CN107886911A - 液晶显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液晶显示设备及其驱动方法。液晶显示设备的驱动方法包括：将输入图像的数据转换成正伽马参考电平电压和负伽马参考电压以生成正数据电压和负数据电压；响应于极性控制信号在正数据电压与负数据电压之间进行选择，并将所选择的数据电压提供给数据线；基于虚设数据电压与预设伽马参考电平电压之间的差生成补偿电压；以及使高电势供电电压增加与补偿电压相等的量并且使低电势供电电压减小与补偿电压相等的量。

Description

液晶显示设备及其驱动方法
本申请要求于2016年9月30日提交的韩国专利申请第10-2016-0127111号的优先权权益，其全部内容出于所有目的通过引用合并至本文中，如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及通过分析输入图像的数据的变化来改变公共电压的液晶显示设备及其驱动方法。
背景技术
在市面上可获得各种平板显示器，包括液晶显示设备(LCD)和有机发光二极管显示器(在下文中称为“OLED显示器”)。液晶显示设备通过根据数据电压控制施加到液晶分子的电场来显示图像。在有源矩阵显示设备中，每个像素具有薄膜晶体管(下文中称为“TFT”)。
液晶显示设备包括用于向显示面板上的数据线提供数据电压的多个源极驱动集成电路(SIC)、用于向显示面板上的栅极线(或者扫描线)顺序地提供栅极脉冲(或者扫描脉冲)的多个栅极驱动IC以及用于控制驱动IC的定时控制器。
液晶显示设备的像素分为红(R)子像素、绿(G)子像素以及蓝(B)子像素以产生颜色。在液晶显示设备中，施加到子像素的数据电压的极性被反转，以便减少余象和闪烁。数据电压的极性可以通过点反相、线反相、列反相等被反转。点是子像素。在点反相方法中，施加到在垂直和水平方向上相邻的子像素的数据电压被控制为极性相反。在线反相方法中，施加到相邻线的数据电压被控制为极性相反。这里，线是指像素在显示面板的像素阵列上水平布置的行线。在线反相方法中，公共电压Vcom可以被反转为与数据电压的极性相反的极性，以便减小数据电压摆幅。在列反相方法中，施加到相邻列的数据电压被控制为极性相反。这里，列是指像素在显示面板的像素阵列上垂直布置的列线。
为了测试液晶显示设备中的图像质量，可以在液晶显示设备测试过程中使用图1所示的测试图案。在测试过程中，将图1所示的用白电平电压充电的像素和用黑电平电压充电的像素彼此交替的条纹图案施加到液晶显示设备并显示一定量的时间，然后将施加到屏幕中心的电压调整为白电平或者在白电平与黑电平之间的中间灰电平电压。结果，根据屏幕上的位置发生公共电压偏移，从而引起串扰。这是因为由于液晶单元的像素电极与公共电极之间的耦合，施加到公共电极的公共电压随着施加到像素电极的数据电压的变化而偏移。
当图1的测试图案被显示在液晶显示设备的屏幕上时数据电压的极性如图2所示。图2是指示有数据电压的极性的图1测试图案的一部分的视图。如正常图像被输入的情况一样，测试图案上的数据电压通过水平和垂直1点反相被反相。在水平和垂直1点反相方法中，提供给水平相邻的液晶单元的数据电压极性相反，并且提供给垂直相邻的液晶单元的数据电压极性相反。
参考图3，对于施加有白灰电平的数据电压的A线中的像素，R数据电压和B数据电压具有正极性，而G数据电压具有负极性。因此，在A线中，正数据电压相对于负数据电压占主导(+极性主导)。结果，公共电压Vcom中的纹波出现在A线的正侧，并且因此公共电压Vcom向正侧偏移。此外，在前一帧中被施加为正黑电平电压+Vblack的G数据电压在当前帧中改变成负白电平电压-Vwhite，从而增加了G数据电压的电压差。
参考图4，对于施加有白灰电平的数据电压的B线中的像素，R数据电压和B数据电压具有负极性，而G数据电压具有正极性。因此，在B线中，负数据电压相对于正数据电压占主导(-极性主导)。结果，公共电压Vcom中的纹波出现在B线的负侧，并且因此公共电压Vcom向负侧偏移。此外，在前一帧中被施加为负黑电平电压-Vblack的G数据电压在当前帧中改变成正白电平电压+Vwhite，从而增加了G数据电压的电压差。
在液晶显示设备中，当相邻像素接收到涉及数据电压的较大电压差的数据电压例如白灰电平的电压和黑灰电平的电压时，由于数据电压中的极性偏置而产生拖尾或串扰。在极性以每行线进行反转的线反相方法中，公共电压Vcom中的纹波更明显。
为了减小公共电压Vcom中的纹波，可以将施加到显示面板的公共电压Vcom反馈回反相放大器。然而，在这个方法中，当由于数据电压的较大变化而在公共电压中存在较大纹波时，可能不能在有限量的时间内达到能够防止公共电压中的纹波的目标电压。
发明内容
本公开内容提供了一种能够使得公共电压在有限量的时间内达到目标电压的液晶显示设备及其驱动方法。
为了取得这些或者其他的优点，并且根据本公开内容的目的，液晶显示设备包括：显示面板，其包括被施加输入图像的数据电压的像素电极和被施加公共电压的公共电极；目标电平生成器，其根据输入图像的数据的分析结果在每个水平时段内输出目标电平数据；以及多阶公共电压生成器，其在1个水平时段内输出对应于目标电平数据的目标电压和对应于预设参考数据的参考电平电压，并且将公共电压输出至公共电极。公共电压在第一水平时段内被生成为第一目标电压以及在第二水平时段内被生成为第二目标电压，参考电平电压在1/2水平时段或者更小时段内被生成在第一目标电压与第二目标电压之间，并且该参考电平电压低于第一目标电压并且高于第二目标电压。
多阶公共电压生成器经由串行外设接口(SPI)通信接收目标电平数据，并且在小于SPI通信所允许的最小传输时间的时间段内输出参考电平电压。
多阶公共电压生成器包括：公共电压选择器，其接收SPI使能信号、包括目标电平数据的串行数据以及时钟，并且当SPI使能信号的高宽度是i个时钟或更多(i是等于或大于2的正整数)时生成第一逻辑值的选择信号，以及当SPI使能信号的高宽度是j个时钟(j是等于或大于1并且小于i的正整数)时生成第二逻辑值的选择信号；SPI接收器，其接收SPI使能信号、串行数据以及时钟；第一寄存器，其从SPI接收器接收目标电平数据；第二寄存器，其与SPI通信路径分开并且存储参考电平数据；以及电压输出部，其在分别对应于通过多路复用器接收的目标电平数据和参考电平数据的电压之间进行选择。
多路复用器响应于第一逻辑值的选择信号将来自第一寄存器的目标电平数据提供给电压输出部，以及响应于第二逻辑值的选择信号将来自第二寄存器的参考电平数据提供给电压输出部。其中i是2并且j是1。
公共电压的参考电平间隔根据公共电压在第一目标电压与第二目标电压之间的转变宽度而变化。
公共电压选择器将指示第一目标电压的第一目标电平数据与指示第二目标电压的第二目标电平数据进行比较，并且当第一目标电压与第二目标电压之间的转变宽度大于给定参考值时，在长于0并且短于1/2水平时段的时间段内提供公共电压的参考电平间隔，以及当该转变宽度小于参考值时将该参考电平间隔控制到最小值。
为了取得这些或者其他的优点，并且根据本公开内容的目的，一种液晶显示设备的驱动方法，液晶显示设备包括显示面板，其包括被施加输入图像的数据电压的像素电极和被施加公共电压的公共电极，该方法包括：根据输入图像的数据的分析结果在每个水平时段内输出目标电平数据；以及在1个水平时段内输出对应于目标电平数据的目标电压和对应于预设参考数据的参考电平电压，并将公共电压输出至公共电极。公共电压在第一水平时段内被生成为第一目标电压以及在第二水平时段内被生成为第二目标电压，参考电平电压在1/2水平时段或者更小时段内被生成在第一目标电压与第二目标电压之间，并且该参考电平电压低于第一目标电压并且高于第二目标电压。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解并且并入且构成本说明书一部分的附图说明本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1(相关技术)是示出用于测试串扰的测试图案的视图；
图2(相关技术)是示出指示有数据电压的极性的图1的测试图案的一部分的放大视图；
图3(相关技术)是示出图2的A线中的数据电压的极性偏置的视图；
图4(相关技术)是示出图2的B线中的数据电压的极性偏置的视图；
图5是示出根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示设备的框图；
图6和图7是详细示出图5中示出的Vcom生成器的视图；
图8是示出公共电压如何随着每个水平时段变化的波形图；
图9和图10是示出根据本公开内容的第一示例性实施方式的Vcom生成器的操作和输出波形的波形图；
图11和图12是示出根据本公开内容的第二示例性实施方式的Vcom生成器的操作和输出波形的波形图；
图13是绘出根据本公开内容的第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的Vcom生成器的参考电平间隔之间的比较的波形图；以及
图14是示出参考电平间隔长度关于数据转变宽度的变化的示例的波形图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开内容的在附图中图示其示例的实施方式。然而，本公开内容不限于下面公开的实施方式，并且可以以各种形式实现。提供这些实施方式以便本公开内容将被更完整地描述以及向本公开内容所属领域的技术人员更全面地传达本公开内容的范围。本公开内容的具体特征可以由权利要求书的范围来限定。
在附图中示出的用于描述本公开内容的实施方式的形状、尺寸、比率、角度、数值等仅是示例性的，并且除非这样指定，否则本公开内容不限于此。在全文中相同的附图标记指代相同的元件。在下面的描述中，已经省略了与本文件有关的可能不必要地使本公开内容的主旨模糊的某些功能或配置的详细描述。
在本公开内容中，当使用“包括”、“具有”、“包含”等术语时，除非使用了“仅～”，否则可以增加其他部件。单数表述可以包括复数表述，只要其在上下文中没有明显不同的含义。
在部件的说明中，即使没有单独描述，仍理解为包括误差裕度或误差范围。
在位置关系的描述中，当一个结构被描述为位于另一结构“上或上方”、“下或下方”、“邻接”另一结构时，这样的描述应被解释为包括所述结构彼此直接接触的情况以及在所述结构之间布置有第三结构的情况。
可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种部件，但是部件不受这样的术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与其他部件进行区别的目的。例如，在不偏离本公开内容的范围的情况下，第一部件可以指定为第二部件，第二部件也可以指定为第一部件。
本公开内容的各个实施方式的特征可以彼此部分地组合或完全地组合，并且可以以各种方式在技术上互锁驱动。实施方式可以单独地实现，或者可以彼此结合来实现。
现在将详细参考本公开内容的附图中图示其示例的实施方式。将尽可能地在整个附图中使用同样的附图标记来表示同样或相同的部分。如果现有技术的详细描述会误导本公开内容的实施方式，则将省略现有技术的详细描述。
图5是示出根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示设备的框图。
参考图5，根据本公开内容的液晶显示设备包括显示面板100、定时控制器101、数据驱动器102以及栅极驱动器103。
根据本公开内容的液晶显示设备还包括目标电平生成器105和多阶公共电压生成器。多阶公共电压生成器在1个水平时段内输出对应于公共电压的目标电平数据的目标电压和对应于预设参考数据的参考电平电压以输出多阶公共电压。从多阶公共电压生成器输出的公共电压在第一水平时段内被生成为第一目标电压以及在第二水平时段内被生成为第二目标电压。参考电平电压处于第一目标电压与第二目标电压之间。参考电平电压低于第一目标电压并且高于第二目标电压。
多阶公共电压生成器包括Vcom选择器110和Vcom生成器120。目标电平生成器105和Vcom选择器110的任一个或者二者可以与定时控制器101一起集成在单个芯片中。
显示面板100可以以各种公知的液晶模式例如TN(扭曲向列)模式、VA(垂直配向)模式、IPS(面内切换)模式以及FFS(边缘场切换)模式来实现。这种液晶显示设备可以被实现为包括透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器以及反射型液晶显示器的任何类型的显示设备。透射型液晶显示和半透射型液晶显示需要背光单元。背光单元可以实现为直下式背光单元或者边缘式背光单元。
显示面板100包括在两个基板之间形成的液晶层。显示面板100的屏幕包括由数据线DL和栅极线GL的交叉以矩阵布置的像素。每个像素被分为红子像素R、绿子像素G和蓝子像素B，并且还可以包括白色子像素W。每个子像素包括液晶单元CIc。可以在显示面板100的屏幕上布置用于感测触摸输入的触摸传感器。触摸传感器可以是单元上(on-cell)型传感器或者附加(add-on)型传感器，并且可以布置在显示面板100上。为了驱动这样的触摸传感器，可以向液晶显示设备的驱动电路添加触摸传感器驱动器(未示出)。触摸传感器驱动器接收来自触摸传感器的输出信号，创建每个触摸输入的坐标，并且将它们发送至主机系统(HOST)104。
TFT阵列形成在显示面板100的下基板上。TFT阵列包括：形成在数据线DL和栅极线GL的交叉点之间的液晶单元CIc；连接至液晶单元CIc的像素电极1的TFT；以及存储电容器Cst。液晶单元CIc连接至TFT，并且由施加到像素电极1和公共电极2的电场驱动。包括黑矩阵、滤色器等的滤色器阵列形成在显示面板100的上基板上。偏光器附接至显示面板100的上基板和下基板，并且在上基板和下基板上形成有用于设置液晶的预倾斜角度的配向层。在COT(TFT上滤色器)或者TOC(滤色器上TFT)结构中，TFT阵列和滤色器阵列可以堆叠在一个基板上。
定时控制器(TCON)101将从主机系统104接收的输入图像的数字视频数据RGB发送至数据驱动器102。定时控制器101从主机系统104接收定时信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE以及主时钟MCLK。基于定时信号，定时控制器101生成用于控制数据驱动器102和栅极驱动器103的操作定时的定时控制信号SDC和GDC。
栅极定时控制信号GDC包括栅极开始脉冲GSP、栅极偏移时钟GSC以及栅极输出使能信号GOE。栅极开始脉冲GSP控制栅极驱动器103的操作开始定时。栅极偏移时钟GSC控制栅极脉冲的偏移定时。栅极输出使能信号GOE控制栅极脉冲的输出定时。栅极输出使能信号GOE可以被省略。栅极驱动器103的偏移寄存器可以与TFT阵列一起形成在显示面板100的基板上。
数据定时控制信号SDC包括源极开始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、极性控制信号POL以及源极输出使能信号SOE。源极开始脉冲SSP控制数据驱动器102的数据采样的开始定时。源极采样时钟SSC是控制数据采样的定时的时钟信号。源极输出使能信号SOE控制数据电压的输出定时。源极开始脉冲SSP和源极采样时钟SSC可以被省略。极性控制信号POL控制提供给像素的数据电压的极性。
定时控制器101将帧率增加至输入图像的输入帧率×N(N是2或更大的正整数)Hz以在正常驱动模式下以N倍的帧率控制显示面板驱动器102和103。在NTSC(国家电视标准委员会)系统中输入帧率是60Hz，并且在PAL(逐行倒相)系统中输入帧率是50Hz。
数据驱动器102包括一个或更多个源极驱动IC。每个源极驱动IC包括偏移寄存器、锁存器、数模转换器(在下文中称为“DAC”)以及输出缓冲器。每个源极驱动器从定时控制器101接收输入图像的数字视频数据，对其进行采样，并且将采样数据锁存。源极驱动IC将输入图像的数字视频数据转换成伽马补偿电压以生成正数据电压和负数据电压，并且响应于极性控制信号而反转数据电压的极性。源极驱动IC响应于源极输出使能信号SOE而通过输出缓冲器将数据电压输出至数据线。
栅极驱动器103包括偏移寄存器和电平偏移器。响应于栅极定时控制信号GDC，栅极驱动器103向栅极线GL顺序地提供与数据电压同步的栅极脉冲。
主机系统104可以被实现为以下任何一个：电视系统、家庭影院系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机PC以及电话系统。主机系统104将输入图像的数字视频数据RGB缩放至显示面板100的分辨率。主机系统104将定时信号Vsync、Hsync、DE和CLK与输入图像的数字视频数据RGB一起发送至定时控制器101。主机系统104执行与来自触摸传感器驱动器的触摸输入的坐标信息相关联的应用程序。
目标电平生成器105根据输入图像的数据的分析结果预测公共电压Vcom中的纹波，并且输出用于补偿纹波的目标电平数据。目标电平数据是指示施加到公共电极2的公共电压Vcom的电压电平的数字数据。目标电平生成器105分析输入图像的数据，将显示面板100的1个线的每个电极的数据加起来，并且计算显示面板100的每个线的数据电压的极性不平衡及其量。如从图1至图4可以看出，当数据电压存在极性偏置时，公共电压Vcom中的纹波与数据电压的转变宽度和极性不平衡的量成比例地变大。因此，一旦计算了1个线的数据的极性不平衡的量，则可以预测公共电压中的纹波的相对校正量。
目标电平生成器105基于数据分析的结果预测公共电压中的纹波的量，并且在每个水平时段内生成无纹波公共电压的目标电平数据。1个水平时段1H是将数据写至显示面板100上的1个像素线所需要的时间。公共电压数据被提供至Vcom生成器120。目标电平生成器105可以经由作为标准接口的串行外设接口(SPI)将公共电压数据发送至Vcom选择器110和Vcom生成器120。
在本申请人2014年4月3日的美国专利申请公开No.US2014/0092077A1中详细描述了目标电平生成器105。
目标电平生成器105可以包括操作块和特征参数块。操作块可以使用接收的输入图像数据和特征参数生成目标电平数据。操作块可以计算显示面板100上的当前线上的每个数据线DL的数据电压的改变量。例如，可以通过从第n线的电压减去第(n-1)线的电压来计算第m数据线DL的第n线上的数据电压的改变量。也就是，通过关于第m数据线DL从第n线的数据Dn减去第(n-1)线的数据Dn-1，能够计算第n线的数据电压的改变量ΔDn＝Dn-Dn-1。这里，输入图像的数据可以是已经反映了伽马电压和极性的像素数据。输入到操作块的像素数据对应于用于代表灰度级的基于灰度的数字数据。操作块可以将接收的数据转换成用于代表要输出到数据线DL的基于电压的数字数据。数据转换后，可以对所接收的数据进行伽马校正以计算相应数据电压值。此外，可以根据反相驱动用极性设置相应数据电压值。例如，如果要输出的数据电压是正的，可以设置正数据电压值，如果要输出的数据电压是负的，可以设置负数据电压值。由此，可以计算代表要实际输出到数据线DL的电压的图像数据。相应地，操作块211基于输入图像的数据的分析计算每个数据线DL的电压的改变量。
如果计算了每个数据线DL的电压的改变量，操作块计算当前线的电压改变量的总和SUM_ΔDn。也就是，如果显示面板100包括第一至第m数据线DL1至DLm，操作块通过计算SUM_ΔDn＝ΔDn_DL1+ΔDn_DL2+ΔDn_DL3+...+ΔDn_DLm计算第n线的电压改变量的总和。
如果计算了第n线的电压改变量的总和SUM_ΔDn，可以基于电压的改变量的总和估计公共电压Vcom的纹波成分。相应地，操作块生成对应于适当补偿水平的目标电平数据，使得能够输出能够补偿所估计的纹波成分的公共电压电平Vcom。根据电压改变量的总和的目标电平数据可以以查找表的存储器的形式存储在定时控制器101中。
由特征参数块选择特征参数。例如，可以根据线在显示面板100上的位置来选择特征参数。所选择的特征参数P被输入到操作块。相应地，操作块将所选择的特征参数反映到目标电平数据。例如，操作块可以将目标电平数据乘以特征参数从而根据特征补偿目标电平数据。
同时，特征参数块可以周期性地更新特征参数。更新操作可以以帧为单位进行。
Vcom选择器110生成用于交替地选择预设参考电平和目标电平的选择信号，并且控制Vcom生成器120，以便使得公共电压Vcom能够快速达到目标电平。Vcom选择器110通过对SPI通信中的串行数据传输所需要的时钟SCLK进行计数来计算SPI使能信号的高宽度，并且基于该高宽度来选择公共电压Vcom的参考电平和目标电平。
Vcom生成器120对公共电压数据进行解码，并且输出公共电压Vcom以施加至显示面板100的公共电极2。Vcom生成器120在Vcom选择器110的控制下选择公共电压Vcom的电压电平。从Vcom生成器120输出的公共电压Vcom不是从第一目标电平直接转变到第二目标电平，而是从第一目标电平转变到参考电平，然后再转变到第二目标电平。因此，公共电压Vcom可以快速地改变到目标电平。
Vcom生成器120可以被实现为图6或图7中示出的电路。在图6和图7中，公共电压数据SPI DATA被示出为但不限于经由SPI串行传输的10位数字数据。
参考图6，根据本公开内容的第一示例性实施方式的Vcom生成器120包括：SPI接收器121；通过SPI接收器接收串行数据SPI DATA的寄存器(REG)122；以及输出由从寄存器(REG)122输出的数据指示的电压的电压输出部。电压输出部包括解码器125、开关阵列126以及分压电路127。
SPI接收器121接收SPI使能信号SPI EN、串行数据SPI DATA以及时钟SPI CLK。串行数据SPI DATA包括用于补偿公共电压Vcom中的纹波的目标电平数据。对应于目标电平数据的电压根据输入图像的分析结果而变化。
SPI接收器121与时钟SPI CLK同步地读取通过SPI通信协议作为串行数据SPIDATA接收的公共电压的目标电平数据。SPI接收器121在SPI使能信号SPI EN的下降沿开始向寄存器122发送目标电平数据SPI DATA。寄存器122存储从SPI接收器121接收的公共电压的目标电平数据，并且将先前存储的目标电平数据传输至解码器125。
解码器125将从寄存器122接收的目标电平数据解码成用于控制构成开关阵列126的开关T0至Tn的导通/关断的控制信号。
开关阵列126包括多个开关T0至Tn。开关T0至Tn的栅极一对一地连接至解码器125的输出端子并且接收控制信号。开关T0至Tn的源极连接至分压电路127中的电阻器R之间的节点。开关T0至Tn的漏极连接至缓冲器128。缓冲器128可以被实现为包括运算放大器OP-AMP的电压跟随器。开关T0至Tn中的一个响应于来自解码器125的控制信号而导通，并且从分压电路127选择电压作为公共电压Vcom。通过开关阵列126输出的公共电压Vcom被通过缓冲器128提供至显示面板100上的公共电极2。
分压电路127包括在高电势供电电压VDD与地电压GND之间串联连接的多个电阻器R。通过相邻电阻器R之间的节点生成不同电压电平的电压，并且该电压中的一个通过开关被输出至公共电极2。
参考图7，根据本公开内容的第二示例性实施方式的Vcom生成器120包括SPI接收器121、第一寄存器(REG1)122、第二寄存器(REG2)123、解码器125、多路复用器(MUX)124、开关阵列126以及分压电路127。接收器121、第一寄存器122、第二寄存器123、解码器125、开关阵列126以及分压电路127与图6中所示的电路基本相同，因此其详细说明将被省略。
第二寄存器123存储指示公共电压Vcom的参考电平的参考电平数据。如在图9和图11中，参考电平Vcom_ref(7V)是低于第一目标电压TG_14V并且高于第二目标电压TG_1V的电压，公共电压Vcom通过参考电平Vcom_ref在第一目标电压TG_14V与第二目标电压TG_1V之间转变。第一目标电压TG_14V是高于参考电平Vcom_ref(7V)的正电压。第二目标电压TG_1V是低于参考电平Vcom_ref(7V)的负电压。
当SPI使能信号SPI EN的高宽度是i个时钟SCLK或者更多(i是等于或大于2的正整数)时，Vcom选择器110生成第一逻辑值的选择信号。当SPI使能信号SPI EN的高宽度是j个时钟SCLK(j是等于或大于1并且小于i的正整数)时，Vcom选择器110生成第二逻辑值的选择信号。尽管在图11中，通过示例的方式，i是2并且j是1，但是本公开内容不限于此。例如，i可以是3并且j可以是2。在图6和图7中，通过示例的方式，第一逻辑值是0(零或低电平)并且第二逻辑值是1(或高电平)，或者第一逻辑值是1(或高电平)并且第二逻辑值是0(零或低电平)。
响应于从Vcom选择器110接收的选择信号的第一逻辑值，多路复用器124从第一寄存器122选择目标电平数据并将其传输至解码器125，以及响应于选择信号的第二逻辑值，多路复用器124从第二寄存器123中选择参考电平数据并将其传输至解码器125。多路复用器124在1个水平时段1H内输出目标电平数据和参考电平数据。
解码器125将从由Vcom选择器110选择的第一寄存器122或第二寄存器123接收的数据解码成用于控制构成开关阵列126的开关T0至Tn的导通/关断的控制信号。
开关阵列126响应于从解码器125输入的控制信号而输出在VDD与GND之间选择的电压。通过开关阵列126输出的公共电压Vcom的目标电平电压和参考电平电压被通过缓冲器128提供至公共电极2。
在图6的Vcom生成器120中，由于SPI通信协议，可以延长1个水平时段中的参考电平间隔，从而使得目标电平间隔相对较短。当公共电压Vcom通过参考电平间隔改变为目标电平时，公共电压Vcom可以快速达到目标电平。然而，当目标电平间隔被缩短时，针对公共电压Vcom中的纹波的补偿的效率降低。与之相反，在图7的额外地具有Vcom选择器110和多路复用器124的Vcom生成器120中，1个水平时段中的公共电压Vcom的参考电平间隔可以被减小至小于1/2水平时段，从而使得公共电压Vcom能够快速达到目标电平并且提高补偿效率。
图8是示出公共电压如何随着每个水平时段变化的波形图。
参考图8，本公开内容的公共电压Vcom基于输入图像的数据分析结果而变化。当数据变化率变高并且数据极性偏置变得更严重时，公共电压Vcom的目标电平可以变高。目标电平包括正极性的第一目标电平和负极性的第二目标电平。如在图8的(A)中，可以在第一水平时段中生成处于第一目标电平的公共电压Vcom，然后在第二水平时段中生成处于第二目标电平的公共电压Vcom。
如果公共电压Vcom的目标电平之间的转变宽度较宽，即公共电压Vcom较宽地摆动，则实际上施加到显示面板100的公共电压Vcom的波形具有较长的转变间隔(上升/下降沿)。因此，如图8中的(B)所示，达到目标电平的时间被延长，并且目标电平保持时间缩短。这种现象引起公共电压Vcom的补偿效率的下降。显示面板100的分辨率越高以及尺寸越大，则显示面板100上的RC负载越大，从而使公共电压Vcom的转变间隔越长。
在本公开内容中，如图8的(C)中所示，公共电压波形被控制为呈现多个台阶以便公共电压Vcom快速达到目标电平。对于从第一目标电压到第二目标电压的电压转变或者从第二目标电压到第一目标电压的电压转变，多阶公共电压通过参考电平改变为另一电平。图9示出了根据本公开内容的第一示例性实施方式的从Vcom生成器(图6)输出的多阶波形公共电压。图11示出了根据本公开内容的第二示例性实施方式的从Vcom生成器(图7)输出的多阶波形公共电压。图9和图11的公共电压可以快速达到目标电平。由于可以通过极大地减小参考电平间隔来延长目标电平间隔，所以图11的公共电压具有更好的纹波补偿效率。
图9是来自图6的Vcom生成器的输出(公共电压)的波形图。图10是示出SPI通信协议的最小数据传输时间的波形图。
参考图9和图10，根据本公开内容的第一示例性实施方式的Vcom生成器120输出参考电平间隔大于SPI通信协议所允许的最小数据传输时间的公共电压Vcom。最小数据传输时间是使用SPI通信协议进行数据传输所需要的最小时钟数，即16个SCLK。
该Vcom生成器120在寄存器122中存储第n-1个数据，并且当输出处于由第n-1个数据指示的电平的公共电压Vcom时，在寄存器122中存储第n个数据，即下一个数据。因此，为了改变公共电压Vcom的电平，图6的Vcom生成器120需要向寄存器122传输指示不论哪个电平的数据。对于该Vcom生成器120，数据传输所需要的时间是16个SCLK，其等于使用SPI通信协议进行数据传输所需要的最小时钟数。因此，当经由SPI通信向寄存器122传输继第一目标电平数据Data_14V之后的参考电平数据Data_7V时，参考电平数据Data_7V在16个SCLK或者更长的传输时段内被传输至寄存器122，并且在该数据传输时段1/2H内，Vcom生成器120针对预存储的第一目标电平数据Data_14V输出14V的电压。随后，第二目标电平数据Data_1V被传输至寄存器122，并且在该数据传输时段1/2H内，Vcom生成器120针对预存储的参考电平数据Data_7V输出7V的电压。
以SPI的20MHz的最大传输率进行输出传输所需要的最小时钟数即16个SCLK是0.8μs。对于具有8K分辨率并且以120Hz驱动的显示面板100，0.8μs等于1/2H。因此，对于由图6的Vcom生成器120生成的如图8的(C)中的多阶波形公共电压，参考电平间隔不能减小至小于1/2水平时段1/2H。与之相反，图7中的Vcom生成器120使得能够减小参考电平间隔，因为它不受SPI通信的最小传输率限制，从而延长了目标电平间隔并且因此充分提高了补偿效率。
图11和图12是示出根据本公开内容的第二示例性实施方式的Vcom生成器(图7的120)的操作和输出波形的波形图。图11是示出来自图7的Vcom生成器120的输出(公共电压)的波形图。图12是示出使用SPI通信协议进行数据传输所需要的最小时钟数的波形图。
参考图11和图12，根据本公开内容的第二示例性实施方式的该Vcom生成器120输出参考电平间隔小于SPI通信协议的最小数据传输时间的公共电压。Vcom生成器120响应于从Vcom选择器110输入的选择信号而选择来自第一寄存器122或第二寄存器123的输出。
Vcom选择器110通过对用于SPI通信的时钟SCLK进行计数来计算SPI使能信号SPIEN的高宽度。当SPI EN信号的高宽度是i个时钟SCLK或更多时，Vcom选择器110在SPI EN信号的下降沿处控制多路复用器124输出存储在第一寄存器122中的目标电平数据。因此，当SPI EN信号的高宽度是i个时钟SCLK或更多时，Vcom生成器120输出从第一寄存器122输出的处于目标电平的14V或1V的电压。在图12中，通过示例的方式，i是“2”，但不限于此。
Vcom选择器110对用于SPI通信的时钟SCLK进行计数，并且当SPI EN信号的高宽度是j个时钟SCLK(j是等于或大于1并且小于i的正整数)时，Vcom选择器110在SPI EN信号的下降沿处控制多路复用器124输出存储在第二寄存器123中的参考电平数据。因此，当SPIEN信号的高宽度是j个时钟SCLK时，Vcom生成器120输出从第二寄存器123输出的处于参考电平的7V或1V的电压。在图12中，通过示例的方式，j是“1”，但不限于此。
参考电平数据Data_7V不是经由SPI通信接收的，而是存储在与SPI通信路径分开的第二寄存器123中。如上所述，使用Vcom选择器110和多路复用124，在小于1/2水平时段的时间段内将参考电平数据Data_7输出至解码器125。
第一寄存器122通过SPI接收器121接收目标电平数据并对其进行临时存储。在第一水平时段1H内，第一目标电平数据Data_14V被传输至并且存储在第一寄存器122中，然后在第二水平时段1H内，第二目标电平数据Data_1V被传输至并且存储在第一寄存器122中。第一目标电平数据14V和第二目标电平数据1V各自在1个水平时段1H内被传输至第一寄存器122。如图12中所示，在目标电平数据Data_14V或者Data_1V被传输至第一寄存器122的1个水平时段1H内，可以从Vcom生成器120输出14V或1V的目标电平电压以及参考电平电压7V。因此，目标电平电压和参考电平电压的输出以及目标电平电压到寄存器的传输可以被并行处理。
从图11和图12可以看出，图7的Vcom生成器120可以输出参考电平间隔小于SPI通信协议的最小数据传输时间的公共电压。因此，公共电压Vcom可以在1个水平时段内快速达到目标电平，并且如图11所示，目标电平间隔大于1/2水平时段，从而提高补偿效率。如图11和图12所示，参考电平间隔t小于1/2水平时段1/2H，并且还小于SPI的最小数据传输时间16个SCLK。
图13是绘出根据本公开内容的第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的Vcom生成器的参考电平间隔之间的比较的波形图。
参考图13，根据本公开内容的第二示例性实施方式的Vcom生成器120可以在小于SPI通信所允许的最小数据传输时间的时间段内输出参考电平，并且可以根据用于补偿公共电压中的纹波的目标电平之间的转变宽度改变该时间段。如果公共电压的转变宽度变大，则该电压在更短时间内改变为参考电平然后改变为另一目标电平，从而缩短目标电平之间的转变间隔并且延长目标电平间隔。
Vcom选择器110通过比较第一目标电平数据Data_14V和第二目标电平数据Data_1V来判断公共电压在第一目标电压与第二目标电压之间的转变宽度。如图14所示，当转变宽度大于给定参考值时，Vcom选择器110可以在长于0并且短于1/2水平时段的时间段内提供参考电平间隔t。相反，如图14所示，当目标电压之间的转变宽度小于参考值时，Vcom选择器110可以将参考电平间隔t控制为最小值，例如0(零)。Vcom选择器110可以通过根据SPIEN的下降沿对时钟SCLK进行计数并且基于该计数输出用于改变参考电平间隔的选择信号来改变公共电压Vcom的参考电平间隔。
已经关于作为标准串行接口的SPI接口描述了本公开内容。然而，本公开内容不限于此。例如，本公开内容可以在没有显著改变的情况下适用于作为另一种标准串行接口的I2C通信。
如上所讨论，在根据本公开内容的其中公共电压根据数据电压的分析结果随每个水平时段而变化的液晶显示设备中，公共电压被控制为具有多阶波形以便当公共电压在第一目标电压与第二目标电压之间的转变宽度较大时，公共电压能够通过参考电平电压而改变。因此，本公开内容使得公共电压能够在有限量的时间内快速达到目标电压，从而即使公共电压的转变宽度较大时也能防止公共电压中的纹波。特别地，本公开内容使得能够将参考电平间隔减少至小于1/2水平时段，例如该1/2水平时段是SPI通信所允许的最小数据传输时间，并且这还可以提高纹波补偿效率。
尽管已经参考几个说明性实施方式描述了实施方式，应该理解的是本领域技术人员能够设计出将落入本公开内容的原理的范围内的许多其他修改和实施方式。更具体地，在本公开内容的范围内，可以在主题组合布置的部件部分和/或布置方面进行各种变型和修改。除了在部件部分和/或布置中的变型和修改，替选使用对于本领域技术人员而言也将是明显的。

Claims (10)

1.一种液晶显示设备，包括：
显示面板，其包括被施加输入图像的数据电压的像素电极和被施加公共电压的公共电极；
目标电平生成器，其根据所述输入图像的数据分析结果针对每个水平时段输出目标电平数据；以及
多阶公共电压生成器，其在1个水平时段内输出对应于所述目标电平数据的目标电压和对应于预设参考数据的参考电平电压，并且将所述公共电压输出至所述公共电极，
其中，所述公共电压在第一水平时段内被生成为第一目标电压并且在第二水平时段内被生成为第二目标电压，所述参考电平电压在1/2水平时段或者更小时段内被生成为在所述第一目标电压与所述第二目标电压之间，并且所述参考电平电压低于所述第一目标电压并且高于所述第二目标电压。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述多阶公共电压生成器经由串行外设接口通信来接收所述目标电平数据，并且在小于所述串行外设接口通信所允许的最小传输时间的时间段内输出所述参考电平电压。
3.根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中，所述多阶公共电压生成器包括：
公共电压选择器，其接收串行外设接口使能信号、包括所述目标电平数据的串行数据、以及时钟，并且当所述串行外设接口使能信号的高宽度是i个时钟或更多时，所述公共电压选择器生成第一逻辑值的选择信号，并且当所述串行外设接口使能信号的高宽度是j个时钟时，所述公共电压选择器生成第二逻辑值的选择信号，其中i是等于或大于2的正整数，j是等于或大于1并且小于i的正整数；
串行外设接口接收器，其接收所述串行外设接口使能信号、所述串行数据以及所述时钟；
第一寄存器，其从所述串行外设接口接收器接收所述目标电平数据；
第二寄存器，其与所述串行外设接口通信的路径分开并且存储参考电平数据；以及
电压输出部，其在分别对应于通过多路复用器接收的所述目标电平数据和所述参考电平数据的电压间进行选择，
其中，所述多路复用器响应于所述第一逻辑值的选择信号将来自所述第一寄存器的所述目标电平数据提供给所述电压输出部，并且响应于所述第二逻辑值的选择信号将来自所述第二寄存器的所述参考电平数据提供给所述电压输出部。
4.根据权利要求3所述的液晶显示设备，其中，i是2并且j是1。
5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述公共电压的参考电平间隔根据所述公共电压在所述第一目标电压与所述第二目标电压之间的转变宽度而变化。
6.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，所述公共电压选择器将指示所述第一目标电压的第一目标电平数据与指示所述第二目标电压的第二目标电平数据进行比较，并且当所述第一目标电压与所述第二目标电压之间的转变宽度大于给定参考值时，在长于0并且短于1/2水平时段的时间段内提供所述公共电压的参考电平间隔，以及当所述转变宽度小于所述参考值时，将所述参考电平间隔控制到最小值。
7.一种包括显示面板的液晶显示设备的驱动方法，所述显示面板包括被施加输入图像的数据电压的像素电极和被施加公共电压的公共电极，所述方法包括：
根据所述输入图像的数据分析结果，针对每个水平时段输出目标电平数据；以及
在1个水平时段内输出对应于所述目标电平数据的目标电压和对应于预设参考数据的参考电平电压，并且将所述公共电压输出至所述公共电极，
其中，所述公共电压在第一水平时段内被生成为第一目标电压并且在第二水平时段内被生成为第二目标电压，所述参考电平电压在1/2水平时段或者更小时段内被生成为处于所述第一目标电压与所述第二目标电压之间，并且所述参考电平电压低于所述第一目标电压并且高于所述第二目标电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在向所述公共电极输出所述公共电压时，经由串行外设接口通信来接收所述目标电平数据，并且在小于所述串行外设接口通信所允许的最小传输时间的时间段内输出所述参考电平电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，向所述公共电极输出所述公共电压包括：
当串行外设接口使能信号的高宽度是i个时钟或更多时，生成第一逻辑值的选择信号，以及当所述串行外设接口使能信号的高宽度是j个时钟时，生成第二逻辑值的选择信号，其中i是等于或大于2的正整数，j是等于或大于1并且小于i的正整数；
通过串行外设接口接收器接收所述串行外设接口使能信号、包括所述目标电平数据的串行数据、以及所述时钟；
通过所述串行外设接口接收器将所述目标电平数据传输至第一寄存器；
在与所述串行外设接口通信的路径分开的第二寄存器中预存储参考电平数据；以及
在分别对应于由电压输出部通过多路复用器接收的所述目标电平数据和所述参考电平数据的电压间进行选择；
其中，所述多路复用器响应于所述第一逻辑值的选择信号将来自所述第一寄存器的所述目标电平数据提供给所述电压输出部，并且响应于所述第二逻辑值的选择信号将来自所述第二寄存器的所述参考电平数据提供给所述电压输出部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，i是2并且j是1。
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