CN103544923A - 平板显示器的省电驱动电路与方法 - Google Patents

Abstract

平板显示器省电驱动电路包括一像素阵列以及至少一个源极驱动器。像素阵列是由多条数据线所组成，其中该些数据线依照扫描时间区分为多个像素区域，每一个像素区域有多个像素。源极驱动器用以对至少一条该数据线的该些像素依序施加一驱动电压。该些源极驱动器提供该驱动电压是对应不同的该些像素区域而有不同程度的一驱动能力，愈接近该些数据线的一末端，则该驱动能力愈强。

Description

平板显示器的省电驱动电路与方法

技术领域

本发明是有关于一种平板显示器的省电驱动电路与方法。

背景技术

传统的平板显示器，例如液晶显示技术在数据线(data line)输入数据时，为了使距离源极驱动器(source driver)较远的像素(pixel)能够达到正确数据的电压电平，因此源极驱动器输出需要足够的电荷驱动能力(driving capability)。如果驱动能力不足，则由于在数据线的损耗，会使得驱动电压到达距离源极驱动器较远的像素时，其电压电平有衰减，导致像素的实际显示的灰阶值与输入的数据有误差。

又在同一行数据线的多个像素，由于每一个像素可能因为显示画面的需求，将会有不同的电压电平，因此数据线的负载将会被反复充放电。此充放电动作也是源极驱动器电流消耗的来源之一。

如何达到源极驱动器的省电方式也是产品设计上需要考虑的因素之一。

发明内容

本发明的多个实施例，在能维持液晶显示器的正常显示的前提下，可以节省数据线负载的耗电。

本发明一实施例提供一种液晶显示器省电驱动电路包括一像素阵列以及至少一个源极驱动器。像素阵列是由多条数据线所组成，其中该些数据线依照扫描时间区分为多个像素区域，每一个像素区域有多个像素。源极驱动器用以对至少一条该数据线的该些像素依序施加一驱动电压。其中该些源极驱动器提供该驱动电压是对应不同的该些像素区域而有不同程度的一驱动能力，愈接近该些数据线的一末端，则该驱动能力愈强。

本发明一实施例提供一种液晶显示器省电驱动方法，用于驱动一像素阵列，此像素阵列由多条数据线所组成。省电驱动方法包括将该些数据线依照扫描时间区分为多个像素区域，每一个像素区域有多个像素。通过多个源极驱动器，用以对每一条该数据线的该些像素依序施加一驱动电压。该些源极驱动器提供该驱动电压是对应不同的该些像素区域而有不同程度驱动能力的该驱动电压，愈接近该些数据线的一末端，则该驱动能力愈强。

本发明一实施例提供一种液晶显示器省电驱动方法，用于驱动一像素阵列，该像素阵列由多条数据线所组成，由至少一个源极驱动器所驱动，该液晶显示器省电驱动方法包括：当该源极驱动器要对该些数据线距离该源极驱动器较远端的一远端像素区域充放电时，该源极驱动器的输出维持第一电荷推动能力，使得该些数据线在该远端像素区域有正确电平的电荷。当该源极驱动器对该些数据线距离该源极驱动器较近端的一近端像素区域充放电时，该源极驱动器的输出维持第二电荷推动能力，使得该些数据线在该近端像素区域有正确电平的电荷。该第二电荷推动能力小于该第一电荷推动能力。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依据本发明一实施例，液晶显示器的数据线负载示意图。

图2绘示依据本发明一实施例，液晶显示器扫描机制示意图。

图3绘示依据本发明一实施例，液晶显示器扫描机制示意图。

图4绘示依据本发明一实施例，数据线远端负载充电示意图。

图5绘示依据本发明一实施例，数据线近端负载充电示意图。

图6绘示依据本发明一实施例，像素阵列的示意图。

图7绘示依据本发明一实施例，根据控制信号，YDIO推算当下被扫描的像素位置示意图。

图8绘示依据本发明一实施例，对应三个节点A、B、C的三种驱动能力的充电状态示意图。

图9绘示依据本发明一实施例，驱动能力以驱动电压信号的上升缘的上升或下降速度来区分的机制示意图。

图10绘示依据本发明一实施例，驱动能力以充电面积来区分的机制示意图。

图11绘示依据本发明一实施例，驱动能力以充电面积来区分的机制示意图。

[主要元件标号说明]

100:像素阵列              102:源极驱动器

104:栅极驱动器            106:数据线

108:扫描线                110:凸块

112:负载等效电路          120、120a、120b、120c:状态图案

200:驱动电压信号

具体实施方式

本发明针对在数据线上对应不同扫描位置的负载情形做细部分析。因应所观察到现象，提出省电驱动机制，以减少耗电程度，进而达到节能效果。

图1绘示依据本发明一实施例，液晶显示器的数据线负载示意图。参阅图1，显示面板(Panel)上有像素阵列100，受多个源极驱动器102与多个栅极驱动器104所控制。像素阵列100一般是MxN的2维像素阵列，由纵向的像素构成多条数据线106，而由横向的像素构成多条扫描线108。这些扫描线108由栅极驱动器104所控制，依时序启动该扫描线像素。同时，数据线由源极驱动器102对应输入所需灰阶值的驱动电压给被启动的像素，以显示图像数据。完成一个画面(frame)的扫描后，一张图像内容就被显示于显示面板上。

就等效电路而言，取其中一条数据线106来看，其一个像素的负载等效电路112包括晶体管开关的等效电阻R2以及储存像素数据电压的储存电容C2。一条数据线106依照MxN分辨率的设计会有N个像素。在一条数据线106上，以五阶的等效负载电路为例来看，数据线上单一阶的电阻值以R1表示，而数据线上单一阶的寄生电容值以C1表示。

于图1的情形，扫描线108是对距离源极驱动器102较近的像素A所需要被充放电的状况。源极驱动器102的电压通过凸块110(bump)输入驱动电压，即是数据电压，到数据线106上。显示面板上斜线部分是扫描线108启动的位置为节点A位置的情形，其会将所控制的像素的晶体管开关导通，同时，源极驱动器102输入此像素的驱动电压，例如是对应像素数据的电压。对应像素数据值所需要的电压，需要对储存电容C2做充放电的操作。

对于扫描线108上不同位置的像素，也是依照相同的方式对储存电容C2做充放电。图2的显示面板上的斜线部分是扫描线108启动数据线106上在节点B位置的情形。节点B代表较远离源极驱动器102的像素。图3的显示面板上的斜线部分是扫描线108启动数据线106上在节点C位置的情形。节点C代表最远离源极驱动器102的像素。

在液晶显示器的面板上，对于数据线106上每一阶的寄生电容值C1，其一般是会大于单一个像素的储存电容值C2，所以为了确保像素在节点A、B与C能够有正确数据的电压电平，源极驱动器102的输出必须要有足够的电荷推动能力(driving capability)，在不考虑省电效性下，需要能够将数据线上五阶的电阻(R1)与电容(C1)都充饱。而像素在节点A、B与C的位置，会因为不同像素的不同像素数据或极性不同而有很大的电压差异，导致数据线负载被反复充放电，因此造成源极驱动器相当程度的耗电。

于本发明的实施例，当源极驱动器要对远端像素充放电时，源极驱动器的输出将维持正常的电荷推动能力，使得在受数据线负载影响的情形下能够全部充饱至正确电平所需的电荷。源极驱动器若要对近端的像素充放电时，将使用较弱的电荷推动能力，或者是较小的充放电面积，使得只有近端数据线负载被充满所需的电荷，确保近端像素的储存电容有正确的电平即可，而远端数据线上的负载则可以处于未充饱的状态。就数据线上例如以五阶RC等效负载电路来看，使用较弱的电荷推动能力时，例如第一阶的等效负载电路的寄生电容C1已充满到所需要的电压时，其后面的其它阶等效负载电路可能尚未充满。但是对于例如属于第一阶的等效负载电路的像素已能达到所要的电压，因此即使2阶以后的等效负载电路尚未充满也不会影响属于第一阶等效负载电路的像素的显示。相对于全部5阶等效负载电路阶充满的情形相比，由在数据线上远端的寄生电容所耗的电荷较少，也因此较为省电。如此，对于近端像素的驱动时，远端负载所消耗的电荷减少，数据转换或极性转换所造成在数据线上总消耗的电荷也可以减省，达成液晶显示器的省电效果。也就是说，对于近端像素的驱动时，驱动器因此可以采用较弱的电荷推动能力，达到省电的效果。

以下描述在不同位置的像素的充放电时，在数据线上充电程度的描述。

图4绘示依据本发明一实施例，数据线远端负载充电示意图。参阅图4，当属于数据线在节点C上的像素要被写入像素数据时，数据线所有的寄生电容(C1)需要被充饱，才能使节点C上的像素有正确的电压。电压的充电状态如状态图案120所示，整条数据线106上的所有像素的寄生电容(C1)需要被充饱，如此才不会影响像素的储存电容C2的电压。也就是说，在此状况下源极驱动器需要够强的推动能力才能达到上述情形。

以节点C是包含最末的像素为例，则此时的推动能力要最强，也就是一般设计上全部像素都适用的正常推动能力。然而若是以此正常推动能力来写入节点A上的像素数据，则会产生电能的浪费。

图5绘示依据本发明一实施例，数据线近端负载充电示意图。参阅图5，若数据线节点A上的像素，例如是第一个像素的数据要被写入时，此时只要确保数据线节点A上的数据线寄生电容C1与储存电容C2有被充饱即可。在节点A后面的像素，例如在节点B与节点C的各个电容有无充饱电荷，将不会影响节点A的像素显示的正确性。

充电状态如状态图案120所示，对于近端像素充放电时，在数据线节点A充饱的前提下，可以采用较弱的电荷驱动能力，其足以对数据线节点A的负载电路的寄生电容C1与储存电容C2充饱，但是在节点A以后例如属于节点B或节点C的寄生电容C1可以是在未充饱的状态，如状态图案120所示的深度不完整的状态，进而节省因各像素数据不同或极性不同所需要的耗电。于此，虽然属于节点B或节点C的寄生电容C1没有充饱，而属与节点B或节点C的像素的寄生电容C2即使不是充饱状态也不会影响节点A的像素的正常显示。

针对电荷驱动能力的改变，其可以有多种方式来达成，其例如后面图9至图11会有较详细描述的方式。以下就规划数据线上的节点，先区分为三个像素区域，对应前述的节点A、B、C。实际的像素区域的数量不限于三个，其可以是二个或是多于三个。像素区域的像素数量依照像素区域的数量而定。也就是说，将数据线上的像素划分为多个像素区域。以下为方便描述，每一个像素区域以一个节点来表示。本实施例例如是以节点A、B、C代表3个像素区域上的像素。

图6绘示依据本发明一实施例，像素阵列的示意图。参阅图6，对于MxN的像素阵列100，其可以用2维的阵元来表示对应的像素。M与N是正整数，即是一般所指的分辨率值。就彩色的像素而言，其例如是由三个原色的子像素所组成，其如本领域技术人员所知，不予详细描述。本发明针对一条数据线有N个像素的实施例来规划，以三个像素区域的方式例如可以均分成三个像素区域约有N/3个像素。如果是L个像素区域，L是等于或是大于2，则一个像素区域约有N/L个像素。于前述实施例，L=3。然而，像素区域也可以不是均匀的分布方式，因此像素区域的像素数量不必是都大致相同。

要区分要被写入数据的像素是属于哪一个像素区域，例如可以根据画面的控制信号(YDIO)，或是依照栅极驱动器的扫描时序，又或是计根据整个画面的像素计数值也可以得知像素在数据线上所处的位置，进而得知所属的像素区域。

图7绘示依据本发明一实施例，根据控制信号YDIO推算当下被扫描的像素位置示意图。参阅图7，画面的控制信号YDIO，在一个脉冲后就会输入一个画面的数据，其是将MxN的像素以一串行的方式输入，因此根据像素的计数值可以得知是在哪一条数据线的哪一个位置，进而得知其所属的像素区域。而驱动此数据线的源极驱动器可以因应像素区域是近端或远端而输出不同驱动能力的信号。

图8绘示依据本发明一实施例，对应三个节点A、B、C的三种驱动能力的充电状态示意图。参阅图8，状态图案120a是处于最大驱动能力的状态，用于驱动属于节点C的像素。由于属于节点C的像素是最远端的一些像素，当节点C的像素的数据线寄生电容C1以及像素的储存电容C2被充满时，在节点A与节点B的数据线寄生电容C1以及像素的储存电容C2也已经被充满。

状态图案120b是处于中度驱动能力的状态，其程度只要足以正确驱动属于节点B的像素即可，因此于节点C的数据线寄生电容C1以及像素的储存电容C2无需被同时被充满到等于节点B的像素所需要的电压，其不会影响节点B的像素的正确显示。此时，在节点A像素的数据线寄生电容C1以及像素的储存电容C2已经被充满。然而，如果仍采用高度驱动能力的驱动条件，使对应节点C的像素仍维持如状态图案120a的充电状态，则会有浪费电能的现象。

状态图案120c是处于轻度驱动能力的状态，其程度只要足以正确驱动属于节点A的像素即可，因此属于节点B、C的像素无需对应节点A的像素被同时充满，其不会影响节点A的像素的正确显示。因此，在数据线中属于最前端的像素区域的像素会正确显示，而其后的像素，不管其寄生电容C1以及像素的储存电容C2是否被充满都不会影响节点A的像素的正确显示。如果仍采用高度驱动能力的驱动条件，使对应节点B与节点C的像素仍维持如状态图案120a的充电状态，则会有浪费电能的现象。

基于前述或是例如图8的驱动机制，源极驱动器的驱动能力需要因应调整，以达到省电的效果。

以下描述驱动能力的调整方式。以下举一些实施例，但是其不仅限于所举的实施例。

图9绘示依据本发明一实施例，驱动能力以驱动电压信号的上升缘的上升或下降速度来区分的机制示意图。参阅图9，源极驱动器的输出的驱动电压信号的波形，就RC电路的充电特性来看，其电压上升速度或下降速度的快或慢需要不同的电路设计条件，其会有不同的耗电程度。上升速度较快的耗电程度会较大。点线的上升缘有较低的上升速度，可以用于驱动节点A的像素。虚点线的上升缘的上升速度处于中间程度，可以用于驱动节点B的像素。实线的上升缘的上升速度最快，可以用于驱动节点C的像素。

图10绘示依据本发明一实施例，驱动能力以充电面积来区分的机制示意图。参阅图10，对于源极驱动器所输出的驱动电压信号的波形，如果不改变其上升速度，则可以改变信号的宽度，因此时间宽度乘上电压的充电面积就可以被改变，因而改变驱动能力。

一般而言，源极驱动器所输出的驱动电压信号200是依照时钟信号CLK1的脉冲来产生，其例如是根据时钟信号CLK1的下降缘来依序改变输出的驱动电压信号200的高电平与低电平。通过改变时钟信号CLK1的脉冲宽度T1、T2、T3就可以改变驱动电压信号200的高电平发生时间，也因此改变信号的宽度。脉冲宽度T1、T2、T3的关系，以三个像素区域的规画的实施例是T1<T2<T3。脉冲宽度T1例如可以是原始时钟信号CLK1的脉冲宽度。其充电面积是最大，用于对最远端的像素区域进行写入数据的驱动。

脉冲宽度T2依照实际设计是比脉冲宽度T1大，因此充电面积会缩减，用于对属于节点B的像素进行写入数据的驱动。此时，属于节点C的像素的储存电容以及在数据线上对应的寄生电容不必处于被充满的状态，且不会影响节点B的像素的正确显示。由于充电面积的缩减，其可以达到省电的效果。

脉冲宽度T3依照实际设计是比脉冲宽度T2大，因此充电面积会再度被缩减，用于对属于节点A的像素进行写入数据的驱动。此时，对应节点B、C的像素区域的像素，其寄生电容与储存电容不必也被充满，且也不会影响节点A的像素的正确显示。由于充电面积的缩减，可以达到省电的效果。

图11绘示依据本发明一实施例，驱动能力以充电面积来区分的机制示意图。参阅图11，根据改变充电面积的机制，且如图10也是不改变驱动电压信号200的上升速度的前提下，信号宽度的改变也可以通过延迟来达成。于此实施例，时钟信号CLK1的脉冲宽度可以维持原预定的宽度无需改变，但是触发源极驱动器的驱动电压信号200可以延迟，延迟时间以T1、T2、T3的大小关系来设定，也符合T1<T2<T3的关系，但是其是由延迟触发的方式来达成，效果如图11相同。

基于要达到充电面积的改变，其也无须仅限制在图10与图10与图11的方式，可以根据不同信号或是不同触发机制来达成。

本发明的实施例提出针对面板上近端与远端的负载，利用不同驱动能力或不同充电面积的方式，使得当在驱动近端的像素时，在远端的寄生电容与储存电容的充满程度可以降低，因而减少被转换的电荷量，可达到节省电能消耗的效果。

基于相同的机制，本发明不限于液晶显示器的应用，例如其它的发光二极管显示器(LED display)。本发明可以应用于一般的平板显示器，其是由像素阵列所组成，而以扫描线与数据线来驱动像素。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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的权利要求范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种平板显示器省电驱动电路，包括：

一像素阵列，由多条数据线所组成，其中该多条数据线依照扫描时间区分为多个像素区域，每一个像素区域有多个像素;以及

至少一个源极驱动器，用以对至少一条该数据线的该多个像素依序施加一驱动电压，

其中该源极驱动器提供该驱动电压是对应不同的该多个像素区域而有不同程度的一驱动能力，愈接近该多条数据线的一末端，则该驱动能力愈强。

2.根据权利要求1所述的平板显示器省电驱动电路，其中不同程度的该驱动能力是依照该驱动电压的一信号上升缘的一上升速度来区分，该上升速度愈快即是该驱动能力愈强。

3.根据权利要求1所述的平板显示器省电驱动电路，其中不同程度的该驱动能力是依照该驱动电压的一启动时间宽度来区分，该启动时间宽度愈长则该驱动能力愈强。

4.根据权利要求3所述的平板显示器省电驱动电路，其中该启动时间宽度是由该源极驱动器所接收的一时钟信号所控制，以触发该驱动电压的一开始时间与一停止时间以改变该启动时间宽度。

5.根据权利要求4所述的平板显示器省电驱动电路，其中该时钟信号由一第一脉冲宽度与一第二脉冲宽度交替产生，该第一脉冲宽度依照所需要不同程度的该驱动能力而变化，该第一脉冲宽度愈短则该驱动能力愈强。

6.根据权利要求4所述的平板显示器省电驱动电路，其中该时钟信号是多个脉冲，每二个脉冲完成触发一次的该驱动电压，其中该开始时间是依照所需要不同程度的该驱动能力而相对该多个脉冲有不同的一延迟时间，该延迟时间愈短则该驱动能力愈强。

7.根据权利要求1所述的平板显示器省电驱动电路，其中该多个像素区域的数量至少是3。

8.一种平板显示器省电驱动方法，用于驱动一像素阵列，该像素阵列由多条数据线所组成，该液晶显示器省电驱动方法包括：

将该多条数据线依照扫描时间区分为多个像素区域，每一个像素区域有多个像素;以及

通过多个源极驱动器，用以对每一条该数据线的该些像素依序施加一驱动电压，

其中该多个源极驱动器提供该驱动电压是对应不同的该多个像素区域而有不同程度驱动能力的该驱动电压，愈接近该多条数据线的一末端，则该驱动能力愈强。

9.根据权利要求8所述的平板显示器省电驱动方法，其中不同程度驱动能力是依照该驱动电压的一信号上升缘的一上升速度来施加，该上升速度愈快即是该驱动能力愈强。

10.根据权利要求8所述的平板显示器省电驱动方法，其中不同程度驱动能力是依照该驱动电压的一启动时间宽度来施加，该启动时间宽度愈长则该驱动能力愈强。

11.根据权利要求10所述的平板显示器省电驱动方法，其中该启动时间宽度是由该源极驱动器所接收的一时钟信号所控制，以触发该驱动电压的一开始时间与一停止时间以改变该启动时间宽度。

12.根据权利要求11所述的平板显示器省电驱动方法，其中该时钟信号由一第一脉冲宽度与一第二脉冲宽度交替产生，该第一脉冲宽度依照所需要不同程度的该驱动能力而变化，该第一脉冲宽度愈短则该驱动能力愈强。

13.根据权利要求12所述的平板显示器省电驱动方法，其中该时钟信号是多个脉冲，每二个脉冲完成触发一次的该驱动电压，其中该开始时间是依照所需要不同程度的该驱动能力而相对该多个脉冲有不同的一延迟时间，该延迟时间愈短则该驱动能力愈强。

14.根据权利要求8所述的平板显示器省电驱动方法，其中该多个像素区域的数量至少是3。

15.一种平板显示器省电驱动方法，用于驱动一像素阵列，该像素阵列由多条数据线所组成，由至少一个源极驱动器所驱动，该液晶显示器省电驱动方法包括：

当该源极驱动器要对该多条数据线距离该源极驱动器较远端的一远端像素区域充放电时，该源极驱动器的输出维持第一电荷推动能力，使得该些数据线在该远端像素区域有正确电平的电荷;以及

当该源极驱动器对该多条数据线距离该源极驱动器较近端的一近端像素区域充放电时，该源极驱动器的输出维持第二电荷推动能力，使得该多条数据线在该近端像素区域有正确电平的电荷，

其中该第二电荷推动能力小于该第一电荷推动能力。

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