CN101887698B - 低耗电的源极驱动器以及驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种具有低耗电的源极驱动器及其驱动方法。源极驱动器包括输出缓冲器与预充电路。输出缓冲器具有第一输入端、第二输入端与输出端。第一输入端用以接收像素信号，输出端耦接第二输入端与显示面板。在预充期间时，预充电路根据耦接于显示面板的共享电压的极性，将显示面板的第一端预先充电至第一预设电压或第二预设电压，其中第二预设电压小于第一预设电压，输出缓冲器在预充期间时失能，而于预充期间之后的预设期间时启动。

Description

低耗电的源极驱动器以及驱动方法

技术领域

本发明有关于一种源极驱动器及其驱动方法，且特别是有关于一种应用于显示面板的低耗电源极驱动器。

背景技术

图1示出了现有的源极驱动器110与显示面板140的框图。请参照图1，源极驱动器110包括多个驱动信道120，每个驱动信道120包括锁存器122、数字模拟转换器124、输出缓冲器126与输出开关128。数据总线上的数字影像数据依据时序控制器(未示出)所提供的控制信号CON以连续方式输入驱动信道120。源极驱动器110利用数字模拟转换器124以将数字影像数据转换成为模拟驱动信号，并且传输模拟驱动信号至输出缓冲器126。输出缓冲器126进一步增强模拟驱动信号，并通过导通的输出开关128传送模拟驱动信号至显示面板140，使得将像素传送至显示面板140。

一般在液晶显示驱动系统中，像素所接收的驱动信号的极性必须周期性地反转，从而避免因液晶极化所造成的残影现象。应用在驱动显示面板的极性反转有三种类型，帧反转，栏反转与点反转。以点反转为例，在单一帧中，驱动邻近像素的驱动信号具有相反极性。在连续两帧中，驱动不同帧但位于相同位置的像素的驱动电压也具有相反极性。由于具有相反极性的驱动信号有不同的电压电平，因此输出缓冲器126输出电压的振幅将导致高耗电。也就是，驱动信道120大部分消耗的电源来自于输出缓冲器126。由此，高耗电是目前产业上亟待解决的问题。

发明内容

本发明的示范实施例提供具有低耗电的源极驱动器以及其驱动方法。

本发明的示范实施例提供源极驱动器，适用于驱动显示面板，源极驱动器包括输出缓冲器与第一预充电路。输出缓冲器的第一输入端用以接收像素信号，输出缓冲器的输出端耦接输出缓冲器的第二输入端与显示面板。在预充期间时，第一预充电路根据耦接于显示面板的共享电压的极性，用以将显示面板的第一端预先充电至第一预设电压或第二预设电压，其中第二预设电压小于第一预设电压，输出缓冲器在预充期间时失能，而在预充期间之后的预设期间时启动。

本发明的示范实施例提供源极驱动器，进一步包括运算放大器，用以提供像素信号至输出缓冲器的第一输入端，其中在预设期间之后的传输期间时，输出缓冲器失能，且运算放大器所提供的像素信号传输至输出缓冲器的输出端。

本发明的示范实施例提供源极驱动器，进一步包括共享电压产生电路与第二预充电路。共享电压产生电路，在预设期间后，用以提供共享电压至显示面板的第二端。第二预充电路在预充期间时，根据共享电压的极性将显示面板的第二端预先充电至第一预设电压或第二预设电压。

本发明的示范实施例提供驱动方法，适用于源极驱动器驱动显示面板，其中源极驱动器包括输出缓冲器，输出缓冲器的第一输入端用以接收像素信号，输出缓冲器的输出端耦接输出缓冲器的第二输入端与显示面板，驱动方法包括：在预充期间时，根据耦接于显示面板的共享电压的极性，用以将显示面板的第一端预先充电至第一预设电压或第二预设电压，其中第二预设电压小于第一预设电压，输出缓冲器在预充期间时失能。在预充期间之后的预设期间时启动输出缓冲器。

本发明的示范实施例提供驱动方法，进一步包括：在预设期间之后的传输期间，使输出缓冲器失能。在传输期间，传输影像信号至输出缓冲器的输出端。

本发明的示范实施例提供驱动方法，进一步包括：在预充期间时，根据共享电压的极性以将显示面板的第二端预先充电至第一预设电压或第二预设电压。在预设期间时，提供共享电压至显示面板的第二端。

基于上述，本发明利用第一预充电路，依据时序方式协助输出缓冲器将显示面板的第一端充电至像素信号的电压电平。此外在预充期间或传输期间内，输出缓冲器是失能的，从而减少输出缓冲器的启动时间以及降低源极驱动器的耗电。另一方面，第二预充电路，依据时序方式将显示面板的第二端充电至共享电压，也可降低源极驱动器的耗电。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举示范实施例，并配合附图作详细说明如下。

现在将详细参照本发明的实施例，其实例示于附图中，附带一提的是，整个附图中相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。

附图说明

图1是现有的源极驱动器与显示面板的框图。

图2A是依照本发明的示范实施例的源极驱动器的框图。

图2B是图2A中示范实施例的源极驱动器的时序图。

图3A是依照本发明的另一示范实施例的源极驱动器的框图。

图3B是图3A中示范实施例的源极驱动器的时序图。

【主要组件符号说明】

110：源极驱动器120：驱动信道

122：锁存器124：数字模拟转换器

126：输出缓冲器128：输出开关

140、220：显示面板210、310：源极驱动器

230：运算放大器211：输出缓冲器

212、315：预充电路213、214：切换组件

VCI：第一预设电压GND：第二预设电压

VDDA：正电压源VCOM：共享电压

Vin：像素信号316：共享电压产生电路

F1、F2：帧期间T0：期间

T1：预充期间T2：预设期间

T3：传输期间

M1、M2、M3、M4：切换器

CON、PON、SHRT、OE、SEQVCI、SEQGND、EQVCI、

EQGND：控制信号

具体实施方式

图2A示出依照本发明的示范实施例的源极驱动器的框图。请参照图2A，源极驱动器210耦接显示面板220，其中显示面板220可以是液晶显示面板或硅基液晶(1iquidcrystalonsilicon，，LCOS)面板。一般来说显示面板220包括配置多个像素电路(未示出)，每个液晶对应于每个像素电路的位置。为了控制液晶发出的光线，液晶的转向依据像素电极与共享电极的电压差，其中像素电极的电压随着像素信号Vin而改变，而共享电极的电压可以是直流电或是交流电。此外共享电极的电压可被称为共享电压VCOM。为了方便说明，显示面板220的第一端与第二端可被分别视为是像素电极与共享电极。

源极驱动器210包括输出缓冲器211、预充电路212与切换组件213与214，其中切换组件213与214可以利用切换器、晶体管，或其它半导体组件来实现。除此之外，控制信号OE与SHRT可以分别指定切换组件213与214的导通状态。另一方面，本领域技术人员可推知源极驱动器210可进一步包括在图2A中未示出的其它组件，例如位移缓存器、数字模拟转换器等，但不限于此，且于此不再赘述。另一方面，输出缓冲器211具有第一与第二输入端，以及输出端，其中输出缓冲器211可以采用运算放大器或其它比较器来实现。第一输入端可以是非反相输入端，用以接收来自于运算放大器230所提供的像素信号Vin，而第二输入端耦接于输出端。运算放大器230可为输出缓冲器211的前级组件，据以提供像素信号Vin的来源。此外，输出缓冲器211增强像素信号Vin的驱动能力以避免信号在传输时衰减，且当切换组件213导通时，输出缓冲器211传送增强后的像素信号Vin至显示面版220的第一端，使得像素信号可以驱动至显示面板220。进一步而言，输出缓冲器211会依据控制信号PON以决定启动与否，其中控制信号PON可为电源供应的信号。切换组件214耦接于输出缓冲器211的第一输入端与输出端之间。由此当切换组件214导通时，切换组件214可将运算放大器230所提供的像素信号Vin传送至输出缓冲器211的输出端。

在极性反转的现有技术部分，极性反转通常用以驱动像素信号至显示面板。然而因为正极性的像素信号与负极性的像素信号具有不一样的电压电平，于是输出缓冲器211输出电压的振幅将导致耗电。进一步而言，当输出缓冲器211被启动时，输出缓冲器211运作时可视为电压随耦器，也就是输出缓冲器211的输出端的电压会跟随着输出缓冲器211第一输入端所接收到的像素信号Vin的电压，直到这两个电压实质上相等。

在本发明的示范实施例中，预充电路212根据耦接于显示面板220的共享电压VCOM的极性，用以将显示面板220的第一端预先充电至第一预设电压VCI或第二预设电压GND。之后，输出缓冲器211被启动以增强像素信号Vin，并通过切换组件213传输增强后的像素信号Vin。其中第一预设电压VCI可为直流电压，而第二预设电压GND可为接地电压，且第一预设电压VCI小于输出缓冲器211的正电压源VDDA。由此，输出缓冲器211启动所需的时间将会减少，且源极驱动器210的耗电也会减少。另一方面，预充电路212包括以P型晶体管实现的切换器M1与以N型晶体管实现的切换器M2。切换器M1根据控制信号SEQVCI决定导通以传送第一预设电压VCI至显示面板220的第一端，而切换器M2根据控制信号SEQGND决定导通以传送第二预设电压GND至显示面板220的第一端。共享电压VCOM的极性可决定切换器M1与M2其中之一是否导通。以下将详细说明源极驱动器210的工作。

在本发明的示范实施例中，假设用以进行极性反转的共享电压VCOM为交流电型态。当显示面板220上的像素以正极性驱动时，将具有正极性的像素信号Vin与共享电压VCOM(例如3.2伏特)分别提供至显示面板220的第一端与第二端。相反地，当显示面板220上的像素以负极性驱动时，像素信号Vin与具有负极性的共享电压VCOM(例如-1.2伏特)则被分别提供至显示面板220的第一端与第二端。在接下来本发明的示范实施例中，像素信号Vin假设为范围介于2～4.6伏特的正电压。详细地说，根据在不同时间提供不同极性的共享电压VCOM，显示面板220的第一端与第二端的电压差可以驱动液晶具有不同极性方向，其中本领域技术人员可依据需求而设计像素信号Vin与共享电压VCOM的电压。

图2B示出图2A中示范实施例的源极驱动器的时序图。请参照图2A与2B，在帧期间F1时，源极驱动器210以正极性驱动显示面板220，而将正极性的共享电压VCOM(例如3.2伏特)输入至显示面板220的第二端。当共享电压VCOM为正极性且控制信号PON令输出缓冲器211启动之前，预充电路212在预充期间T1利用导通的切换器M1将显示面板220的第一端预先充电至第一预设电压VCI(例如2.8伏特)。另一方面，输出缓冲器211在预充期间T1将不被启动，从而减少耗电。

在预充期间T1之后，控制信号PON在预设期间T2令输出缓冲器211启动，用以使得输出缓冲器211在预设期间T2中可以增强像素信号Vin(例如3.5伏特)。相同地，控制信号OE可令切换组件213导通以传输增强的像素信号Vin至显示面板220的第一端。此外，由于输出缓冲器211的输出端的电压跟随着像素电压Vin的电压，控制信号PON令输出缓冲器211启动，以将显示面板220的第一端充电至像素电压Vin的电压。此时输出缓冲器211输出电压的振幅将介于第一预设电压VCI与像素电压Vin的电压之间，因此输出缓冲器211在预设期间T2得以减少耗电。

显示面板220的第一端在预设期间T2充分地充电至像素电压Vin的电压。而在预设期间T2之后，控制信号PON在传输期间T3再次令输出缓冲器211失能，以节省耗电。另一方面在相同的传输期间T3内，切换组件214导通以传输运算放大器230所提供的像素信号Vin至输出缓冲器211的输出端，且控制信号OE将切换组件213导通，进一步使得像素信号Vin传送至显示面板220的第一端。

请参照图2A与2B，在帧期间F2时，源极驱动器210以负极性驱动显示面板220，而将负极性的共享电压VCOM(例如-1.2伏特)输入至显示面板220的第二端。当共享电压VCOM为负极性且控制信号PON令输出缓冲器211启动之前，预充电路212在预充期间T1利用导通的切换器M2将显示面板220的第一端预先充电至第二预设电压GND(例如0伏特)。相同地，在预充期间T1内，输出缓冲器211将不被启动以减少耗电，且显示面板220的第一端从像素信号Vin的电压(例如3.5伏特)放电至第二预设电压GND(例如0伏特)。

在预充期间T1后，控制信号PON令输出缓冲器211启动以在预设期间T2内增强像素信号Vin(例如2伏特)。此时切换控制信号OE令切换组件213导通以使得增强的像素信号Vin传输至显示面板220的第一端。基于输出缓冲器211的输出端的电压跟随着像素电压Vin的电压，控制信号PON令输出缓冲器211启动以将显示面板220的第一端充电至像素电压Vin的电压。此时输出缓冲器211输出电压的振幅将介于第二预设电压GND(例如0伏特)与像素电压Vin(例如2伏特)的电压之间，降低输出缓冲器211在预设期间T2的耗电。

在预设期间T2之后，控制信号PON在传输期间T3再次令输出缓冲器211失能，以节省耗电。在相同的传输期间T3内，切换组件214导通以传输运算放大器230所提供的像素信号Vin至输出缓冲器211的输出端，且控制信号OE将切换组件213导通，进一步使得像素信号Vin传送至显示面板220的第一端。

为了使得本领域技术人员可清楚了解本发明，在本发明的另一示范实施例中，预充电路根据时序方式用以将显示面板220的第二端预先充电至共享电压VCOM。图3A示出依照本发明的另一示范实施例的源极驱动器的框图。请参照图2A与3A，图2A与3A所述示范实施例的差别在于源极驱动器310进一步包括预充电路315与共享电压产生电路316。共享电压产生电路316在显示面板220的第二端提供共享电压VCOM，而预充电路315根据共享电压VCOM的极性，以将显示面板220的第二端预先充电至第一预设电压VCI或第二预设电压GND。更进一步而言，预充电路315包括以P型晶体管实现的切换器M3与以N型晶体管实现的切换器M4。切换器M3根据控制信号EQVCI决定导通以传输第一预设电压VCI至显示面板220的第二端，而切换器M4根据控制信号EQGND决定导通以传输第二预设电压GND至显示面板220的第二端。此外，共享电压VCOM的极性可决定切换器M3与M4其中之一将是否导通。源极驱动器310中的输出缓冲器211、切换组件213与214，以及预充电路212可参照上述图2A示范实施例所述，于此不再赘述。

图3B示出图3A中示范实施例的源极驱动器的时序图。请参照图3A与3B，在帧期间F1时，源极驱动器310以正极性驱动显示面板220，而将正极性的共享电压VCOM(例如3.2伏特)通过共享电压产生电路316输入至显示面板220的第二端。在本示范实施例中，当共享电压VCOM具有正极性时，预充电路315在预充期间T1之前的期间T0利用导通的切换器M4将显示面板220的第二端预先充电。也就是，原本在前一个帧期间F1时负极性的共享电压VCOM例如为-1.2伏特，进一步预先充电至第二预设电压GND(例如0伏特)。接着预充电路315在预充期间T1时将显示面板220的第二端预先充电至第一预设电压VCI(例如2.8伏特)。在预充期间T1后，共享电压产生电路316提供正极性的共享电压VCOM至显示面板220的第二端。据此，在预充期间T1后，显示面板220的第一端与第二端的电压差可以驱动液晶的极性方向。

请参照图3A与3B，在帧期间F2时，源极驱动器310以负极性驱动显示面板220，而将具有负极性的共享电压VCOM(例如-1.2伏特)通过共享电压产生电路316输入至显示面板220的第二端。在本示范实施例中，当共享电压VCOM具有负极性时，预充电路315在预充期间T1之前的期间T0利用导通的切换器M3将显示面板220的第二端预先充电。也就是，将原本在前一个帧期间F1时的正极性共享电压VCOM(例如3.2伏特)，进一步预先充电至第一预设电压VCI(例如2.8伏特)。接着预充电路315在预充期间T1时将显示面板220的第二端预先充电至第二预设电压GND(例如0伏特)。在预充期间T1后，共享电压产生电路316提供负极性的共享电压VCOM(例如-1.2伏特)至显示面板220的第二端。

本发明的示范实施例提出共享电压VCOM、像素信号Vin的电压和第一与第二预设电压的设定方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员可推知共享电压VCOM、驱动灰度级影像液晶显示的像素信号Vin的电压，以及第一与第二预设电压，在不脱离本发明的精神和范围内都可按照需求来设计。

综上所述，本发明的示范实施例提供源极驱动器，用以根据时序方式将显示面板的第一与第二端预先充电。本发明示范实施例利用预充电路，依据时序方式协助输出缓冲器将显示面板的第一端与第二端充电至像素信号的电压电平。此外在预充期间或传输期间内，输出缓冲器是失能的，以减少输出缓冲器的启动时间以及降低源极驱动器的耗电。据此，本发明示范实施例所提供的源极驱动器可以在不增加电路布局或成本的情况下减少耗电。此外基于低耗电的优点，本发明的示范实施例具有竞争优势。

虽然本发明已以示范实施例如上进行公开，然其并非用以限定本发明，任何本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，都可根据上述的示范实施例所教导、公开或暗示的内容作些许的变更与改进，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所限定的为准。

Claims (7)

1.一种源极驱动器，适用于驱动显示面板，包括：

输出缓冲器，所述输出缓冲器的第一输入端用以接收像素信号，所述输出缓冲器的输出端耦接所述输出缓冲器的第二输入端与所述显示面板；

第一预充电路，在预充期间时，所述第一预充电路根据耦接于所述显示面板的共享电压的极性，将所述显示面板的第一端预先充电至第一预设电压或第二预设电压，其中所述第二预设电压小于所述第一预设电压，所述输出缓冲器在所述预充期间时失能，而在所述预充期间之后的预设期间时启动，并且在所述预设期间之后的传输期间时，所述输出缓冲器失能；

第一切换组件，用以导通所述输出缓冲器的所述输出端与所述显示面板的所述第一端，并传输所述输出缓冲器的所述输出端的信号至所述显示面板的所述第一端；

运算放大器，用以提供所述像素信号至所述输出缓冲器的所述第一输入端，其中在所述传输期间时，所述运算放大器所提供的所述像素信号传输至所述输出缓冲器的所述输出端；

第二切换组件，在所述传输期间时用以导通所述输出缓冲器的所述第一输入端与所述输出缓冲器的所述输出端；

共享电压产生电路，在所述预设期间后，用以提供所述共享电压至所述显示面板的第二端；以及

第二预充电路，在所述预充期间时，根据所述共享电压的极性将所述显示面板的所述第二端预先充电至所述第一预设电压或所述第二预设电压。

2.如权利要求1所述的源极驱动器，其中，所述第一预充电路包括：

第一切换器，所述第一切换器的第一端耦接所述第一预设电压，所述第一切换器的第二端耦接所述显示面板的所述第一端，其中所述第一切换器导通时传输所述第一预设电压至所述显示面板的所述第一端；以及

第二切换器，所述第二切换器的第一端耦接所述显示面板的所述第一端，所述第二切换器的第二端耦接所述第二预设电压，其中所述第二切换器导通时传输所述第二预设电压至所述显示面板的所述第一端。

3.如权利要求2所述的源极驱动器，其中，在所述预充期间且所述共享电压为正极性时，所述第一切换器导通，在所述预充期间且所述共享电压为负极性时，所述第二切换器导通。

4.如权利要求2所述的源极驱动器，其中，所述第一预设电压为直流电，且小于所述输出缓冲器的正电压源。

5.如权利要求1所述的源极驱动器，其中，所述第二预充电路包括：

第三切换器，所述第三切换器的第一端耦接所述第一预设电压，所述第三切换器的第二端耦接所述显示面板的所述第二端，其中所述第三切换器导通时传输所述第一预设电压至所述显示面板的所述第二端；以及

第四切换器，所述第四切换器的第一端耦接所述显示面板的第二端，所述第四切换器的第二端耦接所述第二预设电压，其中所述第四切换器导通时传输所述第二预设电压至所述显示面板的所述第二端。

6.如权利要求5所述的源极驱动器，其中，在所述预充期间且所述共享电压为正极性时，所述第三切换器导通，在所述预充期间且所述共享电压为负极性时，所述第四切换器导通。

7.如权利要求6所述的源极驱动器，其中，所述共享电压为正极性且在所述预充期间之前时，所述第四切换器导通，所述共享电压为负极性且在所述预充期间之前时，所述第三切换器导通。