TWI437548B - 源極驅動器 - Google Patents

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Description

源極驅動器
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可動態切換多種液晶極性反轉模式的源極驅動器。
由於液晶本身的特性關係，在驅動液晶時，需要頻繁地使液晶極性反轉。針對不同耗能需求，亦發展出許多不同的液晶極性反轉模式。例如，行極性反轉(column inversion)模式或點極性反轉(dot inversion)模式等。源極驅動器主要的功率消耗在於頻繁地反轉極性的操作功耗，其中以點極性反轉模式最為耗電，而行極性反轉模式為極性反轉模式中相對省電的極性反轉模式。然而，行極性反轉模式的反轉時間過長，容易影響液晶畫質。
本發明提供一種源極驅動器，此源極驅動器在圖框率控制(Frame Rate Control,FRC)演算法下可以改善畫面異常的情形。
本發明實施例提供一種源極驅動器，其包括多個通道群組及一個邊界判斷單元。其中多個通道群組各自具有多個通道驅動電路與一極性控制電路。於這些通道群組中的任何一個通道群組中，極性控制電路檢查所述多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而決定使這些多個通道驅動電路操作於一第一極性反轉模式或一第二極性反轉模式。邊界判斷單元檢查所述多個通道群組的所有通道驅動電路的顯示資料之複數個灰階值有無包含複數個既定灰階值，並依據檢查結果而決定是否禁能(disable)所述多個通道群組的所有極性控制電路。
在本發明的一個實施例中，當邊界判斷單元判定多個通道群組當中任一個通道群組之顯示資料之複數個灰階值有包含複數個既定灰階值時，邊界判斷單元禁能所述多個通道群組的所有極性控制電路，否則致能(enable)所述多個通道群組的所有極性控制電路。
在本發明的一個實施例中，上述之第一極性反轉模式與第二極性反轉模式分別為點反轉(dot inversion)模式與行反轉(column inversion)模式。
在本發明的一個實施例中，於通道群組中的任何一個通道群組中，當極性控制電路為致能時，極性控制電路檢查所屬多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而決定使所屬多個通道驅動電路操作於第一極性反轉模式或第二極性反轉模式。在所述通道群組中的任何一個通道群組中，當極性控制電路為禁能時，極性控制電路使所述多個通道驅動電路皆操作於第一極性反轉模式。
在本發明的一個實施例中，在通道群組中的任何一個通道群組中，極性控制電路包括多工器及資料處理單元(data processing unit)。其中，此多工器輸出端控制所屬通道群組中的所述多個通道驅動電路操作於第一極性反轉模式或第二極性反轉模式。多工器的第一輸入端與第二輸入端分別接收第一極性控制信號與第二極性控制信號，第一極性控制信號與第二極性控制信號分別對應於第一極性反轉模式與第二極性反轉模式。資料處理單元具有一致能端耦接至邊界判斷單元，以及一輸出端耦接至多工器的控制端。此資料處理單元檢查所屬通道群組中多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果以控制多工器輸出第一極性控制信號或第二極性控制信號。
在本發明的一個實施例中，上述複數個既定灰階值當中有第一複數既定灰階值位於一液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處。在本發明的另一個實施例中，上述複數個既定灰階值當中還有第二複數既定灰階值位於液晶穿透度對電壓特性曲線的第二轉折處。
在本發明的一個實施例中，上述第一複數個既定灰階值位於第一轉折處之兩個相鄰灰階值。在本發明的另一個實施例中，上述第二複數個既定灰階值位於第二轉折處之兩個相鄰灰階值。
本發明實施例在源極驅動器中加入一邊界判斷單元，若此邊界判斷單元判定多個通道群組當中任一通道群組之顯示資料之複數個灰階值有包含任一轉折點的相鄰灰階值，則邊界判斷單元禁能所述多個通道群組的所有極性控制電路，否則致能所述多個通道群組的所有極性控制電路。當極性控制電路為致能時，此極性控制電路檢查所屬多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而決定使所屬多個通道驅動電路動態操作於第一極性反轉模式或第二極性反轉模式。當極性控制電路為禁能時，此極性控制電路使所屬多個通道驅動電路皆靜態操作於第一極性反轉模式。利用此方法，便可改善源極驅動器在圖框率控制(FRC)演算法下畫面異常的情形。
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。
源極驅動器主要的功率消耗在於頻繁地反轉極性的操作功耗，其中以點反轉(dot inversion)模式最為耗電，而行反轉(column inversion)模式為極性反轉模式中相對省電的極性反轉模式。在兼顧畫質與耗能的考量下，本實施例會依據液晶穿透度對電壓特性曲線，而使源極驅動器的多個通道群組分別動態操作於點反轉模式與行反轉模式。藉由動態切換極性反轉模式，源極驅動器可以選擇適當的灰階做行反轉，而達到省電且不會明顯影響畫面顯示的平衡點。
圖1是說明源極驅動器100中一個通道群組實施例的功能方塊示意圖。請參照圖1，源極驅動器100具有n個通道群組，例如通道群組110-1與通道群組110-n(n為一正整數)。每一個通道群組各自具有一個極性控制電路與多個通道驅動電路，例如通道群組110-1具有極性控制電路111與多個通道驅動電路(例如圖1所繪示二個通道驅動電路)。以下將說明通道群組110-1之實施方式，而其他通道群組(例如通道群組110-n)之實施方式可以參照通道群組110-1的相關說明。
這些通道群組110-1至110-n的通道驅動電路可以利用數位類比轉換器(Digital-to-Analog Converter,DAC)將數位顯示資料轉換為具有特定極性的類比灰階電壓，然後經由運算放大器將灰階電壓傳輸至液晶顯示面板10。這些通道群組110-1至110-n的輸出極性是由所屬極性控制電路所輸出的極性控制信號來決定的。
例如，通道驅動電路的數位類比轉換器PDAC可以將顯示資料DP[5:0]轉換為正極性灰階電壓，而數位類比轉換器NDAC可以將顯示資料DN[5:0]轉換為負極性灰階電壓。當極性控制電路111所輸出的極性控制信號POL為第一(譬如為高)邏輯準位時，數位類比轉換器PDAC可以將具有正極性的灰階電壓傳輸給運算放大器OP1，而數位類比轉換器NDAC可以將具有負極性的灰階電壓傳輸給運算放大器OP2。因此，液晶顯示面板10的第一資料線可以接收一個通道驅動電路的運算放大器OP1所輸出的正極性灰階電壓，而液晶顯示面板10的第二資料線可以接收另一個通道驅動電路的運算放大器OP2所輸出的負極性灰階電壓。反之，當極性控制信號POL為第二(譬如為低)邏輯準位時，數位類比轉換器PDAC可以將具有正極性的灰階電壓傳輸給運算放大器OP2，而數位類比轉換器NDAC可以將具有負極性的灰階電壓傳輸給運算放大器OP1。因此，液晶顯示面板10的第一資料線可以接收運算放大器OP1所輸出的負極性灰階電壓，而液晶顯示面板10的第二資料線可以接收運算放大器OP2所輸出的正極性灰階電壓。
圖2為液晶穿透度對電壓特性曲線示意圖。圖2橫軸為液晶所承受的灰階電壓值(例如灰階電壓V1、V2、V7、V8)，縱軸為液晶穿透度(例如穿透度T1、T2、T7、T8)。從曲線中可以觀察到，液晶穿透度對電壓特性曲線約略在灰階電壓V8附近形成第一轉折處TN1，並且約略在灰階電壓V1附近形成第二轉折處TN2。曲線的兩端(小於灰階電壓V1或大於灰階電壓V8)落差變化較為平緩，也就是灰階電壓的變化影響液晶穿透度的變異較不明顯。相對地，灰階電壓V1到灰階電壓V8間，其曲線的變化落差較陡，也就是灰階電壓的些微變化會造成非常明顯的液晶穿透度變異。
因此，當驅動液晶顯示面板10的灰階電壓操作在小於灰階電壓V1以及大於灰階電壓V8的電壓區間中，不論通道群組(例如110-1)採用何種極性反轉模式，使用者均不易從液晶顯示面板10感受到閃爍的顯示問題。有鑑於此，對於曲線變化較平緩的灰階電壓區域，極性控制電路111可以控制通道群組110-1的所有通道驅動電路均操作於行極性反轉(column inversion)模式，以達到減低源極驅動器的交流(alternating current,AC)功率消耗。
反之，當驅動液晶顯示面板10的灰階電壓操作在灰階電壓V1至灰階電壓V8之間的電壓區間中，極性控制電路111可以控制通道群組110-1的所有通道驅動電路均操作於點反轉(dot inversion)模式，以改善閃爍的顯示問題，並增進液晶顯示面板10的畫質表現。
也就是說，極性控制電路111可以檢查通道群組110-1的所有通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而動態決定這些通道驅動電路操作於點反轉模式或行反轉模式。因此，通道群組110-1可以達到省電且幾乎不影響畫面顯示的平衡點。
請轉回參照圖1，於通道群組中的任何一個通道群組中，例如通道群組110-1，上述極性控制電路111包括資料處理單元112與多工器113。資料處理單元112具有輸出端耦接至多工器113的控制端。多工器113的輸出端藉由極性控制信號POL控制所屬通道群組110-1中的所有通道驅動電路操作於第一極性反轉模式(例如點反轉模式)或第二極性反轉模式(例如行反轉模式)。多工器113的第一輸入端與第二輸入端分別接收第一極性控制信號XPOL與第二極性控制信號YPOL，而第一極性控制信號XPOL與第二極性控制信號YPOL分別對應於該第一極性反轉模式與該第二極性反轉模式。資料處理單元112檢查所屬通道群組110-1中所述多個通道驅動電路的顯示資料(例如顯示資料DP[5:0]與DN[5:0])，並依據檢查結果判斷目前要切換何種液晶極性反轉模式，判斷完成後，便對多工器113發出選擇訊號。此時多工器113會根據資料處理單元112的選擇訊號而輸出屬於「點反轉模式」的第一極性控制信號XPOL或屬於「行反轉模式」的第二極性控制信號YPOL至所屬通道群組110-1中的所有通道驅動電路。因此，資料處理單元112可以檢查所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而動態而控制這些通道驅動電路操作於點反轉模式或行反轉模式。
另一方面，顯示資料之位元數量越多，則顯示資料可以表現越多灰階，然而也會需要越多的硬體成本。在液晶灰階處理方法當中，為了兼顧成本及顯示畫質，源極驅動器100可以使用圖框率控制(Frame Rate Control,FRC)演算法，以便使較少位元數量的顯示資料展現出更多的灰階。例如，顯示資料之位元數量為6位元，而此6位元顯示資料可以定義64種灰階。圖框率控制演算法利用人眼的視覺暫留特性與空間(或時間)的累積結果，便可以將原本6位元的灰階表現模擬近似成8位元的灰階表現。圖框率控制演算法為公知技藝，故不在此贅述。
圖框率控制演算法可能會讓空間上(或時間上)相鄰的兩個像素(Pixel)分別存在灰階m與灰階m+1，以便利用人眼在空間(或時間)的視覺暫留特性累積出介於灰階m與灰階m+1之間的灰階表現。然而，若於源極驅動器100運行圖框率控制演算法的情況下，極性控制電路111同時進行上述極性反轉模式的動態切換，則在顯示畫面中對應於相鄰兩個通道群組的鄰接處可能會發生影像不連續的情況。
例如，假設兩個相鄰通道群組分別為第一通道群組與第二通道群組，第一通道群組中鄰接第二通道群組的通道為CH1，第二通道群組中鄰接第一通道群組的通道為CH2，並且圖2中第一轉折處TN1落於灰階m與灰階m+1之間。當通道CH1輸出灰階m時，因為源極驅動器100運行圖框率控制演算法而可能使相鄰於通道CH1的通道CH2輸出灰階m+1。因此，第一通道群組可能運行於點反轉模式，而第二通道群組卻可能運行於行反轉模式。在兩個相鄰通道群組的交界處，會因為圖框率控制演算法使得運行於不同極性反轉模式的第一通道群組與第二通道群組發生影像不連續的情況。若將通道群組內的通道數量增加可改善不連續情況的發生機率，但相對也無法達到較高的省電效率。
為了改善前述不連續顯示與達到較高的省電效率，下述實施例加入判斷邊界機制在極性控制單元上。此判斷邊界判斷機制的優點在於可以針對邊界灰階顯示的不連續作有效的改善，同時不需增加通道群組內的通道數量就能改善不連續情況的發生機率。使用此種邊界判斷機制的極性控制單元又稱為階級式極性控制單元(Hierarchical Polarity Control Unit)。
例如，圖3是依照本發明實施例說明一種使用上述邊界判斷機制之源極驅動器300的功能方塊示意圖。此源極驅動器300包含第一通道群組(例如通道群組110-1)、第二通道群組(例如通道群組110-n)和邊界判斷單元310。源極驅動器300未必只包含兩個通道群組110-1與110-n，其數量可根據設計需求而改變。顯示資料D被傳送至多個通道群組(例如110-1與110-n)的所有通道驅動電路。依據極性控制信號POL，這些通道群組110-1至110-n的通道驅動電路會利用數位類比轉換器將數位顯示資料D轉換為具有特定極性的類比灰階電壓，然後經由運算放大器將灰階電壓傳輸至液晶顯示面板10。圖3所示源極驅動器300的實施細節可以參照圖1與圖2的相關說明。不同於圖1所示實施例之處，在於圖3所示源極驅動器300還配置了邊界判斷單元310。
請參照圖3，邊界判斷單元310檢查所述多個通道群組(例如110-1與110-n)的所有通道驅動電路的顯示資料之複數個灰階值有無包含複數個既定灰階值，並依據檢查結果而決定是否禁能(disable)所述多個通道群組的所有極性控制電路。較佳地，所述複數個既定灰階值係包含位於圖2所示液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1的兩個相鄰灰階值(譬如為111011與111100)，或位於第二轉折處TN2的兩個相鄰灰階值(譬如為000011與000100)。更佳地，所述複數個既定灰階值同時包含位於第一轉折處TN1的兩個相鄰灰階值與位於第二轉折處TN2的兩個相鄰灰階值。
於以下的說明將假設顯示資料D為6位元灰階值，並將液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1定義在兩個相鄰灰階值111100與111011處，而第二轉折處TN2定義在兩個相鄰灰階值000011與000100處。然而，須注意，上述灰階值的位元數量以及既定灰階值000011、000100、111100與111011僅為示例。灰階值的實際位元數目以及所述既定灰階值須依照設計需求與液晶顯示面板10的材質特性而決定。
在一範例中，假設所述複數個既定灰階值為位於圖2所示液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1的兩個相鄰灰階值111011與111100。若邊界判斷單元310發現通道群組110-1至110-n的所有通道驅動電路的n個顯示資料之n個灰階值中具有至少一灰階值為既定灰階值111100以及具有至少一灰階值為既定灰階值111101，則邊界判斷單元310藉由輸出控制信號DS而禁能通道群組110-1至110-n的所有極性控制電路(例如極性控制電路111與111-n)。
在極性控制電路111被禁能後，極性控制電路111就不會進行上述動態切換極性反轉模式的操作，而是輸出極性控制信號POL給所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路，使所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路皆保持操作於預設的第一極性反轉模式(例如點反轉模式)。針對極性控制電路111-n中的極性控制電路亦同。也就是說，若邊界判斷單元310發現通道群組110-1至110-n之n個灰階值同時包含既定灰階值111011與111100，則通道群組110-1至110-n之所有通道驅動電路均操作於點反轉模式。
反之，若邊界判斷單元310發現通道群組110-1至110-n之n個顯示資料之n個灰階值沒有同時包含既定灰階值111011與111100，則邊界判斷單元310藉由輸出控制信號DS而致能(enable)通道群組110-1至110-n的所有極性控制電路(例如極性控制電路111與111-n)。在極性控制電路111(極性控制電路111-n亦同)被致能後，極性控制電路111進行上述動態切換極性反轉模式的操作(請參照圖1與圖2的相關說明)。也就是說，當極性控制電路111為致能時，該極性控制電路111檢查所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路的顯示資料，以依據檢查結果而決定使通道群組110-1的所有通道驅動電路操作於第一極性反轉模式(例如點反轉模式)或該第二極性反轉模式(例如行反轉模式)。
在另一範例中，假設所述複數個既定灰階值為位於圖2所示液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1的兩個相鄰灰階值111011與111100，以及位於第二轉折處TN2的兩個相鄰灰階值000011與000100。
若既定灰階值000011與000100同時存在於通道群組110-1至110-n的所有通道驅動電路中，或是既定灰階值111100與111011同時存在於通道群組110-1至110-n的所有通道驅動電路中，則邊界判斷單元310藉由輸出控制信號DS而禁能通道群組110-1至110-n的所有極性控制電路(例如極性控制電路111與111-n)。當極性控制電路111(極性控制電路111-n亦同)被禁能時，極性控制電路111藉由極性控制信號POL使所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路皆保持操作於預設的點反轉模式。此時極性控制電路111不會改變所屬通道群組110-1的所有通道驅動電路的極性反轉模式。換言之，當通道群組110-1至110-n的n個顯示資料中有任何兩個灰階值落在液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1或第二轉折處TN2時，通道群組110-1至110-n均被強制操作在點反轉模式，以改善發生影像不連續的情況。
反之，當通道群組110-1至110-n的顯示資料中沒有任何灰階值落在液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1與第二轉折處TN2時，則邊界判斷單元310藉由輸出控制信號DS而致能通道群組110-1至110-n的所有極性控制電路。由通道群組110-1至110-n各自的極性控制電路(例如極性控制電路111與111-n)決定其極性反轉模式。因此通道群組110-1至110-n可以各自動態變換極性反轉模式，以達到較高的省電效率。
值得注意的是，上述實施例的邊界判斷單元310是檢查通道群組110-1至110-n的顯示資料中有沒有任何灰階值落在圖2所示液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1與第二轉折處TN2。然而，在其他實施例中，邊界判斷單元310可以僅檢查通道群組110-1至110-n的顯示資料中有沒有任何灰階值落在液晶穿透度對電壓特性曲線的第一轉折處TN1，而不檢查灰階值是否落在第二轉折處TN2。這是因為，圖2所示第二轉折處TN2的灰階電壓V1往往很小。假設源極驅動器100在小於灰階電壓V1的電壓區間中操作點反轉模式的功率消耗可以符合設計需求，則邊界判斷單元310可以不用檢查灰階值是否落在第二轉折處TN2。
綜上所述，本發明實施例之邊界判斷單元310會根據驅動電路的顯示資料判斷是否對極性控制電路施以致能或禁能，使極性控制電路在驅動電路的顯示資料出現於第一轉折處TN1或第二轉折處TN2時暫停進行極性反轉模式的動態切換，因此改善了畫面發生異常的機率，亦可以兼顧高畫質與低耗能的特性。
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。
10．．．液晶顯示面板
100、300．．．源極驅動器
110-1、110-n．．．通道群組
111、111-n．．．極性控制電路
112．．．資料處理單元
113．．．多工器
D、DN[5:0]、DP[5:0]．．．顯示資料
DS．．．控制信號
NDAC、PDAC．．．數位類比轉換器
OP1、OP2．．．運算放大器
POL．．．極性控制信號
T1、T2、T7、T8．．．穿透度
TN1．．．第一轉折處
TN2．．．第二轉折處
V1、V2、V7、V8．．．灰階電壓
XPOL．．．第一極性控制信號
YPOL．．．第二極性控制信號
圖1是說明源極驅動器中一個通道群組實施例的功能方塊示意圖。
圖2是液晶穿透度對電壓特性曲線示意圖。
圖3是依照本發明實施例說明一種源極驅動器300的功能方塊示意圖。
10．．．液晶顯示面板
110-1、110-n．．．通道群組
111、111-n．．．極性控制電路
300．．．源極驅動器
D．．．顯示資料
DS．．．控制信號
POL．．．極性控制信號

Claims (10)

  1. 一種源極驅動器，包括：多個通道群組，其各自具有多個通道驅動電路與一極性控制電路，其中於該些通道群組中的任何一個通道群組中，該極性控制電路檢查所述多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而決定使所述多個通道驅動電路操作於一第一極性反轉模式或一第二極性反轉模式；以及一邊界判斷單元，該邊界判斷單元檢查所述多個通道群組的所有通道驅動電路的顯示資料之複數個灰階值有無包含複數個既定灰階值，並依據檢查結果而決定是否禁能所述多個通道群組的所有極性控制電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中當該邊界判斷單元判定所述多個通道群組當中任一者之顯示資料之該複數個灰階值有包含該複數個既定灰階值時，該邊界判斷單元禁能所述多個通道群組的所有極性控制電路，否則致能所述多個通道群組的所有極性控制電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該第一極性反轉模式與該第二極性反轉模式分別為點反轉模式與行反轉模式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中於該些通道群組中的任何一個通道群組中，當該極性控制電路為致能時，該極性控制電路檢查所述多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果而決定使所述多個通道驅動電路操作於該第一極性反轉模式或該第二極性反轉模式。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中於該些通道群組中的任何一個通道群組中，當該極性控制電路為禁能時，該極性控制電路而使所述多個通道驅動電路皆操作於該第一極性反轉模式。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，於該些通道群組中的任何一個通道群組中，該極性控制電路包括：一多工器，其輸出端控制所屬通道群組中的所述多個通道驅動電路操作於該第一極性反轉模式或該第二極性反轉模式，該多工器的一第一輸入端與一第二輸入端分別接收一第一極性控制信號與一第二極性控制信號，該第一極性控制信號與該第二極性控制信號分別對應於該第一極性反轉模式與該第二極性反轉模式；以及一資料處理單元，其具有一致能端耦接至該邊界判斷單元，以及一輸出端耦接至該多工器的控制端，其中該資料處理單元檢查所屬通道群組中所述多個通道驅動電路的顯示資料，並依據檢查結果以控制該多工器輸出該第一極性控制信號或該第二極性控制信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該複數個既定灰階值當中具有第一複數者位於一液晶穿透度對電壓特性曲線的一第一轉折處。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之源極驅動器，其中該複數個既定灰階值當中更具有第二複數者位於該液晶穿透度對電壓特性曲線的一第二轉折處。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之源極驅動器，其中該第一複數個既定灰階值係位於該第一轉折處之兩個相鄰灰階值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之源極驅動器，其中該第二複數個既定灰階值係位於該第二轉折處之兩個相鄰灰階值。
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