TWI597711B - 源極驅動器及其運作方法 - Google Patents

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Description

源極驅動器及其運作方法
本發明係與顯示裝置有關，尤其是關於一種應用於顯示裝置之源極驅動器(Source driver)及其運作方法。
一般而言，若TFT-LCD顯示面板之源極驅動IC欲達到10bits的輸出電壓，最傳統的作法是透過電阻串產生1024個電壓，並於每個輸出通道內建立一個10bits數位類比轉換電路，藉以根據數位的輸入值從1024個電壓中選出一個相對應的電壓輸出。
需注意的是，由於此種作法需要有1024個電壓，亦即需要1024條走線貫穿所有的數位類比轉換器，這將會佔用大量的晶片面積。因此，TFT-LCD顯示面板之源極驅動IC可設置有透過運算放大器產生內插電壓的電路。藉此，透過電阻串僅需產生64個電壓，再經由運算放大器以4bits內插產生16個電壓，相乘後亦可得到1024個輸出電壓，但卻可使得走線之數目從原本的1024條大幅縮減至64條，故可大幅縮減走線所佔用的晶片面積。
然而，當TFT-LCD顯示面板之源極驅動IC透過運算放大器以4bits內插產生16個電壓時，由於其電路設計很難達到理想的線性內插，導致運算放大器所產生的內插電壓會出現如圖1所示的非線性現象，亟待進一步獲得改善。
有鑑於此，本發明提出一種源極驅動器及其運作方法，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種源極驅動器。於此實施例中，源極驅動器係應用於顯示裝置中。源極驅動器包含數位類比轉換器及輸出緩衝器。數位類比轉換器用以接收M位元數位輸入電壓並將M位元數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓，其中M為正整數。輸出緩衝器具有內插(Interpolating)功能並耦接至數位類比轉換器。輸出緩衝器接收2M個類比輸入電壓並以N位元內插之方式將2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2(M+N)。輸出緩衝器包含正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元，並分別透過正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元產生正極性內插電壓及負極性內插電壓，以對源極驅動器之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過正極性內插電壓與負極性內插電壓之間的相互補償來達到線性的內插電壓特性。
於一實施例中，正極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一正極性內插電壓輸出曲線，且該負極性內插電壓對該N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一負極性內插電壓輸出曲線。
於一實施例中，正極性輸出緩衝單元與負極性輸出緩衝單元具有相同的電路尺寸大小及連線，致使正極性內插電壓輸出曲線與負極性內插電壓輸出曲線相同。
於一實施例中，正極性內插電壓輸出曲線與負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移P個數位輸入碼，其中P為正整數。
於一實施例中，正極性內插電壓輸出曲線與負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移一特定電壓值。
於一實施例中，正極性內插電壓輸出曲線與負極性內插電壓輸出曲線之間係具有彼此互補的對應關係。
根據本發明之另一具體實施例為一種源極驅動器運作方法。於此實施例中，源極驅動器運作方法用以運作 應用於顯示裝置中之源極驅動器。源極驅動器包含數位類比轉換器及具有內插功能之輸出緩衝器。源極驅動器運作方法包含下列步驟：數位類比轉換器接收M位元數位輸入電壓並將M位元數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓，其中M為正整數；以及輸出緩衝器接收2M個類比輸入電壓並以N位元內插之方式將2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2(M+N)；輸出緩衝器包含正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元，並分別透過正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元產生正極性內插電壓及負極性內插電壓，以對源極驅動器之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過正極性內插電壓與負極性內插電壓之間的相互補償來達到線性的內插電壓特性。
相較於先前技術，本發明所提出的源極驅動器及其運作方法可達到下列具體功效：(1)由於採用運算放大器產生內插電壓，故其走線之數目可從最傳統的1024條大幅縮減至64條，以縮減走線佔用的晶片面積；(2)利用正負極性產生互補的內插電壓來實現理想的線性內插電壓特性，故可有效改善先前技術中所出現的非線性內插電壓。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
Code(0)、Code(8)、Code(16)、0、8、16‧‧‧數位輸入碼
L1‧‧‧非線性內插電壓曲線
L2、L3‧‧‧理想的線性內插電壓
VA、VB、-VA、-VB‧‧‧輸出電壓值
3‧‧‧源極驅動器
30‧‧‧數位類比轉換器
32‧‧‧輸出緩衝器
32A‧‧‧正極性輸出緩衝單元
32B‧‧‧負極性輸出緩衝單元
R‧‧‧電阻串
CP‧‧‧正極性內插電壓輸出曲線
CN‧‧‧負極性內插電壓輸出曲線
△VS‧‧‧特定電壓值
VOUT‧‧‧輸出電壓
S10~S12‧‧‧步驟
圖1係繪示傳統的運算放大器所產生的內插電壓所出現之非線性現象的示意圖。
圖2係繪示傳統的非線性內插電壓曲線與理想的線性內插電壓之示意圖。
圖3係繪示根據本發明之一較佳具體實施例之源極驅動器的示意圖。
圖4係分別繪示正極性內插電壓輸出曲線及負極性內插電壓輸出曲線之示意圖。
圖5係繪示負極性內插電壓輸出曲線相對於正極性內插電壓輸出曲線產生數位輸入碼之偏移的示意圖。
圖6係繪示負極性內插電壓輸出曲線相對於正極性內插電壓輸出曲線產生數位輸入碼與特定電壓值之偏移的示意圖。
圖7係繪示根據本發明之一較佳具體實施例之源極驅動器運作方法的流程圖。
本發明之主要目的在於針對先前技術中之LCD顯示裝置的源極驅動器中之運算放大器所產生之非線性內插電壓提出解決之道。
請參照圖2，圖2係繪示傳統的非線性內插電壓曲線與理想的線性內插電壓之示意圖。如圖2所示，假設圖2中之實線L1所代表的是傳統的源極驅動器中之運算放大器所產生之非線性內插電壓曲線且圖2中之虛線L2所代表的是理想的線性內插電壓。
很明顯地，當數位輸入碼(Digital Input Code)為Code(1)~Code(7)時，非線性內插電壓曲線L1所對應之輸出電壓值會大於理想的線性內插電壓L2所對應之輸出電壓值；當數位輸入碼為Code(9)~Code(15)時，非線性內插電壓曲線L1所對應之輸出電壓值會小於理想的線性內插電壓L2所對應之輸出電壓值。只有當數位輸入碼為Code(8)時，非線性內插電壓曲線L1所對應之輸出電壓值會剛好等於理想的線性內插電壓L2所對應之輸出電壓值。
假設當數位輸入碼為Code(0)時之非線性內插電壓曲線L1所對應之輸出電壓值為VA且當數位輸入碼為Code(16)時之非線性內插電壓曲線L1所對應之輸出電壓值為 VB，則當數位輸入碼為Code(8)時之非線性內插電壓曲線L1與理想的線性內插電壓L2所對應之輸出電壓值均會等於0.5*(VA+VB)。由於在LCD顯示裝置之驅動器上會有正負極性的gamma設定電壓，因此本發明利用此原理提出利用正負極性產生互補的內插電壓，藉以達到理想的線性內插電壓特性。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種源極驅動器。於此實施例中，源極驅動器係應用於顯示裝置中。請參照圖3，圖3係繪示此實施例之源極驅動器的示意圖。
如圖3所示，源極驅動器3包含數位類比轉換器30及輸出緩衝器32。其中，輸出緩衝器32係具有內插(Interpolating)功能並耦接至數位類比轉換器30。輸出緩衝器32包含正極性輸出緩衝單元32A及負極性輸出緩衝單元32B。
於此實施例中，假設數位類比轉換器30接收到M位元數位輸入電壓(其中M為正整數)，數位類比轉換器30會將M位元(2M個)數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓後輸出至輸出緩衝器32。實際上，如圖3所示，源極驅動器3還包含電阻串R，電阻串R係透過2M條走線耦接數位類比轉換器30，並由電阻串R產生2M個類比輸入電壓給數位類比轉換器30，再由數位類比轉換器30分別根據M位元(2M個)數位輸入電壓從2M個類比輸入電壓中選出相對應之類比輸入電壓後輸出。
當輸出緩衝器32接收到2M個類比輸入電壓時，輸出緩衝器32會以N位元內插之方式將2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2(M+N)。
需說明的是，輸出緩衝器32係分別透過正極性輸出緩衝單元32A及負極性輸出緩衝單元32B產生正極性內插電壓及負極性內插電壓，以對源極驅動器3之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過正極性內插電壓與負極性內插電壓之間的相互補償來達到理想的線性內插電壓特性。
接著，請參照圖4，圖4係分別繪示正極性內插 電壓輸出曲線及負極性內插電壓輸出曲線之示意圖。
如圖4所示，正極性輸出緩衝單元32A所產生之正極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一正極性內插電壓輸出曲線CP，且負極性輸出緩衝單元32B所產生之負極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一負極性內插電壓輸出曲線CN。至於L2及L3則分別為理想的正極性線性內插電壓與理想的負極性線性內插電壓。
需說明的是，本發明中之正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間係具有彼此互補的對應關係。舉例而言，當數位輸入碼為Code(1)時，正極性內插電壓輸出曲線CP所對應之輸出電壓與負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓之間會呈現互補的對應關係。由於此時正極性內插電壓輸出曲線CP所對應之輸出電壓會大於理想的正極性線性內插電壓L2，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更亮，但此時負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓絕對值會小於理想的負極性線性內插電壓L3，亦即負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓與接地電壓之間的電位差會變小，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更暗，因此兩者一亮一暗將會互相抵消而使得其呈現之亮度會趨近於理想的線性效果。
於實際應用中，由於此實施例中之正極性輸出緩衝單元32A與負極性輸出緩衝單元32B具有相同的電路尺寸大小及連線，使得正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN相同。
於一實施例中，正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間可彼此相對偏移P個數位輸入碼，其中P為正整數。
舉例而言，如圖5所示，當正極性內插電壓輸出曲線CP選擇Code(K)時，負極性內插電壓輸出曲線CN可選擇Code(K+8)，其中K為正整數。也就是說，此時正極性內插 電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間彼此相對偏移8個數位輸入碼。
經上述偏移後，正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間會具有彼此互補的對應關係。舉例而言，當數位輸入碼為Code(9)時，由於正極性內插電壓輸出曲線CP所對應之輸出電壓會小於理想的正極性線性內插電壓L2，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更暗，但此時負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓絕對值會大於理想的負極性線性內插電壓L3，亦即負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓與接地電壓之間的電位差會變大，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更亮，因此兩者一亮一暗將會互相抵消而使得其呈現之亮度會趨近於理想的線性效果。
同理，當正極性內插電壓輸出曲線CP選擇Code(K-4)時，負極性內插電壓輸出曲線CN可選擇Code(K+4)，使得正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間彼此相對偏移8個數位輸入碼；當正極性內插電壓輸出曲線CP選擇Code(K+3)時，負極性內插電壓輸出曲線CN選擇Code(K-5)，使得正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間彼此相對偏移8個數位輸入碼；其餘依此類推，於此不另行贅述。至於是由正極性內插電壓輸出曲線CP或負極性內插電壓輸出曲線CN單獨產生偏移，抑或是由正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN兩者均產生偏移，並無特定之限制，且均包含於本發明所主張之權利範圍內。
於另一實施例中，正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間亦可彼此相對偏移一特定電壓值△VS。
舉例而言，如圖6所示，當正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間彼此相對偏移8 個數位輸入碼之後，正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間亦可彼此相對偏移一特定電壓值△VS，使得負極性內插電壓輸出曲線CN之電壓值能偏移回原本相對應的電壓值。
經上述特定電壓值△VS之偏移後，正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN之間會具有彼此互補的對應關係。舉例而言，當數位輸入碼為Code(9)時，由於正極性內插電壓輸出曲線CP所對應之輸出電壓會小於理想的正極性線性內插電壓L2，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更暗，但此時負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓絕對值會大於理想的負極性線性內插電壓L3，亦即負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之輸出電壓與接地電壓之間的電位差會變大，導致其呈現之亮度會比理想亮度還要更亮，因此兩者一亮一暗將會互相抵消而使得其呈現之亮度會趨近於理想的線性效果。
需說明的是，上述偏移的特定電壓值△VS之大小及正負並無特定之限制。至於是由正極性內插電壓輸出曲線CP或負極性內插電壓輸出曲線CN單獨產生偏移，抑或是由正極性內插電壓輸出曲線CP與負極性內插電壓輸出曲線CN兩者均產生偏移，並無特定之限制，且均包含於本發明所主張之權利範圍內。
此外，上述實施例亦可進一步推廣至任意之組合，例如可透過對映表(Mapping table)調整正極性內插電壓輸出曲線CP或負極性內插電壓輸出曲線CN所對應之電壓值及/或數位輸入碼，使得正負極性能彼此互補而達成理想的線性內插電壓特性，或是其他任何能夠使呈現的亮度趨近於理想的線性效果之相關方法，均包含於本發明所主張之權利範圍內。
根據本發明之另一具體實施例為一種源極驅動器運作方法。於此實施例中，源極驅動器運作方法用以運作 應用於顯示裝置中之源極驅動器。源極驅動器包含數位類比轉換器及具有內插功能之輸出緩衝器。輸出緩衝器包含正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元。
請參照圖7，圖7係繪示此實施例之源極驅動器運作方法的流程圖。如圖7所示，於步驟S10中，數位類比轉換器接收M位元數位輸入電壓並將M位元數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓，其中M為正整數。於步驟S12中，輸出緩衝器接收2M個類比輸入電壓並以N位元內插之方式將2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2(M+N)。
需說明的是，輸出緩衝器係分別透過正極性輸出緩衝單元及負極性輸出緩衝單元產生正極性內插電壓及負極性內插電壓，以對源極驅動器之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過正極性內插電壓與負極性內插電壓之間的相互補償來達到線性的內插電壓特性。
於實際應用中，正極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一正極性內插電壓輸出曲線，且負極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一負極性內插電壓輸出曲線，並且正極性內插電壓輸出曲線與負極性內插電壓輸出曲線之間係具有彼此互補的對應關係。
相較於先前技術，本發明所提出的源極驅動器及其運作方法可達到下列具體功效：(1)由於採用運算放大器產生內插電壓，故其走線之數目可從最傳統的1024條大幅縮減至64條，以縮減走線佔用的晶片面積；(2)利用正負極性產生互補的內插電壓來實現理想的線性內插電壓特性，故可有效改善先前技術中所出現的非線性內插電壓。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具 體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
3‧‧‧源極驅動器
30‧‧‧數位類比轉換器
32‧‧‧輸出緩衝器
32A‧‧‧正極性輸出緩衝單元
32B‧‧‧負極性輸出緩衝單元
R‧‧‧電阻串
VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (12)

  1. 一種源極驅動器，應用於一顯示裝置中，該源極驅動器包含：一數位類比轉換器(DAC)，用以接收M位元數位輸入電壓並將該M位元數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓，其中M為正整數；以及一輸出緩衝器，具有內插(Interpolating)功能並耦接至該數位類比轉換器，該輸出緩衝器接收該2M個類比輸入電壓並以N位元內插之方式將該2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2M+N；其中，該輸出緩衝器包含一正極性輸出緩衝單元及一負極性輸出緩衝單元，並分別透過該正極性輸出緩衝單元及該負極性輸出緩衝單元產生一正極性內插電壓及一負極性內插電壓，以對該源極驅動器之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過該正極性內插電壓與該負極性內插電壓之間的相互補償來達到線性的內插電壓特性。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動器，其中該正極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一正極性內插電壓輸出曲線，且該負極性內插電壓對該N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一負極性內插電壓輸出曲線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該正極性輸出緩衝單元與該負極性輸出緩衝單元具有相同的電路尺寸大小及連線，致使該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線相同。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移P個數位輸入碼，其中P為正整數。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移一特定電壓值。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之源極驅動器，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間係具有彼此互補的對應關係。
  7. 一種源極驅動器運作方法，用以運作應用於一顯示裝置中之一源極驅動器，該源極驅動器包含一數位類比轉換器及具有內插功能之一輸出緩衝器，該源極驅動器運作方法包含下列步驟：該數位類比轉換器接收M位元數位輸入電壓並將該M位元數位輸入電壓轉換為2M個類比輸入電壓，其中M為正整數；以及該輸出緩衝器接收該2M個類比輸入電壓並以N位元內插之方式將該2M個類比輸入電壓增加為K個類比輸出電壓，其中N為正整數，且K=2M*2N=2M+N；其中，該輸出緩衝器包含一正極性輸出緩衝單元及一負極性輸出緩衝單元，並分別透過該正極性輸出緩衝單元及該負極性輸出緩衝單元產生一正極性內插電壓及一負極性內插電壓，以對該源極驅動器之同一個源極輸出通道進行分時輸出，並透過該正極性內插電壓與該負極性內插電壓之間的相互補償來達到線性的內插電壓特性。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之源極驅動器運作方法，其中該正極性內插電壓對N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一正極性內插電壓輸出曲線，且該負極性內插電壓對該N位元(2N個)數位輸入碼之曲線為一負極性內插電壓輸出曲線。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之源極驅動器運作方法，其中該正極性輸出緩衝單元與該負極性輸出緩衝單元具有相同的電路尺寸大小及連線，致使該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線相同。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之源極驅動器運作方法，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移P個數位輸入碼，其中P為正整數。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之源極驅動器運作方法，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間彼此相對偏移一特定電壓值。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之源極驅動器運作方法，其中該正極性內插電壓輸出曲線與該負極性內插電壓輸出曲線之間係具有彼此互補的對應關係。
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