TWI787005B

TWI787005B - 顯示驅動電路和其驅動方法

Info

Publication number: TWI787005B
Application number: TW110147973A
Authority: TW
Inventors: 游錡; 柳開祥
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-12-11
Also published as: CN114694571B; TW202326666A; CN114694571A

Abstract

一種驅動方法，適用於顯示驅動電路。顯示驅動電路用於驅動顯示面板。顯示面板包含多個分區。每個分區包含至少一畫素電路。每個畫素電路包含電晶體。驅動方法包含以下步驟：計算每個分區對應第一幀的至少一第一資料電壓；計算每個分區對應第二幀的至少一第二資料電壓，其中第一幀晚於第二幀；計算分區的至少一第一資料電壓和至少一第二資料電壓的至少一差值；確認至少一差值中的極值；比較極值和電晶體的臨界電壓值以產生比較結果；依據比較結果選擇性重置分區中的至少一畫素電路。

Description

顯示驅動電路和其驅動方法

本揭示文件有關顯示裝置的驅動技術，尤指一種能節省顯示裝置電力的顯示驅動電路與驅動方法。

隨著科技不斷進步，微發光二極體顯示器是一種新興的平面顯示器技術，各種運用此技術的智慧型穿戴式產品紛紛出籠。為及時提供各種方便功能，穿戴式產品待機時電力係屬必要之消耗，其電源不能中斷，例如智慧型手錶在非使用時間仍會消耗電池的電力，然而電池的電力是有限的。影響穿戴式裝置電池續航力的主因在於顯示面板，例如無論是觸控操作或單純顯示畫面，微發光二極體顯示器中的畫素電路會不斷的充電或放電以更新畫面，因此電量會快速流失。

本揭示文件提供一種驅動方法，適用於顯示驅動電路。顯示驅動電路用於驅動顯示面板。顯示面板包含多個分區。每個分區包含至少一畫素電路。每個畫素電路包含電晶體。驅動方法包含以下步驟：計算每個分區對應第一幀的至少一第一資料電壓；計算每個分區對應第二幀的至少一第二資料電壓，其中第一幀晚於第二幀；計算分區的至少一第一資料電壓和至少一第二資料電壓的至少一差值；確認至少一差值中的極值；比較極值和電晶體的臨界電壓值以產生比較結果；依據比較結果選擇性重置分區中的至少一畫素電路。

本揭示文件提供一種顯示驅動電路，用於控制顯示面板。顯示面板包含多個分區。每個分區包含至少一畫素電路。每個畫素電路包含電晶體。顯示驅動電路包含記憶體、訊號產生電路和處理器。記憶體用於儲存第一幀的第一顯示資料與第二幀的第二顯示資料。訊號產生電路用於產生多個控制訊號以控制每個分區中的至少一畫素電路。處理器用於執行以下運作：依據第一顯示資料計算每個分區對應第一幀的至少一第一資料電壓；依據第二顯示資料計算每個分區對應第二幀的至少一第二資料電壓，其中第一幀晚於第二幀；計算分區的至少一第一資料電壓和至少一第二資料電壓的至少一差值；確認至少一差值中的極值；比較極值和電晶體的臨界電壓值以產生比較結果；依據比較結果控制訊號產生電路選擇性重置分區中的至少畫素電路。

上述驅動方法和顯示驅動電路的優點之一，在於能降低畫素的充電或放電程度而達到省電的效果。

以下將配合相關圖式來說明本揭示文件的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

第1圖為依據本揭示文件一實施例的顯示裝置100簡化後的功能方塊圖。顯示裝置100包含顯示驅動電路110、顯示面板PA、源極驅動器120和閘極驅動器130。顯示面板PA包含多個分區140，其中每個分區140包含顯示面板PA的多個畫素電路150的一部分畫素電路150。顯示驅動電路110包含記憶體111、處理器112和訊號產生電路113。顯示驅動電路110用於依序接收顯示資料Data_1~Data_N以驅動顯示面板PA，顯示資料Data_1~Data_N會傳送至處理器112、記憶體111和訊號產生電路113，其中顯示資料Data_1~Data_N標號中的索引對應於特定的幀，例如顯示資料Data_N為第N幀接收的顯示資料。記憶體111會於第N-1幀記錄顯示資料Data_N-1，接著處理器112會於第N幀自記憶體112讀取顯示資料Data_N-1，亦即處理器112會自記憶體111讀取上一幀的顯示資料。處理器112用於依據當前幀顯示資料與前一幀顯示資料產生多個重置旗標Flag _rst至訊號產生電路113。訊號產生電路113用於處理顯示資料Data_1~Data_N，例如調整解析度或轉換資料格式，並用於控制閘極驅動器130產生多個控制訊號，例如第2圖中的發光訊號V _emi、閘極訊號V _gate和重置訊號V _ini，其中訊號產生電路113會依據多個重置旗標Flag _rst決定重置訊號V _ini的波形。在一些實施例中，顯示資料Data_1~Data_N可以來自於圖形處理器(GPU)或中央處理器(CPU)。源極驅動器120用於依據處理後的顯示資料Data_1~Data_N提供多個資料電壓V _data至多個畫素電路150。

在一實施例中，閘極驅動器130可以是閘極驅動晶片並透過接合墊(bonding pad)電性連接至顯示面板PA。在另一實施例中，閘極驅動器130可以是設置於顯示面板PA的陣列基板上的陣列上閘極驅動電路(Gate on Array，簡稱GOA)。在一實施例中，顯示驅動電路110可以由顯示器驅動晶片(Display Driver IC，簡稱DDIC)來實現。在另一實施例中，顯示驅動電路110是由時序控制電路(Timing Controller，簡稱TCON)來實現。

多個分區140排列為具有i橫列和j直行的矩陣，亦即總共有i*j個分區140，其中i和j為正整數。在一些實施例中，多個重置旗標Flag _rst分別對應於多個分區140，訊號產生電路113可以依據重置旗標Flag _rst決定重置訊號V _ini的波形，以重置有重置需求的區塊140中的畫素電路150，並且不重置其他區塊140，進而節省電力消耗。在一些實施例中，分區140可以為矩形、正方形、平行四邊形、菱形、箏形、梯形或四邊形。在一些實施例中，分區140可以由多個畫素電路150組成。在一些實施例中，分區140是一個畫素電路150。

第2圖為依據本揭示文件一實施例的P型電晶體畫素電路200的電路示意圖。P型電晶體畫素電路200可用於實現第1圖的畫素電路150。P型電晶體畫素電路200包含驅動電晶體T _d、電晶體T _s、T _i和T1~T3，且包含電容C1和發光元件D1。電晶體T1的控制端用於接收閘極訊號V _gate，第一端用於接收資料電壓資料電壓V _data，第二端耦接於電晶體T _s的第一端。電晶體T _s的控制端耦接於節點C、第一端耦接於電晶體T1的第二端，第二端耦接於電晶體T2的第一端。電晶體T2控制端用於接收閘極訊號V _gate，第一端耦接於電晶體T _s，第二端耦接於節點C。電晶體T _i的控制端用於接收於重置訊號V _ini，第一端耦接於節點C，第二端接地。電晶體T3的控制端用於接收發光訊號V _emi，第一端用於接收工作電壓VDD，第二端耦接於驅動電晶體T _d的第一端。驅動電晶體T _d的控制端耦接於節點C，第一端耦接於電晶體T3，第二端耦接於發光元件D1的陽極端，發光元件D1的陰極端接地。電容C1的第一端耦接於節點C，第二端接地。

第3圖為輸入第2圖的P型電晶體畫素電路200的訊號簡化後的波形示意圖。P型電晶體畫素電路200於一幀中的運作可區分成三個階段，分別為重置階段、資料寫入階段和發光階段。在重置階段中，當節點C的電壓被重置時，節點C之電壓變化以及重置訊號V _ini的波形以虛線標示。另一方面，在重置階段中，當不重置節點C時，節點C之電壓變化以及重置訊號V _ini的波形以實線標示。由第3圖可以得知，若不重置P型電晶體畫素電路200，則節點C於資料寫入階段的充電幅度會較小，進而達到省電的效果。

在資料寫入階段時，閘極訊號V _gate會下降，使得電晶體T1和T2導通，資料電壓V _data流入節點C，並同時將電晶體T _s的臨界電壓值記錄於節點C。在一實施例中，由於電晶體T _s與驅動電晶體T _d的布局位置相近，兩者會具有實質上相同的臨界電壓值，因而將電晶體T _s的臨界電壓值記錄於節點C可補償驅動電晶體T _d的臨界電壓變異。

在發光階段時，發光訊號V _emi會下降，使得驅動電晶體T _d和電晶體T3導通，進而使得發光元件D1發光。

第4圖為依據本揭示文件一實施例的驅動方法400的流程圖。第1圖的顯示驅動電路110可以執行驅動方法400以重置有重置需求的分區140，並且不重置其他分區140，以下將配合第2~5圖進一步說明。

步驟S410中，處理器112依據當前幀(第N幀)的顯示資料Data_N，計算出源極驅動器120將於當前幀(第N幀)中提供至每個分區140的每個畫素電路150的資料電壓V _data。

步驟S420中，處理器112自記憶體111讀取上一幀(第N-1幀)的顯示資料Data_N-1，並依據顯示資料Data_N-1計算出源極驅動器120於上一幀(第N-1幀)提供至每個分區140的每個畫素電路150的資料電壓V _data。

步驟S430中，針對每個分區140，處理器112會計算該分區140中每個畫素電路150的當前幀(第N幀)資料電壓V _data和上一幀(第N-1幀)資料電壓V _data的差值。在一些實施例中，若記憶體111無儲存上一幀的資料電壓V _data(例如N等於1)，則可將上一幀的資料電壓V _data視為0。

以下將配合第5圖詳細說明步驟S430，第5圖為用於說明相鄰幀的資料電壓V _data的差值的計算過程的示意圖。為便於說明，第5圖僅繪示了針對一個分區140的計算過程，但可以理解的是，第5圖的計算過程適用於顯示面板PA中的每個分區140，亦即第5圖的計算過程於步驟S430中可以被多次執行。依據當前幀(第N幀)的顯示資料Data_N所計算出的多個資料電壓Vdata，在第5圖中以資料電壓V _{N_11}~V _{N_xy}表示，而依據上一幀(第N-1幀)的顯示資料Data_N-1所計算出的多個資料電壓Vdata，在第5圖中以資料電壓V _{N-1_11}~V _{N-1_xy}表示。

在本實施例中，分區140包含x*y個畫素電路150，其中x和y為正整數。資料電壓V _{N_11}~V _{N_xy}和V _{N-1_11}~V _{N-1_xy}標號中的索引代表對應的畫素電路150。處理器112將前一幀(第N-1幀)的資料電壓V _{N-1_11}~V _{N-1_xy}分別減去當前幀(第N幀)的資料電壓V _{N_11}~V _{N_xy}，以得到對應於當前幀(第N幀)的資料電壓差值ΔV _{N_11}~ΔV _{N_xy}。例如，處理器112可以將資料電壓V _{N-1_11}減去資料電壓V _{N_11}以得到資料電壓差值ΔV _{N_11}。

處理器112可以針對每個分區140執行以下的步驟S440~S480，亦即步驟S440~S480於驅動方法400中可以多次執行，直到顯示面板PA的每個分區140於當前幀(第N幀)中已被重置或省略重置。

步驟S440中，處理器112會找出並確認分區140的資料電壓差值ΔV _{N_11}~ΔV _{N_xy}的一極值。在一實施例中，若畫素電路150是由第2圖的P型電晶體畫素電路200實現，則步驟S440是找出最大值。

步驟S450中，處理器112會比較前述極值和第2圖中電晶體T _s的臨界電壓值以產生一比較結果。應當理解的是，步驟S450不限於使用電晶體T _s的臨界電壓值進行比較。在一些實施例中，畫素電路150於運作過程會記錄驅動電晶體T _d本身的臨界電壓值，而無須記錄鄰近驅動電晶體的其他電晶體的臨界電壓值，並以驅動電晶體T _d本身的臨界電壓值補償驅動電晶體T _d的臨界電壓變異，在此情況下，處理器112會於步驟S450中將極值與驅動電晶體T _d的臨界電壓值進行比較。在一實施例中，驅動電晶體T _d指的是依據資料電壓V _data提供對應大小的驅動電流至發光單元的電晶體。

請參考第2圖，在步驟S460中，處理器112會依據比較結果判斷分區140中的畫素電路150是否需要重置。具體來說，當處理器112判斷分區140的極值小於電晶體T _s的臨界電壓值時，則處理器112可以接著執行步驟S480以省略重置分區140；若極值大於或等於電晶體T _s的臨界電壓值，則處理器112可以接著執行步驟S470電晶體以重置分區140。

於步驟S470中，處理器112會重置分區140。處理器112可以產生對應的重置旗標Flag _rst(例如數值1)至訊號產生電路113，以令閘極驅動器產生第3圖中以虛線表示的重置訊號V_ini。在此情況下，電晶體T_i會於重置階段中導通以將接地電壓傳遞至節點C。

於步驟S480中，處理器112會省略重置分區140。處理器112可以產生對應的重置旗標Flag_rst(例如數值0)至訊號產生電路113，以令閘極驅動器產生第3圖中以實線表示的重置訊號V_ini。在此情況下，電晶體T_i會於重置階段中保持關斷以避免接地電壓傳遞至節點C。

第6圖為依據本揭示文件一實施例的N型電晶體畫素電路600簡化後的電路示意圖。N型電晶體畫素電路600包含驅動電晶體T_d、電晶體T_s、重置電晶體T_i和電晶體T1~T3、電容C1和發光元件D1。電晶體T1的控制端用於接收閘極訊號V_gate，第一端用於接收資料電壓資料電壓V_data，第二端耦接於電晶體T_s的第一端。電晶體T_s的控制端耦接於節點C、第一端耦接於電晶體T1的第二端，第二端耦接於電晶體T2的第一端。電晶體T2控制端用於接收閘極訊號V_gate，第一端耦接於電晶體T_s，第二端耦接於節點C。重置電晶體T_i的控制端用於接收於重置訊號V_ini，第一端用於接收參考電壓V_REF，第二端耦接於節點C。驅動電晶體T_d的控制端用於接收發光訊號V_emi，第一端耦接於電晶體T3的第二端，第二端接地。電晶體T3的控制端耦接於節點C，第一端耦接於發光元件D1的負端，第二端耦接於驅動電晶體T_d的第一端，發光元件D1的陽極端用於接收工作電壓VDD，陰極端耦接於電晶體T3的第一端。電容C1第一端耦接於節點C，第二端接地。

請同時參考第1圖、第4圖和第6圖，當第1圖的畫素電路150是以第6圖的N型電晶體畫素電路600實現時，步驟S440可修正為找出資料電壓差值ΔV _{N_11}~ΔV _{N_xy}中的最小值。在此情況下，在步驟S460中，若處理器112判斷某個分區140的極值大於電晶體T _S的臨界電壓值，則處理器112可以接著執行步驟S480以省略重置該分區140；若極值小於或等於電晶體T _S的臨界電壓值，則處理器112可以接著執行步驟S470以重置該分區140。

第7圖為輸入第6圖的N型電晶體畫素電路600的訊號簡化後的波形示意圖。N型電晶體畫素電路600於一幀中的運作可區分成三個階段，分別為重置階段、資料寫入階段和發光階段。在重置階段中，當節點C的電壓被重置時，節點C之電壓變化以及重置訊號V _ini的波形以虛線標示。另一方面，在重置階段中，當不重置節點C時，節點C之電壓變化以及重置訊號V _ini的波形以實線標示。由第7圖可以得知，若不重置N型電晶體畫素電路600，則節點C於資料寫入階段的放電幅度會較小，進而達到省電的功能。N型電晶體畫素電路600在運作上相似於第2圖的P型電晶體畫素電路200，其差異在於N型電晶體畫素電路600須使用高電壓準位和低電壓準位的控制訊號分別導通和關斷其電晶體，因而N型電晶體畫素電路600的控制訊號波形(繪示於第7圖)反相於P型電晶體畫素電路200的控制訊號波形(繪示於第2圖)，為簡潔起見，相關內容在此不重複贅述。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上僅為本揭示文件的較佳實施例，凡依本揭示文件請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本揭示文件的涵蓋範圍。

100:顯示裝置

Data_1~Data_N:顯示資料

110:顯示驅動電路

111:記憶體

112:處理器

113:訊號產生電路

Flag_rst:重置旗標

V_data:資料電壓

120:源極驅動器

130:閘極驅動器

PA:顯示面板

140:分區

150:畫素電路

V_gate:閘極訊號

V_ini:重置訊號

V_emi:發光訊號

VDD:工作電壓

T1,T2,T3,T_s,T_i:電晶體

T_d:驅動電晶體

C1:電容

D1:發光元件

C:節點

400:驅動方法

S410~S480:步驟

V _{N_11}~V _{N_xy}:資料電壓 V _{N-1_11}~V _{N-1_xy}:資料電壓 ΔV _{N_11}~ΔV _{N_xy}:資料電壓差值

第1圖為依據本揭示文件一實施例的顯示面板簡化後的功能方塊圖。第2圖為依據本揭示文件一實施例的P型電晶體畫素電路的電路示意圖。第3圖為輸入第2圖的P型電晶體畫素電路畫素電路的訊號簡化後的波形示意圖。第4圖為依據本揭示文件一實施例的驅動方法的流程圖。第5圖為依據本揭示文件一實施例的說明相鄰幀的資料電壓差值的計算過程的示意圖。第6圖為依據本揭示文件一實施例的N型電晶體畫素電路的電路示意圖。第7圖為輸入第6圖的N型電晶體畫素電路畫素電路的訊號簡化後的波形示意圖。