TWI536338B - 液晶顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置及其驅動方法

本發明關於一種液晶顯示裝置，特別地，本發明關於一種液晶顯示裝置及其驅動方法。

隨著資訊技術之快速發展，已經迅速開發了處理及顯示大量資訊的顯示裝置。近來，已經提出平板顯示裝置(Flat Panel Display,FPD)，例如一液晶顯示裝置(LCD)、一電漿顯示面板(Plasma Display Panel,PDP)裝置以及一有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)裝置。

在這些不同的平板顯示裝置(FPD)之中，液晶顯示裝置(LCD)由於其小尺寸、輕重量、薄外形以及低功耗之優越性而受到廣泛應用。同時，主動矩陣型液晶顯示裝置，其包含有排列為一矩陣形式的畫素以及用以控制各畫素打開/關閉之薄膜電晶體，由於具有高解析度、顯色能力以及顯示移動影像中的優越性而受到廣泛之使用。

近來，在移動裝置之一液晶顯示裝置(LCD)中，廣泛地使用一灰階之黑電平之影像資料，並且其顯示時間增加。因此，除了在中電平或低電平的殘留影像之外，具有一在黑電平的殘留影像之問題。

將結合表1解釋在黑電平之殘留影像。表1表示在一正常黑模式下，在一灰階之各級之驅動電壓。

在表1之中，係為一零級灰階的黑電平灰階Gray0之驅動電壓為0.222V，以及這為一灰階反轉。更特別地，在灰階之這些等級亮度應該逐漸增加。同時，黑電平灰階Gray0之驅動電壓相比較於出現一灰階反轉之電壓更低。並且一第一灰階Gray1之驅動電壓相比較於出現該灰階反轉之電壓更高。第二及第三灰階Gray2及Gray3之驅動電壓逐漸增加。這裡，該灰階反轉可在大約0.3V出現，以及第一灰階Gray1之驅動電壓可在大約0.4V。

然而，如上所述，當黑電平灰階Gray0之驅動電壓係為大約0.2V且黑電平灰階Gray0之影像資料顯示一長時間時，液晶受到0.2V之影響。因此，在一當前圖框顯示的黑電平之影像資料保持於一下一圖框，以及具有一殘留影像。

因此，鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種液晶顯示裝置及其驅動方法，藉以消除由於習知技術之限制及缺陷所產生之一個或多個問題。

本發明之目的在於提供一種液晶顯示裝置及其驅動方法，本發明能夠提高一由於黑電平之影像資料產生的一殘留影像問題。

本發明其他的優點與特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點與特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。

為了獲得本發明目的之這些及其他優點，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明提供的一種液晶顯示裝置包含有一液晶面板；一伽馬電壓供給單元，其根據一預定的T-V曲線，建立一對應於每一灰階的伽馬電壓；以及一資料驅動單元，其使用此伽馬電壓將數位影像改變為類比影像資料且將類比影像資料輸出至液晶面板，其中對應於一黑電平的此伽馬電壓配設為具有一位於0V至0.005 V範圍內之值。

另一方面中，一種液晶顯示裝置之驅動方法包含將數位影像資料改變為類比影像資料；以及將類比影像資料輸出至一液晶面板，其中將類比影像資料輸出至液晶面板包含使用根據一預定的T-V曲線建立的一伽馬電壓，其中對應於一黑電平的伽馬電壓配設為具有一位於0V至0.005 V之範圍內的值。

可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。

以下，將結合圖式部份詳細描述本發明之實施例

「第1圖」係為本發明一實施例之一液晶顯示裝置之示意圖。

在「第1圖」之中，本發明之液晶顯示裝置100包含有一液晶面板200、一背光單元800以及一驅動電路部份。

在圖式之情況中，液晶面板200包含有沿著一行方向延伸之複數個閘極線GL，以及沿著一列方向的複數個資料線DL。這些閘極線GL與資料線DL彼此相交叉用以定義排列為一矩陣形式的子畫素SP。

子畫素SP，舉例而言，可包含有紅色之R子畫素、綠色之G子畫素、以及藍色之B子畫素。R、G以及B影像資料分別輸入至R、G以及B子畫素。這裡，相鄰的三個R、G以及B子畫素形成一畫素。

每一子畫素包含有一薄膜電晶體T、一液晶電容Clc、以及一儲存電容器Cst。液晶電容Clc包含有一畫素電極以及一共同電極。薄膜電晶體T形成於閘極線GL與資料線DL的每一交叉處且與畫素電極相連接。

一資料電壓供給至畫素電極，以及一共同電壓供給至共同電極。一電場產生於畫素電極與共同電極之間。以及液晶分子透過該電場驅動。畫素電極、共同電極、以及其間的液晶分子組成液晶電容Clc。

同時，每一子畫素SP中的儲存電容器Cst儲存供給至該畫素電極中資料電壓直至一下一圖框。

背光單元800向液晶面板200提供光線。背光單元800可包含有一冷陰極螢光燈管(CCFL)、一外部電極螢光燈管(EEFL)、或者一發光二極體(LED)燈管作為一光源。

驅動電路部份包含有一定時控制單元300、一閘極驅動單元400、以及一資料驅動單元500、一源極電壓供給單元600、以及一伽馬電壓供給單元700。

定時控制單元300自一外部系統，例如一電視系統或者一圖形卡，接收數位影像資料RGB及控制訊號TCS，例如一垂直同步訊號、一水平同步訊號、一時脈訊號、一資料使能訊號。雖然圖未示，這些訊號可通過在定時控制單元300中建立的一介面輸入。

定時控制單元300透過使用輸入的控制訊號TCS，產生用以控制閘極驅動單元400的閘極控制訊號GCS，以及控制資料驅動單元500的資料控制訊號DCS。這些閘極控制訊號GCS包含有一閘極起始脈波(GSP)、一閘極移位時脈(GSC)、以及一閘極輸出使能(GOE)。這些資料控制訊號包含有一源極起始脈波(SSP)、一源極採樣時脈(SSC)、一源極輸出使能(SOE)、以及一極性訊號(POL)。

閘極起始脈波係為一表示在一垂直週期中的液晶面板200之起始線的訊號。閘極移位時脈係為決定薄膜電晶體之閘極的打開/關閉時間的一訊號。閘極輸出使能訊號係為一控制閘極驅動單元400之輸出的訊號。

源極採樣時脈用作用以將資料閂鎖於資料驅動單元500中的採樣時脈，以及決定資料驅動單元500之一驅動頻率。源極輸出使能訊號將透過源極採樣時脈閂鎖的資料發送至液晶面板200。源極起始脈波係為一表示資料閂鎖起始或者在一水平週期中採樣的訊號。極性訊號係為一表示液晶之反轉作業之訊號。

定時控制單元300排列輸入的數位影像資料RGB且將其提供至資料驅動單元500。

閘極驅動單元400對應於透過定時控制單元300提供的閘極控制訊號GCS，按照順序掃描閘極線GL。舉例而言，閘極驅動單元400在每一圖框期間順次選擇這些閘極線GL，且將一閘極電壓輸出至該選擇的閘極線GL。一對應行線的薄膜電晶體T透過該閘極電壓打開。然後，一打開-關閉電壓供給至閘極線GL，以及薄膜電晶體T維持一打開-關閉狀態。

資料驅動單元500對應於透過定時控制單元300提供的資料控制訊號DCS以及數位影像資料RGB，將數位影像資料RGB改變為類比影像資料RGB，並且將該類比影像資料RGB提供給這些資料線DL。也就是說，資料驅動單元500透過使用一伽馬電壓Vgamma對應於該數位影像資料RGB產生一資料電壓，並且將這些資料電壓輸出至這些資料線DL。

源極電壓供給單元600自外部系統接收參考電壓且產生及提供對於液晶面板200與驅動電路部份之元件的電壓。舉例而言，源極電壓供給單元600產生供給至定時控制單元300、閘極驅動單元400以及資料驅動單元500的一電源電壓，並且還產生供給至閘極驅動單元的一閘極高電壓以及一閘極低電壓。

伽馬電壓供給單元700產生將數位影像資料RGB改變為類比影像資料RGB的一伽馬電壓Vgamma且將該伽馬電壓Vgamma提供給資料驅動單元500。

以下，將結合圖式部份更詳細地解釋伽馬電壓驅動單元700。

伽馬電壓Vgamma供給至液晶顯示裝置100之畫素電極且供給至該液晶層。液晶顯示裝置100之透光率根據伽馬電壓Vgamma改變，以及產生灰階。

該伽馬係為表示一轉化器之輸入與輸出之間關係之斜度。該伽馬表示在液晶顯示裝置100中數位影像資料RGB與類比影像資料RGB的透光率之間的關係。眾所周知，當考慮觀察者之可見性時，最佳視角與亮度性能能夠在大約2.2之伽馬獲得。

同時，該伽馬電壓能夠透過一伽馬曲線表示，該曲線表示在數位影像資料RGB與類比影像資料RGB之間的關係。

「第2圖」係為根據本發明之一正常黑模式的液晶顯示裝置之一伽馬曲線之示意圖。「第2圖」表示根據數位影像資料RGB的伽馬電壓Vgamma之變化。

在「第2圖」之中，當數位影像資料RGB係為8位元資料時，其透過十六進位(基於16)碼HEX表示，舉例而言，類比影像資料的伽馬電壓Vgamma能夠劃分為256個灰階。即，液晶顯示裝置100之資料驅動單元500解碼數位影像資料RGB且選擇以及將對應於已解碼資訊的伽馬電壓Vgamma供給至畫素電極，由此顯示一256灰階之影像。

這裡，伽馬電壓Vgamma具有在一高電壓源電壓VDD與一低電壓源電壓VSS之間的值，以及一些伽馬電壓Vgamma對應於複數個伽馬參考電壓GMA1至GMA18。

伽馬電壓Vgamma由於分隔電壓產生，其中該高電壓源電壓VDD與低電壓源電壓VSS在其間串聯連接複數個電阻且一位於高電壓源電壓VDD與低電壓源電壓VSS之間的電壓透過這些電阻分隔。以下將結合「第3圖」解釋。

「第3圖」係為根據本發明一實施例之伽馬電壓供給單元之示意圖。

在「第3圖」之中，伽馬電壓供給單元700包含有一伽馬參考電壓供給部份710、一正伽馬電壓產生部份720、以及一負伽馬電壓產生部份730。

伽馬參考電壓供給部份710產生複數個伽馬電壓GMA1至GMA18且將其提供至正伽馬電壓產生部份720與負伽馬電壓產生部份730之每一個的電阻R0至R254之間的節點。

當伽馬電壓Vgamma簡單由於使用電阻R0至R254的電壓劃分產生時，可連同輸出的伽馬電壓Vgamma具有電流洩漏，以及可減少通過電阻R0至R254的電流。因此，伽馬電壓Vgamma可不按照設計正確地輸出。同時，使用伽馬參考電壓GMA1至GMA18，可補償電流之減少，以及可輸出一預定的伽馬電壓Vgamma。也就是說，伽馬參考電壓GMA1至GMA18功能上作為一電源之一部份。

正伽馬電壓產生部份720包含有複數個電阻R0至R254，這些電阻串聯連接於高電壓源電壓VDD與高電壓源電壓VDD之一半的電壓VDD/2之間。正伽馬電壓產生部份720由於一電壓劃分規則，在電阻R0至R254的兩端之間劃分一電壓，並且產生及輸出正伽馬電壓值VGMP0至VGMP255。這裡，高電壓源電壓VDD可為一產生於液晶顯示裝置100之源極電壓供給單元600中的一固定電壓。每一電阻R0至R254之電阻可為電阻R1至R253之總電阻的3%。舉例而言，當電阻R1至R253之總電阻可為大約14k歐姆(ohm)時，每一電阻R0至R254可具有大約420歐姆(ohm)之電阻。

類似地，負伽馬電壓產生部份730包含有複數個電阻R0至R254，這些電阻串聯連接於高電壓源電壓VDD之一半的電壓VDD/2與低電壓源電壓VSS之間。負伽馬電壓產生部份730由於電壓劃分規則，在這些電阻R0至R254之兩端之間劃分一電壓且產生以及輸出負伽馬電壓值VGMN0至VGMN255。

正伽馬電壓值VGMP0至VGMP255與負伽馬電壓值VGMN0至VGMN255根據電阻R0至R254之電阻值確定且考慮液晶顯示裝置100之透光率-電壓(T-V)特性以及觀看者之可見性設計。

自伽馬電壓供給單元700輸出之伽馬電壓Vgamma作用於液晶顯示裝置100之畫素電極，由此顯示一影像。液晶顯示裝置100之透光率-電壓特性可根據其設計以及製造過程中偏差變化。也就是說，液晶顯示裝置100可設計為相比較於其他，對於其用途或模式具有不同之透光率-電壓特性。此外，甚至在相同模式下，液晶顯示裝置100可由於在用以形成圖案的光微影過程中之偏差，例如製程中的畫素電極或一單元間隙中的偏差，相對於其他可具有不相同之透光率-電壓特性。

以下，將結合「第4圖」解釋考慮透光率-電壓特性的一伽馬電壓之設計。

「第4圖」係為根據本發明之液晶顯示裝置之透光率-電壓特性之示意圖。「第4圖」表示亮度對電壓之變化，該電壓作用於正常型黑模式液晶顯示裝置100之畫素電極且稱作一畫素電壓Vpixel。為了便於解釋，「第4圖」將稱為一T-V曲線。

「第4圖」之T-V曲線表示當畫素電壓Vpixel小於1V時亮度之變化，即，T-V曲線對應於低灰階。

在「第4圖」之中，當畫素電壓Vpixel小於大約0.35 V時，該亮度幾乎不變化且具有一大致恆定之值。

當畫素電壓Vpixel大於0.45V時，該亮度增加。特別地，亮度對畫素電壓Vpixel之瞬時變化逐漸增加，以及亮度快速增加。這是人們容易分辯一黑暗影像之亮度變化，但是難以分辯一亮度影像中的亮度變化。

當畫素電壓Vpixel大於大約0.35 V且小於0.45 V時，具有一亮度增加且然後減少的灰階反轉。這就是為什麼當一電壓作用於該液晶層時，由於液晶分子之運動，液晶面板之頂及底部份具有不對襯之排列。即，根據作用於該液晶層之電壓，由於因為液晶分子的性能之不同相位延遲效應，亮度不增加且暫時地降低。

以下，將結合表2描述本發明之對應於零級灰階Gray 0的一驅動電壓。

表2表示對應於「第4圖」之T-V曲線及對應的驅動電壓之灰階。這裡，一黑電平係為一零級灰階Gray 0，以及一白色電平係為一第255個灰階Gray 255。

在本發明之中，對應於黑電平Gray 0的驅動電壓，即，伽馬電壓Vgamma之值，設計為具有一大約0V之值。舉例而言，如表2所示，黑電平灰階Gray 0的驅動電壓可為0.005 V或可小於或大於0.005 V。因此，黑電平灰階Gray 0之驅動電壓可具有0V至0.005 V之一範圍。

即，黑電平灰階Gray 0之驅動電壓具有一值，該值位於在黑電平之影像資料顯示於液晶面板200中之後，黑電平之影像資料的殘留影像不存在的範圍內。如上所述，考慮T-V曲線之特性，該驅動電壓值可柔性地確定。

對應於第一灰階Gray 1的驅動電壓，即，伽馬電壓Vgamma之值，設計為具有儘可能與對應於黑電平灰階Gray 0的驅動電壓較大不相同之值。此外，第一灰階Gray 1之驅動電壓可具有在灰度反轉出現之後亮度逐漸增加的一值。

更特別地，第一灰階Gray 1之驅動電壓可相比較於不出現灰階反轉的0.4V更大。而且，第一灰階Gray 1的驅動電壓可相比較於亮度逐漸增加的0.45V更大。舉例而言，如表2所示，第一灰階Gray 1的驅動電壓可為0.483V，或者可更大或者更小。

即，如上所述，由於灰階反轉出現於大約0.35V至大約0.45V，因此第一灰階Gray 1的驅動電壓可確定為相比較於不出現灰階反轉的一電壓更大。因此，第一灰階Gray 1之驅動電壓可確定為相比較於亮度增加的一電壓，例如0.45V更大，以使得每一電平的亮度逐漸升高。

當黑電平灰階Gray0之驅動電壓係為大約0V時，在黑電平之影像資料顯示於液晶面板中之後，不出現殘留影像。這是因為液晶層不受到黑電平灰階Gray 0之驅動電壓之影響。因此，能夠顯示清晰的影像質量。而且，由於黑電平之驅動電壓相對較低，因此沒有減少電源消耗之效果。而且，當第一灰階Gray 1之驅動電源如上所述設計時，不出現灰階反轉。

因此，能夠防止灰階反轉，以及能夠提高黑電平之殘留影像。

同時，如上所述，由於液晶顯示裝置100之設計或者製造過程之偏差，T-V曲線能夠變化。也就是說，液晶顯示裝置100能夠根據其模式或者用途，設計為具有與其他不相同的T-V特性。因此，黑電平Gray 0與第一灰階Gray 1之驅動電壓能夠根據對應的T-V曲線變化。

在本發明之液晶顯示裝置中，能夠改善黑電平之影像資料的殘留影像。由於黑電平之驅動電壓係為大約0V，因此能夠改善電能消耗。

本領域之技術人員應當意識到在不脫離本發明所附之申請專利範圍所揭示之本發明之精神和範圍的情況下，所作之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。關於本發明所界定之保護範圍請參照所附之申請專利範圍。

100．．．液晶顯示裝置

200．．．液晶面板

300．．．定時控制單元

400．．．閘極驅動單元

500．．．資料驅動單元

600．．．源極電壓供給單元

700．．．伽馬電壓供給單元

710．．．伽馬參考電壓供給部份

720．．．正伽馬電壓產生部份

730．．．負伽馬電壓產生部份

800．．．背光單元

DL．．．資料線

GL．．．閘極線

T．．．薄膜電晶體

SP．．．子畫素

Clc．．．液晶電容

Cst．．．儲存電容器

RGB．．．影像資料

TCS．．．控制訊號

DCS．．．資料控制訊號

GCS．．．閘極控制訊號

VDD．．．高電壓源電壓

VSS．．．低電壓源電壓

Vgamma．．．伽馬電壓

Vpixel．．．畫素電壓

VGMP0至VGMP255．．．正伽馬電壓值

VGMN0至VGMN255．．．負伽馬電壓值

R0至R254．．．電阻

GMA1至GMA18．．．伽馬參考電壓

Gray 0．．．灰階

Gray 1．．．第一灰階

第1圖係為本發明一實施例之一液晶顯示裝置之示意圖；

第2圖係為根據本發明之一正常黑模式的液晶顯示裝置之一伽馬曲線之示意圖；

第3圖係為根據本發明一實施例之伽馬電壓供給單元之示意圖；以及

第4圖係為根據本發明之液晶顯示裝置之透光率-電壓特性之示意圖。

100．．．液晶顯示裝置

200．．．液晶面板

300．．．定時控制單元

400．．．閘極驅動單元

500．．．資料驅動單元

600．．．源極電壓供給單元

700．．．伽馬電壓供給單元

800．．．背光單元

DL．．．資料線

GL．．．閘極線

T．．．薄膜電晶體

SP．．．子畫素

Clc．．．液晶電容

Cst．．．儲存電容器

RGB．．．數位影像資料

TCS．．．控制訊號

DCS．．．資料控制訊號

GCS．．．閘極控制訊號

Vgamma．．．伽馬電壓

Claims (6)

1. 一種液晶顯示裝置，係包含有：一液晶面板；一伽馬電壓供給單元，係根據一預定的T-V曲線，建立一對應於複數個灰階中之每一灰階的一伽馬電壓，其中該伽馬電壓供給單元包含有：一正伽馬電壓產生部份，係連接至一高電壓源電壓與該高電壓源電壓之一半的電壓且輸出正伽馬電壓值；及一負伽馬電壓產生部份，係連接至該高電壓源電壓之該一半的電壓與一低電壓源電壓且輸出負伽馬電壓值；以及一資料驅動單元，係使用該伽馬電壓將該數位影像改變為類比影像資料且將該類比影像資料輸出至該液晶面板，其中對應於一黑電平的該伽馬電壓配設為具有一位於0V至0.005V範圍內之值，其中該等灰階中之一第一灰階確定為相比較於不出現灰階反轉的一電壓更大。
2. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中對應於一第一灰階的該伽馬電壓配設為具有一值，該值位於在一該預定之T-V曲線中出現灰階反轉之後，亮度增加之範圍內。
3. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，其中該正伽馬電壓產生部份與該負伽馬電壓產生部份之每一個包含有複數個串聯連接之電阻。
4. 如請求項第1項所述之液晶顯示裝置，更包含有：一閘極驅動單元，係掃描該液晶面板之複數個閘極線；以及一定時控制單元，係將該數位影像資料及複數個資料控制訊號提供至該資料驅動單元且將複數個閘極控制訊號提供至該閘極驅動單元。
5. 一種液晶顯示裝置之驅動方法，係包含：將數位影像資料改變為類比影像資料；以及將該類比影像資料輸出至一液晶面板，其中將該類比影像資料輸出至該液晶面板包含使用根據一預定的T-V曲線建立對應於複數個灰階中之每一灰階的一伽，馬電壓，其中透過連接至一高電壓源電壓與該高電壓源電壓之一半的電壓之一正伽馬電壓產生部份輸出正伽馬電壓值，其中透過連接至該高電壓源電壓之該一半的電壓與一低電壓源電壓之一負伽馬電壓產生部份輸出負伽馬電壓值，其中對應於一黑電平的該伽馬電壓配設為具有一位於0V至0.005V之範圍內之值， 其中該等灰階中之一第一灰階確定為相比較於不出現灰階反轉的一電壓更大。
6. 如請求項第5項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中對應於一第一灰階之該伽馬電壓配設為具有一值，該值位於在一該預定之T-V曲線中出現灰階反轉之後，亮度增加之範圍內。