TWI415089B - 用以驅動液晶顯示面板之過載驅動裝置 - Google Patents

Description

用以驅動液晶顯示面板之過載驅動裝置

本發明係關於一種過載驅動裝置，並且特別地，本發明係關於一種可用以驅動一液晶顯示面板之過載驅動裝置。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)係屬於平面顯示器，與傳統顯示器如陰極射線管顯示器相比較，其具有體積小、耗電量低以及沒有輻射等優點，為目前市面上主流顯示器之一。液晶顯示器之顯示原理，主要是藉由驅動裝置控制輸入電壓改變液晶分子之偏轉，以改變液晶之偏光特性，進而使背光模組發出的光穿透液晶時產生不同灰階值(gray level)。

因為液晶分子特性的限制，在影像資料切換的時候，必須扭轉液晶分子改變其排列方向，所以會出現畫面延遲的情形。為了因應影像的快速切換，提升液晶偏轉時的反應速度日趨重要。為了加快像素之液晶分子的偏轉速度，近來過載驅動(over-drive)方法已被使用在液晶顯面板上，而過載驅動的作法係將給予一高於目標值所要的壓差，以加快其液晶分子偏轉的速度。

請參閱圖一A及圖一B。圖一A係繪示在無過載驅動之情況下液晶分子偏轉之反應時間；圖一B係繪示於過載驅動之情況下液晶分子偏轉之反應時間。此外，圖一A及圖一B之上半部區間S1表示驅動液晶顯面板之驅動電壓與時間的對 應關係；下半部區間S2為對應於S1之液晶光學反應與時間的對應關係。

如圖一A所示，假設液晶分子從起始灰階點L1至截止灰階點L2所需之驅動電壓為2V，在無過載驅動之情況下，液晶分子從起始灰階點L1至截止灰階點L2所需之反應時間T2可能為一個畫面時間T1的三倍。為了縮短液晶分子的反應時間，傳統的解決方法如圖一B所示，假設液晶分子從起始灰階點L1至截止灰階點L2所需之驅動電壓為2V，但給予該液晶顯示面板一過載驅動電壓(例如，由原本所需之驅動電壓2V增加至3V)，如此可能將液晶分子的反應時間由原本之T2(一個畫面時間T1的三倍)縮短為T2’(一個畫面時間T1)。

但是上述之補償方法無法應用在所有液晶顯示器的畫面。請參閱圖二。圖二係繪示傳統上由第20階灰階至第200階灰階過載驅動方法的示意圖。如圖二所示，若一畫面之像素從20階灰階跳到第200階灰階時，可先經由過載驅動使其驅動電壓跳至232階灰階之目標偏壓然後再回到200階灰階之目標偏壓，如此可達到加快液晶分子偏轉的效果。然而，若欲從第n階灰階跳至第255階灰階時，因為八位元的液晶顯示面板最多只會有255階灰階，沒有更高的階調了，所以這時候的過載驅動是無效的。

為了不斷提供一個較高的準位電壓，傳統的改善方法之一為增加液晶顯示面板之位元數至九位元或十位元，但此種方式需要時序控制模組與驅動電路一起配合才可以做到。相較 於先前技術，傳統的過載驅動裝置必須不斷提供一個較高的準位電壓。然而，上述的驅動電路必須要使用更高壓的製程才能應付，這對電路製造商而言會增加不少的經濟成本，而且也會影響良率和經濟效益。

因此，本發明之一範疇在於提供一種過載驅動裝置，用以驅動一液晶顯示面板，以解決上述問題。

根據一具體實施例，本發明之過載驅動裝置包含準位電壓產生電路、時序控制模組及切換電路。準位電壓產生電路用以選擇性地於該準位電壓產生電路之一輸出端提供液晶顯示面板第一準位電壓或第二準位電壓，其中第二準位電壓大於第一準位電壓。時序控制模組用以偵測對應於液晶顯示面板之一像素之一過激電壓值是否大於一臨界值，以選擇性地傳送控制訊號。切換電路電性連接於時序控制模組及準位電壓產生電路之間。當該切換電路接收控制訊號後產生一切換訊號至準位電壓產生電路，致使準位電壓產生電路輸出第二準位電壓。

相較於先前技術，傳統的過載驅動裝置必須不斷提供一個較高的準位電壓。然而，上述的驅動電路必須要使用更高壓的製程才能應付，這對電路製造商而言會增加不少的經濟成本，而且也會影響良率和經濟效益。本發明之改善方法在於僅瞬間提高準位電壓，而不是一直維持在高壓準位。所以可以使用一般較低壓的製程來製造驅動電路即可，不但可以使得過載驅動裝置發揮得淋漓盡致，也可節省驅動電路的製 作成本。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明提供一種過載驅動裝置，用以提供一可動態調整的電壓源。

請參見圖三。圖三係繪示根據本發明之一具體實施例的過載驅動裝置1之功能方塊圖。過載驅動裝置1可用以驅動液晶顯示面板，其中液晶顯示面板包含一像素(pixel)。如圖三所示，本發明之過載驅動裝置1包含準位電壓產生電路10、時序控制模組12及切換電路14。

過載驅動裝置1之準位電壓產生電路10用以選擇性地於該準位電壓產生電路10之一輸出端100提供液晶顯示面板第一準位電壓或第二準位電壓。其中第二準位電壓大於第一準位電壓。準位電壓產生電路10在一般情況下提供液晶顯示面板第一準位電壓。

時序控制模組12用以偵測對應於該像素之過激電壓值是否大於臨界值，以選擇性地傳送控制訊號。各個像素根據所需之一灰階值(gray level)接收相對應之正極性偏壓或相對應之負極性偏壓。

切換電路14電性連接於時序控制模組12及準位電壓產生電路10之間。當切換電路14接收到時序控制模組12之控制 訊號後，切換電路14即產生一切換訊號至準位電壓產生電路10，致使準位電壓產生電路10輸出第二準位電壓。

以一個八位元的液晶顯示面板為例，其像素的最高灰階值為255階灰階。若一畫面之像素從20階灰階跳到第200階灰階時，可先經由過載驅動跳至232階灰階然後再回到200階灰階，此時準位電壓產生電路10僅提供液晶顯示面板第一準位電壓即可實現上述之過載驅動。

但若從第n階灰階跳至第255階灰階時，因為八位元最多只會有255階灰階，沒有更高的階調了，而當時序控制模組12偵測該液晶顯示面板有如上所述之情形時，時序控制模組12則傳送一個高電壓準位的控制訊號至切換電路14。切換電路14在接收到高電壓準位的控制訊號後，會隨即產生切換訊號至準位電壓產生電路10，讓準位電壓產生電路10之輸出電壓由第一準位電壓切換至第二準位電壓，以改變原有第255階灰階的電壓值，即可達到傳統之過載驅動相同的效果。請參見圖四。圖四係繪示根據本發明之一具體實施例的改善第255階灰階之過載驅動方法的示意圖。若一畫面之像素欲從第n階灰階跳至第255階灰階時，此時可動態的瞬間提高電壓源之電壓，以改變原有第255階灰階的電壓值。

請參閱圖五。圖五係繪示根據本發明之另一具體實施例的過載驅動裝置之功能方塊圖。如圖五所示，於本具體實施例中，上述之切換電路14進一步包含第一分壓電路140以及第一開關元件142。並且過載驅動裝置1進一步包含一查詢電路16。

第一分壓電路140電性連接於該準位電壓產生電路10之該輸出端100與一參考電壓144之間；第一開關元件142連接於該分壓電路140與該時序控制模組12之間。其中第一開關元件142接收控制訊號後，分壓電路之第一參考點1400輸出切換訊號至準位電壓產生電路10。

第一分壓電路140亦進一步包含第一電阻1404、第二電阻1406以及第三電阻1408。第一電阻1404連接於準位電壓產生電路10之輸出端100與第一參考點1400之間；第二電阻1406連接第一參考點1400與第二參考點1402之間；第三電阻1408連接第二參考點1402與參考電壓144之間。上述之第一開關元件142係連接於該分壓電路140之第二參考點1402與該時序控制模組12之間。第一開關元件142接收控制訊號後，第一開關元件142使第二參考點1402與參考電壓144連接。

準位電壓產生電路10於輸出第二準位電壓一預定時間後，停止輸出該第二準位電壓並輸出該第一準位電壓。於實際應用中，預定時間可以是液晶顯示面板之一個畫面時間，或小於一個畫面時間。

此外，根據此具體實施例，查詢電路16依據該像素對應於第一圖框之第一數值以及對應於第二圖框之第二數值，產生該像素之該過激電壓值。

請參閱圖六。圖六係繪示根據本發明之一具體實施例之伽瑪電路5之示意圖。如圖六所示，伽瑪電路5包含第一正極性伽瑪阻串50、第一負極性伽瑪阻串52以及第二開關元 件54。

第一正極性伽瑪阻串50包含第一端點500與第二端點502，第一端點500連接如圖三所示之準位電壓產生電路10之輸出端100，第二端點502用以提供液晶顯示面板第一偏壓。此外，第一正極性伽瑪阻串50包含第七電阻504及第八電阻506。第七電阻504連接於第一正極性伽瑪阻串50之第一端點500與第二端點502；第八電阻506連接第二端點502與參考電壓59。

第一正極性伽瑪阻串50為伽瑪電路5中與共用電壓(VCOM)的電壓差最大的一組正極性伽瑪阻串，換句話說，第一偏壓係為可提供液晶顯示面板的最大正極性偏壓。當如圖五之時序控制模組12傳送控制訊號至第一開關元件142後，分壓電路140之第一參考點1400輸出切換訊號至準位電壓產生電路10，致使準位電壓產生電路10輸出第二準位電壓，進而提高第一正極性伽瑪阻串50之第一偏壓。

第一負極性伽瑪阻串52包含第三端點520、第四端點522以及第五端點524，其中第三端點520連接準位電壓產生電路之輸出端，第四端點522用以提供液晶顯示面板第二偏壓。此外，第二開關元件54連接於第五端點524與如圖五所示之時序控制模組12之間。

第一負極性伽瑪阻串52為伽瑪電路5中與VCOM的電壓差最大的一組負極性伽瑪阻串，換句話說，第二偏壓係為可提供液晶顯示面板的最小負極性偏壓。因此，當第一開關元件142接受控制訊號進而使得第一正極性伽瑪阻串50之第 一偏壓被提高時，第二開關元件54亦依據時序控制模組12之控制訊號，改變該第二偏壓值，使其與VCOM的電壓差距更大，亦即，更接近零位準(Ground)。其實現方式之細節如下所述。

第一負極性伽瑪阻串進一步包含第四電阻526、第五電阻以528及第六電阻529。第四電阻526連接於第三端點520與第四端點522；第五電阻528連接第四端點522與第五端點524；第六電阻529連接第五端點524與一參考電壓59之間。當第二開關元件54接收時序控制模組12之控制訊號時，第二開關元件54使第五端點524與參考電壓59連接，造成第一負極性伽瑪阻串52之第二偏壓下降。於實際應用中，當第五電阻528之電阻值相較於第四電阻526之電阻值愈小時，第二偏壓可愈接近零位準。

此外，伽瑪電路5進一步包含複數個伽瑪阻串56以及一固定電壓產生電路58。複數個伽瑪阻串56用以提供液晶顯示面板複數個伽瑪偏壓；固定電壓產生電路58連接於第一正極性阻串50之第一端點500與複數個伽瑪阻串56之間。

於實際應用中，當準位電壓產生電路10之輸出電壓由第一準位電壓提高至第二準位電壓時，伽瑪電路之所有的伽瑪阻串的偏壓也會一併被提高，造成伽瑪曲線(Gamma Curve)的漂移，影響液晶顯示面板整個畫面的顯示品質。為解決上述之問題，於此實施例中，利用固定電壓產生電路58連接於第一正極性阻串50之第一端點500與複數個伽瑪阻串56之間，用以產生固定電壓值予複數個伽瑪阻串56，僅改變第一 正極性伽瑪阻串50之第一偏壓以及第一負極性伽瑪阻串52之第二偏壓，其他伽瑪阻串的偏壓則以固定電壓產生電路58為來源，同樣經電阻分壓而實現，因此連帶使得複數個伽瑪阻串56之偏壓為固定值，完全不會受到準位電壓產生電路10之輸出電壓變化的影響。

相較於先前技術，傳統的過載驅動裝置必須不斷提供一個較高的準位電壓。然而，上述的驅動電路必須要使用更高壓的製程才能應付，這對電路製造商而言會增加不少的經濟成本，而且也會影響良率和經濟效益。本發明之改善方法在於僅瞬間提高準位電壓，而不是一直維持在高壓準位。所以可以使用一般較低壓的製程來製造驅動電路即可，不但可以使得過載驅動裝置發揮得淋漓盡致，也可節省驅動電路的製作成本。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧過載驅動裝置

10‧‧‧準位電壓產生電路

12‧‧‧時序控制模組

14‧‧‧切換電路

16‧‧‧查詢電路

100‧‧‧輸出端

140‧‧‧第一分壓電路

142‧‧‧第一開關元件

1400‧‧‧第一參考點

1402‧‧‧第二參考點

1404‧‧‧第一電阻

1406‧‧‧第二電阻

1408‧‧‧第三電阻

144、59‧‧‧參考電壓

5‧‧‧伽瑪電路

50‧‧‧第一正極性伽瑪阻串

500‧‧‧第一端點

502‧‧‧第二端點

504‧‧‧第七電阻

506‧‧‧第八電阻

52‧‧‧第一負極性伽瑪阻串

54‧‧‧第二開關元件

56‧‧‧伽瑪阻串

58‧‧‧固定電壓產生電路

520‧‧‧第三端點

522‧‧‧第四端點

524‧‧‧第五端點

526‧‧‧第四電阻

528‧‧‧第五電阻

529‧‧‧第六電阻

圖一A係繪示在無過載驅動之情況下液晶分子偏轉之反應時間。

圖一B係繪示於過載驅動之情況下液晶分子偏轉之反應時間。

圖二係繪示傳統上由第20階灰階至第200階灰階過載驅動方法的示意圖。

圖三係繪示根據本發明之一具體實施例之過載驅動裝置的功能方塊圖。

圖四係繪示根據本發明之一具體實施例的改善第255階灰階之過載驅動方法的示意圖。

圖五係繪示根據本發明之一具體實施例的過載驅動裝置之功能方塊圖。

圖六係繪示根據本發明之一具體實施例之伽瑪電路之示意圖。

1‧‧‧過載驅動裝置

10‧‧‧準位電壓產生電路

12‧‧‧時序控制模組

14‧‧‧切換電路

Claims (9)

1. 一種過載驅動裝置，用以驅動一液晶顯示面板，其中該液晶顯示面板包含一像素，該過載驅動裝置包含：一準位電壓產生電路，用以選擇性地於該準位電壓產生電路之一輸出端提供該液晶顯示面板一第一準位電壓或一第二準位電壓，其中該第二準位電壓大於該第一準位電壓；一時序控制模組，用以偵測對應於該像素之一過激電壓值是否大於一臨界值，以選擇性地傳送一控制訊號；以及一切換電路電性連接於該時序控制模組及該準位電壓產生電路之間並包含：一第一分壓電路電性連接於該準位電壓產生電路之該輸出端與一參考電壓之間；以及一第一開關元件連接於該分壓電路與該時序控制模組之間；其中該切換電路之該第一開關元件接收該控制訊號後，該分壓電路之一第一參考點產生一切換訊號至該準位電壓產生電路，致使該準位電壓產生電路輸出該第二準位電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之過載驅動裝置，其中該第一分壓電路包含：一第一電阻連接於該準位電壓產生電路之該輸出端與該第一參考點之間；一第二電阻連接該第一參考點與一第二參考點之間；以及一第三電阻連接該第二參考點與該參考電壓之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之過載驅動裝置，其中該準位電 壓產生電路於輸出該第二準位電壓一預定時間後，停止輸出該第二準位電壓並輸出該第一準位電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之過載驅動裝置，其中該過載驅動裝置更包含一查詢電路，該查詢電路依據該像素對應於一第一圖框之一第一數值以及對應於一第二圖框之一第二數值，產生該像素之該過激電壓值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之過載驅動裝置，更包含一伽瑪電路，該伽瑪電路包含：一第一正極性伽瑪阻串，該第一正極性伽瑪阻串包含一第一端點與一第二端點，該第一端點連接該準位電壓產生電路之該輸出端，該第二端點用以提供該液晶顯示面板一第一偏壓；以及一第一負極性伽瑪阻串，該第一負極性伽瑪阻串包含一第三端點、一第四端點以及一第五端點，其中該第三端點連接該準位電壓產生電路之該輸出端，該第四端點用以提供該液晶顯示面板一第二偏壓；以及一第二開關元件連接於該第五端點與該時序控制模組之間，該第二開關元件依據該時序控制模組之該控制訊號，選擇性地改變該第二偏壓值。
6. 如申請專利範圍第5項所述之過載驅動裝置，其中該第一負極性伽瑪阻串包含：一第四電阻連接於該第三端點與該第四端點；一第五電阻連接該第四端點與該第五端點；以及一第六電阻連接該第五端點與一參考電壓之間；其中當該第二開關元件接收該時序控制模組之該控制訊號時，該第二開關元件使該第五端點與該參考電壓連接。
7. 如申請專利範圍第5項所述之過載驅動裝置，其中第一正極性伽瑪阻串包含：一第七電阻連接於該第一正極性伽瑪阻串之該第一端點與該第二端點；以及一第八電阻連接該第二端點與一參考電壓。
8. 如申請專利範圍第7項所述之過載驅動裝置，該伽瑪電路進一步包含：複數個伽瑪阻串，用以提供該液晶顯示面板複數個伽瑪偏壓；以及一固定電壓產生電路連接於該第一正極性阻串之該第一端點與該複數個伽瑪阻串之間，用以產生一固定電壓值予該複數個伽瑪阻串。
9. 如申請專利範圍第8項所述之過載驅動裝置，其中每一伽瑪阻串包含一第六端點電連接該固定電壓產生電路以接收該固定電壓值。