CN101826311A - 可加长充电时间的液晶显示装置及相关驱动方法 - Google Patents

Abstract

液晶显示装置包含复数条第一数据线、复数条第二数据线、复数条栅极线、复数个显示单元、一源极驱动器，以及一栅极驱动器。每一第二数据线设于两相对应的第一数据线之间，而每一显示单元耦接于一相对应的第一数据线及一相对应的栅极线或是一相对应的第二数据线及一相对应的栅极线。源极驱动器耦接于复数条第一数据线及复数条第二数据线，用来提供复数组数据信号。每一数据信号是于一写入周期的第一周期输出至一相对应的第一数据线，且于该写入周期的第二周期输出至一相对应的第二数据线。可加长充电时间的液晶显示装置及相关驱动方法。

Description

可加长充电时间的液晶显示装置及相关驱动方法

技术领域

本发明相关于一种液晶显示装置和相关驱动方式，尤指一种可加长充电时间的液晶显示装置和相关驱动方式。

背景技术

由于液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，已逐渐取代传统的阴极射线管(cathode raytube，CRT)显示器，而被广泛地应用在笔记型计算机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平面电视，或行动电话等信息产品上。

随着液晶显示器的面板尺寸不断变大，面板的负载也相应增加，动态功率消耗也会大幅提升，如何降低功率消耗也成为设计液晶显示器时的重要课题。一般而言，施加在液晶电容两端的电压极性必须每隔一预定时间进行反转，以避免液晶材料产生极化(polarization)而造成永久性的破坏，常见驱动液晶显示面板的方式包含点反转(dot inversion)、线反转(line inversion)，和图框反转(frame inversion)等。当驱动液晶显示面板的电压极性开始反转之际，源极驱动器需提供大量的能量以改变数据线电压，故此时也是液晶显示器负载最大的时间。同时，随着操作频率和面板分辨率的提高，液晶电容充电时间也变短，若前后两驱动电压差异很大，在极性反转时可能因充电时间不足而无法达到理想的电压准位。因此，一般会使用预充电(precharge)来改善充电时间不足的问题。

请参考图1，图1为背景技术中一液晶显示器10的示意图。液晶显示器10包含一液晶显示面板12、一源极驱动器(source driver)14，以及两栅极驱动器(gate driver)16和18。液晶显示面板12上设有互相平行的数据线(data line)DL₁～DL_m、互相平行的栅极线(gate line)GL₁～GL_n及复数个像素P(1，1)～P(m，n)。数据线DL₁～DL_m和栅极线GL₁～GL_n彼此交错设置，而显示单元P(1，1)～P(m，n)则分别设于相对应数据线和栅极线的交会处。液晶显示面板12上的每个显示单元皆包含有一薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)开关和一液晶电容，而每一液晶电容透过一相对应的TFT开关耦接于一相对应的数据线。源极驱动器14可产生相关于欲显示影像的数据信号，栅极驱动器16和18可产生开启TFT开关所需的栅极信号。当一显示单元的TFT开关被栅极信号开启时，此显示单元的液晶电容会被电性连接至其相对应的数据线以接收从源极驱动器14传来的数据信号，因此显示单元可依据其液晶电容内存的电荷(其极性由「+」或「_」来表示)来控制液晶分子的旋转程度，以显示不同灰阶的影像。

请参考图2，图2为先前技术液晶显示器10在运作时的时序图。在图2中，横轴代表时间，纵轴代表电压位准。CK_O、CKB-_O和STV_O代表栅极驱动器16运作所需的频率信号及起始信号，而CK_E、CKB-_E和STV_E代表栅极驱动器18运作所需的频率信号及起始信号。GS1～GS4分别代表输出至栅极线GL₁～GL₄的栅极信号。DATA代表数据信号，且DATA1～DATA4分别代表输出至同一条数据线的数据信号。T代表液晶显示器10的操作周期，A1～A4代表正常充电周期，P1～P4代表预充电周期。当输入数据信号DATA1时，栅极信号GS1和GS2皆为高电位，此时像素P(1，1)在正常充电周期，而像素P(1，2)在预充电周期。亦即对像素P(1，2)而言，在预充电周期P2时先利用写入像素P(1，1)的数据信号DATA1进行预充电，在接下来的正常充电周期A2再写入真正的数据信号DATA2。

液晶显示器10能使用预充电来增加TFT开关的充电时间(由T/4增加到T/2)，但若前后两数据信号差异过大时，并无法达到良好的预充电效果。同时，液晶显示器的显示质量以点反转最佳，但液晶显示器10只能达到线反转或图框反转，并无法达到点反转。

发明内容

本发明提供一种可加长充电时间的液晶显示装置，其包含m条平行设置的第一数据线；m条平行设置的第二数据线，每一第二数据线设于两相对应的第一数据线之间，且平行于该相对应的第一数据线；复数条平行设置的栅极线，垂直于该m条第一数据线及该m条第二数据线，用来接收栅极信号；复数个第一显示单元，每一第一显示单元耦接于该m条第一数据线中一相对应的第一数据线以及该复数条栅极线中一相对应的栅极线；复数个第二显示单元，每一第二显示单元耦接于该m条第二数据线中一相对应的第二数据线以及该复数条栅极线中一相对应的栅极线；以及一源极驱动器，耦接于该m条第一数据线及该m条第二数据线，用来提供m组数据信号，其中每一数据信号是于一写入周期的一第一周期输出至该m条第一数据线中一相对应的第一数据线，且于该写入周期的一第二周期输出至该m条第二数据线中一相对应的第二数据线。

本发明另提供一种驱动液晶显示装置的方法，其包含在一写入周期的一第一周期分别输出m笔数据信号至相对应的m条第一数据线；以及在该写入周期的一第二周期分别输出该m笔数据信号至分别相邻于该m条第一数据线的相对应m条第二数据线，同时停止输出该m笔数据信号至该m条第一数据线。

附图说明

图1为先前技术中一液晶显示器的示意图。

图2为先前技术液晶显示器在运作时的时序图。

图3为本发明中一液晶显示器的示意图。

图4为本发明中一源极驱动器的示意图。

图5为本发明液晶显示器在运作时的时序图。

【主要组件符号说明】

10、30液晶显示器        12、32液晶显示面板

14、34源极驱动器        16、18、36栅极驱动器

40移位缓存器            42数据闩锁器

44DAC                   46输出缓冲器

48开关控制电路          SWO、SWE开关

GL₁～GL_n栅极线

P(1，1)～P(m，n)像素

DL₁～DL_m、DO₁～DO_m、DE₁～DE_m数据线

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明中一液晶显示器30的示意图。液晶显示器30包含一液晶显示面板32、一源极驱动器34及一栅极驱动器36。液晶显示面板32上设有复数条互相平行的数据线、复数条互相平行的栅极线GL₁～GL_n及复数个显示单元P(1，1)～P(m，n)，其中DO₁～DO_m代表奇数条数据线，而DE₁～DE_m代表偶数条数据线。液晶显示面板32上的每个显示单元皆包含有一薄膜晶体管开关和一液晶电容，每一液晶电容透过一相对应的薄膜晶体管开关耦接于一相对应的数据线。源极驱动器34可产生相关于欲显示影像的数据信号，栅极驱动器36可产生开启TFT开关所需的栅极信号。当一显示单元的TFT开关被栅极信号开启时，此显示单元的液晶电容会被电性连接至其相对应的数据线以接收从源极驱动器34传来的数据信号，因此显示单元可依据其液晶电容内存的电荷(其极性由「+」或「_」来表示)来控制液晶分子的旋转程度，以显示不同灰阶的影像。

在本发明液晶显示器30中，数据线和栅极线彼此交错设置，然而显示单元P(1，1)～P(m，n)仅分别设于相对应奇数条数据线和奇数条栅极线的交会处，或是相对应偶数条数据线和偶数条栅极线的交会处。亦即，每一条资料在线设有(n/2)个显示单元(假设n为偶数)，而每一条栅极在线设有m个显示单元，因此液晶显示面板32上总共设有(m*n)个显示单元。举例来说，显示单元P(1，1)～P(m，n)的设置位置包含奇数条数据线DO₁和奇数条栅极线GL₁～GL_n-1的(n/2)个交会处，或是偶数条数据线DE₁和偶数条栅极线GL₂～GL_n的(n/2)个交会处。

本发明的源极驱动器34能以线反转的架构达到点反转的显示效果。举例来说，若透过奇数条数据线DO₁～DO_m输出正极性数据信号(由图3中「+」来表示)，且透过偶数条数据线DE₁～DE_m输出负极性数据信号(由图4中「_」来表示)，液晶显示面板32上的每一显示单元会和其相邻显示单元具相反极性。

请参考图4，图4为本发明中源极驱动器34的示意图。源极驱动器34包含一移位缓存器(shift register)40、一数据闩锁器(datalatch)42、一数字模拟转换器(digital-to-analog converter，DAC)44、一输出缓冲器46，以及一开关控制电路48。移位缓存器40可依据频率信号CLK和起始信号SP产生相对应的频率控制信号。数据闩锁器42可依据频率控制信号来对输入数据信号进行取样，并产生相对应的取样数据信号。数字模拟转换器44可将取样数据信号转换为模拟数据信号，再透过输出缓冲器46输出相对应的数据信号Y1～Ym。开关控制电路48耦接于奇数条数据线DO₁～DO_m和偶数条数据线DE₁～DE_m，可依据控制信号CSo和CSe来控制m组数据信号Y1～Ym和数据线之间的信号传送路径。奇数条数据线DO₁～DO_m接收到的数据信号分别由YO1～YOm来表示，而偶数条数据线DE₁～DE_m接收到的数据信号则分别由YE1～YEm来表示。

开关控制电路48包含m个奇数开关SWO和m个偶数开关SWE，分别由控制信号CSo和CSe来控制其开启或关闭，其中控制信号CSo和CSe为相位差180°的周期信号。奇数开关SWO和偶数开关SWE可为晶体管开关或其它具类似功能的组件。开关控制电路48包含m个输入端和2m个输出端，每一输入端透过一相对应的奇数开关和一相对应的偶数开关耦接于两输出端。举例来说，当控制信号CSo为高电位而控制信号CSe为低电位时，奇数开关SWO为开启而偶数开关SWE为关闭，此时开关控制电路48会将数据信号Y1～Ym分别传送到奇数条数据线DO₁～DO_m；同理，当控制信号CSo为低电位而控制信号CSe为高电位时，奇数开关SWO为关闭而偶数开关SWE为开启，此时开关控制电路48会将数据信号Y1～Ym分别传送到偶数条数据线DE₁～DE_m。

请参考图5，图5为本发明液晶显示器30运作时的时序图。在图5中，横轴代表时间，纵轴代表电压位准。图5以输出缓冲器46的第一笔数据信号Y1来作说明，数据信号Y1的周期T包含一正极性驱动周期(由图5中「+」来表示)和一负极性驱动周期(由图5中「_」来表示)。YO1和YE1分别代表数据线DO₁和DE₁所接收到的数据信号，而GS1和GS2分别代表栅极线的驱动波形。CSo和CSe代表开关控制信号，而V_com代表共同电压。数据线DO₁的写入周期包含一充电周期Tco和一维持周期Tho，开关控制信号CSo在充电周期Tco时呈高电位，而在维持周期Tho时呈低电位；数据线DE₁的写入周期包含一充电周期Tce和一维持周期The，开关控制信号CSe在充电周期Tce时呈高电位，而在维持周期The时呈低电位。

在充电周期Tco时，开关控制信号CSo和栅极信号GS1皆具高电位，此时奇数开关SWO为导通而偶数开关SWE为关闭，因此数据线DO₁所接收到的数据信号YO1等于开关控制电路48所输出的数据信号Y1，而数据线DE₁则相当于被耦接至一高阻抗。在维持周期Tho时，开关控制信号CSo为低电位而栅极信号GS1为高电位，此时数据线DO₁相当于被耦接至一高阻抗，其数据信号YO1不再由数据信号Y1来提供，而是利用数据线DO₁本身的寄生电容来维持，因此数据信号YO1的电位会略为下降ΔVo。由于数据线DO₁的寄生电容远大于显示单元内的液晶电容，因此ΔVo的值极小，对数据正确性的影响不大。

另一方面，当数据线DO₁进入维持周期Tho时，数据线DE₁则进入充电周期Tce，亦即开关控制信号CSe和栅极信号GS2皆具高电位，此时奇数开关SWO为关闭而偶数开关SWE为导通，因此数据线DE₁所接收到的数据信号YE1等于开关控制电路48所输出的数据信号Y1，而数据线DO₁则相当于被耦接至一高阻抗。在维持周期The时，开关控制信号CSe为低电位而栅极信号GS2为高电位，此时数据线DE₁相当于被耦接至一高阻抗，其数据信号YE1不再由输出信号Y1来提供，而是利用数据线DE₁本身的寄生电容来维持，因此源极输出信号YE1会略为上升ΔVe。由于数据线DE₁的寄生电容远大于显示单元内的液晶电容，因此ΔVe的值极小，对数据正确性的影响不大。

在本发明中，每一数据信号是于一写入周期的第一周期输出至一相对应的第一数据线，且于下一写入周期输出至一相对应的第二数据线，如此交替输出至一画面结束。第一数据线和第二数据线在同一时间仅有一组数据线接收来自源极驱动器的信号，另一组未接收信号的数据线则可利用自身的大寄生电容来维持液晶电容的电流。相较于先前技术，本发明同样使用两阶段(充电周期和维持周期)来充电显示单元，但两阶段皆使用正确的数据信号，并不会被前一显示单元的数据信号影响。本发明透过数据线自身的寄生电容来提供在维持周期时的电位，因此能有效增加液晶电容的充放电时间。同时，本发明的源极驱动器34可透过开关控制电路将m笔数据信号Y1～Ym在对应周期内传送至2m条数据线，不但减少电路布线面积，同时亦能降低功率消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种可加长充电时间的液晶显示装置，其特征在于，包含：

m条平行设置的第一数据线；

m条平行设置的第二数据线，每一第二数据线设于两相对应的第一数据线之间，且平行于该相对应的第一数据线；

复数条平行设置的栅极线，垂直于该m条第一数据线及该m条第二数据线，用来接收栅极信号；

复数个第一显示单元，每一第一显示单元耦接于该m条第一数据线中一相对应的第一数据线以及该复数条栅极线中一相对应的栅极线；

复数个第二显示单元，每一第二显示单元耦接于该m条第二数据线中一相对应的第二数据线以及该复数条栅极线中一相对应的栅极线；以及

一源极驱动器，耦接于该m条第一数据线及该m条第二数据线，用来提供m组数据信号，其中每一数据信号是于一写入周期的第一周期输出至该m条第一数据线中一相对应的第一数据线，且于该写入周期的第二周期输出至该m条第二数据线中一相对应的第二数据线。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该源极驱动器是包含：

一开关控制电路，包含：

m组输入端，分别用来接收该m组数据信号；

m组第一输出端，分别耦接于相对应的m条第一数据线；

m组第二输出端，分别耦接于相对应的m条第二数据线；

m组第一开关，每一第一开关包含：

一第一端，耦接于该m组输入端中一相对应的输入端；

一第二端，耦接于该m组第一输出端中一相对应的第一输出端；以及

一控制端，用来接收相关于该第一及第二周期的一第一控制信号；以及

m组第二开关，每一第二开关包含：

一第一端，耦接于该m组输入端中一相对应的输入端；

一第二端，耦接于该m组第二输出端中一相对应的第二输出端；以及

一控制端，用来接收相关于该第一及第二周期的一第二控制信号。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，该源极驱动器另包含：

一移位缓存器，用来依据频率信号和起始信号以产生相对应的频率控制信号；

一数据闩锁器，耦接于该移位缓存器，用来依据该频率控制信号进行数据取样，并产生相对应的取样数据信号；

一数字模拟转换器耦接于该数据闩锁器，用来将该取样数据信号转换为模拟数据信号；以及

一输出缓冲器，耦接于该数字模拟转换器和该开关控制电路之间，用来依据该模拟数据信号输出相对应的该m组数据信号至该开关控制电路。

4.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一及第二开关是包含晶体管。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包含：

一栅极驱动器，耦接于该复数条栅极线，用来提供该栅极信号。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，每一显示单元包含一薄膜晶体管开关和一液晶电容。

7.一种驱动液晶显示装置的方法，其包含：

在一写入周期的一第一周期分别输出m笔数据信号至相对应的m条第一数据线；以及

在该写入周期的一第二周期分别输出该m笔数据信号至分别相邻于该m条第一数据线的相对应m条第二数据线，同时停止输出该m笔数据信号至该m条第一数据线。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包含提供该m笔数据信号。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包含在该第二周期将该m条第一数据线电性连接至一高阻抗。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包含在该第一及第二周期输出一具高电位的栅极信号以将显示单元电性连接至相对应的数据线。

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