CN105938710A - 能量可回收的数据驱动器、显示器以及驱动显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

能量可回收的数据驱动器、显示器以及驱动显示器的方法。公开了数据驱动器、显示器以及驱动显示器的方法。用于驱动作为一端与单元像素电连接的电容性负载的数据线的数据驱动器包括：能量回收单元，该能量回收单元被配置为通过对所述数据线施加电压来驱动所述数据线；以及数据驱动单元，该数据驱动单元被配置为对电压进行精确调整，并且用终止电压来驱动所述数据线。所述能量回收单元通过用从启动电压起经由中间电压到终止电压的电压驱动数据线来分级回收所述数据线中充入的能量。

Description

能量可回收的数据驱动器、显示器以及驱动显示器的方法
技术领域
本发明涉及能量可回收的数据驱动器、能量可回收的显示器以及驱动显示器的能量可回收方法。
背景技术
显示器将黑白或彩色图像划分成像素，将画面信息加载到每个像素中并因此显示该图像。彩色显示系统通常用红色、绿色和蓝色(RGB)的三个原色来显示图像的每个像素。实际的显示器需要光源，并且能够如在液晶显示器(LCD)中一样依赖背光或者使用诸如有机发光二极管(OLED)这样的像素自发光的器件。
可以将显示系统中的功耗粗略地分类成以下三种类型：由将用于驱动像素的显示源输入转换成驱动屏幕所需的数据的定时控制器所消耗的功率、由驱动像素的驱动器集成电路(IC)所消耗的功率以及由显示器发出光而消耗的功率。在这些功耗当中，最后一种功耗最大并且由所使用的光源来确定。在OLED显示器的情况下，最后一种功耗取决于屏幕亮度数据等。
第二大的功率是由驱动器IC消耗的。具有四分之一高清晰度(QHD)分辨率的显示系统具有2560×1440个像素，并且实际的通道数目是2560*3＝7680，因为每个像素具有RGB的三种颜色。在实践中，不能够制造具有这么大数目的通道的单个驱动器IC，并因此系统被配置有具有诸如720个通道或960个通道这样的大量通道的多个容易制造的驱动器IC。当显示系统使用具有960个通道的驱动器IC时，需要总共八个IC。根据最近趋势的大规模显示器在从数据驱动器IC到实际的像素的路径上具有电阻和几十皮法拉或更大的线电容。当在60Hz下驱动显示系统时，能够看到线驱动时间为1/(60*1440)＝11.5μs并且驱动频率为约87kHz。换句话说，可以将具有QHD分辨率的显示系统简化为以87kHz的频率对几十皮法拉的7680个电容器进行充电和放电的7680个驱动器电路。
有源矩阵LCD(AMLCD)基于连接至液晶的公共电极而被供应有交流(AC)信号。在帧反相(inversion)或线反相方法中，公共电极信号的电源在相对于信号的正与负之间发生改变，以表现出与AC信号相同的特性。然而，在实践中，公共电极的电容太高而无法在功耗方面高效。在作为另一驱动方法的点反相方法中，列驱动器的输出端被驱动高于或低于固定公共电极信号以表现出与AC信号相同的特性。
有源矩阵OLED(AMOLED)显示器没有公共电极，并且不需要AC信号。因此，列驱动器的功耗大于AMLCD中的列驱动器的功耗，并且难以用现有的数据驱动器来减小功耗。
可以将由电容消耗的功率计算为C*{V2 2–V1 2}*f*N。当电容为50pF，线的总数为7680，驱动频率为87kHz，V2为7V并且V1为2V时，所计算出的功耗为约1.5[W]。如今，定时控制器使用精确标度工序来制造，并因此具有约100mW至200mW的功耗，使得除光源以外，数据驱动器消耗功率的大部分。
因为以上计算是基于最坏情况的假定的，所以在实践中功耗是概率平均的。然而，由于对高图片质量的最近要求和对于视频的要求，功耗在诸如智能电话、平板个人计算机(PC)等这样的便携式装置中增加。在诸如智能电话和平板PC这样的便携式装置的情况下，由显示器消耗的功率是所消耗的功率的相当大的部分。为了增加使用时间，需要使显示器的功耗最小化。
发明内容
本发明旨在解决当数据驱动器驱动面板时不对在面板中被充电的能量进行回收的问题，并且本发明的主要目的中的一个目的是提供一种数据驱动器，该数据驱动器可以通过用从启动电压起经由中间电压到终止电压(end voltage)的电压而驱动数据线来回收数据线中充入的能量，因此减小功耗。
本发明的主要目的中的另一目的是提供一种能够回收数据线中充入的能量的显示面板以及一种能够通过回收数据线中充入的能量来减小功耗的显示器驱动方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于驱动作为一端与单元像素电连接的电容性负载的数据线的数据驱动器，该数据驱动器包括：能量回收单元，该能量回收单元被配置为通过对所述数据线施加至少一个中间电压来用所述至少一个中间电压驱动所述数据线；以及数据驱动单元，该数据驱动单元被配置为对电压进行精确调整，并且用终止电压来驱动所述数据线。所述能量回收单元通过用从启动电压起经由所述至少一个中间电压到所述终止电压的电压驱动所述数据线来分级(in stages)回收所述数据线中充入的能量。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示器，该显示器包括：显示面板，在该显示面板中，由数据线和扫描线驱动的单元像素按照阵列设置；扫描驱动器，该扫描驱动器被配置为驱动所述扫描线和连接至所述扫描线的单元像素；以及数据驱动器，该数据驱动器被配置为驱动所述数据线和连接至所述数据线的单元像素。所述数据驱动器通过分级向作为电容性负载的所述数据线提供电信号来驱动所述数据线，并且分级从所述数据线回收能量。
根据本发明的另一方面，提供了一种驱动显示器的方法，该方法包括以下步骤：按照电信号的形式向作为电容性负载的数据线提供能量，以用启动电压来驱动所述数据线；以及用从所述启动电压起经由中间电压到终止电压的电压来驱动所述数据线，并且回收所述数据线中充入的能量。
附图说明
对于本领域技术人员而言，本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过参照附图详细地描述其示例性实施方式而变得更显而易见，在附图中：
图1是示意性地示出了根据本实施方式的显示器的框图；
图2的(a)是例示了液晶显示器(LCD)中的单元像素的示意电路图；
图2的(b)是例示了有机发光二极管(OLED)显示器中的单元像素的示意电路图；
图3的(a)、图3的(b)和图3的(c)是示意性地示出了电压发生器的示例性实施方式的图；
图4是例示了数据驱动单元的框图；
图5是示出了数据线的分级上升的电势的曲线图；
图6是示意性地例示了根据本实施方式的驱动显示器的方法的示例的流程图；
图7是示出了数据线的分级下降的电势的曲线图；以及
图8是示意性地例示了根据本实施方式的驱动显示器的方法的另一示例的流程图。
具体实施方式
出于描述本发明的示例性实施方式的目的，本文中公开的特定结构和功能细节仅是代表性的，并且本发明不应被解释为限于这些示例性实施方式。换句话说，本发明易受各种修改和另选形式影响，并且将要理解的是，本发明的范围涵盖能够实现本发明的技术精神的所有修改、等同物和替代方案。
本说明书所使用的术语应该被理解如下。
术语“第一”、“第二”等被用来将一个元件和其它元件区分开，并且本发明的范围不应该受这些术语限制。例如，第一元件可以被称作第二元件，并且反之亦然。
除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还将要理解的是，当在本文中被使用时，术语“包括”、“包括有”、“包含”和“包含有”指定阐明的特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，而不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在或添加。
还应该注意的是，在一些另选的实施方式中，块中指出的功能或操作可以不按流程图所指出的顺序发生。换句话说，可以按照所指出的顺序、基本上同时或者按照相反的顺序来执行相继示出的块。
用来描述本公开的示例性实施方式的表达“和/或”包括关联的列举的项中的一个或更多个中的任何和所有组合。
在用于描述本公开的示例性实施方式的参照附图中，为了描述的方便和理解的容易，大小、高度、厚度等被有意地放大，并且不根据比例进行放大或者缩小。另外，在附图中，可以有意地缩小一些元件，并且可以有意地放大其它元件。
除非另外限定，否则本文中使用的所有术语具有与由本发明所属的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将要理解的是，诸如常用词典中定义的术语这样的术语应该被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此限定，否则将不在理想化的或过于正式的意义上进行解释。
图1是示意性地示出了根据本实施方式的显示器的框图。参照图1，根据本实施方式的显示器包括数据驱动器10和显示图像的显示面板20。
显示面板20包括按照阵列设置并显示图像的多个单元像素P，并且这些单元像素被驱动以显示图像。在图1中，显示面板20被示出为仅包括一个单元像素P。然而，这是为了简要且清楚的描述，并且多个像素P按照阵列设置。数据驱动器10驱动数据线D以及连接至该数据线D的单元像素P。数据线D的一端连接至数据驱动器10的输出节点O，并且另一端连接至包含在单元像素P中的开关。
作为示例，显示面板20可以是液晶显示(LCD)面板。LCD面板包括液晶、夹入液晶的透明电极、以及偏光板。当对一对透明电极施加电压时，所述透明电极之间的液晶的布置改变，因此透射或者阻挡由设置在背部处的背光单元提供的光。
如图2的(a)所示，在LCD显示面板中显示图像的器件中的每一个中，开关的控制端由扫描线S驱动，并且通过开关从数据线D提供与要由液晶CLC显示的数据对应的电压。
作为另一示例，显示面板20可以是有机发光二极管(OLED)面板。OLED面板包括在两个电极(即，阴极与阳极)之间传输电子的电子传输层、传输空穴的空穴传输层、以及当所传输的电子和空穴结合时发出光的发光层。当向阴极和阳极提供电流时，阴极提供通过电子传输层而传输到发光层的电子，并且阳极提供通过空穴传输层而传输到发光层的空穴。传输到发光层的电子和空穴重新结合以发出光。与自身不发出光并反而透射或者阻挡从背部提供的光的LCD不同，OLED显示器自身用所提供的能量发出光。代替LCD中所需的背光系统，OLED显示器需要可以通过向OLED器件直接供应电流来调整亮度的直流(DC)-DC转换器。
如图2的(b)所示，在OLED显示面板中显示图像的器件中的每一个中，开关薄膜晶体管(TFT)的控制端由扫描线S驱动，通过开关TFT从数据线D向电容器CS提供与要由液晶CLC显示的数据对应的电信号，并且电容器CS向驱动TFT的控制端提供与所提供的电信号对应的电压。驱动TFT的一端和另一端根据施加到控制端的电压来传导电并且向OLED器件提供电流，使得OLED发出光。
在下文中，单元像素P被限定为包括至少一个开关，所述至少一个开关向单元器件和显示图像的器件供应能量或者阻挡到单元器件和显示图像的器件的能量。在图2的(a)中，单元像素P包括：开关，该开关具有连接至扫描线S的控制端以及连接至数据线D的一端，并且向液晶CLC提供能量或者阻挡能量；以及液晶CLC，该液晶CLC是用于显示图像的器件。尽管未在附图中示出，然而连接在相邻的扫描线S与开关的另一端之间的存储电容器也可以作为用于使得液晶CLC能够显示图像的器件被包含。
在OLED面板中，单元像素P包括连接在扫描线与数据线之间的开关TFT、驱动OLED的驱动TFT、向驱动TFT的控制端提供控制电压的电容器CS、以及作为用于显示图像的器件的OLED。尽管未在附图中示出，然而可以在单元像素P中包括用于显示图像的其它器件。
返回参照图1，数据线D是导线，并且将数据驱动器10的输出节点O和单元像素P进行连接。数据线D具有关于基准电势的线电容，并且从数据驱动器10的角度来看是电容性负载。因此，为了驱动单元像素P，需要数据驱动器10驱动与单元像素P一起作为电容性负载的数据线D，并且数据线D在驱动过程中还被充电有能量。
在下文中，“驱动数据线”不仅表示向数据线提供电压以使得数据线的电压达到目标电压，而且表示向单元像素提供目标电压。
数据驱动器10包括用目标中间电压来驱动数据线D的能量回收单元100、以及对电压进行精确调整并且将该电压提供给数据线D和像素P的数据驱动单元150。能量回收单元100包括：电压发生器110，该电压发生器110输出中间电压V1、V2、V3、…、和Vk；以及开关单元120，该开关单元120包括多个开关，所述多个开关将由电压发生器110产生的多个中间电压V1、V2、V3、…、和Vk连接至输出节点O或者阻断(block)中间电压V1、V2、V3、…、和Vk。
图3的(a)、图3的(b)和图3的(c)是示意性地示出了电压发生器110(参见图1)的示例性实施方式的图。参照图3的(a)，可以通过按照级联方式将单元电荷泵模块C.P.进行连接来实现电压发生器110a。电荷泵模块C.P.中的每一个被提供有输入电压Vin或在前的电荷泵模块的输出电压以将所提供的电压存储在能量存储器件中，并且被按照电信号的形式供应有能量以提高(boost)所提供的电压并输出经提高的电压。
作为示例，电荷泵模块的输入电压Vin可以是由电池提供或者通过对交流(AC)电压进行整流而获得的DC电压，或者可以是其通过低压差调压器而输出的DC电压。供应能量以提高向电荷泵模块C.P.提供的电压的电信号可以是被周期性地提供的信号φ。
与按照级联方式连接的相应的电荷泵模块C.P.的输出端连接的输出电容器CL可以用作用于能量回收的电容器，所述电容器被提供有从数据线回收的能量并且被充电。输出电容器CL被提供有与数据线中充入的电压对应的电荷并且将该电荷存储在其中，因此按照电压的形式回收能量。另外，输出电容器CL可以用于改进相应的电荷泵模块C.P.的电流驱动特性，并且用于使输出电压平滑。
在图3的(b)所示的电压发生器110b中，相应的电荷泵模块存储被作为输入提供给在相位上按照半个周期改变的C1a、C2a、C3a、…、和Cka以及C1b、C2b、C3b、…、和Ckb的电压，用具有相反的相位的两个信号φ1和φ2来提高所提供的电压，并且输出经提高的电压。
如上所述，输出电容器CL用作用于能量回收的电容器，该电容器回收在数据线和像素中充入的能量并且存储所回收的能量。另外，当相应的电荷泵模块在高频率下操作时，能够使在输出电压中发生的纹波平滑并且改进电流驱动特性。
图3的(c)中所示的电压发生器110c是使用二极管而实现的示例性实施方式。电压发生器110c也用具有不同的相位的两个信号φ1和φ2来提高所提供的输入电压Vin，并且输出经提高的输入电压。
输出电容器CL用作回收在数据线和像素中充入的能量并存储所回收的能量的用于能量回收的电容器，并且可以使在输出电压中发生的纹波平滑并改进电流驱动特性。
例如，能够假定通过V4回收电荷但是电压由于高电流而在V2处降低的情况。这时，通过V4的输出电容器回收的电荷可以按照电流的形式经由V3移动到V2。换句话说，当在电压发生器110c中发生过量的或不足的电荷时，电荷可以在其中移动，并且由输入提供的电流被最小化，使得可以使能量消耗最小化。
尽管未在附图中示出，然而可以通过按照级联方式将多个升压转换器模块进行连接并且将输出电容器连接至这些升压转换器模块中的每一个的输出端来实现电压发生器。当用按照级联方式连接的多个升压转换器模块来实现电压发生器时，能够通过提高输入电压并且将经提高的电压提供为下一升压转换器模块的输入来输出多个电压。
根据未在附图中示出的另一示例性实施方式，可以通过将输出电容器连接至按照级联方式连接的多个降压转换器模块中的每一个来实现电压发生器。当通过将按照级联方式连接的多个降压转换器模块进行连接来实现电压发生器时，可以减小输入电压，然后将输入电压提供给下一降压转换器模块，使得可以输出多个电压。
根据本实施方式，可能需要预定的管芯面积以形成用于形成多个中间电压的电压发生器电路。然而，电压发生器电路可以被用作用于产生伽玛基准信号的电路，并因此能够减小所占的面积。
在示例性实施方式中，假定了由电压发生器110提供的多个中间电压V1、V2、V3、…、和Vk满足V1<V2<V3<…<Vk。在能量回收单元100打算将数据线D从V1的前一数据线电压驱动到V3的情况下，开关控制器130(参见图1)控制开关，使得数据线D首先被从V1充电到V2，然后数据线D最终被从V2充电到V3。例如，开关控制器130控制开关单元120的开关以将电压发生器110的V2的输出端连接至输出节点O。当用V2来驱动数据线D时，开关控制器130使将电压发生器110的V2的输出端连接至输出节点O的开关阻断，并且控制开关以将电压发生器110的V3的输出端连接至输出节点O。因此，能量回收单元100可以用目标电压V3来驱动数据线D。
在另一示例性实施方式中，当能量回收单元100打算将数据线D从V3的前一数据线电压驱动到V1时，开关控制器130控制开关单元120的开关，使得数据线D用V2来驱动，然后用V1来驱动。
如将在下面描述的，能量回收单元100可以通过从启动电压起经由中间电压到终止电压顺序地驱动数据线D来分级回收数据线D中充入的能量。
开关控制器130被示出为被包含在数据驱动器10中，但是附图仅示出了示例性实施方式。根据另一示例性实施方式，开关控制器130被包含在定时控制器(未示出)中，并且可以使用包括低电压差分信号(LVDS)接口、mini-LVDS接口等的接口或者高速串行接口来从定时控制器将要在下面描述的开关控制信号和开关阵列控制信号(参见图4中的VSW)作为附加数据与像素数据一起进行提供。
在示例性实施方式中，当开关控制器130被设置在数据驱动器10中时，开关控制器130将作为启动电压的前一数据线电压与作为终止电压的数据线D的当前目标驱动电压进行比较，并且控制开关驱动序列。在另一示例性实施方式中，当开关控制器130被设置在定时控制器(未示出)中时，开关控制器130可以事先对要显示的图像的数据进行分析，并且将开关驱动序列作为附加信号与数据信号一起提供给数据驱动器10。
数据驱动单元150提供需要在电压发生器110驱动数据线D之后提供的附加电压。例如，假定V1为1V，V2为2V，V3为3V，要提供给单元像素P的电压为3.7V，并且数据线D被充电至作为与V1对应的电压的1V。能量回收单元100用2V并且然后用3V来顺序地驱动数据线D。数据驱动单元150被提供有精调电压(fine tuningvoltage)，并且向已经被预先充电至3V的数据线D提供3.7V，因此将目标电压施加到单元像素P并使得单元像素P能够表达目标分级(gradation)。
图4是例示了数据驱动单元150的示例性框图。参照图4，数据驱动单元150被提供有精调电压，并且输出终止电压。按照由伽玛基准信号形成的模拟电压和输入数据比特的形式将精调电压提供给数据驱动单元150。数据驱动单元150可以包括偏移补偿电路，以用目标终止电压来驱动数据线D。
现有的数据驱动单元应该输出要提供给像素的所有电压。例如，当像素在0V与10V之间操作时，数据驱动单元应该输出0V与10V之间的电压。在这种情况下，通道宽度和线宽度增加以经受高电压，并因此器件的尺寸增加。
然而，根据本实施方式，当作为能量回收单元100用来驱动数据线D的中间电压电平中的任一个的Vi被提供作为数据驱动单元150的最高电压(top voltage)Vt并且作为能量回收单元100用来驱动数据线D的中间电压电平中的任一个的Vj被提供作为数据驱动单元150的最低电压(bottom voltage)Vb时，能够不使用高电压器件来实现数据驱动单元150。
作为示例，如图4所示，当数据驱动单元150打算将由能量回收单元100预先充电至3V的数据线D驱动到3.5V时，开关控制器130控制开关阵列，以使得等于数据线D的被预先充电的电压的3V被施加作为数据驱动单元150的最低电压Vb，并且接近于并高于3V的4V被施加作为数据驱动单元150的最高电压Vt。随后，数据驱动单元150可以被提供有精调电压，并且可以输出作为目标电压的3.5V。
作为另一示例，当数据驱动单元150打算用3.5V来驱动由能量回收单元100预先充电至4V的数据线D时，开关控制器130控制开关阵列，以使得等于数据线D的被预先充电的电压的4V被施加作为数据驱动单元150的最高电压Vt并且接近于并低于4V的3V被施加作为数据驱动单元150的最低电压Vb。随后，数据驱动单元150可以被提供有精调电压，并且可以输出作为目标电压的3.5V。
在示例性实施方式中，作为数据驱动单元150的最高电压Vt和最低电压Vb而提供的电压是由能量回收单元100输出的电压当中的彼此接近的电压。例如，如图4所示，当数据驱动单元150打算用3.5V的终止电压来驱动数据线D时，可以提供4V作为最高电压Vt，并且可以提供3V作为最低电压Vb。
当由能量回收单元100输出的电压当中的彼此接近的电压被施加作为数据驱动单元150的最高电压Vt和最低电压Vb时，能够不使用用于经受高电压的高电压器件来设计数据驱动单元150，并因此能够减小形成数据驱动单元150所需的管芯面积。此外，因为数据驱动单元150的最高电压Vt与最低电压Vb之间的电压差减小，所以能够减小功耗。
在未在附图中示出的另一示例性实施方式中，由能量回收单元100输出的电压当中的作为数据驱动单元150的最高电压Vt和最低电压Vb而提供的电压可以不是彼此接近的电压。当数据驱动单元150打算用3.5V的终止电压来驱动数据线D时，可以提供5V作为最高电压Vt，并且可以提供2V作为最低电压Vb，使得足够的输出余量被提供至数据驱动单元150的输出电压。
可以如以上所描述的示例性实施方式中描述的那样实现数据驱动单元150，并且还能够实现数据驱动单元150，使得根据相关技术来施加最高电压和最低电压。本实施方式不受数据驱动单元150的配置限制。
在以上示例性实施方式中，作为数据驱动单元150的最高电压而提供的电压可以高于源驱动器IC中的每个通道输出的最大电压，并且作为最低电压而提供的电压可以低于源驱动器IC中的每个通道输出的最小电压，使得可以在从最高电压到最低电压的范围内提供终止电压。
例如，当电压发生器110与数据线D之间正发生电荷转移的同时，数据驱动单元150的输出端可以被预先充电至最终电压，以减小总的线充电和放电时间。在另一示例中，为了减小数据驱动单元150的功耗，在电压发生器110与数据线D之间的电荷转移结束之后，数据驱动单元150的输出端被预先充电至最终电压。
根据示例性实施方式，数据驱动单元150不需要具有大的面积并且能够经受高电压的高电压晶体管，并因此可以在比相关技术小的面积中节约地实现数据驱动单元。此外，根据相关技术，当驱动数据驱动单元所需的电流是1μA，最高电压Vt为10V并且最低电压Vb为0V时，由总共7680个数据驱动单元消耗的功率为76.8mW。另一方面，因为如图4的示例性实施方式中所示在数据驱动单元的最高电压与最低电压之间施加了1V，所以由数据驱动单元消耗的功率被计算为7.68mW，其是相关技术的10％。因此，能够减小数据驱动单元的功耗。
将参照附图来描述当终止电压高于启动电压时数据驱动器驱动数据线的方法的示例性实施方式。图5是示出了数据线的分级上升的电势的曲线图。图6是示意性地例示了当要通过数据线D提供给单元像素的电压高于数据线D中充入的电压时数据驱动器驱动单元像素的方法的示例性实施方式的流程图。为了简要且清楚的描述，在下面将数据线D中充入的电压称为启动电压，并且将用于驱动数据线D的电压称为终止电压。然而，这些不是用于限制本发明的范围，而是用于通过使电压的术语简化来简要地且清楚地指示电压。
参照图5和图6，能量回收单元通过向数据线提供电压来用启动电压驱动数据线(S510)。用启动电压来驱动数据线的该操作是数据驱动器用目标终止电压来驱动先前驱动的数据线的操作。在本实施方式中，如图5所示用比数据线中充入的电压高的电压来驱动数据线。在驱动过程中，能量被充入到数据线中。
开关控制器将启动电压与作为电压发生器(参见图1中的110)的输出电压的V1、V2、V3、…、和Vk进行比较，并且选择高于启动电压并低于终止电压的中间电压(S520)。如图5所示，V2和V3高于启动电压并且低于终止电压。因此，能够将V2和V3选择为中间电压。在与本实施方式不同的另一示例性实施方式中，可以存在一个中间电压。开关控制器控制开关单元以将数据线连接至作为电压发生器的输出的中间电压，因此将数据线从启动电压驱动到中间电压。例如，当存在如图5所示的多个中间电压时，开关控制器控制开关单元，以使得较低的中间电压V2和较高的中间电压V3被顺序地施加到数据线。如附图中所示，当中间电压被提供给数据线时，数据线的电压Vd由于数据线和像素的电阻组件和电容组件而按照指数方式接近于中间电压。
在示例性实施方式中，开关控制器将作为启动电压的前一数据线电压与数据线的作为终止电压的当前目标驱动电压进行比较，并且控制开关驱动序列。在另一示例性实施方式中，开关控制器可以事先对要显示的图像的数据进行分析，以控制开关。
数据驱动单元用终止单元来驱动数据线(S530)。在操作S520中选择的中间电压按照从低电压到高电压的顺序被提供给数据线。因此，数据线在用终止电压来驱动之前的电压与所选择的中间电压当中的最高的中间电压相同。因为已经用来驱动数据线的电压可以与要提供给像素的终止电压不同，所以数据驱动单元用终止电压来驱动数据线。在示例性实施方式中，可以向数据驱动单元提供精调电压，该精调电压是由经由通过输入数据比特控制的数模转换器的伽玛基准信号而形成的模拟电压。用该精确的终止电压对数据线进行充电，以用所期望的显示信息来驱动数据线。
例如，当用作为中间电压的V2来驱动数据线，然后用作为中间电压的V3来驱动数据线时，数据线被保持在电压V3处。V3可以连接至数据驱动单元的最低电压，并且V4可以连接至最高电压。数据驱动单元被提供有精调电压，使数据线电压提高VΔ以产生用于驱动数据线的精确的终止电压。
将在下面参照图7和图8来描述当启动电压高于终止电压时数据驱动器驱动数据线的示例性实施方式。图7是示出了数据线的分级下降的电势的曲线图。图8是示意性地例示了当作为要通过数据线提供给单元像素的电压的终止电压低于作为数据线D中充入的电压的启动电压时数据驱动器驱动单元像素的方法的示例性实施方式的流程图。
参照图7和图8，能量回收单元通过向数据线提供电压来用启动电压驱动数据线(S610)。用启动电压来驱动数据线的该操作是数据驱动器用目标终止电压来驱动先前驱动的数据线的操作。
开关控制器将启动电压与作为电压发生器(参见图1中的110)的输出电压的V1、V2、V3、…、和Vk进行比较，并且选择低于启动电压并高于终止电压的中间电压(S620)。例如，如图7所示，V3和V2低于启动电压并且高于终止电压。因此，开关控制器可以将V3和V2选择为中间电压。在未在附图中示出的另一示例性实施方式中，当启动电压高于V2并且低于V3时，可以存在一个中间电压V2。
在示例性实施方式中，开关控制器将作为启动电压的前一数据线电压与数据线的作为终止电压的当前目标驱动电压进行比较，并且控制开关驱动序列。在另一示例性实施方式中，开关控制器可以事先对要显示的图像的数据进行分析，以控制开关。
开关控制器控制开关单元以将数据线连接至作为电压发生器的输出的中间电压，因此将数据线从启动电压驱动到中间电压。例如，当存在如图7所示的多个中间电压时，开关控制器控制开关单元，以使得较高的中间电压V3和较低的中间电压V2顺序地驱动数据线。如附图中所示，当将中间电压提供给数据线时，数据线的电势Vd由于数据线和像素的电阻组件和电容组件而按照指数方式接近于中间电压。
数据线和像素是如以上所提及的电容性负载。电容性负载具有按照通过累积的电荷而产生的电压的形式来存储能量的特性。理论上，在数据驱动器提高数据线和像素的电压以驱动数据线和像素的过程中不存在能量损失。然而，当通过消耗电容性负载中所累积的电荷来将电压减小至基准电势时，存在电容性负载中所累积的能量的损失。
根据本实施方式，数据线中所累积的能量未被消耗至基准电势或地电势，而是被充入到电压发生器的输出中间电压的输出电容器中。因此，由电压发生器使用来提高数据线的电压的能量被电压发生器回收。
与在回收能量的过程中向数据线提供中间电压的本发明不同，论文“A multi-levelmulti-phase charge-recycling method for low-power AMLCD column drivers”(IEEEJournal of Solid-State Circuits.Vol.35,No.1,January 2000)和“A TFT-LCD source-driverIC with charge-recycling technique”(Analog Integr Circ Sig Process,DOI10.1007/s10470-010-9517-1)中所公开的相关技术提供了列线与列驱动器之间的电连接被切断的隔离阶段，并且在该隔离阶段之后，使已经被充入相同极性的电压的列线或者用具有与极性相同的最高有效位(MSB)的电压而驱动的列线连接至同一电容器，以收集电荷。
另外，在本实施方式中，能量回收操作或能量提供操作是根据数据线中充入的启动电压与用于驱动数据线的终止电压之间的幅值关系来执行的，然而，在前述的文档中，每条列线中充入的所有电荷被收集以在每条列线中形成公共电压Vcom，并且通过点反相方法来驱动列线。因此，在本实施方式与前述的文档之间的驱动方法中存在差异。
此外，虽然现有的电荷回收方法在相邻的线之间或者在被驱动的列线与接下来要驱动的列线之间需要大的信号差，但是本实施方式不具有这种约束。因此，本实施方式可以被用于任何显示器驱动方法，而不限于通过前述文档中的点反相方法驱动的LCD。
返回参照图7和图8，由在第一电压与第二电压之间按照频率f切换并且使与第一电压与第二电压之间的差对应的所有能量流向基准电势的电容器所消耗的功率被计算为C*{V2 2-V1 2}*f。例如，根据相关技术，当启动电压为7V，终止电压为3V并且具有等效电容Cd的数据线被驱动时，消耗Cd*40*f[W]的功率。然而，根据本实施方式，当数据线的电压顺序地从7V下降至6V的中间电压，从6V下降至5V的中间电压，从5V下降至4V的另一中间电压时，除了操作开关控制器所需的功耗之外，既不存在能量损失也不存在功率损失。
然而，在数据线的电压从4V下降至3V的终止电压的过程中存在能量损失，因为不存在用于回收能量的中间电压。能够看到对应的功耗为Cd*7*f[W]，其仅是相关技术的功耗的约20％。
通过减小中间电压之间的间隔，能够增加能量回收效率。例如，假定中间电压是4V和2V(即，具有2V的差)，并且数据线的电压从5V下降至2.5V。当数据线的电压从5V下降至4V时，能够回收能量。然而，在数据线的电压从4V下降至2.5V的过程中，不存在中间电压，并且不能够回收能量。对应的功耗为Cd*9.75*f[W]。
另一方面，假定中间电压为5V、4V、3V和2V(即，具有1V的差)，当数据线的电压从5V经由4V的中间电压下降至3V时，能够回收能量。当数据线的电压从3V下降至2.5V时，存在功率损失，并且对应的功耗为Cd*2.75*f[W]。
换句话说，通过减小中间电压之间的差，能够使被充入到数据线中并且然后浪费的能量的损失最小化。然而，当中间电压之间的差减小时，虽然能够增加能量回收效率，但是实现数据驱动器所需的面积增加。因此，有必要考虑到能量回收效率和管芯面积来设计中间电压。
数据驱动单元用终止电压来驱动数据线(S630)。操作S610中选择的中间电压按照从高电压到低电压的顺序被提供给数据线。因此，数据线的电压与所选择的中间电压当中的最低的中间电压相同。因为数据线的当前电压可能与要提供给像素的终止电压不同，所以数据驱动单元驱动数据线以将终止电压提供给像素。例如，当在将中间电压V3提供给数据线之后用V2来驱动数据线时，数据线被保持在电压V2处。V1可以连接至数据驱动单元的最低电压，并且V2可以连接至最高电压。数据驱动单元可以被提供有与终止电压和数据线电压之间的差对应的电压VΔ，并且可以通过将电压VΔ提供给数据线来用作为目标电压的终止电压驱动数据线。
根据本实施方式，电压发生器提供多个中间电压，并且所述多个中间电压被顺序地提供给数据线以回收对电容性负载进行充电所消耗的能量。另外，有源矩阵OLED(AMOLED)不具有诸如点反相方法这样的方法的特定系统要求。
在本发明的示例性实施方式中，针对电荷回收开关的控制操作是根据前一数据线驱动电压与当前数据线驱动电压之间的幅值差或关系来执行的，并且不要求相邻的线之间或者启动电压与终止电压之间的电压差为预定电平或更高的电平。因此，能够将本发明的示例性实施方式用于任何显示器驱动方法。
另外，用于形成多个中间电压的电压发生器电路可以被用作用于产生伽玛信号的电路，并因此能够在形成集成电路(IC)的过程中减小由附加电路占据的面积。此外，与相关技术不同，能够不使用经受高电压所需的高电压器件来实现数据驱动单元，并因此本发明的示例性实施方式在管芯面积方面是有利的。
根据本实施方式，通过用从启动电压起经由中间电压到终止电压的电压来驱动数据线，能够回收数据线中充入的能量。
对于本领域技术人员将显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明的上述示例性实施方式做出各种修改。因此，本发明旨在涵盖落在所附的权利要求及其等同物的范围内的所有这些修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年3月3日提交的韩国专利申请No.2015-0029644的优先权和权益，该韩国专利申请的公开通过引用的方式全部被并入到本文中。

Claims (26)

1.一种用于驱动作为一端与单元像素电连接的电容性负载的数据线的数据驱动器，该数据驱动器包括：
能量回收单元，该能量回收单元被配置为通过对所述数据线施加至少一个中间电压来用所述至少一个中间电压驱动所述数据线；以及
数据驱动单元，该数据驱动单元被配置为对电压进行精确调整，并且用终止电压来驱动所述数据线，
其中，所述能量回收单元通过用从启动电压起经由所述至少一个中间电压到所述终止电压的电压驱动所述数据线来分级回收所述数据线中充入的能量。
2.根据权利要求1所述的数据驱动器，其中，所述至少一个中间电压低于所述启动电压并且高于所述终止电压。
3.根据权利要求1所述的数据驱动器，其中，所述能量回收单元包括：
至少一个中间电压输出模块，所述至少一个中间电压输出模块各自被配置为输出所述至少一个中间电压；以及
至少一个输出电容器，所述至少一个输出电容器各自与所述至少一个中间电压输出模块的输出端连接，并且
所回收的能量被充入到所述输出电容器中。
4.根据权利要求3所述的数据驱动器，其中，当用由所述至少一个中间电压输出模块输出的电压来驱动所述数据线时，所回收的能量被充入到与所述至少一个中间电压输出模块的所述输出端连接的所述输出电容器中。
5.根据权利要求3所述的数据驱动器，其中，所述能量回收单元包括：
开关单元，该开关单元包括多个开关，所述多个开关被配置为使所述至少一个中间电压输出模块与所述数据驱动器的输出端连接或者阻断所述中间电压输出模块；
数据驱动器输出开关，该数据驱动器输出开关被配置为使所述数据驱动单元的输出端与所述数据驱动器的所述输出端连接或者阻断所述数据驱动单元的所述输出端；以及
开关控制器，该开关控制器被配置为控制所述数据驱动器输出开关以及包含在所述开关单元中的所述多个开关。
6.根据权利要求5所述的数据驱动器，其中，所述开关控制器被设置在所述数据驱动器内部或外部，以控制所述开关单元和所述数据驱动器输出开关。
7.根据权利要求1所述的数据驱动器，其中，所述数据驱动单元接收精调电压，并且驱动所述数据线以达到所述终止电压。
8.根据权利要求1所述的数据驱动器，其中，所述单元像素是液晶显示LCD单元像素和有机发光二极管OLED单元像素中的任一个。
9.根据权利要求1所述的数据驱动器，其中，当所述数据线中充入的电压高于要施加到所述数据线的电压时，所述数据驱动器回收所述数据线中充入的所述能量。
10.一种显示器，该显示器包括：
显示面板，在该显示面板中，由数据线和扫描线驱动的单元像素按照阵列设置；
扫描驱动器，该扫描驱动器被配置为驱动所述扫描线和连接至所述扫描线的单元像素；以及
数据驱动器，该数据驱动器被配置为驱动所述数据线和连接至所述数据线的单元像素，
其中，所述数据驱动器通过分级向作为电容性负载的所述数据线提供电信号来驱动所述数据线，并且分级从所述数据线回收能量。
11.根据权利要求10所述的显示器，其中，所述数据驱动器包括能量回收单元，该能量回收单元被配置为用从启动电压起经由至少一个中间电压到终止电压的电压来驱动所述数据线，并且分级回收所述数据线中充入的能量。
12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述至少一个中间电压低于所述启动电压并且高于所述终止电压。
13.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述能量回收单元包括：
至少一个中间电压输出模块，所述至少一个中间电压输出模块各自被配置为输出所述至少一个中间电压；以及
至少一个输出电容器，所述至少一个输出电容器各自与所述至少一个中间电压输出模块连接。
14.根据权利要求13所述的显示器，其中，所述能量回收单元还包括：
开关单元，该开关单元包括多个开关，所述多个开关被配置为将所述至少一个中间电压输出模块与所述数据驱动器的输出端连接或者阻断所述中间电压输出模块；以及
开关控制器，该开关控制器被配置为控制包含在所述开关单元中的所述多个开关。
15.根据权利要求14所述的显示器，其中，所述开关控制器通过控制所述开关单元以使所述数据线与所述至少一个中间电压输出模块中的任一个电连接来用所述至少一个中间电压驱动所述数据线，并且
在所述数据线中充入的所述能量被充入到与所述至少一个中间电压输出模块中的任一个的输出端连接的输出电容器。
16.根据权利要求11所述的显示器，其中，在用所述至少一个中间电压中的任一个来驱动所述数据线的同时，所述数据驱动器将所述数据线中充入的所述能量充入到与至少一个中间电压输出模块的输出端连接的输出电容器。
17.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述数据驱动器还包括数据驱动单元，该数据驱动单元被配置为接收精调电压并且用目标终止电压来驱动所述数据线。
18.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述显示面板是液晶显示LCD面板和有机发光二极管OLED显示器面板中的任一个。
19.根据权利要求12所述的显示器，其中，当所述数据线中充入的电压高于要施加到所述数据线的电压时，所述数据驱动器回收所述数据线中充入的所述能量。
20.一种驱动显示器的方法，该方法包括以下步骤：
按照电信号的形式向作为电容性负载的数据线提供能量，以用启动电压来驱动所述数据线；以及
用从所述启动电压起经由中间电压到终止电压的电压来驱动所述数据线，并且回收所述数据线中充入的能量。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，回收所述能量的步骤包括以下步骤：将与所述数据线中充入的电压与所述中间电压之间的差对应的能量回收到启动电压输出模块的输出电容器，直到所述数据线中充入的电压达到所述中间电压为止。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述中间电压包括多个不同的中间电压，并且
回收所述能量的步骤包括以下步骤：通过用从所述启动电压起经由所述多个不同的中间电压到所述终止电压的电压驱动所述数据线来回收所述数据线中充入的所述能量。
23.根据权利要求20所述的方法，该方法还包括以下步骤：在回收所述能量的步骤之前，将所述启动电压、所述终止电压和电压发生器的输出电压进行比较，并且选择低于所述启动电压并高于所述终止电压的中间电压。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，回收所述能量的步骤包括以下步骤：当用比所述数据线中充入的电压低的电压来驱动所述数据线时，回收所述能量。
25.根据权利要求20所述的方法，该方法还包括以下步骤：在回收所述能量的步骤之后，对所述数据线施加与梯度数据对应的精调电压，以用所述终止电压来驱动所述数据线。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，回收所述能量的步骤包括以下步骤：用从所述启动电压起经由所述中间电压到所述终止电压的电压来驱动所述数据线，并且同时回收所述数据线中充入的所述能量。
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