CN101359454A - 显示器及其两阶段驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种显示器及其两阶段驱动方法，此方法包括下例步骤：利用驱动器将图像信号转换为对应的准驱动电压，并利用电压产生器产生预驱动电压；最后在一水平同步期间中依序以该预驱动电压以及该准驱动电压驱动该显示面板。显示器包括显示面板、电压产生器以及驱动器。该显示面板中又包括至少一数据线。电压产生器输出预驱动电压至该显示器的数据线。驱动器依据图像信号而输出准驱动电压至该数据线。其中，该数据线在一水平同步期间中依序接收该预驱动电压及该准驱动电压。

Description

显示器及其两阶段驱动方法

技术领域

本发明涉及一种显示器装置(Display Apparatus)，且特别是涉及一种两阶段驱动的显示器装置及其方法。

背景技术

平面显示器装置，例如薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)，已被提出作为传统阴极射线管(CathodeRay Tube，CRT)显示器装置的替代形式。与传统阴极射线管显示器相比，TFT-LCD装置有比较低的电压操作、低耗电、薄小型、和重量轻等优点。

图1A示出了已知的液晶显示器100。显示器100包括一控制板(X-boardor control board)102、一伽玛(伽玛)参考电压产生器104、时序控制器106、多个源极驱动单元(Source Drive Unit)120及121、以及显示面板(Panel)130。其中，每一个源极驱动单元(例如源极驱动单元120)各自包括一接口电路(Interface Circuit)122、一数字模拟转换器(Digital-AnalogConverter，DAC)124、一输出缓冲器(Output Buffer)126。已知的液晶显示器100在控制板102上利用伽玛参考电压产生器104产生一参考电压并传送到源极驱动单元120与121内部的数字模拟转换器。各个源极驱动单元的操作细节为本领域的技术人员所熟悉，故不在此赘述。

显示面板130具有多条数据线(例如数据线136与137)。每一条数据线各自耦接多个子像素单元(在此仅示出了子像素单元139与140)。数据线136所连结的其中一组子像素单元包括晶体管132与液晶电容134。通过对应扫描线131的信号控制晶体管132的逻辑状态，源极驱动单元120可将电荷信号储存在电容134中。电容134基于共同电压(Common Voltage)Vcom而储存数据线136的数据，并通过液晶电容134两端电位差来决定该子像素单元的透光率。图1B是说明图1A中偶数数据线与奇数数据线(在此以数据线136与数据线137代表说明)的信号时序图。传统大面板多采用直流的共同电压Vcom设计，因此显示面板130的数据线136与137也就有低于共同电压Vcom的负极性电压(以-表示)与高于共同电压Vcom的正极性电压(以+表示)。数据线由正极性电压与负极性电压间交替驱动。例如，数据线136的电压V136的电压振幅为SW1A，而数据线137的电压V137的电压振幅为SW1B，如图1B所示。电压振幅大小与消耗的功率大小相关。但是，依照这种传统做法则会使得在源极驱动单元120的电压振幅过大且功率消耗过大，并且会使源极驱动单元120的温度太高。

为了解决源极驱动单元120功率消耗过大的问题，图1C示出了已知的显示器150并包含电荷共享电路(Charge Sharing Circuit)，此电荷共享电路用来缩小源极驱动单元(例如源极驱动单元160与170)驱动对应数据线的电压振幅。图1C中的显示器150包括一控制板152、一伽玛参考电压产生器154、一时序控制器156、多个源极驱动单元(例如源极驱动单元160及源极驱动单元170)、开关172、开关174、开关176、以及显示面板180。其中，每一个源极驱动单元(例如源极驱动单元160)各自包括一接口电路162、一数字模拟转换器164、一输出缓冲器166。液晶显示器150在控制板152上利用伽玛参考电压器154产生一参考电压并传送到源极驱动单元160与170的数字模拟转换器，使得源极驱动单元160与170输出电压V186与V187。

图1D是说明图1C中偶数数据线与奇数数据线(在此以数据线186与数据线187代表说明)的信号时序图。在电荷共享期间t1时，开关172与开关176为截止状态，开关174为导通状态，所以在数据线186与187之间因短路而发生电荷共享。因此，在电荷共享期间t1，数据线186的电压V186与数据线187的电压V187会收敛至约为共同电压Vcom，此为电荷共享(ChargeSharing)的操作。电荷共享期间t1结束后进入正常驱动期间t2，此时开关172与开关176为导通状态而开关174为截止状态，使得源极驱动单元160及170可以驱动数据线186与187，其驱动操作细节为本领域的技术人员所熟悉，故不在此赘述。

在图1D中可得知通过电荷共享的操作，可以在电荷共享期间t1预先将数据线186上的电压电平拉至共同电压Vcom。因此，在正常驱动期间t2，源极驱动单元160驱动数据线186的电压振幅SW1C会缩小。等到正常驱动期间t2结束后进入电荷共享期间t3，显示器150内部电路又开始进行电荷共享的操作，如此周而复始。经由电荷共享的操作，源极驱动单元驱动数据线的电压振幅可大幅缩小，因此可减少源极驱动单元的功率消耗，实现省电的功能。但以电荷共享操作的电路操作模式所缩减的电压振幅仍有限，并无法得到源极驱动单元最小的功率消耗。

发明内容

本发明提供一种两阶段驱动电压显示器，可在显示器中进行两阶段驱动以节省驱动单元中的功率消耗及降低驱动单元的操作温度。

本发明也提供一种两阶段驱动电压的方法，通过电压产生器(VoltageGenerator)提供预驱动电压，降低驱动单元的功率消耗与温度。

为解决现有技术所面临问题，本发明提出一种显示器，包括显示面板、电压产生器以及驱动单元。该显示面板中又包括至少一数据线。电压产生器输出预驱动电压至该显示器的数据线。驱动单元依据图像信号而输出准驱动电压至该数据线。其中，该数据线在一水平同步期间中依序接收该预驱动电压及该准驱动电压。

本发明还提出一种两阶段驱动的方法，用以驱动一显示面板，该方法包括下列步骤：利用驱动单元将图像信号转换为对应的准驱动电压并利用电压产生器产生预驱动电压；最后在一水平同步期间中依序以该预驱动电压以及该准驱动电压驱动该显示面板。

利用本发明所提供的显示器及其两阶段驱动方法可使得驱动单元的驱动电压振幅减少，因此使得驱动单元的消耗功率减少，而且驱动单元上的温度也可因而降低。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1A是已知一种显示器的示意图。

图1B是说明图1A中偶数数据线与奇数数据线的信号时序图。

图1C是已知另一种显示器的示意图。

图1D是说明图1C中偶数数据线与奇数数据线的信号时序图。

图2A是依照本发明一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路方块图。

图2B是依照本发明实施例说明在图2A中偶数数据线与奇数数据线的信号时序图。

图3是依照本发明另一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路方块图。

图4是依照本发明另一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路方块图。

图5是依照本发明另一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路方块图。

图6是依照本发明另一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路方块图。

图7是依照本发明另一实施例说明一种两阶段驱动的显示器电路图。

附图符号说明

100、150、200、300、400、500、600、700：显示器

102、152、202、602、702：控制板

104、154、204、504、604：伽玛参考电压产生器

106、156、206、406、506、606：时序控制器

120、121、160、170、220、221、420、421、520、521、620、621、730、740、750、760：源极驱动单元

122、162、222：接口电路

124、164、224：数字模拟转换器

126、166、226：输出缓冲器

130、180、230、720：显示面板

131、231、731：扫描线

132、232：晶体管

134、234：电容

136、137、186、187、236、237、732、742、752、762：数据线

139、140、239、240：子像素单元

208、701、704：电压产生器

408：可调式电压产生器

172、174、176、227、228、229、233、327、333、427、428、429、433、527、528、533、529、627、633、703、705、707、734、736、744、746、754、756、764、766：开关

706：开关单元

具体实施方式

图2A为依照本发明说明一种两阶段驱动电压显示器的实施例。请参考图2A。显示器200包括控制板202、伽玛参考电压产生器204、时序控制器206、电压产生器208、多个源极驱动单元(例如源极驱动单元220及221)、开关227、开关228、开关229、开关233、显示面板230。其中，每一个源极驱动单元(例如源极驱动单元220)各自包括一接口电路222、一数字模拟转换器224、一输出缓冲器226。伽玛(gamma)参考电压产生器204用以产生参考电压并传送到源极驱动单元的数字模拟转换器。控制板202中的时序控制器206输出控制信号与图像信号给各个源极驱动单元220与221。

各个源极驱动单元的操作细节为本领域的技术人员所熟悉，故不在此赘述。显示面板230具有多条数据线(例如数据线236与237)以及多条扫描线(例如扫描线231)。每一条数据线各自耦接多个子像素单元(在此仅示出了子像素单元239与240)。数据线236所连结的其中一组子像素单元239包括晶体管232与液晶电容234。通过对应扫描线231的信号控制晶体管232，以使源极驱动单元220将准驱动电压储存在电容234中。电容234基于共同电压(Common Voltage)Vcom而储存数据线236的数据，并通过液晶电容234两端电位差来决定子像素单元239的透光率。

电压产生器208可以经由开关227及233输出预驱动电压至该显示器200的数据线236及237。驱动单元220及221将时序控制器206所输出的图像信号转换为对应的准驱动电压，并经由开关228与229将准驱动电压输出至数据线236及237。通过控制开关227、228、229、233，在一水平同步期间中依序以该预驱动电压以及该准驱动电压驱动显示面板230，使得数据线236及237在水平同步期间中依序接收预驱动电压及准驱动电压。

图2B是依照本发明实施例说明在图2A中偶数数据线236与奇数数据线237的信号时序图。请同时参照图2A与图2B，在预驱动期间t4第一开关228与229为截止状态而第二开关227与233为导通状态。此时，电压产生器208经由开关227输出正极性的预驱动电压Vpre+至数据线236，电压产生器208也经由开关233输出负极性的预驱动电压Vpre-至数据线237。因此在预驱动期间t4，在数据线236上的电压V236会预先上升至预驱动电压Vpre+，而在数据线237上的电压V237会预先下降至预驱动电压Vpre-。应用本发明者可以视其需求而决定前述预驱动电压Vpre+与Vpre-的电平。例如，可以将预驱动电压Vpre+与Vpre-的电平设定为与共同电压Vcom相同的电平；或者，可以将预驱动电压Vpre+设定为与正极性伽玛参考电压其中一个参考电压相同的电平，而将预驱动电压Vpre-设定为与负极性伽玛参考电压其中一个参考电压相同的电平；或者，可以将预驱动电压Vpre+为设定为扫描线上的最小正极性驱动电压，而将预驱动电压Vpre-设定为扫描线上的最大负极性驱动电压。

预驱动期间t4结束后便进入准驱动期间t5。在准驱动期间t5中，第一开关228与229为导通状态，而第二开关227与233为截止状态。此时，源极驱动单元220与221将时序控制器206所输出的图像信号转换为对应的准驱动电压，并分别输出至数据线236与237上。因此，数据线236上的电压V236与数据线237上的电压V237会被驱动至准驱动电压电平。因此，在准驱动期间t5，源极驱动单元220只需将数据线236的电压由预驱动电压Vpre+改变至准驱动电压，所改变的电压振幅SW2A相较于传统技术会大幅缩小(相似地，源极驱动单元221驱动数据线237的电压振幅SW2B也会大幅缩小)，藉以减小驱动单元220与221的功率消耗，进而降低驱动单元220与221的操作温度。

准驱动期间t5结束后便开始输入数据到下一条扫描线上的像素。首先，进入预驱动期间t6。在预驱动期间t6第一开关228与229为截止状态而第二开关227与233为导通状态。此时，电压产生器208经由开关227输出负极性的预驱动电压Vpre-至数据线236，电压产生器208也经由开关233输出正极性的预驱动电压Vpre+至数据线237。因此在预驱动期间t6，在数据线236上的电压V236会预先下降至预驱动电压Vpre-，而在数据线237上的电压V237会预先上升至预驱动电压Vpre+。如此周而复始。

图3为依照本发明说明一种两阶段驱动电压显示器的另一实施例。本实施例的显示器300相似于图2A的显示器200，故不再赘述其中的实施细节。显示器300与显示器200之间的不同处在于第二开关327与333的实施。图2A的显示器200是将第二开关227、233以及驱动单元220、221均实施在同一个源极驱动器集成电路中。图3的显示器300是将第二开关327、333实施在控制板202上。

图4为依照本发明说明一种两阶段驱动电压显示器的另一实施例。本实施例的显示器400相似于图2A的显示器200，故不再赘述其中的实施细节。显示器400与显示器200之间的不同处在于电压产生器408的实施。图2A中的电压产生器208所输出的电压为预设的固定电压，而在此实施例中电压产生器408为可调式电压产生器。请同时参考图2B与图4，时序控制器406提供图像信号给驱动单元420与421。其中，时序控制器406可以经计算后提供最适信号给电压产生单元408，使电压产生单元408对应输出较佳的正极性预驱动电压Vpre+与负极性预驱动电压Vpre-。或者，时序控制器406可在水平同步期间将图像信号中最小值者输出给电压产生单元408，使电压产生单元408对应输出正极性预驱动电压Vpre+与负极性预驱动电压Vpre-。在本实施例中，电压产生单元408可以用数字模拟转换器实现，用以将时序控制器406的输出转换为正极性预驱动电压Vpre+与负极性预驱动电压Vpre-。因此，预驱动电压的电平会更加接近准驱动电压的电平，使得源极驱动单元驱动数据线的电压振幅会大幅缩小，藉以减小驱动单元的功率消耗，进而降低驱动单元的操作温度。

图5为依照本发明说明一种两阶段驱动电压显示器的另一实施例。本实施例的显示器500相似于图2A的显示器200，故不再赘述其中的实施细节。显示器500与显示器200之间的不同处在于电压产生器的实施。图2A中显示器500是配置额外的电压产生器208来提供预驱动电压，而在此实施例的显示器200中是以既有的伽玛参考电压产生器504来实现电压产生器。

请同时参考图2B与图5。时序控制器506提供图像信号给驱动单元520与521。伽玛参考电压产生器504提供代表不同灰阶的多个伽玛参考电压给驱动单元520与521。驱动单元520与521便依据图像信号及伽玛参考电压而产生准驱动电压(用来驱动数据线)。其中，伽玛参考电压产生器504还将多个伽玛参考电压其中之一输出做为预驱动电压。在此以极性反转的驱动技术为例，伽玛参考电压产生器504将正极性伽玛参考电压组其中之一输出做为正极性预驱动电压Vpre+，而将负极性伽玛参考电压组其中之一输出做为负极性预驱动电压Vpre-。在预驱动期间t4第一开关528与529为截止状态而第二开关527与533为导通状态。此时，伽玛参考电压产生器504经由开关527输出正极性的预驱动电压Vpre+至数据线236，伽玛参考电压产生器504也经由开关533输出负极性的预驱动电压Vpre-至数据线237。因此在预驱动期间t4，在数据线236上的电压V236会预先上升至预驱动电压Vpre+，而在数据线237上的电压V237会预先下降至预驱动电压Vpre-。应用本发明者可以视其需求而决定使伽玛参考电压产生器504输出哪一个伽玛参考电压做为前述预驱动电压Vpre+与Vpre-的电平。

图6为依照本发明说明一种两阶段驱动电压显示器的另一实施例。本实施例的显示器600相似于图5的显示器500，故不再赘述其中的实施细节。显示器600与显示器500之间的不同处在于第二开关627与633的实施。图5的显示器500是将第二开关527、533以及驱动单元520、521均实施在同一个源极驱动器集成电路中。图6的显示器600是将第二开关627、633实施在伽玛参考电压产生器604内。另外，第二开关627、633也可实施在控制板602上。

图7中显示依照本发明的另一实施例的显示器的方块图。显示器700包括控制板702、正极性电压产生器701、负极性电压产生器704、开关单元706、驱动单元730、740、750、760、以及显示面板720。在本实施例中，开关单元706可以复用器实施，除了可设置在控制板702上，还可形成在源级驱动芯片上。另外，显示器700还包括开关703、705、707、734、736、744、746、754、756、764、以及766。在此假设开关703与705为导通状态，而开关707为截止状态。

电压产生器701与704可以任何手段实施。例如可以伽玛参考电压产生器实现电压产生器701与704。另外，应用本发明者可以视其需求而决定预驱动电压Vpre+与Vpre-的电平。例如，可以将预驱动电压Vpre+与Vpre-的电平设定为与共同电压Vcom相同的电平；或者，可以将预驱动电压Vpre+设定为与正极性伽玛参考电压其中一个参考电压相同的电平，而将预驱动电压Vpre-设定为与负极性伽玛参考电压其中一个参考电压相同的电平；或者，可以将预驱动电压Vpre+设定为扫描线上的最小正极性驱动电压，而将预驱动电压Vpre-设定为扫描线上的最大负极性驱动电压。

在预驱动期间，第一开关734、744、754与764为截止状态，而第二开关736、746、756与766为导通状态。此时，电压产生器701经由开关703输出正极性的预驱动电压Vpre+至开关单元706，电压产生器704也经由开关705输出负极性的预驱动电压Vpre-至开关单元706。开关单元706依据极性信号POL的控制而选择输出预驱动电压Vpre+(例如正极性伽玛参考电压)或预驱动电压Vpre-(例如负极性伽玛参考电压)至开关746与766。相对地，开关单元706也依据极性信号POL的控制而选择输出预驱动电压Vpre-或预驱动电压Vpre+至开关736与756。

因此在预驱动期间，在数据线732与752上的电压会预先上升至预驱动电压Vpre+，而在数据线742与762上的电压会预先下降至预驱动电压Vpre-。预驱动期间结束后便进入准驱动期间。在准驱动期间中，第一开关734、744、754与764为导通状态，而第二开关736、746、756与766为截止状态。此时，源极驱动单元730、740、750与760将图像信号转换为对应的准驱动电压，并分别输出到数据线732、742、752与762上。因此，数据线732、与752上的电压会被驱动至正极性准驱动电压电平，数据线742与762上的电压会被驱动至负极性准驱动电压电平。

准驱动期间结束后便进入下一个预驱动期间(以下称第二个预驱动期间)。在第二个预驱动期间，第一开关734、744、754与764为截止状态，而第二开关736、746、756与766为导通状态。此时，开关单元706依据极性信号POL的控制而选择将正极性的预驱动电压Vpre+输出至开关736与756，而将负极性的预驱动电压Vpre-至开关746与766。因此在第二个预驱动期间，在数据线732与752上的电压会预先下降至预驱动电压Vpre-，而在数据线742与762上的电压会预先上升至预驱动电压Vpre+。接下来在下一个准驱动期间中，数据线732、与752上的电压会被驱动至负极性准驱动电压电平，数据线742与762上的电压会被驱动至正极性准驱动电压电平。如此周而复始。

另外，开关707为可选择性的，当开关707导通时，可以将各数据线上的电荷平均共享，可以用在预驱动期间的初始时间，以更进一步减少电力消耗。

本发明除了以上的显示器以外，也提供一种两阶段驱动显示器方法。此方法可以由以上实施例的叙述中获得足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围应以本申请的权利要求为准。

Claims (16)

1.一种显示器，包括：

一显示面板，包括至少一数据线；

一电压产生器，输出一预驱动电压至该显示器的一数据线；以及

一驱动单元，用以依据一图像信号而输出一准驱动电压至该数据线；

其中该数据线在一水平同步期间中依序接收该预驱动电压及该准驱动电压。

2.如权利要求1所述的显示器，还包括一时序控制器，控制该电压产生器产生该预驱动电压。

3.如权利要求1所述的显示器，其中该驱动单元还包括一第一开关，藉以耦接该数据线；该电压产生器还包括一第二开关，藉以耦接该数据线；以及通过控制该第一开关与该第二开关而使得该数据线在该水平同步期间中依序接收该预驱动电压及该准驱动电压。

4.如权利要求1所述的显示器，其中该电压产生器为该显示器的一伽玛参考电压产生器。

5.如权利要求4所述的显示器，其中该电压产生器依据一极性信号而产生为一正极性伽玛参考电压或一负极性伽玛参考电压的该预驱动电压。

6.如权利要求5所述的显示器，其中该电压产生器还包括一开关单元，依据该极性信号而输出该正极性伽玛参考电压或该负极性伽玛参考电压。

7.如权利要求6所述的显示器，还包括：

一第二驱动单元，用以依据所接收的该图像信号而输出对应的一第二准驱动电压至该显示面板的一第二数据线；

其中该电压产生器经由该开关单元输出该正极性伽玛参考电压或该负极性参考电压做为一第二预驱动电压；以及该第二数据线在该水平同步期间中依序接收该第二预驱动电压及该第二准驱动电压。

8.如权利要求1所述的显示器，其中该预驱动电压为一共同电压。

9.如权利要求1所述的显示器，其中该预驱动电压为一伽玛参考电压。

10.如权利要求1所述的显示器，其中该预驱动电压为该显示面板的一扫描线上的最小驱动电压。

11.如权利要求1所述的显示器，还包括：

一时序控制器，用以提供该图像信号给该驱动单元；

其中该时序控制器还在该水平同步期间将该图像信号中的最小值输出给该电压产生单元，使该电压产生单元对应输出该预驱动电压。

12.如权利要求11所述的显示器，其中该电压产生单元包括一数字模拟转换器，用以依据该时序控制器的输出而产生该预驱动电压。

13.一种两阶段驱动的方法，用以驱动一显示面板，该方法包括：

利用一驱动单元将一图像信号转换为对应的一准驱动电压；

利用一电压产生器产生一预驱动电压；以及

在一水平同步期间中依序以该预驱动电压以及该准驱动电压驱动该显示面板。

14.如权利要求13所述两阶段驱动的方法，其中该预驱动电压为一共同电压。

15.如权利要求13所述两阶段驱动的方法，其中该预驱动电压为一伽玛参考电压。

16.如权利要求13所述两阶段驱动的方法，其中提供该预驱动电压的步骤包括：

在该水平同步期间，选择该图像信号中的最小值；以及

将被选择的该图像信号中的最小值转换为对应的电压，以做为该预驱动电压。

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