CN104123923A - 液晶显示器显示驱动电路及其显示驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器显示驱动方法，包含：提供相位相反且脉冲宽度为二分之一时钟周期的第一时钟信号与第二时钟信号；根据影像数据提供一第一数据信号给奇数行像素单元和一相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的第二数据信号给偶数行像素单元；依据第一时钟信号对任一奇数行的像素单元提供一脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号，使其开启而受第一数据信号充电；依据第二时钟信号对与该奇数行像素单元相邻的下一偶数行像素单元提供所述扫描信号，使其开启而受第二数据信号充电。

Description

液晶显示器显示驱动电路及其显示驱动方法
【技术领域】
本发明是有关于一种液晶显示技术，特别是有关于一种可提升高分辨率液晶显示器的充电能力的显示驱动电路及其显示驱动方法。
【背景技术】
随着平面显示器的不断推广和普及，对平面显示器的显示性能提出了很高的要求，无论是有源矩阵有机发光二极管显示器或是薄膜晶体管液晶显示器，都要求更高的分辨率与刷新率(扫描频率)。就目前而言，具备4K(泛指横向分辨率约为4000像素)分辨率与120Hz扫描频率的显示器已逐渐进入主流消费市场。
然而，随着分辨率跟扫描频率的需求提高，薄膜晶体管会因为扫描频率过高而使其对像素的充电时间不足，导致像素的充电率受到严重的影响；同时扫描频率的提高也会提高像素电压极性的转换频率，像素的驱动电压极性转换越频繁，数据线连接的数据驱动电路的功率消耗也就越大。由于传统的薄膜晶体管液晶显示器受非晶硅半导体的电子迁移率和铝金属阻抗的特性限制而无法在充电效率上有所提升，遂有制造商寻求新的高迁移率半导体材料和低电阻金属材料，例如采用低温多晶硅(LTPS)作为薄膜晶体管的半导体材料。但是由于新材料的应用技术目前尚不够成熟，因此还不能被广泛应用到平板显示中。
也因此，在目前新材料的应用技术尚未趋于完善之际，仍有必要针对现有的液晶显示器显示驱动方法或电路进行改良，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
有鉴于现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种液晶显示器显示驱动电路，以提高像素单元的充电能力，实现高品质与低功耗显示画质。
为达成本发明的前述目的，本发明提供一种液晶显示器显示驱动电路，所述液晶显示器显示驱动电路包括：多个像素单元，排列成阵列，其中同一行的像素单元连接至同一扫描线；同一列的像素单元位于两相邻的第一数据线和第二数据线之间，其中奇数行的像素单元连接所述相邻的第一数据线，偶数行的像素单元连接所述相邻的第二数据线；一时序控制器，提供彼此相位相反的第一时钟信号与第二时钟信号，所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为二分之一时钟周期；一扫描驱动器，依据所述第一时钟信号按顺序对奇数行的扫描线提供扫描信号以打开奇数行的像素单元，并依据所述第二时钟信号按顺序对偶数行的扫描线提供相同的扫描信号以打开偶数行的像素单元；其中所述扫描信号的脉冲宽度为二分之三时钟周期；以及一数据驱动器，根据各像素列的影像数据对该像素列连接的第一数据线提供一第一数据信号以对打开的奇数行像素单元充电，并对该像素列连接的第二数据线提供相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的一第二数据信号以对打开的偶数行像素单元充电，其中所述第一数据信号与第二数据信号的脉冲宽度大于二分之一时钟周期。
在本发明的一实施例中，所述扫描驱动器依据所述第一时钟信号的上升沿按顺序对奇数行的扫描线提供所述脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号；所述扫描驱动器并依据所述第二时钟信号的上升沿按顺序对偶数行的扫描线提供所述脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号，使得任一奇数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度与其相邻的偶数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度彼此重叠三分之二的时间。
在本发明的一实施例中，所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为一液晶显示器的帧频与行频的乘积倒数。
在本发明的一实施例中，所述第一数据信号与所述第二数据信号的电压极性相反。
在本发明的一实施例中，所述第一数据信号与所述第二数据信号为低电平脉冲，占空比大于90％。
本发明另提供一种液晶显示器显示驱动方法，包括下列步骤：提供彼此相位相反的第一时钟信号与第二时钟信号，其中所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为二分之一时钟周期；在一像素列的像素单元中，根据对应该像素列的影像数据提供一脉冲宽度大于二分之一时钟周期的第一数据信号给奇数行的像素单元，以及一脉冲宽度大于二分之一时钟周期且相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的第二数据信号给偶数行的像素单元；依据所述第一时钟信号对任一奇数行的像素单元提供一脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号，使该奇数行的像素单元开启而受到所述第一数据信号充电；以及依据所述第二时钟信号对与所述奇数行的像素单元相邻的下一偶数行的像素单元提供所述扫描信号，使该偶数行的像素单元开启而受到所述第二数据信号充电。
在本发明的一实施例中，在一像素列的像素单元中，奇数行的像素单元连接一第一数据线以接收所述第一数据信号，偶数行的像素单元连接一对应的第二数据线以接收所述第二数据信号。
在本发明的一实施例中，任一奇数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度与其相邻的偶数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度彼此重叠三分之二的时间。
在本发明的一实施例中，所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为一液晶显示器的帧频与行频的乘积倒数。
在本发明的一实施例中，所述第一数据信号与所述第二数据信号的电压极性相反；所述第一数据信号与所述第二数据信号为低电平脉冲，占空比大于90％。
【附图说明】
图1是本发明液晶显示器显示驱动电路一较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明液晶显示器显示驱动电路一较佳实施例输出扫描信号与驱动信号的时序图。
图3是现有技术中数据线D1与扫描线G1～G3的输出讯号时序图。
图4是本发明液晶显示器显示驱动方法的一较佳实施例的流程图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参考图1所示，图1是本发明液晶显示器显示驱动电路一较佳实施例的结构示意图。本发明的液晶显示器显示驱动电路主要用于一薄膜晶体管液晶显示器，特别是能通过提升像素单元的充电能力而使其适用于要求高分辨率与高刷新率的液晶显示器。
如图1所示，所述液晶显示器显示驱动电路主要包括多条扫描线G1、G2～G2N、多条第一数据线D1和多条第二数据线D2、多个像素单元P1～P2N、一时序控制器10、一扫描驱动器20以及一数据驱动器30。
所述扫描线G1、G2～G2N彼此平行且沿着行方向水平延伸。
所述第一数据线D1与所述第二数据线D2交替平行排列，并且沿着列方向(即纵向)垂直延伸而与所述扫描线G1、G2～G2N相互绝缘交错。
所述像素单元P1～P2N排列成阵列，其中位于同一列(即纵向)的像素单元P1～P2N称为像素列。如图1所示，同一行的像素单元(例如P1)连接至同一扫描线(例如G1)；同一列的像素单元P1～P2N则位于两相邻的第一数据线D1和第二数据线D2之间，其中值得注意的是，奇数行的像素单元连接所述相邻的第一数据线D1，偶数行的像素单元连接所述相邻的第二数据线D2。例如，在位于第一数据线D1和第二数据线D2之间的像素列中，第一数据线D1连接奇数扫描线G1、G3、...、G2N-1所连接的像素单元P1、P3、...、P2N-1；第二数据线D2连接偶数扫描线G2、G4、...、G2N所连接的像素单元P2、P4、...、P2N。相较于传统的液晶显示器，本发明液晶显示器显示驱动电路首先将数据线的数目增加一倍，进而将每个数据线的输出频率得以减半，以降低功耗。
请进一步参考图2所示，图2是本发明液晶显示器显示驱动电路一较佳实施例输出扫描信号与驱动信号的时序图。所述时序控制器10提供彼此相位相反的第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2，所述第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2具有一时钟周期为T，其脉冲宽度为二分之一时钟周期(1/2T)，亦即占空比为50％。在本实施例中，所述第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2的脉冲宽度优选是一液晶显示器的帧频与行频的乘积倒数，例如当液晶显示器的帧频设定为120Hz，行频设定为270KHz(垂直分辨率为2160像素)，则所述第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2的脉冲宽度约为0.03微秒。
所述扫描驱动器20连接所述时序控制器10，其依据所述第一时钟信号clk1按顺序对奇数行的扫描线G1、G3、...、G2N-1提供扫描信号以打开奇数行的像素单元P1、P3、...、P2N-1，并依据所述第二时钟信号clk2按顺序对偶数行的扫描线G2、G4、...、G2N提供相同的扫描信号以打开偶数行的像素单元P2、P4、...、P2N；其中如图2所示，所述扫描信号的脉冲宽度为二分之三时钟周期(3/2T)。更详细来说，如图2所示，在本实施例中，所述扫描驱动器20依据所述第一时钟信号clk1的上升沿按顺序对奇数行的扫描线G1、G3、...、G2N-1提供所述脉冲宽度为二分之三时钟周期(3/2T)的扫描信号；同时所述扫描驱动器20也依据所述第二时钟信号clk2的上升沿按顺序对偶数行的扫描线G2、G4、...、G2N提供所述脉冲宽度为二分之三时钟周期(3/2T)的扫描信号，如此一来，从时序图可看出任一奇数行的扫描线(例如G1)的扫描信号的脉冲宽度与其相邻的偶数行的扫描线(例如G2)的扫描信号的脉冲宽度会彼此重叠三分之二的时间，亦即重叠一个时钟周期(T)。
所述数据驱动器30连接所述时序控制器10，其根据各像素列的影像数据对该像素列连接的第一数据线D1提供一第一数据信号TP1以对打开的奇数行像素单元P1、P3、...、P2N-1充电，并对该像素列连接的第二数据线D2提供相对该第一数据信号TP1延迟二分之一时钟周期(1/2T)的一第二数据信号TP2，以对打开的偶数行像素单元P2、P4、...、P2N充电；其中在本实施例中，所述第一数据信号TP1与第二数据信号TP2的脉冲宽度大于二分之一时钟周期(1/2T)。前述的各像素列的影像数据是指决定一组像素列中的第一个像素单元P1到第2N个像素单元P2N所输入的像素电压。为达到点转换的极性反转效果，本实施例中，所述第一数据信号TP1与所述第二数据信号TP2的电压极性是相反的，如此一来，同一列中的奇数行像素单元P1、P3、...、P2N-1与其相邻的偶数行像素单元P2、P4、...、P2N所接收的像素电压的极性便会相反。再者，在本实施例中，所述第一数据信号TP1与所述第二数据信号TP2优选是低电平脉冲，且占空比大于90％，也就是说，所述第一数据信号TP1与延迟二分之一时钟周期(1/2T)的所述第二数据信号TP2的脉冲宽度会重叠将近二分之一的时间。
如图2所示，相邻扫描线的扫描信号的脉冲宽度会彼此重叠三分之二的时间，而相邻的“奇数行”扫描线(例如G1和G3)的扫描信号的脉冲宽度会彼此重叠三分之一的时间，由于两相邻的奇数行像素单元P1和P3是连接同一数据线D1而接收所述第一数据信号TP1，根据第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2、扫描线G1、扫描线G3的时序图可看出，从触发传送扫描线G3上的扫描信号的第一时钟信号clk1的上升沿到最近的第二时钟信号clk2的上升沿之间的这段期间(亦即t2时段)，连接扫描线G1和G3的奇数行像数单元P1和P3同时处于开启状态，数据驱动器30以第一行的像素单元P1对应的像素电压对第一行的像素单元P1进行实际充电，同时数据驱动器30同样的像素电压对第三行的像素单元P3进行预充电。
换句话说，对两相邻的奇数行像素单元来说，数据驱动器30在对前一奇数行像素单元进行实际充电的过程中，会在充电时间剩下三分之一时钟周期(1/3T)时对下一奇数行像素单元进行预充电。同理，对两相邻的偶数行像素单元来说，数据驱动器30在对前一偶数行像素单元进行实际充电的过程中，会在充电时间剩下三分之一时钟周期(1/3T)时对下一偶数行像素单元进行预充电。由于扫描驱动器20提供的是脉冲宽度为二分之三时钟周期(3/2T)的扫描信号，也就是说每个像素单元的开启时间为二分之三时钟周期(3/2T)，每个像素单元的充电时间将会包含二分之一时钟周期(1/2T)的预充电时段和一个时钟周期T的实际充电时段。
请参考图3所示，图3是现有技术中数据线D1与扫描线G1～G3的输出讯号时序图，其中扫描线是按顺序提供一二分之一时钟周期(1/2T)的扫描讯号给对应连接的像素单元，以开启像素单元；像素电压则由同一数据线D1对应各像素单元的扫描讯号在对应的时序提供给开启的像素单元，使开启的像素单元得以充电显示影像。比较图2和图3可看出，相较于图2的显示驱动方式，本发明的显示驱动电路的每个像素单元除了可以获得加倍的充电时间外，还进一步获得二分之一时钟周期(1/2T)的预充电时间，进而提高了液晶面板的像素阵列的充电速率。
综上所述，参考图4所示，本发明液晶显示器的驱动显示方法主要包含下列步骤：
100：提供相位相反且脉冲宽度为二分之一时钟周期的第一时钟信号与第二时钟信号；亦即提供占空比为50％的第一时钟信号和与之相位相反的第二时钟信号；
101：提供第一数据信号给奇数行的像素单元和第二数据信号给偶数行的像素单元；更详细而言，是在一像素列的像素单元中，根据对应该像素列的影像数据提供一脉冲宽度大于二分之一时钟周期的第一数据信号给奇数行的像素单元，以及一脉冲宽度大于二分之一时钟周期且相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的第二数据信号给偶数行的像素单元；
102：依据第一时钟信号对奇数行的像素单元提供脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号；在本实施例中，该步骤是依据所述第一时钟信号的上升沿对任一奇数行的像素单元提供一脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号，使该奇数行的像素单元开启而受到所述第一数据信号充电；以及
103：依据第二时钟信号对下一偶数行的像素单元提供相同脉冲宽度的扫描信号；在本实施例中，该步骤是依据所述第二时钟信号的上升沿对与所述奇数行的像素单元相邻的下一偶数行的像素单元提供所述扫描信号，使该偶数行的像素单元开启而受到所述第二数据信号充电。
由上述说明可知，本发明主要是透过双数据线来分别提供不同极性的像素电压给奇数行像素单元与偶数行像素单元，除了达到极性反转的效果之外，还可降低数据线的输出频率以减低功耗；此外，相对于现有技术本发明还提供三倍长的扫描时间，以提供每一像素单元一段预充电时间以及加倍的充电时间，进而提高了像素阵列的充电速率。也因此，本发明可以适用于要求更高的分辨率与刷新率的液晶显示器。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器显示驱动电路，其特征在于，包括：
多个像素单元，排列成阵列，其中同一行的像素单元连接至同一扫描线；同一列的像素单元位于两相邻的第一数据线和第二数据线之间，其中奇数行的像素单元连接所述相邻的第一数据线，偶数行的像素单元连接所述相邻的第二数据线；
一时序控制器，提供彼此相位相反的第一时钟信号与第二时钟信号，所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为二分之一时钟周期；
一扫描驱动器，依据所述第一时钟信号按顺序对奇数行的扫描线提供扫描信号以打开奇数行的像素单元，并依据所述第二时钟信号按顺序对偶数行的扫描线提供相同的扫描信号以打开偶数行的像素单元；其中所述扫描信号的脉冲宽度为二分之三时钟周期；以及
一数据驱动器，根据各像素列的影像数据对该像素列连接的第一数据线提供一第一数据信号以对打开的奇数行像素单元充电，并对该像素列连接的第二数据线提供相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的一第二数据信号以对打开的偶数行像素单元充电，其中所述第一数据信号与第二数据信号的脉冲宽度大于二分之一时钟周期。
2.如权利要求1所述的液晶显示器显示驱动电路，其特征在于：所述扫描驱动器依据所述第一时钟信号的上升沿按顺序对奇数行的扫描线提供所述脉冲宽度二分之三时钟周期的扫描信号；所述扫描驱动器并依据所述第二时钟信号的上升沿按顺序对偶数行的扫描线提供所述脉冲宽度二分之三时钟周期的扫描信号，使得任一奇数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度与其相邻的偶数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度彼此重叠三分之二的时间。
3.如权利要求2所述的液晶显示器显示驱动电路，其特征在于：所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为一液晶显示器的帧频与行频的乘积倒数。
4.如权利要求1所述的液晶显示器显示驱动电路，其特征在于：所述第一数据信号与所述第二数据信号的电压极性相反。
5.如权利要求1所述的液晶显示器显示驱动电路，其特征在于：所述第一数据信号与所述第二数据信号为低电平脉冲，占空比大于90％。
6.一种液晶显示器显示驱动方法，其特征在于：所述显示驱动方法包括下列步骤：
提供彼此相位相反的第一时钟信号与第二时钟信号，其中所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为二分之一时钟周期；
在一像素列的像素单元中，根据对应该像素列的影像数据提供一脉冲宽度大于二分之一时钟周期的第一数据信号给奇数行的像素单元，以及一脉冲宽度大于二分之一时钟周期且相对该第一数据信号延迟二分之一时钟周期的第二数据信号给偶数行的像素单元；
依据所述第一时钟信号对任一奇数行的像素单元提供一脉冲宽度为二分之三时钟周期的扫描信号，使该奇数行的像素单元开启而受到所述第一数据信号充电；以及
依据所述第二时钟信号对与所述奇数行的像素单元相邻的下一偶数行的像素单元提供所述扫描信号，使该偶数行的像素单元开启而受到所述第二数据信号充电。
7.如权利要求6所述的液晶显示器显示驱动方法，其特征在于：在一像素列的像素单元中，奇数行的像素单元连接一第一数据线以接收所述第一数据信号，偶数行的像素单元连接一对应的第二数据线以接收所述第二数据信号。
8.如权利要求6所述的液晶显示器显示驱动方法，其特征在于：任一奇数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度与其相邻的偶数行的扫描线的扫描信号的脉冲宽度彼此重叠三分之二的时间。
9.如权利要求6所述的液晶显示器显示驱动方法，其特征在于：所述第一时钟信号与第二时钟信号的脉冲宽度为一液晶显示器的帧频与行频的乘积倒数。
10.如权利要求6所述的液晶显示器显示驱动方法，其特征在于：所述第一数据信号与所述第二数据信号的电压极性相反；所述第一数据信号与所述第二数据信号为低电平脉冲，占空比大于90％。
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