[发明专利]用于驱动薄膜晶体管液晶显示器的装置

说明书

本发明涉及一种用于驱动薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的装置，更具体地说，通过取消大功耗元件，比如模似开关、运算放大器及推挽式电路，该装置能够降低功耗。

为了继续发展当前电子产品体轻、小型的趋势，一直进行着作为阴极射线管(CRT)替代品的液晶显示器(LCD)的研究及开发。

LCD或平板显示器具有许多优点，这包括重量轻和厚度薄。一个更进一步且更明显的优点是LCD可以采用一个LSI驱动器，因为LCD可以用低电压和功率来驱动。由于这些原因，大多数制造商已经投资于LCD的技术开发和实际使用。

TFT-LCD是将每个像素与一个薄膜晶体管结合的LCD。以这样的方式构造这些晶体管，即以薄膜技术在玻璃基片上涂覆非晶硅，并以扭曲向列型液晶作为液晶材料。

由于当从晶体管接到一个信号时只有一个像素被接通，所以TFT-LCD具有不会产生交扰的优点。还有一个优点是：由于每个像素具有一个存储电压的薄膜电容器，在非选择期间也能维持整个显示。

典型的TFT-LCD如图1-5所示，下面将详细讨论。

图1表示一个常规选通电路型TFT-LCD的像素电路图。如图1所示，一个常规像素电路包括开关晶体管TFT，一个连接在开关晶体管TFT漏极端和一个公共电极之间的液晶Clc，和一个连接在开关晶体管TFT的漏极端和另一个开关晶体管TFT的栅极端之间的电容器Cst。

该电路的主要特征是把电容器Cst的一个电极连接到另一个开关晶体管TFT的栅极端上。

为了驱动该电路，通常采用一种交流公共驱动方法。在该方法中，向连接到液晶Clc的公共电极施加一个具有交流波形的公共电压信号Vcom，并且向开关晶体管TFT的栅极端施加用于周期性导通/截止开关晶体管TFT的栅极导通/截止(gate-on/-off)电压信号Von/Voff。

在这种情况下，由于至少两个原因，公共电压信号Vcom应当与栅极导通电压信号和栅极截止电压信号同相。

首先，电容器Cst和液晶Clc与公共电压信号Vcom和栅极导通电压信号Voff相连接。在这里，如果公共电压信号不具有与栅极截止电压信号Voff相同的电压和振幅，则随时间变化的Von和Voff之间的电位差会导致来自电容Cst和液晶Clc的漏电流。这增加了功耗，同时表现出不稳定的显示特性。

其次，在一个LCD中，应当均匀地保持反冲电压。由于反冲电压正比于Von-｜Voff｜，应当保持Von-｜Voff｜均匀。然而，如果反冲电压不均匀，则会产生不正常的显示特性。

在常规的装置中通常采用如图2所示的电路，以产生栅极导通电压信号量Von。现在描述该电路。

图2是在一个常规TFT-LCD中采用的栅极导通电压发生器的详细电路图。如图2所示，一个栅极导通电压发生器包括一个模拟开关电路AS，该模拟开关电路AS具有连接到一对开关信号线POL、/POL，一对栅极导通电压信号线Von1、Von2，和一个输入电源电压VEE的输入端。一个运算放大器的非反相输入端连接模拟开关电路AS的一个输出端，并且一个推挽式电路的输入端连接到运算放大器的一个输出端。

在栅极导通电压发生器中，当向模拟开关电路AS施加一个开关信号POL或/POL时，模拟开关电路AS对应于处于高状态的Von1或处于低状态的Von2交替地输出栅极导通电压信号。

如图3所示，在输出栅极导通电压信号Von之前不论负载状况如何，把从模拟开关电路AS的输出信号施加到运算放大器和推挽式电路以分配阻抗。在此情况下，Von1-Von2应当等于Vcom1-Vcom2以便均匀地保持反冲电压。

另外，为了以高状态输出栅极导通电压信号Von1，电源电压VEE应当满足下列条件：

             VEE＞Von1＋V_BE＋Vos其中V_BE是推挽式电路中降低了的电压量，Vos是电源电压VEE和运算放大器的最大可能输出电压之间的偏差电压。在一个常规TFT-LCD中，从一个DC/DC转换器中产生电源电压VEE。

然而，这种TFT-LCD驱动电路的常规栅极导通电压发生器存在几个问题。第一，不容易调节栅极导通电压信号Von、Von2的电平以使它们与公共电压信号Vcom的振幅相等。一个更严重的问题是：由于TFT-LCD模块的每个部件可能具有容差并因而每个模块具有稍微不同的公共电压Vcom，所以需要调整栅极导通电压信号Von1和Von2。这种多少有些麻烦的调整降低了制造过程的生产率。