專利名稱：具有預充電配制的液晶顯示器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器及其驅動方法，特別是涉及具有預充電配制的液晶顯示器及其驅動方法。
背景技術：
隨著個人計算機和電視機變得輕而薄，顯示設備也需要變得輕而薄。為了滿足這些需要，已經開發了用于代替陰極射線管(CRT)的諸如液晶顯示器(LCD)的平板顯示器，并在各個領域中得到了應用。
LCD顯示板包括一個具有矩陣排列的像素圖形面板和一個對置面板。一個具有電介各向異性的液晶層安排在兩個面板之間。LCD通過控制施加到液晶層上的電場強度來控制通過液晶層的光的透射率，從而顯示所期望的圖像。
最近，掃描線即柵極線的數量隨著分辨率的提高而增加；因此，對一行中的像素充電的時間迅速減小。為了補償所減少的充電時間，采用了預充電。即，要被充電的像素通過具有相同極性的相鄰像素的數據電壓預充電，然后再用它們自己的數據電壓充電。即，柵極線在一幀內驅動兩次。
為了在一幀內兩次把柵極導通電壓加給一個柵極線，LCD的信號控制器在每幀內兩次產生將施加給柵極驅動器的垂直同步信號(STV)。根據數據使能信號(DE)產生STV。例如，利用一個計數器對所述DE的空白區的數目進行計數，然后根據計數，在指定的時間預先產生STV。
不過，由于只有當有效數據存在時DE才變為高電平，所以，這個方案當有效數據不規則進入時就存在一個問題。即，有效數據的不規則定時使得DE的空白區不規則，這就難以在準確的時間產生垂直同步信號STV。
發明概述本發明的目的是解決傳統技術的這些問題。
本發明提供一種液晶顯示器，它包括一個液晶板組件，它包括多個柵極線、多個數據線、和多個與柵極線和數據線相連的像素；一個信號控制器，它用于從一個外部設備接收圖像數據、垂直同步信號、水平同步信號和數據使能信號，產生驅動液晶板組件的控制信號，從垂直同步信號脈沖開始到隨后的數據使能信號結束之間水平同步信號的脈沖數目進行計數，和產生具有與后來的數據使能信號同步的主充電脈沖和在主充電脈沖前的預充電脈沖的垂直同步啟動信號；一個柵極驅動器，它根據預充電脈沖和主充電脈沖來驅動像素；一個數據驅動器，它接收來自于信號控制器的圖像數據并把該圖像數據寫在所驅動的像素上。
在1點反相和2點反相(1-dot inversion and2-dot inversion)的情況下，預充電脈沖分別先于主充電脈沖2個時鐘和4個時鐘產生。
提供一種驅動液晶顯示器的方法，包括確定垂直同步信號和水平同步信號的極性是正還是負；根據同步信號的極性設置垂直和水平同步信號的計數參考點；確定在預定的幀數中垂直同步信號的后沿是否保持恒定；如果垂直同步信號的后沿保持恒定，從垂直同步啟動信號脈沖開始計數水平同步信號的脈沖數；如果所計數的水平同步信號的脈沖數目達到一個預定值，則產生垂直同步信號的脈沖。
這個預定值可以等于X-2xR，其中X是在數據使能信號脈沖產生時的計數值，R是點反相的反相單元。
極性確定最好包括當產生表示垂直或水平同步信號的上升沿的脈沖時，計數高電平區段；當產生表示垂直或水平同步信號的下降沿的脈沖時，計數低電平區段；如果通過比較高電平區段和低電平區段的計數值、所計數的高電平區段的計數大于所計數的低電平區段的計數，則確定垂直或水平同步信號為負型；如果通過比較高電平區段和低電平區段的計數值、所計數的高電平區段的計數小于所計數的低電平區段的計數，則確定垂直或水平同步信號為正型。
如果垂直和水平同步信號的極性是正型，則計數參考點最好是垂直和水平同步信號的下降沿，如果垂直和水平同步信號的極性是負型，則計數參考點最好是垂直和水平同步信號的上升沿。
通過參照附圖詳細描述最佳實施例，本發明上述的和其它的優點將變得更明顯。
圖1是本發明的一個實施例的LCD方塊圖；圖2是本發明的一個實施例的利用存儲器產生垂直同步啟動信號的信號波形圖；圖3是本發明的另一個實施例的產生垂直同步啟動信號的信號波形圖；圖4是用于確定同步信號的極性的示例方法的波形圖；
圖5是用于確定圖4所示的同步信號的極性的處理的流程圖；圖6是解釋對于本發明的實施例的LCD產生垂直同步啟動信號的過程的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細描述本發明，圖中展示了本發明的最佳實施例。不過，本發明可以以許多不同形式實施，它不限于這里所述的實施例。在附圖中，為了清楚，層和區域的厚度被擴大了。相同的標號表示相同的元件。可以理解，當談及一個元件例如層、薄膜、區域、基片、或板放在另一個元件上的時候，它可能是直接放在另一元件上，或者也可能存在一個中介元件。相比之下，當談及一個元件“直接放在”另一元件上的時候，就沒有中介元件存在。
下面參照附圖詳細描述本發明的實施例的液晶顯示器及其驅動方法。
圖1是按照本發明的一個實施例的的LCD的方塊圖。
如圖1所示，本發明一個實施例的LCD包括信號控制器100、數據驅動器200、柵極驅動器300、和液晶板組件400。
信號控制器100從一個外部圖形源(未示出)接收垂直同步信號VSYNC、水平同步信號HSYNC、數據使能信號DE和RGB圖像數據DATA。信號控制器100把圖像數據DATA的數據格式轉換成適合于數據驅動器200的規格，并產生一個在數據驅動器100和液晶板組件400之間提供信號傳輸的標準定時的水平同步啟動信號STV和負載信號TP。信號控制器100把所轉換的圖像數據、水平同步啟動信號STV、和負載信號TP輸出到數據驅動器200。
此外，信號控制器100產生用于選擇第一柵極線的垂直同步啟動信號STV、用于順序選擇下面的柵極線的柵極時鐘CPV和用于控制柵極驅動器300輸出的輸出使能信號OE，它們都被提供給柵極驅動器300。
特別是，來自于信號控制器100的垂直同步啟動信號包括在每一幀中的預充電脈沖和主充電脈沖。
圖2示出了本發明一個實施例的利用存儲器產生垂直同步啟動信號的信號波形。
在圖2中，參考符號VSYNC、HSYNC、DE、STV1、STV2分別是垂直同步信號、水平同步信號、數據使能信號、垂直同步啟動信號、1點反相預充電的垂直同步啟動信號和2點反相垂直同步啟動信號的波形。STV1、STV2的第一脈沖和第二脈沖分別用于利用它們自己的圖像數據的預充電和主充電。按照相同的方式，STV2的第一脈沖用于對應的柵極線的預充電，第二脈沖用于將需要顯示的圖像數據提供給對應柵極線的像素。
按照本實施例，即使數據使能信號DE的有效數據區是不規則的，利用存儲像素行的圖像數據的行存儲器也能產生適合于數據使能信號DE的有效數據區垂直同步啟動信號。特別是，垂直同步啟動信號具有兩個分別用于預充電和主充電的脈沖。
利用行存儲器的具有不規則有效數據區的以隨機DE方式預充電的LCD的例子公開在2001年2月15日遞交的韓國專利申請NO.2001-0007453、2002年2月15日遞交的美國專利NO.10/075285、2001年5月14日遞交的日本專利申請NO.2001-142852、2002年2月15日遞交的中國專利申請NO.02108301.O、2002年2月12日遞交的歐洲專利申請NO.02002092.1中，這些申請在這里引入作為參考。
圖3是用于本發明的另一個實施例的LCD的信號VSYNC、HSYNC、DE、STV、STV1’、STV2’的波形。
信號STV是普通的垂直同步啟動信號，圖中特別示出它與本實施例的垂直同步啟動信號STV1’、STV2’的比較。信號STV1’是1點反相的預充電的垂直同步啟動信號，信號STV2’是2點反相的預充電的垂直同步啟動信號。每個信號STV1’或STV2’的第一脈沖和第二脈沖分別用于預充電和主充電。
柵極驅動器300響應垂直同步啟動信號STV1’和STV2’產生柵極信號。本實施例是基于在垂直同步信號VSYNC的一個脈沖和數據使能信號DE的一個脈沖之間的水平同步信號HSYNC的脈沖數是恒定的條件下的觀察結果做出的。
信號控制器100計數從垂直同步信號VSYNC的上升沿開始到數據使能信號DE的上升沿結束的水平同步信號HSYNC的脈沖數目。信號控制器100利用所計數的數目在緊跟著所述數據使能信號DE的上升沿之后產生垂直同步啟動信號STV1’或STV2’的主充電脈沖。同時，信號控制器100剛好在數據使能信號DE的上升沿之前的兩個時鐘產生一個1點反相的垂直同步啟動信號STV1’的預充電脈沖，同時，剛好在數據使能信號DE的上升沿以前的4個時鐘產生一個2點反相的垂直同步啟動信號STV2’的預充電脈沖。
將參照流程圖對垂直同步啟動信號STV1’和STV2’的產生作更詳細描述。
數據驅動器200包括多個數據驅動器IC，它利用來自于信號控制器100的控制信號STH和TP以及圖像數據DATA產生多個數據信號D1-Dm，并把它們加到液晶板組件400上。例如，數據驅動器200鎖存以順序方式輸入的圖像數據，把定時系統從“時間掃描點”轉換為“時間掃描線”，并把數據信號D1，D2，…Dm-1，Dm輸出給液晶板組件400的數據線。
柵極驅動器300包括多個柵極驅動器IC，它響應于從信號控制器100來的控制信號CPV、STV和0E，對液晶板組件400上的柵極線進行掃描。這里，“掃描“的意思是使連接柵極線的像素通過順序地把柵極導通電壓加到柵極線上而處于可寫狀態。
在本實施例的LCD中，柵極線在一幀內被驅動兩次。即，響應垂直同步啟動信號STV1’或STV2’兩個脈沖，重復產生柵極導通電壓，并將其加到柵極線上。因此，每個柵極線通過第一次產生的柵極導通電壓被驅動以進行預充電操作，并通過第二次產生的柵極導通電壓再次被驅動以進行主充電。
液晶板組件400包括多個柵極線、多個與柵極線相交的數據線、多個與柵極線和數據線相連并以矩陣形式安排的像素。每個像素包括一個液晶電容器(未示出)；一個薄膜晶體管(TFT)，它的柵極、源極、和漏極分別連接到柵極線之一、數據線之一和液晶電容器；還包括一個與LC電容器并聯的存儲電容器(未示出)。
當柵極驅動器300把脈沖形式的柵極導通電壓加到柵極線以接通與所述柵極線相連的像素的薄膜晶體管的時候，數據驅動器200把數據電壓加到數據線。這些電壓通過像素的薄膜晶體管加到LC電容器和存儲電容器，通過驅動這些電容器執行規定的顯示操作。
信號控制器100利用上述的垂直同步信號VSYNC、水平同步信號HSYNC和數據使能信號DE之間的關系來產生垂直同步啟動信號STV1’和STV2’。這里，垂直同步信號VSYNC的上升沿(如果垂直同步信號是正型)和隨后的數據使能信號DE的脈沖的上升沿之間的時間周期稱之為后沿。除了圖像信號的格式變化或者標度修改以使圖像信號與LCD的分辨率匹配的瞬間，所述后沿總是恒定的，。因此，信號控制器100按后沿計數水平同步信號的脈沖數目，并確定產生垂直同步啟動信號STV1’和STV2’的脈沖的定時。為了按后沿計數水平同步信號HSYNC的脈沖數目，需要確定同步信號VSYNC和HSYNC的極性。
圖4是解釋確定同步信號SYNC的極性的方法的信號波形圖，圖5是確定同步信號的極性的典示例方法的流程圖。
如圖4所示，在正或負型的同步信號SYNC的上升沿和下降沿處產生沿脈沖。一個高電平信號SYNC具有短于低電平區段的高電平區段，而一個低電平信號SYNC具有長于低電平區段的高電平區段。現在，產生在同步信號SYNC的上升沿的沿脈沖稱之為正沿脈沖PEP，而產生在同步信號SYNC的下降沿的沿脈沖稱之為負沿脈沖NEP。
下面，參照附圖5描述確定同步信號的極性的示例方法。
首先，確定同步信號SYNC的類型。
當產生正沿脈沖PEP時，計數高電平區段，而當產生負沿脈沖NEP時，計數低電平區段。然后，比較高電平區段和低電平區段的計數值。如果高電平區段的計數值大于低電平區段的計數值，同步信號SYNC的類型定為負，如果低電平區段的計數值大于高電平區段的計數值，則其類型確定為正。
圖5的流程圖詳細地解釋了所述確定過程。
首先，當操作開始(S51)時，確定正沿脈沖PEP是否是1(高電平)(S52)。按照本發明的一個實施例，引入一個計數高電平區段的變量(以后稱之為“高電平計數變量“)HIGH_CNT和一個計數低電平區段的變量(以后稱之為“低電平計數變量“)LOW_CNT。
如果正沿脈沖PEP在步S52是1，高電平計數變量HIGH_CNT復位到零以便計數高電平區段，然后存儲低電平計數變量LOW_CNT的計數值(S53)。相反，如果正沿脈沖PEP在步S52不是1，則高電平計數變量HIGH_CNT和低電平計數變量LOW_CNT兩者的值都增加1。
接著，確定負沿脈沖NEP是否是1(高電平)(S55)。如果負沿脈沖NEP在步S55是1，低電平計數變量L0W_CNT復位到零以便計數低電平區段，然后存儲所計數的高電平計數變量HIGH_CNT的計數值(S56)。另一方面，如果負沿脈沖NEP在步S55不是1，則高電平計數變量HIGH_CNT和低電平計數變量LOW_CNT兩者的值都增加1。
接著，分別在步驟S53和步驟S56比較存入的高電平計數變量HIGH_CNT和低電平計數變量LOW_CNT。如果低電平計數變量LOW_CNT的值大于高電平計數變量HIGH_CNT的值，則確定同步信號SYNC是正型(S59)。相反，如果高電平計數變量HIGH_CNT的值大于低電平計數變量LOW_CNT的值，則確定同步信號SYNC是負型(S60)。
接著，控制流程返回(S61)，重復上述的程序。
確定同步信號SYNC的極性的上述方法用于在信號控制器100中產生垂直同步啟動信號。
現在，參照附圖6描述本發明一個實施例的產生垂直同步啟動信號的方法。
圖6是一個流程圖，它示出了根據本發明一個實施例的產生用于LCD的垂直同步啟動信號的示例性處理。
如果控制流程開始，最好利用上述圖5所示的過程確定同步信號的極性是否是正型(S71)。其中存在一些變量，如垂直同步信號計數參考變量VSYNC_start，水平同步信號計數參考變量HSYNC_start和水平同步信號計數變量HCNT。如以上所述，因為沿脈沖產生在同步信號的上升沿和下降沿這兩處，所以，根據同步信號的極性，沿脈沖之一被確定為計數的參考。
如果同步信號的極性是正型，將計數參考變量VSYNC_start和HSYNC_start分別設置為用于垂直同步信號VSYNC和水平同步信號HSYNC的負沿脈沖NEP(S72)。即，如果同步信號的極性是正型，計數操作在每個同步信號VSYNC或HSYNC的下降沿開始。
相反，如果同步信號的極性不是正型，即為負型，分別將計數參考變量VSYNC_start和HSYNC_start設置為用于垂直同步信號VSYNC和水平同步信號HSYNC的正沿脈沖NEP(S73)。換言之，如果同步信號的極性是負型，計數操作在每個同步信號VSYNC或HSYNC的上升沿開始。
接著，確定垂直后沿是否對于任何N個幀保持恒定(S74)。垂直后沿被規定為垂直同步信號VSYNC的后沿，它是從垂直同步信號的脈沖上升到隨后的數據使能信號DE的脈沖的一段時間周期。如以上所述，除了圖像數據的格式變化或標度修改以使圖像數據與LCD的分離件匹配的瞬間，這個垂直后沿總是恒定的，。步驟S74進一步確定后沿是否變化了，如果垂直后沿不是恒定的，控制流程返回到開始，以確定同步信號的類型。
如果垂直后沿對任一N個幀保持恒定，則確定垂直同步信號計數參考變量VSYNC_start是否是1(S75)。步驟S75確認在垂直同步信號VSYNC中是否產生了一個脈沖。如果計數參考變量VSYNC_start是“1”，則計數變量HCNT被復位(S76)，如果不是“1”，則流程跳到下一步S77。因此，計數變量HCNT開始計算究竟什么時候垂直同步信號VSYNC的脈沖才產生。
接著，確定水平同步信號計數參考變量HSYNC_start是否是1(S77)。步驟S77確認在水平同步信號HSYNNC中是否產生了一個脈沖。如果計數參考變量HSYNC_start是1，則計數變量HCNT增加1(向上計數的)(S78)，如果不是1，則流程跳到下一步S79。結果是，計數變量HCNT在垂直后沿中將水平同步信號HSYNC的脈沖數增加1。
如以上所述，由于從垂直同步信號VSYNC的一個脈沖到隨后的數據使能信號DE的脈沖的水平同步信號HSYNC的脈沖數是恒定的，當計數變量HCNT達到一個預定值X的時候，會產生一個數據使能信號脈沖。即、計數值X指出數據使能信號DE脈沖的產生時間。因此，當計數變量HCNT達到計數值X時，可以產生所述垂直同步啟動信號STV的主脈沖。此外，在這個時間點以前兩個時鐘，可以產生所述垂直同步啟動信號STV的預充電脈沖。
圖6所示的步驟S79-S81描述了上述的處理。即，確定計數變量HCNT是否達到了預定值X和(X-2×R)中的一個(S79)。當計數變量HCNT達到了預定值X和(X-2×R)中的一個的時候，產生所述垂直同步啟動信號STV，否則垂直同步啟動信號STV就不產生(S81)。這里，R是一個常數，表示點反相的類型，R對于1點反相等于1，對于2點反相等于2。
如果步驟S80或S81已完成，控制流程就返回到開始點以確定同步信號的類型。因此，所產生的垂直同步啟動信號STV具有一個在產生數據使能信號DE的脈沖以前的預充電脈沖和一個在產生數據使能信號DE的脈沖時的主充電脈沖。
如以上所述，本發明該實施例的LCD和驅動方法不使用存儲器而是通過對垂直后沿中水平同步信號的脈沖進行計數來產生包括用于對像素進行預充電和主充電的兩個脈沖的垂直同步啟動信號。
本實施例和使用存儲器的實施例相比有各種優點。例如，具有預充電配制的LCD的信號控制器需要三個用于1點反相的行存儲器和五個用于2點反相的行存儲器。不過，即使只有三個行存儲器，對于LCD的信號控制器也是一個很大的負擔。首先，因為存儲所占的空間增加，使包括信號控制器在內的IC的成本增加。此外，因為有存儲器，使運行于所述信號控制器中的控制邏輯和數據總線變得很復雜。這個問題在2點反相預充電中更為嚴重。本實施例不使用存儲器并通過對不規則有效數據進行預充電而解決了這些問題。
雖然本發明結合目前認為最實用、最佳的實施例進行了描述，可以理解，本發明并不局限于所公開的這些實施例，相反，本發明試圖覆蓋包括在本發明權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效方案。
權利要求
1.一種液晶顯示器，它包括一個液晶板組件，它包括多個柵極線、多個數據線和多個與所述柵極線和數據線相連的像素；一個信號控制器，用于從一個外部設備接收圖像數據、垂直同步信號、水平同步信號和數據使能信號，產生用于驅動所述液晶板組件的控制信號，計數從垂直同步信號脈沖到隨后的數據使能信號脈沖之間的水平同步信號的脈沖數目，和產生具有與后來的數據使能信號脈沖同步的主充電脈沖和在該主充電脈沖之前的預充電脈沖的垂直同步啟動信號；一個柵極驅動器，用于在所述預充電脈沖和主充電脈沖的基礎上激活所述像素；一個數據驅動器，用于從所述信號控制器接收所述圖像數據并將所述圖像數據寫入到被激活的像素上。
2.根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中，在1點反相的情況下，預充電脈沖先于主充電脈沖2個時鐘產生。
3.根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中在2點反相的情況下，預充電脈沖先于主充電脈沖4個時鐘產生。
4.一種驅動液晶顯示器的方法，包括確定垂直同步信號和水平同步信號的極性是正還是負；根據所述同步信號的極性設置垂直和水平同步信號的計數參考點；確定在預定的幀數中垂直同步信號的后沿是否保持恒定；如果所述垂直同步信號的后沿保持恒定，則從垂直同步啟動信號脈沖開始計數水平同步信號的脈沖數；如果所述水平同步信號的脈沖計數達到一個預定值，則產生垂直同步啟動信號的脈沖。
5.根據權利要求4所述的驅動方法，其中，所述預定值等于(X-2xR)，其中X是產生數據使能信號脈沖時的計數值，R是一個點反相的反相單元。
6.根據權利要求4所述的驅動方法，其中，所述極性確定包括當產生指出垂直或水平同步信號的上升沿的脈沖時，計數高電平區段；當產生指出垂直或水平同步信號的下降沿的脈沖時，計數低電平區段；和如果通過將所述高電平區段和所述低電平區段的計數進行比較所述高電平區段的計數大于所述低電平區段的計數，則確定所述垂直或水平同步信號是負型；如果通過將所述高電平區段和所述低電平區段的計數進行比較所述高電平區段的計數小于所述低電平區段的計數，則確定所述垂直或水平同步信號是正型。
7.根據權利要求4所述的驅動方法，其中，如果垂直和水平同步信號的極性是正型，則計數參考點是垂直和水平同步信號的下降沿，如果垂直和水平同步信號的極性是負型，則計數參考點是垂直和水平同步信號的上升沿。
全文摘要
一種液晶顯示器，包括一個液晶板組件，該組件包括多個柵極線、多個數據線和多個與柵極線和數據線相連的像素；一個信號控制器，它從外部設備接收圖像數據、垂直同步信號、水平同步信號和數據使能信號，產生驅動液晶板組件的控制信號，計數從垂直同步信號脈沖到隨后的數據使能信號脈沖之間的水平同步信號的脈沖數目，和產生具有與后來的數據使能信號脈沖同步的主充電脈沖和在主充電脈沖前的預充電脈沖的垂直同步啟動信號；一個柵極驅動器，它在預充電脈沖和主充電脈沖的基礎上激活像素；一個數據驅動器，它從所述信號控制器接收圖像數據并把該圖像數據寫到所激活的像素上。
文檔編號G09G3/36GK1488978SQ03158009
公開日2004年4月14日 申請日期2003年7月26日 優先權日2002年7月26日
發明者李升佑 申請人:三星電子株式會社