專利名稱：一種伽瑪參考電壓產生電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)，尤其涉及薄膜晶體管液晶顯示器的伽瑪(GAMMA)參考電壓產生電路。
背景技術：
液晶顯示技術發展得非常快，由于其重量輕，液晶顯示器件被廣泛應用于各種顯示領域。
伽瑪參考電壓產生電路作為薄膜晶體管液晶顯示器模塊的一個重要組成部分，對薄膜晶體管液晶顯示器的灰度調節起著至關重要的作用。伽瑪參考電壓產生電路的作用是根據所要求的伽瑪曲線，來設定伽瑪參考電壓GMA1、GMA2等等，作為薄膜晶體管液晶顯示器進行灰度顯示的參考電壓。例如，正壓區的伽瑪參考電壓是GMA1到GMA5，負壓區的伽瑪參考電壓是GMA6到GMA10，每隔16個灰度設定一個伽瑪參考電壓。將各伽瑪參考電壓輸入到薄膜晶體管液晶顯示器的信號驅動電路中，經過信號驅動電路的數模轉換器，產生所有灰度電壓。從而使得薄膜晶體管液晶顯示器模塊的灰度和透過率曲線擬合出要求的伽瑪曲線。
根據液晶材料的電壓-透過率曲線，通過計算得到各個伽瑪參考電壓值，然后使用伽瑪參考電壓產生電路來產生這些伽瑪參考電壓，提供給信號驅動電路。現有的伽瑪參考電壓產生電路如圖1所示。
由電源提供的直流穩定電壓VDD，圖1右側的次分壓回路通過一個伽瑪電阻串R0、R1…R5-1、R5-2…R9、R10產生各個伽瑪參考電壓，而圖1左側的主分壓回路和反饋運算放大電路是穩壓電路，穩定次分壓電路的GMA3、GMA5.5和GMA8的電壓值。
現有技術的主要缺點在于伽瑪電阻值的確定非常繁瑣，不同的薄膜晶體管液晶顯示器面板和不同的液晶材料特性需要用不同的伽瑪電阻值進行調節，所以需要通過大量的計算和調試工作，大大影響了工程技術人員的工作效率。而且每個伽瑪參考電壓值要分別輸入到對應信號驅動電路的引腳上，而往往為了提高灰度顯示特性，會增加伽瑪參考電壓的個數，現有技術需要增加相應數目的信號驅動電路輸入引腳，因此不利于信號驅動電路的集成，使顯示分辨率受到限制。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的缺陷，以及邊緣場開關型(FFS)等這類薄膜晶體管液晶顯示器所使用的液晶材料具有如圖2所示的對稱性電壓-透過率曲線的特點，提供一種新的伽瑪參考電壓產生電路，大幅減少伽瑪電阻調試的工作量，減少信號驅動電路的伽瑪參考電壓輸入引腳數目。
為了實現上述目的，本發明提供一種伽瑪參考電壓產生電路，包括直流穩定電壓，正壓區伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述正壓區伽瑪參考電壓產生電路輸出端連接有由開關和反向電荷泵電路構成的負壓區伽瑪參考電壓產生電路。其中，所述開關由高頻方波信號控制的兩態開關；當方波位于第一電平狀態時，開關接通正壓區伽瑪參考電壓；當方波位于第二電平狀態時，開關接地。所述高頻方波信號的頻率大于或等于50kHz。所述高頻方波信號由驅動電路的時鐘控制器件產生。
所述反向電荷泵電路由兩個電容和兩個二極管構成；其中第一個電容的一端與所述兩態開關連接，另一端與第一個二極管的PN結的P極連接，同時與第二個二極管的PN結的N極連接；第一個二極管的N極連接至參考電壓；第二個二極管的P極與第二個電容一端連接；第二個電容的另一端連接至基準電壓，基準電壓為兩倍的液晶材料電壓與透過率曲線的對稱中心電壓與兩倍的二極管閾值電壓之和。
本發明的伽瑪參考電壓產生電路只需要調節用于產生對稱電壓-透過率曲線正壓區伽瑪參考電壓的伽瑪電阻值，而通過上述開關和反向電荷泵電路構成的電路自動地產生負壓區相應的伽瑪參考電壓，將伽瑪電阻調試的工作量降為現有技術工作量的一半。
此外，本發明所述的由正壓區伽瑪參考電壓產生負壓區伽瑪參考電壓的電路可以內置在信號驅動電路中，這樣信號驅動電路的輸入端就只需要提供正壓區伽瑪參考電壓引腳即可，所以信號驅動電路的伽瑪參考電壓輸入引腳數目也相應的減少了。
本發明中的伽瑪參考電壓產生電路是由開關和反向電荷泵電路構成的，較現有的同類電路大為簡化，這降低了電路的面積和功耗。另外由于采用的電路簡單，并且不依賴于電路元件參數，電路精度得以提高。
本發明的各種優點在具體實施例中將更加清楚地體現。
圖1是先前的一種伽瑪參考電壓產生電路；圖2是一種液晶材料的對稱性電壓-透過率特性曲線；圖3是本發明的伽瑪參考電壓產生電路的示意圖；圖4是本發明的伽瑪參考電壓產生電路中，利用正壓區伽瑪參考電壓產生出負壓區伽瑪參考電壓的電路部分的結構圖；圖5是本發明實施例中的電路工作時的信號示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
一種用于薄膜晶體管液晶顯示器的液晶材料具有如圖2所示的對稱性電壓-透過率特性曲線。依據所述特性曲線和所要求的灰度確定各伽瑪參考電壓值。如果確定正壓區的伽瑪參考電壓值依次為GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5，那么由于對稱性的電壓-透過率特性曲線，負壓區伽瑪參考電壓值GMA6、GMA7、GMA8、GMA9、GMA10與正壓區伽瑪參考電壓值GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5，相對于電壓-透過率特性曲線的對稱中心電壓VCNETER，互為鏡像。即GMA1+GMA10＝2VCNETERGMA2+GMA9＝2VCNETERGMA3+GMA8＝2VCNETERGMA4+GMA7＝2VCNETERGMA5+GMA6＝2VCNETER所以，利用圖3的左邊部分電路確定了正壓區的伽瑪參考電壓值依次為GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5之后，即可通過圖3右邊的負壓區伽瑪參考電壓由電路101產生相應的負壓區伽瑪參考電壓GMA6、GMA7、GMA8、GMA9、GMA10。
圖3的左邊部分電路，是以直流穩定電壓VDD通過由電阻串R0、R1、R2、R3、R4、R5組成的次分壓回路產生相應的正壓區伽瑪參考電壓GMA1至GMA5，同時通過主分壓回路和反饋運算放大電路的穩壓作用，穩定次分壓電路的正壓區伽瑪參考電壓GMA2和GMA4。下面對圖3右邊部分電路，即負壓區伽瑪參考電壓產生電路101進行詳細描述。
如圖4所示，負壓區伽瑪參考電壓產生電路由兩態開關T1和T1，以及反向電荷泵電路構成。
其中，兩態開關T1和T1由高頻方波信號控制，高頻方波信號的頻率大于或等于50kHz，且可以方便的由驅動電路的時鐘控制器等控制器件產生。當高頻方波信號位于如圖5中所示的高電平狀態時，開關T1導通，開關T1截止，開關電路接通正壓區伽瑪參考電壓；當高頻方波信號位于如圖5中所示的低電平狀態時，開關T1導通，開關T1截止，開關電路接地。反向電荷泵電路由兩個電容和兩個二極管構成；其中電容C1的一端與兩態開關T1和T1連接，另一端與二極管D1的P極連接，同時與二極管D2的N極連接；二極管的D1的N極連接至基準電壓；二極管D2的P極與電容C2的一端連接；電容C2的另一端連接至基準電壓。正壓區伽瑪參考電壓從兩態開關中的T1輸入，相應的負壓區伽瑪參考電壓從反相電荷泵的D2的P極一端輸出。其中，反向電荷泵電路的時間常數遠大于高頻方波信號的周期。
下面結合反向電荷泵電路的工作原理，對本具體實施例中利用負壓區伽瑪參考電壓產生電路101通過正壓區伽瑪參考電壓得到負壓區伽瑪參考電壓的詳細工作原理進行進一步描述。
反向電荷泵基本原理是二極管的偏置狀態保持反偏，以實現電容上電荷的保持。由于高頻方波信號控制兩態開關T1和T1的狀態，圖4中a點的電位Va以與高頻方波信號相同的頻率變化，如圖5所示。當電路處于T1閉合且T1斷開的上半周期，a點的電位Va＝GMA1，考慮到二極管D1需要保持反偏，C1才能保持電荷，因此b點的電位不超過Vb＝V1-VD，其中V1為基準電壓，VD為二極管的閾值電壓。由于C1充電利用的是二極管D1的反向漏電流，因此充電速度緩慢，但是經歷多個T1閉合且T1斷開的上半周期，最后b點的電位總可以充至V1-VD。完成上述充電過程后，C1兩端的電壓差在上半周期可達到V1-VD-GMA1。這時當電路進入T1閉合且T1斷開的下半周期，a點的電位Va＝0，由于反向電荷泵電路的時間常數遠大于高頻方波信號的周期，C1兩端的電壓差仍為V1-VD-GMA1，那么b點的電位被拉低至Vb＝V1-VD-GMA1＜V1-VD，這樣電容C1將繼續充電，同樣由于利用的是二極管D1的反向漏電流進行充電，充電速度緩慢，在該下半個周期內，C1兩端電壓差僅增加小量ΔV，電容C1兩端的電壓差變為V1-VD-GMA1+ΔV。在接下來的T1閉合且T1斷開的上半個周期，a點的電位Va＝GMA1，b點的電位Vb＝V1-VD+ΔV＞V1-VD，因此電容C1會放電，使b點的電位回到Vb＝V1-VD。如果忽略上述電壓差的小量波動ΔV，電容C1兩端的電壓差基本穩定為V1-VD-GMA1，不隨時間變化，所以b點的電位跟隨a點的電位，以與高頻方波信號相同的頻率，在Vb＝V1-VD和V1-VD-GMA1兩個電平上變化。
當b點電位為Vb＝V1-VD-GMA1時，同樣考慮到二極管D2需要反偏，電容C2才能保持電荷，因此c點的電位穩定時被拉至GMA10＝V1-2VD-GMA1，隨后當b點電位變為Vb＝V1-VD，二極管仍然反偏，因此電容C2上的電荷狀態未有變化，那么c點的電位仍穩定為GMA10＝V1-2VD-GMA1。這樣c點的電位GMA10為不隨時間變化的單電平。
如果設定基準電壓V1＝2VCENTER+2VD，那么GMA10＝2VCNETER-GMA1。這樣就實現了由正壓區伽瑪參考電壓GMA1產生負壓區伽瑪參考電壓GMA10的功能。同樣的方法可以由其他正壓區伽瑪參考電壓產生相應的負壓區伽瑪參考電壓，即由GMA2產生GMA9、GMA3產生GMA8、GMA4產生GMA7及GMA5產生GMA6。
如圖3所示，本實施例中通過調試用于產生對稱電壓-透過率曲線正壓區伽瑪參考電壓的伽瑪電阻值R0至R5，得到正區GMA1、GMA2、GMA3、GMA4、GMA5后通過上述開關和反向電荷泵電路構成的電路101自動地產生負壓區相應的伽瑪參考電壓GMA10、GMA9、GMA8、GMA7、GMA6，與現有技術相比，需要調試的伽瑪電阻的數量減少一半。
同樣，本發明描述的電路可以內置在信號驅動電路中，這樣信號驅動電路的輸入端就只需要提供正壓區伽瑪參考電壓引腳即可，與現有技術相比，引腳數目減少一半。本實施例中為5個，所以信號驅動電路的輸入端引腳數目也相應的減少了5個。
另外，本發明的伽瑪參考電壓產生電路是由開關和反向電荷泵電路構成的電路較現有的同類電路大為簡化，這降低了電路的面積和功耗。另外由于采用的電路簡單，并且不依賴于電路元件參數，電路精度得以提高，產生的伽瑪參考電壓精度也隨之提高。
本實施例僅用于說明而不是限定本發明所述的薄膜晶體管液晶顯示器驅動電路的伽瑪參考電壓產生電路。除非特別指出的部分，本發明不局限于上述描述的具體細節。如根據灰度等級變換伽瑪參考電壓的數量等。在不偏離電路實質性特征的前提下，本發明還有其它的具體實施例。任何符合本發明特征的修改和變化，都在本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種伽瑪參考電壓產生電路，包括直流穩定電壓，正壓區伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述正壓區伽瑪參考電壓產生電路輸出端連接有由開關和反向電荷泵電路構成的負壓區伽瑪參考電壓產生電路。
2.根據權利要求1所述的一種伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述開關由高頻方波信號控制的兩態開關；當方波位于第一電平狀態時，開關接通正壓區伽瑪參考電壓；當方波位于第二電平狀態時，開關接地。
3.根據權利要求2所述的一種伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述高頻方波信號的頻率大于或等于50kHz。
4.根據權利要求2所述的一種伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述高頻方波信號由驅動電路的時鐘控制器件產生。
5.根據權利要求1至4任一所述的一種伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述反向電荷泵電路由兩個電容和兩個二極管構成；其中第一個電容的一端與所述兩態開關連接，另一端與第一個二極管的PN結的P極連接，同時與第二個二極管的PN結的N極連接；第一個二極管的N極連接至參考電壓；第二個二極管的P極與第二個電容一端連接；第二個電容的另一端連接至基準電壓。
6.根據權利要求4所述的一種伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于所述基準電壓為兩倍的液晶材料電壓與透過率曲線的對稱中心電壓與兩倍的二極管閾值電壓之和。
全文摘要
本發明公開了一種用于薄膜晶體管液晶顯示器的伽瑪參考電壓產生電路，包括直流穩定電壓，正壓區伽瑪參考電壓產生電路，其特征在于，所述正壓區伽瑪參考電壓產生電路輸出端連接有由開關和反向電荷泵電路構成的負壓區伽瑪參考電壓產生電路。其是根據液晶材料對稱的電壓－透過率(V－T)特性曲線，使用簡單的電路，利用正壓區的伽瑪(GAMMA)參考電壓產生出負壓區的伽瑪(GAMMA)參考電壓。與現有技術相比，本發明較大程度的簡化了利用正壓區伽瑪(GAMMA)參考電壓產生出負壓區伽瑪(GAMMA)參考電壓的伽瑪(GAMMA)參考電壓產生電路，同時大幅降低了電路的功耗，并且提高了所產生的負壓區伽瑪(GAMMA)參考電壓的精度。
文檔編號G02F1/133GK101063754SQ20061007865
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月30日 優先權日2006年4月30日
發明者趙斌 申請人:京東方科技集團股份有限公司