TWI419132B - 驅動液晶顯示器之系統及方法 - Google Patents

Description

驅動液晶顯示器之系統及方法

本發明係大致關於液晶顯示器，尤其關於驅動液晶顯示器之系統及方法。

傳統上，液晶顯示器包含了液晶顯示器面板及耦合至此液晶面板的驅動電路。液晶面板通常包含兩層具有不同電極的基底、固定在此二層基底之間的液晶層、以及連接至此二基底外部的極化層。由於液晶分子會受到由電極在液晶層之間所產生的電場影響而重新排列，故可藉由施加電壓給上述的電極來控制穿透過液晶顯示器面板的光線。液晶顯示器又可包含複數個開關裝置，例如為薄膜電晶體(TFT)，且這些開關又可連接位於基底上的像素電極，以依序地進行切換並提供來自驅動電路的驅動電壓。

驅動器電路通常包含掃描驅動器、資料驅動器、以及時序控制器，其可發送各種控制訊號以及數位顯示資訊給掃描驅動器及資料驅動器。資料驅動器可接收數位顯示資料，並依據像素的灰階將它們轉換為驅動電壓，然後再透過資料線輸出驅動電壓。對於大型的顯示面板，這種傳統的資料驅動器亦可能被操作在高驅動操作模式下。驅動電壓在此模式下可先透過放大電路在尚未透過資料線輸出至薄膜電晶體之前就先被放大。雖然使用這種高驅動操作模式可以得到更高擺動速率，但亦會產生存在著一些缺點。首先，高驅動操作模式會造成驅動電路更 大的功耗。另外，使用更強的驅動訊號亦會使被驅動的像素需承受更高的溫度應力。

因此，最好是能有一種系統，其可以使用更有彈性的方法驅動液晶顯示器並能克服以上所述之缺點。

本發明係描述一種用於驅動顯示裝置的方法。其中顯示裝置包含一像素陣列，其與沿著一個第一方向之複數條掃描線以及沿著一個第二方向之複數條資料線耦合。每一條資料線係可傳輸被放大為一高驅動操作模式之一驅動訊號。此方法包含讀取一個第一像素的第一數位顯示資料、讀取一個第二像素的第二數位顯示資料、以及基於此第一及第二數位顯示資料的內容，決定是否符合至少一個產生控制訊號以關閉此高驅動操作模式的條件。

本發明之另一實施例係描述一種顯示裝置，其包含一個顯示面板，此顯示面板包含一個像素陣列、一個驅動單元，其藉由沿著一個第一方向之複數條掃描線及沿著一個第二方向之複數條資料線與此像素陣列耦合。每一資料線可傳輸被放大為一高驅動操作模式之一驅動訊號。其中驅動單元可組態為讀取一個第一像素的第一數位顯示資料、讀取一個第二像素的第二數位顯示資料、以及基於此第一及第二數位顯示資料的內容，決定是否符合至少一個產生一控制訊號以關閉此高驅動操作模式的條件。

在此所述系統及方法之優點為，基於此驅動單元評估像素 灰階的分佈，可以用更有彈性的方式來控制資料驅動器的高驅動操作模式。故而，像素的功耗及溫度應力可被降低。

先前所述係為一概要簡介而不應理解為限縮申請專利範圍之用。在此描述之操作及結構可以用許多種方式實現，且這些變化及調整可以在不脫離本發明及其目地的範圍下實現。其它的目的，技術特徵，及本發明之優點，如同由申請專利範圍所定義，且由以下非限制性的實施方式揭露。

本發明係揭露一種用以驅動液晶顯示器之系統及方法。在某一實施例中，此液晶顯示器具有像素陣列，且此像素陣列可依據驅動單元所提供的控制及驅動訊號來顯示影像。此驅動單元包含一個時序控制器，其用以自主機裝置接收數位顯示資料、至少一個掃描驅動器(通常亦稱作閘極驅動器或閘線驅動器)，其耦合至像素陣列內的多條掃描線(通常亦稱作閘極線)、以及一個資料驅動器(通常亦稱作源極驅動器或源極線驅動器)，其耦合至像素陣列內的多條資料線(通常亦稱作源極線)。資料驅動器可透過資料線輸出已被放大成高驅動操作模式的驅動訊號。藉由評估被選之單一掃描線上二個像素的數位顯示資料，驅動單元可即時地決定是否需要關閉高驅動操作模式。顯示裝置故而可用更有彈性的方式操作以降低功耗及像素的熱應力。

第1圖係為依據本發明之一實施例所述之液晶顯示器100之簡化的方塊圖。液晶顯示器100包含一個顯示面板102、一 個驅動單元104、一個電源106。顯示面板102可為反射型、穿射型或是傳輸反射型的液晶顯示器面板。顯示面板102包含像素陣列110，其可被驅動單元104控制以顯示影像。顯示面板102的各個像素110可能包含一個切換單元S，例如一個薄膜電晶體(TFT)，其可耦合儲存電容C及至少一個像素電極(在此未標示)。驅動單元104包含一個時序控制器122、至少一個掃描驅動器124、及至少一個資料驅動器126且由電源106供電。時序控制器122可自主機裝置(在此未標示)接收數位顯示資料，以產生控制訊號給掃描驅動器124及資料驅動器126，並且可傳輸數位顯示資料給資料驅動器126。主機裝置可包含一個電腦圖像卡、一個中央處理器、一個電視轉接器、或是其它的顯示資料源。各個掃描驅動器124可透過多條掃描線(SL)耦合水平列的像素110，而各個資料驅動器126可透過多條資料線(DL)耦合垂直欄的像素110。亦可使用各種不同的方法將每一個掃描驅動器124及資料驅動器126建構在連接至顯示面板102的積體電路晶片上，例如可透過捲帶式封裝(tape carrier packages,TCP)、玻璃覆晶接合技術(chip-on-glass,COG)等等。在其它未提供的實施例中，掃描驅動器或是資料驅動器皆可被集成在單一個積體電路晶片上。

在水平同步週期中，掃描驅動器124將開啟沿著所選之掃描線SL所耦合的薄膜電晶體，其中各個資料驅動器126將透過資料線DL施加驅動訊號給被開啟的薄膜電晶體，以對其電容C充電至灰階級數所對應的顯示電壓。藉由於共用電極(在此未標示)對於顯示電極之儲存電容所保存之顯示電壓的電壓 差，可控制在顯示面板102上液晶分子(在此未標示)的偏轉角度以達到想要的光線穿透率。各個水平列之像素110係以此方式依續地被驅動來顯示影像畫面。

第2圖係為依據本發明之一實施例所述之資料驅動器210之方塊圖。資料驅動器210包含一個位移暫存器(shift register)212、第一閂鎖電路214a及214b、多工器215、第二閂鎖電路216a及216b、數位類比轉換器218a及218b、放大電路220a及220b以及輸出多工器222。位移暫存器212可自第1圖之時序控制器接收時脈訊號(CLK)、水平同步訊號(HSYNC)以及起始脈衝(SP)，並在規定的時間依序地分別輸出取樣的脈衝(SR1、SR2)至第一閂鎖電路214a及214b。第一閂鎖電路214a及214b接著與取樣的脈衝同步地取樣傳輸來自時序控制器的數位顯示資料，並在每一水平取樣週期中保留這些數位顯示資料。例如，DATA1可為由第一閂鎖電路214a所接收之第一像素的數位顯示資料，而DATA2可為由第一閂鎖電路214b所接收在相同的選擇線上之第二像素的數位顯示資料。此數位顯示資料可能包含彩色的值，其各自對應一個像素的灰階，且由給定的色彩系統例如紅、綠、藍色彩系統所定義。第二閂鎖電路216a及216b係與閂鎖訊號(LS)同步，第二閂鎖電路216a及216b可一次接收並閂鎖住全部由第一閂鎖電路214a及214b所取樣的數位顯示資料DATA1及DATA2。在第二閂鎖電路216a及216b內保留的數位顯示資料可在被數位類比轉換器218a及218b處理之前先藉由位準平移電路(在此未標示)放大調變。數位類比轉換器218a及218b可將數位顯示資料 DATA1及DATA2轉換為驅動像素之灰階所對應的類比驅動電壓訊號。放大電路220a及220b包含複數個操作放大器，其可選擇性地開啟高驅動操作模式。當此高驅動操作模式被開啟時，放大電路220a及220b將放大驅動電壓訊號，再透過輸出通道(CH)將這些訊號傳輸到輸出多工器222。輸出多工器222可基於時序控制器所提供的極性控制訊號(POL)，選擇性地將各個輸出通道連接至一條奇數或偶數的資料線DL。當高驅動操作模式被關閉時，驅動電壓訊號將通過放大電路220a及220b傳送而不被放大。輸出多工器222可基於時序控制器所提供的極性控制訊號(POL)，選擇性地將每一個輸出通道連接至一條奇數或偶數的資料線DL。極性控制訊號POL可和各個數位顯示資料組態經由各個資料線DL輸出的驅動電壓訊號。在某一實施例中，此極性控制訊號(POL)，例如在點反轉驅動模式下，可用來將沿著資料線DL的驅動電壓訊號設定為另一種極性。

放大電路220a及220b的高驅動操作模式可依據控制訊號(HS)來啟動或關閉，其中此控制訊號可由一個高驅動(HDR)控制模組240傳輸到放大電路220a及220b。在各個水平同步週期中，對於輸入至資料驅動器210之沿著一條掃描線耦合二個像素的數位顯示資料DATA1及DATA2，高驅動控制模組240可和水平同步訊號HSYNC同步地讀取數位顯示資料DATA1及DATA2。高驅動控制模組240亦可由評估數位顯示資料DATA1及DATA2，決定是否數位顯示資料DATA1及DATA2符合至少一個需要產生控制訊號來關閉放大電路220a及220b 的條件。高驅動控制模組240亦可能是集成在資料驅動器之內或之外。

如同第2圖所示之高驅動控制模組240，其包含了一個比較器242。比較器242可接收各種的控制訊號，包含時脈訊號CLK、水平同步訊號HSYNC以及極性控制訊號POL，讀取並比較某一選取的掃描線上相鄰的二個像素所對應的一對的數位顯示資料DATA1及DATA2，並輸出控制訊號HS至放大器電路220a及220b。比較器242可自資料驅動器210內各個位置，例如可由第一閂鎖電路214a及214b的輸出，或是由第二閂鎖電路216a及216b的輸出，存取數位顯示資料DATA1及DATA2。

第3圖係為依據本發明之一實施例其方法步驟的流程圖，其描述透過高驅動控制模組240決定何時應產生一個控制訊號以關閉高驅動操作模式。在初始步驟302中，高驅動控制模組240將與所接收的控制訊號，例如訊號CLK及HSYNC，同步地讀取所選取之一條掃描線上二相鄰像素的一對數位顯示資料DATA1及DATA2。在步驟304中，比較器242將比較數位顯示資料DATA1及DATA2。尤其，如同步驟306所述，比較器242可決定是否由數位顯示資料DATA1及DATA2所得之二個灰階級數之間存在著相當大的差異。在某一實施例中，一個相當大的差異可能是指數位顯示資料DATA1的最顯位元(MSB)與數位顯示資料DATA2的最顯位元不同，例如其中之一的最顯位元為0而另一之最顯位元為1。在另一實施例中，一個相當大的差異可能是指數位顯示資料DATA1及 DATA2的差值超過了一個預設的值。當灰階級數存在著一個相當大的差異時，在步驟308中高驅動控制模組240將輸出一個控制訊號HS來啟動放大器220a及220b的高驅動操作模式。接著，來自數位類比轉換器218a及218b的驅動電壓訊號將透過放大電路220a及220b放大，然後通過輸出通道CH被輸出。

另一方面，當灰階級數之間沒有相當大的差異時，在步驟310中高驅動控制模組240將輸出一個控制訊號HS來關閉放大器220a及220b的高驅動操作模式。接著，來自數位類比轉換器218a及218b的驅動電壓訊號將通過放大電路220a及220b不被放大而由輸出通道CH輸出。同樣地，亦可實施步驟302至步驟310來評估由資料驅動器210所接收的複數對數位顯示資訊以驅動整個像素陣列。

雖然上述的方法主要是在灰階級數沒有大幅改變時關閉此高驅動操作模式，本發明亦提供另一種方法以決定此高驅動操作模式何時應關閉或開啟。

第4圖係為依據本發明另一實施例之方法步驟的流程圖，其描述透過高驅動控制模組240決定何時應產生一個控制訊號以關閉高驅動操作模式。在初始的步驟402中，高驅動控制模組240和所接收的控制訊號，例如CLK及HSYNC訊號，同步地讀取沿著一條選取的掃描線上二像素的一對數位顯示資料DATA1及DATA2。在步驟404中，比較器242接著比較數位顯示資料DATA1及DATA2。尤其，如同於步驟406中所述，比較器242將決定是否由數位顯示資料DATA1及DATA2所獲得的此二灰階級數存在著相當大的差異。在某一實施例中，灰 階級數存在著相當大的差異可能是指數位顯示資料DATA1及DATA2的最顯位元具有不同的值(例如，其中一個最顯位元為0，而另一個為1。在另外的實施例中，灰階級數相當大的差異可能是數位顯示資料DATA1及DATA2的差異大於一個預設的值。當灰階級數有相當大的差異時，高驅動控制模組240將在在步驟408中輸出一個控制訊號HS，其可啟動放大電路220a及220b的高驅動操作模式。接著自數位類比轉換器218a及218b輸出的驅動電壓可透過放大電路220a及220b放大，並接著透過輸出通道CH輸出。

另一方面，若灰階級數沒有相當大的差異時，比較器242將在步驟410中決定是否由數位顯示資料DATA1及DATA2所獲得的灰階級數是在一個特定的範圍內，例如一特定較高或較低的範圍值。在某一實施例中，此較高或較低的範圍值可能是指和所允許灰階值範圍中的一個中間值相比較高或較低的範圍值，如同以下所述：若此數位顯示資料的最顯位元為1，則一灰階級數可被定義位於較高的範圍，而若此數位顯示資料的最顯位元為0，則其可被定義為位於較低的範圍。當此二數位顯示資料DATA1及DATA2的灰階級數不在此更高的範圍值時，(即資料DATA1及DATA2的最顯位元為0，代表此二灰階級數在一個更低的範圍值)，此高驅動控制器模組240將在步驟412中輸出一個控制訊號HS，其可關閉放大電路220a及220b的高驅動操作模式。接著自數位類比轉換器218a及218b輸出的驅動電壓可經由放大電路220a及220b不被放大而輸出。

當此二數位顯示資料DATA1及DATA2的灰階級數在此較高的範圍值時，(即數位顯示資料DATA1及DATA2的最顯位元為1)，高驅動控制模組240將在步驟414中決定是否此數位顯示資料DATA1及DATA2的極性控制訊號POL存在著一個差值。當此極性控制訊號POL被偵測到存在著一個差值時，高驅動控制模組240將執行步驟408，其將輸出一個控制訊號HS以開啟放大電路220a及220b的高驅動操作模式。當此二數位顯示資料DATA1及DATA2的極性控制訊號POL一樣時，高驅動控制模組240將執行步驟412。在步驟412中，高驅動控制模組將輸出一個控制訊號HS，其可關閉放大電路220a及220b的高驅動操作模式。

以上所述之系統及方法亦可用於評估沿著所選取之掃描線上多對像素的數位顯示資料。然而在其它的實施例中，亦可設定更嚴格或更寬鬆的條件來決定何時關閉或開啟此高驅動操作模式，故可更有彈性地控制此資料驅動器的高驅動操作模式。

雖然上述的實施例中高驅動控制模組係和一個資料驅動器耦合，亦可以使用其它硬體的組態。例如，在某些多變的環境下，高驅動控制模組亦可能和時序控制器整合在一起以存取及評估此數位顯示資料。在此情況下，時序控制器可組態為傳輸此控制訊號至此資料控制器以開啟或關閉放大電路的高驅動模式。

藉由評估沿著所選取之掃描線上多對像素的數位顯示資料，上述的系統及方法可更有彈性地控制此資料控制器的高驅 動操作模式。被驅動之像素的功耗及溫度壓力可以被降低。

最後，在不脫離本發明之精神及範圍內，如同以下所述之申請範圍，在此領域中具有通常技藝者應能輕易地應用本發明揭露之概念及實施例，以用於設計或改良其它架構，並用以達成與本發明之目的相同之功用。又，以上實施例所述之各別分離的元件之結構及功能亦可整合在單一個組合的結構或元件中。

100‧‧‧液晶顯示器

102‧‧‧顯示面板

104‧‧‧驅動器單元

106‧‧‧電源

122‧‧‧時序控制器

124‧‧‧掃描驅動器

126‧‧‧資料驅動器

210‧‧‧資料驅動器

212‧‧‧位移暫存器

214‧‧‧第一閂鎖電路

215‧‧‧多工器

216a、216b‧‧‧第二閂鎖電路

218a、218b‧‧‧數位類比轉換器

220a、220b‧‧‧放大器電路

222‧‧‧輸出多工器

240‧‧‧高驅動控制模組

242‧‧‧比較器

302‧‧‧讀取第一像素之第一數位顯示資料以及第二像素之第二數位顯示資料

304‧‧‧比較第一數位顯示資料與第二數位顯示資料

306‧‧‧相當大的差異？

308‧‧‧輸出控制訊號HS以開啟高驅動操作模式

310‧‧‧輸出控制訊號HS以關閉高驅動操作模式

402‧‧‧讀取第一像素之第一數位顯示資料以及第二像素之第二數位顯示資料

404‧‧‧比較第一數位顯示資料與第二數位顯示資料

406‧‧‧相當大的差異？

408‧‧‧輸出控制訊號HS以開啟高驅動操作模式

410‧‧‧第一/第二數位顯示資料是否在較高範圍值內

412‧‧‧輸出控制訊號HS以關閉高驅動操作模式

414‧‧‧極性控制訊號存在著一個差值？

第1圖係為依據本發明之一實施例所述之一液晶顯示器之方塊圖。

第2圖係為依據本發明之一實施例所述之具有高驅動操作模組之資料驅動器簡化的方塊圖示。

第3圖係為依據本發明之一實施例所述決定應產生控制訊號以關閉高驅動操作模式之方法步驟。

第4圖係為依據本發明之另一實施例所述決定應產生控制訊號以關閉高驅動操作模式之方法步驟。

210‧‧‧資料驅動器

212‧‧‧位移暫存器

214‧‧‧第一閂鎖電路

215‧‧‧多工器

216a、216b‧‧‧第二閂鎖電路

218a、218b‧‧‧數位類比轉換器

220a、220b‧‧‧放大器電路

222‧‧‧輸出多工器

240‧‧‧高驅動控制模組

242‧‧‧比較器

Claims (14)

1. 一種驅動液晶顯示器的方法，其中該液晶顯示器包含一像素陣列，其與沿著一第一方向之複數條掃描線以及沿著一第二方向之複數條資料線耦合，每一該資料線可傳輸被放大為一高驅動操作模式之一驅動訊號，該方法包含：讀取一第一像素之第一數位顯示資料；讀取一第二像素之第二數位顯示資料；以及基於該第一及第二數位顯示資料之內容，決定是否符合至少一個產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式的條件之步驟包含比較由該第一數位顯示資料所獲得的一第一灰階級數與由該第二數位顯示資料所獲得的一第二灰階級數，而符合關閉該高驅動作模式的條件為當該第一灰階級數及該第二灰階級數係在和一中間灰階級數相比的一個較低的範圍值內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一像素及該第二像素為一所選取之掃描線的二相鄰像素。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中關閉該高驅動操作模式之條件更包括當該第一數位顯示資料的一第一最顯位元以及該第二數位顯示資料的一第二最顯位元具有相同位元值之時。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中當該第一數位顯示資料的一第一最顯位元以及該第二數位顯示資料的 一第二最顯位元具有不同位元值時，開啟該高驅動操作模式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中決定是否符合至少一個產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式的條件之步驟，更包含評估每一該第一及第二數位顯示資料之極性控制訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中符合產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式之條件為：自該第一數位顯示資料所獲得之一第一灰階級數，及自該第二數位顯示資料所獲得之一第二灰階級數在和一中間灰階級數相比之一較高範圍內；且每一該第一及第二數位顯示資料之極性控制訊號相等。
7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，更包含產生一控制訊號以啟動該高驅動操作模式，若：自該第一數位顯示資料所獲得之一第一灰階級數以及自該第二數位顯示資料所獲得之一第二灰階級數係位於和一中間灰階值相比之一較高範圍；且該第一數位顯示資料之極性控制訊號與該第二數位顯示資料之極性控制訊號不同。
8. 一驅動液晶顯示器的系統，其包含：一顯示面板，其包含一像素陣列；及 一驅動單元，其藉由沿著一第一方向之複數條掃描線及沿著一第二方向之複數條資料線耦合該像素陣列，每一該資料線可傳輸被放大為一高驅動操作模式之一驅動訊號，其中該驅動單元可組態為：讀取一第一像素之第一數位顯示資料；讀取一第二像素之第二數位顯示資料；以及基於該第一及第二數位顯示資料的內容，比較由該第一數位顯示資料所獲得之一第一灰階級數與由該第二數位顯示資料所獲得之一第二灰階級數，決定是否符合至少一個產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式之條件，而符合關閉該高驅動操作模式的條件為當該第一灰階級數及該第二灰階級數係在和一中間灰階級數相比的一個較低的範圍值內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該第一像素及該第二像素為所選取之一掃描線上的二相鄰像素。
10. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中關閉該高驅動操作模式之條件更包括當該第一數位顯示資料之一第一最顯位元及該第二數位顯示資料之一第二最顯位元具有相同位元值時。
11. 如申請專利範圍第8項之系統，其中當該第一數位顯示資料之一第一最顯位元及該第二數位顯示資料之一第二最顯位元具有不同位元值時，開啟該高驅動操作模式。
12. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該驅動單元更組態為藉由評估每一該第一及第二數位顯示資料之極性控制訊號，決定是否符合至少一個產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式的條件。
13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中符合產生一控制訊號以關閉該高驅動操作模式之條件為：自該第一數位顯示資料所獲得之一第一灰階級數及自該第二數位顯示資料所獲得之一第二灰階級數係在和一中間灰階級數相比之一較高範圍內；且每一該第一及第二數位顯示資料之極性控制訊號相等。
14. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該驅動單元更組態為產生一控制訊號以啟動該高驅動操作模式，若：自該第一數位顯示資料所獲得之一第一灰階級數以及自該第二數位顯示資料所獲得之一第二灰階級數係位於和一中間灰階值相比的一較高範圍；且該第一數位顯示資料之極性控制訊號與該第二數位顯示資料之極性控制訊號不同。