TWI421841B

TWI421841B - 源極驅動器及其電荷分享功能控制方法

Info

Publication number: TWI421841B
Application number: TW98137316A
Authority: TW
Inventors: Meng Tse Weng; Ying Lieh Chen; Chien Ru Chen; Chuan Che Lee
Original assignee: Himax Tech Ltd
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2014-01-01
Also published as: TW201117176A

Description

源極驅動器及其電荷分享功能控制方法

本發明是有關於一種源極驅動器(source driver)，且特別是有關於一種用以控制其電荷分享功能的源極驅動器。

平面顯示裝置，例如薄膜電晶體液晶顯示器(thin film transistor-liquid crystal display,TFT-LCD)，被打算用來取代傳統陰極射線管(cathode ray tube,CRT)顯示裝置。與傳統CRT顯示器相比，TFT-LCD裝置具有諸如相當低的動作電壓、低功率消耗、小而薄以及重量輕等優點。

圖1A繪示一傳統液晶顯示器100。液晶顯示器100包括一時序控制器TCON、一源極驅動器SD以及一顯示面板130。其中，源極驅動器SD包括多個源極驅動單元120與121。每一源極驅動單元(例如源極驅動單元120)分別包括一介面電路122、一數位至類比轉換器(digital-to-analog converter,DAC)124以及一輸出緩衝器126。傳統液晶顯示器100使用時序控制器TCON產生各種控制訊號至源極驅動器SD以及閘極驅動器(未繪示)，藉以控制源極驅動器SD以及閘極驅動器(未繪示)之運作。在控制訊號的控制下，閘極驅動器(未繪示)依序驅動每一閘極線，接著源極驅動器SD中的源極驅動單元120及121輸出電壓V136以及V137。每一源極驅動單元的運作細節為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，此處不再贅述。

顯示面板130具有多個資料線(例如資料線136以及137)。每一資料線分別耦接多個次畫素單元(此處僅繪示次畫素單元139以及140)。資料線136連接一組次畫素單元，且每一次畫素單元包括一電晶體132以及一液晶電容134。電晶體132的邏輯狀態透過其對應掃描線131之訊號來控制，而源極驅動單元120可將電荷訊號儲存在電容134。電容134基於共同電壓Vcom儲存資料線136的資料，而次畫素單元的透光率是由液晶電容134兩端的壓差決定。圖1B為繪示圖1A的一偶資料線以及一奇資料線的訊號時序圖，此處的資料線136與資料線137為用以說明。傳統大型面板大部分採用直流(DC)共同電壓Vcom的設計，所以顯示面板的資料線136與137具有低於共同電壓Vcom的一負極性電壓(以-表示)以及高於共同電壓Vcom的一正極性電壓(以+表示)。資料線經由正極性電壓與負極性電壓而交替性地驅動。例如，如圖1B所繪示，資料線136的電壓V136之電壓擺幅為SW1A，而資料線137的電壓V137之電壓擺幅為SW1B。電壓擺幅的寬度與功率消耗大小有關。然而，依據上述傳統方法，源極驅動單元120的電壓擺幅太大、功率消耗也大而且源極驅動單元120的溫度會太高。

為了要解決上述源極驅動單元120功率消耗太大的問題，圖1C繪示了一傳統顯示器150，其包括一電荷分享電路以減少源極驅動單元(例如源極驅動單元160與170)用以驅動對應資料線的電壓的擺幅。圖1C的顯示器150包括一時序控制器TCON、一源極驅動器SD以及一顯示面板180，其中，源極驅動器SD包括多個驅動單元(例如驅動單元160與170)、開關172、174以及176(也就是電荷分享電路)。每一源極驅動單元(例如源極驅動單元160)包括一介面電路162、一DAC 164以及一輸出緩衝器166。於液晶顯示器150中，時序控制器TCON產生多個控制訊號至源極驅動器SD與閘極驅動器(未繪示)，藉以控制源極驅動器SD與閘極驅動器(未繪示)進行運作。在控制訊號的控制下，閘極驅動器(未繪示)依序驅動每一個閘極線，接著源極驅動單元160與170輸出電壓V186與V187。

圖1D為圖1C中的一偶資料線與一奇資料線的訊號時序圖，此處的資料線186與187為用以說明。在電荷分享期間t1中，開關172與176處於不導通狀態，而開關174處於導通狀態，由於短路的原因使得資料線186與187之間產生電荷分享。因此，在電荷分享期間t1，資料線186的電壓V186與資料線187的V187會收斂至接近共同電壓Vcom，這就是電荷分享功能的運作。在電荷分享期間t1結束後，接著進入普通驅動期間t2，於此期間，開關172與176處於導通狀態，而開關174處於不導通狀態，以致於源極驅動單元160與170可以驅動資料線186與187。此驅動運作的細節為所屬技術領域具有通常知識者所熟知，此處不再贅述。

從圖1D可得知，經由電荷分享功能的運作，在電荷分享期間t1，資料線186的電壓準位被預先拉至共同電壓Vcom。因此，在普通驅動期間t2，源極驅動單元160用以驅動資料線186之電壓的擺幅SW1C被減小。在普通驅動期間t2結束後，接著進入一電荷分享期間t3，顯示器150的內部電路再次執行電荷分享功能，以此地反覆執行同樣的動作。透過電荷分享功能的運作，源極驅動單元用以驅動資料線之電壓的擺幅大幅減小，因而減少源極驅動單元的功率消耗並達到省電的功能。

然而，以行反轉(column inversion)驅動方法為例，當一白色畫面被顯示在如圖1C之傳統顯示器150時，由於視訊資料沒有變化，資料線186的電壓V186與資料線187的電壓V187呈如圖1E所示。此時，若電壓分享電路(意指開關172、174以及176等等)在電荷分享期間t1與t3維持運作，那麼會有一種非預期的現象發生在電壓V186與V187，其近似於如圖1F之切換現象。此非預料的情況會導致源極驅動器SD的工作溫度升高。因此，需要設計一個適合的顯示裝置來解決此問題。

有鑑於此，本發明提供一種源極驅動器，可以控制其作用於顯示器上的電荷分享功能，以節省源極驅動器的功率消耗及降低源極驅動器的工作溫度。

本發明亦提供一種源極驅動器的電荷分享控制方法，以節省源極驅動器的功率消耗及降低源極驅動器的工作溫度。

為了解決上述習知的問題，本發明提出一種源極驅動器，其包括一驅動單元及一資料分析單元。驅動單元依據視訊訊號驅動顯示面板。資料分析單元耦接驅動單元，並且資料分析單元依據分析結果致能或禁能驅動單元的電荷分享功能。

本發明另提出一種源極驅動器的電荷分享控制方法。此方法包括分析視訊訊號的灰階分佈以取得分析結果，並且依據分析結果致能或禁能源極驅動器中的驅動單元的電荷分享功能。

本發明所提出的源極驅動器及其電荷分享控制方法，可以控制由本發明所提出的源極驅動器的電荷分享功能，以致於源極驅動器的功率消耗及工作溫度皆可以降低。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2為依據本發明一實施例的顯示器的簡化方塊圖。在本實施例中，顯示器200以薄膜電晶體液晶顯示器(thin film transistor-liquid crystal display,TFT-LCD)為例。如圖2所示，顯示器200包括時序控制器TCON、源極驅動器SD及顯示面板210，其中源極驅動器SD包括多個驅動單元(例如驅動單元230及250)、接收器232及資料分析單元220。時序控制器TCON透過接收器230傳送水平同步訊號TP1及視訊資料VD至各驅動單元230及250。也就是說，接收器232接收由時序控制器TCON所提供的視訊資料VD，並且輸出對應的視訊訊號VS至各驅動單元230及250。各驅動單元(例如驅動單元230)依據視訊訊號VS驅動顯示面板210。每一源極驅動單元的運作細節為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，此處不再贅述。

顯示面板210具有多個資料線(例如資料線DL1及DL2)及多個掃描線(例如第一掃描線SL1)。每一資料線分別耦接多個次畫素(此處僅繪示次畫素單元212以及214)。資料線DL1連接一組次畫素單元212，且每一次畫素單元212包括電晶體T以及一液晶電容C。對應第一掃描線SL1的訊號用以控制電晶體T，以便於驅動單元230儲存資料驅動電壓於電容C。電容C基於共同電壓Vcom儲存資料線DL1的資料，而次畫素單元212的透光率是由液晶電容C兩端的壓差決定。

圖3為依據本發明一實施例的圖2源極驅動器的簡化方塊圖，其中源極驅動器包括驅動單元及資料分析單元。在此，僅繪示驅動單元230及資料分析單元220，但在源極驅動器SD中的其他驅動單元亦同樣具有如下述特徵。請參照圖3，驅動單元230包括線緩衝器234、數位至類比轉換器(digital-to-analog converter,DAC)236及輸出緩衝器238。接收器232接收由時序控制器TCON所提供的視訊資料VD，接著輸出對應的視訊訊號VS。輸出緩衝器238驅動如圖2所示的顯示面板200，以顯示對應的畫面。每一源極驅動單元的運作細節為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，此處不再贅述。

值得一提的是，資料分析單元耦接接收器232的輸出端，用以分析視訊訊號VS的灰階分佈，並且據此取得分析結果。接著，資料分析單元220輸出對應分析結果的閂鎖脈波信號LP，以致能或禁能驅動單元230的電荷分享功能。因此，電荷分享功能可選擇性地致能於不同的電荷分享期間。本實施例中，為利用薄膜電晶體液晶顯示器及閂鎖脈波訊號LP控制電荷分享功能以舉例，但本發明並不限於此。

進一步來說，請參照圖3，資料分析單元220包括計數單元222、暫存器224及比較單元226。在本實施例中，資料分析單元220分析來自接收器232的視訊訊號VS的最高有效位元(most significant bit,MSB)的邏輯狀態，以取得視訊訊號的灰階分佈。舉例來說，計數單元222計數視訊訊號VS的最高有效位元的邏輯狀態(如邏輯狀態1)的數量，並且輸出計數結果，其中計數單元222依據水平同步訊號TP1重置計數結果。暫存器224的輸入端耦接計數單元222的輸出端，也就是暫存器224依據水平同步訊號TP1的時序暫存來自計數單元222的計數結果，並且輸出先前的計數結果。接著，比較單元226耦接暫存器224的輸出端及計數單元222的輸出端，用以比較暫存器224的輸出結果及計數單元222的輸出結果以取得分析結果，其中暫存器224的輸出結果以X表示，計數單元222的輸出結果以Y表示。

圖4為依據本發明一實施例的圖3資料分析單元的簡化方塊圖。圖5為圖3的視訊資料的資料傳送模式。請參照圖3至圖5，由時序控制器TCON所提供的視訊資料VD透過兩資料對傳送至接收器232，例如第一資料對PA與第二資料對PB。如圖5所示，在此第一資料對PA與一第二資料對PB都取8個位元為例。接著，接收器232輸出對應的視訊訊號至線緩衝器234及計數單元222。因此，計數單元222中的第一計數器222a及第二計數器222b分別接收第一資料對PA及第二資料對PB。接下來，第一計數器222a計數高準位的最高有效位元，其中在第一資料對PA中，最高有效位元例如標記為D07。當第一計數器222a的計數結果大於灰階閘限值Z時，第一計數器222a會傳送高邏輯準位訊號至邏輯閘228。此時，若與第二資料對PB相關的第二計數器222b的計數結果也大於灰階閘限值Z時，第二計數器222a會傳送高邏輯準位訊號至邏輯閘228。

在此，邏輯閘228以及閘為例，並且因此及閘輸出高邏輯準位訊號至暫存器224以暫存來自及閘的第一邏輯結果X。在本實施例中，邏輯閘228也可以或閘實現，但灰階閘限值Z須隨之對應改變。在接收到水平同步信號TP1後，暫存於暫存器224的第一邏輯結果X會傳送至比較單元226，並且第一計數單元222a、第二計數單元222b及暫存器224會重置。接著，計數單元222進行計數在視訊訊號VS中為高準位的最高有效位元。在水平同步訊號TP1 的先前時序中，藉由類似的分析視訊資料VS的方法，來自及閘的第二邏輯結果Y會傳送至暫存器224暫存，並傳送至比較單元226以便與第一邏輯結果X作比較。

當第一邏輯結果X為高邏輯準位且第二邏輯結果Y為低邏輯準位時，表示視訊資料VS的灰階分佈在第一掃描線SL1會比第二掃描線SL2(未繪示)亮，且因此比較單元226輸出低邏輯準位之閂鎖脈波訊號LP。因此，閂鎖脈波訊號LP致能驅動單元230的電荷分享功能。值得一提的是，在本實施例中，在第一邏輯結果X及第二邏輯結果Y的其他條件下，比較單元226會輸出高邏輯準位的閂鎖脈波訊號LP。因此，藉由上述方法來分析圖2顯示面板210之任意兩條掃描線的視訊訊號VS的灰階分佈，在不同電荷分享期間，源極驅動器SD中的驅動單元的電荷分享功能會依據來自資料分析單元220的閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位而選擇性地致能。

圖6為依據本發明另一實施例的圖2源極驅動器的簡化方塊圖，其中源極驅動器包括驅動單元及資料分析單元。在此，僅繪示驅動單元230及資料分析單元220，但在源極驅動器SD中的其他驅動單元亦同樣具有如下述特徵。請參照圖6，在本實施例中，源極驅動器SD更包括序列平行轉換器240，其耦接於接收器232及驅動單元230之間。序列平行轉換器240將視訊訊號VS由序列資料轉換為平行資料。進一步來說，序列平行轉換器240接收視訊訊號VS(如來自接收器232的序列資料)，接著轉換為平行資料。

因此，序列平行轉換器240輸出視訊訊號VS’至線緩衝器234，其中視訊訊號VS’為平行資料。當視訊訊號VS’傳送至線緩衝器234，資料分析單元220的計數單元222會計數視訊訊號VS’的最高有效位元。若最高有效位元的邏輯狀態為高準位(例如標記為”1”)時，計數單元222計數最高有效位元，並且以此取得來自計數單元222的第一計數結果X。接著，第一計數結果X會暫存於暫存器224。在接收到水平同步訊號TP1後，暫存在暫存器224的第一計數結果X會傳送至比較單元226，並且計數單元222及暫存器224會重置。接下來，在水平同步訊號的下一個時序中，計數單元222進行計數視訊訊號VS’中為高準位的最高有效位元，並且傳送至暫存器224以暫存第二計數結果Y。此時，計數單元222也傳送第二計數結果Y至比較單元226，以便與第一邏輯結果X及灰階閘限值Z作比較。依據分析結果，決定輸出自比較單元226的閂鎖脈波訊號LP的邏輯狀態。

值得一提的是，第一計數結果X及第二計數結果Y分別經由比較單元226與灰階閘限值Z比較，以分別表示在第一掃描線SL1及第二掃描線SL2(未繪示)的灰階分佈，其中灰階閘限值Z相關於灰階閘限準位。舉例來說，若視訊資料VS’的灰階準位為0到255，那麼前50%的灰階準位為0到127(影像的較暗區域)，而後50%的灰階準位為128到255(影像的較亮區域)。因此，灰階閘限值Z為127或128。在此，上述為高準位的最高有效位元表示視訊資料VS’之一灰階準位對應一較亮的畫素。也就是說，若第一計數結果X大於灰階閘限值Z(意指X>Z)，表示在第一掃描線中的視訊資料VS’的灰階分佈較亮。換言之，若第二計數結果Y大於第一計數結果X(意指Y>X)，表示在第二掃描線的視訊資料VS’之灰階分佈比第一掃描線的視訊資料VS’之灰階分佈還要亮。

須注意的是，在本實施例所提到的灰階閘限值Z對應灰階準位為0到255前50%的灰階準位與後50%的灰階準位被視為一特定的實施方式。任何本技術領域中具有通常知識者，皆能調整上述前50%的灰階準位與後50%的灰階準位成為前60%的灰階準位與後40%的灰階準位或前40%的灰階準位與後60%的灰階準位等等。因此，上述特定的實施方式並非用以限定本發明。

請參照圖6，由上面說明可知，若取自資料分析單元220的分析結果為第二計數結果Y大於或等於第一計數結果X(也就是Y≧X)，那麼由資料分析單元220輸出的閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位為高準位，因此在源極驅動器SD中驅動單元的電荷分享功能會依據閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位而在一電荷分享期間禁能。同樣地，若分析結果為第二計數結果Y小於第一計數結果X且大於灰階閘限值Z(也就是Y<X且Y>Z)，那麼閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位為高準位，並且在源極驅動器SD中驅動單元的電荷分享功能會禁能。相反地，若分析結果為第二計數結果Y小於第一計數結果X且小於或等於灰階閘限值Z(也就是Y< X且Y≦Z)，那麼閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位為低準位，並且在源極驅動器SD中驅動單元的電荷分享功能會依據閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位而致能。因此，在源極驅動器SD中驅動單元的電荷分享功能會依據來自資料分析單元220的閂鎖脈波訊號LP之邏輯準位而於不同的電荷分享期間中選擇性地致能。

用以動態分析視訊資料VS或VS’之灰階分佈的220資料分析單元220及在源極驅動器SD中的驅動單元(例如驅動單元230及250)，其有多種實現方式，特別是資料分析單元。圖2至圖6繪示的方塊設計圖僅供本發明所屬技術領域中具有通常知識者用來實現本發明的實施例，並非用以限定本發明。

相對於上述內容，本發明另一實施例提供一種方法，其用以控制源極驅動器的電荷分享功能。此電荷分享控制方法包括：(a)分析視訊訊號VS的灰階分佈，以取得一分析結果；(b)依據分析結果，致能或禁能在源極驅動器中驅動單元的電荷分享功能。

綜上所述，本發明實施例的源極驅動器，其利用資料分析單元分析視訊訊號的灰階分佈以取得一分析結果。接著，依據分析結果，在源極驅動器中驅動單元的電荷分享功能會於不同電荷分享期間中致能或禁能。因此，相較於先前技術，可以減少源極驅動器的功率消耗與工作溫度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、150、200‧‧‧顯示器

120、121、160、170‧‧‧源極驅動單元

122、162‧‧‧介面電路

124、164、236‧‧‧數位至類比轉換器

126、166、238‧‧‧輸出緩衝器

130、180、210‧‧‧顯示面板

131、151、SL1‧‧‧掃描線

132、T‧‧‧電晶體

134、C‧‧‧液晶電容

136、137、186、187、DL1、DL2‧‧‧資料線

139、140、212、214、239‧‧‧次畫素單元

172、174、176‧‧‧開關

220‧‧‧資料分析單元

222‧‧‧計數單元

222a、222b‧‧‧計數器

224‧‧‧暫存器

226‧‧‧比較單元

228‧‧‧及閘

230、250‧‧‧驅動單元

232‧‧‧接收器

234‧‧‧線緩衝器

240‧‧‧序列平行轉換器

VD‧‧‧視訊資料

VS、VS’‧‧‧視訊訊號

LP‧‧‧閂鎖脈波訊號

PA、PB‧‧‧資料對

SD‧‧‧源極驅動器

TCON‧‧‧時序控制器

TP1‧‧‧同步訊號

Vcom‧‧‧共同電壓

MSB‧‧‧最高有效位元

圖1A繪示一傳統液晶顯示器。

圖1B為圖1A的一偶資料線及一奇資料線的訊號時序圖。

圖1C繪示一傳統顯示器。

圖1D為圖1C的一偶資料線及一奇資料線的訊號時序圖。

圖1E為圖1C的一偶資料線及一奇資料線於無電荷分享功能的一白色畫面的訊號時序圖。

圖1F為圖1C的一偶資料線及一奇資料線於電荷分享功能的一白色畫面的訊號時序圖。

圖2為依據本發明一實施例的顯示器的簡化方塊圖。

圖3為依據本發明一實施例的圖2源極驅動器的簡化方塊圖，其中源極驅動器包括驅動單元及資料分析單元。

圖4為依據本發明一實施例的圖3資料分析單元的簡化方塊圖。

圖5為圖3的視訊資料的資料傳送模式。

圖6為依據本發明另一實施例的圖2源極驅動器的簡化方塊圖，其中源極驅動器包括驅動單元及資料分析單元。

200‧‧‧顯示器

210‧‧‧顯示面板

212、214‧‧‧次畫素單元

220‧‧‧資料分析單元

230、250‧‧‧驅動單元

232‧‧‧接收器

SL1‧‧‧掃描線

T‧‧‧電晶體

C‧‧‧液晶電容

DL1、DL2‧‧‧資料線

VD‧‧‧視訊資料

VS‧‧‧視訊訊號

SD‧‧‧源極驅動器

TCON‧‧‧時序控制器

TP1‧‧‧同步訊號

Vcom‧‧‧共同電壓

Claims

一種源極驅動器，包括：一驅動單元，用以依據一視訊訊號驅動一顯示面板；以及一資料分析單元，耦接該驅動單元，該資料分析單元分析該視訊信號的灰階分佈，並且依據一分析結果致能或禁能該驅動單元的一電荷分享功能，其中該資料分析單元分析該視訊訊號的一最高有效位元的一邏輯狀態以取得該視訊訊號的灰階分佈，其中該資料分析單元包括：一計數單元，用以計數在該視訊訊號中的該最高有效位元的該邏輯狀態的一數量，並且輸出一計數結果，其中該計數單元依據一水平同步訊號重置該計數結果；一暫存器，該暫存器的一輸入端耦接該計數單元的一輸出端，其中該暫存器依據該水平同步訊號的一時序暫存該計數結果，並且輸出一先前計數結果；以及一比較單元，耦接該暫存器的輸出端及該計數單元的輸出端，用以比較該暫存器的輸出結果及該計數單元的輸出結果以取得該分析結果。
如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，更包括：一接收器，用以接收由一時序控制器所提供的一視訊資料，並且輸出對應的該視訊訊號。
如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該驅動單元包括：一線緩衝器，該線緩衝器的一輸入端耦接該接收器的一輸出端；一數位至類比轉換器，該數位至類比轉換器的一輸入端耦接該線緩衝器的一輸出端；以及一輸出緩衝器，該輸出緩衝器的一輸入端耦接該數位至類比轉換器的一輸出端，並且該輸出緩衝器的一輸出端用以驅動該顯示面板顯示一對應畫面。
如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該資料分析單元耦接至該接收器的該輸出端，用以分析該視訊訊號的灰階分佈。
如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，更包括一序列平行轉換器，其耦接於該接收器與該驅動單元之間。
如申請專利範圍第5項所述之源極驅動器，其中該資料分析單元耦接該序列平行轉換器的一輸出端。
一種源極驅動器的電荷分享控制方法，包括：分析一視訊訊號的灰階分佈以取得一分析結果；以及依據該分析結果致能或禁能該源極驅動器的一驅動單元的電荷分享功能，其中分析該視訊訊號的灰階分佈的步驟包括：分析該視訊訊號的一最高有效位元的一邏輯狀態以取得該視訊訊號的灰階分佈，其中分析該視訊訊號的灰階分佈的步驟包括：計數該視訊訊號的該最高有效位元的該邏輯狀態的一數量以取得一計數結果；依據該水平同步訊號的一時序暫存該計數結果，並且提供一先前計數結果；比較該計數結果及該先前計數結果以取得該分析結果；以及依據該水平同步訊號的該時序重置該計數結果。