TWI642045B - 低功耗源極驅動電路及具有其之液晶顯示器 - Google Patents
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Abstract
一種低功耗源極驅動電路，具有一第一開關、一第一閂鎖器、一第二開關、一第二閂鎖器、一第三開關、一第四開關、一第三閂鎖器及一驅動單元，用以將一1-點翻轉的像素電壓資料串列轉換成一2-點翻轉的像素電壓資料串列，且該2-點翻轉的像素電壓資料串列係藉由複數個閘極驅動信號之一作用順序驅動一液晶顯示器，以使該液晶顯示器具有1-點翻轉的顯示效果。
Description
本發明係關於一種應用於液晶顯示器之源極驅動電路，特別是關於一種應用於液晶顯示器之低功耗源極驅動電路。
圖1為一傳統的液晶顯示驅動電路圖。如圖1所示，一液晶顯示器（liquid crystal display；LCD）20係依一閘極驅動電路所提供的複數個閘極驅動信號VG1-VGn及一源極驅動電路的複數個源極驅動單元10所提供的複數個類比驅動信號VS1-VSn產生一畫面，其中，類比驅動信號VS1-VSn係依一電壓資料信號SPIX產生。
如圖1所示，液晶顯示器（liquid crystal display；LCD）20中的每一個像素22都是由一個薄膜電晶體（thin film transistor，TFT）21控制，而每一行薄膜電晶體21的閘極均通過一水平掃描線與複數個閘極驅動信號VG1-VGn中的一個驅動信號耦接，且每一列薄膜電晶體21的源極均通過一垂直掃描線與複數個類比驅動信號VS1-VSn中的一個驅動信號耦接。
於操作時，所述閘極驅動電路會依序導通一行薄膜電晶體21，而源極驅動電路會提供類比驅動信號VS1-VSn以將需要顯示的資料電壓送入對應的一行像素22中，從而顯示一畫面。
另外，加在液晶分子上的電場是有方向性的，在不同的幀(frame)期間內以相反的電壓加在液晶分子上稱為極性翻轉。雖然圖像信號只與加在液晶分子上的電壓有關而與它的正負無關，但是仍然需要極性翻轉的操作。原因在於：一、由於液晶顯示器的取向膜具有直流阻絕效應，因此，液晶必須以交流信號驅動；二、若一直以同一種極性驅動液晶分子，液晶分子會變失效而出現“直流殘留”現象，從而導致在顯示過程中出現殘影。
雖然每一個液晶分子需要採用極性翻轉的方式來驅動，但就一個陣列的像素面板而言，卻不一定要以相同的極性來驅動。按照相鄰像素的極性來分類，極性翻轉的方式可分為幀翻轉（frame inversion）、列翻轉（column inversion）、行翻轉（row inversion）及點翻轉（dot inversion）。請參照圖2a-2c，其分別為1-點翻轉（1-dot inversion）、2-點翻轉（2-dot inversion）及列翻轉的示意圖。
在1-點翻轉、2-點翻轉及列翻轉的比較中，由於同一列的像素電壓是由同一資料線在不同時刻送入的，因此對於同一列像素而言，翻轉的次數越多，所消耗的功耗就越大，但是顯示效果也越來越好。因此在設計時顯示效果和功耗是一對折衷（trade off）關係。
圖3為一傳統源極驅動電路的電路圖。如圖3所示，該傳統源極驅動電路包括一第一閂鎖器31、一第二閂鎖器32、一數位-類比轉換器33、一運算放大器34及一輸出開關35，以依一像素電壓資料信號SPIX所傳輸的一1-點翻轉的像素電壓資料串列產生正、負極性交替翻轉的一類比驅動信號SOUT，其中數位-類比轉換器33、運算放大器34及輸出開關35構成一驅動單元。
於操作時，假設所述的1-點翻轉的像素電壓資料串列為A+,B-,C+,D-,E+,F-,G+,H-，…，其中“+”代表正電壓，“-”代表負電壓，也就是說，A+代表電壓值為A的正電壓，B-代表電壓值為B的負電壓，依此類推，則圖3之傳統源極驅動電路之操作流程，請參照圖4a-4c，可分解為：
步驟1：在時刻1，像素電壓資料A+被第一閂鎖器31鎖存；
步驟2：在時刻2，一第1行G1的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的A+被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料A+產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時B-被第一閂鎖器31鎖存；
步驟3：在時刻3，一第2行G2的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的B-被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料B-產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時C+被第一閂鎖器31鎖存；
步驟4：在時刻4，一第3行G3的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的C+被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料C+產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時D-被第一閂鎖器31鎖存；
步驟5：在時刻5，一第4行G4的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的D-被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料D-產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時E+被第一閂鎖器31鎖存；
步驟6：在時刻6，一第5行G5的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的E+被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料E+產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時F-被第一閂鎖器31鎖存；
步驟7：在時刻7，一第6行G6的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的F-被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料F-產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時G+被第一閂鎖器31鎖存；
步驟8：在時刻8，一第7行G7的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的G+被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料G+產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時H-被第一閂鎖器31鎖存；
步驟9：在時刻9，一第8行G8的薄膜電晶體被導通以使第一閂鎖器31中的H-被第二閂鎖器32鎖存並使該驅動單元依像素電壓資料H-產生類比驅動信號SOUT以驅動一液晶電容，同時I+被第一閂鎖器31鎖存；依次類推。
依上述操作流程，類比驅動信號SOUT即可提供極性規律為(+),(-),(+),(-),(+),(-),(+),(-)…的供電順序以提供1-點翻轉的顯示效果。然而，如前所述，對於同一列像素而言，翻轉的次數越多，源極驅動電路所消耗的功耗就越大。
因此本領域亟需一新穎的低功耗源極驅動結構。
本發明之主要目的在於揭露一種應用於液晶顯示器之低功耗源極驅動電路，其係用2-點翻轉的驅動方式實現1-點翻轉的顯示效果，以利用低功耗的驅動方式實現好的顯示效果。
為達前述目的，一種低功耗源極驅動電路乃被提出，其具有：
一第一開關，具有一第一控制端及一第一通道，該第一控制端係與一第一切換信號耦接，該第一通道具有一第一輸入端及一第一輸出端，該第一輸入端係用以與一像素電壓資料信號耦接，該像素電壓資料信號係用以傳輸一1-點翻轉的像素電壓資料串列；
一第一閂鎖器，具有一第一閂鎖輸入端及一第一閂鎖輸出端，該第一閂鎖輸入端係與該第一輸出端耦接；
一第二開關，具有一第二控制端及一第二通道，該第二控制端係與一第二切換信號耦接，該第二通道具有一第二輸入端及一第二輸出端，該第二輸入端係用以與該像素電壓資料信號耦接；
一第二閂鎖器，具有一第二閂鎖輸入端及一第二閂鎖輸出端，該第二閂鎖輸入端係與該第二輸出端耦接；
一第三開關，具有一第三控制端及一第三通道，該第三控制端係與一第三切換信號耦接，該第三通道具有一第三輸入端及一第三輸出端，該第三輸入端係與該第一閂鎖輸出端耦接；
一第四開關，具有一第四控制端及一第四通道，該第四控制端係與一第四切換信號耦接，該第四通道具有一第四輸入端及一第四輸出端，該第四輸入端係與該第二閂鎖輸出端耦接；
一第三閂鎖器，具有一第三閂鎖輸入端及一第三閂鎖輸出端，該第三閂鎖輸入端係與該第三輸出端及該第四輸出端耦接；以及
一驅動單元，具有一第五輸入端及一第五輸出端，該第五輸入端係與該第三閂鎖輸出端耦接，且該第五輸出端係用以依該第三閂鎖輸出端的一數位資料信號產生一類比驅動信號；
其中，該第一切換信號、該第二切換信號、該第三切換信號及該第四切換信號係依一工作時序以分別控制該第一閂鎖器、該第二閂鎖器及該第三閂鎖器，以使該第三閂鎖輸出端輸出一2-點翻轉的像素電壓資料串列。
在一實施例中，該驅動單元具有：
一數位-類比轉換器，具有一數位輸入端及一類比輸出端，該數位輸入端係與該該第三閂鎖輸出端耦接；
一運算放大器，具有一運算輸入端及一運算輸出端，該運算輸入端係與該類比輸出端耦接；以及
一輸出開關，係耦接於該運算輸出端與該第五輸出端之間以控制該類比驅動信號之輸出。
在一實施例中，該2-點翻轉的像素電壓資料串列係藉由複數個閘極驅動信號之一作用順序驅動一液晶顯示器，以使該液晶顯示器具有1-點翻轉的顯示效果。
在一實施例中，該作用順序係將第4K個和第4K-1個所述閘極驅動信號的作用時間對調，K為正整數。
為達前述目的，一種液晶顯示器乃被提出，其具有如前述之低功耗源極驅動電路。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
請參照圖5，其繪示本發明之低功耗源極驅動電路之一實施例電路圖。如圖5所示，該低功耗源極驅動電路具有一第一開關101、一第一閂鎖器102、一第二開關103、一第二閂鎖器104、一第三開關105、一第四開關106、一第三閂鎖器107及一驅動單元110。
第一開關101具有一第一控制端及一第一通道，該第一控制端係與一第一切換信號SW
1耦接，該第一通道具有一第一輸入端及一第一輸出端，該第一輸入端係用以與一像素電壓資料信號S
PIX耦接，該像素電壓資料信號S
PIX係用以傳輸一1-點翻轉的像素電壓資料串列。
第一閂鎖器102具有一第一閂鎖輸入端及一第一閂鎖輸出端，該第一閂鎖輸入端係與第一開關101之所述第一輸出端耦接。
第二開關103具有一第二控制端及一第二通道，該第二控制端係與一第二切換信號SW
2耦接，該第二通道具有一第二輸入端及一第二輸出端，該第二輸入端係用以與該像素電壓資料信號耦接S
PIX。
第二閂鎖器104具有一第二閂鎖輸入端及一第二閂鎖輸出端，該第二閂鎖輸入端係與第二開關103之所述第二輸出端耦接。
第三開關105具有一第三控制端及一第三通道，該第三控制端係與一第三切換信號SW
3耦接，該第三通道具有一第三輸入端及一第三輸出端，該第三輸入端係與該第一閂鎖輸出端耦接。
第四開關106具有一第四控制端及一第四通道，該第四控制端係與一第四切換信號SW
4耦接，該第四通道具有一第四輸入端及一第四輸出端，該第四輸入端係與該第二閂鎖輸出端耦接。
第三閂鎖器107具有一第三閂鎖輸入端及一第三閂鎖輸出端，該第三閂鎖輸入端係與第三開關105之所述第三輸出端及第四開關106之所述第四輸出端耦接。
驅動單元110具有一第五輸入端及一第五輸出端，該第五輸入端係與該第三閂鎖輸出端耦接，且該第五輸出端係用以依該第三閂鎖輸出端的一數位資料信號產生一類比驅動信號S
OUT。
在圖5的實施例中，驅動單元110具有一數位-類比轉換器111、一運算放大器112及一輸出開關113。
數位-類比轉換器111具有一數位輸入端及一類比輸出端，該數位輸入端係與該該第三閂鎖輸出端耦接，該類比輸出端係與運算放大器112耦接。
運算放大器112具有一運算輸入端及一運算輸出端，該運算輸入端係與該類比輸出端耦接。
輸出開關113係耦接於該運算輸出端與該第五輸出端之間以控制該類比驅動信號S
OUT之輸出。
於操作時，該第一切換信號SW
1、該第二切換信號SW
2、該第三切換信號SW
3及該第四切換信號SW
4係依一工作時序分別控制第一閂鎖器102、第二閂鎖器104及第三閂鎖器107，以使該第三閂鎖輸出端輸出一2-點翻轉的像素電壓資料串列。另外，該2-點翻轉的像素電壓資料串列係藉由複數個閘極驅動信號之一作用順序驅動一液晶顯示器，以使該液晶顯示器具有1-點翻轉的顯示效果，在一實施例中，該作用順序係將第4K個和第4K-1個所述閘極驅動信號的作用時間對調，K為正整數。
舉例而言，假設所述的1-點翻轉的像素電壓資料串列為A+,B-,C+,D-, E+,F-,G+,H-，…，其中“+”代表正電壓，“-”代表負電壓，也就是說，A+代表電壓值為A的正電壓，B-代表電壓值為B的負電壓，依此類推，則依第一切換信號SW
1、第二切換信號SW
2、第三切換信號SW
3及第四切換信號SW
4的所述工作時序及所述複數個閘極驅動信號之所述作用順序，圖5之低功耗源極驅動電路之操作，請參照圖6a-6c，可分解為
：
步驟1：在時刻1，第一切換信號SW
1導通第一開關101以使像素電壓資料A+被第一閂鎖器 102鎖存；
步驟2：在時刻2，第二切換信號SW
2導通第二開關103以使像素電壓資料B-被第二閂鎖器104鎖存；
步驟3：在時刻3，閘極驅動信號V
G1導通一第1行薄膜電晶體，第三切換信號SW
3導通第三開關105以使第一閂鎖器102中的像素電壓資料A+被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料A+產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第一切換信號SW
1導通第一開關101以使像素電壓資料C+被第一閂鎖器102鎖存；
步驟4：在時刻4，閘極驅動信號V
G2導通一第2行薄膜電晶體，第四切換信號SW
4導通第四開關106以使第二閂鎖器104中的像素電壓資料B-被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料B-產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第二切換信號SW
2導通第二開關103以使像素電壓資料D-被第二閂鎖器104鎖存；
步驟5：在時刻5，閘極驅動信號V
G4導通一第4行薄膜電晶體，第四切換信號SW
4導通第四開關106以使第二閂鎖器104中的像素電壓資料D-被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料D-產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第二切換信號SW
2導通第二開關103以使像素電壓資料E+被第二閂鎖器104鎖存；
步驟6：在時刻6，閘極驅動信號V
G3導通一第3行薄膜電晶體，第三切換信號SW
3導通第三開關105以使第一閂鎖器102中的像素電壓資料C+被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料C+產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第一切換信號SW
1導通第一開關101以使像素電壓資料F-被第一閂鎖器102鎖存；
步驟7：在時刻7，閘極驅動信號V
G5導通一第5行薄膜電晶體，第四切換信號SW
4導通第四開關106以使第二閂鎖器104中的像素電壓資料E+被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料E+產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第二切換信號SW
2導通第二開關103以使像素電壓資料G+被第二閂鎖器104鎖存；
步驟8：在時刻8，閘極驅動信號V
G6導通一第6行薄膜電晶體，第三切換信號SW
3導通第三開關105以使第一閂鎖器102中的像素電壓資料F-被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料F-產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第一切換信號SW
1導通第一開關101以使像素電壓資料H-被第一閂鎖器102鎖存；
步驟9：在時刻9，閘極驅動信號V
G8導通一第8行薄膜電晶體，第三切換信號SW
3導通第三開關105以使第一閂鎖器102中的像素電壓資料H-被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料H-產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第一切換信號SW
1導通第一開關101以使像素電壓資料I+被第一閂鎖器102鎖存；
步驟10：在時刻10，閘極驅動信號V
G7導通一第7行薄膜電晶體，第四切換信號SW
4導通第四開關106以使第二閂鎖器104中的像素電壓資料G+被第三閂鎖器107鎖存，並使驅動單元110依像素電壓資料G+產生類比驅動信號S
OUT以驅動一液晶電容，同時第二切換信號SW
2導通第二開關103以使像素電壓資料J-被第二閂鎖器104鎖存；依次類推。
依上述方法，本發明之低功耗源極驅動電路即可以2點翻轉的供電方式使像素陣列所獲得的實際驅動效果等於1-點翻轉供電所獲得的驅動效果，從而使一液晶顯示器在採用所述低功耗源極驅動電路的情況下具有良好的顯示效果。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
10‧‧‧源極驅動單元
20‧‧‧液晶顯示器
21‧‧‧薄膜電晶體
22‧‧‧像素
31‧‧‧第一閂鎖器
32‧‧‧第二閂鎖器
33‧‧‧數位-類比轉換器
34‧‧‧運算放大器
35‧‧‧輸出開關
101‧‧‧第一開關
102‧‧‧第一閂鎖器
103‧‧‧第二開關
104‧‧‧第二閂鎖器
105‧‧‧第三開關
106‧‧‧第四開關
107‧‧‧第三閂鎖器
110‧‧‧驅動單元
111‧‧‧數位-類比轉換器
112‧‧‧運算放大器
113‧‧‧輸出開關
20‧‧‧液晶顯示器
21‧‧‧薄膜電晶體
22‧‧‧像素
31‧‧‧第一閂鎖器
32‧‧‧第二閂鎖器
33‧‧‧數位-類比轉換器
34‧‧‧運算放大器
35‧‧‧輸出開關
101‧‧‧第一開關
102‧‧‧第一閂鎖器
103‧‧‧第二開關
104‧‧‧第二閂鎖器
105‧‧‧第三開關
106‧‧‧第四開關
107‧‧‧第三閂鎖器
110‧‧‧驅動單元
111‧‧‧數位-類比轉換器
112‧‧‧運算放大器
113‧‧‧輸出開關
圖1為一傳統的液晶顯示驅動電路圖。 圖2a-2c分別為1-點翻轉（1-dot inversion）、2-點翻轉（2-dot inversion）及列翻轉的示意圖。 圖3為一傳統源極驅動電路的電路圖。 圖4a-4c繪示圖3之傳統源極驅動電路之操作流程。 圖5繪示本發明之低功耗源極驅動電路之一實施例電路圖。 圖6a-6c繪示圖5之低功耗源極驅動電路之操作流程。
Claims (5)
- 一種低功耗源極驅動電路，其具有： 一第一開關，具有一第一控制端及一第一通道，該第一控制端係與一第一切換信號耦接，該第一通道具有一第一輸入端及一第一輸出端，該第一輸入端係用以與一像素電壓資料信號耦接，該像素電壓資料信號係用以傳輸一1-點翻轉的像素電壓資料串列； 一第一閂鎖器，具有一第一閂鎖輸入端及一第一閂鎖輸出端，該第一閂鎖輸入端係與該第一輸出端耦接； 一第二開關，具有一第二控制端及一第二通道，該第二控制端係與一第二切換信號耦接，該第二通道具有一第二輸入端及一第二輸出端，該第二輸入端係用以與該像素電壓資料信號耦接； 一第二閂鎖器，具有一第二閂鎖輸入端及一第二閂鎖輸出端，該第二閂鎖輸入端係與該第二輸出端耦接； 一第三開關，具有一第三控制端及一第三通道，該第三控制端係與一第三切換信號耦接，該第三通道具有一第三輸入端及一第三輸出端，該第三輸入端係與該第一閂鎖輸出端耦接； 一第四開關，具有一第四控制端及一第四通道，該第四控制端係與一第四切換信號耦接，該第四通道具有一第四輸入端及一第四輸出端，該第四輸入端係與該第二閂鎖輸出端耦接； 一第三閂鎖器，具有一第三閂鎖輸入端及一第三閂鎖輸出端，該第三閂鎖輸入端係與該第三輸出端及該第四輸出端耦接；以及 一驅動單元，具有一第五輸入端及一第五輸出端，該第五輸入端係與該第三閂鎖輸出端耦接，且該第五輸出端係用以依該第三閂鎖輸出端的一數位資料信號產生一類比驅動信號； 其中，該第一切換信號、該第二切換信號、該第三切換信號及該第四切換信號係依一工作時序以分別控制該第一閂鎖器、該第二閂鎖器及該第三閂鎖器，以使該第三閂鎖輸出端輸出一2-點翻轉的像素電壓資料串列。
- 如申請專利範圍第1項所述之低功耗源極驅動電路，其中該驅動 單元具有： 一數位-類比轉換器，具有一數位輸入端及一類比輸出端，該數位輸入端係與該該第三閂鎖輸出端耦接； 一運算放大器，具有一運算輸入端及一運算輸出端，該運算輸入端係與該類比輸出端耦接；以及 一輸出開關，係耦接於該運算輸出端與該第五輸出端之間以控制該類比驅動信號之輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之低功耗源極驅動電路，其中該2- 點翻轉的像素電壓資料串列係藉由複數個閘極驅動信號之一作用順序驅動一液晶顯示器，以使該液晶顯示器具有1-點翻轉的顯示效果。
- 如申請專利範圍第3項所述之低功耗源極驅動電路，其中該作用 順序係將第4K個和第4K-1個所述閘極驅動信號的作用時間對調，K為正整數。
- 一種液晶顯示器，其具有如申請專利範圍第1-4項之任一項的低 功耗源極驅動電路。
Priority Applications (1)
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| TW107108716A TWI642045B (zh) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | 低功耗源極驅動電路及具有其之液晶顯示器 |
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| TW107108716A TWI642045B (zh) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | 低功耗源極驅動電路及具有其之液晶顯示器 |
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