CN102622952A - 具有电子元件共用结构的像素驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种像素驱动器，包含影像信号模块、数据排闩模块、位阶转换模块以及模拟数字转换模块，其中格式转换模块包含至少第一转换单元及第二转换单元。位阶转换模块将在暂存影像信号模块所产生的数字信号后将其传输至位阶转换模块。位阶转换模块将在增强数字信号的电压后将其传输至模拟数字转换模块，其中该些转换单元将根据该数字信号分别产生数据相同的模拟信号以供驱动不同的像素。

Description

具有电子元件共用结构的像素驱动器
技术领域
本发明是关于一种像素驱动器；特别是一种具有电子元件共用结构的像素驱动器。
背景技术
不论是液晶显示器或是发光二极管显示器，目前市面上的平面显示器皆具有复数像素单元，而每一平面显示器之中皆设有用以驱动像素单元并产生影像的驱动集成电路。举例而言，用于液晶显示器的驱动集成电路将产生复数模拟电压并将其传输至每个像素单元中的维持电容和液晶电容，以由此调整像素中液晶分子的扭转程度。
在目前显示器驱动技术领域中，已知驱动集成电路的每一电压输出端连接显示器像素单元其中之一。此外，已知驱动集成电路将分别为各个像素单元产生对应的驱动电压并通过电压输出端将驱动电压传输至各个像素单元。然而，已知驱动集成电路中处理驱动电压的电子元件数目与显示器中像素单元的数目成正比。在目前显示器解析度越来越高的趋势下，已知驱动集成电路所需对应的像素单元数目也越来越多。已知驱动集成电路所包含的电子元件数量势必也需相对增加。如此一来，已知驱动集成电路的体积和硬件成本将随着显示器解析度的增加而变得越来越显著。由此可见，处理驱动电压的电子元件数量和驱动集成电路的体积亦因此具有相当大的节省空间。
发明内容
本发明的目的为提供一种具有电子元件共用结构的像素驱动器，使用较少的电子元件及具有较小的体积。
本发明的目的为提供一种具有电子元件共用结构的像素驱动器，包含复数输出端对应于相同的驱动信号。
本发明的像素驱动器包含影像信号模块、数据排闩模块、位阶转换模块、格式转换模块以及缓冲放大模块。影像信号模块产生数字信号并将其暂时储存于数据排闩模块。位阶转换模块则是自数据排闩模块接受数字信号并在增强数字信号的电压位准将其传输至格式转换模块，以供格式转换模块根据数字信号产生对应模拟信号并通过缓冲放大器将模拟信号传输至显示面板的像素单元。
在较佳实施例中，位阶转换模块包含至少第一位阶转换单元及第二位阶转换单元，分别自数据排闩模块接受相同的原始数字信号。格式转换模块包含至少第一转换单元及第二转换单元，分别连接第一位阶转换单元及第二位阶转换单元并在接受电压提升的数字信号后将其转换成对应的模拟信号以供驱动传输至显示面板的像素单元。由于第一位阶转换单元及第二位阶转换单元是自位阶转换模块接受相同的原始数字信号，因此第一转换单元及第二转换单元产生的模拟信号实质上相等。
在不同实施例中，第一转换单元及第二转换单元是连接于同一位阶转换单元并接收相同的数字信号，亦因此第一转换单元及第二转换单元所产生的模拟信号所包含的数据实质上相同。换言之，显示面板中对应第一转换单元及第二转换单元的像素单元所收到的影像数据以及显示画面亦实质上相等。
附图说明
图1所示为包含本发明像素驱动器的平面显示器的方块图；
图2所示为图1所示像素驱动器的内部方块图；
图3所示为本发明像素驱动器的另一实施例；以及
图4所示为图3所示像素驱动器的变化实施例。
主要元件符号说明
100平面显示器                110影像控制器
120模拟数字转换器                    251第一转换单元
130时序控制模块                      252第二转换单元
140闸驱动模块                        260缓冲放大模块
150显示面板                          261，262缓冲放大单元
151像素                              300数据汇流排
200像素驱动器                        320电压增强器
210时序控制模块                      A模拟色域信号
220影像信号模块                      A’数字色域信号
230数据排闩模块                      B模拟驱动信号
231数据排闩单元                      D数字驱动信号
240位阶转换模块                      D’高电压数字驱动信号
241第一位阶转换单元                  S模拟同步信号
242第二位阶转换单元                  S’数字时序信号
250模拟数字转换模块                  Vref基准电压
具体实施方式
本发明公开一种像素驱动器；特别是一种具有电子元件共用结构的像素驱动器。本发明的像素驱动器较佳用于驱动液晶显示器中的像素，但不限于此；在不同实施例中，本发明像素驱动器的电子元件共用架构亦可用于其他平面显示器中。
图1所示为本发明平面显示器100的实施例方块图。本实施例的平面显示器100包含影像控制器110、模拟数字转换器120、时序控制器130、闸驱动模块140、显示面板150以及像素驱动器200。如图1所示，影像控制器110将模拟色域信号A以及模拟同步信号S等模拟信号传输至模拟数字转换器120以转换成数字色域信号A’以及数字时序信号S’。模拟同步信号S包含市面上已知的水平同步信号(HSYNC)以及垂直同步信号(VSYNC)，用以指示时序控制器130驱动显示面板150的时间顺序，故在此不加赘述。模拟数字转换器120将根据上述信号产生数字色域信号A’以及驱动显示面板150时序依据的同步信号并将其传输至时序控制器130。
在图1所示的实施例中，显示面板150为包含复数像素单元151的液晶显示面板，其中每一像素单元151包含薄膜电晶体、维持电容和液晶电容。时序控制器130将根据数字时序信号S’控制闸驱动模块140在不同时间送出电压至不同像素单元151中薄膜电晶体的闸极，以使电流可经由薄膜电晶体的源极和闸极流向维持电容和液晶电容。换言之，薄膜电晶体的闸极实质上为像素单元151用以控制电流流动的开关。
在图1所示的实施例中，时序控制器130将在输入电压至像素单元151中电晶体的闸极后控制本发明的像素驱动器200输出电压到薄膜电晶体的源极，以经由薄膜电晶体的源极和闸极对维持电容和液晶电容进行充电或放电并由此更新该些电容的电压值。如此一来，图2所示的时序控制器130可通过闸驱动模块140和像素驱动器200来控制像素单元151中液晶分子的旋转程度并由此控制显示面板150所输出光线的亮度。
图2所示为本发明像素驱动器200的方块图。像素驱动器200包含时序控制模块210、影像信号模块220、数据排闩模块230、位阶转换模块240、模拟数字转换模块250以及缓冲放大器260。在本实施例中，时序控制模块210以及影像信号模块220连接图1所示的时序控制器130并分别自该时序控制器130接受数字时序信号S’以及数字色域信号A’。时序控制模块210是根据数字时序信号S’控制影像信号模块220来通过数据汇流排等传输界面传输数字驱动信号D至数据排闩模块230。
如图2所示，数据排闩模块230包含复数数据排闩单元231，分别自影像信号模块220接收数字色域信号A’并暂时储存数字驱动信号D所包含的数字数据。此外，本实施例的数据排闩单元231较佳为SR锁存器(SR Latch)，但不限于此；在不同实施例中，数据排闩单元231亦包含闸控制D型闩(GatedD Latch)等数据储存排闩、边缘触发D型正反器(Edge Triggered Flip-Flop)等正反器或其他用于储存一位元数据的数据暂存单元。
在图2所示的实施例中，数字驱动信号D将在被转换成对应模拟驱动信号B后传输至显示面板150中像素单元151所包含的维持电容和液晶电容。然而，数字驱动信号D本身的功率可能不足以驱动像素驱动器200的缓冲放大器260以及其他电晶体。因此位阶转换模块(Level Shifter)240是用于提升数字信号至适当的位置以供驱动缓冲放大器260以及其他电晶体。
本实施例的位阶转换模块240包含复数交替排列的第一位阶转换单元241及复数第二位阶转换单元242。第一位阶转换单元241及第二位阶转换单元242两两形成一小组并自相同数据排闩单元接受数字驱动信号D。换言之，连接同一数据排闩单元的第一位阶转换单元241及第二位阶转换单元242将收到相同的数字驱动信号D。此外，同一组的第一位阶转换单元241及第二位阶转换单元242将于提高数字驱动信号D的电压后将其传输至后方模拟数字转换模块250作信号格式上的转换。
模拟数字转换模块250包含复数第一转换单元251及第二转换单元252。缓冲放大模块260较佳为包含电压追随器(Voltage Follower)等复数缓冲放大单元261，262。如图2所示，第一转换单元251及第二转换单元252分别自第一位阶转换单元241及第二位阶转换单元242接受数字驱动信号D并将其转换成模拟驱动信号B，之后模拟数字转换模块250将通过复数缓冲放大单元261，262将模拟驱动信号B传输至像素单元151中各个电晶体的源极。
在图2所示的实施例中，第一转换单元251及第二转换单元252较佳包含梯形电阻(Resistor Ladder)所构成的模拟数字转换器，但不限于此；在不同实施例中第一转换单元251及第二转换单元252亦包含Δ∑调变转换器(Delta-Sigma Modulated Converter)、脉冲宽度变调转换器(Pulse-WidthModulated DAC)以及其他种类的模拟数字转换器。
此外，在较佳实施例中，像素单元151的液晶分子通常具有一特性，就是不能一直固定在某一个驱动电压不变。在固定驱动电压施加于液晶分子超过一定时间后，即使驱动电压取消掉，液晶分子仍会因为其受电压驱动的特性被破坏而无法再因应电场的变化来转动以接受光线来形成不同的灰阶，而造成显示面板150上有残留影像。因此每隔一段时间，较佳须改变驱动电压相对于基准电压Vref的极性恢复原状，以避免液晶分子的特性遭到破坏。
为此，第一转换单元251及第二转换单元252的输出模拟驱动电压B将不断地相对基准电压Vref作变换。在本实施例中，二个转换单元251，252的输出模拟驱动电压B将与基准电压Vref保持相同的差异。此外，第一转换单元251及第二转换单元252所输出的模拟驱动电压B亦将分别大于及小于该基准电压Vref。举例而言，如本实施例的基准电压Vref为8伏特而第一转换单元251的输出模拟驱动电压B为10伏特，第二转换单元252的输出模拟驱动电压B为6伏特。反之，当第一转换单元251的输出模拟驱动电压B为6伏特，第二转换单元252的输出模拟驱动电压B为10伏特。如此一来，第一转换单元251及第二转换单元252输出电压的变换将可避免液晶分子因施加电压不变而遭破坏。
从图2和以上叙述可得知，第一位阶转换单元251及第二位阶转换单元252将自同一数据排闩单元231接受数字驱动信号D，因此后方显示面板150所对应两个像素单元151实质上将收到数据相同的显示数据，但不限于此；在不同实施例中，本发明的像素驱动器200亦可将同一数字驱动信号D传输至更多位阶转换单元并由此使后方显示面板150更多数目的像素单元151收到相同的显示数据。此外，本实施例的像素驱动器200使用了较少的数据排闩单元，因此可以在制作成本以及像素驱动器200体积具有较大的节省空间。
图3所示为本发明像素驱动器200的另一实施例。图2及图3所示像素驱动器200的差异在于，相邻的第一转换单元251及第二转换单元252是同时连接同一个位阶转换单元并接收相同的数字信号。如此一来，图3所示的像素驱动器200所使用的位阶转换单元数目以及对应成本和体积上又可以进一步的精简化。此外，除了电子元件的使用数目外，图2及图3所示的像素驱动器200在运作原理和结构上相等，因此在此不加赘述。
图4所示为图3所示像素驱动器200的变化实施例。在本实施例中，连接相同位阶转换单元的第一转换单元251及第二转换单元252并非相邻。第一转换单元251邻接第一位阶转换单元241并自该位阶转换单元241接收数字驱动信号D。另一方面，第二转换单元252则是通过较长的导线连接第一位阶转换单元241以接收相同的数字驱动信号D。
本实施例的影像信号模块220是通过一数据汇流排(Data Bus)300将数字驱动信号D通过数据排闩单元231传输至第一位阶转换单元241以提升电压位准，其中导线是通过跨越数据汇流排300以将第一位阶转换单元241所产生的高电压数字驱动信号D’传输至第二转换单元，以供第二转换单元252将其转换成模拟驱动信号B。数据汇流排300所传输数字驱动信号D的电压是远低于导线所传输的高电压数字驱动信号D’，其中上述高电压数字驱动信号D’因高位准及低位准之间频繁切换所产生的电磁场将进一步产生足以影响数字驱动信号D位准的电子噪声。如此一来，数据汇流排300中数字驱动信号D所包含的数据因上述电子噪声而产生失真的现象。
为了降低高电压数字驱动信号D’对数字驱动信号D的影响，本实施例的像素驱动器200进一步包含连接数据汇流排300的电压增强器320，用以增强数字驱动信号D于数据汇流排的电压并由此减低图4所示高电压数字驱动信号D’对数字驱动信号D的影响。如此一来，影像信号模块220可于不受到高电压数字驱动信号D’的影响下，通过数据汇流排300将数字驱动信号D传输至电压增强器320后端的数据排闩单元231。在图4所示的实施例中，电压增强器320较佳为一简单的电压缓冲器(Buffer)，用以提供数据汇流排300直流电压并由此降低电压增强器320和高电压数字驱动信号D’的差距，但不限于此；在不同实施例中，电压增强器320亦可包含CMOS反相器或固定电压源等电压源。
在图1至图4所示的实施例中，本发明的像素驱动器200较佳是用于液晶平面显示器中以驱动液晶平面显示器中的液晶像素单元，但不限于此；在不同实施例中，本发明像素驱动器的电子元件共用结构亦可使用于有机发光二极管平面(OLED)显示器以及其他显示面板包含复数像素单元需要分别驱动的平面显示器。
虽然前述的描述及图示已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附权利要求书所界定的本发明原理的精神及范围。本领域普通技术人员将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例与所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由后附权利要求书所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于先前的描述。

Claims (8)

1.一种像素驱动器，包含：
一影像信号模块，产生一数字信号；
一数据排闩模块，连接该影像信号模块以暂存该数字信号；
一位阶转换模块，连接该数据排闩模块以接受该数字信号并增强该数字信号的电压位准；以及
一格式转换模块，包含至少一第一转换单元及一第二转换单元连接位阶转换模块以接收该数字信号并分别根据该数字信号产生一第一模拟信号及一第二模拟信号。
2.如权利要求1所述的像素驱动器，其中该位阶转换模块包含一第一位阶转换单元及一第二位阶转换单元，各连接该数据排闩模块并各自增强该数字信号的电压以分别传输至该第一转换单元及该第二转换单元。
3.如权利要求2所述的像素驱动器，其中该第一位阶转换单元所产生该数字信号的电压及该第二位阶转换单元所产生该数字信号的电压将分别大于及小于一基准电压或分别小于及大于该基准电压。
4.如权利要求1所述的像素驱动器，进一步包含一缓冲放大模块，其中该信号放大模块包含至少一第一缓冲单元及一第二缓冲单元，分别连接该第一转换单元及该第二转换单元以接收该第一模拟信号及该第二模拟信号并分别增强该些模拟信号的电压。
5.如权利要求1所述的像素驱动器进一步包含一电压增强器，连接该影像信号模块并增强该影像信号模块所输出该数字信号的电压。
6.一种像素驱动器，包含：
一影像信号模块，产生一数字信号；
一数据排闩，连接该影像信号模块并暂存该数字信号；
一位阶转换模块，连接该数据排闩模块并用以增强该数字信号的电压；以及
一格式转换模块包含至少两个连接该位阶转换模块的转换单元，其中该些转换单元分别根据该数字信号产生对应的模拟信号。
7.如权利要求6所述的像素驱动器，其中该位阶转换模块包含两个位阶转换单元分别连接该两个转换单元，且该数据排闩模块将该数字信号传输至该两个位阶转换单元，该两个位阶转换单元分别增强该数字信号的电压以传输至对应的该转换单元。
8.如权利要求6所述的像素驱动器，其中该位阶转换模块包含一个位阶转换单元连接该两个转换单元，且该数据排闩模块将该数字信号传输至该位阶转换单元，该位阶转换单元增强该数字信号的电压并将其传输至该两个转换单元。
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