TWI428876B - 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，尤其關於用於驅動液晶顯示之系統及方法。

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、資料驅動器以及一個時序控制器，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TFTs之前就先被放大。雖然使用這種高驅動模式的操作可以得到更高擺動速率，但亦會產生存在著一些缺點。首先，高驅動模式的操作會造成驅動電路更大 的功耗。另外，使用更高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的缺點。

本發明係揭露一種驅動液晶顯示器的系統及方法。在某一實施例中，此方法包含讀取複數個像素內沿著至少一條掃描線上每一個像素的數位資料，並基於數位資料的內容評估沿著此至少一條掃描線上像素之灰階級數的分佈，以及評估是否此灰階級數的分佈符合需要產生控制訊號來關閉高驅動操作模式的條件。

在另一實施例中係揭露一種顯示裝置。此顯示裝置包含一個具有像素陣列的顯示面板、具有至少一個掃描驅動器的一個驅動單元、一個資料驅動器以及一個控制模組。此掃描驅動器可通過複數個掃描線耦合像素陣列耦合，且可基於各個像素的數位資料透過資料線輸出顯示訊號，而這些顯示訊號又可被放大為高驅動的操作模式。此控制模組係組態為判斷是否沿著此至少一條掃描線上的像素灰階分佈，係符合需要產生控制訊號來關閉高驅動操作模式的條件。

在此所述之系統及方法其優點為，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的系統及方法。在某一實施例中，此液晶顯示器具有像素的陣列，且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)。此資料驅動器係用以輸出驅動訊號，其可被放大為高驅動的操作模式。此驅動單元亦可即時地基於顯示資料評估灰階級數在沿著至少一條掃描線的分佈，並判斷是否此灰階級數的分佈符合可關閉此高驅動操作模式的條件。因此，像素的功耗及溫度應力可被降低。

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。每一個掃描驅動器124及資料驅動器126可使用各種不同的方法來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的積體電路晶片上。

在一個水平同步週期中，將會有一個掃描驅動器124開啟沿著所選之掃描線SL所耦合的TFTs，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TFTs，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)對於顯示電極上儲存電容所保存的顯示電壓所存在的電壓差，可控制在顯示面板102上的液晶分子(在此未標示)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2A圖係為依據本發明之一實施例所述之資料驅動器210之簡化的方塊圖。資料驅動器210包含一個位移暫存器(shift register)212、第一及第二閂鎖電路214及216、一個數位類比轉換器218、一個放大器電路220以及一個輸出多工器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輸出取樣的脈衝到第一閂鎖電路214。第一閂鎖電路214接著與取樣的脈衝同步地取樣傳輸自時序控制器的數位顯示資料，並在一個水平取樣週期中保留這些數位顯示資料。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216係與一個閂鎖訊號(LS)同步，第二閂鎖電路216可一次接收並閂鎖住全部由第一閂鎖電路214所取樣的數位顯示資料。在第二閂鎖電路216內保留的數位顯示資料可在被數位類比轉換器218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218可依據所驅動像素的灰階，轉換此數位顯示資料為所選取的類比驅動電壓訊號。放大器電路220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，放大器電路220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)，選擇性地將每一個輸出通道連接至一條奇數或偶數的資料線DL。在某一實施例中，此極性控制訊號(POL)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，例如為點反轉驅動模式。

放大器電路220的高驅動操作模式可依據一個控制訊號(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傳輸到放大器電路220。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多個像素的數位顯示資料，HDR控制模組240可和水平同步訊號HSYNC同步地讀取這些數位顯示資料。HDR控制模組240亦可由此顯示資料評估灰階級數的分佈，並判斷是否灰階級數的分佈符合至少一個需要產生控制訊號來關閉放大器電路220的條件。HDR控制模組240亦可能是集成在資料驅動器內或之外。

如同第2A圖所示之HDR控制模組240，其包含了一個計數器242、至少一個暫存器244以及一個比較器246。計數器242可接收了時脈訊號CLK以及水平同步訊號HSYNC，並在一個水平同步周期內，藉由自資料驅動器210所接收的數位顯示資料，追蹤灰階級數落入至少一個範圍值內之次數。在某一實施例中，計數器242可藉由讀取到輸入至第一閂鎖電路214之數位顯示資訊具有為1的最顯位元(MSB)值，而得知灰階級數係落入於一個和中灰階級數值相比較高的範圍內。在另外的實施例中，亦可藉由讀取到顯示資料之二進位值MSB設定為0，而得知灰階級數係落在一個和中間灰階級數相比較低的範圍內。因此，對於資料驅動器210在每一個水平同步周期內所更新的像素，基於測得的次數可得知其灰階級數之分佈。本領域中具有通常知識者皆可輕易了解以上所述之灰階值的高 範圍或低範圍係僅作為描述之用而非用以限縮本發明，本發明亦可以使用其它的灰階值範圍來評估灰階級數的分佈。

暫存器244係組態為儲存計數器242對於至少一條掃描線經由追踪灰階級數所測得的次數。比較器246將此測得的次數與一個臨界值比較以判斷是否存在著至少一個需要產生控制訊號以關閉(或開啟)放大器電路220的條件。如果符合比較器246內部所設定的條件，比較器246將送出一個控制訊號HS給放大器電路220以關閉(或開啟)此高驅動操作模式。接著，驅動電壓訊號可不被放大就透過輸出通道CH輸出。

雖然第2A圖描述了一個HDR控制模組240可自第一閂鎖電路214之輸入存取數位顯示資訊的實施例，本發明亦可以使用其它的組態。例如，在第2B圖所示之另一個實施例中，由計數器242所讀取之數位顯示資訊亦可存取自一個資料匯流排228，其中資料匯流排228係位於和第一閂鎖電路214及第二閂鎖電路216耦合之串聯轉並聯轉換器226的輸出端。以上所述亦可透過將HDR控制器模組240之資料輸入端，連接至傳輸串聯轉並聯轉換器226與第二閂鎖電路216之間的數位顯示資料的資料匯流排228來達成。

第3圖係為一個依據本發明之一實施之流程圖，其描述透過HDR控制模組240評估灰階級數分佈的方法步驟。在初始步驟302中，計數器242將在接收到一個初始訊號(例如為水平同步訊號HSYNC)時被重設，其中此初始訊號係指示某一選定之掃描線上像素的數位顯示資料將透過資料驅動器210傳送。在步驟304中，將與時脈訊號CLK同步地自被選取之選 擇線上像素的數位顯示資料中讀取指示灰階級數的資訊。如同先前所述，此數位顯示資訊可由第一閂鎖電路214之輸入端或是在串聯轉並聯轉換器226及第二閂鎖電路216之間的資料匯流排228讀取。在步驟306中，將判斷是否此灰階級數落入一個事先決定數值的範圍中。在某一實施例中，此事先決定數值的範圍可為和中間灰階級數相比更高(或更低)範圍。例如在步驟306中，亦可以判斷是否此數位顯示資料的二進位MSB值為1(或0)。若MSB值為1，可判斷出灰階級數至少在更高的範圍值內。如此，則在下一步驟308中，計數器242會累加一。若MSB值不為1(等於0)，可判斷出此灰階值是在和中間灰階值相比較小的範圍內，則在此情況下計數器242的值就不會累加。所有由資料驅動器210在一水平同步週期中所接收的數位顯示資料都會被重覆地執行步驟304至步驟308所述步驟。最後，在步驟310中，對於選定掃描線上灰階值被計數器242追踪到的次數將被儲存在暫存器244中。步驟302至步驟310所載之方法可再次用於評估下一條選定掃描線上像素之灰階級數的分佈。

第4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判斷灰階級數的分佈是否符合至少一個需要關閉高驅動操作模式的條件。在初始的步驟402中，比較器246將讀取兩個由計數器242分別對著沿著兩連續的掃描線上耦合的像素所追踪到的計數器值(A,B)。如同先前所述，此計數器值(A,B)為沿著兩連續掃描線耦合之像素其灰階級數分佈的量測。計數器值(A,B)的其中任一值皆可 從暫存器244或是直接由計數器242讀取。在步驟404中，比較器246接著將計數器值(A,B)內各值與一個臨界值C比較。在某一實施例中，此臨界值C可能是由放大器電路220之輸出通道CH的數目推算，例如，C可為輸出通道數目的一半。若在步驟406中，比較器246測得計數器值A與B皆小於臨界值C(即，A<C且B<C)，則接著將執行步驟408，輸出一個關閉此高驅動操作模式之控制訊號HS。接著，由數位類比轉換器218提供的驅動電壓訊號可以透過被關閉的放大器電路220不被放大就傳輸至輸出通道CH。

在另一方面，如果在步驟406中，測得不符合A<C且B<C的條件，則將執行步驟410，輸出一個啟動此高驅動操作模式的控制訊號。對於A<C且B<C的條件不符合的情況下，代表對於此二條連續的掃描線(即，A或B)中至少一條上灰階級數被計得的出現次數大於此臨界值C。因此，由數位類比轉換器218所提供的驅動電壓可透過啟動放大器電路220被放大，然後接著透過輸出通道CH被傳送至輸出多工器222。

然而，以上所述僅作為描述用的範例，而在另外的實施例中可能是改為設定更嚴格或更寬鬆的條件，從而依據灰階級數實際的分佈(即，更高或更低值之灰階級數的出現)，來判斷是否關閉或開啟此高驅動操作模式。如此，藉由是否有偵測到更多高灰階級數的出現次數，可用更有彈性的方法控制資料驅動器之高驅動操作模式。

雖然在上述的實施例中係將HDR控制模組耦合一個資料驅動器，亦可使用其它合適的組態。例如，在其它的實施例中， 此HDR控制模組亦可能耦合至時序控制器，如同以下所述。

第5圖係為依據本發明之另一實施例所述，為可選擇性地關閉高驅動操作模式之驅動單元500的方塊圖。此驅動單元500包含一個時序控制器504及一個資料驅動器506。為了能以簡潔的方式說明，其它可能在驅動單元500內出現的元件並未在此描述。時序控制器504自主機裝置(在此未顯示)接收了一個水平同步訊號(HSYNC)以及數位顯示資料，並傳輸控制訊號及此數位顯示資料給資料驅動器506。在此所述的實施例中，時序控制器504亦包含了一個HDR控制模組508。HDR控制模組508之實施例及操作步驟已在先前有詳細的說明。與HDR控制模組508耦合的時序控制器504係可以送出控制訊號HS給資料驅動器506來選擇性地開啟或關閉此高驅動操作模式。控制訊號HS亦可透過一個分離的訊號介面被輸出或者是包含在資料封包內被送入至資料驅動器506。用於傳輸控制訊號HS合適的訊號介面可以是小幅度擺動差動信號(Reduced Swing Differential Signaling,RSDS)介面、低電壓差動訊號(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)介面等等。

因此，藉由從資料驅動器所接收的數位顯示資料其內容來評估灰階級數的分佈，以上所述之系統及方法可以用一種可有彈性的方法來控制資料驅動器的高驅動操作模式。故而，可以降低被驅動像素的功耗及溫度應力。

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。

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

216‧‧‧第二閂鎖電路

218‧‧‧數位類比轉換器

220‧‧‧放大器電路

222‧‧‧輸出多工器

226‧‧‧串聯轉並聯轉換器

228‧‧‧資料匯流排

242‧‧‧計數器

244‧‧‧暫存器

246‧‧‧比較器

302‧‧‧初始化計數器

304‧‧‧從像素的顯示資料讀取灰階級數的資訊

306‧‧‧是否灰階級數是在給定的範圍內

308‧‧‧更新計數器

310‧‧‧儲存計數器的值

402‧‧‧讀取對於二連續列上像素的計數器值(A,B)

404‧‧‧比較計數器值(A,B)與臨界值C

406‧‧‧A<C且B<C

408‧‧‧輸出控制訊號以關閉高驅動模式

410‧‧‧輸出控制訊號以開啟高驅動模式

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簡化的方塊圖。

第2A圖係為依據本發明之一實施例所述之具有高驅動控制模組的一個資料驅動器之簡化的方塊圖。

第2B圖係為依據本發明之另一實施例所述之具有高驅動控制模組的一個資料驅動器之簡化的方塊圖。

第3圖係為依據本發明之一實施例所述之一個流程圖，其描述由一個高驅動控制模組所執行之用以評估灰階級數分佈的方法步驟。

第4圖係為方法步驟的流程圖，其係由一個高驅動控制模組執行以判斷灰階級數的分佈是否符合至少一個需要關閉高驅動操作模式的條件。

第5圖係為依據本發明之另一實施例所述之可選擇性地關閉高驅動操作模式之驅動單元的方塊圖。

210‧‧‧資料驅動器

212‧‧‧位移暫存器

214‧‧‧第一閂鎖電路

216‧‧‧第二閂鎖電路

218‧‧‧數位類比轉換器

220‧‧‧放大器電路

222‧‧‧輸出多工器

242‧‧‧計數器

244‧‧‧暫存器

246‧‧‧比較器

Claims (13)

1. 一種用以驅動一顯示裝置的方法，其中此顯示裝置包含分別耦合沿著第一方向之複數條掃描線及沿著第二方向之複數條掃描線之一像素陣列，每一資料線係用以傳輸被放大為高驅動操作模式之一驅動訊號，此方法包含：讀取沿著至少一條掃描線上複數個像素中每一像素的數位資料；基於該數位資料之內容，沿著至少一條掃描線測得其耦合之像素的灰階級數落入一範圍值內的次數；及將所測得的次數與一臨界值相比較，以判斷該灰階級數的分佈是否符合產生一控制訊號來關閉該高驅動操作模式之條件，其中該臨界值係由耦合該資料線之一資料驅動器的輸出通道總數所推算出。
2. 如申請專利範圍1所述之方法，所述沿著該掃描線測得灰階級數落入該範圍值內的次數之步驟係被每一水平同步訊號初始。
3. 如申請專利範圍1所述之方法，其中所述沿著該掃描線測得灰階級數落入該範圍值內的次數之步驟包含讀取該每一像素之數位資料的一最顯位元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述產生該控 制訊號來關閉該高驅動操作模式之條件為當沿著至少二條連續的掃描線所測得的次數分別小於該臨界值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，更包含在沿著至少二條連續的掃描線中至少一條所測得的次數大於該臨界值時，產生一第二控制訊號，以開啟該高驅動操作模式。
6. 一顯示裝置，其包含：具有一像素陣列之一顯示平面；及一驅動單元，其包含：透過複數條掃描線與該像素陣列耦合之至少一掃描驅動器；透過複數條資料線與該像素陣列耦合之至少一掃描驅動器，其中該資料驅動器可基於該像素陣列之每一像素的數位資料，透過資料線輸出被放大為高驅動操作模式的驅動訊號；及一控制模組，根據該數位資料之內容，該控制模組可以沿著該至少一條掃描線測得其耦合之像素的灰階級數落入一範圍值內的次數，並將所測得的次數與一臨界值相比較，以判斷該灰階級數的分佈是否符合產生一控制訊號來關閉該高驅動操作模式之條件，其中該臨界值由該資料驅動器的輸出通道總數所推算出。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該驅動單 元更包含和該資料驅動器耦合之一時序控制器，該控制模組可由該時序控制器所接收的數位資料評估該灰階級數的分佈。
8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該控制模組可由傳輸至該資料驅動器內一第一閂鎖電路之數位資料評估一灰階級數的分佈。
9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該控制模組可由透過位於該至少一資料驅動器內之一串聯轉並聯轉換器及一第二閂鎖電路之間一資料匯流排傳輸的數位資料評估一灰階級數的分佈。
10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該控制模組可在每一水平同步訊號初始化所測得的灰階級數落入該範圍值內之次數。
11. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該範圍值所對應的數位資料具有一相同二進位值之一最顯位元。
12. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中產生該控制訊號來關閉該高驅動操作模式之一條件為當沿著至少二條連續掃描線所測得的次數分別小於該臨界值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中當沿著至少二條連續的掃描線中至少一條所測得的次數大於該臨界值時，該控制模組更可產生一第二控制訊號，以開啟該高驅動操作模式。