CN100495515C - 薄膜液晶显示器驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜液晶显示器驱动方法，不仅能加快液晶的反应速率，对于源极驱动电路所能提供的最高与最低的容限电压也同样适用，主要步骤为：当一次像素在当前帧的数据不等于该次像素在前一帧的数据时，将该次像素的驱动偏压设置为一过激电压加上一数据电压和一个预设值。当该次像素在当前帧的数据等于该次像素在前一帧的数据时，则将该次像素的驱动偏压设置为该数据电压。以及判断该次像素是否处于处于正负极性驱动并相应改变共同电压。其中，该数据电压为该次像素在当前帧的数据所对应的正确电容跨压。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜液晶显示器(thin film transistor liquid crystaldisplay，简称为TFT LCD)驱动方法，且特别涉及一种配合次像素(sub-pixel，或称为dot)驱动极性改变共同电压(common voltage)的薄膜液晶显示器驱动方法。
背景技术
薄膜液晶显示器的图像是由众多像素(pixel)显示的色彩组成，而每个像素通常又分为红、绿、蓝三个次像素。图1为典型的薄膜液晶显示器的一个次像素的电路示意图。传统的驱动方式，是由栅极线(gate line)GL给予薄膜晶体管TFT一个导通信号周期，在此周期中由源极线(source line)SL送入数据电压对次像素内的储存电容Cs和液晶电容CLC充电，以决定次像素的亮度。
近来，由于大尺寸与高分辨率成为液晶发展的主流趋势，相对的使栅极线导通周期变短，减少了电容的充电时间。再者，应用在电视上的TFT LCD常要播放动态画面，倘若不能在限定的时间内完成充电，很容易就会产生残影。因此，液晶分子的反应快慢是影响画质的重要因素。改善反应时间的其中一种方法，是改变驱动方式以加速液晶转动。
图2为目前较常见的三种次像素驱动方式。其中，传统驱动方法(traditional driving)是目前普遍使用的驱动方式，在源极线SL输入的源极线电压VSL等于正确的阶调电压Vdata，没有对驱动电压做任何修改，最容易面临上述问题。
第二种方式的过载驱动(overdriving)是在灰度变换时第一个帧(frame)的显示期间先输入一个较高(或较低)的阶调电压VOD，加速对液晶分子的充电，等到次像素的亮度T到达正确亮度时，再于下一帧切换至正确的阶调电压Vdata。此举固然可以加快部分灰度的充电速率，但是对于最高(或最低)的阶调电压，由于已经是显示范围的容限电压，受限于源极驱动电路(source driving circuit)，故无法有任何加速的作用。
过载驱动使用的电路结构如图3所示，图3的驱动电路包括TFTLCD面板301、时序控制器(timing controller)302、查询单元303、伽玛电路(gamma circuit)304、源极驱动电路305、以与栅极驱动电路(gate driver)306。其中，查询单元303负责提供查询表(look up table)，让时序控制器302得以根据次像素在当前帧以及前一帧的数据，查出对应的阶调电压VOD。
最后，第三种方式的过激驱动(overshooting)和过载驱动类似，只是在第一个帧输入的电压VOS较过载驱动高，让电容的跨压与次像素亮度都有一个过度激发(overshoot)的动作。较高的电压可以加快充电速率，而亮度的过度激发可以用来补偿电容刚开始充电时的亮度损失。但是过激驱动面临的问题和过载驱动一样，无法处理最高与最低的容限电压。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄膜液晶显示器驱动方法，不仅能加快液晶的反应速率，对于最高与最低的容限电压也同样适用。
为达成上述及其它目的，本发明提出一种薄膜液晶显示器驱动方法，主要步骤为：当一次像素在当前帧的数据不等于该次像素在前一帧的数据时，将该次像素的驱动偏压设置为一过激电压加上一数据电压和一个预设值。当该次像素在当前帧的数据等于该次像素在前一帧的数据时，则将该次像素的驱动偏压设置为该数据电压。当该次像素处于正极性驱动时，将该次像素的共同电压等于参考电压减去该预设值，当该次像素处于负极性驱动时，将该次像素的共同电压等于该参考电压加上该预设值。其中，该数据电压为该次像素在当前帧的数据所对应的正确电容跨压。
上述之薄膜液晶显示器驱动方法，在使用于次像素反转(dotinversion)的驱动结构时，会利用两个共同电极在薄膜液晶显示器的每一条扫描线(scan line)上交错排列，以同时针对不同驱动极性的次像素提供两种不同的共同电压。而且这两个共同电压会在每次进入下一条扫描线时，分别切换为对应另一种驱动极性的共同电压，以配合次像素反转的驱动结构。
依照本发明的较佳实施例所述，上述之薄膜液晶显示器驱动方法，会在次像素的数据改变时，若次像素为正极性驱动，则同时降低共同电压并且提高源极线电压，若次像素为负极性驱动，则同时提高共同电压并且降低源极线电压。如此一来，就会形成比过激驱动更高的驱动偏压，可让液晶反应更加迅速，更适合大尺寸、高分辨率的TFT LCD，更适合显示动态画面，也可以缩短过度激发的时间，让正确的数据电压维持更久。此外，由于共同电压的降低或提高，对于源极驱动电路所能提供的最高与最低电压，也同样能加速。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明之较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为典型的薄膜液晶显示器的次像素电路示意图。
图2为传统的薄膜液晶显示器的次像素驱动方法示意图。
图3为传统的薄膜液晶显示器的电路示意图。
图4为根据于本发明一实施例的薄膜液晶显示器的电路示意图。
图5与图6为根据于本发明一实施例的薄膜液晶显示器驱动方法示意图。
图7为根据于本发明一实施例的薄膜液晶显示器驱动方法流程图。
图8为根据于本发明一实施例的共同电压示意图。
主要元件标记说明
CLC：液晶电容
Cs：储存电容
GL：栅极线
TFT：薄膜晶体管
SL：源极线
T：次像素亮度
Va：预设电压
VB：驱动偏压
Vcom、Vcom1、Vcom2：共同电压
VData、Vdata：数据电压
VOD：过载电压
VOS、VOS+、VOS-：过激电压
Vref：参考电压
VSL：源极线电压
301：薄膜液晶显示面板
302、402：时序控制器
303、403：查询单元
304：伽玛电路
305：源极驱动电路
306：栅极驱动电路
407：共同电压电路
701～708：流程图步骤
800：薄膜液晶显示面板
801、802：共同电极
803～805：扫描线
具体实施方式
本实施例的次像素电路和图1相同，薄膜液晶显示器的驱动电路则如图4所示，包括TFT LCD面板301、时序控制器402、查询单元403、伽玛电路304、源极驱动电路305、栅极驱动电路306、以及共同电压电路407。图4和图3的主要差别，是增加了共同电压电路407。因为本实施例的共同电压必须配合次像素的驱动极性而上下摆动，这个共同电压就是来自共同电压电路407。另外，时序控制器402和查询单元403也做了修改，相关细节在后面说明。
接下来请参照图5，图5为某一个次像素在正极性驱动时的驱动偏压VB。所谓的驱动偏压，是指源极线SL上的源极线电压VSL和共同电压Vcom之间的差值，也就是施加于次像素的储存电容Cs和液晶电容CLC两端的偏压。
首先，在帧N时，因为次像素在帧N的数据不等于在帧N-1的数据，为了加速充电，共同电压Vcom会降低为参考电压Vref减去预设电压Va，而源极线电压VSL除了正确的数据电压VData之外，还会加上一段过激电压VOS+。要注意的是，为了清楚区别源极线电压VSL和共同电压Vcom，在图5当中将它们稍微错开，其实两者的电压变动是同步的。
上述的过激电压VOS+是根据次像素在当前帧(帧N)的数据以及在前一帧(帧N-1)的数据，自查询单元403内含的查询表查询而来。查询单元403内含的查询表和图3的查询单元303不同，因为过激电压VOS+和传统的过载驱动与过激驱动所附加的电压未必相同，而且对于不同的TFT LCD面板，查询表也不能沿用。至于数据电压VData，是指次像素在当前帧的数据所对应的正确电容跨压，也就是为了显示当前数据的正确灰度所需的电容跨压。
如图5所示，在帧N的源极线电压VSL和共同电压Vcom会使次像素的驱动偏压VB等于过激电压VOS+加上数据电压VData加上预设电压Va。因为有共同电压Vcom协助，驱动偏压会比传统的过载驱动与过激驱动更大，这种驱动方式可以称为超过激驱动(superovershooting)。更大的驱动偏压VB使电容充电更加迅速，可以减少源极线SL送出过激电压VOS+的时间，使正确的驱动偏压持续更久。而且，超过激驱动和先前的过激驱动一样，会让次像素亮度T有一个过度激发(overshoot)的动作，可以补偿充电初期损失的亮度。
对于传统的驱动方法而言，在正极性驱动时，当源极驱动电路要送出最高灰度所对应的最高数据电压VData时，已经没有余力加上过激电压VOS+，所以对于最高的容限电压无法加速。然而本发明提出的驱动方法，即使源极驱动电路无力送出过激电压VOS+，仍然可以降低共同电压Vcom以提高驱动偏压VB，使电容充电更加迅速。在负极性驱动时，也一样可以提高共同电压Vcom以加强驱动偏压VB。这就是为何本发明对于最高与最低的容限电压，一样能做加速处理。
接下来，次像素的驱动进入帧N+1，转为负极性驱动。在图5的实施例中，帧N+1和帧N的数据相同，所以驱动偏压VB只要维持在正确的数据电压VData即可。当次像素在当前帧和前一帧的数据相同，也就是不需要超过激驱动时，时序控制器402会修正提供至源极驱动电路305的灰度电压，以抵消共同电压Vcom变动的影响。如图5所示，此时的共同电压Vcom等于参考电压Vref加上预设电压Va，源极线电压VSL等于参考电压Vref减去数据电压VData加上预设电压Va。
接下来请参照图6，图6为同一个次像素在负极性驱动时的驱动偏压VB。图6和图5大同小异，帧N的数据和帧N-1不同，需要超过激驱动，而帧N+1和帧N的数据相同，不需要超过激驱动。差别在于，图5和图6在同一帧期间的驱动极性相反，所以同一帧期间内的源极线电压VSL和共同电压Vcom是以参考电压Vref为中心上下反转。
整理上述的驱动方法，可以得到图7的流程。图7为根据于本实施例的薄膜液晶显示器驱动方法的流程图。首先，在步骤701检查次像素的驱动极性，以及次像素在当前帧的数据是否等于前一帧的数据。后续的流程可分为四种状况。
第一种状况，如果次像素处于正极性驱动，而且在当前帧的数据不等于前一帧的数据，流程会通过步骤702与703进入步骤705。此时的源极线电压VSL会提高为参考电压Vref加上数据电压VData加上过激电压VOS+，而共同电压Vcom会降低为参考电压Vref减去预设电压Va。于是驱动偏压VB等于源极线电压VSL减去共同电压Vcom，等于VOS++VData+Va，如图5在帧N期间所示。
第二种状况，如果次像素处于正极性驱动，而且在当前帧的数据等于前一帧的数据，流程会通过步骤702与703进入步骤706。此时的源极线电压VSL会修正为参考电压Vref加上数据电压VData减去预设电压Va，而共同电压Vcom会降低为参考电压Vref减去预设电压Va。于是驱动偏压VB等于源极线电压VSL减去共同电压Vcom，等于数据电压VData，如图6在帧N+1期间所示。
第三种状况，如果次像素处于负极性驱动，而且在当前帧的数据不等于前一帧的数据，流程会通过步骤702与704进入步骤707。此时的源极线电压VSL会降低为参考电压Vref减去数据电压VData减去过激电压VOS-，而共同电压Vcom会提高为参考电压Vref加上预设电压Va。于是驱动偏压VB等于共同电压Vcom减去源极线电压VSL，等于VOS-+VData+Va，如图6在帧N期间所示。
第四种状况，如果次像素处于负极性驱动，而且在当前帧的数据等于前一帧的数据，流程会通过步骤702与704进入步骤708。此时的源极线电压VSL会修正为参考电压Vref减去数据电压VData加上预设电压Va，而共同电压Vcom会提高为参考电压Vref加上预设电压Va。于是驱动偏压VB等于共同电压Vcom减去源极线电压VSL，等于数据电压VData，如图5在帧N+1期间所示。
本实施例的驱动方法适用于帧反转(frame inversion)、线反转(lineinversion)、以及次像素反转(dot inversion)的驱动结构。对于帧反转和线反转，同一条扫描线(scan line)上的次像素不是同处于正极性驱动就是同处于负极性驱动，可以共享共同电压Vcom。像素反转则需要比较复杂的做法，如图8所示。
图8的TFT LCD面板800有两个共同电极801与802，分别供应两个不同的共同电压Vcom1与Vcom2。对于TFT LCD面板800的每一条扫描线，如扫描线803至805，共同电极801与802都是沿着扫描线交错排列。如此就可以在同一条扫描线上，同时针对不同驱动极性的次像素提供两种不同的共同电压。例如正极性驱动的次像素使用共同电压Vcom1，而负极性驱动的次像素使用共同电压Vcom2。当然，共同电压Vcom1与Vcom2每进入下一条扫描线都要切换为对应另一种驱动极性的共同电压，以配合次像素反转的驱动结构。
综上所述，本发明的薄膜液晶显示器驱动方法，会在次像素的数据改变时，若次像素为正极性驱动，则同时降低共同电压并且提高源极线电压，若次像素为负极性驱动，则同时提高共同电压并且降低源极线电压。如此一来，就会形成比过激驱动更高的驱动偏压，可让液晶反应更加迅速，更适合大尺寸、高分辨率的TFT LCD，更适合显示动态画面，也可以缩短过度激发的时间，让正确的数据电压维持更久。此外，由于共同电压的降低或提高，对于源极驱动电路所能提供的最高与最低电压，也同样能加速。
除了上述应用与优点之外，本发明的薄膜液晶显示器驱动方法也可以用来加速插黑画面(用来修正人眼的亮度积分作用)。当插黑画面的电压为最高或最低的容限电压时，可以利用本发明的驱动方法进行加速，使插入的黑画面达到同一亮度。再者，本发明的驱动方法也可以用于光学补偿弯曲(optically compensated bend，简称为OCB)模式的LCD。因为OCB LCD的跨压需求比一般LCD更大，在超出源极驱动电路的极限时，可以利用本发明的驱动方法提供更大的跨压。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是包括下列步骤：
当一次像素在当前帧的数据不等于该次像素在前一帧的数据时，将该次像素的驱动偏压设置为一过激电压加上一数据电压和一个预设值；
当该次像素在当前帧的数据等于该次像素在前一帧的数据时，则将该次像素的驱动偏压设置为该数据电压；以及
当该次像素处于正极性驱动时，将该次像素的共同电压等于参考电压减去该预设值，当该次像素处于负极性驱动时，将该次像素的共同电压等于该参考电压加上该预设值；
其中，该数据电压为该次像素在当前帧的数据所对应的正确电容跨压。
2.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该过激电压是根据该次像素在当前帧的数据以及该次像素在前一帧的数据，自查询表查询而来。
3.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是当该次像素在当前帧的数据不等于该次像素在前一帧的数据且处于正极性驱动时，该次像素的源极线电压等于该参考电压加上该数据电压加上该过激电压。
4.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是当该次像素在当前帧的数据不等于该次像素在前一帧的数据且处于负极性驱动时，该次像素的源极线电压等于该参考电压减去该数据电压减去该过激电压。
5.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是当该次像素在当前帧的数据等于该次像素在前一帧的数据且处于正极性驱动时，该次像素的源极线电压等于该参考电压加上该数据电压减去该预设值。
6.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是当该次像素在当前帧的数据等于该次像素在前一帧的数据且处于负极性驱动时，该次像素的源极线电压等于该参考电压减去该数据电压加上该预设值。
7.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该薄膜液晶显示器使用帧反转的驱动结构。
8.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该薄膜液晶显示器使用线反转的驱动结构。
9.根据权利要求1所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该薄膜液晶显示器使用次像素反转的驱动结构。
10.根据权利要求9所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该薄膜液晶显示器还包括第一共同电极以及第二共同电极，该第一共同电极与该第二共同电极于该薄膜液晶显示器的每一条扫描线上交错排列，同时针对不同驱动极性的次像素提供两种不同的共同电压。
11根据权利要求10所述的薄膜液晶显示器驱动方法，其特征是该第一共同电极与该第二共同电极的共同电压会在每次进入下一条扫描线时，分别切换为对应另一种驱动极性的共同电压，以配合次像素反转的驱动结构。
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