TWI497475B - 源極驅動器及其驅動方法 - Google Patents

Description

源極驅動器及其驅動方法

本發明是有關於一種源極驅動器及其驅動方法，且特別是有關於一種利用電荷分享功能來減少其功率消耗的源極驅動器及其驅動方法。

為了配合現代生活模式，視訊或影像裝置之體積日漸趨於輕薄。傳統的陰極射線顯示器(CRT)，雖然仍有其優點，但是由於內部電子腔的結構，使得顯示器體積龐大而佔空間，且顯示時仍有輻射線傷眼等問題。因此，配合光電技術與半導體製造技術所發展之平面式顯示器(Flat Panel Display)，例如液晶顯示器(LCD)、有機發光顯示器(OLED)或是電漿顯示器(Plasma Display Panel，PDP)，已逐漸成為顯示器產品之主流。

由於平面顯示器的解析度及更新頻率不斷提高，使得掃描線的更新頻率也越來越快，而這方面的要求又與系統設計工程師節省系統用電的設計互相衝突。因此，就有了智慧型電荷分享(Smart Charge Sharing)的技術發展出來。

圖1A和圖1B是所之習知之電荷分享(Charge Sharing)技術的示意圖。請先參照圖1A，在顯示器100中，包括了源極驅動器110和顯示面板130。其中，顯示面板130具有複數條資料線DL1~DLm，其耦接源極驅動器110。在源極驅動器110中，包括了多個資料通道ch1~chm，而每一資料通道包括一相對應的輸出放大器。例如，資料通道ch1 包括其輸出放大器A1，資料通道ch2包括其輸出放大器A2。每一資料通道經由耦接相對應的輸出放大器輸出端來耦接至相對應的資料線。另外，此源極驅動器110更包括多個開關SW1~SWm-1，其用來連接相鄰的兩條資料線。例如，開關SW1是連接相鄰的資料線DL1和DL2。在圖1A中，每一資料線都可視為對應之輸出放大器的電阻R電容C負載總和。

圖1C是說明圖1B中一偶資料線與一奇資料線之訊號時序圖。在源極驅動器110驅動顯示面板130之前，每一對相鄰的資料線，其中一條資料線之電壓高於共同電壓Vcom，另一條資料線之電壓低於共同電壓Vcom(圖1C所繪示之電壓V1為資料線D1的電壓，電壓V2為資料線D2的電壓)。此時，開關SW1~SWm-1都在關閉(turn-off)狀態。如圖1B所繪示，當源極驅動器110在一電荷分享期間t1時，開始驅動顯示面板130，開關SW1~SWm-1都切換至打開(turn-on)狀態。在此時，所有的放大器A1~Am都在非致能(disable)狀態以避免損耗電流。然而，此時開關SW1~SWm-1都仍在打開(turn-on)狀態而導致一電流從電壓高於共同電壓Vcom的資料線流到電壓低於共同電壓Vcom的資料線，其電流路徑如圖1B之箭頭符號所示。電荷藉此產生電性中合。電性中合之後，在一正常驅動期間t2時，開關SW1~SWm-1都回到關閉(turn-off)狀態，此時源極驅動器110正常驅動顯示面板130。正常驅動期間t2結束後進入電荷分享期間t3，源極驅動器110的內部電路 又開始進行電荷分享的操作，如此週而復始。

綜上所述，電荷分享技術的運作原理，就是將儲存各資料線內的能量(電荷)重新分配，並且無需耗用電力便可驅動各資料線至其最終數值的一半。然而，當使用行反轉方法(Column Inversion Method)來驅動顯示面板130時，在一畫面中，資料線D1的電壓V1不需要擺動低於共同電壓Vcom。相對地，資料線D2的電壓V2不需要擺動高於共同電壓Vcom。利用圖1D來說明當使用行反轉方法(Column Inversion Method)來驅動顯示面板130時，圖1B中一偶資料線與一奇資料線之訊號時序圖。由圖1D可以發現，此時電壓擺幅太大，產生更多的功率耗損。所以此種電荷分享技術在使用行反轉方法時並不適合。這種情況下勢必需要設計一個適合的驅動裝置來解決此問題。

本發明之實施例提供一種源極驅動器及其驅動方法，藉由控制其電荷分享功能，以減少顯示器的功率損耗並降低源極驅動器的工作溫度。

本發明之實施例提供一種源極驅動器，其包括多個第一資料通道對、多個第二資料通道對、第一開關群、第二開關群、第三開關群及第四開關群。每一第一資料通道對包括一第一奇通道及一第一偶通道，而第一奇通道及第一偶通道於一第一期間分別用以輸出具有一第一極性或一第二極性之驅動電壓。每一第二資料通道對包括一第二奇通道及一第二偶通道，而第二奇通道及第二偶通道於第一期間分別用以輸出具有第 一極性或第二極性之驅動電壓。第一開關群及第二開關群耦接第一資料通道對，並於一第二期間依據一水平同步訊號分別使第一奇通道及第一偶通道彼此導通。第三開關群及第四開關群耦接第二資料通道對，並於第二期間依據水平同步訊號分別使第二奇通道及第二偶通道彼此導通。其中，第一資料通道對與第二資料通道對交錯排列，並分別接收一第一極性控制訊號及一第二極性控制訊號，以決定第一奇通道、第一偶通道、第二奇通道及第二偶通道之驅動電壓的極性。

本發明之實施例提供一種源極驅動器的驅動方法，其步驟如下。首先，提供一源極驅動器，其包括多個第一資料通道對與多個第二資料通道對，其中每一第一資料通道對包括一第一奇通道及一第一偶通道，而每一第二通道對包括一第二奇通道及一第二偶通道。接著，藉由第一奇通道及第二偶通道於一第一期間以具有一第一極性的驅動電壓驅動一顯示面板，以及藉由第一偶通道及第二奇通道於第一期間以具有一第二極性的驅動電壓驅動顯示面板。之後，依據一水平同步訊號，於一第二期間分別使第一奇通道、第一偶通道、第二奇通道及第二偶通道彼此導通。

基於上述，於本發明之實施例中，藉由控制源極驅動器的電荷分享功能，以減少顯示器的功率損耗並降低源極驅動器的工作溫度。

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。

圖2為本發明一實施例之顯示器的電路方塊圖。請參照圖2，本實施例之顯示器200包括閘極驅動器210、源極驅動器220、顯示面板230及時序控制器240。其中，顯示面板230包括畫素陣列250，而時序控制器240用以控制源極驅動器220與閘極驅動器210。

源極驅動器220包括多個第一資料通道對、多個第二資料通道對、第一開關群SW1、第二開關群SW2、第三開關群SW3及第四開關群SW4。在本實施例中，第一奇通道ch11與其相鄰的第一偶通道ch12組成多個第一資料通道對中的其中之一。同樣地，第二奇通道ch21與其相鄰的第二偶通道ch22組成多個第二資料通道對中的其中之一。此外，第一開關群SW1與第二開關群SW2耦接第一資料通道對，而第三開關群SW3與第四開關群SW4耦接第二資料通道對。舉例而言，如圖2所示，第一開關群SW1中的每一個開關SW1耦接第一奇通道ch11及其鄰近的第一奇通道ch11。同樣地，第四開關群SW4中的每一個開關SW4耦接第二偶通道ch22及其鄰近的第二偶通道ch22。

在本實施例中，源極驅動器220以行反轉的驅動方式來驅動顯示面板230。源極驅動器220接收時序控制器240所提供的第一極性控制訊號POL1及第二極性控制訊號POL2。而且，第一資料通道對中的每一第一奇通道ch11及第二資料通道對中的每一第二偶通道ch22會依據第一極性控制訊號POL1，在驅動期間輸出具有正極性之驅動電壓。同樣地，第一資料通道對中的每一第一偶通道ch12及第二資 料通道對中的每一第二奇通道ch21會根據第二極性控制訊號POL2，在驅動期間輸出具有負極性之驅動電壓。在本實施例中，顯示面板230依上述驅動方式來驅動。

在電荷分享期間，第一奇通道ch11、第一偶通道ch12、第二奇通道ch21及第二偶通道ch22依據水平同步訊號TP1分別藉由第一開關群SW1、第二開關群SW2、第三開關群SW3及第四開關群SW4彼此導通。也就是說，輸出相同極性驅動電壓之第一奇通道ch11在電荷分享期間內彼此短路，藉以致能電荷分享功能。同樣地，當第一偶通道ch12、第二奇通道ch21及第二偶通道ch22分別在電荷分享期間內彼此短路時，可致能電荷分享功能。

圖3為圖2中資料線的訊號時序圖。請同時參照圖2及圖3，畫素陣列250包括多個資料線，其分別耦接至源極驅動器220中相對應的通道。例如，資料線DL11、DL12、DL21及DL22分別耦接至相對應的第一奇通道ch11、第一偶通道ch12、第二奇通道ch21及第二偶通道ch22。圖3分別繪示資料線DL11、DL12、DL21及DL22之電壓V3、V4、V5及V6的波形圖。

在源極驅動器220驅動顯示面板230之前，電壓V3、V6高於共同電壓Vcom，而電壓V4、V5低於共同電壓Vcom。同時，第一開關群SW1s、第二開關群SW2s、第三開關群SW3s及第四開關群SW4s皆處於關閉(turn-off)狀態。之後，當源極驅動器220在電荷分享期間t4內開始驅動顯示面板230時，第一開關群SW1s、第二開關群SW2s、 第三開關群SW3s及第四開關群SW4s依據水平同步訊號TP1而被切換至開啟(turn-on)狀態。此時，所有通道皆處於禁能(disable)狀態，因而沒有消耗電流。因此，電荷分別在第一奇通道ch11、第一偶通道ch12、第二奇通道ch21及第二偶通道ch22之間彼此分享。接著，在電荷分享期間t4結束後，進入正常驅動期間t5，此時第一開關群SW1s、第二開關群SW2s、第三開關群SW3s及第四開關群SW4s皆回到關閉(turn-off)狀態。當正常驅動期間t5結束後，進入電荷分享期間t6，此時源極驅動器220之內部電路再次進行電荷分享操作，其動作如同重覆前一電荷分享期間t4之操作。

由圖3所繪示之訊號時序圖可知，電壓V3的擺幅SWA3、電壓V4的擺幅SWA4、電壓V5的擺幅SWA5及電壓V6的擺幅SWA6皆小於圖1C與圖1D中電壓的擺幅。也就是說，在電荷分享期間t4與t6時，輸出相同極性電壓的通道彼此短路，使得資料線上電壓的擺幅縮小，也進一步減少了源極驅動器220的功率損耗。

圖4為本發明之一實施例的顯示器400之電路方塊圖。請參照圖4，本實例之顯示器400類似前一實施例之顯示器200，惟兩者之間最主要的差異在於顯示器400更包括電壓產生器460。因此，藉由電壓產生器460的作動，可在電荷分享期間內提供顯示器400一預充電功能。在本實施例中，電壓產生器460包括多個第五開關SW5，其分別耦接相對應的資料線。每一第五開關SW5用以導通相對應的資料線與電壓產生器460，使相對應的資料線在電荷 分享期間內接收電壓產生器460產生的正極性預充電電壓Vpre+或負極性預充電電壓Vpre-。例如，耦接至第一奇通道ch11之資料線及耦接至第二偶通道ch22之資料線接收電壓產生器460輸出之正極性預充電電壓Vpre+，而耦接至第一偶通道ch12之資料線與耦接至第二奇通道ch21之資料線接收電壓產生器460輸出之負極性預充電電壓Vpre-。

圖5繪示圖4中的資料線DL11、DL12、DL21及DL22的訊號時序圖。請參照圖4及圖5，在電荷分享期間t7、t9，第三開關群SW3s皆處於開啟狀態。此時，資料線DL11、DL22藉由第三開關群SW3s接收電壓產生器460輸出之正極性預充電電壓Vpre+，而資料線DL12、DL21藉由第三開關群SW3s接收電壓產生器460輸出之負極性預充電電壓Vpre-。因此，在電荷分享期間t7、t9，資料線DL11的電壓V7與資料線DL22的電壓V10都固定在正極性預充電電壓Vpre+。同樣地，在電荷分享期間t7與t9，資料線DL12的電壓V8與資料線DL21的電壓V9都固定在負極性預充電電壓Vpre-。如此一來，在電荷分享期間t7、t9，可縮小資料電壓的擺幅，以進一步減少源極驅動器420的功率損耗。

應用本發明者可以視其需求而決定正極性預充電電壓Vpre+與負極性預充電電壓Vpre-的電壓準位。例如，可以將正極性預充電電壓Vpre+設定為與正極性Gamma參考電壓其中一個參考電壓相同之準位，而將負極性預充電電 壓Vpre-設定為與負極性Gamma參考電壓其中一個參考電壓相同之準位。又或者，可以將正極性預充電電壓Vpre+為設定為掃描線SL1~SLm上之最小正極性驅動電壓，而將負極性預充電電壓Vpre-為設定為掃描線SL1~SLm上之最大負極性驅動電壓。

於本發明實施例中使用之顯示面板具有許多種類，而圖2至圖4中的資料線訊號時序圖與顯示器之電路方塊圖僅供本發明所屬技術領域中具有通常知識者用來實現本發明的實施例，並非用以限定本發明。

本發明除了以上的顯示器以外，也提供一種用於源極驅動器的驅動方法。此方法可以由以上實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，於本發明之實施例中，在電荷分享期間內藉由多個開關群使得輸出電壓具有相同極性的通道彼此短路。因此，在電荷分享期間內，可減小耦接通道之資料線的電壓擺幅，以進一步減少源極驅動器的功率損耗。

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。

100、200、400‧‧‧顯示器

110、220、420‧‧‧源極驅動器

130、230、430‧‧‧顯示面板

ch1~chm‧‧‧資料通道

A1~Am‧‧‧放大器

SW1~SWm-1‧‧‧開關

DL1~DLm‧‧‧資料線

R‧‧‧電阻

C‧‧‧電容

210、410‧‧‧閘極驅動器

240、440‧‧‧時序控制器

250、450‧‧‧畫素陣列

ch11~chn‧‧‧資料通道

POL1‧‧‧第一極性控制訊號

POL2‧‧‧第二極性控制訊號

TP1‧‧‧水平同步訊號

SW1s‧‧‧第一開關群

SW2s‧‧‧第二開關群

SW3s‧‧‧第三開關群

SW4s‧‧‧第四開關群

DL11~DLn‧‧‧資料線

SL1~SLm‧‧‧掃描線

P11、P21‧‧‧畫素單元

460‧‧‧電壓產生器

SW5‧‧‧第五開關

Vpre+‧‧‧正極性預充電電壓

Vpre-‧‧‧負極性預充電電壓

圖1A與圖1B是習知之一種電荷分享技術的電路方塊圖。

圖1C與圖1D是圖1B中一偶資料線與一奇資料線的 訊號時序圖。

圖2為本發明一實施例之顯示器的電路方塊圖。

圖3為圖2中資料線的訊號時序圖。

圖4為本發明一實施例中一顯示器的電路方塊圖。

圖5繪示圖4中的資料線的訊號時序圖。

400‧‧‧顯示器

410‧‧‧閘極驅動器

420‧‧‧源極驅動器

430‧‧‧顯示面板

440‧‧‧時序控制器

450‧‧‧畫素陣列

460‧‧‧電壓產生器

ch11~chn‧‧‧資料通道

POL1‧‧‧第一極性控制訊號

POL2‧‧‧第二極性控制訊號

TP1‧‧‧水平同步訊號

SW1s‧‧‧第一開關群

SW2s‧‧‧第二開關群

SW3s‧‧‧第三開關群

SW4s‧‧‧第四開關群

DL11~DLn‧‧‧資料線

SL1~SLm‧‧‧掃描線

SW5‧‧‧第五開關

Vpre+‧‧‧正極性預充電電壓

Vpre-‧‧‧負極性預充電電壓

P11、P21‧‧‧畫素單元

Claims (12)

1. 一種源極驅動器，包括：多個第一資料通道對，每一第一資料通道對包括一第一奇通道及一第一偶通道，而該些第一奇通道及該些第一偶通道於一第一期間分別用以輸出具有一第一極性或一第二極性之驅動電壓；多個第二資料通道對，每一第二資料通道對包括一第二奇通道及一第二偶通道，而該些第二奇通道及該些第二偶通道於該第一期間分別用以輸出具有該第一極性或該第二極性之驅動電壓；一第一開關群，耦接該些第一資料通道對，該第一開關群於一第二期間依據一水平同步訊號使該些第一奇通道彼此導通，該些第一奇通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；一第二開關群，耦接該些第一資料通道對，該第二開關群於該第二期間依據該水平同步訊號使該些第一偶通道彼此導通，該些第一偶通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；一第三開關群，耦接該些第二資料通道對，該第三開關群於該第二期間依據該水平同步訊號使該些第二奇通道彼此導通，該些第二奇通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；以及一第四開關群，耦接該些第二資料通道對，該第四開關群於該第二期間依據該水平同步訊號使該些第二偶通道彼此導 通，該些第二偶通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道，其中該些第一資料通道對與該些第二資料通道對交錯排列，並分別接收一第一極性控制訊號及一第二極性控制訊號，以決定該些第一奇通道、該些第一偶通道、該些第二奇通道及該些第二偶通道之驅動電壓的極性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，更包括一電壓產生器，該電壓產生器於該第二期間提供一第一預充電電壓至一顯示面板之多條第一資料線，而該些第一資料線耦接該些第一奇通道及該些第二偶通道，且該電壓產生器於該第二期間提供一第二預充電電壓至該顯示面板之多條第二資料線，而該些第二資料線耦接該些第一偶通道及該些第二奇通道，其中該些預充電電壓之準位係對應於各該通道輸出之驅動電壓的極性。
3. 如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該電壓產生器包括多個第五開關，該些第五開關分別耦接該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線，每一第五開關使該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線與該電壓產生器導通，藉以控制該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線於該第二期間接收該第一預充電電壓或該第二預充電電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該第一極性控制訊號及該第二極性控制訊號由一時序控制器所提供。
5. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中當該些第一奇通道、該些第一偶通道、該些第二奇通道及該些第二偶通道分別於該第二期間彼此導通時，該源極驅動器之一電荷分享功能被致能。
6. 一種源極驅動器的驅動方法，包括：提供一源極驅動器，其包括多個第一資料通道對與多個第二資料通道對，其中每一第一資料通道對包括一第一奇通道及一第一偶通道，而每一第二通道對包括一第二奇通道及一第二偶通道；藉由該些第一奇通道及該些第二偶通道於一第一期間以具有一第一極性的驅動電壓驅動一顯示面板；藉由該些第一偶通道及該些第二奇通道於該第一期間以具有一第二極性的驅動電壓驅動該顯示面板；依據一水平同步訊號，於一第二期間使該些第一奇通道彼此導通，該些第一奇通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；依據該水平同步訊號，於該第二期間使該些第一偶通道彼此導通，該些第一偶通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；依據該水平同步訊號，於該第二期間使該些第二奇通道彼此導通，該些第二奇通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之通道；以及依據該水平同步訊號，於該第二期間使該些第二偶通道彼此導通，該些第二偶通道於該第一期間為輸出相同極性訊號之 通道。
7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，在驅動該顯示面板之前，接收一第一極性控制訊號及一第二極性控制訊號，以決定該些第一奇通道、該些第一偶通道、該些第二奇通道及該些第二偶通道之驅動電壓的極性。
8. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，更包括：藉由一電壓產生器於該第二期間提供一第一預充電電壓至該顯示面板之多條第一資料線，而該些第一資料線耦接該些第一奇通道及該些第二偶通道；以及藉由該電壓產生器於該第二期間提供一第二預充電電壓至該顯示面板之多條第二資料線，而該些第二資料線耦接該些第一偶通道及該些第二奇通道，其中該些預充電電壓之準位係對應於各該通道輸出之驅動電壓的極性。
9. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中該電壓產生器包括多個第五開關，該些第五開關分別耦接該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線。
10. 如申請專利範圍第9項所述之驅動方法，更包括：藉由該些第五開關於該第二期間，使該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線與該電壓產生器導通，藉以控制該些對應的第一資料線及該些對應的第二資料線於該第二期間接收該第一預充電電壓或該第二預充電電壓。
11. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中該第一極性控制訊號與該第二極性控制訊號由一時序控制器產生。
12. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中當該些 第一奇通道、該些第一偶通道、該些第二奇通道及該些第二偶通道分別於該第二期間彼此導通時，致能該源極驅動器之一電荷分享功能。