TW202044216A - 源極驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種源極驅動裝置包含多工器電路、啟動電路及負載感知電路。多工器電路用以將源極驅動裝置切換為加重模式。啟動電路用以比較輸入電壓及輸出電壓，並根據輸入電壓及輸出電壓的比較結果控制多工器電路以切換為加重模式。負載感知電路包含可變電容電路，負載感知電路用以根據輸入電壓及該輸出電壓的差異值，控制可變電容電路的電容值，當多工器電路切換為加重模式時，負載感知電路根據差異值調整可變電容電路的電容值。

Description

源極驅動裝置

本揭示文件係關於一種源極驅動裝置，特別是一種能夠控制負載大小的源極驅動裝置。

隨著顯示面板的技術進步，高解析度的顯示面板已經越來越普及。在電路設計上，面板解析度越高會造成充電時間減少，因此必須提高訊號的迴轉率(slew rate)以對應充電時間的減少。

然而，提高訊號的迴轉率容易造成顯示面板的近端輸出波形震盪，使得顯示面板的亮度不均勻。因此，需要設計能夠因應高迴轉率的源極驅動裝置，以改善輸出波型震盪的問題。

本揭示文件的一實施例中，一種源極驅動裝置包含多工器電路、啟動電路及負載感知電路。多工器電路用以將源極驅動裝置切換為加重模式。啟動電路用以比較輸入電壓及輸出電壓，並根據輸入電壓及輸出電壓的比較結果控制多工器電路以切換為加重模式。負載感知電路包 含可變電容電路，負載感知電路用以根據輸入電壓及該輸出電壓的差異值，控制可變電容電路的電容值，當多工器電路切換為加重模式時，負載感知電路根據差異值調整可變電容電路的電容值。

綜上所述，源極驅動裝置根據輸入電壓及輸出電壓的比較結果切換為加重模式，並控制可變電容電路的電容值以達到加重負載的效果，改善因為高迴轉率而造成輸出波形震盪的問題。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧時序控制電路

120‧‧‧閘極驅動器

130‧‧‧源極驅動器

132-1、132-2、132-K‧‧‧源極驅動裝置

140‧‧‧顯示面板

142‧‧‧畫素電路

210-1‧‧‧緩衝器電路

220-1‧‧‧多工器電路

230-1‧‧‧啟動電路

231-1、233-1‧‧‧比較器

232-1‧‧‧多工器

234-1‧‧‧邏輯電路

240-1‧‧‧負載感知電路

241-1‧‧‧運算放大器電路

242-1‧‧‧可變電容電路

V‧‧‧電壓

Vin‧‧‧輸入電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vcom1‧‧‧第一比較電壓

Vcom2‧‧‧第二比較電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Ven‧‧‧啟動電壓

R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻

T‧‧‧時間

TP1‧‧‧第一上升時間

TP2‧‧‧第二上升時間

TP3‧‧‧第一下降時間

TP4‧‧‧第二下降時間

TC1、TC2‧‧‧訊號線

GL1、GL2、GL3、GLN、GLM‧‧‧掃描線

SL1、SL2、SL3、SLK‧‧‧資料線

第1圖繪示根據本揭示文件之一實施例的顯示器示意圖。

第2圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動器功能方塊圖。

第3圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動裝置功能方塊圖。

第4圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動裝置圖。

第5圖繪示根據本揭示文件之一實施例的輸入電壓及輸出電壓波形示意圖。

在本文中所使用的用詞「包含」、「具有」等 等，均為開放性的用語，即意指「包含但不限於」。此外，本文中所使用之「及/或」，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為「連結」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連結」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、...等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本揭示文件。

請參考第1圖，第1圖繪示根據本揭示文件之一實施例的顯示器示意圖。如第1圖所示，顯示器100包含時序控制電路110、閘極驅動器120、源極驅動器130及顯示面板140。顯示面板140由多個掃描線GL1~GLM及多個資料線SL1~SLK交錯配置而成，包含多個畫素電路142，在此以數量M及K作為舉例說明，M及K的數量可以根據實際應用的面板尺寸而有所調整。時序控制電路110耦接於閘極驅動器120及源極驅動器130，藉由訊號線TC1及訊號線TC2發送時序控制訊號控制閘極驅動器120及源極驅動器130電路操作的時序。閘極驅動器120藉由M個掃描線GL1~GLM輸出閘極驅動訊號到顯示面板140給對應的畫素電路142。源極驅動器130藉由K個資料線SL1~SLK輸出源極驅動訊號到顯示面板140給對應的畫素電路142。於一實施例中，顯示器100為解析度1920x1080的螢幕，M為 1080，K為1920。

請參考第2圖，第2圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動器的功能方塊圖。源極驅動器130包含K個源極驅動裝置132-1、源極驅動裝置132-2、…、源極驅動裝置132-K，源極驅動裝置132-1經由資料線SL1耦接於顯示面板140，以此類推。源極驅動裝置132-1~源極驅動裝置132-K的操作方式相同，以下以源極驅動裝置132-1為例子說明。

請參考第3圖，第3圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動裝置功能方塊圖。源極驅動裝置132-1包含緩衝器電路210-1、多工器電路220-1、啟動電路230-1及負載感知電路240-1。以下介紹各個電路的詳細操作方式。

請參考第4圖，第4圖繪示根據本揭示文件之一實施例的源極驅動裝置圖。緩衝器電路210-1用以接收輸入電壓Vin，並輸出緩衝電壓到啟動電路230-1。啟動電路230-1用以比較輸入電壓Vin及輸出電壓Vout，並根據輸入電壓Vin及輸出電壓Vout的比較結果控制多工器電路220-1以切換為加重模式。負載感知電路240-1包含可變電容電路242-1，負載感知電路240-1用以根據輸入電壓Vin及輸出電壓Vout的差異值，控制可變電容電路242-1的電容值，當多工器電路220-1切換加重模式時，負載感知電路240-1根據輸入電壓Vin及輸出電壓Vout差異值調整可變電容電路242-1的電容值。

啟動電路230-1包含比較器231-1、多工器232-1、比較器233-1、邏輯電路234-1及電流鏡電路235-1。緩衝器電路210-1輸出緩衝電壓到啟動電路230-1時，啟動電路230-1藉由電流鏡電路235-1輸出一輸出電壓Vout到比較器231-1及比較器233-1。比較器231-1比較輸入電壓Vin及輸出電壓Vout並輸出第一比較電壓Vcom1，多工器232-1根據第一比較電壓Vcom1輸出90%的輸入電壓Vin或10%的輸入電壓Vin做為參考電壓Vref，比較器233-1比較輸出電壓Vout及參考電壓Vref並輸出第二比較電壓Vcom2，邏輯電路234-1根據第一比較電壓Vcom1及第二比較電壓Vcom2輸出啟動電壓Ven到多工器電路220-1及負載感知電路240-1。

多工器電路220-1根據啟動電壓Ven切換，負載感知電路240-1根據啟動電壓Ven開啟加重模式。負載感知電路240-1包含運算放大器電路241-1、可變電容電路242-1、電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4。當不開啟加重模式時，多工器電路220-1切換為不經過負載感知電路240-1的路徑，此時負載感知電路240-1不啟動。當開啟加重模式時，多工器電路220-1切換為經過負載感知電路240-1的路徑，負載感知電路240-1啟動，運算放大器電路241-1根據輸入電壓Vin及輸出電壓Vout的差異值輸出一感知電壓Vlac，可變電容電路根據感知電壓Vlac改變電容值大小，以下介紹詳細的源極驅動裝置132-1操作方式。

請參考第5圖，第5圖繪示根據本揭示文件之一 實施例的輸入電壓及輸出電壓波形示意圖，為使第5圖所示之波形示意圖易於理解，請同時參考第1圖及第4圖。第5圖包含輸入電壓Vin、輸出電壓Vout、第一上升時間TP1、第二上升時間TP2、第一下降時間TP3及第二下降時間TP4。於第一上升時間TP1時，輸入電壓Vin爬升的比輸出電壓Vout快，輸入電壓Vin大於輸出電壓Vout，比較器231-1輸出的第一比較電壓Vcom1為高電位，多工器232-1輸出的參考電壓Vref為90%輸入電壓Vin，負載感知電路240-1的輸入切換為輸出電壓Vout由電阻R1路徑輸入，輸入電壓Vin由電阻R3路徑輸入，比較器233-1比較輸出電壓Vout及90%輸入電壓Vin，由於90%輸入電壓Vin大於輸出電壓Vout，因此比較器233-1輸出的第二比較電壓Vcom2為低電位，邏輯電路234-1為反互斥或閘(XNOR)，輸出啟動電壓Ven為低電位，不開啟加重模式。

於第二上升時間TP2時，輸出電壓Vout爬升到90%輸入電壓Vin以上，輸入電壓Vin同樣大於輸出電壓Vout，比較器231-1輸出的第一比較電壓Vcom1為高電位，多工器232-1輸出的參考電壓Vref為90%輸入電壓Vin，比較器233-1比較輸出電壓Vout及90%輸入電壓Vin，由於此時輸出電壓Vout大於90%輸入電壓Vin，因此比較器233-1輸出的第二比較電壓Vcom2為高電位，輸出啟動電壓Ven為高電位，切換多工器電路220-1並啟動負載感知電路240-1中的運算放大器電路241-1以開啟加重模式。

當開啟加重模式時，運算放大器電路241-1輸出的感知電壓Vlac為輸入電壓Vin與輸出電壓Vout的差異值再乘上一比率，比率為電阻R1及電阻R2之間的比率。於一實施例中，可設計電阻R4為電阻R3的C倍，電阻R2為電阻R1的C倍，C大於或於1的常數，則感知電壓Vlac等於C(輸入電壓Vin-輸出電壓Vout)，可變電容電路242-1的電容值與感知電壓Vlac成正比，感知電壓Vlac越大，表示輸入電壓Vin與輸出電壓Vout差異越大，可變電容電路242-1的電容值就越高，由於顯示面板140中的負載是以電阻及電容組成，因此可變電容電路242-1的電容值越高，顯示面板140中的負載則越重，達到了加重負載的功效。

於第二上升時間TP2之後，輸出電壓Vout爬升到與輸入電壓Vin一樣，即輸出電壓Vout等於輸入電壓Vin，如第5圖所示。於此階段，電路中各元件的邏輯狀態不變，感知電壓Vlac因為輸出電壓Vout等於輸入電壓Vin而變為0，因此可變電容電路242-1的電容值也為0。

於第一下降時間TP3時，輸入電壓Vin下降的比輸出電壓Vout快，輸出電壓Vout大於輸入電壓Vin，比較器231-1輸出的第一比較電壓Vcom1為低電位，多工器232-1輸出的參考電壓Vref為10%輸入電壓Vin，負載感知電路240-1的輸入切換為輸出電壓Vout由電阻R3路徑輸入，輸入電壓Vin由電阻R1路徑輸入，比較器233-1比較輸出電壓Vout及10%輸入電壓Vin，由於10%輸入電壓Vin小於輸出電壓Vout，因此比較器233-1輸出的第二比較電壓 Vcom2為高電位，邏輯電路234-1為反互斥或閘(XNOR)，輸出啟動電壓Ven為低電位，不開啟加重模式。

於第二下降時間TP4時，輸出電壓Vout下降到10%輸入電壓Vin以下，輸入電壓Vin同樣小於輸出電壓Vout，比較器231-1輸出的第一比較電壓Vcom1為低電位，多工器232-1輸出的參考電壓Vref為10%輸入電壓Vin，比較器233-1比較輸出電壓Vout及10%輸入電壓Vin，由於此時輸出電壓Vout小於10%輸入電壓Vin，因此比較器233-1輸出的第二比較電壓Vcom2為低電位，輸出啟動電壓Ven為高電位，切換多工器電路220-1並啟動負載感知電路240-1中的運算放大器電路241-1以開啟加重模式。

與第二上升時間TP2不同的是，於第二下降時間TP4時運算放大器電路241-1輸出的感知電壓Vlac為C(輸出電壓Vout-輸入電壓Vin)。同樣的，感知電壓Vlac越大，表示輸出電壓Vout與輸入電壓Vin差異越大，可變電容電路242-1的電容值就越高，可變電容電路242-1的電容值越高，顯示面板140中的負載則越重，達到了加重負載的功效。

於第二下降時間TP4之後，輸出電壓Vout下降到與輸入電壓Vin一樣時，即輸出電壓Vout等於輸入電壓Vin。於此階段，電路中各元件的邏輯狀態不變，感知電壓Vlac因為輸出電壓Vout等於輸入電壓Vin而變為0，因此可變電容電路242-1的電容值也為0。

於一實施例中，源極驅動裝置132-1包含計數器(未繪示)，用以計算源極驅動裝置132-1的作動時間，啟動電路230-1根據作動時間控制加重模式的開啟時間。藉由作動時間將顯示面板140中分成複數個區域，例如將顯示面板140的近端到遠端分成3區，輸出訊號在近端時，控制將加重模式的開啟時間較長，第2區則減少開啟時間，第3區則不開啟加重模式。以此分區遞減開啟加重模式的時間達到平均亮度的功效。

於一實施例中，源極驅動裝置132-1結合控制加重模式的啟動時間及可變電容電路242-1的電容值之雙重控制機制。加重模式的啟動時間為藉由計數器計算源極驅動裝置132-1的作動時間以達到近端開啟時間較長，遠端不開啟加重模式。可變電容電路242-1根據輸出電壓Vout波形爬升及下降速度控制電容值，例如當輸出電壓Vout等於91%輸入電壓Vin時電容值最大，依序遞減，當輸出電壓Vout等於100%輸入電壓Vin時(輸出電壓Vout等於輸入電壓Vin)，電容值最小(電容值等於0)。

綜上所述，當顯示器的解析度越高時，電路的充電時間越短，因此需要提高迴轉率以加快充電時間，迴轉率為每單位時間中電壓的變化率，但是提高迴轉率的同時，容易造成波型震盪的問題，由於顯示器中的近端及遠端負載不同，近端負載較輕時，波型震盪較嚴重使得顯示面板近端到遠端的亮度不平均，因此在近端時開啟加重模式提高負載，遠端時則減少或關閉，使輸出波形更接近理 想波形，改善波型震盪的問題，達到亮度更平均的功效

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

132-1‧‧‧源極驅動裝置

210-1‧‧‧緩衝器電路

220-1‧‧‧多工器電路

230-1‧‧‧啟動電路

240-1‧‧‧負載感知電路

SL1‧‧‧資料線

Claims (11)

1. 一種源極驅動裝置，包含：

   一多工器電路，用以將該源極驅動裝置切換為一加重模式；

   一啟動電路，用以比較一輸入電壓及一輸出電壓，並根據該輸入電壓及該輸出電壓的比較結果控制該多工器電路以切換為該加重模式；以及

   一負載感知電路，包含一可變電容電路，其中該負載感知電路用以根據該輸入電壓及該輸出電壓的一差異值，控制該可變電容電路的電容值，其中當該多工器電路切換為該加重模式時，該負載感知電路根據該差異值調整該可變電容電路的電容值。
2. 如請求項1所述之源極驅動裝置，更包含：

   一計數器，用以計算一作動時間，其中該啟動電路根據該作動時間控制該加重模式的開啟時間。
3. 如請求項2所述之源極驅動裝置，其中該啟動電路包含：

   一第一比較器，用以比較該輸入電壓及該輸出電壓並輸出一第一比較電壓；

   一多工器，用以根據該第一比較電壓輸出一參考電壓；

   一第二比較器，用以比較該輸出電壓及該參考電壓， 並輸出一第二比較電壓；以及

   一邏輯電路，用以根據該第一比較電壓及該第二比較電壓，輸出一切換電壓，其中該多工器電路根據該切換電壓將該源極驅動裝置切換為一加重模式。
4. 如請求項3所述之源極驅動裝置，其中該源極驅動裝置操作於一第一上升時間，於該第一上升時間時該第一比較電壓為高電位，該第二比較電壓為低電位，該切換電壓為一低電位。
5. 如請求項4所述之源極驅動裝置，其中該源極驅動裝置操作於一第二上升時間，於該第二上升時間時該第一比較電壓為高電位，該第二比較電壓為高電位，該切換電壓為高電位，該多工器電路將該源極驅動裝置切換為該加重模式。
6. 如請求項5所述之源極驅動裝置，其中該源極驅動裝置操作於一第一下降時間，於該第一下降時間時該第一比較電壓為低電位，該第二比較電壓為高電位，該切換電壓為低電位。
7. 如請求項6所述之源極驅動裝置，其中該源極驅動裝置操作於一第二下降時間，於該第二下降時間時該第一比較電壓為低電位，該第二比較電壓為低電位， 該切換電壓為高電位，該多工器電路將該源極驅動裝置切換為該加重模式。
8. 如請求項7所述之源極驅動裝置，其中該負載感知電路包含：

   一第一電阻；

   一第二電阻；以及

   一運算放大器電路，用以根據該第一電阻及該第二電阻的一比率放大該輸入電壓及該輸出電壓的該差異值以輸出一差值電壓，其中該負載感知電路根據該差值電壓控制該可變電容電路的電容值。
9. 如請求項8所述之源極驅動裝置，其中該比率大於或等於1。
10. 如請求項9所述之源極驅動裝置，更包含：

    一緩衝器電路，用以接收該輸入電壓並輸出一緩衝電壓。
11. 如請求項10所述之源極驅動裝置，其中該啟動電路更包含：

    一電流鏡電路，用以接收該緩衝電壓，並產生該輸出電壓。

Images