TWI497477B

TWI497477B - 驅動模組與驅動方法

Info

Publication number: TWI497477B
Application number: TW099115290A
Authority: TW
Inventors: Yu Pin Chang; Chih Peng Hsia; Tsung Yin Yu
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2015-08-21
Also published as: US20110279443A1; TW201140548A; US9196210B2

Description

驅動模組與驅動方法

本發明係指一種驅動模組及驅動方法，尤指一種用於一液晶顯示裝置中，於不同圖框(frame)時改變子畫素充電順序或於同一圖框時，以不同充電時間充電，以避免子畫素充電不均的驅動模組及驅動方法。

液晶顯示器係利用源極驅動電路(source driver)和閘極驅動電路(gate driver)來驅動面板上的畫素以顯示影像。然而，由於源極驅動電路之成本與耗電量較閘極驅動電路高，為了降低源極驅動電路的使用量，因此畫素結構之驅動模式由單閘極(single-gate)畫素結構，衍生出雙閘極(Dual Gate)及三閘極(tri-gate)畫素結構兩種。以三閘極畫素結構為例，針對相同數目的畫素，相較於單閘型畫素結構，三閘型畫素結構將源極驅動電路的資料線縮減為三分之一，而將閘極驅動電路的掃描線增加為三倍，以減少生產成本。然而，由於閘極驅動訊號開啟的時間減為三分之一，資料線對子畫素充電時間僅有正常架構的三分之一，容易導致子畫素充電不足。

請參考第1圖，第1圖為習知技術中具有一直線型(stripe)三閘極畫素結構之一液晶顯示裝置10之示意圖。為方便說明，液晶顯示裝置10簡化為由一源極驅動電路100、一閘極驅動電路102、一時序控制器104、資料線S1～Sm、掃描線G1～Gn及一畫素矩陣Mat_S所組成。時序控制器104利用一水平同步訊號Hsync及一輸出致能訊號Ena，分別控制源極驅動電路100及閘極驅動電路102，產生資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm及閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn，以對畫素矩陣Mat_S充電。在畫素矩陣Mat_S中，任一畫素包含有一紅色子畫素R、一綠色子畫素G及一藍色子畫素B，且每一子畫素由一薄膜電晶體及一液晶電容所組成，為求簡潔，以方塊表示之。其中，於水平同步訊號Hsync之一週期中，資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm分別對所對應之一畫素充電，如於水平同步訊號Hsync之一週期中，資料驅動訊號Sig_S1對對應於資料線S1及掃描線G1～G3上之畫素充電(即紅色、綠色及藍色子畫素)。在此情況下，由於對子畫素充電時間僅有正常架構的三分之一，容易導致子畫素充電不足。

請參考第2圖，第2圖為液晶顯示器10於圖框F1、F2時，驅動資料線S1之子畫素之示意圖。第2圖顯示於水平同步訊號週期Hsync_C1、Hsync_C2下，掃描線G1～Gn及其所對應子畫素之充電順序，以及資料驅動訊號Sig_S1之波形。如第2圖所示，由於資料驅動訊號Sig_S1的極性改變及電路上的電阻電容延遲(RC delay)，所以資料驅動訊號Sig_S1需一段時間才能到達穩態，再加上同一水平同步訊號週期中各子畫素充電時間相同，因此對相對應同一條水平同步訊號週期之子畫素來說，資料驅動訊號Sig_S1最先順位充電的子畫素會有充電不足的現象。舉例來說，於圖框F1時，於水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G1→G2→G3及子畫素R→G→B，由於資料驅動訊號Sig_S1對紅色子畫素R充電時尚未達到應有的準位，因此相較於綠色子畫素G及藍色子畫素B充電較不足。同樣地，於圖框F2時，由於在水平同步訊號週期Hsync_C1中，紅色子畫素R仍為資料驅動訊號Sig_S1最先充電之子畫素，因此充電仍較不足。依此類推，則掃描線G1與資料線S1～Sm所對應的紅色子畫素R皆充電較不足，液晶顯示器10會因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

請參考第3A圖及第3B圖，第3A圖及第3B圖分別為習知技術用兩倍閘極脈衝(double gate pulses)及重疊閘極脈衝(overlap gate pulse)來驅動子畫素之示意圖。為了解決充電不均，習知技術中採用兩倍閘極脈衝及重疊閘極脈衝預先對子畫素充電，如此於資料驅動訊號充電時，子畫素不會有充電不均的問題。如第3A圖所示，相較於第2圖所示之驅動方式，兩倍閘極脈衝驅動於水平同步訊號週期Hsync_D1、Hsync_D2對子畫素預先充電，如此於水平同步訊號週期Hsync_C1、Hsync_C2液晶顯示器10顯示圖案時，就不會因為子畫素充電不均，導致亮暗線及顏色不均勻。類似地，如第3B圖所示，重疊閘極脈衝驅動於三分之一個水平同步訊號週期Hsync_C1(即各子畫素的充電時間)前，對子畫素預先充電，如此於水平同步訊號週期Hsync_C1、Hsync_C2液晶顯示器10顯示圖案時，就不會因為子畫素充電不均，導致亮暗線及顏色不均勻。

然而，習知技術之兩倍閘極脈衝及重疊閘極脈衝驅動需增加脈衝以避免充電不均，如此增加耗電且相當不便。有鑑於此，習知技術實有改進之必要。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種驅動模組及驅動方法。

本發明揭露一種驅動模組，用於一液晶顯示裝置中。該驅動模組包含有一資料線訊號處理單元，用來產生複數個資料驅動訊號；一掃描線訊號處理單元，用來產生複數個閘極驅動訊號；以及一控制單元，用來控制該資料線訊號處理單元及該掃描線訊號處理單元，使對應於一資料線之複數個子畫素於顯示不同圖框時，以不同順序充電。

本發明另揭露一種驅動方法，用於一液晶顯示裝置中。該驅動方法包含步驟有提供複數個資料驅動訊號；以及提供複數個閘極驅動訊號，並且依據該複數個資料驅動訊號與該複數個閘極驅動訊號控制對應於一資料線之複數個子畫素於顯示不同圖框時，以不同順序充電。

本發明另揭露一種驅動模組，用於一液晶顯示裝置中。該驅動模組包含有一資料線訊號處理單元，用來產生複數個資料驅動訊號；一掃描線訊號處理單元，用來產生複數個閘極驅動訊號；以及一控制單元，用來控制該資料線訊號處理單元及該掃描線訊號處理單元，使對應於一資料線之複數個子畫素，於同一圖框時，以不同充電時間充電。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一驅動模組40之示意圖。為清楚說明本發明之精神，與第1圖作用及結構相同之元件，其圖示及符號與皆沿用第1圖之圖示及符號，以求簡潔。驅動模組40用來透過資料線S1～Sm及掃描線G1～Gn驅動一畫素矩陣Mat_S，以避免充電不均。驅動模組40包含有一資料線訊號處理單元400、一掃描線訊號處理單元402及一控制單元404。控制單元404用來產生水平同步訊號Hsync及輸出致能訊號Ena，以控制資料線訊號處理單元400及掃描線訊號處理單元402，進而輸出資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm至資料線S1～Sm，及輸出閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn至掃描線G1～Gn。為了避免充電不均，控制單元404係控制資料線訊號處理單元400及掃描線訊號處理單元402，使對應於同一資料線之子畫素，於顯示不同圖框(frame)時以不同順序充電，或於同一圖框時以不同充電時間充電。

簡單來說，本發明係調整資料驅動訊號Data_1～Data_p及閘極驅動訊號Gate_1～Gate_q，使共用同一資料線之子畫素，於不同圖框時以不同順序充電，或於同一圖框時以不同充電時間充電。

舉例來說，請參考第5A圖至第5C圖，第5A圖至第5C圖為驅動模組40於顯示不同圖框時以不同順序充電之示意圖。如第5A圖所示，驅動模組40於顯示相鄰兩圖框時，相對應資料驅動訊號以相反順序充電。詳細來說，於圖框F1時，水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G1→G2→G3及子畫素R→G→B，而於圖框F2時，資料驅動訊號Sig_S1以與圖框F1相反順序充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G3→G2→G1及子畫素B→G→R，而於圖框F3時，資料驅動訊號Sig_S1以與圖框F2相反順序充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G1→G2→G3及子畫素R→G→B。如此一來，紅色子畫素R及藍色子畫素B分別為充電較不足之子畫素，可以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

相似地，如第5B圖所示，驅動模組40於顯示相鄰圖框時，相對應資料驅動訊號根據一順序，依序將子畫素以最先順位充電。詳細來說，於圖框F1時，資料驅動訊號Sig_S1以紅色子畫素R為最先順位充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線GT→G2→G3及子畫素R→G→B，而於圖框F2時，資料驅動訊號Sig_S1以綠色子畫素G為最先順位充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G2→G3→G1及子畫素G→B→R，而於圖框F3時，資料驅動訊號Sig_S1以藍色子畫素R為最先順位充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中的充電順序為掃描線G3→G1→G2及子畫素B→R→G。換句話說，資料驅動訊號Sig_S1對子畫素以子畫素R→G→B的順序為最先順位充電的順序。如此一來，紅色子畫素R、綠色子畫素G及藍色子畫素B分別為充電較不足之子畫素，可以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

值得注意的是，延續第5B圖的操作，如第5C圖所示，驅動模組40另可於相對應資料驅動訊號根據該順序，依序將子畫素以最先順位充電後，資料驅動訊號根據與該順序相反之順序，依序將子畫素以最先順位充電。詳細來說，第5C圖與第5B圖的操作相異之處在於，資料驅動訊號Sig_S1對子畫素以子畫素R→G→B的順序為最先順位充電的順序充電後，資料驅動訊號Sig_S1於圖框F4～F6，對子畫素改以子畫素B→G→R的順序為最先順位充電的順序，即資料驅動訊號Sig_S1對子畫素以子畫素R→G→B→B→G→R的順序為最先順位充電的順序充電。如此一來，除了紅色子畫素R、綠色子畫素G及藍色子畫素B分別為充電較不足之子畫素，而且使充電較不足的狀況於子畫素中更佳平均，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

另一方面，請參考第6圖，第6圖為驅動模組40於同一圖框時以不同充電時間充電之示意圖。如第6圖所示，驅動模組40於同一圖框中，相對應資料驅動訊號對最先順位充電之子畫素，以最長的充電時間充電。詳細來說，習知技術子畫素以一比例Ratio_1充電，而本發明實施例以比例Ratio_2、Ratio_3充電。習知技術以比例Ratio_1進行充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中各子畫素R、G、B之充電時間相同，相較之下，本發明實施例可以比例Ratio_2、Ratio_3進行充電，即水平同步訊號週期Hsync_C1中紅色子畫素R之充電時間大於子畫素G或B之充電時間。其中，以比例Ratio_3進行充電時，綠色子畫素G與藍色子畫素B之充電時間相同。如此一來，藉由增加紅色子畫素R與減少綠色子畫素G與藍色子畫素B之充電時間，可改善原本紅色子畫素R充電較不足的問題，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

值得注意的是，以上所述僅為本發明之實施例，本發明之主要精神在於使對應於同一資料線之子畫素，於顯示不同圖框時以不同順序充電，使各子畫素分別為充電較不足之子畫素，或於同一圖框時以不同充電時間充電，使最先順位充電之子畫素，以最長的充電時間充電，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。本領域具通常知識者當可依本發明之概念進行變化與修飾，而不限於此。舉例來說，子畫素的排列順序不限於紅色、綠色、藍色子畫素的排列，且本發明並不限於直線型三閘極畫素結構，其它如曲折型(zigzag)三閘極畫素結構(如第7圖所示，畫素矩陣Mat_Z中，資料線S1～Sm所對應之子畫素交錯分佈於兩行次畫素上)，亦或雙閘極架構亦可採用本發明之概念。然而，需注意的是，掃描線訊號處理單元402如何輸出閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn，或是資料線訊號處理單元400及控制單元404的實現方式等，皆不影響本發明之範圍，只要能使對應於同一資料線之子畫素，於顯示不同圖框時以不同順序充電，或於同一圖框時以不同充電時間充電，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻即可。

需注意的是，驅動模組40係用以說明本發明之運作情形，其實現方式不限於軟體或硬體方式，本領域具通常知識者當可根據系統所需，做適當之修改，或透過調整傳統驅動模組而實現驅動模組40。舉例來說，若第1圖中源極驅動電路100與閘極驅動電路102僅具有訊號放大功能(亦即資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm及閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn至掃描線G1～Gn係由時序控制器104所產生)，則可透過修改時序控制器104輸出訊號的順序，達成驅動模組40之功能，抑或是不修改時序控制器104輸出訊號的順序，但改變源極驅動電路100與閘極驅動電路102內部線路而達成。或者，若第1圖中源極驅動電路100與閘極驅動電路102同時具有訊號放大與處理的功能(亦即時序控制器104僅輸出顯示資料及時序)，則可透過修改源極驅動電路100與閘極驅動電路102的訊號處理邏輯，達成驅動模組40之功能。凡此種種皆是為了使共用同一資料線而設置於不同列上的畫素以相異順序充電，以消除亮暗線之現象。

驅動模組40於顯示不同圖框時以不同順序充電之運作可歸納為一驅動流程80，如第8圖所示。驅動流程80包含以下步驟：

步驟800：開始。

步驟802：提供資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm。

步驟804：提供閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn，並且依據資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm與閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn控制對應於一資料線之子畫素於顯示不同圖框時，以不同順序充電。

步驟806：結束。

驅動模組40於同一圖框時以不同充電時間充電之運作可歸納為一驅動流程90，如第9圖所示。驅動流程90包含以下步驟：

步驟900：開始。

步驟902：提供資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm。

步驟904：提供閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn，並且依據資料驅動訊號Sig_S1～Sig_Sm與閘極驅動訊號Sig_G1～Sig_Gn控制對應於一資料線之複數個子畫素，於同一圖框時，以不同充電時間充電。

步驟906：結束。

針對三閘極架構之液晶顯示面板，習知技術需採兩倍閘極脈衝及重疊閘極脈衝驅動需增加脈衝以避免充電不均，如此增加耗電且相當不便。相較之下，本發明不需增加脈衝即可透過使對應於同一資料線之子畫素，於顯示不同圖框時以不同順序充電，使各子畫素分別為充電較不足之子畫素，或於同一圖框時以不同充電時間充電，使最先順位充電之子畫素，以最長的充電時間充電，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

綜上所述，本發明不需增加脈衝即可透過於顯示不同圖框時以不同順序充電，或於同一圖框時以不同充電時間充電，以避免因子畫素充電不均導致亮暗線及顏色不均勻。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧液晶顯示裝置

100‧‧‧源極驅動電路

102‧‧‧閘極驅動電路

104‧‧‧時序控制器

106‧‧‧液晶顯示面板

40‧‧‧驅動模組

400‧‧‧資料線訊號處理單元

402‧‧‧掃描線訊號處理單元

404‧‧‧控制單元

80、90‧‧‧流程

800~806、900~906‧‧‧步驟

Hsync‧‧‧同步訊號

Sig_S1~Sig_Sm‧‧‧資料驅動訊號

Ena‧‧‧輸出致能訊號

Sig_G1~Sig_Gn‧‧‧閘極驅動訊號

S1~Sm‧‧‧資料線

G1~Gn‧‧‧掃描線

Mat_S、Mat_Z‧‧‧畫素矩陣

R‧‧‧紅色子畫素

G‧‧‧綠色子畫素

B‧‧‧藍色子畫素

Hsync_C1、Hsync_C2、Hsync_D1、Hsync_D2‧‧‧水平同步訊號週期

F1~F6‧‧‧圖框

Ratio_1、Ratio_2、Ratio_3‧‧‧比例

第1圖為習知技術中具有一直線型三閘極畫素結構之一液晶顯示裝置之示意圖。

第2圖為第1圖之液晶顯示器於相鄰圖框時，驅動一資料線之子畫素之示意圖。

第3A圖及第3B圖分別為習知技術用兩倍閘極脈衝及重疊閘極脈衝來驅動子畫素之示意圖。

第4圖為本發明實施例一驅動模組之示意圖。

第5A圖至第5C圖為第4圖之驅動模組於顯示不同圖框時以不同順序充電之示意圖。

第6圖為本發明於同一圖框時以不同充電時間充電之示意圖。

第7圖為本發明用於具有一曲折型三閘極畫素結構之一液晶顯示裝置之示意圖。

第8圖為本發明實施例一驅動流程之示意圖。

第9圖為本發明實施例一驅動流程之示意圖。