CN102044228B - 主动矩阵式液晶显示装置及相关驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种主动矩阵式液晶显示装置及相关驱动方法。液晶显示器包含以矩阵型式排列的多个像素元件。每一像素元件包含一液晶元件以及一动态存储器。动态存储器连续地执行第一更新、第二更新、第三更新、第四更新、第五更新、及第六更新，以反向动态存储器的一数字输出状态，其中第一更新及第二更新间的时间间隔不同于第三更新及第四更新间的时间间隔，且第三更新及第四更新间的时间间隔不同于第五更新及第六更新间的时间间隔。

Description

主动矩阵式液晶显示装置及相关驱动方法

技术领域

本发明关于一种液晶显示器(LCD)及相关的驱动方法，特别是，本发明关于具有像素内存储器(memory in pixel)的液晶显示器及其相关的驱动方法。

背景技术

像素内存储器(MIP)技术现已被提出，其于每一像素内建立一存储器，用以在主动矩阵式显示装置处于静态图像显示模式时提供写入至像素的数据。因此，可取代驱动器的数据写入程序，且可降低功率消耗，相关技术可参考美国专利号6,897,843以及美国专利公开号2002/084,463，其内容均并入本文作为参考。

一般来说，在MIP技术中，可使用动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)来维持存储于每一像素的存储器中的数据。SRAM由包含多个依序排列的晶体管的电路所组成。DRAM则由一晶体管及一电容器所组成。因此，DRAM在最小化电路面积及降低像素间的间隔等方面有较佳的表现。然而，为了维持存储于DRAM的电容器中的少量电荷，需要定期地执行更新程序。美国专利公开号2007/040,785公开一种使用DRAM于其中的像素电路的范例，其内容并入本文作为参考。

更多其他有关MIP技术的介绍可参考例如美国专利公开号2010/177,083以及美国专利公开号2010/110,067，其内容并入本文作为参考。

发明内容

本发明的一方面为提供一液晶显示器，其针对液晶的极性反向具有逐渐转换的穿透率/反射率。

本发明的另一方面为提供一液晶显示，其具有新的DRAM MIP更新方法。

本发明的又一方面为提供可同时节省功率消耗且降低闪烁可视度的液晶显示器。

在一实施例中，一主动矩阵式液晶显示器包含以矩阵型式排列的多个像素元件。每一像素元件包含一液晶元件、一源极线、一栅极线、以及一动态存储器。动态存储器设置于源极线与栅极线的交会点，用以连续地执行第一更新、第二更新、第三更新、第四更新、第五更新、及第六更新，以反向动态存储器的一数字输出状态。第一更新及第二更新间的时间间隔不同于第三更新及第四更新间的时间间隔，且第三更新及第四更新间的时间间隔不同于第五更新及第六更新间的时间间隔。本发明的另一实施例也公开了一种电子装置，其包含前述液晶显示器、用以驱动动态存储器的驱动器电路、以及连接至液晶显示器以供应电源至液晶显示器的电源供应。

在另一实施例中，公开一种用以驱动在液晶显示器的一像素中的一动态存储器的方法。此方法包含：使用一驱动器电路以传送一驱动信号至动态存储器；以及动态存储器回应驱动信号，而执行用以反向动态存储器的一数字输出状态的多个更新。液晶元件的穿透率/反射率由动态存储器的一数字输出控制。此外，多个更新包含连续的一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新，其中第一更新及第二更新间的一时间间隔、第三更新及第四更新间的一时间间隔、以及第五更新及第六更新间的一时间间隔依序增加或减少。

本发明的前述及其他特征可由后续对本发明实施例的更详细的说明而得知。

附图说明

本发明以举例的方式进行描述，然而，必须了解本发明并不限于所附随的各附图，其中类似的符号代表类似的元件。

图1A显示已知的LCD的DRAM MIP；

图1B显示在一已知DRAM MIP中的像素电压交替及DRAM更新；

图1C显示在另一已知DRAM MIP中的像素电压交替及DRAM更新；

图2为根据本发明一实施例所示的主动矩阵式LCD的像素结构的方块图；

图3为根据本发明一实施例所示的用于极性反向的数个更新；

图4A为根据本发明一实施例所示的采用PWM的DRAM更新方式；

图4B为根据本发明一实施例所示的采用PFM的DRAM更新方式；

图4C为根据本发明一实施例所示的结合PWM与PFM的DRAM更新方式；

图5为根据本发明一实施例所示的电子装置的示意图；以及

图6为根据本发明一实施例所示的一电子装置。

【主要元件符号说明】

1        动态随机存取存储器

2        驱动器电路

10       液晶显示器

20       电源供应

200      电子装置

GL       栅极线

LQ       液晶胞

SL       源极线

TR       控制晶体管

R1-R7    更新

t1-t3    高电平时间间隔

T1-T3    低电平时间间隔

具体实施方式

图1A显示已知的液晶显示器的动态随机存取存储器像素内存储器(DRAM MIP)。控制晶体管TR由栅极线GL所控制，将来自源极线SL的数据供应至液晶胞LQ的一端，液晶胞LQ的另一端则连接至一共同电极Com。动态随机存取存储器1连接至位于控制晶体管TR及液晶胞LQ之间的一连接点。动态随机存取存储器1用以存储供应至液晶胞LQ的数据。因此，当图像没有改变时，可使用所存储数据将液晶胞的穿透率/反射率维持在相同状态。

DRAM MIP需要周期性地更新以维持所存储的记忆内容，而输出信号的极性会在每一更新周期反转。此输出电压被施加于像素电极。在已知技术中，像素电压交替的时间间隔与DRAM更新的周期相同。像素也具有一共同电极，且其电压反转的频率与像素更新的频率相同。像素电压极性于每一DRAM MIP更新时反转，如图1B所示。

图1C显示驱动DRAM MIP的另一已知方法，其中DRAM周期性地具有单次更新及短间隔的双重更新，且短间隔的双重更新的更新频率高于单次更新的频率，其中单次更新用以反向施加于液晶胞的电压极性。如图所示，DRAM的更新频率对应存储器内容的维持，而像素所需的更新(即极性反向)则用以避免图像残留效应(image sticking effect)。因此，相较于DRAM的更新，像素所需的更新并不用执行得如此频繁。换句话说，像素与DRAM两者的更新频率并不需要相同。

图2为根据本发明一实施例所示的主动矩阵式LCD的像素结构的方块图。主动矩阵式LCD 10包含以矩阵形式排列的多个像素元件，其中像素元件包含多个液晶胞LQ以及至少一个动态随机存取存储器(DRAM)1。DRAM 1设置于多个源极线SL及多个栅极线GL的交会点，且回应来自驱动器电路2(显示于图5)的驱动信号DS而周期性地执行更新以反向DRAM1的输出状态，其中每一个液晶胞LQ的穿透率/反射率由DRAM 1的数字输出所控制。

再次参考图1C，已知的驱动方法采用单一更新以反向施加于液晶胞的电压极性，用以避免图像残留效应，然而在该单次更新之前或之后的快速双重更新对电压极性并无影响。事实上，由于相反极性会导致微小但仍可察觉的液晶穿透率/反射率的改变，所以这种方法将导致光线强度的突然改变而容易由人眼所察觉。相反地，图2所示的DRAM 1是针对极性反向而在短期间内执行二或更多的更新，以达到逐渐转换的穿透率/反射率。

以图3为例，如果极性反向需要电压从高电平反转到低电平，DRAM 1并非使用单次更新来产生一个突然的反向，而是通过快速将电压来回反转数次(如更新R1-R7)以提供缓步的反向，其中每次反转将增加低电平的时间间隔(T1-T3)并减少高电平的时间间隔(t1-t3)，直到极性完全地反向。需注意，在图3的范例中，最初的两个更新R1-R2(以及时间间隔T1)以及最后的两个更新R6-R7(以及时间间隔t3)对极性反向可能没有或只有微小的影响(类似于图1C所示的短间隔的双重更新)，不过至少中间的三个更新R3-R5(以及时间间隔T2与t2)可产生比图1C所示的单次更新更加平缓的极性转换。

由上述实施例可看出，DRAM 1的反转(更新)次数为奇数，以达成完全的极性反向。与本发明相关的另一点为，在完全的极性反向之前，低电平的时间间隔(或高电平的时间间隔)由偶数的反转(更新)所界定。在图3中，为了逐渐地达到较长的低电平时间间隔，如更新R1-R6所界定，更新R3-R4间的时间间隔T2大于更新R1-R2间的时间间隔T1，且更新R5-R6间的时间间隔T3大于更新R3-R4间的时间间隔T2。另一方面，为了逐渐地达到较短的高电平时间间隔，如更新R2-R7所界定，更新R4-R5间的时间间隔t2小于更新R2-R3间的时间间隔t1，且更新R6-R7间的时间间隔t3小于更新R4-R5间的时间间隔t2。

时间间隔T1-T3的增加较佳对应于时间间隔t1-t3的减少，然这并非实施本发明的必要。时间间隔t1-t3也可维持相同或也可增加，但其增加的速度应低于时间间隔T1-T3的增加速度。

时间间隔T1与t1的总和、时间间隔T2与t2的总和、以及时间间隔T3与t3的总和可设定为相同、不同、或可根据预定的方式加以改变。举例来说，时间间隔T2与t2的总和可比时间间隔T1与t1的总和或时间间隔T3与t3的总和长或短，而时间间隔T1与t1的总和可与时间间隔T3与t3相同或不同。

需注意，由于液晶的粘性，如果低电平的时间间隔在一预定期间内无法累积到足够的量，则液晶极性将无法完全地反向，不过上述驱动方式对DRAM更新而言仍是有用的。在这种情况下，时间间隔T1-T3并不需要增加，只要时间间隔T1不同于时间间隔T2且时间间隔T2不同于时间间隔T3。类似地，时间间隔t1-t3不需要减少，只要时间间隔t1不同于时间间隔t2且时间间隔t2不同于时间间隔t3。时间间隔T1-T3以及时间间隔t1-t3可分别地调整，用以达成例如节省电源消耗或是其他特定的目的。

以下将提供三个实施例，用以解释如何以数个更新，而非单一更新，来达成缓步的极性反向。在每一实施例中，DRAM 1执行55个更新来完成极性反向，这55个更新中有27个低电平的时间间隔以及27个高电平的时间间隔，其中此数量仅为用以说明的范例。如图3所示，第一及最后数个更新可不影响极性反向或仅有少量的影响，如同图1C所示的短时间间隔的两次更新。

这55个更新的电压电平为具有27个脉冲的方波形式。需注意，本发明并不限制用于极性反向的更新的数量，只要多于单次更新即可。在应用上，方波的电压可设定为5伏特，且频率约为60赫兹。

[第一实施例]

在第一实施例中，方波以脉冲宽度调制(PWM)的方式进行调制，其逐渐地改变工作周期比(duty ratio)但维持相同的频率，如底下表1所描述。图4A显示另一类似实施例中以脉冲宽度调制的方式调制的方波。在此方式中，因为载频并没有改变，所以相较于传统标准的丛发(burst)MIP驱动，此方式并不会增加功率消耗。然而，因为人眼对如此低频率的敏感度仍旧高，因此仍会有非常少量的可见光学瞬变现象存在。

表1

[第二实施例]

在第二实施例中，方波以脉冲频率调制(PFM)的方式进行调制，其逐渐地改变频率但维持相同的工作周期比，除了一次互补性的快速改变之外，如底下表2所描述。图4B显示另一类似实施例中以脉冲频率调制的方式调制的方波。在此方式中，由在此种驱动方式具有周期性的高频率，因此会增加少量的功率消耗。此外，因为工作周期在频率为最大的时间点产生剧烈的变化，因此仍会有非常少量的可见光学瞬变现象存在。

表2

[第三实施例]

在第三实施例中，方波以结合脉冲宽度调制(PWM)与脉冲频率调制(PFM)的方式进行调制，其同时改变了频率与工作周期比，如底下表3所描述。图4C显示另一类似实施例中以结合脉冲宽度调制与脉冲频率调制的方式调制的方波。在此方式中，对于在高频时的缓慢闪烁暂态，人眼的光学变化检测能力较低。此种方法类似于以离散色彩图案显示缓慢色彩变化的场序法，相关的说明可参考T.

发表于SID 04Digest，7-2的“测量场序式色彩显示中的静态图像的色彩分离(Measuring color breakup ofstationary images in field-sequential color displays)”，其并入本文作为参考数据。

表3

图5为根据本发明一实施例所示的电子装置200的示意图。电子装置200包含驱动器电路2及电源供应20，其中电源供应20连接至液晶显示器(LCD)10以供应电源至LCD 10。驱动器电路2可实施为内建于源极驱动器IC中的半导体式逻辑电路，其设置于LCD 10的一侧或是装设于软性印刷电路板(FPC)上。在此实施例中，LCD 10为整合于电子装置200中的彩色或单色图像显示器。

接着，图6所示的电子装置200为一膝上型计算机，然而电子装置200也可为其他电子装置，像是手机、数字相机、个人数字助理(PDA)、笔记型计算机、桌上型计算机、电视、车用媒体播放器、便携式图像播放器、全球定位系统、航空显示器、或数字相框等。

本发明可应用于各种类型的主动矩阵式显示装置，且类似前述的像素电路可用于除了AMLCD与AMLEDs之外其他需要存储静态图像的显示装置，例如电致变色、电泳、及电发光类型的显示装置。主动矩阵式LED显示装置的范例可参考欧盟专利EP-1116205，其全部内容并入本文作为背景技术参考数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明。本领域技术人员可参考以上描述而对实施例做出各种变化，并可轻易思及本发明的其他实施例。因此，凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附的权利要求书要求保护的范围内。

【相关申请案的交互参照】

本申请案主张于2009年10月14日提出的美国临时申请第61/251,415号的优先权，专利名称为「液晶显示装置及相关驱动方法(LIQUIDCRYSTAL DISPLAY DEVICE AND RELATED DRIVING METHODS)」，其并入本文作为参考数据。

Claims (20)

1.一种主动矩阵式液晶显示器，包含：

以矩阵型式排列的多个像素元件，其中每一像素元件包含：

一液晶元件；

一源极线；

一栅极线；以及

一动态存储器设置于该源极线与该栅极线之一交会点，以周期性地执行用以反向该动态存储器的一数字输出状态的多个更新；

其中该多个更新至少包含连续的一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新；

其中该第一更新及该第二更新间的一时间间隔不同于该第三更新及该第四更新间的一时间间隔，且该第三更新及该第四更新间的该时间间隔不同于该第五更新及该第六更新间的一时间间隔。

2.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该动态存储器执行奇数次且多于六次的更新，以反向该液晶元件的极性。

3.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新及该第三更新间的一时间间隔不同于该第三更新及该第五更新间的一时间间隔。

4.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新及该第三更新间的一时间间隔相同于该第三更新及该第五更新间的一时间间隔。

5.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新及该第二更新间的该时间间隔与该第一更新及该第三更新间的一时间间隔之间的一比例不同于该第三更新及该第四更新间的该时间间隔与该第三更新及该第五更新间的一时间间隔之间的一比例。

6.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新及该第二更新间的该时间间隔与该第一更新及该第三更新间的一时间间隔之间的一比例相同于该第三更新及该第四更新间的该时间间隔与该第三更新及该第五更新间的一时间间隔之间的一比例。

7.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以脉冲宽度调制PWM的方式进行调制。

8.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以脉冲频率调制PFM的方式进行调制。

9.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以结合脉冲宽度调制及脉冲频率调制的方式进行调制。

10.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一更新及该第二更新间的该时间间隔、该第三更新及该第四更新间的该时间间隔、以及该第五更新及该第六更新间的该时间间隔依序增加或减少。

11.一种用以驱动在如权利要求1所述的该主动矩阵式液晶显示器中的一动态存储器的方法，该方法包含：

使用一驱动器电路以传送一驱动信号至该动态存储器；以及

该动态存储器回应该驱动信号，而执行用以反向该动态存储器的一数字输出状态的多个更新，其中该液晶元件的穿透率/反射率由该动态存储器的一数字输出所控制；

其中该多个更新至少包含连续的一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新；

其中该第一更新及该第二更新间的一时间间隔、该第三更新及该第四更新间的一时间间隔、以及该第五更新及该第六更新间的一时间间隔依序增加或减少。

12.如权利要求11所述的方法，其中该动态存储器执行奇数次且多于六次的更新，以反向该液晶元件的极性。

13.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新及该第三更新间的一时间间隔不同于该第三更新及该第五更新间的一时间间隔。

14.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新及该第三更新间的一时间间隔相同于该第三更新及该第五更新间的一时间间隔。

15.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新及该第二更新间的该时间间隔与该第一更新及该第三更新间的一时间间隔之间的一比例不同于该第三更新及该第四更新间的该时间间隔与该第三更新及该第五更新间的一时间间隔之间的一比例。

16.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新及该第二更新间的该时间间隔与该第一更新及该第三更新间的一时间间隔之间的一比例相同于该第三更新及该第四更新间的该时间间隔与该第三更新及该第五更新间的一时间间隔之间的一比例。

17.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以脉冲宽度调制(PWM)的方式进行调制。

18.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以脉冲频率调制(PFM)的方式进行调制。

19.如权利要求11所述的方法，其中该第一更新、该第二更新、该第三更新、该第四更新、该第五更新、及该第六更新间的时间间隔以结合脉冲宽度调制及脉冲频率调制的方式进行调制。

20.一种电子装置，包含：

如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器；

一驱动器电路，用以驱动该动态存储器；以及

一电源供应，连接至该主动矩阵式液晶显示器以供应电源至该主动矩阵式液晶显示器。

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