TWI415086B - 源極驅動器及其驅動方法 - Google Patents

Description

源極驅動器及其驅動方法

本發明是有關於一種顯示器的驅動技術，且特別是有關於一種源極驅動器及其驅動方法。

近幾年來，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)因具有低功率損耗、零輻射以及高空間利用等多項優點，而成為市場上的主流。源極驅動器為液晶顯示器中重要的元件，其將數位資料訊號轉換成供顯示畫面之用的類比訊號，並輸出類比訊號至顯示面板上的每一個畫素。

一般來說，在源極驅動器的輸出級會配置運算放大器(Operational Amplifier,OP)，藉以提升源極驅動器的驅動能力。運算放大器有許多的規格參數，例如單位增益頻率(unity-gain frequency)、相位邊限(phase margin)、功耗、共模抑制比(common-mode rejection ratio)、電源抑制比(power-supply rejection ratio)、輸入線性範圍(input common mode range)、迴轉率(slew rate)還有雜訊等，其中迴轉率是指輸出電壓變數的變化率，常定義為伏特/每秒(或微秒)。

值得注意的是，迴轉率會直接影響液晶顯示器的畫面品質。迴轉率愈高，源極驅動器提供正確的類比訊號給顯示面板所需的時間則愈短。相反地，迴轉率愈低，源極驅動器提供正確的類比訊號給顯示面板所需的時間則愈長，如此可能會導致畫面發生殘影或是閃爍(flicker)。

本發明提供一種源極驅動器，可提升顯示面板所顯示的畫面品質。

本發明提供一種源極驅動器的驅動方法，可提供充電電流或放電電流至輸出端，藉以增加源極驅動器所輸出之畫素訊號的迴轉率。

本發明提出一種源極驅動器，適用於顯示面板。源極驅動器包括輸出緩衝器與調整單元。輸出緩衝器具有輸入端與輸出端。輸出緩衝器的輸入端可接收畫素訊號。輸出緩衝器的輸出端耦接顯示面板以輸出一輸出訊號。調整單元耦接輸出緩衝器的輸出端，可依據畫素訊號的極性提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，藉以增加畫素訊號的迴轉率。

上述之源極驅動器，在本發明的一實施例中，調整單元包括多工器、第一源極隨耦器、第一開關、第二源極隨耦器與第二開關。多工器可接收指示訊號，並依據指示訊號與畫素訊號的極性產生第一控制訊號與第二控制訊號。第一源極隨耦器的第一端耦接第一電壓，且第一源極隨耦器的控制端接收畫素訊號。第一開關具有第一端與第二端。第一開關的第一端耦接第一源極隨耦器的第二端，且第一開關的第二端耦接輸出緩衝器的輸出端。第一開關可依據第一控制訊號而決定是否導通，藉以由第一源極隨耦器提供充電電流至顯示面板。第二源極隨耦器的第一端耦接第二電壓，且第二源極隨耦器的控制端接收畫素訊號。 第二開關的第一端耦接第二源極隨耦器的第二端，且第二開關的第二端耦接輸出緩衝器的輸出端。第二開關可依據第二控制訊號而決定是否導通，藉以由第二源極隨耦器提供放電電流至顯示面板。

上述之源極驅動器，在本發明的一實施例中，輸出緩衝器包括運算放大器。運算放大器的第一輸入端作為輸出緩衝器的輸入端，運算放大器的第一輸出端耦接運算放大器的第二輸入端，且運算放大器的第一輸出端作為輸出緩衝器的輸出端。

從另一角度來看，本發明提供一種源極驅動器的驅動方法。源極驅動器包括輸出緩衝器，其中輸出緩衝器的輸入端接收畫素訊號，且輸出緩衝器的輸出端耦接顯示面板以輸出一輸出訊號。在驅動方法中，會依據相關於掃描線的掃描驅動訊號致能指示訊號。當指示訊號被致能時，則依據畫素訊號的極性產生控制訊號。接著，依據控制訊號，選擇性地提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，以增加畫素訊號的迴轉率。

上述之驅動方法，在本發明的一實施例中，當掃描驅動訊號致能時，則致能指示訊號，且當掃描驅動訊號禁能時，則禁能指示訊號。

上述之驅動方法，在本發明的一實施例中，當掃描驅動訊號禁能時，則致能指示訊號會被致能，且掃描驅動訊號致能之前，則禁能指示訊號。

上述之驅動方法，在本發明的一實施例中，當畫素訊 號的極性為正極性時，會提供充電電流至輸出緩衝器的輸出端。當畫素訊號的極性為負極性時，則提供放電電流至輸出緩衝器的輸出端。在另一實施例中，充電電流與放電電流的電流量可受控於畫素訊號。

基於上述，本發明透過調整單元來依據畫素訊號的極性提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，因此可增加輸出緩衝器所輸出之畫素訊號的迴轉率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在習知技術中，畫素訊號的迴轉率過低，容易使顯示面板所顯示的畫面發生殘影或是閃爍。有鑑於此，本發明的實施例在源極驅動器中配置了調整單元。當畫素訊號的極性轉變時，調整單元可依據畫素訊號的極性變化提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，因此可增加輸出緩衝器所輸出之畫素訊號的迴轉率。如此一來可有效改善顯示面板所顯示的畫面品質。下面將參考附圖詳細闡述本發明的實施例，附圖舉例說明了本發明的示範實施例，其中相同標號指示同樣或相似的元件。

圖1是依照本發明之一實施例的源極驅動器的電路圖。請參照圖1，此源極驅動器100適於驅動一顯示面板120，例如為液晶顯示面板或者矽基液晶面板(Liquid crystal on silicon,LCoS)。源極驅動器100包括輸出緩衝器110與調整單元130。輸出緩衝器110耦接調整單元130與顯示 面板120，其中顯示面板120以電阻與電容所組成之等效電路表示之，電阻例如是線阻或畫素開關的阻抗，而電容例如是儲存電容或畫素電容。在本實施例中，輸出緩衝器110例如是以負回授型態之運算放大器OP1實現之，其輸入端接收畫素訊號Vin，並經其輸出端提供輸出訊號Vout至顯示面板120以驅動顯示面板120。

調整單元130耦接顯示面板120，其包括多工器131、源極隨耦器132~133與開關134~135，其中源極隨耦器132~133分別以電晶體M1及M2實現之，且開關134~135分別以電晶體M3及M4實現之。源極隨耦器132~133具有高輸入阻抗及低輸出阻抗之優點，可用於阻抗匹配，且其輸出訊號會隨輸入訊號而改變。源極隨耦器132耦接於電壓VDDA與開關134之間，其受控於畫素訊號而提供充電電流。開關134耦接於源極隨耦器132與輸出緩衝器110的輸出端之間。當開關134導通時，源極隨耦器132便經由導通之開關134而提供充電電流至輸出緩衝器110的輸出端。

同理，源極隨耦器133耦接於電壓VSSA與開關135之間，且受控於畫素訊號而提供放電電流。開關135耦接於源極隨耦器133與輸出緩衝器110的輸出端之間。當開關135導通時，源極隨耦器133便經由導通之開關135而提供放電電流至輸出緩衝器110的輸出端。多工器131接收指示訊號HDR與極性訊號POL，並據以產生控制訊號HDR_P及HDR_N，其中指示訊號為驅動調節單元130運 作的訊號，且極性訊號POL為指示畫素訊號Vin的極性。在本實施例中，指示訊號HDR與掃描線的掃描驅動訊號相關。

以下配合圖式作進一步地說明。圖2是依照本發明實施例圖1之源極驅動器中指示訊號與掃描驅動訊號的時序圖。圖3是依照本發明之一實施例的源極驅動器的驅動方法的流程圖。請參照圖1、圖2與圖3，當掃描驅動訊號TP1致能時，源極驅動器會經由資料線傳送畫素訊號Vin至顯示面板上的像素。為了提高畫素訊號經輸出緩衝器110輸出後的迴轉率，因而於掃描驅動訊號TP1致能時，致能指示訊號HDR以驅動調節單元130之運作(步驟S301)。

此時，多工器131便依據指示畫素訊號極性的極性訊號POL，而產生控制訊號HDR_P及HDR_N(步驟S302)。在本實施例中，由於電晶體M3及M4分別為P型電晶體及N型電晶體，因此控制訊號HDR_P及HDR_N為同相之訊號，以控制開關134及135其一導通。本領域具有通常知識者也可以其他元件實施開關134~135，並相應地設計控制訊號HDR_P及HDR_N，以使開關134~135其一依據畫素訊號極性而導通之。藉此，調節單元130依據控制訊號HDR_P及HDR_N之作動，選擇性地提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器110的輸出端(步驟S303)，以增加輸出緩衝器110所輸出之畫素訊號的迴轉率。

舉例來說，當極性訊號POL指示畫素訊號Vin由負極 性轉變為正極性時，開關134受控於控制訊號HDR_P而導通，且開關135受控於控制訊號HDR_N而不導通。此時，透過導通之開關134，源極隨耦器132提供充電電流至輸出緩衝器110的輸出端，輔助提升輸出訊號Vout的電壓。另一方面，當極性訊號POL指示畫素訊號Vin由正極性轉變為負極性時，開關134受控於控制訊號HDR_P而不導通，開關135受控於控制訊號HDR_N而導通。此時，透過導通之開關135，源極隨耦器133提供放電電流至輸出緩衝器110的輸出端，輔助降低輸出訊號Vout的電壓。如此一來，便可有效地提升輸出緩衝器110所輸出之畫素訊號的迴轉率。另外，參照圖2，在掃描驅動訊號TP1禁能之後，則禁能指示訊號HDR以關閉調節單元130之運作。

在實施例圖1中，由於正極性的畫素訊號及負極性的畫素訊號通常分別為高電壓及低電壓，為了避免以電晶體實現之源極隨耦器132及133因基體效應而限制了能提供的電流，因此實現源極隨耦器132之電晶體M1為N型電晶體，且實現源極隨耦器133之電晶體M2為P型電晶體。

值得一提的是，雖然上述實施例中已經對源極驅動器及其驅動方法描繪出了一個可能的型態，但所屬技術領域中具有通常知識者應當知道，各廠商對於源極驅動器及其方法的設計都不一樣，因此本發明的應用當不限制於此種可能的型態。換言之，只要是依據畫素訊號的極性提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，就已經是符合 了本發明的精神所在。

雖然上述實施例以圖2所示之掃描驅動訊號與指示訊號的時序作動為例，來說明調整單元130之運作，但熟習本領域技術者可依其需求改變掃描驅動訊號與指示訊號的時序作動，固本發明不以此為限。圖4與圖5是依照本發明實施例圖1之源極驅動器中指示訊號與掃描驅動訊號的另一時序圖。請參照圖4，圖4所示之時序與圖2不同之處在於，指示訊號HDR為隨掃描驅動訊號的時序而致能及禁能。

請參照圖5，當掃描驅動訊號TP1禁能時，則致能指示訊號HDR以驅動調整單元130運作，此時調整單元130可預先調整輸出緩衝器所輸出之畫素訊號的迴轉率。經過足夠的時間(可由指示訊號HDR的脈寬控制之)來提高輸出緩衝器所輸出之畫素訊號的迴轉率後，指示訊號HDR會於掃描驅動訊號TP1致能前而禁能，以關閉調整單元130之運作。而當掃描驅動訊號TP1致能時，便可將迴轉率經調整的畫素訊號由輸出緩衝器輸出而傳送至面板上的像素。

綜上所述，上述實施例依據畫素訊號的極性提供充電電流或放電電流至輸出緩衝器的輸出端，以增加輸出緩衝器所輸出之畫素訊號的迴轉率。另外，在上述實施例中，所提供之充電電流及放電電流可隨畫素訊號的變化而調整，藉以依據畫素訊號適當地提高或減少輸出緩衝器的輸出端之電壓。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧輸出緩衝器

120‧‧‧顯示面板

130‧‧‧調整單元

131‧‧‧多工器

132、133‧‧‧源極隨耦器

134、135‧‧‧開關

OP‧‧‧運算放大器

M1~M4‧‧‧電晶體

VSSA、VDDA‧‧‧電壓

Vin‧‧‧畫素訊號

Vout‧‧‧輸出訊號

HDR‧‧‧指示訊號

POL‧‧‧極性訊號

TP1‧‧‧掃描驅動訊號

HDR_P、HDR_N‧‧‧控制訊號

S301~S303‧‧‧源極驅動器的驅動方法的各步驟

圖1是依照本發明之一實施例的源極驅動器的電路圖。

圖2是依照本發明實施例圖1之源極驅動器中指示訊號與掃描驅動訊號的時序圖。

圖3是依照本發明之一實施例的源極驅動器的驅動方法的流程圖。

圖4與圖5是依照本發明實施例圖1之源極驅動器中指示訊號與掃描驅動訊號的時序圖。

100‧‧‧源極驅動器

110‧‧‧輸出緩衝器

120‧‧‧顯示面板

130‧‧‧調整單元

131‧‧‧多工器

132~133‧‧‧源極隨耦器

134~135‧‧‧開關

HDR‧‧‧指示訊號

POL‧‧‧極性訊號

HDR_P、HDR_N‧‧‧控制訊號

Vin‧‧‧畫素訊號

Vout‧‧‧輸出訊號

VDDA、VSSA‧‧‧電壓

Claims (12)

1. 一種源極驅動器，適用於一顯示面板，包括：一輸出緩衝器，其輸入端接收一畫素訊號，且其輸出端耦接該顯示面板以輸出一輸出訊號；以及一調整單元，耦接該輸出緩衝器的輸出端，依據該畫素訊號的極性提供一充電電流或一放電電流至該輸出緩衝器的輸出端，藉以增加該輸出訊號之一迴轉率，其中該調整單元，包括：一多工器，接收一指示訊號，並依據該指示訊號與該畫素訊號的極性產生一第一控制訊號與一第二控制訊號；一第一源極隨耦器，其第一端耦接一第一電壓，且其控制端接收該畫素訊號；一第一開關，其第一端耦接該第一源極隨耦器的第二端，且其第二端耦接該輸出緩衝器的輸出端，其中該第一開關依據該第一控制訊號而決定是否導通，藉以由該第一源極隨耦器提供該充電電流至該顯示面板；一第二源極隨耦器，其第一端耦接一第二電壓，且其控制端接收畫素訊號；以及一第二開關，其第一端耦接該第二源極隨耦器的第二端，且其第二端耦接該輸出緩衝器的輸出端，其中該第二開關依據該第二控制訊號而決定是否導通，藉以由該第二源極隨耦器提供該放電電流至該顯示面板。
2. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該 第一源極隨耦器，包括：一電晶體，其閘極耦接該輸出緩衝器的輸入端，其第一源/汲極作為該第一源極隨耦器的第一端，且其第二源/汲極作為該第一源極隨耦器的第二端。
3. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該第二源極隨耦器，包括：一電晶體，其閘極耦接該輸出緩衝器的輸入端，其第一源/汲極作為該第二源極隨耦器的第一端，且其第二源/汲極作為該第二源極隨耦器的第二端。
4. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該第一開關，包括：一電晶體，其閘極接收該第一控制訊號，其第一源/汲極作為該第一開關的第一端，且其第二源/汲極作為該第一開關的第二端。
5. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該第二開關，包括：一電晶體，其閘極接收該第二控制訊號，其第一源/汲極作為該第二開關的第一端，且其第二源/汲極作為該第二開關的第二端。
6. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該輸出緩衝器，包括：一運算放大器，其的第一輸入端作為該輸出緩衝器的輸入端，其第一輸出端耦接其第二輸入端，其中該運算放大器的第一輸出端作為該輸出緩衝器的輸出端。
7. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該顯示面板為矽基液晶面板。
8. 如申請專利範圍第1項所述的源極驅動器，其中該顯示面板為液晶顯示面板。
9. 一種源極驅動器的驅動方法，其中該源極驅動器包括一輸出緩衝器，該輸出緩衝器的輸入端接收一畫素訊號，該輸出緩衝器的輸出端耦接一顯示面板以輸出一輸出訊號，該驅動方法包括：依據相關於一掃描線的一掃描驅動訊號致能一指示訊號；當該指示訊號致能時，則依據該畫素訊號的極性產生一控制訊號；以及依據該控制訊號，選擇性地提供一充電電流或一放電電流至該輸出緩衝器的輸出端，以增加該輸出訊號之一迴轉率，其中，該指示訊號係於該掃描驅動訊號致能或禁能時而致能，其中，若該指示訊號於該掃描驅動訊號致能時而致能的話，則該指示訊號係於該掃描驅動訊號禁能時而禁能，其中，若該指示訊號於該掃描驅動訊號禁能時而致能的話，則該指示訊號係於該掃描驅動訊號致能之前而禁能。
10. 如申請專利範圍第9項所述的驅動方法，其中當該畫素訊號的極性為正極性時，該充電電流會被提供至該輸出緩衝器的輸出端，且當該畫素訊號的極性為負極性 時，該放電電流會被提供至該輸出緩衝器的輸出端。
11. 如申請專利範圍第9項所述的驅動方法，其中該充電電流與該放電電流的電流量受控於該畫素訊號。
12. 如申請專利範圍第9項所述的驅動方法，其中該充電電流及該放電電流分別由一第一源極隨耦器及一第二源極隨耦器提供之。