TWI436323B - 具有電子元件共用結構之畫素驅動器 - Google Patents

具有電子元件共用結構之畫素驅動器 Download PDF

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Kai Lan Chuang
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Description

具有電子元件共用結構之畫素驅動器
本發明係關於一種畫素驅動器；特別是一種具有電子元件共用結構之畫素驅動器。
不論是液晶顯示器或是發光二極體顯示器，目前市面上之平面顯示器皆具有複數畫素單元，而每一平面顯示器之中皆設有用以驅動畫素單元並產生影像之驅動積體電路。舉例而言，用於液晶顯示器之驅動積體電路將產生複數類比電壓並將其傳輸至每個畫素單元中之維持電容和液晶電容，以藉此調整畫素中液晶分子的扭轉程度。
在目前顯示器驅動技術領域中，習知驅動積體電路之每一電壓輸出端係連接顯示器畫素單元其中之一。此外，習知驅動積體電路將分別為各個畫素單元產生對應之驅動電壓並透過電壓輸出端將驅動電壓傳輸至各個畫素單元。然而，習知驅動積體電路中處理驅動電壓之電子元件數目與顯示器中畫素單元之數目成正比。在目前顯示器解析度越來越高的趨勢下，習知驅動積體電路所需對應之畫素單元數目也越來越多。習知驅動積體電路所包含之電子元件數量勢必也需相對增加。如此一來，習知驅動積體電路之體積和硬體成本將隨著顯示器解析度的增加而變得越來越顯著。由此可見，處理驅動電壓之電子元件數量和驅動積體電路之體積亦因此具有相當大節省之空間。
本發明之目的係為提供一種具有電子元件共用結構之畫素驅動器，使用較少之電子元件及具有較小之體積。
本發明之目的為提供一種具有電子元件共用結構之畫素驅動器，包含複數輸出端係對應於相同之驅動訊號。
本發明之畫素驅動器包含影像訊號模組、資料排閂模組、位階轉換模組、格式轉換模組以及緩衝放大模組。影像訊號模組產生數位訊號並將其暫時儲存於資料排閂模組。位階轉換模組則是自資料排閂模組接受數位訊號並在增強數位訊號之電壓位準將其傳輸至格式轉換模組，以供格式轉換模組根據數位訊號產生對應類比訊號並透過緩衝放大器將類比訊號傳輸至顯示面板之畫素單元。
在較佳實施例中，位階轉換模組包含至少第一位階轉換單元及第二位階轉換單元，分別自資料排閂模組接受相同之原始數位訊號。格式轉換模組包含至少第一轉換單元及第二轉換單元，分別連接第一位階轉換單元及第二位階轉換單元並在接受電壓提升之數位訊號後將其轉換成對應之類比訊號以供驅動傳輸至顯示面板之畫素單元。由於第一位階轉換單元及第二位階轉換單元係自位階轉換模組接受相同之原始數位訊號，因此第一轉換單元及第二轉換單元產生之類比訊號實質上相等。
在不同實施例中，第一轉換單元及第二轉換單元係連接於同一位階轉換單元並接收相同之數位訊號，亦因此第一轉換單元及第二轉換單元所產生之類比訊號所包含之資料實質上相同。換言之，顯示面板中對應第一轉換單元及第二轉換單元之畫素單元所收到之影像資料以及顯示畫面亦實質上相等。
本發明揭露一種畫素驅動器；特別是一種具有電子元件共用結構之畫素驅動器。本發明之畫素驅動器較佳用於驅動液晶顯示器中之畫素，但不限於此；在不同實施例中，本發明畫素驅動器之電子元件共用架構亦可用於其他平面顯示器中。
圖1所示係為本發明平面顯示器100之實施例方塊圖。本實施例之平面顯示器100包含影像控制器110、類比數位轉換器120、時序控制器130、閘驅動模組140、顯示面板150以及畫素驅動器200。如圖1所示，影像控制器110將類比色域訊號A以及類比同步訊號S等類比訊號傳輸至類比數位轉換器120以轉換成數位色域訊號A’以及數位時序訊號S’。類比同步訊號S包含市面上習知的水平同步訊號(HSYNC)以及垂直同步訊號(VSYNC)，用以指示時序控制器130驅動顯示面板150之時間順序，故在此不加贅述。類比數位轉換器120將根據上述訊號產生數位色域訊號A’以及驅動顯示面板150時序依據之同步訊號並將其傳輸至時序控制器130。
在圖1所示之實施例中，顯示面板150係為包含複數畫素單元151之液晶顯示面板，其中每一畫素單元151包含薄膜電晶體、維持電容和液晶電容。時序控制器130將根據數位時序訊號S’控制閘驅動模組140在不同時間送出電壓至不同畫素單元151中薄膜電晶體之閘極，以使電流可經由薄膜電晶體之源極和閘極流向維持電容和液晶電容。換言之，薄膜電晶體之閘極實質上係為畫素單元151用以控制電流流動之開關。
在圖1所示之實施例中，時序控制器130將在輸入電壓至畫素單元151中電晶體的閘極後控制本發明之畫素驅動器200輸出電壓到薄膜電晶體之源極，以經由薄膜電晶體之源極和閘極對維持電容和液晶電容進行充電或放電並藉此更新該些電容之電壓值。如此一來，圖2所示之時序控制器130可透過閘驅動模組140和畫素驅動器200來控制畫素單元151中液晶分子之旋轉程度並藉此控制顯示面板150所輸出光線之亮度。
圖2所示係為本發明畫素驅動器200之方塊圖。畫素驅動器200包含時序控制模組210、影像訊號模組220、資料排閂模組230、位階轉換模組240、類比數位轉換模組250以及緩衝放大器260。在本實施例中，時序控制模組210以及影像訊號模組220連接圖1所示之時序控制器130並分別自該時序控制器130接受數位時序訊號S’以及數位色域訊號A’。時序控制模組210係根據數位時序訊號S’控制影像訊號模組220來透過資料匯流排等傳輸介面傳輸數位驅動訊號D至資料排閂模組230。
如圖2所示，資料排閂模組230包含複數資料排閂單元231，分別自影像訊號模組220接收數位色域訊號A’並暫時儲存數位驅動訊號D所包含之數位資料。此外，本實施例之資料排閂單元231較佳係為SR鎖存器(SR Latch)，但不限於此；在不同實施例中，資料排閂單元231亦包含閘控制D型閂(Gated D Latch)等資料儲存排閂、邊緣觸發D型正反器(Edge Triggered Flip-Flop)等正反器或其他用於儲存一位元資料之資料暫存單元。
在圖2所示之實施例中，數位驅動訊號D將在被轉換成對應類比驅動訊號B後傳輸至顯示面板150中畫素單元151所包含之維持電容和液晶電容。然而，數位驅動訊號D本身之功率可能不足以驅動畫素驅動器200之緩衝放大器260以及其他電晶體。因此位階轉換模組(Level Shifter)240係用於提升數位訊號至適當之位置以供驅動緩衝放大器260以及其他電晶體。
本實施例之位階轉換模組240包含複數交替排列之第一位階轉換單元241及複數第二位階轉換單元242。第一位階轉換單元241及第二位階轉換單元242兩兩形成一小組並自相同資料排閂單元接受數位驅動訊號D。換言之，連接同一資料排閂單元之第一位階轉換單元241及第二位階轉換單元242將收到相同之數位驅動訊號D。此外，同一組之第一位階轉換單元241及第二位階轉換單元242將於提高數位驅動訊號D之電壓後將其傳輸至後方類比數位轉換模組250作訊號格式上的轉換。
類比數位轉換模組250包含複數第一轉換單元251及第二轉換單元252。緩衝放大模組260較佳係為包含電壓追隨器(Voltage Follower)等複數緩衝放大單元261,262。如圖2所示，第一轉換單元251及第二轉換單元252分別自第一位階轉換單元241及第二位階轉換單元242接受數位驅動訊號D並將其轉換成類比驅動訊號B，之後類比數位轉換模組250將透過複數緩衝放大單元261,262將類比驅動訊號B傳輸至畫素單元151中各個電晶體之源極。
在圖2所示之實施例中，第一轉換單元251及第二轉換單元252較佳包含梯形電阻(Resistor Ladder)所構成之類比數位轉換器，但不限於此；在不同實施例中第一轉換單元251及第二轉換單元252亦包含△Σ調變轉換器(Delta-Sigma Modulated Converter)、脈衝寬度變調轉換器(Pulse-Width Modulated DAC)以及其他種類之類比數位轉換器。
此外，在較佳實施例中，畫素單元151之液晶分子通常具有一特性，就是不能一直固定在某一個驅動電壓不變。在固定驅動電壓施加於液晶分子超過一定時間後，即使驅動電壓取消掉，液晶分子仍會因為其受電壓驅動之特性被破壞而無法再因應電場的變化來轉動以接受光線來形成不同的灰階，而造成顯示面板150上有殘留影像。因此每隔一段時間，較佳須改變驅動電壓相對於基準電壓Vref 之極性恢復原狀，以避免液晶分子的特性遭到破壞。
為此，第一轉換單元251及第二轉換單元252之輸出類比驅動電壓B將不斷地相對基準電壓Vref 作變換。在本實施例中，二個轉換單元251,252之輸出類比驅動電壓B將與基準電壓Vref 保持相同之差異。此外，第一轉換單元251及第二轉換單元252所輸出之類比驅動電壓B亦將分別大於及小於該基準電壓Vref 。舉例而言，如本實施例之基準電壓Vref 係為8伏特而第一轉換單元251之輸出類比驅動電壓B係為10伏特，第二轉換單元252之輸出類比驅動電壓B係為6伏特。反之，當第一轉換單元251之輸出類比驅動電壓B係為6伏特，第二轉換單元252之輸出類比驅動電壓B係為10伏特。如此一來，第一轉換單元251及第二轉換單元252輸出電壓之變換將可避免液晶分子因施加電壓不變而遭破壞。
從圖2和以上敘述可得知，第一位階轉換單元251及第二位階轉換單元252將自同一資料排閂單元231接受數位驅動訊號D，因此後方顯示面板150所對應兩個畫素單元151實質上將收到資料相同之顯示資料，但不限於此；在不同實施例中，本發明之畫素驅動器200亦可將同一數位驅動訊號D傳輸至更多位階轉換單元並藉此使後方顯示面板150更多數目之畫素單元151收到相同之顯示資料。此外，本實施例之畫素驅動器200使用了較少之資料排閂單元，因此可以在製作成本以及畫素驅動器200體積具有較大之節省空間。
圖3所示係為本發明畫素驅動器200之另一實施例。圖2及圖3所示畫素驅動器200之差異在於，相鄰之第一轉換單元251及第二轉換單元252係同時連接同一個位階轉換單元並接收相同之數位訊號。如此一來，圖3所示之畫素驅動器200所使用之位階轉換單元數目以及對應成本和體積上又可以進一步之精簡化。此外，除了電子元件之使用數目外，圖2及圖3所示之畫素驅動器200在運作原理和結構上相等，因此在此不加贅述。
圖4所示係為圖3所示畫素驅動器200之變化實施例。在本實施例中，連接相同位階轉換單元之第一轉換單元251及第二轉換單元252並非相鄰。第一轉換單元251鄰接第一位階轉換單元241並自該位階轉換單元241接收數位驅動訊號D。另一方面，第二轉換單元252則是透過較長之導線連接第一位階轉換單元241以接收相同之數位驅動訊號D。
本實施例之影像訊號模組220係透過一資料匯流排(Data Bus)300將數位驅動訊號D透過資料排閂單元231傳輸至第一位階轉換單元241以提升電壓位準，其中導線係藉由跨越資料匯流排300以將第一位階轉換單元241所產生之高電壓數位驅動訊號D’傳輸至第二轉換單元，以供第二轉換單元252將其轉換成類比驅動訊號B。資料匯流排300所傳輸數位驅動訊號D之電壓係遠低於導線所傳輸之高電壓數位驅動訊號D’，其中上述高電壓數位驅動訊號D’因高位準及低位準之間頻繁切換所產生之電磁場將進一步產生足以影響數位驅動訊號D位準之電子雜訊。如此一來，資料匯流排300中數位驅動訊號D所包含的資料因上述電子雜訊而產生失真的現象。
為了降低高電壓數位驅動訊號D’對數位驅動訊號D之影響，本實施例之畫素驅動器200進一步包含連接資料匯流排300之電壓增強器320，用以增強數位驅動訊號D於資料匯流排之電壓並藉此減低圖4所示高電壓數位驅動訊號D’對數位驅動訊號D的影響。如此一來，影像訊號模組220可於不受到高電壓數位驅動訊號D’的影響下，透過資料匯流排300將數位驅動訊號D傳輸至電壓增強器320後端之資料排閂單元231。在圖4所示之實施例中，電壓增強器320較佳係為一簡單之電壓緩衝器(Buffer)，用以提供資料匯流排300直流電壓並藉此降低電壓增強器320和高電壓數位驅動訊號D’之差距，但不限於此；在不同實施例中，電壓增強器320亦可包含CMOS反相器或固定電壓源等電壓源。
在圖1至圖4所示之實施例中，本發明之畫素驅動器200較佳係用於液晶平面顯示器中以驅動液晶平面顯示器中之液晶畫素單元，但不限於此；在不同實施例中，本發明畫素驅動器之電子元件共用結構亦可使用於有機發光二極體平面(OLED)顯示器以及其他顯示面板包含複數畫素單元需要個別驅動之平面顯示器。
雖然前述的描述及圖示已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉該技藝者將可體會本發明可能使用於很多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例於所有觀點，應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。
100‧‧‧平面顯示器
110‧‧‧影像控制器
120‧‧‧類比數位轉換器
130‧‧‧時序控制器
140‧‧‧閘驅動模組
150‧‧‧顯示面板
151‧‧‧畫素
200‧‧‧畫素驅動器
210‧‧‧時序控制模組
220‧‧‧影像訊號模組
230‧‧‧資料排閂模組
231‧‧‧資料排閂單元
240‧‧‧位階轉換模組
241‧‧‧第一位階轉換單元
242‧‧‧第二位階轉換單元
250‧‧‧類比數位轉換模組
251‧‧‧第一轉換單元
252‧‧‧第二轉換單元
260‧‧‧緩衝放大模組
261,262‧‧‧緩衝放大單元
300‧‧‧資料匯流排
320‧‧‧電壓增強器
A‧‧‧類比色域訊號
A’‧‧‧數位色域訊號
B‧‧‧類比驅動訊號
D‧‧‧數位驅動訊號
D’‧‧‧高電壓數位驅動訊號
S‧‧‧類比同步訊號
S’‧‧‧數位時序訊號
Vref ‧‧‧基準電壓
圖1所示係為包含本發明畫素驅動器之平面顯示器的方塊圖；圖2所示係為圖1所示畫素驅動器之內部方塊圖；圖3所示為本發明畫素驅動器之另一實施例；以及圖4所示係為圖3所示畫素驅動器之變化實施例。
130‧‧‧時序控制器
140‧‧‧閘驅動模組
150‧‧‧顯示面板
151‧‧‧畫素
200‧‧‧畫素驅動器
210‧‧‧時序控制模組
220‧‧‧影像訊號模組
230‧‧‧資料排閂模組
231‧‧‧資料排閂單元
240‧‧‧位階轉換模組
241‧‧‧第一位階轉換單元
242‧‧‧第二位階轉換單元
250‧‧‧類比數位轉換模組
251‧‧‧第一轉換單元
252‧‧‧第二轉換單元
260‧‧‧緩衝放大模組
261,262‧‧‧緩衝放大單元
A’‧‧‧數位色域訊號
B‧‧‧類比驅動訊號
D‧‧‧數位驅動訊號
S’‧‧‧數位時序訊號
Vref ‧‧‧基準電壓

Claims (4)

  1. 一種畫素驅動器，耦接於一時序控制器與一顯示面板之間，該顯示面板包含複數個畫素，該畫素驅動器包含：一時序控制模組，耦接該時序控制器，用以接收來自該時序控制器之一數位時序訊號；一影像訊號模組，耦接該時序控制器及該時序控制模組，用以接收來自該時序控制器之一數位色域訊號，並且該時序控制模組根據該數位時序訊號控制該影像訊號模組產生一數位訊號；一資料排閂模組，包含N個資料排閂單元，N為正整數，該N個資料排閂單元中之每一資料排閂單元連接該影像訊號模組以暫存該數位訊號；一位階轉換模組，包含N個位階轉換單元，該N個位階轉換單元中之一位階轉換單元連接該N個資料排閂單元中之一資料排閂單元，以接受該數位訊號並增強該數位訊號之電壓位準；N個第一轉換單元及N個第二轉換單元，該N個第一轉換單元中之一第一轉換單元及該N個第二轉換單元中之一第二轉換單元連接該N個位階轉換單元中之該位階轉換單元，以接收該數位訊號並分別根據該數位訊號產生一第一類比訊號及一第二類比訊號；以及N個第一緩衝放大單元及N個第二緩衝放大單元，該N個第一緩衝放大單元中之一第一緩衝放大單元係連接於該N個第一轉換單元中之該第一轉換單元與該複數個畫素中之一畫素之間，用以接收該第一類比訊號並增強該第一類比訊號之電壓後輸出至該畫素；該N個第二緩衝放大單元中之一第二緩衝放大單元係 連接於該N個第二轉換單元中之該第二轉換單元與該複數個畫素中之另一畫素之間，用以接收該第二類比訊號並增強該第二類比訊號之電壓後輸出至該另一畫素。
  2. 如請求項1所述之畫素驅動器，其中該位階轉換單元所產生該數位訊號之電壓大於或小於一基準電壓。
  3. 如請求項1所述之畫素驅動器，進一步包含一電壓增強器，連接該影像訊號模組並增強該影像訊號模組所輸出該數位訊號之電壓。
  4. 一種畫素驅動器，耦接於一時序控制器與一顯示面板之間，該顯示面板包含複數個畫素，該畫素驅動器包含：一時序控制模組，耦接該時序控制器，用以接收來自該時序控制器之一數位時序訊號；一影像訊號模組，耦接該時序控制器及該時序控制模組，用以接收來自該時序控制器之一數位色域訊號，並且該時序控制模組根據該數位時序訊號控制該影像訊號模組產生一數位訊號；一資料排閂模組，包含N個資料排閂單元，N為正整數，該N個資料排閂單元中之每一資料排閂單元連接該影像訊號模組並暫存該數位訊號；一位階轉換模組，包含N個位階轉換單元，該N個位階轉換單元中之一位階轉換單元連接該N個資料排閂單元中之一資料排閂單元，以接受該數位訊號並增強該數位訊號之電壓；2N個轉換單元，該2N個轉換單元中之兩轉換單元係連接該N個位階轉換單元中之該位階轉換單元以接收該數位訊號並分別根據該數位訊號產生一類比訊號；以及 2N個緩衝放大單元，該2N個緩衝放大單元中之一緩衝放大單元係連接於該兩轉換單元中之一轉換單元與該複數個畫素中之一畫素之間，用以接收該類比訊號並增強該類比訊號之電壓後輸出至該畫素。
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