专利名称：液晶显示板驱动电路和方法及液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种液晶显示板驱动电路和驱动方法，特别是有关于一种采用加速驱动(over driving)方式切换液晶显示器(LCD)的灰度的液晶显示板驱动电路和驱动方法。
目前所公知的液晶显示器包含了一个排成阵列状的多个像素，每个像素中的液晶受加到其上的电压所控制，可以改变液晶的透射率，以表现出屏幕上所需求的灰度。
图1表示公知液晶显示板(liquid crystal display panel，以下简称LCD板)及其外围驱动电路的等效电路示意图。如图所示，LCD板1上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、D3、...Dm表示)以与门极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11～Q1m、Q21～Q2m、...、Qn1～Qnm)以及储存电容(C11～C1m、C21～C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1～Gn)和数据电极(D1～Dm)，通过栅极电极(G1～Gn)上的扫描信号，可以导通关断同一行(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制数据电极(D1～Dm)上的视频信号是否可以写入到对应的显示单元中。必须说明的是，每个显示单元对应LCD板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一的子像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换句话说，一组RGB的子像素(三个显示单元)可以构成单一像素。
除此之外，在图1中同时表示出LCD板1的驱动电路部分。栅极驱动器(gate driver)10是根据预定的扫描顺序，送出到各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号。当某一栅极电极上加有扫描信号时，会使得同一行上或同一扫描线上所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器20根据待显示的图像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视频信号到该行的m个显示单元上。当栅极驱动器10完成一次所有n行扫描在线的扫描操作后，即表示完成单一帧(frame)的显示操作。因此，重复扫描各扫描线并且送出视频信号，便可以达到连续显示图像的目的。其中，信号CPV表示栅极驱动器10的时钟信号，信号CTR则表示栅极驱动器10所接收的扫描控制信息；信号LD表示数据驱动器20的数据锁存(latch)信号，信号DATA则表示输入图像信息。
一般在数据电极D1、D2、D3、...、Dm上所传送的视频信号，依据与共同电极电压VCOM之间的关系，可以分为正极性视频信号和负极性视频信号两种。正极性视频信号是指其电位高于共同电极电压VCOM，而依据其所代表的灰度值不同，实际电位则位于电压Vp1和电压Vp2之间(一般愈接近共同电极电压VCOM者对应于较低的灰度值)。相对地，负极性视频信号是指其电位低于共同电极电压VCOM，而依据其所代表的灰度值不同，实际电位位于电压Vn1和电压Vn2之间(同样地，愈接近共同电极电压VCOM者对应于较低的灰度值)。同一灰度值分别以正极性视频信号和负极性视频信号表示时，原则上显示效果是一样的，不过实际上仍然有些许的差异。另外，为了防止液晶分子持续地受到单一极性电场偏压，导致液晶分子寿命减短，因此单一显示单元在奇数帧和偶数帧时，会分别接收到相反极性的视频信号。
参阅图2A，图2A是显示液晶电压对应于各帧的时序关系图。图2A所示为原始的视频信号的时序，在此以帧速度(frame rate)为60Hz为例，因此各帧的时间为16.6ms。此时，储存电容(液晶)所储存的电压将缓缓达到其所施加的电压，如图示中的虚线所示。
参阅图2B，图2B是显示液晶电压对应于各帧的时序关系图。图2B所示为将上述图2A所示的视频信号以加速驱动的方式处理，其方式是通过参考原始第一帧及第二帧的视频信号电平而调整输出至数据电极的视频信号电平。通过上述加速驱动技术，可加快液晶分子极性转换的速度，使得LCD能够更真实的表现出应有的灰度。
然而，上述传统加速驱动方式，虽然可加快液晶分子极性转换的速度，意即加快液晶充电的速度。但是在LCD的帧速度日益增加的趋势下，并无法于高频扫描信号的状态下准确控制提供至液晶的电压，其原因在于液晶的充电曲线受到许多外在因素的影响，因而常会因为过度充电或放电而导致产生错误的图像。若要在高频扫描信号的状态下准确提供液晶正确的电压，则必须增加额外的硬件以及更多复杂的计算及测试。
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种液晶显示板驱动电路和驱动方法，通过加速驱动技术以加快液晶分子达到预定灰度值的速度，并能够准确控制提供至液晶的电压的正确度。
为达到上述的目的，本发明提出一种液晶显示板驱动电路，适用于根据一主机所提供的图像控制信号而输出对应的视频信号以控制一液晶显示板，液晶显示器驱动装置包括栅极驱动器及数据驱动器。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极。数据驱动器用以根据图像控制信号而输出视频信号至数据电极，视频信号对应于第一帧及第二帧的图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，当上述第一信号电平低于第二信号电平时，则数据驱动器于第三帧所输出的视频信号依序为高于第二信号电平的第一输出信号及具有第二信号电平的第二输出信号，而数据驱动器于第四帧所输出的视频信号依序为低于第一信号电平的第三输出信号及具有第一信号电平的第四输出信号。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下
图1表示公知薄膜晶体管液晶显示板及其外围驱动电路的等效电路示意图。
图2A是显示液晶电压对应于各帧的时序关系图。
图2B所示为传统将图2A所示的视频信号以加速驱动的方式处理时液晶电压对应于各帧的时序关系图。
图3是显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。
图4是显示将上述图2A所示的视频信号以根据本发明实施例所述的加速驱动方式处理的液晶电压对应于各帧的时序关系图。
符号说明1、3LCD板10、30栅极驱动器20、40数据驱动器200、300显示单元
D1、D2、D3、...Dm数据电极G1、G2、...Gn栅极电极Q11～Q1m、Q21～Q2m、...、Qn1～Qnm薄膜晶体管C11～C1m、C21～C2m、...、Cn1～Cnm储存电容具体实施方式
图3是显示根据本发明实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。如图所示，LCD板3上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、D3、...Dm表示)以与门极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元300。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11～Q1m、Q21～Q2m、...、Qn1～Qnm)以及储存电容(C11～C1m、C21～C2m、...、Cn1～Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1～Gn)和数据电极(D1～Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关断同一行(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，藉以控制数据电极(D1～Dm)上的视频信号是否可以写入到对应的显示单元中。必须说明的是，每个显示单元对应LCD板上的单一亮点。亦即，对于单色LCD而言，每个显示单元对应于单一像素；对于彩色LCD而言，每个显示单元则是对应单一的子像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换句话说，一组RGB的子像素(三个显示单元)可以构成单一像素。
除此之外，在图3中同时表示出驱动电路部分。栅极驱动器(gatedriver)30是根据预定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号(或称扫描脉冲)。当某一栅极电极上加有扫描信号时，会使得同一行上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器40根据待显示的图像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视频信号(灰度值)到该行的m个显示单元上。
参阅图2A，图2A显示液晶电压对应于各帧的时序关系图。图2A所示为原始的视频信号的时序，在此以帧速度为60Hz为例，因此各帧的时间为16.6ms。
根据本发明实施例，根据上述原始视频信号于第一帧及第二帧的信号准位以加速驱动方式转换，而于第三帧的时期提供，转换后的视频信号的波形如图4所示。图4是显示液晶电压对应于各帧的时序关系图，其为将上述图2A所示的视频信号以根据本发明实施例所述的加速驱动方式处理。参阅图2A，视频信号对应于第一帧及第二帧的图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，以第一信号电平低于第二信号电平为例，则于图4中，数据驱动器40于第三帧所输出的视频信号依序为高于第二信号电平的第一输出信号40A及具有第二信号电平的第二输出信号40B，而数据驱动器于第四帧所输出的视频信号依序为低于第一信号电平的第三输出信号40C及具有第一信号电平的第四输出信号40D。
根据上述视频信号的波形可知，若原始视频信号要在液晶两端施加8V的电压，可分为两阶段进列。首先，在一帧时间(以第三帧为例)的前半段，先以加速驱动方式提供高于8V的信号(第一输出信号，例如10V)对液晶充电，如此一来，可加快液晶充电的速度；接下来，于第三帧的后半段时期，以原始预设的8V信号(第二输出信号)对液晶充电，即可避免过度充电的问题或者可使未达目标灰度的液晶继续充电或放电。同样，当液晶极性反转时，以原始视频信号要在液晶两端施加4V的电压为例，于第四帧的前半段，先以加速驱动方式提供低于4V的信号(第三输出信号，例如2V)对液晶放电，如此一来，可加快液晶放电的速度；接下来，于第四帧的后半段时期，以原始预设的4V信号(第四输出信号)对液晶放电，即可避免过度放电的问题或者可使未达目标灰度的液晶继续充电或放电，具有微调先前以加速驱动方式处理的视频信号的功能。如图4所示，虚线部分代表液晶两端的电压变化情况，显示其变化的速度较传统技术快，且能确保最后所呈现为正确的灰度。
当栅极驱动器30完成一次所有n行扫描在线的扫描操作后，即表示完成单一帧(frame)的显示操作。因此，重复扫描各扫描线并且送出视频信号，便可以达到连续显示图像的目的。其中，信号CPV表示栅极驱动器30的时钟信号，信号CTR则表示栅极驱动器30所接收的扫描控制信息；信号LD表示数据驱动器40的数据锁存(latch)信号，信号DATA则表示输入图像信息。
根据本发明实施例所述的电路结构，即可依据由主机所提供的图像控制信号而显示对应的图像。在本实施例中，提供至数据驱动器40的视频信号，能够具有加速驱动的效果，并且可以克服因为使用加速驱动而可能导致液晶过度充电或放电而产生错误图像的隐忧，藉此达到本发明的目的。另外，本发明实施例中所使用的驱动方式，在实施上并不需要增加太多组件，非常适合于产业的利用。
本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与改进，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所限定的范围为准。
权利要求
1.一种液晶显示板驱动电路，适用于根据一主机所提供的一图像控制信号而输出对应的一视频信号以控制一液晶显示板，上述液晶显示板包含多显示单元，分别连接对应的多数据电极和多栅极电极，上述液晶显示器驱动装置包括一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极；及一数据驱动器，用以根据上述图像控制信号而输出上述视频信号至上述数据电极，上述视频信号对应于第一帧及第二帧的上述图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，当上述第一信号电平低于第二信号电平时，则上述数据驱动器于第三帧所输出的视频信号包含高于上述第二信号电平的第一输出信号及具有上述第二信号电平的第二输出信号，而上述数据驱动器于第四帧所输出的视频信号包含低于上述第一信号电平的第三输出信号及具有上述第一信号电平的第四输出信号。
2.根据权利要求1所述的液晶显示板驱动电路，其中上述第一输出信号及第三输出信号的电平根据上述第一信号电平及第二信号电平的关系而定。
3.根据权利要求2所述的液晶显示板驱动电路，其中上述第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号及第四输出信号的宽度相同。
4.一种液晶显示器，适用于根据一主机所提供的图像控制信号而显示图像，包括一液晶显示板，包括多显示单元，分别连接对应的多数据电极和多栅极电极；一栅极驱动器，用以送出扫描信号至上述栅极电极；及一数据驱动器，用以根据上述图像控制信号而输出上述视频信号至上述数据电极，上述视频信号对应于第一帧及第二帧的上述图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，当上述第一信号电平低于第二信号电平时，则上述数据驱动器于第三帧所输出的视频信号包含高于上述第二信号电平的第一输出信号及具有上述第二信号电平的第二输出信号，而上述数据驱动器于第四帧所输出的视频信号包含低于上述第一信号电平的第三输出信号及具有上述第一信号电平的第四输出信号。
5.根据权利要求4所述的液晶显示板驱动电路，其中上述第一输出信号及第三输出信号的电平根据上述第一信号电平及第二信号电平的关系而定。
6.根据权利要求5所述的液晶显示板驱动电路，其中上述第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号及第四输出信号的宽度相同。
7.一种液晶显示板驱动方法，适用于根据一主机所提供的一图像控制信号而输出对应的一视频信号以控制一液晶显示板，上述液晶显示板包含多显示单元，分别连接对应的多数据电极和多栅极电极，上述液晶显示板驱动方法包括下列步骤送出扫描信号至上述栅极电极；及根据上述图像控制信号而输出上述视频信号至上述数据电极，上述视频信号对应于第一帧及第二帧的上述图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，当上述第一信号电平低于第二信号电平时，则于第三帧的视频信号包含高于上述第二信号电平的第一输出信号及具有上述第二信号电平的第二输出信号，而于第四帧所输出的视频信号包含低于上述第一信号电平的第三输出信号及具有上述第一信号电平的第四输出信号。
8.根据权利要求7所述的液晶显示板驱动方法，其中上述第一输出信号及第三输出信号的电平根据上述第一信号电平及第二信号电平的关系而定。
9.根据权利要求8所述的液晶显示板驱动方法，其中上述第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号及第四输出信号的宽度相同。
全文摘要
一种液晶显示板驱动电路，适用于根据一主机所提供的图像控制信号而输出对应的视频信号以控制一液晶显示板，液晶显示器驱动装置包括栅极驱动器及数据驱动器。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极；数据驱动器用以根据图像控制信号而输出视频信号至数据电极。视频信号对应于第一帧及第二帧的图像控制信号分别为第一信号电平及第二信号电平，当上述第一信号电平低于第二信号电平时，则数据驱动器于第三帧所输出的视频信号依序为高于第二信号电平的第一输出信号及具有第二信号电平的第二输出信号，而数据驱动器于第四帧所输出的视频信号依序为低于第一信号电平的第三输出信号及具有第一信号电平的第四输出信号。
文档编号G09G3/36GK1464499SQ021232
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月17日 优先权日2002年6月17日
发明者翁嘉璠 申请人:友达光电股份有限公司