CN102810301A - 液晶显示器和控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示器，包括：时序控制器、信号翻转控制单元、源驱动器，其中：时序控制器，输出图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号和第一极性变换信号并传送给信号翻转控制单元；信号翻转控制单元，使得第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号，以及将第二极性变换信号输出给源驱动器以便所述源驱动器根据第二极性变换信号控制液晶显示器内的像素电压的极性。相应地，本发明还公开了一种控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法。采用本发明可改善现有液晶分子的特性容易遭到破坏的问题。

Description

液晶显示器和控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种液晶显示器以及控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法。

背景技术

由于液晶显示器的液晶分子具有一种特性，其不能够一直固定在某一个电压不变，否则时间久了，即使将电压取消掉，液晶分子会因为特性的破坏，而无法再因电场的变化来转动。因此每隔一段时间就必须将电压恢复原状，以避免液晶分子的特性遭到破坏。

液晶显示器内的显示电压(像素电压)分为两种极性，一个是正极性、另一个是负极性。当显示电极的电压高于公共电极的电压时，称之为正极性，当显示电极的电压低于公共电极的电压时，称之为负极性。不管是正级性或是负极性，都会有一组相同亮度的灰阶，但液晶分子的转向却是完全相反，因此现有技术中一般采用以正负极性不停交替的方式控制显示电压的极性，这样可以避免因画面一直不动导致液晶分子转向一直固定在一个方向而造成的特性破坏。然而，这种以单一正负顺序极性交替的方式控制显示电压的极性在使用中发现仍然容易使得液晶分子的特性遭到破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够控制显示电压的极性变换以较好地避免液晶分子的特性遭到破坏的液晶显示器以及优化的控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种液晶显示器，包括：时序控制器、信号翻转控制单元、源驱动器，其中：

所述时序控制器，其输出图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号以及第一极性变换信号并传送给所述信号翻转控制单元；

所述信号翻转控制单元，使得所述第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号，以及

将所述第二极性变换信号输出给所述源驱动器以便所述源驱动器根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

本发明另一方面提供了一种控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法，该方法包括以下步骤：

将时序控制器输出的图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号以及第一极性变换信号输入到信号翻转控制单元；

使所述第一极性变换信号在所述信号翻转控制单元的控制下每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号；

将所述第二极性变换信号输出给所述源驱动器以便所述源驱动器根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

本发明通过液晶显示器的信号翻转控制单元使得每隔一个周期T在周期T内连续翻转极性变换信号，从而相邻两个周期的极性变换信号的正负极性变换规律正好相反，这样能够克服现有技术中由于极性变换信号的单一正负极性变换规律使得液晶分子的特性容易遭到破坏的问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的液晶显示器的结构示意框图。

图2是根据本发明实施例的液晶显示器中的信号翻转控制单元和极性保护单元的一实施方式的电路结构图。

图3示出了根据本发明实施例的时序控制器输出的CPV、POL、TP和STV控制信号的时序关系图。

图4示出了根据本发明实施例的信号翻转控制单元输出的POL_OUT信号的翻转示意图。

图5示出了根据本发明实施例的信号翻转控制单元输入的POL_IN信号以及输出的翻转触发电平、POL_OUT信号的时序关系图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行具体说明。

实施例1

图1是根据本发明实施例的液晶显示器的结构示意框图。如图1所示，液晶显示器包括时序控制器10、信号翻转控制单元20、栅极驱动器30、源驱动器40、液晶面板50和极性保护单元60。

时序控制器10是驱动液晶面板50的核心器件，其将前端传送的数据信号处理后输出到源驱动器40。例如，在优选实施方式中，其将前端传送的LVDS数据信号(Low Voltage Differential Signaling，低压差分信号)转换成MINI-LVDS数据信号后输出到源驱动器40。

时序控制器10还输出一些控制信号用以控制液晶面板50，使得每一个像素显示对应的像素电压。其输出的四个主要控制信号分别为STV、CPV、TP和POL信号。STV信号是一帧图像的起始信号。CPV信号为传送给栅极驱动器30的时钟信号，其中，CPV信号在栅极驱动器30中的移位寄存器的作用下依序输出给液晶面板50中的每一行薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，TFT)从而来控制每行TFT的开启和关闭。TP信号为图像的数据源行锁存信号，用于传送给源驱动器40和信号翻转控制单元20，其中，当某一行的TFT开启时，源驱动器40将MINI-LVDS数据信号从数字信号转换成模拟信号，然后传送给该行的TFT的源极端，并且，TP上升沿时源驱动器40锁存数据信号，TP下降沿时源驱动器40输出数据信号。POL信号(第一极性变换信号)为控制像素电压的极性反转的信号，其采用Z INVERSION极性反转方式，由于特殊的面板结构(即相邻两列相同极性的像素点都是连在一起的)，使得极性反转频率等于帧频，这样在一帧图像传送给液晶面板之前，POL信号会根据已经设定的极性反转方式来控制这一帧图像像素电压的极性。

信号翻转控制单元20，使得第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号，并将第二极性变换信号输出给源驱动器40。例如在T₁、T₃、T₅、...T_n-1周期内输出的第二极性变换信号相对于第一极性变换信号是翻转的。本发明实施例中，周期T的取值优选不大于60秒。

在一优选实施方式中，信号翻转控制单元20中包括计数器，基于前面分析的BLANK区域，设置该计数器计数图像帧的起始信号的数量到预先设定的第一阈值时，然后计数与该第一阈值帧对应的图像帧的数据源行锁存信号的数量到预先设定的第二阈值时，触发翻转输入的第一极性变换信号，并且后续输入的第一极性变换信号也在信号翻转控制单元20的指令控制下进行翻转。

同时，计数器在计数到第二阈值时清零，并且计数后续输入的图像帧的起始信号的数量到第一阈值，然后计数与该第一阈值帧对应的图像帧的数据源行锁存信号的数量。当计数器再次计数到第二阈值时，信号翻转控制单元20对输入的第一极性变换信号不再发出翻转指令。

相应地，计数器再次清零，信号翻转控制单元20也不再对后续输入的第一极性变换信号发出翻转指令，直至计数器按照前述计数方式计数到第二阈值。

这样，输入信号翻转控制单元20的第一极性变换信号按照上述翻转的规律实现翻转。

本发明实施例可选地包括极性保护单元60，与所述时序控制器和信号翻转控制单元电连接，用于接收所述图像帧的起始信号，并在所述信号翻转控制单元未正常工作时，将所述图像帧的起始信号强制接地，从而使得所述液晶显示器没有图像输出以防止没有所述第二极性变换信号输入到所述液晶显示器的液晶面板时瞬间发生液晶分子的极化现象。

可选地，本发明实施例的液晶显示器还包括电源管理单元(图1中未示出)，用于为时序控制器10、信号翻转控制单元20和极性保护单元60提供正常工作需要的电源电压。电源管理单元使用的芯片是DC/DC芯片和LDO(LowDropout Regulator，低压差线性稳压器)转换，DC-DC芯片将输入的12V电压经过BUCK电路(降压式变换电路)转换成3.3V，LDO将3.3V电压线性转换为1.8V电压。

实施例2

下面以60HZ 1366*768分辨率的液晶面板为例说明本发明的一种实施方式。图3示出了根据本发明实施例的时序控制器输出的CPV、POL、TP和STV四个控制信号的时序关系图，如图3所示，POL信号发生在前一帧的BLANK区域，在下一帧的STV信号来临之前已经翻转完毕，距离STV上升沿有23.6us的时间，也就是说某一帧的像素电压的极性在这一帧起始的时候已经设定好了，在这一帧图像要传输数据时，首先STV信号来一个高电平，后延迟4.8u s的时间CPV信号开始动作，将第一行的所有的TFT打开，再延迟4.4us的时间TP信号开始动作，源驱动器40在TP信号上升沿时锁存数据，TP信号高电平的时间为2us，然后在TP信号下降沿的时刻将第一行的数据输出给TFT的源极端来显示第一行的数据。依照此时序关系，待这一帧数据全部显示完需要768个TP信号，60HZ的液晶面板设定的TP数为789个，从769到789个TP这段时间称为BLANK区域，该时间里的TP信号都为无效的TP信号。

图2是根据本发明实施例的液晶显示器中的信号翻转控制单元和极性保护单元的一实施方式的电路结构图。如图2所示，本实施例中采用8位C-MOS闪存单片机设计信号翻转控制单元20，该单片机包括5个I/O口(输入/输出口)：GP0、GP1、GP2、GP4、GP5，以及，一个输入口GP3。该单片机的各个管脚定义如下：引脚1VDD，与电源管理单元(未示出)电连接；引脚2(GP5)用于输入TP信号；引脚3(GP4)用于输入POL信号，用POL_IN(第一极性变换信号)表示；引脚4(GP3)用于输入STV信号，引脚5(GP2)，默认为低电平，并与极性保护电路电连接；引脚6(GP1)用于输出POL_OUT信号(第二极性变换信号)；引脚8VSS，接地；引脚7(GP0)，用于输出预先设定的翻转触发电平信号，易于触发到翻转的波形。若设定周期T为28秒时，单片机生成的翻转触发电平信号经过28秒时会发生由高到低或由低到高的电平翻转，这样便于利用波形观测器(如示波器)观测到POL_OUT信号在28秒时刻的翻转波形。

单片机引脚2、3、4、6分别连接阻值为100欧姆的电阻R1、R2、R3和R4，时序控制器10输出的TP信号、POL_IN信号和STV信号分别经电阻R1、R2和R3后输入到单片机的引脚2、3和4；单片机输出的POL_OUT信号经电阻R4后输入到源驱动器40；其中，TP信号和STV信号被用作计数信号。当信号翻转控制单元20正常工作时，设定引脚5输出为低电平。

以60HZ为例，1秒是60帧图像，一帧图像对应有一个STV信号，设定周期T为28秒，所以对于28秒的时间，将会存在28*60＝1680个STV信号，计数的机制就是通过单片机的计数器计数1679个STV信号后然后计数780个TP信号后将POL翻转。由于信号翻转控制单元的指令周期(每条语句执行需要一定的时间，对应控制单元就有一定的指令周期)，所以需要限定POL信号的翻转结束的时刻要落在下一帧的STV信号来之前。本实施例的优选实施方式为在计数1679个STV信号后计数780个TP信号，根据上文的分析，也可以预先设定计数到BLANK区域的任何一个TP信号时将POL翻转，最好为第769-780个TP信号之间的任一个TP信号。

图4示出了根据本发明实施例的信号翻转控制单元输出的POL_OUT信号的翻转示意图。如图4所示，可以看出POL_OUT信号的翻转脉冲结束时刻确实发生在下一帧的STV信号来之前，这个翻转的时间大约是150us，并由图4可以看出POL翻转前后的电平是一样的(正常情况下POL此时应该是高电平)，也就是说实现了每隔28秒的时间将POL_OUT与POL_IN进行一次反向输出的功能。图5是根据本发明实施例的信号翻转控制单元输入的POL_IN信号以及输出的翻转触发电平、POL_OUT信号的时序关系图，由图5可以看出前一周期内的POL_OUT信号与POL_IN信号同向，而在下一周期内POL_OUT信号相对于POL_IN反向。发明人经实验观察分析，当选择周期T值为28秒时，其比其他值更适合防止液晶分子的特性遭到破坏、消除极化现象。

对于现在主流采用的60HZ液晶面板，其也可以设置为50HZ，这样对于通过上述描述的60HZ液晶面板的POL信号翻转机制实现POL信号翻转时，POL信号翻转周期T大约为32秒。

极性保护单元的电路结构图如图2所示，单片机的引脚5通过阻值为4.7K欧姆的电阻R6与NPN三级管的基极端电连接，并且通过阻值为4.7K欧姆的电阻R5与电压端(3.3V)电连接。NPN三极管的集电极端通过阻值为4.7K欧姆的电阻R7与电压端(3.3V)电连接，并且时序控制器输出的STV信号输入到NPN三极管的集电极端。NPN三极管的发射极接地。该保护电路的工作原理是利用一个NPN型三极管来控制图像的起始信号STV，当单片机正常工作时，引脚5输出低电平，三级管截止，STV信号只是加了上拉电阻到3.3伏，不影响信号和图像的正常输出，一旦单片机不正常工作时，引脚5默认为高阻态，三级管正常导通，接在集电极端的STV信号强制被拉到地使得画面没有输出，这样可以防止液晶显示器因为没有POL信号输入到液晶面板50而在很快的时间里发生极化的现象。

实施例3

相应地，本发明的实施例还提供了控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法。根据本发明的实施例，液晶显示器可包括如图1所示的时序控制器、信号翻转控制单元、源驱动器、液晶面板、极性保护电路等。

在一种优选实施方式中，本发明的控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法包括以下步骤：

步骤a、将时序控制器输出的图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号以及第一极性变换信号输入到翻转控制单元；

步骤b、通过输入到所述翻转控制单元的翻转触发电平使得所述第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号；

步骤c、将所述第二极性变换信号输出给所述源驱动器以便所述源驱动器在一帧图像显示前根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

其中，为了液晶显示器显示图像，时序控制器还会将输出的图像帧的起始信号以及时钟信号输入到栅极驱动器，并将输出的属于所述图像帧的数据源行锁存信号输入到源驱动器，这样所述源驱动器便可以在一帧图像显示前根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

在另一优选实施方式中，所述液晶显示器还包括极性保护单元，其分别与时序控制器和信号翻转单元电连接，所述方法还可选地包括以下步骤：

将时序控制器输出的图像帧的起始信号输入到极性保护单元，当所述信号翻转控制单元未正常工作时，利用极性保护单元将所述图像帧的起始信号强制接地，从而使得所述液晶显示器没有图像输出；和/或

使用电源管理单元为所述时序控制器、信号翻转控制单元和极性保护单元提供正常工作需要的电源电压。

在更优选的实施方式中，所述第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号，具体包括：

信号翻转控制单元的计数器计数图像帧的起始信号的数量到预先设定的第一阈值时，接着计数与所述第一阈值帧对应的图像帧的数据源行锁存信号的数量到预先设定的第二阈值时，指示输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号翻转；

所述计数器在计数到所述第二阈值时清零然后重新按照上述方式计数，当再次计数到所述第二阈值时，不再使输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号翻转；

所述信号翻转控制单元继续按照上述方式处理以便使输入的所述第一极性变换信号按照上述翻转的规律实现翻转。

在本发明实施例中，对于60HZ 1366*768的液晶面板而言，优选周期T为28秒，第一阈值为1679，第二阈值为780。发明人经实验观察分析，当选择周期T值为28秒时，其比其他值更适合防止液晶分子的特性遭到破坏、消除极化现象。

本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式中所公开的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，包括：时序控制器、信号翻转控制单元、源驱动器，其中：

所述时序控制器，其输出图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号以及第一极性变换信号并传送给所述信号翻转控制单元；

所述信号翻转控制单元，使得所述第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号，以及

将所述第二极性变换信号输出给所述源驱动器以便所述源驱动器根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器还包括极性保护单元，与所述时序控制器和信号翻转控制单元电连接，用于接收所述图像帧的起始信号，并在所述信号翻转控制单元未正常工作时，将所述图像帧的起始信号强制接地，从而使得所述液晶显示器没有图像输出以防止没有所述第二极性变换信号输入到所述液晶显示器的液晶面板时瞬间发生液晶分子的极化现象。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一极性变换信号每隔一个预先设定的周期T在所述周期T内翻转从而得到第二极性变换信号包括：

所述信号翻转控制单元的计数器计数图像帧的起始信号的数量到预先设定的第一阈值时，接着计数与所述第一阈值对应的图像帧的数据源行锁存信号的数量到预先设定的第二阈值时，使输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号实现翻转；并且所述计数器在计数到所述第二阈值时清零然后重新按照上述方式计数，当再次计数到所述第二阈值时，不再使输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号翻转；

所述信号翻转控制单元继续按照上述方式处理以便使输入的第一极性变换信号按照上述翻转的规律实现翻转。

4.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于：

所述液晶显示器还包括电源管理单元，用于给所述时序控制器、信号翻转控制单元和极性保护单元提供正常工作需要的电源电压；和/或

所述信号翻转控制单元还包括用于在所述的周期T时刻生成翻转触发电平以便易于利用波形观测器观测到第二极性变换信号在计数器计数到所述第二阈值时的翻转波形。

5.根据权利要求1至4任一项所述的液晶显示器，其特征在于，所述周期T不大于60秒。

6.一种控制液晶显示器像素电压的极性变换的方法，包括以下步骤：

a、将时序控制器输出的图像帧的起始信号、属于所述图像帧的数据源行锁存信号以及第一极性变换信号输入给信号翻转控制单元；

b、使所述第一极性变换信号在所述信号翻转控制单元的控制下每隔一个预先设定的周期T便在所述周期T内的每一图像帧的数据源行锁存信号结束之后以及其下一图像帧的起始信号之前翻转从而得到第二极性变换信号；

c、将所述第二极性变换信号输出给所述源驱动器以便所述源驱动器根据所述第二极性变换信号控制所述液晶显示器内的像素电压的极性。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液晶显示器的极性保护单元分别与时序控制器各信号翻转控制单元电连接，所述方法还包括以下步骤：

将时序控制器输出的所述图像帧的起始信号输入到所述极性保护单元；

当所述信号翻转控制单元未正常工作时，利用极性保护单元将所述图像帧的起始信号强制接地，从而使得所述液晶显示器没有图像输出以防止没有所述第二极性变换信号输入到所述液晶显示器的液晶面板时瞬间发生液晶分子的极化现象。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b包括：

所述信号翻转控制单元的计数器计数图像帧的起始信号的数量到预先设定的第一阈值时，接着计数与所述第一阈值帧对应的图像帧的数据源行锁存信号的数量到预先设定的第二阈值时，指示输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号翻转；

并且所述计数器在计数到所述第二阈值时清零然后重新按照上述方式计数，当再次计数到所述第二阈值时，不再使输入的以及后续输入的所述第一极性变换信号翻转；

所述信号翻转控制单元继续按照上述方式处理以便使输入的所述第一极性变换信号按照上述翻转的规律实现翻转。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

使用电源管理单元为所述时序控制器、信号翻转控制单元和极性保护单元提供正常工作需要的电源电压。

10.根据权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，所述周期T不大于60秒。

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