TWI808696B - 液晶顯示裝置與觸控液晶顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

Abstract

本案提供一種液晶顯示裝置，其包含液晶顯示面板、時序控制電路以及多個驅動電路。時序控制電路根據與液晶顯示面板相關的第一位置資料與第一影像資料產生多個第一顯示資料，以及根據掃描次數產生多個第一選通脈衝和接地控制訊號。驅動電路響應於第一選通脈衝的上升邊緣並根據第一顯示資料更新液晶顯示面板中的第一顯示區域的畫面。驅動電路在第一顯示區域的畫面被更新後根據接地控制訊號輸出接地電壓至液晶顯示面板的多個驅動電極。

Description

液晶顯示裝置與觸控液晶顯示裝置的驅動方法

本案有關一種顯示裝置的技術，特別是一種應用低頻掃描的液晶顯示裝置與觸控液晶顯示面板的驅動方法。

觸控液晶顯示裝置廣泛用於各種電子產品中。其操作原則為由觸控積體電路經計算得出相對於觸控操作的座標與影像資料並儲存至內建記憶體中，並透過時序控制電路讀取該些資料後驅動液晶顯示面板中耦接於液晶單元的驅動電極，使得液晶單元轉態而於面板上呈現對應的影像。然而在一些應用中，透過將液晶由垂直配向態（hometropic）翻轉至平面配向態（planar）耗時較長，造成面板反應速度過慢。

本案的一個實施例是一種液晶顯示裝置，包含液晶顯示面板、時序控制電路以及多個驅動電路。時序控制電路根據與液晶顯示面板相關的第一位置資料與第一影像資料產生多個第一顯示資料，以及根據掃描次數產生多個第一選通脈衝和接地控制訊號。驅動電路響應於第一選通脈衝的上升邊緣並根據第一顯示資料更新液晶顯示面板中的第一顯示區域的畫面。驅動電路在第一顯示區域的畫面被更新後根據接地控制訊號輸出接地電壓至液晶顯示面板的多個驅動電極。

本案的另一個實施例是一種觸控液晶顯示裝置的驅動方法，包含以下步驟：響應於一選通脈衝訊號中的上升邊緣與接地控制訊號具有第一電位，根據與多個觸控資料相關的多個顯示資料輸出多個輸出訊號至觸控液晶顯示面板的多個驅動電極；響應於輸出訊號將觸控液晶顯示面板中相對應之多個液晶單元從平面配向態翻轉至垂直配向態；以及響應於接地控制訊號具有不同於第一電位的第二電位將觸控液晶顯示面板的驅動電極接地。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本案。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式「一」、「一個」和「該」旨在包括複數形式，包括「至少一個」。「或」表示「及/或」。如本文所使用的，術語「及/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包括」及/或「包含」指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

請參照第1圖。第1圖是根據本案一些實施例的液晶顯示裝置100之示意圖。如第1圖所示，液晶顯示裝置100包含處理器110、記憶體115、時序控制電路120、液晶顯示面板130、驅動電路140、150及160。處理器110與記憶體115、時序控制電路120以及液晶顯示面板130耦接。記憶體115與時序控制電路120耦接。時序控制電路120更與驅動電路140、150及160耦接。液晶顯示面板130包含多條共同導線141以及多條區段導線151。共同導線141與區段導線151相互交錯設置以定義多個畫素131。

在一些實施例中，液晶顯示裝置100為觸控液晶顯示裝置，以及液晶顯示面板130為觸控液晶顯示面板。液晶顯示裝置100響應於使用者的觸控操作產生包含觸控資料的觸控訊號101至處理器110。處理器110用以將觸控資料中的影像資料與相應的位置資料透過訊號111傳輸並儲存在記憶體115中。舉例而言，使用者在液晶顯示面板130中以觸控的方式書寫字母「A」。液晶顯示面板130中的觸控感測電路(未示出)響應於觸控操作產生對應於字母「A」的影像資料及字母「A」於液晶顯示面板130中之位置的資料(例如，座標與輸入範圍等)。接著處理器110將影像資料與相應的位置資料儲存於記憶體115中以供後續的顯示操作使用。

處理器110可為任何形式的邏輯運算元件。例如，處理器110可為液晶顯示裝置100內的處理晶片(Scaler)、具有邏輯處理能力的微處理器或是系統單晶片(System on a Chip、SOC)。處理器110內也可以存有多組的時序控制參數(Timing Parameters)。

在一些實施例中，處理器110用以傳輸控制訊號112至時序控制電路120以執行顯示操作，如顯示使用者觸控輸入的字母「A」。處理器110與時序控制電路120通訊的方式可以經由積體電路匯流排(I2C)和/或序列介面(例如，串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI))進行訊號傳輸。

時序控制電路120用以透過訊號113從記憶體115中讀取所儲存的影像資料與位置資料，並根據影像資料與位置資料產生待顯示於液晶顯示面板130對應於位置資料的顯示資料。在一些實施例中，時序控制電路120可為邏輯電路並用以透過控制訊號121控制驅動電路140-160以根據顯示資料更新液晶顯示面板130中顯示區域的畫面。舉例而言，在一些實施例中，訊號113分別經由序列介面SPI以訊號介面(例如，低電壓差分訊號(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS))將位置資料以及影像資料傳送至時序控制電路120。

接著，時序控制電路120根據影像資料以及位置資料產生顯示資料（例如，包含在資料訊號MLxP中的顯示資料）以及根據掃描次數產生選通脈衝（例如，包含在選通脈衝訊號STB中的脈衝）和接地控制訊號SDOZ。在一些實施例中，控制訊號121包含資料訊號MLxP、與資料訊號MLxP相關的資料訊號時脈訊號MLCLKxP、接地控制訊號SDOZ、選通脈衝訊號STB、啟動控制訊號SDOE。在一些實施例中，時序控制電路120將低電壓差分訊號形式的影像資料轉換成驅動電路140-160所用的數據訊號形式之資料訊號MLxP。

驅動電路140-160用以根據控制訊號121掃描及驅動畫素131。具體而言，在一些實施例中，液晶顯示面板130由兩個密封有液晶的基板組成，而其中畫素131包含膽固醇液晶單元。上述兩個基板上分別形成彼此交叉的多條共同導線141與多條區段導線151。在一些實施例中，畫素131藉由與共同導線141與區段導線151耦接的驅動電極來驅動。在不同實施例中，共同導線141與區段導線151被視為驅動畫素131的驅動電極。

在一些實施例中，驅動電路140、150、160根據資料訊號MLxP產生驅動共同導線141與區段導線151的訊號，其中資料訊號MLxP包含對應驅動共同導線141之資料訊號xC_MLxP以及對應驅動區段導線151之資料訊號xS_MLxP。驅動電路140、150、160中的一者可以是施加在共同導線141之共同訊號的產生器或共同訊號的輸出電路，而驅動電路140、150、160中的另一者可以是施加在區段導線151之區段訊號的產生器或區段訊號的輸出電路，以及驅動電路140、150、160中的剩餘一者可以是同時共同訊號以及區段訊號的產生器或輸出電路。在一些實施例中，資料訊號xC_MLxP與xS_MLxP各自包含相應的顯示資料。

舉例而言，包含在液晶顯示面板130中一個顯示區域內的畫素131用以被驅動以顯示影像。詳述之，在驅動電路140-160在一個掃描週期中依序輸出共同訊號（被視為選擇訊號）至多條共同導線141中的一者，以選擇多個畫素131中的相應畫素，並用以依序輸出區段訊號（被視為資料訊號）於多條區段導線151中的一者，以驅動多個畫素131中的相應畫素，使畫素131顯示對應於顯示資料的，例如，灰階值。換言之，在液晶顯示面板130的一個掃描週期中，相應於觸控資料的顯示區域被掃描一次以更新該顯示區域的畫面為著呈現影像資料，例如字母「A」。例如，相對畫素131中的液晶單元從具有高反射率的平面配向態（planar）翻轉至具有低反射率的垂直配向態（homeotropic）。因此字母「A」以相對於其他區域較深色的樣態顯現於液晶顯示面板130。

第1圖的組態係為了說明性目的而給出。各種實施包括於本案的一實施例的預料範疇內。舉例而言，在一些實施例中，液晶顯示面板130可直接根據影像資料將相關控制訊號輸出至時序控制電路120，以在液晶顯示面板130顯示相關畫面。

在後續的段落中將參照第2圖至第3圖說明液晶顯示裝置100的操作。第2圖與第3圖是根據本案一些實施例的多個訊號的波形示意圖。

如第2圖所示，處理器110響應於顯示操作產生相應的配置資料並透過訊號IN_SPI傳輸，使得致能訊號DCDC_EN*具有高電位致能液晶顯示裝置100中的溫度感測電路（未示出）以取得環境溫度RT。接著所感測的環境溫度RT透過積體電路匯流排I2C傳輸至處理器110。處理器110根據記憶體115儲存的查找表（lookup table）讀取對應環境溫度RT的電壓LT以合適地透過積體電路匯流排I2C傳輸用以設定時序控制電路120之控制訊號121的電壓的資料SPV，例如接地控制訊號SDOZ及啟動控制訊號SDOE之高電位的電壓。

在一些實施例中，訊號IN_SPI更包含訊號113中從記憶體115中所讀取儲存的位置資料，例如位置資料HWCT。在一些實施例中，多個位置資料HWCT中的一者分別對應多個影像資料中的相對一者。例如，一個位置資料HWCT對應包含字母「A」的影像資料，位置資料HWCT包含座標（例如（X1,Y1））以及輸入範圍的長寬（例如(H1,W1)）；相對地，另一個位置資料HWCT對應包含字母「B」的影像資料，位置資料HWCT包含座標（例如（X2,Y2））以及輸入範圍的長寬（例如(H2,W2)）。

接著，響應於啟動控制訊號SDOE具有高電位，時序控制電路120控制驅動電路140-160開啟。此外，顯示操作的初始階段中，在資料訊號MLxP中的顯示資料尚未輸出時，時序控制電路120透過具有高電位的接地控制訊號SDOZ控制驅動電路140-160輸出接地電壓（ground）至液晶顯示面板130的驅動電極（例如共同導線141與區段導線151）。

在顯示操作的資料輸出階段中，根據資料訊號時脈訊號MLCLKxP的時序以及選通脈衝訊號STB的時序，驅動電路140、150、160根據資料訊號MLxP中的顯示資料產生驅動共同導線141與區段導線151的訊號。相關細節已於第1圖的相關內容中討論，在此不再贅述。

透過以上的操作，相應的影像資料依次將被更新在液晶顯示面板130相應的位置。

在一些實施例中，在全部影像資料都以顯示在液晶顯示面板130後，時序控制電路120輸出具有脈衝的訊號DF至處理器以指示顯示操作已完成。

參照第3圖說明更新液晶顯示面板130中的顯示區域的畫面的操作。第3圖繪示第2圖之波形圖的細部特徵。

如第3圖所示的實施例，相應於第一筆影像資料（例如，包含字母「A」）的輸出週期T1對應選通脈衝訊號STB中具有脈衝寬度的3個選通脈衝以及一選通脈衝控制時間。

就說明而言，驅動電路140、150、160響應於選通脈衝訊號STB中選通脈衝的上升邊緣將資料訊號xC_MLxP中的顯示資料DATA由數位訊號轉換成類比訊號作為輸出訊號輸出至液晶顯示面板130。例如，在輸出週期T1中，於選通脈衝訊號STB的第一個脈衝周期時，在資料重設脈衝DRST後，資料訊號xC_MLxP中的顯示資料DATA被閂鎖於，例如，閂鎖電路（未示出）中。同時接地控制訊號SDOZ具高電位並輸出接地電壓至液晶顯示面板130中的驅動電極。

經過第一個脈衝週期後，當選通脈衝訊號STB的第二個選通脈衝產生時，資料訊號xC_MLxP中的顯示資料DATA被輸出至液晶顯示面板130。接著，經過第二個脈衝週期後，當選通脈衝訊號STB的第三個選通脈衝產生時，資料訊號xC_MLxP中的顯示資料DATA再次被輸出至液晶顯示面板130。換句話說，透過如上述實施例的配置，液晶顯示面板130中對應於第一筆影像資料的顯示區域的畫素131被掃描兩次以更新顯示區域的畫面。

承上述實施例，在驅動電路140、150、160輸出顯示資料DATA以更新顯示區域的畫面時（例如對應第二個選通脈衝的上升邊緣），接地控制訊號SDOZ具有低電位。如第3圖所示，接地控制訊號SDOZ具第二個選通脈衝的上升邊緣開始的兩個脈衝週期的低電位區間。

接著，完成更新顯示區域的畫面之後，選通脈衝訊號STB具有選通脈衝控制時間並對應接地控制訊號SDOZ之高電位區間的第一部分。在一些實施例中，驅動電路140、150、160用以在選通脈衝控制時間中根據具高電位的接地控制訊號SDOZ輸出接地電壓至液晶顯示面板130中的驅動電極。

在經過選通脈衝控制時間之後，相應於第二筆影像資料（例如，包含字母「B」）的輸出週期T2的選通脈衝訊號STB的第一個選通脈衝產生時，接地控制訊號SDOZ在其高電位區間的第二部分保持高電位。輸出週期T2同樣對應選通脈衝訊號STB中具有脈衝寬度的3個選通脈衝以及一選通脈衝控制時間。驅動電路140、150、160在輸出週期T2中的配置類似於輸出週期T1中的配置。為簡潔之故，重複的說明不在此重複。

透過上述的配置，字母「A」、「B」的影像資料顯示在液晶顯示面板130相對應的位置。

第2圖至第3圖的組態係為了說明性目的而給出。各種實施包括於本案的一實施例的預料範疇內。舉例而言，在一些實施例中，時序控制電路120在一個輸出週期中產生超過2個選通脈衝。換句話說，驅動電路140、150、160掃描超過2次以顯示影像資料。在一些實施例中，掃描次數是數字N，以及數字N介於2至5之間。相對地，一個掃描週期中的選通脈衝的數量為(N+1)。

在一些液晶顯示裝置的顯示操作中，時序控制電路控制驅動電路以高頻、高掃描次數（例如一個掃描週期中產生128個選通脈衝以掃描128次畫面）的方式驅動液晶單元。然而，此驅動方式耗時並無法完整地將液晶單元轉態。換句話說，透過該驅動方式無法快速地將液晶單元自平面配向態轉至垂直配向態。

透過本案所提供的配置，時序控制電路120控制驅動電路140-160以低頻、低掃描次數的方式更新液晶顯示面板130的顯示區域的畫面。完成低次數的掃描所需要的時間遠小於完成高次數的掃描。在一些實施例中，一個掃描週期遠小於1毫秒（1ms）。因此提升液晶顯示面板130的反應時間與成像品質。

此外，藉由在完成更新影像後將驅動電極接地的配置，驅動電極不累積因驅動時所造成的電荷，大幅度降低液晶顯示面板130在驅動時的殘影。因此，進一步提升使用者的操作體驗。

請參照第4圖。第4圖是根據本案一些實施例的觸控液晶顯示面板的驅動方法400的流程圖。應理解，可在由第4圖展示的過程前、期間及後提供額外操作，且對於該方法的額外實施例，以下描述的操作中的一些可經替換或消除。該些操作/過程的次序可為可互換的。貫穿各種視圖及說明性實施例，使用相似參考編號來標示相似元件。觸控液晶顯示面板的驅動方法400包含操作401-403並將參照第1圖至第3圖說明。

在操作401中，響應於選通脈衝訊號STB中的上升邊緣與接地控制訊號SDOZ具有第一電位(例如低電位)，根據與複數個觸控資料(例如觸控訊號101中的對應多個影像(字母「A」、字母「B」)的觸控資料)相關的複數個顯示資料DATA，驅動電路140-160輸出複數個輸出訊號(例如施加在共同導線141之共同訊號與施加在區段導線151之區段訊號)至觸控液晶顯示面板(例如液晶顯示面板130)的複數個驅動電極(例如共同導線141與區段導線151)。

在操作402中，響應於輸出訊號將觸控液晶顯示面板中相對應之複數個液晶單元(例如畫素131中的液晶單元)從平面配向態翻轉至垂直配向態。

在操作403中，響應於接地控制訊號SDOZ具有不同於第一電位的第二電位(例如高電位)將觸控液晶顯示面板的驅動電極接地。

在一些實施例中，如第3圖所示，接地控制訊號SDOZ的低電位區間對應選通脈衝訊號STB的二個脈衝週期。接地控制訊號SDOZ在低電位區間具有低電位。

在一些實施例中，如第3圖所示，接地控制訊號SDOZ的不同於低電位區間的高電位區間對應選通脈衝訊號STB的一個脈衝週期與一選通脈衝控制時間。接地控制訊號SDOZ在高電位區間具有高電位。在一些實施例中，脈衝週期長於選通脈衝控制時間。

綜上所述，本案藉由所提及的液晶顯示裝置及觸控液晶顯示裝置的驅動方法，使液晶單元轉態速度變快，並於掃描後釋放控制線路（驅動電極）上的累積電荷。因此增加液晶顯示裝置的反應速度，以及改善殘影。提升液晶顯示裝置的成像品質與操作體驗。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:液晶顯示裝置 101:觸控訊號 110:處理器 111,113:訊號 112:控制訊號 115:記憶體 120:時序控制電路 121:控制訊號 130:液晶顯示面板 131:畫素 140-160:驅動電路 141:共同導線 151:區段導線 SPI:序列介面 I2C:積體電路匯流排 DCDC_EN*:致能訊號 IN_SPI:訊號 SDOE:啟動控制訊號 SDOZ:接地控制訊號 DF:訊號 MLCLKxP:資料訊號時脈訊號 MLxP:資料訊號 STB:選通脈衝訊號 xC_MLxP:資料訊號 xS_MLxP:資料訊號 RT:環境溫度 LT:電壓 SPV:資料 HWCT:位置資料 T1-T2:輸出週期 DATA:顯示資料 DRST:資料重設脈衝 400:觸控液晶顯示面板的驅動方法 401-403:操作

第1圖是根據本案一些實施例的液晶顯示裝置之示意圖。 第2圖是根據本案一些實施例的多個訊號的波形示意圖。 第3圖是根據本案一些實施例的多個訊號的波形示意圖。 第4圖是根據本案一些實施例的觸控液晶顯示面板的驅動方法的流程圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

SPI:序列介面

I2C:積體電路匯流排

DCDC_EN*:致能訊號

IN_SPI:訊號

SDOE:啟動控制訊號

SDOZ:接地控制訊號

DF:訊號

MLCLKxP:資料訊號時脈訊號

MLxP:資料訊號

STB:選通脈衝訊號

RT:環境溫度

LT:電壓

SPV:資料

HWCT:位置資料

Claims (10)

1. 一種液晶顯示裝置，包含：一液晶顯示面板；一時序控制電路，用以根據與該液晶顯示面板相關的一第一位置資料與一第一影像資料產生複數個第一顯示資料，以及根據一掃描次數產生複數個第一選通脈衝和一接地控制訊號；以及複數個驅動電路，用以響應於該些第一選通脈衝的上升邊緣並根據該些第一顯示資料更新該液晶顯示面板中的一第一顯示區域的畫面，以及該些驅動電路更用以在該第一顯示區域的畫面被更新後根據該接地控制訊號輸出一接地電壓至該液晶顯示面板的複數個驅動電極。
2. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該掃描次數是一數字N，以及該數字N介於2至5之間，以及該些第一選通脈衝的數量為(N+1)。
3. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該液晶顯示面板包含：複數條共同導線，與該些驅動電極中的一第一組驅動電極耦接；以及複數條區段導線，與該些驅動電極中的一第二組驅動電極耦接， 其中該些共同導線與該些區段導線相互交錯設置以定義複數個畫素，該些畫素中的每一者包含一膽固醇液晶單元。
4. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該時序控制訊號更用以在經過一選通脈衝控制時間之後，響應於與該液晶顯示面板中的一第二顯示區域相關的一第二位置資料與一第二影像資料產生複數個第二顯示資料，以及根據該掃描次數產生複數個第二選通脈衝，以驅動該些驅動電路更新該第二顯示區域的畫面。
5. 如請求項4所述之液晶顯示裝置，其中該些驅動電路更用以在該選通脈衝控制時間中根據該接地控制訊號輸出該接地電壓至該液晶顯示面板的該些驅動電極。
6. 如請求項4所述之液晶顯示裝置，其中當該些驅動電路更新該第二顯示區域時，該接地控制訊號具有一第一電位，以及在該選通脈衝控制時間中該接地控制訊號具有不同於該第一電位的一第二電位。
7. 一種觸控液晶顯示裝置的驅動方法，包含：響應於一選通脈衝訊號中的上升邊緣與一接地控制訊號具有一第一電位，根據與複數個觸控資料相關的複數個顯 示資料輸出複數個輸出訊號至一觸控液晶顯示面板的複數個驅動電極；響應於該些輸出訊號將該觸控液晶顯示面板中相對應之複數個液晶單元從一平面配向態翻轉至一垂直配向態；以及響應於該接地控制訊號具有不同於該第一電位的一第二電位將該觸控液晶顯示面板的該些驅動電極接地。
8. 如請求項7所述之觸控液晶顯示裝置的驅動方法，其中該接地控制訊號的一第一電位區間對應該選通脈衝訊號的二個脈衝週期，其中該接地控制訊號在該第一電位區間具有該第一電位。
9. 如請求項8所述之觸控液晶顯示裝置的驅動方法，其中該接地控制訊號的不同於該第一電位區間的一第二電位區間對應該選通脈衝訊號的一個脈衝週期與一選通脈衝控制時間，其中該接地控制訊號在該第二電位區間具有該第二電位。
10. 如請求項7所述之觸控液晶顯示裝置的驅動方法，其中該接地控制訊號的一第一電位區間對應該選通脈衝訊號的一脈衝週期與一選通脈衝控制時間， 其中該脈衝週期長於該選通脈衝控制時間，以及該接地控制訊號在該第一電位區間具有該第二電位。