TWI453714B - 顯示面板的驅動系統及其驅動方法 - Google Patents

Description

顯示面板的驅動系統及其驅動方法

本發明係有關於一種顯示面板的驅動系統及其驅動方法，特別是有關於一種對共電極的公共電壓進行補償的顯示面板的驅動系統及其驅動方法。

先前技術中，顯示面板的共電極(Common electrode)受到資料線(Source Line)電容耦合(Coupling)的影響，使得其上的公共電壓不平穩，形成電壓抖動情形，進而產生水平串音(Horizontal crosstalk)現象。藉此，廠商於顯示面板上設計一回溯補償電路(Feedback Compensation Circuit)，以補償共電極受到資料線耦合的影響，使共電極經補償後而降低耦合量，進而改善水平串音問題。

然而，顯示面板工作時，回溯補償電路亦是持續工作中，也就是會對共電極持續進行補償。但並非每一個畫面資料的呈現都需要回溯補償電路進行補償，因此回溯補償電路於大半時間是處於無用途的功率消耗狀態，形成無端的能量浪費，顯示面板的功率消耗提升，導致顯示面板的工作效率、元件壽命與實際能量損耗的對比不符合經濟效益，同時提升無謂的電力損耗成本。

本發明欲解決的問題係提供一種偵測補償時機以啟動補償機制的顯示面板驅動系統及其驅動方法。

為解決上述系統問題，本發明揭露一種顯示面板的驅動系統，此顯示面板包括複數個像素單元。驅動系統包括一時序控制器與一電壓產生器。時序控制器連接至顯示面板，包括一偵測單元與一運算單元。偵測單元偵測各像素單元具有的複數個資料數值，運算單元用以計算列數相接，且位置前後列的兩兩相鄰的像素單元的資料數值之差值，並對各差值取絕對值再加總取得一加總值，並比較加總值與一臨界值，依據比較結果輸出一控制訊號。電壓產生器連接至時序控制器與顯示面板的共電極。電壓產生器會依據控制訊號的內容以切換運作模式，以轉送一公共電壓或一補償電壓至顯示面板的共電極。

為解決上述方法問題，本發明揭露一種顯示面板的驅動方法，此顯示面板包括複數個像素單元。此驅動方法包括：偵測各像素單元具有的複數個資料數值；計算列數相接且前後位置兩兩相鄰的像素單元，每二個像素單元的資料數值的差值；比較加總值與一臨界值，依據比較結果決定供給一公共電壓或一補償電壓至像素單元之共電極。

本發明之特點係在於本發明在呈現畫面作業期間，時序控制器會依據畫面資料數值的變化，控制共電極進行補償的時機。時序控制器會於水平串音問題產生時，才啟用補償切換器，以減少液晶顯示器呈現影像畫面的實際功耗並提升影像品質。因此需求的電力與功率消耗不如先前技術來得大，得以有效降低顯示面板的消耗功率，延長元件壽命與降低實際能量損耗，避免無謂的電力損耗成本。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。請參閱圖1繪示本發明系統架構示意圖之一實施例。此驅動系統1應用於一顯示面板10，包括一時序控制器20與一電壓產生器30。

時序控制器20連接至顯示面板10，並將取得的圖框資料(由系統設備或是畫面提供裝置所提供)傳輸至顯示面板10。源極驅動器12會將圖框資料轉化為供寫入像素單元14的像素資料。閘極驅動器11受時序控制器20之控制而發出一基準工作訊號，基準工作訊號會逐一傳輸至各閘極線路，以開啟控制閘極線路所連接的像素單元14充電時機的薄膜電晶體的半導體通道層，使像素資料得以由源極驅動器12連接的各源極(source)通過被開啟的半導體層傳入漏極(drain)，再對像素單元14(Liquid Crystal Unit)進行充電。像素單元14為二維的陣列配置，每一像素單元14被寫入的資料數值不一定為相同。

時序控制器20內建有一偵測單元21與一運算單元22，偵測單元21用以偵測各像素單元14內儲的資料數值，資料數值可為像素資料，或更進一步的子像素資料。運算單元22會將偵測單元21所測得的資料數值進行差值運算，計算時，所引用的像素單元14為計算列數相接且位置前後列相鄰。例：運算單元22會將第n列的第i個像素單元與第n+1列的第i個像素單元，此兩造間包括的資料數值進行差值運算。以此類推，運算單元22會計算出所有前後列相接且兩兩相鄰的像素單元14的資料數值差，並將所有的差值取絕對值，最後加總以形成一加總值。

運算單元22會將加總值與一臨界值進行比對，以依據比對結果而發出不同內容的控制訊號。

電壓產生器30內建有一公共電壓產生單元31、一回溯補償單元33與一切換器32。電壓產生器30的輸出端透過公共電壓線16而電性連接至顯示面板10的共電極15。

公共電壓產生單元31用以提供一公共電壓，回溯補償單元33用以提供一回溯電壓，切換器32則是連接於時序控制器20、顯示面板10的共電極15、公共電壓產生單元31與回溯補償單元33。當切換器32取得控制訊號時，會依據控制訊號的內容以切換至相對應的工作模式。例：顯示面板10呈現任一畫面資料或設定一圖框後，若運算單元22計算出的加總值小於顯示面板10對應臨界值(假定已預設於運算單元22中)時，運算單元22會發出具一觸發訊息的控制訊號，以處於訊號低位(Signal_Low)的控制訊號為例，一但切換器32取得此訊號低位的控制訊號，即將公共電壓與回溯電壓整合，以形成一補償電壓，並傳輸至共電極15。其中，運算單元22傳輸控制訊號的時機，會處於運算單元22次一畫面資料或次一圖框前，亦是各像素單元14進行資料寫入作業之前。避免時序控制器20一偵測到需補償的畫面資料時馬上進行補償的動作而造成瞬間的視覺變化。反之，若運算單元22計算出的加總值等於或大於顯示面板10對應臨界值時，運算單元22會發出具一停止訊息的控制訊號，以處於訊號高位(Signal_High)的控制訊號為例，一但切換器32取得此訊號高位的控制訊號，即直接提供公共電壓至共電極15。

然而，設計人員需預先對顯示面板10進行重載畫面測試，以找出顯示面板10呈現重載畫面時資料數值的加總值，令其作為前述的臨界值，並設定於時序控制器20的儲存單元23，如暫存器或記憶體內。更進一步，設計人員可將此加總值減一誤差值，以使取得的臨界值更為精確。

在此說明，假設資料數值為子像素資料，其以8位元為例。為降低運算單元22的運算量，設計人員可設計偵測單元21於偵測資料時，僅偵測子像素資料的前數個位元的數值，以不超出子像素資料的最大位元數為原則，如前2個位元、前3個位元記錄的數值。此等數值可被儲存於時序控制器20的儲存單元23內，記錄的方式是依據像素單元14的排列順序以儲存相關的資料數值，以供運算單元22讀取各資料數值來運算取得前述的加總值。

此外，為降低運算單元22的運算量，設計人員可令偵測單元21於偵測資料時，僅對局部連續列的像素單元14進行資料數值偵測作業，如僅偵測前數列的像素單元14的資料數值，或偵測後數列的像素單元14的資料數值。例：顯示面板10的解析度為1366x768，代表顯示面板10的像素點為768列，1366行，偵測單元21僅偵測第1列至第10列的像素單元14的資料數值，或僅偵測第759列至第768列的像素單元14的資料數值。相對的，顯示面板對應的臨界值亦會隨著運算量的降低而有所減少。

請參閱圖2繪示本發明電壓產生器30電路示意圖之一實施例。如前述，電壓產生器30包括一公共電壓產生單元31、一回溯補償單元33與一切換器32。切換器32由一切換電路與一回溯補償電路組成，回溯補償電路包括一運算放大器35、兩電阻(R1,R2)與一電容C，切換電路則由2個P型電晶體(Q1,Q3)與2個N型電晶體(Q2,Q4)組成，並與切換電路形成電性連接。電晶體(Q1、Q2、Q3、Q4)皆與時序控制器20相接，用以取得控制訊號。電壓產生器30具單一輸出端，其用以連接至共電極15。

當運算單元22計算出加總值未達臨界值時，即輸出為訊號低位的控制訊號至電壓產生器30。此時，P型電晶體Q1與P型電晶體Q3不導通，N型電晶體Q2與N型電晶體Q4會導通。所以，回溯電壓與公共電壓會被提供予運算放大器35，回溯補償電路即會運作以產生補償電壓，補償電壓會被提供至共電極15。

反之，當運算單元22計算出加總值達到或超出臨界值時，即輸出為訊號高位的控制訊號至電壓產生器30。此時，P型電晶體Q1與P型電晶體Q3會導通，N型電晶體Q2與N型電晶體Q4則不導通。所以，回溯補償電路不會運作，公共電壓即被直接提供至共電極15。

請參閱圖3繪示本發明實施例之一點圖(dot pattern)示意圖，請同時參閱圖1以利於說明運算模式，此處顯示面板10的解析度以1366x768為例，但不以此為限。顯示面板10呈現重載畫面的顯示畫面即如圖3所示，偵測單元21會取得各像素單元14記錄的資料數值(如前述的子像素資料)，並記錄於儲存單元23中。此以8位元的子像素資料為例，並取用子像素資料的前2位元作為子像素的資料量，例如0表示為0灰階(全暗)，2表示為128灰階(中間色調)，4表示為256階(全亮)。

運算單元22會將第n列的第i個像素單元14與第n+1列的第i個像素單元14，此兩造間包括的資料數值進行差值運算。或更進一步，運算單元22將第n列的第i個像素單元14的第x個子像素資料，與第n+1列的第i個像素單元14的第x個子像素資料，此兩造間包括的資料數值進行差值運算。

如圖3，每一像素單元14包括三個子像素資料，第1個子像素資料對應紅色(Red)，第2個子像素資料對應綠色(Green)，第3個子像素資料對應藍色(Blue)。

第1列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其子像素資料為4；第2列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其資料數值為0；運算單元22即計算出兩造間資料數值之差值為-4，並記錄於儲存單元23中。

又如第1列的第2個像素單元的第2個子像素資料，其資料數值為0；第2列的第2個像素單元的第2個子像素資料，其資料數值為4；運算單元22即計算出兩造間資料數值之差值為4，並記錄於儲存單元23中。以此類推，直至計算出需求的所有差值。之後，運算單元22會將各差值取絕對值，並加總以取得加總值。

假設，運算單元22藉此等資料數值計算出的加總值為2² x1366x3x766=12572664。此加總值即可視為顯示面板10的臨界值，並預儲存於時序控制器20的儲存單元23。但運算單元22亦可能於其他重載畫面取得相近或相同的加總值，為避免誤判，可將此加總值減一誤差值(tolerance)，以使取得的臨界值更為精確，誤差值的設定則是依據顯示面板10的解析度而定。

然而，時序控制器僅對局部連續列的像素單元14進行資料數值偵測作業時，以10列為例，運算單元22藉此等資料數值計算出的加總值為2² x1366x3x9=147528。此加總值即可視為顯示面板10的臨界值，並預儲存於時序控制器20的儲存單元23。

請參閱圖4繪示本發明實施例之一二線(two line)圖示意圖，請同時參閱圖1以利於說明運算模式，此處顯示面板10的解析度以1366x768為例，但不以此為限。顯示面板10呈現重載畫面的顯示畫面即如圖4所示，偵測單元21會取得各像素單元14記錄的資料數值(如前述的子像素資料)，並記錄於儲存單元23中。此以8位元的子像素資料為例，並取用子像素資料的前2位元，作為子像素的資料量，例如0表示為0灰階(全暗)，2表示為128灰階(中間色調)，4表示為256階(全亮)。。

運算單元22會將第n列的第i個像素單元與第n+1列的第i個像素單元，此兩造間包括的資料數值進行差值運算。或更進一步，運算單元22會將第n列的第i個像素單元的第x個子像素資料，與第n+1列的第i個像素單元的第x個子像素資料，此兩造間包括的資料數值進行差值運算。

如第1列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其資料數值為4；第2列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其資料數值為4；運算單元22即計算出兩造間資料數值之差值為0，並記錄於儲存單元23中。

又如第2列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其資料數值為4；第3列的第1個像素單元的第1個子像素資料，其資料數值為0；運算單元22即計算出兩造間資料數值之差值為-4，並記錄於儲存單元23中。以此類推，直至計算出需求的所有差值。之後，運算單元22會將各差值取絕對值，並加總以取得加總值。

假設，運算單元22藉此等資料數值計算出的加總值為2² x1366x3x767/2=6286332。此即可視為顯示面板10的臨界值，並預儲存於時序控制器20的儲存單元23。但運算單元22亦可能於其他重載畫面取得相近或相同的加總值，為避免誤判，可將此加總值減一誤差值(tolerance)，即「6286332-誤差值」，誤差值的設定則是依據顯示面板10的解析度而定，與點圖(dot pattern)相較之下，二線圖(two line pattern)的臨界值較小，所以可用二線圖的臨界值來當作判斷的依據。

然而，時序控制器僅對局部連續列的像素單元14進行資料數值偵測作業時，以10列為例，運算單元22藉此等資料數值計算出的加總值為2² x1366x3x4=65568。此加總值於減一誤差值(tolerance)後，即可視為顯示面板10的臨界值，並預儲存於時序控制器20的儲存單元23，與點圖(dot pattern)相較之下，二線圖(two line pattern)的臨界值較小，所以可用二線圖的臨界值來當作判斷的依據。

請參閱圖5A繪示本發明實施例之一水平串音對應畫面資料示意圖與圖5B繪示本發明實施例之一水平串音畫面示意圖，請同時參閱圖1與圖3以利於說明運算模式，此處顯示面板10的解析度以1366x768為例，但不以此為限。此例中，圖5A繪示顯示面板10的像素資料，其畫面內、外區域(此例暫以虛框為界)的像素資料差異性較大，相同前、後列相鄰的像素單元的子像素資料的內容多較相近，因此計算出的加總值較易小於臨界值，以致於容易造成水平串音現象產生，即如圖5B繪示。

例如圖5A，偵測單元21於測得各像素單元14記錄的資料數值後，運算單元22即依據此等資料數值計算畫面對應的加總值。在此以二線圖模式為例，假設運算單元22計算出的加總值為3152728，而3152728<「6286332-誤差值」，運算單元22即輸出具觸發訊息的控制訊號至電壓產生器30，以對共電極15進行補償。

請參閱圖6繪示本發明實施例之顯示面板10的驅動方法流程示意圖與圖7繪示本發明實施例之顯示面板10的驅動方法細部流程示意圖，請同時參閱圖1繪示以利於了解。此驅動方法的流程如下：偵測各像素單元14具有的複數個資料數值(步驟S110)。偵測單元21會偵測各像素單元14內儲的資料數值，資料數值可為像素資料，或更進一步的子像素資料。其中，為降低運算單元22的運算量，設計人員可令偵測單元21於偵測資料時，僅選取局部連續列的像素單元14，其配置於顯示面板10之顯示區域的平行邊緣(步驟S111)。偵測單元21會偵測局部連續列的像素單元14具有的資料數值(步驟S112)，如僅偵測前數列的像素單元14的資料數值，或偵測後數列的像素單元14的資料數值。

計算列數相接且位置相鄰之每二個像素單元14，其包括的資料數值的差值(步驟S120)。運算單元22會將第n列的第i個像素單元14與第n+1列的第i個像素單元14，此兩造間包括的資料數值進行差值運算，此資料數值為前述的像素資料。或更進一步，運算單元22會將第n列的第i個像素單元14的第x個像素單元14，與第n+1列的第i個像素單元14的第x個像素單元14，此兩造間包括的資料數值進行差值運算，此資料數值為前述的子像素資料。之後，運算單元22會將所有的差值個別取絕對值，並加總形成一加總值(步驟S130)。

比較加總值與一臨界值，依據比較結果決定供給一公共電壓或一補償電壓至像素單元14之共電極15(步驟S140)。運算單元22會將加總值與一臨界值進行比對，以依據比對結果而發出不同內容的控制訊號。如：加總值小於顯示面板10對應臨界值時，運算單元22會發出具一觸發訊息的控制訊號；若運算單元22計算出的加總值等於或大於顯示面板10對應臨界值時，運算單元22會發出具一停止訊息的控制訊號。

當切換器32取得具觸發訊息的控制訊號時，即將公共電壓與回溯電壓整合，以形成一補償電壓，並傳輸至共電極15。反之，當切換器32取得具停止訊息的控制訊號時，即直接提供公共電壓至共電極15。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1．．．驅動系統

10．．．顯示面板

11．．．閘極驅動器

12．．．源極驅動器

14．．．像素單元

15．．．共電極

16．．．公共電壓線

20．．．時序控制器

21．．．偵測單元

22．．．運算單元

23．．．儲存單元

30．．．電壓產生器

31．．．公共電壓產生單元

32．．．切換器

33．．．回溯補償單元

35．．．運算放大器

R1,R2．．．電阻

C．．．電容

Q1,Q3．．．P型電晶體

Q2,Q4．．．N型電晶體

圖1繪示本發明系統架構示意圖之一實施例；

圖2繪示本發明電壓產生器電路示意圖之一實施例；

圖3繪示本發明實施例之一點圖示意圖；

圖4繪示本發明實施例之一二線圖示意圖；

圖5A繪示本發明實施例之一水平串音對應畫面資料示意圖；

圖5B繪示本發明實施例之一水平串音畫面示意圖；

圖6繪示本發明實施例之顯示面板的驅動方法流程示意圖；以及

圖7繪示本發明實施例之顯示面板的驅動方法細部流程示意圖。

1．．．驅動系統

10．．．顯示面板

11．．．閘極驅動器

12．．．源極驅動器

14．．．像素單元

15．．．共電極

16．．．公共電壓線

20．．．時序控制器

21．．．偵測單元

22．．．運算單元

23．．．儲存單元

30．．．電壓產生器

31．．．公共電壓產生單元

32．．．切換器

33．．．回溯補償單元

Claims (12)

1. 一種顯示面板的驅動系統，該顯示面板包括複數個像素單元，該驅動系統包括：一時序控制器，連接至該顯示面板，包括一偵測單元與一運算單元，該偵測單元偵測該等像素單元具有的複數個資料數值，該運算單元係計算列數相接且位置相鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值，並取得該等差值之絕對值的加總值，並比較該加總值與一臨界值，依據比較結果輸出一控制訊號，其中該加總值小於該臨界值時，該運算單元發出之該控制訊號包括一觸發訊息，該電壓產生器係依據該觸發訊息提供該補償電壓，及該加總值等於或大於該臨界值時，該運算單元發出之該控制訊號包括一停止訊息，該電壓產生器係依據該觸發訊息提供該公共電壓；以及一電壓產生器，係連接該顯示面板之一共電極與該時序控制器，依據該控制訊號以提供一公共電壓或一補償電壓至該共電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述顯示面板的驅動系統，其中各該等像素單元具有的該資料數值為一子像素資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述顯示面板的驅動系統，其中當該運算單元於設定一圖框後，判定該加總值小於該臨界值時，該運算單元會於設定次一圖框前發出包括該觸發訊息之該控制訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述顯示面板的驅動系統，其中 該時序控制器更包括一儲存單元，其依據該等像素單元之排列順序以依序儲存該等資料數值，該運算單元係讀取該儲存單元儲存的該等資料數值以運算取得該加總值。
5. 如申請專利範圍第1項所述顯示面板的驅動系統，其中該偵測單元係偵測局部連續列之該等像素單元包括的該資料數值，局部連續列之該等像素單元配置於該顯示面板之顯示區域的平行邊緣。
6. 如申請專利範圍第1項所述顯示面板的驅動系統，其中該電壓產生器包括一公共電壓產生單元以提供該公共電壓、一回溯補償單元以提供一回溯電壓、及一切換器，該切換器係連接該時序控制器、該公共電壓產生單元、該回溯補償單元與該共電極，並依據該控制訊號以提供該公共電壓至該共電極，或將該公共電壓與該回溯電壓整合為該補償電壓以提供至該共電極。
7. 一種顯示面板的驅動系統，該顯示面板包括複數個像素單元，該驅動系統包括：一時序控制器，連接至該顯示面板，包括一偵測單元與一運算單元，該偵測單元偵測該等像素單元具有的複數個資料數值，該運算單元係計算列數相接且位置相鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值，並取得該等差值之絕對值的加總值，並比較該加總值與一臨界值，依據比較結果輸出一控制訊號；一電壓產生器，係連接該顯示面板之一共電極與該 時序控制器，依據該控制訊號以提供一公共電壓或一補償電壓至該共電極；以及一儲存單元，其依據該等像素單元之排列順序以依序儲存該等資料數值，該運算單元係讀取該儲存單元儲存的該等資料數值以運算取得該加總值。
8. 一種顯示面板的驅動系統，該顯示面板包括複數個像素單元，該驅動系統包括：一時序控制器，連接至該顯示面板，包括一偵測單元與一運算單元，該偵測單元偵測該等像素單元具有的複數個資料數值，該運算單元係計算列數相接且位置相鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值，並取得該等差值之絕對值的加總值，並比較該加總值與一臨界值，依據比較結果輸出一控制訊號；以及一電壓產生器，係連接該顯示面板之一共電極與該時序控制器，依據該控制訊號以提供一公共電壓或一補償電壓至該共電極；其中該偵測單元係偵測局部連續列之該等像素單元包括的該資料數值，局部連續列之該等像素單元配置於該顯示面板之顯示區域的平行邊緣。
9. 一種顯示面板的驅動系統，該顯示面板包括複數個像素單元，該驅動系統包括：一時序控制器，連接至該顯示面板，包括一偵測單元與一運算單元，該偵測單元偵測該等像素單元具有的複數個資料數值，該運算單元係計算列數相接且位置相 鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值，並取得該等差值之絕對值的加總值，並比較該加總值與一臨界值，依據比較結果輸出一控制訊號；以及一電壓產生器，係連接該顯示面板之一共電極與該時序控制器，依據該控制訊號以提供一公共電壓或一補償電壓至該共電極；其中該電壓產生器包括一公共電壓產生單元以提供該公共電壓、一回溯補償單元以提供一回溯電壓、及一切換器，該切換器係連接該時序控制器、該公共電壓產生單元、該回溯補償單元與該共電極，並依據該控制訊號以提供該公共電壓至該共電極，或將該公共電壓與該回溯電壓整合為該補償電壓以提供至該共電極。
10. 一種顯示面板的驅動方法，該顯示面板配置有複數個像素單元與一共電極，該方法包括下列步驟：偵測該等像素單元具有的複數個資料數值；計算列數相接且位置相鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值；對各該差值取絕對值，並加總形成一加總值；以及比較該加總值與一臨界值，依據比較結果決定供給一公共電壓或一補償電壓至該等像素單元之該共電極，其中當該加總值小於該臨界值時，供給該補償電壓至該共電極，及當該加總值等於或大於該臨界值時，供給該公共電壓至該共電極。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板的驅動方法， 其中偵測該等像素單元具有的複數個資料數值之該步驟中更包括：選取局部連續列之該等像素單元，局部連續列之該等像素單元配置於該顯示面板之顯示區域的平行邊緣；以及偵測局部連續列之該等像素單元具有的該等資料數值。
12. 一種顯示面板的驅動方法，該顯示面板配置有複數個像素單元與一共電極，該方法包括下列步驟：偵測該等像素單元具有的複數個資料數值；計算列數相接且位置相鄰之每二該等像素單元，其包括之該等資料數值的差值；對各該差值取絕對值，並加總形成一加總值；以及比較該加總值與一臨界值，依據比較結果決定供給一公共電壓或一補償電壓至該等像素單元之該共電極；其中偵測該等像素單元具有的複數個資料數值之該步驟中更包括：選取局部連續列之該等像素單元，局部連續列之該等像素單元配置於該顯示面板之顯示區域的平行邊緣；以及偵測局部連續列之該等像素單元具有的該等資料數值。