液晶显示器及其点反转平衡驱动的方法与流程

本发明涉及一种液晶显示器的驱动方法，特别是有关一种液晶显示器及其点反转平衡驱动的方法。

背景技术：

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显示器(cathode ray tube display,CRT)，因而被广泛地应用在笔记本电脑、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、平面电视，或移动电话等信息产品上。

请参考图1，图1是现有技术中的一种液晶显示器100的示意图。液晶显示器100包括一个栅极驱动器(gate driver)110、一个数据极驱动器(source driver)120以及一个液晶显示面板130。液晶显示面板130包括多条彼此平行的数据线DL₁～DL_M、多条彼此平行的栅极线GL₁～GL_N和一个包括了M行N列的像素矩阵。数据线DL₁～DL_M和栅极线GL₁～GL_N彼此交错设置，像素矩阵包括(M×N)个像素P₁₁～P_MN，分别设于相应的数据线和栅极线的交会处。每一个像素包括一个薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)开关TFT、一个液晶电容C_LC和一存储电容C_ST。栅极驱动器110耦接于栅极线GL₁～GL_N，用来依序产生栅极驱动信号S_G1～S_GN以开启相应的像素的TFT开关。源极驱动器120耦接于数据线DL₁～DL_M，用来产生数据驱动信号S_D1～S_DM，使像素P₁₁～P_MN能显示相应的影像。举例来说，当像素P₁₁接收到栅极驱动信号S_G1时，会依据数据驱动信号S_D1来显示画面、像素P₁₂于接收到栅极驱动信号S_G2时，会依据数据驱动信号S_D1来显示画面、像素P₂₁于接收到栅极驱动信号S_G1时，会依据数据驱动信号S_D2以显示画面、像素P₂₂于接收到栅极驱动信号S_G2时会依据数据驱动信号S_D2以显示画面…依此类推。

一般而言，施加在液晶电容C_LC和存储电容C_ST两端的电压极性必须每隔一段预设时间进行反转，以避免液晶材料产生极化(polarization)而造成 永久性的破坏。例如，若采用线反转(line inversion)的模式，则每一条数据线的所有像素会具有相同的电压极性，但会与相邻数据线的像素的电压极性相反。若采用点反转(dot inversion)的模式，则每一像素的电压极性会与其周围相邻像素的电压极性相反。

图2A和图2B为现有技术的液晶显示器100以点反转方式来显示画面时的示意图。图2A的画面X和图2B的画面(X+1)代表相邻的两个画面，也就是说，液晶显示器100在显示完画面X后随即显示画面(X+1)。如图2A、图2B所示，为了要使得画面X与画面(X+1)能够具有点反转的特性，在每经过一帧画面的时间后，每条数据线所载有的数据驱动信号的极性就需要反转一次。由于在极性反转时共享电压驱动器与数据极驱动器的负载最大，因此若以点反转方式来驱动，现有技术的液晶显示器100会消耗极大能量。

为了减少液晶显示器100的能量消耗，目前的非晶硅液晶显示器(aSi-TFTLCD)多以两点反转(2-dot inversion)或多点反转(n-dot inversion)的方式驱动。当栅极线传送栅极驱动信号时，数据驱动信号可以通过TFT写入像素中；当栅极线不传送栅极驱动信号时，则数据驱动信号最后写入像素的电压值会存储在像素内。请参考图3A以及图3B，其中图3A是两点反转驱动方式中两个一组的像素在理想状态的像素电压在各列的变化图，图3B是两点反转驱动方式中两个一组的像素在实际状态的像素电压在各列的变化图。理想状态下，像素电压应该是如图3A中粗线条所描绘的方形波，但实际的像素电压却是较为接近如图3B所示的粗线条,其原因说明如后。

一般为了增加数据极驱动器的充电能力，通常栅极驱动器会提前传送栅极驱动信号，使数据驱动信号写入像素的时间拉长，也就是让数据极驱动器可以先对像素进行预先充电，以让像素能充分地被充电到所需的电压。然而不论是两点(两点为一组)或多点(多点为一组)的反转驱动中每一组的第一个像素，例如图3A及3B中的奇数列像素，由于其相邻的上一列像素是相反的极性，因此没有办法针对这些奇数列像素进行预先充电,而造成如图3B所示每一组的第1个像素的像素电压波形偏离图3A所示的理想状态,也就是像素电压需要一段时间以达到数据线设定的电压。进一步的说明如图3C所示，栅极驱动信号S_G1、S_G2、S_G3、S_G4…分别驱动第1～8列像素，而第1列像素(由S_G1驱动)、第2列像素(由S_G2驱动)、第3列像素(由S_G3驱动)、第4列像素(由 S_G4驱动)的实际写入所要设定的像素电压时间分别为彼此相等的E2、E3、E5、E6。

举例来说,以480x800的屏幕分辨率，每秒60帧画面的液晶显示器为例，在每一帧画面中,第1～8列像素的栅极线开启时间分别为4个单位时间(每一个单位时间为20.76微秒),而其中写入所要设定的像素电压时间则分别为1个单位时间20.76微秒。图3C所示之栅极驱动信号S_G1、S_G2、S_G3、S_G4…方块的横轴代表栅极驱动信号为高电位的时间,也就是第1～8列像素的栅极线开启时间分别为4个单位时间。举例来说,第1列像素的栅极线开启时间为图3C所示之E1+E2(4个单位时间),而其中第1列像素写入所要设定的像素电压时间则为E2(1个单位时间)；第2～4列像素写入所要设定的像素电压时间则分别为E3、E5及E6(分别为1个单位时间)。由于第1、3、5、7列等奇数列像素与其相邻的上一列像素(偶数列像素)是相反的极性，因此在同样是20.76微秒的单位时间内，对于第1、3、5、7列等奇数列像素的充电效果明显不足，终究造成了奇数列像素与偶数列像素(或是同组中的第一列像素与其他列像素)实际的像素电压波形不相同，更严重地甚至会造成奇数列像素与偶数列像素所储存的电压产生了差异，造成横纹之类的画面显示异常。

技术实现要素：

本发明公开了一种液晶显示器及其点反转平衡驱动的方法，以解决在两点反转或多点反转驱动方式中，每一组同极性相邻的像素中第一个像素充电不足导致画面产生横纹等显示异常的问题。

在本发明的一种实施方式所公开的液晶显示器的点反转平衡驱动的方法中，所述液晶显示器包括栅极驱动器、数据极驱动器以及液晶显示面板。所述液晶显示面板包括第一栅极线、第二栅极线、第一数据线、以及相邻的第一像素与第二像素，所述第一栅极线耦接于所述第一像素，所述第二栅极线耦接于所述第二像素，所述第一数据线耦接于所述第一像素以及所述第二像素，所述栅极驱动器耦接于所述第一栅极线以及所述第二栅极线，用来传输栅极驱动信号，所述数据极驱动器耦接于所述第一数据线，用来传输数据驱动信号，所述第一像素與第二像素用来根据所接收的栅极驱动信号以及数据驱动信号显示画面。所述方法包括下列步骤：在第一个时间区间的第一时间 段内，开启所述第一栅极线，对所述第一像素传输栅极驱动信号，接着开启所述第二栅极线，对所述第二像素传输栅极驱动信号；在所述第一个时间区间的第二时间段内，所述第一数据线对所述第一像素传输数据驱动信号，以写入所述第一像素所要设定的像素电压；以及在所述第一个时间区间的第三时间段内，关闭所述第一栅极线并维持开启所述第二栅极线，同时所述第一数据线对所述第二像素传输数据驱动信号，以写入所述第二像素所要设定的像素电压；其中所述第二时间段的时间大于所述第三时间段的时间。

在本发明的另一种实施方式中，公开了一种具有点转换平衡驱动的液晶显示器，包括有液晶显示面板、栅极驱动器以及数据极驱动器。所述液晶显示面板包括第一栅极线、第二栅极线、第一数据线、以及相邻的第一像素与第二像素，所述第一栅极线耦接于所述第一像素，所述第二栅极线耦接于所述第二像素，所述第一数据线耦接于所述第一像素以及所述第二像素。所述栅极驱动器耦接于所述第一栅极线以及所述第二栅极线，用来传输栅极驱动信号。所述数据极驱动器耦接于所述第一数据线，用来传输数据驱动信号。其中所述第一栅极线开启的时间大于所述第二栅极线开启的时间。

通过本发明的实施方式所公开的技术方法以及液晶显示器，可以明显地在应用两点或是多点反转驱动的液晶显示器上，有效地为同极性相邻的第一个像素进行充分的充电，避免与其他像素所储存的电压产生了差异，解决了在两点或多点反转驱动过程中容易产生的横纹画面异常的问题。

附图说明

图1是现有技术中的一种液晶显示器的示意图。

图2A和图2B为现有技术的液晶显示器以点反转方式来显示画面时的示意图。

图3A是两点反转驱动方式中两个一组的像素在理想状态的数据驱动信号电压在各列的变化图。

图3B以及图3C是两点反转驱动方式中两个一组的像素在实际状态的数据驱动信号电压在各列的变化图。

图4是根据本发明一个实施方式的液晶显示器的示意图。

图5是本发明液晶显示器的点反转平衡驱动方法的流程示意图。

图6是通过本发明的点反转平衡驱动方法，使液晶显示器中两个一组的像素在重新分配写入所要设定的像素电压时间后，数据驱动信号电压在各列的变化图。

其中，附图标记说明如下：

100,200 液晶显示器

110,210 栅极驱动器

120,220 数据极驱动器

130,230 液晶显示面板

231 第一像素

232 第二像素

233 第三像素

234 第四像素

240 时序控制器

S310～S330 步骤

具体实施方式

在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」是一个开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」或「连接」一词在此包括任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述一个第一装置耦接/连接一个第二装置，则代表所述第一装置可直接电气/结构连接所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气/结构连接至所述第二装置。

请参考图4，图4是根据本发明一个实施方式的液晶显示器200的示意图。液晶显示器200包括了一栅极驱动器210、一数据极驱动器220、一液晶 显示面板230以及一时序控制器240。液晶显示面板230包括多条彼此平行的数据线DL₁～DL_M和多条彼此平行的栅极线GL₁～GL_N，栅极驱动器210耦接多条栅极线GL₁～GL_N，且用来依序产生栅极驱动信号S_G1～S_GN并分别通过栅极线GL₁～GL_N传输。数据极驱动器220耦接多条数据线DL₁～DL_M，且用来产生数据驱动信号S_D1～S_DM并分别通过数据线DL₁～DL_M传输。各栅极线GL₁～GL_N为相互平行的直线。各数据线DL₁～DL_M也是相互平行的直线。时序控制器240则耦接栅极驱动器210以及数据极驱动器220，以提供时序控制，由栅极驱动器210以及数据极驱动器220在各个时序中传输栅极驱动信号S_G1～S_GN以及数据驱动信号S_D1～S_DM。

液晶显示面板230包括了一个M行N列的像素数组。所述像素数组包括(M×N)个像素P₁₁～P_MN。像素数组中的像素由栅极线GL₁～GL_N与数据线DL₁～DL_M交错而成，且由对应的栅极线所产生的栅极驱动信号所驱动以接收对应数据线所产生的数据驱动信号。举例来说，像素P₁₁耦接于栅极线GL₁与数据线DL₁，于接收到栅极驱动信号S_G1时，接收数据驱动信号S_D1以显示画面、像素P₂₁耦接于栅极线GL₁与数据线DL₂，于接收到栅极驱动信号S_G1时，接收数据驱动信号S_D2以显示画面、像素P₁₂耦接于栅极线GL₂与数据线DL₁，于接收到栅极驱动信号S_G2时，接收数据驱动信号S_D1以显示画面、像素P₂₂耦接于栅极线GL₂与数据线DL₂，于接收到栅极驱动信号S_G2时，接收数据驱动信号S_D2以显示画面…依此类推。另外，每个像素(如图4中之像素P₄₄)包括一薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)、一液晶电容C_LC以及一储存电容C_ST。

在两点反转的驱动控制方式中，为了让奇数列的像素(或是与相邻前一列像素具有相反极性的像素)能得到充足的预充电压，在本发明的实施方式中，在同一个显示周期将奇数列像素(或是与相邻前一列像素具有相反极性的像素)的写入设定的像素电压时间加长。也就是说，在同一个显示周期中，重新分配具有相同极性的同一组相邻的像素中的第一个像素以及其他像素的开启时间。具体的实施方式以附图以及文字来说明。

请参考图5，图5是本发明液晶显示器的点反转平衡驱动方法的流程示意图。其步骤如下：

步骤S310：在第一个时间区间的第一时间段内，开启一第一栅极线，对 一第一像素传输栅极驱动信号，接着开启一第二栅极线，对一第二像素传输栅极驱动信号；

步骤S320：在第一个时间区间的第二时间段内，所述第一数据线对所述第一像素传输数据驱动信号，以写入第一像素所要设定的像素电压；

步骤S330：在第一个时间区间的第三时间段内，关闭所述第一栅极线并维持开启所述第二栅极线，同时所述第一数据线对所述第二像素传输数据驱动信号，以写入第二像素所要设定的像素电压。

请一并参考图6，图6是通过本发明的点反转平衡驱动方法，使液晶显示器中两个一组的像素在重新分配写入所要设定的像素电压时间后，数据驱动信号电压在各列的变化图。以图4同一行，均耦接于第一数据线DL₁的第一像素231、第二像素232、第三像素233以及第四像素234为例，其中第一像素231以及第二像素232具有相同极性，第三像素233以及第四像素234与第一像素231以及第二像素232具有相反的极性。在驱动第一像素231以及第二像素232的第一个时间区间T₁中，依序分为三个时间段。首先在第一时间段I₁内，开启第一栅极线GL₁，以对第一像素231传输栅极驱动信号S_G1，接着开启第二栅极线GL₂，对第二像素232传输栅极驱动信号S_G2。接着在第二时间段I₂内，第一数据线DL₁对第一像素231传输数据驱动信号S_D1，以写入第一像素231所要设定的像素电压。最后在第三时间段I₃内，关闭第一栅极线GL₁并维持开启第二栅极线GL₂，同时第一数据线DL₁对第二像素232传输数据驱动信号S_D1，以写入第二像素232所要设定的像素电压。特别说明的是，由于第一像素231需考虑极性变换的时间，因此在第二时间段I₂中，提供了较多的时间给第一像素231进行极性变换，并对第一像素231传输数据驱动信号。同时由于第二像素232与第一像素231同极性，因此在第二时间段I₂中，第一数据线DL₁可同时对第二像素232进行预先充电，而可以减少第三时间段I₃对第二像素232传输数据信号的时间。

举例而言，以480x800的屏幕分辨率，每秒60帧画面为例，设定一个单位时间为13.85微秒，而图6所示之栅极驱动信号S_G1、S_G2、S_G3、S_G4…方块的横轴代表栅极驱动信号为高电位的时间,也就是第1～4列像素的栅极线开启时间。而第一像素231的栅极线開啟时间(I₁+I₂)为五个单位时间(13.85x5＝69.25微秒)，其中用于写入第一像素231所要设定的像素电压的第 二时间段I₂为两个单位时间(13.85x2＝27.7微秒)。第二像素232的栅极线开启时间为四个单位时间，其中用于写入第二像素232所要设定的像素电压的第三时间段I₃为一个单位时间(13.85微秒)。由上可知，栅极驱动信号S_G1开启第一像素231，并由第一数据线DL₁对第一像素231传输数据驱动信号S_D1的时间增加为27.7微秒(相较于现有技术及图3C所述的20.76微秒)，因此具有充分的时间进行极性的变换,以达到数据线设定的电压。至于同极性的第二像素232则已先经过由第二时间段I₂的预充电，因此栅极驱动信号S_G2开启第二像素232，并由第一数据线DL₁对第二像素232传输数据驱动信号S_D1的时间仅需要为13.85微秒即足够。

以480x800的屏幕分辨率，每秒60帧画面为例，现有技术将1个单位时间设定为20.76微秒,而在每一帧画面中,奇偶列像素的栅极线开启时间分别均为4个单位时间(20.76x4＝83.04微秒),其中奇偶列像素写入所要设定的像素电压时间则分别均为1个单位时间(20.76微秒)。在本发明的实施例中,将1个单位时间设定为13.85微秒,在每一帧画面中,奇数列像素(或是与相邻前一列像素具有相反极性的像素)的栅极线开启时间为5个单位时间(13.85x5＝69.25微秒),其中写入所要设定的像素电压时间为2个单位时间(13.85x2＝27.70微秒),而偶数列像素(或是与相邻前一列像素具有相同极性的像素)的栅极线开启时间则为4个单位时间(13.85x4＝55.40微秒),其中写入所要设定的像素电压时间为1个单位时间(13.85微秒)。

同样地，在驱动第三像素233以及第四像素234的第二个时间区间T₂中，依序分为三个时间段。首先在第四时间段I₄内，开启第三栅极线GL₃，以对第三像素233传输栅极驱动信号S_G3，接着开启第四栅极线GL₄，对第四像素234传输栅极驱动信号S_G4。接着在第五时间段I₅内，第一数据线DL₁对第三像素233传输数据驱动信号S_D1，以写入第三像素233所要设定的像素电压。最后在第六时间段I₆内，关闭第三栅极线GL₃并维持开启第四栅极线GL₄，同时第一数据线DL₁对第四像素234传输数据驱动信号S_D1，以写入第四像素234所要设定的像素电压。由于第三像素233与前面的第一像素231以及第二像素232具有相反的极性，也需考虑极性变换的时间，其具体说明与第一像素231以及第二像素232类似，这里不再赘述。

同样地，图6虽未绘示第五像素、第六像素、第七像素、第八像素的时 间区间,惟驱动第五像素、第六像素、第七像素、第八像素的时间区间描述与第一像素231、第二像素232、第三像素233及第四像素234的时间区间描述类似,这里不再赘述。

本发明与现有技术的差异可通过以下说明更加清楚。以480x800的屏幕分辨率，每秒60帧画面为例,现有技术中每一条栅极线上的像素写入所要设定的像素电压时间为画面更新时间除以水平列数目,因此现有技术的单位时间设定为20.76微秒,栅极驱动器中奇偶级移位缓存器接收的时钟信号周期均为8个单位时间(20.76x8＝166.08微秒),其中每个周期中时钟信号在高电位的时间为4个单位时间(20.76x4＝83.04微秒),因此奇偶列像素的栅极线开启时间分别均为4个单位时间(20.76x4＝83.04微秒),其中奇偶列像素写入所要设定的像素电压时间则分别均为1个单位时间(20.76微秒)。在本发明的实施例中,将单位时间设定为13.85微秒,栅极驱动器中奇偶级移位缓存器接收的时钟信号周期分别均为12个单位时间(13.85x12＝166.20微秒),其中奇数级移位缓存器接收的时钟信号周期中时钟信号在高电位的时间为5个单位时间(13.85x5＝69.25微秒),而偶数级移位缓存器接收的时钟信号周期中时钟信号在高电位的时间为4个单位时间(13.85x4＝55.40微秒),也就是奇数列像素的栅极线开启时间为5个单位时间(13.85x5＝69.25微秒),其中写入所要设定的像素电压时间为2个单位时间(13.85x2＝27.70微秒),而偶数列像素的栅极线开启时间则为4个单位时间(13.85x4＝55.40微秒),其中写入所要设定的像素电压时间为1个单位时间(13.85微秒)。与现有技术相较,虽然本发明偶数列像素写入所要设定的像素电压时间(13.85微秒)小于现有技术中偶数列像素写入所要设定的像素电压时间(20.76微秒),惟因为偶数列像素在相邻的前一列奇数列像素写入所要设定的像素电压时可预充相同极性的电压,因此不易发生充电不足的状况,所以可以减少偶数列像素的栅极线开启时间及写入所要设定的像素电压时间,而将省下来的时间分配给奇数列像素使用。

在本实施例中,本发明分配给奇数列像素写入所要设定的像素电压时间为现有技术中相邻奇偶两列像素写入所要设定的像素电压时间总和的2/3,而分配给偶数列像素写入所要设定的像素电压时间则为总和的1/3,但其比例不以此为限。该技术领域具有通常知识者可自行调整其比例使得奇数列像素及偶数列像素的像素电压可达到设定的像素电压。

以上说明是特别针对两点反转的驱动方式，然而对于两点以上的多点反转(N-dot inversion)的实施方式，同样可以采用类似的驱动方式，将每一行的像素中以相邻的同极性多个像素为一组，并重新分配每一个像素的写入所要设定的像素电压时间，让每一组像素中的第一个像素能够获得较多的写入所要设定的像素电压时间，这样即可以保证了每一组像素中第一个像素能够充分地被充电，不至于与其他像素所储存的电压产生了差异，甚至造成横纹之类的画面显示异常。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。