TWI426494B - 主動矩陣式液晶顯示裝置及相關驅動方法 - Google Patents

Description

主動矩陣式液晶顯示裝置及相關驅動方法 【相關申請案之交互參照】

本申請案主張於2009年10月14日提出之美國臨時申請案第61/251,415號之優先權，專利名稱為「液晶顯示裝置及相關驅動方法(LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND RELATED DRIVING METHODS)」，其係併入本文作為參考資料。

本發明關於一種液晶顯示器(LCD)及相關的驅動方法，特別是，本發明關於具有畫素內記憶體(memory in pixel)之液晶顯示器及其相關的驅動方法。

畫素內記憶體(MIP)技術現已被提出，其係於每一畫素內建立一記憶體，用以在主動矩陣式顯示裝置處於靜態影像顯示模式時提供寫入至畫素的資料。因此，可取代驅動器的資料寫入程序，且可降低功率消耗，相關技術可參考美國專利號6,897,843以及美國專利公開號2002/084,463，其內容均併入本文作為參考。

一般來說，在MIP技術中，可使用動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)來維持儲存於每一畫素之記憶體中的資料。SRAM係由包含複數個依序排列之電晶體的電路所組成。DRAM則由一電晶體及一電容器所組成。因此，DRAM在最小化電路面積及降低畫素間之間隔等方面有較佳的表現。然而，為了維持儲存於DRAM之電容器中的少量電荷，需要定期地執行更新程序。美國專利公開號2007/040,785揭露一種使用DRAM於其中之畫素電路的範例，其內容係併入本文作為參考。

更多其他有關MIP技術的介紹可參考例如美國專利公開號2010/177,083以及美國專利公開號2010/110,067，其內容係併入本文作為參考。

本發明之一方面為提供一液晶顯示器，其針對液晶的極性反向具有逐漸轉換的穿透率/反射率。

本發明之另一方面為提供一液晶顯示，其具有新的DRAM MIP更新方法。

本發明之又一方面為提供可同時節省功率消耗且降低閃爍可視度的液晶顯示器。

在一實施例中，一主動矩陣式液晶顯示器包含以矩陣型式排列之複數個畫素元件。每一畫素元件包含一液晶元件、一源極線、一閘極線、以及一動態記憶體。動態記憶體設置於源極線與閘極線之交會點，用以連續地執行第一更新、第二更新、第三更新、第四更新、第五更新、及第六更新，以反向動態記憶體之一數位輸出狀態。第一更新及第二更新間之時間間隔係不同於第三更新及第四更新間之時間間隔，且第三更新及第四更新間之時間間隔係不同於第五更新及第六更新間之時間間隔。本發明之另一實施例也揭露了一種電子裝置，其包含前述液晶顯示器、用以驅動動態記憶體的驅動器電路、以及連接至液晶顯示器以供應電源至液晶顯示器的電源供應。

在另一實施例中，揭露一種用以驅動在液晶顯示器之一畫素中之一動態記憶體的方法。此方法包含：使用一驅動器電路以傳送一驅動訊號至動態記憶體；以及動態記憶體回應驅動訊號，而執行用以反向動態記憶體之一數位輸出狀態的複數個更新。液晶元件之穿透率/反射率係由動態記憶體之一數位輸出控制。此外，複數個更新包含連續之一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新，其中第一更新及第二更新間之一時間間隔、第三更新及第四更新間之一時間間隔、以及第五更新及第六更新間之一時間間隔係依序增加或減少。

本發明之前述及其他特徵可由後續對本發明實施例之更詳細的說明而得知。

圖1A顯示習知之液晶顯示器之動態隨機存取記憶體畫素內記憶體(DRAM MIP)。控制電晶體TR由閘極線GL所控制，將來自源極線SL的資料供應至液晶胞LQ的一端，液晶胞LQ的另一端則連接至一共同電極Com。動態隨機存取記憶體1連接至位於控制電晶體TR及液晶胞LQ之間的一連接點。動態隨機存取記憶體1用以儲存供應至液晶胞LQ的資料。因此，當影像沒有改變時，可使用所儲存資料將液晶胞的穿透率/反射率維持在相同狀態。

DRAM MIP需要週期性地更新以維持所儲存的記憶內容，而輸出訊號的極性會在每一更新週期反轉。此輸出電壓係施加於畫素電極。在習知技術中，畫素電壓交替的時間間隔與DRAM更新的週期相同。畫素也具有一共同電極，且其電壓反轉的頻率與畫素更新的頻率相同。畫素電壓極性於每一DRAM MIP更新時反轉，如圖1B所示。

圖1C顯示驅動DRAM MIP的另一習知方法，其中DRAM週期性地具有單次更新及短間隔的雙重更新，且短間隔的雙重更新的更新頻率高於單次更新的頻率，其中單次更新係用以反向施加於液晶胞之電壓極性。如圖所示，DRAM的更新頻率係對應記憶體內容的維持，而畫素所需的更新(即極性反向)則用以避免影像殘留效應(image sticking effect)。因此，相較於DRAM之更新，畫素所需之更新並不用執行得如此頻繁。換言之，畫素與DRAM兩者的更新頻率並不需要相同。

圖2為根據本發明一實施例所示之主動矩陣式LCD之畫素結構的方塊圖。主動矩陣式LCD 10包含以矩陣形式排列的複數個畫素元件，其中畫素元件包含複數個液晶胞LQ以及至少一個動態隨機存取記憶體(DRAM) 1。DRAM 1設置於複數個源極線SL及複數個閘極線GL的交會點，且回應來自驅動器電路2(顯示於圖5)的驅動訊號DS而週期性地執行更新以反向DRAM 1的輸出狀態，其中每一個液晶胞LQ的穿透率/反射率係由DRAM 1的數位輸出所控制。

再次參考圖1C，習知的驅動方法採用單一更新以反向施加於液晶胞的電壓極性，用以避免影像殘留效應，然而在該單次更新之前或之後的快速雙重更新對電壓極性並無影響。事實上，由於相反極性會導致微小但仍可察覺之液晶穿透率/反射率的改變，所以這種方法將導致光線強度的突然改變而容易由人眼所察覺。相反地，圖2所示的DRAM 1係針對極性反向而在短期間內執行二或更多的更新，以達到逐漸轉換的穿透率/反射率。

以圖3為例，若極性反向需要電壓從高位準反轉到低位準，DRAM 1並非使用單次更新來產生一個突然的反向，而是藉由快速將電壓來回反轉數次(如更新R1-R7)以提供緩步的反向，其中每次反轉將增加低位準的時間間隔(T1-T3)並減少高位準的時間間隔(t1-t3)，直到極性完全地反向。需注意，在圖3的範例中，最初的兩個更新R1-R2(以及時間間隔T1)以及最後的兩個更新R6-R7(以及時間間隔t3)對極性反向可能沒有或只有微小的影響(類似於圖1C所示之短間隔的雙重更新)，不過至少中間的三個更新R3-R5(以及時間間隔T2與t2)可產生比圖1C所示之單次更新更加平緩的極性轉換。

由上述實施例可看出，DRAM 1的反轉(更新)次數為奇數，以達成完全的極性反向。與本發明相關的另一點為，在完全的極性反向之前，低位準的時間間隔(或高位準的時間間隔)係由偶數的反轉(更新)所界定。在圖3中，為了逐漸地達到較長的低位準時間間隔，如更新R1-R6所界定，更新R3-R4間的時間間隔T2大於更新R1-R2間的時間間隔T1，且更新R5-R6間的時間間隔T3大於更新R3-R4間的時間間隔T2。另一方面，為了逐漸地達到較短的高位準時間間隔，如更新R2-R7所界定，更新R4-R5間的時間間隔t2小於更新R2-R3間的時間間隔t1，且更新R6-R7間的時間間隔t3小於更新R4-R5間的時間間隔t2。

時間間隔T1-T3的增加較佳係對應於時間間隔t1-t3的減少，然這並非實施本發明之必要。時間間隔t1-t3也可維持相同或也可增加，但其增加的速度應低於時間間隔T1-T3的增加速度。

時間間隔T1與t1的總和、時間間隔T2與t2的總和、以及時間間隔T3與t3的總和可設定為相同、不同、或可根據預定的方式加以改變。舉例來說，時間間隔T2與t2的總和可比時間間隔T1與t1的總和或時間間隔T3與t3的總和長或短，而時間間隔T1與t1的總和可與時間間隔T3與t3相同或不同。

需注意，由於液晶的黏性，如果低位準的時間間隔在一預定期間內無法累積到足夠的量，則液晶極性將無法完全地反向，不過上述驅動方式對DRAM更新而言仍是有用的。在這種情況下，時間間隔T1-T3並不需要增加，只要時間間隔T1不同於時間間隔T2且時間間隔T2不同於時間間隔T3。類似地，時間間隔t1-t3不需要減少，只要時間間隔t1不同於時間間隔t2且時間間隔t2不同於時間間隔t3。時間間隔T1-T3以及時間間隔t1-t3可分別地調整，用以達成例如節省電源消耗或是其他特定的目的。

以下將提供三個實施例，用以解釋如何以數個更新，而非單一更新，來達成緩步的極性反向。在每一實施例中，DRAM 1執行55個更新來完成極性反向，這55個更新中有27個低位準的時間間隔以及27個高位準的時間間隔，其中此數量僅為用以說明的範例。如圖3所示，第一及最後數個更新可不影響極性反向或僅有少量的影響，如同圖1C所示之短時間間隔的兩次更新。

這55個更新的電壓位準為具有27個脈衝的方波形式。需注意，本發明並不限制用於極性反向之更新的數量，只要多於單次更新即可。在應用上，方波的電壓可設定為5伏特，且頻率約為60赫茲。

[第一實施例]

在第一實施例中，方波係以脈衝寬度調變(PWM)之方式進行調變，其逐漸地改變工作週期比(duty ratio)但維持相同的頻率，如底下表1所描述。圖4A顯示另一類似實施例中以脈衝寬度調變之方式調變的方波。在此方式中，因為載頻並沒有改變，所以相較於傳統標準的叢發(burst)MIP驅動，此方式並不會增加功率消耗。然而，因為人眼對如此低頻率的敏感度仍舊高，因此仍會有非常少量的可見光學瞬變現象存在。

[第二實施例]

在第二實施例中，方波係以脈衝頻率調變(PFM)之方式進行調變，其逐漸地改變頻率但維持相同的工作週期比，除了一次互補性的快速改變之外，如底下表2所描述。圖4B顯示另一類似實施例中以脈衝頻率調變之方式調變的方波。在此方式中，由於此種驅動方式具有週期性的高頻率，因此會增加少量的功率消耗。此外，因為工作週期在頻率為最大的時間點產生劇烈的變化，因此仍會有非常少量的可見光學瞬變現象存在。

[第三實施例]

在第三實施例中，方波係以結合脈衝寬度調變(PWM)與脈衝頻率調變(PFM)之方式進行調變，其同時改變了頻率與工作週期比，如底下表3所描述。圖4C顯示另一類似實施例中以結合脈衝寬度調變與脈衝頻率調變之方式調變的方波。在此方式中，對於在高頻時的緩慢閃爍暫態，人眼的光學變化偵測能力較低。此種方法類似於以離散色彩圖案顯示緩慢色彩變化的場序法，相關的說明可參考T. Jrvenp發表於SID 04 Digest,7-2的“量測場序式色彩顯示中之靜態影像的色彩分離(Measuring color breakup of stationary images in field-sequential color displays)”，其係併入本文作為參考資料。

圖5為根據本發明一實施例所示之電子裝置200的示意圖。電子裝置200包含驅動器電路2及電源供應20，其中電源供應20連接至液晶顯示器(LCD) 10以供應電源至LCD 10。驅動器電路2可實施為內建於源極驅動器IC中的半導體式邏輯電路，其係設置於LCD 10的一側或是裝設於軟性印刷電路板(FPC)上。在此實施例中，LCD 10為整合於電子裝置200中的彩色或單色影像顯示器。

接著，圖6所示之電子裝置200為一膝上型電腦，然而電子裝置200也可為其他電子裝置，像是手機、數位相機、個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用媒體播放器、可攜式影像播放器、全球定位系統、航空顯示器、或數位相框等。

本發明可應用於各種類型的主動矩陣式顯示裝置，且類似前述的畫素電路可用於除了AMLCD與AMLEDs之外其他需要儲存靜態影像的顯示裝置，例如電致變色、電泳、及電發光類型的顯示裝置。主動矩陣式LED顯示裝置的範例可參考歐盟專利EP-1116205，其全部內容係併入本文作為背景技術參考資料。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明。熟此技藝者可參考以上描述而對實施例做出各種變化，並可輕易思及本發明的其他實施例。因此，凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在後附之申請專利範圍內。

1．．．動態隨機存取記憶體

2．．．驅動器電路

10．．．液晶顯示器

20．．．電源供應

200．．．電子裝置

GL．．．閘極線

LQ．．．液晶胞

SL．．．源極線

TR．．．控制電晶體

R1-R7．．．更新

t1-t3．．．高位準時間間隔

T1-T3．．．低位準時間間隔

本發明係以舉例的方式進行描述，然而，必須瞭解本發明並不限於所附隨之各圖式，其中類似的符號代表類似的元件。

圖1A顯示習知之LCD的DRAM MIP;

圖1B顯示在一習知DRAM MIP中的畫素電壓交替及DRAM更新；

圖1C顯示在另一習知DRAM MIP中的畫素電壓交替及DRAM更新；

圖2為根據本發明一實施例所示之主動矩陣式LCD之畫素結構的方塊圖；

圖3為根據本發明一實施例所示之用於極性反向的數個更新；

圖4A為根據本發明一實施例所示之採用PWM的DRAM更新方式；

圖4B為根據本發明一實施例所示之採用PFM的DRAM更新方式；

圖4C為根據本發明一實施例所示之結合PWM與PFM的DRAM更新方式；

圖5為根據本發明一實施例所示之電子裝置的示意圖；以及

圖6為根據本發明一實施例所示之一電子裝置。

R1-R7．．．更新

t1-t3．．．高位準時間間隔

T1-T3．．．低位準時間間隔

Claims (20)

1. 一種主動矩陣式液晶顯示器，包含：以矩陣型式排列之複數個畫素元件，其中每一畫素元件包含：一液晶元件；一源極線；一閘極線；以及一動態記憶體設置於該源極線與該閘極線之一交會點，以週期性地執行用以反向該動態記憶體之一數位輸出狀態的複數個更新；其中該複數個更新至少包含連續之一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新；其中該第一更新及該第二更新間之一時間間隔係不同於該第三更新及該第四更新間之一時間間隔，且該第三更新及該第四更新間之該時間間隔係不同於該第五更新及該第六更新間之一時間間隔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該動態記憶體執行奇數次且多於六次的更新，以反向該液晶元件的極性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新及該第三更新間之一時間間隔係不同於該第三更新及該第五更新間之一時間間隔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新及該第三更新間之一時間間隔係相同於該第三更新及該第五更新間之一時間間隔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新及該第二更新間之該時間間隔與該第一更新及該第三更新間之一時間間隔之間之一比例係不同於該第三更新及該第四更新間之該時間間隔與該第三更新及該第五更新間之一時間間隔之間之一比例。
6. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新及該第二更新間之該時間間隔與該第一更新及該第三更新間之一時間間隔之間之一比例係相同於該第三更新及該第四更新間之該時間間隔與該第三更新及該第五更新間之一時間間隔之間之一比例。
7. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以脈衝寬度調變(PWM)之方式進行調變。
8. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以脈衝頻率調變(PFM)之方式進行調變。
9. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以結合脈衝寬度調變及脈衝頻率調變之方式進行調變。
10. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器，其中該第一更新及該第二更新間之該時間間隔、該第三更新及該第四更新間之該時間間隔、以及該第五更新及該第六更新間之該時間間隔係依序增加或減少。
11. 一種用以驅動在如申請專利範圍第1項所述之該主動矩陣式液晶顯示器中之一動態記憶體的方法，該方法包含：使用一驅動器電路以傳送一驅動訊號至該動態記憶體；以及該動態記憶體回應該驅動訊號，而執行用以反向該動態記憶體之一數位輸出狀態的複數個更新，其中該液晶元件之穿透率/反射率係由該動態記憶體之一數位輸出所控制；其中該複數個更新至少包含連續之一第一更新、一第二更新、一第三更新、一第四更新、一第五更新、及一第六更新；其中該第一更新及該第二更新間之一時間間隔、該第三更新及該第四更新間之一時間間隔、以及該第五更新及該第六更新間之一時間間隔係依序增加或減少。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該動態記憶體執 行奇數次且多於六次的更新，以反向該液晶元件的極性。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新及該第三更新間之一時間間隔係不同於該第三更新及該第五更新間之一時間間隔。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新及該第三更新間之一時間間隔係相同於該第三更新及該第五更新間之一時間間隔。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新及該第二更新間之該時間間隔與該第一更新及該第三更新間之一時間間隔之間之一比例係不同於該第三更新及該第四更新間之該時間間隔與該第三更新及該第五更新間之一時間間隔之間之一比例。
16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新及該第二更新間之該時間間隔與該第一更新及該第三更新間之一時間間隔之間之一比例係相同於該第三更新及該第四更新間之該時間間隔與該第三更新及該第五更新間之一時間間隔之間之一比例。
17. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以脈衝寬度調變(PWM)之方式進行調變。
18. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以脈衝頻率調變(PFM)之方式進行調變。
19. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一更新、該第二更新、該第三更新、該第四更新、該第五更新、及該第六更新間之時間間隔係以結合脈衝寬度調變及脈衝頻率調變之方式進行調變。
20. 一種電子裝置，包含：如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示器；一驅動器電路，用以驅動該動態記憶體；以及一電源供應，連接至該主動矩陣式液晶顯示器以供應電源至該主動矩陣式液晶顯示器。