專利名稱：顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路及顯示電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路及顯示設(shè)備，特別是涉及適用于點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)的液晶顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
液晶顯示設(shè)備被用作低功耗的輕薄電子設(shè)備例如蜂窩式電話的顯示器。作為液晶顯示設(shè)備，在象素電路中使用有源元件例如TFT(薄膜晶體管)的簡(jiǎn)單矩陣型和有源矩陣型(AMLCD有源矩陣液晶顯示設(shè)備)是已知的。
圖1是眾所周知的液晶顯示設(shè)備方框圖。液晶顯示設(shè)備包括掃描線驅(qū)動(dòng)電路2、顯示板3、控制電路7、數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路51、電源電路58和公共電壓產(chǎn)生電路59。圖像信號(hào)、垂直同步信號(hào)Vsync、水平同步信號(hào)Hsync和點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)dCLK被輸入至控制電路7。電源電壓VDC和GND供給電源電路58。所有TFT的控制電極連接至在行方向展開(kāi)的掃描線5，漏(源)電極連接至在列方向展開(kāi)的數(shù)據(jù)線4。由控制電路7控制的來(lái)自數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路51的顯示信號(hào)供給每一數(shù)據(jù)線4。在這種液晶顯示設(shè)備中，掃描線驅(qū)動(dòng)電路2按照來(lái)自控制電路7的控制信號(hào)依次對(duì)掃描線5掃描，從而在顯示屏上顯示一幅圖像(線連續(xù)法)。這樣的一幅圖像被稱為幀(場(chǎng))。
在常規(guī)液晶顯示設(shè)備中，通過(guò)TFT從數(shù)據(jù)線4加至象素的電壓(以后稱為“象素電壓”)的極性在預(yù)定的周期被反相，換句話說(shuō)，象素是被用AC驅(qū)動(dòng)的。這里用的術(shù)語(yǔ)“極性”指的是象素電壓相對(duì)于作為參考的公共電極的電壓(公共電壓)是正的還是負(fù)的。采用這種方法是為了阻止液晶材料的惡化。例如，已知有點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)方法，其中每一相鄰的數(shù)據(jù)線和掃描線的象素電壓的極性被反相，因而鄰近象素的極性是不同的，如圖2所示；和雙線點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)方法，其中每一相鄰的數(shù)據(jù)線和每?jī)蓷l掃描線的極性被倒置，如圖3所示。采用這類驅(qū)動(dòng)方法，減少了閃爍和其他缺點(diǎn)，改善了圖像質(zhì)量。圖4所示和日本專利申請(qǐng)公報(bào)中所描述的配置已被建議為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)方法用的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路51。數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路51包括移位寄存器電路61、數(shù)據(jù)寄存器電路62、數(shù)據(jù)鎖存電路63、開(kāi)關(guān)電路A64、電平偏移電路P65、電平偏移電路N66、D/A轉(zhuǎn)換電路P67、D/A轉(zhuǎn)換電路N68、開(kāi)關(guān)電路B69、信號(hào)處理電路70、正灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路71和負(fù)灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路72。鎖存信號(hào)STB和極性信號(hào)POL被輸入至信號(hào)處理電路70。水平起始信號(hào)STH和時(shí)鐘信號(hào)CLK被輸入至移位寄存器電路61。開(kāi)關(guān)電路A64選擇圖像信號(hào)，將它輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路或負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路。此外，開(kāi)關(guān)電路B69切換正極性驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的輸出，使所選擇的輸出與圖像信號(hào)相應(yīng)。
正極性驅(qū)動(dòng)電路包括電平偏移電路P65，其用于使圖像信號(hào)電平偏移至相對(duì)于公共電壓和正極性D/A轉(zhuǎn)換電路67的正側(cè)。負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路包括電平偏移電路N66，其用于使圖像信號(hào)電平偏移至相對(duì)于公共電壓和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路68的負(fù)側(cè)。每一電壓設(shè)置被披露為公共電壓5V，正極性電壓5V-10V，負(fù)極性電壓0V-5V。假如是這樣，公共電壓、數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的電壓以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路的電壓則由電源電路58產(chǎn)生。
圖5示出STB信號(hào)、POL信號(hào)和相鄰數(shù)據(jù)線4的輸出之間關(guān)系的時(shí)序圖。如圖5中所示，相鄰數(shù)據(jù)線的極性是反相的，每一幀的數(shù)據(jù)線輸出也是反相的。圖6示出開(kāi)關(guān)電路A64和開(kāi)關(guān)電路B69和詳細(xì)圖。它表示圖5所示每一定時(shí)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。從圖5和圖6能看出，開(kāi)關(guān)電路A64和開(kāi)關(guān)電路B69進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，使每條線和每一幀輸出反相，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)。
但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這一常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先是電路規(guī)模增加。與每條數(shù)據(jù)線相應(yīng)的每一驅(qū)動(dòng)電路中都要配置電平偏移電路。如果輸入至電平偏移電路的電壓與電平偏移后的電壓之間的差較大，電路系統(tǒng)的規(guī)模就要增加。另外，在電平偏移電路中，如果電源電壓高，就必須提高電壓組成元件的破壞電壓。因此，柵氧化物膜做得厚，柵的長(zhǎng)度L和柵的寬度W增加，元件之間的距離也加大，結(jié)果是電路表面積增大。
再有，在常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路(圖4)中，一條掃描線的圖像信號(hào)在已被并行鎖存在數(shù)據(jù)鎖存電路63中以后，被電平偏移至正或負(fù)側(cè)。因此，如果圖像信號(hào)是n位信號(hào)并且數(shù)據(jù)線的數(shù)目為m，那么，每一驅(qū)動(dòng)電路所要求的電平偏移電路的數(shù)目為n×m。
還有，在常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路中，每?jī)蓚€(gè)相鄰信號(hào)的有關(guān)信號(hào)在一條掃描線的圖像信號(hào)已被并行鎖存在數(shù)據(jù)鎖存電路63中以后，被轉(zhuǎn)換至正或負(fù)電平偏移電路65、66。因此，轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像信號(hào)所需要的開(kāi)關(guān)電路64的數(shù)目也是n×m。
第二個(gè)缺點(diǎn)是功耗大。如果公共電壓是5V，在電源電路中要產(chǎn)生正極性的高電平電壓10V，因此電源電路的效率降低，功耗增加。在電源電路中采用的是由多個(gè)電容器和開(kāi)關(guān)組成的充電泵結(jié)構(gòu)，如果10V電壓從2.5V開(kāi)始產(chǎn)生，電源的效率約為60％至70％。開(kāi)關(guān)有寄生電容，能源被這種寄生電容消耗，所以降低了效率。例如，當(dāng)電壓從2.5V增加到5V時(shí)效率是80％，當(dāng)電壓從5V增加到10V時(shí)，效率同樣是80％，但從2.5V增加到10V，效率就變成80％×80％＝64％。如果驅(qū)動(dòng)用的電源電壓高，那么電壓增加的級(jí)數(shù)增多，電源電路的效率就會(huì)降低，功耗就會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其輸出基于串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)所產(chǎn)生的并行模擬圖像信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路包括電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移；D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于經(jīng)由電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)；和一擴(kuò)展電路，其連接在D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或電平偏移電路與D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的圖像信號(hào)，并輸出并行圖像信號(hào)。在D/A轉(zhuǎn)換電路和擴(kuò)展電路之前配置電平偏移電路能減小電路規(guī)模。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種顯示設(shè)備，其包括具有多個(gè)象素的顯示板和提供控制象素亮度的模擬圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路包括電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移；D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于經(jīng)由電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)；和一擴(kuò)展電路，其連接在D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或電平偏移電路與D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的圖像信號(hào)，并輸出并行圖像信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線輸出相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路包括一正極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上的第一連續(xù)區(qū)域，用于輸出正極性模擬圖像信號(hào)；一負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上不同于第一連續(xù)區(qū)域的第二連續(xù)區(qū)域，用于輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；和一開(kāi)關(guān)電路，其形成在襯底上不同于第一和第二連續(xù)區(qū)域的第三連續(xù)區(qū)域，對(duì)于對(duì)來(lái)自正極性驅(qū)動(dòng)電路的正極性模擬圖像信號(hào)和來(lái)自負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)極性模擬圖像信號(hào)進(jìn)行切換控制。本發(fā)明的這種部件配置能減小芯片尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種顯示設(shè)備，其包括具有多個(gè)象素的顯示板和向顯示板提供相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路包括正極性驅(qū)動(dòng)電路、負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)電路。正極性驅(qū)動(dòng)電路形成在襯底上的第一連續(xù)區(qū)域，處理正極性數(shù)字圖像信號(hào)，并正極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出正極性模擬圖像信號(hào)。負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路形成在襯底上的不同于第一連續(xù)區(qū)域的第二連續(xù)區(qū)域，處理負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)，并負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。開(kāi)關(guān)電路對(duì)正極性驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行有關(guān)控制。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線輸出相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；開(kāi)關(guān)電路，其對(duì)正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)以便向數(shù)據(jù)線提供；正極性預(yù)充開(kāi)關(guān)，其形成在正極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間，能在提供給數(shù)據(jù)線的模擬信號(hào)從正極性充電至負(fù)極性之前，將數(shù)據(jù)線預(yù)充電至正極性預(yù)充電電壓；和負(fù)極性預(yù)充開(kāi)關(guān)，其形成在負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間，能在提供給數(shù)據(jù)線的模擬信號(hào)從負(fù)極性充電至正極性之前，將數(shù)據(jù)線預(yù)充電至負(fù)極性預(yù)充電電壓。因?yàn)檎拓?fù)驅(qū)動(dòng)電路各具有預(yù)充電開(kāi)關(guān)，所以能制造中等電壓元件的預(yù)充電開(kāi)關(guān)以減小電路規(guī)模。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，以向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線提供模擬圖像信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出相對(duì)于系統(tǒng)地電壓的正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出相對(duì)于系統(tǒng)地電壓的正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出相對(duì)于系統(tǒng)地電壓的負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；電源電路，其產(chǎn)生不同于正極性驅(qū)動(dòng)電路的高電壓與負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的低電壓之間的系統(tǒng)“地”的DC電壓，以供給顯示設(shè)備的公共電極。公共電壓能補(bǔ)償饋通誤差。


本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，從下面結(jié)合附圖所做的描述中將看得更清楚，附圖中圖1示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的液晶顯示設(shè)備方框圖；圖2示出在常規(guī)技術(shù)點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)中每一象素的極性示意圖；圖3示出在常規(guī)技術(shù)雙線點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)中每一象素的極性示意圖；圖4示出常規(guī)技術(shù)中的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；圖5示出常規(guī)技術(shù)中的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)序圖；圖6A至6C示出常規(guī)技術(shù)中的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；圖7示出本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備方框圖；圖8示出本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路方框圖；圖9示出本發(fā)明第一實(shí)施例的時(shí)鐘產(chǎn)生電路；圖10示出本發(fā)明第一實(shí)施例的時(shí)鐘產(chǎn)生的時(shí)序圖；圖11示出本發(fā)明第一實(shí)施例的正極性電平偏移電路321和負(fù)極性電平偏移電路322的詳細(xì)圖；圖12示出本發(fā)明第一實(shí)施例的高電壓電平偏移電路322的詳細(xì)圖；圖13示出本發(fā)明第一實(shí)施例的點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)中象素極性示意圖；圖14示出分配本發(fā)明第一實(shí)施例的信號(hào)處理電路31的信號(hào)的電路；
圖15A、15B示出本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314的詳細(xì)圖；圖16A至16C示出本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電路33的詳細(xì)圖；圖17示出本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖；圖18示出本發(fā)明第一實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)圖；圖19示出本發(fā)明第一實(shí)施例的譯碼器電路；圖20示出本發(fā)明第一實(shí)施例的譯碼器電路；圖21示出本發(fā)明第一實(shí)施例用的時(shí)序圖；圖22示出本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體電路器件的剖視圖；圖23示出本發(fā)明第一實(shí)施例的區(qū)域布置圖；圖24示出本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體電路器件的剖視圖；圖25示出本發(fā)明第一實(shí)施例的電源電壓表；圖26A至26C示出本發(fā)明第一實(shí)施例的正極性驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的布置圖；圖27示出本發(fā)明第一實(shí)施例的區(qū)域布置圖；圖28示出本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體電路器件的剖視圖；圖29示出本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像信號(hào)電路的方框圖；圖30示出本發(fā)明第三實(shí)施例的負(fù)極性電平偏移電路324的詳細(xì)圖；圖31示出本發(fā)明第三實(shí)施例的電源電壓的關(guān)聯(lián)圖；圖32示出本發(fā)明第三實(shí)施例的負(fù)極性電平偏移電路324的詳細(xì)圖；圖33示出本發(fā)明第三實(shí)施例的區(qū)域布置圖；圖34示出本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體電壓器件的剖視圖；圖35A至35D示出本發(fā)明第四實(shí)施例的預(yù)充電開(kāi)關(guān)的詳細(xì)圖；圖36示出本發(fā)明第四實(shí)施例的時(shí)序圖；圖37A至37D示出本發(fā)明第四實(shí)施例的預(yù)充電開(kāi)關(guān)的詳細(xì)圖；圖38示出本發(fā)明第五實(shí)施例的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；圖39示出本發(fā)明第五實(shí)施例的取樣和保持電路；圖40示出本發(fā)明第五實(shí)施例的放大器的詳細(xì)圖；圖41示出本發(fā)明第五實(shí)施例的取樣和保持電路；圖42示出本發(fā)明第五實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)圖；
圖43示出本發(fā)明第五實(shí)施例的圖像信號(hào)電路的方框圖；圖44示出本發(fā)明第五實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)圖；圖45示出本發(fā)明第五實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換電路；圖46示出本發(fā)明第五實(shí)施例的時(shí)序圖；圖47示出本發(fā)明第六實(shí)施例的LCD的方框圖；圖48示出本發(fā)明第六實(shí)施例的數(shù)字圖像信號(hào)和模擬圖像信號(hào)的關(guān)聯(lián)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖7示出本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備方框圖。多條數(shù)據(jù)線4和垂直于數(shù)據(jù)線4排列的多條掃描線5在液晶板3上形成，作為開(kāi)關(guān)元件的TFT(薄膜晶體管)和包含液晶和諸如此類的象素6在線的交點(diǎn)上形成。將電場(chǎng)加至液晶的公共電極和顯示電極在象素中形成。
控制象素亮度(發(fā)光量)的模擬圖像信號(hào)從數(shù)據(jù)線供給顯示電極，公共電壓(DC電壓)供給公共電極。另外，液晶顯示設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線4的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1，驅(qū)動(dòng)掃描線5的掃描線驅(qū)動(dòng)電路2，控制數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1和掃描線驅(qū)動(dòng)電路2的控制電路7和向控制電路7、數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1和掃描線驅(qū)動(dòng)電路2提供電壓的電源電路8。供給電源電路8的電源電壓的高電壓是VDC，低電壓是系統(tǒng)地GND。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明P1的方框圖。下面將描述電路的配置和每個(gè)元件的操作。數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1包括移位寄存器電路11、21，數(shù)據(jù)寄存器電路12、22，數(shù)據(jù)鎖存電路13、23，D/A轉(zhuǎn)換電路14、24，灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15、25，信號(hào)處理電路31，電平偏移電路32和開(kāi)關(guān)電路33。
輸入至數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的信號(hào)包括數(shù)字圖像信號(hào)Dx(下面縮寫(xiě)為圖像信號(hào)Dx)、時(shí)鐘信號(hào)CLK、水平開(kāi)始信號(hào)STH、鎖存信號(hào)STB和極性信號(hào)POL。所要求的定時(shí)信號(hào)由這些信號(hào)在信號(hào)處理電路31中產(chǎn)生，用來(lái)控制下述數(shù)據(jù)鎖存電路13、23或開(kāi)關(guān)電路33。此外，信號(hào)處理電路31包括圖9中所示的時(shí)鐘產(chǎn)生電路3161。在時(shí)鐘產(chǎn)生電路3161中，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生與圖10中所示的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步的CK1信號(hào)、CK2信號(hào)和CK3信號(hào)。
關(guān)于64灰度級(jí)(6位)彩色液晶顯示設(shè)備中的圖像信號(hào)Dx，由總計(jì)18位DR(DR00)、DR01、DR02、DR03、DR04、DR05)、DG(DG00)、DG01、DG02、DG03、DG04、DG05)、DB(DB00)、DB01、DB02、DB03、DB04、DBG05)組成的1個(gè)顯示單元的信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步輸入。下面將涉及每一R、G和B的6位圖像信號(hào)Dx的情況下進(jìn)行說(shuō)明。這個(gè)數(shù)目不受限制，圖像信號(hào)可以是7位或更多以及5位或更低。
如果將輸入到數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的數(shù)字圖像信號(hào)按每一顯示元素(3象素、18位)輸入，當(dāng)象素?cái)?shù)目為QVGA(240RGB×320)時(shí)，數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的時(shí)鐘頻率為(幀頻)×(象素?cái)?shù)目)＝60HZ×320×240＝約4.6MHZ。即使在象素?cái)?shù)目(480RGB×640)為QVGA4倍的VGA中，如果圖像信號(hào)按每?jī)蓚€(gè)顯示元素(36位)輸入至數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1，則足夠的時(shí)鐘頻率將是9.2MHZ。
水平開(kāi)始信號(hào)STH輸入至移位寄存器電路11、21，在移位寄存器電路11、21中連續(xù)產(chǎn)生與時(shí)鐘信號(hào)CLKCLK同步的取樣信號(hào)。移位寄存器電路由多個(gè)觸發(fā)器電路組成，與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步輸入的圖像信號(hào)Dx根據(jù)取樣信號(hào)鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12、22中。鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12、22的圖像信號(hào)Dx向應(yīng)鎖存信號(hào)STB的輸入，并行輸出至數(shù)據(jù)鎖存電路13、23并鎖存在數(shù)據(jù)鎖存電路13、23中。數(shù)據(jù)鎖存電路13、23與D/A轉(zhuǎn)換電路14、24相連，并通過(guò)根據(jù)極性信號(hào)POL交替選擇正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)的開(kāi)關(guān)電路33向每一數(shù)據(jù)線提供正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1同時(shí)將不同極性的模擬圖像信號(hào)輸出至相鄰的數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1包括提供正極性模擬圖像信號(hào)的正極性驅(qū)動(dòng)電路10和提供負(fù)極性模擬圖像信號(hào)的負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20，并通過(guò)開(kāi)關(guān)電路33選擇正極性或負(fù)極性信號(hào)，將其輸出至數(shù)據(jù)線。這里，正極性和負(fù)極性指示在液晶的液晶公共電極的電壓(公共電壓)被取作參考電壓的情況下的象素電壓的正或負(fù)。
本發(fā)明特別涉及向數(shù)據(jù)線提供模擬信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。正極性驅(qū)動(dòng)電路10的工作電壓是從VPL至VPH，負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20的工作電壓是從VNL至VLH。驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線的驅(qū)動(dòng)電路的參考電壓是系統(tǒng)GND(0V)，公共電壓也是系統(tǒng)GND。當(dāng)VPL和VNH與GND相同時(shí)，VPL和VNH可短路至GND。如果下面的關(guān)系式是正確的VPH＞VPL、VPH＞VNH、VNH＞VNL、VPL＞VNL，則VNH和VPL可以是不同的電壓。此后為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，假定在本實(shí)施例1中的說(shuō)明中，VPL＝VNH＝GND，VPH＝5V，VNL＝-5V。此外，如果在液晶閾值電壓約為3V下進(jìn)行操作，則VPH可以是3V和VNL可以是-3V。或者如果考慮由于TFT的寄生電容的饋通誤差，VPH可以是6V，VNL可以是-4V，或者VPH可以是4V，VNL可以是-6V。
正極性驅(qū)動(dòng)電路10包括至少一個(gè)正極性D/A轉(zhuǎn)換電路14和一個(gè)正極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15。在本實(shí)施例中，正極性驅(qū)動(dòng)電路10進(jìn)一步包括正極性移位寄存器電路11、作為鎖存電路的正極性數(shù)據(jù)寄存器電路12和正極性數(shù)據(jù)鎖存電路13。每一電路的工作電壓是GND至VPH。負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20包括至少一個(gè)負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24和一個(gè)負(fù)極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路25。負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20也進(jìn)一步包括負(fù)極性移位寄存器電路21、作為鎖存電路的負(fù)極性寄存器電路22和負(fù)極性鎖存電路23。每一電路的工作電路是VNL至GND。
信號(hào)處理電路31工作在VSS至VDD(2.5V)。因此，電平偏移電路32提供在信號(hào)處理電路31與正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20之間。信號(hào)處理電路31的低電平電壓VSS可短路到GND，或者VSS可以是與GND不同的電壓。下面，在實(shí)施例1中，為簡(jiǎn)化說(shuō)明假定VSS與GND相同。
電平偏移電路32包括與信號(hào)處理電路31中產(chǎn)生的信號(hào)相應(yīng)的下述正極性電平偏移電路321和負(fù)極性電平偏移電路322以及高電壓電平偏移電路323。在電平偏移至正極性電平偏移電路321和負(fù)極性電平偏移電路322各個(gè)工作電壓之后，要輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20的信號(hào)被輸入。例如，關(guān)于由時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生的CK3信號(hào)，電平偏移至正極性側(cè)的CK3_P信號(hào)輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10，電平偏移至負(fù)極性側(cè)的CK3_N信號(hào)輸入至負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20。類似地，關(guān)于其他的信號(hào)例如水平開(kāi)始信號(hào)STH，信號(hào)P和信號(hào)N分別輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20?？刂崎_(kāi)關(guān)電路33的信號(hào)是(VPH-VNL)。因此，通過(guò)高電壓電平偏移電路323輸入信號(hào)。這里，控制開(kāi)關(guān)電路33的信號(hào)的電壓可以是等于或高于VPH的電壓，也可以是等于或低于VNL的電壓。
下面將更詳細(xì)描述電平偏移電路32。圖11和圖12所示的電路是用于本實(shí)施例的電平偏移電路32。常見(jiàn)的晶體管符號(hào)用于圖11和12所示的電路。因此，柵極附加圓圈的晶體管是P溝道晶體管，沒(méi)有圓圈的是N溝道晶體管。相同的符號(hào)用于下述附圖。圖11所示正極性電平偏移電路321將電平為(GND-VDD)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為正極性信號(hào)(GND-VPH)。負(fù)極性電平偏移電路322將電平為(GND-VDD)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)極性信號(hào)(VNL-GND)。正極性電平偏移電路321除了有延遲電路3211以外與常用的電平偏移電路相同。轉(zhuǎn)換輸入電壓的正極性電平偏移電路321包括P溝道晶體管3212和N溝道晶體管3214的串聯(lián)電路以及P溝道晶體管3213和N溝道晶體管3215的串聯(lián)電路，這些電路被并聯(lián)在VPH-GND之間。從外部來(lái)的輸入被輸入至低電壓側(cè)的N溝道晶體管3214的柵極或者N溝道晶體管3215的柵極，信號(hào)從一個(gè)串聯(lián)電路P溝道晶體管3213和N溝道晶體管3215的中間節(jié)點(diǎn)(在P溝道晶體管3213和N溝道晶體管3215之間)P2輸出。P溝道晶體管3212或P溝道晶體管3213的柵極與另一串聯(lián)電路的中間節(jié)點(diǎn)P1或者P2相連。
下面將描述正極性電平偏移電路321。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將說(shuō)明涉及節(jié)點(diǎn)Q或節(jié)點(diǎn)QB的輸入的節(jié)點(diǎn)P2的輸出。當(dāng)“H”電平即VDD電壓輸入至節(jié)點(diǎn)Q時(shí)，N溝道晶體管3214激活，節(jié)點(diǎn)P1假定為GND即“L”電平。因此，P溝道晶體管3213激活，節(jié)點(diǎn)P2假定為VPH。相反，當(dāng)“L”電平即GND輸入至節(jié)點(diǎn)Q時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)QB這時(shí)是“H”電平，所以N溝道晶體管3215激活。因此，節(jié)點(diǎn)P2假定為GND。這個(gè)依照輸入信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)通過(guò)延遲電路3211，由反相器3216輸出至外部。
負(fù)極性電平偏移電路322是兩級(jí)結(jié)構(gòu)的電平偏移電路，第一級(jí)提供VNL-VDD的偏移，第二級(jí)電平偏移器提供VNL-GND的偏移。第一級(jí)包括P溝道晶體管3221和N溝道晶體管3223的串聯(lián)電路，以及P溝道晶體管3222和N溝道晶體管3224的串聯(lián)電路，它們都連接在VDD與VNL之間。從外部來(lái)的輸入被輸入至高電壓側(cè)的P溝道晶體管3221的柵極或P溝道晶體管3222的柵極，從在一個(gè)串聯(lián)電路中的P溝道晶體管3222和N溝道晶體管3224的中間節(jié)點(diǎn)P4輸出信號(hào)。N溝道晶體管3223或N溝道晶體管3224的柵極與另一串聯(lián)電路的中間節(jié)點(diǎn)P3或P4相連。從外部來(lái)的不同極性的信號(hào)從節(jié)點(diǎn)QB、Q輸入至與高電壓側(cè)相連的每一P溝道晶體管的柵極。
在第二級(jí)中，來(lái)自第一級(jí)的輸出被輸入至與低電壓側(cè)相連的N溝道晶體管3227或N溝道晶體管3228的柵極。第二級(jí)的輸出通過(guò)反相器3229輸出至外部。第二級(jí)的電路配置與正極性電平偏移電路的電平偏移器3211相同，盡管電源電壓不同。因此，第二級(jí)包括P溝道晶體管3225和N溝道晶體管3227的串聯(lián)電路，以及P溝道晶體管3226和N溝道晶體管3228的串聯(lián)電路，這些電路被連接在GND和VNL之間。
下面將描述負(fù)極性電平偏移電路322的操作。首先，說(shuō)明與節(jié)點(diǎn)Q或節(jié)點(diǎn)QB對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)P3和節(jié)點(diǎn)P4的輸出。當(dāng)“H”電平即VDD輸入至節(jié)點(diǎn)Q時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)QB為“L”電平即在GND，因此P溝道晶體管3222激活。所以，節(jié)點(diǎn)P4假定為VDD即“H”電平。因此N溝道晶體管3223激活，節(jié)點(diǎn)P3假定為VNL即“L”電平。相反，當(dāng)“L”電平即GND輸入至節(jié)點(diǎn)Q時(shí)，P溝道晶體管3221激活，節(jié)點(diǎn)P3假定為VDD即“H”電平。所以，N溝道晶體管3224激活，節(jié)點(diǎn)P4假定為VNL即“L”電平。
下面將說(shuō)明與節(jié)點(diǎn)P4相關(guān)的節(jié)點(diǎn)P6的輸出。當(dāng)節(jié)點(diǎn)P4為“H”電平即VDD時(shí)，N溝道晶體管3227激活，節(jié)點(diǎn)P5假定為VNL即“L”電平。因此，P溝道晶體管3226激活，節(jié)點(diǎn)P6假定為GND。相反，當(dāng)節(jié)點(diǎn)P4是在“L”電平即VNL時(shí)，節(jié)點(diǎn)P3假定為“H”電平。因此，N溝道晶體管3228激活，節(jié)點(diǎn)P6假定為VNL。
有兩級(jí)配置的負(fù)極性電平偏移電路322具有長(zhǎng)的延遲時(shí)間。因此，如上所述，延遲電路3221可以提供以使正極性電平偏移電路321中的延遲時(shí)間等于負(fù)極性電平偏移電路的延遲時(shí)間。雖然也能利用轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電平偏移，但是因?yàn)檗D(zhuǎn)換器的固定電流和它的高功耗不是總適合液晶顯示設(shè)備和其他的手提式電設(shè)備的。
圖12中更詳細(xì)示出高電壓電平偏移電路323。這個(gè)電路的電路配置與負(fù)極性電平偏移電路322的電路配置基本相同，由兩級(jí)組成。具體地說(shuō)，第一級(jí)包括P溝道晶體管3231和N溝道晶體管3233的串聯(lián)電路，以及P溝道晶體管3232和N溝道晶體管3234和串聯(lián)電路，它們被連接在VDD和VNL之間。第二級(jí)包括P溝道晶體管3235和N溝道晶體管3237的串聯(lián)電路，以及P溝道晶體管3236和N溝道晶體管3238的串聯(lián)電路，它們被連接在VPH和VNL之間。高電壓電平偏移電路323將具有(GND-VDD)電平的信號(hào)偏移至(VNL-VPH)電平。在第一級(jí)中，將具有(GND-VDD)電平的信號(hào)偏移至(VNL-VDD)電平，在第二級(jí)中它被偏移至(VNL-VPH)電平。操作原理與上述負(fù)極性電平偏移電路322的操作原則相同，因此省略對(duì)它們的說(shuō)明。第二級(jí)的輸出通過(guò)反相器3239輸出至外部。如上所述，開(kāi)關(guān)電路33是處于一個(gè)等于或高于VPH的電壓和等于或低于VNL的電壓。因此在這種情況下，高電壓電平偏移電路323的工作電壓是一個(gè)等于或高于VPH的電壓和等于或低于VNL的電壓。
當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時(shí)，一個(gè)顯示元素由RGB三個(gè)象素(點(diǎn))組成。因此，三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)顯示彩色的單元。在點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如圖13所示，(+，-，+)加至X1線的第一顯示元素(R1，G1，B1)，(-，+，-)加至第二顯示元素(R2，G2，B2)。換句話說(shuō)，由于相鄰點(diǎn)的極性不同，在兩個(gè)相鄰端子Y(2i-1)、Y(2i)(i是自然數(shù))中，正和負(fù)或負(fù)和正被同時(shí)提供。這里，信號(hào)處理電路31的電路配置可以簡(jiǎn)化，如果對(duì)作為2和3的公倍數(shù)的6點(diǎn)單元即對(duì)每2個(gè)顯示元素而不是RGB(1個(gè)顯示元素)的3點(diǎn)單元，也就是說(shuō)正和負(fù)的2點(diǎn)單元進(jìn)行控制的話。此外，除6點(diǎn)單元外，最好對(duì)位數(shù)是6的倍數(shù)例如12點(diǎn)單元或18點(diǎn)單元進(jìn)行控制。
圖14示出其中圖像信號(hào)Dx(DR、DG、DB)分配給信號(hào)處理電路31中的正極性驅(qū)動(dòng)電路10或負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20的電路。第一顯示元素圖像信號(hào)(DR1、DG1、DB1)和第二顯示元素圖像信號(hào)(DR2、DG2、DB2)分別依照CK1信號(hào)和CK2信號(hào)鎖存在鎖存電路311和鎖存電路312中，并且第一顯示元素圖像信號(hào)(DR1、DG1、DB1)和第二顯示元素圖像信號(hào)(DR2、DG2、DB2)依照CK3信號(hào)以鎖存電路313同時(shí)鎖存。
鎖存在鎖存電路313中的圖像信號(hào)通過(guò)圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314有選擇地輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20之一。圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314輸出的選擇，根據(jù)極性信號(hào)POL的H、L進(jìn)行。
圖14涉及的情況是，要輸入至數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的用于每1個(gè)顯示元素的圖像信號(hào)Dx被輸入，并且利用鎖存電路311、312和由時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生的CK1、CK2將6點(diǎn)圖像信號(hào)鎖存到鎖存電路313中，以便進(jìn)行6位單元的處理。但是，如果要輸入至數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的圖像信號(hào)原來(lái)是用于2個(gè)顯示元素(36位)的話，則鎖存電路311和312是不必要的，圖像信號(hào)Dx可以與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步鎖存在鎖存電路313中。因此，可省去時(shí)鐘信號(hào)CK1、CK2、CK3的產(chǎn)生。從而，能減小電路規(guī)模。進(jìn)一步說(shuō)，CLK_P信號(hào)和CLK_N信號(hào)可以由時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生并輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20。
圖15A、15B示出圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314和與極性信號(hào)POL相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的詳細(xì)圖。圖15A示出極性信號(hào)POL＝L的狀態(tài)，圖15B示出極性信號(hào)POL＝H的狀態(tài)。圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314包括開(kāi)關(guān)3141和開(kāi)關(guān)3142。圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314通過(guò)使圖像信號(hào)DR1和DG1、DB1的DR2和DG2和DB2各自成對(duì)，將與極性信號(hào)POL的H、L相應(yīng)的開(kāi)關(guān)3141、3142接通或斷開(kāi)，從而將輸入轉(zhuǎn)換至正極性電平偏移電路32 1或負(fù)極性電平偏移電路322。參考圖15A、15B，當(dāng)極性信號(hào)POL＝L(圖15A)時(shí)，開(kāi)關(guān)3141接通而開(kāi)關(guān)3142斷開(kāi)(等效于圖13的X1線)。當(dāng)極性信號(hào)POL＝H如圖15B所示時(shí)，開(kāi)關(guān)3141斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)3142接通(等效于圖13的X2線)。
圖16詳細(xì)示出開(kāi)關(guān)電路33轉(zhuǎn)換從D/A轉(zhuǎn)換電路14、24來(lái)的輸出，并將它們輸出至數(shù)據(jù)線。開(kāi)關(guān)電路33包括開(kāi)關(guān)331、開(kāi)關(guān)332和預(yù)充電開(kāi)關(guān)333。開(kāi)關(guān)電路33由下述高電壓元件來(lái)制造。正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20由中等電壓元件來(lái)制造。中等電壓是等于液晶的閾值電壓的電壓，高電壓是兩倍于液晶的閾值電壓的電壓。
圖17示出鎖存圖像信號(hào)至數(shù)據(jù)寄存器電路12、22的定時(shí)與驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線的定時(shí)之間的關(guān)系的時(shí)序圖。如圖17所示，用數(shù)據(jù)寄存器電路12、22鎖存圖像信號(hào)的定時(shí)和驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線的定時(shí)通常以一個(gè)水平周期參差進(jìn)行。換句話說(shuō)，與掃描線XK相應(yīng)的圖像信號(hào)在第(k-1)個(gè)水平周期鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12、22中，在第(k-1)個(gè)水平周期鎖存的圖像信號(hào)由數(shù)據(jù)鎖存電路13、33在第k個(gè)水平周期鎖存，并且用與這個(gè)圖像信號(hào)相應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線。
圖18是D/A轉(zhuǎn)換電路14、24的詳細(xì)圖。D/A轉(zhuǎn)換電路14、24可由包括譯碼器電路144、244，放大器141、241和開(kāi)關(guān)142、143、242、243的電路組成。譯碼器電路144、244能以例如圖19所示的電路構(gòu)成。在圖19中，它們由邏輯電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成，包括用來(lái)輸入圖像信號(hào)Dx的輸入端子，反相器4411，反相器4412，邏輯電路4413、4414、4415和4416，N溝道晶體管4417、4418、4419和4420以及輸出端子。它們也能由圖20中所示的電路構(gòu)成。在圖20所示的配置中，它們具有用來(lái)輸入圖像信號(hào)Dx的輸入端子、反相器4421、反相器4422、N溝道增強(qiáng)型4423、N溝道耗盡型4424和輸出端子。用來(lái)選擇灰度級(jí)電壓的多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)成具有并行連接的P溝道晶體管和N溝道晶體管的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，僅示出N溝道晶體管。正極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15和負(fù)極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路25由電阻器串聯(lián)電路組成，其中多個(gè)電阻器串聯(lián)連接，它們的電阻值被設(shè)置為與伽馬特性相匹配，從每個(gè)連接點(diǎn)得到所希望的灰度級(jí)電壓(Vn)。每個(gè)灰度級(jí)電壓與D/A轉(zhuǎn)換電路14、24相連接。
下面將利用圖21所示的時(shí)序圖以及圖15和16說(shuō)明每個(gè)開(kāi)關(guān)的操作。為了闡明解釋，這里將要考慮的情況是有6條數(shù)據(jù)線和2條掃描線，如圖13中所示。也假定端子Y1與數(shù)據(jù)線R1相連，端子Y2與數(shù)據(jù)線G1相連，端子Y3與數(shù)據(jù)線B1相連，端子Y4與數(shù)據(jù)線R2相連，端子Y5與數(shù)據(jù)線G2相連，端子Y6與數(shù)據(jù)線B2相連，并且與每一數(shù)據(jù)線(R1、G1、B1、R2、G2、B2)相應(yīng)的圖像信號(hào)用(DR1、DG1、DB1、DR2、DG2、DB2)來(lái)表示。另外，將說(shuō)明一個(gè)點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)的示例，這樣，圖13所示第一掃描線X1中的每個(gè)顯示元素的極性變成(+、-、+、-、+、-)，第二掃描線X2中的每一顯示元素的極性變成(-、+、-、+、-、+)。
首先，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，作為一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)線R1和G1。當(dāng)在第(k-1)個(gè)水平周期中極性信號(hào)POL為“L”時(shí)，圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314處于圖15A所示的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)3141接通，開(kāi)關(guān)3142斷開(kāi)，則圖像信號(hào)DR1通過(guò)正極性電平偏移電路321輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10并鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12中。圖像信號(hào)DG1通過(guò)高電壓電平偏移電路323輸入至負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20并鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路22中。如果鎖存電路STB在第k個(gè)水平周期中輸入，則鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12、22中的圖像信號(hào)(DR1、DG1)被鎖存在數(shù)據(jù)鎖存電路13、23中。這時(shí)，極性信號(hào)POL從“L”切換至“H”。與圖像信號(hào)DR1相應(yīng)的正極性信號(hào)輸入至D/A轉(zhuǎn)換電路14。另外，在同一時(shí)間，與圖像信號(hào)DG1相應(yīng)的負(fù)極性信號(hào)輸入至D/A轉(zhuǎn)換電路24。當(dāng)極性信號(hào)POL為“H”時(shí)，在開(kāi)關(guān)電路33中開(kāi)關(guān)331接通，開(kāi)關(guān)332和333斷開(kāi)，如圖16A所示，與圖像信號(hào)DR1相應(yīng)的正極性信號(hào)提供給數(shù)據(jù)線R1，與圖像信號(hào)DG1相應(yīng)的正極性信號(hào)提供給數(shù)據(jù)線G1。
當(dāng)極性信號(hào)POL在第(k-1)個(gè)水平周期為“H”時(shí)，圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314處于圖15B所示的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)3142接通，開(kāi)關(guān)3141斷開(kāi)，圖像信號(hào)DR1通過(guò)負(fù)極性電平偏移電路322輸入至負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20并鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路22中。圖像信號(hào)DG1通過(guò)正極性電平偏移電路321輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10并鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12中。如果鎖存電路STB在第k個(gè)水平周期中輸入，則鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路22、12的圖像信號(hào)(DR1、DG1)被鎖存在數(shù)據(jù)鎖存電路13、23中。這時(shí)，極性信號(hào)POL從“H”切換至“L”。由D/A轉(zhuǎn)換電路24選擇與圖像信號(hào)DR1相應(yīng)的負(fù)極性信號(hào)，在同一時(shí)間由D/A轉(zhuǎn)換電路14選擇與圖像信號(hào)DG1相應(yīng)的正極性信號(hào)。當(dāng)POL為“L”時(shí)，在開(kāi)關(guān)電路33中開(kāi)關(guān)332接通并且開(kāi)關(guān)331和333斷開(kāi)，如圖16B所示，與圖像信號(hào)DR1相應(yīng)的負(fù)極性信號(hào)提供給數(shù)據(jù)線R1，與圖像信號(hào)DG1相應(yīng)的正極性信號(hào)提供給數(shù)據(jù)線G1。
雖然上述說(shuō)明涉及的是數(shù)據(jù)線R1和G1，但與圖像信號(hào)DB1和DR2相應(yīng)的正極性或負(fù)極性信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)線B1和數(shù)據(jù)線R2，與圖像信號(hào)DG2和DB2相應(yīng)的正極性或負(fù)極性信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)線G2和數(shù)據(jù)線B2。每一信號(hào)處理操作與涉及上述R1和G1所說(shuō)明的操作是相同的。
在鎖存電路STB為“H”的周期中，預(yù)充電開(kāi)關(guān)333接通，開(kāi)關(guān)331和332斷開(kāi)，輸出端子被短路至VM。VM是VPH和VNL的中間電壓，但是，如果VPH和VNL的中間電壓為GND，則短路可被引導(dǎo)至GND。因此端子被短路，防止超過(guò)擊穿電壓的電源電壓加至D/A轉(zhuǎn)換電路。
更具體地說(shuō)，如果我們假定正極性信號(hào)在第(k-1)個(gè)水平周期提供給數(shù)據(jù)線，則在第k個(gè)水平周期負(fù)極性信號(hào)由負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24提供，但是數(shù)據(jù)線保持正極性電壓。因此，超過(guò)擊穿電壓的電壓瞬時(shí)地提供給負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24。由此，在最不利的情況下，由中等電壓元件組成的負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路將被損壞。因此，數(shù)據(jù)線預(yù)充電至VM，然后數(shù)據(jù)線由負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24驅(qū)動(dòng)以防止超過(guò)擊穿電壓的電壓作用于負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24。正極性D/A轉(zhuǎn)換電路也是如此。
在這個(gè)實(shí)施例中，已被偏移至正極性和負(fù)極性的圖像信號(hào)輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20。因此，如在常規(guī)系統(tǒng)中具有的與每一數(shù)據(jù)線相應(yīng)的電平偏移電路是不必要的。在將信號(hào)處理電路31中產(chǎn)生的信號(hào)輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20之前，用于進(jìn)行電平偏移的電平偏移電路的數(shù)目等于控制信號(hào)的數(shù)目乘以2變成40×2＝80，即至少是對(duì)于一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CLK、一個(gè)開(kāi)始信號(hào)STH、圖像信號(hào)Dx36、一個(gè)鎖存信號(hào)STB和一個(gè)極性信號(hào)POL。在常規(guī)數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)象素的數(shù)目是QVGA(240RGB×320)時(shí)，電平偏移電路的數(shù)目等于數(shù)據(jù)線與圖像信號(hào)的位數(shù)n乘積，因此，需要(240×3×6)＝4320個(gè)電路。相比而言，根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)數(shù)目能減少到80/4320＝約1/54。
此外，在常規(guī)開(kāi)關(guān)電路64中，開(kāi)關(guān)電路的數(shù)目是數(shù)據(jù)線的數(shù)目與圖像信號(hào)位數(shù)的乘積。但是，根據(jù)本發(fā)明，圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314中開(kāi)關(guān)電路的數(shù)目等于圖像信號(hào)的位數(shù)。因此，開(kāi)關(guān)電路的數(shù)目減少至1/(數(shù)據(jù)線的數(shù)目)。另外，根據(jù)本發(fā)明，即使象素?cái)?shù)目變化，電平偏移電路的數(shù)目也不變化。所以，上述效果隨象素?cái)?shù)目的增加而增加。
根據(jù)本發(fā)明，元件例如移位寄存器電路，數(shù)據(jù)寄存器電路和數(shù)據(jù)鎖存單元中的晶體管在尺寸上增加。但是，因?yàn)橛捎谌∠碎_(kāi)關(guān)電路A和具有大元件表面面積電平偏移電路所得到的效果要大得多，所以芯片表面面積能減小。
在這個(gè)實(shí)施例中，公共電壓考慮作為電源的低電平電壓或GND。因此，用于產(chǎn)生公共電壓的電路是不必要的。所以電源電路8的電路規(guī)模能減小。在電源電路8中，VDC1電壓2.5V基于提供的VDC電壓產(chǎn)生，2×VDC1(VDD2)由電壓步進(jìn)電路產(chǎn)生，VPH由VDD2產(chǎn)生。-2×VDC1(VSS2)通過(guò)以二極管、開(kāi)關(guān)和電容器反相操作從2×VDC1得到。VNL由VSS2產(chǎn)生。在常規(guī)系統(tǒng)中，兩級(jí)電壓升壓已被用于從2.5V產(chǎn)生5V和從5V產(chǎn)生10V。但是，根據(jù)本發(fā)明，由于公共電壓設(shè)置為GND，所以從2.5V到5V一級(jí)電壓提升。因此，電源效率為80％，比常規(guī)系統(tǒng)的64％好，功耗減小。
下面將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明采用半導(dǎo)體制造設(shè)備制造數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的示例。根據(jù)本發(fā)明，將說(shuō)明采用低電壓元件(2.5V)、中等電壓元件(5V)和高電壓元件(10V)的擴(kuò)散處理制造的示例。上述括號(hào)中的電壓只是示例性電壓，只要滿足低電壓＜中等電壓＜高電壓的條件，其他電壓都能使用。
在半導(dǎo)體電路中的元器件例如晶體管中，元件表面積眾所周知隨電壓的增加而增加。在最小柵極長(zhǎng)度Lmin、柵極寬度Wmin和柵極氧化物膜厚度Tox之間，下面的關(guān)系式Lmin(2.5V)＜Lmin(5V)＜Lmin(10V)、Wmin(2.5V)＜Wmin(5V)＜Wmin(10V)、Tox(2.5V)＜Tox(5V)＜Tox(10V)是有效的。因此，芯片的尺寸能通過(guò)高電壓元件的使用減至最少的電路配置而減小。在這個(gè)實(shí)施例中，高電壓元件只在部分開(kāi)關(guān)電路33和電平偏移電路32中形成，所以芯片尺寸能減小。
在這個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)處理電路31用低電壓元件制造，正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20用中等電壓元件制造，開(kāi)關(guān)電路33和電平偏移電路32用高電壓元件制造。當(dāng)液晶的閾值電壓像3V一樣低時(shí)，信號(hào)處理電路31、正極性驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路可用中等電壓(3V)元件制造，部分開(kāi)關(guān)電路33和電平偏移電路32可用高電壓(6V)元件制造。
圖22示出半導(dǎo)體電路中襯底和襯底上元件配置的剖視圖。圖23示出本實(shí)施例的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的布局示意圖。圖24示出圖23沿A-A’線的剖視圖，以高電壓電平制造的N型晶體管用Q1n表示，P型晶體管用Q1p表示；以中等電壓電平制造的N阱-2的N型晶體管用Q2n表示，P型晶體管用Q2p表示；N阱中-3上的N型晶體管用Q3n表示，P型晶體管用Q3p表示；以低電壓電平制造的N阱-4上的N型晶體管用Q4n表示，P型晶體管用Q4p表示。
襯底(P襯底)電壓是最小電壓VNL＝-5V，信號(hào)處理電路31在N阱-4上制造，正極性驅(qū)動(dòng)電路10在N阱-3上制造，負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20在N阱-2上制造，部分開(kāi)關(guān)電路33和電平偏移電路32在P襯底和N阱-1上制造。在半導(dǎo)體電路器件中，除晶體管之外的元器件，例如還有電阻、電容和二級(jí)管，這些元件的電壓阻抗也是確實(shí)有的。
如圖25所示，當(dāng)以電壓(VDD＝2.5V、VPH＝5V、VPL＝GND、VNH＝GND、VNL＝-5V)工作時(shí)，襯底(P襯底)為-5V、N阱-1為VNH、N阱-2為GND、N阱-3為VPH，N阱-4為VDD。
不同電壓的N阱之間的間隔要有幾十微米，如圖26A中所示，芯片的尺寸能通過(guò)在不同連續(xù)區(qū)域中排列正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20來(lái)減小，而不是如圖26A所示的交替地配置正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20。換句話說(shuō)，如圖26B或圖26C所示，正極性驅(qū)動(dòng)電路10在第一連續(xù)區(qū)中形成，負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20在不同于第一連續(xù)區(qū)的第二連續(xù)區(qū)形成，相同電壓的N阱配置在一起。因此，芯片的尺寸能減小。
在與圖26B配置相應(yīng)的圖23所示的排列中，正極性驅(qū)動(dòng)電路10(N阱-3)和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20(N阱-2)平行于Y軸配置在線的右側(cè)和左側(cè)。
在圖27所示的結(jié)構(gòu)中，正極性驅(qū)動(dòng)電路10(N阱-3)和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20(N阱-2)平行于X軸配置在線的上面和下面。圖28示出沿圖27中的B-B’線的剖視圖。不言而喻，正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20可用相對(duì)于圖23所示的右-左的配置顛倒的左-右的配置，它們也可用相對(duì)于圖27所示的頂-底配置顛倒的底-頂?shù)呐渲?。另外，襯底可以是N襯底(N型襯底)。在這種情況下，N襯底設(shè)置為VPH的最高電壓或諸如之類。
實(shí)施例2在實(shí)施例1中，由信號(hào)處理電路31產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)電平偏移電路32輸入至正極性驅(qū)動(dòng)電路10和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20，但是，由于輸入的信號(hào)是電平偏移的電壓，所以圖像信號(hào)總線的功耗增大。但是，如圖29所示，圖像信號(hào)總線中功耗的增加能通過(guò)在圖像信號(hào)開(kāi)關(guān)電路314與電平偏移電路32之間提供的315來(lái)防止。
數(shù)據(jù)反相電路315包括鎖存和將每一圖像信號(hào)的前一數(shù)據(jù)與下一數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的電路，根據(jù)比較結(jié)果反相圖像信號(hào)的電路和產(chǎn)生視頻反相信號(hào)INV的電路。數(shù)據(jù)反相電路315的主要操作是將前一數(shù)據(jù)與后一數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)反相的位多于一半時(shí)圖像反相的信號(hào)INV設(shè)置為0，當(dāng)反相的位等于或小于一半時(shí)，圖像反相的信號(hào)設(shè)置為1。另外，在這個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)寄存器電路12、22的最始級(jí)的電路是“異或”邏輯電路。
例如，當(dāng)圖像信號(hào)為6位信號(hào)時(shí)，如果前一數(shù)據(jù)為000011而下一數(shù)據(jù)為111111，則圖像信號(hào)中6位中有4位反相。因此，功耗能通過(guò)將2位反相得到000000來(lái)防止，而不是通過(guò)反相4位得到111111。因此，視頻反相的信號(hào)INV設(shè)置為0并且輸入至正極性電平偏移電路321或開(kāi)關(guān)電路332的圖像信號(hào)被反相為000000，然后輸入至數(shù)據(jù)寄存器電路12或數(shù)據(jù)寄存器電路22。進(jìn)一步，圖像信號(hào)反相為111111并根據(jù)視頻反相的信號(hào)INV進(jìn)行鎖存在數(shù)據(jù)寄存器電路12或數(shù)據(jù)寄存器電路22中。
如果前一數(shù)據(jù)為000011和下一數(shù)據(jù)為110011，圖的6位中只有兩位被反相，因此進(jìn)程與上述相反。視頻反相的信號(hào)INV設(shè)置為1并且110011“原樣”輸入正極性電平偏移電路321或負(fù)極性電平偏移電路322。圖像信號(hào)根據(jù)視頻反相的信號(hào)INV以110011鎖存在正極性數(shù)據(jù)寄存器電路12或負(fù)極性數(shù)據(jù)寄存器電路22中。
消耗的功率是cv2f(c電容、v電壓幅度、f頻率)。通過(guò)改變數(shù)據(jù)寄存器電路從低電壓元件至高電壓元件電容c幾乎為兩倍，而且電壓幅度也從2.5V至5V為兩倍。因此，功耗按最大倍數(shù)8增加。但是，當(dāng)由數(shù)據(jù)反相電路315反相6位中的3位時(shí)，最大功耗減少至四倍增加。在全屏幕相同顏色例如白色或黑色的情況下，圖像信號(hào)不變。因此，功耗為0。用1位檢查模式只有視頻反相的信號(hào)INV被反相。因此，功耗按8/6＝1.3的倍數(shù)增加。用文本信息，大數(shù)量黑符號(hào)以白色背景出現(xiàn)。所以，最大增加倍數(shù)不大于約1.3。然而，從整個(gè)液晶顯示設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā)，整個(gè)功耗是驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線4和掃描線5用的以及在數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路的D/A轉(zhuǎn)換電路中的功耗，圖像信號(hào)總線中的功耗最多不到整個(gè)功耗的10％。因此，即使圖像信號(hào)總線的功耗按1.3的倍數(shù)增加，整個(gè)裝置的功耗增加也小于3％。公共電壓設(shè)置至GND使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電源電路效率從64％提高到80％。所以盡管有相抵消，功耗也減小。
實(shí)施例3圖30示出與實(shí)施例1中說(shuō)明的負(fù)極性電平偏移電路322不同的負(fù)極性電平偏移電路。負(fù)極性電平偏移電路322用高電壓元件制造，但是負(fù)極性電平偏移電路324除第二級(jí)P溝道晶體管以外用中等電壓元件制造。負(fù)極性電平偏移電路322與負(fù)極性電平偏移電路324之間的差別在于第一級(jí)電平偏移電路的低電平電壓為VLS(-1×VDC1)(參考圖31)，第一級(jí)的輸出被輸入至第二級(jí)電平偏移電路的P溝道晶體管。此外，參考圖32，工作在VLS-GND電壓的反相器可插在第一級(jí)的電平偏移電路與第二級(jí)的電平偏移電路之間，用中等電壓元件制造電平偏移電路的所有元件。
采用這樣的電路，第一級(jí)的電平偏移電路和第二級(jí)的電平偏移電路在不同的N阱上制造。圖33示出本實(shí)施例的N阱的排列。圖34示出圖33中沿c-c’線的剖視圖。如圖34中所示，第一級(jí)的電平偏移電路在N阱-5上制造，第二級(jí)的電平偏移電路在N阱-2上制造，類似于負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路20。采用這樣的實(shí)施例，由于負(fù)極性電平偏移電路用中等電壓元件制造，元件表面積相對(duì)于它們用高電壓元件制造時(shí)的元件表面積減小。
實(shí)施例4在實(shí)施例1至3中，在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)331和開(kāi)關(guān)332之后提供預(yù)充電開(kāi)關(guān)333。因此，一個(gè)預(yù)充電開(kāi)關(guān)333同時(shí)管理正極性電壓和負(fù)極性電壓。因而預(yù)充電開(kāi)關(guān)333必須以高電壓元件構(gòu)成。在這個(gè)實(shí)施例中，正極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)和負(fù)極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)分別提供在正極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間，這樣預(yù)充電開(kāi)關(guān)能通過(guò)制備正極性和負(fù)極性的預(yù)充電電路用中等電壓元件制造，電路規(guī)模能進(jìn)一步減小。在這個(gè)實(shí)施例中，一些元件的位置不同于實(shí)施例1的用圖15、圖16和圖21中說(shuō)明的元件，將省略對(duì)賦于相同符號(hào)的元件的說(shuō)明。
圖35A至35D說(shuō)明本實(shí)施例的預(yù)充電開(kāi)關(guān)(145、245)和開(kāi)關(guān)電路33的開(kāi)關(guān)操作。圖35A至35D示出開(kāi)關(guān)的連接級(jí)中隨時(shí)間的相繼變化。開(kāi)關(guān)電路33中的開(kāi)關(guān)331和開(kāi)關(guān)332的功能與參考圖16所說(shuō)明的示例的功能相同。預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245用來(lái)代替實(shí)施例1的預(yù)充電開(kāi)關(guān)333。因此，預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245分別與預(yù)定電壓相連，數(shù)據(jù)線與預(yù)定電壓相連，由此為預(yù)充電提供預(yù)定電壓并防止超過(guò)擊穿電壓的電壓加至正極性D/A轉(zhuǎn)換電路14和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24。如圖所示，預(yù)充電開(kāi)關(guān)145與正極性D/A轉(zhuǎn)換電路14相連，預(yù)充電開(kāi)關(guān)245與負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路24相連。還有，預(yù)充電開(kāi)關(guān)145與VPL電壓相連，預(yù)充電開(kāi)關(guān)245與VNH電壓相連。
進(jìn)一步，將參考圖36說(shuō)明圖35A至35D所示的每一狀態(tài)。圖36所示的時(shí)序圖與實(shí)施例1的圖21相對(duì)應(yīng)，所示預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245的定時(shí)代替預(yù)充電開(kāi)關(guān)333的定時(shí)。圖35A示出在鎖存電路STB為L(zhǎng)和極性信號(hào)POL為H時(shí)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。正極性圖像信號(hào)從奇數(shù)號(hào)碼的輸出端子Y2i-1輸出，負(fù)極性圖像信號(hào)從偶數(shù)號(hào)碼的輸出端子Y2i輸出。圖35B示出當(dāng)鎖存電路STB為H和極性信號(hào)POL為L(zhǎng)時(shí)的連接狀態(tài)。預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245接通，輸出端子Y2i-1、2i分別預(yù)充電至VPL電壓和VNH電壓。
圖35C示出鎖存電路STB變成L的狀態(tài)。預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245斷開(kāi)，通過(guò)接通/斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)331和332，負(fù)極性圖像信號(hào)從奇數(shù)號(hào)碼的輸出端子Y2i-1輸出，正極性圖像信號(hào)從偶數(shù)號(hào)碼的輸出端子Y2i輸出。圖35D示出與鎖存電路STB和極性信號(hào)POL都為H的下一定時(shí)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245接通，輸出端子(Y2i-1，2i)分別預(yù)充電至VNH電壓和VPL電壓。在下一定時(shí)，鎖存電路STB變成L并返回至圖35A所示的狀態(tài)。
如上所述，在開(kāi)關(guān)331和開(kāi)關(guān)332斷開(kāi)之前，預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245接通。因此，加至D/A轉(zhuǎn)換電路14和D/A轉(zhuǎn)換電路24的輸出端子(數(shù)據(jù)線)的電壓被分別短路至VPL或VNH(預(yù)充電)。所以進(jìn)行這樣的控制即超過(guò)擊穿電壓的電壓不致加至D/A轉(zhuǎn)換電路14和D/A轉(zhuǎn)換電路24。由于預(yù)充電開(kāi)關(guān)145和預(yù)充電開(kāi)關(guān)245分別對(duì)應(yīng)于正極性和負(fù)極性電壓，所以它們能用中等電壓元件而不是高電壓元件制造，電路規(guī)模能減小。另外，VPL和VNH能處于系統(tǒng)GND。圖37A-37D詳細(xì)描述這種情況的電路結(jié)構(gòu)和開(kāi)關(guān)操作。
實(shí)施例5在實(shí)施例1至5中，串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)被擴(kuò)展并作為數(shù)字信號(hào)保存在并行數(shù)據(jù)寄存器電路和數(shù)據(jù)鎖存電路中。在本實(shí)施例中，將說(shuō)明這樣的示例，其中串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬圖像信號(hào)，并且這些模擬圖像信號(hào)被擴(kuò)展并保存在取樣和保持電路中以驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線。采用這樣的配置，數(shù)據(jù)線的數(shù)目(在n位數(shù)字信號(hào)情況下需要n條數(shù)據(jù)線)能減少至一條模擬數(shù)據(jù)線。因此能減少數(shù)據(jù)線的，從而減少電路規(guī)模。
圖38示出本實(shí)施例的顯示電路的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路裝置方框圖。提供取樣保持電路16、26代替實(shí)施例1至4的數(shù)據(jù)寄存器電路12、22和數(shù)據(jù)鎖存電路13、23。另外，提供D/A轉(zhuǎn)換電路17、27代替電平偏移電路32與取樣保持電路16、26之間的D/A轉(zhuǎn)換電路14、24。而且，灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15、25與D/A轉(zhuǎn)換電路17、17相連。偏移至正極性或負(fù)極性電平偏移電路32的串行數(shù)字圖像信號(hào)在D/A轉(zhuǎn)換電路17、27中轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并在取樣保持電路16、26中根據(jù)時(shí)鐘對(duì)它們進(jìn)行連續(xù)取樣。由此串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬圖像信號(hào)，這些模擬圖像信號(hào)被擴(kuò)展并保持在取樣和保持電路中。這時(shí)，確定是否用從移位寄存器電路11、移位寄存器電路21輸出的SMP信號(hào)在正極性取樣保持電路16中進(jìn)行取樣或者在負(fù)極性取樣保持電路26中進(jìn)行取樣。此后由開(kāi)關(guān)電路33進(jìn)行正或負(fù)的轉(zhuǎn)換并輸出信號(hào)。
圖39示出與一條數(shù)據(jù)線(象素)相應(yīng)的詳細(xì)取樣保持電路16、26和開(kāi)關(guān)電路33。兩個(gè)正極性和負(fù)極性的取樣保持電路16、26與一條數(shù)據(jù)線相連。在每一取樣保持電路16、26中，正極性放大器(電壓跟隨器)163提供在開(kāi)關(guān)161和開(kāi)關(guān)334之間，負(fù)極性放大器(電壓跟隨器)263提供在開(kāi)關(guān)261和開(kāi)關(guān)335之間。用于存儲(chǔ)(取樣)正極性模擬信號(hào)的電容器162連接在開(kāi)關(guān)161和GND之間，用于存儲(chǔ)(取樣)負(fù)極性模擬信號(hào)的電容器262連接在開(kāi)關(guān)261和GND之間。
開(kāi)關(guān)161、261，電容162、262和放大器161、162用中等電壓元件制造。開(kāi)關(guān)161、261通過(guò)從移位寄存器電路11、21輸入的取樣信號(hào)SMP進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，由開(kāi)關(guān)電路33構(gòu)成的開(kāi)關(guān)334、335、336用高電壓元件制造。開(kāi)關(guān)334輸出正極性模擬圖像信號(hào)，開(kāi)關(guān)335輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，開(kāi)關(guān)336預(yù)充電至GND，使超過(guò)工作電壓的電壓不加至正極性放大器163和負(fù)極性放大器263。在實(shí)施例1至4中，開(kāi)關(guān)電路33通過(guò)共同使用兩個(gè)輸出端子選擇正極性和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，但是在本實(shí)施例中，對(duì)于每一輸出端子提供開(kāi)關(guān)334、335、336。
與上述兩個(gè)放大器163、263與輸出端子連接的配置關(guān)聯(lián)的問(wèn)題是，由于放大器偏置電壓的變化顯示出細(xì)的垂直線。因此，放大器的偏置電壓在幀之間必須相消。為此，圖40所示的用于轉(zhuǎn)換差分輸入(反相輸入、非反相輸入)的開(kāi)關(guān)電路最好提供在放大器163、263中。圖40示出裝備用來(lái)轉(zhuǎn)換差分輸入的開(kāi)關(guān)電路的示例放大器的配置。放大器包括輸入開(kāi)關(guān)電路1631、差分放大器1632、差分放大器1632的輸出開(kāi)關(guān)電路1633、包含電源地電路的中間級(jí)電路1634，和由PMOS晶體管1635a、b組成的輸出級(jí)1635。符號(hào)B1和B2表示偏置電壓。差分放大器1632包括由NMOS晶體管1632a、b組成的差分對(duì)，由PMOS晶體管1632c、d組成的電流鏡象電路和與差分對(duì)尾側(cè)連接的NMOS晶體管1632e。進(jìn)一步，它還包括用來(lái)轉(zhuǎn)換電流鏡象電路柵極連接的開(kāi)關(guān)電路1636。
輸入開(kāi)關(guān)電路1631包括四個(gè)開(kāi)關(guān)1631a-d，到差分放大器的輸入輸入信號(hào)和從輸出端來(lái)的反饋被連接至差分對(duì)的一個(gè)有關(guān)的晶體管。在圖中所示的配置中，開(kāi)關(guān)1631b、d接通，開(kāi)關(guān)1631a、c斷開(kāi)，輸入信號(hào)輸入至NMOS晶體管1632b，輸出被反饋給NMOS晶體管1632a。開(kāi)關(guān)電路1636的開(kāi)關(guān)1636a接通，開(kāi)關(guān)1636b斷開(kāi)，輸出開(kāi)關(guān)電路1633的開(kāi)關(guān)1633a接通，開(kāi)關(guān)1633b斷開(kāi)。當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)電路1631被轉(zhuǎn)換并且差分輸入被轉(zhuǎn)換時(shí)，輸出開(kāi)關(guān)電路1633的所有開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)電路1636被轉(zhuǎn)換。因此，通過(guò)轉(zhuǎn)換差分輸入能防止放大器的偏置電壓變化。
圖41詳細(xì)示出開(kāi)關(guān)電路33和不同于圖39所示電路的取樣保持電路16、26。取樣保持電路16、26不包括放大器163、263，開(kāi)關(guān)電路33包括一個(gè)放大器337。開(kāi)關(guān)161和開(kāi)關(guān)334以及開(kāi)關(guān)261和開(kāi)關(guān)335直接連接，沒(méi)有放大器，用高電壓元件制造的放大器337連接至開(kāi)關(guān)334、335、336的另一端子(輸出側(cè))。在一個(gè)放大器(電壓跟隨器)被連接至一個(gè)輸出端子的情況下，對(duì)于在正極性電壓輸出期間的偏置電壓的前沿和在負(fù)極性電壓輸出期間的偏置電壓后沿，因?yàn)榍把赝ǔ５扔诤笱兀云秒妷和ㄟ^(guò)正極性和負(fù)極性電流驅(qū)動(dòng)的交替而抵消。因此使用開(kāi)關(guān)電路是不必要的。但是，由于在放大器337的輸入部分的寄生電容與電容器162、262之間存在充電分布，所以增益小于1，增益有所散布。因此，放大器337輸入部分的寄生電容最好盡可能小。
正極性D/A轉(zhuǎn)換電路17和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路27如圖42所示，因?yàn)榕c灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15、25連接，選擇與串行數(shù)字圖像信號(hào)相應(yīng)的灰度級(jí)電壓，并通過(guò)電壓跟隨器以高速驅(qū)動(dòng)與取樣保持電路16、26鏈接的數(shù)據(jù)線。信號(hào)處理電路31和電平偏移電路32與實(shí)施例1至4的電路相同，因而省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。那里的配置和從那里的輸出的信號(hào)如圖43所示。在圖43中，參考號(hào)碼316、317表示鎖存電路。鎖存電路316包括兩個(gè)與每一圖像信號(hào)RGB相應(yīng)的鎖存元件和一個(gè)按照CK1和CK2信號(hào)有選擇地鎖存輸入圖像信號(hào)的鎖存元件。換句話說(shuō)，第一顯示元素的圖像信號(hào)用一個(gè)鎖存元件鎖存，第二顯示元素的圖像信號(hào)用另一鎖存元件鎖存。
鎖存電路317包括與鎖存電路316的每一鎖存元件相應(yīng)的鎖存元件，來(lái)自鎖存電路316的輸出根據(jù)CK3由鎖存電路317進(jìn)行鎖存。鎖存電路317在同一時(shí)間鎖存第一顯示元素(DR1、DG1、DB1)的圖像信號(hào)和第二顯示元素(DR2、DG2、DB2)的圖像信號(hào)。其他的構(gòu)造元件與已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的元件相同。由于根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路裝置是點(diǎn)倒置系統(tǒng)，所以相鄰輸出端子的極性被反轉(zhuǎn)。這一操作采用從移位寄存器電路11、21和電平偏移電路32輸入來(lái)的送給取樣保持電路16、26的取樣信號(hào)SMP能夠完成。如圖38和圖42所示，正極性取樣信號(hào)SMP_P從正極性移位寄存器電路11輸入至正極性取樣保持電路16，負(fù)極性取樣信號(hào)SMP_N從負(fù)極性移位寄存器電路21輸入至取樣保持電路26。
在圖42中，與每一數(shù)據(jù)線相應(yīng)的取樣和保持電路用點(diǎn)線和實(shí)線四邊形繪制在取樣保持電路16、26內(nèi)部。點(diǎn)線和實(shí)線之間的差別是對(duì)取樣信號(hào)SMP的反應(yīng)不同。例如，當(dāng)取樣信號(hào)SMP為“H”時(shí)，只由點(diǎn)線畫(huà)的取樣和保持電路進(jìn)行取樣，而當(dāng)取樣信號(hào)SMP為“L”時(shí)，只由實(shí)線畫(huà)的取樣和保持電路進(jìn)行取樣。這種響應(yīng)SMP信號(hào)的操作可以相反。點(diǎn)倒置通過(guò)與時(shí)鐘同步地轉(zhuǎn)換取樣信號(hào)SMP來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在圖42所示的例子中，當(dāng)SMP信號(hào)為“H”時(shí)，由點(diǎn)線畫(huà)的取樣和保持電路進(jìn)行取樣。所以，由正極性取樣保持電路16取樣的信號(hào)輸出至端子Y1、Y3、Y5，由負(fù)極性取樣保持電路26取樣的信號(hào)輸出至輸出端Y2、Y4、Y6。
在圖42所示的例子中，正極性D/A轉(zhuǎn)換電路17和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路27分別包括三個(gè)正極性放大器171、172、173(對(duì)于每一RGB)和三個(gè)負(fù)極性放大器271、272、273(對(duì)于每一RGB)而且，D/A轉(zhuǎn)換電路17還包括與各個(gè)放大器171、172、173相應(yīng)的譯碼器174、175、176。類似地，負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路27也包括與各個(gè)放大器271、272、273相應(yīng)的譯碼器274、275、276。采用QVGA象素(240RGB×320)，如果在60Hz幀頻除去消隱周期，則一個(gè)水平周期將是約50μsec(微秒)。因此，以50μsec/120＝416nsec(納秒)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，當(dāng)每一灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15、25包括每一RGB用的獨(dú)立的灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路元件時(shí)，如圖44所示，電路規(guī)模增加，是質(zhì)量能提高。在圖44中，正極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路15包括與各RGB相應(yīng)的灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路元件151、152、153。類似地，負(fù)極性灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路25包括與每一RGB相應(yīng)的灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路元件251、252、253。
當(dāng)象素的數(shù)目較大時(shí)，如圖45所示最好增加D/A轉(zhuǎn)換電路元件的數(shù)目。在圖45中，每一正極性D/A轉(zhuǎn)換電路17和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路27包括兩個(gè)與每一RGB相應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換電路元件。下面將描述這種特定配置。正極性D/A轉(zhuǎn)換電路17包括放大器1711和與其相應(yīng)的譯碼器1741以及為R的放大器1712和與其相應(yīng)的譯碼器1742。放大器1711和放大器1712的輸出由開(kāi)關(guān)電路177有選擇地輸出至外部。在圖中，放大器1711、1712的輸出被輸出至不同的線。因此，放大器1711的輸出R1_P輸出至上線(Y1、Y4的連接線)，放大器1712的輸出R2_P輸出至下線(Y7、Y10)的連接線。此外，為G提供有放大器1721和與其相應(yīng)的譯碼器1751，以及放大器1722和與其相應(yīng)的譯碼器1752。放大器1721和放大器1722的輸出由開(kāi)關(guān)電路178有選擇地輸出至外部。放大器1721的輸出G1_P輸出至上線(Y2、Y5的連接線)，放大器1722的輸出G2_P輸出至下線(Y8、Y11的連接線)。還有，為B提供有放大器1731和與其相應(yīng)的譯碼器1761，以及放大器1732和其相應(yīng)的譯碼器1762。放大器1731和放大器1732的輸出由開(kāi)關(guān)電路179有選擇地輸出至外部。放大器1731的輸出B1_P輸出至上線(Y3、Y6的連接線)，放大器1732的輸出B2_P輸出至下線(Y9、Y12的連接線)。
類似地，負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路27包括相應(yīng)于每一RGB的兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換電路元件。更具體地說(shuō)，它包括關(guān)于R的放大器2711和譯碼器2741，以及放大器2712和譯碼器2742。放大器2711和放大器2722的輸出由開(kāi)關(guān)電路277有選擇地輸出至外部。此外，對(duì)于G提供了放大器2721和譯碼器2751，以及放大器2722和譯碼器2752。放大器2721和放大器2722的輸出由開(kāi)關(guān)電路278有選擇地輸出至外部。對(duì)于B提供了放大器2731和譯碼器2761，以及放大器2732和與其對(duì)應(yīng)的譯碼器2762。放大器2731和放大器2732的輸出由開(kāi)關(guān)電路279有選擇地輸出至外部。每個(gè)放大器與輸出線的連接關(guān)系按照與D/A轉(zhuǎn)換電路17類似的規(guī)則。
例如，在信號(hào)輸出至X1線的情況下，信號(hào)(R1_P、G1_N、B1_P、R1_N、G1_P、B1_N、R2_P、G2_N、B2_P、R2_N、G2_P、B2_N、)分別輸出至(Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11、Y12)。當(dāng)關(guān)于每一線或每一幀的極性被反相時(shí)，每一端子的P、N輸出極性被轉(zhuǎn)換。換句話說(shuō)，信號(hào)(R1_N、G1_P、B1_N、R1_P、G1_N、B1_P、R2_N、G2_P、B2_N、R2_P、G2_N、B2_P)被分別輸出至(Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11、Y12)。由每一開(kāi)關(guān)電路確定輸出轉(zhuǎn)換至每一線。因此，在一條線中，兩個(gè)相同極性和相同顏色的D/A轉(zhuǎn)換電路元件交替地輸出信號(hào)。放大器的偏置電壓能及時(shí)分配，通過(guò)制備多個(gè)相同顏色和相同極性的D/A轉(zhuǎn)換電路元件以及提供開(kāi)關(guān)電路以便D/A轉(zhuǎn)換電路元件在同一線上交替地輸出信號(hào)，能防止出現(xiàn)顯示方面的缺陷。對(duì)于每一相同極性和相同顏色能提供三個(gè)或更多的D/A轉(zhuǎn)換電路元件。在這種情況下，D/A轉(zhuǎn)換電路元件也依次(循環(huán)地)輸出信號(hào)。這時(shí)，在每一放大器中差分輸入(反相輸入、非反相輸入)可以改變，如圖40所示。
圖46示出時(shí)序圖。下面將作為示例考慮輸出Y1對(duì)操作進(jìn)行詳細(xì)描述。圖46示出輸出Y1和為控制輸出Y1每一開(kāi)關(guān)的操作定時(shí)。如上所述，在點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)中，對(duì)于每一相鄰的數(shù)據(jù)線極性是不同的。因此，第2n的第(2n-1)取樣開(kāi)關(guān)161、261接通，并在各自不同的定時(shí)對(duì)模擬圖像信號(hào)取樣。如上所述由取樣信號(hào)SMP進(jìn)行對(duì)開(kāi)關(guān)161、162的轉(zhuǎn)換。下面將參考圖46作為示例描述輸出Y1，也將討論輸出Y2。圖46中示出如下參考符號(hào)SMP表示取樣信號(hào)、SW161-336分別表示開(kāi)關(guān)161-336，Y1表示輸出Y1。
當(dāng)在圖46所示在第一周期中作為X1線，正極性模擬圖像信號(hào)從Y1輸出和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)從Y2輸出時(shí)，如圖46所示以及從圖39和圖41所了解到的，開(kāi)關(guān)電路33的開(kāi)關(guān)334接通。另一方面，在Y2上，開(kāi)關(guān)335接通。這時(shí)，作為X2線輸出的模擬圖像信號(hào)的取樣在取樣保持電路16、26中進(jìn)行。因此，在Y1側(cè)如圖46所示，開(kāi)關(guān)161接通并取樣和保持負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。另一方面。在Y2側(cè)開(kāi)關(guān)161接通并取樣正極性模擬圖像信號(hào)。在從第一周期向第二周期轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)Y1和Y2兩者開(kāi)關(guān)334、335斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)336接通，并且數(shù)據(jù)線預(yù)充電至GND電平。
根據(jù)取樣信號(hào)SMP進(jìn)行從第一周期向第二周期的轉(zhuǎn)換。以開(kāi)關(guān)336預(yù)充電也與取樣信號(hào)SMP同步。如果轉(zhuǎn)換至第二周期如圖46所示，在Y1上，開(kāi)關(guān)335接通，而在第一周期中，取樣的負(fù)極性模擬圖像信號(hào)被輸出。此外，開(kāi)關(guān)161接通并對(duì)正極性模擬圖像信號(hào)取樣。在Y2上，進(jìn)行的操作是正極性和負(fù)極性的反相。通過(guò)重復(fù)上面與SMP的同步操作實(shí)現(xiàn)點(diǎn)倒置驅(qū)動(dòng)。
進(jìn)一步說(shuō)，預(yù)充電電壓被設(shè)置至系統(tǒng)“地”GND，但是，它也可以是正極性驅(qū)動(dòng)電路的低電平電壓VPL或者負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的高電平電壓VNH，而不是系統(tǒng)“地”GND。
在本實(shí)施例中設(shè)置有VPL＝VNH＝GND。采用這樣的配置，與其說(shuō)能使用N位數(shù)字圖像信號(hào)，不如說(shuō)能使用模擬圖像信號(hào)。雖然n位數(shù)字圖像信號(hào)的數(shù)據(jù)線(數(shù)據(jù)總線)的數(shù)目是n，但是如果進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，則在一條線上得到多個(gè)模擬圖像信號(hào)。所以，D/A轉(zhuǎn)換電路為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線的功耗與數(shù)字圖像信號(hào)處理相比是1/n。此外，由于數(shù)據(jù)線的數(shù)目下降，所以電路的規(guī)模減小。
如上所述，采用本發(fā)明，能夠提供電路規(guī)模和功耗進(jìn)一步減小的液晶顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路裝置。
實(shí)施例6在本實(shí)施例中，將描述的一個(gè)考慮TFT元件上出現(xiàn)的饋通誤差的例子，公共電壓故意設(shè)置為不同于GND的電壓值。饋通誤差是因控制電極的寄生電容而產(chǎn)生的一種誤差，輸入至控制電極的輸入信號(hào)的變化通過(guò)它而影響輸出信號(hào)。具體地說(shuō)，當(dāng)TFT元件變至保持狀態(tài)時(shí)，從掃描線5輸入至控制電極的掃描信號(hào)影響象素電極的電壓。
由于TFT元件為控制電極與漏電極(象素電極)之間的寄生電容，象素電極的電壓隨掃描線電壓的變化而變化。這個(gè)電壓變化是饋通誤差。盡管在實(shí)施例1至5中驅(qū)動(dòng)電路的參考電壓和公共電壓是GND時(shí)，但當(dāng)考慮饋通誤差時(shí)，公共電壓設(shè)置為不同于GND的電壓值以補(bǔ)償饋通誤差。
這里，因?yàn)轲佂ㄕ`差的數(shù)據(jù)板與板之間有所不同，所以必須調(diào)整每塊板的公共電壓。由于饋通誤差趨向于在N型TFT元件的負(fù)側(cè)產(chǎn)生，所以驅(qū)動(dòng)電路的參考電壓設(shè)置為GND，公共電壓設(shè)置為低于GND和高于負(fù)驅(qū)動(dòng)電路的低電壓的DC電壓。另一方面，由于饋通誤差趨向于在P型TFT元件的正側(cè)產(chǎn)生，所以驅(qū)動(dòng)電路的參考電壓設(shè)置為GND，公共電壓設(shè)置為高于GND和低于正驅(qū)動(dòng)電路的高電壓。這些設(shè)置能使公共電壓補(bǔ)償在TFT元件上產(chǎn)生的饋通誤差。數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1的工作電壓根據(jù)公共電壓來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)于N型TFT元件，例如饋通誤差為-1V，公共電壓為-1V，VPH為5V，VNL為-5V。對(duì)于P型TFT元件，例如饋通誤差為-1V，公共電壓為1V，VPH為5V，VNL為-5V。因饋通誤差公共電壓的調(diào)整是例如在+-2V的范圍內(nèi)。因?yàn)槎鄶?shù)液晶顯示設(shè)備使用N型TFT元件，所以作為一個(gè)示例，下面將描述采用N型TFT元件的液晶顯示設(shè)備。
圖47示出根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的方框圖。根據(jù)實(shí)施例1至5中之一或組合配置數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1。電源電路8具有公共電壓產(chǎn)生電路9。電源電路8可在與數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路1相同或不同的襯底上形成。公共電壓用緩沖器電路產(chǎn)生，用可變電阻器或者電阻器電壓分壓器進(jìn)行調(diào)整，以輸出從-2V至+2V的電壓。在這種情況下，緩沖器電路必須由高電壓元件形成。由于公共電壓需要的電壓近似從-1V至2V，但緩沖器可在GND和負(fù)極性VNL的低電壓工作。在這種情況下，能夠采用中等電壓元件構(gòu)成緩沖器電路。雖然緩沖器電路難以工作于GND和負(fù)極性VNL的低電壓，但是，這是不重要的，如果公共電壓不要求GND的話。設(shè)置VPL≥GND≥公共電壓≥VNL能夠使電源電路中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的提升電壓操作的數(shù)目減少，電源電路功耗效率變高。
公共電壓由公共電壓產(chǎn)生電路9產(chǎn)生。公共電壓產(chǎn)生電路9可使用由連接在GND和VNL之間的電阻器分壓器電路和連接在電阻器之間的節(jié)點(diǎn)的旁電容器組成的簡(jiǎn)單電路構(gòu)成。公共電壓能通過(guò)改變電阻器分壓器電路的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖48描述正極性伽馬曲線、負(fù)極性伽馬曲線和公共電壓。正極性伽馬曲線設(shè)置大于GND。負(fù)極性伽馬曲線設(shè)置小于GND。公共電壓調(diào)整在-1V±1V范圍內(nèi)。這一調(diào)整范圍是一個(gè)例子。如果公共電壓由GND和負(fù)極性VNL的低電壓產(chǎn)生的話，如較早所描述的，則公共電壓可在這個(gè)范圍內(nèi)調(diào)整。雖然在實(shí)施例1中因?yàn)楣搽妷簽镚ND，伽馬曲線對(duì)于每一正和負(fù)極性進(jìn)行調(diào)整，但是在本實(shí)施例中只調(diào)整公共電壓，而固定正和負(fù)伽馬曲線，提高方便性。
如上所述，本實(shí)施例能為L(zhǎng)CD提供能夠補(bǔ)償饋通誤差的影響和限制電路規(guī)模增加的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路。
很明顯，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不違背本發(fā)明權(quán)利要求的范圍和精神的情況下，可以修改和變化。例如，上面對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明所涉及的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)示例，另外，每一電路都能在硅襯底、玻璃襯底或者塑料襯底上制造。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其用于輸出基于串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)所產(chǎn)生的并行模擬圖像信號(hào)，其特征在于包括電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移；D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于經(jīng)由電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)；和擴(kuò)展電路，其連接在D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或電平偏移電路與D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的圖像信號(hào)，以及并行輸出圖像信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于電平偏移電路包括正極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的正極性數(shù)字圖像信號(hào)；和負(fù)極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)，D/A轉(zhuǎn)換電路包括正極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于正極性數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生正極性模擬圖像信號(hào)；和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，擴(kuò)展電路包括正極性擴(kuò)展電路，其連接在正極性D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或正極性電平偏移電路與正極性D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的正極性圖像信號(hào)，以及并行輸出正極性圖像信號(hào)；和負(fù)極性擴(kuò)展電路，其連接在負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或負(fù)極性電平偏移電路與負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的負(fù)極性圖像信號(hào)，以及并行輸出負(fù)極性圖像信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性擴(kuò)展電路包括正極性寄存器電路，其用于鎖存經(jīng)由正極性電平偏移電路進(jìn)行電平偏移并且串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)，以及并行輸出被鎖存的圖像信號(hào)，負(fù)極性擴(kuò)展電路包括負(fù)極性寄存器電路，其用于鎖存經(jīng)由負(fù)極性電平偏移電路進(jìn)行電平偏移并且串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)，以及并行輸出被鎖存的圖像信號(hào)正極性D/A轉(zhuǎn)換電路根據(jù)從正極性擴(kuò)展電路并行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)，以及并行輸出模擬圖像信號(hào)，和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路根據(jù)從負(fù)極性擴(kuò)展電路并行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)，以及并行輸出模擬圖像信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性D/A轉(zhuǎn)換電路根據(jù)經(jīng)由正極性電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的串行正極性數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生串行正極性模擬圖像信號(hào)，負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路根據(jù)經(jīng)由負(fù)極性電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的串行負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生串行負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，正極性擴(kuò)展電路包括取樣保持電路，其順序保持串行正極性模擬圖像信號(hào)，以及并行輸出正極性模擬圖像信號(hào)，和負(fù)極性擴(kuò)展電路包括取樣保持電路，其順序保持串行負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，以及并行輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于參考電壓是系統(tǒng)“地”電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于進(jìn)一步包括輸出模擬圖像信號(hào)的多個(gè)輸出端子，和對(duì)輸入至每一輸出端子的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)進(jìn)行切換控制的開(kāi)關(guān)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于以不低于正極性電平偏移電路的高電壓或不高于負(fù)極性電平偏移電路的低電壓的一電壓對(duì)開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于進(jìn)一步包括多個(gè)預(yù)充電開(kāi)關(guān)，其在開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)操作之前將輸出端子連接至預(yù)充電線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于多個(gè)預(yù)充電開(kāi)關(guān)包括處于開(kāi)關(guān)電路之前的正極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)和負(fù)極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)，正極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)將輸出端子連接至正極性預(yù)充電線，負(fù)極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)將輸出端子連接至負(fù)極性預(yù)充電線。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性D/A轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)輸出用的多個(gè)正極性D/A轉(zhuǎn)換元件，并有選擇地輸出被正極性D/A轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換后的模擬圖像信號(hào)，和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路包括一個(gè)輸出用的多個(gè)負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換元件，并有選擇地輸出被負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換后的模擬圖像信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性D/A轉(zhuǎn)換電路和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路分別包括電壓跟隨器電路，并在第一驅(qū)動(dòng)周期經(jīng)過(guò)電壓跟隨器電路輸出基于數(shù)字圖像信號(hào)所選擇的信號(hào)，在第二驅(qū)動(dòng)周期旁路電壓跟隨器電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性D/A轉(zhuǎn)換電路和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路分別包括電壓跟隨器電路，用于對(duì)差分輸入進(jìn)行切換控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性D/A轉(zhuǎn)換電路和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路分別包括每一RGB獨(dú)立的灰度級(jí)電壓產(chǎn)生電路。
14.一種顯示設(shè)備，其包括具有多個(gè)象素的顯示板和提供控制象素亮度的模擬圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路包括電平偏移電路，其用于對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移；D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于經(jīng)由電平偏移電路進(jìn)行電平偏移后的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)；和擴(kuò)展電路，其連接在D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或電平偏移電路與D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持串行輸入的圖像信號(hào)，以及并行輸出圖像信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示設(shè)備，其特征在于顯示板包括兩個(gè)襯底之間的液晶材料，和向液晶材料施加電場(chǎng)的顯示電極和公共電極；和加到公共電極上的公共電壓是顯示設(shè)備的系統(tǒng)“地”電壓。
16.一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線輸出相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，其特征在于包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上的第一連續(xù)區(qū)域，用于輸出正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上不同于第一連續(xù)區(qū)域的第二連續(xù)區(qū)域，用于輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；和開(kāi)關(guān)電路，其形成在襯底上不同于第一和第二連續(xù)區(qū)域的第三連續(xù)區(qū)域，對(duì)于對(duì)來(lái)自正極性驅(qū)動(dòng)電路的正極性模擬圖像信號(hào)和來(lái)自負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)極性模擬圖像信號(hào)進(jìn)行切換控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于參考電壓是系統(tǒng)“地”電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性驅(qū)動(dòng)電路包括正極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的正極性數(shù)字圖像信號(hào)；正極性鎖存電路，其并行擴(kuò)展和輸出串行輸入的正極性圖像信號(hào)；和正極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其對(duì)來(lái)自正極性鎖存電路的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生正極性模擬圖像信號(hào)，和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路包括負(fù)極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)；負(fù)極性鎖存電路，其并行擴(kuò)展和輸出串行輸入的負(fù)極性圖像信號(hào)；和負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其對(duì)來(lái)自負(fù)極性鎖存電路的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生負(fù)極性模擬圖像信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性驅(qū)動(dòng)電路包括正極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的正極性數(shù)字圖像信號(hào)；正極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其對(duì)正極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生正極性模擬圖像信號(hào)；和并行擴(kuò)展和輸出正極性模擬圖像信號(hào)的正極性取樣保持電路，和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路包括負(fù)極性電平偏移電路，其對(duì)串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平進(jìn)行電平偏移，輸出相對(duì)于參考電壓的負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)；負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換電路，其對(duì)負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；和并行擴(kuò)展和輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)的負(fù)極性取樣保持電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性電平偏移電路和負(fù)極性電平偏移電路中的一個(gè)電平偏移電路包括將輸入圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電壓電平的第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路，和將第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為第二電壓電平的第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路，另一電平偏移電路包括比前述一個(gè)電平偏移電路較少級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換電路，和延遲電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性驅(qū)動(dòng)電路形成在工作于第一電壓與小于第一電壓的第二電壓之間的第一連續(xù)區(qū)域，負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路形成在工作于第三電壓與小于第三電壓的第四電壓之間的第二連續(xù)區(qū)域，第一電壓大于第三電壓，第二電壓大于第四電壓，開(kāi)關(guān)電路形成在工作于第一電壓與第四電壓之間的第三連續(xù)區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于第二電壓和第三電壓與參考電壓相同。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于第一和第二連續(xù)區(qū)域中的MOS晶體管的柵氧化物膜比第三區(qū)域中的MOS晶體管的厚。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于第一和第二連續(xù)區(qū)域中的MOS晶體管的柵長(zhǎng)度比第三區(qū)域中的MOS晶體管的小。
25.一種顯示設(shè)備，其包括具有多個(gè)象素的顯示板，和給顯示板提供相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上的第一連續(xù)區(qū)域，處理正極性數(shù)字圖像信號(hào)，并對(duì)正極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換以輸出正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其形成在襯底上的不同于第一連續(xù)區(qū)域的第二連續(xù)區(qū)域，處理負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)，并對(duì)負(fù)極性數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換以輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；開(kāi)關(guān)電路，其對(duì)正極性驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的輸出進(jìn)行切換控制。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的顯示設(shè)備，其特征在于顯示板包括兩個(gè)襯底之間的液晶材料，和向液晶材料施加電場(chǎng)的顯示電極和公共電極；和參考電壓與施加到公共電極上的公共電壓和顯示設(shè)備電源電路的低電壓相同。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的顯示設(shè)備，其特征在于公共電壓是系統(tǒng)“地”電壓。
28.一種顯示電路用的驅(qū)動(dòng)電路，其向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線輸出相對(duì)于參考電壓的正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)，其特征在于包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；開(kāi)關(guān)電路，其對(duì)正極性模擬圖像信號(hào)和負(fù)極性模擬圖像信號(hào)進(jìn)行切換控制，以便提供給數(shù)據(jù)線；正極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)，其形成在正極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間，能在被提供給數(shù)據(jù)線的模擬信號(hào)從正極性變成負(fù)極性之前，對(duì)數(shù)據(jù)線預(yù)充電至正極性預(yù)充電電壓；和負(fù)極性預(yù)充電開(kāi)關(guān)，其形成在負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)電路之間，能在被提供給數(shù)據(jù)線的模擬信號(hào)從負(fù)極性變成正極性之前，對(duì)數(shù)據(jù)線預(yù)充電至負(fù)極性預(yù)充電電壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于參考電壓是系統(tǒng)“地”電壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于正極性預(yù)充電電壓和負(fù)極性預(yù)充電電壓兩者都是系統(tǒng)“地”電壓。
31.一種顯示設(shè)備用的驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，以便向顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)線提供模擬圖像信號(hào)，其特征在于包括正極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出相對(duì)于系統(tǒng)“地”電壓的正極性模擬圖像信號(hào)；負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路，其輸出相對(duì)于系統(tǒng)“地”電壓的負(fù)極性模擬圖像信號(hào)；電源電路，其產(chǎn)生不同于系統(tǒng)“地”的并處于正極性驅(qū)動(dòng)電路的高電壓與負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的低電壓之間的DC電壓，提供給顯示設(shè)備的公共電極。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于顯示設(shè)備具有N型TFT元件，電源電路產(chǎn)生處于負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電路的低電壓與系統(tǒng)“地”之間的不同于系統(tǒng)“地”的DC電壓，提供給公共電極。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于顯示設(shè)備具有P型TFT元件，電源電路產(chǎn)生處于正極性驅(qū)動(dòng)電路的高電壓與系統(tǒng)“地”之間的不同于系統(tǒng)“地”的DC電壓，提供給公共電極。
全文摘要
一種驅(qū)動(dòng)電路作為本發(fā)明的一個(gè)示例，是顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，其并行輸出基于串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)所產(chǎn)生的模擬圖像信號(hào)。這個(gè)電路包括電平偏移電路，其用于轉(zhuǎn)換串行輸入的數(shù)字圖像信號(hào)的電壓電平；D/A轉(zhuǎn)換電路，其基于經(jīng)由電平偏移電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像信號(hào)產(chǎn)生模擬圖像信號(hào)，和一擴(kuò)展電路，其連接在D/A轉(zhuǎn)換電路輸出側(cè)或電平偏移電路與D/A轉(zhuǎn)換電路之間，用于并行擴(kuò)展和保持輸入的串行圖像信號(hào)，并輸出并行圖像信號(hào)。電平偏移電路因此形成在圖像信號(hào)寄存器電路的前級(jí)。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1670808SQ2005100550
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
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