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TWI521496B - 緩衝電路、面板模組及顯示驅動方法 - Google Patents

緩衝電路、面板模組及顯示驅動方法 Download PDF

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TWI521496B
TWI521496B TW103104354A TW103104354A TWI521496B TW I521496 B TWI521496 B TW I521496B TW 103104354 A TW103104354 A TW 103104354A TW 103104354 A TW103104354 A TW 103104354A TW I521496 B TWI521496 B TW I521496B
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林介安
卓均勇
程智修
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聯詠科技股份有限公司
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Description

緩衝電路、面板模組及顯示驅動方法
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種緩衝電路、面板模組及顯示驅動方法。
隨著顯示產品的普及化，現今生活周遭隨處可見到液晶顯示器的相關產品。若要使液晶顯示器能夠正確地顯示畫面，則必須由數位類比轉換器(Digital to Analog Converter,DAC)將影像資料的數位訊號轉換為足以驅動液晶分子之類比訊號。在數位訊號轉類比訊號的過程中，數位類比轉換器必須使用數個不同位階之伽瑪參考電壓。
請參照第1圖，第1圖繪示係為正極性電阻串、負極性電阻串、正極性緩衝器及負極性緩衝器之示意圖。由於液晶分子有轉換極性的考量，所以一般驅動晶片會有正極性電阻串32及負極性電阻串33分別代表其正負極性的電壓。正極性電阻串32及負極性電阻串33又稱為伽瑪電阻。正極性電阻串32上的電壓係由正極性緩衝放大器35所提供，且負極性電阻串33上的電壓係由負極性緩衝放大器36所提供。
不同的正極性緩衝放大器35在正極性電阻串32上的不同位置定義其分壓點，且不同的負極性緩衝放大器36在負極性電阻串33上的不同位置定義其分壓點。各分壓點再進入數位類比轉換器中由輸入訊號決定驅動晶片之輸出電壓值和極性。由於電阻值和其電流消耗成反比，一般驅動晶片會在正極性電阻串32及負極性電阻串33上耗去數百微安培至數毫安培的等級，對整個驅動晶片電流消耗面佔有一大部分的比例。
本發明係有關於一種緩衝電路、面板模組及顯示驅動方法。
根據本發明，提出一種緩衝電路。緩衝電路包括正極性緩衝器及負極性緩衝器。正極性緩衝器接收第一電源電壓及第二電源電壓，使得正極性緩衝器輸出正極性參考電壓至正極性電阻串。第二電源電壓小於第一電源電壓。負極性緩衝器接收第二電源電壓及第三電源電壓，使得負極性緩衝器輸出負極性參考電壓至負極性電阻串。第三電源電壓小於第二電源電壓。
根據本發明，提出一種面板模組。面板模組包括面板、正極性電阻串、負極性電阻串、緩衝電路及驅動電路。緩衝電路包括正極性緩衝器及負極性緩衝器。正極性緩衝器接收第一電源電壓及第二電源電壓，使得正極性緩衝器輸出正極性參考電壓至正極性電阻串。第二電源電壓小於第一電源電壓。負極性緩 衝器接收第二電源電壓及第三電源電壓，使得負極性緩衝器輸出負極性參考電壓至負極性電阻串。第三電源電壓小於第二電源電壓。驅動電路根據第一參考電壓及第二參考電壓驅動面板。
根據本發明，提出一種顯示驅動方法。顯示驅動方法包括：供應正極性緩衝器所需之第一電源電壓及第二電源電壓，使得正極性緩衝器輸出正極性參考電壓，第二電源電壓小於第一電源電壓；供應負極性緩衝器所需之第二電源電壓及第三電源電壓，使得負極性緩衝器輸出負極性參考電壓，第三電源電壓小於第二電源電壓；以及根據正極性參考電壓及負極性參考電壓驅動面板。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1、3‧‧‧面板模組
8‧‧‧源極驅動晶片
81‧‧‧電阻串
11‧‧‧面板
12、12a、32‧‧‧正極性電阻串
13、13a、33‧‧‧負極性電阻串
14a、14b、14c‧‧‧緩衝電路
15、15a~15n、35‧‧‧正極性緩衝器
16、16a~16n、36‧‧‧負極性緩衝器
16‧‧‧負極性緩衝器
17‧‧‧驅動電路
141‧‧‧電源電壓輸出電路
151、152、161、162‧‧‧電源端
153、163‧‧‧輸出端
154‧‧‧正輸入級
155‧‧‧正輸出級
156、166‧‧‧選擇開關
164‧‧‧負輸入級
165‧‧‧負輸出級
201~203‧‧‧步驟
1411‧‧‧中壓緩衝器
1541、1542、1641、1642‧‧‧電流源
1543、1544、1545、1546、1643、1644、1645、1646‧‧‧輸入電晶體
CM‧‧‧電容
GOP‧‧‧緩衝器
VDD、VMID、VGND‧‧‧電源電壓
VIP、VIP1~VIPn、VIN、VIN1~VINn‧‧‧輸入電壓
VPG‧‧‧正極性參考電壓
VNG‧‧‧負極性參考電壓
P9A、N9A、P9B、N9B、P9C、N9C、P9P、N9P、P9N、N9N‧‧‧輸出電晶體
I1、I2、I3、I4、IA、IB、IC、ID、IE、IF、IAP~INP、IAN~INN、I1P~Inp、I1N~InN‧‧‧電流
R1、R2、R1P~RNP、R1N~RNN‧‧‧分壓電阻
第1圖繪示係為正極性電阻串、負極性電阻串、正極性緩衝器及負極性緩衝器之示意圖。
第2圖繪示係為依照第一實施例之一種面板模組之示意圖。
第3圖繪示係為依照第一實施例之一種緩衝電路之示意圖。
第4圖繪示係為正極性電阻串耦接三個正極性緩衝器且負極性電阻串耦接三個負極性緩衝器之示意圖。
第5圖繪示係為依照第二實施例之一種緩衝電路之示意圖。
第6圖繪示係為依照第三實施例之一種面板模組之示意圖。
第7圖繪示係為依照第四實施例之m個正極性電阻串耦接n個正極性緩衝器且m個負極性電阻串耦接n個負極性緩衝器之示意圖。
第8圖繪示係為依照第五實施例之一種由電源電壓輸出電路提供電源電壓VMID之示意圖。
第9圖繪示係為依照第六實施例之一種面板模組之示意圖。
第10圖繪示係為依照第七實施例之一種面板模組之示意圖。
第11圖繪示係為依照第八實施例之一種顯示驅動方法之流程圖。
第一實施例
請同時參照第2圖及第3圖，第2圖繪示係為依照第一實施例之一種面板模組之示意圖，第3圖繪示係為依照第一實施例之一種緩衝電路之示意圖。面板模組1包括面板11、正極性電阻串12、負極性電阻串13、緩衝電路14a及驅動電路17。正極性電阻串12及負極性電阻串13例如為伽瑪電阻。緩衝電路14a包括正極性緩衝器15及負極性緩衝器16。正極性緩衝器15及負極性緩衝器16例如為伽瑪運算放大器(Gamma OP)。驅動電路17例如為源極驅動晶片。
正極性緩衝器15接收電源電壓VDD及電源電壓VMID，使得正極性緩衝器15根據輸入電壓VIP輸出正極性參考電壓VPG至正極性電阻串12。電源電壓VMID小於電源電壓VDD。負極性緩衝器16接收電源電壓VMID及電源電壓VGND， 使得負極性緩衝器16根據輸入電壓VIN輸出負極性參考電壓VNG至負極性電阻串13。電源電壓VGND小於電源電壓VMID，電源電壓VGND實質上等於接地電壓。亦即，電源電壓VMID介於電源電壓VDD與電源電壓VGND之間。驅動電路17根據正極性參考電壓VPG及負極性參考電壓VNG驅動面板11。
進一步來說，正極性緩衝器15包括電源端151、電源端152、輸出端153、正輸入級154及正輸出級155。電源端151接收電源電壓VDD，且電源端152接收電源電壓VMID。輸出端153耦接至正極性電阻串12。正輸入級154耦接正輸出級155。電源端151及電源端152耦接至正輸出級155，以供應正極性緩衝器15所需之電源電壓VDD及電源電壓VMID。負極性緩衝器16包括電源端161、電源端162、輸出端163、負輸入級164及負輸出級165。電源端161接收電源電壓VMID，且電源端162接收電源電壓VGND。輸出端163耦接至負極性電阻串13。負輸入級164耦接負輸出級165。電源端161及電源端162耦接至負輸出級165，以供應負極性緩衝器16所需之電源電壓VMID及電源電壓VGND。
正輸出級155包括輸出電晶體P9P及輸出電晶體N9P，且輸出電晶體N9P耦接輸出電晶體P9P。電源端151耦接至輸出電晶體P9P之源極以供應電源電壓VDD至正輸出級155。電源端152耦接至輸出電晶體N9P之源極以供應電源電壓VMID至正輸出級155。負輸出級165包括輸出電晶體P9N及輸出電晶 體N9N，且輸出電晶體N9N耦接輸出電晶體P9N。電源端161耦接輸出電晶體P9N之源極以供應電源電壓VMID至負輸出級165。電源端162耦接輸出電晶體N9N之源極以供應電源電壓VGND至負輸出級165。當正輸出級155與負輸出級165之電流大小相同，則具有電流重新利用的效果。
請參照第4圖，第4圖繪示係為正極性電阻串耦接三個正極性緩衝器且負極性電阻串耦接三個負極性緩衝器之示意圖。正極性緩衝器15a、正極性緩衝器15b及正極性緩衝器15c分別根據輸入電壓VIP1、輸入電壓VIP2及輸入電壓VIP3輸出正極性參考電壓VPG1、正極性參考電壓VPG2及正極性參考電壓VPG3至正極性電阻串12。負極性緩衝器16a、負極性緩衝器16b及負極性緩衝器16c分別根據輸入電壓VIN1、輸入電壓VIN2及輸入電壓VIN3輸出負極性參考電壓VNG1、負極性參考電壓VNG2及負極性參考電壓VNG3至負極性電阻串13。
正極性緩衝器15a包括輸出電晶體P9A及輸出電晶體N9A。正極性緩衝器15b包括輸出電晶體P9B及輸出電晶體N9B。正極性緩衝器15c包括輸出電晶體P9C及輸出電晶體N9C。負極性緩衝器16a包括輸出電晶體P9D及輸出電晶體N9D。負極性緩衝器16b包括輸出電晶體P9E及輸出電晶體N9E。負極性緩衝器16c包括輸出電晶體P9F及輸出電晶體N9F。
正極性電阻串12包括分壓電阻R1及分壓電阻R2，且分壓電阻R1耦接分壓電阻R2。負極性電阻串13包括分壓電阻 R1及分壓電阻R2，且分壓電阻R1耦接分壓電阻R2。正極性緩衝器15a、正極性緩衝器15b、正極性緩衝器15c、負極性緩衝器16a、負極性緩衝器16b及負極性緩衝器16c分別輸出電流IA、電流IB、電流IC、電流ID、電流IE、及電流IF。電流I1及電流I2分別流經正極性電阻串12之分壓電阻R1及分壓電阻R2。電流I3及電流I4分別流經負極性電阻串13之分壓電阻R2及分壓電阻R1。
正極性電阻串12會從電源電壓VDD抽一路電流IA，電流IA經由輸出電晶體P9A流經正極性電阻串12再由輸出電晶體N9C流至電源電壓VMID。負極性電阻串13會從電源電壓VMID抽一路電流ID，電流ID經由輸出電晶體P9D流經負極性電阻串13再由輸出電晶體N9F流至電源電壓VGND。若正極性電阻串12與負極性電阻串13之阻值相同，且正極性電阻串12與負極性電阻串13之首尾兩端電壓差相同，則正極性電阻串12之電壓及電流與負極性電阻串13相對稱。相較於正極性緩衝器15a、正極性緩衝器15b、正極性緩衝器15c、負極性緩衝器16a、負極性緩衝器16b及負極性緩衝器16c皆操作於電源電壓VDD與電源電壓VGND的架構下，本實施例可節省約一半的電流。若正極性電阻串12與負極性電阻串13不對稱或是偏壓點不一致時，則會有一路電流從電源電壓VMID補足差額，或是多餘的電流從電源電壓VMID流出。因此不論正極性電阻串12與負極性電阻串13之阻值是否相同，也不論正極性電阻串12與負極性電阻串13之首尾兩端電壓差是否相同，上述實施例皆能達到低電流消耗的 目的。
第二實施例
請同時參照第2圖及第5圖，第5圖繪示係為依照第二實施例之一種緩衝電路之示意圖。第二實施例與第一實施例主要不同之處在於電源端151及電源端152耦接至緩衝電路14b之正輸入級154，以供應正極性緩衝器15所需之電源電壓VDD及電源電壓VMID。電源端161及電源端162耦接至緩衝電路14b之負輸入級164，以供應負極性緩衝器16所需之電源電壓VMID及電源電壓VGND。
正輸入級154包括電流源1541、電流源1542、輸入電晶體1543、輸入電晶體1544、輸入電晶體1545及輸入電晶體1546。輸入電晶體1543及輸入電晶體1544耦接至電流源1541，且輸入電晶體1545及輸入電晶體1546耦接至電流源1542。電源端152耦接電流源1541以供應電源電壓VMID至正輸入級154。電源端151耦接至電流源1542以供應電源電壓VDD至正輸入級154。
負輸入級164包括電流源1641、電流源1642、輸入電晶體1643、輸入電晶體1644、輸入電晶體1645及輸入電晶體1646。輸入電晶體1643及輸入電晶體1644耦接至電流源1641，且輸入電晶體1645及輸入電晶體1646耦接至電流源1642。電源端162耦接電流源1641以供應電源電壓VGND至負輸入級164。電源端161耦接電流源1642以供應電源電壓VMID至負輸入級 164。
第三實施例
請參照第6圖，第6圖繪示係為依照第三實施例之一種面板模組之示意圖。第三實施例與第一實施例主要不同之處在於：面板模組3之緩衝電路14c更包括選擇開關156及選擇開關166。選擇開關156將電源電壓VMID或電源電壓VGND輸出至正極性緩衝器15，且選擇開關166將電源電壓VMID或電源電壓VDD輸出至負極性緩衝器16。當選擇開關156輸出電源電壓VMID至正極性緩衝器15，且選擇開關166輸出電源電壓VMID至負極性緩衝器16，則可達到低電流消耗的目的。
第四實施例
請參照第7圖，第7圖繪示係為依照第四實施例之m個正極性電阻串耦接n個正極性緩衝器且m個負極性電阻串耦接n個負極性緩衝器之示意圖。正極性緩衝器15a至正極性緩衝器15n分別根據輸入電壓VIP1至輸入電壓VIPn輸出正極性參考電壓VPG1至正極性參考電壓VPGn至m個正極性電阻串12a。n及m係大於1之正整數。正極性電阻串12a包括分壓電阻R1P至分壓電阻RNP，且m個正極性電阻串12a互相並聯。負極性緩衝器16a至負極性緩衝器16n分別根據輸入電壓VIN1至輸入電壓VINn輸出負極性參考電壓VNG1至負極性參考電壓VNGn至m個負極性電 阻串13a。負極性電阻串13a包括分壓電阻R1N至分壓電阻RNN，且m個負極性電阻串13a互相並聯。正極性緩衝器15a至正極性緩衝器15n及負極性緩衝器16a至負極性緩衝器16n分別輸出電流IAP至INP及電流IAN至電流INN。電流I1P至InP分別流分壓電阻R1P至RNP。電流I1N至InN分別流經分壓電阻R1N至RNN。
第五實施例
請參照第7圖及第8圖，第8圖繪示係為依照第五實施例之一種由電源電壓輸出電路提供電源電壓VMID之示意圖。第五實施例與第四實施例主要不同之處在於第五實施例之緩衝電路更包括電源電壓輸出電路141。電源電壓輸出電路141包括中壓緩衝器1411及電容CM。然其實現方式不侷限於此，於其他實施例中，電源電壓輸出電路141亦可由線性穩壓器(Low Drop Out,LDO)或降壓型轉換器(Back Converter)來實現。
第六實施例
請參照第2圖及第9圖，第9圖繪示係為依照第六實施例之一種面板模組之示意圖。前述正極性電阻串及負極性電阻串可如第9圖繪示之電阻串81內建於源極驅動晶片8，且前述正極性緩衝器及負極性緩衝器可如第9圖繪示之緩衝器GOP內建於源極驅動晶片8。
第七實施例
請參照第2圖及第10圖，第10圖繪示係為依照第七實施例之一種面板模組之示意圖。前述正極性電阻串及負極性電阻串可如第9圖繪示之電阻串81內建於源極驅動晶片8，而前述正極性緩衝器及負極性緩衝器則可如第10圖繪示之緩衝器GOP不內建於源極驅動晶片8。換言之，前述正極性緩衝器及負極性緩衝器則可如第10圖繪示之緩衝器GOP設置於源極驅動晶片8外。
第八實施例
請參照第2圖及第11圖，第11圖繪示係為依照第八實施例之一種顯示驅動方法之流程圖。顯示驅動方法包括如下步驟：首先如步驟201所示，供應正極性緩衝器15所需之電源電壓VDD及電源電壓VMID，使得正極性緩衝器15輸出正極性參考電壓VPG。接著如步驟202所示，供應負極性緩衝器16所需之電源電壓VMID及電源電壓VGND，使得負極性緩衝器16輸出負極性參考電壓VNG。跟著如步驟203所示，根據正極性參考電壓VPG及負極性參考電壓VNG驅動面板11。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
201~203‧‧‧步驟

Claims (16)

  1. 一種緩衝電路，包括：一正極性緩衝器，用以接收一第一電源電壓及一第二電源電壓，使得該正極性緩衝器輸出一正極性參考電壓至一正極性電阻串，該第二電源電壓小於該第一電源電壓；以及一負極性緩衝器，用以接收該第二電源電壓及一第三電源電壓，使得該負極性緩衝器輸出一負極性參考電壓至一負極性電阻串，該第三電源電壓小於該第二電源電壓；其中該第一電源電壓為一正電壓位準，該第三電源電壓實質上等於一接地電壓位準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝電路，其中該正極性緩衝器，包括：一第一電源端，用以接收該第一電源電壓；一第二電源端，用以接收該第二電源電壓；及一第一輸出端，耦接至該正極性電阻串。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之緩衝電路，其中該負極性緩衝器，包括：一第三電源端，用以接收該第二電源電壓；一第四電源端，用以接收該第三電源電壓；以及一第二輸出端，耦接至該負極性電阻串。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之緩衝電路，其中該正極性緩衝器更包括一正輸入級及一正輸出級，該正輸入級耦接該正輸出 級，該第一電源端及該第二電源端耦接該正輸出級，該負極性緩衝器包括一負輸入級及一負輸出級，該負輸入級耦接該負輸出級，該第三電源端及該第四電源端耦接該負輸出級。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之緩衝電路，其中該正輸出級包括一第一輸出電晶體及一第二輸出電晶體，該第二輸出電晶體耦接該第一輸出電晶體，且該第一電源端耦接該第一輸出電晶體之源極，該第二電源端耦接該第二輸出電晶體之源極，該負輸出級包括一第三輸出電晶體及一第四輸出電晶體，該第四輸出電晶體耦接該第三輸出電晶體，且該第三電源端耦接該第三輸出電晶體之源極，該第四電源端耦接該第四輸出電晶體之源極。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之緩衝電路，其中該正極性緩衝器更包括一正輸入級及一正輸出級，該正輸入級耦接該正輸出級，該第一電源端及該第二電源端耦接該正輸入級，該負極性緩衝器包括一負輸入級及一負輸出級，該負輸入級耦接該負輸出級，該第三電源端及該第四電源端耦接該負輸入級。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之緩衝電路，其中該正輸入級包括一第一電流源、一第二電流源、一第一輸入電晶體、一第二輸入電晶體、一第三輸入電晶體及一第四輸入電晶體，該第一輸入電晶體及該第二輸入電晶體耦接至該第一電流源，該第三輸入電晶體及該第四輸入電晶體耦接至該第二電流源，該第二電源端耦接該第一電流源，該第一電源端耦接該第二電流源，該負輸入級包括一第三電流源、一第四電流源、一第五輸入電晶體、一第 六輸入電晶體、一第七輸入電晶體及一第八輸入電晶體，該第五輸入電晶體及該第六輸入電晶體耦接至該第三電流源，該第七輸入電晶體及該第八輸入電晶體耦接至該第四電流源，該第四電源端耦接該第三電流源，該第三電源端耦接該第四電流源。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝電路，更包括：一第一選擇開關，用以將該第二電源電壓或該第三電源電壓輸出至該正極性緩衝器；以及一第二選擇開關，用以將該第二電源電壓或該第一電源電壓輸出至該負極性緩衝器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝電路，其中該正極性電阻串、該負極性電阻串、該正極性緩衝器及該負極性緩衝器係內建於一源極驅動晶片。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝電路，其中該正極性電阻串及該負極性電阻串係內建於一源極驅動晶片，而該正極性緩衝器及該負極性緩衝器係不內建於該源極驅動晶片。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝電路，更包括：一電源電壓輸出電路，用以提供該第二電源電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之緩衝電路，其中該電源電壓輸出電路包括一中壓緩衝器及一電容，該電容耦接該中壓緩衝器。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之緩衝電路，其中該電源電壓輸出電路係為線性穩壓器(Low Drop Out,LDO)。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之緩衝電路，其中該電源電壓輸出電路係為降壓型轉換器(Back Converter)。
  15. 一種面板模組，包括：一面板；一正極性電阻串；一負極性電阻串；一緩衝電路，包括：一正極性緩衝器，用以接收一第一電源電壓及一第二電源電壓，使得該正極性緩衝器輸出一正極性參考電壓至該正極性電阻串，該第二電源電壓小於該第一電源電壓；及一負極性緩衝器，用以接收該第二電源電壓及一第三電源電壓，使得該負極性緩衝器輸出一負極性參考電壓至該負極性電阻串，該第三電源電壓小於該第二電源電壓，該第一電源電壓為一正電壓位準，該第三電源電壓實質上等於一接地電壓位準；以及一驅動電路，用以根據該正極性參考電壓及該負極性參考電壓驅動該面板。
  16. 一種顯示驅動方法，包括：供應一正極性緩衝器所需之一第一電源電壓及一第二電源電壓，使得該正極性緩衝器輸出一正極性參考電壓，該第二電源電壓小於該第一電源電壓；供應一負極性緩衝器所需之該第二電源電壓及一第三電源 電壓，使得該負極性緩衝器輸出一負極性參考電壓，該第三電源電壓小於該第二電源電壓，該第一電源電壓為一正電壓位準，該第三電源電壓實質上等於一接地電壓位準；以及根據該正極性參考電壓及該負極性參考電壓驅動一面板。
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