应用于源极驱动器的预充电电路及预充电方法与流程

本发明是与显示装置的源极驱动器有关，尤其是关于一种应用于源极驱动器的预充电电路及预充电方法。

背景技术：

一般而言，随着液晶显示面板的解析度愈来愈高(例如4k2k或8k面板)，在技术上亦面临到对液晶显示面板充电的时间愈来愈短的难题。如图1所示，每个通道(channel)ch中的运算放大器op的输入信号inp会受到伽玛(gamma)电阻串rs、导线负载(wireloading)wl与数字模拟转换电路dac等负载的影响而无法快速变化至理想电位，因而导致运算放大器opa无法在有限的充电时间内完成对液晶显示面板pl的充电。

由图2可知，当晶体管tft的闸极g已导通时，运算放大器opa的输入信号inp仍未达到理想的电位lvi。因此，即使运算放大器opa的速度够快，但仍会受限于输入信号inp而无法在有限的充电时间内完成对液晶显示面板pl的充电，使得液晶显示面板pl无法正常显示画面。此一问题仍亟待克服。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种应用于源极驱动器的预充电电路及预充电方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。

根据本发明的一具体实施例为一种应用于源极驱动器的预充电电路。于此实施例中，源极驱动器耦接液晶显示面板。源极驱动器包含数字模拟转换器及运算放大器。运算放大器包含第一输入端、第二输入端及输出端。第一输入端耦接输出端且第二输入端耦接数字模拟转换器。预充电电路包含预充电控制单元及预充电开关单元。预充电控制单元用以判断伽玛码(gammacode)的变动范围是否符合预设条件。若预充电控制模块的判断结果为是，则预充电控制模块输出控制信号。预充电开关单元耦接于预充电控制单元与运算放大器的第二输入端之间。当控制信号启动预充电开关单元时，预充电开关单元对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号进行预充电。

于一实施例中，若预充电控制模块的判断结果为否，预充电控制模块不会输出控制信号，致使预充电开关单元处于关闭状态而不会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号进行预充电。

于一实施例中，源极驱动器还包含伽玛单元，分别耦接预充电控制单元及数字模拟转换器，用以分别提供伽玛码至预充电控制单元及数字模拟转换器。

于一实施例中，预充电控制单元是通过(n-1)个预设伽玛码将灰阶范围分为n个灰阶区域，n为大于1的正整数，该(n-1)个预设伽玛码包含由低电位至高电位排列的第一预设伽玛码、…、第(n-1)预设伽玛码且该n个灰阶区域包含由低电位至高电位排列的第一灰阶区域、…、第n灰阶区域。

于一实施例中，预设条件为伽玛码的变动范围由该n个灰阶区域中的第x灰阶区域变动至第y灰阶区域，x,y均为正整数，1≦x,y≦n且x≠y。

于一实施例中，该(n-1)个预设伽玛码分别对应于(n-1)个预充参考电压，该(n-1)个预充参考电压包含由低电位至高电位排列的第一预充参考电压、…、第(n-1)预设伽玛码。

于一实施例中，若x<y，亦即伽玛码是由相对低电位的第x灰阶区域变动至相对高电位的第y灰阶区域，则预充电开关单元会对传送至运算放大器之第二输入端的输入信号预充电至第(y-1)预充参考电压。

于一实施例中，若x>y，亦即伽玛码系由相对高电位的第x灰阶区域变动至相对低电位的第y灰阶区域，则预充电开关单元会对传送至运算放大器之第二输入端的输入信号预充电至第y预充参考电压。

根据本发明的另一具体实施例为一种应用于源极驱动器的预充电方法。于此实施例中，预充电方法应用于源极驱动器。源极驱动器耦接液晶显示面板。源极驱动器包含数字模拟转换器及运算放大器。运算放大器包含第一输入端、第二输入端及输出端。第一输入端耦接输出端且第二输入端耦接数字模拟转换器。预充电开关单元耦接运算放大器的第二输入端。预充电方法包含下列步骤：

(a)判断伽玛码的变动范围是否符合预设条件；

(b)若步骤(a)的判断结果为是，则输出控制信号启动预充电开关单元；以及

(c)预充电开关单元对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号进行预充电。

于一实施例中，若步骤(a)的判断结果为否，则不会输出该控制信号，致使该预充电开关单元处于关闭状态而不会对传送至该运算放大器的该第二输入端的该输入信号进行预充电。

于一实施例中，该源极驱动器还包含一伽玛单元，步骤(a)中的该伽玛码是由该伽玛单元所提供。

于一实施例中，还包含下列步骤：通过(n-1)个预设伽玛码将灰阶范围分为n个灰阶区域；其中，n为大于1的正整数，该(n-1)个预设伽玛码包含由低电位至高电位排列的一第一预设伽玛码、…、一第(n-1)预设伽玛码且该n个灰阶区域包含由低电位至高电位排列的一第一灰阶区域、…、一第n灰阶区域。

于一实施例中，该预设条件为该伽玛码的该变动范围由该n个灰阶区域中的一第x灰阶区域变动至一第y灰阶区域，x,y均为正整数，1≦x,y≦n且x≠y。

于一实施例中，该(n-1)个预设伽玛码分别对应于(n-1)个预充参考电压，该(n-1)个预充参考电压包含由低电位至高电位排列的一第一预充参考电压、…、一第(n-1)预设伽玛码。

于一实施例中，若x<y，亦即该伽玛码是由相对低电位的该第x灰阶区域变动至相对高电位的该第y灰阶区域，则该预充电开关单元会对传送至该运算放大器的该第二输入端的该输入信号预充电至一第(y-1)预充参考电压。

于一实施例中，若x>y，亦即该伽玛码是由相对高电位的该第x灰阶区域变动至相对低电位的该第y灰阶区域，则该预充电开关单元会对传送至该运算放大器的该第二输入端的该输入信号预充电至一第y预充参考电压。

相较于现有技术，根据本发明的预充电电路及预充电方法是应用于液晶显示装置的源极驱动器，当伽玛码于不同灰阶区域之间变动而需有较大的电位变化时，本发明的预充电电路及预充电方法即会对传送至运算放大器的正输入端的输入信号进行预充电，以加快输入信号达到理想电位的速度，而让运算放大器能够在有限的充电时间内完成对液晶显示面板的充电，使得液晶显示面板能够正常显示画面，有效克服先前技术所遭遇到的问题。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为现有的显示装置的源极驱动器的系统架构图。

图2为背景技术中，当晶体管的闸极已导通时，运算放大器的输入信号仍未达到理想电位的时序图。

图3为本发明的一较佳具体实施例中的预充电电路应用于液晶显示装置的源极驱动器的示意图。

图4为以(n-1)个预设伽玛码将灰阶范围分为n个灰阶区域且(n-1)个预设伽玛码分别对应于(n-1)个预充参考电压的示意图。

图5为判断伽玛码的变动范围是否符合预设条件的一实施例。

图6为本发明的一较佳具体实施例中的预充电电路对运算放大器的输入信号进行预充电的时序图。

图7为本发明的一较佳具体实施例中的预充电方法的流程图。

主要元件符号说明：

gm：伽玛单元

pl：液晶显示面板

rs：伽玛电阻串

ch：通道

sw：开关

wl：导线负载

dac：数字模拟转换电路

op：运算放大器

r：电阻

c：电容

m：晶体管

inp、inp1～inp2：输入信号

gs：闸极控制信号

clk：充电信号

t0～t16：时间

lvi：理想电位

sd：源极驱动器

3：预充电电路

30：预充电控制单元

32：预充电开关单元

vref：预充参考电压

gl：灰阶范围

hgl：最高灰阶

lgl：最低灰阶

cd1～cd(n-1)：预设伽玛码

gp1～gp(n)、gp1～gp6、gpa～gpb：灰阶区域

vref1～vref(n-1)、vref1～vref5：预充参考电压

pct：预充电信号

s10～s14：步骤

具体实施方式

根据本发明的一较佳具体实施例为一种预充电电路。于此实施例中，预充电电路是应用于液晶显示器中的源极驱动器，并且源极驱动器耦接液晶显示面板并在充电时间内对液晶显示面板进行充电。

当本发明的预充电电路判断出伽玛码的变动范围是涵盖不同的灰阶区域时，代表传送至源极驱动器中的运算放大器的输入信号需有较大的电位变化，因此，预充电电路即会对传送至源极驱动器中的运算放大器的输入信号进行预充电，以加快输入信号达到理想电位的速度，使得接收输入信号的运算放大器能够在有限的充电时间内完成对液晶显示面板的充电，而让液晶显示面板能够正常显示画面。

请参照图3，图3为本发明的一较佳具体实施例中的预充电电路应用于液晶显示装置的源极驱动器的示意图。如图3所示，源极驱动器sd包含伽玛单元gm、数字模拟转换器dac、运算放大器op及预充电电路3。运算放大器op包含第一输入端－、第二输入端+及输出端k。其中，运算放大器op的第一输入端－耦接运算放大器op的输出端k；运算放大器op的第二输入端+耦接数字模拟转换器dac；运算放大器op的输出端k耦接液晶显示面板pl；数字模拟转换器dac耦接于伽玛单元gm与运算放大器op的第二输入端+之间；伽玛单元gm与数字模拟转换器dac之间存在有导线负载wl；伽玛单元gm耦接预充电电路3；预充电电路3耦接至数字模拟转换器dac与运算放大器op的第二输入端+之间。

于此实施例中，预充电电路3可包含预充电控制单元30及预充电开关单元32。其中，预充电控制单元30耦接于伽玛单元gm与预充电开关单元32之间；预充电开关单元32耦接至数字模拟转换器dac与运算放大器op的第二输入端+之间；预充电开关单元32亦耦接预充参考电压vref。

如图4所示，预充电控制单元30可先通过(n-1)个预设伽玛码cd1～cd(n-1)将位于最高灰阶hgl与最低灰阶lgl之间的整个灰阶范围gl分为n个灰阶区域gp1～gpn，并且该(n-1)个预设伽玛码cd1～cd(n-1)可分别对应于(n-1)个预充参考电压vref1～vref(n-1)，其中n为大于1之正整数。详言之，该(n-1)个预设伽玛码cd1～cd(n-1)可包含由低电位至高电位排列之第一预设伽玛码cd1、…、第(n-1)预设伽玛码cd(n-1)；该n个灰阶区域gp1～gpn可包含由低电位至高电位排列的第一灰阶区域gp1、…、第n灰阶区域gpn；该(n-1)个预充参考电压vref1～vref(n-1)可包含由低电位至高电位排列的第一预充参考电压vref1、…、第(n-1)预设伽玛码vref(n-1)。

预充电控制单元30是用以判断伽玛单元gm所提供的伽玛码(gammacode)的变动范围是否符合预设条件。举例而言，若预设条件为伽玛码的变动范围由该n个灰阶区域中的第x灰阶区域gpx变动至第y灰阶区域gpy，其中x及y均为正整数，1≦x,y≦n且x≠y，则预充电控制单元30将会判断伽玛码是否由某一灰阶区域变动至另一灰阶区域，亦即伽玛码的变动范围是否涵盖不同的灰阶区域。

若预充电控制模块30的判断结果为否，代表伽玛码实际上仅在同一灰阶区域内变动而已，此时预充电控制模块30并不会输出控制信号cs至预充电开关单元32，致使预充电开关单元32处于关闭状态而不会对传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp进行预充电。

若预充电控制模块30的判断结果为是，代表伽玛码的确由某一灰阶区域(第x灰阶区域gpx)变动至另一灰阶区域(第y灰阶区域gpy)，此时预充电控制模块30将会输出控制信号cs至预充电开关单元32。当控制信号cs启动预充电开关单元32时，预充电开关单元32即会对传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp进行预充电至预充参考电压vref。

需进一步说明的是，当预充电控制模块30的判断结果为是时，虽然预充电控制单元30已判定伽玛码由某一灰阶区域变动至另一灰阶区域，但伽玛码有可能是由相对低电位的灰阶区域变动至相对高电位的灰阶区域，当然伽玛码亦可能是由相对高电位的灰阶区域变动至相对低电位的灰阶区域。也就是说，当伽玛码由第x灰阶区域gpx变动至第y灰阶区域gpy且x≠y时，将会有x<y与x>y两种可能的情况，分别说明如下：

(1)若x<y，亦即伽玛码是由相对低电位的第x灰阶区域gpx变动至相对高电位的第y灰阶区域gpy，则预充电开关单元32将会对传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp预充电至第(y-1)预充参考电压vref(y-1)。举例而言，假设x＝1且y＝4，则伽玛码是由相对低电位的第一灰阶区域gp1变动至相对高电位的第四灰阶区域gp4，此时预充电开关单元32将会对传送至运算放大器op之第二输入端+的输入信号inp预充电至第三预充参考电压vref3。

(2)若x>y，亦即伽玛码是由相对高电位的第x灰阶区域gpx变动至相对低电位的第y灰阶区域gpy，则预充电开关单元32将会对传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp预充电至第y预充参考电压vref(y)。举例而言，假设x＝3且y＝2，则伽玛码是由相对高电位的第三灰阶区域gp3变动至相对低电位的第一灰阶区域gp1，此时预充电开关单元32将会对传送至运算放大器op之第二输入端+的输入信号inp预充电至第一预充参考电压vref1。其余均可依此类推，于此不另行赘述。

接着，请参照图5，图5为判断伽玛码的变动范围是否符合预设条件的一实施例。

如图5所示，一开始，预充电控制模块30判定输入信号inp欲由相对低电位的第三灰阶区域gp3变动至相对高电位的第五灰阶区域gp5中的理想电位，亦即对应于x<y之情况，此时预充电控制模块30将会输出控制信号cs以启动预充电开关单元32于第一段预充电时间(时间t0至t1)内对输入信号inp预充电至第四预充参考电压vref4，使得输入信号inp在第一段充电时间(时间t1至t2)内能较快速达到第五灰阶区域gp5中的理想电位。

接着，预充电控制模块30判定输入信号inp的变动仅局限在第五灰阶区域gp5内，亦即对应于x＝y的情况，所以预充电控制模块30并不会输出控制信号cs，致使预充电开关单元32处于关闭状态而不会于第二段预充电时间(时间t2至t3)内对输入信号inp进行预充电。

然后，预充电控制模块30判定输入信号inp欲由相对高电位的第五灰阶区域gp5变动至相对低电位的第一灰阶区域gp1中的理想电位，亦即对应于x>y之情况，此时预充电控制模块30将会输出控制信号cs以启动预充电开关单元32于第三段预充电时间(时间t4至t5)内对输入信号inp预充电至第一预充参考电压vref1，使得输入信号inp在第三段充电时间(时间t5至t6)内能较快速达到第一灰阶区域gp1中的理想电位。

接着，预充电控制模块30判定输入信号inp欲由相对低电位的第一灰阶区域gp1变动至相对高电位的第六灰阶区域gp6中的理想电位，亦即对应于x<y之情况，此时预充电控制模块30将会输出控制信号cs以启动预充电开关单元32于第四段预充电时间(时间t6至t7)内对输入信号inp预充电至第五预充参考电压vref5，使得输入信号inp在第四段充电时间(时间t7至t8)内能较快速达到第六灰阶区域gp6中的理想电位。

最后，预充电控制模块30判定输入信号inp的变动仅局限在第六灰阶区域gp6内，亦即对应于x＝y之情况，所以预充电控制模块30并不会输出控制信号cs，致使预充电开关单元32处于关闭状态而不会于第五段预充电时间(时间t8至t9)内对输入信号inp进行预充电。

接下来，请参照图6，图6为本发明的一较佳具体实施例中的预充电电路对运算放大器的输入信号进行预充电的时序图。

如图6所示，假设整个灰阶范围仅被预充参考电压vref分为两个灰阶区域gpa～gpb，于时间t0下，充电信号clk由高准位变为低准位而开始对液晶显示面板pl充电，闸极控制信号gs维持低准位而不会导通晶体管tft的闸极g，预充电信号pct会由低准位变为高准位而进入第一段预充电时间(时间t0至t1)，此时若预充电控制模块30判定输入信号inp1欲由相对低电位的灰阶区域gpa变动至相对高电位的灰阶区域gpb中的理想电位，则预充电开关单元32会被启动以于第一段预充电时间(时间t0至t1)内对输入信号inp1预充电至预充参考电压vref，使得输入信号inp1在后续的充电时间(时间t1至t2)内能较快速达到灰阶区域gpb中的理想电位。因此，当闸极控制信号gs于时间t3由低准位变至高准位而导通晶体管tft的闸极g时，由于传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp1已达到理想电位，故运算放大器opa可以在有限的充电时间(时间t0至t2)内完成对液晶显示面板pl的充电，使得液晶显示面板pl能够正常显示画面。

至于图6中作为对照的用的则是背景技术中未进行预充电的输入信号inp2，当闸极控制信号gs于时间t3由低准位变至高准位而导通晶体管tft的闸极g时，由于传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp2仍未达到理想电位，导致运算放大器opa无法在有限的充电时间(时间t0至t2)内完成对液晶显示面板pl的充电，使得液晶显示面板pl无法正常显示画面。

于时间t4下，充电信号clk再次由高准位变为低准位而开始对液晶显示面板pl充电，闸极控制信号gs维持低准位而不会导通晶体管tft的闸极g，预充电信号pct会由低准位变为高准位而进入第二段预充电时间(时间t4至t5)，此时若预充电控制模块30判定输入信号inp1仅是要下降至位于同一灰阶区域gpb内的理想电位，则预充电开关单元32维持于关闭状态而不会于第二段预充电时间(时间t4至t5)内对输入信号inp1进行预充电。

同理，于时间t7下，充电信号clk再次由高准位变为低准位而开始对液晶显示面板pl充电，闸极控制信号gs维持低准位而不会导通晶体管tft的闸极g，预充电信号pct会由低准位变为高准位而进入第三段预充电时间(时间t7至t8)，此时若预充电控制模块30判定输入信号inp1仅是要上升至位于同一灰阶区域gpb内的理想电位，则预充电开关单元32维持于关闭状态而不会于第三段预充电时间(时间t7至t8)内对输入信号inp1进行预充电。

于时间t10下，充电信号clk由高准位变为低准位而开始对液晶显示面板pl充电，闸极控制信号gs维持低准位而不会导通晶体管tft的闸极g，预充电信号pct会由低准位变为高准位而进入第四段预充电时间(时间t10至t11)，此时若预充电控制模块30判定输入信号inp1欲由相对高电位的灰阶区域gpb变动至相对低电位的灰阶区域gpa中的理想电位，则预充电开关单元32会被启动以于第四段预充电时间(时间t10至t11)内对输入信号inp1预充电至预充参考电压vref，使得输入信号inp1在后续的充电时间(时间t11至t12)内能较快速达到灰阶区域gpa中的理想电位。因此，当闸极控制信号gs于时间t13由低准位变至高准位而导通晶体管tft的闸极g时，由于传送至运算放大器op的第二输入端+的输入信号inp1已达到理想电位，故运算放大器opa可以在有限的充电时间(时间t10至t12)内完成对液晶显示面板pl的充电，使得液晶显示面板pl能够正常显示画面。

于时间t14下，充电信号clk再次由高准位变为低准位而开始对液晶显示面板pl充电，闸极控制信号gs维持低准位而不会导通晶体管tft的闸极g，预充电信号pct会由低准位变为高准位而进入第五段预充电时间(时间t14至t15)，此时若预充电控制模块30判定输入信号inp1仅是要上升至位于同一灰阶区域gpa内的理想电位，则预充电开关单元32维持于关闭状态而不会于第五段预充电时间(时间t14至t15)内对输入信号inp1进行预充电。

根据本发明的另一具体实施例为一种应用于源极驱动器的预充电方法。于此实施例中，预充电方法应用于源极驱动器。源极驱动器耦接液晶显示面板。源极驱动器包含数字模拟转换器及运算放大器。运算放大器包含第一输入端、第二输入端及输出端。第一输入端耦接输出端且第二输入端耦接数字模拟转换器。预充电开关单元耦接运算放大器的第二输入端。

请参照图7，图7为此实施例中的预充电方法的流程图。如图7所示，预充电方法包含下列步骤：

步骤s10：判断伽玛码的变动范围是否符合预设条件，其中源极驱动器还包含伽玛单元，且步骤s10中的伽玛码是由伽玛单元所提供；

步骤s12：若步骤s10的判断结果为是，输出控制信号启动预充电开关单元；

步骤s14：当预充电开关单元被启动时，预充电开关单元对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号进行预充电。

需说明的是，若步骤s10的判断结果为否，则该预充电方法不会输出控制信号，致使预充电开关单元处于关闭状态而不会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号进行预充电。

于实际应用中，该预充电方法还可通过(n-1)个预设伽玛码将灰阶范围分为n个灰阶区域，其中n为大于1的正整数。该(n-1)个预设伽玛码可包含由低电位至高电位排列的第一预设伽玛码、…、第(n-1)预设伽玛码且该n个灰阶区域包含由低电位至高电位排列的第一灰阶区域、…、第n灰阶区域。

于一实施例中，步骤s10中的预设条件为伽玛码的变动范围由该n个灰阶区域中之第x灰阶区域变动至第y灰阶区域，其中x,y均为正整数，1≦x,y≦n且x≠y。该(n-1)个预设伽玛码分别对应于(n-1)个预充参考电压，该(n-1)个预充参考电压包含由低电位至高电位排列的第一预充参考电压vref(1)、…、第(n-1)预设伽玛码vref(n-1)。

由于x≠y，故可分为下列两种情况：

(1)若x<y，亦即伽玛码是由相对低电位的第x灰阶区域变动至相对高电位的第y灰阶区域，则预充电开关单元会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号预充电至第(y-1)预充参考电压vref(y-1)。举例而言，假设x＝2且y＝5，则伽玛码是由相对低电位的第二灰阶区域变动至相对高电位的第五灰阶区域，所以预充电开关单元会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号预充电至第四预充参考电压vref(4)。

(2)若x>y，亦即伽玛码是由相对高电位的第x灰阶区域变动至相对低电位的第y灰阶区域，则预充电开关单元会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号预充电至第y预充参考电压vref(y)。举例而言，假设x＝4且y＝1，则伽玛码是由相对高电位的第四灰阶区域变动至相对低电位的第一灰阶区域，所以预充电开关单元会对传送至运算放大器的第二输入端的输入信号预充电至第一预充参考电压vref(1)。其余均可依此类推，于此不另行赘述。

相较于现有技术，根据本发明的预充电电路及预充电方法是应用于液晶显示装置的源极驱动器，当伽玛码于不同灰阶区域之间变动而需有较大的电位变化时，本发明的预充电电路及预充电方法即会对传送至运算放大器的正输入端的输入信号进行预充电，以加快输入信号达到理想电位的速度，而让运算放大器能够在有限的充电时间内完成对液晶显示面板的充电，使得液晶显示面板能够正常显示画面，有效克服先前技术所遭遇到的问题。

由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。