TWI588801B - 可回收能量的資料驅動器、顯示器及驅動顯示器的方法 - Google Patents

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Description

可回收能量的資料驅動器、顯示器及驅動顯示器的方法
本發明主張的優先權為在2015年3月3日向韓國智慧財產局提出申請的申請案，其韓國專利申請案號為2015-0029644，在此併入其全部參考內容。
本發明係關於一種可回收能量的資料驅動器、一種能量顯示器及一種驅動一顯示器的可回收能量方法。
一顯示器將黑白圖像或彩色圖像切割成像素，且將螢幕資訊載入每一個像素，從而顯示該圖像。一彩色顯示器系統一般是用紅、綠及藍(RGB)三種顏色來顯示圖像的每一個像素。一實際顯示器需要一光源，且其可能取決於一背光(如一液晶顯示器(LCD,liquid crystal display))或使用像素自行發光的裝置(例如有機發光二極體(OLED,organic light emitting didode))。
於一顯示器系統中的能耗可大概分類為以下三種類型：由一時序控制器消耗能量，其將顯示來源之用於驅動像素的輸入轉換成驅動一螢幕所需的資料；由驅動像素的一驅動積體電路(IC,integrated circuit)消耗能量；及由發光的一顯示器消耗能量。在這三種類型中，最後一種類型的能源消耗最大且取決於該光源之使用。在一OLED顯示器的例子中，最後一種 類型的能源消耗係取決於螢幕亮度資料等等。
第二大的能耗則是來自該驅動IC。具有QHD解析度的一顯示器系統具有2560×1440個像素，且因為每個像素具有RGB三色，故通道的實際數字是2560*3=7680。實務上，不可能製造具有如此大量通道的單顆驅動IC，因此一系統配置複數顆容易製造的驅動IC，其具有若干通道(例如720個通道或960個通道)。當一顯示器系統使用具有960個通道的驅動IC時，總共會需要8顆。最近流行的大尺寸顯示器從一資料驅動IC到一實際像素的路徑上具有一電阻及數十或更多微微法拉(pF)的一線性電容。當一顯示器用60赫茲(Hz)驅動時，可能見到一線驅動時間為1/(60*1440)=11.5毫秒(μs)且一驅動頻率大約為87kHz。換言之，具有QHD解析度的一顯示器系統可被簡化成7680個驅動電路，其對7680個電容器充電及放電，該等電容器具有數十pF的電容值且頻率為87kHz。
一主動矩陣式LCD(AMLCD,active matrix LCD)基於連接至一液晶的一共用電極而被供應一交流(AC)訊號。在框架反轉(frame inversion)或線反轉(line inversion)的方法中，一共用電極訊號的一電源係正負交替以展現與一AC訊號相同的特性。然而，實際上，一共用電極的電容值太高以致於不能有效率地消耗能量。在另一種驅動方法點反轉(dot inversion)的方法中，一行驅動器之一輸出以高於或低於固定的一共用電極訊號來驅動，以展現與一AC訊號相同的特性。
一主動矩陣式OLED(AMOLED,active matrix OLED)顯示器沒有共用電極，且不需要一AC訊號。因此，一行驅動器的能耗大於在一AMLCD中之一行驅動器的能耗，且不容易降低既存資料驅動器的能耗。
一電容之能耗可計算成C*{V2 2-V1 2}*f*N。當電容為50pF、線之總數為7680個、驅動頻率為87kHz、V2為7V及V1為2V時，計算出的能耗為1.5[W]。近來，使用一細部流程(fine scale process)來製造時序控制器，因此具有大概在100mW至200mW之間的能耗，所以除了光源外，一資料驅動器消耗大部分能量。
由於上述計算係基於最壞情況的假設，實際上的能耗是可能性的平均。然而，因為最近高圖片品質的需求及影音的需求，可攜式裝置例如智慧型手機及平板電腦等等的能耗增加。在可攜式裝置例如智慧型手機及平板電腦的例子中，一顯示器的能耗是所有能耗中不可忽視的一部分。為了增加一使用時間，需要最小化該顯示器的能耗。
本發明係應用於解決當一資料驅動器驅動一面板時充電至該面板之能量沒有回收的一問題，且本發明之一主要目的在於提供一資料驅動器，其透過一中間電壓將一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓來回收充電至一資料線的能量，從而減少耗能。
本發明之另一個主要目的在於提供一顯示面板及一顯示器驅動方法，該顯示面板能夠回收充電至一資料線的能量，該顯示器驅動方法能夠透過回收充電至一資料線的能量來減少能耗。
根據本發明之一態樣，提供一資料驅動器，用於驅動一資料線，該資料線為一電容性負載，該電容性負載的一端電性連接於一單元像素，該資料驅動器包含一能量回收單元及一資料驅動單元，該能量回收單元配置成透過將至少一中間電壓施加至該資料線而用該至少一中間電壓來驅 動該資料線；及該資料驅動單元配置成精細調整一電壓及用一終級電壓來驅動該資料線。該能量回收單元透過至少一中間電壓來將該資料線從一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，而逐級回收充電於該資料線的能量。
根據本發明之另一態樣，提供一顯示器，包含一顯示面板、一掃描驅動器及一資料驅動器，於該顯示面板中之透過資料線及掃描線來驅動的單元像素設置於一陣列中，該掃描驅動器配置成驅動該等掃描線及連接於該等掃描線的單元像素，該資料驅動器配置成驅動該等資料線及連接於該等資料線的單元像素。該資料驅動器透過逐級提供電子訊號至該等資料線來驅動該等資料線，其中該等資料線係為電容性負載且逐級地從該等資料線回收能量。
根據本發明之再一態樣，提供一種驅動顯示器的方法，該方法包含：提供能量至一資料線以用一初級電壓來驅動該資料線，該資料線係為一電子訊號形式的一電容性負載；及透過一中間電壓來將該資料線從一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，且逐級回收充電於該資料線中的能量。
10‧‧‧資料驅動器
20‧‧‧顯示面板
100‧‧‧能量回收單元
110、110a、110b、110c‧‧‧電壓產生器
120‧‧‧開關單元
130‧‧‧開關控制器
150‧‧‧資料驅動單元
C.P.‧‧‧充電泵模組
C1、C2、C3、...、Ck‧‧‧電容
CL‧‧‧輸出電容
CLC‧‧‧液晶
CS‧‧‧電容
D‧‧‧資料線
O‧‧‧輸出節點
P‧‧‧單元像素
S‧‧‧掃描線
S510~S530‧‧‧操作(步驟)
S610~S630‧‧‧操作(步驟)
V1、V2、V3、...、Vk‧‧‧中間電壓
Vb‧‧‧底電壓
Vd‧‧‧電位
VH、VL‧‧‧電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
VSW‧‧‧開關陣列控制訊號
Vt‧‧‧頂電壓
V△‧‧‧電壓
Φ、Φ1、Φ2‧‧‧訊號
本發明之上述目的及其他目的、特徵及優點將透過詳細實施方式且附加以下圖式來進行描述，使本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠更加瞭解本發明，其中：
〔圖1〕係示意性顯示根據本發明實施例之一顯示器的方塊圖。
〔圖2A〕係例示一液晶顯示器(LCD)中之一單元像素的示意性電路圖。
〔圖2B〕係例示一有機發光二極體(OLED)顯示器中之一單元像素的示意性電路圖。
〔圖3A至圖3C〕係示意性顯示一電壓產生器之示例性實施例的圖式。
〔圖4〕係例示一資料驅動單元的一方塊圖。
〔圖5〕係顯示一資料線之一電位逐級上升的一圖式。
〔圖6〕係示意性例示根據本發明實施例之驅動一顯示器的一方法之一例子的一流程圖。
〔圖7〕係顯示一資料線之一電位逐級降低的一圖式。
〔圖8〕係示意性例示根據本發明實施例之驅動一顯示器的一方法之另一例子的一流程圖。
為了敘述本發明示例性實施例之目的，以下揭露之具體結構及功能性細節僅是代表性的，且本發明不應在該等示例性實施例之限制下來建構。換言之，本發明可以有各種修改及替代形式，且應瞭解本發明之範圍涵蓋所有修改、等效及能夠實現本發明之技術精神的替代方式。
於說明書中使用的術語應照以下的方式來理解。
術語“第一”及“第二”等等被使用以區別元件，但本發明之範圍不應受限於這些術語。例如，一第一元件可被稱為一第二元件，反之亦然。
除非內文已有明確地其他指示，否則單數形式“一”及“該”係意指包含複數形式。進一步瞭解，本文使用“包含”、“包括”及“具有”來明確說明被指定之特徵、整體、步驟、操作、元件、部件或其組合之存在，但並不排除一或多個其他之特徵、整體、步驟、操作、元件、部件或其組合之 存在或附加。
還應注意者，在一些替代性實施例中，方塊中的功能或操作可能發生於所提及之流程圖的順序之外。換言之，連續顯示的區塊可以用所提及之順序、實質上同時或相反的順序來實行。
用來敘述本公開的示例性實施例之“及/或”的表達方式包含一或多個相關聯列舉項目之任意或所有組合。
在用於敘述本公開之示例性實施例的參考圖式中，大小、高度、厚度等等係為了方便敘述及容易瞭解而被刻意地誇大，故沒有依照比例被放大或縮小。再者，在圖式中，一些元件被刻意縮小，而其他元件被刻意放大。
除非其他的定義，否則本文所有術語具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解相同的定義。進一步瞭解，例如那些定義於通常使用之字典中的術語應該被解釋成具有與該相關技術之內容一致之涵義，而不會被解釋成理想化或過度正式的意義，除非文中明確地如此定義。
圖1係示意性顯示根據本實施例之一顯示器的方塊圖。參照圖1，根據本實施例之顯示器包含一資料驅動器10及一顯示面板20，該顯示面板20顯示一圖像。
該顯示面板20包含複數單元像素P，設置於一陣列中且顯示一圖像，該等單元像素被驅動以顯示該圖像。在圖1中，該顯示面板20係顯示成僅包含一個單元像素P。然而，這是為了明確及簡潔敘述，複數單元像素P設置於一陣列中。該資料驅動器10驅動該資料線D及連接於該資料線D 的單元像素P。該資料線D的一端連接於該資料驅動器10之一輸出節點O，且該資料線D的其他端連接於包含於該單元像素P中的開關。
作為一個例子，該顯示面板20可為液晶顯示器(LCD)面板。該LCD面板包含液晶、包夾該液晶的透明電極及一極化板。當一電壓施加於一對透明電極時，該液晶於該等透明電極之間的安排改變，從而傳輸或阻擋由設置於後方之一背光單元所提供的光。
如圖2A所示，每個於該LCD顯示面板中顯示一圖像的裝置中，一開關的一控制端透過一掃描線S來驅動，且一電壓由該資料線D透過該開關所提供，該電壓對應於即將透過一液晶CLC來顯示之資料。
作為另一個例子，該顯示面板20可為一有機發光二極體(OLED)面板。該OLED面板包含一電子傳輸層、一電洞傳輸層及一發光層，該電子傳輸層在兩電極之間傳輸電子，亦即，該電子傳輸層在一陰極及一陽極之間傳輸電子；該電洞傳輸層傳輸電洞；該發光層當被傳輸的電子與電洞結合時發光。當一電流提供至該陰極及該陽極時，該陰極提供通過該電子傳輸層而被傳輸至該發光層的電子，該陽極提供通過該電洞傳輸層而被傳輸至該發光層的電洞。傳輸至該發光層的電子與電洞重新結合以發光。與自己不發光但傳輸或阻擋由後方所提供之光線的一LCD不同，一OLED顯示器用被提供的能量來自己發光。與一LCD需要一背光系統不同，一OLED顯示器需要一直流-直流(DC-DC)轉換器，其可藉由直接供應一電流至一OLED裝置來調整亮度。
如圖2B所示，每個於該OLED顯示面板中顯示一圖像的裝置中：一開關TFT(thin film transistor，薄膜電晶體)的一控制端透過一掃描線S 來驅動；一電子訊號由該資料線D透過該開關TFT而提供至一電容CS，該電子訊號對應於即將透過一液晶CLC來顯示之資料；以及該電容CS提供一電壓，該電容將對應於所提供之電子訊號的一電壓提供至一驅動TFT的一控制端。該驅動TFT的一端及其他端根據施加至該控制端的電壓來傳導電子，且提供一電流至一OLED裝置，使得該OLED發光。
下文中，一單元像素P被定義為包含至少一開關，該至少一開關供應或封鎖至顯示一圖像之一單元裝置或裝置的能量。在圖2A中，一單元像素P包含一開關，該開關具有一控制端，該控制端連接於一掃描線S，且該開關之一端連接於一資料線D並提供能量至該液晶CLC，該液晶CLC係為用於顯示一圖像的一裝置。雖然圖式中沒有顯示，連接於鄰近掃描線S及該開關的其他端之間的一儲存電容亦可被包含於一裝置中，該裝置用於致能顯示一圖像的液晶CLC。
在該OLED面板中，一單元像素P包含一開關TFT，該開關TFT連接於一掃描線及一資料線之間，一驅動TFT驅動一OLED，一電容CS提供一控制電壓至該驅動TFT的一控制端，且該OLED係為用於顯示一圖像的一裝置。雖然圖式中沒有顯示，具顯示一圖像功能其他裝置可被包含於該單元像素P中。
再次參照圖1，該資料線D係為一傳導線，且將該資料驅動器10的輸出節點O連接至該單元像素P。該資料線D具有關於一參考電位的一線性電容，且從該資料驅動器10的觀點其係為一電容性負載。因此，為了驅動該單元像素P，該資料驅動器10需要一起驅動該資料線D與該單元像素P，該資料線D係為一電容性負載，且該資料線D亦在驅動過程中被充電。
下文中，“驅動一資料線”不僅表示提供一電壓至該資料線使該資料線的一電壓達到目標電壓，而且表示提供一目標電壓至單元像素。
該資料驅動器10包含一能量回收單元100及一資料驅動單元150，該能量回收單元100用一目標中間電壓來驅動該資料線D；該資料驅動單元150精細調整一電壓且提供該電壓至該資料線D及該像素P。該能量回收單元100包含一電壓產生器110及一開關單元120，該電壓產生器110係輸出中間電壓V1、V2、V3、...、Vk；及該開關單元120包含複數開關，其係將由該電壓產生器110產生的複數中間電壓V1、V2、V3、...、Vk連接至該輸出節點O，或封鎖該等中間電壓V1、V2、V3、...、Vk。
圖3A至圖3C係示意性顯示一電壓產生器110(見圖1)之示例性實施例的圖式。參照圖3A，一電壓產生器110a可透過連接單元充電泵模組C.P.串接而被實現。各該充電泵模組C.P.被提供有一輸入電壓Vin或前面的充電泵模組之一輸出電壓，以將被提供的電壓儲存於一能量儲存裝置，且用一電子訊號形式供應電壓以升高被提供的電壓及輸出已升高的電壓。
作為一個例子，一充電泵模組之輸入電壓Vin可為一直流電壓，其係透過一電池提供或透過整流交流電流而獲得，或者該充電泵模組之輸入電壓Vin可透過一低釋放電壓調節器而使其本身輸出為直流電壓。將能量供應給升高電壓的電子訊號可為週期性提供的一訊號Φ，該升高電壓係提供至充電泵模組C.P.。
連接於串接之各自的充電泵模組C.P.之輸出的輸出電容CL可作為用於能量回收的電容，其係提供從一資料線回收能量並充電。該等輸出電容CL係被提供對應於一電壓的電性電荷且將該電性電荷儲存於其中， 該電壓被充電於該資料線，從而回收電壓形式的能量。再者，該等輸出電容CL可作為增進各自的充電泵模組C.P.之電流驅動特性且使輸出電壓平滑。
在如圖3B所示之一電壓產生器110b中，各自的充電泵模組C.P.儲存電壓，該等電壓係被提供以作為C1a、C2a、C3a、...、Cka及C1b、C2b、C3b、...、Ckb的輸入，C1a、C2a、C3a、...、Cka及C1b、C2b、C3b、...、Ckb係隨著半週期相位變化；各自的充電泵模組C.P.用具相反相位的二訊號Φ1、Φ2來升高被提供的電壓；各自的充電泵模組C.P.輸出已升高的電壓。
如上所述，輸出電容CL作為用於能量回收的電容，其係回收充電於一資料線及像素中的能量並儲存已回收的能量。再者，當各自的充電泵模組操作於高頻率時，可能使發生於該輸出電壓的輸出漣波平滑且提高電流驅動特性。
如圖3C所示之一電壓產生器110c係為使用二極體來實現的一個示例性實施例。該電壓產生器110c亦用具相反相位的二訊號Φ1、Φ2來升高被提供的輸入電壓Vin且輸出已升高的輸入電壓。
輸出電容CL作為用於能量回收的電容，其係回收充電於一資料線及像素中的能量並儲存已回收的能量，且該輸出電容CL可使發生於該輸出電壓的輸出漣波平滑且提高電流驅動特性。
例如，可能在假設的一種情況中，該電荷透過V4回收但由於一高電流使在V2之一電壓較低。此時，藉由V4之輸出電容回收的電荷可以電流形式流過V3而移動至V2。換言之，當在該電壓產生器110c超額或缺乏電荷時，電荷可移動於其中，並且，由一輸入所提供一電流最小化，致使能耗最小化。
雖然圖式中沒有顯示，一電壓產生器可藉由串接的複數升壓轉換模組而被實現，且將一輸出電容連接至各該升壓轉換模組的輸出。當一電壓產生器藉由串接的複數升壓轉換模組而被實現時，可能藉由升高一輸入電壓來輸出複數電壓，且提供已升高之電壓給下一個升壓轉換模組作為一輸入。
根據圖式中沒有顯示的另一個示例性實施例，一電壓產生器可藉由將一輸出電容連接至串接的每個降壓轉換模組而被實現。當一電壓產生器藉由連接串接的複數降壓轉換模組而被實現時，一輸入電壓可被降低然後再提供至下一個降壓轉換模組，致使複數電壓被輸出。
根據本實施例，可能需要一預定晶片區域來形成一電壓產生器電路，該電壓產生器電路用來形成複數中間電壓。然而，該電壓產生器電路可用作產生一伽瑪參考訊號(gamma reference signal)的一電路，因此可能減小佔據區域。
在一個示例性實施例中，假設由該電壓產生器110所提供的複數中間電壓V1、V2、V3、...、Vk滿足V1<V2<V3<...<Vk。假如該能量回收單元100係準備用來將該資料線D從前一個資料線電壓V1驅動至V3，一開關控制器130(見圖1)控制開關，使得該資料線D首先從V1充電至V2，然後該資料線D最後再從V2充電至V3。例如，該開關控制器130控制該開關單元120之一開關，以將該電壓產生器110之V2的一輸出連接至該輸出節點O。當該資料線D用V2來驅動時，該開關控制器130封鎖將該電壓產生器110之V2的輸出連接至該輸出節點O的開關，且該開關控制器130控制一開關以將該電壓產生器110之V3的一輸出連接至該輸出節點O。因此，該能量回收單元 100可用該目標電壓V3來驅動該資料線D。
在另一個示例性實施例中，當該能量回收單元100準備用來將該資料線D從前一個資料線電壓V3驅動至V1時，該開關控制器130控制該開關單元120之開關，使得該資料線D被用V2來驅動然後再用V1來驅動。
如同以下所敘述的，該能量回收單元100可依序透過一中間電壓將該資料線D從一初級電壓驅動至一終級電壓，而逐級回收充電於該資料線D中的能量。
該開關控制器130係顯示其被包含於該資料驅動器10中，但圖式僅顯示一個示例性實施例。根據另一個示例性實施例，該開關控制器130被包含於一時序控制器(圖未示)中，且以下敘述開關控制器訊號及一開關陣列控制訊號(見圖4中的VSW)可從該時序控制器提供而與該像素一起作為附加資料，該時序控制器使用一高速串列介面或包含一低電壓差異訊號(LVDS,low voltage differential signaling)介面或微型LVDS(mini-LVDS)介面等等的一介面。
在一個示例性實施例中，當該開關控制器130設置於該資料驅動器10中時，該開關控制器130將前一個資料線電壓(其係為一初級電壓)及該資料線D之一當前目標驅動電壓(其係為一終級電壓)進行比較，且控制一開關驅動序列。在另一個示例性實施例中，當該開關控制器130設置於一時序控制器(圖未示)時，該開關控制器130可預先分析即將顯示之一圖像的資料，且提供一開關驅動序列至該資料驅動器10而與一資料訊號一起作為附加訊號。
該資料驅動單元150提供一附加電壓，該附加電壓係在該電 壓產生器110驅動該資料線D之後需要被提供的。例如，假設V1為1V、V2為2V、V3為3V、提供給一單元像素P的一電壓為3.7V及該資料線D對應於V1之電壓而被充電至1V。該能量回收單元100依序用電壓2V然後再用電壓3V來驅動該資料線D。該資料驅動單元150被提供有一精細調整電壓及提供3.7V至已經預充電至3V的資料線D，從而將該目標電壓施加該單元像素P且致能該單元像素P以表示一目標變化程度(target gradation)。
圖4係為一示例性方塊圖，其係例示該資料驅動單元150。參照圖4，該資料驅動單元150被提供有一精細調整電壓且輸出一終級電壓。該精細調整電壓以一類比電壓的方式被提供至該資料驅動單元150，該類比電壓由一伽瑪參考訊號及輸入資料位元所形成。該資料驅動單元150可包含一偏移補償(offset compensation)電路，以用一目標終級電壓來驅動該資料線D。
一既存資料驅動單元應該輸出及將提供至像素的所有電壓。例如，當像素操作於0V至10V時，該資料驅動單元應該輸出0V至10V的電壓。在此案例中，通道寬度及線寬度增加以耐受高電壓，且因此一裝置之大小增加。
然而，根據本實施例，當Vi被提供為該資料驅動單元150之一頂電壓Vt且Vj被提供為該資料驅動單元150之一底電壓Vb時，可能不使用高電壓裝置來實現該資料驅動單元150，其中Vi及Vj分別為該能量回收單元100用來驅動該資料線D的任一個中間電壓位準。
作為一個例子，當該資料驅動單元150準備用來將已透過如圖4所示之能量回收單元100預充電至3V的資料線D驅動至3.5V時，該開關控制器130控制該開關陣列，使得3V被施加為該底電壓Vb而4V被施加為該 頂電壓Vt，其中3V等於該資料線D之預充電的一電壓而4V接近且高於3V。接著，該資料驅動單元150被提供一精細調整電壓且可輸出為3.5V的目標電壓。
作為另一個例子，當該資料驅動單元150準備用3.5V來驅動已經透過該能量回收單元100被預充電至4V的資料線D時，該開關控制器130控制該開關陣列，使得4V被施加為該頂電壓Vt而3V被施加為該底電壓Vb，其中4V等於該資料線D之預充電的一電壓而3V接近且低於4V。該資料驅動單元150被順序地提供一精細調整電壓且可輸出為3.5V的目標電壓。
在一個示例性實施例中，被提供作為該資料驅動單元150之頂電壓Vt及底電壓Vb的電壓為該能量回收單元100所輸出的電壓中彼此接近的電壓。例如，當該資料驅動單元150準備用如圖4所示之3.5V的一終級電壓來驅動該資料線D時，該頂電壓Vt可被提供為4V且該底電壓Vb可被提供為3V。
當由能量回收單元100所輸出之電壓彼此接近的電壓被施加為該資料驅動單元150之頂電壓Vt及底電壓Vb時，可能設計成該資料驅動單元150不使用高電壓裝置來耐受高電壓，且因此可能減小需要形成該資料驅動單元150的一晶片區域。進一步而言，因為該資料驅動單元150的頂電壓Vt與底電壓Vb之間的電壓差減小，可減少能耗。
在圖式沒有顯示的另一個示例性實施例中，由該能量回收單元100所輸出之作為該資料驅動單元150的頂電壓Vt及底電壓Vb的電壓可彼此不接近。當該資料驅動單元150準備用3.5V之一終級電壓來驅動該資料線D時，該頂電壓Vt可被提供為5V而該底電壓Vb可被提供為2V，使得該資料 驅動單元150之輸出電壓被提供有足夠的輸出邊際。
該資料驅動單元150可用以上所敘述之示例性實施例來被實現，且該資料驅動單元150亦可能實現，使得該頂電壓及該底電壓根據相關技術而被施加。本實施例並不受限於該資料驅動單元150之配置。
在上述之示例性實施例中，作為該資料驅動單元150之頂電壓的一電壓可高於來源驅動IC所輸出之每個最大通道電壓，且作為該資料驅動單元150之底電壓的一電壓可低於來源驅動IC所輸出之每個最小通道電壓，使得一終級電壓可被提供於該頂電壓與該底電壓之間的一範圍內。
例如，當一電荷轉移發生於該電壓產生器110及該資料線D之間時，該資料驅動單元150之輸出可被預充電至一最終電壓，以減少總和線充電及放電時間。在另一個例子中，為了減少該資料驅動單元150之能耗，該資料驅動單元150之輸出在該電壓產生器110與該資料線D之間完成該電荷轉移之後被預充電至一最終電壓。
根據一個示例性實施例，該資料驅動單元150不需要具有一大區域且能夠耐受高電壓的一高電壓電晶體，且因此可相較於相關技術更經濟地實現一資料驅動單元於一較小區域。進一步而言，根據相關技術，當需要用來驅動一資料驅動單元的一電流為1μA、一頂電壓Vt為10V及一底電壓Vb為0V時，總數為7680個的資料驅動單元之能耗為76.8mW。另一方面，因為在如圖4所示之示例性實施例中1V被施加在該等資料驅動單元之頂電壓與底電壓之間，該等資料驅動單元之能耗計算後為7.68mW，其係為相關技術的10%。因此，可減少該等資料驅動單元的能耗。
以下將參照附圖來敘述一方法的一示例性實施例，其中當一 終級電壓高於該初級電壓時，一資料驅動器驅動一資料線。圖5係顯示一資料線之一電位逐級上升的圖式。圖6係示意性例示一方法之一示例性實施例的流程圖，其中當透過一資料線D被提供至單元像素的一電壓高於充電至該資料線D中的一電壓時，一資料驅動器驅動一單元像素。為了明確及簡潔敘述，以下，充電於該資料線D中的電壓被稱為一初級電壓，且用於驅動該資料線D的一電壓被稱為終級電壓。然而，這些並非用來限制本發明之範圍，而是為了明確及簡潔表示該等電壓而簡化其術語。
參照圖5及圖6，一能量回收單元透過提供一電壓至一資料線來用一初級電壓驅動該資料線(S510)。其中用一初級電壓來驅動該資料線的此操作係為其中一資料驅動器用一目標終級電壓來驅動先前驅動過之資料線的操作。在本實施例中，該資料線用高於充電於如圖5所示的資料線之電壓的電壓來驅動。在驅動的過程中，能量被充電於該資料線中。
一開關控制器將初級電壓及一電壓產生器(見圖1之110)之輸出電壓V1、V2、V3、...、Vk進行比較，且選擇高於該初級電壓及低於一終級電壓的中間電壓(S520)。如圖5所示，V2與V3皆高於該初級電壓及低於該終級電壓。因此，可選擇V2及V3作為中間電壓。在與本實施例不同的另一個示例性實施例中，可只有一個中間電壓。該開關控制器控制一開關單元以將該資料線連接於由該電壓產生器所輸出的中間電壓，從而將該資料線從該初級電壓驅動至該中間電壓。例如，當具有如圖5所示之複數中間電壓時，該開關控制器控制該開關單元，使得較低的中間電壓V2及較高的中間電壓V3被依序施加至該資料線。當該等中間電壓被提供至該資料線時，該資料線的一電壓Vd係藉由該資料線之電阻組件和電容組件及如圖式中所示的像素 而指數地接近該等中間電壓。
在一個示例性實施例中，該開關控制器將前一個資料線電壓(其係為該初級電壓)及該資料線之一當前目標驅動電壓(其係為該終級電壓)進行比較，且控制一開關驅動序列。在另一個示例性實施例中，該開關控制器可預先分析即將顯示之一圖像的資料以控制開關。
一資料驅動單元用該終級電壓來驅動該資料線(S530)。在操作S520中選擇的中間電壓從低電壓到高電壓依序被提供至該資料線。因此，在被該終級電壓驅動之前的該資料線之電壓係與被選擇的中間電壓中最高的中間電壓相同。因為驅動該資料線的電壓可不同於提供給該等像素的終級電壓，所以該資料驅動單元用該終級電壓來驅動該資料線。在一示例性實施例中，該資料驅動單元被提供有一精細調整電壓，其係為由一伽瑪參考訊號及由輸入資料位元所控制的數位轉類比轉換器所形成的一類比電壓。該資料線被精準的終級電壓所充電，以用所欲顯示資訊來驅動該資料線。
例如，當該資料線用中間電壓V2然後再用中間電壓V3來驅動時，該資料線被保持在電壓V3。V3可被連接至該資料驅動單元之一底電壓，且V4可被連接至一頂電壓。該資料驅動單元被提供有該精細調整電壓，升高一資料線的電壓V△以產生一精準終級電壓來驅動該資料線。
在一示例性實施例中，當以下參照圖7及圖8來敘述一初級電壓高於一終級電壓時，一資料驅動器驅動一資料線。圖7係顯示一資料線的一電位逐級降低的一圖式。圖8係示意性例示一方法之一示例性實施例的一流程圖，其中該方法為當即將透過一資料線被提供至一單元像素的一終級電壓之電壓低於充電於該資料線D中的一初級電壓之電壓時，一資料驅動器 驅動該單元像素。
參照圖7及圖8，一能量回收單元透過提供一電壓至一資料線來用一初級電壓驅動該資料線(S610)。其中用該初級電壓來驅動該資料線的此操作係為其中一資料驅動器用一目標終級電壓來驅動先前驅動過之資料線的操作。
一開關控制器將該初級電壓及一電壓產生器(見圖1之110)之輸出電壓V1、V2、V3、...、Vk進行比較，且選擇低於該初級電壓及高於一終級電壓的中間電壓(S520)。例如，如圖7所示，V3與V2皆低於該初級電壓及高於該終級電壓。因此，該開關控制器可選擇V2及V3作為中間電壓。在與圖式沒有顯示的另一個示例性實施例中，當該初級電壓高於V2且低於V3時，可只有一個中間電壓V2。
在一個示例性實施例中，該開關控制器將前一個資料線電壓(其係為該初級電壓)及該資料線之一當前目標驅動電壓(其係為該終級電壓)進行比較，且控制一開關驅動序列。在另一個示例性實施例中，該開關控制器可預先分析即將顯示之一圖像的資料以控制開關。
該開關控制控制一開關單元以將該資料線連接於由該電壓產生器所輸出的中間電壓，從而將該資料線從該初級電壓驅動至該中間電壓。例如，當具有如圖7所示之複數中間電壓時，該開關控制器控制該開關單元，使得較高的中間電壓V3及較低的中間電壓V2被依序施加至該資料線。當該等中間電壓被提供至該資料線時，該資料線的一電位Vd係藉由該資料線之電阻組件和電容組件及如圖式中所示的像素而指數地接近該等中間電壓。
如上所述，該資料線及該等像素係為電容性負載。一電容性負載具有儲存為電壓形式的能量之一特性，該電壓係藉由累積電荷而產生。理論上，在該資料驅動器升高該資料線及該等像素之電壓以驅動該資料線及該等像素的過程中沒有能量損失。然而，當透過汲取累積於一電容性負載中的電荷來將一電壓減小至一參考電位時，在該電容性負載中累積的能量損失。
根據本實施例，累積於該資料線的能量並沒有被汲取至該參考電壓或接地電壓，而是充電於輸出一中間電壓的一電壓產生器之一輸出電容中。因此，該電壓產生器升高該資料線之一電壓所使用的能量透過該電壓產生器來回收。
不像本發明提供一中間電壓至一資料線的過程中回收能量，揭露主題為“用於低電源AMLCD行驅動器的一多階多相位電荷回收方法”(IEEE Journal of Solid-State Circuits.Vol.35,No.1,January 2000)及“具有電荷回收技術的一TFT-LCD來源驅動IC”(Analog Integr Circ Sig Process,DOI 10.1007/s10470-010-9517-1)的相關技術在一行線及一行驅動器之間的一電子連接切斷提供一獨立相位，且在該獨立相位後，行線具有相同極性的充電電壓或由當兩極連接於相同電容以收集電荷時具有與最高有效位元(MSB,most significant bit)相等的一電壓來驅動行線。
再者，在本實施例中，一能量回收操作或一能量提供操作根據充電於該資料線中的一初級電壓及用於驅動該資料線的一終級電壓之間的大小關係來被執行，相對地，在上述文件中，充電於每一個行線中的所有電荷被收集以於每個行線中形成一普通電壓Vcom，且該等行線透過一點反轉 方法來驅動。因此，本實施例與上述文件之間的驅動方法具有差異。
進一步而言，相對於一既存電荷回收方法需要在鄰近的線之間或在被驅動的一行線及接著要被驅動的一行線之間具有一大訊號差，本實施例不受此種限制。因此，本實施例可用於任何顯示器驅動方法且不限於在上述文件中透過點反轉方法所驅動的一LCD。
再次對照圖7及圖8，一電容的能源消耗被計算為C*{V2 2-V1 2}*f，該電容在一第一電壓及第二電壓之間的一頻率f上切換，且將對應於該第一電壓及該第二電壓之間的差之所有能量流動至一參考電位。例如，根據相關技術，當一初級電壓為7V、一終級電壓為3V及具有一等量電容Cd的一資料線時，Cd*40*f[W]的能量被消耗。然而，根據本實施例，當一資料線之一電壓依序從7V降低至6V、從6V降低至5V、從5V降低至4V時，既沒有能量損失也沒有能源損失，除非一開關控制器之操作需要能源消耗。
然而，在該資料線之電壓從4V降低至3V的終級電壓之過程中具有能量損失，因為沒有用來回收能量的中間電壓。可以見到對應的電，力消耗為Cd*7*f[W]，其大約只有相關技術之能源消耗的20%。
透過減少中間電壓的間隔值，可能增加能量回收效率。例如，假設中間電壓為4V及2V(即具有2V的差)且該資料線之電壓從5V降低至2.5V。當該資料線之電壓從5V降低至4V時，可回收能量。然而，在該資料線之電壓從4V降低至2.5V的過程中，沒有中間電壓且不可能回收能量。對應的能源消耗為Cd*9.75*f[W]。
另一方面，假設中間電壓為5V、4V、3V及2V(即具有1V的差)，當該資料線之電壓從5V降低至3V而穿過中間電壓4V時，可回收能量。 當該資料線之電壓從3V下降至2.5V，具有能源損失且對應的能源消耗為Cd*2.75*f[W]。
換言之，透過減小在中間電壓之間的差，可能最小化充電於該資料線然後浪費掉的能量損失。然而，當中間電壓之差減小時，雖然可，能增加能量回收效率，但實現該資料驅動器所需要的區域增加。因此，需要在給定的該能量回收效率及該晶片區域之間仔細設計中間電壓。
一資料驅動單元用該終級電壓來驅動該資料線(S630)。在操作S610中的中間電壓從低電壓到高電壓依序被提供至該資料線。因此，該資料線之電壓係與被選擇的中間電壓中最低的中間電壓相同。因為驅動該資料線的當前電壓可不同於提供給該等像素的終級電壓，所以該資料驅動單元驅動該資料線且提供該終級電壓至該資料線。例如，當該資料線在用中間電壓V3之後再用中間電壓V2來驅動時，該資料線被保持在電壓V2。V1可被連接至該資料驅動單元之一底電壓，且V2可被連接至一頂電壓。該資料驅動單元被提供有一電壓V△且可用該終級電壓來驅動該資料線，該電壓V△對應於該終級電壓及該資料線電壓之間的差，該終級電壓係為透過該電壓V△提供至該資料線的一目標電壓。
根據一本實施例，一電壓產生器提供複數中間電壓，且該等中間電壓依序提供至一資料線以回收充電一電容性負載消耗的能量。再者，一主動矩陣式OLED(AMOLED)並沒有特殊系統性方法(例如點反轉方法)的需求。
在本發明之一示例性實施例中，用於電荷回收開關的一控制操作根據前一個資料線驅動電壓及當前資料線驅動電壓之間的大小差或大 小關係而被執行，且在鄰近線之間或在一初級電壓及一終級電壓之間的一電壓差不需要達到一預定等級或更高。據此，可使用本發明之用來顯示任何顯示器驅動方法的示例性實施例。
再者，用於形成複數中間電壓的一電壓產生器電路可用作用於產生一伽瑪參考訊號的電路，且因此可減小形成一積體電路(IC)之過程中由一附加電路所佔據的區域。進一步而言，不像相關技術，可不使用需要耐受高電壓的高電壓裝置但實現一資料驅動單元，且因此本發明之示例性實施例中具有晶片區域方面的優點。
根據本實施例，透過用從一初級電壓至一終級電壓而穿過一中間電壓的電壓來驅動一資料線，可回收充電於該資料線中的能量。
對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，顯然可以在不脫離本發明之精神或範圍下針對上述示例性實施例進行各種修改。因此，所欲表達的是，在所附申請專利範圍及其均等範圍內，本發明涵蓋所有此種修改。
10‧‧‧資料驅動器
20‧‧‧顯示面板
100‧‧‧能量回收單元
110‧‧‧電壓產生器
120‧‧‧開關單元
130‧‧‧開關控制器
150‧‧‧資料驅動單元
D‧‧‧資料線
O‧‧‧節點
P‧‧‧單元像素
V1、V2、V3、...、Vk‧‧‧中間電壓
VH、VL‧‧‧電壓

Claims (21)

  1. 一種資料驅動器，用於驅動一資料線，該資料線為一電容性負載，該電容性負載的一端電性連接於一單元像素，該資料驅動器包含：一能量回收單元，配置成透過將至少一中間電壓施加至該資料線而用該至少一中間電壓來驅動該資料線；以及一資料驅動單元，配置成精細調整一電壓及用一終級電壓來驅動該資料線，其中，該能量回收單元透過該至少一中間電壓來將該資料線從一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，而逐級回收充電於該資料線中的能量，其中，該資料驅動單元接收一精細調整電壓且驅動該資料線達到該終級電壓。
  2. 如請求項1所述之資料驅動器，其中該至少一中間電壓係低於該初級電壓且高於該終級電壓。
  3. 如請求項1所述之資料驅動器，其中該能量回收單元包含：至少一中間電壓輸出模組，各該中間電壓輸出模組配置成輸出該至少一中間電壓；以及至少一輸出電容，各該輸出電容連接於該至少一中間電壓輸出模組的輸出，以及已回收的能量被充電於該輸出電容中。
  4. 如請求項3所述之資料驅動器，其中，當該資料線透過該至少一中間電壓輸出模組之電壓輸出來驅動時，已回收的能量被充電於該輸出電容 中，該輸出電容連接於該至少一中間電壓輸出模組的輸出。
  5. 如請求項3所述之資料驅動器，其中該能量回收單元包含：一開關單元，包含複數開關，配置成將該至少一中間電壓輸出模組連接至該資料驅動器的一輸出，或配置成封鎖該中間電壓輸出模組；一資料驅動器輸出開關，配置成將該資料驅動單元的一輸出連接至該資料驅動器的輸出，或配置成封鎖該資料驅動單元的輸出；以及一開關控制器，配置成控制該資料驅動器輸出開關及包含於該開關單元的複數開關。
  6. 如請求項5所述之資料驅動器，其中該開關控制器設置於該資料驅動器的內部或外部，以控制該開關單元及該資料驅動器輸出開關。
  7. 如請求項1所述之資料驅動器，其中該單元像素係為一液晶顯示器(LCD)的單元像素及一有機發光二極體(OLED)的單元像素中之任一者。
  8. 如請求項1所述之資料驅動器，其中，當充電於該資料線中的電壓高於施加於該資料線的一電壓時，該資料驅動器回收充電於該資料線中的能量。
  9. 一種顯示器，包括：一顯示面板，於該顯示面板中的單元像素設置於一陣列中，該等單元像素透過資料線及掃描線來驅動；一掃描驅動器，配置成驅動該等掃描線及連接於該等掃描線的單元像素；以及一資料驅動器，配置成驅動該等資料線及連接於該等資料線的單 元像素，其中，該資料驅動器透過逐級提供電子訊號至該等資料線來驅動該等資料線，該等資料線係為電容性負載且逐級地從該等資料線回收能量，其中，該資料驅動器包含一能量回收單元，該能量回收單元透過至少一中間電壓來將該資料線從一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，而逐級回收充電於該等資料線的能量，其中，該能量回收單元包含：至少一中間電壓輸出模組，各該中間電壓輸出模組配置成輸出該至少一中間電壓；至少一輸出電容，各該輸出電容連接於該至少一中間電壓輸出模組；一開關單元，包含複數開關，配置成將該至少一中間電壓輸出模組連接至該資料驅動器的一輸出，或配置成封鎖該中間電壓輸出模組；以及一開關控制器，配置成控制包含於該開關單元的複數開關。
  10. 如請求項9所述之顯示器，其中該至少一中間電壓係低於該初級電壓且高於該終級電壓。
  11. 如請求項9所述之顯示器，其中該開關控制器透過控制該開關單元來將該等資料線電性連接於該至少一中間電壓輸出模組之任一者的輸出，而用該至少一中間電壓來驅動該資料線，以及 充電於該資料線中的能量被充電至一輸出電容，該輸出電容連接於該至少一中間電壓輸出模組之任一者的輸出。
  12. 如請求項9所述之顯示器，其中，當用該至少一中間電壓之任一者來驅動該資料線時，該資料驅動器將充電於該資料線中的能量充電至一輸出電容，該輸出電容連接於該至少一中間電壓輸出模組的一輸出。
  13. 如請求項9所述之顯示器，其中該資料驅動器更包含一資料驅動單元，配置成接收一精細調整電壓及用該目標終級電壓來驅動該資料線。
  14. 如請求項9所述之顯示器，其中該顯示器面板係為一液晶顯示器(LCD)面板及一有機發光二極體(OLED)顯示面板中的任一者。
  15. 如請求項10所述之顯示器，其中，當充電於該資料線中的電壓高於施加於該資料線的一電壓時，該資料驅動器回收充電於該資料線中的能量。
  16. 一種驅動顯示器的方法，該方法包括：提供能量至一資料線以用一初級電壓來驅動該資料線，該資料線係為一電子訊號形式的一電容性負載；透過一中間電壓來將該資料線從該初級電壓用電壓驅動至一終級電壓，而逐級回收充電於該資料線中的能量；以及在回收該能量之後，施加一精細電壓於該資料線以用該終級電壓來驅動該資料線，該精細電壓對應於梯度資料。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該能量之回收包含：將對應於在充電於該資料線中的一電壓與該中間電壓之間的差之能量回收至一初級電壓 輸出模組的一輸出電容，直到充電於該資料線中的電壓達到該中間電壓。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該中間電壓包含複數不同的中間電壓，且該能量之回收包含透過複數不同的中間電壓來將該資料線從該初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，而回收充電於該資料線中的能量。
  19. 如請求項16所述之方法，更包括，在回收該能量之前，將該初級電壓、一電壓產生器的輸出電壓及該終級電壓進行比較，且選擇低於該初級電壓及高於該終級電壓的一中間電壓。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該能量之回收包含：當用低於充電於該資料線中的一電壓來驅動該資料線時，回收該能量。
  21. 如請求項16所述之方法，其中該能量之回收包含：用一中間電壓來將該資料線從一初級電壓用電壓驅動至該終級電壓，且回收充電於該資料線中的能量。
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