CN100390839C - 有源矩阵显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种有源矩阵显示装置，其目的在于执行点反转驱动，同时降低其消耗功率。其特征在于：从驱动LSI(20)的第一输出缓冲器(22)输出第一视频信号电压V，而从第二输出缓冲器(23)则输出与第一视频信号电压V为相反极性的第二视频信号电压*V。第一及第二视频信号V、*V通过一对信号配线而提供给显示面板1的漏极驱动器(2)。漏极驱动器(2)通过漏极线(5)及薄膜晶体管(9)而将第一视频信号电压V提供给某像素，且将相反极性的第二视频信号电压*V施加到与该像素邻接的像素。如此一来，即将相反极性的视频信号电压提供给上下左右相邻的所有像素。

Description

有源矩阵显示装置
技术领域
本发明主要涉及有源矩阵显示装置。
背景技术
在通过如薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)的开关组件而将各个图像信号提供给独立的像素电极的有源矩阵显示装置中，进行将交流电压施加至对向电极及辅助电容的对电极(counter electrode)交流驱动，以此来防止液晶的劣化，同时将输入至漏极驱动器的视频信号的正/负极性间的电压差缩小，并通过降低漏极驱动器的电流及电压来实现低消耗功率。在这种对电极交流驱动之中，根据每一水平期间使施加到各漏极线的视频信号极性反转的线反转驱动方式中，是根据每一水平期间使对向电极及全辅助电容线的电压的极性反转。
另一方面，日本专利特开2003-150127号公报已经披露了以对向电极电压Vcom作为直流电压，对于与栅极线方向相邻的像素电极施加极性不同的视频信号，并且对于上下左右相邻的所有的像素施加相反极性电压的对电极直流点反转驱动(dot inversion driving)方式。
发明内容
然而，在上述的线反转驱动方式中却存在容易产生线闪烁(flicker)而使显示品质降低的问题。此外，依据上述的对电极直流点反转驱动方式，虽然不会产生线闪烁而可使显示品质提高，然而另一方面却会如图12所示，由于视频信号V、*V(*V是V的极性反转信号)的动态范围较广，因而会存在消耗功率较大的问题。
有鉴于此，本发明的有源矩阵显示装置具有：排列成矩阵的多个像素；将具有第一极性与第二极性的多相视频信号输出到预定的共用电位的信号处理电路；以分别将具有前述第一极性的视频信号与具有前述第二极性的视频信号提供给相互邻接的第一像素与第二像素的方式而进行控制的驱动电路；分别配置于每一前述多个像素的多个像素电极；分别配置于每一前述多个像素的辅助电容电极；与各列的前述像素电极对应配置，并以预定周期使其电位变化的第一及第二辅助电容线；以及由前述第一或第二辅助电容线的任一个与前述辅助电容电极相对向而构成的第一及第二辅助电容；且前述第一及第二辅助电容线，分别被供给相对于前述预定的共用电位具有第一极性的电位和具有第二极性的电位；其中前述多相视频信号的动态范围较具有前述第一极性的视频信号与具有前述第二极性的视频信号的动态范围的个别的和更小。
依据本发明的有源矩阵显示装置，是使其在点反转驱动中产生多相视频信号，并对相互邻接的像素提供互为相反极性的视频信号，因此与以单相驱动视频信号的情况相比，可将各视频信号的反转驱动周期延伸为一水平期间，并藉此能降低视频信号的反转驱动电路侧的消耗功率。而且，通过将多相视频信号的动态范围缩小，即可进一步降低其消耗功率。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的电路方框图。
图2是本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的显示面板的像素区域的模式图。
图3是本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的显示面板的显示区域的图案图。
图4是图2所示的显示区域的等效电路图。
图5是本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的另一电路方框图。
图6是表示本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的显示面板的各信号的相关关系的时序图。
图7a及图7b是表示本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的驱动方法的信号波形图。
图8是表示本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的驱动方法的信号波形图。
图9是表示本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置的驱动方法的信号波形图。
图10是本发明的第二实施例的有源矩阵显示装置的电路方框图。
图11是本发明的第二实施例的有源矩阵显示装置的显示面板的像素区域的模式图。
图12为表示公知例的有源矩阵显示装置的驱动方法的信号波形图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的第一实施例的有源矩阵显示装置。图1是该有源矩阵显示装置的电路方框图，图是该有源矩阵显示装置的显示面板的像素区域的模式图，图3是该有源矩阵显示装置的显示面板的像素区域的图案图，图4是该有源矩阵显示装置的等效电路图。
如图1所示，设有显示面板1；以及将各种驱动信号提供给该显示面板1的驱动LSI 20。首先，说明显示面板1的构成。
显示面板1在列方向配置有漏极驱动器2，而在行方向则配置有栅极驱动器3。再者，还配置有由漏极驱动器2与栅极驱动器3所包围的、进行图像显示的显示区域4。再者，如图3及图4所示，在显示区域4在行方向配置有多条漏极线5；以及向行方向延长的矩形像素电极6，并在列方向配置有栅极线7、第一辅助电容线8a及第二辅助电容线8b。
在配置有各像素电极6的区域(以下称“像素”)中配置有薄膜晶体管9；以及第一辅助电容10a或第二辅助电容10b的任一个。亦即，在第一像素GS1配置有第一辅助电容10a，而在与第一像素GS1邻接的第二像素GS2则配置有第二辅助电容10b。而第一像素GS1与第二像素GS2则在列方向交互排列。
薄膜晶体管9由：从栅极线7延伸形成的栅极电极9g；通过触点(contact)而与漏极线5电气连接的半导体层的漏极区域9d；通过触点而与像素电极6电气连接的半导体层的源极区域9s所构成。第一辅助电容10a由：连接至薄膜晶体管9的半导体层所构成的辅助电容电极10x；以及从第一辅助电容线8a以隔着电容绝缘层而重叠于辅助电容电极10x上的方式延伸形成的辅助电容电极10y所形成。第二辅助电容10b由：上述的辅助电容电极10x；以及从第二辅助电容线8b以隔着电容绝缘层而重叠于辅助电容电极10x上的方式延伸形成的辅助电容电极10z所形成。
另外，在第一像素GS1中，在辅助电容电极10x与第二辅助电容线8b之间形成第一寄生电容15a，而在第二像素GS2中，则在辅助电容电极10x与第一辅助电容线8a之间形成第二寄生电容15b。而且在设有薄膜晶体管9的基板以及与该基板相对向的相反侧的基板之间则封入液晶，且在该相反侧的基板设有对向电极11，构成与液晶电容12的像素电极6相对应的辅助电容电极。
如图1所示，漏极驱动器2从后述的设于显示面板1的外部的驱动LSI 20输入具有互为相反极性的第一视频信号电压V及第二视频信号电压*V，并依序选择漏极线5而施加第一视频信号电压V或第二视频信号电压*V的任一个。第一视频信号电压V以及第二视频信号电压*V以对向电极11的电压(以下称对向电极电压Vcom)为基准，是互为相反极性的电压。
亦即，如图2所示，漏极驱动器2通过漏极线5及薄膜晶体管9将第一视频信号电压V(在图2中以“+”的记号表示)提供给某像素的像素电极6，并将相反极性的第二视频信号电压*V(在图2中以“-”的记号表示)施加到与该像素邻接的像素的像素电极6。如此一来，即对于上下左右相邻的所有像素均被提供相反极性的视频信号电压。
栅极驱动器3依序选择栅极线7，并施加栅极信号GV。显示区域4具有多个像素电极6，为用来进行图像显示的区域。漏极线5通过触点而将具有互为相反极性的第一视频信号电压V或第二视频信号电压*V的任一个传送至薄膜晶体管9的配线。像素电极6构成作为显示单位的像素区域，并与对向电极11一起经过从漏极线5通过薄膜晶体管9传送的视频信号电压V、*V而驱动液晶的电极。
栅极线7由栅极驱动器3所选择，当施加栅极信号GV时，则使所连接的薄膜晶体管9导通。第一辅助电容线8a在与栅极线7相同的层一体形成于与列方向并列的辅助电容电极10y，并将各列的第一辅助电容予以相互连接。第二辅助电容线8b在与栅极线7相同的层一体形成与列方向并列的辅助电容电极10z，并将各列的第二辅助电容予以相互连接。
对于第一辅助电容线8a及第二辅助电容线8b，如后述所示，从SC驱动器16施加通过预定的时序而使这些电容线极性反转的互为相反极性的高电位SCH、低电位SCL。在此，SC驱动器16由移位寄存器与信号提供电路所构成。
薄膜晶体管9是只有在电压施加于栅极电极9g时，才会使电流在从源极区域9s到漏极区域9d的方向或是从漏极区域9d到源极区域9s的方向的任一方向，流动于位于栅极电极9g的正下方的半导体层的沟道区域中的开关组件。第一辅助电容10a及第二辅助电容10b将从漏极线5通过薄膜晶体管9提供的视频信号电压V、*V所产生的电荷予以保持一帧时间，以补充液晶电容12的电荷损耗。对于对向电极11施加固定的对向电极电压Vcom，并对应施加至像素电极6的视频信号电压V、*V而与像素电极6一同驱动液晶。所谓液晶电容12的电荷是指液晶所保持的从漏极线5通过薄膜晶体管9所提供的视频信号电压V、*V所产生的电荷。
然而，由于液晶电容12所保持的电荷会因为薄膜晶体管9的截止动作时的漏电流或因为来自液晶中杂质的漏电流而容易流出，因此通过第一辅助电容10a及第二辅助电容10b所保持的电荷来补充电荷。
接着说明设在显示面板1的外部的驱动LSI 20。从外部输入的模拟视频信号通过极性切换开关21产生第一视频信号电压V与相反极性的第二视频信号电压*V。这些第一视频信号电压V与相反极性的第二视频信号电压*V根据每一水平期间而反转极性。
再者，第一视频信号电压V是通过第一输出缓冲器22，而第二视频信号电压*V是通过第二输出缓冲器23而输出到一对信号配线，并提供给显示面板1的漏极驱动器2。
此外，24为高电位SCH产生用的电压产生源，而该高电位SCH通过输出缓冲器25而输出。26为低电位SCL产生用的电压产生源，而该低电位SCL通过输出缓冲器27而输出。这些高电位SCH及低电位SCL被提供给SC驱动器16。
28为对向电极电压Vcom产生用的电压产生源，而该电压通过输出缓冲器29而输出。分别由第一及第二输出缓冲器25、27输出的高电位SCH、低电位SCL，相对于从输出缓冲器29输出的对向电极电压Vcom来说具有互为相反极性。由于这些高电位SCH、低电位SCL及对向电极电压Vcom均为直流电压，因而使驱动LSI 20的消耗功率降低。
再者，驱动LSI 20产生水平激励信号STH、水平时钟信号CKH、垂直激励信号STV、垂直时钟信号CKV、SC驱动器控制时钟CKVSC等各种控制时钟，并提供给显示面板1。
在上述的有源矩阵显示装置中，虽在驱动LSI 20输入有模拟视频信号，然而也可取而代之改为输入数字视频信号，并将该信号转换成模拟视频信号。图5为这种有源矩阵显示装置的电路方框图。从外部输入的数字视频信号通过反转处理电路61而加以信号处理，以使该信号成为按照每一水平期间而使极性反转的一对数字视频信号。这些对数字视频信号分别输入到数模转换器(DA转换器)62、63，并转换成作为模拟视频信号的第一视频信号电压V与相反极性的第二视频信号电压*V。
再者，第一视频信号电压V是通过第一输出缓冲器22，而第二视频信号电压*V是通过第二输出缓冲器23而输出到一对信号配线，并提供给显示面板1的漏极驱动器2。至于其它构成则与图1的有源矩阵显示装置相同。
接着说明上述的有源矩阵显示装置的驱动方法。图6为表示显示面板的各信号的相关关系的时序图。这表示在垂直激励信号STV与栅极信号GV、水平激励信号STH与水平时钟信号CKH、以及第一辅助电容线8a的电压SCa与第二辅助电容线8b的电压SCb中的电压变化的时序。
首先，在垂直激励信号STV的脉冲上升之后，栅极信号GV1的脉冲即上升，将栅极信号GV1提供给第一列的栅极线7，而使连接至该栅极线7的薄膜晶体管9导通。然后，水平激励信号STH的脉冲即上升，而在栅极信号GV1提供给第一列的栅极线7的期间中，与水平时钟信号CKH的脉冲同步，并通过漏极驱动器2依序选择漏极线5，且依序将第一及第二视频信号电压V、*V通过薄膜晶体管9施加到像素电极6、以及第一辅助电容10a与第二辅助电容10b。
将第一视频信号电压V施加于第一像素GS1的像素电极6、第一辅助电容10a及第一寄生电容15a，而第二视频信号电压*V则施加于第二像素GS2的像素电极6、第二辅助电容10b及第二寄生电容15b。
再者，若视频信号电压V、*V施加到所有的漏极线5，则栅极信号GV1不再提供给第一列的栅极线7，而连接至该栅极线7的薄膜晶体管9即变成截止。然后，栅极信号GV2、栅极信号GV3的脉冲将依序上升，并依此方式分别对第二列的栅极线7施加栅极信号GV2、对第三列的栅极线7施加栅极信号GV3，而上述的动作将重复进行。
当连接至栅极线7的薄膜晶体管9为截止状态，亦即栅极信号GV未提供给栅极线7的期间中，亦即在栅极信号GV1下降后而栅极信号GV2为上升之前的期间中，使第一辅助电容线8a的电压SCa、以及第二辅助电容线8b的电压SCb的极性反转。亦即，通过SC驱动器16，使第一辅助电容线8a的电压SCa控制成从高电位SCH变化至低电位SCL，反之则使第二辅助电容线8b的电压SCb控制成从低电位SCL变化至高电位SCH。第一辅助电容线8a的电压SCa与第二辅助电容线8b的电压SCb的极性反转是根据各行而以一帧周期进行。
再者，随着该辅助电容线的电压变化ΔVsc，像素电极的电压(以下称为像素电压Vp)会因为第一辅助电容10a及第一寄生电容15a、第二辅助电容10b及第二寄生电容15b的电容与像素电极6的耦合而变化成正电压方向或是负电压方向，而进行点反转驱动。再者，将栅极信号GV提供给所有的栅极线7时，垂直激励信号STV的脉冲即再度上升，而栅极信号GV则与该上升同步而提供给第一列的栅极线7，并重复进行同样的动作。
因此，一帧期间所显示的情况如图2所示，在第一列的线是对各像素按照+-+-、…的顺序施加互为相反极性的视频信号，而在第二列的线则按照-+-+、…的顺序而施加互为相反极性的视频信号，至于第三列的线则对各像素按照+-+-、…的顺序施加互为相反极性的视频信号，通过重复此步骤，以进行点反转驱动。
图7为表示本实施例的显示装置的驱动方法的信号波形图，其显示第一辅助电容线8a的电压SCa、第二辅助电容线8b的电压SCb的极性反转前后的第一像素GS1与第二像素GS2的像素电压Vp的变化情况。在此显示栅极信号GV1下降至低电位之后，第一辅助电容线8a的电压SCa即从3.15V反转成0V，而第二辅助电容线8b的电压SCb则从0V反转成3.15V的情况。
随着此电压变化ΔVsc而由于前述的电容耦合，使得第一像素GS1的像素电压Vp相对于固定的对向电极电压Vcom变化成负电压方向，且使得第二像素GS2的像素电压Vp相对于固定的对向电极电压Vcom变化成正电压方向。
如此一来，依据本实施例，通过进行点反转驱动即可提升显示品质。而且，将视频信号设为两相的第一及第二视频信号电压V、*V而非单相的信号，因而可如图8所示，将这些信号电压的反转周期设为一水平期间(1H期间)，且减轻驱动LSI 20侧的负载而实现低消耗功率化。相对此点，将视频信号设为单相信号的情况则如图9所示，为了能够使点反转驱动，必须按照各像素(各点)在一水平期间内使视频信号高速反转，故将增加驱动LSI 20侧的消耗功率。
并且，依据本实施例，第一及第二视频信号电压V、*V的复合信号的动态范围如图7所示，由于将第一及第二视频信号电压V、*V的各个动态范围设为相等(例如约2.5V)，因此藉此也可降低驱动LSI 20侧的消耗功率。另外，并不受限于此，只要将第一及第二视频信号电压V、*V的复合信号的动态范围设定成比第一及第二视频信号电压V、*V的各个动态范围的和更小，就具有降低消耗功率的功效。
另外，在本实施例中，虽然是将两相的第一及第二视频信号电压V、*V提供给显示面板1，然而并不并限制在两相，也可在驱动LSI 20侧产生四相、六相、八相等偶数相的视频信号电压而提供给显示面板1。例如，产生四相的视频信号时，将第一及第三视频信号电压V1、V3设为同极性的信号，并将第二及第四视频信号电压V2、V4设为与这些相反极性的信号。然后，按照第一至第四视频信号V1、V2、V3、V4的顺序提供给各像素，同样可进行低消耗功率的点反转驱动。
下面参照附图说明本发明的第二实施例的有源矩阵显示装置。图10为该有源矩阵显示装置的电路方框图，图11是该有源矩阵显示装置的显示面板的像素区域的模式图。
第一实施例虽然有关白黑显示的有源矩阵显示装置，然而本发明也同样适用于可显示如本实施例的多种颜色的有源矩阵显示装置。
在此有源矩阵显示装置中，将RGB三原色的视频信号提供给驱动用LSI 40。然后，在驱动用LSI 40内，分别与RGB三原色的视频信号对应，而设有极性切换开关41、42、43、以及将这些开关的各个输出予以放大的一对输出缓冲器。
这样，对于红色(R)，可获得视频信号电压SR以及与其为相反极性的*SR，对于绿色(G)，可获得视频信号电压SG以及与其为相反极性的*SG，对于蓝色(B)，可获得视频信号电压SB以及与其为相反极性的*SB。亦即，按照每种颜色的视频信号，以对向电极电压Vcom为基准，产生使极性反转的两相的视频信号。
再者，这些视频信号电压通过6条信号配线，提供给显示面板51的漏极驱动器32。如图10所示，在显示面板51的显示区域34按照RGB的顺序配置有与RGB三原色对应的像素。再者，漏极驱动器32对于相邻接的红色的像素，依序施加互为相反极性的视频信号电压SR、*SR。同样地，漏极驱动器32对于邻接的绿色的像素依序施加互为相反极性的视频信号电压SG、*SG，并对于邻接的蓝色的像素依序施加互为相反极性的视频信号电压SB、*SB。
藉此，在全彩色的有源矩阵显示装置中进行点反转驱动。而且，与各色对应的视频信号与第一实施例完全相同，由于将该信号的反转周期设为一水平期间，因此减轻驱动LSI 40侧的负载而实现低消耗功率化。再者，由于与各色对应的视频信号的动态范围也与第一实施例完全同样设定为较窄，因此藉此也可减轻驱动LSI 40侧的负载而实现低消耗功率化。
这样，根据第一及第二实施例，就可实现兼具线反转驱动方式的低消耗功率特性与点反转驱动的高显示品质的高性能的有源矩阵显示装置。
另外，在上述第一及第二实施例中，虽将驱动LSI 20、40设在显示面板1、51的外部，然而也可将驱动LSI 20、40内置于显示面板1。而且，虽然采用薄膜晶体管作为各像素的开关组件，然而该薄膜晶体管也可以是多晶硅薄膜晶体管，或者是非晶硅(amorphous-silicon)薄膜晶体管。再者，并不受限于薄膜晶体管，也可采用薄膜二极管作为开关组件。

Claims (4)

1.一种有源矩阵显示装置，其包含：
排列成矩阵的多个像素；
将具有第一极性与第二极性的多相视频信号输出到预定的共用电位的信号处理电路；
以分别将具有前述第一极性的视频信号与具有前述第二极性的视频信号提供给相互邻接的第一像素与第二像素的方式进行控制的驱动电路；分别配置于每一前述多个像素的多个像素电极；分别配置于每一前述多个像素的辅助电容电极；与各列的前述像素电极对应配置，并以预定周期使其电位变化的第一及第二辅助电容线；以及由前述第一或第二辅助电容线的任一个与前述辅助电容电极相对向而构成的第一及第二辅助电容；
且前述第一及第二辅助电容线，分别被供给相对于前述预定的共用电位具有第一极性的电位和具有第二极性的电位；
而前述多相视频信号的动态范围比具有前述第一极性的视频信号与具有前述第二极性的视频信号各自的动态范围之和更小。
2.如权利要求1所述的有源矩阵显示装置，其中，前述多相视频信号的动态范围与具有第一极性的视频信号及具有前述第二极性的视频信号的动态范围相等。
3.如权利要求1或2所述的有源矩阵显示装置，其中，多相视频信号为偶数相的视频信号。
4.如权利要求1或2中任一项所述的有源矩阵显示装置，其中，前述共用电位为直流电位。
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