TWI404018B

TWI404018B - 液晶顯示裝置

Info

Publication number: TWI404018B
Application number: TW094111537A
Authority: TW
Inventors: Masakatsu Yamashita
Original assignee: Tpo Hong Kong Holding Ltd
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2013-08-01
Also published as: CN100461251C; JP5306645B2; WO2005098809A1; JP2007532943A; US7800574B2; US20080094341A1; JP2005300885A; CN1985296A; TW200614138A

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於一種液晶顯示裝置，其根據待顯示之影像，驅動設置成列與行形式，或者與其等效之形式(下面簡稱為「矩陣」)之像素。

慣常，一種所謂之交流驅動方法被應用於許多主動矩陣型液晶顯示裝置中。該技術藉由逐訊框改變施加給液晶之驅動電壓之極性，提供用以應對以下品質下降現象之對策：在以直流長時間驅動液晶時，液晶材料性質發生改變且其電阻率減小。在「液晶顯示技術－主動矩陣LCD」(Shoichi Matsumoto，Sangyotosho出版有限公司1997年11月14日，第二次印刷)之第69頁至74頁，描述其更詳細之基本操作。

根據此種交流驅動方法，當驅動電壓之極性改變頻率成為訊框頻率之一半時，原本將發生閃爍，不過透過在螢幕內以空間及時間方式將極性變化求平均，將光回應波動之基波成分設定為等於或大於訊框頻率，從而防止發生閃爍(可見閃爍)。更具體而言，任一像素附近之像素(附近之像素列或像素行)之驅動電壓極性彼此是不同的，並且逐訊框改變其極性。

由於此種交流驅動方法之驅動電壓具有很高之極性改變速率，存在驅動電路需要大功率消耗之問題。本發明者在未審日本專利公開案第2003－114647號中提出，使用RAM改變源驅動器之輸出影像資料之輸出順序，以解決該問題。

不過，普通結構之RAM具有成對之顯示區域位址及RAM映射位址。使用此種普通RAM實現該方法，需要一或多個訊框記憶體。這樣會妨礙積體電路晶片面積之減小，難以降低成本。

對於諸如顯示運動影像所需之RGB介面(I/F)之類的介面而言，即時處理是必不可缺的。不過，使用一或多個訊框記憶體實現上述方法，會使即時處理更加困難。

本發明解決了此等問題，本發明之一目的在於提供一種液晶顯示裝置，其能實現一種驅動方法，在可進行即時處理之條件下，降低驅動電路之功率消耗。

根據本發明之一種用於矩陣驅動之液晶顯示裝置，交替地驅動設置成矩陣之像素，其中對於所顯示影像之每一水平掃描週期，選擇性地使沿顯示幕水平方向延伸之複數個列電極有效；為沿顯示幕垂直方向延伸之複數個行電極提供與影像相應且與水平掃描週期有關之各自像素資料，而像素資料之極性對於影像之每一訊框週期交替變化；並且在該訊框週期內，像素資料之極性在顯示區域中空間上之垂直方向交替變化，該液晶顯示裝置之特徵在於該裝置包括：複數個儲存構件，用於儲存與列電極有關之具有相同極性之像素資料；鎖存構件，像素資料傳送給該鎖存構件；以及定時控制構件，用於控制定時，從而將與列電極有關之具有相同極性之像素資料寫到該等複數個儲存構件或該鎖存構件中，其中透過以下方式進行矩陣驅動，使該裝置在時間序列上，連續地排序用於一列電極之像素資料之供給定時，及用於另一列電極之與用於所述一列電極之像素資料中具有相同極性之像素資料之供給定時，並根據用於一列電極及另一列電極之像素資料之供給定時之一每一定時，啟動有關列電極。

根據此種結構，可相繼地向源驅動器輸出相同極性，實現時序操作處理。這樣可減小矩陣驅動期間之功率消耗。此外，由於使用複數個儲存構件將影像資料有效地輸出給源驅動器，與將整訊框鎖存到鎖存電路中，然後輸出給源驅動器之習知方法相比，其可即時進行處理。另外，由於並不需要一訊框記憶體，所以有可能減小積體電路晶片之面積。

在本發明之液晶顯示裝置中，定時控制構件宜包括用於計數水平同步信號之計數器構件，及根據來自複數個儲存構件及鎖存構件之水平同步信號之計數值，判斷像素資料目的地之判斷構件。

在本發明之液晶顯示裝置中，複數個儲存構件中之每一構件宜具有能儲存數量上與影像資料之供給定時之相繼之線相應之影像資料之容量。

根據本發明，複數個儲存部分能將與列電極有關之具有相同極性之像素資料都儲存在一起，可控制寫入定時，從而將與相同極性之列電極有關之像素資料都儲存在一起，對於時序操作處理可控制輸出定時，從而時序操作處理能即時地實現低功率消耗。此外，根據本發明，可減少儲存部分之面積，從而可減少積體電路晶片之面積。

本發明之本質在於，在按照以下方式進行矩陣驅動之情形中，該裝置在時間序列上，連續地排序用於一列電極之像素資料之供給定時及用於另一列電極之與用於所述一列電極之像素資料具有相同極性之像素資料之供給定時，並根據用於一列及另一列電極之像素資料之供給定時之每一定時，啟動相關之列電極(下面稱作「時序操作處理」)，將與列電極有關之具有相同極性之像素資料一起儲存在複數個儲存部分中，控制寫入定時，以便將與相同極性之列電極有關之像素資料儲存在一起，控制時序操作處理之輸出定時，從而即時之時序操作處理能實現低功率消耗。

圖1所示之方塊圖表示根據本發明之一具體實施例之液晶顯示裝置之結構。在圖1中，該液晶顯示裝置具有一驅動電路，該驅動電路驅動主動矩陣型液晶顯示(LCD)裝置之一顯示面板17，在該液晶顯示裝置中為每一像素設置一場效應薄膜電晶體(TFT)，作為用於驅動預定顯示區域內之像素之主動元件。

在顯示面板17中，將TFT設置成具有Y列及X行之矩陣，且TFT之閘極與閘匯流排線相連，其中對於每一列，閘匯流排線沿水平方向平行延伸穿過顯示區域，TFT之源極與源匯流排線相連，而對於每一行，額源匯流排線沿垂直方向平行延伸穿過顯示區域。TFT之汲極各自與像素電極相連，且像素區域基本上由此等像素電極劃定。

顯示面板17還具有面對像素電極、與其相距某一特定距離設置之共用電極。液晶材料密封在像素電極與共用電極之間，且共用電極延伸到顯示區之整個區域上。對於每一列，經由閘匯流排線施加之閘控制信號選擇性地使TFT導通。另一方面，根據像素資訊將已經導通之TFT設定為一驅動狀態，該像素資訊取決於透過源閘匯流排線施加給TFT之像素電壓或像素信號之源信號之位準。根據此驅動狀態，透過該汲極使像素電極處於某一電位。藉由其強度曲像素電極電位與施加給共用電極之電壓位準之間之差異所決定之電場，針對每一像素電極控制液晶介質之方向。根據像素資訊，對於每一像素，液晶材料可調變由背光系統發出之背照光及來自前側之外部光。

該液晶顯示裝置具有由以下部分組成之基本結構：定時控制部分11，作為用於儲存影像資料之儲存部分之第一及第二RAM 12、13，鎖存影像資料之鎖存電路14，作為行驅動構件之源驅動器15，以及作為列驅動構件之閘驅動器16。此外，該液晶顯示器具有一開關SW1，其透過在第一RAM 12、第二RAM 13及鎖存電路14之間進行切換，傳輸影像資料。該第一RAM 12及第二RAM 13係複數個儲存構件，其容量宜能夠儲存時序操作過程期間，數量上與應用定時之連續之線之影像資料數目相應之影像資料。

圖2所示之示意方塊圖表示圖1中所示定時控制部分11之內部結構。定時控制部分11包括一控制開關SW1之開關動作之開關控制部分111；一產生鎖存信號之源驅動器控制部分112，其使用同步信號及時鐘信號(CLK)同步地操作源驅動器15；一產生閘控制信號之閘驅動器控制部分113，其使用同步信號及時鐘信號控制閘驅動器16；以及一用於設置共用電極電壓之共用電壓設定部分114。開關控制部分111包括一用於計數水平同步信號之計數器1111，及一產生用於切換開關SW1之控制信號之判斷部分1112，從而根據計數器1111計數得到之資訊，將資料傳輸給第一RAM 12、第二RAM 13或鎖存電路14。此外，定時控制部分11將來自信號應用構件(未示出)之用於紅(R)、綠(G)和藍(B)之影像資料信號傳輸給開關SW1。定時控制部分11產生並輸送一參考電壓，例如用於該源驅動器15及閘驅動器16，此處省略對此之解釋。

對於每一水平掃描週期，第一RAM 12及第二RAM 13從定時控制部分11接收R、G、B影像資料信號，並依序儲存各顏色。使用開關控制部分111之計數器1111及判斷部分1112將影像資料儲存到第一RAM 12及第二RAM 13中。即，根據水平同步信號決定將影像信號傳送給第一RAM 12、第二RAM 13還是鎖存電路14。更具體而言，計數器1111首先計數水平同步信號，並將計數值資訊發送給判斷部分1112。判斷部分1112根據來自計數器1111之計數值資訊，判斷影像資訊應當傳送給第一RAM 12、第二RAM 13或鎖存電路14中之哪一個。判斷資訊從判斷部分1112發送給開關SW1，作為控制信號。

開關SW1根據來自判斷部分1112之控制信號，切換影像資料之傳輸目的地。例如，在圖1之結構中，當要將影像資料傳輸給第一RAM 12時，SW1切換到A；當要將影像資料傳輸給第二RAM 13時，SW1切換到B；當要將影像資料傳送給鎖存電路14時，SW1切換到C。

鎖存電路14根據來自定時控制部分11之控制信號(鎖存信號)施加特定之資料處理(時序操作處理)。定時控制部分11之源驅動器控制部分112使用水平同步信號及時鐘信號，產生鎖存信號。此種時序操作處理係根據矩陣驅動方法進行之處理，其中矩陣驅動方法用於交替地驅動設置成矩陣之像素，其在時間序列上，連續地排序用於一列電極之像素資料之供給定時，及用於另一列電極之與用於所述一列電極之像素資料具有相同極性之像素資料之供給定時，並根據用於一列及另一列電極之像素資料之每一供給定時來啟動相應之列電極。在本發明者之未審日本專利公開案第2003－114647號中，詳細描述了此種時序操作處理，該申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。經過此種資料處理之影像資料傳輸給源驅動器15。

源驅動器15具有用於每一影像資料R、G、B之數位類比轉換器。對於每一水平掃描週期，每種顏色之影像資料藉由數位類比轉換器轉換成類比信號，為每種顏色產生一水平掃描週期將要顯示之帶有一組像素資訊塊(即，與1線相應之像素資訊)之像素資料組。該等像素資料被儲存在TFT中，直至下一水平掃描週期為止，並輸送給相應之源匯流排線。在諸如類比轉換與電壓輸送給源匯流排之顯示操作中，從鎖存電路14輸送給源驅動器15之控制信號代表至源驅動器15之水平掃描週期。

閘驅動器16根據來自定時控制部分11之閘驅動器控制部分113之閘控制信號，選擇性地啟動顯示面板17上之一條閘匯流排線，並選擇性地將(例如)預定之高電壓輸送給該匯流排線。受啟動之閘匯流排線將每一相應之TFT導通，並使輸送給此等TFT之源信號能同時驅動與該一線有關之TFT。這樣就可以按照與該一線相關之像素資訊對與受啟動之閘匯流排線相關之列像素進行光學調變。下面將描述透過來自定時控制部分11之閘控制信號對閘驅動器16進行控制。

下面，將解釋具有上述結構之液晶顯示裝置之操作。此處，將解釋一種情形，其中，對一6線區塊執行一時序操作處理，第一RAM 12及第二RAM 13係複數個儲存部分，其分別由一6線緩衝器組成，且像素結構為130 RGB×130。

將顯示面板17上要顯示之影像資料發送給定時控制部分11。此外，用於在顯示面板17上顯示影像資料之時鐘信號及同步信號，被輸入定時控制部分11。時鐘信號發送給定時控制部分11之源驅動器控制部分112及閘驅動器控制部分113。此外，在同步信號中，水平同步信號發送給開關控制部分111之計數器1111及源驅動器控制部分112。垂直同步信號被發送給閘驅動器控制部分113。

計數器1111計數水平同步信號，並將計數值發送給判斷部分1112。判斷部分1112根據計數值將控制信號發送給開關SW1，用於切換開關SW1，從而將用於列電極之具有相同極性之影像資料儲存在相同緩衝器中。將使用圖3和圖4說明此種開關SW1之切換控制。

圖3及圖4說明在根據本發明之一具體實施例之液晶顯示裝置中，像素資料之儲存操作。在圖3和圖4中，「Wn」表示影像資料寫入RAM之定時，「Ln」表示影像資料從RAM傳輸到鎖存電路14之定時，「L(Wn)」表示影像資料直接寫入鎖存電路14之定時，「On」表示影像資料從鎖存電路14輸出到顯示面板17之定時，「On/Wn」表示影像資料從鎖存電路14輸出到顯示面板17、同時將影像資料寫入RAM中之定時。定時控制部分11使用至開關SW1之控制信號，對鎖存電路14之鎖存信號(及至源驅動器15之控制信號)以及至閘驅動器16之閘控制信號，控制此等定時。

此處，將解釋進行用負極性驅動偶數列、用正極性驅動奇數列之矩陣驅動之情形。

由計數器1111計數出之水平同步信號與圖3中之資料流編號相應。為此，當計數器1111得到之水平同步信號之計數值為奇數時，首先將具有奇數編號之資料流寫到第一RAM 12中。例如，當計數到一水平同步信號時，將資料流1(第一線上之資料)寫入第一RAM 12中(參見圖3中W1、W3、...、W11)。即，當計數器1111計數出之計數值1發送給判斷部分1112時，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流1寫入第一RAM 12中，並將控制信號發送給開關SW1。開關SW1根據控制信號進行切換(狀態A)。

然後，將具有奇數編號、編號超過第一RAM之列緩衝器數量(此處為第七個奇數編號，即第13)之資料流13寫入第二RAM 13中。例如，當計數到13個水平同步信號時，將資料流13(第13線上之資料)寫入第二RAM 13中(參見圖3中之W13、W15、...、W23)。即，當計數器1111計數出之計數值13發送給判斷部分1112時，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流13(第13線上之資料)寫入第二RAM 13中，並將控制信號發送給開關SW1。開關SW1根據控制信號進行切換(狀態B)。

當計數器1111產生之水平同步信號計數值為偶數時，首先將具有偶數編號之資料流寫入第二RAM 13中。例如，當計數到兩水平同步信號時，將資料流2(第二線上之資料)寫入第二RAM 13中(參見圖3中W2、W4、...、W10)。即，當計數器1111計數出之計數值2發送給判斷部分1112時，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流2寫入第二RAM 13中，並將控制信號發送給開關SW1。開關SW1根據控制信號進行切換(狀態B)。

接下來，將具有偶數編號(此處為第七個偶數編號，即第14)、偶數編號超過第二RAM之線緩衝器數量之資料流14寫入第一RAM中。例如，當計數到14個水平同步信號時，將資料流14(第14線上之資料)寫入第一RAM 12中(參見圖3中之W14、W16、...、W22)。即，當計數器1111計數出之計數值14發送給判斷部分1112時，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流14寫入第一RAM 12中，並將控制信號發送給SW1。開關SW1根據控制信號進行切換(狀態A)。

當計數器1111計數到12個水平同步信號(第一RAM(6線)和第二RAM(6線)之線緩衝器之總數(12))時，將資料流12(第12線上之資料)傳輸給鎖存電路14(參見圖3中L(W12))。這樣做是因為偶數線上之寫入定時與傳輸給鎖存電路14之定時重疊。即，當計數器1111計數出之計數值12發送給判斷部分1112時，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流12直接傳輸給鎖存電路14，並將控制信號發送給開關SW1。開關SW1根據控制信號進行切換(狀態C)。由此，當計數器1111計數出數量上與線緩衝器之最大數量相當之水平同步信號時，就將計數值發送給判斷部分1112，判斷部分1112產生用於切換開關SW1之控制信號，從而將資料流傳輸給鎖存電路14，將控制信號發送給開關SW1，並據此來切換開關SW1。對於編號為12之整數倍之資料流(12為線緩衝器之總數)，按照相同方式進行操作。

透過來自定時控制部分11之鎖存信號，將上述寫入第一RAM 12及第二RAM 13之資料流傳輸給鎖存電路14。傳輸給鎖存電路14之資料流，輸出至源驅動器15。透過執行時序操作處理之方法進行輸出。在圖3中，在向鎖存電路14傳輸之時間之後緊接著之定時，輸出資料流(Ln定時後緊接著為On定時)。

此外，此處像素結構為130 RGB×130。在此情形中，圖4中示出下一訊框之處理定時，即在此情形中，將影像資料寫入分別具有5線之第一RAM 12及RAM 13中。從而，將空資料寫到第一RAM 12及第二RAM 13之第六線上。由於訊框最後一部分之寫入模式係根據像素結構之不同而不同，可根據像素結構做適當改變，而不限於圖4中所示之模式。

因而，根據本發明之液晶顯示裝置，對於第1到第11線，將奇數列上之影像資料(資料流)寫到第一RAM 12中，將偶數列上之影像資料寫入第二RAM 13中。對於第12列上之影像資料，其控制開關SW1進行切換，從而影像資料直接傳輸給鎖存電路14。此外，對於第13到第23線，本發明之液晶顯示裝置將奇數列上之影像資料寫入第二RAM 13中，將偶數列上之影像資料寫入第一RAM 12中。對於第24列上之影像資料，其控制開關SW1進行切換，從而影像資料直接傳輸給鎖存電路14。重複此一操作。此外，寫入第一RAM 12及第二RAM 13中之影像資料，傳輸給鎖存電路14，受到時序操作處理，並輸出至源驅動器15。

因此，透過控制寫入RAM 12、13之定時，傳輸給鎖存電路14之定時，及輸出至源驅動器15之定時，可如圖3及圖4中所示相繼地將相同極性輸出給源驅動器15，並實現時序操作處理。即，按照六線區塊執行時序操作處理，從而源驅動器之輸出極性與6個資料流之極性相同。

這樣就能夠減小矩陣驅動期間之功率消耗。此外，使用兩個6線緩衝器可有效地將影像資料輸出給源驅動器，從而與將整訊框鎖存到鎖存電路中，然後輸出至源驅動器，其與習知方法相比，可實現即時處理，並且亦適用於RGB I/F。此外，由於並不需要一訊框記憶體，可減小積體電路晶片之面積。

本發明不限於上述具體實施例，而可以按照多種方式進行改變。例如，上述具體實施例說明儲存部分由第一RAM 12及第二RAM 13這兩個緩衝器組成之情形，並且第一RAM 12和第二RAM 13均由6線緩衝器組成，不過本發明也可以具有由3個或更多緩衝器組成之儲存部分，能夠將列電極之極性都儲存在一起，並可應用於每一緩衝器並非6線緩衝器之情形。此外，上述具體實施例說明了像素結構為130 RGB×130之情形，不過本發明也可用於像素結構並非如此之情形。在此情形中，訊框最後一部分之寫入模式也隨像素結構而變。

11．．．定時控制部分

12．．．第一RAM

13．．．第二RAM

14．．．鎖存電路

15．．．源驅動器

16．．．閘驅動器

17．．．顯示面板

111．．．開關控制部分

112．．．源驅動器控制部分

113．．．閘驅動器控制部分

114．．．共用電壓設置部分

1111．．．計數器

1112．．．判斷部分

圖1所示之方塊圖表示根據本發明之一具體實施例之液晶顯示裝置之結構；圖2所示之方塊圖表示在圖1之液晶顯示裝置中，定時控制部分之結構；圖3說明在根據本發明之一具體實施例之液晶顯示裝置中，像素資料之儲存操作；及圖4說明在根據本發明之一具體實施例之液晶顯示裝置中，像素資料之儲存操作。