CN101345035B

CN101345035B - 液晶显示装置及电子装置

Info

Publication number: CN101345035B
Application number: CN2008101328569A
Authority: CN
Inventors: 山下佳大朗; 吉贺正博
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP2009020295A; JP4447627B2; TW200903440A; TWI396169B; CN101345035A

Abstract

一种液晶显示装置及电子装置，其不需要外部存储器，能够利用过驱动改善动画性能，该液晶显示装置具有将显示像素以矩阵方式排列的一像素部份，每一像素维持与前一次写入有关的第一物理量、维持与当次写入有关的第二物理量、将所维持的上述第一物理量及上述第二物理量进行比较、并根据比较出的一比较结果改变像素电压。于像素内部的维持包括：存储前一次帧的输入电压、比较当次帧的输入电压及存储该差值，并据以判断为动画或静止画面，进行必要的过驱动，因此不需外部存储器，而能够改善动画性能。

Description

液晶显示装置及电子装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及针对动画亦能够高品质显示的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置，根据输入电压，及利用液晶材料光学特性的变化，藉由光穿透的特性变化而得到亮度的变化。

然而，针对像素输入电压值的绝对值(以下称输入电压)的时间变化而言，因为液晶光学特性的变化缓慢，特别是关于动画显示的显示品质，具有无法跟随着快速移动的问题。

为此，现有技术提供了各种用以改善动画特性的方法。

其中，于日本专利特开06-189232号公报中，揭示了一种称为「过驱动(overdrive)」的方法，根据前一次帧(frame)写入时的输入电压，与当次帧写入时的输入电压的一差值，换算出对应最佳液晶应答特性的一电压值，用以作为像素输入电压，成为最普遍的一种方法。

然而，已知的过驱动方式，于前一次帧写入时，因为需各自记录全部像素的写入电压，从而必须设置大容量的外部存储器，造成了成本上的负担。

有鉴于此，本发明提供一种不需要外部存储器，且能够利用过驱动改善动画性能的液晶显示装置。

发明内容

根据本发明所提供的一种液晶显示装置，包括：一像素部份，将显示像素以矩阵方式排列，每一像素维持与前一次写入有关的第一物理量、以及维持与当次写入有关的第二物理量；其中，将所维持的上述第一物理量及上述第二物理量进行比较，并根据一比较结果改变像素电压。

根据本发明的液晶显示装置，于像素内部，存储前一次帧的输入电压、比较当次帧的输入电压及存储该差值，并据以判断为动画或静止画面，进行必要的过驱动，因此不需外部存储器，而能够改善动画性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的液晶显示装置电路图；

图2示出了图1所示电路的操作时序图；

图3示出了说明本发明动作的概略电路图；

图4示出了说明本发明动作的概略电路图；

图5示出了说明本发明动作的概略电路图；

图6示出了说明本发明动作的概略电路图；和

图7示出了依据本发明实施例的液晶显示装置所适用的一便携式电话装置斜视图。

附图符号说明

10-液晶显示装置

11-栅极线；

12-共线；

13-取样线；

14-减法运算线；

15-启动线；

16-P感应线；

17-N感应线；

18-过驱动线；

19-源极线；

21-栅极晶体管；

22a、22b-取样晶体管；

23a、23b-减法运算晶体管；

24-启动晶体管；

25a、25b-过驱动晶体管；

26a、26b-感应晶体管；

31-液晶电容；

32-补助电容；

33-电容器(取样电容)；

34-电容器(减法运算电容)；及

100-便携式电话装置。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的液晶显示装置10电路图，用以显示一像素单元的架构。

一栅极线11设置于水平方向上，一源极线19设置于垂直方向上。一栅极薄膜晶体管(TFT)21的栅极及源极各自连接该栅极线11及该源极线19。一液晶电容31连接于该栅极薄膜晶体管21及一共线12之间。于此，一补助电容32，与该液晶电容31平行连接。

其它于水平方向上设置的线包括：一取样线13、一减法运算线14、一启动线15、一P感应线16、一N感应线17及一过驱动线18。

一N型晶体管22a包括：一栅极连接该取样线13、一源极连接该源极线19及一漏极，该漏极通过一电容器33连接一N型晶体管22b的一源极。该N型晶体管22b的一栅极连接该取样线13，且一漏极连接该共线12。除此之外，对应于该N型晶体管22a，设置一N型晶体管23a，其包括：一栅极连接该减法运算线14、一源极连接该源极线19及一漏极，该漏极通过一电容器34连接一N型晶体管24的一源极。该N型晶体管24的一漏极与该晶体管21的漏极相连接。该N型晶体管24的一栅极与该启动线15相连接。进一步，一N型晶体管23b包括：与该N型晶体管23a共接的一栅极、连接该共线12的一源极、以及与该N型晶体管22a共接的一漏极。更进一步，该N型晶体管24的源极及该N型晶体管22b的源极为共接。

另一方面，于该过驱动线18及该晶体管21的漏极间，各自串连N型晶体管26a及25a，并连接一N型晶体管26b及一P型晶体管25b。该晶体管26a的一栅极连接该P感应线16、该晶体管26b的一栅极连接该N感应线17、而晶体管25a及25b的栅极则与该晶体管23a的漏极及该电容器34的连接端子连接在一起。晶体管26a的栅极和晶体管26b的栅极分别与P感应线16和N感应线17连接。再者，该电容器34和该晶体管24的源极的连接端子、该电容器33和该晶体管22b的连接端子亦为共接。

图2示出了图1所示电路的操作时序图。于此，每隔50微秒(μsec)，就将一源极汇流排的极性转换线作一改变。

如图2所示，依次致能该栅极线11、该减法运算线14、该启动线15、该P感应线16、该N感应线17及该取样线13。因此，能够取得通常写入状态(WHITE)、减法运算(SUB)、增加方向的过驱动(OD/P)、减少方向的过驱动(OD/N)及取样(SAMPLE)等各状态。

以下，利用线反转一正常白(normally white)液晶时的过驱动动作为例说明。首先，关于过驱动执行与否，将依显示影像的操作模式而不同。

(1)静止画面时：

于静止画面的情况中，画面的内容于帧间并无变化，因此，于每一帧交替时，输入像素液晶的电压绝对值通常相同。从而，并不需要执行过驱动。

(2)动画时：

于动画的情况下，因为每一帧的画面内容时时在变化，前一次帧期间写入电压的绝对值与当次帧期间写入电压的绝对值不同。因此，于此情况下，为改善液晶光学特性，必须实行过驱动。

此时，输入至液晶的过驱动电压取决于前一次及当次的电压变化极性。意即，若前一次的液晶输入电压为|V_Pn-1|，当次的液晶输入电压为|V_Pn|，则可算出其变化量为V_dn＝|V_Pn-1|-|V_Pn|。

当液晶电压具有增加倾向(黑倾向)的情况下，即V_dn＞0，过驱动电路放大液晶电压的变化倾向，用以输入最大值(黑电压)，并作为该次帧期间的液晶电压。相反地，于减少倾向(白倾向)的情况下，意即V_dn＜0，则输入最小值(白电压)，并作为该次帧期间的液晶电压。

如图2所示，以下将说明于任一特定的像素中，当前一次帧期间(第n-1个帧)写入负电压，且当次帧期间(第n个帧)写入正电压的情况下，过驱动电路动作的时间顺序。在此为求简化，馈通(feed-through)、晶体管漏电流(leak current)所产生的电压变动、背光(backlight)的光电效应、邻近像素电压干扰(cross-talk)等所造成的影响将不考虑。

于选择该像素期间，从将源极汇流排从正方向被驱动的时间基准点开始，到50微秒为止，为一条线期间，可重复划分为：执行正常像素写入的“正常写入期间”、计算与前一次帧像素电压差值的“减法运算期间”、当判定为高电压过驱动时所执行的“OD/P期间”、当判定为低电压过驱动时所执行的“OD/N期间”、为判断次一个帧而存储电压的“取样期间”。

另外，前一次帧的源极线电压电平为V_Sn-1、当次帧的源极线电压电平为V_Sn、源极线的最大电压电平为V_max、最低电压电平为V_min、而共电位为V_com。

以下将依图2所示的顺序加以说明。

(a)首先，至第18微秒为止的正常写入期间内，致能该栅极线11，导通该栅极晶体管21，使该液晶电容31及该补助电容32进行V_sn-V_com充电，于第18微秒时，关闭该栅极晶体管21。

(b)其次，于第20微秒至第24微秒的减法运算期间内，致能该减法运算线14，导通晶体管23a及23b，进行前一次帧期间像素电压和当次帧期间像素电压的减法运算，将前一次帧期间像素电压V_Sn-1-V_com作为取样电容，并使该电容器33进行充电，当该电容器33所储存的减法运算电容比取样电容小很多时，则于该减法运算期间之后，将电压差值V_sub＝-(V_Sn-1-V_com)-(V_Sn-V_com)充电至该电容器34。

(c)再者，于第26微秒时，致能该启动线15，晶体管24因此导通，维持上述电压差值的该电容器34的一端电极，连接该像素电极，意即，与该液晶电容31及该补助电容32相连接。

(d)接着，于第28微秒至第32微秒间，以及于第34微秒至第38微秒间，个别致能该P感应线16及该N感应线17，并于各自的期间内，分别执行过驱动OD/P及OD/N，该启动线15于第40微秒时禁能。

于OD/P期间，作为一感应晶体管的晶体管26a先导通，然后，作为一过驱动晶体管的P通道晶体管25a，根据该电容器34所储存的电压差值V_sub，而决定将其导通或关闭。当导通此晶体管的情况下，供给V_max的该过驱动线18，通过该晶体管26a及该晶体管25a，与该液晶电容31及该补助电容32连接，用以将其充电至V_max。另一方面，当该电容器34所储存的电压差值V_sub非常大，使该晶体管25b关闭的情况下，像素电极电压无变化，仍为V_Sn。因此，当通道晶体管及N型通道晶体管的导通临界电压为V_th时，使过驱动晶体管25a导通的电压V_sub条件为：

V_sub＝-(V_Sn-1-V_com)-(V_Sn-V_com)≥V_th。

图3至图6说明于图1中当致能该启动线15及导通该启动晶体管24时，晶体管26a、26b、25a及25b、该电容器34、该液晶电容31及该补助电容32的说明图。于此，于该电容器34中，存储前一次与当次帧间的电容差值。

图3示出了具增加倾向时，执行过驱动的情况，举例而言，过驱动电压OD的值为V_max＝5V，该电容器34的一端节点的电压为4V，该端节点与该晶体管25a的栅极相连接，而前一次帧与当次帧间有着2V的电压差，当该电容器34的另一端节点产生2V电压时，晶体管26a及25a为导通(ON)，因此，通过启动晶体管24，该电容器34的减法运算电容作为一自我启动(bootstrap)电容，将像素电极电压提升至V_max。此时，该电容器34的“+”端节点上升至7V，直至该P感应线16变为禁能状态。

图4示出了具增加倾向时，不执行过驱动的情况，因为前一次帧与当次帧间并无电压差，并无电荷储存于该电容器34中。于此情况下，如上所述，当该晶体管25a的栅极所输入的电压低于该临界值时，该晶体管25a无法导通(OFF)，过驱动电压(OD)不提供至像素电极。

(e)其次，于OD/N期间，如上述(d)的说明，致能该N感应线17，并根据电压差值V_sub决定该晶体管25b的导通或截止，从而执行过驱动。通过该启动晶体管24，该电容器34的减法运算电容作为该自我启动(bootstrap)电容，将像素电极电压放电至V_min。于此情况下，导通该过驱动晶体管25b的电压V_sub条件为：

V_sub＝-(V_Sn-1-V_com)-(V_Sn-V_com)≤-V_th。

图5示出了具有减少倾向时，执行过驱动的情况，举例而言，过驱动电压OD的值为V_min＝0V，该电容器34的一端节点的电压为0V，该端节点与该晶体管25a的栅极相连接，而前一次帧与当次帧间有着2V的电压差，当该电容器34的另一端节点产生2V电压时，晶体管26a及25a为导通(ON)，因此，通过启动晶体管24，该电容器34的减法运算电容作为一自我启动(bootstrap)电容，将像素电极电压降低至V_min，使像素电极的电压变为0V。此时，该电容器34与该晶体管25a的栅极相连的端节点，电压相对更低，此一动作将持续，直至该N感应线17变为禁能状态。

图6示出了具有增加倾向时，不执行过驱动的情况，因为前一次帧与当次帧间并无电压差，并无电荷储存于该电容器34中。于此情况下，如上所述，当该晶体管25b的栅极所输入的电压低于该临界值时，该晶体管25a无法导通(OFF)，过驱动电压(OD)不提供至像素电极。

此外，于(d)及(e)的情况中，在V_th≥V_sub≥-V_th的范围内，不论晶体管25a或25b都保持关闭，因此不执行过驱动，提供至像素电极的电压仍为V_Sn。这表示从前一次帧期间，至当次帧期间，影像并无变化，意即，判断为静止画面的显示。

(f)最后，于第42微秒至第48微秒的取样期间中，致能该取样线13，作为取样晶体管的2个晶体管22a及22b，以源极电压对该电容器33进行充电，以于下一次帧时，作为过驱动判断之用。

于实施上述过驱动的情况下，应特别注意实际的像素电极电压与该电容器33所储存电压为不同的电压。

那就是说，将像素电极电压作为取样电容，并于一帧间执行过驱动后，假设状态为一静止画面。于该帧间，当电路判断该帧期间为动画时，则执行过驱动，因此像素电压与源极电压无关，被充电至最大值或最小值，直到该期间结束。因此，当像素电压于实际过驱动后作为取样电容并被存储时，在此后的静止画面帧期间，于判断过驱动时电压差值应为0V，然而，若因为取样电压为前一帧期间执行过驱动后的电压，则在之后帧中，会传送错误的动画判断，从而造成像素电压无法收敛的问题。

因此，需让动画判断取决于前一帧与当次帧的源极线输入电压差，意即，并非取样过驱动后的像素电极电压，而必须取样原本的源极线电压。

值得说明的是，上述仅为说明本发明的一实施例，本领域的技术人员可依本发明所属范围加以变化执行。

本发明并不限于上述实施例，本发明亦可应用于帧反转(frameinversion)及点反转(dot inversion)等其它驱动方式。

进一步，本发明的液晶显示装置适用于如图7所示的一便携式电话装置100的显示装置1中，然而，并非局限于便携式电话装置，亦适用于数字相机、个人数字助理(PDA)、笔记型电脑、桌上型电脑、电视显示器、车用显示器、携带式DVD播放器的任一电子装置中。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种液晶显示装置，包括：

一像素部份，将显示像素以矩阵方式排列，每一像素维持与前一次写入有关的第一物理量、以及维持与当次写入有关的第二物理量；

其中，将所维持的上述第一物理量及上述第二物理量进行比较，并根据一比较结果改变像素电压，维持的物理量为电压，利用一端连接像素电容的存储电容来维持，以及

其中，一过驱动供应线、上述像素电容及上述存储电容的一端的连接端子为平行连接；而上述存储电容的另一端，各自连接一第一导电型的一第一晶体管的栅极与一第二导电型的一第二晶体管的栅极，其中，该第一导电型相反于该第二导电型；当上述存储电容的上述另一端电压，大于上述第一晶体管的临界电压时，上述第一晶体管为导通，由上述过驱动供应线，将最大的过驱动电压电平提供给上述像素电容，使上述像素电容进行充电；当上述存储电容的上述另一端电压，小于上述第二晶体管的临界电压时，由上述过驱动供应线，将最小的过驱动电压电平提供给上述像素电容，使上述像素电容进行放电。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，上述像素电容包括：一液晶单元电容、以及于其上平行设置的一补助电容。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，当前一次写入时输入至像素液晶的电压绝对值，大于当次写入时输入至像素液晶的电压绝对值时，则将比当次写入时输入至像素液晶的电压绝对值还要小的电压输入至像素；当前一次写入时输入至像素液晶的电压绝对值，小于当次写入时输入至像素液晶的电压绝对值时，则将比当次写入时输入至像素液晶的电压绝对值还要大的电压输入至像素；以及，当前一次写入时输入至像素液晶的电压绝对值，相等于当次写入时输入至像素液晶的电压绝对值时，则将当次写入电压输入至像素并输出，用以改变上述像素电压。

4.一种电子装置，包括如权利要求1-3的任一所述的液晶显示装置，其中，该电子装置包括：一便携式电话装置、一数字相机、一个人数字助理、一笔记型电脑、一桌上型电脑、一电视显示器、一车用显示器、一便携式DVD播放器。