CN102890916B - 多重稳态显示器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种多重稳态显示器的驱动方法。若不改变像素的状态，则于该像素的扫描线提供第一电压。若要将像素设定为亮态，则于第一阶段分别提供第二电压V2与第四电压V4至扫描线与数据线，以及于第二阶段分别提供第三电压V3与第五电压V5至扫描线与数据线。其中，|V2-V4|与|V3-V5|均小于第一临界电压。若要将像素设定为暗态，则于第一阶段分别提供第二电压V2与第五电压V5至扫描线与数据线，以及于第二阶段分别提供第三电压V3与第四电压V4至扫描线与数据线。其中，|V2-V5|与|V3-V4|均大于第二临界电压。前述第二临界电压大于第一临界电压。

Description

多重稳态显示器的驱动方法

技术领域

本发明是关于一种显示器，且特别是关于一种多重稳态显示器的驱动方法。

背景技术

图1是说明传统被动式矩阵(passive matrix，PM)双稳态显示器100的功能模块示意图。被动式矩阵双稳态显示器100包括数据驱动器110、扫描驱动器120与显示面板130。显示面板130具有多个扫描线S(1)、S(2)、S(3)、S(4)、S(5)、S(6)、…、S(N)与多个资料线D(1)、D(2)、D(3)、D(4)、…、D(M-1)、D(M)。扫描驱动器120以从S(1)到S(N)的顺序，依序轮流驱动扫描线S(1)～S(N)。扫描线与数据线之间配置了多重稳态显示介质131(例如胆固醇液晶)。

配合扫描线S(1)～S(N)的驱动时序，数据驱动器110对应地将多个像素数据分别经由数据线D(1)～D(M)写入像素(pixel)中。例如，当扫描驱动器120驱动扫描线S(1)时，数据驱动器110对应地经由数据线D(M)将像素资料写入像素PX中。

图2说明胆固醇液晶的反射率-电压特性曲线(Reflectivity-Voltagecurve)。图2的横轴表示像素中两电极(例如像素PX的扫描线S(1)与数据线D(M))之间的电压差(绝对值)，而纵轴表示像素的光反射率。图2中实线表示液晶分子初始状态是平面态(planar，或称反射态、亮态)的特性曲线，而虚线则表示液晶分子初始状态是焦点圆锥态(focal conic，或称不反射态、暗态)的特性曲线。若像素的初始状态是亮态(请参照图2中实线)，随着电极之间电压差从VA增加至VB，此像素的状态将从亮态转至暗态。若电极之间电压差持续升高，随着电压差从VC增加至VD，此像素的状态将从暗态转至亮态。若像素的初始状态是暗态(请参照图2中虚线)，在电极之间电压差的拉升过程中，此像素的状态一直保持在暗态。若电极之间电压差持续升高，随着电压差从VC增加至VD，此暗态像素将转变为亮态像素。

对于多重稳态显示介质(例如胆固醇液晶)显示器，一般皆采取反射率-电压(R-V curve)特性曲线中的右半边(Right-Slope)作为Threshold来进行驱动，也就是采用图2所示电压差(横轴)约略为VC至VD的范围来驱动像素。很明显地，右半边的驱动电压较高。例如，电压VD一般约略为40伏特。由于要提供如此高的驱动电压，使得在电源模块、数据驱动器110与扫描驱动器120的设计选择上有较多的限制。在进行灰阶驱动时，传统技术仅调整驱动电压(即振幅调变，AM)或仅调整驱动时间长度(即脉宽调变，PWM)。使用AM来实现灰阶驱动者，驱动系统需要多组驱动电压，电路较为复杂。使用PWM调整灰阶者，当灰阶阶数越多，系统就需要更高的驱动频率，因此会有较高功率消耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多重稳态显示器的驱动方法，可以有效降低驱动电压，改善传统脉宽调变技术控制多灰阶所面临频率过高的状况，并可将此驱动方法应用于现有STN驱动器集成电路上。

本发明实施例提出一种多重稳态显示器的驱动方法。此方法包括下述步骤。若不改变一像素的状态，则于该像素的扫描线提供第一电压准位。若要改变该像素的状态，则于第一阶段与第二阶段分别提供第二电压准位与第三电压准位至该扫描线。若要将该像素的状态设定为亮态，则于该第一阶段与该第二阶段分别提供第四电压准位与第五电压准位至该像素的资料线。其中，第二与第四电压准位的电压差绝对值小于第一临界电压，第三与第五电压准位的电压差绝对值也小于第一临界电压。若要将该像素的状态设定为暗态，则于该第一阶段与该第二阶段分别提供该第五电压准位与第四电压准位至该数据线。其中，第二与第五电压准位的电压差绝对值大于第二临界电压，第三与第四电压准位的电压差绝对值也大于第二临界电压。上述第二临界电压大于第一临界电压。

本发明实施例提出一种多重稳态显示器的驱动方法。此方法包括下述步骤。于第一阶段与第二阶段分别提供第二电压准位与第三电压准位至一像素的扫描线。于一数据驱动期间提供第四电压准位至该像素的数据线，以及于非数据驱动期间提供第五电压准位至该数据线。其中，该数据驱动期间的第一部分期间属于该第一阶段，而该数据驱动期间的第二部分期间属于该第二阶段。上述第四电压准位大于第五电压准位。

基于上述，本发明实施例因为采用反射率-驱动电压特性曲线的左斜率来驱动像素，因此可以有效降低驱动电压。本发明实施例另凭借调变数据脉冲与扫描脉冲的相位关系来控制像素的灰阶，改善传统脉宽调变技术控制多灰阶所面临频率过高的状况。本发明实施例提出的多重稳态显示器的驱动方法可以应用于现有STN驱动器集成电路上。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为说明传统被动式矩阵(passive matrix，PM)双稳态显示器的功能模块示意图；

图2为说明胆固醇液晶的反射率-电压特性曲线；

图3为依照本发明实施例说明一种多重稳态显示器的驱动方法；

图4为依照本发明另一实施例说明一种多重稳态显示器的驱动方法；

图5为依照本发明实施例说明像素矩阵中各个扫描线与各个数据线的驱动时序。

附图标识

100：被动式矩阵双稳态显示器

110：数据驱动器

120：扫描驱动器

130：显示面板

131：多重稳态显示介质

D(1)、D(2)、D(3)、D(4)、D(M-1)、D(M)：资料线

DP：数据驱动期间

DP1：第一部分期间

DP2：第二部分期间

F：画面驱动期间

P1：第一阶段

P2：第二阶段

PX：像素

R：重置期间

S(1)、S(2)、S(3)、S(4)、S(5)、S(6)、S(N)：扫描线

V1、V2、V3、V4、V5：电压准位

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

如上所述，目前多重稳态显示器的驱动技术都是采用图2所示反射率-驱动电压特性曲线的右斜率(VC至VD的范围)来驱动像素。下述实施例将以图1所示像素PX为说明例，采用图2所示反射率-驱动电压特性曲线的左斜率(约略为VA至VB的范围)来驱动像素PX。

图3是依照本发明实施例说明一种多重稳态显示器的驱动方法。像素PX的开始状态是设定为亮态(反射态)。请参照图3，若不改变像素PX的状态，则扫描线S(1)于第一阶段P1与第二阶段P2均提供第一电压准位V1至像素PX。在扫描线S(1)被维持在第一电压准位V1的情况下，无论数据线D(M)提供给像素PX的驱动波形为何，由于亮态像素PX的电位差(即|V1-V4|与|V1-V5|)并不会大于第一临界电压VA(参照图2)，因此像素PX的状态保持在亮态。

若要将像素PX的状态转为暗态(非反射态)，则扫描线S(1)于第一阶段P1提供第二电压准位V2至像素PX与第二阶段P2提供第三电压准位V3至像素PX。数据线D(M)于第一阶段P1提供第五电压准位V5至像素PX，以及于第二阶段P2提供第四电压准位V4至像素PX，如图3所示。在第一阶段P1中，扫描线S(1)与资料线D(M)的电位差绝对值为|V2-V5|。在第二阶段P2中，扫描线S(1)与资料线D(M)的电位差绝对值为|V3-V4|。不论是|V2-V5|或是|V3-V4|，二者都大于第二临界电压VB(参照图2)，因此像素PX的状态会被改变至暗态。

若要将像素PX的状态转为亮态(反射态)，则扫描线S(1)于第一阶段P1提供第二电压准位V2至像素PX与第二阶段P2提供第三电压准位V3至像素PX。数据线D(M)于第一阶段P1提供第四电压准位V4至像素PX，以及于第二阶段P2提供第五电压准位V5至像素PX，如图3所示。在第一阶段P1中，扫描线S(1)与资料线D(M)的电位差绝对值为|V2-V4|。在第二阶段P2中，扫描线S(1)与资料线D(M)的电位差绝对值为|V3-V5|。不论是|V2-V4|或是|V3-V5|，二者并不会大于第一临界电压VA(参照图2)，因此像素PX的状态会被改变至亮态。

图3中虽然绘示电压准位V2大于电压准位V3，此为范例之一。在其它实施例中，电压准位V2可以小于电压准位V3。若要改变像素PX的状态，则扫描线S(1)于第一阶段P1提供至像素PX的电压准位与数据线D(M)于第一阶段P1提供至像素PX电压准位的电压差绝对值需大于临界电压VB，以及扫描线S(1)于第二阶段P2提供至像素PX电压准位与数据线D(M)于第二阶段P2提供至像素PX电压准位的电压差绝对值需大于临界电压VB。

于本实施例中，第一电压准位V1、第二电压准位V2、第三电压准位V3、第四电压准位V4与第五电压准位V5均为正电压(也就是大于或等于0伏特)。上述第一电压准位V1、第二电压准位V2、第三电压准位V3、第四电压准位V4与第五电压准位V5的电压值可以视设计需求而决定的。例如，第一电压准位V1可以是20伏特，第二电压准位V2可以是40伏特，第三电压准位V3可以是0伏特，第四电压准位V4可以是30伏特，而第五电压准位V5可以是10伏特。若于第一阶段P1与第二阶段P2均提供20伏特至像素PX的扫描线S(1)，因此像素PX的电位差绝对值为|20-30|与|20-10|，二者都不会大于第一临界电压VA(例如10伏特)，因此像素PX的状态保持在亮态。若于第一阶段P1分别提供40伏特与30伏特至扫描线S(1)与数据线D(M)，则像素PX的电位差绝对值为|40-30|。若于第二阶段P2分别提供0伏特与10伏特至扫描线S(1)与数据线D(M)，则像素PX的电位差绝对值为|0-10|。不论是|40-30|或是|0-10|，二者并不会大于第一临界电压VA，因此像素PX的状态保持在亮态。若于第一阶段P1分别提供40伏特与10伏特至扫描线S(1)与数据线D(M)，则像素PX的电位差绝对值为|40-10|。若于第二阶段P2分别提供0伏特与30伏特至扫描线S(1)与数据线D(M)，则像素PX的电位差绝对值为|0-30|。不论是|40-10|或是|0-30|，二者均大于第二临界电压VB(例如20伏特)，因此像素PX的状态会被改变至暗态。

在扫描线S(1)被提供前述驱动波形的前提下，若要将像素PX的状态改变为灰态，则于数据驱动期间DP提供第四电压准位V4至数据线D(M)，以及于数据驱动期间DP之外提供第五电压准位V5至数据线D(M)。其中，数据驱动期间DP的一部(即图3所示第一部分期间DP1)属于第一阶段P1，该数据驱动期间的其余部(即图3所示第二部分期间DP2)属于第二阶段P2。也就是说，本实施例凭借调变数据线D(M)脉冲与扫描线S(1)脉冲的相位关系来控制像素PX的灰阶，因此可以改善传统脉宽调变技术控制多灰阶所面临频率过高的状况。

于本实施例中，数据驱动期间DP、第一阶段P1与第二阶段P2三者的时间长相等。在其它实施例中，三者的时间宽度可以视设计需求而任意调整的。另外，本实施例将第一部分期间DP1与第二部分期间DP2的时间宽度设定为相等。凭借调整数据驱动期间DP的时间宽度，本实施例可以决定像素PX的灰阶，则第一部分期间DP1与第二部分期间DP2的时间宽度为不相等。

图4是依照本发明另一实施例说明一种多重稳态显示器的驱动方法。图4所示的驱动方法与图3相似，故相同的部份不在此赘述。二者不同的地方，在于图4所示的驱动方法是凭借调整第一部分期间DP1与第二部分期间DP2的时间宽度比例，也就是凭借调变数据线D(M)脉冲与扫描线S(1)脉冲的相位关系，来决定像素PX的灰阶。如图4所示，将第一部分期间DP1与第二部分期间DP2的时间宽度设定为相等，则像素PX的反射率(第二灰态的反射率)为亮态与暗态二者反射率的平均。

若将数据线D(M)脉冲的相位提前，也就是第一部分期间DP1的时间宽度大于第二部分期间DP2，像素PX电压差的平均值会较接近亮态的驱动电压，因此像素PX的反射率(第一灰态的反射率)会比第二灰态的反射率还大。若要将像素PX的状态改变为亮态，则调整第二部分期间DP2的时间宽度为0(也就是数据驱动期间DP全部属于第一阶段P1)。

反之，若将数据线D(M)脉冲的相位延后，也就是第一部分期间DP1的时间宽度小于第二部分期间DP2，则像素PX电压差的平均值会较接近暗态的驱动电压，因此像素PX的反射率(第三灰态的反射率)会比第二灰态的反射率还小。若要将像素PX的状态改变为暗态，则调整第一部分期间DP1的时间宽度为0(也就是数据驱动期间DP全部属于第二阶段P2)。

上述实施例是以一个像素为说明对象。所属技术领域普通技术人员可以依照上述公开而安排扫描线S(1)～S(N)与资料线D(1)～D(M)的驱动时序。例如，图5是依照本发明实施例说明像素矩阵中各个扫描线S(1)～S(N)与各个资料线D(1)～D(M)的驱动时序。在一个画面驱动期间F中，扫描驱动器120使用上述实施例所揭露的驱动方法，而从S(1)到S(N)的顺序依序轮流驱动扫描线S(1)～S(N)，如图5所示。配合扫描线S(1)～S(N)的驱动时序，数据驱动器110使用上述实施例所揭露的驱动方法，而对应地将多个像素数据分别经由数据线D(1)～D(M)写入对应的像素中。

在图5所示实施例中，在画面驱动期间F开始之前可以安排一个重置(reset)期间R。在重置期间R中，像素矩阵内的所有像素将会被同时重置为亮态。在此以像素PX、扫描线S(1)与数据线D(M)为说明范例，其它像素PX、扫描线与数据线皆可参照。若要重设像素PX的状态，则于第一阶段P1分别提供第二电压准位V2与第三电压准位V3至扫描线S(1)与数据线D(M)，然后于第二阶段P2分别提供第三电压准位V3与第二电压准位V2至扫描线S(1)与资料线D(M)。

上述第二电压准位V2与第三电压准位V3的电压值可以视设计需求而决定。例如，第二电压准位V2可以是40伏特，而第三电压准位V3可以是0伏特。因此在重置期间R的第一阶段P1中，像素PX的电位差绝对值为|40-0|。于重置期间R的第二阶段P2中，像素PX的电位差绝对值为|0-40|。不论是|40-0|或是|0-40|，二者均大于第四临界电压VD(参照图2，例如36伏特)。因此，像素矩阵内的所有像素的状态会被重置为亮态。

综上所述，上述诸实施例因为采用图2所示反射率-驱动电压特性曲线的左斜率(即VA至VB)来驱动像素，因此可以有效降低驱动电压。上述实施例另凭借调变数据脉冲与扫描脉冲的相位关系来控制像素的灰阶，改善传统脉宽调变技术控制多灰阶所面临频率过高的状况。当然，上述实施例亦可以结合AM与PWM驱动方法而同时调整驱动电压与作用周期(Duty Cycle)。上述实施例提出的多重稳态显示器的驱动方法可以应用于现有STN驱动器集成电路上。

本发明的技术内容及技术特点已如上公开，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (22)

1.一种多重稳态显示器的驱动方法，其特征在于，包括：

若不改变一像素的状态，则于一第一阶段与一第二阶段提供一第一电压准位至该像素的一扫描线，且使得该扫描线与该像素的一数据线之间的电位差绝对值不大于第一临界电压；

若该像素的状态为亮态时，于该第一阶段分别提供一第二电压准位与一第四电压准位至该扫描线与该数据线，以及于该第二阶段分别提供一第三电压准位与一第五电压准位至该扫描线与该数据线，其中该第二电压准位与该第四电压准位的电压差绝对值小于该第一临界电压，该第三电压准位与该第五电压准位的电压差绝对值小于该第一临界电压；以及

若该像素的状态为暗态时，于该第一阶段分别提供该第二电压准位与该第五电压准位至该扫描线与该数据线，以及于该第二阶段分别提供该第三电压准位与该第四电压准位至该扫描线与该数据线，其中该第二电压准位与该第五电压准位的电压差绝对值大于一第二临界电压，该第三电压准位与该第四电压准位的电压差绝对值大于该第二临界电压，以及该第二临界电压大于该第一临界电压。

2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第四电压准位介于该第二电压准位与该第一电压准位之间。

3.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第五电压准位介于该第三电压准位与该第一电压准位之间。

4.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第一电压准位、该第二电压准位、该第三电压准位、该第四电压准位与该第五电压准位均大于或等于0伏特。

5.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

若要将该像素的状态改变为一灰态，则于一数据驱动期间提供第四电压准位至该数据线，以及于非该数据驱动期间提供该第五电压准位至该数据线，其中该数据驱动期间的一部属于该第一阶段，该数据驱动期间的其余部属于该第二阶段。

6.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，该数据驱动期间中属于该第一阶段与该第二阶段的部份分别为一第一部分期间与一第二部分期间，而该第一部分期间与该第二部分期间相等。

7.如权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

调整该数据驱动期间的时间宽度，以决定该像素的灰阶。

8.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，该数据驱动期间中属于该第一阶段与该第二阶段的部份分别为一第一部分期间与一第二部分期间，而该第一部分期间与该第二部分期间不相等。

9.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，该数据驱动期间、该第一阶段与该第二阶段的时间长相等。

10.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于所述驱动方法还包括：

调整一第一部分期间与一第二部分期间的时间宽度比例，以决定该像素的灰阶，其中该第一部分期间与该第二部分期间为该数据驱动期间的子期间，且该第一部分期间与该第二部分期间分别属于该第一阶段与该第二阶段。

11.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

若要重设该像素的状态，则于该第一阶段提供该第二电压准位至该扫描线，以及于该第二阶段提供该第三电压准位至该扫描线，其中该第二电压准位与该第三电压准位的电压差绝对值大于第四临界电压，该第四临界电压大于该第二临界电压；以及

若要重设该像素的状态，则于该第一阶段提供该第三电压准位至该数据线，以及于该第二阶段提供该第二电压准位至该数据线。

12.一种多重稳态显示器的驱动方法，其特征在于，包括：

于一第一阶段提供一第二电压准位至一像素的一扫描线；

于一第二阶段提供一第三电压准位至该扫描线；以及

于一数据驱动期间提供一第四电压准位至该像素的一数据线，以及于非该数据驱动期间提供一第五电压准位至该数据线，其中该数据驱动期间的第一部分期间属于该第一阶段，该数据驱动期间的第二部分期间属于该第二阶段，该第四电压准位大于该第五电压准位。

13.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，该第一部分期间与该第二部分期间相等。

14.如权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

调整该数据驱动期间的时间宽度，以决定该像素的灰阶。

15.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，该第一部分期间与该第二部分期间不相等。

16.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，该数据驱动期间、该第一阶段与该第二阶段的时间长相等。

17.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

调整该第一部分期间与该第二部分期间的时间宽度比例，以决定该像素的灰阶。

18.如权利要求17所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

若要将该像素的状态改变为亮态，则调整该第二部分期间的时间宽度为0；以及

若要将该像素的状态改变为暗态，则调整该第一部分期间的时间宽度为0。

19.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

若不改变该像素的状态，则于该第一阶段与该第二阶段均提供一第一电压准位至该扫描线，其中该第一电压准位介于该第二电压准位与该第三电压准位之间，且使得该扫描线与该数据线之间的电位差绝对值不大于该像素的反射率-驱动电压特性曲线的第一临界电压。

20.如权利要求19所述的驱动方法，其特征在于，该第一电压准位介于该第三电压准位与该第四电压准位之间，且该第一电压准位介于该第二电压准位与该第五电压准位之间。

21.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，该第二电压准位、该第三电压准位、该第四电压准位与该第五电压准位均大于或等于0伏特。

22.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

若要重设该像素的状态，则于该第一阶段提供该第三电压准位至该数据线，以及于该第二阶段提供该第二电压准位至该数据线，其中该第二电压准位与该第三电压准位的电压差绝对值大于该像素的反射率-驱动电压特性曲线的第四临界电压。