CN100380419C - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

一个显示设备，其包含在一个垂直扫描周期(T)内用于改变施加给每条信号线(42-1到42-n)的信号电压和施加给每条扫描线(41-1到41-m)的扫描电压的时间周期的控制电路(50)。用从靠近垂直驱动电路(30)的扫描线(41-m)到远离垂直驱动电路(30)的扫描线(41-1)的周期逐渐增加的方式，控制电路(50)控制每个水平扫描周期(t1到tm)。用这种方法，当经由该信号线给像素写入信号电压时，在施加信号电压的时间周期内，在每个像素都达到目标电位。

Description

显示设备
发明背景
本发明涉及一显示设备，其包含：
像素行和列的矩阵，
第一导线组，每条第一导线耦合到每条像素行，
第二导线组，每条第二导线耦合到每条像素列，
用于顺序地给每条第一导线施加扫描电压的第一电压施加装置和与被顺序地施加给第一导线的扫描电压同步的、用于分别给每条第二导线施加各个信号电压的第二电压施加装置。
近年来，配备有诸如液晶显示器(以下简称″LCD″)、等离子显示器(PDP)、场发射显示器(FED)和有机EL(电致发光)显示器之类的平面显示器作为显示设备的电子设备正得到广泛应用。首先，配备有LCD的电子设备的广泛应用是显著的而且它们的应用覆盖面相当广。
LCD的实例包括使用以下简称″TFT″的薄膜晶体管的所谓有源矩阵型LCD。这些TFT使得配置有多条扫描线(如用于大屏幕或高清晰度显示器所需要的)的LCD成为可能，具有极好的诸如对比度和开关响应之类的显示性能。这种有源矩阵型LCD通常包含在水平和垂直线的矩阵中排列的像素阵列。水平线还被称作扫描线或行；垂直线还被称作信号线或列。驱动电路为水平和垂直线两者提供，并且每个像素配备一个作为开关元件的薄膜晶体管。在这种LCD中，为了逐行顺序地驱动TFT水平驱动电路循环地给扫描线提供顺序的扫描电压，同时与水平驱动电路同步运行的垂直驱动电路则根据图像信号来有选择地给信号线提供信号电压。用这种方法，像素通过扫描线从上而下每次一行像素而被选择的。信号电压经由对应的信号线被顺序地施加给所选扫描线上的像素的每个相应的电极。信号电压在像素的相应电极被写入然后图像被显示在显示屏上。因此，在选择一条扫描线的时间周期内，以下简称″水平扫描周期″，信号电压被提供给与扫描线对应的像素。
然而，由于信号线通常用导电材料制造，所以上述的传统LCD存在一个问题：即：信号线的时间常数影响了LCD的显示器性能。这往往在大显示器和高清晰度显示器的情况下变得特别严重。
图4是在电压被施加给传统的LCD的每个像素时的一个时序表。图4A到4E说明在第一到第三行R1、R2、R3、第(M-1)行RM-1和第M行RM的扫描线上的信号，图4F说明了表示为NES的靠近水平驱动电路的任意信号线的信号，图4G说明了表示为FES的远离水平驱动电路的信号线的信号。如图4A到4E所示，水平扫描周期t是被分配给每条线用于扫描该行的时间周期。在垂直扫描周期T内，所有扫描线的选择被一次完成。出于这种原因，如果时间常数增加，如图4F所示，虽然写入像素是在靠近垂直驱动电路的近端面NES上，但信号电压在水平扫描周期t内仍达到了目标电位TP，而对于远离垂直驱动电路的远端面FES上的像素，施加给信号线的信号电压的波形变得平坦并且在水平扫描周期t内该信号电压达不到目标电位TP，这使得给像素写入正确的信号电压变得困难。这会导致该设备的显示性能的恶化，比如亮度偏差。
解决这个问题的一个可能办法是延长每个水平扫描周期t。然而，简单地延长每个水平扫描周期t意味着延长垂直扫描周期T，这会由于闪烁而导致显示质量的恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示设备，其相比于先有技术能够在不改变垂直扫描周期就可以让所有像素的信号电压达到要求电位的情况下来写入信号电压。本发明通过独立权利要求来限定。从属权利要求限定了优选的实施例。
本发明显示设备的特征是：还包含一个依据一行像素和第二电压施加装置之间的距离来改变施加信号电压的时间周期的周期变化装置。应当注意，本发明中的″像素″包括与该像素相关联的元件。术语″行像素″和″列像素″被用来识别两组通常大体上是相互垂直的像素，所以术语″行″和″列″是可互换的。在本发明的显示设备中，给每条第二导线上的每个像素施加信号电压的时间周期可以被设置为任何值。因此，本发明的显示设备可以用这种方法来控制电压作用周期，即给每个像素施加电压的时间周期被延长，这是因为像素被耦合到第二导线而很难达到目标电位。
当一行像素和第二电压施加装置之间的信号间距增加时，周期变化装置更特别地把施加信号电压的时间周期选择得长一些。此外，有效控制周期变化装置，以便从每条第二导线的远端面到近端面给每条第二导线上的对应像素施加电压的时间周期被逐渐延长。
优选地，周期变化装置改变施加给每条第一导线的扫描电压的时间周期与通过每条第二导线施加给像素的信号电压的时间周期是同步的。用这个方法，有可能容易控制第一和第二组导线的电压施加的定时。
本发明的另一个显示设备的特征是：还包含一个周期变化装置，在给所有的第一导线施加完电压期间，其在固定周期内改变给每条第一导线施加电压的每个时间周期。本发明的这个显示设备还允许周期变化装置把给每条第一导线施加电压的每个时间周期设置为任意值。因此，用这样一个方法来控制电压施加时间是可能的，即在该组第二导线的区域中给第一导线施加电压的时间周期被延长，其中，很难从第二电压施加装置提供电压并且很难达到目标电位。
附图说明
参考附图进一步描述和说明本发明的设备的这些及其它方面，其中：
图1是一个示意图，其示出根据本发明实施例的LCD的一般结构；
图2是沿图1的线II-II的截面图；
图3是一个用于解释图1所示LCD操作的时序表；和
图4是一个用于解释根据先有技术的LCD操作的时序表。
最优方案说明
图1是一个显示根据本发明实施例的LCD的示意图。这个LCD包含有在比如MxN矩阵中排列的像素阵列的一个液晶板10和被安置在液晶板10外部的作为第一和第二电压施加装置的一个水平驱动电路20和一个垂直驱动电路30。
图2示出液晶板10的示例性剖面结构。液晶板10配备有一个驱动基板11，其上通过一个绝缘层12形成了多个像素电极13，和一个安置在驱动基板11对面的对立基板16，并且二者之间有给定的间距，并在其驱动基板表面上配备共用电极15和滤色器(未示出)。液晶层14被安装在驱动基板11和对面的基板16之间。相应于比如MxN的矩阵中各自的像素排列像素电极13并且被电连接到比如TFT 17的漏极，其被提供作为开关元件、形成在绝缘层12的内部并与像素电极13一一对应。TFT 17可能使用所谓的顶栅型或底栅型的TFT。
TFT 17的栅电极排列在一个对应像素矩阵的矩阵中。像素电极13被逐行地电连接来组成第一导线的扫描线。M扫描线41-1到41-m(图1)组成第一导线组。TFT 17的源电极被逐列地电连接到组成第二导线的信号线，而N信号线42-1到42-n组成第二导线组。
在此，水平驱动电路20被提供在第一列C1的信号线42-1面上。水平驱动电路20具有选择将被驱动的一行的功能、并且顺序地给该组扫描线的41-1到41-m的每条扫描线施加下被称为栅电压的扫描电压。更具体地说，水平驱动电路20顺序地在一个循环中给每条被连接到对应行的TFT 17的栅电极的扫描线提供作为扫描电压的扫描脉冲。一个垂直扫描周期对应一个循环。
在此，垂直驱动电路30被提供在屏幕的第M条扫描线41-m的面上。这个垂直驱动电路30有选择将被驱动的一列的功能、并且从电压电路(未示出)接收一个图像信号Sdata，用于把接收的图像信号Sdata转换成将被施加给相应的信号线42-1到42-n的信号电压。
LCD还配备有一个控制电路50，在给所有的扫描线施加完信号电压期间，其用于在一个垂直扫描周期内改变给信号线施加信号电压和给扫描线施加门电压的时间周期。这个实施例的控制电路50控制每个水平扫描周期，因此从最靠近垂直驱动电路30的第M条扫描线41-m到最远离垂直驱动电路30的第一条扫描线41-1的水平扫描周期逐渐增加。控制电路50控制每个电压施加周期，因此经由信号线从近端面到远端面给像素行施加信号电压的时间周期被逐渐增加。在这里，控制电路50对应本发明的″周期变化装置″的一个具体实例。
LCD的运行将参考图3作出解释。垂直扫描周期由T表示。图3是根据此实施例的一个显示施加给LCD中的像素的电压时间的时序表。
根据这个实施例在如图3A所示的LCD中，一个顺序扫描电压在水平扫描周期t1中通过水平驱动电路20被施加给第一条扫描线41-1，并且这个顺序扫描电压被提供给第一行像素中存在的TFT 17的栅电极。这时候第一行像素的每个TFT 17导通并且该TFT在它的源电极和漏电极之间导电。如上所述，因为，即在一个垂直扫描周期T内的第一条扫描线41-1的选择周期，即电压施加周期，在M扫描线当中是最长的，所以水平扫描周期至少比T/M长。
在水平扫描周期t1结束之后，如图3B所示，在比周期t1短的水平扫描周期t2内，顺序扫描电压被施加给第二条扫描线41-2。同第一条扫描线41-1的情况类似，这允许顺序扫描电压被提供给第二行像素的TFT17的栅电极并且第二行的TFT 17导通。
然后，如图3C到3E所示，由于水平扫描周期满足t2＞t3...＞tm和t1+t2+tm-1+tm＝T，所以各自的顺序扫描电压还被顺序地从第三行41-3向前一直施加到扫描线41-m。
另一方面，根据图像信号的信号电压在一个垂直扫描周期T内通过垂直驱动电路30被提供给相应的信号线42-1到42-n。当TFT 17导通时，在那时信号电压通过对应的TFT 17被提供给对应的像素电极13。结果，信号电压被施加给液晶层14的位于共用电极15和被施加了信号电压的像素电极13之间的那些部分，因此液晶层14被驱动然后图像被显示在液晶板上。
图3F和3G分别示出示例性的第一条信号线42-1的最近端面NES和最远端面FES的信号电压的波形。在此，在一定的垂直扫描周期T内，控制电路50控制每个水平扫描周期，因此从最远离垂直驱动电路30的第一条扫描线41-1到第M条扫描线41-m的水平扫描周期被逐渐缩短。控制电路50通过增加给从信号线42-1到42-n的最近端面NES到最远端面FES施加信号电压的时间周期来控制每个信号电压施加周期。因此第一行R1和第二行R2上的像素等等不受信号线的时间常数的影响。因此，当远离垂直驱动电路30的扫描线被选择时，由垂直驱动电路30提供给该信号线的对应像素的区域的信号电压会花费相对较长的时间来达到目标值。但是由于为这种扫描线而设置了较长的水平扫描周期，所以仍然可以达到目标电压，即在像素电极13用正确的目标电压写入信号电压。这使有可能获得没有亮度偏差、色彩变动、闪烁或其它人工产物的极好质量的图像。此外，因为在信号线42-1到42-n的远端面上的像素的TFT 17的导通状态比那些位于它们近端面NES的导通状态时间长，所以即使驱动电路的输出电流能力较低和给信号线的远端面FES充电的时间较长，但在信号线的远端面FES上的像素的像素电极13仍达到了相应的目标电压。因此，在这个实施例中垂直驱动电路30不必要有很大的驱动能力。从而，垂直驱动电路30要求的功率较低。
根据这个实施例的LCD，因为控制电路50适宜于在固定的垂直扫描周期内改变施加给相应的扫描线门电压的每个时间周期和改变施加给近端面和远端面之间像素的电压的时间周期，所以施加给扫描线的电压的时间周期可以被延长，该扫描线对应于提供的信号电压送到目标值要用相对较长时间的信号线的区域。因此，信号电压可以用达到的目标电压写在像素电极13，从而改善设备的显示性能。
另外通过改变给像素施加信号电压的时间周期，使之在信号线的近端面比在信号线的远端面长，那么即使垂直驱动电路30的驱动能力被降低了，而提供给任何像素电极13的电压仍达到了目标电压。这降低了设备的功率消耗。
虽然本发明已经用其实施例解释，但是本发明并不局限于上述实施例，还可以用各种修改来实现。例如，上述实施例已经描述了垂直驱动电路30提供在液晶屏的第M条扫描线41-m面上的情况，但是垂直驱动电路30也可以提供在液晶屏的第一条扫描线41-1上。另外，垂直驱动电路30可以被提供在与水平驱动电路20相同的液晶屏的面上以获得所谓的狭帧显示设备。
上述实施例已经描述了没有所谓的垂直消隐期的情况，但是显然本发明的效果也可以在有垂直消隐期的情况下获得。
上述实施例已经描述了控制电路50控制每个水平扫描周期来使水平扫描周期和信号电压施加周期逐渐变化的情况，但是这些周期不必总是逐渐增加并且控制电路50可以控制每个信号电压施加周期，因此远离垂直驱动电路30的远端面的信号电压施加周期变得比近端面的信号电压施加周期长。替换的方案是，控制电路50可以控制每个信号电压施加周期，因此远离垂直驱动电路30的扫描线的水平扫描周期变得比靠近垂直驱动电路30的扫描线的水平扫描周期长。
上述实施例已经描述了控制电路50控制水平扫描周期和信号电压施加周期两者的情况，但是当控制电路只控制水平扫描周期或信号电压施加周期两者之一时，仍可以获得本发明的效果。
上述实施例已经描述了扫描线被逐行扫描的情况，但是本发明也适合于扫描线被逐点扫描的情况。
在上述实施例中，TFT 17被用作开关元件，但是也有可能使用比如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的其它开关元件。此外，上述实施例已经描述了使用开关元件的所谓有源矩阵驱动型设备的情况，但是本发明也适用于不使用任何开关元件的所谓的无源矩阵驱动型的设备。
上述实施例已经描述了在对立基板16上形成滤色器(未示出)的情况，但是可不必形成该滤色器。
此外，上述实施例已经描述了作为实例显示设备的LCD，但是本发明广泛地适用于在排列成矩阵的像素阵列的其它显示设备。这种显示设备包括等离子显示器、场发射显示器和有机电致发光显示器。
应当注意，上述实施例是说明性的而不是限制本发明，而且本领域普通技术人员将能够在不背离附加权利要求范围的前提下设计很多替换实施例。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考符号不应当限制本权利要求。单词″包含″不排除那些没有在权利要求中列出的元件或步骤。放在元件之前的单词″一个″不排除多个这种元件的出现。本发明可以借助于包含几个不同元件的硬件和一个被适当编程的计算机来实现。在设备权利要求中枚举了几个装置，部分这些装置可以配备一个和相同的硬件对象。在相互不同的从属权利要求中说明某些方法的纯粹的事实不意味这些方法的组合没有优越性。

Claims (5)

1.一种液晶显示设备，包含：
像素行和像素列的矩阵；
第一导线组，每条第一导线耦合到每个像素行；
第二导线组，每条第二导线耦合到每个像素列；
第一电压施加装置，给每条第一导线顺序地施加扫描电压；和
第二电压施加装置，用于与给第一导线顺序地施加扫描电压同步的分别给每条第二导线施加各个信号电压，其特征是：该显示设备还包含一个依据一像素行和第二电压施加装置之间的距离来改变施加信号电压的时间周期的周期变化装置。
2.权利要求1的液晶显示设备，其特征是：周期变化装置与给每条第二导线施加信号电压的时间周期同步地改变给每条第一导线施加扫描电压的时间周期。
3.权利要求1的液晶显示设备，其特征是：当一像素行和第二电压施加装置之间的信号间距增加时，周期变化装置选择较长的施加信号电压的时间周期。
4.权利要求1的液晶显示设备，其特征是：在一个预定时期内完成给所有的第一导线施加扫描电压。
5.一种驱动液晶显示设备的方法，所述液晶显示设备包含：像素行和像素列矩阵；第一导线组，其中每条导线耦合到各个像素行；第二导线组，其中每条导线耦合到各个像素列；以及一个驱动第二导线组的驱动级，
所述方法包含下列步骤：
顺序地给每条第一导线施加一个扫描电压；和
与给第一导线施加扫描电压同步地给每条第二导线施加一个信号电压，其特征在于：施加扫描信号的时间周期依据施加了扫描电压信号的像素行和驱动级之间的距离而改变。
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