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CN101529492B - 降低与驱动或另外控制显示器的系统中的高偏置电流有关的功耗 - Google Patents

降低与驱动或另外控制显示器的系统中的高偏置电流有关的功耗 Download PDF

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Abstract

本发明所提供的是配合用来驱动或另外控制显示器(例如，LCD显示器)的系统来使用的方法与配置。此类系统通常包括需要足够高的偏置电流的设备(例如，缓冲器、DAC、ADC等)以便让该设备具有足够快的转换速率与趋稳时间，其可能会消耗非期望的高功率量。本发明的实施例调节此偏置电流来降低功耗。当该设备的输入以及对应输出要从一个水平转变至另一水平时，向设备提供第一偏置电流水平。当设备的输入以及对应输出没有要从一个水平转变至另一水平时，向设备提供第二偏置电流水平，其中第二偏置电流水平低于第一偏置电流水平。

Description

降低与驱动或另外控制显示器的系统中的高偏置电流有关的功耗
优先权要求
本申请要求下面申请的优先权：Chor-Yin Chia在2006年12月12日提交的美国专利申请No.11/609,853；以及Chor-Yin Chia在2006年9月28日提交的美国临时专利申请No.60/847,858。
发明领域
本发明的实施例涉及集成电路的领域，尤其涉及可用在显示器(例如，LCD)应用中的参考电压发生器、列驱动器、以及其它设备。
现有技术
关于驱动或另外控制显示器(例如，LCD显示器)的系统的潜在问题在于，提供相当高的偏置电流来让该系统的设备(例如，缓冲器)具有足够快的转换速率与趋稳时间(settling time)可能会消耗不合意的大量功率。对电池供电式的可携式设备来说，此问题尤其明显，在可携式设备中会希望最小化功耗，由此最大化电池再充电的间或电池更换之间的时间。存在降低因此类偏置电流而造成的功耗的期望。
发明内容
本发明的特定实施例降低归因于偏置电流的功耗，该偏置电流被用来使设备(例如，缓冲器、数模转换器、模数转换器、电压-电流转换器、电流-电压转换器等)具有足够快的转换速率与趋稳时间，其中设备被用来驱动或另外控制显示器。
本发明的实施例利用了解到当设备(例如，缓冲器、数模转换器、模数转换器、电压-电流转换器、电流-电压转换器等)的输出正从一个状态转变至另一状态(例如，从一个电压转变至另一电压)时，快速转换速率与趋稳时间非常重要；但是当没有任何此类转变时，未必重要。更明确地说，根据本发明的特定实施例，当该设备的输入——以及由此的对应输出——要从一个水平转变至另一水平时，提供给该设备的偏置电流被增大；而当该设备的输入——以及由此的对应输出——没有转变时，提供给该设备的偏置电流被减小。换言之，当该设备的输出正在转变时使用相对较高的偏置电流(I偏置H)，而当该设备的输出没有转变时使用相对较低的偏置电流(I偏置L)，其中I偏置H＝M*I偏置L(例如，M＝4)。
一般而言，根据一实施例，当该设备的输入——以及由此的对应输出——要从一个水平转变至另一水平时，向该设备提供第一偏置电流水平；而当该设备的输入——以及由此的对应输出——没有要从其中一个水平转变至另一水平(例如，在转变完成之后)时，向该设备会提供第二偏置电流水平，该第二偏置电流水平会低于该第一偏置电流水平。在特定的实施例中，每当提供给该设备的偏置电流要从第一偏置电流水平降至第二偏置电流水平时，在较短时段内向该设备提供另一偏置电流水平，其中，该另一偏置电流水平低于第一偏置电流水平但高于第二偏置电流水平。此另一或中间偏置电流水平可用于帮助设备内节点的趋稳。如果有需要，还可以产生并使用更多的偏置电流水平。
根据一实施例，控制信号(例如，排选择信号，但不限于此)指定设备的输入何时要从一个水平转变至另一水平。根据一实施例，此控制信号被提供给单触发电路的输入，以由此在该单触发电路的输出处产生单触发脉冲信号。该单触发脉冲信号包括具有通常与所述设备从一个水平转变至另一水平的输入相一致的前沿以及在该前沿之后经过一延迟出现的后沿的脉冲，其中该延迟是由单触发电路来定义。该单触发脉冲信号被用来指定提供给该设备的偏置电流何时具有第一偏置电流水平，并且用来指定提供给该设备的偏置电流何时具有第二偏置电流水平。亦可使用另外的单触发电路来产生其它偏置电流水平。
根据以下阐述的详细描述、附图和权利要求，本发明的其他实施例以及特征、方面和优点将变得显而易见。
附图简述
图1是示出了LCD显示器连同其驱动器电路的部分的高层框图。
图2是示出了常规参考电压发生器的细节的高层框图。
图3A是示出了根据本发明一实施例的参考电压发生器的高层框图。
图3B是示出了根据本发明另一实施例的参考电压发生器的高层框图。
图4是用于图解根据本发明一实施例在写入操作期间的串行数据信号(SDA)。
图5是用于图解根据本发明一实施例在读取操作期间的串行数据信号(SDA)。
图6是根据本发明又一实施例的参考电压发生器的高层框图。
图7是用于图解先前附图中所示的缓冲器设有偏置电流的高层框图。
图8是用于描述本发明实施例的高层框图，其中，当来自缓冲器或类似设备的输入与输出并未从其中一个水平转变至另一水平时，提供给该设备的偏置电流被降低以缩减功耗。
图9图解了图8中所示的单触发电路的示例性细节，以及用以理解图8中所介绍的本发明实施例的操作的时序图。
图10是用于描述本发明实施例的高层框图，其中可将两个以上的偏置电流水平提供给缓冲器或类似设备。
图11图解了图10中所示的单触发电路的示例性细节，以及用以理解图10中所介绍的本发明实施例的操作的时序图
详细描述
在诸如液晶显示器(LCD)的常规平板显示器系统中，每个像素或元件的亮度受控于一晶体管。有源矩阵显示器包含以行和列的形式排列的的晶体管(例如，薄膜晶体管)格栅。列线被耦合至与每列中的每个晶体管相关联的漏极或源极。行线被耦合至与每行中的晶体管相关联的每个栅极。通过向启动该行中的每个晶体管的行线提供栅极控制信号来致动一行晶体管。该行中的每个已致动晶体管随后从其列线处接收模拟电压值，以使其发射特定量的光。一般来说，一列驱动器电路向该列线提供模拟电压，以便使每个像素或元件发射恰当量的光。显示器的分辨率与不同亮度水平的数量有关。对高质量的显示器来说，需要多重参考电压发生器(例如，八个或更多个电压)来向该列驱动器提供电压。
图1示出了LCD显示器102连同其驱动器电路的部份，包括列驱动器104以及多重参考电压发生器106，该多重参考电压发生器106向该列驱动器104提供模拟电压。虽然图1示出驱动器电路在逻辑上和显示器102分开，不过，市售的显示器却可能会将显示器与驱动器电路组合到单个薄封装中。因此，在开发此类显示器的电路时主要考虑的是实现驱动器电路统所需的微芯片管芯大小。成本也是要考虑的一项因素。
为达成多重参考电压输出，可使用数模转换器(DAC)来生成不同的电压。电容器可被耦合至DAC以暂时缓冲电压。如此的多重参考电压电路在常规上以若干方式来实现。其中一种方式是使用下文所讨论的图2中所示的多重DAC结构，其中，使用分开的DAC来驱动用于N输出通道中每一者的缓冲器。不过，DAC电路却非常庞大。相应地，在利用如此的多重DAC结构的情况下，当输出通道的数量增加时，芯片管芯大小将变大，这并非是合意的。需要的是一种小至足以用在平板显示器封装中的多重参考电压缓冲器。
在TFT-LCD应用中，列驱动器会驱动TFT-LCD单元中的储存电容器。在诸如电视及其它监视器应用的大型平板应用中，LCD显示器的颜色准确度会得更加重要，因为其易于为人眼所察觉。LCD单元中的电容器单元电压之间的失配便可能会导致该些颜色失配。多重参考电压发生器106被用来改善准确度并减少列驱动器104中DAC的失配。如此的多重参考电压发生器(亦称为“参考电压发生器”、“参考电压缓冲器”、或是“伽玛(γ)缓冲器”)会在列驱动器104的电阻器串的中提供低阻抗分接头，并且让它们在该显示器上更佳地匹配。除了匹配LCD列驱动器之外，还使用该参考电压发生器106来实现伽玛校正，以便改善LCD显示器的对比，现在将作说明。
来自视频卡的数据通常是线性的。然而，监视器的输出光度相对于输入数据是非线性的。确切地说，输入数据相对于输出光度约为2.2的幂函数(其中，L＝V^2.2，其中，L＝光度而V＝输入数据电压)。相应地，为显示“正确的”光度，应该对输出进行伽玛校正。例如，可通过对该输入数据套用下面的函数来实现此目的：L’＝L^(1/2.5)。除了校正LCD显示器的伽玛之外，伽玛校正还能够拉伸伽玛曲线以改善显示器的对比。
按照惯例，LCD监视器会具有固定的伽玛响应。然而，LCD制造商正开始实现动态伽玛控制，其中伽玛曲线是以逐帧为基础更新的以力图基于逐帧最佳化对比。这通常是通过以逐帧为基础评估要显示的数据并自动调节伽玛曲线以提供鲜明且丰富的颜色来实现的。
图2示出了常规参考电压发生器206的细部，其包含接口控制208；一对寄存器排210与212；多个(即，N个)m位DAC 220；以及多个(即，N个)缓冲器230。
该接口控制208可实现集成电路内(I2C)总线接口，后者是在物理上由两条有源线路与一接地连接线所构成的2线路串行接口标准。有源线路——串行数据(SDA)与串行时钟(SCL)——两者均为双向。此接口的关键优点在于仅需要两条线路(时钟与数据)便可在多个设备之间进行全双工通信。该接口通常运行在非常低的速度下(100kHz至400kHz)，且总线上的每个集成电路均具有唯一地址。
接口控制208接收寻址至参考电压发生器206的串行数据，将显示数据中的每个串行的m位转换成并行数据，并且该并行数据位转移至第一寄存器排210。第一寄存器排210与第二寄存器排212串行连接，以使得一旦第一排210充满时，该第一排210中的数据便可同时被转移至第二排212。每个寄存器排210包含例如N个分开的m位寄存器，其中，N为由多重参考电压发生器206产生的多电平电压输出的数目(输出1至输出N)，而m是每个DAC 220中的输入的数目。
两个寄存器排210与212执行双缓冲以便补偿缓慢的I2C接口。更明确地说，当排212中的N个m位寄存器中的数据由N个m位DAC转换成模拟电压时，更新排210中的N个m位寄存器。此架构的问题在于，对于每个输出，均需要m位DAC 220，由此影响管芯的大小。倘若用于动态伽玛控制的话，则当每个DAC 220在两条伽玛曲线之间切换时需要时间以趋稳。在大多数最近的应用中，动态伽玛控制必须在线速率下及500ns的快速趋稳时间(其中周期约为14-20μs)下进行切换。为处置如此的切换速率，使用图2中的架构将需要相对大型的晶体管(其具有相对较高的成本)及很高的电流，从而使其在成本与尺寸极为重要的LCD应用中变得不切实际。除此之外，对于相同的数字码来说，该输出电压可能因为多个DAC 220与输出缓冲器230当中的不匹配而具有较大的偏移量。
相应地，有利的是提供包括较少DAC的参考电压发生器，从而降低总体管芯大小与成本。倘若如此的参考电压发生器可在可用于在线速率下的动态伽玛控制这样的速率下切换，则同样是有利。另外，最小化出现在参考电压发生器内的不匹配将是有利的。
图3A示出了根据本发明一实施例的参考电压发生器306。参考电压发生器306被示为包括接口控制308，后者根据本发明一实施例实现I2C接口，并且因而从具有两条有源线路的总线处接收串行数据(SDA)与串行时钟(SCL)。参考电压发生器306也被示为包括第一寄存器排310A(亦称为排A)与第二寄存器排310B(亦称为排B)，这些排彼此并行，而非彼此串行(如同图2中的排210与212的情况)。
接口控制308还会提供到解码器340的输出，其会产生从1循环至N的数字输出，用以使排A(或排B)中的第1个m位寄存器接受显示数据1、第2个m位寄存器接受显示数据2、...以及第N个m位寄存器接受显示数据N。虽然该数据被一次m位地提供给排A与排B两者，不过，缓冲器控制342每次仅选择一排来实际接受该数据。如下文的更详细描述的，根据本发明的一实施例，控制位指示是选择排A还是排B来储存该数据。虽然数据被一次m位地提供给排A与排B两者，不过，缓冲器控制342每次仅选择一排来实际接受该数据。
如图3B中所示，作为具有解码器340的替代(或对其的补充)，可以在接口控制308与该等寄存器排310A、310B之间设置数字分用器350。该数位分用器350将向排A(或排B)中的第1个m位寄存器提供显示数据1、向第2个m位寄存器提供显示数据2、...以及向第N个m位寄存器提供显示数据N。根据本发明一实施例，该数字分用器350基于指示是排A还是排B应该储存数据的控制位来知晓要提供特定数据给哪一排。或者，该数字分用器350可一次m位地提供数据位给排A与排B两者，不过，缓冲器控制342每次仅会选择一排来实际接受该数据。
第一寄存器排310A与第二寄存器排310B(即，排A与排B)的输出被提供给复用器(mux)312，该复用器的输出则会驱动单个DAC 320(和图2的情况中有多个DAC——即N个DAC——不同)。DAC 320的输出被提供给模拟分用器(demux)322的输入。demux 322的输出被提供给标记为VSA1至VSAN的第一组电压储存设备324以及标记为VSB1至VSBN的第二组电压储存设备326。电压储存设备324与326可能是诸如但是并不限于：采样和保持设备、模拟存储器单元(例如，模拟非易失性存储器(ANVM)单元)、以及类似的设备。
如下文所述，第一组电压储存设备324(VSA1至VSAN)对应于寄存器排A(310A)，而第二组电压储存设备326(VSB1至VSBN)对应于寄存器排B(310B)。VSA1与VSB1的输出被提供给mux 3281、VSA2与VSB2的输出被提供给mux3282、...以及VSAN与VSBN的输出被提供给mux 328N。于此布置中，这些复用器3281至328N如由排选择信号的指示地用来将第一组电压储存设备324中所储存的模拟电压或第二组电压储存设备326中所储存的模拟电压提供给输出缓冲器3301至330N，这些缓冲器的输出被提供给一或多个列驱动器(未在图3A或3B中示出)。
Mux控制逻辑344(例如，状态机)可用来控制复用器312与模拟分用器322。Mux 312、控制逻辑344、demux 322、以及该等电压储存设备的示例性实现已在共同受让的美国专利No.6,781,532中作过描述，该申请通过援引纳入于此。模拟分用器322的特定示例性实现已在2002年9月5日提交的共同发明且共同受让的美国专利申请No.10/236,340(目前已经获准)中作过描述，该申请通过援引纳入于此。
图4示出了在接口控制308处接收自主控设备的示例性串行数据(SDA)信号(在写入传输期间)。图5中示出了由接口控制308向主控设备输出的示例性SDA(在读取传输期间)。
参考图4，根据本发明一实施例，数据信号被示为包括起始条件402、设备地址加写入位404、确认位406、控制数据408、确认位406、显示数据14101到显示数据N 410N(其每一个皆跟随确认位406)、以及停止条件412。设备地址可以是例如标识参考电压发生器IC的7位字，其后面跟随着读取/写入位(例如，0＝写入传输，其中主控设备将发送数据给参考电压发生器以设定或编程合需的参考电压；1＝读取传输，其中主控设备将从该参考电压发生器处接收数据，以读取先前用以设定或编程参考电压的先前数据)。可配合本发明实施例来使用的示例性主控设备包含但并不受限于：简单的EEPROM、更复杂的定时控制器、ASIC或FPGA。
根据本发明一实施例，控制数据408是一个字节字，其中，第一最低有效位(LSB)指示是否有时钟延迟(例如，0＝没有时钟延迟；1＝延迟时钟3.5μs)；第二LSB指示是写入至排A还是排B(例如，0＝排A；1＝排B)；第三LSB指示是读取自排A还是排B(例如，0＝排A；1＝排B)；第四LSB指示是使用内部还是外部振荡器(例如，0＝内部；1＝外部)；而不关心四个最高有效位(MSB)。
再参考图3A，在操作中，接口控制308例如从主控设备处接收SDA与SCL信号。最大的可能是，此串行数据已经过伽玛校正。在用于向列驱动器提供N个多电平电压信号(输出1至输出N)的写入操作期间，(控制数据408的)控制位被提供给缓冲器控制342，后者能够从该控制位检测传入显示数据是要储存在第一排310A还是第二排310B中(即，要储存在排A还是排B中)。
参考图3A，接口控制308可一次并行地向排A与排B两者提供m个数据位，不过，取决于缓冲器控制342选择哪一者，这些排(310A或310B)中仅一者将在其N个m位寄存器中储存N个m位显示数据(例如，N＝14且m＝8)。解码器340会控制经选定排A或排B内的哪些m位寄存器接受该显示数据，以使得该经选定排中的第1个m位寄存器接受显示数据1、该经选定排的中的第2个m位寄存器接受显示数据2、...以及该经选定排的中的第N个m位寄存器接受显示数据N。依此方式，传入SDA信号的控制数据被用来确定传入显示数据(1至N)将更新排A还是排B。此特征使得主控设备能够或者写入排A同时保持排B不变或者写入排B同时保持排A不变。
或者，参考图3B，接口控制308可一次并行地向demux 350提供m个数据位，且demux 350取决于缓冲控制器342的选择哪一个来将m个数据位提供给排A或排B，所以，这些排中仅有一者在其N个m位寄存器中储存N个m位显示数据(例如，N＝14且m＝8)。demux 350会控制经选定排A或排B内哪些m位寄存器接受该显示数据，以使得经选定排中的第1个m位寄存器接受显示数据1、经选定排中的第2个m位寄存器接受显示数据2、...以及经选定排中的第N个m位寄存器接受显示数据N。通过与上面参考图3A所述者相类似的方式，传入SDA信号的控制数据被用来确定传入显示数据(1至N)将更新排A还是排B。同样地，此特征使得主控设备能够或者写入排A同时保持排B不变或者写入排B同时保持排A不变。
参考图3A与3B两者，保持不变的寄存器排被用来驱动单个DAC 320，而另一排则被更新。例如，当利用新的显示数据来更新排B时，排A中的数字数据被单个DAC 320转换成模拟电压，其随后被储存在具有下标A的电压储存设备中(即，被储存在第一组电压储存设备324中)；而当利用新的显示数据来更新排A时，排B中的数字数据被单个DAC 320转换成模拟电压，其随后被储存在具有下标B的电压储存设备中(即，被储存在第二组电压储存设备326中)。
更明确地说，mux 312一次选择m位以提供给m位DAC 320中的m个输入。在该m位DAC 320的输出处会产生2^m个不同模拟输出中的一者(取决于m个输入)并且经由demux 322被提供至电压储存设备中的一者。在任何给定时间，受控于排选择信号的mux 3281至328N会确定是将来自第一组电压储存设备324的模拟电压(即，VSA1至VSAN)还是来自第二组电压储存设备326的模拟电压(即，VSB1至VSBN)提供给输出缓冲器3301至330N(取决于实现，可提供或可不提供放大)，并且由此用来驱动列驱动器。在更新第一组电压储存设备324(即，VSA1至VSAN)的同时，mux 3281至328N使第二组电压储存设备326中的模拟电压(即，VSB1至VSBN)被提供给输出缓冲器3301至330N，且反之亦然。
参考图3A与3B描述的本发明的多重参考电压发生器306的优点在于，作为作为每个输出使用一个DAC(即，N个输出对应N个不同的DAC)的替代，使用单个DAC 320及多个电压储存设备，由此节省管芯成本且缩减大小。而且，对于特定的数字显示数据输入来说，藉由使用单个DAC 320，该DAC 320将不会造成任何失配(然而，倘若输出缓冲器330不匹配的话，仍可能会出现一些失配)。另外，用以在排A与排B之间进行切换的趋稳时间仅受限于输出缓冲器330的趋稳时间，因为通过电压储存设备组324或326总是易于取得模拟电压。
在另一实施例中，如图6中所示，并非使用单个DAC 320，而是使用一对DAC 320A与320B，其中一者和排A相关联，而另一者则和排B相关联。相较于单个DAC，虽然两个DAC的成本较高且占据较大的管芯空间，但是，相较于N个DAC——其中N大于2(例如，N可能等于14)，两个DAC的成本仍较低且仅占据较少的管芯空间。
在一实施例中，被写入第一寄存器排310A(即，排A)的中的显示数据对应于第一伽玛曲线，而被写入第二寄存器排310B(即，排B)的中的显示数据对应于第二伽玛曲线，由此实现两条不同伽玛曲线之间例如以逐帧为基础进行快速切换。本发明的实施例还可用在利用一个以上像素(例如，一对像素)来显示显示数据的每个字的环境中(即，利用经一种以上方式的伽玛修正的相同显示器数据来驱动一个以上的像素)。在此环境中，每个像素可具有与之相关联的不同伽玛值；或者，每个像素可具有与之相关联的动态伽玛值，其以逐条线的方式被更新。
根据本发明一实施例，N个电压输出中的一半(例如，输出1至输出/2)会具有正电压极性，而另一半(例如，输出/2+1至输出N)则具有负电压极性。例如，倘若有14个电压输出(即，倘若N＝14的话)，则输出1至输出7具有正电压极性，而输出8至输出14具有负电压极性。正由该参考电压发生器306驱动的列驱动器在一个帧期间接收正电压输出输出1至输出7，并且随后在下一个帧期间接收负电压输出输出8至输出14，依次类推，以使像素电压在每个帧中在极性上逆转，从而不损坏和每个像素相关联的电容器。在如此的实施例中，该参考电压发生器306也将输出中等电压，称为VCOM。在每一排寄存器310A与310B中，14个(N＝14)寄存器中的一半将储存正显示数据，而另一半将储存和前半部中所储存的相反的负数据。这将使模拟电压输出1至输出7相对于VCOM电压完全对称于输出8至输出14。本文中所使用的术语正负是相对于VCOM电压的。即，倘若电压大于VCOM的话，则其被视为相对于VCOM为正；倘若电压小于VCOM的话，则其被视为相对于VCOM为负。
根据另一实施例，为将每个排310A与310B的中的寄存器数量减半，仅有正(或负)显示数据被储存在排310A与310B中，而显示数据的恰当数字逆反发生在排310A和310B、以及DAC 320(在mux 312的任一侧上)之间。换言之，因为模拟电压相对于VCOM完全对称，所以，仅通过使用2(进制)补码的简单算术函数就可将一半寄存器(例如，该等数据寄存器中的上半部)中的数字数据转换成已储存在另一半寄存器(例如，该等数据寄存器中的下半部)中的数字数据。
此现象的其中一个示例(假定8位DAC)在如下的表1中示出。
  所需要的模拟电压   数字数据   DAC输出
  VrefH_U   14.16
  输出1   13.89   11110101   13.8953125
  输出2   13.47   11100011   13.4621875
  输出3   11.45   10001111   11.4409375
  输出4   11.16   10000011   11.1521875
  输出5   10.78   01110011   10.7671875
  输出6   10.5   01101000   10.5025
  输出7   9.86   01001101   9.8528125
  VrefL_U   8
  VCOM   7.64
  VrefH_L   7.28
  输出8   5.42   10110011   5.4271875
  输出9   4.78   10011000   4.7775
  输出10   4.5   10001101   4.5128125
  输出11   4.12   01111101   4.1278125
  输出12   3.83   01110001   3.8390625
  输出13   1.81   00011101   1.8178125
  输出14   1.39   00001011   1.3846875
  VrefL_L   1.12
表1
从以上可以看出，输出14的数字数据是输出1的2(进制)补码，输出13的数字数据是输出2的2(进制)补码，依次类推。虽然未在图3A与3B中具体示出，但是根据本发明的特定实施例，将执行上述功能(其允许将每个寄存器排中的寄存器数量减半)的功能块应位于排310A、310B、以及mux 312之间，或位于在mux 312与DAC 320之间。
如上所提及，在图6的实施例中，可使用一对DAC 320A与320B(其仍少于N个DAC，例如，在本示例中N为14)，每个DAC同排310A与310B中的一者相关联。每个DAC具有其自身的参考电压。例如，上方的DAC 320A的参考电压分别为VrefH_U＝14.16V及VrefL_U＝8V，而下方的DAC 320B的参考电压分别为VrefH_L＝7.28V及VrefL_L＝1.12V。
根据本发明一实施例，上方DAC输出实现函数(VrefH_U-VrefL_U)*(数字数据)/256+VrefL_U；而下方DAC输出实现函数(VrefH_L-VrefL_L)*(数字数据)/256+VrefL_L。该对DAC 320A与320B亦可配合图3B的实施例来使用。
实现此函数的替代方式是交换下方DAC 320B中的参考电压，以使得VrefH_L＝1.2V及VrefL_L＝7.28V。通过如此进行，便不需要算术地改变该数字数据。下面表2所示的便系此类事情。
  所需要的模拟电压   数字数据   DAC输出
  VrefH_U   14.16
  输出1   13.89   11110101   13.8953125
  输出2   13.47   11100011   13.4621875
  输出3   11.45   10001111   11.4409375
  输出4   11.16   10000011   11.1521875
  输出5   10.78   01110011   10.7671875
  输出6   10.5   01101000   10.5025
  输出7   9.86   01001101   9.8528125
  VrefL_U   8
  VCOM   7.64
  VrefH_L   1.12
  输出8   5.42   01001101   5.4271875
  输出9   4.78   01101000   4.7775
  输出10   4.5   01110011   4.5128125
  输出11   4.12   10000011   4.1278125
  输出12   3.83   10001111   3.8390625
  输出13   1.81   11100011   1.8178125
  输出14   1.39   11110101   1.3846875
  VrefL_L   7.28
表2
图7图解了上面所讨论的参考电压发生器306的一部份。更明确地说，图7示出了提供给mux328的排选择信号被用来在两个不同的电压电平之间作选择，该电压电平中的一者被储存在第一电压储存设备324中，而另一者被储存在第二电压储存设备326中。mux 328将选定电压提供给缓冲器330，该缓冲器330会输出选定电压的经缓冲版本(且任选地被放大)。
图7中还示出(但未在前面的图式中示出)偏置电流(I偏置(Ibias))被提供给缓冲器330。此偏置电流(I偏置)的大小至少部份地控制该缓冲器330的转换速率与趋稳时间，且较高的偏置电流通常导致较快的转换速率与趋稳时间。
图7的实现的潜在问题在于，提供非常高的偏置电流来使缓冲器330具有足够快速的转换速率与趋稳时间可能会消耗非所希的高功率量。对电池供电式的可携式设备来说，此问题尤其明显，在可携式设备中会希望最小化功耗，从而最大化电池再充电之间或电池更换之间的时间。下文所述的本发明的实施例降低因此类偏置电流所造成的功耗。
本发明的实施例利用了解到当缓冲器330的输出从一个状态转变至另一个状态(例如，从一个电压转变至另一个电压)时，快速转换速率与趋稳时间非常重要；但是当没有此类转变时，便未必重要。更明确地说，根据本发明的特定实施例，当该缓冲器330的输入——且由此的对应输出——要从一个水平转变至另一个水平时，提供给该缓冲器330的偏置电流被增大；而当缓冲器330的输入——且由此的对应输出——没有转变时，提供给该缓冲器的偏置电流被减小。换言之，当该缓冲器的输出正在转变时使用相对较高的偏置电流(I偏置H)，当缓冲器的输出没有转变时使用相对较低的偏置电流(I偏置L)，其中，I偏置H＝M*I偏置L(例如，M＝4)。例如，在缓冲器330的输入——且由此的对应输出——已经从第一水平转变至第二水平并且将维持在该第二水平一段时间，该缓冲器330的输入——且由此的对应输出——不会从其一个水平转变至另一水平。对于另一示例，在缓冲器330的输入已经从第二水平转变至第一水平并且将维持在该第一水平一段时间，该缓冲器330的输入——且由此的对应输出——不会从一个水平转变至另一水平。下文所述的图8示出此类实施例的一种实现。
参考图8，其在图7的元件中添加单触发电路802以及偏置电流选择器804。该单触发电路802接收排选择信号，该排选择信号指示缓冲器330的输入以及输出正在从一个电压电平转变至另一电压电平。该单触发电路802的示例性细节在图9中被示为排选择信号、示例性单触发电路的延迟元件所输出的信号、单触发电路802所输出的信号、以及偏置电流选择器804所输出的信号的示例性时序图。如上所提及的，排选择信号指示从一个电压电平转变至另一个电压电平。
参考图8与9，在本示例中，单触发电路802响应于排选择信号的上升沿及排选择信号的下降沿来产生一短脉冲，其中排选择信号的上升沿与下降沿均指示电压电平改变。偏置电流选择器804接收由单触发电路802输出的脉冲信号，并且响应于其改变从其输出的偏置电流的水平。更明确地说，当单触发信号从低变高时，偏置电流选择器804将偏置电流从I偏置L增大至I偏置H；而当单触发信号从高变低时，偏置电流选择器804将偏置电流从I偏置H减小至I偏置L。根据一实施例，I偏置H至少为I偏置sL的两倍，不过，这并非是必要的。
根据本发明的实施例，可以使用一个以上的单触发电路802与偏置电流选择器804来产生附加的偏置电流水平。图10与11中示出了这种示例。参考图10，两个单触发电路802a与802b以及两个偏置电流选择器804a与804b被示为接收相同的排选择信号，该排选择信号指示缓冲器330的输入以及输出正在从其中一个电压电平转变至另一电压电平。两个单触发电路802a与802b的示例性细节在图11中被示为排选择信号、示例性单触发电路802a与802b的延迟元件所输出的信号、单触发电路802a与802b所输出的信号、以及总输出偏置电流(I偏置总)——其为两个偏置电流选择器804a与804b所输出的电流信号的总和——的示例性时序图。在本示例中，可从该时序图中领会，单触发电路802b的延迟元件(延迟_b(delay_b))产生比单触发电路802a的延迟元件(延迟_a)所产生的延迟大的延迟。这会导致单触发电路802b的脉冲输出在比单触发电路802a的脉冲输出更长的时段内保持高。这进而导致总偏置电流(I偏置总)具有两个以上的水平，如时序图中所示的。
在本实施例中，最高偏置电流水平(I偏置H)被用来在缓冲器330的输入——且由此的对应输出——要从一个水平转变至另一水平时增大转换速率。然而，当知道缓冲器330的输入——且由此的对应输出——并未从其中一个水平转变至另一水平时(例如，在缓冲器的输入与输出已经完成转变之后)，其不是直接下至低偏置水平(I偏置L)，而是使用中等偏置水平(I偏置M)来帮助该缓冲器330的内部节点更平滑地趋稳(和从I偏置H直接陡降至I偏置L不同)。在缓冲器330(或其它设备)的内部节点需要花费时间来趋稳时，此作法是有用的。接着，在中等偏置水平(I偏置M)的后面是低偏置水平(I偏置L)——其在三个偏置电流水平中消耗最少的功率。提供中等偏置水平电流(I偏置M)消耗比提供高偏置电流水平(I偏置H)少的功率，而提供低偏置水平(I偏置L)消耗更少的功率。因此，实际上经常将该偏置电流保持在低偏置水平(I偏置L)处是有利的。
在图10与11的示例中，偏置电流选择器804b产生I偏置3电流，或等于零电流的I偏置4。倘若偏置电流选择器804b所产生的第四偏置电流为非零电流的电流，则可向I偏置总添加另一水平。作为补充或替换，必要时还可添加另外的单触发电路802(具有不同的延迟)及另外的偏置电流选择器804来为偏置电流I偏置总提供更多的水平。
在图10与11的实施例中，当缓冲器330的输入——且由此的对应输出——要从一个水平转变至另一水平时，偏置电流被描述为以比较骤然的方式从低偏置水平(I偏置L)跃至高偏置水平(I偏置H)。倘若该等偏置电流水平被速度够快地切换，则还可使用中等偏置电流水平，以使得在跃至高偏置水平(I偏置H)之前，先从低偏置水平(I偏置L)跃至中等偏置电流水平(I偏置M)。若必要的话，这可用来帮助缓冲器330的内部节点的趋稳。
排选择信号仅是用来指定缓冲器(或如下所讨论的其它类似设备)的输入与输出何时从一个水平转变至另一水平的控制信号中的一个示例。换言之，亦可使用其它控制信号，且落在在本发明的范围内。而且，在有多个单触发电路的情形中，每个单触发电路接收单独的控制信号或公共控制信号的延迟版本是可能的。此外，图9与11仅图解了单触发电路的一个示例。亦可以使用其它单触发电路，诸如但并不限于由双稳态触发器实现的单触发电路，且同样落在本发明的范围内。
有可实现偏置电流选择器804的多种方式。例如，可以使用电流乘法器或放大器来实现偏置电流选择器804，其中当单触发电路的输出为高时，电流乘法器或放大器会增大I偏置L以形成I偏置H。本领域技术人员应领会，根据此描述，可以使用各种其它技术来实现偏置电流选择器804。
以上所提供的是如何降低用来驱动用以驱动显示器的系统内的缓冲器的功率的描述，其中缓冲器的输出响应于该缓冲器的输入从一个水平转变至另一水平而从一个水平转变至另一水平。类似技术亦可配合用来驱动或控制显示器的其它类型设备来使用，其中该设备响应于该设备的输入从一个水平转变至另一个水平而从一个水平转变至另一水平。例如，本发明的实施例亦可用来降低数模转换器、模数转换器(A/D)、电压-电流(V2I)转换器、和/或电流-电压(I2V)转换器所消耗的功率量，因为这些设备中的每一者均汲取偏置电流，且这些设备中的每一者均包括从一个水平转变至另一水平的输入与输出。回顾图1，例如，此类设备可位于例如参考电压发生器106内，或位于列驱动器104内，但并不受限于此。
虽然参考图7至11描述的本发明实施例是用来改善参考图3至6描述的实施例，但是图7至11的实施例并不受限于此用途。相反，参考图7至11描述的本发明实施例可用来降低用以驱动或控制显示器的任何系统内的任何设备所消耗的功率，其中该设备的输出响应于该设备的对应输入从一个水平转变至另一个水平而从一个水平转变至另一水平。
之前的描述是本发明的较佳实施例。提供这些实施例仅是出于例示和描述的目的，而无意穷举或是将本发明限于本公开的精确形式。许多修改和变化将为本领域技术人员所显见。选择并描述实施例是为了对本发明的原理及其实际应用作最佳的描述，从而使本领域技术人员了解本发明。细微的修该与变化被认为落在本发明的精神与范围内。本发明的范围意在由所附权利要求及其等效方案来定义。

Claims (19)

1.一种用于降低用来驱动或另外控制显示器的系统内的设备所消耗的功率的方法，其中所述设备的输出响应于所述设备的输入从一个水平转变至另一水平而从一个水平转变至另一水平，并且其中所述设备的转换速率和/或趋稳时间受到提供给所述设备的偏置电流的影响，所述方法包括：
当所述设备的输入以及对应输出要从一个水平转变至另一水平时，向所述设备提供第一偏置电流水平；以及
当所述设备的所述输入以及所述对应输出没有要从一个水平转变至另一水平时，向所述设备提供第二偏置电流水平，所述第二偏置电流水平低于所述第一偏置电流水平；
其中向所述设备提供所述第一偏置电流水平使得与在向所述设备提供所述第二偏置电流水平时相比，所述设备能够具有更快的转换速率和/或趋稳时间；
还包括，每当所述提供给设备的偏置电流要从所述第一偏置电流水平降至所述第二偏置电流水平时，在预定时段内提供恒定的另一偏置电流水平，所述恒定的另一偏置电流水平低于所述第一偏置电流水平但高于所述第二偏置电流水平，
其中所述恒定的另一偏置电流水平被用来助益使所述设备内的内部节点比在从所述第一偏置电流水平陡降至所述第二偏置电流水平的情况下更平滑地趋稳。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二偏置电流水平是所述第一偏置电流水平的至少一半。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述设备的输入已从第一水平转变至第二水平且将保持在所述第二水平一时段，所述设备的所述输入以及对应输出不会从一个水平转变至另一水平。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其进一步包括：
接收控制信号，所述控制信号指定所述设备的所述输入何时从一个水平转变至另一水平；
向单触发电路的输入提供所述控制信号，以由此在所述单触发电路的输出处产生单触发脉冲信号，其中所述单触发脉冲信号包含具有通常与所述设备从一个水平转变至另一水平的所述输入相一致的前沿以及在所述前沿之后经过一延迟出现的后沿的脉冲，其中所述延迟是由所述单触发电路来定义；以及
使用所述单触发脉冲信号来指定提供给所述设备的偏置电流何时具有所述第一偏置电流水平，以及指定提供给所述设备的偏置电流何时具有所述第二偏置电流水平。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备是以下之一：
缓冲器；
数模转换器；
模数转换器；
电压-电流转换器；以及
电流-电压转换器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指定所述设备的所述输入是由第一电压存储设备存储的电压还是由第二电压存储设备存储的电压的选择信号；
其中所述向设备提供第一偏置电流电平的步骤是在所述选择信号指定所述设备的所述输入将从由所述第一电压存储设备存储的电压改变至由所述第二电压存储设备存储的电压或者相反时发生的；以及
其中所述向设备提供第二偏置电流水平的步骤是在所述设备的所述输入已从由所述第一电压存储设备存储的电压改变至由所述第二电压存储设备存储的电压或者相反之后发生的，并且所述输入在一时段内保持不变。
7.一种用于降低用来驱动或另外控制显示器的系统内的设备所消耗的功率的配置，其中所述设备的输出响应于所述设备的对应输入从一个水平转变至另一水平而从一个水平转变至另一水平，所述配置包括：
用来驱动或另外控制显示器的系统内的设备，所述设备包括输入和输出，其中所述设备的转换速率和/或趋稳时间受到提供给所述设备的偏置电流的影响；
第一单触发电路，其接收指定所述设备的所述输入何时从一个水平转变至另一水平的控制信号；
第一偏置电流选择器，其响应于来自所述第一单触发电路的输出向所述设备提供第一偏置电流水平(I偏置1)和第二偏置电流水平(I偏置2)中的一者；
第二单触发电路，其接收指定所述设备的所述输入何时从一个水平转变至另一水平的控制信号；以及
第二偏置电流选择器，其响应于来自所述第二单触发电路的输出向所述设备提供第三偏置电流水平(I偏置3)和第四偏置电流水平(I偏置4)中的一者，其中所述第三偏置电流水平(I偏置3)和第四偏置电流水平(I偏置4)中的一者被添加到所述第一偏置电流选择器所输出的所述第一或第二偏置电流水平；
其中与在向所述设备提供低偏置电流水平(I偏置L)时相比，在向所述设备提供高偏置电流水平(I偏置H)时，所述设备具有更快的转换速率和/或趋稳时间；
其中所述高偏置电流水平(I偏置H)等于第二和第三偏置电流水平之和(I偏置2+I偏置3)；
其中低偏置电流水平(I偏置L)等于第一偏置电流水平(I偏置1)；
其中所述第一和第二单触发电路和所述第一和第二偏置电流选择器导致
当所述设备的输入——以及由此的对应输出——要从一个水平转变至另一水平时，向所述设备提供高偏置电流水平(I偏置H)，
当所述设备的输入——以及由此的对应输出——没有要从一个水平转变至另一水平时，向所述设备提供低偏置电流水平(I偏置L)，
每当所述提供给设备的偏置电流要从所述高偏置电流水平(I偏置H)降至所述低偏置电流水平(I偏置L)时，在预定时段内提供恒定的中等偏置电流水平(I偏置M)，所述中等偏置电流水平(I偏置M)等于第一和第三偏置电流水平之和(I偏置1+I偏置3)；
其中所述恒定的中等偏置电流水平(I偏置M)低于所述高偏置电流水平(I偏置H)但高于所述低偏置电流水平(I偏置L)；以及
其中所述恒定的中等偏置电流水平(I偏置M)被用来助益使所述设备内的内部节点比在从所述高偏置电流水平(I偏置H)陡降至所述低偏置电流水平(I偏置L)的情况下更平滑地趋稳。
8.如权利要求7所述的配置，其特征在于，其中，所述提供给第二偏置电流选择器的控制信号与所述提供给第一偏置电流选择器的控制信号相同。
9.如权利要求7所述的配置，其特征在于，所述第四偏置电流水平(I偏置4)实质上为零电流水平。
10.如权利要求7所述的配置，其特征在于，所述低偏置电流水平(I偏置L)是所述高偏置电流水平(I偏置H)的至少一半。
11.如权利要求7所述的配置，其特征在于，响应于所述控制信号，每个所述单触发电路输出单触发脉冲信号，所述单触发脉冲信号包括具有通常与所述设备从一个水平转变至另一水平的所述输入相一致的前沿以及在所述前沿之后经过一延迟出现的后沿的脉冲，其中所述延迟是由所述单触发电路来定义。
12.如权利要求7所述的配置，其特征在于，在所述设备的所述输入已从第一水平转变至第二水平且将保持在所述第二水平一时段，所述设备的所述输入以及所述对于输出不会从一个水平转变至另一水平。
13.如权利要求7所述的配置，其特征在于，所述设备是以下之一：
缓冲器；
数模转换器；
模数转换器；
电压-电流转换器；以及
电流-电压转换器。
14.一种用于降低用来驱动或另外控制显示器的系统内的设备所消耗的功率的方法，其中所述设备的输出响应于所述设备的对应输入从一个水平转变至另一水平而从一个水平转变至另一水平，并且其中所述设备的转换速率和/或趋稳时间受到提供给所述设备的偏置电流的影响，所述方法包括：
向用来驱动或另外控制显示器的系统内的所述设备选择性地提供至少两个偏置电流水平中的一者，所述设备包括输入和输出；
其中在所述设备的输入以及对应输出要从一个水平转变至另一水平时向所述设备提供第一偏置电流水平；以及
其中在所述设备的输入以及对应输出没有要从一个水平转变至另一水平时向所述设备提供第二偏置电流水平，所述第二偏置电流水平低于所述第一偏置电流水平；以及
其中与在向所述设备提供所述第二偏置电流水平时相比，在向所述设备提供所述第一偏置电流水平时，所述设备具有更快的转换速率和/或趋稳时间；
还包括在从所述第一偏置电流水平改变成所述第二偏置电流水平之间，在预定时段内提供恒定的另一偏置电流水平给所述设备，所述恒定的另一偏置电流水平低于所述第一偏置电流水平，但是高于所述第二偏置电流水平，
其中所述恒定的另一偏置电流水平被用来助益使所述设备内的内部节点比在从所述第一偏置电流水平陡降至所述第二偏置电流水平的情况下更平滑地趋稳。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，其进一步包括：
基于控制信号来确定所述设备的输入何时要从一个水平转变至另一水平；以及
使用相同的控制信号来控制所述选择性提供。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述设备的输入已从第一水平转变至第二水平且将保持所述第二水平一时段，所述设备的输入以及对应输出不会从一个水平转变至另一水平。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述设备是以下之一：
缓冲器；
数模转换器；
模数转换器；
电压-电流转换器；以及
电流-电压转换器。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二偏置电流水平是所述第一偏置电流水平的至少一半。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指定所述设备的所述输入是由第一电压存储设备存储的电压还是由第二电压存储设备存储的电压的选择信号；
其中在所述选择信号指定所述设备的所述输入将从由所述第一电压存储设备存储的电压改变至由所述第二电压存储设备存储的电压或者相反时向所述设备提供所述第一偏置电流电平；以及
其中在所述设备的所述输入已从由所述第一电压存储设备存储的电压改变至由所述第二电压存储设备存储的电压或者相反之后向所述设备提供所述第二偏置电流水平，并且所述输入在一时段内保持不变。
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