TWI470608B

TWI470608B - 資料驅動器之解多工裝置、液晶顯示系統以及該資料驅動器之解多工驅動方法

Info

Publication number: TWI470608B
Application number: TW101130104A
Authority: TW
Inventors: Watsuda Hirofumi
Original assignee: Innocom Tech Shenzhen Co Ltd; Chimei Innolux Corp
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2015-01-21
Also published as: TW201409447A

Description

資料驅動器之解多工裝置、液晶顯示系統以及該資料驅動器之解多工驅動方法

本發明係關於解多工(demultiplexer)之技術領域，尤指一種資料驅動器之解多工裝置、液晶顯示系統以及該資料驅動器之解多工驅動方法。

圖1為習知液晶顯示系統中資料驅動器(data driver)的解多工裝置(demultiplexer)之示意圖。如圖所示，解多工裝置(demultiplexer)100係由NMOS切換器(NMOS switch)101~106所構成。NMOS切換器101、103、105的汲極連接至一第一資料線(Datal)，以接收一第一資料輸入信號，其閘極分別連接至第一至第三控制線(CK1、CK2、CK3)，其源極分別連接至第一、第三、第五源極線(S1、S3、S5)。而NMOS切換器102、104、106的汲極連接至一第二資料線(Data2)，以接收一第二資料輸入信號，其閘極分別連接至第一至第三控制線(CK1、CK2、CK3)，其源極分別連接至第二、第四、第六源極線(S2、S4、S6)。

圖2為習知NMOS切換器之工作示意圖。如圖所示，其係點反轉(dot inversion)，在正向資料狀態(positive data)時，第一至第三控制線(CK1、CK2、CK3)依序為一方波，以開啟對應的NMOS切換器101、103、105，俾將第一資料輸入信號傳輸至第一、第三、第五源極線(S1、S3、S5)。

在負向資料狀態(negative data)時，第一至第三控制線(CK1、CK2、CK3)依序為一方波，以開啟對應的NMOS切換器102、104、106，俾將第二資料輸入信號傳輸至第二、第四、第六源極線(S2、S4、S6)。

如圖2所示，在正向資料狀態時，第一資料輸入信號及第二資料輸入信號的電壓為0~+4V，在負向資料狀態時，第一資料輸入信號及第二資料輸入信號的電壓為0~-4V。不論是在正向資料狀態或是負向資料狀態，該第一至第三控制線(CK1、CK2、CK3)的電壓分別為+10V及-6V，此會造成許多能源浪費。因此，習知解多工的技術實仍有改善的空間。

本發明之目的主要係在提供一種資料驅動器之解多工裝置、液晶顯示系統以及該資料驅動器之解多工驅動方法，以有效地節省能源消耗。

依據本發明之一特色，本發明提出一種資料驅動器之解多工裝置，耦接一第一源極線(S1)及一第二源極線(S2)，包括一第一切換器、及一第二切換器。該第一切換器連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)，該第一切換器由該第一資料線接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態。該第二切換器連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器由該第二資料線接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態；其中，當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓(+10V)及一第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器及該第二切換器。

依據本發明之另一特色，本發明提出一種液晶顯示系統，其包含一液晶顯示面板、一閘極驅動器、一資料驅動器、一顯示時序控制器。該閘極驅動器連接至該液晶顯示面板，用以產生一顯示掃瞄訊號，進而驅動該液晶顯示面板。該資料驅動器連接至該液晶顯示面板，用以依據一顯示像素訊號驅動該液晶顯示面板，該資料驅動器包含包括一解多工裝置。該解多工裝置包括一第一切換器、及一第二切換器。該第一切換器連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)，該第一切換器由該第一資料線接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態。該第二切換器連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器由該第二資料線接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態，其中，當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓(+10V)及一第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器及該第二切換器。該顯示時序控制器連接至該資料驅動器、及該閘極驅動器，用以供應該資料驅動器及該閘極驅動器輸出該顯示像素訊號及該顯示驅動訊號的時序。

依據本發明之又另一特色，本發明提出一種資料驅動器之解多工驅動方法，其包含：(A)使用一第一切換器以傳輸資料，該第一切換器連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)，該第一切換器由該第一資料線接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態；(B)使用一第二切換器以傳輸資料，該第二切換器連接連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器由該第二資料線接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態；(C)當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓(+10V)及一第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器及該第二切換器。

圖3係本發明資料驅動器之解多工裝置300之一實施例，本發明並不限制解多工裝置300內的切換器、源極線、控制線的數量。為方便說明，圖3僅顯示六個切換器301~306。

該解多工裝置300包含一第一切換器301、一第二切換器302。於其他實施例中，由於本發明並不限制解多工裝置300內的切換器、源極線、控制線的數量，該解多工裝置300更可包含一第三切換器303、一第四切換器304、一第五切換器305、一第六切換器306。該等切換器的連接方式及工作原理係為熟習該技術者基於本發明技術所能完成或推知，故不再贅述。

該解多工裝置300耦接一第一源極線(S1)及一第二源極線(S2)。該第一切換器301連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)。該第一切換器301由該第一資料線接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態。

該第二切換器302連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器302由該第二資料線(Data2)接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線(S2)，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態。

該第一切換器301及該第二切換器302為MOS切換器(MOS switch)。該第一MOS切換器係由一第一NMOS電晶體301所組成，該第二MOS切換器係由一第二NMOS電晶體302所組成。

該第一NMOS電晶體301的閘極接收該第一控制線(CK1)，其汲極耦接該第一資料線(Data1)，以接收該第一資料輸入信號，其源極耦接該第一源極線(S1)，該第二NMOS電晶體302的閘極接收該第二控制線(CK4)，其汲極耦接該第二資料線(Data2)，以接收該第二資料輸入信號，其源極耦接該第二源極線(S2)。

圖4為係為本發明切換器之工作示意圖。其係運用在點反轉(dot inversion)。如圖4所示，當該第一資料輸入信號為該正向資料狀態時，該第二資料輸入信號為該負向資料狀態。當該第一資料輸入信號為該負向資料狀態時，該第二資料輸入信號為該正向資料狀態。

當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓及一第二位準電壓，以開啟及關閉該第一切換器301及該第二切換器302。

當在傳輸該負向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第三位準電壓及一第四位準電壓，以開啟及關閉該第一切換器301及該第二切換器302。

其中，該第一位準電壓為+10V，該第二位準電壓為-6V，該第三位準電壓為+5V，該第四位準電壓為-6V。亦即，在傳輸該正向資料狀態時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)為+10V，以開啟該第一切換器301及該第二切換器302，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)為-6V，以關閉該第一切換器301及該第二切換器302。在傳輸該負向資料狀態時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)為+5V，以開啟該第一切換器301及該第二切換器302，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)為-6V，以關閉該第一切換器301及該第二切換器302。

圖5為係為本發明切換器之另一工作示意圖。其係運用在行反轉(column inversion)。圖5係顯示在進行行反轉時，第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)的波形。在行反轉前後，在一圖框n-1時，該第一資料線(Data1)為該正向資料狀態，該第二資料線(Data2)為該負向資料狀態，故該第一控制線(CK1)分別為+10V及-6V，以開啟及關閉該第一切換器301。該第二控制線(CK2)分別為+5V及-6V，以開啟及關閉該第二切換器302。

在圖框n-1與其下一圖框n之間有一預充波形(pre-charge pulse)。

在圖框n時，該第一資料線(Data1)為該負向資料狀態，該第二資料線(Data2)為該正向資料狀態，故該第一控制線(CK1)分別為+5V及-6V，以開啟及關閉該第一切換器301。該第二控制線(CK2)分別為+10V及-6V，以開啟及關閉該第二切換器302。

該等控制線所消耗的能量可以下列公式表示：P=(Vh-Vl)×C×f×Vps，其中，Vh為控制線的高位準電壓，Vl為控制線的低位準電壓，C為控制線上的負載電容，f為工作頻率，Vps電源所供應之電壓。

已知圖1習知技術的控制線所消耗的能量為：P=(10-(-6))×C×f×10+(-6-10)×C×f×(-6)=256×C×f。而本發明的控制線所消耗的能量為：P=(10-(-6))×C×f/2×10+(-6-10)×C×f/2×(-6)+(5-(-6))×C×f/2×5+(-6-5)×C×f/2×(-6)=188.5×C×f。

因此，理論上，本發明的控制線所消耗的能量可較習知技術減少26%。本發明技術運用於低溫多晶矽(Low Temperature Poly-silicon：簡稱LTPS)4.7吋高解析度 (Full-HD)面板上時，可將功率消耗由66mW降低至48mW。

圖6為係為本發明切換器之又一工作示意圖。其係運用在行反轉(column inversion)。其與圖5主要差異在於該第二位準電壓為-1V。亦即，藉由減少該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)的電壓位準，以達減少功率消耗之目的。

已知圖1習知技術的控制線所消耗的能量為：P=(10-(-6))×C×f×10+(-6-10)×C×f×(-6)=256×C×f。而本發明的控制線所消耗的能量為：P=(10-(-1))×C×f/2×10+(-1-10)×C×f/2×(-1)+(5-(-6))×C×f/2×5+(-6-5)×C×f/2×(-6)=121×C×f

因此，理論上，本發明的控制線所消耗的能量可較習知技術減少52%。本發明技術運用於低溫多晶矽4.7吋高解析度(Full-HD)面板上時，可將功率消耗由66mW降低至31mW。

圖7係本發明資料驅動器之解多工裝置700之另一可能實施例，由於本發明並不限制解多工裝置700內的切換器、源極線、控制線的數量，該解多工裝置700除了包含一第一切換器701、一第二切換器702，更可包含一第三切換器703、一第四切換器704、一第五切換器705、一第六切換器706。該等切換器的連接方式及工作原理係為熟習該技術者基於本發明技術所能完成或推知，故不再贅述。

其中，該第一切換器701及該第二切換器702為CMOS切換器(CMOS switch)。圖8係本發明該第一切換器701及該第二切換器702的電路圖。該第一切換器701由一第一NMOS電晶體801及一第一PMOS電晶體802所組成，該第二切換器702由一第二NMOS電晶體803及一第二PMOS電晶體804所組成。

該第一NMOS電晶體801的閘極接收該第一控制線(CK1a)，其汲極耦接該第一資料線(Data1)，以接收該第一資料輸入信號，其源極耦接該第一源極線(S1)，該第一PMOS電晶體802的閘極接收該第一控制線(CK1a)之反相訊號(CK1b)，其源極耦接該第一資料線(Data1)，以接收該第一資料輸入信號，其汲極耦接該第一源極線(S1)。

該第二NMOS電晶體803的閘極接收該第二控制線(CK4a)，其汲極耦接該第二資料線(Data2)，以接收該第二資料輸入信號，其源極耦接該第二源極線(S2)，該第二PMOS電晶體804的閘極接收該第二控制線之反相訊號(CK4b)，其源極耦接該第二資料線(Data2)，以接收該第二資料輸入信號，其汲極耦接該第二源極線(S2)。

圖9為係為本發明切換器之另一工作示意圖。其係運用在係行反轉(column inversion)。圖9係顯示在進行行反轉時，該第一控制線(CK1a)、該第一控制線之反相訊號(CK1b)及該第二控制線(CK4a)、該第二控制線之反相訊號(CK4b)的波形。

在行反轉前後，在一圖框n-1時，該第一資料線(Data1)為該正向資料狀態，故該第一控制線(CK1a)分別為+10V及-1V，以開啟及關閉該第一切換器701中的該第一NMOS電晶體801，該第一控制線之反相訊號(CK1b)為+10V，以關閉該第一切換器701中的該第一PMOS電晶體802。

此時，該第二資料線(Data2)為該負向資料狀態，故該第二控制線(CK4a)為-6V，以關閉該第二切換器702中的該第二NMOS電晶體803，該第二控制線(CK4a)之反相訊號(CK4b)分別為+5V及-6V，以開啟及關閉該第二切換器702中的該第二PMOS電晶體804。

在圖框n-1與其下一圖框n之間有一預充波形(pre-charge pulse)。

在圖框n時，該第一資料線(Data1)為該負向資料狀態，故該第一控制線(CK1a)為-6V，以關閉該第一切換器701中的該第一NMOS電晶體801，該第一控制線(CK1a)之反相訊號(CK1b)分別為+5V及-6V，以開啟及關閉該第一切換器701中的該第一PMOS電晶體802。

此時，該第二資料線(Data2)為該正向資料狀態，故該第二控制線(CK4a)分別為+10V及-1V，以開啟及關閉該第二切換器702中的該第二NMOS電晶體803，該第二控制線之反相訊號(CK4b)為+10V，以關閉該第二切換器702中的該第二PMOS電晶體804。

圖10係本發明解多工裝置運用於液晶顯示系統的示意圖。該液晶顯示系統1000包含一液晶顯示面板1010、一閘極驅動器1020、一資料驅動器1030、一顯示時序控制器1040。

該閘極驅動器1020連接至該液晶顯示面板1010，用以產生一顯示掃瞄訊號，進而驅動該液晶顯示面板。

該資料驅動器1030連接至該液晶顯示面板1010，用以依據一顯示像素訊號驅動該液晶顯示面板1010，該資料驅動器1020包含包括一解多工裝置300。該解多工裝置300包括一第一切換器301、一第二切換器302。

該第一切換器301連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)，該第一切換器301由該第一資料線(Data1)接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線(S1)，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態。

該第二切換器302連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器302由該第二資料線(Data2)接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線(S2)，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態，其中，當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓(+10V)及一第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器及該第二切換器。

該顯示時序控制器1040連接至該資料驅動器1030、及該閘極驅動器1020，用以供應該資料驅動器1030及該閘極驅動器1020輸出該顯示像素訊號及該顯示驅動訊號的時序。

圖11及圖12係本發明資料驅動器之解多工裝置一運用示意圖，於圖11中，解多工裝置係與液晶驅動積體電路分開，於圖12中，解多工裝置係與液晶驅動積體電路整合至同一顆積體電路中。

圖13係本發明一種資料驅動器之解多工驅動方法之流程圖。請一併參照圖3之資料驅動器之解多工裝置，首先於步驟(A)中，使用一第一切換器301以傳輸資料，該第一切換器301連接至一第一資料線(Data1)、一第一控制線(CK1)、及該第一源極線(S1)，該第一切換器301由該第一資料線(Data1)接收一第一資料輸入信號，並傳輸至該第一源極線(S1)，該第一資料輸入信號具有一正向資料狀態及一負向資料狀態。

於步驟(B)中，使用一第二切換器302以傳輸資料，該第二切換器302連接連接至一第二資料線(Data2)、一第二控制線(CK4)、及該第二源極線(S2)，該第二切換器302由該第二資料線(Data2)接收一第二資料輸入信號，並傳輸至該第二源極線(S2)，該第二資料輸入信號具有該正向資料狀態及該負向資料狀態。

於步驟(C)中，當在傳輸該正向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第一位準電壓(+10V)及一第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器301及該第二切換器302。當在傳輸該負向資料狀態的該第一資料輸入信號及第二資料輸入信號時，該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)分別為一第三位準電壓(+5V)及該第二位準電壓(-6V)，以開啟及關閉該第一切換器301及該第二切換器302。

由前述說明可知，本發明藉由減少該第一控制線(CK1)及該第二控制線(CK4)的電壓位準，以達減少功率消耗之目的。

由上述可知，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，極具實用價值。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100‧‧‧解多工裝置

101、103、105‧‧‧NMOS切換器

102、104、106‧‧‧NMOS切換器

300‧‧‧資料驅動器之解多工裝置

301‧‧‧第一切換器

302‧‧‧第二切換器

303‧‧‧第三切換器

304‧‧‧第四切換器

305‧‧‧第五切換器

3060‧‧‧第六切換器

700‧‧‧資料驅動器之解多工裝置

701‧‧‧第一切換器

702‧‧‧第二切換器

703‧‧‧第三切換器

704‧‧‧第四切換器

705‧‧‧第五切換器

706‧‧‧第六切換器

801‧‧‧第一NMOS電晶體

802‧‧‧第一PMOS電晶體

803‧‧‧第二NMOS電晶體

804‧‧‧第二PMOS電晶體

1000‧‧‧液晶顯示系統

1010‧‧‧液晶顯示面板

1020‧‧‧閘極驅動器

1030‧‧‧資料驅動器

1040‧‧‧顯示時序控制器

圖1為習知液晶顯示系統中資料驅動器的解多工裝置之示意圖。

圖2為習知NMOS切換器之工作示意圖。

圖3係本發明資料驅動器之解多工裝置之一可能實施例。

圖4為係為本發明切換器之工作示意圖。

圖5為係為本發明切換器之另一工作示意圖。

圖6為係為本發明切換器之又一工作示意圖。

圖7係本發明資料驅動器之解多工裝置之另一可能實施例。

圖8係本發明第一CMOS切換器及第二CMOS切換器的電路圖。

圖9為係為本發明切換器之另一工作示意圖。

圖10係本發明解多工裝置運用於液晶顯示系統的示意圖。

圖11及圖12係本發明資料驅動器之解多工裝置一運用示意圖。

圖13係本發明一種資料驅動器之解多工驅動方法之流程圖。