
8.按照权利要求1的电路，其中控制器件在第二阶段连接该至少一个能量存储器件以提供能量到行电极或列电极，并连接功率源到列电极，从而使一个或多个列电极的电势是随多个功率源中至少一个功率源提供或导致提供的电压而变化，用于显示图像到该一个或多个列电极覆盖的像元上。
9.一种用于驱动液晶显示器的电路，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括控制器件；两个功率源；和至少一个能量存储器件和功率源，按照液晶显示器的周期性寻址循环，提供电势到行电极和列电极，从而使显示器显示所需图像，其中控制器件使该至少一个能量存储器件在第一阶段被两个功率源被充电，并在随后的第二阶段连接所述至少一个能量存储器件到行电极或列电极，其中该至少一个能量存储器件在第二阶段产生电势和电能加到行电极和列电极上，其中该产生的定时与寻址循环有预定的定时关系；所述电路包括两个能量存储器件，每个能量存储器件有两个端子，其中控制器件在第一阶段使两个能量存储器件并联到两个功率源中的至少一个功率源，用于充电该能量存储器件，使它们的两个端子被充电到基本相同的电压，其中控制器件在第二阶段使两个能量存储器件提供第一电势到行电极，和两个能量存储器件中的第一个能量存储器件给列电极提供低于第一电势一个电势量的第二电势，而两个能量存储器件中的第二个能量存储器件给列电极提供高于第一电势一个基本相同于所述电势量的第三电势。
10.按照权利要求9的电路，其中控制器件在随后的第二阶段使所述至少一个能量存储器件连接到行电极或列电极，因此，这些行电极或列电极基本上不是由所述至少一个能量存储器件之外的任何能源供电。
11.按照权利要求9的电路，其中该至少一个能量存储器件给一个或多个列电极提供的至少一个电势是随两个功率源中至少一个功率源提供或导致提供的电压而变化，使所需图像显示在一个或多个列电极覆盖的像元上，该列电极有所述至少一个能量存储器件供电的电势。
12.按照权利要求9的电路，其中电势量基本上等于该器件两端的电压。
13.按照权利要求9的电路，其中控制器件是这样工作的，在使显示器显示所需图像时，行电极基本上不是由该至少一个能量存储器件之外的任何能源供电。
14.按照权利要求9的电路，其中控制器件是这样工作的，在使显示器显示所需图像时，列电极基本上不是由该至少一个能量存储器件之外的任何能源供电。
15.按照权利要求9的电路，其中收该至少一个能量存储器件包括电容器。
16.按照权利要求9的电路，其中控制器件在第二阶段使该至少一个能量存储器件提供行电极或列电极消耗的基本所有能量。
17.一种用于驱动液晶显示器的方法，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括控制两个功率源和至少一个能量存储器件，按照液晶显示器的周期性寻址循环，提供电势到行电极和列电极，从而使显示器显示所需图像；其中所述控制操作使该至少一个能量存储器件在第一阶段被该两个功率源充电，并使所述至少一个能量存储器件在随后的第二阶段连接到行电极或列电极，其中所述控制操作使该至少一个能量存储器件在第二阶段产生电势和电能加到行电极和列电极上，其中所述控制操作使该至少一个能量存储器件产生第一电势并加到行电极上，和产生第二电势和第三电势并加到列电极上，所述第二电势和第三电势是不同的，所述第二电势和第三电势与第一电势基本相差一个第一电势量。
18.按照权利要求1的电路，其中控制器件在第二阶段使该两个能量存储器件提供两组不同的电势第一组包括第一电势，第二电势和第三电势，而第二组包括给行电极提供的第四电势，给列电极提供的第五电势和第六电势，第五电势低于第四电势一个第二电势量，而第六电势高于第四电势基本上所述第二电势量。
19.按照权利要求18的电路，其中第一电势量和第二电势量是基本相同的。
20.按照权利要求1的电路，其中控制器件在第二阶段的不同时间间隔使该至少一个能量存储器件产生两组不同的电势加到行电极和列电极上。
21.按照权利要求20的电路，其中控制器件在第二阶段的不同时间间隔使该至少一个能量存储器件连接到至少两个不同的参考电势，使该至少两个组的第一组中至少一个电势是随该至少两个不同参考电势中的第一个参考电势而变化，而该至少两个组的第二组中至少一个电势是随该至少两个不同参考电势中的第二个参考电势而变化。
22.按照权利要求9的电路，其中所述第二电势和第三电势与第一电势相差一个第一电势量，其中控制器件在第二阶段使该两个能量存储器件提供两组不同的电势第一组包括第一电势，第二电势和第三电势，而第二组包括给行电极提供的第四电势，给列电极提供的第五电势和第六电势，第五电势低于第四电势一个第二电势量，而第六电势高于第四电势基本上所述第二电势量。
23.按照权利要求22的电路，其中第一电势量和第二电势量是基本相同的。
24.一种用于驱动液晶显示器的设备，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括至少两个单独的功率源；和电路，响应于该至少两个功率源并给行电极和列电极提供电势，从而使显示器显示所需图像，其中给行电极和列电极提供的至少一个电势是随一个功率源提供或导致提供的电压而变化，所述电路包括两个能量存储器件，其中该器件是在至少一个场寻址循环的一个部分期间被一个功率源充电并在这个场寻址循环的另一部分期间用于给行电极或列电极提供电势，其中该器件在这个另一部分的一部分中被充电以补偿电荷消耗。
25.按照权利要求24的设备，该电路包括控制器件和至少一个能量存储器件，用于提供所述至少一个电势，其中控制器件在第一阶段使该至少一个能量存储器件被充电，并连接所述至少一个能量存储器件到所述一个功率源提供或导致提供的电压，并在随后的第二阶段连接到行电极或列电极，使所述至少一个能量存储器件给行电极或列电极提供的所述至少一个电势是随所述电压而变化。
26.按照权利要求25的设备，其中至少一个能量存储器件至少有两个端子，其中控制器件使一个端子连接到该电压并使另一个端子连接到行电极和列电极，其中所述另一个端子提供的所述至少一个电势使随该电压而变化。
27.按照权利要求25的设备，该至少一个能量存储器件包括一个或多个电容器。
28.按照权利要求25的设备，其中控制器件还使该至少一个能量存储器件在第一阶段给行电极或列电极提供电势。
29.按照权利要求25的设备，所述至少两个功率源分别提供第一电压和第二电压以及一个共同的参考电压，第二电压与参考电压之差定义为电压微分，所述控制器件包括第一组开关，使得产生的一组电压高于参考电压或低于参考电压一个该电压微分的整数倍。
30.按照权利要求29的设备，所述控制器件还包括第二组开关，该组开关在选定的时刻连接所述组电压到行电极或列电极，因此，该电极是利用IAPT驱动方法驱动。
31.按照权利要求29的设备，其中该组电压中的一些电压在一些场寻址循环中是随参考电压而变化，而该组电压中的其他电压在其他场寻址循环中是随第一电压而变化。
32.按照权利要求25的设备，所述电路包含两个能量存储器件，每个能量存储器件有两个端子，其中控制器件使两个能量存储器件在第一阶段并联到功率源，用于对该能量存储器件充电，使它们的两端被充电到基本相同的电压。
33.按照权利要求25的设备，所述电路包含两个能量存储器件，每个能量存储器件有两个端子，其中控制器件使两个能量存储器件在第一阶段串联到功率源，用于对该能量存储器件充电。
34.按照权利要求25的设备，其中该电路给行电极提供的电势在一些场寻址循环中是高于参考电压一个预定幅值，和在其他的场寻址循环中是低于参考电压一个预定幅值，其中该电路提供的电势有基本等于所述幅值的一个动态范围。
35.按照权利要求24的设备，所述设备是有基底的集成电路，其中第一和第二功率源仅提供高于或低于基底参考电势的电势。
36.按照权利要求66的设备，其中该对电容器连接在分隔三个节点的分压器配置中，其中该开关器件使该对电容器之间的一个节点在至少一个场寻址循环中是在行电极的非扫描电压上。
37.按照权利要求36的设备，其中开关电路使两个其余节点中的一个节点电压在至少一个场寻址循环中提供给列电极。
38.按照权利要求66的设备，其中电容器在至少一个场寻址循环的部分时间内是由第一或第二功率源充电，并在这个场寻址循环的不同部分时间内用于给行电极或列电极提供电势，其中该电容器在这个不同部分的一小部分时间内被充电以补偿电荷消耗。
39.按照权利要求38的设备，其中列电极是由列驱动器驱动，和其中列电极在这个不同部分的所述一小部分时间内基本上与列驱动器断开，用于保存加到列电极上的列信号，使所需图像被显示在列电极覆盖的像元上，这些列电极基本上与列驱动器断开。
40.按照权利要求61的设备，其中所述设备是有基底的集成电路，其中第一和第二功率源仅提供高于或低于基底参考电势的电势。
41.一种用于驱动液晶显示器的方法，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述方法包括通过连接功率源和至少一个列电极到第一和第二电能存储器件，给行电极和列电极提供电势，从而使显示器显示所需图像，因此，在一个行扫描循环中，第一器件连接到功率源以充电第一器件，并且第二器件连接到该至少一个列电极使它加上电势，而在另一个行扫描循环中，第二器件连接到功率源以充电第二器件，并且第一器件连接到该至少一个列电极使它加上电势；其中按照相对于所述行扫描循环延迟的开关定时波形，所述提供电势操作连接功率源和该至少一个列电极到两个能量存储器件，因此，至少一个能量存储器件在行扫描循环一个部分期间连接到该至少一个列电极，而其余的能量存储器件在这个行扫描循环的另一部分期间连接到该至少一个列电极。
42.按照权利要求41的方法，其中由一个器件给行电极或列电极提供的至少一个电势是随功率源提供的电压而变化。
43.按照权利要求42的方法，其中所述至少一个能量存储器件至少有两个端子，其中提供电势操作使一个端子连接到该电压，和另一个端子连接到行电极和列电极，并使所述另一个端子提供的所述至少一个电势是随该电压而变化。
44.按照权利要求41的方法，其中提供电势操作包括使能量存储器件交替地连接到功率源和至少一个列电极。
45.按照权利要求44的方法，其中提供电势操作包括使功率源和该至少一个列电极在交替的行扫描循环中连接到第一和第二电能存储器件。
46.按照权利要求41的方法，其中所述时间延迟是使第一能量存储器件的大部分能量在这个行扫描循环的开始部分中被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，而第二能量存储器件的小部分能量在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
47.按照权利要求41的方法，其中所述开关定时波形是在部分的这个行扫描循环中使第一和第二能量存储器件连接到该至少一个列电极。
48.一种用于驱动液晶显示器的方法，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述方法包括通过连接功率源和至少一个列电极到第一和第二电能存储器件，给行电极和列电极提供电势以使显示器显示所需图像，因此，在一个行扫描循环中，第一器件连接到功率源以充电第一器件，和第二器件连接到该至少一个列电极使它加上电势，而在另一个行扫描循环中，第二器件连接到功率源以充电第二器件，和第一器件连接到该至少一个列电极使它加上电势；其中第一能量存储器件在行扫描循环的开始部分中驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，和第二能量存储器件在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
49.按照权利要求48的方法，其中第一能量存储器件的大部分能量在行扫描循环的开始部分中被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，而第二能量存储器件的小部分能量在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
50.按照权利要求48的方法，其中在部分的行扫描循环中，第一和第二能量存储器件连接到该至少一个列电极。
51.一种用于驱动液晶显示器的设备，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括功率源；第一和第二电能存储器件；和连接功率源到该器件的开关电路，用于充电该器件并连接该器件到至少一个列电极以向其提供电势，因此，在一个行循环中，第一器件连接到功率源以充电第一器件，和第二器件连接到该至少一个列电极以使其加上电势，而在另一个行循环中，第二器件连接到功率源以充电第二器件，和第一器件连接到该至少一个列电极以使其加上电势，其中按照相对于所述行扫描循环延迟的开关定时波形，所述电路连接功率源和该至少一个列电极到该两个能量存储器件，因此，至少一个能量存储器件在行扫描循环的一个部分期间连接到该至少一个列电极，而其余的能量存储器件在这个行扫描循环的另一部分期间连接到该至少一个列电极，且其中显示器显示所需图像。
52.按照权利要求51的设备，其中所述功率源包括电压调节器，比较器和电流源。
53.按照权利要求51的设备，其中所述电路交替地连接该器件到功率源和该至少一个列电极。
54.按照权利要求51的设备，所述设备包括第一和第二电能存储器件，其中所述电路在交替的行扫描循环中连接功率源和该至少一个列电极到该两个能量存储器件。
55.按照权利要求51的设备，其中所述时间延迟是使第一能量存储器件的大部分能量在这个行扫描循环的开始部分中被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，而第二能量存储器件的小部分能量在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
56.按照权利要求51的设备，其中所述开关定时波形是在部分的这个行扫描循环中使第一和第二能量存储器件连接到该至少一个列电极。
57.一种用于驱动液晶显示器的设备，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括功率源；第一和第二电能存储器件；和连接功率源到该器件的开关电路，用于充电该器件并连接该器件到至少一个列电极以向其提供电势，因此，在一个行循环中，第一器件连接到功率源以充电第一器件，和第二器件连接到该至少一个列电极以使其加上电势，而在另一个行循环中，第二器件连接到功率源以充电第二器件，和第一器件连接到该至少一个列电极以使其加上电势，其中第一能量存储器件在行扫描循环的开始部分中驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，而第二能量存储器件在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
58.按照权利要求57的设备，其中第一能量存储器件的大部分能量在行扫描循环的开始部分中被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压到接近于目标值，而第二能量存储器件的小部分能量在这个行扫描循环中但是在这个行扫描循环的开始部分之后被转移到该至少一个列电极，从而驱动所述至少一个列电极的电压基本到该目标值。
59.按照权利要求57的设备，其中在部分的行扫描循环中，第一和第二能量存储器件连接到该至少一个列电极。
60.按照权利要求24的设备，其中按照液晶显示器的周期性寻址循环，所述电路给行电极和列电极提供电势，和给行电极和列电极提供的至少一个电势的所述变化发生在与寻址循环有预定的定时关系。
61.一种用于驱动液晶显示器的设备，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括至少提供两个输出的至少第一和第二单独的功率源；和电路，响应于功率源输出产生不同于功率源输出的驱动电压，用于在周期性场寻址循环中驱动行电极和列电极以显示图像，在所述场寻址循环的第一循环中产生的所述驱动电压不同于在之前或之后的第二场寻址循环中产生的驱动电压，在第一循环中产生的所述电压与输出一起跨越第一电压范围，和在第二循环中产生的所述电压与输出一起跨越不同于第一电压范围的第二电压范围，和其中通过拉动到与功率源输出相差预定电势差值的电势上，基本上同时产生至少两个驱动电压。
62.按照权利要求61的设备，其中通过拉动到与功率源输出中第一个输出相差预定电势差值的电势上，至少产生驱动电压中的第一个驱动电压，和通过拉动到与功率源输出中第二个输出相差预定电势差值的电势上，至少产生驱动电压中的第二个驱动电压。
63.按照权利要求62的设备，其中该电路在场寻址循环的第一循环中至少产生该第一驱动电压，和在场寻址循环的第二循环中至少产生该第二驱动电压。
64.按照权利要求61的设备，其中通过拉动到与功率源输出中第一个输出相差预定电势差值的电势上，产生第一对驱动电压，和通过拉动到与功率源输出中第二个输出相差预定电势差值的电势上，产生第二对驱动电压。
65.按照权利要求64的设备，其中两对电压中的每对电压包括驱动行电极的非扫描电压值和驱动列电极的电压值。
66.按照权利要求61的设备，其中该电路包括一对电容器和连接功率源和该电容器的开关器件以产生驱动电压。
67.一种用于驱动液晶显示器的设备，所述显示器包括一个延长的行电极阵列以及相对于行电极横向排列的一个延长的列电极阵列，其中当从一个观察方向观察时，两个电极阵列的重叠区域定义显示器的像元，所述设备包括至少提供两个输出的至少第一和第二单独功率源；和电路，包括能量存储器件并借助于所述存储器件和响应于功率源输出产生驱动电压，用于在周期性场寻址循环中驱动行电极和列电极以显示图像，在场寻址循环的第一循环中产生的所述驱动电压不同于在之前或之后的第二场寻址循环中产生的驱动电压。
68.按照权利要求67的设备，其中通过拉动到与功率源输出的第一个输出不同的第一电势上，至少产生所述驱动电压中的第一驱动电压。
69.按照权利要求68的设备，其中通过拉动到与功率源输出的第二个输出不同的第二电势上，至少产生所述驱动电压中的第二驱动电压。
70.按照权利要求69的设备，其中该至少第一和第二驱动电压是在相同的周期性场寻址循环中产生。
71.按照权利要求69的设备，其中该至少第一和第二驱动电压是在不同的周期性场寻址循环中产生。
72.按照权利要求69的设备，其中该至少第一和第二驱动电压中的每个驱动电压与所述第一和第二输出相差基本相同的预定电势差值。
73.按照权利要求68的设备，其中至少第一驱动电压与所述第一输出相差的电势差值是存储器件上电势差的函数。
74.按照权利要求68的设备，存储器件至少有一个端子，其中所述至少第一驱动电压是借助于存储器件一个端子上的电势产生的。
75.按照权利要求67的设备，其中通过拉动到与功率源输出相差预定电势差值的电势上，基本上同时产生至少两个驱动电压。
全文摘要
使用两个单独的电源产生电势，用于驱动LCD的行和列电极。理想地一个或多个能量存储器件与两个电源一起使用，用于产生该电势。在第一阶段，能量存储器件被充电，在第二阶段，使用该器件及电源产生合适的电势，用于驱动行和列电极。该方案允许在比常规IAPT驱动方案小得多的一个电压范围内驱动列电极，并且极大地减小了驱动器的功耗。驱动器电路经历的总电压动态范围比得上IAPT驱动方案。
文档编号H02M3/07GK1912986SQ20061012163
公开日2007年2月14日 申请日期2001年4月26日 优先权日2000年4月28日
发明者梁振宇, 肖宏 申请人:Jps集团控股有限公司