TW201430803A - 降低電磁干擾的驅動方法及其相關裝置 - Google Patents

Abstract

一種降低電磁干擾的驅動方法，用於一驅動裝置，該驅動方法包含有偵測該驅動裝置中對應於一畫素的一第一顯示電壓與一第二顯示電壓之間的一電壓差值，以產生一偵測訊號；以及根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的一電荷分享開關的運作方式。

Description

降低電磁干擾的驅動方法及其相關裝置

本發明係指一種降低電磁干擾的驅動方法及其相關裝置，尤指一種可調整顯示系統之驅動裝置中電荷分享開關的運作方式，以降低電磁干擾的驅動方法及其相關裝置。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型輕薄、低輻射、體積小及低耗能等優點，廣泛地應用在筆記型電腦或平面電視等資訊產品上。因此，液晶顯示器已逐漸取代傳統的陰極射線管顯示器(Cathode Ray Tube Display)成為市場主流，其中又以主動矩陣式薄膜電晶體液晶顯示器(Active Matrix TFT LCD)最受歡迎。簡單來說，主動矩陣式薄膜電晶體液晶顯示器之驅動系統係由一時序控制器(Timing Controller)、源極驅動器(Source Driver)以及閘極驅動器(Gate Driver)所構成。源極驅動器及閘極驅動器分別控制資料線(Data Line)及掃描線(Scan Line)，其在面板上相互交叉形成電路單元矩陣，而每個電路單元(Cell)包含液晶分子及電晶體。液晶顯示器的顯示原理是閘極驅動器先將掃描訊號送至電晶體的閘極，使電晶體導通，接著源極驅動器將時序控制器送來的資料轉換成輸出電壓後，將輸出電壓送至電晶體的源極，此時液晶一端的電壓會等於電晶體汲極的電壓，並根據汲極電壓改變液晶分子的傾斜角度，進而改變透光率達到顯示不同顏色的目的。

由於長時間使用同一極性電壓(如正電壓或負電壓)來驅動液晶分子，將會導致液晶材料產生極化而造成永久性的破壞，進而降低液晶分子對光線的偏振或折射效果並使得畫面顯示的品質惡化。因此，在液晶顯示器之源極驅動器進行畫素顯示驅動時，通常施加在液晶材料層兩端的電壓極性必須每隔一段時間進行極性反轉(Polarity Inversion)，也就是說，交替地使用正負電壓的方式來驅動液晶分子。

為了降低源極驅動器的功率消耗，源極驅動器於進行極性反轉時通常會採用電荷分享(charging sharing)技術。請參考第1圖，第1圖為習知一源極驅動器10的示意圖。源極驅動器10包含有緩衝器100、102、開關104、106、以及一電荷分享開關108。緩衝器100、102用來接收差動訊號，並據以分別輸出顯示電壓VD1、VD2。開關104耦接於緩衝器100及一輸出端OUT1之間，用來根據一控制訊號VSW1，控制緩衝器100與輸出端OUT1之間的連結，以週期性地將顯示電壓VD1輸出至輸出端OUT1。相似地，開關106耦接於緩衝器102及一輸出端OUT2之間，用來根據一控制訊號VSW2，控制緩衝器102與輸出端OUT2之間的連結，以週期性地將顯示電壓VD2輸出至輸出端OUT2。其中，輸出端OUT1與輸出端OUT2係分別連接至顯示裝置中一奇數通道(Odd Channel)及一偶數通道(Even Channel)。其中，此奇數通道與此偶數通道於同一時間係耦接於同一液晶分子(即同一畫素)。電荷分享開關108耦接 於正輸出端OUTP與負輸出端OUTN之間，用來根據一分享控制訊號VSW3，控制正輸出端OUTP與負輸出端OUTN間之連結，以重複利用儲存於正輸出端OUTP與負輸出端OUTN之電荷，達到降低功率消耗之目的。

詳細來說，請參考第2A圖，第2A圖為第1圖所示之源極驅動器10未使用電荷分享技術來進行極性轉換時相關訊號的示意圖。如第2A圖所示，於一時間點T2前，控制訊號SW1、SW2指示導通狀態，分享控制訊號SW3則指示斷開狀態，輸出端OUT1的輸出電壓VOUT1以及輸出端OUT2的輸出電壓VOUT2分別成為顯示電壓VD1和顯示電壓VD2。此時，顯示電壓VD1和顯示電壓VD2之電壓值分別為一正顯示電壓VP以及一負顯示電壓VN。於時間點T2，控制訊號SW1與SW2被切換，緩衝器100將顯示電壓VD1由正顯示電壓VP轉換成負顯示電壓VN，且緩衝器102將顯示電壓VD2由負顯示電壓VN轉換成正顯示電壓VP，以進行極性轉換。接下來，透過切換控制訊號SW1與SW2，輸出電壓VOUT1由正顯示電壓VP轉換成負顯示電壓VN，而輸出電壓VOUT2由負顯示電壓VN轉換成正顯示電壓VP，完成極性轉換。由第2A圖可知，當源極驅動器10未使用電荷分享技術來進行極性轉換時，輸出電壓VOUT1及輸出電壓VOUT2的電壓變化皆為正顯示電壓VP與負顯示電壓VN的電壓差值。

另一方面，請參考第2B圖，第2B圖為第1圖所示之源極驅動 器10使用電荷分享技術來進行極性轉換時相關訊號的時序圖。不同於第2A圖，在第2B圖中一時間點T1時，分享控制訊號SW3係切換指示導通狀態，以使正輸出端OUTP與負輸出端OUTN間開始進行電荷分享。因此，於時間點T1至時間點T2(即電荷分享階段)，正輸出電壓VOUTP與負輸出電壓VOUTN逐漸向正顯示電壓VP與負顯示電壓VN之一平均電壓VAVG靠近。因此，於時間點T2，輸出電壓VOUT1欲轉換為負顯示電壓VN及輸出電壓VOUT2欲轉換為正顯示電壓VP時，輸出電壓VOUT1、VOUT2的電壓變化量皆低於正顯示電壓VP與負顯示電壓VN之差值。因此，採用電荷分享技術的源極驅動器10可有效降低功率消耗。

通常而言，電荷分享開關108之電阻值會被設計為一預設值，且此預設值越小越好，以期能夠快速完成電荷分享，從而提高重複使用電荷的效率。然而，電荷分享開關108之電阻值越小，流經電荷分享開關108之電流越高，進而造成源極驅動器10的電磁干擾情形更加顯著。嚴重之電磁干擾將會大幅降低顯示裝置中其他電路以及其他信號線之效能。由此可知，習知技術實有改進之必要。

因此，本發明提出一種驅動方法及其相關裝置，以降低驅動裝置進行電荷分享時所產生之電磁干擾。

本發明揭露一種降低電磁干擾的驅動方法，用於一驅動裝置。 該驅動方法包含有偵測該驅動裝置中對應於一畫素的一第一顯示電壓與一第二顯示電壓之間的差值，以產生一偵測訊號；以及根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的一電荷分享開關的運作方式。

本發明另揭露一種驅動裝置，用於一顯示系統。該驅動裝置包含有一第一緩衝器，用來輸出一第一顯示電壓；一第二緩衝器，用來輸出一第二顯示電壓；一第一開關，耦接於該第一緩衝器以及一正輸出端，用來根據一第一控制訊號，輸出該第一顯示電壓至該正輸出端；一第二開關，耦接於該第二緩衝器以及一負輸出端，用來根據一第二控制訊號，輸出該第二顯示電壓至該負輸出端；一電荷分享開關，耦接於該正輸出端以及該負輸出端，用來根據一分享控制訊號，進行電荷分享；一偵測單元，耦接於該第一緩衝器以及該第二緩衝器，用來偵測該第一顯示電壓與該第二顯示電壓之間的一電壓差，產生一偵測訊號；以及一控制單元，耦接於該偵測單元，用來根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關之運作方式。

請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一驅動裝置30的示意圖。如第3圖所示，驅動裝置30包含有緩衝器300、302、開關304、306、一電荷分享開關308、一偵測單元310以及一控制單元312。驅動裝置30之功能與架構類似於第1圖所示之源極驅動器10，因此功能相似的元件及訊號使用相同之名稱及符號。與源極驅動器10 不同的是，驅動裝置30新增偵測單元310以及控制單元312。其中，偵測單元310耦接於緩衝器300、302以及開關304、306，用來偵測緩衝器300輸出之顯示電壓VD1與緩衝器302輸出之顯示電壓VD2間之電壓差值，以輸出一偵測訊號DET。控制單元312耦接於偵測單元310以及電荷分享開關308，用來根據偵測訊號DET，輸出一分享調整訊號，以調整電荷分享開關308的運作方式。據此，驅動裝置30可降低進行電荷分享時所產生的電磁干擾，且保有利用電荷分享降低功率消耗之優點。

詳細來說，當電荷分享開關308的一電阻值R_308設計過小時，輸出端OUT1與輸出端OUT2間的電荷雖可透過電荷分享開關308被快速分享，亦會於電荷分享開關308造成一過大的電荷分享電流I_308，進而產生顯著的電磁干擾。然而，當電阻值R_308設計過大時，輸出段OUT1與輸出端OUT2間的電荷分享速度會過慢，導致驅動裝置30之一供應電流IVDDA之平均值上升，從而使驅動裝置30的功率消耗上升。因此，控制單元312係根據偵測訊號DET(對應於顯示電壓VD1與顯示電壓VD2間之電壓差值)，透過分享調整訊號SA調整電荷分享開關308，以使驅動裝置30大致於電荷分享階段結束時(即大致於電荷分享開關308由導通狀態切換為斷開狀態時)，完成電荷分享。如此一來，電荷分享電流I_308可被最佳化，從而降低電荷分享電流I_308所產生的電磁干擾，且保有利用電荷分享降低驅動裝置30之功率消耗的優點。

根據不同應用，控制單元312調整電荷分享開關308運作方式的方法可據以變化。在本發明實施例中，控制單元312係透過改變電荷分享開關308之電阻值，調整電荷分享開關308的運作方式，但不限於此。請參考第4A~4C圖，第4A~4C圖為具有不同電阻值之電荷分享開關308的驅動裝置30運作時相關訊號的示意圖。在第4A圖中，電荷分享開關308之電阻值R_308係被設計為一極小值。當控制訊號SW1、SW2以及分享控制訊號SW3於時間點T1被切換時，輸出端OUT1的輸出電壓VOUT1與輸出端OUT2的輸出電壓VOUT2會快速向正顯示電壓VP與負顯示電壓VN之平均電壓VAVG接近。當電荷分享完成時，正顯示電壓VP與負顯示電壓VN會大致等於平均電壓VAVG。透過電荷分享，供應電流IVDDA於時間點T2產生的突波可被降低。然而，於時間點T1，電荷分享電流I_308會產生一顯著的突波，造成嚴重的電磁干擾。

另一方面，在第4B圖中，電阻值R_308係被設計為一極大值。當控制訊號SW1、SW2以及分享控制訊號SW3於時間點T1被切換時，由於此時的電阻值R_308產生的電荷分享電流I_308微小，因此輸出電壓VOUT1與輸出電壓VOUT2將無法於時間點T2(即分享控制訊號SW3切換指示一斷開狀態的時間點)前大致等於平均電壓VAVG。雖然電荷分享電流I_308於電荷分享階段產生的突波可被降低。然而，驅動裝置30的供應電流IVDDA將會於時間點T2產生一顯著的突波，進而提高驅動裝置30的功率消耗。

相較之下，在第4C圖中，控制單元312係根據偵測訊號DET(對應於正顯示電壓VP與負顯示電壓VN間之電壓差值)，調整電阻值R_308，以使電阻值R_308和正顯示電壓VP與負顯示電壓VN間之電壓差值間呈現一反比關係。在此情況下，電阻值R_308產生的電荷分享電流I_308可使輸出電壓VOUT1和輸出電壓VOUT2大致於時間點T2完成電荷分享(即使輸出電壓VOUT1和輸出電壓VOUT2大致等於平均電壓VAVG)。如此一來，相較於第4A圖，電荷分享電流I_308於時間點T1產生的突波可被降低。並且，由於電荷分享係完成在時間點T2之前，供應電流IVDDA於時間點T2產生的突波亦可降至最低。換言之，透過控制單元312根據偵測訊號DET調整電荷分享開關308之電阻值R_308，電荷分享電流I_308所產生的電磁干擾以及驅動裝置30之功率消耗皆可被有效降低。

需注意的是，本發明之主要精神在於根據驅動裝置中相鄰的奇數頻道輸出端與偶數頻道輸出端間之電壓差值，動態調整用來實現電荷分享的電荷分享開關的運作方式，以使驅動裝置可大致於電荷分享開關由導通切換成斷開時，完成電荷分享。如此一來，驅動裝置的電磁干擾以及功率消耗可被最佳化。根據不同應用，本領域熟知技藝者應可據以實施適當之變化或改變。舉例來說，顯示系統(例如一液晶顯示器)中包含有複數個驅動裝置，此複數個驅動裝置可被分成多個群組，並透過分散各群組電荷分享階段開始及結束的時間(即電荷分享開關開始導通及切換成斷開的時間)，降低顯示系統瞬間產生的電荷分享電流總和的峰值。如此一來，搭配上述實施例 所揭露之驅動裝置，顯示系統可進一步降低電磁干擾。

另一方面，根據不同應用，上述實施例所揭露之控制單元可以各式各樣的方式調整電荷分享開關的電阻值大小。舉例來說，當驅動裝置30中電荷分享開關308係由N型金氧半場效電晶體或是P型金氧半場效電晶體實現時，控制單元312可透過調整電荷分享開關308的基極電壓，來改變電荷分享開關308的電阻值。進一步地，請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一驅動裝置50的示意圖。驅動裝置50包含有緩衝器500、502、開關504、506、一電荷分享開關模組508、一偵測單元510以及一控制單元512。驅動裝置50之架構及功能類似於第3圖所示之驅動裝置30，因此具有相同功能的元件及訊號係使用相同之元件名稱和元件符號。與第3圖所示之驅動裝置30不同的是，驅動裝置50係以電荷分享開關模組508取代電荷分享開關308。電荷分享開關模組508包含具有不同電阻值的電荷分享開關508_1~508_n。其中，透過串連或並聯的方式，電荷分享開關508_1~508_n可形成複數條導通路徑，且此複數條導通路徑具有不同之電阻值。如此一來，控制單元512即可根據偵測訊號DET，選擇具有適當電阻值之一導通路徑，以使驅動裝置50可大致於電荷分享階段結束時，完成電荷分享，從而達到最佳化驅動裝置50的電磁干擾以及功率消耗之目的。

此外，本發明所揭露之控制單元亦可透過改變控制電荷分享開關的分享控制訊號，調整電荷分享開關的電阻值。舉例來說，請參 考第6A~6C圖，第6A~6C圖為第3圖所示之驅動裝置30中分享控制訊號SW3的示意圖。在此實施例中，分享控制訊號SW3控制之電荷分享開關308係以一N型金氧半場效電晶體(NMOS)所實現。如第6A圖所示，控制單元312可透過改變分享控制訊號SW3由地端電位GNDA上升至驅動裝置30之供應電壓VDDA的時間，改變電荷分享開關308導通時的電阻值R_308。換言之，控制單元312可藉由改變分享控制訊號SW3之迴轉率(slew rate)，調整電荷分享開關308導通時之電阻值R_308。

另一方面，在第6B圖中，控制單元312係藉由改變分享控制訊號SW3的最高電壓值，調整電荷分享開關308之電阻值R_308。如第6B圖所示，分享控制訊號SW3係由地端電位GNDA上升至一低於供應電壓VDDA之一電壓VA。透過改變電壓VA，控制單元312可調整電荷分享開關308導通時之電阻值R_308。此外，如第6C圖所示，控制單元312亦可透過同時改變分享控制訊號SW3之迴轉率及最高電壓，來調整電荷分享開關308導通時之電阻值R_308。第6C圖所示的分享控制訊號SW3之運作方式可參考前述，為求簡潔，在此不贅述。

相似地，若第3圖所示之驅動裝置30中電荷分享開關308係以一P型金氧半場效電晶體(PMOS)所實現，控制單元312亦可以透過類似於第6A~6C圖所示的方式，調整電荷分享開關308之電阻值R_308。不同的是，在此實施例中，控制單元312係透過改變 分享控制訊號SW3的最低電壓，改變電荷分享開關308之電阻值R_308。例如，控制單元312可將分享控制訊號SW3之最低電壓由地端電位GNDA提昇至一電壓VB，據此，電荷分享開關308導通時之電阻值R_308可隨之改變。

關於在第3圖所示之驅動裝置30中，根據顯示電壓VD1與顯示電壓VD2間之電壓差值，調整電荷分享開關308運作方式之方式，可進一步歸納為一驅動方法70。請參考第7圖，第7圖為本發明實施例驅動方法70的示意圖。驅動方法70包含有下列步驟：

步驟700：開始。

步驟702：偵測該驅動裝置中對應於一畫素的一第一顯示電壓與一第二顯示電壓之間的一電壓差值，以產生一偵測訊號。

步驟704：根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的一電荷分享開關的運作方式。

步驟706：結束。

依據驅動方法70，電荷分享開關的運作方式可隨著對應於同一畫素之顯示電壓間之電壓差值而改變。如此一來，電荷分享所產生之電磁干擾可被有效降低。驅動方法70之詳細操作流程可參考上述，為求簡潔，在此不贅述。

綜上所述，本發明所揭露之驅動方法及相關之驅動裝置可根據對應於同一畫素之顯示電壓間之電壓差值，調整驅動裝置中用於電 荷分享的電荷分享開關的運作方式。據此，驅動裝置所產生之電磁干擾可被有效降低。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧源極驅動器

100、102‧‧‧緩衝器

104、106‧‧‧開關

108‧‧‧電荷分享開關

30、50‧‧‧驅動裝置

300、302、500、502‧‧‧緩衝器

304、306、504、506‧‧‧開關

308、508_1~508_n‧‧‧電荷分享開關

310、510‧‧‧偵測單元

312、512‧‧‧控制單元

508‧‧‧電荷分享開關模組

70‧‧‧驅動方法

700~708‧‧‧步驟

DET‧‧‧偵測訊號

GNDA‧‧‧地端電位

I_308‧‧‧電荷分享電流

IVDDA‧‧‧供應電流

OUT1、OUT2‧‧‧輸出端

R_308‧‧‧電阻值

SA‧‧‧分享調整訊號

SW1、SW2‧‧‧控制訊號

SW3‧‧‧分享控制訊號

T1、T2‧‧‧時間點

VA、VB‧‧‧電壓

VAVG‧‧‧平均電壓

VD1、VD2‧‧‧顯示電壓

VDDA‧‧‧供應電壓

VN‧‧‧負顯示電壓

VOUT1、VOUT2‧‧‧輸出電壓

VP‧‧‧正顯示電壓

第1圖為習知一源極驅動器的示意圖。

第2A、2B圖為第1圖所示之源極驅動器運作時相關訊號的示意圖。

第3圖為本發明實施例一驅動裝置的示意圖。

第4A~4C圖為第3圖所示之驅動裝置運作時相關訊號的示意圖。

第5圖為本發明實施例另一驅動裝置的示意圖。

第6A~6C圖為第3圖所示之驅動裝置中分享控制訊號的示意圖。

第7圖為本發明實施例一驅動方法的示意圖。

30‧‧‧驅動裝置

300、302‧‧‧緩衝器

304、306‧‧‧開關

308‧‧‧電荷分享開關

310‧‧‧偵測單元

312‧‧‧控制單元

DET‧‧‧偵測訊號

I_308‧‧‧電荷分享電流

OUT1、OUT2‧‧‧輸出端

SA‧‧‧分享調整訊號

SW1、SW2‧‧‧控制訊號

SW3‧‧‧分享控制訊號

Claims (18)

1. 一種降低電磁干擾的驅動方法，用於一驅動裝置，該驅動方法包含有：偵測該驅動裝置中對應於一畫素的一第一顯示電壓與一第二顯示電壓之間的一電壓差值，以產生一偵測訊號；以及根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的一電荷分享開關的運作方式。
2. 如請求項1所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整用於電荷分享的該電荷分享開關的運作方式之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的該電荷分享開關，以使該驅動裝置大致於該電荷分享開關由一導通狀態切換為一斷開狀態時，完成電荷分享。
3. 如請求項1所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整該驅動裝置中用於電荷分享的一電荷分享開關的運作方式之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的一電阻值。
4. 如請求項3所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的該電阻值之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的該電阻值，以使該電阻值與該電壓差值呈現一反比關係。
5. 如請求項3所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的該電阻值之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整用來控制該電荷分享開關的一基極電壓。
6. 如請求項3所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的該電阻值之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整用來控制該電荷分享開關的一分享控制訊號。
7. 如請求項6所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整用來控制該電荷分享開關的該分享控制訊號之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一迴轉率。
8. 如請求項6所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整用來控制該電荷分享開關的該分享控制訊號之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一最高電壓。
9. 如請求項6所述之驅動方法，其中根據該偵測訊號，調整用來控制該電荷分享開關的該分享控制訊號之步驟包含有：根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一最低電壓。
10. 一種驅動裝置，用於一顯示系統，該驅動裝置包含有： 一第一緩衝器，用來輸出一第一顯示電壓；一第二緩衝器，用來輸出一第二顯示電壓；一第一開關，耦接於該第一緩衝器以及一正輸出端，用來根據一第一控制訊號，輸出該第一顯示電壓至該正輸出端；一第二開關，耦接於該第二緩衝器以及一負輸出端，用來根據一第二控制訊號，輸出該第二顯示電壓至該負輸出端；一電荷分享開關，耦接於該正輸出端以及該負輸出端，用來根據一分享控制訊號，進行電荷分享；一偵測單元，耦接於該第一緩衝器以及該第二緩衝器，用來偵測該第一顯示電壓與該第二顯示電壓之間的一電壓差值，產生一偵測訊號；以及一控制單元，耦接於該偵測單元，用來根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關之運作方式。
11. 如請求項10所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的運作方式，以大致於該電荷分享開關由一導通狀態切換為一斷開狀態時，完成電荷分享。
12. 如請求項10所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的一電阻值。
13. 如請求項12所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的該電阻值，以使該電阻值與該電壓 差值呈現一反比關係。
14. 如請求項12所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該電荷分享開關的一基極電壓。
15. 如請求項12所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號。
16. 如請求項15所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一迴轉率。
17. 如請求項15所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一最高電壓。
18. 如請求項15所述之驅動裝置，其中該控制單元係根據該偵測訊號，調整該分享控制訊號的一最低電壓。