CN100353409C - 用来驱动一液晶显示面板的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种驱动一液晶显示面板的电路及其方法，该液晶显示面板包含有：多条扫描线、多条数据线以及多个像素。每一像素连接于一对应的扫描线以及一对应的数据线，且每一像素包含有一开关组件及一液晶组件，该开关组件连接于该对应的扫描线、该对应的数据线以及该液晶组件。该方法包含：连续地接收多笔帧数据；每间隔一帧周期，依据所述帧数据，针对每一像素产生多个数据电压脉冲；以及于一个帧周期内，将所产生的所述数据电压脉冲藉由该像素所连接的该数据线施加于该像素的液晶组件，以控制该液晶组件的光线穿透率的变化。

Description

用来驱动一液晶显示面板的驱动电路

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的驱动电路及其驱动方法，特别是涉及一种在一帧周期施加两个以上的数据电压脉冲于像素电极的驱动电路及其驱动方法。

背景技术

一般而言，液晶显示器具有重量轻、功率消耗少以及低辐射等等的优点，因此，液晶显示器已广泛地应用于市面上多种可携式信息产品，例如笔记型计算机(notebook)以及个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等商品。此外，液晶屏幕以及液晶电视亦已逐渐普及，取代传统使用的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器和电视。但是液晶显示器亦有其缺点。因为液晶分子特性的限制，在影像数据切换的时候，必须扭转液晶分子改变其排列方向，所以会出现画面延迟的情形。为了适应多媒体影像的快速切换，提高液晶反应速度的要求也愈趋重要。

一般来讲，当驱动电路驱动液晶显示器时，驱动电路会连续地接收多笔帧(frame)数据，之后再依据所述帧数据来产生相关的数据电压脉冲、扫描线电压、时序信号等，以控制液晶显示器的像素的操作。其中上述的每一个帧数据是包含液晶显示器于一帧周期(frame period)内，用来重整(refresh)其所有像素时的数据，因此每一帧数据即可视为包含有多笔像素数据，而每一像素数据即是用来定义某一个像素于一个帧周期内所须达到的灰阶状态，而以目前一般所采用计算机的液晶显示器标准来说，每一像素可于256(等于2⁸)种灰阶状态间切换，因此每一像素数据的数据长度等于8位。

请参考图1，图1为已知液晶显示器中像素数据值对应于帧的时序图。当驱动一像素时，驱动电路会依序地接收用来驱动该像素的多笔像素数据，如图1所示，GN、GN+1、GN+2即表示了驱动电路于各帧周期N、N+1、N+2内所接收到的像素数据，而驱动电路会依据像素数据GN、GN+1、GN+2所记录的像素数据值来驱动某一像素分别于帧周期N、N+1、N+2的灰阶状态。一般来讲，像素数据所记录的值越大，则代表经驱动电路驱动后的像素其灰阶值越大，而驱动电路会依据像素数据GN、GN+1、GN+2，在相对应的帧周期内产生一数据电压脉冲，并将所产生的数据电压脉冲施加于该对应像素的像素电极(pixel electrode)，以使所驱动的像素在各帧周期内处于对应的灰阶状态下。

请参考图2，图2为已知像素的穿透率对应于帧的时序图。图2中，标示了两条曲线C1及C2，而两曲线C1及C2均是在驱动电路欲将某一像素在帧周期N的期间，将其光线穿透率由穿透率T1驱换成穿透率T2时所量测而得，其中曲线C1表示未经过激(over drive)驱动时所量测得的像素于各帧周期内的光线穿透率，而曲线C2则表示经已知的过激驱动方式驱动时所量测得的像素在各帧周期内的光线穿透率。关于已知的过激驱动方法，可参考美国公开专利申请US 2002/0050965等文献，在此即简单地说明如下。因为像素的液晶分子的特性，在其充电时会有一个延迟时间，使得其液晶分子无法在一个帧周期内偏转到达预定的角度以达到预定的光线穿透率。如曲线C1所示，在未经过激的情况下，光线穿透率无法在帧N的帧周期中到达预定的穿透率，而必须等到帧N+2的帧周期才会到达预定的穿透率，然而这样的延迟却会使液晶显示器出现残影的现象。为了改善此一现象，一些已知的液晶显示器即采用过激驱动方法，其是将比原先更高或更低的数据电压脉冲施加于像素的像素电极，以加快其液晶分子的反应速度，进而使得像素可在预定的帧周期内达到预定的灰阶状态。如曲线C2所示，在经过激的情况下，液晶分子的反应速度虽然较未经过激驱动时的快，其光线穿透率在帧周期N+1内即达到预定的穿透率T2，但仍比预定穿透率须在帧周期N即须达到预定的穿透率T2的理想状态慢了许多。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种液晶显示器的驱动电路及其驱动方法，以解决上述已知的问题。

本发明披露了一种液晶显示器的驱动电路及其驱动方法。该液晶显示面板包含有多条扫描线、多条数据线，以及多个像素。其中每一像素连接于一对应的扫描线以及一对应的数据线，且每一像素包含有一开关组件以及一液晶组件。该开关组件连接于该对应的扫描线、该对应的数据线以及该液晶组件。该方法包含：连续地接收多笔帧数据；每间隔一帧周期(frame period)，依据所述帧数据，针对每一像素产生多个电压脉冲；以及于一个帧周期内，将所产生的所述电压脉冲藉由该像素所连接的该数据线施加于该像素的液晶组件，以控制该液晶组件的光线穿透率的变化。

此外，本发明的驱动电路包含有一残影消除器、一源极驱动器，以及一栅极驱动器。该残影消除器用来每间隔一帧周期接收一帧数据，而每一帧数据包含有多笔像素数据，每一笔像素数据皆对应于一像素。该残影消除器会延迟一当时帧数据，以产生一延迟帧数据，并依据该当时帧数据以及该延迟帧数据，在每一帧周期内为每一像素产生多笔过激像素数据。该源极驱动器用来在每一帧数据内根据该残影消除器对每一像素产生多笔过激像素数据，对每一像素产生多个电压脉冲，并将所述电压脉冲藉由该像素所连接的该数据线施加于该像素的液晶组件，以控制该液晶组件的光线穿透率的变化。该栅极驱动器则是用来施加一扫描线电压于所述像素的开关组件，以使所述电压脉冲可被施于该像素的液晶组件。

附图说明

图1为已知液晶显示器中像素数据值对应于帧的时序图；

图2为已知像素的穿透率对应于帧的时序图；

图3为本发明驱动电路与一液晶面板的功能方块图；

图4为图3中液晶面板的电路图；

图5为依据本发明方法所产生的像素数据其值对应于帧的时序图；

图6为采用本发明的方法后其像素的穿透率对应于帧的时序图；

图7为图3残影消除器的功能方块图；

图8为本发明第二实施例中一残影消除器的功能方块图；

图9为图8残影消除器所接收到的原始像素数据对应于帧的时序图；和

图10为图8残影消除器所输出的过激像素数据对应于帧的时序图。

附图符号说明

10    驱动电路    12    信号控制器

14    残影消除器        16    时序控制器

18    源极驱动器        20    栅极驱动器

30    液晶面板          32    扫描线

34    数据线            36    像素

38    开关组件          39    液晶组件

40    倍频器            42    处理电路

44    第一影像存储器    46    第二影像存储器

48    第一存储器控制器  50    第二存储器控制器

60    残影消除器        62    倍频器

64    存储器控制器      66    第一影像存储器

68    第二影像存储器    70    第三影像存储器

72    比较电路          74    处理电路

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明驱动电路10与一液晶面板30的功能方块图。驱动电路10用来驱动液晶面板30，其包含有一信号控制器12、一残影消除器14、一时序控制器16、一源极驱动器18以及一栅极驱动器20。信号控制器12用来接收一复合式影像信号Sc，此复合式影像信号Sc包含有用来驱动液晶面板30时所需的各帧数据以及时序数据等，而信号控制器12会处理所接收到的复合式影像信号Sc，以将复合式影像信号Sc区分为一帧信号G以及一控制信号C。之后，残影消除器14会持续地接收帧信号G所包含多笔帧数据以及控制信号C，并依据帧信号G所包含多笔帧数据来产生一处理后的帧信号G’，而其中帧信号G’包含有多笔过激像素数据，其更详细的作用后面的说明中将会提及。时序控制器16会依据所接收到的帧信号G’以及控制信号C来控制源极驱动器18与栅极驱动器20的操作，以使源极驱动器18与栅极驱动器20依据帧信号G’所包含的多笔过激像素数据来产生对应的数据线电压与扫描线电压，以驱动液晶面板30产生对应于复合式影像信号Sc的影像。

请参考图4，图4为图3中液晶面板30的电路图。液晶面板31包含有多条扫描线32、多条数据线34以及多个像素36。每一像素36连接于一对应的扫描线32以及一对应的数据线34，且每一像素36包含有一开关组件38以及一液晶组件39，而一般液晶组件39会被称作一像素电极(pixelelectrode)。另外，开关组件38连接于该对应的扫描线32及该对应的数据线34，源极驱动器18与栅极驱动器20会藉由扫描线32及数据线34来控制每一像素36的操作。一般驱动液晶显示器30的方法是施加一扫描电压于该扫描线32以开启开关组件38，然后再藉由该数据线34将一数据电压脉冲经由开关组件38写入像素电极39。因此，当扫描电压被施加于扫描线32上而使开关组件38开启时，数据线34上的数据电压脉冲会经由开关组件38对像素电极39进行充电，而使其液晶分子偏转；而当扫描在线的扫描电压被移除而使得开关组件38关闭时，数据线34与像素36的电连结会被切断，像素电极39则保持其被充电的状态。扫描线32会控制开关组件38重复地开关，使得像素电极39可重复地被数据线34充电。扫描线32上不同的数据线电压会使像素36的液晶分子产生不同角度的偏转，而使像素36呈现出不同的透光率，而如此一来，液晶显示器30即可呈现出不同的显示画面。

请参考图5，图5为依据本发明方法所产生的像素数据其值对应于帧的时序图。依据本发明的方法，当驱动液晶面板30的任一像素36时，驱动电路10会依序地产生用来驱动该像素的多笔像素数据，如图1所示，GN、GN(2)、GN+1、GN+1(2)、GN+2、GN+2(2)、GN+3、GN+3(2)即表示了驱动电路于各帧周期N、N+1、N+2、N+3内所产生的像素数据，且驱动电路10在每一帧周期内对每一像素36皆会产生两笔像素数据，而此特征即是本发明与已知技术之间最大的不同点。驱动电路10会依据像素数据GN～GN+2(2)所记录的像素数据值来驱动某一像素分别于帧周期N、N+1、N+2的灰阶状态。举例来说，当像素数据GN、GN(2)产生后，驱动电路10的源极驱动器18即会将像素数据GN、GN(2)转换成对应的两数据电压脉冲，再将所产生的两数据电压脉冲在帧周期N内，藉由数据线32施加到像素36的液晶组件39，以控制液晶组件39的光线穿透率。同理，相对应于像素数据GN+1～GN+3(2)的数据电压脉冲，会每间隔半个帧周期，分别被施加在对应的像素电极39上。同样的，在本实施例中，像素数据所记录的值越大，则其对应的数据电压脉冲的电压值会越高，且代表经驱动电路10驱动后的像素36其灰阶值越大。

请参考图6，图6为采用本发明的方法后其像素36的穿透率对应于帧的时序图。如前所述，驱动电路10会于每一帧周期内产生两笔像素数据，之后源极驱动器18会依据此两笔像素数据产生两相对应的数据电压脉冲，并在一个帧周期内将所产生的两数据电压脉冲施加于对应的像素36的像素电极39，以控制该像素电极39的光线穿透率及其灰阶状态。如图6所示，驱动电路10在帧周期N+1期间将某一像素36的像素电极39的光线穿透率由T1驱换到T2时，该像素电极39会于帧周期N+1的期间，被施予两相对应于像素数据GN+1、GN+1(2)的数据电压脉冲，其中两数据电压脉冲所施加的时间点间隔半个帧周期。如图6所示，虽然在帧周期N+1的前半个周期n+2内，像素电极39的光线穿透率无法达到预期的T2，但因为在帧周期N+1的后半个周期n+3内，像素电极39还会被再施予另一数据电压脉冲，故其光线穿透率可如预期般地，在一个帧周期N+1内成功地由T1切换到T2。因此，利用本发明的方法所驱动的液晶面板，并不会产生残影的现象。

本实施例中，在每一帧周期的期间内，为每一像素产生两笔像素数据的工作是由残影消除器14来负责完成。请参考图7，图7为图3残影消除器14的功能方块图。残影消除器14包含有一倍频器40、一处理电路42、一第一影像存储器44、一第二影像存储器46、一第一存储器控制器48，以及一第二存储器控制器50。其中，倍频器40用来将控制信号C的频率倍频，以产生一倍频信号C2。第一影像存储器44会受到第一存储器控制器48的控制，而依据控制信号C来延迟一当时的像素数据Gm一帧周期，以产生一延迟的像素数据Gm-1。处理电路42会依据当时的像素数据Gm以及第一影像存储器44所延迟的像素数据Gm-1，来产生多笔过激驱动像素数据GN。第二影像存储器46会储存过激驱动像素数据GN，而第二存储器控制器50会依据倍频信号C2来控制第二影像存储器46在每一帧周期内，对任一像素36输出两笔过激驱动像素数据GN、GN(2)，以使源极驱动器18根据第二影像存储器46所输出的两笔过激像素数据GN、GN(2)，在每一帧周期内对一特定的像素36施加两数据电压脉冲。

请参考图8，图8为本发明第二实施例中一残影消除器60的功能方块图。残影消除器60的功能与残影消除器14的作用相同，均用来在每一帧周期内，为每一像素36产生两笔像素数据。残影消除器60包含有一倍频器62、一第一影像存储器66、一第二影像存储器68、一第三影像存储器70、一存储器控制器64、一处理电路74，以及一比较电路72。其中倍频器62用来将一控制信号C的频率倍频，以产生一倍频信号C2，而第一影像存储器66用来接收以及暂存多笔像素数据G。第二影像存储器68会将第一影像存储器66所输出的像素数据G延迟一帧周期后输出为像素数据Gm-1，而第三影像存储器70会将第二影像存储器68所输出的像素数据Gm-1延迟一帧周期后输出为像素数据Gm-2，所以像素数据Gm-2在时钟上落后像素数据Gm-1一个帧周期，而像素数据Gm-1在时钟上也落后像素数据Gm一个帧周期。存储器控制器64会依据倍频信号C2，来控制第二影像存储器68以及第三影像存储器70的操作，以使第二影像存储器68与第三影像存储器70在每一帧周期内分别输出两笔像素数据。处理电路74则用来依据经第二影像存储器68以及第三影像存储器70延迟后所输出的像素数据Gm-1、Gm-2，在每一帧周期内，为每一像素36产生两笔过激驱动像素数据GN-1、GN-1(2)。此外，比较电路72则是用来比较第二影像存储器68所输出的像素数据Gm-1以及第三影像存储器70所输出的等像素数据Gm-2，以决定处理电路74所产生的过激驱动像素数据GN-1、GN-1(2)的数据值，而关于过激驱动像素数据GN-1、GN-1(2)的数据值的决定方式，将在下面说明。

请参考图9及图10，图9为图8残影消除器60所接收到的原始像素数据对应于帧的时序图，图10为图8残影消除器60所输出的过激像素数据对应于帧的时序图。如图9所示，残影消除器60在帧周期N与N+1内所接收到的原始像素数据分别为Gm以及Gm+1，其中两原始像素数据Gm与Gm+1之间的差异值为Diff。残影消除器60会依据两原始像素数据Gm与Gm+1来产生对应于帧周期N+1的两笔过激像素数据GN+1以及GN+1(2)，而其中两笔过激像素数据GN+1以及GN+1(2)之间的差异值为ΔG，且须特别说明的是差异值ΔG是由图8中的比较电路72所决定，以使驱动电路10得以适应不同的状况来对各像素36，做出适当的驱动。当比较电路72决定差异值ΔG时，其会依据前后两原始像素数据Gm与Gm+1之间的差异值Diff来决定。举例来说，当差异值Diff小于某一数值时，比较电路72会让差异值ΔG等于零，也就是让过激像素数据GN+1等于过激像素数据GN+1(2)；或者是当差异值Diff大于某一数值时，比较电路72会依据差异值Diff来调整差异值ΔG的大小，以使液晶面板30得到适合的驱动。

相较于已知的液晶面板的驱动方法，本发明披露了一种新的驱动电路以及其驱动方法，而在每一帧周期内，为液晶面板上的每一像素产生两笔像素数据，之后并依据所产生的两笔像素数据，来产生两数据电压脉冲，且在一个帧周期内对每一像素施加上述所产生的两数据电压脉冲，以改变其像素电极的光线透光率。因此，依据本发明据以实施的液晶显示器，因一帧周期内被施予多个数据电压脉冲，而可促进其液晶分子的扭转，故其在一个帧周期内即可完成灰阶的转换，且不会有产生残影的情况发生

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种用来驱动一液晶显示面板的驱动电路，该液晶显示面板包含有：

多条扫描线；

多条数据线；以及

多个像素，每一像素连接于一对应的扫描线以及一对应的数据线，且每一像素包含有一开关组件以及一液晶组件，该开关组件连接于该对应的扫描线、该对应的数据线以及该液晶组件；

该驱动电路包含有：

一残影消除器，用来每间隔一帧周期接收一帧数据，而每一帧数据包含有多笔像素数据，每一笔像素数据皆对应于一像素，该残影消除器会延迟一当时帧数据，以产生一延迟帧数据，并依据该当时帧数据以及该延迟帧数据，在每一帧周期内为每一像素产生多笔过激像素数据；

一源极驱动器，用来在每一帧数据内根据该残影消除器对每一像素所产生多笔过激像素数据，对每一像素产生多个数据电压脉冲，并将所述数据电压脉冲藉由该像素所连接的该数据线施加于该像素的液晶组件，以控制该液晶组件的光线穿透率的变化；以及

一栅极驱动器，用来施加一扫描线电压于所述像素的开关组件，以使所述数据电压脉冲可被施于该像素的液晶组件。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其中该残影消除器包含有：

一倍频器，用来将一控制信号的频率倍频，以产生一倍频信号；

一第一影像存储器，用来依据该控制信号来延迟所述像素数据一帧周期；

一处理电路，用来依据所述像素数据以及该第一影像存储器所延迟的所述像素数据，产生多笔过激驱动像素数据；

一第二影像存储器，用来储存所述过激驱动像素数据；以及

一存储器控制器，用来依据该倍频信号，来控制该第二影像存储器在每一帧周期内，对任一像素输出多笔所述过激驱动像素数据，以使该源极驱动器根据该第二影像存储器所输出的所述过激像素数据，在每一帧周期内对每一像素产生所述数据电压脉冲。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其中该残影消除器包含有：

一倍频器，用来将一控制信号的频率倍频，以产生一倍频信号；

一第一影像存储器，用来接收以及暂存所述像素数据；

一第二影像存储器，用来将该第一影像存储器所储存并输出的所述像素数据延迟一帧周期后输出；

一第三影像存储器，用来将该第二影像存储器所储存并输出的所述像素数据延迟一帧周期后输出；

一存储器控制器，用来依据该倍频信号，来控制该第二影像存储器以及该第三影像存储器的操作；

一处理电路，用来依据经该第二影像存储器以及该第三影像存储器延迟后所输出的所述像素数据，来产生多笔过激驱动像素数据；以及

一比较电路，用来比较该第二影像存储器所延迟的所述像素数据以及该第三影像存储器所延迟的所述像素数据，以决定该处理电路所产生的所述过激驱动像素数据的数据值。

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