TWI474306B - 顯示系統 - Google Patents

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TWI474306B
TWI474306B TW98115673A TW98115673A TWI474306B TW I474306 B TWI474306 B TW I474306B TW 98115673 A TW98115673 A TW 98115673A TW 98115673 A TW98115673 A TW 98115673A TW I474306 B TWI474306 B TW I474306B
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Description

顯示系統
本發明係關於一種顯示系統，尤指一種將一充電泵電路設置在其顯示裝置外部之一軟性印刷電路板上，以改善其電壓轉換效率之顯示系統。
在傳統中小尺寸的薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)上，隨著螢幕尺寸越來越大，其所須消耗的電流也越來越大，此時若將充電泵電路(Charge pump circuit)設置於薄膜電晶體液晶顯示器上的驅動電路端，則受限於銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜的電阻，其電壓轉換效率會變得越來越差。
另外，由於系統端希望能夠直接提供2.0V～4.8V的輸入電壓給薄膜電晶體液晶顯示器上的驅動電路端，因此充電泵電路就必須要能夠支援不同倍數(例如1.5倍、2倍或者3倍)的電壓轉換倍率來提供所想要的輸出電壓。若將充電泵電路從薄膜電晶體液晶顯示器上的驅動電路端移至一軟性印刷電路板端，就必須考量到如何控制軟性印刷電路板端上的充電泵電路的行為與運作。
因此，本發明的目的之一在於提出一種顯示系統，以解決上述之問題。
本發明係揭露一種顯示系統，該顯示系統包含有一顯示裝置、一驅動電路、一軟性印刷電路板以及一充電泵電路。該驅動電路係設置於該顯示裝置上，用來驅動該顯示裝置。該軟性印刷電路板係以外接方式耦接於該顯示裝置。該充電泵電路係設置於該軟性印刷電路板上，用來依據一輸入電壓產生至少一輸出電壓至該驅動電路。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第1圖，第1圖為本發明一顯示系統100之第一實施例的示意圖。顯示系統100包含有(但不侷限於)一顯示裝置110、一面板120、一驅動電路130、一軟性印刷電路板150以及一充電泵電路160。面板120係設置於顯示裝置110上，而驅動電路130亦設置於顯示裝置110上，用來驅動面板120。軟性印刷電路板150係以外接方式耦接於顯示裝置110，而充電泵電路160則設置於軟性印刷電路板150上，用來依據一輸入電壓產生至少一輸出電壓給驅動電路130。於本實施例中，充電泵電路160會依據輸入電壓VCI產生兩個輸出電壓VSP、VSN，其中輸入電壓VCI係從顯示系統100之外部系統端所輸入之一供應電源，而輸出電壓VSP、VSN則會被傳送至驅動電路130以供其使用。
此外，充電泵電路160具有至少一控制線，且該控制線係耦接於驅動電路130以用來接收驅動電路130所產生之一控制訊號。於本實施例中，充電泵電路160具有兩條控制線以分別接收兩個控制訊號SC1、SC2，且充電泵電路160會依據控制訊號SC1、SC2來設定一泵浦倍數(pumping factor)PF1。關於驅動電路130與充電泵電路160之細部元件及其相關運作，將於後續圖示以及實施例中再詳加說明。
由第1圖可得知，充電泵電路160係設置於軟性印刷電路板150上，而非設置在顯示裝置110的驅動電路130端，也就是說，由於不會受到銦錫氧化物電阻R的限制，因此可大幅改善充電泵電路160的電壓轉換效率。此外，只需要兩條控制訊號SC1、SC2(請注意，控制訊號的數量並不侷限)即可控制充電泵電路160的電壓轉換倍率，如此一來，可將充電泵電路160的接腳數量減到最低以達到降低成本的目的。
請注意，上述之顯示裝置110係可為一薄膜電晶體液晶顯示器裝置(TFT-LCD)，而驅動電路130係可為一薄膜電晶體液晶顯示器之驅動晶片，但本發明並不侷限於此。此外，控制線的數量也非本發明之限制條件。
請參考第2圖，第2圖為本發明一顯示系統200之第二實施例的示意圖。如第2圖所示，顯示系統200的架構係與第1圖的顯示系統100類似，兩者的不同之處在於第2圖所示之顯示裝置210的驅動電路230另包含一輸入電壓偵測單元240、一輸出電壓偵測單元250以及一控制邏輯單元260。輸入電壓偵測單元240係耦接於充電泵電路160，用來偵測充電泵電路160的輸入電壓VCI以產生第一結果SR1；而輸出電壓偵測單元250亦耦接於充電泵電路160，用來偵測充電泵電路160的輸出電壓VSP、VSN以產生第二結果SR2。控制邏輯單元260則係耦接於輸入電壓偵測單元240以及輸出電壓偵測單元250，其係依據第一結果SR1以及第二結果SR2來產生控制訊號SC1、SC2。換句話說，驅動電路230可藉由偵測輸入電壓VCI以及輸出電壓VSP、VSN來提供控制訊號SC1、SC2給充電泵電路160，以設定泵浦倍數PF1。如此一來，充電泵電路160便可支援不同倍數(例如1.5倍、2倍或3倍)的電壓轉換倍率，來提供所想要的輸出電壓VSP/VSN。
請參考第3圖，第3圖為第2圖所示之驅動電路230之一範例的示意圖。於本實施例中，輸入電壓偵測單元240以及輸出電壓偵測單元250係分別利用一比較器來實現之。其中，輸入電壓偵測單元240係包含一第一比較器COMP1，用來比較輸入電壓VCI以及第一參考電壓VREF1 以產生第一結果SR1，而輸出電壓偵測單元250係包含一第二比較器COMP2，用來比較輸出電壓VSP/VSN以及第二參考電壓VREF2 以產生第二結果SR2，最後，控制邏輯單元260會依據第一結果SR1以及第二結果SR2來產生控制訊號SC1、SC2。
請注意，上述之實施例僅用來說明本發明之技術特徵，並非用來侷限本發明之範疇。然而熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明之精神下，驅動電路之各種各樣的變化皆是可行的，此亦隸屬本發明所涵蓋之範疇。此外，第一參考電壓VREF1 以及第二參考電壓VREF2 並非為固定值，可視實際需求而調整之。
請參考第4圖，第4圖(包含有圖4A、圖4B、圖4C以及圖4D)為說明第2圖所示之充電泵電路160具有不同的泵浦倍數之範例實施例的示意圖。如圖4A所示，充電泵電路包含有七個開關SW11～SW17以及兩個電容C11、C12，而這七個開關SW11～SW17以及兩個電容C11、C12的連接方式已如圖4A所示，為簡潔起見於此不再贅述。於本實施例中，輸入電壓VCI係為4V而輸出電壓VSP係為6V，因此泵浦倍數PF1係等於1.5。於一充電階段中，第一開關SW11、第二開關SW12以及第七開關SW17係為導通狀態，而此時第三開關SW13、第四開關SW14、第五開關SW15以及第六開關SW16則為關閉狀態。而於一泵浦階段中，第三開關SW13、第四開關SW14、第五開關SW15以及第六開關SW16係為導通狀態，而此時第一開關SW11、第二開關SW12以及第七開關SW17係為關閉狀態。假設第一電容C11的大小係等於第二電容C12的大小，因此，由圖4A可得知，於充電階段中，第一電容C11與第二電容C12可分別充電至2V；而於泵浦階段中，輸出電壓VSP則可以泵浦至6V。
如圖4B所示，充電泵電路包含七個開關SW21～SW27以及兩個電容C21、C22，而這七個開關SW21～SW27與兩個電容C21、C22的連接方式已如圖4B所示，為簡潔起見，於此不再贅述。於本實施例中，輸入電壓VCI係為2V而輸出電壓VSP係為6V，則泵浦倍數PF1係等於3。於一充電階段中，第一開關SW21、第二開關SW22、第三開關SW23以及第四開關SW24係為導通狀態，而此時第五開關SW25、第六開關SW26以及第七開關SW27則為關閉狀態。而於一泵浦階段中，第五開關SW25、第六開關SW26以及第七開關SW27係為導通狀態，而此時第一開關SW21、第二開關SW22、第三開關SW23以及第四開關SW24係為關閉狀態。同樣假設第一電容C21的大小係等於第二電容C22的大小，因此，由圖4B可得知，於充電階段中，第一電容C21與第二電容C22可分別充電至2V；而於泵浦階段中，輸出電壓VSP則可泵浦至6V。
如圖4C所示，充電泵電路包含四個開關SW31～SW34以及一個電容C3，而這四個開關SW31～SW34與電容C3的連接方式已如圖4C所示，為簡潔起見，於此不再贅述。於本實施例中，輸入電壓VCI係為3V而輸出電壓VSP係為6V，則泵浦倍數PF1係等於2。於一充電階段中，第一開關SW31、第二開關SW32係為導通狀態，而此時第三開關SW33以及第四開關SW34係為關閉狀態。而於一泵浦階段中，第三開關SW33以及第四開關SW34係為導通狀態，而此時第一開關SW31以及第二開關SW32係為關閉狀態。因此，由圖4C可得知，於充電階段中，電容C3可充電至3V；而於泵浦階段中，輸出電壓VSP則可泵浦至6V。
如圖4D所示，充電泵電路包含四個開關SW41～SW44以及一個電容C4，而這四個開關SW41～SW4與電容C4的連接方式已如圖4D所示，為簡潔起見，於此不再贅述。於本實施例中，輸出電壓VSP係為6V而另一輸出電壓VSN則為(-6V)，則泵浦倍數PF1係等於(-1)。於一充電階段中，第一開關SW41、第二開關SW42係為導通狀態，而此時第三開關SW43以及第四開關SW44係為關閉狀態。而於一泵浦階段中，第三開關SW43以及第四開關SW44係為導通狀態，而此時第一開關SW41以及第二開關SW42係為關閉狀態。因此，由圖4D可得知，於充電階段中，電容C4可充電至6V；而於泵浦階段中，輸出電壓VSN則可泵浦至(-6V)。
由第4圖可得知，當輸入電壓VCI係介在2.0V～4V之間時，充電泵電路可以選擇不同的泵浦倍數(例如1.5倍、3倍或者2倍)來產生相同大小的輸出電壓VSP(如6V)。此外，本發明所揭露之充電泵電路只需要利用簡單的邏輯電路、電容以及開關即可輕易地實踐之，而其他複雜的電路像是帯差參考電路(bandgap reference circuit)、運算放大器以及時脈產生電路等電路則可設置在驅動電路端，也就是說，只需要少許的花費即可輕易地實踐此電路。且泵浦倍數PF1的數值並不侷限，可視實際設計來調整之。
以上所述的實施例僅用來說明本發明之技術特徵，並非用來侷限本發明之範疇。由上可知，本發明提供一種將一充電泵電路設置在顯示裝置外部之一軟性印刷電路板上的顯示系統。如此一來，可大幅提升充電泵電路160的電壓轉換效率而不會受限於銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜電阻。此外，只需要兩個控制訊號SC1、SC2即可控制充電泵電路160的電壓轉換倍率，因此可將充電泵電路160的接腳數量減到最低以達到降低成本的目的。藉由偵測輸入電壓以及輸出電壓來設定不同的泵浦倍數，則充電泵電路可以支援不同倍率(例如1.5倍、2倍或3倍)的電壓轉換倍率來提供所想要的輸出電壓。此外，本發明所揭露之充電泵電路只需要利用簡單的邏輯電路、電容以及開關即可輕易地實踐之，可有效地控制成本。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200．．．顯示系統
110、210．．．顯示裝置
120．．．面板
130、230．．．驅動電路
150．．．軟性印刷電路板
160．．．充電泵電路
VCI．．．輸入電壓
VSP、VSN．．．輸出電壓
SC1、SC2．．．控制訊號
PF1．．．泵浦倍數
R．．．銦錫氧化物電阻
240．．．輸入電壓偵測單元
250．．．輸出電壓偵測單元
260．．．控制邏輯單元
SR1．．．第一結果
SR2．．．第二結果
COMP1．．．第一比較器
COMP2．．．第二比較器
VREF1 ．．．第一參考電壓
VREF2 ．．．第二參考電壓
SW11～SW17、SW21～SW27、SW31～SW34、SW41～SW44．．．開關
C11、C12、C21、C22、C3、C4．．．電容
第1圖為本發明一顯示系統之第一實施例的示意圖。
第2圖為本發明一顯示系統之第二實施例的示意圖。
第3圖為第2圖所示之驅動電路之一範例的示意圖。
第4圖(包含有圖4A、圖4B、圖4C以及圖4D)為說明第2圖所示之充電泵電路具有不同的泵浦倍數之範例實施例的示意圖。
100．．．顯示系統
110．．．顯示裝置
120．．．面板
130．．．驅動電路
150．．．軟性印刷電路板
160．．．充電泵電路
VCI．．．輸入電壓
VSP、VSN．．．輸出電壓
SC1、SC2．．．控制訊號
PF1．．．泵浦倍數
R．．．銦錫氧化物電阻

Claims (10)

  1. 一種顯示系統，其包含有：一顯示裝置；一驅動電路，設置於該顯示裝置上，用來驅動該顯示裝置；一軟性印刷電路板(flexible printed circuit，FPC)，以外接方式耦接於該顯示裝置；以及一充電泵電路，設置於該軟性印刷電路板上，用來依據一輸入電壓產生至少一輸出電壓至該驅動電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該充電泵電路具有至少一控制線，耦接於該驅動電路，用來接收由該驅動電路所產生之一控制訊號，以及該充電泵電路依據該控制訊號來設定一泵浦倍數(pumping factor)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示系統，其中該驅動電路包含有：一輸入電壓偵測單元，用來偵測該充電泵電路之該輸入電壓以產生一第一結果；一輸出電壓偵測單元，用來偵測該充電泵電路之該輸出電壓以產生一第二結果；以及一控制邏輯單元，耦接於該輸入電壓偵測單元以及該輸出電壓偵測單元，用來依據該第一結果以及該第二結果以產生該控制訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示系統，其中該輸入電壓偵測單元包含有一比較器，用來比較該輸入電壓以及一第一參考電壓以產生該第一結果。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示系統，其中該輸出電壓偵測單元包含有一比較器，用來比較該輸出電壓以及一第二參考電壓以產生該第二結果。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該充電泵電路包含有：一第一電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第二電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第一開關，耦接於該輸入電壓以及該第一電容之該第一端點之間；一第二開關，耦接於一參考電壓以及該第二電容之該第二端點之間；一第三開關，耦接於該輸出電壓以及該第一電容之該第一端點之間；一第四開關，耦接於該輸入電壓以及該第一電容之該第二端點之間；一第五開關，耦接於該輸出電壓以及該第二電容之該第一端點之間；一第六開關，耦接於該輸入電壓以及該第二電容之該第二端點之間；以及一第七開關，耦接於該第一電容之該第二端點以及該第二電容之該第一端點之間；其中於一充電階段之內，該第一開關、該第二開關以及該第七開關係為導通狀態，且該第三開關、該第四開關、該第五開關以及該第六開關係為關閉狀態；以及於一泵浦階段之內，該第三開關、該第四開關、該第五開關以及該第六開關係為導通狀態，且該第一開關、該第二開關以及該第七開關係為關閉狀態。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該充電泵電路包含有：一第一電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第二電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第一開關，耦接於該輸入電壓以及該第一電容之該第一端點之間；一第二開關，耦接於一參考電壓以及該第一電容之該第二端點之間；一第三開關，耦接於該輸入電壓以及該第二電容之該第一端點之間；一第四開關，耦接於該參考電壓以及該第二電容之該第二端點之間；一第五開關，耦接於該輸出電壓以及該第一電容之該第一端點之間；一第六開關，耦接於該輸入電壓以及該第二電容之該第二端點之間；以及一第七開關，耦接於該第一電容之該第二端點以及該第二電容之該第一端點之間；其中於一充電階段之內，該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關係為導通狀態，且該第五開關、該第六開關以及該第七開關係為關閉狀態；以及於一泵浦階段之內，該第五開關、該第六開關以及該第七開關係為導通狀態，且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關係為關閉狀態。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該充電泵電路包含有：一電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第一開關，耦接於該輸入電壓以及該電容之該第一端點之間；一第二開關，耦接於一參考電壓以及該電容之該第二端點之間；一第三開關，耦接於該輸出電壓以及該電容之該第一端點之間；以及一第四開關，耦接於該輸入電壓以及該電容之該第二端點之間；其中於一充電階段之內，該第一開關以及該第二開關係為導通狀態，且該第三開關以及該第四開關係為關閉狀態；以及於一泵浦階段之內，該第三開關以及該第四開關係為導通狀態，且該第一開關以及該第二開關係為關閉狀態。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該充電泵電路包含有：一電容，具有一第一端點以及一第二端點；一第一開關，耦接於該輸出電壓以及該電容之該第一端點之間；一第二開關，耦接於一參考電壓以及該電容之該第二端點之間；一第三開關，耦接於該參考電壓以及該電容之該第一端點之間；以及一第四開關，耦接於一第二輸出電壓以及該電容之該第二端點之間；其中於一充電階段之內，該第一開關以及該第二開關係為導通狀態，且該第三開關以及該第四開關係為關閉狀態；以及於一泵浦階段之內，該第三開關以及該第四開關係為導通狀態，且該第一開關以及該第二開關係為關閉狀態。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該顯示裝置係一薄膜電晶體液晶顯示器(thin-film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)裝置，以及該驅動電路係一薄膜電晶體液晶顯示器之驅動晶片。
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