專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和實(shí)現(xiàn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多行選址的算法和電路實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中包含的算法具體涉及多 行選址算法中的行調(diào)制矩陣和顯示數(shù)據(jù)矩陣之間的運(yùn)算算法以及其電路實(shí)現(xiàn) 技術(shù)。本發(fā)明適用于液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
液晶顯示屏主要是由若干個(gè)均勾分布的顯示像素組成。把水平一組顯示像 素的電極連在一起引出，稱(chēng)為行電極。把縱向一組顯示像素的電極連在一起引 出，稱(chēng)為列電極。通過(guò)選擇該像素的行電極電壓和列電極電壓就可以實(shí)現(xiàn)顯示 屏上某像素的顯示。稱(chēng)選擇行電極電壓和列電極電壓的方法為驅(qū)動(dòng)方法。 傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法釆取逐一選中各行的方式。當(dāng)從第一行到最后一行依次被選通
后，完成一副圖像的顯示。Norimitsu Sako等人在US 2004/0189581 Al中公 開(kāi)了多行選址的驅(qū)動(dòng)方法。該驅(qū)動(dòng)方法與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法不同，釆取每次選中 多行的方式。圖l表示了多行選址的矩陣運(yùn)算與波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在多行選址 中，驅(qū)動(dòng)波形是由NxN的(N為行電極數(shù))正交矩陣決定的。在此矩陣中，
行代表每個(gè)行電極，列代表各個(gè)等寬的時(shí)間間隔，稱(chēng)這個(gè)矩陣為行驅(qū)動(dòng)矩陣。 如圖1以一個(gè)8x8的矩陣顯示為例。正交矩陣101為行驅(qū)動(dòng)矩陣，其中"+ l" 代表正選通脈沖(+Vr)， "-l"代表負(fù)選通脈沖(-Vr), "0"代表不選通。 每?jī)尚袨橐唤M，從第1行到第8行依次劃分為第1組到第4組。該矩陣的含義 為在第一個(gè)時(shí)間間隔，對(duì)第一組的兩個(gè)行電極同時(shí)施加正選通脈沖或者負(fù)選通脈沖，其它組處于非選通狀態(tài)；以此類(lèi)推，依次對(duì)每組的行電極進(jìn)行選通，
脈沖104即為施加到行電極的脈沖。從第一組到最后一組依次被選通后，就完
成了一次掃描。完成一副圖像的顯示需要掃描兩次。每次掃描每組選通的脈沖
都是相同的。這些脈沖是由一個(gè)2x2的正交矩陣決定的。其中行代表每組的
兩個(gè)行電極，列代表掃描同一組的等寬時(shí)間間隔。稱(chēng)這個(gè)正交矩陣為行調(diào)制矩
陣。正交矩陣107為行調(diào)制矩陣。如果同時(shí)選中S(S小于顯示屏的行數(shù))行， 則行調(diào)制矩陣為S x S的正交矩陣。顯示數(shù)據(jù)矩陣同樣為 一個(gè)8 x 8的矩陣，對(duì) 應(yīng)于顯示平面上的每個(gè)點(diǎn)。顯示像素102為顯示數(shù)據(jù)矩陣其中的某一列，其中 "-l"代表亮點(diǎn)，"+ l"代表暗點(diǎn)。由行矩陣和數(shù)據(jù)矩陣相乘，得到列驅(qū)動(dòng) 矩陣，矩陣103即為列驅(qū)動(dòng)矩陣。列驅(qū)動(dòng)矩陣中的+2, -2分別代表施加到列 電極的正脈沖(+Vs)和負(fù)脈沖(-Vs)，脈沖106為施加到列電極的脈沖。 多行選址使用的是正交矩陣的數(shù)據(jù)變換，因而施加到列電極上的波形實(shí)際上就 對(duì)應(yīng)與顯示數(shù)據(jù)本身。
傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，顯示像素難以把光學(xué)狀態(tài)保持到下一個(gè)選通脈沖到來(lái)， 導(dǎo)致對(duì)比度的下降。多行選址驅(qū)動(dòng)方法通過(guò)同時(shí)選中多個(gè)行電極，在選通脈沖 寬度保持一定的情況下，縮短了選通脈沖的時(shí)間間隔。此外，由于行電極的選 通次數(shù)增加，可以降低行選通脈沖的電壓，降低液晶顯示的功耗。 然而現(xiàn)有的多行選址方法在實(shí)現(xiàn)上存在一個(gè)很大的不足。如果同時(shí)選中S行(S 小于行電極數(shù))，則列電極需要S+1種不同的脈沖。以同時(shí)選中4行和同時(shí)選 中7行為例，同時(shí)選中4行列矩陣需要5種不同脈沖，而同時(shí)選中7行列矩陣 需要8個(gè)電平。這樣給電路設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在為液晶顯示驅(qū)動(dòng)提供減少列電平數(shù)的多行選址驅(qū)動(dòng)算法和實(shí) 現(xiàn)該算法的電路。據(jù)這種算法在液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路中實(shí)現(xiàn)高集成度和低功耗。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明釆用的驅(qū)動(dòng)算法是增加冗余行和冗余數(shù)據(jù)的多行 選址算法。對(duì)于同時(shí)選中S-1(S小于顯示屏的列數(shù)，且S為偶數(shù))行的多行選 址算法，釆用S階的正交矩陣作為行調(diào)制矩陣。該矩陣的特征在于每行都有一 個(gè)項(xiàng)與其它項(xiàng)的符號(hào)相反。以4x4的正交矩陣為例。如圖2a-b，每行由3 個(gè)+ 1和1個(gè)-1或者3個(gè)-1和一個(gè)+ 1組成。上述N階調(diào)制矩陣的前N-l 行所代表的脈沖送到顯示像素作為實(shí)際的驅(qū)動(dòng)脈沖，而最后一行只供運(yùn)算而其 代表的脈沖不作為行驅(qū)動(dòng)脈沖，稱(chēng)最后一行為冗余行。對(duì)于同時(shí)選中的N-l 個(gè)數(shù)據(jù)列，增加一個(gè)冗余數(shù)據(jù)，其值為這N-1個(gè)數(shù)據(jù)的異或值。例如每次同時(shí) 選中的數(shù)據(jù)為山，d2, d3...dn —2， 則冗余數(shù)據(jù)Od2Od3…OcU0(U。
用本發(fā)明的算法，在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候列電極只需要(S+1) / 2種脈沖。
據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了實(shí)現(xiàn)上述算法并且?guī)в忻}沖寬度調(diào)制的電 路。該電路包括列調(diào)制運(yùn)算器，脈沖寬度調(diào)制器，行驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生器和邏輯選 擇單元。列調(diào)制運(yùn)算器把灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行多行選址調(diào)制送到脈沖寬度調(diào)制器，脈 沖寬度調(diào)制器把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為波形送到顯示像素的列電極。行驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器根 據(jù)行調(diào)制矩陣產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)脈沖，并且把它們送到顯示像素的行電極，另外一方 面把行調(diào)制矩陣的數(shù)據(jù)送到邏輯選擇單元。邏輯選擇單元根據(jù)行調(diào)制矩陣的數(shù) 據(jù)來(lái)選擇灰度數(shù)據(jù)的正或者非。


5200810142363.3 圖l傳統(tǒng)的多行選址的矩陣運(yùn)算與波形對(duì)應(yīng)關(guān)系圖
圖2 162行液晶顯示屏示意圖以及多行選址的組劃分
圖3a-3d四個(gè)本發(fā)明使用的行調(diào)制矩陣
圖4a本發(fā)明的列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程
圖4b枚舉列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程計(jì)算出來(lái)的電平
圖5傳統(tǒng)的多行選址列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程
圖6帶冗余項(xiàng)的多行選址驅(qū)動(dòng)波形
圖7灰度數(shù)據(jù)與脈沖的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖
圖8列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程及等價(jià)矩陣
圖9行調(diào)制矩陣與列驅(qū)動(dòng)矩陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系
圖10帶冗余項(xiàng)的多行選址驅(qū)動(dòng)算法電路實(shí)現(xiàn)圖
圖lla兩位灰度數(shù)據(jù)的列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程
圖lib四級(jí)灰度數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)波形
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例。然而本發(fā)明不限于此所示的實(shí) 施列。此處的實(shí)施例主要用來(lái)提供對(duì)于本發(fā)明的適用范圍與精神的容易并且完 整的理解。
如圖2所示為162行液晶顯示屏示意圖以及多行選址的組劃分。將162 行劃分為54個(gè)小組，每個(gè)小組包含3行，用實(shí)線表示。在此基礎(chǔ)上，每組增 加一行冗余行，用虛線表示。具體實(shí)現(xiàn)分為以下兩個(gè)部分
1、帶冗余行和冗余數(shù)據(jù)的多行選址調(diào)制算法如圖3a-d列舉了本發(fā)明使用四階正交調(diào)制矩陣。其特征在于每行均由3個(gè)+l和l個(gè)-l或者3個(gè)-l和一個(gè)+l組成。+1， -l的個(gè)數(shù)都是2的冪數(shù)，保證了矩陣的正交性。其中最后一行為冗余行。
圖4a中矩陣202為一列顯示數(shù)據(jù)矩陣，di表示數(shù)據(jù)，不考慮灰度顯示，山只取+1或-1, +1代表暗，-l代表亮。其中最后一個(gè)數(shù)據(jù)d"為冗余數(shù)據(jù)，di*=dl d2 d3。通過(guò)異或運(yùn)算(在此運(yùn)算中，-l等價(jià)為O)可以檢測(cè)出dl, d2, d3奇數(shù)個(gè)的值，并且與之相等。因此〔dil di2 di3 di*〕 + 1和-1
的個(gè)數(shù)都為偶數(shù)個(gè)。
圖4a中矩陣201為行調(diào)制矩陣，行調(diào)制矩陣201乘與顯示數(shù)據(jù)矩陣202得到列驅(qū)動(dòng)矩陣，該矩陣有如下特征1每個(gè)與其它三個(gè)符號(hào)相反的項(xiàng)，都可以找到與之符號(hào)相反且數(shù)值相等的項(xiàng)與之相互抵消。2抵消剩下的兩個(gè)項(xiàng)都相等。用這種算法運(yùn)算出來(lái)的數(shù)據(jù)，只有+2和-2。也就是說(shuō)列的電平只需要兩種，圖4b枚舉了上述計(jì)算結(jié)果。對(duì)比傳統(tǒng)的多行選址算法的列驅(qū)動(dòng)矩陣運(yùn)算方程，如圖5，得到的列電平有+ 3， +1， -1， -3這四種電平，在模擬部分需相應(yīng)提供這四種電平，加大了設(shè)計(jì)難度。
圖6為實(shí)現(xiàn)上述算法的驅(qū)動(dòng)波形，波形301為施加到行電極的脈沖，其中最后一行脈沖用虛線表示，為冗余行，不送到顯示像素單元302中。波形303為施加到列電極的脈沖，其中最后一個(gè)脈沖用虛線表示，為冗余數(shù)據(jù)。2、實(shí)現(xiàn)上述算法并且?guī)в忻}沖寬度調(diào)制的電路
為了實(shí)現(xiàn)灰度，可以釆用脈沖寬度調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制方法將行選通的時(shí)間長(zhǎng)度Ts劃分為G-l個(gè)時(shí)間間隔At (其中，G代表灰度級(jí)數(shù))，某列的灰度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的列電極波形是一個(gè)脈沖，脈沖的寬度為At的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)反映了灰度。N位灰度數(shù)據(jù)需要N個(gè)固定寬度脈沖函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)2^-l級(jí)灰度。
如圖7所示，以31級(jí)灰度為例，把一次行選通的時(shí)間等分為31個(gè)時(shí)間間隔。圖7中標(biāo)號(hào)為401的框內(nèi)為灰度數(shù)據(jù)與31個(gè)時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的關(guān)系。圖中灰度數(shù)據(jù)為b4b3b^b。，如果該比特位的值為"l"代表該比特位有效，在調(diào)制的時(shí)候，其值對(duì)應(yīng)"-l";如果為"0"代表該比特位無(wú)效,在調(diào)制的時(shí)候，其值對(duì)應(yīng)"+l"。脈沖組402中p4(t) - p。(t)是一組寬度分別為16、 8、 4、 2、 1的脈沖，依次對(duì)應(yīng)灰度數(shù)據(jù)中第4比特到第0比特。對(duì)于任意一個(gè)灰度數(shù)據(jù)，都可以把每個(gè)比特位對(duì)應(yīng)的值加權(quán)到該比特位對(duì)應(yīng)的脈沖上，調(diào)制成為代表灰度值波形.把灰度數(shù)據(jù)和調(diào)制出來(lái)的波形之間關(guān)系用波形函數(shù)表達(dá)如下di(t)=b4*p4(t) +b3*p3(t)+ b2*p2(t)+ Mp!(t)十b。*p。(t)。上述運(yùn)算中1)4至b。取+l或一l。
例如需要顯示31級(jí)灰度的三個(gè)像素點(diǎn)A(a4a3a2aia。) 、 B (b^b^W)、C(c4c3c2clC。)，括號(hào)內(nèi)分布代表它們的灰度數(shù)據(jù)，每個(gè)比特位均取+l或者-l。它們?yōu)橥M同列但不同行的三個(gè)像素點(diǎn)。圖8中矩陣501為行調(diào)制矩陣，其中Rl、 R2、 R3對(duì)應(yīng)第一、二、三行，R4為冗余行。矩陣502前三行為每個(gè)灰度數(shù)據(jù)中的第i個(gè)比特(這里i取O， 1， 2, 3),最后一行為冗余數(shù)據(jù)。矩陣503位列驅(qū)動(dòng)矩陣。通過(guò)運(yùn)算，矩陣503轉(zhuǎn)化為矩陣504。矩陣504被統(tǒng)一為每個(gè)比特位兩兩相與再相加的形式。其中有如下規(guī)律Rl對(duì)應(yīng)ai， R2對(duì)應(yīng)bi, R3對(duì)應(yīng)ci,矩陣404中邏輯正、非由行向量中對(duì)應(yīng)元素的符號(hào)決定。例如，矩陣401中第一行Rl = + 1， R2 = +l， R3》l,則對(duì)應(yīng)ai， bi取正,ci取非,于是對(duì)應(yīng)矩陣504中第一行為《^/ + "^ + 6^。圖9給出了所有的對(duì)應(yīng)關(guān)系，行調(diào)制矩陣601的每行對(duì)應(yīng)列驅(qū)動(dòng)矩陣602的每行。
圖10為上述算法的實(shí)現(xiàn)電路。該電路包括列調(diào)制運(yùn)算器701,脈沖寬度調(diào)制器702，行驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生器704和邏輯選擇單元704。數(shù)據(jù)706中的每個(gè)比特位依次送到列調(diào)制運(yùn)算器701中進(jìn)行多行選址調(diào)制，其中邏輯選擇單元704根據(jù)行調(diào)制矩陣的數(shù)據(jù)選擇每個(gè)比特的正或者非。行驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生器704根據(jù)行調(diào)制矩陣的數(shù)據(jù)產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)脈沖送到顯示像素單元703的行電極。列調(diào)制運(yùn)算器701調(diào)制出的數(shù)據(jù)送到脈沖寬度調(diào)制器502，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為脈沖輸出送到顯示像素單元703的列電極。
圖lla為運(yùn)用上述電路產(chǎn)生的顯示四級(jí)灰度的行驅(qū)動(dòng)脈沖和列驅(qū)動(dòng)脈沖。圖llb為相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)運(yùn)算方程，矩陣901為行調(diào)制矩陣。矩陣902為顯示數(shù)據(jù)矩陣，代表三個(gè)像素點(diǎn)A (aOal)、 B(bObl)、 C ( cOcl )的顯示數(shù)據(jù)，其值為&0&1 = 01(代表第二級(jí)灰度)，bObl:10(代表第三級(jí)灰度)，cOcl-ll(代表第四級(jí)灰度)。在調(diào)制的時(shí)候，把這三個(gè)點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)為矩陣903中的值。圖lla脈沖801對(duì)應(yīng)圖lib的矩陣901，為選通每行的行驅(qū)動(dòng)脈沖，其中虛線為冗佘行代表的脈沖，不送到顯示像素單元802中。圖lla的脈沖803是把圖lib的矩陣904中的數(shù)據(jù)送到脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖。其中虛線表示為冗余數(shù)據(jù)調(diào)制出來(lái)的脈沖。顯示像素單元802中為A, B， C三個(gè)點(diǎn)的顯示效果。
使用本發(fā)明的算法和電路，液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片的面積比其它芯片大大降低，同時(shí)功耗方面也比傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)算法降低30%以上。
9
權(quán)利要求
1、一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于，所述算法以及電路實(shí)現(xiàn)包括選取每行都有一個(gè)項(xiàng)與其它相符號(hào)相反的正交矩陣作為調(diào)制矩陣，把行調(diào)制矩陣的最后一行作為冗余行；在使用上述行驅(qū)動(dòng)矩陣的同時(shí)，增加冗余數(shù)據(jù)減小列驅(qū)動(dòng)電平數(shù)；實(shí)現(xiàn)上述算法并且?guī)в忻}沖寬度調(diào)制的驅(qū)動(dòng)電路。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和 實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于選取N(N為偶數(shù))階正交矩陣作為行調(diào)制矩陣，把最 后一行作為冗余行，只供運(yùn)算，其代表的脈沖不送到顯示屏。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和 實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于在顯示數(shù)據(jù)矩陣中增加一行，其中每項(xiàng)為同列的所有 項(xiàng)的異或值，稱(chēng)該行的數(shù)據(jù)為冗余數(shù)據(jù)。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選 址算法和實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于選取每行只有一項(xiàng)與其它項(xiàng)符號(hào)相反的四階 正交矩陣作為行驅(qū)動(dòng)矩陣，最后一行為冗余行。在顯示數(shù)據(jù)矩陣中增加一行， 其中每項(xiàng)為同列所有項(xiàng)的異或值。列電極只需要兩個(gè)電平驅(qū)動(dòng)。
5、 如權(quán)利l、 2、 3或4所述的一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于該電路包括列調(diào)制運(yùn)算器，脈沖寬度調(diào)制器， 行驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生器和邏輯選擇單元。列調(diào)制運(yùn)算器把灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行多行選址調(diào) 制送到脈沖寬度調(diào)制器，脈沖寬度調(diào)制器把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為脈沖送到顯示像素的列 電極。行驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生器根據(jù)行調(diào)制矩陣產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)脈沖，并且把它們送到顯 示像素的行電極，另外一方面把行調(diào)制矩陣的數(shù)據(jù)送到邏輯選擇單元。邏輯選 擇單元根據(jù)行調(diào)制矩陣的數(shù)據(jù)來(lái)選擇灰度數(shù)據(jù)的正或者非。
全文摘要
本發(fā)明是一種帶有冗余項(xiàng)和脈沖寬度調(diào)制的多行選址算法和實(shí)現(xiàn)電路，適用于液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路。所述算法為在行調(diào)制矩陣中增加冗余行，在顯示數(shù)據(jù)矩陣中增加冗余數(shù)據(jù)，以此來(lái)減小列驅(qū)動(dòng)電平數(shù)的多行選址驅(qū)動(dòng)算法。同時(shí)本發(fā)明包括實(shí)現(xiàn)上述算法的電路，該電路包括列調(diào)制運(yùn)算器，脈沖寬度調(diào)制器，行驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生器和邏輯選擇單元。本發(fā)明在液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片中實(shí)現(xiàn)了低功耗和高集成度。
文檔編號(hào)G09G3/36GK101650919SQ20081014236
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者昕 林, 林豐成, 莉 王, 蔣延飛 申請(qǐng)人:天利半導(dǎo)體(深圳)有限公司