CN100527211C - 具有改进的预充电电路的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示设备，包括驱动器电路，用来在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至视频信号线。液晶显示设备的驱动方法为：每隔扫描线中的N线，其中N≥2，反转像素电极上的灰阶电压相对于公共电极上的公共电压的极性；并使充电电压的第一充电时间不同于上述充电电压的第二充电时间，第一充电时间对应灰阶电压的极性反转之后立即被扫描的多个扫描线中N线的第一线，第二充电时间对应紧随第一线之后立即被扫描的上述N线的第二线。

Description

具有改进的预充电电路的液晶显示设备
本申请是申请日为2003年1月15日、申请号为03103303.2、发明名称为“具有改进的预充电电路的液晶显示设备及其驱动方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及液晶显示设备和驱动液晶显示设备的方法，更具体地说，涉及适合诸如N线反转(N-line-inversion)驱动方法之类的驱动方法的技术，N线反转驱动方法中每隔N条扫描线应用于像素的灰阶电压的极性被反转。
背景技术
有源矩阵型显示器被广泛用作笔记本个人电脑等设备(下文简称为个人电脑)的显示器，在有源矩阵型显示器中，提供有源元件(例如，薄膜晶体管)至每个像素并打开或关闭。
在有源矩阵型液晶显示设备中，人们比较熟悉的是TFT型液晶模块，它包括使用薄膜晶体管(TFT)作为有源元件的液晶显示面板，配置在液晶显示面板长边的漏驱动器(drain driver)，配置在液晶显示面板短边的栅驱动器，和配置在液晶显示面板背面的接口部件。
我们知道在这种液晶显示模块中，应用预充电电压至液晶显示面板中的漏信号线，以在水平扫描期(下文称为预充电期)的开始阶段，在预定的期间内把漏信号线充电至预充电电压。
举例说来，这样的技术在日本公开号为Hei 11-85107(1999年3月30日公开)的专利中被说明。
发明内容
通常，如果沿液晶层应用相同电压(直流电压)较长一段时间，液晶模块的倾角被调整，结果导致液晶层表现图像保留(imageretention)现象，因此，液晶层的寿命缩短。
为了阻止上述现象的发生，在液晶显示模块中，每隔固定的一段时间，沿液晶层应用电压的极性被反转。相对于应用于公共电极的公共电压，应用于像素电极的灰阶电压每隔固定的一段时间在正极和负极之间切换。
人们知道沿液晶层应用交流电压的两种驱动方法，一种是相对于固定公共电极电压对称(symmetrical-about-fixed-common-electrode-voltage)的驱动方法，另一种是公共电极电压反转的驱动方法。
公共电极电压反转驱动方法使公共电极上的公共电压和像素电极上的灰阶电压两者其中之一极性为正，另一个的极性为负，反之亦然。
相对于固定公共电极电压对称的驱动方法保持应用于公共电极上的公共电压固定不变，相对于应用于公共电极上的公共电压，在正极性和负极性之间切换应用于像素电极上的灰阶电压。在这种驱动方法的例子中，人们熟悉的是点反转驱动方法和n线(例如两线)反转驱动方法。
在本说明书中，相对于应用于通常与像素电压相关的公共电极上的电压，定义应用于像素电极上的灰阶电压的极性。
图16A和16B是用来帮助解释在采用点反转驱动方法作为液晶显示模块驱动方法的情况下，施加于漏驱动器的漏信号线的灰阶电压(即应用于像素电极的灰阶电压)极性的图表。
如图16A所示，在点反转驱动方法中，例如，在奇数帧中，相对于应用于公共电极上的公共电压(Vcom)，奇数扫描线中的奇数漏信号线被施加来自漏驱动器的负极性灰阶电压(图16A以实心圆表示)，相对于应用于公共电极上的公共电压(Vcom)，奇数扫描线中的偶数漏信号线被施加来自漏驱动器的正极性灰阶电压(图16A以空心圆表示)。反之，偶数扫描线中的奇数漏信号线被施加来自漏驱动器的正极性灰阶电压，偶数扫描线中的偶数漏信号线被施加来自漏驱动器的负极性灰阶电压。
每个扫描线上的电压的极性在连续的帧上被反转。如图16B所示，在偶数帧中，奇数扫描线中的奇数漏信号线被施加来自漏驱动器的正极性灰阶电压(图16B以空心圆表示)，奇数扫描线中的偶数漏信号线被施加来自漏驱动器的负极性灰阶电压(图16B以实心圆表示)。反之，偶数扫描线中的奇数漏信号线被施加来自漏驱动器的负极性灰阶电压，偶数扫描线中的偶数漏信号线被施加来自漏驱动器的正极性灰阶电压。
在点反转驱动方法中，应用相反极性的电压至相邻的漏信号线，因此，流经相邻栅电极的电流互相抵消，这使得降低能耗成为可能。
最小化显示质量的降低也是可能的，由于流入公共电极的电流很小，因此由电流引起的电压降很小，公共电极上的电压很稳定。
但是，在个人电脑含有采用点反转驱动方法的液晶显示模块的情况下，会有液晶显示面板上某种显示图案发生闪烁的问题，因此当极性反转的定时和显示图案(例如，Windows(注册商标)的结束图案)之间存在特定关系时显示质量降低。
这个问题可以通过采用N线反转(例如，两扫描线反转)驱动方法解决，这种方法中每隔N条扫描线从漏驱动器施加于漏信号线的灰阶电压的极性被反转。
但是，在使用N扫描线反转(例如，两扫描线反转)驱动方法的情况下，会有如图17所示的每隔N个扫描线出现伪水平线的问题，因此，液晶显示面板上的显示质量严重降低，例如，当具有相同灰阶水平和相同颜色的图案显示于整个显示区时。
随着液晶显示模块之类的液晶显示设备对更大尺寸液晶面板的市场需求，要求液晶面板增加分辨率，从而能够显示1024x768像素的XGA(扩展图形阵列)显示模式，1280x1024像素的SXGA(高级扩展图形阵列)显示模式，和1600x1200像素的UXGA(超级扩展图形阵列)显示模式。
因此，随着在垂直扫描期中水平扫描线数量的增加，用来写每个水平线的时间减少，于是，漏驱动器的输出延迟时间(tDD)导致严重的问题。
具体说来，当漏驱动器的输出延迟时间(tDD)相对用来写每个水平扫描线的时间的比值增加时，像素写电压变得不足，这导致液晶显示面板上显示质量的明显降低。
因此，传统的液晶显示模块如此设置，在预充电期间施加预充电电压至漏信号线，以把漏信号线充电至预充电电压。
但是，即使在预充电期间施加预充电电压至漏信号线，在远离漏驱动器的漏信号线远端部分，预充电电压也不能达到所需的预充电电压。
因此，位置远离漏驱动器的像素的写电压变得不足，可以想到液晶显示面板上所显示图像的显示质量大大降低。
本发明就是为了解决现有技术的问题而提出的，本发明的一个目的是提供液晶显示设备和它的驱动方法中的技术，此技术在灰阶电压的极性每隔N(N≥2)条扫描线被反转的情况下，能够阻止显示区域中伪水平线的产生，从而提高所显示图像的显示质量。
本发明的另一目的是提供液晶显示设备和它的驱动方法中的技术，与传统的技术相比，此技术能够降低靠近漏驱动器的视频信号线近端部分在预充电期间的充电电压和远离漏驱动器的视频信号线远端部分在预充电期间的充电电压之间的电压差。
将通过下面的说明书和附图解释本发明的上述目的和新特征。
本发明的代表性结构如下：
按照本发明的实施方式，提供驱动液晶显示设备的方法，上述液晶显示设备包括液晶层，以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场，连接至上述多个像素的多个视频信号线，与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线，和驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线，上述方法包括：每隔上述多个扫描线中的N条线，其中N≥2，反转上述灰阶电压相对于上述公共电极上的公共电压的极性；上述充电电压的第一充电时间，它对应上述灰阶电压的极性反转之后立即被扫描的上述多个扫描线中N条线的第一线，不同于上述充电电压的第二充电时间，第二充电时间对应紧随上述第一线之后立即被扫描的上述N条线的第二线。
按照本发明的另一实施方式，提供驱动液晶显示设备的方法，上述液晶显示设备包括液晶层，以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场，连接至上述多个像素的多个视频信号线，与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线，和驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线，上述方法包括随上述驱动器电路至上述多个扫描线中的被扫描线的距离，而改变上述充电电压的充电时间。
按照本发明的另一实施方式，提供驱动液晶显示设备的方法，上述液晶显示设备包括液晶层，以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场，连接至上述多个像素的多个视频信号线，与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线，驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线，和显示控制设备，它用来输出控制上述液晶层交流驱动的交流驱动信号，并输出充电控制时钟至上述驱动器电路，上述方法包括：每隔上述多个扫描线中的N条线，其中N≥2，基于上述交流驱动信号，反转上述灰阶电压相对于上述公共电极上的公共电压的极性；随时间改变上述充电控制时钟的第一级持续时间，以使上述充电电压的第一充电时间，它对应上述灰阶电压的极性反转之后立即被扫描的上述多个扫描线中N条线的第一线，不同于上述充电电压的第二充电时间，第二充电时间对应紧随上述第一线之后立即被扫描的上述N条线的第二线。
按照本发明的另一实施方式，提供驱动液晶显示设备的方法，上述液晶显示设备包括液晶层，以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场，连接至上述多个像素的多个视频信号线，与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线，驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线，和显示控制设备，它用来输出充电控制时钟至上述驱动器电路，上述方法包括：随时间改变上述充电控制时钟的第一级持续时间，以使上述充电电压的充电时间随上述驱动器电路至上述多个扫描线中的被扫描线的距离而改变。
按照本发明的另一实施方式，提供液晶显示设备，它包括：液晶层；以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场；连接至上述多个像素的多个视频信号线；与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线；驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线；和显示控制设备，它用来输出控制上述液晶层交流驱动的交流驱动信号，并输出充电控制时钟至上述驱动器电路，其中上述显示控制设备装备有脉冲持续时间改变电路，它用来改变上述充电控制时钟的第一级持续时间，上述驱动器电路包括：极性反转电路，它用来每隔上述多个扫描线中的N条线，其中N≥2，基于上述交流驱动信号，反转上述灰阶电压相对于上述公共电极上的公共电压的极性，和充电时间控制电路，它用来基于上述充电控制时钟上述第一级的上述持续时间，控制上述充电电压的充电时间，以使上述充电电压的第一充电时间，它对应上述灰阶电压的极性反转之后立即被扫描的上述多个扫描线中N条线的第一线，不同于上述充电电压的第二充电时间，第二充电时间对应紧随上述第一线之后立即被扫描的上述N条线的第二线。
按照本发明的另一实施方式，提供液晶显示设备，它包括：液晶层；以矩阵形状排列的多个像素，上述多个像素每个都装备有像素电极，以在上述液晶层中上述像素电极和通常与上述多个像素相关的公共电极之间产生电场；连接至上述多个像素的多个视频信号线；与上述多个视频信号线交叉排列并连接至上述多个像素的多个扫描线；驱动器电路，它在水平扫描期开始阶段输出充电电压，接下来输出对应显示数据的灰阶电压至上述多个视频信号线；和显示控制设备，它用来输出充电控制时钟，其中上述显示控制设备包括脉冲持续时间改变电路，它用来改变上述充电控制时钟的第一级持续时间，上述驱动器电路包括充电时间控制电路，它用来基于上述充电控制时钟上述第一级的上述持续时间，改变上述充电电压的充电时间，以使上述充电电压的上述充电时间随上述驱动器电路至上述多个扫描线中的被扫描线的距离而改变。
附图说明
附图中，所有图表中同样的标号代表同样的元件，其中：
图1是表示本发明适用的液晶显示模块的示意构造框图；
图2表示图1所示液晶显示面板实例的等效电路；
图3表示图1所示液晶显示面板另一实例等效电路；
图4是表示图1所示漏驱动器的示意构造框图；
图5是解释图4所示漏驱动器的构造的框图，它以其输出电路为中心；
图6是解释图5所示预充电电路操作的简图；
图7是解释图1所示液晶显示面板的漏信号线(D)电压波形的简图；
图8表示解释图6所示预充电电路操作的脉冲波形图实例；
图9A和9B解释在预充电期间靠近漏驱动器的漏信号线(D)近端部分的充电电压和远离漏驱动器的漏信号线(D)远端部分的充电电压的电压变化；
图10A和10B解释在使用两线反转驱动方法驱动液晶显示模块的情况下由漏驱动器施加至漏信号线(D)的灰阶电压的极性；
图11解释在使用两线反转驱动方法驱动液晶显示模块的情况下显示图像中伪水平线的产生原因；
图12解释按照本发明的驱动方法的概要；
图13解释按照本发明的实施方式中每个扫描线的时钟脉冲(CL1)的H水平期；
图14是表示按照本发明的实施方式中的时钟(CL1)发生器电路的框图；
图15是表示按照本发明的实施方式的液晶显示模块中，用以产生交流驱动信号(M)的电路构造的电路图；
图16A和16B解释在使用点反转驱动方法驱动液晶显示模块的情况下由漏驱动器施加至漏信号线(D)的灰阶电压的极性；
图17是表示在使用两线反转驱动方法的情况下在液晶显示面板上的N扫描线间隙之间产生伪水平线的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
在用来解释实施方式的参考图中，具有相同功能的元件被赋予相同的标号，并将省去解释的重复。
本发明适用的TFT型液晶显示模块的基本构造
图1是表示本发明适用的液晶显示模块的示意构造框图。
在图1所示的液晶显示模块中，漏驱动器130配置在液晶显示面板10的长边，栅驱动器140配置在液晶显示面板10的短边。漏驱动器130和栅驱动器140直接安装在液晶显示面板10的玻璃衬底(例如，TFT安装衬底，下文称作TFT衬底)的外围部分。接口部件100安装在接口板上，这个接口板安装在液晶显示面板10的背面上。
图1所示液晶显示面板10的构造
图2表示图1所示液晶显示面板10实例等效电路。如图2所示，液晶显示面板10含有多个以矩阵形状排列的像素。每个像素装置在被两个相邻漏信号线(D)和两个相邻栅信号线(G)包围的区域内。
每个像素含有薄膜晶体管(TFT1，TFT2)。每个像素的薄膜晶体管(TFT1，TFT2)的源电极被连接至像素电极(ITO1)。在像素电极(ITO1)和公共电极(ITO2)之间提供液晶层，因此由液晶层形成等效液晶电容(CLC)，它举例说明为连接在像素电极(ITO1)和公共电极(ITO2)之间。另外，存储电容(CADD)连接在薄膜晶体管(TFT1，TFT2)的源电极和上述栅信号线(G)之间。
图3表示图1所示液晶显示面板10的另一实例等效电路。
在图2所示的例子中，在上述扫描线的栅信号线(G)和源电极之间形成存储电容(CADD)，但是在图3示例的等效电路中，在公共信号线(COM)和源电极之间形成附加电容(CSTG)。
本发明对图2和图3所示的两种液晶显示面板都分别适用。在图2所示的液晶显示面板10中，应用于上述栅信号线(G)之上的脉冲通过存储电容被导入像素电极(ITO1)，而在图3所示的液晶显示面板10中，脉冲不会导入像素电极，因此可以获得更好的显示质量。
图2和图3表示垂直电场型(所谓的扭转向列型)液晶显示面板的等效电路。在图2和图3中，标符AR代表显示区。图2和图3是与实际几何排列一致的电路图。
在垂直电场型液晶显示设备中，通过沿夹在形成于一对反向透光衬底内表面上的一对反向透光电极之间的液晶材料层应用的垂直电场，控制每个像素的光透射。每个像素分别通过在两个反向透光衬底内表面上制作的两个电极形成。为了说明设备构造和操作的目的，1975年11月Fergason公布的美国第3,918,796号专利以引用方式包含在本文中。
在图2和图3所示的液晶显示面板10中，沿一列排列的所有像素的薄膜晶体管(TFT1，TFT2)输出电极被连接至相同的漏信号线(D)。每个漏信号线(D)被连接至漏驱动器130(见图1)，漏驱动器130施加灰阶电压至排列在同一列的液晶像素。
沿同一行排列的所有像素的薄膜晶体管(TFT1，TFT2)栅电极被连接至相同的栅信号线(G)，每个栅信号线(G)被连接至栅驱动器140，栅驱动器140在水平扫描期间施加扫描驱动电压(正或负偏压)至以相应行排列第每个像素的薄膜晶体管(TFT1，TFT2)栅电极。
图1所示的接口部件100的构造及其操作概要
图1所示的显示控制设备110由大规模集成电路(LSI)制成，它基于显示控制信号，例如外部时钟信号(DCLK)，显示定时信号(DTMG)，水平同步信号(Hsync)，垂直同步信号(Vsync)和由计算机主机发出的显示数据(红，绿，蓝信号)，控制和驱动漏驱动器130和栅驱动器140。
一旦接收显示定时信号(DTMG)，显示控制设备110判断它为显示开始位置，并通过信号线135输出开始脉冲(显示数据接收开始信号)至第一漏驱动器130，并接着通过显示数据总线133输出接收到的对应一行像素的显示数据至漏驱动器130。此时显示控制设备110通过信号线131输出显示数据锁存器时钟(CL2)(下文简称为时钟(CL2))至每个漏驱动器130的数据锁存器电路(未显示)，时钟(CL2)作为锁存显示数据的显示控制信号。
由计算机主机发出的显示信号，以红(R)，绿(G)和蓝(B)显示数据三个一组的形式传送，例如，在特定的时间内，各显示数据对于一个像素包含六位。
第一漏驱动器130中数据锁存器电路的锁存操作，通过输入第一漏驱动器130的开始脉冲控制。第一漏驱动器130中数据锁存器电路的锁存操作完成之后，从第一漏驱动器130输出开始脉冲至第二漏驱动器130，第二漏驱动器130中数据锁存器电路的锁存操作通过开始脉冲控制。以相同的方式连续，控制后续的漏驱动器130中数据锁存器电路的锁存操作，以使显示数据被正确地写入数据锁存器电路。
当显示定时信号(DTMG)的输入完成时，或在显示定时信号(DTMG)输入之后的特定时间，显示控制设备判断对应水平扫描线的显示数据的输入已经完成，接下来显示控制设备110通过信号线132，施加输出定时控制时钟(CL1)(下文简称为时钟(CL1))至相应的漏驱动器130，时钟(CL1)作为显示控制信号，用来把对应存储在漏驱动器130的数据锁存器电路中的显示数据的灰阶电压，输出至液晶显示面板10的漏信号线(D)。
当显示控制设备110在垂直同步信号(Vsnc)输入之后含有第一显示定时信号(DTMG)时，显示控制设备110判断第一显示定时信号(DTMG)为第一显示线时间，并通过信号线142输出帧开始命令信号(FLM)至一个栅驱动器140。
基于水平同步(Hsync)，显示控制设备110通过信号线141输出时钟(CL3)至栅驱动器140，时钟(CL3)作为具有等于水平扫描期的重复期的移位时钟，以使栅驱动器140在水平扫描期连续地应用正偏压至液晶显示面板10的相应栅信号线(G)。鉴于此，连接至液晶显示面板10的每个栅信号线(G)的多个薄膜晶体管(TFT1，TFT2)在水平扫描期间具有导电性。上述操作组液晶显示面板10上显示图像。
图1所示电源电路120的构造
图1所示电源电路120包括灰阶基准电压发生器电路121，公共电极电压(计数电极)发生器电路123和栅电极电压发生器电路124。灰阶基准电压发生器电路121由串联电阻电压分配器电路制成，并输出10级灰阶基准电压(V0至V9)。这些灰阶基准电压(V0至V9)被施加至相应的漏驱动器130。交流驱动信号(交流驱动的定时信号，M)也从显示控制设备110通过信号线134被施加至每个漏驱动器130。公共电极电压发生器电路123产生公共电压(Vcom)，并应用于公共电极(ITO2)，栅电极电压发生器电路124产生驱动电压(正和负偏压)，并应用于薄膜晶体管(TFT1，TFT2)的栅电极。
图1所示漏驱动器130的构造
图4是表示图1所示漏驱动器的示意构造框图。每个漏驱动器130由大规模集成电路(LSI)组成。
图4中，正极性灰阶电压发生器电路151a基于由灰阶基准电压发生器电路121(见图1)施加的正极性5级灰阶基准电压(V0至V4)，产生正极性64级灰阶电压，并通过电压总线158a输出正极性64级灰阶电压至输出电路157。负极性灰阶电压发生器电路151b基于由灰阶基准电压发生器电路121(见图1)施加的负极性5级灰阶基准电压(V5至V9)，产生负极性64级灰阶电压，并通过电压总线158b输出负极性64级灰阶电压至输出电路157。
漏驱动器130的控制电路152中的移位寄存器电路153基于由显示控制设备110(见图1)施加的时钟(CL2)，产生用于输入寄存器电路154的数据接收信号，并输出数据接收信号至输入寄存器电路154。输入寄存器电路154基于由移位寄存器电路153输出的数据接收信号，锁存每种颜色包含六位的数据，它在数目上等于漏驱动器130的输出端数目，与由显示控制设备110输入的时钟(CL2)同步。
一旦接收来自显示控制设备110的时钟(CL1)，存储寄存器电路155把存储在输入寄存器电路154中的显示数据锁存器存在存储寄存器电路155中。存储寄存器电路155接收的显示数据通过级移位电路156被输入至输出电路157。
输出电路157从正极性64级灰阶电压和负极性64级灰阶电压中，选择对应显示数据的灰阶电压，并输出所选灰阶电压至相应的漏信号线(D)。
图5是解释图4所示漏驱动器130的构造的框图，它以输出电路157的构造为中心。
图5中，标号153代表图4所示的控制电路152中的移位寄存器电路，标号156代表图4所示的级移位电路。数据锁存器电路265代表图4所示的输入寄存器电路154和存储寄存器电路155。另外，解码器部件(灰阶电压选择器电路)261，放大器偶电路263，和切换放大器偶电路263输出的切换部件(2)264，组成图4所示的输出电路157。
切换部件(1)262和切换部件(2)264基于交流驱动信号(M)控制。标符D1至D6分别代表第一至第六漏信号线(D)。
在图5所示的漏驱动器130中，通过切换部件(1)262改变输入数据锁存器电路265(更具体地说，图4所示的输入寄存器154)的数据接收信号，相同颜色的显示数据被输入相同颜色的相邻数据锁存器电路265。
下文解释解码部件261和放大器偶电路263。下面将解释预充电控制电路(下文简称预充电电路)30。
解码器部件261包括高压解码器电路278和低压解码器电路279。高压解码器电路278从由灰阶电压发生器电路151a通过电压总线158a施加的正极性64级灰阶电压中，选择对应由相应数据锁存器电路265(更具体地说，如图4所示的存储寄存器155)施加的显示数据的正极性灰阶电压。电压解码器电路279从由灰阶电压发生器电路151b通过电压总线158b输出的负极性64级灰阶电压中，选择对应由相应数据锁存器电路265施加的显示数据的负极性灰阶电压。
一对高压解码器电路278和电压解码器电路279被提供至一对相邻的数据锁存器电路265。放大器偶电路263包括高压放大器电路271和低压放大器电路272。高压放大器电路271接收高压解码器电路278中产生的正极性灰阶电压，电流放大正极性灰阶电压，并把它输出。低压放大器电路272接收低压解码器电路279中产生的负极性灰阶电压，电流放大负极性灰阶电压，并把它输出。
在点反转驱动方法中，应用于两个相邻漏信号线D1，D4的，举例来说分别用来显示相同颜色的灰阶电压的极性，互相相反。放大器偶电路263的高压放大器电路271和低压放大器电路272的排列顺序为：高压放大器电路271→低压放大器电路272→高压放大器电路271→低压放大器电路272。
起初，通过切换部件(1)262，改变输入数据锁存器电路265的数据接收信号，输入相邻漏信号线D1，D4，举例来说分别用来显示相同颜色的两个显示数据其中之一，例如漏信号线D1的数据，被输入图5所示连接至高压放大器电路271的数据锁存器电路265中的D1/D4数据锁存器，另一漏信号线D4的数据，被输入图5所示连接至低压放大器电路272的数据锁存器电路265中的D4/D1数据锁存器，此时切换部件(2)264设定为高压放大器电路271的输出被施加至漏信号线D1，而低压放大器电路272的输出被施加至漏信号线D4。
接下来，通过改变切换部件(1)262，以使漏信号线D1的数据，被输入连接至低压放大器电路272的数据锁存器电路265中的D4/D1数据锁存器，漏信号线D4的数据被输入连接至高压放大器电路271的数据锁存器电路265中的D1/D4数据锁存器，此时切换部件(2)264设定为低压放大器电路272的输出被施加至漏信号线D1，而高压放大器电路271的输出被施加至漏信号线D4。
根据上述构造，第一漏信号线D1和第四漏信号线D4被分别施加相反极性的灰阶电压，并施加至第一和第四漏信号线的灰阶电压的极性被定期反转。
预充电电路30的操作
图6解释图5所示预充电电路30的操作。
图6仅显示高压解码器电路278，低压解码器电路279，高压放大器电路271和低压放大器电路272。图6仅显示输出系统，它包括用以相同颜色的两个相邻漏信号线(D)，例如第一漏信号线(D1)和第四漏信号线(D4)。
如图6所示，传送门电路(TG1至TG4)构成图5所示的切换部件(2)264的一部分。输出衰减器(21，22)表示例如分别连接至第一漏信号线(D1)和第四漏信号线(D4)的半导体芯片(漏驱动器)的输出衰减器。
预充电电路30被提供在高压解码器电路278和高压放大器电路271之间，并在低压解码器电路279和低压放大器电路272之间。
预充电电路30包括连接至高压解码器电路278和高压放大器电路271之间的传送电路(TG31)，和连接至低压解码器电路279和低压放大器电路272之间传送门(TG32)。这些传送门电路(TG31，TG32)通过控制信号(DECT，DECN)控制，在预充电期间，高压解码器电路278和低压解码器电路279分别与高压放大器电路271和低压放大器电路272分离。预充电电路30还包括传送门电路(TG33，TG34)。
这些传送门电路(TG33，TG34)通过控制信号(PRET，PREN)控制，在预充电期间，为应用正极性灰阶电压，预充电电路施加预充电电压(下文称为高压预充电电压，例如任意正极性灰阶电压)(VHpre)至高压放大器电路，为应用负极性灰阶电压，预充电电路也施加预充电电压(下文称为低压预充电电压，例如任意负极性灰阶电压)(VLpre)至低压放大器电路272。图7表示图1所示液晶显示面板10的漏信号线(D)的电压波形。
在图1所示的液晶显示模块中，在预充电期间，高压解码器电路278和低压解码器电路279分别与高压放大器电路271和低压放大器电路272分离，而高压放大器电路271和低压放大器电路272分别被施加高压预充电电压(VHpre)和低压预充电电压(VLpre)。因此，漏信号线(D)被提前充电至高压预充电电压(VHpre)和低压预充电电压(VLpre)。
漏信号线(D)通过高压放大器电路271和低压放大器电路272的预充电操作，与高压解码器电路278和低压解码器电路279的解码操作同时执行。
预充电期结束之后，高压放大器电路271和低压放大器电路272分别跟踪高压解码器电路278和低压解码器电路279的输出，并分别施加对应显示数据的灰阶电压(VLCH，VLCL)至漏信号线(D)。
这样，在预充电期，通过为漏信号线(D)充高压预充电电压(VHpre)或低压预充电电压(VLpre)，漏信号线(D)的电压可以在预充电期结束之后迅速跟踪对应显示数据的灰阶电压。
图8表示图6所示预充电电路30的示例定时图。图8所示的控制信号(HIZCNT)用来产生控制信号(ACKON，ACKEP，ACKEN，ACKOP)，以应用至传送门电路(TG1至TG4)的栅电极。当时钟(CL1)处于高电平(下文简称H电平)期间，在等于八倍时钟(CL2)的重复周期的时间间隙内，控制信号(HIZCNT)处于高电平。当从一个扫描线转换到下一个时，高压放大器电路271和低压放大器电路272都变得不稳定。当需要在扫描线之间转换时，控制信号(HIZCNT)被用来防止相应的放大器电路(271，272)输出它们的输出至相应的漏信号线(D)。
在控制信号(HIZCNT)处于H电平的时间间隙内，控制信号(ACKEP，ACKOP)被转换至低电平(下文简称L电平)，而控制信号(ACKON，ACKEN)被转换至H电平。因此，所有的传送门电路(TG1至TG4)被关闭。
图8所示的控制信号(PRECNT)用来产生控制信号(PRET，PREN，DECT，DECN)，以应用至传送门电路(TG31至TG34)的栅电极。控制信号(HIZCNT)的上升沿之后，在等于4倍时钟(CL2)的重复周期的时间内，控制信号(PRECNT)被转换至H电平，在时钟(CL1)的下降沿时被转换至L电平。
在控制信号(PREN)从H电平转换至L电平之前，控制信号(DECT)从H电平转换为L电平。在控制信号(PRET)从L电平转换至H电平之前，控制信号(DECN)从L电平转变为H电平。因此，首先，传送门(TG31，TG32)被关闭，接着，时间(tD1)之后，传送门(TG33，TG34)被打开。
在控制信号(DECT)从L电平转换至H电平之前，控制信号(PREN)从L电平转换为H电平。在控制信号(DECN)从H电平转换至L电平之前，控制信号(PRET)从H电平转变为L电平。因此，首先，传送门(TG33，TG34)被关闭，接着，时间(tD2)之后，传送门(TG31，TG32)被打开。
如图8所示，预充电期表示为从控制信号(HIZCNT)的下降沿至控制信号(DECT)上升沿的之间，但实际上预充电电压应用至漏信号线(D)的时间是从控制信号(HIZCNT)的下降沿至控制信号(PRET)下降沿。
图6所示预充电电路的电压值
图9A解释在预充电期间靠近漏驱动器130的漏信号线(D)近端部分和远离漏驱动器的漏信号线(D)远端部分的电压变化。
如图9A所示，在预充电期间，当在漏信号线(D)上应用预充电电压(高压预充电电压(VHpre)，或低压预充电电压(VLpre))时，靠近漏驱动器130的漏信号线(D)近端部分的电压变化不同于最远离漏驱动器130的漏信号线(D)远端部分。通常，正极性灰阶电压的中值是高压预充电电压(VHpre)的优选值。
但是，如图9A所示，在正极性灰阶电压的中值被采用为高压预充电电压(VHpre)的情况下，最远离漏驱动器130的漏信号线(D)远端部分的电压并没有达到正极性灰阶电压的中值。
因此，如图9B所示，选择高压预充电电压(VHpre)，以使靠近漏驱动器130的漏信号线近端部分的预充电电压与正极性灰阶电压的中值之间的电压差的绝对值(Vs1)，等于最远离漏驱动器130的漏信号线远端部分的预充电电压与正极性灰阶电压的中值之间的电压差的绝对值(Vs2)，即Vs1＝Vs2。也就是说，图6所示的高压预充电电压(VHpre)从正极性灰阶电压的中值至灰阶电压最大值之间的区间选择电压值。同样，图6所示的低压预充电电压(VLpre)从负极性灰阶电压的中值至灰阶电压最大负值之间的区间选择电压值。
本发明概要
本实施方式所示的液晶显示模块使用两线反转驱动方法。
图10A和10B解释在使用两线反转驱动方法驱动液晶显示模块的情况下，由漏驱动器130施加至漏信号线(D)的灰阶电压(即施加至像素电极的灰阶电压)的极性。图10A和10B中，正极性灰阶电压以空心圆表示，负极性灰阶电压以实心圆表示。
两线反转驱动方法与对照图16A和16B解释的点反转驱动方法相似，除了从漏驱动器130施加至漏信号线(D)的灰阶电压的极性每隔两扫描线被反转，因此这里省略了对其的详细解释。
例如，当使用两线反转驱动方法，具有相同灰阶级跨越几个扫描线的区域的图形显示在液晶显示面板10上时，漏驱动器130输出灰阶电压至漏信号线(D)，灰阶电压的极性每隔两个扫描线被反转。
下面参照图11解释当使用两线反转驱动方法时，为什么产生上述伪水平线的原因。
现在考虑从漏驱动器130施加至漏信号线(D)的灰阶电压的极性由负转变为正的情况。
在这种情况下，漏信号线(D)上的灰阶电压在极性反转之前，极性为负，极性反转之后，灰阶电压的极性变为正，但是，由于漏信号线(D)可以看作分布常数线，漏信号线上的灰阶电压不能从负极性立即转变为正极性，因而，漏信号线上的电压在一定的时间延迟之后，从负极性灰阶电压转变为正极性灰阶电压。
因此，即使预充电电压(Vpre)在图11所示的预充电期A之间应用至漏信号线(D)，漏信号线(D)也将被充电至低于预充电电压(Vpre)的电压Vprea，因此即使灰阶电压VLCH在预充电期之后被应用至漏信号线(D)，漏信号线(D)上的电压也将是低于灰阶电压VLCH的电压VLCHa。接下来考虑扫描线，例如，图10A中的线4，在电压极性反转之后紧随的扫描线，如图10A中的线3。从漏驱动器130施加至漏信号线(D)的线4的灰阶电压极性，与施加至漏信号线的线3的灰阶电压极性相同。因此，在图11所示预充电期B之间，预充电电压(Vpre)的应用把漏信号线(D)充电至预充电电压(Vpre)。此后，当应用灰阶电压VLCH至漏信号线(D)时，漏信号线(D)被充电至灰阶电压VLCH。
上述的现象在漏驱动器130把漏信号线(D)的灰阶电压的极性由正转换为负时发生。
因此，即使扫描线线4上的像素计划显示与扫描线线3上的像素相同灰阶级时，写入极性反转之后扫描线线4上的像素的电压不同于写入扫描线线3上的像素的电压，两者具有图11所示的电压差(VLCH-VLCHa)，因此，在两个扫描线之间产生上述伪水平线。
当液晶显示面板10的分辨率增加为1280x1024的SXGA显示模式，1600x1200的UXGA显示模式等情况下，伪水平线变得明显。
如上所述，伪水平线的产生，是由写入极性反转之后扫描线(例如线3)上的像素的电压，与写入上述扫描线(线3)极性反转之后紧随扫描线(线3)的扫描线(例如线4)上的像素的电压之间的压差。
在本发明中，如图12所示，极性反转之后扫描线(例如，图10A所示的线3)的预充电期A不同于极性反转之后紧随扫描线(线3)的扫描线(例如，图10A所示的线4)的预充电期B。在这种构造中，写入极性反转之后扫描线(线3)上的像素的电压，等于写入极性反转之后紧随扫描线(线3)的扫描线(线4)上的像素的电压。
也就是说，极性反转之后扫描线(线3)的预充电期A，要长于极性反转之后紧随扫描线(线3)的扫描线(线4)的预充电期B。这种构造使把漏信号线(D)分别在图12所示的预充电期A和预充电期B充电至预充电电压(Vpre)成为可能，因此，写入极性反转之后扫描线(线3)上的像素的电压，等于写入极性反转之后紧随扫描线(线3)的扫描线(线4)上的像素的电压。
另外，最远离漏驱动器130的扫描线的时钟(CL1)的高(H)电平期选择为最长，随着扫描线接近漏驱动器130，扫描线的时钟(CL1)的高(H)电平期逐渐变短，以使扫描线的预充电期随漏驱动器130至扫描线的距离增加而变长。通过在漏信号线(D)上应用上述构造的预充电电压，靠近漏驱动器130的漏信号线(D)近端部分的充电电压，等于最远离漏驱动器130的漏信号线(D)远端部分的充电电压。
按照本发明的实施方式中液晶显示模块的特征
在按照本发明的实施方式中，为了使极性反转之后扫描线的预充电期A，长于极性反转之后紧随此扫描线的扫描线的预充电期B，预充电期A的时钟(CL1)H电平期要长于预充电期B的时钟(CL1)H电平期。
如参照图8的解释，在预充电电压应用于漏信号线(D)的实际周期是从控制信号(HIZCNT)的下降沿至控制信号(PRET)下降沿的时间段。控制信号(PRET)下降沿在时间上与时钟(CL1)的下降沿一致。因此，通过加长时钟(CL1)的高电位期，预充电电压应用至漏信号线(D)上的时间，如图8所示可以增加预充电期。这样，本发明使不改变漏驱动器130的构造而加长预充电期成为可能。
如图13所示，灰阶电压在相应扫描线的像素上的应用中，最远离漏驱动器130的扫描线(图13中表示为第一(顶)扫描线，同时参见图1)的时钟(CL1)H电位期最长，随着扫描线接近漏驱动器130，相应扫描信号线的时钟(CL1)的高(H)电平期逐渐变短。也就是说，随着漏驱动器130至相应扫描线的距离增大，相应扫描线的预充电期变短。因此，通过在漏信号线(D)上应用上述预充电电压，使靠近漏驱动器130的漏信号线近端部分的充电电压，等于最远离漏驱动器130的漏信号线远端部分的充电电压。
下文解释用来改变时钟(CL1)H电平期的显示控制设备110的构造。
图14是本实施方式中的时钟(CL1)发生器电路的框图。
在本实施方式的CL1H电平宽度设定电路50中，设定外部时钟(DCLK)的时钟脉冲的数目(下文称作时钟脉冲最大数目)，以使时钟脉冲最大数目符合时钟(CL1)的H电平最大宽度(图13所示第一(顶)扫描线需要的时钟(CL1)的H电平宽度)。在CL1H电平宽度设定电路50中，调整包含寄存器R和电容C作为其振荡器元件的振荡回路，以使其振荡频率符合上述时钟脉冲最大数目。减法器51从时钟脉冲最大数目中减去分配给每个扫描线的外部时钟(DCLK)的时钟脉冲的数目。CL1设定电路52从减法器51中读出减法运算之后的剩余数，当外部时钟(DCLK)的时钟脉冲的计数值达到减法运算之后的时钟脉冲剩余数时，CL1设定电路52把时钟(CL1)的H电平转换为低(L)电平。这种操作产生具有如图13所示相应H电平宽度的时钟(CL1)。
下文解释在实施方式中交流驱动信号(M)
图15是在本实施方式中，用以产生交流驱动信号(M)的电路构造的电路图。图15所示的电路被提供至显示控制设备110中。
如图15所示，计数器61为垂直同步信号(Vsync)的脉冲计数，并施加其Q0输出至专用OR电路63。计数器61的Q0输出分别施加于垂直同步信号(Vsync)的每个脉冲的H电平和L电平信号。
计数器62的Qn输出被输入专用OR电路63，而专用OR电路的输出作为交流驱动信号(M)提供。
如上所述，在本实施方式中，极性反转之后扫描线的预充电期A，长于极性反转之后紧随此扫描线的扫描线的预充电期B，因此应用于极性反转之后扫描线上的像素的电压，等于应用于极性反转之后紧随此扫描线的扫描线上的像素的电压，因此，上述伪水平线的产生被防止。
另外，最远离漏驱动器130的扫描线的时钟(CL1)的H电平期最长，随着相应扫描线至漏驱动器130的距离减小，扫描线的时钟(CL1)的高(H)电平期逐渐变短，以使相应扫描线的预充电期随相应扫描线至漏驱动器130的距离增加而变长，因此，靠近漏驱动器130的漏信号线(D)近端部分的充电电压，等于最远离漏驱动器130的漏信号线(D)远端部分的充电电压。这防止液晶显示面板上显示质量的严重下降，它是由于用以写入最远离漏驱动器130的漏信号线远端部分的像素的电压级不足而引起的。
另外，在本实施方式中，高压预充电电压(VHpre)可以选择正极性灰阶电压的中值，低压预充电电压(VLpre)可以选择负极性灰阶电压的中值。
但是，高压预充电电压(VHpre)可以选择为位于正极性灰阶电压的中值至灰阶电压最大值之间的区间的电压值，低压预充电电压(VLpre)可以选择为位于负极性灰阶电压的中值至灰阶电压最大负值之间的区间的电压值。这种构造进一步保证最远离漏驱动器130的漏信号线(D)远端部分的充电电压，等于靠近漏驱动器130的漏信号线(D)近端部分的充电电压。
上述说明解释了本发明应用于垂直电场型液晶显示面板的实施方式。但是，本发明并不限于此，它可以应用于水平电场型液晶显示面板。
在水平电场型(通常称为面内转换(IPS)型)液晶显示设备中，每个像素的光传送通过应用与夹在一对反向透光衬底之间的液晶材料层平行的水平电场控制。每个像素通过两个形成于反向透光衬底内表明上的电极形成。为了说明设备构造和操作的目的，1997年1月28日Kondo等人公布的美国第5,598,285号专利以引用形式包含在本文中。
在图2或图3所示的垂直电场型液晶显示面板中，在与TFT衬底相对的衬底上提供公共电极(ITO2)。另一方面，在水平电场型液晶显示面板中，提供反电极(CT)和反电极信号线(CL)，以在TFT衬底的反电极上应用公共电压(Vcom)。通过液晶层形成的等效液晶成形电容(Cpix)被连接在像素电极(PX)和反电极(CT)之间。存储电容(Cstg)也在像素电极(PX)和反电极(CT)之间形成。
基于按照本发明的优选实施方式，已经具体地解释了本发明人的发明，但本发明不限于上述优选实施方式，它们是说明性的而不是限制性的，可以在不偏离本发明领域和精神的条件下，对其做出各种修改。
本具体实施方式中公开的代表性本发明提供的优点，可以简单解释如下。
(1)在灰阶电压的极性每隔N(N≥2)条扫描线被反转的情况下，本发明能够阻止显示屏幕上伪水平线的产生，从而改善显示屏幕上的显示质量。
(2)与传统技术相比，在预充电期间，本发明能够降低靠近漏驱动器的漏信号线近端部分的充电电压和最远离漏驱动器的漏信号线远端部分的充电电压之间的差别，从而改善显示屏幕上的显示质量。

Claims (6)

1.一种液晶显示设备，包括：
液晶层，
多个像素，
对所述多个像素共用设置的公共电极，
电连接于所述多个像素的多个视频信号线，
与所述多个视频信号线交叉排列、电连接于所述多个像素的多个扫描线，
驱动器电路，对于所述多个视频信号线，在一个水平扫描期的开始阶段输出某个值的充电电压，接下来输出对应于视频信号的灰阶电压，其中
所述多个扫描线中的扫描线按照第1、第2、第3、第4扫描线的顺序连续排列，
所述多个像素中的第1、第2、第3、第4个像素分别与第1、第2、第3、第4扫描线电连接，
当以施加于所述公共电极的电压作为基准来考虑提供给所述多个像素的信号极性时，
将提供给所述第1、第2像素的信号的极性反转后的极性信号提供给所述第3、第4像素，
将输出所述充电电压给所述第3像素的第1充电时间设定为比输出所述充电电压给所述第4像素的第2充电时间长。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中
所述充电电压大于将从所述驱动器电路输出的最大灰阶电压与最小灰阶电压平均以后的值。
3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中
随着所述像素的位置远离所述驱动器电路，逐渐增加输出所述充电电压的持续时间。
4.一种液晶显示设备，包括：
液晶层，
多个像素，
对所述多个像素共用设置的公共电极，
电连接于所述多个像素的多个视频信号线，
与所述多个视频信号线交叉排列、电连接于所述多个像素的多个扫描线，
驱动器电路，对于所述多个视频信号线，在一个水平扫描期的开始阶段输出某个值的充电电压，接下来输出对应于视频信号的灰阶电压，
显示控制装置，用于向该驱动器电路输出充电控制时钟，其中
所述多个扫描线中的扫描线按照第1、第2、第3、第4扫描线的顺序连续排列，
所述多个像素中的第1、第2、第3、第4个像素分别与第1、第2、第3、第4扫描线电连接，
当以施加于所述公共电极的电压作为基准来考虑提供给所述多个像素的信号极性时，
将提供给所述第1、第2像素的信号的极性反转后的极性信号提供给所述第3、第4像素，
在第1期间输出所述充电电压给所述第3像素，
在第2期间输出所述充电电压给所述第4像素，
通过充电控制时钟将所述第1期间设定为长于所述第2期间。
5.根据权利要求4所述的液晶显示设备，其中
所述充电电压大于将从所述驱动器电路输出的最大灰阶电压与最小灰阶电压平均以后的值。
6.根据权利要求4所述的液晶显示设备，其中
随着所述像素的位置远离所述驱动器电路，逐渐增加输出所述充电电压的持续时间。
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