CN105304037A - 主动矩阵式液晶显示器以及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动矩阵式液晶显示器以及其驱动方法。该主动矩阵式液晶显示器包括：多个液晶单元，每一个是由一对电极挟着一液晶层所形成，其中当该主动矩阵式液晶显示器显示一静态画面，该液晶单元会依序经过一第一期间、一第二期间、与一第三期间来刷新，在该第一期间，该像素单元被至少一非目标电压充电，在该第二期间，该像素单元被一目标电压充电，在该第三期间，该像素单元不被充电直到下一次的第一期间。

Description

主动矩阵式液晶显示器以及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种主动矩阵式液晶显示器以及其驱动方法，且特别涉及在低频率驱动模式应用于显示器来显示静态画面时能够减低闪烁的主动矩阵式液晶显示器、电子装置以及其驱动方法。

背景技术

当主动矩阵式液晶显示器显是静态画面时，为了节省电力，静态画面的刷新(refresh)次数最好不要像动态画面一样那么多次。基于这个考虑，低频率驱动模式常常应用于液晶显示器来刷新静态画面。例如，液晶显示器在显示静态画面时会以10Hz驱动。换句话说，在每6个帧(frame)中，液晶显示器只在1个帧驱动并且在剩余5个帧不驱动。因此，部分驱动IC在这5个帧不需动作，藉此降低耗电。

然而，在低频率驱动模式下，每次像素单元刷新时会产生明显可见的闪烁而降低了图像质量。而且闪烁在显示器显示低至中灰阶时更明显，尤其是较暗的灰阶。

有鉴于是上述问题，本发明的目的是提出一种低频率驱动方法来降低这种闪烁。

发明内容

本发明提供一种主动矩阵式液晶显示器，包括：多个液晶单元，每一个是由一对电极挟着一液晶层所形成，其中当该主动矩阵式液晶显示器显示一静态画面，该液晶单元会依序经过一第一期间、一第二期间、与一第三期间来刷新，在该第一期间，该像素单元被至少一非目标电压充电，在该第二期间，该像素单元被一目标电压充电，在该第三期间，该像素单元不被充电直到下一次的第一期间。

上述主动矩阵式液晶显示器中，该第一期间持续至少一个帧(frame)，该第二期间持续一个帧，该第三期间持续多个帧。

上述主动矩阵式液晶显示器中，该非目标电压是根据该目标电压而定，且每一目标电压会对应一个独有的非目标电压。

上述主动矩阵式液晶显示器中，在任意两个相邻的第二期间中的该目标电压会具有相反的极性。

上述主动矩阵式液晶显示器中，该目标电压是施加于该像素单元的一灰阶电压，使该像素单元输出要显示的灰阶。

本发明也提出一种主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，该主动矩阵式液晶显示器包括多个液晶单元，每一个是由一对电极挟着一液晶层所形成，该驱动方法包括：在一第一期间，以至少一非目标电压对该像素单元充电；在接在该第一期间后的一第二期间，以一目标电压对该像素单元充电；以及在接在该第二期间后的一第三期间，停止对该像素单元充电，其中该第一至第三期间会不断重复藉以持续地刷新一静态画面。

上述主动矩阵式液晶显示器的驱动方法中，该第一期间持续至少一个帧，该第二期间持续一个帧，该第三期间持续多个帧。

上述主动矩阵式液晶显示器的驱动方法中，该非目标电压是根据该目标电压而定，且每一目标电压会对应一个独有的非目标电压。

上述主动矩阵式液晶显示器的驱动方法中，在任意两个相邻的第二期间中的该目标电压会具有相反的极性。

上述主动矩阵式液晶显示器的驱动方法中，该目标电压是施加于该像素单元的一灰阶电压，使该像素单元输出要显示的灰阶。

根据上述的主动矩阵式液晶显示器或驱动方法。当主动矩阵式显示器以低频率驱动模式来显示静态画面时，可降低可见的闪烁并提升图像质量。

附图说明

图1是显示传统的低频率驱动模式配合行反转的说明图。

图2是显示在图1的低频率驱动模式下的像素电压在刷新期间的改变。

图3是显示在图1的低频率驱动模式下的像素单元跨压在刷新期间的改变。

图4是显示在图1的低频率驱动模式下的光强度在刷新期间的改变。

图5是显示在图1的低频率驱动模式下的光强度在刷新期间的平均曲线。

图6是显示根据本发明实施例的低频率驱动模式配合行反转的说明图。

图7是显示在图6的低频率驱动模式下的像素电压在刷新期间的改变。

图8是显示在图6的低频率驱动模式下的光强度在刷新期间的平均曲线。

具体实施方式

在说明本发明之前，传统的低频率驱动模式必须预先说明以供参考对比。图1是显示传统的低频率驱动模式配合行反转的说明图。当液晶显示器使用低频率驱动模式来显示静态画面时，图1显示了液晶显示器的源极驱动器所输出的驱动信号波形的范例。根据此驱动信号波形，像素单元每6个帧(也称为一个刷新期间)被刷新一次，其中像素单元在第1个帧(也称为一个充电期间)被充电，且在接下来5个帧(也称为一个停止期间)不被充电。充电脉冲的极性会在每次刷新期间反转。因此，液晶显示器藉由降低驱动频率(在图1中，驱动频率是10Hz)来显示静态画面，能够节省电力。

图2是显示在图1的低频率驱动模式下的像素电压在刷新期间的改变。若显示器以每秒60帧的频率驱动，100ms等于6个帧。因此，图2显示像素电压在图1的刷新期间的改变。在此，n沟道薄膜晶体管(TFT)连接到像素单元用以控制数据写入此像素单元的时序。在刷新期间，此n沟道TFT被施加一负电压来保持像素电压。然而，像素电压仍然会因为此n沟道TFT的栅极与沟道间的漏电流而缓慢下降。因此，在在快速充电到一预定像素电压后，像素单元在刷新期间内会持续地降低其像素电压。如图2所示，正的像素电压与负的像素电压皆在刷新期间内下降。在图中100ms的时间点(下一个刷新期间的开始)，正的像素电压快速转换成负，而负的像素电压则快速转换为正。

图2只有显示像素电压的改变，然而液晶分子的倾倒方向是受到像素单元的跨压而非像素电压的控制。因此，必须进一步分析像素单元的跨压。像素单元的跨压(也称为LC施加电压V_LC)是像素电压减去共用电压后的绝对值。因此，像素单元的跨压能够从图2中轻易地获得。图3是显示在图1的低频率驱动模式下的像素单元跨压在刷新期间的改变。如图3所示，当像素电压为正，LC施加电压V_LC会因为漏电流而在刷新期间缓慢降低，并且因为充电脉冲而在100ms的时间点快速地从低(Low)增加为高(High)。另一方面，当像素电压为负，LC施加电压V_LC会因为漏电流而在刷新期间缓慢增加，并且因为充电脉冲而在100ms的时间点快速地从高(High)减少为低(Low)。

接着，分析使用图1的低频率驱动模式时的像素单元的光强度在刷新期间的变化。图4是显示在图1的低频率驱动模式下的光强度在刷新期间的改变。像素单元的光强度被液晶分子的倾倒方向所控制，而液晶分子的倾倒方向则被LC施加电压V_LC所产生的电场所控制。在这个例子中，光强度随着电压增加而增加，随着电压减少而减少。因此，当像素电压为正，光强度会因为图3中所示的LC施加电压V_LC的高至低的脉冲而在刷新期间的开始时突然地下降。然后，光强度的下降速度会因为LC施加电压V_LC缓慢地减少而减缓。另一方面，当像素电压为负，光强度会因为图3中所示的LC施加电压V_LC的低至高的脉冲而在刷新期间的开始时突然地上升。然后，光强度的上升速度会因为LC施加电压V_LC缓慢地增加而减缓。

然而，光强度曲线在正像素电压与负像素电压下并不对称，因为液晶分子对于LC施加电压V_LC的反应特性并非线性。特别是，LC施加电压V_LC的低至高的脉冲改变光强度的速度比LC施加电压V_LC的高至低的脉冲改变光强度的速度快。因此，正像素电压与负像素电压下的光强度的平均曲线会有如图4所示的纹波(ripple)。平均曲线在图5中进行标准化。从图5中可看见纹波会带来约3％的光强度的变化，且这个变化会造成可见的闪烁。

本发明的实施例能够有效地改善前述的问题如下。本发明改变像素电压在刷新期间的充电次数。图6是显示根据本发明实施例的低频率驱动模式配合行反转的说明图。在图6中，像素单元仍然每6个帧刷新一次。因此刷新期间与传统的低频率驱动模式相同。然而，每个刷新期间内会有两个充电期间。如图6所示，像素单元在第1个帧会被非目标电压充电，然后在第2个帧才被目标电压充电。之后，像素单元直到下一次刷新期间开始前不被充电。充电脉冲的极性在每个刷新期间反转。在此，非目标电压是根据目标电压而定，并且每一个目标电压会有一个读有的非目标电压。再加上，非目标电压可能会比目标电压大或比目标电压小，唯独不会等于目标电压。

图7是显示在图6的低频率驱动模式下的像素电压在刷新期间的改变。在本实施例的两次充电方法中，正像素电压下的光强度曲线与负像素电压下的光强度曲线能被调整到几乎对称。如图7所示，正的目标电压为+2.04V且负的目标电压为-2.04V。对应正的目标电压的非目标电压会被设定为+2.06V，对应负的目标电压的非目标电压会被设定为-2.01V。藉由对正的目标电压与负的目标电压分别设定不同大小(振幅)的非目标电压，正像素电压下的光强度曲线与负像素电压下的光强度曲线会被做不同程度的调整。在本实施例中，负像素电压下的光强度曲线的斜率在前两个帧被减缓的程度高于正像素电压下的光强度曲线的斜率在前两个帧被减缓的程度。因此，正像素电压下的光强度曲线与负像素电压下的光强度曲线会变得接近对称，使得这两个光强度曲线的平均曲线比起传统的驱动方式下的平均曲线有更小的纹波。当本实施例的平均曲线被标准化，如图8所示，纹波带来仅仅1％的光强度变化，且这个变化所造成的闪烁是不会被察觉的程度。

根据本实施例，当液晶显示器使用本发明得低频率驱动模式来显示静态画面时，能够降低可见的闪烁并且改善图像质量。本发明的低频率驱动模式特别适用于显示低至中灰阶的静态画面。因为闪烁在低至中灰阶下特别严重，所以改善也特别显著。

上述的实施例公开了两次充电方法，然而像素电压在每个刷新期间的充电次数并不限定于2次。在以目标电压充电的帧前，能够利用超过一个帧来以非目标电压充电。另外，本发明的低频率驱动模式只在充电电压的极性反转时实行。液晶显示器的反转型是并不限定于行反转，本发明的低频率驱动模式也可适用于点反转、列反转、帧反转等。

在本发明得驱动方法中，像素单元在一个刷新期间内至少被充电两次。目标电压是施加于像素单元的灰阶电压，使该像素单元输出要显示的灰阶。本发明的低频率驱动模式可能会被看成是一种过电压驱动(overdrive)模式，但两者之前有数个明确的差异。

首先，过电压驱动模式是使用来缩短液晶分子的反应时间，因此过电压的振幅一定会大于目标电压的振幅。然而，在本发明的驱动方法中，如前面段落所述，非目标电压的振幅可能大于会小于目标电压。如第7所示，对应正的目标电压的非目标电压的振幅(2.06V)大于该目标电压的振幅(2.04V)，而对应负的目标电压的非目标电压的振幅(2.01V)则小于该目标电压的振幅(2.04V)。

更进一步，由于过电压驱动的目的是为了缩短液晶分子的反应时间，过电压驱动期间与一般充电期间一般会短于1个帧。然而，本发明的驱动方法使用至少一个帧来以非目标电压充电，以及一个帧来以目标电压充电。因此，本发明的驱动方法具有比过电压驱动更长的充电期间。

最后，本发明的低电压驱动模式只应用于液晶显示器显示静态画面时，当显示静态画面时，输入给各个像素的数据并不会改变，因此灰阶会持续刷新为相同的灰阶。因为灰阶并不改变，所以液晶分子的倾倒方向也没有改变。而过电压驱动在这个状况下(显示静态画面)，并不需要缩短液晶分子的反应时间，因此当刷新的灰阶电压没有变化时过电压会等于目标电压。相反地，在本发明的低频率驱动模式中，非目标电压一定不等于目标电压，即使要刷新的灰阶电压没有变化。

根据以上的几个差异点，本发明的驱动方法实质上完全不同于过电压驱动。

以上虽详细说明本发明的实施形态，但本发明并不限定于在上述的实施形态，只要符合权利要求书内所记载的发明要旨，本发明包括各种变形及变更。

Claims (10)

1.一种主动矩阵式液晶显示器，包括：

多个液晶单元，每一个是由一对电极挟着一液晶层形成，

其中当该主动矩阵式液晶显示器显示静态画面，该液晶单元会依序经过第一期间、第二期间、与第三期间来刷新，

在该第一期间，该像素单元被至少一非目标电压充电，

在该第二期间，该像素单元被目标电压充电，

在该第三期间，该像素单元不被充电直到下一次的第一期间。

2.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该第一期间持续至少一个帧，该第二期间持续一个帧，该第三期间持续多个帧。

3.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该非目标电压是根据该目标电压而定，且每一目标电压会对应一个独有的非目标电压。

4.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中在任意两个相邻的第二期间中的该目标电压会具有相反的极性。

5.如权利要求1所述的主动矩阵式液晶显示器，其中该目标电压是施加于该像素单元的灰阶电压，使该像素单元输出要显示的灰阶。

6.一种主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，该主动矩阵式液晶显示器包括多个液晶单元，每一个是由一对电极挟着一液晶层形成，该驱动方法包括：

在第一期间，以至少一非目标电压对该像素单元充电；

在接在该第一期间后的第二期间，以目标电压对该像素单元充电；以及

在接在该第二期间后的第三期间，停止对该像素单元充电，

其中该第一至第三期间会不断重复藉以持续地刷新静态画面。

7.如权利要求6所述的主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，其中该第一期间持续至少一个帧，该第二期间持续一个帧，该第三期间持续多个帧。

8.如权利要求6所述的主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，其中该非目标电压是根据该目标电压而定，且每一目标电压会对应一个独有的非目标电压。

9.如权利要求6所述的主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，其中在任意两个相邻的第二期间中的该目标电压会具有相反的极性。

10.如权利要求6所述的主动矩阵式液晶显示器的驱动方法，其中该目标电压是施加于该像素单元的一灰阶电压，使该像素单元输出要显示的灰阶。