TWI488170B - Display the drive circuit of the panel - Google Patents

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Description

顯示面板之驅動電路
本發明係有關於一種驅動電路，其尤指一種顯示面板之驅動電路。
按，現今科技蓬勃發展，資訊商品種類推陳出新，滿足了眾多民眾不同的需求。早期顯示器多半為陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器，由於其體積龐大與耗電量大，而且所產生的輻射線，對於長時間使用顯示器的使用者而言有危害身體的疑慮，因此，現今市面上的顯示器漸漸將由液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)取代舊有的CRT顯示器。液晶顯示器具有輕薄短小、低輻射與耗電量低等優點，也因此成為目前市場主流。
承上所述，液晶顯示器依照資料訊號控制液晶單元的透光率，以顯示影像。由於主動矩陣型液晶顯示器採用主動控制開關裝置，因此該類液晶顯示器於顯示動畫方面具有優勢，而薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)則為主要用於主動矩陣型液晶顯示器的相關裝置。
請參閱第1圖，其係為習知液晶顯示器之驅動系統之示意圖。如圖所示，驅動系統包含一顯示面板10、一掃描驅動電路12、一資料驅動電路14、一時序控制電路16與一珈碼電路18。顯示面 板10用以顯示影像，掃描驅動電路12用以依據產生並傳送複數掃描訊號至顯示面板10，以驅動顯示面板10。珈瑪電路18用以產生複數珈瑪電壓，資料驅動電路14利用珈碼瑪電路18所產生之該些珈瑪電壓作為該些參考電壓，並依據複數顯示資料而選擇該些參考電壓以產生並傳送複數資料訊號至顯示面板10，以使顯示面板10依據該些資料訊號而顯示影像。時序控制電路16產生一時序控制訊號，並傳送掃描控制訊號至掃描驅動電路12，與傳送資料控制訊號至資料驅動電路14，以控制掃描驅動電路12與資料驅動電路14傳送該些掃描訊號與該些資料訊號至顯示面板10的時序。
請一併第2圖，其係為習知液晶顯示器之驅動訊號之波形圖。珈碼電路18產生該些參考電壓而提供該些參考電壓至資料驅動電路14之一數位類比轉換電路，數位類比轉換電路選擇該些參考電壓之一而產生一選擇電壓Vsel，並傳送選擇電壓Vsel至資料驅動電壓14之一緩衝器，緩衝器根據選擇電壓Vsel產生驅動訊號，以驅動顯示面板10。其中，顯示面板10對資料驅動電路14而言，可以等效於一階RC電路。
如第2圖所示，其為最基本的顯示面板10充電過程，為了方便說明，於此簡化了充電過程可以包含了電荷回收(charge recycling)或預充電(pre-drive)過程。AVDD為供應緩衝器的電源電路產生的電壓，Vsel為數位類比電路選擇出參考電壓而產生的選擇電壓，SL為顯示面板10的等效電容上的電壓。假設顯示面板10開始充電時，等效電容上的電壓為0，那麼幾乎所有的電壓都會落在等效電阻上與緩衝器上。在顯示面板10充電的過程中，等效電容上的電壓慢慢上升，則落在等效電阻上與緩衝器上的電 壓會越來越小，則第2圖上斜線部分的面積約可等效成損失掉的能量。因此，如何減少損失掉的能量而達到節省驅動電路之功率消耗的目的，其為目前業者所需要努力追求的目標。
因此，本發明針對上述問題提供了一種在顯示面板充電的過程中，提供上升之驅動電源至資料驅動電路之驅動單元，以達到減少過多的功率消耗目的之顯示面板之驅動電路。
本發明之一目的，係提供一種顯示面板之驅動電路，藉由在顯示面板充電的過程中，提供上升之驅動電源至驅動電路之驅動單元，以減少驅動電路之功率消耗。
本發明之一目的，係提供一種顯示面板之驅動電路，利用一升降壓轉換電路作為電源電路，以在顯示面板充電的過程中，提供上升之驅動電源至驅動電路之驅動單元，以減少驅動電路之功率消耗。
本發明之一目的，係提供一種顯示面板之驅動電路，利用一電荷幫浦電路作為電源電路，以在顯示面板充電的過程中，提供上升之驅動電源至驅動電路之驅動單元，以減少驅動電路之功率消耗。
為了達到上述所指稱之各目的與功效，本發明係揭示了一種顯示面板之驅動電路，其包含：一電源電路，輸出一驅動電源；以及一驅動單元，依據一資料訊號與驅動電源而產生一驅動訊號，以驅動顯示面板；其中，在顯示面板充電的過程中，驅動電源之電壓準位上升至一預定準位。
10‧‧‧顯示面板
12‧‧‧掃描驅動電路
14‧‧‧資料驅動電路
15‧‧‧數位類比轉換電路
16‧‧‧時序控制電路
18‧‧‧珈瑪電路
100‧‧‧電容
140‧‧‧電源電路
141‧‧‧電源電路
143‧‧‧緩衝器
AP‧‧‧驅動電源
AVDD‧‧‧預定準位
CO‧‧‧輸出電容
C1、C2‧‧‧電容
D1、D2‧‧‧二極體
L‧‧‧電感
M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13‧‧‧開關
R‧‧‧負載
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13‧‧‧切換訊號
SL‧‧‧驅動訊號
T1、T2、T3、T4‧‧‧時間
VIN‧‧‧輸入電源
VL‧‧‧電感電壓
Vsel‧‧‧選擇電壓
第1圖：其係為習知液晶顯示器之驅動系統之示意圖；第2圖：其係為習知液晶顯示器之驅動訊號之波形圖；第3圖：其係為本發明之顯示面板之驅動電路之方塊圖；第4A圖：其係為本發明之第一實施例之電源電路之電路圖；第4B圖：其係為本發明之第一實施例之驅動訊號之波形圖；第5A圖：其係為本發明之第二實施例之電源電路之電路圖；以及第5B圖：其係為本發明之第二實施例之驅動訊號之波形圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參閱第3圖，其係為本發明之顯示面板之驅動電路之方塊圖。如圖所示，本發明之顯示面板之驅動電路應用於資料驅動電 路14中，以接收珈瑪電路18所產生的複數參考電壓之準位，因此本發明之資料驅動電路14中包含有複數驅動單元，但該些驅動單元分別包含有一數位類比轉換電路15與一緩衝器143，並且該些驅動單元中的類比轉換電路15與緩衝器143分別耦接不同的電源電路，以接收不同的供應電源，該些驅動單元之數位類比轉換電路15係耦接一電源電路140，電源電路140提供固定的供應電源至數位類比轉換電路15，以供數位類比轉換電路15可選擇該些參考電壓之一而產生選擇電壓Vsel；該些驅動單元之緩衝器143耦接耦接一電源電路141，在此僅以其中一組驅動單元做說明。電源電路141輸出一驅動電源AP至緩衝器143。緩衝器143依據驅動電源AP與數位類比轉換電路15產生的選擇電壓Vsel而產生一驅動訊號SL，並輸出驅動訊號SL至顯示面板10之一等效電容100，並使驅動訊號SL對等效電容100充電，以驅動顯示面板10顯示影像。其中，電源電路141輸出之驅動電源AP的電壓準位為逐漸上升至一預定準位AVDD，並非為固定電源。其中，緩衝器143為運算放大器。
由上述可知，本發明係可利用在顯示面板10充電過程中改變電源電路(dc/dc converter)的倍壓倍率來達到省電的目的。如第5B圖所示，在顯示面板10充電了過程中改變電源電路141的倍壓倍率。則電源電路141輸出的驅動電源AP會由低電壓慢慢切換至高電壓AVDD，這時落在等效電阻與緩衝器143上的電壓會大幅減少，換言之，第5B圖中斜線部分的面積大幅減少，也就是說，浪費掉的能量可以大幅減少，因此能達到省電的目的，下面第5A圖為第5B圖之電源電路的實施例，此實施例中電源電路141為一 個可變倍率的電荷泵Charge pump，但並不侷限於第5A圖所示之電荷泵，亦可為其他電源電路141，只要電源電路141可以在顯示面板10充電過程中，電源電路141輸出之驅動電源AP的電壓準位為逐漸上升至預定準位AVDD皆為本發明所要保護的範圍。
另外，本發明之電源電路141也可以為電感式的電源電路(dc/dc converter)，如第4A圖所示，其充電過程如第4B所示，在顯示面板10充電過程透過脈波寬度調變PWM的控制來達到電源電路141輸出慢慢變高來達到省電的目的。綜上所述，本發明之電源電路141並不侷限任何型式的電源電路(dc/dc converter)，其電源電路的輸出只要慢慢變高再加上有一定的轉換效率，都能達到省電的目的。以下係針對電源電路141為電感式或電容式進行詳細的說明。
此外，數位類比轉換電路15用以轉換一輸入訊號而產生資料訊號，數位類比轉換電路15耦接珈瑪電路18，並接收珈瑪電路18所產生之複數珈瑪電壓之一作為輸入訊號與顯示資料，數位類比轉換電路15依據顯示資料而選擇，而珈瑪電路18係依據一珈瑪曲線而產生校正資料。
請參閱第4A圖，其係為本發明之第一實施例之電源電路之電路圖。如圖所示，本實施例之電源電路141為一升降壓轉換電路，其包含複數開關M1與M2、複數二極體D1與D2、一電感L以及一輸出電容CO。開關M1之一第一端耦接一輸入電源VIN，並依據一切換訊號S1而截止或導通輸入電源VIN。二極體D1之正極端耦接輸入電源VIN之負極端，二極體D1之負極端耦接開關M1之一第二端。電感L之一第一端耦接開關M1之第二端。開關M2之一第一端耦接電感L 之一第二端，而開關M2之一第二端耦接輸入電源VIN之負極端。二極體D2之正極端耦接電感L之第二端。輸出電容CO之一第一端耦接二極體D2之負極端，而輸出電容CO之一第二端耦接輸入電源VIN之負極端。
本實施例之電源電路141可藉由升壓模式或降壓模式，達到使驅動電源AP的電壓準位逐漸上升至預定準位。例如，當藉由升壓模式時，首先分別傳送複數切換訊號S1、S2至開關M1、M2之控制端，以同時導通開關M1、M2，此時輸入電源VIN對電感L進行充電，電能以磁能形式儲存於電感L中，且流經電感L之電流IL線性上升，並經一段時間後持續導通開關M1而截止開關M2，此時電感L兩端產生與原極性相反之電感電壓VL，以使電感L經由二極體D2持續提供電流IL至輸出電容CO與負載R，且此時電感L與輸入電源VIN為串聯，因此輸出電容CO會逐漸被充電至輸入電源VIN與電感電壓VL的總和，且輸出電容CO上之電壓為線性上升，而此輸出電容CO上之電壓即為負載R上之驅動電源AP，也就是AP=VIN +VL，因此驅動電源AP之電壓準位會高於輸入電源VIN。
當藉由降壓模式時，分別傳送該些切換訊號S1、S2至開關M1、M2之控制端，以導通開關M1而截止開關M2，此時輸入電源VIN同時對電感L與輸出電容CO進行充電，電感L逐漸被充電至電感電壓VL，而輸出電容CO逐漸被充電至VIN-VL，接著同時截止開關M1與M2，此時電感L兩端產生與原極性相反之電感電壓VL，以使電感L經由二極體D2持續提供電流IL至輸出電容CO與負載R，由上述可知，輸出電容CO上之電壓VIN-VL即為驅動電源AP，也就是AP=VIN-VL，因此驅動電源AP之電壓準位會低於輸入電源VIN。
其中，本實施例之開關M1與M2不僅限於任何形式之開關，可利用任意本領域中所習知的開關元件以導通或截止電源電路141。
基於上述，本發明之第一實施例之電源電路141可藉由升壓模式或降壓模式與開關的PWM控制來達到提供線性逐漸上升之驅動電源AP之目的。
請一併參閱第4B圖，其係為本發明之第一實施例之驅動訊號之波形圖。如圖所示，由於驅動電源AP是以略高於驅動訊號SL之電壓準位而線性逐漸上升至預定準位AVDD，因此相較於習知驅動電路，本實施例可減少驅動電路約45%的功率消耗。
請參閱5A圖，其係為本發明之第二實施例之電源電路之電路圖。如圖所示，本實施例之電源電路141為一多模式之電荷幫浦電路，其包含複數開關M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13與複數電容C1、C2。開關M3之一第一端耦接輸入電源VIN，而開關M3之一第二端耦接電容C1之一第一端與開關M4之一第一端。開關M4之一第二端耦接一輸出端。開關M5之一第一端耦接一電容C1之一第二端、開關M6之一第二端與開關M11之一第二端，而開關M5之一第二端耦接接地端。開關M6之一第一端耦接輸出端。開關M7之一第一端耦接輸入電源VIN，而開關M7之一第二端耦接開關M11之一第一端、開關M8之一第二端與電容C2之一第一端。開關M8之一第一端耦接輸出端。開關M9之一第一端耦接輸入電源VIN，而開關M9之一第二端耦接電容C2之一第二端、開關M10之一第二端與開關M12之一第二端。開關M10之一第一端耦接輸出端。開關M12之一第一端耦接接地端。
多模式之電荷幫浦的控制係透過兩個時間週期來控制不同的開關來等到不同倍率的電壓輸出，在第一個時間週期僅導通開關M3、M11、M12，使輸入電源VIN對電容C1、C2進行充電，在第二個時間週期僅導通開關M5、M4、M12、M8，使電容C1、C2並聯而產生並輸出驅動電源AP，如此，在第一個時間週期與第二個時間週期間來回運作則可得到二分之一的輸入電源VIN。若在第一個時間週期與第二個時間週期都導通開關M3、M4則可得到一倍的輸入電源VIN。若在第一個時間週期僅導通開關M3、M11、M12，在第二個時間週期僅導通開關M9、M8、M13、M4則可得到3/2的輸入電源VIN。若在第一個時間週期僅導通開關M3、M5、M9、M8，則在第二個時間週期僅導通開關M13、M4、M7、M12則可得到2倍的輸入電源VIN。
請一併參閱第5B圖，其係為本發明之第二實施例之驅動訊號之波形圖。如圖所示，由於驅動電源AP是以略高於驅動訊號SL之電壓準位而步階式分為四階段逐漸上升至預定準位AVDD，因此相較於習知驅動電路，本實施例可減少驅動電路約39%的功率消耗。
綜上所述，本發明之顯示面板之驅動電路包含一電源電路與一驅動單元，在資料驅動電路對顯示面板充電的過程中，電源電路輸出的驅動電源之電壓準位由低準位逐漸上升至一預定準位，以達到減少驅動電路之功率消耗的目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之 申請專利範圍內。
本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
10‧‧‧顯示面板
14‧‧‧資料驅動電路
15‧‧‧數位類比轉換電路
18‧‧‧珈瑪電路
100‧‧‧電容
140‧‧‧電源電路
141‧‧‧電源電路
143‧‧‧緩衝器
AP‧‧‧驅動電源
SL‧‧‧驅動訊號
Vsel‧‧‧選擇電壓

Claims (9)

  1. 一種顯示面板之驅動電路，其包含：一電源電路，輸出一驅動電源，該電源電路包含一升降壓轉換電路，其依據一輸入電源而產生該驅動電源；以及一驅動單元，依據一資料訊號與該驅動電源而產生一驅動訊號，以驅動一顯示面板；其中，在該顯示面板充電的過程中，該電源電路之該驅動電源之電壓準位由一低準位上升至一預定準位，且該驅動電源為線性上升至該預定準位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該升降壓轉換電路包含：一第一開關，該第一開關之一第一端接收該輸入電源，用以依據一第一切換訊號而導通或截止；一第一二極體，具有一正極端與一負極端，該負極端耦接該第一開關之一第二端；一電感，該電感之一第一端耦接該第一二極體之該負極端，並依據該第一開關之導通使該輸入電源對該電感進行充電，以產生一電感電壓；一第二開關，該第二開關之一第一端耦接該電感之一第二端，用以依據一第二切換訊號而導通或截止；一第二二極體，該第二二極體之一正極端耦接該第二開關之該第一端；以及 一輸出電容，該輸出電容之一第一端耦接該第二二極體之一負極端，並依據該電感電壓產生該驅動電源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中當該第一開關與該第二開關皆導通時，該輸入電源經由該第一開關對該電感進行充電以產生該電感電壓，而當該第一開關導通，該第二開關截止時，該輸入電源與該電感經由該第二二極體對該輸出電容充電，以產生該驅動電源。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中當該第一開關導通而第二開關截止時，該輸入電源經由該第一開關與該第二二極體同時對該電感與該輸出電容充電，以產生該電感電壓與該驅動電源。
  5. 一種顯示面板之驅動電路，包含：一電源電路，輸出一驅動電源，該電源電路包含：一電荷幫浦電路，依據一輸入電源而產生該驅動電源；以及一驅動單元，依據一資料訊號與該驅動電源而產生一驅動訊號，以驅動一顯示面板；其中，在該顯示面板充電的過程中，該電源電路之該驅動電源之電壓準位由一低準位上升至一預定準位，且該驅動電源為步階式上升至該預定準位。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，其中該電荷幫浦電路包含：一第一開關，該第一開關之一第一端耦接該輸入電源，並依據一第一切換訊號而導通或截止；一第二開關，該第二開關之一第一端耦接該第一開關之一第二端，並依據一第二切換訊號而導通或截止； 一第一電容，該第一電容之一第一端耦接該第二開關之該第一端；一第三開關，該第三開關之一第一端耦接該第一電容之一第二端，而該第三開關之一第二端耦接一接地端，並依據一第三切換訊號而導通或截止；一第四開關，該第四開關之一第一端耦接一輸出端，而該第四開關之一第二端耦接該第三開關之該第一端，並依據一第四切換訊號而導通或截止；一第五開關，該第五開關之一第一端耦接該輸入電源，並依據一第五切換訊號而導通或截止；一第六開關，該第六開關之一第一端耦接該輸出端，而該第六開關之一第二端耦接該第五開關之一第二端，並依據一第六切換訊號而導通或截止；一第二電容，該第二電容之一第一端耦接該第六開關之該第二端；一第七開關，該第七開關之一第一端耦接該輸入電源，並依據一第七切換訊號而導通或截止；一第八開關，該第八開關之一第一端耦接該輸出端，而該第八開關之一第二端耦接該第二電容之一第二端，並依據一第八切換訊號而導通或截止；一第九開關，該第九開關之一第一端耦接該第二電容之該第一端，而該第九開關之一第二端耦接該第一電容之該第二端，並依據一第九切換訊號而導通或截止；以及一第十開關，該第十開關之一第一端耦接該接地端，而該第十開關之一第二端耦接該第二電容之該第二端，並依據一第十切換訊 號而導通或截止；其中，該第一電容與該第二電容依據該些開關之導通或截止，使輸入電源對該第一電容與該第二電容進行充電，或使該第一電容與該第二電容進行放電而產生該驅動電源。
  7. 如申請專利範圍第1或5項所述之驅動電路，其應用於該顯示面板之一資料驅動電路。
  8. 如申請專利範圍第1或5項所述之驅動電路，其更包含：一數位類比轉換電路，轉換一輸入訊號，而產生該資料訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之驅動電路，其更包含：一珈瑪電路，依據一珈瑪曲線而產生並傳送該輸入訊號。
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