TWI431586B - 源極驅動器與顯示裝置 - Google Patents

Description

源極驅動器與顯示裝置

本發明是有關於一種源極驅動器與顯示裝置，且特別是有關於一種具有過電流保護機制的源極驅動器與顯示裝置。

圖1為傳統液晶顯示器的結構示意圖。參照圖1，傳統液晶顯示器100包括顯示面板110、多個源極驅動器121~126、以及電源控制器130。其中，電源控制器130設置在印刷電路板(PCB)140上，並透過電阻R1供應電源給源極驅動器121~126。源極驅動器121~126是以薄膜覆晶(Chip On Flex，COF)之接合結構封裝於軟性電路板151~156上，並接收來自電源控制器130的電源。藉此，源極驅動器121~126將可把數位的影像資料轉換成相對應的驅動電壓，以驅動顯示面板110中的畫素。

除此之外，傳統液晶顯示器100通常會在電源控制器130中額外設置一過電流保護電路160。主要的原因在於，在組裝顯示器的過程中，不良的打線(bounding)往往會導致導線間不必要的短路。例如，源極驅動器121~126在封裝的過程中，原本各自獨立的輸出通道可能會因不良的打線而電性相連。此時，短路在一起的輸出通道將引發源極驅動器產生過大電流而燒毀其內部電路。

為了避免上述情況的發生，當有過大電流產生時，過電流保護電路160會切斷電源控制器130所供應的電源。如此一來，所有的源極驅動器121～126將停止作動，進而避免被大電流給燒燬。然而，此種過電流保護方法雖然可以保護系統，但是卻也增加顯示器在測試上的困難度。因為當過電流保護機制啟動時，所有的源極驅動器皆停止作動，因此測試工程師很難判別出是哪一顆源極驅動器或是哪一區塊的連線有問題。此時，測試工程師必須針對每一區塊的連線與每個源極驅動器進行測試。如此一來，不僅增加顯示器的測試時程，更增加了顯示器的人力成本。

本發明提供一種源極驅動器，可在過電流產生時自行停止操作，以縮短在檢測上的時程。

本發明提供一種顯示裝置，可在過電流產生時透過面板的閃爍定位出短路的源頭，進而降低裝置在測試上的人力成本。

本發明提出一種源極驅動器，用以驅動一顯示面板，且源極驅動器包括保護單元、偏壓產生單元以及緩衝器。其中，保護單元偵測源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果而產生切換訊號。偏壓產生單元依據切換訊號而決定是否提供一偏壓。緩衝器操作在偏壓下，以驅動顯示面板中的畫素。

在本發明之一實施例中，上述之偏壓產生單元包括帶隙參考電路、開關以及偏壓電路。其中，帶隙參考電路提供帶隙電流。開關具有第一端與第二端。此外，開關的第一端接收帶隙電流，且開關依據切換訊號而決定是否導通其第一端與第二端。偏壓電路電性連接開關的第二端，並在接收帶隙電流的情況下，產生偏壓。

在本發明之一實施例中，上述之保護單元包括反相器、分壓電路、感測電路以及比較器。其中，反相器接收切換訊號，並產生切換訊號的反相訊號。分壓電路利用與溫度無關的帶隙電壓產生多個分壓，並依據切換訊號以及切換訊號的反相訊號從所述多個分壓中擇一作為參考電壓。感測電路偵測源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果產生感測電壓。比較器比較感測電壓與參考電壓，並依據比較結果而產生切換訊號。

從另一觀點來看，本發明提出一種顯示裝置，包括顯示面板與源極驅動器。此外，源極驅動器包括保護單元、偏壓產生單元以及緩衝器。其中，保護單元偵測源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果而產生切換訊號。偏壓產生單元依據切換訊號而決定是否提供一偏壓。緩衝器操作在偏壓下，以驅動顯示面板中的畫素。

基於上述，本發明是利用源極驅動器內的保護單元來進行過電流的偵測，以致使源極驅動器在過電流發生時可自行停止操作。如此一來，引發大電流的源極驅動器將導致顯示面板的某一區塊產生閃爍。據此，測試工程師將可馬上定位出導線短路的源頭，進而大幅地縮短顯示裝置在檢測上的時間，並有利於顯示裝置在測試上的人力成本。

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為依據本發明之一實施例之顯示裝置的示意圖。參照圖2，顯示裝置200包括顯示面板210、多個源極驅動器221~226、以及電源控制器230。其中，電源控制器230設置在印刷電路板240上，而源極驅動器221~226則是以薄膜覆晶之接合結構封裝於軟性電路板251~256上。在操作上，電源控制器230供應電源給源極驅動器221~226。藉此，源極驅動器221~226將可把數位的影像資料轉換成相對應的驅動電壓，以驅動顯示面板210中的畫素(未繪示出)。

另一方面，每一源極驅動器221~226的內部皆具有一保護單元。藉此，當有不良的打線導致導線間不必要的短路時，產生大電流的源極驅動器將可自行停止操作，而未產生大電流的源極驅動器則可正常操作。舉例來說，當源極驅動器225因導線間的短路而產生大電流時，源極驅動器225將停止操作，而其餘的源極驅動器221~224與226將正常操作。此時，顯示面板210中由源極驅動器225所驅動的區塊A1將產生閃爍。因此，測試工程師將可針對源極驅動器225以及與區塊A1相關的連線進行測試，進而達成顯示裝置200的修復。

為了致使本領域具有通常知識者可以更加了解本發明，以下將以源極驅動器225為例來做進一步的說明源極驅動器的操作。

圖3為依據本發明之一實施例之源極驅動器的示意圖。參照圖3，源極驅動器225包括偏壓產生單元310、保護單元320、以及多個緩衝器BF31~BF33。此外，偏壓產生單元310包括帶隙參考電路311、偏壓電路312、以及開關SW3。其中，保護單元320電性連接帶隙參考電路311。開關SW3的第一端電性連接帶隙參考電路311，且開關SW3的第二端電性連接偏壓電路312。偏壓電路312電性連接緩衝器BF31~BF33。

在整體操作上，帶隙參考電路311會產生與溫度無關的帶隙電流I_BG 。開關SW3的第一端接收帶隙電流I_BG ，且開關SW3會依據切換訊號S_CT 而決定是否導通其第一端與第二端。藉此，當開關SW3導通時，帶隙電流I_BG 將傳送至偏壓電路312，進而致使偏壓電路312產生偏壓V_RF 。相對地，當開關SW3不導通時，偏壓電路312將接收不到帶隙電流I_BG ，因此無法產生偏壓V_RF 。

另一方面，帶隙參考電路311更產生與溫度無關的帶隙電壓V_BG ，以致使保護單元320可以根據帶隙電壓V_BG 而產生與溫度無關的多個分壓。此外，保護單元320會偵測源極驅動器225的特性參數，並依據偵測結果而產生切換訊號S_CT ，其中所述的特性參數可例如是源極驅動器225的溫度或是總電流。主要的原因在於，源極驅動器225的總電流與溫度是成正比，因此源極驅動器225可利用溫度或是電流來作為過電流保護機制的比對參數。

在此，當源極驅動器225因導線間的短路而產生大電流時，也就是源極驅動器225的溫度升高時，保護單元320將產生具有第一邏輯位準(例如：邏輯1)的切換訊號S_CT ，以致使開關SW3無法導通。如此一來，偏壓電路312將無法供應偏壓V_RF 給緩衝器BF31~BF33，進而致使源極驅動器225無法正常操作。

此外，源極驅動器225的溫度或是總電流會隨著其本身的停止操作而緩慢的下降。當源極驅動器225的溫度或是總電流下降至一預設值，保護單元320將產生具有第二邏輯位準(例如：邏輯0)的切換訊號S_CT ，以致使開關SW3導通。此時，偏壓電路312將供應偏壓V_RF 給緩衝器BF31~BF33，進而致使源極驅動器225可以正常地驅動後端的畫素。

相似地，當源極驅動器225又產生大電流時，保護單元320又會再次切斷偏壓產生單元310所提供的偏壓V_RF ，進而再次地關閉源極驅動器225。如此反覆地關閉與啟動源極驅動器225，將導致源極驅動器225所驅動區塊A1產生閃爍。因此，測試工程師將可針對源極驅動器225以及與區塊A1相關的連線進行測試，進而達成顯示裝置200的修復。

值得一提的是，本實施例是藉由開關SW3來控制帶隙參考電路311與偏壓電路312之間的導通路徑，以致使偏壓產生單元310可依據切換訊號S_CT 而決定是否提供偏壓V_RF 。然而，在實際應用上，本領域具有通常知識者也可依據本實施例的精神，延伸出不同種架構的偏壓產生單元310。

舉例來說，偏壓產生單元310中的開關SW3可以被移除。此時，偏壓產生單元310可藉由切換訊號S_CT 來控制帶隙參考電路311的操作與否。藉此，當帶隙參考電路311正常操作時，偏壓產生單元310將可供應偏壓V_RF 。相對地，當帶隙參考電路311停止操作時，偏壓產生單元310將無法供應偏壓V_RF 至緩衝器BF31~BF33。

為了致使本領域具有通常知識者可以更加了解源極驅動器的操作，以下將列舉說明源極驅動器225中的保護單元320以及偏壓電路312。

圖4為依據本發明之一實施例之保護單元的示意圖。參照圖4，保護單元320包括感測電路410、分壓電路420、比較器430、反相器440、濾波器450、以及放大器460。其中，放大器460會接收與溫度無關的帶隙電壓V_BG ，並將帶隙電壓V_BG 放大後輸出至分壓電路420。此外，所述帶隙電壓V_BG 可由偏壓產生單元310中的帶隙參考電路311來提供。

再者，分壓電路420會利用帶隙電壓V_BG 產生多個分壓，例如：V₄₁ 與V₄₂ 。此外，分壓電路420會依據切換訊號S_CT 以及切換訊號S_CT 的反相訊號/S_CT 而從分壓V₄₁ 與V₄₂ 中擇一作為參考電壓。其中，切換訊號S_CT 的反相訊號/S_CT 是由反相器440所產生。在此，反相器440的輸入端會接收切換訊號S_CT ，且反相器440的輸出端會產生切換訊號S_CT 的反相訊號/S_CT 至分壓電路420。

另一方面，感測電路410會偵測源極驅動器225的特性參數，並依據偵測結果產生感測電壓V_TP 。此外，比較器430的一輸入端接收感測電壓V_TP ，且比較器430的另一輸入端接收參考電壓(例如：V₄₁ 或V₄₂ )。藉此，比較器430將比較感測電壓V_TP 與參考電壓(例如：V₄₁ 或V₄₂ )，並依據比較結果而產生切換訊號S_CT 。

此外，為了提高保護單元320的輸出特性，可在分壓電路420的輸出電性連接一電容C4，並在比較器430之後串接一濾波器450。藉此，保護單元320將可透過濾波器450濾除切換訊號S_CT 的雜訊，之後再將濾波後的切換訊號S_CT 予以輸出，並傳送至反相器440與分壓電路420。

圖5為用以說明圖4之保護單元的時序圖，以下請同時參照圖4與圖5來看保護單元如何控制切換訊號S_CT 的邏輯位準。一開始，假設切換訊號S_CT 的狀態為邏輯0，且分壓電路420是輸出分壓V₄₁ (例如：1.8V)來做為參考電壓。在此，當源極驅動器225因導線間的短路而產生大電流時，感測電路410所產生的感測電壓V_TP 會不斷地升高。此外，如圖5之時間點t51所示，當感測電壓V_TP 逐漸升高並大於分壓V₄₁ 時，此時感測電壓V_TP 將大於參考電壓，因此比較器430將把切換訊號S_CT 的狀態切換至邏輯1。

此外，狀態為邏輯1的切換訊號S_CT 會回授至分壓電路420，以致使分壓電路420重新挑選分壓V₄₂ (例如：0.8V)來做為參考電壓。另一方面，偏壓產生單元310會依據具有邏輯1的切換訊號S_CT 而停止提供偏壓V_RF ，進而致使源極驅動器225停止操作。此時，源極驅動器225的電流將開始下降。隨著源極驅動器225之電流的下降，感測電路410所產生的感測電壓V_TP 也將不斷地下降。

此外，如圖5之時間點t52所示，當感測電壓V_TP 逐漸下降並小於分壓V₄₂ 時，此時感測電壓V_TP 將小於參考電壓，故比較器430會把切換訊號S_CT 的狀態又切回至邏輯0。藉此，偏壓產生單元310將可依據具有邏輯0的切換訊號S_CT 提供偏壓V_RF ，進而致使源極驅動器225可以正常地操作。

圖6A與圖6B分別為依據本發明之一實施例之感測電路的示意圖。在此，如圖6A所示，感測電路410可由一溫度感測器610所構成。其中，溫度感測器610會感測源極驅動器225的溫度，並據以產生感測電壓V_TP 。換言之，此時的保護單元320是藉由偵測源極驅動器225的溫度，來判別源極驅動器225是否有產生過大的電流。

另一方面，如圖6B所示，感測電路410可由一電流感測器620與一電流電壓轉換器630所構成。其中，電流感測器620感測源極驅動器225的總電流，並據以產生一感測電流I_TP 。電流電壓轉換器630將感測電流I_TP 轉換成感測電壓V_TP 。換言之，此時的保護單元320是藉由偵測源極驅動器225的總電流，來判別源極驅動器225是否有產生過大的電流。

圖7為依據本發明之一實施例之偏壓電路的示意圖。參照圖7，偏壓電路312包括N通道電晶體MN71~MN73以及P通道電晶體MP71~MP72。其中，N通道電晶體MN71的汲極電性連接開關SW3的第二端，以接收帶隙電流I_BG 。此外，N通道電晶體MN71的閘極與汲極電性相連。再者，N通道電晶體MN72的汲極電性連接N通道電晶體MN71的源極，N通道電晶體MN72的閘極與汲極電性相連，且N通道電晶體MN72的源極電性連接至接地端。

此外，N通道電晶體MN73的閘極電性連接N通道電晶體MN71的閘極。N通道電晶體MN74的汲極電性連接N通道電晶體MN73的源極，N通道電晶體MN74的閘極電性連接N通道電晶體MN72的閘極，且N通道電晶體MN74的源極電性連接至接地端。

再者，P通道電晶體MP71的源極接收電源電壓V_D ，P通道電晶體MP71的閘極與汲極電性相連。P通道電晶體MP72的源極電性連接P通道電晶體MP71的汲極，P通道電晶體MP72的閘極與汲極電性連接N通道電晶體MN73的汲極。

在此，N通道電晶體MN71~MN73將形成一疊接的電流鏡。藉此，當帶隙電流I_BG 供應至偏壓電路312時，電流鏡將複製帶隙電流I_BG ，並傳送至P通道電晶體MP71~MP72。藉此，偏壓電路312將可透過N通道電晶體MN73的汲極產生偏壓V_RF 。相對地，當帶隙電流I_BG 無法供應至偏壓電路312時，偏壓電路312將無法作動，以致於無法產生偏壓V_RF 。

綜上所述，本發明是利用源極驅動器內的保護單元來進行過電流的偵測，以在過電流發生時關閉源極驅動器的操作。藉此，當有不良的打線導致導線間不必要的短路時，引發大電流的源極驅動器將可自行停止操作，而未產生大電流的源極驅動器則可正常操作。如此一來，引發大電流的源極驅動器將導致顯示面板的某一區塊產生閃爍。據此，測試工程師將可馬上定位出導線短路的源頭，進而大幅地縮短顯示裝置在檢測上的時間，並有利於顯示裝置在測試上的人力成本。

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．．．傳統液晶顯示器

110、210．．．顯示面板

121~126、221~226．．．源極驅動器

130、230．．．電源控制器

140、240．．．印刷電路板

151~156、251~256．．．軟性電路板

160．．．過電流保護電路

R1．．．電阻

200．．．顯示裝置

A1．．．區塊

310．．．偏壓產生單元

320．．．保護單元

311．．．帶隙參考電路

312．．．偏壓電路

SW3．．．開關

BF31~BF33．．．緩衝器

I_BG ．．．帶隙電流

S_CT ．．．切換訊號

V_RF ．．．偏壓

410‧‧‧感測電路

420‧‧‧分壓電路

430‧‧‧比較器

440‧‧‧反相器

450‧‧‧濾波器

460‧‧‧放大器

C4‧‧‧電容

V_BG ‧‧‧帶隙電壓

V_TP ‧‧‧感測電壓

V₄₁ 、V₄₂ ‧‧‧分壓

/S_CT ‧‧‧切換訊號的反相訊號

t51、t52‧‧‧時間點

610‧‧‧溫度感測器

620‧‧‧電流感測器

630‧‧‧電流電壓轉換器

I_TP ‧‧‧感測電流

MN71~MN73‧‧‧N通道電晶體

MP71~MP72‧‧‧P通道電晶體

V_D ‧‧‧電源電壓

圖1為傳統液晶顯示器的結構示意圖。

圖2為依據本發明之一實施例之顯示裝置的示意圖。

圖3為依據本發明之一實施例之源極驅動器的示意圖。

圖4為依據本發明之一實施例之保護單元的示意圖。

圖5為用以說明圖4之保護單元的時序圖。

圖6A為依據本發明之一實施例之感測電路的示意圖。

圖6B為依據本發明之另一實施例之感測電路的示意圖。

圖7為依據本發明之一實施例之偏壓電路的示意圖。

225．．．源極驅動器

310．．．偏壓產生單元

320．．．保護單元

311．．．帶隙參考電路

312．．．偏壓電路

SW3．．．開關

BF31~BF33．．．緩衝器

I_BG ．．．帶隙電流

S_CT ．．．切換訊號

V_RF ．．．偏壓

Claims (16)

1. 一種源極驅動器，用以驅動一顯示面板，且該源極驅動器包括：一保護單元，偵測該源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果而產生一切換訊號；一偏壓產生單元，依據該切換訊號而決定是否提供一偏壓，且該偏壓產生單元包括：一帶隙參考電路，提供一帶隙電流；一開關，具有一第一端與一第二端，該開關的第一端接收該帶隙電流，且該開關依據該切換訊號而決定是否導通其第一端與第二端；以及一偏壓電路，電性連接該開關的第二端，並在接收該帶隙電流的情況下，產生該偏壓；以及一緩衝器，操作在該偏壓下，以驅動該顯示面板中的畫素。
2. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該偏壓電路包括：一第一N通道電晶體，其汲極電性連接該開關的第二端，該第一N通道電晶體的閘極與汲極電性相連；一第二N通道電晶體，其汲極電性連接該第一N通道電晶體的源極，該第二N通道電晶體的閘極與汲極電性相連，該第二N通道電晶體的源極電性連接至一接地端；一第三N通道電晶體，其汲極產生該偏壓，該第三N通道電晶體的閘極電性連接該第一N通道電晶體的閘極； 一第四N通道電晶體，其汲極電性連接該第三N通道電晶體的源極，該第四N通道電晶體的閘極電性連接該第二N通道電晶體的閘極，該第四N通道電晶體的源極電性連接至該接地端；一第一P通道電晶體，其源極接收一電源電壓，該第一P通道電晶體的閘極與汲極電性相連；以及一第二P通道電晶體，其源極電性連接該第一P通道電晶體的汲極，該第二P通道電晶體的閘極與汲極電性連接該第三N通道電晶體的汲極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該保護單元包括：一反相器，接收該切換訊號，並產生該切換訊號的反相訊號；一分壓電路，利用與溫度無關的一帶隙電壓產生多個分壓，並依據該切換訊號以及該切換訊號的反相訊號從該些分壓中擇一作為一參考電壓；一感測電路，偵測該源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果產生一感測電壓；以及一比較器，比較該感測電壓與該參考電壓，並依據比較結果而產生該切換訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之源極驅動器，其中該保護單元更包括：一濾波器，電性連接該比較器，用以濾除該切換訊號的雜訊。
5. 如申請專利範圍第3項所述之源極驅動器，其中該保護單元更包括：一放大器，接收該帶隙電壓，並將該帶隙電壓輸出至該分壓電路。
6. 如申請專利範圍第3項所述之源極驅動器，其中該感測電路包括一溫度感測器，且該溫度感測器感測該源極驅動器的溫度，並據以產生該感測電壓。
7. 如申請專利範圍第3項所述之源極驅動器，其中該感測電路包括：一電流感測器，感測該源極驅動器的總電流，並據以產生一感測電流；以及一電流電壓轉換器，將該感測電流轉換成該感測電壓。
8. 如申請專利範圍第3項所述之源極驅動器，其中該偏壓產生單元更提供該帶隙電壓至該分壓電路。
9. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該源極驅動器的特性參數為該源極驅動器的溫度或是總電流。
10. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板；以及一源極驅動器，包括：一保護單元，偵測該源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果而產生一切換訊號；一偏壓產生單元，依據該切換訊號而決定是否提 供一偏壓，且該偏壓產生單元包括：一帶隙參考電路，提供一帶隙電流；一開關，具有一第一端與一第二端，該開關的第一端接收該帶隙電流，且該開關依據該切換訊號而決定是否導通其第一端與第二端；以及一偏壓電路，電性連接該開關的第二端，並在接收該帶隙電流的情況下，產生該偏壓；以及一緩衝器，操作在該偏壓下，以驅動該顯示面板中的畫素。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該保護單元包括：一反相器，接收該切換訊號，並產生該切換訊號的反相訊號；一分壓電路，利用與溫度無關的一帶隙電壓產生多個分壓，並依據該切換訊號以及該切換訊號的反相訊號從該些分壓中擇一作為一參考電壓；一感測電路，偵測該源極驅動器的特性參數，並依據偵測結果產生一感測電壓；以及一比較器，比較該感測電壓與該參考電壓，並依據比較結果而產生該切換訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該保護單元更包括：一濾波器，電性連接該比較器，用以濾除該切換訊號的雜訊；以及 一放大器，接收該帶隙電壓，並將該帶隙電壓輸出至該分壓電路。
13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該感測電路包括一溫度感測器，且該溫度感測器感測該源極驅動器的溫度，並據以產生該感測電壓。
14. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該感測電路包括：一電流感測器，感測該源極驅動器的總電流，並據以產生一感測電流；以及一電流電壓轉換器，將該感測電流轉換成該感測電壓。
15. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該偏壓產生單元更提供該帶隙電壓至該分壓電路。
16. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該源極驅動器的特性參數為該源極驅動器的溫度或是總電流。