CN1963913A

CN1963913A - 液晶显示器的驱动装置与方法

Info

Publication number: CN1963913A
Application number: CN 200610162532
Authority: CN
Inventors: 余俊霖; 陈冠羽
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: CN100495522C

Abstract

本发明是有关于一种液晶显示器的驱动装置的电路及其方法，是利用时序控制器接收来自于图像转换器所提供的低电压差动信号，其中低电压差动信号包括有水平同步信号，藉此时序控制器依据水平同步信号来进行调制且输出多个不同频率的灯管操作控制信号至转换器控制芯片，以变动位于液晶电视面板用的转换器控制芯片的灯管操作频率。

Description

液晶显示器的驱动装置与方法

技术领域

本发明是关于一种液晶显示器技术领域，尤指一种液晶显示器的驱动电路及驱动方法。

背景技术

近年来，液晶电视机被视为消费性电子产品的明日之星。然而，一般的研发人员在设计液晶电视面板上的驱动电路时，往往延用液晶显示器面板上的驱动电路的经验来进行设计，如此将会产生许多问题。

有关已知液晶电视机的驱动电路的说明，敬请一并参照图1与图2，其中图1显示已知液晶电视机的面板模块的示意图，图2显示显示面板的子像素(Sub_Pixel)的示意图。

于图1中，面板模块包括控制板11、前端源极电路板121、后端源极电路板122、栅极电路板13、及显示面板14，其中控制板11上组设有时序控制器(Timing Controller，简称TCON)111。显示面板14与前端源极电路板121及后端源极电路板122之间设置有多个源极驱动单元151、152，每一个源极驱动单元151、152中组设有一个源极驱动芯片(亦可称之为数据芯片)(未图标)。显示面板14与栅极电路板13之间设置有多个栅极驱动单元161、162，每一个栅极驱动单元161、162中组设有一个栅极驱动芯片(亦可称之为扫描芯片)(未图标)。

于控制板11中的时序控制器111用以输出控制信号至该等源极驱动芯片与该等栅极驱动芯片，使得显示面板14上的薄膜晶体管(TFT)逐列依序地打开，并使液晶电容各自充放电到应有的灰阶电平。例如，于图2中，当第Y条栅极走线被选择到时，此列走线上所有薄膜晶体管21、22将全部被打开，而后第1～N个源极驱动芯片一次将整笔显示数据(通常是以模拟电压的大小来表示数据量的多寡)同时输入至显示面板14中的液晶电容(Clc)231、232中，并通过保持电容(Cs)241、242维持整笔数据的正确性，直到此列栅极走线(Gate Line)再次被选择为止。而当第Y+1条栅极走线被选择到时，则重复上述操作，如此依序下来便能完成画面的显示操作。

以宽屏扩展图形阵列+(WXGA+)(1366×768)分辨率的液晶电视机的显示面板为例，在美国国家电视标准委员会(NTSC)所制定的系统信号规范下，768条栅极走线必须在1个画面的时间内(约16.67ms)依序传送启动信号来开启薄膜晶体管。换言之，每一条栅极走线所分配到的时间仅约21.7us(46.08KHz)。也就是说，在此短暂的时间内，总计有1366×3个薄膜晶体管必须完成栅极端的开启/关闭(Turn On/Turn Off)操作，且源极-漏极端显示数据写入液晶电容。此外，前述所指的短暂时间并未考虑在显示区以外的消稳周期(Blanking Period)与传输线上的信号延迟。

由以上的说明可知，每一条栅极走线在经历开启再关闭的时间非常短暂且频率极快。当栅极走线开启(打开)或关闭的那一瞬间，电压的变化是最激烈的，大约会有30～40伏特，再经由Cgd的寄生电容，进而影响到显示电极的电压。

上述Cgd的发生，与一般的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路一样，是位于金属氧化物半导体(MOS)的栅极端与漏极端的寄生电容。由于在液晶显示面板上栅极端是接到源极驱动芯片输出的走线，因此一旦在源极驱动芯片输出走线上的电压有了激烈变化，便会影响到显示电极上的电压。

例如，当图像画面N的栅极走线打开时，会产生一个向上的馈通(FeedThrough)电压到显示电极之上。不过此时由于栅极走线打开的缘故，源极驱动芯片会对显示电极开始充电，因此即便一开始的电压不对(因为馈通电压的影响)，源极驱动芯片会将显示电极充电到正确的电压，影响便不会太大。

但是，如果当栅极走线关闭的时候，由于源极驱动芯片已经不再对显示电极充电，所以栅极驱动芯片关闭时的电压压降(30～40伏特)，便会经由Cgd寄生电容馈通到显示电极之上，造成显示电极电压有一个馈通的电压压降，而影响到灰阶显示的正确性，使得人眼感受到的画面灰阶不连续性。因此，时钟的控制及信号的误差在设计驱动电路时必须特别注意。

目前液晶电视器面板所遇到的主要设计问题，即为显示画面会有水波纹噪声的产生。当液晶电视器面板组装液晶电视系统端的转换器(Inverter)时，显示画面会出现水平方向的水波纹噪声，是因转换器的灯管操作频率与水平同步信号(Hsync)的频率彼此互不同步且相互干扰所造成，并进而影响每一条栅极走线分配的瞬时时间不一致而造成视觉上灰阶亮度的微弱变化。

目前的解决方案为：1.将转换器的灯管操作频率尽可能远离水平同步信号的频率；或2.将转换器的灯管操作频率与水平同步信号的频率强制同步，以避免彼此干扰。

对于第1种解决方案而言，由于两者频率远离的范围有限且电视系统端可以切换水平同步信号的频率，所以依然会有微弱的水波纹噪声产生。亦即，为了维持冷阴极灯管(CCFL)的电流稳定性，目前转换器多采用定电流概念来设计后级输出电路，所以灯管操作频率范围将受限于电路上的反馈补偿值等参数。另外，美国国家电视标准委员会及逐行倒相(PAL，Phase AlterationLine)信号规范亦可互相切换，使得水平同步信号的频率变动，进而增加与转换器的灯管操作频率干扰的机会。

对于第2种解决方案而言，必须使用高复杂可编程逻辑元件(CPLD)来使得转换器的灯管操作频率与水平同步信号的频率强制同步，此种解决方案不仅使得成本提高，且仍潜在时钟在数个画面之内将数不尽的问题。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种减少液晶面板产生水波纹噪声的电路及其方法，俾能有效降低转换器的频率与水平同步信号频率的干扰，以减轻液晶面板产生水波纹噪声的问题。

本发明的另一目的是在于提供一种减少液晶面板产生水波纹噪声的电路及其方法，俾能通过变动液晶面板的转换器的频率，来使得液晶面板的转换器的频率成为非固定值。

依据本发明的一个方面，是提供一种减少液晶面板产生水波纹噪声的电路。该电路包括图像转换器、时序控制器、及转换器控制芯片。上述图像转换器用以提供多个低电压差动信号。时序控制器与图像转换器电性连接，且接收该等低电压差动信号，并依据该等低电压差动信号来分别提供多个不同的灯管操作频率控制信号。转换器控制芯片与时序控制器电性连接，使得接收该等灯管操作频率控制信号后，是能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

依据本发明的另一个方面，是提供一种减少液晶面板产生水波纹噪声的方法，包括下述步骤：(A)依据水平同步信号来提供多个不同的灯管操作频率控制信号，且分别传送该等灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片；以及(B)转换器控制芯片接收该等灯管操作频率控制信号后，是能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

依据本发明的另一个方面，是提供一种液晶显示装置，包括有液晶面板、驱动电路、图像转换器、时序控制器、及转换器控制芯片。其中，液晶面板具有上基板、下基板、及位于该上基板与下基板之间的液晶层；驱动电路具有源极驱动单元、栅极驱动单元，且源极驱动单元与门极驱动单元皆电性连接液晶面板；图像转换器用以提供多个低电压差动信号；时序控制器是与图像转换器电性连接，且接收低电压差动信号，并依据低电压差动信号来分别提供多个不同的灯管操作频率控制信号；转换器控制芯片，是与时序控制器电性连接，使得转换器控制芯片接收灯管操作频率控制信号后，是能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

该等低电压差动信号包括水平同步信号，时序控制器依据该水平同步信号来进行处理，以产生该等灯管操作频率控制信号。

该等灯管操作频率控制信号包括第一频率的灯管操作频率控制信号、第二频率的灯管操作频率控制信号、及第三频率的灯管操作频率控制信号，且时序控制器于第一显示画面时提供该第一频率的灯管操作频率控制信号，时序控制器于第二显示画面时提供该第二频率的灯管操作频率控制信号，时序控制器于第三显示画面时提供该第三频率的灯管操作频率控制信号。

上述时序控制器以频率控制周期来提供该等灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片，频率控制周期包括多个循环，于每一个循环中，时序控制器所提供的该等灯管操作频率控制信号的顺序不同。

时序控制器通过多条走线来与转换器控制芯片电性连接，且每一走线分别传输不同频率的灯管操作频率控制信号。

附图说明

图1是已知液晶电视机的面板模块的示意图。

图2是显示面板的子像素(Sub_Pixel)的示意图。

图3A是本发明较佳实施例的液晶面板立体图。

图3B是本发明较佳实施例的液晶显示装置的电路方块图。

图4是本发明较佳实施例于第一个图像画面中与时序控制器相关的时序图。

图5是本发明较佳实施例于第二个图像画面中与时序控制器相关的时序图。

图6是本发明较佳实施例于第三个图像画面中与时序控制器相关的时序图。

图7是本发明较佳实施例的多个操作循环的示意图。

[主要元件标号说明]

控制板 11 前端源极电路板 121

后端源极电路板 122 栅极电路板 13

显示面板 14 源极驱动单元 151，152

栅极驱动单元 161，162 薄膜晶体管 21，22

液晶电容 231，232 保持电容 241，242

系统电路 31 图像转换器 311

电源管理芯片 312 驱动电路 32

时序控制器 321 直流-直流转换单元 322

源极驱动器单元 323 栅极驱动器单元 324

背光模块电路 33 转换器控制芯片 331

液晶面板 34 上基板 341

下基板 342 液晶层 343

具体实施方式

图3A显示本发明较佳实施例的液晶面板立体图，液晶面板34具有上基板341、下基板342、及液晶层343介于上基板141与下基板342之间，另请一并参照图3B所显示的本发明较佳实施例的液晶显示装置的电路方块图，其包括系统电路31、驱动电路32、及背光模块电路33，其中系统电路31还包括图像转换器311与电源管理芯片312，驱动电路32还包括时序控制器(TCON)321、直流-直流转换单元322、源极驱动器单元323、与门极驱动器单元324，背光模块电路33还包括转换器控制芯片331。于本实施例中，源极驱动器单元323包括有多个源极驱动芯片(未图标)，其是通过源极驱动芯片电性连接液晶面板34，栅极驱动器单元324包括有多个栅极驱动芯片(未图标)，其是通过栅极驱动芯片电性连接液晶面板34。

上述系统电路31是分别与驱动电路32及背光模块电路33电性连接，驱动电路32并与背光模块电路33电性连接。此外，图像转换器311与时序控制器321电性连接，电源管理芯片312与直流-直流转换单元322及转换器控制芯片331电性连接。直流-直流转换单元322分别与时序控制器321、源极驱动器单元323、与门极驱动器单元324电性连接。时序控制器321并分别与源极驱动器单元323、栅极驱动器单元324、及转换器控制芯片331电性连接。请注意，于本实施例中，时序控制器321是通过三条走线来与转换器控制芯片331电性连接，俾供时序控制器321能提供三种辨识逻辑设计信号至转换器控制芯片331。

上述电源管理芯片312用以提供系统电源给驱动电路32及背光模块电路33。图像转换器311用以输出低电压差动信号(Low Voltage DifferentialSignal，LVDS)数据与低电压差动信号时钟(LVDS CLK)至时序控制器321。

时序控制器321在接收低电压差动信号数据与低电压差动信号时钟后，是对该等低电压差动信号时钟进行数字信号处理，俾能输出多个低摆幅差动信号(Reduced Swing Differential Signal，RSDS)至源极驱动器单元323，且输出晶体管逻辑控制信号(Transistor-Transistor Logic，TTL)至栅极驱动器单元324，其中该等低摆幅差动信号包括低摆幅差动信号数据与低摆幅差动信号时钟。

此外，时序控制器321接收该等低电压差动信号时钟后，并通过检测还原自该等低电压差动信号时钟压缩的水平同步信号(HorizontalSynchronize，简称Hsync)来进行调制，以提供多个灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，使得转换器控制芯片331在接收该等灯管操作频率控制信号后，能对其进行调制处理，继而输出至后级输出电路。

于本实施例中，该等灯管操作频率控制信号可包括第一频率F_H(1，0，0)、第二频率F_T(0，1，0)、及第三频率F_L(0，0，1)的信号，藉此便能通过切换上述三种不同频率的灯管操作频率控制信号来达成在允许操作范围之内较平均的变化。在其它实施例中，时序控制器321亦可提供更多个不同频率的灯管操作频率控制信号。以WXGA+(1366×768)分辨率的液晶面板为例，转换器控制芯片331允许操作频率的范围约在44KHZ至52KHz之间，因此第一频率F_H可为52KHZ，第二频率F_T可为48KHZ，第三频率F_L可为44KHZ。相类似地，其它灯管操作频率控制信号亦可依据上述原则来分出各种不同频率的灯管操作频率控制信号。

图4显示本发明较佳实施例于第一个图像画面(Frame)中与时序控制器321相关的时序图，有关其说明，亦请一并参照图3。于图4中，GSP(Gate StartPulse)是指时序控制器321输出给栅极驱动器单元324的扫描起始信号，H_sync是指图像转换器311送至时序控制器321的水平同步信号，其中HB(Horizontal Blanking)是指源极驱动器单元323中的该等源极驱动芯片所输出的相邻两笔画面显示数据的间隔时间，GOE(Gate Output Enable)是指时序控制器321输出给栅极驱动器单元324中的该等栅极驱动芯片的输出遮蔽信号，以避免上下两条相邻的扫描线不会同时启动，Inv_ConF(InverterControl Frequency)是指时序控制器321输出至转换器控制芯片331的操作频率控制信号。

于图4中，在第一个显示画面内，画面更新频率(Frame Rate)为V Hz(亦即每一秒共计扫描V个图像画面)，H_Sync及GOE的频率为H Hz(亦即每一个图像画面共计扫描H条栅极走线)，时序控制器321输出至转换器控制芯片331的灯管操作频率控制信号(Inv_Conf)为第一频率F_H(1，0，0)，且时序控制器321在第一个图像画面之内共计产生I个脉冲(Pulse)。

相类似地，图5显示本发明较佳实施例于第二个图像画面中与时序控制器321相关的时序图，有关其说明，亦请一并参照图3。图5与图4相类似，唯，时序控制器321输出至转换器控制芯片331的灯管操作频率控制信号(Inv_Conf)改变为第二频率F_T(0，1，0)，且此时时序控制器321在第二个图像画面之内共计产生J个脉冲。

图6显示本发明较佳实施例于第三个图像画面中与时序控制器321相关的时序图，有关其说明，亦请一并参照图3。图6与图5及图4相类似，唯，时序控制器321输出至转换器控制芯片331的灯管操作频率控制信号(Inv_Conf)改变为第三频率F_L(0，0，1)，且此时时序控制器321在第三个图像画面之内共计产生K个脉冲。从上述说明可知，图4～图6显示时序控制器321于三个显示画面中分别提供不同频率的灯管操作控制信号给转换器控制芯片331，以有效解决转换器控制芯片331与水平同步信号的频率干扰问题。此外，于本实施例中，是以三个显示画面作为一循环(Cycle)，是故，于图4～图6所显示的第一个显示画面、第二个显示画面、及第三个显示画面为第一个循环。

图7进一步显示在各个循环之间时序控制器所提供的灯管操作频率控制信号，有关其说明，敬请一并参照图3。例如：在第一个循环中，时序控制器321于第一个显示画面中先提供第一频率F_H的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，继而于第二个显示画面中提供第二频率F_T的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，之后再于第三个显示画面中提供第三频率F_L的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331。

相类似地，于图7中，在第二个循环(第四个显示画面～第六个显示画面)时，时序控制器331输出至转换器控制芯片331的灯管操作频率控制信号依序递增一个顺位(即数字逻辑信号进位第二位)，使得在第四个显示画面中，时序控制器331提供第二频率F_T的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，在第五个显示画面中提供第三频率F_L的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，在第六个显示画面中提供第一频率F_H的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331。

在第三个循环(第七个显示画面～第九个显示画面)时，时序控制器331输出至转换器控制芯片331的灯管操作频率控制信号依序再递增一个顺位(即数字逻辑信号进位第二位)，使得在第七个显示画面中，时序控制器331提供第三频率F_L的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，在第八个显示画面中提供第一频率F_H的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331，在第九个显示画面中提供第二频率F_T的灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片331。于本实施例中，时序控制器331还可依上述三个循环组成一个频率控制周期，以使得转换器控制芯片331的灯管操作频率保持在非固定值且在给定的频率与时间范围内周期性地循序变化，且维持冷阴极灯管灯管定电流稳定输出。

当然，在其它实施例中，每一个循环亦可包括更多显示画面(例如：四个显示画面)，且每一个频率控制周期亦可包括更多循环(例如：四个循环)。

综上所述，当画面更新频率为V Hz时，转换器控制芯片331的灯管操作频率将被时序控制器331输出的第一频率F_H、第二频率F_T、及第三频率F_L(HighTypical，Low)依照V/9的频率循序控制。此外，转换器控制芯片331的灯管操作频率将平均化地在每三个显示画面变化一次，而每九个显示画面则频率循环一次，因此转换器控制芯片331的灯管操作频率与水平同步信号(Hsync)的频率彼此干扰的时间将大为减少。

由以上的说明可知，本发明较佳实施例通过时序控制器检测还原自低电压差动信号压缩的水平同步信号，时序控制器并调制输出不同频率的灯管操作控制信号至转换器控制芯片，以变动液晶面板用的转换器控制芯片的灯管操作频率，且同时利用信号传输线上外挂电阻及电容操作背光模模块电路RC反馈值调整，使得转换器控制芯片的灯管操作频率为非固定值并且在给定的频率与时间范围内周期性的循序变化并可维持冷阴极灯管灯管定电流稳定输出，俾能达到减少液晶面板因转换器而产生水波纹噪声的问题。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种减少液晶面板产生水波纹噪声的电路，包括：

图像转换器，用以提供多个低电压差动信号；

时序控制器，与该图像转换器电性连接，且接收该等低电压差动信号，并依据该等低电压差动信号来分别提供多个不同的灯管操作频率控制信号；以及

转换器控制芯片，与该时序控制器电性连接，使得该转换器控制芯片接收该等灯管操作频率控制信号后，是能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

2.根据权利要求1所述的电路，其中该等低电压差动信号包括水平同步信号，该时序控制器依据该水平同步信号来进行处理，以产生该等灯管操作频率控制信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其中该多个不同的灯管操作频率控制信号是平均变化且周期循环者。

4.根据权利要求1所述的电路，其中该等灯管操作频率控制信号包括第一频率的灯管操作频率控制信号、第二频率的灯管操作频率控制信号、及第三频率的灯管操作频率控制信号，且该时序控制器于第一显示画面时提供该第一频率的灯管操作频率控制信号，该时序控制器于第二显示画面时提供该第二频率的灯管操作频率控制信号，该时序控制器于第三显示画面时提供该第三频率的灯管操作频率控制信号。

5.根据权利要求1所述的电路，其中该时序控制器是以频率控制周期来提供该等灯管操作频率控制信号至该转换器控制芯片。

6.根据权利要求5所述的电路，其中该频率控制周期包括多个循环，于每一个循环中，该时序控制器所提供的该等灯管操作频率控制信号的顺序不同。

7.根据权利要求6所述的电路，其中该时序控制器于每一个循环中提供该等灯管操作频率控制信号至该转换器控制芯片，且在每一个循环之中，该等灯管操作频率控制信号的顺序是不同。

8.根据权利要求1所述的电路，其中该时序控制器是通过多条走线来与该转换器控制芯片电性连接，且每一走线分别传输不同频率的灯管操作频率控制信号。

9.一种减少液晶面板产生水波纹噪声的方法，包括下述步骤：

(A)依据水平同步信号来提供多个不同的灯管操作频率控制信号，且分别传送该等灯管操作频率控制信号至转换器控制芯片；以及

(B)该转换器控制芯片接收该等灯管操作频率控制信号后，是能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

10.根据权利要求9所述的方法，其中该多个不同的灯管操作频率控制信号是平均变化且周期循环者。

11.根据权利要求9所述的方法，其中该等灯管操作频率控制信号包括第一频率的灯管操作频率控制信号、第二频率的灯管操作频率控制信号、及第三频率的灯管操作频率控制信号，且于第一显示画面时提供该第一频率的灯管操作频率控制信号，于第二显示画面时提供该第二频率的灯管操作频率控制信号，于第三显示画面时提供该第三频率的灯管操作频率控制信号。

12.根据权利要求9所述的方法，其中该等灯管操作频率控制信号是基于频率控制周期来被传送至该转换器控制芯片。

13.根据权利要求12所述的方法，其中该频率控制周期包括多个循环，于每一个循环中，所提供的该等灯管操作频率控制信号的顺序不同。

14.一种液晶显示装置，包括：

液晶面板，具有上基板、下基板、及位于该上基板与下基板之间的液晶层；

驱动电路，具有源极驱动单元、栅极驱动单元，该源极驱动单元及该栅极驱动单元皆电性连接该液晶电视面板；

图像转换器，用以提供多个低电压差动信号；

转换器控制芯片，与该时序控制器电性连接，使得该转换器控制芯片接收该等灯管操作频率控制信号后，能对其进行调制处理，并输出至后级输出电路。

15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该等低电压差动信号包括水平同步信号，该时序控制器依据该水平同步信号来进行处理，以产生该等灯管操作频率控制信号。

16.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该多个不同的灯管操作频率控制信号是平均变化且周期循环者。

17.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该等灯管操作频率控制信号包括第一频率的灯管操作频率控制信号、第二频率的灯管操作频率控制信号、及第三频率的灯管操作频率控制信号，且该时序控制器于第一显示画面时提供该第一频率的灯管操作频率控制信号，该时序控制器于第二显示画面时提供该第二频率的灯管操作频率控制信号，该时序控制器于第三显示画面时提供该第三频率的灯管操作频率控制信号。

18.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该时序控制器是以频率控制周期来提供该等灯管操作频率控制信号至该转换器控制芯片。

19.根据权利要求18所述的液晶显示装置，其中该频率控制周期包括多个循环，于每一个循环中，该时序控制器所提供的该等灯管操作频率控制信号的顺序不同。

20.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该时序控制器是通过多条走线来与该转换器控制芯片电性连接，且每一走线分别传输不同频率的灯管操作频率控制信号。