TW200947409A - Transient control drive method and circuit, and image display system thereof - Google Patents

Description

200947409 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 暫態顯示系統，尤指-種影像顯示系統之 【先前技術】 =前已知在像素定址後，液晶（LC)元件在電容量上的改變 影像顯不系統（特別是主動矩陣液晶顯示器）中像素之切 以通常為白色之ΤΝ型液晶顯示器為例，在不同亮離之 間切換時，像素之電容量亦會跟著改變 ^g 具”低之電容量’當其處於暗態時則具有時 ，液晶元件之反應時間（即從—亮度 之時間）比像素之充電時間長’因此像奴址ί，ΐ 谷量會發生·。於像素定址之各軸間巾（即 1 1 j像素電容量維持像素，其中像素電容量：般/ 1 Ο 變而導致讀素t容量的任__财錄素賴改1。 第十二圖係顯示-主動矩陣液晶顯示器中 ^二像素60具有二儲存_ 61 _^ 二又帝液晶(LC)電谷器62，其中儲存電容器61盥Lc雷六„ 62之電容量即構成像素6〇之像素電容量。一行驅動電谷盗 =應至騎6G ’並運餘觀蚊騎6()電_= 控制訊號Sl以導通-關63，使儲存電容器6i i g =器62之一侧充電至電壓源Vl之輸出電壓位準，即 疋址’二f Vlc代表1^電容器62 一侧之電壓位準，其係征_ 器62之驅動電壓。同時，對Lc電容器泣的’另二;則了， 與vLC侧相對之一侧）供應電壓源Vc〇m，並對儲存 即 另一侧（即與vLC側相對之一侧）供應電壓源VcAp，复 的

， T VC〇M Φ ❿

DROP 之值降低 200947409 代表LC電各器62之共同電壓。

62 6V' LC 示。第十三圖，值，如第十三圖所 當以一正電壓對像素6〇 —:像素之疋址，其中V1P代表 v1N代表當以一負電壓| 6 之輸出㈣位準，而 容器62域，縣斜6G機;㈣加崎LC電 仙之购輕辦VlP使麟⑼細4之第-维 持期間，LC電容器62將開始切$疋址傻之第維 使得LC電容器62之‘^自=^其電容量也會增加，這 降低LC電容器62兩端之麵g值。疋址時紐增加’且因而 凊參考下列方程式：

K〇A 中Vdrop代表LC電容器62兩端電壓降的值，c抑矣找 61之電容量，Clc代表Lc電容器 $量而^絲充電躺__關批 在像素60充電後’ VDR0P係發生變化匕 度變化:因此像素60於第一定址期間只^^=斤=免 於下-次像素60疋址時，像素電容量再度被充電^所^ 新亮度狀態之位準。一般而言，每次像紊6n — t應所需之 之極性會反向，而此反向輸_目對於 準VlN絲示，如第十三圖所示。在第二維持=電壓立 之亮度狀態接近預設之穩態值的時候，Lc雷六怒 爾像素60 =::儘管趟吻麟挪讀。 200947409 在改變LC電容器62之電壓位準Vlc後之每一次連續 間，像素亮度將更接近其穩態值’如第十四圖所示。第十传 顯示電壓位準vLC及像素亮度之關係圖。即使Lc電容器幻H 應時間比一次定址期間短，對於像素6〇而言，在一次改變 =要^複數個纽_雌近其_穩隸度。 較 較絲時亦產生相同之作用；為了將⑼像素切C 較焭態，必須以一較低之電壓使像素6〇定址。於、 在對像素供應較低電壓後，液晶將開始場減電容量將減；、’ *於ΪΐΪΪ:在主動式矩陣驅動條件下採用習知驅動方案時， ί 谷於電壓之作用’因而即使液晶之反應時間比 所需月iit 一亮度狀態切換至一第二亮度狀態之 【發明内容】 φ 器一種影像顯示系統（特別是lc顯示 ° '、暫t控制驅動方法及電路，以改善像素之切換行為。 準驅動至ΐ中間: ··將液晶電容器自第，位 動至第二電m 及將液晶電容器由中間電壓位準驅 .、液晶電容器；電耦接至液晶電容 ’以及開關裝置，用以控制儲存電容器以使 器之一儲存電容 路，暫態控制驅動電 一第二電壓位準。;^包=電4由一第一電壓位準驅動至 器 200947409 晶電容器以使其由第-電壓位 電容器之電荷分控撇晶電容雜其、_與儲存 订刀子而自中間電壓位準驅動至第二電壓位準。 該影的’本發魏—步提供—鄉雜示系統， 態控制W路素之電一路以

_ , . 電合器之儲存電谷盗；以及一開關奘罟，田丨V =動至第二電壓、控制液晶電容器以s 器由中間電壓驅駐: 電容器使液晶電容 由第一龍位準驅動至中間電壓位準。 心逼合器 叙方ϊ上ΐ t本發明制—種於兩個位相鶴液晶元件之驅 液晶ΐ件被驅動至第一位準時，液晶元件兩端之 雷麼降舍=叹’ $备其被驅動至第二位準時’液晶元件兩端之 電壓降會增加，以達到預期之亮度狀態。 ❿ 本發之轉轉可雜躲機权雜現象，其係 藉由在像素紐雜像錢壓無_液晶電容量之_行；本發 明亦因應顯4操作情狀改變而以―控财絲修正像素之 切換行為，以改善顯示器於顯示切換或移動影像時之性能。此 外，在結合驅動方案與共同電極電壓之控制後，本發明亦 顯示器之耗電量。 【實施方式】 本發明係藉由含有本發明較佳實施例之所附圖式予以充分 描述，但在此描述之前應瞭解該領域技術人士可修改本文中所描 述之發明，同時獲致本發明之功效。因此，需瞭解以下之描述對 該領域技術人士而言為一廣泛之揭示，且其内容不在於限制本發 6 200947409 明。 提出ί奴影侧衫統。本發明 出及複雜之訊ΐ處二切換行為，且沒有額外成本之支 像素t?:圖儲:口1本!::，實施例之一像素w。

開關13、Η、15，_ &、M 曰曰（LC)電容器U及三個 體），其係用以定址^素1〇、。、代表主動震置（如薄膜電晶 ^ = 充電’藉 制訊號s2押制係由控制訊號Si所控制，而開關14係由控 準中’力代表儲存電容器11之另一侧之電壓位 綠Lc電容器12之另一側之糖立準。此外，電壓 COM係供應至相對於LC電容器12具有vLC之一側之另一 側之==源VcAP#、供應至相對於儲存電容器11具有Vs之- 其閲圖，其顯示第—圖所示之像素1()的定址波形圖， 壓、代表行驅動電壓源Vl之高電塵位準，V〗n代表行驅動電 位準、1之低電壓位準，％代表於穩態驅動情況下之正像素電壓 ς 1而VN代表於穩態驅動情況下之負像素電壓位準。在此具 輪dt準電麼源％輸出之電壓位準係等同於電壓源V觀之 容时當控制訊號S2處於低之狀態，首先打開開關14以隔開二電 祐=11、12 ’接著控制訊號Si轉為高之狀態，因此電壓位準vs 電2電至電壓源Vi之輸出電壓位準，而電壓位準VLC被充電至 靜壓源V2之輸出電壓位準。當電容器11、12完成充電，控制訊 化Sl回歸至低之狀態，而兩電容器11、12與兩電壓源V!、V2 7 200947409 方程Ϊίί储分錢，LG伽12兩端繩可藉由以下

DROP (Vi~Vc〇m)- …其中，cs代表儲存電容器u之電容量之值 谷器12之電容量之瞬間或目前值，* v ^ 參 ❿ 電荷分享後，Lc _12兩端 也因此代表電何刀旱發生後，Lc餘器12兩端之·。 容量篇J電 荷並細_赠^電容器 達到所供狀軸辦讀狀—核址期間内

vDROP 電容量之瞬間值cLC，gtc里取tLC電容器12之 應。 具對LC電谷為12之切換時間具有良好效 容器^^"電下壓=穩態亮度，作用於LC電 cLCSS 12 不電，上嘛準係义^^^ r；!f^ 舒_之___。_v_q加有 200947409 動LC電容器12更快地轉至低亮度狀態，因此減少像素ίο之切 換時間。 而當像素10由較低亮度狀態被驅動至較高亮度狀態時，最 ，之瞬間值Clc將比穩態電容量CLCSS高，而LC電容器12之電 壓值Vdrop將比穩態值低。電壓值vDROP之減少有助於驅動LC 電容器12更快地轉至高亮度狀態，因此減少像素1〇之切換時 間。因此’ LC電容器12之電壓值vDROP傾向於由電壓位準vLC 超過或未超過其穩態，如第三圖及第四圖所示。 ❹ 第二圖係顯示橫跨LC電容器12兩端之電壓降超過穩態值， 其中像素ίο由一對應較低驅動電壓位準Vlc之較高亮度狀態切 一 ^墨墨狀態。於像素10 疋址彳^ ’ CLC瞬間值姜初低於真穩態值，電壓位準Vlc最初超過 其穩態值Vp ’而電壓值VDR0P超過其穩態值。當LC電容器12 對，巧位準VLC之增大作出反應以及電容量Clc增加時，橫跨LC 電谷器12兩端之電壓值vDR〇p減少且趨於穩態值。 第四圖係顯示橫跨LC電容器12兩端之電壓降未超過穩貴 ，，其中像素ίο由一對應較高驅動電壓位準Vlc之較低亮度注 態切換至一具有較低驅動電壓位準VLC之較高亮度狀態。於像^ ίο定址後，cLC瞬間值最初高過其穩態值，電壓位準Vlc最初^ 巧過其穩祕vP，而電壓值ν_未超過其麵值。當Lc電$ 器12對電壓位準Vlc之減少作出反應以及電容量cLC減少時； 橫跨LC電容器12兩端之電壓值ν_增加且趨於穩態值。 由上述具體實酬可知，電黯、％是設成接近或等同於 電谷$ 12之一侧之電壓位準，一般而言該電壓位準為^ 3巧電聽VeGM之輸出電壓辦，於是#像素1G定址時，^ 電容器12之電容量cLC大部份或完全地被放電。因此，當 10广址時，可丨吏橫跨LC電容器π兩端之電壓值v_大致」 不交LC電容器12之電容量所影響。此外，於LC電容器12」 9 200947409 位準vLe之方式，意味著當lc電容 L準vLC將超過或未超過其穩態值，》刀換時，電壓 隨之改變狀態之速度。 將有助於增加LC電容器

LC 在本發明一具體實施例中，電壓 電谷益12兩端產生之電壓源v_之方程式修正:下而秩跨

OP ❹ 其中’CLC*代表像素定址時LC電&罘17 壓位準VLC被充電至電壓源V2之輸出電谷量’因此電

〜電容'項楚前述切換作用，其中若LC 之兩V者之= 電壓位準相減(v^_) A/ V 、 原1與Vc〇M兩者之輸出電壓位準相減 狀ί ΐ傻 同的極性，那麼像*10以一過阻尼反應切換 二假如(vrVc〇M)具有與(Vi_Vc〇m)相反的極性那麼像素 ϋΐ尼f應城狀態，轉素1G最初舰職狀態，然後再 一人、產過兩個或數個定址期間以接近穩態情況。 第五圖顯示在電壓源V2之不同輸出電壓位準下，一較低亮 度狀態與一較高亮度狀態之間的轉制t況。假如(V2-VC0M)具有與 (vrVCOM)相同的極性，那麼像素1〇以一過阻尼反應切換狀態， 而像素10需要經過二個或數個定址期間以移至新的狀態。假如 (V^Vcom)具有與(VrVC0M)相反的極性’那麼像素丨〇以一欠阻尼 反應切換狀態，而像素1〇最初超過預期狀態，然後再次經過兩 個或數個定址期間以接近穩態情況。 200947409

電容Ϊ f之反應時間比像素1G之定址_長，則LC ϊί會趨向主導像素ig整個城行為之判斷。 輕源V2之—能產生欠阻尼反應之 = 助於減少LC電容器12之切換時間。 电里诅早有 文騎，（V2_V㈣)姆於(Vl_V_)之触財切換行 為特性。（V2_VCOM)之大小決定像素10之切換特 、 =程t(v2:COM)之大小可以預設成一導致預 二 )之大小可依LCD系統之操作情況，如 ❹ 被士動至之灰階而定，是以電塵源Vi* %係依影i資 ’延可以# 終灰階之影響程度。———一―^二始興取 ❹ 文所述，#像素1G於定址綱初期被充電時，本發明 戶Tit;消除像素亮度於一定址期間末期受像素10之狀ί 度。4意味著若LC電容器12之反應時間比定址期間 下成、'*?動電f大小改變後，像* 10將會於一定址期間内達到 -狀態。代表影像資料之電壓源Vl並不直接對LC電容 公12，電。於像* 1〇定址時，橫跨LC電容器12兩端之電壓 成ΐΐΐ等於G’而儲存電容器11被充電至電壓源％ 準丄”準代表影像資料之一亮度值。然後，藉由 配儲存電容器11與Lc電容器12之間 破傳送至LC電容器12。 办1豕負村 素1〇么之電壓源Vl以及像素10對電壓位準Vlc之任何改 狀態在像素lG被充電料受LC電容器 的在本發明具體實施例中，電壓值¥_被放電 素電容器12之反應時間短，故此段時間内像 '、之免度或冗度狀態變化極小或幾乎沒有改變。 第六圖顯不本發明一具體實施例中-像素20之另-控制電 11 200947409 路。像素20包含一儲存電容器2ι , — Lc雷〜 開關23與24’其中電壓源乂與 2各器22,以及兩個 依時序被供應至像素20之行連接。橫跨f上^-電壓源Vc 壓VDROP與圖一所示之實施例之方程'式相同。电各器22兩端之電 第八圖顯示本發明另—具體實施例中 路。像素30包含一儲存電容器31，一& 素30之一控制電 開關33、34和35，其中藉由改變存 ^器32 ’以及三個 Vs，影像資料被連接至Lc電容器％。-侧之電壓位準 %之輸出電壓位準被切換 γ位準乂8由電壓源

存電容㈣與LC電壓位準時，儲 贤器32兩端之電壓值Vdr〇p可以藉由橫跨LC ，出電驗5原則電縣， 符號相反之外’其餘完全相同。’、方程式除了首項 如上文所述，在某些具體實施例令，於 ❹ 離^谷器兩端之電壓值不會被放電’而是像素i充電至 過儲存電容器被供應至像素之 充電至 i ii iif目同之極性，此時像素將具有一過阻尼切換回 f之1具_經由_電容器提供至液晶之訊號相 ，之=此時像素將具有一欠阻尼切換回應。本發明進一步提 間觀絲lc電容11之電射被修扣控制像素 僅备並且改善影像顯示系統之表現。行驅動電塵位準可隨 度辦而改變，是賴鼓lc電容器之電獅也 一由於電荷分享之設計，本發明將需要比習知像素控制電路更 局的订驅動_位準以設定一亮度狀態。以第六圖所示之像素2〇 12 200947409 為例’其中供應至LC電容器22之電壓位 V!之輸出電壓位準低，因此像素2〇 壓源 位準比習知像素高。 缝源Vi之所需輸出電壓 ，本發明—具體實酬巾’行轉電獅V1之 準具有一定的範圍以避免消耗更多電力。第 電，4 像素20之行驅動電壓位準，其中電壓位準V、盘7^圖六所不之 壓源V!之輪出電壓位準之原始範圍，而代表電 源Vl之輸出電壓位準縮小後之範圍。 MIN2代表電壓 參 在具體實施例中，假如利用電壓源v2提供 藉此達到最高的驅動電壓位準，則電壓 1終山更夕電壓 出電壓位“圍可之輸 在正驅動期間，當影像資料增加時，' 二準相對於電_ ^之輸出糖，出電壓 在影像資料值/_Thresh()k0 U，更t ’直到其達到 準，帽源V2之輸出電屢===位 LC電容器22更多其所需要之购顧相被叹物更正以提供 魇上負驅動期間’當影像資料值增加時，雷m g山 堡位準相對於電屋源 ，整源V】之輸出電 到在影像資料值峨之變得更負，直到其達 像資料值，電_ v g f 為止。對於超過聞值之影 而電墨源乂2之輸出雷H電壓位準會維持在電璧位準VMIN2， Μ更多其所需準則被設定得更負贿供LC電容器

Vc〇M之輪出'電壓位準·，準不再維持在高過間值之電麼源 源V2之輪咖位準等於物之 13 200947409 ίϊίΐ為將會跟習知驅動之切換行為相同。藉由以此種方式使 ^源％依影像倾^定，有可能做離議高的行 V致的顯示器耗電量增加換取更佳地切換作用。 i 另外，有一特定影像資料值，即閾值，在此— Ξί VMAX2之前開始增加電壓源V2之輸出龍位準，一來 之輸出電壓位準均在—影像資料值範圍内改變 ㈣助於避免任何與自控制電壓源％之輸出位準 ❿=至控制電，V2之輸出電壓位準之影像 s) °欲達到一狀LC驅動電壓位準 壓源Vi與％之輸出親位準，因財__ 預測一特定穩態像素亮度。 不之關係圖 本發明—具體實施财，由於結合電荷驅動方法錢同雷 電極驅動方法中，-差動電壓(重設電麗)被供應同 因此當V〗之極性為正時，Vc〇M之極性將會是 二 負時，U之極性將會是正。第十圖顯示:圖疋 ®極電壓與行驅動電壓之波形圖.，其中Vcp代表負象^動期電 之正電壓辦，VeN代表正__ ν_之貞位準，而$〇M 代表VC0M之均值電壓位準。在此一具體實施例中， = 3準VCM被供應至共同電極電壓源^⑽時，最好重設 器22。 电谷 在重設電壓被供應至LC電容器22的_，共_ 「OM被切換至其均值VGM而此-相同電壓雜供應"、 利用此方法’與供應共同電極電壓至顯示 2。 行電壓範圍將不會增加。 仪萬衣相關聯之 此外，第九®所示之電聽Vl _與賴源之變動可 14 200947409 ;2;=;以;圖所，其中叫之輸出電壓位 資料值，而壓位準相同以獲得較低的 的值以獲得最高的資料值。交替驅1 動、電出^立準之間 驅動縣vGGM雜叙料可以經由

Vi的值限定錢彳__輪，；最好可以將 伯落在季父低值(閾值A)與一較高值(間值B、之次祖 ^電壓源V2之輸出電壓位準是設成等同於在電壓位^ v貝5 電壓源VCOM之輪中雷厭办嘴二中g』、隹罨壓位準Vcm之 化以控制像素之亮度。準電壓源Vl之輸出電壓位準會變 正定f諸值’鎌，Vl之細位準於- 於-負定址期‘是限 電壓源Vl之輸出電壓位準與均2 1 設成一介於 值，此數值在電荷分享進行之後被選2之間的 生所需要的電壓。 在1^電谷器上產 ❿ 對於尚過閾值B的資料值，雷愿调v 正定址期間是限定在電壓位準¥^ ，於」=出電壓位準於一 在電壓位準v_ ;電_ V2之輸“| 間則是限定 電^源力之輸出電壓位準與均值共同電極mg成 位準，此數值在電荷分享進行之後被 間的 產生所需要的電壓。 肖以在LC電容器上 因此，為大多數的影像資料值保留電荷驅 電壓源％之輸出電屡位準之範圍可以被縮小。的優點時， 綜言之，本發明不只提出驅動方案，以 之電壓降不依液晶電容量的值而定之方法使像端 消除像素切換延遲的問題，也因應顯示器操^此達到 制的方式修改像素的切換行為χ改盖亍、二、變以一控 又。顯不器顯不切換或移動影 200947409 素::以明也結合驅動方案與共同電極電壓之控 人士可清楚發實=1後’熟悉該項技術 舉實施例的實施方式 【圖式簡單說明】 可進行各種變化與改變請專利範圍與精神下 I眚施制的音说二，、變且本發明亦不受限於說明書中所 的 圖 詳么了明，將容易了解本發明較佳實施例之目 第一圖，顯V本發明—具體實施例中之像素的電路圖。 第一圖係顯$第—®巾所示之像素之定址波糊。 第一圖係顯7圖中所示之像素的過衝（_Sh〇〇t)波形 第四圖係顯示笙—国 形圖。 第一圖中所不之像素的下衝（undershoot)波 第五圖係顯矛,_ Ο / 、弟一圖中所示之像素之像素亮度波形圖。 顯$本發明另—具體實施例中之像素的電路圖。 圖糸顯示第六圖所示之像素之定址波形圖。 圖係顯7K本發明又—具體實酬巾之像素的電路圖。 圖係顯不第六圖所示之像素的行驅動電壓之電壓位準。 '、♦第六圖所示之像素中切換行為的波形 第十一圖係龜_ 一 動電壓的電壓位率，具有二種共同電極電壓位準之像素中行驅 第十-圖你顯；.^ 圖。 ’、一主動矩陣LC顯示器之一習知像素之電路 16 200947409 第十三圖係顯示第十二圖所示之像素的定址波形圖。 第十四圖係顯示第十二圖所示之像素的像素亮度波形圖 【主要元件符號說明】 10、20、30、60 11 ' 21 ' 31 ' 61 12、22、32、62 13 〜15 23 〜25 33 〜35 63 像素 儲存電容器 液晶電容 開關 開關 開關 開關 17

Claims (1)

1. 200947409 七、申請專利範圍： 第-電齡準驅動至—第二賴轉，該方法包含以下 種，，，方法’用以將—像素電路之—液晶電容器 步驟： 位準將g晶電容器自該第—龍位準驅動至—中間電壓 位準 將該液晶電容ϋ自财間電壓位準鱗至該第二電壓 2’ 項所述之暫態㈣驅動方法，其中該液 giil?—第—電源而電壓位準驅動至該 3· 項所述之暫態控制驅動方法，其中該液 第第二電源而自财間電壓位準驅動至該 ❹ 至該Hiiii結触齡電容11之—電荷分享而驅動 5.=請專利細第i項所述之暫態控制驅動方法， 兩驅動至該中間電壓位準時，重設該“電容器 二電動以其中該第 7· 200947409 8· 一種驅動電路’用以將—像素電路之—液晶電容器 自-第-電壓辦驅動至—第二電壓辦，該電路包含： 該液晶電容器； 儲存電各器，其電耗接至該液晶電容器；以及 一開關裝置，用以控制該儲存電容器以使其被驅動至一 第三電壓位準’控制該液晶電容器以使其自該第—電壓位準 驅動至巾間電壓位準，以及控繼液晶電容器以使其透過

   ❹ 與該儲存電容器一電荷分享而自該中間電壓位準驅動至 第二電壓位準。 9. 如申請專利範圍第8項所述之暫態控制驅動電路，其中該開 關裝董包含一第一開關、一第二開關與一第立開關，其中該 第一開關控制該儲存電容器以使其驅動至該第三電壓位 準’該第一開關控制該液晶電容器以使其自該第一電壓位準 驅動至一中間電壓位準’該第三開關控制該液晶電容器與該 儲存電容斋間之電荷分享’並控制該儲存電容器將該液晶電 容器自該中間電壓位準驅動至該第二電壓位準。 10. 如申請專利範圍第8項所述之暫態控制驅動電路，其中該開 關裝置包含一第一開關與一第二開關，該第一開關控制該儲 存電容器電耦接至一第一電源’以控制該儲存電容器驅動至 該第三電壓位準’該第二開關控制該儲存電容器電耦接至該 液晶電容器’以控制該液晶電容器與該儲存電容器間之電荷 分享。 11. 如申請專利犯圍第8項所述之暫態控制驅動電路，其中當該 液晶電容器被驅動至該中間電壓位準時，該液晶電容器兩端 之電壓降係重設。 12·如申請專利範圍第8項所述之暫態控制驅動電路，其中該第 二電壓位準值對應自該像素電路所接收之一亮度值。 200947409 13 ===項降所具，之暫態_動電路 ，其中該液 該亮度值。 — 電壓位準係對應所接收之 14. 一種影像顯示系統，包含： 複數個像素電路’每—像素電路具有如冑請專 8項所述之一暫態控制驅動電路； 位準了^電壓源，用以將該儲存電容器驅動至該第三電壓 ❹ -第二電壓源，用以將該液晶電容器由—電 驅動至該中間電壓位準。 記型電腦 用顯示器、一航空用顯示器、一數位相框或一二 放影機。 褐式 15. 如申請專利範圍第14項所述之影像顯示系統，其中該 顯，，係為一手機、一數位相機、一個人數位助理、j 、一ΐ士？電腦電視、—全球定位系統、-車 DVD

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