CN102890903A - 源极驱动器 - Google Patents

Abstract

一种源极驱动器，由通道驱动电路、极性控制电路与边界判断单元所组成。为了避免极性控制电路与特殊的输入数据造成画面异常，例如FRC算法的输入数据。此源极驱动器利用其边界判断单元防止画面异常的情形。

Description

源极驱动器

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种可动态切换多种液晶极性反转模式的源极驱动器。

背景技术

由于液晶本身的特性关系，在驱动液晶时，需要频繁地使液晶极性反转。针对不同耗能需求，亦发展出许多不同的液晶极性反转模式。例如，行极性反转(column inversion)模式或点极性反转(dot inversion)模式等。源极驱动器主要的功率消耗在于频繁地反转极性的操作功耗，其中以点极性反转模式最为耗电，而行极性反转模式为极性反转模式中相对省电的极性反转模式。然而，行极性反转模式的反转时间过长，容易影响液晶画质。

发明内容

本发明提供一种源极驱动器，此源极驱动器在帧率控制(Frame RateControl，FRC)算法下可以改善画面异常的情形。

本发明实施例提供一种源极驱动器，其包括多个通道群组及一个边界判断单元。其中多个通道群组各自具有多个通道驱动电路与一极性控制电路。在这些通道群组中的任何一个通道群组中，极性控制电路检查所述多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而决定使这些多个通道驱动电路操作于一第一极性反转模式或一第二极性反转模式。边界判断单元检查所述多个通道群组的所有通道驱动电路的显示数据的多个灰阶值有无包含多个既定灰阶值，并依据检查结果而决定是否禁能(disable)所述多个通道群组的所有极性控制电路。

在本发明的一个实施例中，当边界判断单元判定多个通道群组当中任一个通道群组的显示数据的多个灰阶值有包含多个既定灰阶值时，边界判断单元禁能所述多个通道群组的所有极性控制电路，否则致能(enable)所述多个通道群组的所有极性控制电路。

在本发明的一个实施例中，上述的第一极性反转模式与第二极性反转模式分别为点反转(dot inversion)模式与行反转(column inversion)模式。

在本发明的一个实施例中，在通道群组中的任何一个通道群组中，当极性控制电路为致能时，极性控制电路检查所属多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而决定使所属多个通道驱动电路操作于第一极性反转模式或第二极性反转模式。在所述通道群组中的任何一个通道群组中，当极性控制电路为禁能时，极性控制电路使所述多个通道驱动电路均操作于第一极性反转模式。

在本发明的一个实施例中，在通道群组中的任何一个通道群组中，极性控制电路包括多工器及数据处理单元(data processing unit)。其中，此多工器输出端控制所属通道群组中的所述多个通道驱动电路操作于第一极性反转模式或第二极性反转模式。多工器的第一输入端与第二输入端分别接收第一极性控制信号与第二极性控制信号，第一极性控制信号与第二极性控制信号分别对应于第一极性反转模式与第二极性反转模式。数据处理单元具有一致能端耦接至边界判断单元，以及一输出端耦接至多工器的控制端。此数据处理单元检查所属通道群组中多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果以控制多工器输出第一极性控制信号或第二极性控制信号。

在本发明的一个实施例中，上述多个既定灰阶值当中有第一多个既定灰阶值位于一液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处。在本发明的另一个实施例中，上述多个既定灰阶值当中还有第二多个既定灰阶值位于液晶穿透度对电压特性曲线的第二转折处。

在本发明的一个实施例中，上述第一多个既定灰阶值位于第一转折处的两个相邻灰阶值。在本发明的另一个实施例中，上述第二多个既定灰阶值位于第二转折处的两个相邻灰阶值。

本发明实施例在源极驱动器中加入一边界判断单元，如果此边界判断单元判定多个通道群组当中任一通道群组的显示数据的多个灰阶值有包含任一转折点的相邻灰阶值，则边界判断单元禁能所述多个通道群组的所有极性控制电路，否则致能所述多个通道群组的所有极性控制电路。当极性控制电路为致能时，此极性控制电路检查所属多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而决定使所属多个通道驱动电路动态操作于第一极性反转模式或第二极性反转模式。当极性控制电路为禁能时，此极性控制电路使所属多个通道驱动电路均静态操作于第一极性反转模式。利用此方法，便可改善源极驱动器在帧率控制(FRC)算法下画面异常的情形。

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

附图说明

图1是说明源极驱动器中一个通道群组实施例的功能方块示意图。

图2是液晶穿透度对电压特性曲线示意图。

图3是依照本发明实施例说明一种源极驱动器300的功能方块示意图。

【主要元件符号说明】

10：液晶显示面板

100、300：源极驱动器

110-1、110-n：通道群组

111、111-n：极性控制电路

112：数据处理单元

113：多工器

D、DN[5:0]、DP[5:0]：显示数据

DS：控制信号

NDAC、PDAC：数字模拟转换器

OP1、OP2：运算放大器

POL：极性控制信号

T1、T2、T7、T8：穿透度

TN1：第一转折处

TN2：第二转折处

V1、V2、V7、V8：灰阶电压

XPOL：第一极性控制信号

YPOL：第二极性控制信号

具体实施方式

源极驱动器主要的功率消耗在于频繁地反转极性的操作功耗，其中以点反转(dot inversion)模式最为耗电，而行反转(column inversion)模式为极性反转模式中相对省电的极性反转模式。在兼顾画质与耗能的考虑下，本实施例会依据液晶穿透度对电压特性曲线，而使源极驱动器的多个通道群组分别动态操作于点反转模式与行反转模式。通过动态切换极性反转模式，源极驱动器可以选择适当的灰阶做行反转，而达到省电且不会明显影响画面显示的平衡点。

图1是说明源极驱动器100中一个通道群组实施例的功能方块示意图。请参照图1，源极驱动器100具有n个通道群组，例如通道群组110-1与通道群组110-n(n为一正整数)。每一个通道群组各自具有一个极性控制电路与多个通道驱动电路，例如通道群组110-1具有极性控制电路111与多个通道驱动电路(例如图1所绘示二个通道驱动电路)。以下将说明通道群组110-1的实施方式，而其他通道群组(例如通道群组110-n)的实施方式可以参照通道群组110-1的相关说明。

这些通道群组110-1至110-n的通道驱动电路可以利用数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)将数字显示数据转换为具有特定极性的模拟灰阶电压，然后经由运算放大器将灰阶电压传输至液晶显示面板10。这些通道群组110-1至110-n的输出极性是由所属极性控制电路所输出的极性控制信号来决定的。

例如，通道驱动电路的数字模拟转换器PDAC可以将显示数据DP[5:0]转换为正极性灰阶电压，而数字模拟转换器NDAC可以将显示数据DN[5:0]转换为负极性灰阶电压。当极性控制电路111所输出的极性控制信号POL为第一(譬如为高)逻辑电平时，数字模拟转换器PDAC可以将具有正极性的灰阶电压传输给运算放大器OP1，而数字模拟转换器NDAC可以将具有负极性的灰阶电压传输给运算放大器OP2。因此，液晶显示面板10的第一数据线可以接收一个通道驱动电路的运算放大器OP1所输出的正极性灰阶电压，而液晶显示面板10的第二数据线可以接收另一个通道驱动电路的运算放大器OP2所输出的负极性灰阶电压。反之，当极性控制信号POL为第二(譬如为低)逻辑电平时，数字模拟转换器PDAC可以将具有正极性的灰阶电压传输给运算放大器OP2，而数字模拟转换器NDAC可以将具有负极性的灰阶电压传输给运算放大器OP1。因此，液晶显示面板10的第一数据线可以接收运算放大器OP1所输出的负极性灰阶电压，而液晶显示面板10的第二数据线可以接收运算放大器OP2所输出的正极性灰阶电压。

图2为液晶穿透度对电压特性曲线示意图。图2横轴为液晶所承受的灰阶电压值(例如灰阶电压V1、V2、V7、V8)，纵轴为液晶穿透度(例如穿透度T1、T2、T7、T8)。从曲线中可以观察到，液晶穿透度对电压特性曲线约略在灰阶电压V8附近形成第一转折处TN1，并且约略在灰阶电压V1附近形成第二转折处TN2。曲线的两端(小于灰阶电压V1或大于灰阶电压V8)落差变化较为平缓，也就是灰阶电压的变化影响液晶穿透度的变异较不明显。相对地，灰阶电压V1到灰阶电压V8间，其曲线的变化落差较陡，也就是灰阶电压的些微变化会造成非常明显的液晶穿透度变异。

因此，当驱动液晶显示面板10的灰阶电压操作在小于灰阶电压V1以及大于灰阶电压V8的电压区间中，不论通道群组(例如110-1)采用何种极性反转模式，使用者均不易从液晶显示面板10感受到闪烁的显示问题。有鉴于此，对于曲线变化较平缓的灰阶电压区域，极性控制电路111可以控制通道群组110-1的所有通道驱动电路均操作于行极性反转(columninversion)模式，以达到减低源极驱动器的交流(alternating current，AC)功率消耗。

反之，当驱动液晶显示面板10的灰阶电压操作在灰阶电压V1至灰阶电压V8之间的电压区间中，极性控制电路111可以控制通道群组110-1的所有通道驱动电路均操作于点反转(dot inversion)模式，以改善闪烁的显示问题，并增进液晶显示面板10的画质表现。

也就是说，极性控制电路111可以检查通道群组110-1的所有通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而动态决定这些通道驱动电路操作于点反转模式或行反转模式。因此，通道群组110-1可以达到省电且几乎不影响画面显示的平衡点。

请转回参照图1，在通道群组中的任何一个通道群组中，例如通道群组110-1，上述极性控制电路111包括数据处理单元112与多工器113。数据处理单元112具有输出端耦接至多工器113的控制端。多工器113的输出端通过极性控制信号POL控制所属通道群组110-1中的所有通道驱动电路操作于第一极性反转模式(例如点反转模式)或第二极性反转模式(例如行反转模式)。多工器113的第一输入端与第二输入端分别接收第一极性控制信号XPOL与第二极性控制信号YPOL，而第一极性控制信号XPOL与第二极性控制信号YPOL分别对应于该第一极性反转模式与该第二极性反转模式。数据处理单元112检查所属通道群组110-1中所述多个通道驱动电路的显示数据(例如显示数据DP[5:0]与DN[5:0])，并依据检查结果判断目前要切换何种液晶极性反转模式，判断完成后，便对多工器113发出选择信号。此时多工器113会根据数据处理单元112的选择信号而输出属于「点反转模式」的第一极性控制信号XPOL或属于「行反转模式」的第二极性控制信号YPOL至所属通道群组110-1中的所有通道驱动电路。因此，数据处理单元112可以检查所属通道群组110-1的所有通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而动态而控制这些通道驱动电路操作于点反转模式或行反转模式。

另一方面，显示数据的位数量越多，则显示数据可以表现越多灰阶，然而也会需要越多的硬件成本。在液晶灰阶处理方法当中，为了兼顾成本及显示画质，源极驱动器100可以使用帧率控制(Frame Rate Control，FRC)算法，以便使较少位数量的显示数据展现出更多的灰阶。例如，显示数据的位数量为6位，而此6位显示数据可以定义64种灰阶。帧率控制算法利用人眼的视觉暂留特性与空间(或时间)的累积结果，便可以将原本6位的灰阶表现模拟近似成8位的灰阶表现。帧率控制算法为公知技术，故不在此赘述。

帧率控制算法可能会让空间上(或时间上)相邻的两个像素(Pixel)分别存在灰阶m与灰阶m+1，以便利用人眼在空间(或时间)的视觉暂留特性累积出介于灰阶m与灰阶m+1之间的灰阶表现。然而，如果在源极驱动器100运行帧率控制算法的情况下，极性控制电路111同时进行上述极性反转模式的动态切换，则在显示画面中对应于相邻两个通道群组的邻接处可能会发生图像不连续的情况。

例如，假设两个相邻通道群组分别为第一通道群组与第二通道群组，第一通道群组中邻接第二通道群组的通道为CH1，第二通道群组中邻接第一通道群组的通道为CH2，并且图2中第一转折处TN1落于灰阶m与灰阶m+1之间。当通道CH1输出灰阶m时，因为源极驱动器100运行帧率控制算法而可能使相邻于通道CHl的通道CH2输出灰阶m+1。因此，第一通道群组可能运行于点反转模式，而第二通道群组却可能运行于行反转模式。在两个相邻通道群组的交界处，会因为帧率控制算法使得运行于不同极性反转模式的第一通道群组与第二通道群组发生图像不连续的情况。如果将通道群组内的通道数量增加可改善不连续情况的发生机率，但相对也无法达到较高的省电效率。

为了改善前述不连续显示与达到较高的省电效率，下述实施例加入判断边界机制在极性控制单元上。此判断边界判断机制的优点在于可以针对边界灰阶显示的不连续作有效的改善，同时不需增加通道群组内的通道数量就能改善不连续情况的发生机率。使用此种边界判断机制的极性控制单元又称为等级式极性控制单元(Hierarchical Polarity Control Unit)。

例如，图3是依照本发明实施例说明一种使用上述边界判断机制的源极驱动器300的功能方块示意图。此源极驱动器300包含第一通道群组(例如通道群组110-1)、第二通道群组(例如通道群组110-n)和边界判断单元310。源极驱动器300未必只包含两个通道群组110-1与110-n，其数量可根据设计需求而改变。显示数据D被传送至多个通道群组(例如110-1与110-n)的所有通道驱动电路。依据极性控制信号POL，这些通道群组110-1至110-n的通道驱动电路会利用数字模拟转换器将数字显示数据D转换为具有特定极性的模拟灰阶电压，然后经由运算放大器将灰阶电压传输至液晶显示面板10。图3所示源极驱动器300的实施细节可以参照图1与图2的相关说明。不同于图1所示实施例之处，在于图3所示源极驱动器300还配置了边界判断单元310。

请参照图3，边界判断单元310检查所述多个通道群组(例如110-1与110-n)的所有通道驱动电路的显示数据的多个灰阶值有无包含多个既定灰阶值，并依据检查结果而决定是否禁能(disable)所述多个通道群组的所有极性控制电路。较佳地，所述多个既定灰阶值包含位于图2所示液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1的两个相邻灰阶值(譬如为111011与111100)，或位于第二转折处TN2的两个相邻灰阶值(譬如为000011与000100)。更佳地，所述多个既定灰阶值同时包含位于第一转折处TN1的两个相邻灰阶值与位于第二转折处TN2的两个相邻灰阶值。

在以下的说明将假设显示数据D为6位灰阶值，并将液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1定义在两个相邻灰阶值111100与111011处，而第二转折处TN2定义在两个相邻灰阶值000011与000100处。然而，须注意，上述灰阶值的位数量以及既定灰阶值000011、000100、111100与111011仅为示例。灰阶值的实际位数目以及所述既定灰阶值须依照设计需求与液晶显示面板10的材质特性而决定。

在一范例中，假设所述多个既定灰阶值为位于图2所示液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1的两个相邻灰阶值111011与111100。如果边界判断单元310发现通道群组110-1至110-n的所有通道驱动电路的n个显示数据的n个灰阶值中具有至少一灰阶值为既定灰阶值111100以及具有至少一灰阶值为既定灰阶值111101，则边界判断单元310通过输出控制信号DS而禁能通道群组110-1至110-n的所有极性控制电路(例如极性控制电路111与111-n)。

在极性控制电路111被禁能后，极性控制电路111就不会进行上述动态切换极性反转模式的操作，而是输出极性控制信号POL给所属通道群组110-1的所有通道驱动电路，使所属通道群组110-1的所有通道驱动电路均保持操作于预设的第一极性反转模式(例如点反转模式)。针对极性控制电路111-n中的极性控制电路亦同。也就是说，如果边界判断单元310发现通道群组110-1至110-n的n个灰阶值同时包含既定灰阶值111011与111100，则通道群组110-1至110-n的所有通道驱动电路均操作于点反转模式。

反之，如果边界判断单元310发现通道群组110-1至110-n的n个显示数据的n个灰阶值没有同时包含既定灰阶值111011与111100，则边界判断单元310通过输出控制信号DS而致能(enable)通道群组110-1至110-n的所有极性控制电路(例如极性控制电路111与111-n)。在极性控制电路111(极性控制电路111-n亦同)被致能后，极性控制电路111进行上述动态切换极性反转模式的操作(请参照图1与图2的相关说明)。也就是说，当极性控制电路111为致能时，该极性控制电路111检查所属通道群组110-1的所有通道驱动电路的显示数据，以依据检查结果而决定使通道群组110-1的所有通道驱动电路操作于第一极性反转模式(例如点反转模式)或该第二极性反转模式(例如行反转模式)。

在另一范例中，假设所述多个既定灰阶值为位于图2所示液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1的两个相邻灰阶值111011与111100，以及位于第二转折处TN2的两个相邻灰阶值000011与000100。

如果既定灰阶值000011与000100同时存在于通道群组110-1至110-n的所有通道驱动电路中，或是既定灰阶值111100与111011同时存在于通道群组110-1至110-n的所有通道驱动电路中，则边界判断单元310通过输出控制信号DS而禁能通道群组110-1至110-n的所有极性控制电路(例如极性控制电路111与111-n)。当极性控制电路111(极性控制电路111-n亦同)被禁能时，极性控制电路111通过极性控制信号POL使所属通道群组110-1的所有通道驱动电路均保持操作于预设的点反转模式。此时极性控制电路111不会改变所属通道群组110-1的所有通道驱动电路的极性反转模式。换句话说，当通道群组110-1至110-n的n个显示数据中有任何两个灰阶值落在液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1或第二转折处TN2时，通道群组110-1至110-n均被强制操作在点反转模式，以改善发生图像不连续的情况。

反之，当通道群组110-1至110-n的显示数据中没有任何灰阶值落在液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1与第二转折处TN2时，则边界判断单元310通过输出控制信号DS而致能通道群组110-1至110-n的所有极性控制电路。由通道群组110-1至110-n各自的极性控制电路(例如极性控制电路111与111-n)决定其极性反转模式。因此通道群组110-1至110-n可以各自动态变换极性反转模式，以达到较高的省电效率。

值得注意的是，上述实施例的边界判断单元310是检查通道群组110-1至110-n的显示数据中有没有任何灰阶值落在图2所示液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1与第二转折处TN2。然而，在其他实施例中，边界判断单元310可以仅检查通道群组110-1至110-n的显示数据中有没有任何灰阶值落在液晶穿透度对电压特性曲线的第一转折处TN1，而不检查灰阶值是否落在第二转折处TN2。这是因为，图2所示第二转折处TN2的灰阶电压V1往往很小。假设源极驱动器100在小于灰阶电压V1的电压区间中操作点反转模式的功率消耗可以符合设计需求，则边界判断单元310可以不用检查灰阶值是否落在第二转折处TN2。

综上所述，本发明实施例的边界判断单元310会根据驱动电路的显示数据判断是否对极性控制电路施以致能或禁能，使极性控制电路在驱动电路的显示数据出现于第一转折处TN1或第二转折处TN2时暂停进行极性反转模式的动态切换，因此改善了画面发生异常的机率，也可以兼顾高画质与低耗能的特性。

虽然本发明已以实施例公开如上，然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内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种源极驱动器，包括：

多个通道群组，其各自具有多个通道驱动电路与一极性控制电路，其中在这些通道群组中的任何一个通道群组中，该极性控制电路检查所述多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而决定使所述多个通道驱动电路操作于一第一极性反转模式或一第二极性反转模式；以及

一边界判断单元，该边界判断单元检查所述多个通道群组的所有通道驱动电路的显示数据的多个灰阶值有无包含多个既定灰阶值，并依据检查结果而决定是否禁能所述多个通道群组的所有极性控制电路。

2.如权利要求1所述的源极驱动器，其中当该边界判断单元判定所述多个通道群组当中任一个的显示数据的该多个灰阶值有包含该多个既定灰阶值时，该边界判断单元禁能所述多个通道群组的所有极性控制电路，否则致能所述多个通道群组的所有极性控制电路。

3.如权利要求1所述的源极驱动器，其中该第一极性反转模式与该第二极性反转模式分别为点反转模式与行反转模式。

4.如权利要求1所述的源极驱动器，其中在这些通道群组中的任何一个通道群组中，当该极性控制电路为致能时，该极性控制电路检查所述多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果而决定使所述多个通道驱动电路操作于该第一极性反转模式或该第二极性反转模式。

5.如权利要求1所述的源极驱动器，其中在这些通道群组中的任何一个通道群组中，当该极性控制电路为禁能时，该极性控制电路而使所述多个通道驱动电路均操作于该第一极性反转模式。

6.如权利要求1所述的源极驱动器，在这些通道群组中的任何一个通道群组中，该极性控制电路包括：

一多工器，其输出端控制所属通道群组中的所述多个通道驱动电路操作于该第一极性反转模式或该第二极性反转模式，该多工器的一第一输入端与一第二输入端分别接收一第一极性控制信号与一第二极性控制信号，该第一极性控制信号与该第二极性控制信号分别对应于该第一极性反转模式与该第二极性反转模式；以及

一数据处理单元，其具有一致能端耦接至该边界判断单元，以及一输出端耦接至该多工器的控制端，

其中该数据处理单元检查所属通道群组中所述多个通道驱动电路的显示数据，并依据检查结果以控制该多工器输出该第一极性控制信号或该第二极性控制信号。

7.如权利要求1所述的源极驱动器，其中该多个既定灰阶值当中具有第一多个既定灰阶值位于一液晶穿透度对电压特性曲线的一第一转折处。

8.如权利要求7所述的源极驱动器，其中该多个既定灰阶值当中还具有第二多个既定灰阶值位于该液晶穿透度对电压特性曲线的一第二转折处。

9.如权利要求7所述的源极驱动器，其中该第一多个既定灰阶值位于该第一转折处的两个相邻灰阶值。

10.如权利要求8所述的源极驱动器，其中该第二多个既定灰阶值位于该第二转折处的两个相邻灰阶值。

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