TWI307075B - Method and device for the compensation of gray level luminance - Google Patents

Description

1307075 13205twf.doc/006 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種灰階亮度之顯示方式及其 裝置，且特別是有關於一種液晶顯示器所採用之N 線變換（N-Line Inversion )驅動方法時，灰階亮度 經灰階電壓補償所需使用之方法及其裝置。 【先前技術】 近年來，因為液晶顯示面板具有重量輕、尺寸 薄、面積可大可小、低操作電壓、省電以及無輻射 線等優點，已逐漸成為顯示面板的主流且有越趨重 要之勢。 對於液晶顯示面板而言，因為液晶分子本身具 有一種特性，就是不能夠一直被固定在某一特定極 性之電壓下。否則當時間久了，即使將電壓去除， 液晶分子卻會因為其特性已經被破壞而無法再隨著 電場的變化而轉動。因此，對於液晶顯示面板而言， 每隔一段時間即使所顯示的晝面沒有變化，仍須將 施加在液晶上之電壓極性予以變化，以避免液晶分 子特性遭破壞。所習知的液晶顯示面板驅動方法中， 極性變換的方法就是把施加於液晶分子兩端之電壓 差分為正電壓差與負電壓差兩種，而極性變換的方 法包括··晝面變換（frame inversion)、列變換（row inversion)、行變換（column inversion)以及點變換（dot inversion)。上述幾種轉換方式當中，不同處在於液 1307075 13205twf.doc/006 晶顯示面板上相鄰兩像素（pixel)間之極性相同與 否，而每一晝素極性的反轉基本上與整個面板影像 之掃描（scanning)同步。目前因為點變換（dot inversion) 最不容易引起閃爍（flicker)與交越（cross-talk)之問 題，因此較被廣泛的使用。 在習知的點變換（dot inversion)方式中，又發展

出單線變換（one-line inversion)、雙線變換（two-line inversion)、以至 N 線變換（N-line inversion)等方式， 而其中N線變換之極性分佈與掃描波形可依雙線變 換之極性分佈與掃描波形類推而得。 第1圖疋傳統液晶顯示器源極驅動電路之系统 =構圖。包含有：閃鎖器1〇〇M立準改變器1〇2了伽 存有條·入問鎖态1〇0中，當問鎖器100儲 存有一條水平線之影像資 = 輸出至位準改變哭ιη? 曰將坆些貝枓同時 位影像資料之電：準 ^改變器' 102會改變數 ⑽，數位至類1;:=〇，數位至類比轉換器 將輸出類比影像資料至 所接收之數位影像資料 大 圖 2之液晶顯示器上書夸^時間常 充放電並#直接到 '各充放電®所示，電荷 J目榡電壓，因此會造成— 輸出缓衝器110將今1緩衝器110，最後再由 缓衝器110是由單增入液晶，而其中輸出 由於液晶顯示器面板上薄運异放大器所組成。 ，因此將造成畫素充放電之广晶體(TFT：)之導通電阻值报 7之液晶_示哭μ + 士·時間常數也隨著變大。如 之 1307075 13205twf. doc/006 誤差電壓的存在，導致同極性内第一條水平線之誤 差電壓會大於第二條以後的水平線。若以XGA解析 度（1024X768)之液晶顯示器為例，每一條水平線的寫入時 間約為20μ8，若每一晝素的時間常數為5pS，則約有1.8% 的誤差電壓產生，若以10伏的液晶操作電壓來看，誤差電 壓約為183mV。對於更高解析度之液晶顯示器，由於水平線 時間更短，故其所造成之誤差電壓將會更大。 當以傳統的驅動電路搭配N線變換驅動方法 時，會有以下缺點： 一、 由於傳統驅動電路之每一灰階都搭配一伽 瑪（gamma)電阻，因此每一灰階電壓皆為固定值。 二、 採用N線變換驅動方法時，雖然可以達到 省電的目的，但由於每N條水平線時間，極性才需 反轉，因此會造成相鄰兩條水平線之充放電電荷不 同，導致灰階顯示結果也不同。因此當整個顯示器 顯示相同之灰階值時，將會在面板上看到明暗相間 的條紋。 對於液晶顯示面板而言，當採用N線變換驅動 方法時，能避免明暗相間等問題的驅動電路與方法 因此顯的格外重要。 【發明内容】 本發明的特色是提供一種灰階亮度補償方法，可實 質排除一個或多個因既有技術的限制與不便所造成的問 1307075 13205twf.doc/006 本發明提供了一種灰階亮度補償方法，適用於—液 晶顯不面板，該液晶顯示面板具有多條資料線及垂直 =資料線由上至下依序排列的多條水平線’該 貧料^具有許多像素’其中每個像素依據資料線提 供之信號產生相對應之灰階亮度，該灰階電壓補俨 =法包括對應於某一灰階亮度時，具有多個灰階電壓^ 供，擇’當晝素的充放電時間不足時，可選擇較目標電壓 • 為南或低之電壓來達到灰階電壓補償的目的，其選擇方半 可由一控制信號控制。 、^發明之—實施例提供一種灰階亮度補償機制，其 方法f對於相同的灰階亮度，當像素為正極性時，對& 充電％間不足之像素提供一控制信號，該控制信號可 個灰P白電壓中’選擇一較高灰階電壓作補償，補償電 大小由誤差電壓決定。 、^發明之一實施例提供一種灰階亮度補償機制，其 _ 方^疋對於相同的灰階亮度，當像素為負極性時，對於 放^ 不足之像素提供一控制信號，該控制信號可由多 個火h电壓中，選擇一較低灰階電壓作補償，補償電壓的 大小由誨差電壓決定。 本1明之又一實施例提供一種灰階亮度補償機制， 其方法是當同極性之相鄰二條水平線顯示相同灰階亮度 時，依據該二條水平線之間的誤差電壓，自多個灰階電壓 之中選擇其中之—作補償，並只對同極性之第一條 作補償。 1307075 13205twf.doc/006 π* ϋ明之再—實施例提供—種灰階亮度補产此 :壓判定方式，其方法是當多條水平線=需之 日^弟-條水平線與其餘多條水平線上像素=核性 電壓’經過了相同的水平線時間後，其電壓^存電容之 本發明之另-實施例提供一具有灰階電 顯示器’該液晶顯示器包括有-液晶顯示面，复 二Γ:，控制信號產生器、多個多工器以及: 轉換态。該液晶顯示面板具 伋至 撕由上至下依序排列的多條水平線+，線及垂直於 ”都具有多個像素，每個像素又對應：：資 免度’每-像素同時也對應到—個極 2階 ==接收以及對多個伽瑪電壓作分壓，並^ 應於母-個灰階亮度之多個灰階麵，該控制作，对 則麵接於資料線，並根據資料線之極性產生控‘:r =則分_接於分壓電路與控齡號產生器，並^二 /之控制信號，自多個灰階電壓之中選擇其中一^ ，該數位至類比轉換器則是與多卫器連接，以ί 接收夕工器所輸出之灰階電壓。 更 β由^明「之又—實施例提供—分壓電路，該分壓電路 疋由夕個WTG件串聯而成’而每—個分壓元件可 主動元件或被動元件所組成。 夕個 本發明之再一實施例提供一分壓電路，哕八 躲第m灰階亮度所需要產生個灰階電壓^由二二n 個分壓元件串聯而成，而每—個分壓元件可由多個主動^ 9 1307075 13205twf.doc/006 件或被動元件所組成。 ，發明之另—實施例提供—具有灰階電壓補償褒置 正制=顯示器之灰階亮度所對應之像素為 如户=控制k唬產生器便會控制每個多工器，使得每 ^工為會由所對應之多個灰階電壓中，選擇一高灰階+ 坠輪出至數起類轉換H以侧償。 ％ f發明之又一實施例提供一具有灰階電壓補償装置 ”’該液晶顯示器之灰階亮度所對應之像素為 ”’控制信號產生器便會控制每個多工器，使得每 會由所對應之多個灰階電壓中，選擇—低灰階電 i輸出至數位至類比轉邮以作補償。 曰本土明之再一實施例提供一需要灰階電壓補償之液 S曰顯示器驅動方法，該驅動方法為—N線變_動方法， 即N條水平線極性反轉一次，且該N值大於或等於2。 【實施方式】 、本發明所選擇的實施例之較佳特徵將會參考圖式來 作说明。本發明之精神及範圍並不限於所選擇作為說明之 用=這些貫施例。值得注意的是，這些圖式應不視為任何 特定的尺寸或比例。在本發明之範圍中，下文所述之任何 的結構及材料均可作適當地更改。 傳統的驅動電路若搭配點變換驅動方法時，由 於相鄰二條水平線之極性皆需反轉，故所有晝素的 充放電電壓雖有一誤差電壓存在，但當整個晝面顯 示相同灰階時’人眼並不易從顯示器所顯示的結果 1307075 Ϊ 3205twf.doc/006 壓的存在’仍然可以看到清楚的畫面。 貫作上’我們並不需要做到點變換的程度， 二t田4明是採用較省電之N線變換驅動方式，並 + N線變換驅動方式時，對同極性第一條灰 電壓值做補償之方法及裝置。 伶Λ/：白 ^晶顯示面板具有多條資料線及垂直於資料線 下依序排列的多條水平線。資料線具有多個 Ά而上中每一像素又對應一灰階亮度以及一極 ° "2在Ν線變換驅動方式搭配傳統之驅動電路 夺=於在Ν條水平線時間，極性才需反轉一次， 雷^ ^之特性造成同極性相鄰二條水平線充放電 Η主何士 5，因此在對於N_Une IllVerSi〇n驅動方法 電壓值的方式。 ㈣補條水平線灰階 车續=3圖所示，有別於習知的源極驅動電路 土二木”本發明之源極驅動電路系統架構圖包 :有·閂鎖斋300、位準改變器3〇2、伽瑪電阻3〇4、 二器。3〇甘6:數位至類比轉換器308以及輸出緩衝 :310。其中數位資料寫入問鎖器3〇〇中，當閃鎖 有一條水平線之影像資料時，會將這些 輸出至位準改變器3G2，位準改變器302 位影像資料的電壓準位再輪出至數位至類 308，數位至類比轉換器接收數位影像資 輸出類比影像資料至輸出緩衝器310，最後 再由輪出緩衝H 31〇冑影像資料寫入液晶#中，而 11 1307075 13205twf.doc/006 其中之輸出缓衝器310是由單增益負迴授運算放大 器所組成。 有別於習知源極驅動電路上之伽瑪電阻意示 圖，參照第4A圖所示，本發明改良了傳統源極驅 動器之系統架構，將每一灰階的伽瑪電阻再細分為 η個電阻，第4B圖為n=2時，改良後之伽瑪電阻 意示圖。比較圖4A及圖4B可知，其各別的電阻關 係為圖4A之R1相當於圖4B中的Rla+Rlb、圖4A 的R2相當於圖4B中的R2a+R2b、而圖4A的Rm 相當於圖4B中的Rma+Rmb。其中m可以為任意 整數，但在N線變換時，通常設定m=2N-l。為了 要達到補償的目的，Rma及Rmb在選擇上是為了 使得同極性相鄰二條水平線的灰階電壓相同。 第5A圖為一種處正極性時，液晶顯示器灰階 補償電路之實現圖。當極性控制信號反轉的第一條 水平線時間内，控制信號產生器500控制多工器502 輸出相對較高電壓，同極性的其餘水平線時間控制 信號產生器500控制多工器502輸出相對較低電壓。 第5B圖為一種處負極性時，液晶顯示器灰階補償電路 之實現圖。當極性控制信號反轉的第一條水平線時間 内，控制信號產生器510控制多工器512輸出相對較 低電壓，同極性的其餘水平線時間控制信號產生器 510控制多工器512輸出相對較高電壓。 對於二相鄰晝素於同極性下顯示相同灰階亮度時，依據 二相鄰晝素上儲存電容所儲存電荷的不同而產生的誤差電壓 12 1307075 13205twf.doc/006

Ve來選顧當的細麵Vm，並 條水平線做補償。射誤差雜v 性信號之第- 第-條水平線與其餘== '差'电屋^ Ve 大^-tg ^T7 _ --U , 時，則可選摆笙I帆、/、相郇—&的灰階電壓差 ^ 擇第k階之灰階電壓Vk之分 來補偵同極性時第一停刀壓、、口果用 時，v(k+1) < Vm+V条料線之灰階電壓。正極性 工器相接之灰階補償現^ 6A $中-種與多 < μ < vk，圖二路/::一’負極性時’，+” 灰階補償電路實現圖。‘、，'/、 種舁多工器相接之 之亮度分別姆應於一多工器’由多工哭、竖社由 之一灰階電壓做為對應 夕工益選擇其中 類比轉換器。乡工5^由、—义阳72度’以便輸出至數位至 控制信號之時序圖㈣號產生器所控制，其 極性之第-條水平線：補7償圖所示’如此便亀^ 非用佳實，揭露如上，然其並 本發明之精神和範g ^何热自此技藝者’在不脫離 因此本發明之保護範圍上些許之更動與潤飾， 界定者為準。Μ當視後附之中請專利範圍所 圖式簡單說明】 圖1係繪 架構圖。丁傳統液晶顯示器源極驅動電路系統 圖2係繪示液晶显 貝不為之像素電容充放電圖。 13 1307075 13205twf.doc/006 圖3係繪示本發明改進後之源極驅動電路系統 架構圖。 圖4A係繪示傳統源極驅動電路之伽瑪電阻示 意圖。 圖4B係繪示一改良後之伽瑪電阻實現圖。 圖5A係繪示處正極性時，灰階補償電路實現 圖。 圖5B係繪示處負極性時，灰階補償電路實現 圖。 圖6A係繪示處正極性時，與多工器相接之灰 階補償電路實現圖。 圖6B係繪示處負極性時，與多工器相接之灰 階補償電路實現圖。 圖7係顯示控制電路時序圖。 【主要元件符號說明】 100 :閂鎖器 102 :位準改變器 104 :伽瑪電阻 108 :數位至類比轉換器 110 :輸出緩衝器 300 :閂鎖器 302 :位準改變器 304 :伽瑪電阻 306 :多工器 14 1307075 13205twf.doc/006 308 :數位至類比轉換器 310 :輸出緩衝器 500 :控制信號產生器 502 :多工器 510 :控制信號產生器 512 :多工器 600 :多工器 602 :多工器

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Claims (1)

1307075 97-10-30 十、申請專利範圍： -種灰度補償方法，_於—液晶顯示面板， =液晶顯示面板具有多數條資料線及垂直於該些資 2線由上至下依序排列的多數條水平線，各該資料線 j連接多數個像素’各該資料線提供一信號使所連接 2該些像素產生相對應之—灰階亮度，該灰階電壓補 償方法包括： | 依據各該信號產生一第一灰階電壓及一第二灰階電 麗； 依據該液晶顯示面板的極性反轉來產生一控制信號； 以及 、接收該控制信號並根據該控制信號選擇該第一灰階電 壓或該第二灰階電壓的其中之一來驅動各該像素。 告2.如申請專利範圍第1項所述之灰階亮度補償方法， 虽，該像素為正極性時’在該液晶顯示面板的極性反轉後 的第了條t平線時間内致能該控制信號，並進而選擇該第 灰啥电麗以驅動各該像素’其中該第一灰階電壓大於該 第二灰階電壓。 合3.如申請專利範圍第2項所述之灰階亮度補償方法， ° 像素為正極性時，在該液晶顯示面板的極性反轉後 的第條水平線時間後禁能該控制信號，並進而選擇該第 二灰階電壓以驅動各該像素。 合^如申請專利範圍第1項所述之灰階亮度補償方法， 田σ ”玄像素為負極性時，在該液晶顯示面板的極性反轉後 16 ‘1307075 97-10-30 條水平線時間内致能該控制信號，進而選擇該第一 w白電壓以驅動各該像素，其中該第一灰階電壓小於該第 二灰階電壓。 ^ f·如申請專利範圍第4項所述之灰階亮度補償方法， # ^像素為負極性時，在該液晶顯示面板的極性反轉後 Ϊ弟一條水平線時間後禁能該控制信號，進而選擇該第二 灰产自電壓以驅動各該像素。 ^如申请專利範圍第丨項所述之灰階亮度補償方 朝之該液晶顯示面板之驅動方法為—N線變換 馬動方法，該N值大於或等於2。 ^ -種液晶歸||’具有—灰階賴補健置及一液 ’該液晶顯示面板具有多數條#料線及垂直於 上至下依序排列的多數條水平線，各該 科線連接多數個像素，該液晶顯示器包括： 以產接收及對多數個伽瑪電壓作分壓， 性控制信於該些資料 器，壓電路與該控制信號產生 灰階電ί中、^ a广’龜號亚根據該控制信號自該些 冤壓中選擇其十之—來輸出；以及 數位至類比轉換器，輕接於 由該些多X哭的輪屮些多工器’用以接收 該些像素。 行數位錢比轉換，並進而驅動 17 * 1307075 97-10-30 8. 如申請專觀圍第7項所述之液晶顯示器， ^整電路由多數個分壓元件_而成 件^ 數個被動元件軌成。 政轉由多 9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器， :堅電路由多數個分壓元件串聯而成，該些分壓元件= 數個主動元件所組成。 由夕 !0.如中請專利範圍帛7項所述之液晶顯示器， 像素為正極性時’該翻錢產生n在該液晶二二 極性反轉後的第一條水平線時間内致能該控：面$ ==選擇其所接收的該些驅動電壓的二 ^帽專圍第1G項所狀液晶絲器，4 该像素為正極性時，該控靠驗生时魏日日日顯示j ，極性反轉後的第-條水平料間錢能該控齡、號 夕工器依據該控制信號選擇其所接收的該些“= 小者以驅動各該像素。 电&的最 I2.如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器， f素為負極性時，該控制信號產生H在該液晶顯 極性反轉後的第-條水平料間㈣能該蝴信號夕 工器依據該控制信號選擇其所接收的該些驅動電 者以驅動各該像素。 取小 上13.如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，者 该像素為貞極㈣，該㈣信餘生器在該液晶顯示: 的極性反轉後的第—條水平線時間後禁能該控制信號，节 1307075

97-10-30 多工器依據該控制信號選擇其所接收的該些驅動電壓的最 大者以驅動各該像素。 14.如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其驅 動方法為一 N線變換驅動方法，該N值大於或等於2。 19