多重穩態顯示器的驅動方法

2023-06-21 02:12:01

專利名稱：多重穩態顯示器的驅動方法
技術領域：
本發明是關於一種顯示器，且特別是關於一種多重穩態顯示器的驅動方法。
背景技術：
圖I是說明傳統被動式矩陣(passive matrix,PM)雙穩態顯示器100的功能模塊示意圖。被動式矩陣雙穩態顯示器100包括數據驅動器110、掃描驅動器120與顯示面板130。顯示面板130具有多個掃描線S (I)、S (2)、S (3)、S (4)、S (5)、S (6)、…、S(N)與多個資料線 D (I)、D (2)、D (3)、D (4)、…、D (M-1)、D (M)。掃描驅動器 120 以從 S (I)到 S (N)的順序，依序輪流驅動掃描線S(I) S(N)。掃描線與數據線之間配置了多重穩態顯示介質131 (例如膽固醇液晶)。配合掃描線S(I) S(N)的驅動時序，數據驅動器110對應地將多個像素數據分 別經由數據線D (I) D (M)寫入像素(pixel)中。例如，當掃描驅動器120驅動掃描線S (I)時，數據驅動器110對應地經由數據線D(M)將像素資料寫入像素PX中。圖2說明膽固醇液晶的反射率-電壓特性曲線(Reflectivity-Voltage curve)。圖2的橫軸表示像素中兩電極(例如像素PX的掃描線S(I)與數據線D(M))之間的電壓差(絕對值)，而縱軸表示像素的光反射率。圖2中實線表示液晶分子初始狀態是平面態(planar，或稱反射態、亮態)的特性曲線，而虛線則表示液晶分子初始狀態是焦點圓錐態(focal conic，或稱不反射態、暗態)的特性曲線。若像素的初始狀態是亮態(請參照圖2中實線)，隨著電極之間電壓差從VA增加至VB，此像素的狀態將從亮態轉至暗態。若電極之間電壓差持續升高，隨著電壓差從VC增加至VD，此像素的狀態將從暗態轉至亮態。若像素的初始狀態是暗態(請參照圖2中虛線)，在電極之間電壓差的拉升過程中，此像素的狀態一直保持在暗態。若電極之間電壓差持續升高，隨著電壓差從VC增加至VD，此暗態像素將轉變為亮態像素。對於多重穩態顯示介質(例如膽固醇液晶)顯示器，一般皆採取反射率-電壓(R-V curve)特性曲線中的右半邊(Right-Slope)作為Threshold來進行驅動，也就是採用圖2所示電壓差(橫軸)約略為VC至VD的範圍來驅動像素。很明顯地，右半邊的驅動電壓較高。例如，電壓VD—般約略為40伏特。由於要提供如此高的驅動電壓，使得在電源模塊、數據驅動器110與掃描驅動器120的設計選擇上有較多的限制。在進行灰階驅動時，傳統技術僅調整驅動電壓(即振幅調變，AM)或僅調整驅動時間長度(即脈寬調變，PWM)。使用AM來實現灰階驅動者，驅動系統需要多組驅動電壓，電路較為複雜。使用PWM調整灰階者，當灰階階數越多，系統就需要更高的驅動頻率，因此會有較高功率消耗。

發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種多重穩態顯示器的驅動方法，可以有效降低驅動電壓，改善傳統脈寬調變技術控制多灰階所面臨頻率過高的狀況，並可將此驅動方法應用於現有STN驅動器集成電路上。
本發明實施例提出一種多重穩態顯示器的驅動方法。此方法包括下述步驟。若不改變一像素的狀態，則於該像素的掃描線提供第一電壓準位。若要改變該像素的狀態，則於第一階段與第二階段分別提供第二電壓準位與第三電壓準位至該掃描線。若要將該像素的狀態設定為亮態，則於該第一階段與該第二階段分別提供第四電壓準位與第五電壓準位至該像素的資料線。其中，第二與第四電壓準位的電壓差絕對值小於第一臨界電壓，第三與第五電壓準位的電壓差絕對值也小於第一臨界電壓。若要將該像素的狀態設定為暗態，則於該第一階段與該第二階段分別提供該第五電壓準位與第四電壓準位至該數據線。其中，第二與第五電壓準位的電壓差絕對值大於第二臨界電壓，第三與第四電壓準位的電壓差絕對值也大於第二臨界電壓。上述第二臨界電壓大於第一臨界電壓。本發明實施例提出一種多重穩態顯示器的驅動方法。此方法包括下述步驟。於第一階段與第二階段分別提供第二電壓準位與第三電壓準位至一像素的掃描線。於一數據驅動期間提供第四電壓準位至該像素的數據線，以及於非數據驅動期間提供第五電壓準位至該數據線。其中，該數據驅動期間的第一部分期間屬於該第一階段，而該數據驅動期間的第二部分期間屬於該第二階段。上述第四電壓準位大於第五電壓準位。
基於上述，本發明實施例因為採用反射率-驅動電壓特性曲線的左斜率來驅動像素，因此可以有效降低驅動電壓。本發明實施例另憑藉調變數據脈衝與掃描脈衝的相位關係來控制像素的灰階，改善傳統脈寬調變技術控制多灰階所面臨頻率過高的狀況。本發明實施例提出的多重穩態顯示器的驅動方法可以應用於現有STN驅動器集成電路上。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。


圖I為說明傳統被動式矩陣(passive matrix,PM)雙穩態顯示器的功能模塊示意圖；圖2為說明膽固醇液晶的反射率-電壓特性曲線；圖3為依照本發明實施例說明一種多重穩態顯示器的驅動方法；圖4為依照本發明另一實施例說明一種多重穩態顯示器的驅動方法；圖5為依照本發明實施例說明像素矩陣中各個掃描線與各個數據線的驅動時序。附圖標識100 :被動式矩陣雙穩態顯示器110:數據驅動器120:掃描驅動器130 :顯示面板131 :多重穩態顯示介質D (I)、D (2)、D (3)、D (4)、D (M-I)、D (M):資料線DP :數據驅動期間DPl :第一部分期間DP2 :第二部分期間F :畫面驅動期間
Pl :第一階段P2 :第二階段PX :像素R :重置期間S (I)、S (2)、S (3)、S (4)、S (5)、S (6)、S (N):掃描線V1、V2、V3、V4、V5 :電壓準位
具體實施方式

下面結合附圖，對本發明做進一步的詳細描述。如上所述，目前多重穩態顯示器的驅動技術都是採用圖2所示反射率-驅動電壓特性曲線的右斜率(VC至VD的範圍)來驅動像素。下述實施例將以圖I所示像素PX為說明例，採用圖2所示反射率-驅動電壓特性曲線的左斜率(約略為VA至VB的範圍)來驅動像素PX。圖3是依照本發明實施例說明一種多重穩態顯示器的驅動方法。像素PX的開始狀態是設定為亮態(反射態)。請參照圖3，若不改變像素PX的狀態，則掃描線S(I)於第一階段Pl與第二階段P2均提供第一電壓準位Vl至像素PX。在掃描線S(I)被維持在第一電壓準位Vl的情況下，無論數據線D(M)提供給像素PX的驅動波形為何，由於亮態像素PX的電位差(即|V1-V4|與|V1-V5|)並不會大於第一臨界電壓VA (參照圖2)，因此像素PX的狀態保持在亮態。若要將像素PX的狀態轉為暗態(非反射態)，則掃描線S (I)於第一階段Pl提供第二電壓準位V2至像素PX與第二階段P2提供第三電壓準位V3至像素PX。數據線D(M)於第一階段Pl提供第五電壓準位V5至像素PX，以及於第二階段P2提供第四電壓準位V4至像素PX，如圖3所示。在第一階段Pl中，掃描線S(I)與資料線D(M)的電位差絕對值為
V2-V5|。在第二階段P2中，掃描線S (I)與資料線D (M)的電位差絕對值為|V3_V4|。不論是|V2-V5|或是IV3-V4 |，二者都大於第二臨界電壓VB (參照圖2)，因此像素PX的狀態會被改變至暗態。若要將像素PX的狀態轉為亮態(反射態)，則掃描線S (I)於第一階段Pl提供第二電壓準位V2至像素PX與第二階段P2提供第三電壓準位V3至像素PX。數據線D(M)於第一階段Pl提供第四電壓準位V4至像素PX，以及於第二階段P2提供第五電壓準位V5至像素PX，如圖3所示。在第一階段Pl中，掃描線S(I)與資料線D(M)的電位差絕對值為
V2-V4|。在第二階段P2中，掃描線S (I)與資料線D (M)的電位差絕對值為|V3_V5|。不論是|V2-V4|或是IV3-V5 |，二者並不會大於第一臨界電壓VA (參照圖2)，因此像素PX的狀態會被改變至亮態。圖3中雖然繪示電壓準位V2大於電壓準位V3，此為範例之一。在其它實施例中，電壓準位V2可以小於電壓準位V3。若要改變像素PX的狀態，則掃描線S(I)於第一階段Pl提供至像素PX的電壓準位與數據線D (M)於第一階段Pl提供至像素PX電壓準位的電壓差絕對值需大於臨界電壓VB，以及掃描線S (I)於第二階段P2提供至像素PX電壓準位與數據線D(M)於第二階段P2提供至像素PX電壓準位的電壓差絕對值需大於臨界電壓VB。於本實施例中，第一電壓準位Vl、第二電壓準位V2、第三電壓準位V3、第四電壓準位V4與第五電壓準位V5均為正電壓(也就是大於或等於O伏特)。上述第一電壓準位Vl、第二電壓準位V2、第三電壓準位V3、第四電壓準位V4與第五電壓準位V5的電壓值可以視設計需求而決定的。例如，第一電壓準位Vl可以是20伏特，第二電壓準位V2可以是40伏特，第三電壓準位V3可以是O伏特，第四電壓準位V4可以是30伏特，而第五電壓準位V5可以是10伏特。若於第一階段Pl與第二階段P2均提供20伏特至像素PX的掃描線S (I)，因此像素PX的電位差絕對值為|20-30|與I 20-10 |，二者都不會大於第一臨界電壓VA(例如10伏特)，因此像素PX的狀態保持在亮態。若於第一階段Pl分別提供40伏特與30伏特至掃描線S (I)與數據線D (M)，則像素PX的電位差絕對值為I 40-30 |。若於第二階段P2分別提供O伏特與10伏特至掃描線S (I)與數據線D (M)，則像素PX的電位差絕對值為I 0-10 |。不論是I 40-30 I或是I 0-10 |，二者並不會大於第一臨界電壓VA，因此像素PX的狀態保持在亮態。若於第一階段Pl分別提供40伏特與10伏特至掃描線S (I)與數據線D(M)，則像素PX的電位差絕對值為I 40-10 I。若於第二階段P2分別提供O伏特與30伏特至掃描線S (I)與數據線D (M)，則像素PX的電位差絕對值為I 0-30 I。不論是I 40-10 |或是| 0-30 |，二者均大於第二臨界電壓VB (例如20伏特)，因此像素PX的狀態會被改變至暗態。在掃描線S (I)被提供前述驅動波形的前提下，若要將像素PX的狀態改變為灰態， 則於數據驅動期間DP提供第四電壓準位V4至數據線D (M)，以及於數據驅動期間DP之外提供第五電壓準位V5至數據線D(M)。其中，數據驅動期間DP的一部(即圖3所示第一部分期間DPI)屬於第一階段P1，該數據驅動期間的其餘部(即圖3所示第二部分期間DP2)屬於第二階段P2。也就是說，本實施例憑藉調變數據線D(M)脈衝與掃描線S(I)脈衝的相位關係來控制像素PX的灰階，因此可以改善傳統脈寬調變技術控制多灰階所面臨頻率過高的狀況。於本實施例中，數據驅動期間DP、第一階段Pl與第二階段P2三者的時間長相等。在其它實施例中，三者的時間寬度可以視設計需求而任意調整的。另外，本實施例將第一部分期間DPl與第二部分期間DP2的時間寬度設定為相等。憑藉調整數據驅動期間DP的時間寬度，本實施例可以決定像素PX的灰階，則第一部分期間DPl與第二部分期間DP2的時間寬度為不相等。圖4是依照本發明另一實施例說明一種多重穩態顯示器的驅動方法。圖4所示的驅動方法與圖3相似，故相同的部份不在此贅述。二者不同的地方，在於圖4所示的驅動方法是憑藉調整第一部分期間DPl與第二部分期間DP2的時間寬度比例，也就是憑藉調變數據線D(M)脈衝與掃描線S(I)脈衝的相位關係，來決定像素PX的灰階。如圖4所示，將第一部分期間DPl與第二部分期間DP2的時間寬度設定為相等，則像素PX的反射率(第二灰態的反射率)為亮態與暗態二者反射率的平均。若將數據線D(M)脈衝的相位提前，也就是第一部分期間DPl的時間寬度大於第二部分期間DP2，像素PX電壓差的平均值會較接近亮態的驅動電壓，因此像素PX的反射率(第一灰態的反射率)會比第二灰態的反射率還大。若要將像素PX的狀態改變為亮態，則調整第二部分期間DP2的時間寬度為O (也就是數據驅動期間DP全部屬於第一階段Pl)。反之，若將數據線D(M)脈衝的相位延後，也就是第一部分期間DPl的時間寬度小於第二部分期間DP2，則像素PX電壓差的平均值會較接近暗態的驅動電壓，因此像素PX的反射率(第三灰態的反射率)會比第二灰態的反射率還小。若要將像素PX的狀態改變為暗態，則調整第一部分期間DPl的時間寬度為O (也就是數據驅動期間DP全部屬於第二階段 P2)。上述實施例是以一個像素為說明對象。所屬技術領域普通技術人員可以依照上述公開而安排 掃描線S(I) S(N)與資料線D(I) D(M)的驅動時序。例如，圖5是依照本發明實施例說明像素矩陣中各個掃描線S(I) S (N)與各個資料線D (I) D (M)的驅動時序。在一個畫面驅動期間F中，掃描驅動器120使用上述實施例所揭露的驅動方法，而從S(I)到S(N)的順序依序輪流驅動掃描線S(I) S(N)，如圖5所示。配合掃描線S(I) S(N)的驅動時序，數據驅動器110使用上述實施例所揭露的驅動方法，而對應地將多個像素數據分別經由數據線D(I) D(M)寫入對應的像素中。在圖5所示實施例中，在畫面驅動期間F開始之前可以安排一個重置(reset)期間R。在重置期間R中，像素矩陣內的所有像素將會被同時重置為亮態。在此以像素PX、掃描線S(I)與數據線D(M)為說明範例，其它像素PX、掃描線與數據線皆可參照。若要重設像素PX的狀態，則於第一階段Pl分別提供第二電壓準位V2與第三電壓準位V3至掃描線S(I)與數據線D(M)，然後於第二階段P2分別提供第三電壓準位V3與第二電壓準位V2至掃描線S(I)與資料線D(M)。上述第二電壓準位V2與第三電壓準位V3的電壓值可以視設計需求而決定。例如，第二電壓準位V2可以是40伏特，而第三電壓準位V3可以是O伏特。因此在重置期間R的第一階段Pl中，像素PX的電位差絕對值為|40-0|。於重置期間R的第二階段P2中，像素PX的電位差絕對值為10-40 |。不論是140-0 I或是10-40 |，二者均大於第四臨界電壓VD (參照圖2，例如36伏特)。因此，像素矩陣內的所有像素的狀態會被重置為亮態。綜上所述，上述諸實施例因為採用圖2所示反射率-驅動電壓特性曲線的左斜率(即VA至VB)來驅動像素，因此可以有效降低驅動電壓。上述實施例另憑藉調變數據脈衝與掃描脈衝的相位關係來控制像素的灰階，改善傳統脈寬調變技術控制多灰階所面臨頻率過高的狀況。當然，上述實施例亦可以結合AM與PWM驅動方法而同時調整驅動電壓與作用周期(Duty Cycle)。上述實施例提出的多重穩態顯示器的驅動方法可以應用於現有STN驅動器集成電路上。本發明的技術內容及技術特點已如上公開，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種多重穩態顯示器的驅動方法，其特徵在於，包括 若不改變一像素的狀態，則於一第一階段與一第二階段提供一第一電壓準位至該像素的一掃描線； 若該像素的狀態為亮態時，於該第一階段分別提供一第二電壓準位與一第四電壓準位至該掃描線與該像素的一數據線，以及於該第二階段分別提供一第三電壓準位與一第五電壓準位至該掃描線與該數據線，其中該第二電壓準位與該第四電壓準位的電壓差絕對值小於一第一臨界電壓，該第三電壓準位與該第五電壓準位的電壓差絕對值小於該第一臨界電壓；以及 若該像素的狀態為暗態時，於該第一階段分別提供該第二電壓準位與該第五電壓準位至該掃描線與該數據線，以及於該第二階段分別提供該第三電壓準位與該第四電壓準位至該掃描線與該數據線，其中該第二電壓準位與該第五電壓準位的電壓差絕對值大於一第二臨界電壓，該第三電壓準位與該第四電壓準位的電壓差絕對值大於該第二臨界電壓，以及該第二臨界電壓大於該第一臨界電壓。
2.如權利要求I所述的驅動方法，其特徵在於，該第四電壓準位介於該第二電壓準位與該第一電壓準位之間。
3.如權利要求I所述的驅動方法，其特徵在於，該第五電壓準位介於該第三電壓準位與該第一電壓準位之間。
4.如權利要求I所述的驅動方法，其特徵在於，該第一電壓準位、該第二電壓準位、該第三電壓準位、該第四電壓準位與該第五電壓準位均大於或等於O伏特。
5.如權利要求I所述的驅動方法，其特徵在於，所述驅動方法還包括 若要將該像素的狀態改變為一灰態，則於一數據驅動期間提供第四電壓準位至該數據線，以及於非該數據驅動期間提供該第五電壓準位至該數據線，其中該數據驅動期間的一部屬於該第一階段，該數據驅動期間的其餘部屬於該第二階段。
6.如權利要求5所述的驅動方法，其特徵在於，該數據驅動期間中屬於該第一階段與該第二階段的部份分別為一第一部分期間與一第二部分期間，而該第一部分期間與該第二部分期間相等。
7.如權利要求6所述的驅動方法，還包括 調整該數據驅動期間的時間寬度，以決定該像素的灰階。
8.如權利要求5所述的驅動方法，其特徵在於，該數據驅動期間中屬於該第一階段與該第二階段的部份分別為一第一部分期間與一第二部分期間，而該第一部分期間與該第二部分期間不相等。
9.如權利要求5所述的驅動方法，其特徵在於，該數據驅動期間、該第一階段與該第二階段的時間長相等。
10.如權利要求5所述的驅動方法，其特徵在於所述驅動方法還包括 調整一第一部分期間與一第二部分期間的時間寬度比例，以決定該像素的灰階，其中該第一部分期間與該第二部分期間為該數據驅動期間的子期間，且該第一部分期間與該第二部分期間分別屬於該第一階段與該第二階段。
11.如權利要求I所述的驅動方法，還包括 若要重設該像素的狀態，則於該第一階段提供該第二電壓準位至該掃描線，以及於該第二階段提供該第三電壓準位至該掃描線；以及 若要重設該像素的狀態，則於該第一階段提供該第三電壓準位至該數據線，以及於該第二階段提供該第二電壓準位至該數據線。
12.—種多重穩態顯示器的驅動方法，其特徵在於，包括 於一第一階段提供一第二電壓準位至一像素的一掃描線； 於一第二階段提供一第三電壓準位至該掃描線；以及 於一數據驅動期間提供一第四電壓準位至該像素的一數據線，以及於非該數據驅動期間提供一第五電壓準位至該數據線，其中該數據驅動期間的第一部分期間屬於該第一階段，該數據驅動期間的第二部分期間屬於該第二階段，該第四電壓準位大於該第五電壓準位。
13.如權利要求12所述的驅動方法，其特徵在於，該第一部分期間與該第二部分期間相等。
14.如權利要求13所述的驅動方法，還包括 調整該數據驅動期間的時間寬度，以決定該像素的灰階。
15.如權利要求12所述的驅動方法，其特徵在於，該第一部分期間與該第二部分期間不相等。
16.如權利要求12所述的驅動方法，其特徵在於，該數據驅動期間、該第一階段與該第二階段的時間長相等。
17.如權利要求12所述的驅動方法，還包括 調整該第一部分期間與該第二部分期間的時間寬度比例，以決定該像素的灰階。
18.如權利要求17所述的驅動方法，還包括 若要將該像素的狀態改變為亮態，則調整該第二部分期間的時間寬度為O ;以及 若要將該像素的狀態改變為暗態，則調整該第一部分期間的時間寬度為O。
19.如權利要求12所述的驅動方法，其特徵在於，所述驅動方法還包括 若不改變該像素的狀態，則於該第一階段與該第二階段均提供一第一電壓準位至該掃描線，其中該第一電壓準位介於該第二電壓準位與該第三電壓準位之間。
20.如權利要求19所述的驅動方法，其特徵在於，該第一電壓準位介於該第三電壓準位與該第四電壓準位之間，且該第一電壓準位介於該第二電壓準位與該第五電壓準位之間。
21.如權利要求12所述的驅動方法，其特徵在於，該第二電壓準位、該第三電壓準位、該第四電壓準位與該第五電壓準位均大於或等於O伏特。
22.如權利要求12所述的驅動方法，還包括 若要重設該像素的狀態，則於該第一階段提供該第三電壓準位至該數據線，以及於該第二階段提供該第二電壓準位至該數據線。
全文摘要
一種多重穩態顯示器的驅動方法。若不改變像素的狀態，則於該像素的掃描線提供第一電壓。若要將像素設定為亮態，則於第一階段分別提供第二電壓V2與第四電壓V4至掃描線與數據線，以及於第二階段分別提供第三電壓V3與第五電壓V5至掃描線與數據線。其中，|V2-V4|與|V3-V5|均小於第一臨界電壓。若要將像素設定為暗態，則於第一階段分別提供第二電壓V2與第五電壓V5至掃描線與數據線，以及於第二階段分別提供第三電壓V3與第四電壓V4至掃描線與數據線。其中，|V2-V5|與|V3-V4|均大於第二臨界電壓。前述第二臨界電壓大於第一臨界電壓。
文檔編號G09G3/36GK102890916SQ20111020647
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者陳志仁, 徐健智, 張耘碩, 吳正中 申請人:財團法人工業技術研究院