CN1301499C

CN1301499C - 液晶显示面板驱动方法和驱动电路

Info

Publication number: CN1301499C
Application number: CNB021530254A
Authority: CN
Inventors: 戴亚翔; 邱昌明
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: CN1504984A

Abstract

一种液晶显示面板驱动方法，液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的多个资料电极和栅极电极，该方法包括下列步骤：提供一预充脉冲以及一影像信号至上述资料电极，其中上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且高于使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值；然后提供扫描信号至上述栅极电极；本发明还提出一种液晶显示面板驱动电路，包括：一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极；一预充脉冲产生器，用以提供一预充脉冲至上述资料电极；以及一资料驱动器，用以提供一影像信号至上述资料电极。

Description

液晶显示面板驱动方法和驱动电路

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其是一种液晶显示面板驱动方法和驱动电路，可采用预先充电(pre-charge)方式驱动液晶显示器(liquid crystalDlsplay，LCD)。

背景技术

目前所习知的液晶显示器包含了一个排成阵列状的多个像素(pixel)，每个像素中的液晶受到其上的跨压所控制，可以改变液晶的穿透率，以表现出屏幕上所需求的灰阶。

图1表示习知液晶显示面板(liquid crystal Dlsplay pane，以下简称LCD面板)及其周边驱动电路的等效电路示意图。如图所示，LCD面板1上是由纵横交错的资料电极(以D1、D2、…Dm表示)以及栅极电极(以G1、G2、…Gn表示)交织而成，每一组交错的资料电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(Dlsplay unit)，例如资料电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制资料进入用的薄膜晶体管(Q11～Q1m、Q21～Q2m、…、Qn1～Qnm)以及储存电容(C11～C1m、C21～C2m、…、Cn1～Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1～Gn)和资料电极(D1～Dm)，通过栅极电极(G1～Gn)上的扫描信号，可以导通或关闭同一列(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制资料电极(D1～Dm)上的视讯信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。必须说明的是，每个显示单元是对应LCD面板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素(pixel)；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一次像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换言之，一组RGB的次像素(三个显示单元)可以构成单一像素。除此之外，在图1中同时表示出LCD面板1的驱动电路部分。栅极驱动器(gate driver)10是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、…、Gn上的扫描信号。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一列上或同一扫描线上所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，资料驱动器20根据特显示的影像资料，经由资料电极D1、D2、…Dm，送出对应的视讯信号到该列的m个显示单元上。当栅极驱动器10完成一次所有n列扫描线上的扫描动作后，即表示完成单一图框(frame)的显示动作。因此，重覆扫描各扫描线并且送出视讯信号便可以达到连续显示影像的目的。其中，信号CRT表示栅极驱动器10所接收的扫描控制信息；信号LD表示资料驱动器20的资料栓锁(latch)信号，信号DATA则表示输入影像信息。

一般在资料电极D1、D2、…、Dm上所传送的视讯信号，依据其与共通电极电压VCOM之间的关系，可以分为正极性视讯信号(positive video signal)和负极性视讯信号(negative video signal)两种。正极性视讯信号是指其电位高于共通电极电压VCOM，而依据其所代表的灰阶值不同，实际电位则位于电压Vp1和电压Vp2之间(一般愈接近共通电极电压VCOM者对应于较低的灰阶值)。相对地，负极性视讯信号是指其电位低于共同电极电压VCOM，而依据其所代表的灰阶值不同，实际电位是位于电压Vn1和电压Vn2之间(同样地，愈接近共通电极电压VCOM者对应于较低的灰阶值)。同一灰阶值分别以正极性视讯信号和负极性视讯信号表示时，原则上显示效果是一样的，不过实际上仍然有些许的差异。另外，为了防止液晶分子持续地受到单一极性电场偏压，导致液晶分子寿命减短，因此单一显示单元在奇数图框和偶数图框时，会分别接收到相反极性的视讯信号。

接着，请参阅图2，图2是显示液晶跨压对应于各主面的时序关系图。图2所示为原始的视讯信号的时序，在此以画面速度(frame rate)为60Hz为例，因此各画面的时间为16.6ms。此时，储存电容(液晶)所储存的电压(像素电压)将缓缓达到其所施加的跨压，如图示中的虚线所示。

为了加速像素电压达到视讯位准的速度，可预先提高资料线上的位准，其方式是通过将资料电极的位准预充至正/负极性使液晶分子灰阶变化最大的电压值。通过上述预先充电(pre-charging)技术，可使电压先行变化，以提早达到目标的像素电压，使得LCD能够更真实的表现出应有的灰阶。

然而，传统预先充电技术于正负极性时皆预先充/放电资料电极的方式有其缺点，因为预先充/放电的结果，可能造成过度充/放电而导致最后的像素电压必须修正为目标电压，反而延长达到目标电压的时间。因此，必须审慎考虑使用预先充电的时机。

判断执行预先充电的时机，可依据流经薄膜晶体管的源/漏极的漏极电流Id量来决定，其原因在于漏极电流Id量直接影响了对液晶分子充放电的速度。漏极电流Id的大小是受到薄膜晶体管栅极、漏极、以及源极的电压所影响。其公式如下：

Id＝μ(W/L)Cins(Vgs-Vth)Vds (1)

其中，μ为电子的移动率，W与L分别为薄膜晶体管的宽度与长度，Cins为薄膜晶体管栅极的电容，Vgs为薄膜晶体管栅极与源极之间的压差，Vth为薄膜晶体管导通的临界电压，而VdS为薄膜晶体管漏极与源极之间的压差。

由第(1)式可知，当源极电压越接近栅极电压时，Vgs越小，因而Id越小。以N型薄膜晶体管为例，当资料驱动器20所提供的影像信号的位准高于液晶像素电压时，此时对液晶像素执行充电的动作，因此薄膜晶体管的源极电压为像素电压。当资料驱动器20所提供的影像信号的位准低于液晶像素电压时，此时对液晶像素执行放电的动作，因此薄膜晶体管的源极电压为影像信号的位准。故，Vgs为栅极电压与影像信号位准Vvideo与像素电压Vpixel之间较小一者的压差。

Vgs＝Vg_(on)-(Min[Vvideo，Vpixel])

在此，假设Vg_(on)为12V，Vvideo与Vpixel的范围为1.5V～8.9V。当负极性时，Vvideo为1.5V，此时Vpixel大于Vvideo，故Vgs为10.5V。此电压差距能够使得薄膜晶体管提供足够的电流Id。当正极性时，此时Vgs会随着栅极电压Vg_(on)与Vvideo或Vpixel接近而变小，此时像素电压变化有下列情形：

1.当对液晶像素充电时，此时Vvideo为8.9V，Vpixel为7.4v，则Vgs为4.6V(Vgs＝Vg_(on)-Vpixel＝4.6V)。且由于像素电压Vpixel会因为充电而逐渐升高，因此Vgs会逐渐降低，进而使得Id变小，因而导致将像素电压Vpixel充电至目标位准的时间将会增加。

2.当对液晶像素放电时，此时Vvideo为7.4V，Vpixel为8.9V，则Vgs为4.6V(Vgs＝Vg_(on)-Vvideo＝4.6V)。且Vgs会随像素电压Vpixel放电至Vvideo而逐渐变大，因此Id逐渐增加，因此将像素电压Vpixel放电至目标位准的时间较短。因此，只有在正极性对液晶像素充电时，才需要执行预充的动作。另外，以上所讨论的情况为薄膜晶体管为N型时，若薄膜晶体管为P型时，只有在负极性对液晶像素放电时，才需要执行预充的动作。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种液晶显示面板驱动电路和驱动方法，通过妥善选择执行预先充电的时机以加快像素达到既定位准的速度。

为获致上述的目的，本发明提出一种液晶显示面板驱动方法，适用于一液晶显示面板，液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的N型薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的资料电极和栅极电极。首先，提供预充脉冲以及影像信号至资料电极，其中预充脉冲的位准于显示单元于正极性时为高于共同位准且使显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于显示单元于负极性时为低于共同位准且高于使显示单元的灰阶变化最大的电压值。最后，提供扫描信号至上述栅极电极。

另外，本发明提出一种液晶显示面板驱动电路，适用于液晶显示面板。液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的P型薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的资料电极和栅极电极。其中液晶显示器驱动装置包括栅极驱动器，预充脉冲产生器，以及资料驱动器。栅极驱动器是用以送出扫描信号至栅极电极。预充脉冲产生器是用以提供预充脉冲至资料电极，其中预充脉冲的位准于显示单元于正极性时为高于共同位准且低于使显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于显示单元于负极性时为低于共同位准且使显示单元的灰阶变化最大的电压值。资料驱动器是用以提供影像信号至资料电极。

附图说明

图1表示习知薄膜晶体管液晶显示面板及其周边驱动电路的等效电路示意图；

图2是显示液晶跨压对应于各画面的时序关系图；

图3是显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的显示单元及其驱动电路的示意图；

图4是显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的信号时序图。

具体实施方式

图3显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的显示单元及其驱动电路的示意图，在此仅显示单一个显示单元的电路结构，而整个液晶显示器电路已于图1显示，在此不予赘述。资料电极Dm和栅极电极Gn用来控制一个显示单元(D1splay unit)。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制显示资料进入用的薄膜晶体管Qmn以及储存电容Cmn。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极Gn和资料电极Dm，通过栅极电极Gn上的扫描信号，可以导通或关闭同一列(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，籍以控制资料电极Dm上的视讯信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。另外，传送栅61与62是用以控制液晶显示面板中某区段的显示，分别受到开关信号HSW与PSW所控制。必须说明的是，每个显示单元对应LCD面板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素(pixel)；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一次像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换言之，一组RGB的次像素(三个显示单元)可以构成单一像素。

除此之外，在图3中同时表示出，驱动电路部分栅极驱动器(gatedriver)30是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极上的扫描信号(或称扫描脉波)。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一列上或同一扫描线上所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，资料驱动器40根据待显示的影像资料，经由资料电极Dm送出对应的视讯信号(灰阶值)到该列的m个显示单元上。

另外，根据本发明实施例，预充脉冲产生器50是提供预充脉冲至资料电极Dm，根据先前的说明，预充脉冲的位准于显示单元于正极性时为高于共同位准VCOM且使显示单元的灰阶变化最大的电压值(极正值)，而显示单元于负极性时，预充脉冲的位准为低于共同位准VCOM且高于使显示单元的灰阶变化最大的电压值，亦即不为使显示单元的灰阶变化最大的电压值(极负值)，故预充脉冲在负极性时的位准可为负极性的中间灰阶值或共同位准VCOM，甚至可不提供。

另外，在本实施例中，是以薄膜晶体管为N型为例，若薄膜晶体管为P型时，则预充脉冲的位准于显示单元于负极性时为低于共同位准VCOM且使显示单元的灰阶变化最大的电压值(极负值)，而显示单元于正极性时，预充脉冲的位准为高于共同位准VCOM且低于使显示单元的灰阶变化最大的电压值，亦即不为使显示单元的灰阶变化最大的电压值(极正值)，故预充脉冲在正极性时的位准可为正极性的中间灰阶值或共同位准VCOM，甚至可不提供。

图4显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的信号时序图。在此以正极性且目标像素电压为8.9V时，施加8.9V的预充脉冲为例。首先，预充脉冲产生器50提供预充脉冲至传送栅62，当开关信号PSW导通传送栅62时，资料电极Dm的位准因而提高，达到与预充脉冲相同的位准8.9V。接下来，当栅极电极Gn接收到高位准的栅极扫瞄信号时，由于电容耦合作用，资料电极的位准稍微下降，且像素电压升高，并在开关信号HSW导通传送栅61后，资料驱动器40所提供的视讯信号(8.9V)使得资料电极与像素电压的位准继续上升，直到达到目标值准8.9V。在此，由于预充脉冲的位准与视讯信号相同，因此仅显示视讯信号。

藉此预充动作，能够使得资料电极以及像素的位准预先提高，使得像素电压Vpixel能够较早达到目标的位准。另外，在N型薄膜晶体管的情况下，在负极性时并不需要执行预充的动作，若要执行，也要避免预充至低于共同位准VCOM的最负值，以避免过度预充而影响像素电压达到目标位准的速度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书范围所界定者为准。

Claims

1.一种液晶显示面板驱动方法，适用于一液晶显示面板，上述液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的N型薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的多个资料电极和栅极电极，其特征是：上述液晶显示面板驱动方法包括下列步骤：

提供一预充脉冲以及一影像信号至上述资料电极，其中上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且高于使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值；以及

提供扫描信号至上述栅极电极。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：上述预充脉冲的位准于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值与上述共同位准的平均值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是：上述预充脉冲的位准于上述显示单元于负极性时为上述共同位准。

4.一种液晶显示面板驱动方法，适用于一液晶显示面板，上述液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的P型薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的多个资料电极和栅极电极，其特征是：上述液晶显示面板驱动方法包括下列步骤：

提供一预充脉冲以及一影像信号至上述资料电极，其中上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且低于使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值；及

提供扫描信号至上述栅极电极。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是：上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值与上述共同位准的平均值。

6.如权利要求4所述的方法，其特征是：上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为上述共同位准。

7.一种液晶显示面板驱动电路，适用于一液晶显示面板，上述液晶显示面板包含多个显示单元以及对应的薄膜晶体管，分别耦接一共同位准以及对应的多个资料电极和栅极电极，其特征是：上述液晶显示器驱动电路包括：

一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极；

一预充脉冲产生器，用以提供一预充脉冲至上述资料电极，其中，当所述薄膜晶体管为P型薄膜晶体管时，上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且低于使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，当所述薄膜晶体管为N型薄膜晶体时，上述预充脉冲的位准于上述显示单元于正极性时为高于上述共同位准且使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值，而于上述显示单元于负极性时为低于上述共同位准且高于使上述显示单元的灰阶变化最大的电压值；以及

一资料驱动器，用以提供一影像信号至上述资料电极。