TWI567718B - 液晶驅動器及包含其之顯示裝置 - Google Patents

Description

液晶驅動器及包含其之顯示裝置

本發明係有關一種液晶顯示器源極驅動電路技術，特別是關於一種小布局面積及較低功率消耗之源極驅動器。

驅動液晶顯示面板用的習知源極驅動器(Source driver)IC，在面板之各資料線，均有對應之通道驅動器。因此如有m個的驅動輸出通道的源極驅動器IC，則需使用m個(例如，360或240個)通道驅動器，又每個通道驅動器均有一輸出緩衝放大器，故消耗電流較大而且佈局面積也較大。習知之資料線通道驅動電路包括：移位暫存器(shift register)、複數個第一資料鎖存電路、複數個第二資料鎖存電路、電位移位器、數位至類比轉換器(D/A converter)和緩衝放大器。習知技術之操作方式為將儲存的影像資料從源極驅動器經數位至類比轉換器轉換為類比電壓訊號。轉換的類比訊號的驅動能力由輸出緩衝器增強並同時輸出至所對應之資料線。

當一顯示器為薄膜電晶體液晶顯示器時，資料線訊號輸出電路通常由源極驅動器組成，在每一源極驅動器中，通常有複數個通道驅動器負責多條資料線的訊號輸出，並且為一個通道驅動器輸出至一條資料線。源極驅動器的主要功用在於將接收到的數位灰階資料在一定時間內轉換成類比驅動電壓，並進行驅動電壓極性控制。

若舉例源極驅動器包含有720個通道驅動器，耦接於可顯示64種灰階(假設以”0”至”63”表示)之一液晶顯示面板，並包含一參考電壓產生裝置、一資料鎖存器、數位至類比轉換器DAC(1)~DAC(720)(或稱為電壓選擇器Voltage selector)及緩衝放大器Buffer(1)~Buffer(720)。資料鎖存器用來接收6位元(”0”至”63”的灰階值)的灰階資料值，其分別對應於數位至類比轉換器DAC(1)~DAC(720)。參考電壓產生裝置產生灰階參考電壓GV0~GV63。灰階參考電壓GV0~GV63分別依據6位元之灰階資料送給數位至類比轉換器DAC(1)~DAC(720)與緩衝放大器Buffer(1)~Buffer(720)以輸出對應的灰階電壓至液晶顯示器上畫素單元。

另一習知之方法為使得通道驅動器之佈局面積減小並使電力損耗獲得改善的一種方法，可不使用各個通道驅動器之緩衝放大器，並以在類比參考電壓設有緩衝放大器(buffer amplifier)(或稱灰階電壓之緩衝放大器)以代替。在此種情形下灰階之階度數為n時，設n個的緩衝放大器即可，比在各通道驅動器均設緩衝放大器(buffer amplifier)，可大幅削減緩衝放大器(buffer amplifier)的數目，以圖減低消耗電力與佈局面積。

本發明之通道驅動電路相較於習知之方法同於不使用緩衝放大器。更進一步地，本發明將一資料線之顯示驅動時間可分為二段或四段甚或更多，亦即在液晶顯示器一條水平列掃描時間內先後由灰階電壓之緩衝放大器輸出二或四階甚或更多階之驅動電壓，故對於灰階之階度數為n時其所使用之參考電壓緩衝放大器個數可更近一步縮減數目至n/2或n/4甚或更少。舉例而言，以顯示64種灰階(假設以”0”至”63”表示)並以6位元數位資料表示之一液晶顯示面板，若以電壓高低將其由GV0至GV63分為32組並由類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)在一水平列掃描時間內各先後輸出二階之驅動電壓，即GBuffer(0)先後輸出GV0與GV1；GBuffer(1)先後輸出GV2與GV3，依此類推至GBuffer(31)先後輸出GV62與GV63，以上順序反之亦可。在通道驅動電路方面，藉由將最高之5位元用於選擇該複數個類比參考電壓之緩衝放大器(如前述GBuffer(1)~GBuffer(31))輸出之一，最低之1位元用於在時域上選擇該先後輸出之二個灰階電壓信號中之一灰階電壓信號，並將此電壓直接輸出並儲存於液晶顯示器面板。另本發明使用一顯示資料計數單元用來統計對應於該複數個顯示器通道數目之複數個灰階資料值，以產生一統計結果。該統計結果用於指示複數個灰階電壓緩衝放大器是否可以關閉以達更省電之效果。舉例而言，若在一資料線之顯示驅動時間內所有對應之驅動通道之顯示資料均不顯示GV0與GV1所代表之灰階，則可適當地在此一資料線之顯示驅動時間內關閉GBuffer(0)，同理，不顯示GV2與GV3所代表之灰階，則可適當地在此一資料線之顯示驅動時間內關閉GBuffer(1)，依此類推可引用至所有參考電壓之緩衝放大器。

本發明之另一方式可藉由使用複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元以組成類比參考電壓之緩衝放大器，並使用一顯示資料計數單元用來統計對應於該複數個顯示器通道數目之複數個灰階資料值，以產生一統計結果。該統計結果用於指示分派該複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元如何組成複數個前述發明內容之類比參考電壓之緩衝放大器。在此發明內容中，類比參考電壓之緩衝放大器單元之數目必須不少於前述方法之參考電壓之緩衝放大器之數目，然而每個類比參考電壓之緩衝放大器單元之驅動能力、佈局面積與電流消耗可遠小於每個前述發明內容之類比參考電壓之緩衝放大器。舉例而言，延續等效於前述方法使用32組類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)，該32組類比參考電壓之緩衝放大器可依據所有顯示通道之資料內容由63個類比參考電壓之緩衝放大器單元，UGBuffer(0)至UGBuffer(62)組成。假設所有資料線顯示通道數目為720個，則預期最平均分佈之每個類比參考電壓之緩衝放大器為推動10個顯示通道，即720個顯示通道數目除以32組類比參考電壓之緩衝放大器。故在設計時可將63個類比參考電壓之緩衝放大器單元之其中32個固定分派至32組類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)，其餘31組可依據實際顯示通道之資料內容彈性分派至使用較多與輸出負載較重之電壓類比參考電壓之緩衝放大器。考慮一種極端狀況，若720個顯示通道僅有一通道欲輸出電壓GV0或GV1，一通道欲輸出電壓GV2或GV3，依此類推至僅一通道欲輸出電壓GV60或GV61，另其他689個通道(720減去31)欲輸出電壓GV62或GV63，則利用顯示資料計數單元之結果分派32組類比參考電壓之緩衝放大器單元以並聯方式組成類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(31)。

本發明可依據前述發明說明以兩大類方式實施之。第一類為使用固定之類比參考電壓之緩衝放大器，第二類為使用複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元以組成類比參考電壓之緩衝放大器，並使用一顯示資料計數單元用來統計對應於該複數個顯示器通道數目之複數個灰階資料值，以產生一統計結果用於指示分派該複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元如何並聯組成複數個類比參考電壓之緩衝放大器。其共通之處為均可將一條水平列掃描時間內完全未使用於顯示通道輸出之類比參考電壓之緩衝放大器適時關閉以達到省電之效果。兩種本發明之實施方式將陳述於下，下文中所描述該等實施可以許多不同方式具體化本發明，故不應將其狹義解釋為僅下文所陳述之實施例。

第一類實施方式如以下所描述，利用一信號產生區塊產生複數組參考電壓給予複數個類比參考電壓之緩衝放大器以做為輸入。舉例而言，以顯示64種灰階(假設以”0”至”63”表示)並以6位元數位資料表示之一液晶顯示面板，若以電壓高低將其由GV0至GV63分為32組，並在一條水平列掃描時間內在時間分佈上先提供GV0in後提供GV1in以為GBuffer(0)之輸入電壓，先提供GV2in後提供GV3in以為GBuffer(1)之輸入電壓，依序可類推至先提供GV62in後提供GV63in以為GBuffer(31)之輸入電壓，則類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)在一水平列掃描時間內各先後輸出二階之驅動電壓，即GBuffer(0)先後輸出GV0與GV1，GBuffer(1)先後輸出GV2與GV3，依序可類推至GBuffer(31)先後輸出GV62與GV63。其中GV0in與GV0具有特定之線性關係，GV1in與GV1具有特定之線性關係，類推至GV63in與GV63具有特定之線性關係。若此特定線性關係為一倍，亦即任意GVxin之電壓值同於GVx，其中x在此實施例中為0~63之整數。欲實施選擇GV0in與GV1in之一為GBuffer(0)之輸入可利用一開關選擇，並將該開關之切換時間近似同步並略晚於在通道驅動電路中選擇關閉第一個灰階電壓輸出之訊號。如此則GBuffer(0)之輸出為通道驅動電路所耦合並輸出至液晶顯示器上之資料線以儲存該電位，對於GBuffer(0)~GBuffer(62)亦是相同。故對於一720個顯示通道之液晶顯示器而言其所有顯示通道均可由其6位元之數位灰階顯示資料決定輸出之類比電壓並將其儲存於液晶畫素。

本發明之第二類實施方式近似第一類方式，不同之處在於一條水平列掃描時間使用複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元以組成類比參考電壓之緩衝放大器，並使用一顯示資料計數單元用來統計對應於一條水平列掃描時間內該複數個顯示器通道數目之複數個灰階資料值，以產生一統計結果。該統計結果用於指示分派該複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元如何組成複數個前述實施方式之類比參考電壓之緩衝放大器。

舉例而言，第二類實施方法使用32組類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)，該32組類比參考電壓之緩衝放大器可依據所有顯示通道之資料內容由63個類比參考電壓之緩衝放大器單元，UGBuffer(0)至UGBuffer(62)組成。則可將63個類比參考電壓之緩衝放大器單元之其中32個依序固定分派至32組類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)，其餘31組可依據實際顯示通道之資料內容彈性分派至使用較多與輸出負載較重之電壓類比參考電壓之緩衝放大器GBuffer(0)至GBuffer(31)。

1．．．源極驅動器

10．．．通道驅動器

20．．．灰階電壓選擇控制信號

30．．．移位暫存器

40．．．顯示資料計數器

50．．．參考電壓之緩衝放大器

60．．．參考電壓緩衝器分配電路

圖一為說明根據本發明概念之一實施例所包含之示意性方塊圖；

圖二為說明根據本發明概念之另一實施例所包含之示意性方塊圖；

圖三為說明根據本發明概念之一六位元數位顯示資料實施例所包含之示意性方塊圖，其中最高之五位元用於選擇32個類比參考電壓緩衝放大器輸出之一；最低之一位元用於選擇兩個控制訊號之一以決定何時關閉通道驅動器，以此決定儲存於液晶畫素之電壓位階。

圖四為說明根據本發明概念之一六位元數位顯示資料實施例所包含之示意性方塊圖，其中最高之四位元用於選擇16個類比參考電壓緩衝放大器輸出之一；最低之二位元用於選擇4個控制訊號之一以決定何時關閉通道驅動器，以此決定儲存於液晶畫素之電壓位階。

1．．．源極驅動器

10．．．通道驅動器

20．．．灰階電壓選擇控制信號

30．．．移位暫存器

40．．．顯示資料計數器

50．．．參考電壓之緩衝放大器

60．．．參考電壓緩衝器分配電路

Claims (7)

1. 一種液晶驅動電路，其特徵為將一資料線之顯示驅動時間分為二段或四段甚或更多，而後藉由在時域上之控制訊號選擇欲輸出之電壓，其構成包括：一電壓選擇控制信號產生區塊藕接於電壓階數選擇器，產生在時域上複數個用於選擇灰階電壓之訊號；複數組參考電壓輸出緩衝器藕接於電壓信號選擇器，用以產生所需要使用顯示之灰階電壓信號；另有複數個通道驅動器，該通道驅動器將經鎖存之視訊資料分成高位元及低位元，該高位元用於選擇該複數個階梯狀之灰階電壓信號之一，低位元用於選擇時域上複數個用於選擇灰階電壓之控制訊號；該通道驅動器包含資料鎖存器、準位移位器、電壓訊號選擇器與電壓階數選擇器，電壓訊號選擇器藕接於電壓階數選擇器，可不包含通道驅動器之緩衝放大器。
2. 如請求項1之液晶驅動電路，其中電壓訊號選擇器用以根據於該等高位元資料，選擇複數個階梯波形灰階電壓信號中之一階梯波形灰階電壓信號。
3. 如請求項1之液晶驅動電路，其中電壓階數選擇器根據於該等低位 元資料，輸出一電壓選擇控制訊號用以取樣時域上一對應之電壓並保持於對應之液晶像素。
4. 一種液晶驅動電路，其特徵為將一資料線之顯示驅動時間分為二段或四段甚或更多，而後藉由在時域上之控制訊號選擇欲輸出之電壓，其構成包括：一電壓選擇控制信號產生區塊藕接於電壓階數選擇器，產生在時域上複數個用於選擇灰階電壓之訊號；複數組參考電壓輸出緩衝器藕接於電壓信號選擇器，用以產生所需要使用顯示之灰階電壓信號；一顯示資料計數單元藕接於參考電壓緩衝器分配電路，且該顯示資料計數單元用以產生一統計結果，該統計結果輸出至參考電壓緩衝放大器分配電路；該參考電壓緩衝放大器分配電路藕接於參考電壓輸出緩衝器，用於指示複數個類比參考電壓之緩衝放大器單元以組成實際產生灰階電壓之類比參考電壓之緩衝放大器；另有複數個通道驅動器，該通道驅動器將經鎖存之視訊資料分成高位元及低位元，該高位元用於選擇該複數個階梯狀之灰階電壓信號之一，低位元用於選擇時域上複數個用於選擇灰階電壓之控制訊號；該通道驅動器包含資料鎖存器、準位移位器、電壓訊號選擇器與 電壓階數選擇器，電壓訊號選擇器藕接於電壓階數選擇器，可不包含通道驅動器之緩衝放大器。
5. 如請求項4之液晶驅動電路，其中電壓訊號選擇器用以根據於該等高位元資料，選擇複數個階梯波形灰階電壓信號中之一階梯波形灰階電壓信號。
6. 如請求項4之液晶驅動電路，其中電壓階數選擇器根據於該等低位元資料，輸出一電壓選擇控制訊號用以取樣時域上一對應之電壓並保持於對應之液晶像素。
7. 如請求項4之液晶驅動電路，其中顯示資料計數單元包含複數組數位比較器與複數組1位元以上之計數器，依據一水平列掃描時間內所有通道之視訊資料與顯示階數之數位資料進行比較之結果，於該複數組計數器之輸出產生對應於視訊資料之統計結果。