平板显示器的清晰度及刷新率不断提高,使扫描线的刷新率也随着越来越快,而这方面的要求又与系统设计工程师尽量节省系统用电的设计有直接的矛盾。美国国家半导体专有的智能型电荷共用技术不但可以减低功耗,而且又可提高列驱动器的输出性能。只要按照正确的方法使用,智能型电荷共用技术可将列驱动器的功耗减少达 40% ,而且又可缩短输出的稳定时间。
本文将会讨论智能型电荷共用技术的运作原理,也会介绍这种技术与列驱动器常用的电源管理技术之间的异同,最后会详述如何利用美国国家半导体 FPD33584 与 FPD33620 列驱动器的智能型技术控制电荷共用的过程。
智能型电荷共用技术的运作原理 图 1、图 2 及图 3 显示智 智能型电荷共用技术与传统驱动器之间的分别 智能型电荷共用技术不但可以节省能源,而且又可同时提高平板显示器的平均转换率,因为储存在各行扫描线之内的能源可以即时提供较大的电流www.cechina.cn,这是传统放大
智能型电荷共用技术有自己的一套运作原理。基本上,它将储存在薄膜晶体管 (TFT) 液晶显示器 (LCD) 各行扫描线内的能量重新分配,并且无需耗用电力便可驱动各行扫描线至其最终数值的一半。这种技术之所以能够发挥这样的成效,完全是因为在点或 n 线反相电路之中有一半扫描线被驱动至比 VCOM 高的电压,而另一半则被驱动至比 VCOM 低的电压。
能型电荷共用技术的基本操作过程。在这个示例之中,平板显示器的每行扫描线可视为大约相等于列驱动器的输出放大器上的电阻电容电路 (RC) 负载的总和。为方便进行量化分析,各行扫描线应作为分散负载处理,由于现在只用作解释电荷共用的运作原理CONTROL ENGINEERING China版权所有,因此可当作相加负载处理。
图 1 显示开始共用电荷之前的一霎间的情况。每一相间扫描线的电压分别处于 VCOM 之上及之下。列驱动器内设有一系列的开关,可将所有扫描线连成短路。共用电荷之前,所有开关都已开启。
列驱动器电压在 VCOM 之上 电压在 VCOM 之下 电压在 VCOM 之下平板显示器
图 1:在共用电荷之前的一霎间的扫描线电压
图 2 显示共用电荷时的情况。输出放大器已置于怠机状态 (hi-Z 模式),而此时开关器已全部关闭。电流按照箭头所示的方向由电压比 VCOM 高的扫描线流向电压比 VCOM 低的扫描线。共用电荷时CONTROL ENGINEERING China版权所有,输出放大器不会耗用电源。列驱动器电压在 VCOM 之上 电压在 VCOM 之下 电压在 VCOM 之下平板显示器
图 2:共用电荷时扫描线的电压
图 3 显示共用电荷之后的一霎间的扫描线电压。虽然开关再次开启,但各行扫描线的电压与 VCOM 相同。输出放大器就在这一刻进入传统驱动状态。要注意的一点是,输出只需将扫描线由 VCOM 驱动到最后阶段的电压,而非在整个电压范围内由头至尾驱动。列驱动器VCOM 电压 VCOM电压 VCOM 电压平板显示器
图 3:共用电荷之后的一霎间扫描线的电压
智能型电荷共用技术也设有监控 POL 信号的监控电路。各行扫描线只在 POL 信号进行切换时才以短路连在一起,显示扫描线电压正在改变其极性,并确保其极性与 VCOM 相反。以 n 线反相电路来说,并非每行扫描线都切换电压。采用智能型电荷共用技术有助提高电荷共用功能的效率。
采用智能型电荷共用技术的列驱动器的输出波形从外形看与传统列驱动器的输出波形不同。图 4 显示这两种不同的输出波形。以这两种输出波形来说,VHxx 是上半部分 (电压比 VCOM 高) 的输出电压www.cechina.cn,而 VLxx 是下半部分 (电压比 VCOM 低) 的输出电压。图中上方的波形 (a) 是传统驱动器的输出波形。无论在电压范围内的哪一位置,转换率仍可保持相对稳定。图中下方的波形 (b) 是采用智能型电荷共用技术的列驱动器的输出波形。智能型电荷共用技术的波形可分为两个部分。第一部分是电荷共用时间的部分。量度列驱动器的输出电压时,这部分的转换率一直很快,然后才稳定下来,与 VCOM 电压看齐。共用电荷完毕之后,输出放大器进入传统的驱动模式控制工程网版权所有,其输出波形与传统驱动器的波形极为相似。
a:传统的输出波形
b:共用电荷的输出波形
图 4:a 部分为传统驱动器的输出波形,而 b 部分为采用智能型电荷共用技术的驱动器的输出波形
智能型电荷共用技术与目前市场上的列驱动器所普遍采用的节能技术基本上完全不同。目前市场上很多列驱动器都有低功率模式可供选择。以大部分应用方案来说,这个模式可减低流入输出放大器的偏压电流,以便节省能源。但这样始终会降低输出的平均转换率。对于负载较小及清晰度较低的小型平板显示器来说,这个解决方案已相当足够。但转换率一旦减慢,性能也会随着降低,对于高清晰度、高负载的新一代平板显示器来说,这样便远远不能满足要求。