CN100410997C - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其可以抑制由相邻像素间产生的横向电场而产生的液晶分子取向的紊乱，并提高开口率，降低画面内的亮度不均和闪烁。在液晶显示装置中，以像素列为单位将像素矩阵分割成多个像素区域，并在写入一画面份的信号的垂直期间内，在每个分割完的像素区域中写入相同极性的图像信号，在相邻像素区域中进行驱动以使图像信号的极性不同，并使每个垂直期间写入的信号的极性变化。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及有源矩阵型的液晶显示装置以及具有液晶显示装置的电子装置。
背景技术
在液晶显示装置中，必须进行使施加在液晶上的电压极性在每一帧上交替变化的交流驱动。其理由为，如果在液晶上继续施加包含直流成分的电压，则在电极上聚集包含在液晶材料中的微量杂质离子，结果是不能在液晶上施加正确的电场。因此，在现有的有源矩阵型液晶显示装置中使用：
·使相对于写入像素中的信号的公用电极的极性在每个像素行交替地变化的栅极线反转驱动；或
·在每个像素列交替地改变信号的极性的数据线反转驱动，或者
·以像素为单位将信号的极性改变成方格花纹的点反转驱动。
其不仅实现了之前说明的交流驱动，还有利于降低闪烁。其理由是，因为根据所述驱动方法，通过在空间上将正极性信号写入了像素中的情况下的透射率和在像素中写入了负极性信号的情况下的投射率之间的细小误差平均化，所以可以降低人眼观察所能感觉到的闪烁。
在像素中写入了正极性和负极性的情况下会产生透射率差的一个原因是，由于像素晶体管的漏电流而造成的像素电压的变动。而且，该问题影响最大的是用于投影仪的液晶显示装置。其理由是，为了用投影仪投影显示出明亮的画面，必须将极强的光照射在液晶显示装置上，所以像素晶体管的光漏电流也会变大。
另一方面，作为投影仪用液晶显示装置所要求的性能，是高透射率。提高透射率，就必须在液晶显示装置的各像素中提高作为使光透射部分的面积比率的开口率。提高开口率，就必须在减小用于形成布线、像素晶体管、存储电容的面积的同时，减小像素电极端部产生的液晶分子取向紊乱的区域的面积。尤其在像素间距为20μm以下的高精细液晶显示装置中，产生了由于液晶分子紊乱而造成的开口率下降的大问题。该液晶分子的取向紊乱是由于产生相邻像素电极间的电位差所造成的横向电场，并沿着该电场来取向液晶分子的缘故。取向紊乱在将不同极性的信号写入相邻像素的情况下产生的最为显著。作为回避该取向紊乱的方法，有一种在液晶显示装置的所有像素中写入相同极性的信号的帧反转驱动。但是，帧反转驱动存在使闪烁加大的问题。
在后述的专利文献1中记载了一种用于回避该问题的方法。记载在后述专利文献1中的方法通过缩短在液晶显示装置中写入1画面份信号的帧期间，从而在使用帧反转驱动的情况下也可以减小由于闪烁而造成的闪变。该方法是在第一帧期间内通过多根源极信号线(数据信号线)，在多个像素电极上施加具有相同极性的第一图像信号，在第一帧期间的下一个帧期间内，通过多根源极信号线(数据信号线)在多个像素电极上施加与第一图像信号具有相反极性的第二图像信号，并且第一和第二帧期间的长度在8.3ms以下。由此，该现有的方法通过将帧频率驱动为现有频率的两倍以上的120Hz，减小了由于像素晶体管的漏电流而造成的电压变动。该现有方法还利用了因为可以高速地改写画面，所以人眼很难感觉到闪烁的观点。
【专利文献1】
特开2001-92426号公报(图1，第5-6页)
但是，在所述引用文献1所记载的方法等现有的方法中，会产生在像素晶体管的光漏电流大的情况下在画面内产生亮度不均的新问题。对该亮度不均的产生理由进行说明。另外，以下课题基于本发明者的研究结果。
图19示意性地表示现有的有源矩阵型液晶显示装置。在像素矩阵10内，在数据线12和栅极线11的交点附近设置有图3所示的像素。参考图3，备有：栅极与栅极线11连接、源极与数据线12连接的像素晶体管13；一端与像素晶体管13的漏极连接、另一端与存储电容线16连接的存储电容14；以及与像素晶体管13的漏极连接的像素电容15(像素电极、液晶单元和公用电极)。
图20是以帧反转驱动来驱动图19所示的液晶显示装置，并将显示为黑色的信号写入所有像素的情况下的时间图。另外，液晶显示装置设为在没有在液晶上施加电场的情况下提高透射率的常时亮态模式(normallywhite mode)。
在图20中，Dj表示任意数据线j(图19的Dj)的电压。G1～GK表示各号码的栅极线(图19的G1～Gk)的电位。P1，j表示第一像素行的第j像素列的像素(栅极线G1和数据线Dj的交点的像素)中的像素电极电位，Pk，j也同样表示第k像素行的第j像素列的像素(栅极线Gk和数据线Dj的交点的像素)中的像素电极电位。Vcom是为公用电极电位。另外，像素电极是与图3的像素晶体管13的漏极连接的电极，其与相对向的公用电极间夹着液晶单元，以构成像素电容15。另外，在以下的说明中，Pi，j用于指示i行j列的像素(pixel)。
如图20所示，在Tf的期间(一个垂直期间)内，首先在栅极线G1上施加脉冲，此时施加在数据线Dj上的信号电压(图像信号)通过接通状态下的像素晶体管而被施加在像素P1，j的像素电极上，在该像素晶体管断开之后，由该像素的存储电容保持写入的信号电压。并且，通过依次在栅极线G2和栅极线G3上施加脉冲，从而在第二、第三像素行的像素P2，j、P3，j的像素电极上施加图像信号电压并进行保持，最后，在第k像素行的像素Pk，j中写入图像信号。
图21表示在一个帧期间内，最初写入信号的像素P1，j和最后写入信号的像素Pk，j的像素晶体管的漏极-源极间电压Vds。如图21所示，因为最初写入信号的像素P1，j的漏极-源极间电压Vds(1，j)，在像素中被写入了信号之后，还在数据线Dj上继续施加与写入到像素中的电压相等的电压，所以元件·漏极间电压大致为0，并在大部分期间内没有电位差。
与此相对，在像素Pk，j中，根据栅极线Gk的脉冲信号，在写入了数据信号Dj之后(此时Vds(k，j)＝0V)马上变成下一个帧期间，因为其间提供给数据线的信号极性发生变化，所以像素晶体管的漏极-源极间电压Vds(k，j)产生大的电位差。
像素晶体管的漏电流依存于漏极-源极间电压Vds而增大。因此，对于漏极-源极间电压的电位差大的像素Pk，j一方，漏电流也增大。结果是像素电极的变动电压也增大。由此，甚至位于画面下方的像素的像素电极的变动电压也增大，并随着进入到画面上而变小。因此，液晶的显示与在所有像素中施加相同的信号电压无关，而是随着进入画面之下透射率也提高了。这是因为产生了液晶显示装置的画面内亮度不均的原因。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可以实现高开口率的液晶显示装置。
另外，本发明的其他目的在于，提供一种可以降低画面内亮度不均和闪烁的液晶显示装置。
为了达到所述目的，本发明的一个特征相关的液晶显示装置，是一种在有源基板和具有公用电极的相对向基板之间夹持有液晶的液晶显示装置，其中该有源基板具有：多根并列配置的数据线；沿着所述数据线的正交方向相互并列配置的多根数据线；和在所述数据线和所述栅极线的交点上，配置了至少由像素晶体管、像素电容和存储电容组成的像素的像素矩阵，其特征在于，所述像素晶体管的栅极端子在每个像素行中与共同的栅极线连接，源极端子在每个像素列中与共同的数据线连接，漏电极在每个像素中与不同的像素电容和存储电容连接，所述像素矩阵沿着栅极线平行地分割为n个像素区域，在将一画面份信号写入所述像素矩阵中的一个垂直期间内，写入到所述分割完的每个像素区域内的信号极性与所述公用电极相同，并且，写入到相邻像素区域中的信号极性不同，在每个连续垂直期间内提供信号，以使写入到所述各个像素区域中的信号极性交替地变化，作为向所述像素矩阵中写入信号的顺序，是相对于所有像素行进行：在所述n个像素区域中的某个像素区域中写入了一像素行份的图像信号之后，在不同像素区域中再写入一像素行份的图像信号的动作，并且，选择写入信号的像素区域，以使在每个水平期间内写入所述像素区域中的信号的极性交替地变化。
在本发明的液晶显示装置中，构成为以包含在所述分割完的n个像素区域中的像素行数大致相等的方式进行分割。
在本发明的液晶显示装置中，所述分割完的像素区域的个数n为偶数。
在本发明的液晶显示装置中，在所述分割完的多个(n个)像素区域和所述像素区域内的像素行中，以与栅极线的配置方向平行的液晶显示装置端边的一个为基准，从所述边开始按照远近的顺序分配号码的情况下，在第一个像素区域内的第一像素行中写入了信号之后，在第二个像素区域的第一像素行中写入信号，按照顺序，一直写到第n个像素区域的第一像素行，由此，在第1～n个像素区域的第一像素行中写入信号，以下相同，在第一个像素区域内的第i像素行中写入信号之后，在第二个像素区域的第i像素行中写入信号，按照顺序，一直写到第n个像素区域的第i像素行，由此，按照i是从2到作为像素区域内的像素列数的k行，按照顺序重复在第1～n个像素区域的第i像素行中写入信号的处理，向像素矩阵内的所有像素写入信号，其中n为2以上的正整数。
在本发明的液晶显示装置中，作为在所述像素矩阵的所有像素中一次写入信号的期间的所述垂直期间优选为8.34ms以下。
本发明其他特征的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：以所定数量的像素列为单位将像素矩阵分割成多个像素区域，并在所述像素矩阵中写入一画面份的图像信号的一个垂直期间内，在所述每个分割完的像素区域内，相对于从所述数据线写入像素的图像信号公用电极电位的极性相同，且在相邻的像素区域中，相对于从所述数据线写入像素的图像信号公用电极电位的极性不同；在每个连续的垂直期间内，从所述数据线供给图像信号，以使写入所述各像素区域的信号的公用电极电位相对的极性交替变化，作为向所述像素矩阵写入信号的顺序，控制为相对于全部像素行进行：向所述多个像素区域中的某一个像素区域写入1像素行份的图像信号之后，向不同的像素区域写入1像素行份的图像信号的动作，在每个水平期间内，选择写入来自所述数据线的图像信号的像素区域，以使写入所述像素区域的信号的公用电极电位相对的极性交替变化的、工序。
本发明的液晶显示装置也可以构成为将驱动所述数据线的驱动电路和驱动所述栅极线的驱动电路中的至少一方与像素晶体管同时在所述有源基板上制作。
本发明的液晶显示装置也可以构成为具有预充电电路，该电路具有在作为写入所述像素矩阵的一像素行份的信号的期间的每一个水平期间内，在所有数据线中写入任意电压的功能。
本发明的液晶显示装置也可以构成为所述像素晶体管、所述驱动电路、所述预充电电路中的至少一方具有聚硅薄膜晶体管。
根据本发明的液晶显示装置，能够实现像素的高开口率，能降低画面内亮度不均和闪烁，并适用于液晶投影装置。
本发明的液晶显示装置也可以构成为将在所述各像素中透过红、绿、蓝中的任何一种颜色的色素层配置在所述有源基板或者相对向基板中的任一方上。
也可以将本发明的液晶显示装置用于液晶监视器、便携式个人计算机、便携式终端装置等中。
根据本发明，由于使提供给相邻像素的图像信号的公用电极相对的极性相等，故可以减小在像素边界部产生的横向电场，并减小液晶分子取向状态紊乱的区域。因此，根据本发明，也可以将以往无法活用的部分作为开口部利用。即，可以实现像素的高开口率化。
根据本发明，即使向每个分割完的像素区域提供与公用电极相同极性的图像信号，在相邻像素区域内图像信号的极性也会不同。并且，作为将图像信号写入像素矩阵的顺序，选择像素区域以使每一个水平期间写入的图像信号的极性不同。因此，提供给数据线的图像信号的极性在每一个水平期间进行变化。由此，可以使施加在像素矩阵内的所有位置的像素晶体管上的漏极-源极间电压的平均值均一。结果是可以降低画面内亮度不均和闪烁。
根据本发明，通过缩短在液晶显示装置中写入一画面份信号的周期，从而减小由于像素晶体管的光漏电流而造成的电压变动，结果能够降低闪烁。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的结构的图。
图2是说明本发明的第一实施例的液晶显示装置的动作的时间图。
图3是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的像素的等效电路的图。
图4是示意性地表示写入本发明的第一实施例的液晶显示装置中的图像信号的极性的图。
图5是示意性地表示写入本发明的第一实施例的液晶显示装置中的图像信号的极性的图。
图6是示意性地表示写入本发明的第一实施例的液晶显示装置中的图像信号的极性的图。
图7是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的像素晶体管的漏极-源极间电压的图。
图8是表示本发明的第二实施例的液晶显示装置的结构的图。
图9是说明本发明的第二实施例的动作的时间图。
图10是表示本发明的第三实施例的液晶显示装置的结构的图。
图11是表示图10的数据驱动电路的构成例的图。
图12是表示构成图11的数据驱动电路的移位寄存器的一个例子的图。
图13是表示图10的栅极驱动电路的结构的图。
图14是表示构成图13的栅极驱动电路的移位寄存器的一个例子的图。
图15是说明本发明的第三实施例的数据驱动电路的动作的时间图。
图16是本发明的第三实施例的栅极驱动电路的时间图。
图17是表示本发明的第四实施例的液晶显示装置的结构的图。
图18是表示本发明的第五实施例的液晶显示装置的结构的图。
图19是表示现有的液晶显示装置的结构的图。
图20是用于说明现有的液晶显示装置的动作的时间图。
图21是表示现有的液晶显示装置的像素晶体管的漏极-源极间电压的图。
图中：10-像素矩阵，11-栅极线，12-数据线，13-像素晶体管，14-存储电容，15-像素电容，16-存储电容线，20-数据驱动电路，21-移位寄存器，22-开关，30-栅极驱动电路，31、32-扫描电路，40-预充电电路，211、213、216、217-同步脉冲倒相器，212、214、215、217、219、220-倒相器，311、313、321、323-同步脉冲倒相器，312、315～317、322、325～327-倒相器，D1～Dm-数据线，G1～G4k-栅极线，P1、j～P4k、j-像素电容，Vsd(1，j)～Vsd(2k，j)-像素晶体管漏极-源极间电压，Vcom-公用电极电压，DST-数据驱动电路开始信号，DCLK、/DCLK数据驱动电路时钟信号，S1～S6-提供给数据驱动电路的图像信号，GST、GST1、GST2-栅极驱动电路开始信号，GDLK、/GCLK、GCLK1、/GCLK1、GCLK2、/GCLK2-栅极驱动电路时钟信号，GDEC、GDEC1、GDEC2-栅极驱动电路译码信号，Th-1水平期间，Tf-1垂直期间。
具体实施方式
对用于实施本发明的最佳方式进行说明。说明本发明的液晶显示装置的结构。在本发明的液晶显示装置中，像素矩阵以多根栅极线(像素行)为单位，分割为多个像素区域。
参考图2的时间图，对作为本发明一个实施方式的、将像素矩阵分割成两个像素区域时的驱动方法进行说明。如图2所示，在向像素矩阵10中写入一画面份图像信号的一个垂直期间内，写入到每个分割完的像素区域中的像素信号Dj的极性与公用电极电位Vcom相同，且写入到相邻像素区域中的信号的极性不同。数据线的电压Dj(图像信号)在每个水平周期内相对于公用电极电位Vcom形成正极性、负极性交变的电压波形。施加在像素区域10-1的一个像素行上的图像信号(栅极线G1的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈正极性，接着，施加在像素区域10-2的1个像素行上的图像信号(栅极线Gk+1的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈负极性，接下来，施加在像素区域10-1的两个像素行上的图像信号(栅极线G2的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈正极性，接着，施加在像素区域10-2的两个像素行上的图像信号(栅极线Gk+2的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈负极性。并且，在写入一个画面之后的下一个垂直期间内，施加在各个像素区域中的图像信号的极性与所述垂直期间的极性颠倒。即，在下一个垂直期间内，施加在像素区域10-1的一个像素行上的图像信号(栅极线G1的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈负极性，接着，施加在像素区域10-2的一个像素行上的图像信号(栅极线Gk+1的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈正极性，施加在像素区域10-1的两个像素行上的图像信号(栅极线G2的脉冲输出期间的Dj)相对于公用电极电位Vcom呈负极性，接着，施加在像素区域10-2的两个像素行上的图像信号相对于Vcom呈正极性。
由此，作为信号写入像素矩阵10中的顺序，对像素矩阵的所有像素行进行：在多个(n个)像素区域中的某个像素区域内写入一个像素行的信号之后，在其他像素区域中写入一个像素行的信号的动作。进而，选择写入图像信号的像素区域，以使在每个水平期间内写入像素区域中的信号的极性交替地变化(例如在分割成两个像素区域的情况下，交替地选择两个像素区域以使图像信号的极性交替地变化)。根据本发明，在第一像素区域内的第一像素行中写入了信号之后，在第二像素区域的第一像素行中写入信号，按照顺序，一直写到第n像素区域的第一像素行，由此，在第1～n像素区域的第一像素行中写入信号，同样，在第一像素区域内的第i像素行中写入信号之后，在第二像素区域的第i像素行中写入信号，按照顺序，一直写到第n像素区域的第i像素行，由此，按照i是从2到作为像素区域内的像素列数的k行，按照顺序重复在第1～n像素区域的第i像素行中写入信号的处理，向像素矩阵内的所有像素写入信号。并且，在写入一个画面之后的下一个垂直期间内进行驱动，以使施加在各个像素区域上的图像信号的极性与前次垂直期间的极性相反。
【实施例】
以下，参考附图，通过更具体的实施例对本发明进行说明。图1是表示本发明一个实施例的液晶显示装置的结构的图。参考图1，本实施例的液晶显示装置具有以下结构，即，以在D1～Dm所示的数据线11和G1～G2所示的栅极线12的各个交点上，具有由图3所示的像素晶体管13、像素电容15、存储电容14构成的像素呈矩阵状配置的像素矩阵10的矩阵基板；和形成了作为各像素的像素电容的共同电极的公用电极的相对向基板(未图示)来夹持液晶。参考图3，像素晶体管13的栅极与栅极线11连接，源极与数据线12连接，漏极与像素电容15的像素电极连接(另外，像素电极和液晶、相对向基板的公用电极构成像素电容15)。另外，像素晶体管13的漏极与存储电容14的一端连接，存储电容14的另一端与存储电容线16连接。
像素矩阵10沿着栅极线被平行地分割成多个像素区域10-1、10-2。另外，在图1中虽然为了便于说明而表示了分割成两个像素区域的例子，但若是2以上的整数，则分割个数没有限制。
如图1所示，各像素区域分别具有k行的像素行，作为像素矩阵整体有2k个像素行。另外，在两个像素区域10-1、10-2的像素中，包含在共同像素列中的像素与同一根数据线12连接。
图2是表示本实施例的液晶显示装置的动作的时间图。图2示出了表示在液晶显示装置中显示一画面份信号的垂直期间(帧期间)Tf中的信号写入顺序的动作时间。在图2中，Dj表示j列像素列的数据线12的电位。G1～G2k分别表示1～2k行像素行的数据线11的电位。P1，j～P2k，j在j列像素列的像素中，分别表示1～2k行像素行的像素电极电位。另外，在表示各电压的波形中，横向的虚线表示公用电极的电位Vcom。此外，在图2的时间图中，虽然数据线的电压Dj(图像信号电压)在垂直期间(帧期间)Tf内显示为九个波形(因此，是18个水平期间)，但是，这是为了尽量使附图简单(一个画面由多根线构成)。其他时间图也相同。以下，参考图1和图2，对本实施例的动作进行说明。
在一个垂直期间Tf内，首先通过在第一像素区域所包含的栅极线G1上施加脉冲，而将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素Pi，j中。接下来，通过在第二像素区域所包含的栅极线Gk+1上施加脉冲，而将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素Pk+1，j中。
此后，同样，通过按照第一像素区域的像素行、第二像素区域的像素行的顺序写入信号，从而可以在所有的像素中写入一画面份的信号。
如果进行这种动作，则作为写入一画面份的信号的顺序，在第一像素区域的像素行、第二像素区域的像素行的情况下，在两个像素区域的像素行中交替地写入信号。
这里，作为任意数据线的Dj的信号电压的极性，在作为写入一像素行份的信号的期间的每一个水平期间内，相对于公用电极交替地变化。因此，结果是，在图示的垂直期间内，在第一像素区域内写入正极性的信号，在第二像素区域内写入负极性的信号。
在下一个垂直期间内，通过使数据线的极性反转，在第一像素区域内写入负极性的信号，在第二像素区域内写入正极性的信号。
即，在各像素区域的所有像素中写入相同极性的信号，并且，在相邻的像素区域内成为信号极性不同的状态，写入的信号极性在每个垂直期间内变化。
如果在视觉上表现所述驱动方法，则如图4～图6所示。在图4～图6中，以数据线D1～Dm和数据线G1～G2k划分的各个部分表现为像素。
图4表示开始写入之前的各像素的极性，在图中在实施阴影而进行表示的部分(像素)内写入负极性的信号，此外的像素中写入正极性的信号。
图5表示在各像素区域中写入了两像素行份信号的状态。在第一像素区域的像素列G1、G2中写入正极性的信号，在第二像素区域的像素列Gk+1、Gk+2中写入负极性的信号。
图6表示在所有像素中写入了信号之后的状态。在第一像素区域中写入正极性的信号，在第二像素区域中写入负极性的信号。从图4～图6可得知，如果进行所述动作，则极性相等的区域按照顺序一边转换一边变化，在每个垂直期间内所有像素的极性发生变化。
在图1所示的本实施例的液晶显示装置中，通过采用参考图2、图4～图6所说明的驱动方法，能提高像素的开口率。理由如下所述。如图4～图6示意性地表示，在信号被改写了的像素行以外的部分中，相邻像素间的信号极性相等。因此，可以减小像素电极间所产生的横向电场。结果是可以缩小产生液晶分子取向紊乱的区域。以往，以防止不必要的光透射为目的，利用金属等对产生了液晶分子取向紊乱的区域进行遮光。根据本实施例，通过减小产生液晶分子取向紊乱的区域的面积，从而能提高开口率。
另外，根据本实施例，还能降低画面内的亮度不均。利用图7来说明该理由。图7表示位于一个垂直期间内的画面上部和下部的像素的像素晶体管(图3的13)的漏极-源极间电压Vds。
Vsd(1，j)表示第一行、第j列的像素的晶体管的Vds，Vsd(2k，j)表示第2k行、第j列的像素的晶体管的Vds。因为二者的电压绝对值都大致相等，所以晶体管的漏电流的大小也大致相等。结果是由于漏电流而造成的像素电容的电压变动也大致相等，成为由于画面位置而造成的亮度的差。另外，在所有像素中由漏电流而导致电压变动相等。结果是也可以降低闪烁。
在所述实施例中，在已分割的各像素区域中，虽然以从画面的上方向下方、以像素行为单位写入信号的方法为例进行了说明，但是本发明并不限于该扫描方法。例如在从画面下方向上方写入信号的情况下，也可以得到相同效果。
另外，在所述实施例中，虽然将分割像素矩阵的像素区域数设为2，但是当然也可以使用大于2的任意数。
作为分割数大于2的一个例子，在图8中表示设像素矩阵的分割数为4的结构。参考图8，在该实施例(第二实施例)中，像素矩阵10由像素区域10-1～10-4构成。图9是说明图8的动作例的时间图。在图9中，Dj表示数据线12的信号电压，G1～Gk、GK+1～G2k、G2k+1～G3k、G3k+1～G4k表示第一、第二、第三、第四像素区域的栅极线11的电压波形。P1，j～Pk，j、Pk+1，j～P2k，j、P2k+1，j、～P3k，j、P3k+1，j～P4k，j表示在j列像素列的像素中，1～k行像素行(第一像素区域)、k+1～2k行像素行(第二像素区域)、2k+1～3k行像素行(第三像素区域)、3k+1～4k行像素行(第四像素区域)的像素电极电位。另外，在示出了各电压的波形中，横向虚线表示公用电极电位Vcom。
在垂直期间Tf中，首先通过在第一像素区域所包含的栅极线G1上施加脉冲，并将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素Pi，j中。接下来，通过在第二像素区域所包含的栅极线Gk+1上施加脉冲，并将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素Pk+1，j中。接下来，通过在第三像素区域所包含的栅极线G2k+1上施加脉冲，并将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素P2k+1，j中。接下来，通过在第四像素区域素所包含的栅极线G3k+1上施加脉冲，将此时的数据线Dj的电位写入并保持在像素P2k+1，j中。
之后，同样按照第一像素区域的像素行、第二像素区域的像素行、第三像素区域的像素行、第四像素区域的像素行的顺序，依次写入信号，从而可以将一画面份的信号写入所有的像素中。如果进行这种动作，则作为写入一画面份信号的顺序，按照第一像素区域的像素行、第二像素区域的像素行、第三像素区域的像素行、第四像素区域的像素行，在四个像素区域的像素行中交替地写入信号。
这里，作为任意数据线的Dj的信号电压的极性在每一个作为写入一像素行份信号的期间的水平期间内，相对于公用电极电压Vcom交替地变化。因此，在图示的垂直期间内，在第一像素区域内写入正极性的信号，在第二像素区域内写入负极性的信号，在第三像素区域内写入正极性的信号，在第四像素区域内写入负极性的信号。
在接下来的垂直期间内，通过将数据线的极性反转，从而在第一像素区域内写入负极性的信号，在第二像素区域内写入正极性的信号，在第三像素区域内写入负极性的信号，在第四像素区域内写入正极性的信号。
即，在各像素区域的所有像素中写入极性相同的信号，并且，在相邻的像素区域内成为信号极性不同的状态，写入的信号的极性在每个垂直期间内变化。
在本实施例中，在分割像素区域之际，各像素区域所包含的像素列数大致相等，在分割数为偶数的情况下，可以达到更大的效果。理由是，当分割的像素区域数为偶数，每个像素区域所包含的像素行相等的情况下，可以选择将写入信号的像素区域，以使图像信号的极性在每个水平期间内一定变化。
进而，在本实施例中，也可以将写入一画面份信号的一个垂直期间设为8.3ms以下(垂直同期信号频率是120Hz以上)。此时，闪烁降低的效果更大。该理由是，通过将一个垂直期间设为8.3ms以下，从而缩短将信号写入像素的时间，并减小由漏电流而造成的像素电容的电压变动，同时，通过提高帧频率，达到人眼难以辨别闪动的程度。
以下对实现所述驱动方法的驱动电路进行说明。图10是表示本发明的第三实施例的液晶显示装置的结构的图。本发明的液晶显示装置具有以下结构，即，以在D1～Dm所示的数据线11和G1～G2所示的栅极线12的各个交点上，具有由图3所示的像素晶体管13、像素电容15、存储电容14构成的像素呈矩阵状配置的像素矩阵10的矩阵基板和形成了作为各像素的像素电容的共同电极的公用电极的相对向基板(未图示)夹持液晶，该像素矩阵沿着栅极线被平行地分割成多个像素区域。图10所示的例子虽然表示了分割成两个像素区域10-1、10-2的例子，但如果是2以上的整数当然也可以利用任意数。另外，图10的像素矩阵10的结构与图1所示相同。
在各像素区域中分别具有k行像素行，作为像素矩阵10整体有2k行像素行。另外，在两个像素区域10-1、10-2的像素中，共同的像素列所包含的像素与相同数据线连接。
驱动数据线12、栅极线11的数据驱动电路20和栅极驱动电路30形成为矩阵基板状。数据驱动电路20和栅极驱动电路30在该制造工序中，也可以由和像素矩阵10的像素晶体管(TFT)同时形成于矩阵基板上的TFT构成。TFT最好由多晶硅TFT形成。
图11是表示图10的数据驱动电路20的结构的一例的图。该电路构成为具备移位寄存器21和开关阵列221～22m。可以利用图12所示的静态型移位寄存器作为移位寄存器21的结构例。在图10中虽然表示了将六个图像信号S1～S6同时提供给像素矩阵的例子，但是图像信号的数量只要是1以上的整数，就当然可以使用任意数。
开关阵列被每六个同时从移位寄存器21发出的信号控制。开关221～226在来自移位寄存器21的信号SR1处于高电平时接通，将图像信号S1～S6输出到数据线D1～D6中。接着，在SR2处于高电平时，接通与数据线D7～D12连接的开关，并将图像信号S1～S6输出到数据线D7～D12中。由此，将图像信号S1～S6按照顺序取样到数据线中。
参考图12，图11的移位寄存器21由多段D锁存器连接构成。第一段锁存器具备由同步脉冲倒相器211(由时钟信号DCLK进行接通·断开控制)、相互连接了输入和输出的倒相器212、同步脉冲倒相器213(由时钟信号DCLK的相补信号/DCLK进行接通·断开控制)组成的触发器，并且通过倒相器214和倒相器215(反转型驱动电路)将倒相器213的输出值作为信号SR1输出。接收第一段锁存器的输出的第二段锁存器与第一段的结构相同。即，具备由同步脉冲倒相器216(由时钟信号/DCLK进行接通·断开控制)、相互连接输入和输出的倒相器217、同步脉冲倒相器218(由时钟信号DCLK进行接通·断开控制)组成的触发器，并且通过倒相器219和倒相器220(反转型驱动电路)将倒相器217的输出值作为信号SR2输出。作为第二段D锁存器的时钟信号，提供与第一段D锁存器的时钟信号具有相补关系的信号。第一段锁存器输出在时钟信号DCLK的高电平下输入的开始信号DST，在时钟信号DCLK的低电平下，断开同步脉冲倒相器211，连接倒相器212和同步脉冲倒相器213的反馈电路而构成触发器，并保持数据。第二段锁存器对时钟信号DCLK进行与第一段锁存器相反的动作，由此，信号DST被时钟信号DCLK驱动，在移位寄存器21内传播。
图13是表示图10的栅极驱动电路20的结构的一例的图。参考图13，栅极驱动电路30构成为具备与分割成两个的像素区域的两个扫描电路31、32。
图14是表示各扫描电路的结构例的图。参考图14，具备：构成在时钟下对开始信号GST进行移位的静态型移位寄存器的第一段D锁存器(以时钟信号GCLK1进行接通·断开控制的同步脉冲倒相器311、倒相器312、由时钟信号/GCLK1进行接通·断开控制的同步脉冲倒相器313)、取得D锁存器的输出和译码信号GDEC信号的NAND的NAND栅极314以及倒相器列315～317，从倒相器317(反转型驱动电路)输出栅极信号G1(扫描信号)。生成并输出栅极信号G2的电路具备第二段D锁存器(由时钟信号/GCLK1进行接通·断开控制的同步脉冲倒相器321、倒相器322、由时钟信号GCLK1进行接通·断开控制的同步脉冲倒相器323)、取得该D锁存器的输出和译码信号GDEC信号的NAND的NAND栅极324以及倒相器列325～327。另外，在扫描电路31、32中，将译码信号GDEC分别设为GDEC1、GDEC2，将开始信号GST分别设为GST1、GST2，将时钟信号GCLK分别设为GCLK1、GCLK2。生成其他栅极信号G3、Gk、...的电路也具有同样的结构。另外，只要是能得到移位寄存器的输出和来自外部的译码信号的逻辑积的电路，当然也可以是其他组合。
另外，作为栅极驱动电路30的结构，也可以构成为具备以来自显示装置外部的信号在任意的时间内输出脉冲的译码电路。在这种情况下，则无需在每个像素区域中设置由译码电路构成的栅极驱动电路。
在所述实施例中，作为在数据驱动电路20、栅极驱动电路30中使用的各移位寄存器，虽然示出了仅向一方移位的电路，但是也可以使用具有向两个方向改变移位方向的功能的移位寄存器。
数据驱动电路20也可以具有对输入的图像信号进行放大的放大器或者缓冲电路。进而，数据驱动电路20也可以具备将图像信号作为数据信号输入，并将其转换为模拟信号的DA转换功能。在这种情况下，DA转换电路也可以由TFT构成，并在矩阵基板上形成。
在如图10所示的实施例中示出了仅在像素矩阵的一边配置了栅极驱动电路30的例子。本发明并不限于所述结构。例如作为第四实施例，如图17所示，也可以在像素矩阵的两边分别配置栅极驱动电路30-1、30-2。
进而，作为第五实施例，如图18所示，也可以设置预充电电路40，其具有在每一个水平期间将像素矩阵10的数据线11(所有数据线)预备·充放电为任意电压的功能。
向本发明的液晶显示装置内写入图像信号的动作与所述第一实施例的动作相同。
以下对数据驱动电路20的动作进行说明。图15是表示图10和图11所示的数据驱动电路20的动作的一例的时间图。在图15中，期间Th表示作为在液晶显示装置的一像素行中写入信号的期间的一个水平期间，DST是提供给移位寄存器21的传送端子的开始信号，DCLK、/DCLK表示相补时钟信号。S1～S6表示输入到电路中的图像信号，SR1～SRi表示移位寄存器21的输出信号。作为开始信号DST如果提供脉冲，则与时钟DCLK同步地从移位寄存器21依序输出脉冲信号SR1、SR2、SR3、...SRi、...。通过由该输出脉冲SR1、SR2、SR3、...SRi每六个地接通-断开开关阵列22，从而，此时将提供给S1～S6的图像信号由数据线取样。通过将其重复i次，来依序地将图像信号采样给所有的数据线。
接下来，对于栅极驱动电路30的动作，图16是表示图12和图13所示的栅极驱动电路30的动作的一例的时间图。期间Th表示一个垂直期间，GST1、GST2分别表示与第一像素区域10-1对应的第一扫描电路31、与第二像素区域10-2对应的扫描电路32的开始信号。GCLK1、/GCLK1是第一扫描电路31的相补时钟信号，GCLK2、/GCLK2是第二扫描电路32的相补时钟信号。GDEC1、GDEC2分别是用于将第一扫描电路31、第二扫描电路32中的移位寄存器的输出波形进行整形的译码信号。
时钟信号GCLK1和时钟信号GCLK2的周期，与2个水平期间的周期2Th相等，时钟信号GCLK1和时钟信号GCLK2仅在一个水平期间Th内产生相互的错位。同样，开始信号GST1和GST2的脉冲也仅在一个水平期间Th内产生相互的错位的状态下，向栅极驱动电路30供给。
如果将图15所示的信号提供给栅极驱动电路30，则在两个水平期间2Th的周期内依序输出脉冲，以作为第一和第二扫描电路31、32的移位寄存器(图14的D锁存器的列)的输出，该输出信号和译码信号GDEC1、GDEC2之间的逻辑积作为第一、第二扫描电路31和32的输出，被提供给栅极线11。因为第一、第二的扫描电路31、32的时钟GCLK1、GCLK2仅在一个水平期间Th内进行移位，并且由于由译码信号的GDEC1、GDEC2整形为大致与Th相同长度的脉冲，故结果是在一个水平期间Th的周期内，从第一、第二扫描电路31、32交替地输出脉冲(例如G1和Gk+1的脉冲输出，接着是G2和Gk+2的脉冲输出，...，Gk和G2k+1的脉冲输出)。
利用数据驱动电路20、栅极驱动电路30的动作，能够进行在每一个水平期间内将图像信号提供给所有的数据线，在分割完的像素区域的每一个像素行中，在像素中写入被提供给数据线的信号，且在每个水平期间内写入图像信号的像素区域变化的动作，并可以实现与所述实施例相同的动作。
在本实施例中，数据驱动电路、栅极驱动电路或者预充电电路等外围电路中的至少一方也可以在形成像素晶体管的TFT(薄膜晶体管)基板上由TFT构成。在这种情况下，最好使用多晶(聚硅)TFT。多晶TFT的场效应移动度高，适于在TFT基板上制作驱动电路等外围电路，并且可以实现高精细、大画面所需的高速、大电流转换。
在像素中，也可以构成为在有源基板或者相对向基板中的任何一方配置由透过R(红)、G(绿)、B(蓝)中的任何一种颜色的色素层组成的滤色片(未图示)。提供一种彩色液晶显示器。
所述实施例的液晶显示装置实现了像素的高开口率化，并降低画面内亮度不均和闪烁，适于在液晶投影装置中使用。另外，所述实施例的液晶显示装置也可以适用于液晶监视器、移动电话、PDA(个人数字助理)等便携式终端装置。另外，在所述实施例中，虽然对数据线与形成开关的像素晶体管(TFT)的源极连接，像素晶体管的漏极与像素电极连接的例子进行了说明，但是，当然也可以构成为像素晶体管(TFT)的漏极与数据线连接，源极与像素电极连接。虽然以所述实施例说明了本发明，但本发明并不限定于所述实施例的结构，当然也包括基于本发明原理的范围内，从业者可以得到的各种变形和修改。
本发明实现了像素的高开口率化，降低画面内亮度不均和闪烁，适用于液晶投影仪、液晶监视器、通信终端、便携式终端等各种信息装置。

Claims (11)

1. 一种液晶显示装置，其特征在于，具有第一基板、与所述第一基板相对向配置且具有公用电极的第二基板和被所述第一基板与第二基板夹持的液晶，沿横竖方向配设多根栅极线和多根数据线，所述第一基板具有将至少包括像素晶体管、像素电容和存储电容的像素配置在所述数据线与所述栅极线的各交叉部的像素矩阵，
所述像素晶体管的栅极端子在每像素行中连接共同的所述栅极线，所述像素晶体管的源极端子在每个像素列中连接共同的数据线，所述像素晶体管的漏电极与所述像素晶体管对应的像素的像素电容和存储电容连接，
所述像素矩阵以多根数据线为单位，被分割成多个像素区域，
该液晶显示装置包括：
以下述方式进行控制的电路，其在所述像素矩阵中写入一画面份信号的一个垂直期间内，在所述每个分割完的像素区域内，从所述数据线写入像素中的图像信号的公用电极电位相对的极性相同，并且，在相邻像素区域中，从所述数据线写入像素中的图像信号的公用电极电位相对的极性不同，
在每个连续垂直期间内，从所述数据线提供图像信号，以使写入所述各像素区域的信号的公用电极电位相对的极性交替地变化，
作为在所述像素矩阵中写入信号的顺序，对所有像素行进行在所述多个像素区域中的某个像素区域中写入了一像素行份的图像信号之后，在不同像素区域中再写入一像素行份的图像信号的动作；
在每个水平期间内，选择写入来自所述数据线的图像信号的像素区域，以使写入所述像素区域中的信号的公用电极电位相对的极性交替变化的电路。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述各像素区域所包含的像素行数对于所述各像素区域均相等，或者大致相等。
3. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述分割完的像素区域的个数为偶数。
4. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述分割完的多个即n个像素区域和所述像素区域内的像素行中，以与栅极线的配置方向平行的液晶显示装置端边中的一边为基准，从所述一个端边开始按照远近的顺序分配号码的情况下，在第一像素区域内的第一像素行中写入了信号之后，在第二像素区域的第一像素行中写入信号，按照顺序，一直写到第n像素区域的第一像素行，由此，i是从2到像素区域内像素列的数量的k行，依序重复在第1～n像素区域的第一像素行内写入信号的处理，由此，向所述像素矩阵内的所有像素写入信号，其中n为2以上的正整数。
5. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，作为在所述像素矩阵的所有像素中一次写入信号的期间的所述垂直期间在8.34ms以下。
6. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，具备：
驱动所述数据线的数据线驱动电路；和
驱动所述栅极线的栅极线驱动电路，
所述数据线驱动电路和/或所述栅极线驱动电路在所述第一基板上，由与像素晶体管同时制作的薄膜晶体管构成。
7. 根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，具备在作为写入所述像素矩阵的一像素行份的信号的期间的每一个水平期间内，向所述数据线写入所定电压的预充电电路。
8. 根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素晶体管、所述数据线驱动电路、所述栅极线驱动电路和所述预充电电路中的至少一方由多晶硅薄膜晶体管构成。
9. 一种液晶投影装置，其特征在于，具有权利要求1所述的液晶显示装置。
10. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述像素中，透射R(红)、G(绿)、B(蓝)中任何一种颜色的色素层被配置在所述有源基板或者相对向基板中的任何一方上。
11. 一种移动终端装置，其特征在于，具有权利要求1所述的液晶显示装置。
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