CN103745697B - 电荷分享控制方法及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电荷分享控制方法及显示面板，电荷分享控制方法适用于包含多个子像素的显示面板，电荷分享控制方法包括：判断显示面板是否用以显示纯色画面；以及，若判断是显示纯色画面，延长电荷分享电路的致能时间，其中电荷分享电路耦接于该些子像素的中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。

Description

电荷分享控制方法及显示面板

技术领域

本发明涉及电荷分享控制方法，尤其是涉及一种显示驱动电路中的电荷分享控制方法。

背景技术

在液晶显示器中，为避免长时间持续提供固定电压造成液晶分子质量的劣化（例如影像残留），提供给液晶体的电压信号必须连续性地改变。通常，源极驱动器是根据极性反转方式（例如：图框极性反转、列极性反转、行极性反转、点极性反转以及双线极性反转）产生具有极性交替的电压信号。

以各色子像素为锯齿状交错（zigzag）配置的液晶显示器而言，其驱动方式经常采用列极性反转（column inversion）。在此种架构下，当液晶显示器显示白色或黑色画面时，由于提供给液晶体的电压信号不需要持续变动，因此液晶显示器的耗电量较低。

然而，当上述液晶显示器显示其余颜色的画面时，此提供给液晶体的电压信号则必须在高电压和低电压之间做切换。尤其是当液晶显示器显示纯色画面（如全红、全绿、全蓝、全青、全黄或全洋红画面），为了维持显示相同的纯色画面，同一条数据线的电压必须在高准位与低准位之间以高频率切换。每次极性反转时，对应的数据线的电压均需要从高准位切换至低准位、或由低准位切换至高准位，导致液晶显示器的耗电量增加。

发明内容

依据本发明的一实施方式，其揭示一种电荷分享控制方法，用于包含多个子像素的显示面板，电荷分享控制方法包括：判断显示面板是否用以显示纯色画面；以及，若判断是显示纯色画面，延长一电荷分享电路的一致能时间，其中电荷分享电路耦接于该些子像素的中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。

依据本发明的另一实施方式，其揭示一种显示面板，包含多个子像素、电荷分享电路、时序控制器以及源极驱动电路。电荷分享电路分别耦接于该些子像素之中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。时序控制器用以产生时序控制信号，当时序控制信号位为致能准位时用以导通电荷分享电路。源极驱动电路用以输出的数据信号以驱动该些子像素，且源极驱动电路包含判断单元以及调整单元。判断单元用以判断输出的数据信号是否用以于显示面板上显示纯色画面。若判断数据信号是显示纯色画面，调整单元通知时序控制器调整时序控制信号，以延长时序控制信号位于致能准位的时间。

依据本发明的另一实施方式，其揭示一种显示面板，包含多个子像素、电荷分享电路、时序控制器以及源极驱动电路。电荷分享电路分别耦接于该些子像素的中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。源极驱动电路，用以输出的一数据信号以驱动该些子像素。时序控制器用以产生时序控制信号，当时序控制信号位为致能准位时用以导通电荷分享电路。且时序控制器包含判断单元以及调整单元。判断单元用以判断源极驱动电路输出的数据信号是否用以于显示面板上显示纯色画面。若判断数据信号是显示纯色画面，调整单元将时序控制器产生的时序控制信号位于致能准位的时间延长。

附图说明

为让本发明能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1示出根据本发明中一种显示面板的示意图；

图2示出根据本发明的一实施例中一种电荷分享控制方法的方法流程图；

图3A示出根据一实施例中图1中的源极驱动电路、电荷分享电路、时序控制器的功能方块图；

图3B示出根据另一实施例中图1中的源极驱动电路、电荷分享电路、时序控制器的功能方块图；

图4示出于电荷分享电路的致能时间设定为第一时间长度时的信号示意图；

图5示出于电荷分享电路的致能时间设定为第二时间长度时的信号示意图；以及

图6示出根据本发明的一实施例中图1的显示面板及其电荷分享电路的内部电路示意图。

附图标记

100：显示面板 120：源极驱动电路

140：电荷分享电路 160：时序控制电路

180：栅极驱动电路 122、162：判断单元

124、164：调整单元 141：局部性电荷分享电路

142：控制电路 P11、P12、P21、P22：像素

11r、11g、11b、12r、12g、12b：子像素

21r、21g、21b、22r、22g、22b：子像素

D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6：数据线

SW1a、SW1b、SW2a、SW2b、SW3a、SW3b：开关

XSTB：时序控制信号 CS1、CS2、CS3：控制信号

P_CS1、P_CS2、P_CS3、P_CS4：电荷分享区间

P_TFT1、P_TFT2：像素充电区间 T₁～T₈：时间点

200：电荷分享控制方法 S200～S208：步骤

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述清楚说明本揭示内容的精神，任何所属技术领域中具有通常知识的人员在了解本揭示内容的较佳实施例后，可由本揭示内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本揭示内容的精神与范围。

请参照图1，其示出根据本发明中一种显示面板100的示意图。如图所示，显示面板100包含阵列方式排列的多个像素（图1中例示性示出像素P11、P12、P21、P22等），每个像素P11～P22各自包含多个子像素，如像素P11包含用以显示红色的子像素11r、用以显示绿色的子像素11g以及用以显示蓝色的子像素11b；依此类推，像素P12包含子像素12r、子像素12g以及子像素12b；像素P21包含子像素21r、子像素21g以及子像素21b；像素P22包含子像素22r、子像素22g以及子像素22b。

如图1所示，显示面板100包含源极驱动电路120、电荷分享电路140、时序控制器（Timing Controller，TCON）160以及栅极驱动电路180。

源极驱动电路120用以输出数据信号，数据信号通过数据线D0～D6用以驱动上述各色的子像素11r～22b，对各个子像素11r～22b的像素电容进行充电，进而显示出不同的显示画面。另一方面，栅极驱动电路180用以切换各子像素11r～22b的像素开关。利用源极驱动电路120与栅极驱动电路180驱动子像素11r～22b为现有技术的人员所熟知，在此不另赘述。

电荷分享电路140耦接于子像素11r～22b与源极驱动电路120之间，当源极驱动电路120进行极性反转时，电荷分享电路140用以将不同极性的两条数据线耦接，借此，让具有相反极性的任两个子像素耦接。如此一来，在至少两条极性相反的数据线进行电荷分享（charge-sharing），使子像素在切换极性时，不需要完全利用源极驱动电路120提供的数据信号由低准位转换至高准位、或由高准位转换至低准位，可预先通过由相反极性的高/低准位预先变换并趋向中间准位，如此可减少源极驱动电路时所消耗的功率。

时序控制电路160用以产生时序控制信号XSTB，当时序控制信号XSTB位为致能准位（例如以高准位代表致能准位）时用以导通电荷分享电路140，使电荷分享电路140启动电荷分享的功能。其中，时序控制信号XSTB处于致能准位的时间长度，决定电荷分享启动的总长度。

随着液晶显示面板技术的演进，目前显示面板100已朝向高分辨率方向发展，例如1920*1080全高清分辨率、或是3840*2160、4096*2160等4K2K分辨率。在每秒60次的更新频率之下，每个子像素所分配到的总驱动时间非常短暂，且子像素所分配到的总驱动时间又需要分配给电荷分享电路140所利用电荷分享区间以及源极驱动电路120所利用的像素充电区间。

若电荷分享区间占用太多的时间，将导致像素电容充电不完全，降低颜色的饱和度，也容易产生色偏等现象；若电荷分享区间时间过短，则电荷分享的省电效果将大幅降低，因此，本发明的显示面板100中时序控制电路160可以根据显示画面的内容不同，而产生相对应致能时间长度的时序控制信号XSTB，借此动态调整电荷分享所占用的时间，详细作法如下列说明。

请一并参照图2，其示出根据本发明的一实施例中一种电荷分享控制方法200的方法流程图，于此实施例中，电荷分享控制方法200可配合图1的实施例中的显示面板100进行操作。

如图2所示，电荷分享控制方法200执行步骤S200，以判断显示面板100是否用以显示纯色画面。于此实施例中，上述是否显示纯色画面的判断，可由源极驱动电路120所输出的数据信号判断是否于显示全红（R）画面、全绿（G）画面或全蓝（B）画面任一者，于部分实施例中，纯色画面除上述外还包含全青（GB）画面、全黄（RG）画面或全洋红（RB）画面中任一者。举例来说，若目前显示面板100所有显示红色的子像素（如子像素11r、12r、21r、22r等）均为全亮且其它各色子像素均为全暗时，则判断为全红画面，属于纯色画面；若目前显示面板100所有显示红色、绿色的子像素（如子像素11r、11g、12r、12g、21r、21g、22r、22g等）均为全亮且其它各色子像素均为全暗时，则判断为全黄画面，亦属于纯色画面；若显示面板100上三色子像素有若干不同的亮度设定，则判断为非纯色画面。

请一并参照图3A，其示出根据一实施例中图1中的源极驱动电路120、电荷分享电路140、时序控制电路160的功能方块图。

于图3A的实施例中，源极驱动电路120包含判断单元122以及调整单元124，判断单元122用以判断源极驱动电路120输出的数据信号是否用以于显示面板100上显示纯色画面（如步骤S200）。

若判断单元122判断数据信号不是显示纯色画面，则执行步骤S202，将电荷分享电路140的致能时间设定为第一时间长度（例如，标准的电荷分享时间长度）。接着，执行步骤S204，电荷分享电路140在具有相反极性的子像素之间进行电荷分享。

请一并参照图4，其示出于电荷分享电路140的致能时间设定为第一时间长度时的信号示意图。于图4的实施例中，数据线D1与数据线D2所连接的子像素为相反极性。

并且，数据线D1与数据线D2上的每一子像素在显示图框Frame0与接续的显示图框Frame1采用相反极性、显示图框Frame1与接续的显示图框Frame2亦采用相反极性，例如，数据线D1在显示图框Frame0与接续的显示图框Frame1之间由负极性转至正极性、在显示图框Frame1与接续的显示图框Frame2之间由正极性转至负极性；数据线D2在显示图框Frame0与接续的显示图框Frame1之间由正极性转至负极性、在显示图框Frame1与接续的显示图框Frame2之间由负极性转至正极性。

由于数据线D1与数据线D2上的每一子像素具有上述极性相反的关系，因此，电荷分享电路140可在数据线D1与数据线D2之间进行电荷分享。实际应用中，进行电荷分享的数据线并不仅以数据线D1与数据线D2为限，具有上述极性关系的数据线在相对极性转换的显示图框之间均可进行电荷分享。

如图4所示，时序控制信号XSTB在时间点T₁～T₂（电荷分享区间P_CS1）之间与时间点T₃～T₄（电荷分享区间P_CS2）位于致能准位，由时间点T₁开始，由于数据线D1与数据线D2之间电荷分享启动，数据线D1由低准位V_L趋向中间准位V_M，数据线D2由高准位V_H趋向中间准位V_M。

在不是显示纯色画面的情况下，此时，电荷分享区间P_CS1与电荷分享区间P_CS2持续的第一时间长度较短，数据线D1与数据线D2在较短的时间内尚无法由高准位V_H或低准位V_L来到中间准位V_M（如时间点T₂、T₄时尚未达到中间准位V_M），其电荷分享省电的效果略低。

相对地，在每一子像素的单位驱动时间（即单一个显示图框Frame0、Frame1或Frame2的时间）为固定时，时间点T₂～T₃之间的像素充电区间P_TFT1较长，因此，能够保留足够的时间给像素充电区间P_TFT1，可避免像素电容充电不完全，维持颜色的饱和度并且减少色偏发生。

若判断单元122判断数据信号是显示纯色画面（例如全红、全绿、全蓝、全青、全黄或全洋红画面），则执行步骤S206，源极驱动电路120中的调整单元124通知时序控制电路160调整时序控制信号XSTB，将电荷分享电路140的致能时间设定为第二时间长度，其中第二时间长度长于第一时间长度，借此以延长时序控制信号XSTB位于致能准位的时间（启动电荷分享的时间）。接着，执行步骤S208，电荷分享电路140在具有相反极性的子像素之间进行电荷分享。请一并参照图5，其示出于电荷分享电路140的致能时间设定为第二时间长度时的信号示意图。

如图5所示，时序控制信号XSTB在时间点T₅～T₆（电荷分享区间P_CS3）之间与时间点T₇～T₈（电荷分享区间P_CS4）位于致能准位，由时间点T₅开始，由于数据线D1与数据线D2之间电荷分享启动，数据线D1由低准位V_L趋向中间准位V_M，数据线D2由高准位V_H趋向中间准位V_M，并在时间点T₆前有足够时间达到中间准位V_M。

在显示纯色画面的情况下，此时，时序控制信号XSTB持续的第二时间长度较长，也就是说，电荷分享区间P_CS3与电荷分享区间P_CS4持续的第二时间长度较长，数据线D1与数据线D2有足够时间达到中间准位V_M，其电荷分享省电的效果较佳。

于上述实施例中，时序控制信号XSTB持续的第二时间长度，其下限为相反极性的两个子像素达到平衡电位所需时间。

相对地，在每一子像素的单位驱动时间（即单一个显示图框Frame0、Frame1或Frame2的时间）为固定时，时间点T₆～T₇之间的像素充电区间P_TFT2较短。

于上述实施例中，时序控制信号XSTB持续的第二时间长度，其上限正比于两显示图框（frame）之间的显示周期长度且反比于显示面板100中液晶单元（或像素电容）的充电所需时间。也就是说，若显示周期长度越长，则时序控制信号XSTB可持续较长的第二时间长度。另一方面，若液晶单元（或像素电容）的充电所需时间越短，则时序控制信号XSTB可持续较长的第二时间长度。

以一个实际例子来说明，于非纯色画面时，时序控制信号XSTB持续的第一时间长度可为0.7微秒至0.9微秒；于纯色画面时，时序控制信号XSTB持续的第二时间长度为1.5微秒至3微秒。也就是说，在纯色画面时，本发明产生的时序控制信号XSTB可将电荷分享电路140启动电荷分享功能的时间延长，以确保有较佳的省电效果。但本发明的第一时间长度与第二时间长度并不仅以上述范围（0.7微秒至0.9微秒以及1.5微秒至3微秒）为限。

实际上，电容充放电时转移的电荷数目具有下列关系：Q＝C·V＝I·T，Q代表电荷数目，C代表电容值，V代表充电时的电压准位，I代表充电时的电流大小，T代表第一时间长度或第二时间长度。于本发明中，第一时间长度与第二时间长度正比于显示面板100中各个子像素（11r～22b）的像素电容值大小，当像素电容值越大所需的第一时间长度与第二时间长度越长；并且，第一时间长度与第二时间长度亦正比于显示面板100所采用的工作电压准位V_DD（图中未示，可参照图4及图5中的高准位V_H）大小，当显示面板100所采用的工作电压准位V_DD越高所需的第一时间长度与第二时间长度越长。其中，第二时间长度均长于第一时间长度。

于前述实施例及图3A中，源极驱动电路120包含判断单元122以及调整单元124，由源极驱动电路120进行是否为纯色画面的判断，并触发时序控制信号XSTB的时间调整。但本发明并不以此为限，请一并参照图3B，其示出根据另一实施例中图1中的源极驱动电路120、电荷分享电路140、时序控制电路160的功能方块图。

于图3B的实施例中，时序控制电路160包含判断单元162以及调整单元164。判断单元162由源极驱动电路120读取其输出的数据信号，并用以判断数据信号是否用以于显示面板100上显示纯色画面。若判断数据信号是用以显示纯色画面，调整单元164将时序控制电路160产生的时序控制信号XSTB位于致能准位的时间延长，亦可达到类似的效果，其详细作法已在上述实施例中详细说明。

接着，请一并参照图6，其示出根据本发明的一实施例中图1的显示面板100及其电荷分享电路140的内部电路示意图。

于图6的实施例中，各色子像素11r～22b与信号线D0～D6之间为锯齿状交错（zigzag）配置，也就是说，信号线D1耦接至左侧的像素P11中的子像素11r，并同时耦接至右侧的像素P21中的子像素21g；信号线D2耦接至左侧的像素P11中的子像素11g，并同时耦接至右侧的像素P21中的子像素21b；依此类推。同时，图6中显示面板100的驱动方式系采用列极性反转（column inversion）。

于前述实施例中，电荷分享电路140耦接于具有相反极性的任两个子像素之间。于此实施例中，电荷分享电路140进一步包含局部性电荷分享电路（partial charge-sharingcircuit，PCS）141以及其控制电路142，局部性电荷分享电路141包含多个开关SW1a、SW1b、SW2a、SW2b、SW3a以及SW3b。

局部性电荷分享电路141中的每一个开关耦接于用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。例如，开关SW1a耦接于红色子像素11r、22r之间；开关SW2a耦接于红色子像素21g、11g之间；开关SW3a耦接于红色子像素21b、11b之间；依此类推。

在锯齿状交错配置搭配行极性反转的情况下，若显示全红画面，数据线D1需要在高准位、低准位、高准位、低准位…之间依序反转；数据线D2维持在低准位；数据线D3需要在低准位、高准位、低准位、高准位…之间依序反转；数据线D4需要在高准位、低准位、高准位、低准位…之间依序反转；数据线D5维持在低准位；数据线D6需要在低准位、高准位、低准位、高准位…之间依序反转。

当显示全红（或是全青）画面时，数据线D1与数据线D3具有在连续的显示图框中均具有相反的极性，同时，数据线D4与数据线D6具有在连续的显示图框中均具有相反的极性。此时，控制电路142可产生控制信号CS1导通开关SW1a与SW1b。

另一方面，当显示全绿（或是全洋红）画面时，数据线D1与数据线D2具有在连续的显示图框中均具有相反的极性，同时，数据线D4与数据线D5具有在连续的显示图框中均具有相反的极性。此时，控制电路142可产生控制信号CS2导通开关SW2a与SW2b。

另一方面，当显示全蓝（或是全黄）画面时，数据线D2与数据线D3具有在连续的显示图框中均具有相反的极性，同时，数据线D5与数据线D6具有在连续的显示图框中均具有相反的极性。此时，控制电路142可产生控制信号CS3导通开关SW2a与SW2b。

也就是说，电荷分享电路140中的局部性电荷分享电路141包含多个开关，各开关分别耦接于子像素11r～22b之中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间。当显示特定的纯色画面时，对应纯色画面的电荷分享开关便可相对应开启，并纯色画面中电荷分享具有延长的致能时间（可参见图5及其详细说明）。

于图6的实施例中所示出的局部性电荷分享电路141主要设置于相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的子像素之间，但电荷分享电路140并不仅以此为限，实际应用中，电荷分享电路140可进一步包含其它的开关或电荷分享路径，对应特定转换时间点上具有相反极性的其它子像素，并不以相同颜色为限，关于一般性电荷分享电路140的设置方式为现有技术的人所熟知，在此不另赘述。

综上所述，本发明提出的电荷分享控制方法及显示面板，在具有相反极性的子像素之间具有电荷分享，且电荷分享的致能时间长度可动态调整。对应纯色画面时可自动调整至较长的致能时间，以达到较佳的省电效果。对应非纯色画面，便可恢复一般的电荷分享时间，以确保液晶单元（或像素电容）具有足够的充电时间。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的变更与修饰，因此本发明的保护范围应当由所附的权利要求书所界定为准。

Claims (6)

1.一种电荷分享控制方法，其特征在于，用于一显示面板包含多个子像素，该显示面板包含一源极驱动电路和一时序控制器，该时序控制器用以产生一时序控制信号，当该时序控制信号位于一致能准位时用以导通一电荷分享电路，该电荷分享电路耦接于该些子像素之中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间；该电荷分享控制方法包括：

该源极驱动电路判断输出的数据信号是否用以于该显示面板上显示纯色画面；以及

若判断该数据信号用以显示纯色画面，该源极驱动电路调整该时序控制信号，以延长该时序控制信号位于该致能准位的时间，

其中，若判断该数据信号非用以显示纯色画面，将该电荷分享电路的致能时间设定为一第一时间长度；若判断该数据信号用以显示纯色画面，将该电荷分享电路的该致能时间设定为一第二时间长度，其中该第二时间长度长于该第一时间长度。

2.根据权利要求1所示的电荷分享控制方法，其特征在于，判断该数据信号是否用以显示纯色画面，为判断是否于该显示面板上显示全红画面、全绿画面、全蓝画面、全青画面、全黄画面或全洋红画面中任一者。

3.根据权利要求1所示的电荷分享控制方法，其特征在于，该第一时间长度与该第二时间长度正比于该显示面板中该些子像素的像素电容值大小，并且正比于该显示面板的工作电压准位大小。

4.根据权利要求1所示的电荷分享控制方法，其特征在于，该第二时间长度的下限为相反极性的两个子像素达到平衡电位所需时间，该第二时间长度的上限正比于每一显示图框之间的一显示周期长度且反比于该显示面板中一液晶单元的充电所需时间。

5.根据权利要求1所示的电荷分享控制方法，其特征在于，每一子像素于一第一显示图框与接续的一第二显示图框分别采用相反极性。

6.一种显示面板，其特征在于，包含：

多个子像素；

一电荷分享电路，分别耦接于该些子像素之中用以显示相同颜色、彼此邻近且具有相反极性的任两个子像素之间；

一时序控制器，用以产生一时序控制信号，当该时序控制信号位于一致能准位时用以导通该电荷分享电路；以及

一源极驱动电路，用以输出一数据信号以驱动该些子像素，且该源极驱动电路包含：

一判断单元，用以判断输出的该数据信号是否用以于该显示面板上显示纯色画面；以及

一调整单元，若判断该数据信号是显示纯色画面，该调整单元通知该时序控制器调整该时序控制信号，以延长该时序控制信号位于该致能准位的时间，

其中，若判断该数据信号非用以显示纯色画面，将该电荷分享电路的致能时间设定为一第一时间长度；若判断该数据信号用以显示纯色画面，将该电荷分享电路的该致能时间设定为一第二时间长度，其中该第二时间长度长于该第一时间长度。