CN101114095B - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液晶显示器及其驱动方法。所述液晶显示器包括矩阵排列的多个像素，每个像素包括：液晶电容器；和存储电容器，其具有与液晶电容器连接的第一端和提供有存储电极电压的第二端。所述存储电极电压具有周期性改变的第一电平和第二电平，所述第一电平高于第二电平，所述存储电极电压在从第一电平变化为第二电平时下降预定补偿值ΔV，而在从第二电平变化为第一电平时上升该补偿值ΔV。

Description

液晶显示器及其驱动方法
本申请要求在2006年7月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请序号10-2006-0069037的优先权，其全部内容通过引用融入本文。
技术领域
本发明涉及液晶显示器，更具体地，涉及一种液晶显示器及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)是最广泛使用的平板显示器之一。LCD包括被提供有场致电极(诸如像素电极和公共电极)的两个板、以及介于所述两个板之间的液晶(LC)层。LCD通过将电压施加到场致电极而产生跨越液晶层的电场来显示图像，这确定液晶分子在液晶层中的取向以调节入射光的偏振。
LCD进一步包括多个与像素电极连接的开关元件以及多条信号线，例如用于控制开关元件将电压施加到像素电极的栅极线和数据线。
随着更多的LCD被用作计算机的显示设备和电视机的显示屏幕，能够在LCD上显示运动画面已经变得日益重要。然而，液晶具有相对低的响应速度，使其难以显示快速运动的画面。
由于液晶分子具有相对慢的响应率，因此对于LCD中的液晶电容器被充电至获得期望亮度所需的目标电压电平来说要费时。达到目标电压电平的时间根据液晶电容器的先前电压电平而改变。在先前电压电平与目标电压电平之间的差过大的情况下，在开关元件的接通期间，电压电平可能不能够达到目标电压电平。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例，液晶显示器包括矩阵排列的多个像素。每个像素包括液晶电容器和存储电容器，所述存储电容器具有与液晶电容器连接的第一端和提供有存储电极电压的第二端。所述存储电极电压具有周期性改变的第一电平和第二电平。所述第一电平高于第二电平。所述存储电极电压在从第一电平变化为第二电平时下降了预定补偿值ΔV，而在从第二电平变化为第一电平时上升该补偿值ΔV。
所述补偿值ΔV可以大于0V。
补偿值的持续时间Δt可以长于0秒并短于一个水平周期。
对于每一帧，可以改变施加到相同存储电极线的存储电极电压的电平。
在液晶电容器充电之后可以改变所述存储电极电压的电平。
施加到相邻存储电容线的存储电极电压的电平可以不同。
液晶显示器可以被行反转(inversion)驱动。
液晶显示器可以被帧反转驱动。
补偿值可以根据当前帧的灰度级改变。
补偿值可以通过当前帧的输入图像信号(下文中称作“当前输入图像信号”)与先前帧的输入图像信号(下文中称作“先前输入图像信号”)之间的比较来确定。
补偿值可以通过当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的比较来确定。
当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值可以以像素行为单位来计算。
当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的差越大，则补偿值可以越大。
液晶显示器可以还包括：多条栅极线，发送栅极信号；多条数据线，发送数据电压；存储电极线，发送存储电极电压；存储电极驱动器，生成存储电极电压；和信号控制器，纠正输入图像信号并且将所纠正的输入图像信号输出为输出图像信号，并且控制存储电极驱动器。
信号控制器可以包括：第一计算器，计算和输出当前输入图像信号的平均值；缓冲器单元，存储当前输入图像信号的平均值并且输出先前输入图像信号的平均值；和第二计算器，生成控制信号，用于通过比较当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值来确定补偿值。
控制信号可以被施加到存储电极驱动器。
第二计算器可以包括查找表。
根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种液晶显示器的驱动方法。所述液晶显示器包括多个像素，每个像素包括液晶电容器和存储电容器，该存储电容器具有与液晶电容器连接的第一端和被提供有存储电极电压的第二端。所述方法包括：对液晶电容器充电；通过将存储电极电压从第一电平改变为第二电平，改变液晶电容器的电压；和通过将存储电极电压从第二电平改变为第三电平，改变液晶电容器的电压。
第一电平可以高于第二电平，以及第二电平可以高于第三电平。
第一电平可以低于第二电平，以及第二电平可以低于第三电平。
第二电平与第三电平之间的差对于每一帧可以相同。
第二电平与第三电平之间的差可以根据当前帧的灰度级而改变。
第二电平与第三电平之间的差可以通过当前帧的输入图像信号(下文中称作“当前输入图像信号”)的平均值与先前帧的输入图像信号(下文中称作“先前输入图像信号”)的平均值之间的比较来确定。
当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的差越大，则第二电平与第三电平之间的差可能越大。
附图说明
从结合附图的下列详细描述中，本公开的示例性实施例的特征将变得明显并更容易理解，其中：
图1是根据本发明示例性实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明示例性实施例的LCD的像素的等效电路图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的LCD的驱动信号的波形图；
图4是示出依据根据本发明示例性实施例的LCD的操作、像素电极电压和液晶的响应速度变化的图；
图5是示出根据现有技术的液晶的响应速度的像素电极电压变化的图；
图6根据本发明另一示例性实施例的LCD的方框图；
图7是示出本发明另一示例性实施例的LCD的信号控制器的方框图；
图8是示出根据本发明另一示例性实施例的LCD的驱动信号的波形图；
图9是示出根据本发明示例性实施例的薄膜晶体管阵列板的示例的布局图；
图10A和图10B是图9的薄膜晶体管阵列板分别沿线Xa-Xa以及Xb-Xb的截面图；
图11是示出根据本发明另一示例性实施例的薄膜晶体管阵列板的另一示例的布局图；和
图12A和图12B是图11的薄膜晶体管阵列板分别沿线XIIa-XIIa以及XIIb-XIIb的截面图。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例。如本领域的普通技术人员将会理解，所描述的示例性实施例能够以各种不同的方式修改，而全部都不背离本公开的精神或范畴。
附图中，为了清楚，放大了层、薄膜、板、区域等的厚度。整个说明书相同的附图标记指代相同的元件。应当理解，当诸如层、薄膜、区域或基板之类的元件被称作在另一元件“之上”时，它可以直接位于另一元素之上或者也可能存在中间元素。
现在将参考附图详细描述根据本发明示例性实施例的液晶显示器及其驱动方法。
首先，将参考图1和图2来描述根据本发明示例性实施例的液晶显示器。
图1是根据本发明示例性实施例的LCD的方框图，以及图2是根据本发明示例性实施例的LCD的像素的等效电路图。
根据本发明示例性实施例的LCD包括液晶面板组件300。提供了栅极驱动器400。数据驱动器500连接到液晶面板组件300。提供了存储电极驱动器700。灰度电压生成器800连接到数据驱动器500。信号驱动器600控制上述元件。
在等效的电路图中，液晶面板组件300包括多条信号线G1-Gn、D1-Dm和S1-Sn、以及连接到所述信号线并基本以矩阵排列的多个像素PX。在如图2所示的结构视图中，液晶面板组件300包括彼此相对的上面板和下面板、以及位于其间的液晶层。
信号线G1-Gn、D1-Dm和S1-Sn包括多条发送栅极信号(也称作“扫描信号”)的栅极线G1-Gn、多条发送数据信号的数据线D1-Dm以及多条发送存储电极电压的存储电极线S1-Sn。栅极线G1-Gn基本在行方向上延伸并且基本彼此平行，而数据线D1-Dm基本在列方向上延伸并且基本彼此平行。存储电极线S1-Sn基本沿着栅极线G1-Gn延伸并且基本彼此平行。
每个像素PX，例如，连接到第i栅极线Gi(i＝1，2，...，n)和第j数据线Dj(j＝1，2，...，m)的像素PX，包括连接到信号线Gi和Dj的开关元件Q、以及连接到开关元件Q的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。
开关元件Q被提供于下面板100上并且具有三个端子：连接到栅极线Gi的控制端；连接到数据线Dj的输入端；以及连接到液晶电容器Clc和存储电容器Cst的输出端。
液晶电容器Clc包括提供于下面板100上的像素电极191和提供于上面板200上的公共电极270作为两个端子。位于两个电极191和270之间的液晶层3充当液晶电容器Clc的电介质。像素电极191连接到开关元件Q。公共电极270被提供有公共电压Vcom并且覆盖上面板200的整个表面。公共电压可以是具有预定幅度的直流(DC)电压。
作为图2所示的配置的替换实施例，公共电极270可被提供于下面板100上，并且电极191和270中的至少一个可具有条状或栅状。
存储电容器Cst是液晶电容器Clc的辅助电容器。当提供于下面板100上的像素电极191和存储电极线S1-Sn彼此重叠并且绝缘体介于其间时，重叠部分变成存储电容器Cst。存储电极线S1-Sn被提供有存储电极电压，其具有第一电平和低于该第一电平的第二电平。第一电平电压的一个示例是0V，第二电平电压的一个示例是5V。
为了彩色显示，每个像素唯一地呈现三原色之一(即空间划分)，或者根据时间依次顺序地呈现三原色(即时间划分)，从而原色的空间或时间和被认为是期望的颜色。一组原色的示例包括加性(additive)的红色、绿色和蓝色。图2示出了空间划分的示例，其中每个像素包括滤色片230，用于在与像素电极191对应的上面板200区域中呈现原色之一。与图2不同，滤色片230可被提供于下面板100的像素电极191之上或之下。
至少一个偏振片(未示出)被提供于液晶面板组件300的外表面上用于偏振光。
再次参考图1，灰度电压生成器800生成与像素的透射相关的两组灰度电压。第一组灰度电压具有相对于公共电压Vcom的正极性，而第二组灰度电压具有相对于公共电压Vcom的负极性。
栅极驱动器400连接到液晶面板组件300的栅极线G1-Gn，用于将包括栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的组合的栅极信号施加到栅极线G1-Gn。
数据驱动器500连接到液晶面板组件300的数据线D1-Dm，并且选择来自灰度电压生成器800的灰度电压作为数据信号并且将其施加到数据线D1-Dm。然而，在灰度电压生成器800没有提供用于所有灰度级的所有电压而仅提供预定数量的参考灰度电压的情况下，数据驱动器500划分参考灰度电压来生成用于整个灰度级的灰度电压，并且在其中选择数据信号。
存储电极驱动器700连接到液晶面板组件300的存储电极线S1-Sn，并且将由第一电平和第二电平的电压组成的存储电极电压施加到存储电极线S1-Sn。下面将更详细地描述存储电极驱动器700的操作。
信号控制器600控制栅极驱动器400和数据驱动器500。
驱动器400、500、600、700和800中的每一个可被直接安装为在液晶面板组件300上安装的至少一个电路芯片。所述驱动器可被替换地安装在附着到液晶面板组件300的载带封装(TCP)型的柔性印刷电路膜(未示出)上。所述驱动器可被替换地安装在分离的印刷电路板(未示出)上。可替换地，驱动器400、500、600、700和800可与信号线G1-Gn、D1-Dm、S1-Sn以及薄膜晶体管开关元件Q等一起直接集成LC面板组件300。而且，驱动器400、500、600、700和800可被集成为单个芯片。在这种情况下，驱动器400、500、600、700和800中的至少一个或者包括所述驱动器的至少一个电路器件可位于单个芯片的外部。
下面将详细描述LCD的操作。
信号控制器600接收来自外部图形控制器(未示出)的输入图像信号R、G和B以及用于控制其显示的输入控制信号。输入控制信号的示例包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。
响应输入图像信号R、G和B以及输入控制信号，信号控制器600处理用于操作LC面板组件300的输入图像信号R、G和B，并且生成栅极控制信号CONT1、数据控制信号CONT2、和存储电极控制信号CONT3。栅极控制信号CONT1输出到栅极驱动器400。数据控制信号CONT2和处理的图像信号DAT输出到数据驱动器500。存储电极控制信号CONT3输出到存储电极驱动器700。
栅极控制信号CONT1包括用于指示扫描起始的扫描起始信号STV、和至少一个用于控制栅极导通电压Von的输出时间的时钟信号。栅极控制信号CONT1还可以包括用于定义栅极导通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于识别对像素PX行的图像信号的数据传输开始的水平同步起始信号STH、和用于指示将数据信号施加到数据线D1-Dm的负载信号LOAD。数据控制信号CONT2还可以包括用于反转相对于公共电压Vcom的数据信号电压的极性(下文中，将“数据信号电压的极性”简称为“数据信号极性”)的反转信号RVS。
存储电极控制信号CONT3可以包括用于控制改变存储电极电压的电平的定时的信号、用于控制存储电极电压的补偿值的信号等。
响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500从信号控制器600接收用于像素PX行的数字图像信号DAT，通过选择与数字图像信号DAT对应的灰度电压将数字图像信号DAT转换为模拟数据信号，然后将模拟数据信号施加到相应的数据线D1-Dm。
栅极驱动器400响应来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1将栅极导通电压Von施加到栅极线(G1-Gn)，从而导通与栅极线G1-Gn连接的开关元件Q。通过导通开关元件Q将施加到数据线D1-Dm的数据电压施加到相应的像素PX。
存储电极驱动器700将存储电极电压Vst顺序地施加到存储电极线S1-Sn。存储电极电压Vst基于从存储电极驱动器之外提供的驱动电压Vst。存储电极电压Vst由存储电极驱动器700提供以改变施加到像素电极191的电压，例如，像素电极电压Vp。在像素的充电操作完成之后，例如，当被施加到相应栅极线G1-Gn的栅极信号从栅极导通电压Von改变为栅极截止电压Voff时，施加存储电极电压Vst。施加到相邻存储电极线的存储电极电压的电平被反向。例如，如果施加到某一存储电极线的存储电极电压具有高电平电压，则施加到下一相邻存储电极线的存储电极电压具有低电平电压。下面将更详细描述存储电极驱动器700的操作。
如先前所解释的，施加到像素PX的像素电极电压与公共电压Vcom之间的差被表示为液晶电容器Clc两端的电压，即像素电压。液晶电容器Clc中的液晶分子具有取决于像素电压的幅度的取向。通过液晶层3的光的偏振根据液晶分子的取向而改变。附着到液晶面板组件300的偏振片将光偏振差转换为光透射差。
通过每个水平周期(其用“1H”表示并且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)重复上述过程，所有栅极线G1-Gn被顺序地提供有栅极导通电压Von，从而将数据信号施加到所有像素PX以显示一帧的图像。
当在完成一帧之后开始下一帧时，控制施加到数据驱动器500的反向信号RVS，使得施加到每个像素PX的数据电压的极性相对于先前帧的极性被反转(称作“帧反转”)。反向信号RVS也可被控制成在一帧内数据线中流动的数据信号的极性被反转，并且一行像素中的数据信号的极性是相同的(行反向)。
将参考图3来更详细地描述根据本发明一个示例性实施例的液晶显示器的操作。
图3是示出根据本发明示例性实施例的LCD的驱动信号的波形图。
参考图3，对于第i像素行，当从栅极驱动器400将栅极导通电压Von施加到(被施加到第i栅极线Gi的)栅极信号gi时，对连接到第i栅极线Gi的像素行的液晶电容器Clc充电。施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti保持第一电平Va。
在逝去大约1H之后，施加到第i栅极线Gi的栅极信号gi改变为栅极截止电压Voff，并且施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti改变为第二电平Vb。第二电平Vb低于第一电平Va。
在逝去预定时间Δt(下文中称作“校正时间”)之后，施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti改变为第三电平Vc。校正时间Δt小于1H，并且第三电平Vc高于第二电平Vb且低于第一电平Va。这里，第二电平Vb与第三电平Vc之间的差被称作补偿值ΔV。
在通过施加栅极导通电压Von将数据电压Vd施加到第i像素行的同时，第i像素电极电压Vpi仅受数据电压Vd的影响。然而，在施加栅极导通电压Von之后，施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti从第一电平Va改变为小于第一电平Va的第二电平Vb，从而存储电容器Cst的电容改变。
通过行反向(是以行为单位执行的)驱动从数据驱动器500施加到第j数据线Dj的数据电压Vd，并且第i像素电极电压Vpi从正极性(+)变为负极性(-)。之后，第i像素电极电压Vpi根据存储电容器Cst的电容改变，并且下降第一变化量ΔPia。在逝去校正时间Δt之后，像素电极电压Vpi上升第二变化量ΔVpib。像素电极电压Vpi保持在那一状态下，直到下一帧开始。
当下一帧开始时，从栅极驱动器400将栅极导通电压Von施加到(被施加到第i栅极线Gi)栅极信号gi，并且连接到第i栅极线Gi的像素行的液晶电容器Clc被充电。施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti维持第三电平Vc。
在逝去大约1H之后，施加到第i栅极线Gi的栅极信号gi变为栅极截止电压Voff，并且施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti变为第四电平Vd。第四电平Vd低于第三电平Vc。
在逝去校正时间Δt之后，施加到第i存储电极线Si的存储电极电压Vsti再次变为第一电平Va。校正时间Δt小于1H，并且第一电平Va高于第三电平Vc且低于第四电平Vd。第四电平Vd与第一电平Va之间的差等于补偿值ΔV，其是第二电平Vb与第三电平Vc的差。
响应于由行反向驱动的数据电压Vd，在下一帧第i像素电极电压Vpi从负极性(-)变为正极性(+)。之后，第i像素电极电压Vpi根据存储电容器Cst的电容的变化而改变，并且上升第一变化量ΔVpia。在逝去校正时间Δt之后，像素电极电压Vpi再次下降第二变化量ΔVpib。像素电极电压Vpi维持在那一状态，直到下一帧开始为止。
现在描述第i+1像素行。当从栅极驱动器400将栅极导通电压Von施加到(被施加到第(i+1)栅极线Gi+1的)栅极信号gi时，连接到第(i+1)栅极线Gi+1的像素行的液晶电容器Clc被充电。施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1的相位与第i存储电极线Si的相位相反。因此，首先，施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1维持第三电平Vc。
在逝去大约1H之后，施加到第(i+1)栅极线Gi+1的栅极信号gi+1变为栅极截止电压Voff，并且施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1变为第四电平Vd。如上所解释的，第四电平Vd高于第三电平Vc。
在逝去校正时间Δt之后，施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1变为第一电平Va。
由于数据驱动器500被行反向驱动，因此第(i+1)像素电极电压Vpi+1具有与第i像素电极电压Vpi相反的极性，并且从负极性(-)变为正极性(+)。之后，第(i+1)像素电极电压Vpi+1根据存储电容器Cst的电容的变化而改变，并且上升第一变化量ΔVpia。在逝去校正时间Δt之后，像素电极电压Vpi再次下降第二变化量ΔVpib。像素电极电压Vpi维持在那一状态，直到下一帧开始。
当下一帧开始时，从栅极驱动器400将栅极导通电压Von施加到(被施加到第(i+1)栅极线Gi+1)栅极信号gi+1，并且连接到第(i+1)栅极线Gi+1的像素行的液晶电容器Clc被充电。施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1维持第一电平Va。
在逝去大约1H之后，施加到第(i+1)栅极线Gi+1的栅极信号gi+1变为栅极截止电压Voff，并且施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1变为第二电平Vb。
在逝去校正时间Δt之后，施加到第(i+1)存储电极线Si+1的存储电极电压Vsti+1再次变为第二电平Vb。
响应于由行反向驱动的数据电压Vd，第i像素电极电压Vpi从正极性(+)变为负极性(-)。之后，第(i+1)像素电极电压Vpi+1根据存储电容器Cst的电容的变化而改变，并且下降第一变化量ΔVpia。在逝去校正时间Δt之后，像素电极电压Vpi再次上升第二变化量ΔVpib。像素电极电压Vpi维持在那一状态，直到下一帧开始为止。
现在将详细描述根据存储电极电压Vsti的变化的像素电极电压Vpi的变化。
首先，如等式1所示获得像素电极电压Vp。在等式1中，Clc和Cst分别表示液晶电容器的电容和存储电容器的电容。VH表示高电平的存储电极电压Vst，以及VL表示低电平的存储电极电压Vst。例如，在第一到第四电平Va、Vb、Vc和Vd的变化前后的两个电平当中，相对较高的电平由VH表示，相对较低的电平由VL表示。从等式1看出，像素电极电压Vp是将被增加到或从其减去的数据电压Vd的变化的变化量Δ、电容器Clc和Cst的电容、以及存储电极电压Vst之和。
(等式1)
V p = V d qΔ = V d q C st C st + C lc ( V H - V L )
设计像素，使得数据电压Vd具有大约0V到5V的范围，并且Cst和Clc的值彼此相等。如果VH-VL＝5V，则等式1变为Vp＝Vd±2.5。
结果，当存储电极电压Vst变化时，像素电极电压Vp根据数据电压Vd的极性从经由相应栅极线D1-Dm施加的数据电压Vd增加或减小±2.5V。例如，如果极性为正(+)，在像素电极电压Vp增加2.5V，如果极性为负(-)，在像素电极电压Vp减小2.5V。由于像素电极电压Vp的那种变化，像素电压的范围也增加。例如，当公共电压Vcom是大约2.5V时，由施加到像素的大约0到5V数据电压Vd引起的像素电压具有大约-2.5V到+2.5V的范围。当存储电极电压Vs变为高电平电压VH和低电平电压VL时，像素电压具有大约-5V到+5V的更宽的范围。
这样，像素电压的范围由于像素电极电压Vp的变化量ΔV变得更宽，该像素电极电压Vp增加了存储电极电压的变化VH-VL。因此，灰度级表示的电压范围增加，从而增加了亮度。
而且，公共电压被固定在预定电压，因此与交替施加电压和高电压相比较，减少了功耗。例如，在数据线和公共电极之间生成的寄生电容器中，如果施加到公共电极的公共电压是大约0或5V，则施加到寄生电容器的电压是大约最大±5V。然而，如果公共电压被固定在大约2.5V，则施加到数据线和公共电极之间生成的寄生电容器的电压减小到大约最大±2.5V。因此，减小了数据线和公共电极之间生成的寄生电容器中消耗的能量，从而降低了液晶显示器的整体功耗。
然而，由于液晶的相对慢的响应速度，液晶分子根据像素电压不能快速对像素电压起反应。因此，液晶电容器Clc的电容根据液晶分子是否达到稳定状态而改变，在该稳定状态下作用于施加到液晶电容器Clc两端的像素电压完成了液晶分子的取向。由此，像素电极电压Vp根据液晶分子是否达到稳定状态而改变。
接着，下面描述相对于液晶分子作用于像素电压是否达到稳定状态的情况的像素电极电压Vp的变化。
假设当在将最大值的像素电压(即，最大灰度级的像素电压(在正常黑模式中的白灰度级))施加到液晶电容器Clc之后液晶分子达到稳定状态时获得的液晶电容器Clc的电容大约是当在将最小值的像素电压(即，最小灰度级的像素电压(在正常黑模式中的黑灰度级))施加到液晶电容器Clc之后液晶分子达到稳定状态时获得的液晶电容器Clc的电容的三倍。而且，假设VH-VL＝5V以及Clc＝Cst。
因此，当在将最大灰度级的像素电压施加到液晶电容器Clc之后液晶分子达到稳定状态时获得的像素电极电压Vp如公式1所示，并且如先前所述，因为VH-VL＝5V以及Clc＝Cst，像素电极电压Vp变成VPp＝Vd±2.5。
然而，如果在将最大灰度级的像素电极电压施加到液晶电容器Clc之后液晶分子未达到稳定状态，则像素电极电压Vp如等式2所示：
(等式2)
V p = V d qΔ = V d q C st C st + C lc ( V H - V L )
= V d q C st C st + 1 3 C st s ( V H - V L ) = V d q 3 4 s ( V H - V L )
其中因为VH-VL＝5V，所以变化量Δ是3.75V。
这样，如果在将最大灰度级的像素电极电压施加到液晶电容器Clc之后液晶分子没有达到稳定状态，则在将最小灰度级的像素电压施加到液晶电容器Clc之后像素电极电压Vp维持在液晶分子达到稳定状态时获得的像素电极电压。例如，维持了先前帧的状态。因此，由存储电极电压的变化VH-VL引起的像素电极电压Vp的变化量ΔV从±2.5V增加到±3.75V。
因此，在从最小灰度级的像素电极电压到其他灰度级的像素电极电压的变化的情况下，在液晶分子达到稳定状态之前，由存储电极电压的变化VH-VL引起的像素电极电压Vp的变化量ΔV根据等式2而进一步增加，并且如果VH-VL＝5V，则像素电极电压Vp的变化量ΔV最大增加到±3.75V。
由此，在现有技术中，如图10所示，即使对应于目标像素电极电压VT的像素电极电压Vp对于每一帧被施加到相应的像素电极，像素电极中充电的像素电极电压Vp由于完成充电操作之后的相邻数据电压的影响而降低，结果，在一帧内不能达到目标像素电极电压VT，而是在多个帧内达到目标像素电极电压VT。相反，在该示例性实施例中，如图9所示，远大于目标像素电极电压VT的电压作为像素电极电压Vp被施加到相应的像素电极，因此一帧内相应的像素电极达到目标像素电极电压VT，从而与其他途径相比加快了液晶的响应速度。
如果存储电极电压的变化量VH-VL不充足，则在像素电极电压的变化量也不充足，这使得难以期待增加液晶的响应速度。然而，当存储电极电压的变化量增加时，功耗上升。如上所解释的，在根据这一示例性实施例的液晶显示器中，存储电极电压Vst在从第一电平Va变为第三电平Vc之前具有低于第三电平Vc的第二电平Vb，并且在从第三电平Vc变为第一电平Va之前具有高于第一电平Va的第四电平Vd。第二电平Vb和第四电平Vd瞬间地增加存储电极电压的变化量，因此增加像素电极电压的变化量ΔV，结果导致增加液晶的响应速度。第二点年Vb和第四电平Vd的持续时间短于第一电平Va和第三电平Vc的持续时间，并且进一步短于栅极导通电压Von的施加时间，因此在不导致额外功耗的情况下加快了液晶的像素速度。
现在将参考图6到图8来详细描述根据本发明另一示例性实施例的液晶显示器。
图6根据本发明这一示例性实施例的LCD的方框图。
参考图6，根据本发明示例性实施例的LCD包括液晶面板组件300、连接到液晶面板组件300的栅极驱动器400和数据驱动器500。存储电极驱动器700、连接到数据驱动器500的灰度电压生成器800、和控制上述元件的信号控制器600。
在图6的液晶显示器中，信号控制器600包括控制信号校正器601，用于接收来自外部的图像信号并且校正和输出所述图像信号。
下面参考图7和图8来详细描述控制信号校正器601。图7是示出本发明另一示例性实施例的LCD的信号控制器部分的方框图，以及图8是示出根据本发明这一示例性实施例的LCD的驱动信号的波形图。
参考图7，根据这一示例性实施例的控制信号校正器601包括第一计算器611、缓冲器单元612、以及连接到第一计算器611和缓冲器单元612的第二计算器613。
第一计算器611对从外部输入到当前帧的图像信号(下文中称作“当前输入图像信号”)的值进行平均，以便计算当前输入图像信号的平均值Agn，并且将该平均值输出到缓冲器单元612和第二计算器613。
缓冲器单元612接收并存储来自第一计算器611的当前输入图像信号的平均值Agn，然后输出该平均值作为输入到先前帧的图像信号(下文中称作“先前输入图像信号”)的平均值Agn-1。
第二计算器613被提供有来自第一计算器611的当前输入图像信号的平均值Agn和来自缓冲器单元612的先前输入图像信号的平均值Agn-1，计算两者，并且生成输出值g’n用以确定存储电极电压Vst。第二计算器613的输出值g’n被输入到存储电极驱动器700作为存储电极控制信号CONT3的一部分，从而基本上增加和减小存储电极电压Vst的电平。
在当前输入图像信号与先前输入图像信号之间的差较大时，实际像素电压与目标像素电压之间的差变得更大，从而进一步降低了液晶的响应速度。因此，如果存储电容器Cst的电容由于增加存储电极电压Vst的补偿值ΔV而增加，液晶电容器Clc的目标透射率也增加，结果在更短的时间内获得目标透射率。如果相对于实际像素电压和目标像素电压之间的差较大的情况下将存储电极电压Vst的变化量ΔV设定为一致，则当不需要大的变化量ΔV时，功耗变得更大。因此，在根据环境通过改变存储电极电压Vst的变化量ΔV降低功耗的同时能够保证液晶的响应速度。
第二计算器613的输出值g’n可以通过实验来确定，并且第二计算器613可以包括查找表，用于存储第二计算器613的输出值g’n相对于当前输入图像信号的平均值Agn和先前输入图像信号的平均值Agn-1的关系。
参考图8，对应于第(n-1)帧和第n帧内的目标像素电压的数据电压基本上相同，而对应于第n帧和第(n+1)帧内的目标像素电压的数据电压彼此不同。对此，第(n-1)帧和第n帧之间的存储电极电压Vst的变化量ΔVa大于第n帧和第(n+1)帧之间的存储电极电压Vst的变化量ΔVb。然后，第一帧内的像素电极电压Vp的变化量ΔVpia大于第二帧内的像素电极电压Vp的变化量ΔVpia′。因此，即使在当前输入图像信号与先前输入图像信号之间的差较大时，通过增加响应速度能够更快速地达到目标亮度。
接着，将参考附图详细地描述根据本发明示例性实施例的液晶显示器的薄膜晶体管阵列面板的详细结构。
将参考图9到图10B来描述根据本发明示例性实施例的液晶面板的薄膜晶体管阵列面板的示例。
图9是示出根据本发明示例性实施例的薄膜晶体管阵列板的示例的布局图，和图10A和图10B是图9的薄膜晶体管阵列板分别沿线Xa-Xa以及Xb-Xb的截面图。
在透明玻璃或塑料制成的绝缘基板110上形成多条栅极线21和多条存储电极线131。
栅极线121发送栅极信号并且基本在横向上延伸。每条栅极线121包括向上凸起的多个栅电极124和末端部分129，该末端部分129包括用于与另一层或外部驱动电路接触的大面积。
用于生成栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可被安装在柔性印刷电路板(未示出)上，被直接安装在基板110上，或者与绝缘基板110集成，该柔性印刷电路板可被附着到绝缘基板110上。
每条存储电极线131基本在横向上延伸，并且包括多个放大部分137，该放大部分的宽度向下延伸。每条存储电极线131可以包括末端部分，该末端部分具有用于与另一层或外部驱动电路接触的大面积。存储电极线131的形状和布置可以以各种方式修改。
以帧为单位，将第一电平Va和低于第一电平Va的第三电平Vc的电压交替地施加到每条存储电极线131。当电压从第一电平Va变为第三电平Vc时，施加低于第三电平Vc的第二电平Vb达预定时间Δt，并且当电压从第三电平Vc变为第一电平Va时，施加高于第一电平Va的第四电平Vd达预定时间Δt。如上所解释的，第二电平Vb和第四电平Vd可能根据先前输入图像信号和当前输入图像信号更低或更高。
用于生成存储电压的存储电极线驱动电路(未示出)可被安装在柔性印刷电路板(未示出)上，被直接安装在基板110上，或者与绝缘基板110集成，该柔性印刷电路板可被附着到绝缘基板110上。存储电极线131可以延伸为直接连接到可与绝缘基板110集成的存储电极线驱动电路。
栅极线121和存储电极线131可以由基于铝的金属(例如铝(Al)或铝合金)、基于银的金属(例如银(Ag)或银合金)、基于铜的金属(例如铜(Cu)或铜合金)、基于钼的金属(例如钼(Mo)或钼合金)、铬(Cr)、钛(Ti)或者钽(Ta)制成。然而，它们可以具有多层结构，包括具有不同物理属性的两个导电层(未示出)。该两个导电层之一由具有低电阻率的金属制成，所述金属例如基于铝的金属、基于银的金属或者基于铜的金属，以便减少信号延迟或电压降。其他导电层由具有良好接触属性的材料或其他材料制成，尤其是ITO(铟锡氧化物)和IZO(铟锌氧化物)，例如基于钼的金属、铬、钛、钽。例如，下铬层与上铝(合金)层的组合、以及下铝(合金)层和上钼(合金)层的组合。然而，栅极线121和存储电极线131可以由此处未明确列出的各种金属和导电材料制成。
栅极线121和存储电极线131的侧表面相对于基板110的表面倾斜，以相对于基板110形成从30°到80°范围的角度。
由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)等制成的栅极绝缘层140形成于栅极线121和存储电极线131上。
多个由氢化非晶硅(“a-Si”)或多晶硅制成的第一半导体条纹(stripe)和第二半导体条纹151形成在栅极绝缘层140之上。每个半导体条纹151基本在纵向上延伸，并且具有朝栅电极124分支的多个凸起154。每个半导体条纹151的宽度靠近存储电极线131变得更大，从而半导体条纹151覆盖存储电极线131的大面积。
多个欧姆接触条纹和岛(island)161和165被形成于半导体条纹151上。欧姆接触条纹和岛161和165可以由硅化物或重度掺杂诸如磷的n型杂质的n+氢化a-Si制成。每个欧姆接触条纹161包括多个凸起163，并且凸起163和欧姆接触岛165成对地位于半导体条纹151的凸起154上。
半导体条纹151以及欧姆接触161和165逐渐变细，并且它们的倾斜角度在大约30°到80°范围的角度内。
多条数据线171和多个漏电极175形成于欧姆接触161和165以及栅极绝缘层140之上。
用于发送数据电压的数据线171基本上在纵向上延伸并且与栅极线121和存储电极线131交叉。每条数据线171包括朝栅电极124延伸的多个源电极173和末端部分179，该末端部分具有用于与另一层或外部驱动电路接触的大面积。用于生成数据信号的数据驱动电路(未示出)可被安装在FPC薄膜(未示出)上，该FPC薄膜被直接安装在绝缘基板110上或者与绝缘基板110集成。数据线171可以延伸以直接连接到可与绝缘基板110集成的驱动电路。
漏电极175与数据线171分离并且相对于栅电极124与源电极173相反放置。每个漏电极175包括具有大面积的末端部分和棒形末端部分。具有大面积的末端部分与存储电极线131的放大部分137重叠，棒形末端部分被弯曲的源电极173部分地包围。
一个栅电极124、一个源电极173和一个漏电极175与半导体条纹151的凸起154一起组成一个薄膜晶体管(TFT)，并且薄膜晶体管的沟道形成于源电极173和漏电极175之间的凸起154上。
数据线171和漏电极175可以由基于钼的金属、铬、诸如钽和钛之类的耐熔金属、或者它们的合金制成，并且可以具有包括耐熔金属层(未示出)和低电阻率导电层(未示出)的多层结构。作为多层结构的示例，存在一种下铬或钼(合金)层以及上铝(合金)层的两层结构，下钼(合金)层、中间铝(合金)层和上钼(合金)层的三层结构。然而，数据线171和漏电极175可以由此处未明确列出的各种金属和导电材料制成。
数据线171和漏电极的侧表面最好倾斜以与基板表面形成从30°到80°范围的角度。
欧姆接触161和165介于下面半导体条纹151和上面数据线171与上面漏电极175之间，并且减少其间的接触电阻。尽管半导体条纹151在大多数空间窄于数据线171，但是半导体条纹151的宽度如上所述靠近栅极线21变得更大，以便平滑表面的轮廓，从而放置数据线171的断开。半导体条纹151包括未被数据线171和漏电极175覆盖的多个曝露部分，例如位于源电极173和漏电极175之间的部分。
钝化层180被形成于数据线171、漏电极175和半导体条纹151的曝露部分上。钝化层180由无机绝缘材料或者有机绝缘材料制成，并且可以具有平坦的表面。无机绝缘材料的示例可以包括氮化硅和氧化硅。有机绝缘材料可以具有光敏性，并且最好具有低于4.0的介电常数。钝化层180可以具有包括下无机层和上有机层的双层结构，从而呈现有机薄膜的优良绝缘属性，并且不会损坏半导体条纹151的曝露部分。
钝化层180被提供有多个接触孔182和185，通过所述接触孔182和185分别曝露数据线171和漏电极175的末端部分179。多个接触孔181被形成于钝化层180中，并且通过接触孔181曝露栅极绝缘层140、和栅极线121的末端部分129。
在钝化层180上形成了多个像素电极191以及多个接触辅助物(assistant)81和82。它们由诸如IZO或ITO之类的透明导体组成，或者由诸如Al、Ag、Cr或这些合金中的任意一个的反射导体组成。
像素电极191通过接触孔185与漏电极175物理连接和电连接，以便接收来自漏电极175的数据电压。提供有数据电压的像素电极191与提供有公共电压的另一板(未示出)上的公共电极(未示出)合作生成电场，以确定位于其间的液晶层(未示出)中的液晶分子的取向。穿过液晶层的光的偏振根据所确定的液晶分子的取向而改变。液晶电极191和公共电极组成电容器(下文中称作“液晶电容器”)，用于甚至在薄膜晶体管截止之后维持施加的电压。
由相互电连接且与存储电极线131重叠的像素电极191和漏电极175组成的电容器被称作存储电容器，并且存储电容器提供了液晶电容器的电压维持容量。存储电极线131的放大部分137增加了重叠面积，从而增加了存储电容器的电容。
接触辅助物81和82分别通过接触孔181和182连接到栅极线121的末端部分129和数据线171的末端部分179。接触助理81和82补充曝露的末端部分129和179与外部设备之间的附着力，并且进一步用于保护末端部分129和179。
将详细参考图11到图12B来描述根据本发明示例性实施例的薄膜晶体管阵列板的另一示例。
图11是示出根据本发明一个示例性实施例的薄膜晶体管阵列板的另一示例的布局图，以及图12A和图12B是图11的薄膜晶体管阵列板分别沿线XIIa-XIIa以及XIIb-XIIb的截面图。
图11到图12B所示的薄膜晶体管阵列板的结构与图9到图10B所示的薄膜晶体管阵列板的结构基本相同。
具有栅电极124和末端部分129的多条栅极线121以及被提供有多个放大部分137的多条存储电极线131形成于基板110上。栅极绝缘层140、包括凸起154的多个半导体条纹151、以及包括凸起163的多个欧姆接触条纹161和欧姆接触岛165被依次形成与其上。包括源电极173和末端部分179的多条数据线171以及多个漏电极175形成于欧姆接触161和165上，并且钝化层180形成于其上。多个接触孔181、182和185形成于钝化层180和栅极绝缘层140中。多个像素电极191和多个接触辅助物81和82形成于其上。
然而，在根据本发明示例性实施例的薄膜晶体管阵列板中，除了提供有TFT的凸起154以外，半导体条纹151具有与数据线171、漏电极175以及下面欧姆接触161和165基本相同的平面形状。特别地，半导体条纹151包括一些未被数据线171、漏电极175以及下面欧姆接触161和165覆盖的曝露部分，例如位于源电极173与漏电极175之间的部分。
如图9到图10B所示的薄膜晶体管阵列板的各种特性可应用于如图11到图12B所示的薄膜晶体管阵列板。
根据本发明，能够减少液晶显示器的功耗，并且可以提高液晶的响应速度。

Claims (16)

1.一种液晶显示器，包括矩阵排列的多个像素，
每个像素包括：
液晶电容器；和
存储电容器，其具有与液晶电容器连接的第一端和提供有存储电极电压的第二端，
其中所述存储电极电压具有每帧改变的第一电平和第三电平，并且所述第一电平是大于第三电平的电压，和
所述存储电极电压在从第一电平变化为第三电平时额外下降预定补偿值ΔV，而在从第三电平变化为第一电平时额外上升该补偿值ΔV，
其中对于多个帧中的每一帧，改变提供给第二端的存储电极电压的电平，
其中所述存储电极电压的电平在液晶电容器充电之后改变，
其中施加补偿值的持续时间Δt长于0秒并短于一个水平周期，水平周期等于水平同步信号和数据使能信号的一个周期。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中液晶显示器被行反转驱动。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中液晶显示器被帧反转驱动。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中补偿值根据当前帧的灰度级改变。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中补偿值通过当前帧的输入图像信号与先前帧的输入图像信号之间的比较来确定，所述当前帧的输入图像信号也称作当前输入图像信号，所述先前帧的输入图像信号也称作先前输入图像信号。
6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中补偿值通过当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的比较来确定。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其中当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值是以像素行为单位计算的。
8.如权利要求6所述的液晶显示器，其中当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的差越大，则补偿值越大。
9.如权利要求6所述的液晶显示器，还包括：
多条栅极线，发送栅极信号；
多条数据线，发送数据电压；
存储电极线，发送存储电极电压；
存储电极驱动器，生成存储电极电压；和
信号控制器，纠正输入图像信号并且将所纠正的输入图像信号输出为输出图像信号，并且利用存储电极控制信号控制存储电极驱动器，存储电极控制信号包括用于控制改变存储电极电压的电平的定时的信号和用于控制存储电极电压的补偿值的信号。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中信号控制器包括：
第一计算器，计算和输出当前输入图像信号的平均值；
缓冲器单元，存储当前输入图像信号的平均值并且将其输出为先前输入图像信号的平均值；和
第二计算器，生成施加到存储电极驱动器的控制信号，用以通过比较当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值来确定补偿值。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中第二计算器包括查找表，该查找表用于存储第二计算器的输出值相对于当前输入图像信号的平均值和先前输入图像信号的平均值的关系。
12.一种液晶显示器的驱动方法，所述液晶显示器包括多个像素，每个像素包括液晶电容器和存储电容器，该存储电容器具有与液晶电容器连接的第一端和被提供有存储电极电压的第二端，所述方法包括，对于多个帧中的每个帧：
对液晶电容器充电；
改变提供给第二端的存储电极电压的电平，
其中所述存储电极电压具有每帧改变的第一电平和第三电平，并且所述第一电平是大于第三电平的电压，和
所述存储电极电压在从第一电平变化为第三电平时额外下降预定补偿值ΔV，而在从第三电平变化为第一电平时额外上升该补偿值ΔV，
其中施加补偿值的持续时间Δt长于0秒并短于一个水平周期，水平周期等于水平同步信号和数据使能信号的一个周期。
13.如权利要求12所述的方法，其中补偿值对于多个帧中的每一帧都相同。
14.如权利要求12所述的方法，其中补偿值根据当前帧的灰度级而改变。
15.如权利要求14所述的方法，其中补偿值通过当前帧的输入图像信号的平均值与先前帧的输入图像信号的平均值之间的比较来确定，所述当前帧的输入图像信号也称作当前输入图像信号，所述先前帧的输入图像信号也称作先前输入图像信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中当前输入图像信号的平均值与先前输入图像信号的平均值之间的差越大，则补偿值越大。
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