CN100435185C - 显示器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示器的驱动方法，此显示器的显示区是由共同电极讯号与区段电极讯号所控制。本发明的驱动方法主要是依据一组具有相位差的共同选择讯号与共同非选择讯号，来组合产生共同电极讯号，并依据另一组具有相位差的区段选择讯号与区段非选择讯号，来组合产生区段电极讯号。当在选择责任区时，本发明使共同电极讯号等于共同选择讯号，并使区段电极讯号等于区段选择讯号，利用两者之间的相位差，来产生均方根值大于临界电压的驱动电压，以使显示区为开启状态。

Description

显示器的驱动方法

技术领域

本发明有关于一种显示装置，且特别有关于一种显示器的驱动方法。

背景技术

对于简单矩阵式液晶显示器(Simple Matrix Liquid Crystal Display，简称SM-LCD)而言，其构造为格子状配置的数个共同电极(亦称为扫瞄电极)及数个区段电极(亦称为列电极)，而共同电极与区段电极之间夹着液晶。在两电极之间，由外部提供驱动电压讯号，而使各个像素是由两电极间的电位差驱动。另外，SM-LCD会因为共同电极数的增加而伴随交互干扰的问题，于是显示像素所施加的电压及非显示像素所施加的电压之差值会减少，所以SM-LCD的共同电极数会有所限制。

在SM-LCD中，扭曲向列(Twisted Nematic，简称TN)型LCD是电极基板间封入具有正值铁电率的异方向性P型向列液晶，液晶分子的长轴方向是与电极面平行配置，从电极基板的一边到电极基板的另一边之间，液晶分子的长轴方向会成90度的扭曲配列。接下来将说明TN型LCD的动作原理。请参照图1A，其绘示的是无外加电压时，TN型LCD的动作原理示意图。由图1A可知，液晶分子102会随着玻璃基板104与玻璃基板106的表面的配向方向而扭曲配向。再者，利用偏光板108与偏光板110以正交状态夹住液晶分子102，而使得通过偏光板108的入射光，会因为液晶分子102的90度扭曲配向(亦称为旋光性)，而通过偏光板110，而呈现出明亮的状态。接下来请参照图1B，其绘示的是施加外加电压时，TN型LCD的动作原理示意图。由图1B可知，液晶分子102的旋光性会消失，因此，入射光无法通过偏光板110，而呈现出黑暗的状态。而TN型LCD的外加电压与相对光透射率之间的关系图，请参照图2所绘示。由图2可知，当TN型LCD原来为明亮状态时，如果外加电压超过临界电压(Vth)，则相对光透射率会急剧变化，而使TN型LCD变成黑暗状态。而TN型LCD的相对光透射率在很宽的频率范围内，仅与驱动电压的均方根值Vrms有关，亦即 $\mathrm{Vrms}=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{\left[V\left(t\right)\right]}^2\mathrm{dt}}...\left(1\right),$ 其中，V(t)为电压差，而T为单位时间。

对于目前的TN型LCD而言，其驱动方法都需采用多电压输出的方式，利用电压差来完成LCD的显示。如此一来，就需要额外的偏压分压电路，而使得工作电流增大。这对于以电池供应的LCD而言，会存在无法长时间运作的问题。

为了更清楚了解已知的LCD的驱动方法，接下来请参照图3A，其绘示的是以已知的一种LCD的驱动方法所完成的显示图形。由图3A可知，显示图形30是由四个共同电极讯号(COM1-COM4)及二个区段电极讯号(SEGn，SEGn+1)所控制。接下来请参照图3B，其绘示的是完成图3A的显示图形中的共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号、区段非选择讯号、共同电极讯号以及区段电极讯号的波形图，图3B也绘出加在COM4与SEGn两讯号交点的显示区的讯号波形图。由图3B可知，共同电极讯号(COM1-COM4)及区段电极讯号(SEGn，SEGn+1)在单位时间T内，皆具有四个责任(duty)区。每一共同电极讯号皆有各自不同时间点的一个责任区为选择责任区，在此选择责任区内共同电极讯号为共同选择讯号，并有三个责任区为非选择责任区，在此非选择责任区内共同电极讯号为共同非选择讯号。例如，共同电极讯号COM1在0-0.25T(选择责任区)内会输出共同选择讯号，在其余的0.75T(非选择责任区)内会输出共同非选择讯号。当欲使显示区为开启状态时，则使区段电极讯号(SEGn，SEGn+1)中对应选择责任区时的讯号为区段选择讯号；当欲使显示区为关闭状态时，则使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段非选择讯号。再者，由图3B亦可知，偏压电压包括V1＝Vcc，V2＝2/3Vcc，V3＝1/3Vcc，以及接地电位Vgnd，其中Vcc为电源供应器所提供的正电压。

在图3B所绘示的单位时间T内，共同选择讯号的电压(Vcom选)＝V1，共同非选择讯号的电压(Vcom非选)＝V3，区段选择讯号的电压(Vseg选)＝Vgnd，而区段非选择讯号的电压(Vseg非选)＝V2。接下来将根据公式(1)，而求出开启驱动电压(Vonrms)及关闭驱动电压(Voffrms)。

$\mathrm{Vonrms}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[{(V1-\mathrm{Vgnd})}^2\frac{1}{4}T+{(V3-\mathrm{Vgnd}/V2)}^2\frac{3}{4}T]}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[{\left(\mathrm{Vcc}\right)}^2\frac{1}{4}T+{\left(\frac{1}{3}\mathrm{Vcc}\right)}^2\frac{3}{4}T]}$

$=0.557\mathrm{Vcc}$

$\mathrm{Voffrms}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[{(V1-V2)}^2\frac{1}{4}T+{(V3-\mathrm{Vgnd}/V2)}^2\frac{3}{4}T]}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[{\left(\frac{1}{3}\mathrm{Vcc}\right)}^2\frac{1}{4}T+{\left(\frac{1}{3}\mathrm{Vcc}\right)}^2\frac{3}{4}T]}$

$=0.333\mathrm{Vcc}$

在此，假设临界电压(Vth)＝0.45Vcc，即可满足Voffrms＜Vth＜Vonrms，亦即，当开启驱动电压大于临界电压时，则显示区为开启状态；而当开启驱动电压小于临界电压时，则显示区为关闭状态。由上述可知，已知的LCD是利用共同选择讯号与区段选择讯号的电压差，来控制显示区的变化。由于已知的LCD的显示方法必须有偏压分压电路等，所以工作电流较大，较为耗电，所以对于以电池供应的LCD而言，会存在无法长时间运作的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种显示器的驱动方法，其利用选择责任区时共同电极讯号以及区段电极讯号的相位差，来控制显示区的变化，因而不需要使用耗电流的偏压分压电路等，所以可以简化显示器的驱动电路及节省电力损耗。

为完成上述及其他目的，本发明提出一种显示器的驱动方法。此显示器包括共同电极及区段电极，以控制显示区的变化。在此驱动方法中，首先会提供共同选择讯号与共同非选择讯号，其中共同选择讯号与共同非选择讯号相差第一相位差；并且提供区段选择讯号与区段非选择讯号，其中区段选择讯号与区段非选择讯号相差第二相位差。之后，再组合共同选择讯号与共同非选择讯号来产生共同电极讯号，并提供至共同电极，且组合区段选择讯号与区段非选择讯号以产生区段电极讯号，并提供至区段电极，藉以控制显示区的变化。其中，共同电极讯号与区段电极讯号于单位时间T内皆包括N个责任区，N大于等于1，而共同电极讯号包括1个责任区的共同选择讯号与N-1个责任区的共同非选择讯号。在此定义使用共同选择讯号的此1个责任区称为选择责任区，其他N-1个责任区称为非选择责任区。当欲使显示区为开启状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段选择讯号；当欲使显示区为关闭状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段非选择讯号。再者，当显示区为开启状态时，则定义开启驱动电压，当显示区为关闭状态时，则定义关闭驱动电压：

$\mathrm{Vonrms}$

$\mathrm{Voffrms}$

Vonrms：开启驱动电压

Voffrms：关闭驱动电压

Vcom选：选择责任区时的共同选择讯号

Vcom非选：非选择责任区时的共同非选择讯号

Vseg选：选择责任区时的区段选择讯号

Vseg非选：选择责任区时的区段非选择讯号

Vseg选/Vseg非选：非选择责任区时的区段选择讯号或是区段非选择讯号，使得开启驱动电压大于临界电压，而关闭驱动电压小于临界电压。

在本发明的较佳实施例中，区段选择讯号与共同非选择讯号的相位差相等于区段非选择讯号与共同非选择讯号的相位差。再者，区段非选择讯号与共同选择讯号相位一致。

在本发明的较佳实施例中，此显示器为液晶显示器。而此液晶显示器为扭曲向列型液晶显示器。

本发明还提出一种显示器的驱动方法。此显示器包括共同电极及区段电极，以控制显示区的变化。在此驱动方法中，首先会提供共同选择讯号与共同非选择讯号，其中共同选择讯号与共同非选择讯号仅由第一电位与第二电位所组成；并且会提供区段选择讯号与区段非选择讯号，其中区段选择讯号与区段非选择讯号仅由第三电位与第四电位所组成。之后，会组合共同选择讯号与共同非选择讯号来产生共同电极讯号，并提供至共同电极，且会组合区段选择讯号与区段非选择讯号以产生区段电极讯号，并提供至区段电极，藉以控制该显示区的变化。其中，共同电极讯号与区段电极讯号于单位时间T内皆包括N个责任区，而共同电极讯号包括1个责任区的共同选择讯号与N-1个责任区的共同非选择讯号。在此定义使用共同选择讯号的此1个责任区称为选择责任区，其他N-1个责任区称为非选择责任区。当欲使显示区为开启状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段选择讯号，并定义开启驱动电压；当欲使显示区为关闭状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段非选择讯号，并定义关闭驱动电压：

$\mathrm{Vonrms}$

$\mathrm{Voffrms}$

Vonrms：开启驱动电压

Voffrms：关闭驱动电压

Vcom选：选择责任区时的共同选择讯号

Vcom非选：非选择责任区时的共同非选择讯号

Vseg选：选择责任区时的区段选择讯号

Vseg非选：选择责任区时的区段非选择讯号

Vseg选/Vseg非选：非选择责任区时的区段选择讯号或是区段非选择讯号，使得开启驱动电压大于使光透射率急剧变化的临界电压，而关闭驱动电压小于临界电压。

在本发明的较佳实施例中，第一电位等于第三电位，而第二电位等于第四电位。

综上所述，本发明是依据一组具有相位差的共同选择讯号与共同非选择讯号，来组合产生共同电极讯号，并依据另一组具有相位差的区段选择讯号与区段非选择讯号，来组合产生区段电极讯号。利用选择责任区时共同电极讯号以及区段电极讯号间的相位差，以产生均方根值大于或小于临界电压的驱动电压，来控制显示区的变化。由于本发明不需要偏压分压电路，所以既可以简化显示器的驱动电路，又可以完成省电的目的。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点，能更加明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下：

附图说明

图1A绘示的是无外加电压时，TN型LCD的动作原理示意图；

图1B绘示的是施加外加电压时，TN型LCD的动作原理示意图；

图2绘示的是TN型LCD之外加电压与相对光透射率之间的关系图；

图3A绘示的是以已知的一种LCD的驱动方法所完成的显示图形；

图3B绘示的是图3A的显示图形中的共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号、区段非选择讯号、共同电极讯号及区段电极讯号的波形图；

图4A绘示的是根据本发明一较佳实施例的显示器的驱动方法的共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号及区段非选择讯号的波形图；以及

图4B绘示的是根据本发明一较佳实施例的显示器的驱动方法的共同电极讯号(COM1-COM4)、以及三种不同显示数据(1111，0000，1000)的区段电极讯号的波形图。

具体实施方式

本发明较佳实施例的显示器的驱动方法是使用于液晶显示器(例如是扭曲向列型液晶显示器(TN-LCD))。众所皆知，如扭曲向列型液晶显示器此类的显示器都包括有共同电极及区段电极，利用提供在此共同电极及区段电极的电压讯号，以产生加在显示区上均方根值大于或小于临界电压的驱动电压，来控制显示区的变化。接下来将说明本发明的显示器的驱动方法。

在本发明较佳实施例的驱动方法中，首先会提供共同选择讯号与共同非选择讯号，其中共同选择讯号与共同非选择讯号相差第一相位差；并且提供区段选择讯号与区段非选择讯号，其中区段选择讯号与区段非选择讯号相差第二相位差。之后，组合共同选择讯号与共同非选择讯号来产生共同电极讯号，并提供至共同电极，且组合区段选择讯号与区段非选择讯号以产生区段电极讯号，并提供至区段电极，藉以控制显示区的变化。

请参照图4A，其绘示的是根据本发明一较佳实施例的显示器的驱动方法的共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号及区段非选择讯号的波形图。由图4A可知，共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号及区段非选择讯号都只有二种电位，分别是正电压(Vcc)及接地电位(GND)，而此正电压是由电源供应器提供。再者，共同选择讯号与共同非选择讯号具有相位差，而区段选择讯号与区段非选择讯号亦具有另一相位差。另外，在图4A中，区段非选择讯号与共同选择讯号相位一致，而区段选择讯号与共同非选择讯号的相位差t1相等于区段非选择讯号与共同非选择讯号的相位差t2，但是对于熟悉本技术领域者而言，需注意的是，上述的假设仅为一较佳实施例，并非用以限定本发明。在此，假设t1＝t2＝t，共同选择讯号的1/2周期为Tf。

接着，令共同电极讯号与区段电极讯号于单位时间T内都包括N个责任区，N为大于等于1的正整数，而共同电极讯号包括1个责任区的共同选择讯号与N-1个责任区的共同非选择讯号。在此假设使用共同选择讯号的此1个责任区称为选择责任区，其他N-1个责任区称为非选择责任区。当欲使显示区为开启状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段选择讯号；当欲使显示区为关闭状态时，使区段电极讯号中对应选择责任区时的讯号为区段非选择讯号。则当显示区为开启状态时，加在显示区上均方根值大于临界电压的驱动电压定义为开启驱动电压；同理，当显示区为关闭状态时，加在显示区上均方根值小于临界电压的驱动电压定义为关闭驱动电压：

$\mathrm{Vonrms}$

$\mathrm{Voffrms}$

Vonrms：开启驱动电压

Voffrms：关闭驱动电压

Vcom选：选择责任区时的共同选择讯号

Vcom非选：非选择责任区时的共同非选择讯号

Vseg选：选择责任区时的区段选择讯号

Vseg非选：选择责任区时的区段非选择讯号

Vseg选/Vseg非选：非选择责任区时的区段选择讯号或是区段非选择讯号

图4B绘示的根据本发明一较佳实施例的显示器的驱动方法的共同电极讯号(COM1-COM4)、以及三种不同显示数据(1111，0000，1000)的区段电极讯号的波形图，请同时参照图4A及图4B在此较佳实施例中，共同电极讯号(COM1-COM4)及区段电极讯号(SEG(1111)，SEG(0000)，SEG(1000))在单位时间T内，都包括四个责任区。共同电极讯号COM1在责任区1(称之为COM1的选择责任区)会输出共同选择讯号，在责任区2-4(称之为COM1的非选择责任区)会输出共同非选择讯号。共同电极讯号COM2在责任区2(COM2的选择责任区)会输出共同选择讯号，在责任区1、3及4(COM2的非选择责任区)会输出共同非选择讯号。共同电极讯号COM3在责任区3(COM3的选择责任区)会输出共同选择讯号，在责任区1、2及4(COM3的非选择责任区)会输出共同非选择讯号。共同电极讯号COM4在责任区4(COM4的选择责任区)会输出共同选择讯号，在责任区1-3(COM4的非选择责任区)会输出共同非选择讯号。

当欲使显示区全为开启状态，亦即欲显示的数据为(1111)时，使区段电极讯号SEG(1111)中对应4个不同共同电极讯号的选择责任区时的讯号全部为区段选择讯号，其结果就是此显示数据的区段电极讯号SEG(1111)等于区段选择讯号。当欲使显示区全为关闭状态，亦即欲显示的数据数据为(0000)时，使区段电极讯号SEG(0000)中对应4个不同共同电极讯号的选择责任区时的讯号为区段非选择讯号，其结果就是此显示数据的区段电极讯号SEG(0000)等于区段非选择讯号。当欲显示的数据为(1000)时，则区段电极讯号SEG(1000)对应共同电极讯号COM1的选择责任区时的讯号，亦即在责任区1时的讯号，等于区段选择讯号，其余在责任区2-4时的讯号为区段非选择讯号。

根据图4A、图4B、公式(2)及公式(3)，而求出本实施例的开启驱动电压(Vonrms)及关闭驱动电压(Voffrms)。

$\mathrm{Vonrms}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[{\mathrm{Vcc}}^2\frac{2t}{\mathrm{Tf}}\frac{1}{4}T+{\mathrm{Vcc}}^2\frac{t}{\mathrm{Tf}}\frac{3}{4}T]}$

$=\sqrt{\frac{5t}{4\mathrm{Tf}}\mathrm{Vcc}}$

$=1.118\sqrt{\frac{t}{\mathrm{Tf}}\mathrm{Vcc}}$

$\mathrm{Voffrms}$

$=\sqrt{\frac{1}{T}[0\×\frac{1}{4}T+{\mathrm{Vcc}}^2\frac{t}{\mathrm{Tf}}\frac{3}{4}T]}$

$=\sqrt{\frac{3t}{4\mathrm{Tf}}\mathrm{Vcc}}$

$=0.886\sqrt{\frac{t}{\mathrm{Tf}}\mathrm{Vcc}}$

在此，假设临界电压(Vth)＝0.45Vcc，在此情况下，只要取 $\sqrt{\frac{t}{\mathrm{Tf}}}=0.45,$ 即可使

Voffrms＝0.39Vcc＜Vth＜Vonrms＝0.5Vcc，

亦即，开启驱动电压大于临界电压，则必然控制显示区为开启状态；而开启驱动电压小于临界电压，则会控制显示区为关闭状态。

在此要说明的是，上述的较佳实施例系以共同选择讯号与共同非选择讯号具有相位差，并且由二种电位(Vcc与GND)所组成，而区段选择讯号与区段非选择讯号也是具有相位差，同样由此二种电位(Vcc与GND)所组成来做说明，但是熟悉本技术领域者当知，本发明不局限于是否仅只由二种电位所组成，只要是利用到讯号间相位之差异来产生均方根值大于或小于临界电压的显示器驱动电压，当亦为本发明的保护范围之一。

此外，在本发明的显示器的驱动方法中，共同选择讯号与共同非选择讯号仅由第一电位与第二电位所组成，而区段选择讯号与区段非选择讯号仅由第三电位与第四电位所组成，甚至是第一电位等于第三电位而第二电位等于第四电位的特例，再利用脉波宽度调变(PWM)的方法，计算出共同选择讯号、共同非选择讯号、区段选择讯号以及区段非选择讯号的波形，进而组合成区段电极讯号与共同电极讯号，以产生均方根值大于或小于临界电压的驱动电压，来控制显示器的变化，也在本发明不使用多电位的精神在内。

综上所述，本发明是利用共同选择讯号与共同非选择讯号的相位差，来产生由共同选择讯号与共同非选择讯号所组合而成的共同电极讯号，以及利用区段选择讯号与区段非选择讯号的相位差，来产生由区段选择讯号与区段非选择讯号所组合而成的区段电极讯号，利用选择责任区时共同电极讯号以及区段电极讯号间的相位差，以产生均方根值大于或小于临界电压的驱动电压，藉以控制显示区的变化。由于本发明不需要偏压分压电路，所以既可以简化显示器的驱动电路，又可以完成省电的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭示于上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书范围所介定者为准。

Claims (7)

1.一种显示器的驱动方法，该显示器包括一共同电极及一区段电极以控制一显示区的变化，该驱动方法包括下列步骤：

提供一共同选择讯号与一共同非选择讯号，该共同选择讯号与该共同非选择讯号相差第一相位差，提供一区段选择讯号与一区段非选择讯号，该区段选择讯号与该区段非选择讯号相差第二相位差；以及

组合该共同选择讯号与该共同非选择讯号来产生一共同电极讯号，并提供至该共同电极，且组合该区段选择讯号与该区段非选择讯号以产生一区段电极讯号，并提供至该区段电极，以控制该显示区的变化；

该共同电极讯号与该区段电极讯号于一单位时间T内都包括N个责任区，而该共同电极讯号包括1个责任区的共同选择讯号与N-1个责任区的共同非选择讯号，使用该共同选择讯号的该1个责任区称为一选择责任区，其他N-1个责任区称为一非选择责任区；当欲使该显示区为一开启状态时，使该区段电极讯号中对应该选择责任区时的讯号为该区段选择讯号；当欲使该显示区为一关闭状态时，使该区段电极讯号中对应该选择责任区时的讯号为该区段非选择讯号；

当该显示区为该开启状态时，则定义一开启驱动电压，当该显示区为该关闭状态时，则定义一关闭驱动电压：

$\mathrm{Vonrms}$

$\mathrm{Voffrms}$

Vonrms：该开启驱动电压

Voffrms：该关闭驱动电压

Vcom选：该选择责任区时的该共同选择讯号

Vcom非选：该非选择责任区时的该共同非选择讯号

Vseg选：该选择责任区时的该区段选择讯号

Vseg非选：该选择责任区时的该区段非选择讯号

Vseg选/Vseg非选：该非选择责任区时的该区段选择讯号或是该区段非选择讯号，使得该开启驱动电压大于一临界电压，而该关闭驱动电压小于该临界电压。

2.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该区段选择讯号与该共同非选择讯号的相位差相等于该区段非选择讯号与该共同非选择讯号的相位差。

3.如权利要求2所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该区段非选择讯号与该共同选择讯号相位一致。

4.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该显示器是一液晶显示器。

5.如权利要求4所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该液晶显示器是一扭曲向列型液晶显示器。

6、如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该共同选择讯号与该共同非选择讯号仅由第一电位与第二电位所组成，该区段选择讯号与该区段非选择讯号仅由第三电位与第四电位所组成；

7、如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其特征在于，该第一电位等于该第三电位，而该第二电位等于该第四电位。

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