具体实施方式
如下通过参考附图来详细解释本发明的优选实施例。
图4是示出通过本发明实施例实现为典型地在每个像素电路中采用液晶单元作为显示元件(也称为电光设备)的有源矩阵显示装置100的典型配置的图。图5是示出图4的图中所示的有源矩阵显示装置100的可用像素部分101的典型的具体配置的电路图。
如图4和5所示,有源矩阵显示装置100具有下述主要组件,包括:可用像素部分101、垂直驱动电路(V/CSDRV)102、水平驱动电路(HDRV)103、栅极线(每条也称为扫描线)104-1至104-m、电容器线(每条也称为存储线)105-1到105-m、信号线106-1到106-n、第一监视(哑)像素部分(MNTP1)107-1、第二监视像素部分(MNTP2)107-2、用作第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2共同的垂直驱动电路的监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、特别设计用于第一监视像素部分107-1的第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、特别设计用于第二监视像素部分107-2的第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2、检测结果输出电路110和校正电路111。
在这个实施例中,在邻近可用像素部分101(在图4的图中,可用像素部分101右侧的位置)的位置独立地提供的监视电路120包括:具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第一监视像素部分107-1、同样具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第二监视像素部分107-2、用作第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2共同的垂直驱动电路的监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、特别设计用于第一监视像素部分107-1的第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、特别设计用于第二监视像素部分107-2的第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2和检测结果输出电路110。第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2和检测结果输出电路110彼此独立地提供。
此外,垂直驱动电路102在与可用像素部分101邻近的位置提供。在图4的图中,垂直驱动电路102在可用像素部分101的左侧的位置提供。另一方面,水平驱动电路103在与可用像素部分101邻近的位置提供。在图4的图中,水平驱动电路103在可用像素部分101上方的位置提供。
正如稍后将要详细描述的,本实施例基本采用一种驱动方法,利用该驱动方法,在栅极线104-1至104-m的特定的一条上认定的栅极脉冲GP的下降沿之后,即,在传送像素数据的视频信号通过信号线106-1到106-n中的一条写入连接到该特定栅极线104的像素电路PXLC之后,其每个为矩阵的一行独立提供的电容器线105-1到105-m如上所述驱动,导致在每个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,在节点ND201处出现的电势由于电容耦合效应而变化,以调整施加到液晶单元LC201的电压。
然后,在根据本驱动方法的实际驱动操作的过程中,监视电路120检测作为第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的监视像素电路PXLC中出现的检测电势的平均值而发现的电势,作为具有正和负极性的电势,并且基于检测的电势平均值自动校正公共电压信号Vcom的中心值,其中除可用像素部分101之外,在监视电路120中提供第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2。公共电压信号Vcom的中心值通过反馈平均值到参考驱动器进行校正,以优化公共电压信号Vcom。监视像素电路PXLC中出现的电势是监视像素电路PXLC的连接节点ND201处出现的电势。
此外,正如稍后将要详细描述的,该实施例根据从第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的监视像素电势,校正通过CS驱动器输出的电容器信号CS,以便将可用像素部分101中每个像素电路PXLC的电势设置在某一电平。
监视电路的功能和配置以及用于校正电容器信号CS的电容器信号校正系统将在下文详细描述。
如图5中所示,可用像素部分101有多个排列成m×n矩阵的像素电路PXLC,其中符号m表示矩阵中行的数目,而符号n表示矩阵中列的数目。需要注意的是,为了使图5的图简单,像素电路PXLC排列成4×4矩阵。
如图5的图中所示,每个像素电路PXLC包括用作开关器件的薄膜晶体管TFT201、液晶单元LC201和存储电容器Cs201。液晶单元LC201的第一像素电极连接到薄膜晶体管TFT201的漏极(或源极)。薄膜晶体管TFT201的漏极(或源极)还连接到存储电容器Cs201的第一电极。
需要注意的是,薄膜晶体管TFT201的漏极(或源极)电极、液晶单元LC201的第一像素电极和存储电容器Cs201的第一电极之间的连接点形成节点ND201。
为矩阵的一行提供扫描线104-1到104-m的每一条(每一条也称为栅极线)和电容器线105-1到105-m的每一条。扫描线104连接到该行上提供的每个像素电路PXLC中使用的薄膜晶体管TFT201的栅极电极。扫描线104-1到104-m和电容器线105-1到105-m在列方向上排列。另一方面,为矩阵的一列提供在行方向上排列的信号线106-1到106-n的每一条。
一行上提供的像素电路PXLC中使用的薄膜晶体管TFT201的栅极电极连接到为该行提供的扫描线(扫描线104-1至104-m之一)。出于同样的原因,一行上提供的像素电路PXLC中使用的存储电容器Cs201的第二电极连接到为该行提供的电容器线(电容器线105-1到105-m之一)。
另一方面,一列上提供的像素电路PXLC中使用的薄膜晶体管TFT201的源极(或漏极)电极连接到为该列提供的信号线(信号线106-1至106-n之一)。像素电路PXLC中使用的液晶单元LC201的第二像素电极连接到用作所有液晶单元LC201公共的线的供给线112。供给线112是用于提供公共电压信号Vcom的线,该公共电压信号Vcom是具有小幅度并且典型地在每个水平扫描时段变化一次极性的一序列脉冲。水平扫描时段称为1H。公共电压信号Vcom将在下面详细描述。
栅极线104-1至104-m中的每一条由图4的图中所示的垂直驱动电路102中使用的栅极驱动器来驱动,而电容器线105-1到105-m中的每一条由同样在垂直驱动电路102中使用的电容器驱动器(也称为CS驱动器)来驱动。另一方面,信号线106-1到106-n中的每一条由水平驱动电路103驱动。
垂直驱动电路102在一场时段内基本扫描垂直方向或者行排列方向上矩阵的各行。在扫描操作中,垂直驱动电路102顺序地扫描各行以便每次选择一行,即,以便选择在所选择的行上提供的像素电路PXLC作为连接到为该行提供的栅极线(栅极线104-1至104-m之一)的像素电路。详细地说,垂直驱动电路102认定栅极线104-1上的栅极脉冲GP1以选择在第一行上提供的像素电路PXLC。然后,垂直驱动电路102认定栅极线104-2上的栅极脉冲GP2以选择第二行上提供的像素电路PXLC。此后,垂直驱动电路102以相同的方式分别顺序地认定栅极线104-3...和104-m上的栅极脉冲GP3...和GPm。
此外,分别为其每条为矩阵的一行提供的各栅极线104-1到104-m相互独立地提供电容器线105-1到105-m。垂直驱动电路102还分别地认定电容器线105-1到105-m上的电容器信号CS1到CSm。电容器信号CS1到CSm中的每一条选择性地设置在如在3-4V范围的电压的第一电平CSH或如0V的第二电平。
图6A到6L示出了由垂直驱动电路102分别产生为出现在栅极线104-1到104-m上的脉冲的栅极脉冲GP1到GPm、和分别由垂直驱动电路102认定的电容器线105-1到105-m上的电容器信号CS1到CSm的典型时序图。
垂直驱动电路102典型地分别从第一栅极线104-1和第一电容器线105-1开始,顺序地驱动栅极线104-1到104-m和电容器线105-1到105-m。在认定栅极线(栅极线104-1到104-m之一)上的栅极脉冲GP以将视频信号写入连接到该栅极线的像素电路PXLC之后,在下一栅极线104上认定的栅极脉冲的上升沿的定时,由连接到该像素电路PXLC的、用于向该像素电路PXLC提供电容器信号的电容器线(电容器线105-1到105-m之一)传送的电容器信号(电容器信号CS1到CSm之一)的电平,从第一电平CSH变化到第二电平CSL或反之亦然。由电容器线105-1到105-m传送的电容器信号CS1到CSm如下所述交替地设置在第一电平CSH或第二电平CSL。
例如,当垂直驱动电路102通过第一电容器线105-1将设置在第一电平CSH的电容器信号CSL提供到像素电路PXLC时,垂直驱动电路102接下来顺序地通过第二电容器线105-2将设置在第二电平CSL的电容器信号CS2提供到像素电路PXLC,通过第三电容器线105-3将设置在第一电平CSH的电容器信号CS3提供到像素电路PXLC,并且通过第四电容器线105-4将设置在第二电平CSL的电容器信号CS4提供到像素电路PXLC。以同样的方式,垂直驱动电路102此后将电容器信号CS5到CSm交替地设置为第一电平CSH或第二电平CSL,并将电容器信号CS5到CSm分别地通过电容器线105-5到105-m提供给像素电路PXLC。
当垂直驱动电路102通过第一电容器线105-1将设置在第二电平CSL的电容器信号CS1提供到像素电路PXLC时,另一方面,垂直驱动电路102接下来顺序地通过第二电容器线105-2将设置在第一电平CSH的电容器信号CS2提供到像素电路PXLC,通过第三电容器线105-3将设置在第二电平CSL的电容器信号CS3提供到像素电路PXLC,并且通过第四电容器线105-4将设置在第一电平CSH的电容器信号CS4提供到像素电路PXLC。以同样的方式,垂直驱动电路102此后将电容器信号CS5到CSm交替地设置为第一电平CSH或第二电平CSL,并将电容器信号CS5到CSm分别地通过电容器线105-5到105-m提供给像素电路PXLC。
在该实施例中,在栅极线104-1到104-m的一特定行上认定的栅极脉冲GP的下降沿之后,即,在视频信号写入连接到该特定栅极线104的像素电路PXLC之后,电容器线105-1到105-m被如上所述驱动,造成了每个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,节点ND201上出现的电势由于该电容耦合效应而变化,以便调制施加到液晶单元LC201的电压。
于是,在根据该驱动方法的实际驱动操作的过程中,如下面将要描述的,监视电路检测作为检测电势的平均值发现的电势作为具有正和负极性的电势,并基于检测的电势平均值自动校正公共电压信号Vcom的中心值,该检测电势在除可用像素部分101外提供的第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的监视像素电路PXLC上出现。公共电压信号Vcom的中心值通过向参考驱动器140反馈平均值而校正,以便优化公共电压信号Vcom。监视像素电路PXLC上出现的电势是监视像素电路PXLC的连接节点ND201上出现的电势。
此外,如将要在下面描述的,该实施例根据从第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的监视像素电势来校正CS驱动器输出的电容器信号CS,以便将可用像素部分101中的每个像素电路PXLC的电势设置在某一电平。
图5还示出了垂直驱动电路102中采用的CS驱动器1020的典型电平选择输出部分的模型。如图中所示,CS驱动器1020包括可变电源1021、第一电平供给线1022、第二电平供给线1023和分别用于选择性地连接第一电平供给线1022或第二电平供给线1023到电容器线105-1到105-m的开关SW1到SWm。连接到可变电源1021的正端子的第一电平供给线1022是用于传送第一电平CSH的电压的线。另一方面,连接到可变电源1021的负端子的第二电平供给线1023是用于传送第二电平CSL的电压的线。
图5的图中所示的符号ΔVcs表示第一电平CSH和第二电平CSL之间的差。在下面的描述中,该差也称为CS电势ΔVcs。
如下面将要详细描述的,CS电势ΔVcs和幅度ΔVcom中的每一个都设置在这样的值以便黑亮度和白亮度能被优化。幅度ΔVcom是具有小幅度的AC公共电压信号Vcom的幅度。如将要描述的,例如,在白显示的情况下,CS电势ΔVcs和幅度ΔVcom中的每一个都设置在这样的值以便施加到液晶的有效像素电势ΔVpix_W不超过0.5V。
垂直驱动电路102包括一组垂直移位寄存器VSR。也就是说,垂直驱动电路102采用多个前面提到的垂直移位寄存器VSR。每个垂直移位寄存器VSR被提供用于连接到栅极线104-1-104-m的栅极缓冲器之一,其中栅极线104-1-104-m的每一条为组成像素电路的矩阵的一行提供。每个垂直移位寄存器VSR接收未在图中示出的时钟发生器产生的垂直起始脉冲VST作为用作开始垂直扫描操作的命令的脉冲,并且接收时钟发生器产生的垂直时钟信号VCK作为用作垂直扫描操作的参考的时钟信号。需要注意的是,替代垂直时钟信号VCK,可以使用具有彼此相反的相位的垂直时钟信号VCK和VCKX。
例如,垂直移位寄存器VSR在与垂直时钟信号VCK同步的垂直起始脉冲VST的定时开始移位操作,以将脉冲提供给与垂直移位寄存器VSR相关联的栅极缓冲器。
此外,也可以将垂直起始脉冲VST顺序地从可用像素电路部分101上面或下面的组件提供给垂直移位寄存器VSR。
这样,基于垂直起始脉冲VST和垂直时钟信号VCK,垂直驱动电路102中采用的移位寄存器VSR通过栅极缓冲器,顺序地将栅极脉冲依次提供给栅极线104-1-104-m,作为驱动栅极线104-1到104-m的脉冲。
基于用作开始垂直扫描操作的命令的垂直起始脉冲HST和用作水平扫描操作的参考信号的水平时钟信号HCK,水平驱动电路103每1H或在每水平扫描时段H顺序地采样输入视频信号Vsig,以通过信号线106-1到106-n将输入视频信号Vsig同时写入由垂直驱动电路102选择的行上提供的像素电路PXLC。需要注意的是,替代水平时钟HCK,可以使用具有彼此相反相位的垂直时钟HCK和HCKX。
根据该实施例的监视电路120的配置及其功能说明如下。
如之前描述的,在邻近可用像素电路部分101的位置(在图4的图中,可用像素电路部分101的右侧位置)提供的监视电路120包括:具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第一监视像素部分107-1、同样具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第二监视像素部分107-2、用作垂直驱动电路的监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2和检测结果输出电路110。第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2和检测结果输出电路110彼此独立地提供。
监视(哑)像素电路或第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2中包括的每个监视(哑)像素电路的配置基本上与可用像素部分101中包括的每个像素电路的配置相同。图7A是示出第一监视像素部分107-1中包括的第一监视像素电路PXLCM1的典型配置的图,而图7B是示出第二监视像素部分107-2中包括的第二监视像素电路PXLCM2的典型配置的图。
如图7A的图中所示,第一监视像素部分107-1中包括的第一监视像素电路PXLCM1采用用作开关器件的薄膜晶体管TFT301、液晶单元LC301和存储电容器Cs301。液晶单元LC301的第一像素电极连接到薄膜晶体管TFT301的漏极电极(或源极电极)。存储电容器Cs301的第一电极也连接到薄膜晶体管TFT301的漏极电极(或源极电极)。
需要注意的是,液晶单元LC301的第一像素电极、薄膜晶体管TFT301的漏极电极(或源极电极)和存储电容器Cs301的第一电极形成节点ND301。
第一监视像素电路PXLCM1中采用的膜晶体管TFT301的栅极电极连接到一行上提供的所有第一像素电路PXLCM1共同的栅极线302。第一监视像素电路PXLCM1中采用的存储电容器Cs301的第二电极连接到一行上提供的所有第一监视像素电路PXLCM1共同的电容器线303。第一监视像素电路PXLCM1中采用的薄膜晶体管TFT301的源极电极(或漏极电极)连接到一列上的所有第一监视像素电路PXLCM1共同的信号线304。第一监视像素电路PXLCM1中采用的液晶单元LC301的第二电极连接到供给线112,该供给线112用于典型地传送具有小幅度以及每水平扫描时段倒相的极性的公共电压信号Vcom。在下面的描述中,水平扫描时段称为1H。供给线112是所有第一监视像素电路PXLCM1共同的线。
栅极线302由监视垂直驱动电路108中采用的栅极驱动器驱动,而电容器线303由监视垂直驱动电路108中采用的电容器驱动器(也称为CS驱动器)驱动。信号线304由第一监视水平驱动电路109-1驱动。
如图7B的图中所示,出于相同的原因,第二监视像素部分107-2中包括的第二监视像素电路PXLCM2采用用作开关器件的薄膜晶体管TFT311、液晶单元LC311和存储电容器Cs311。液晶单元LC311的第一像素电极连接到薄膜晶体管TFT311的漏极电极(或源极电极)。存储电容器Cs311的第一电极也连接到薄膜晶体管TFT311的漏极电极(或源极电极)。
需要注意的是,液晶单元LC311的第一像素电极、薄膜晶体管TFT311的漏极电极(或源极电极)和存储电容器Cs311的第一电极形成节点ND311。
第二监视像素电路PXLCM2中采用的薄膜晶体管TFT311的栅极电极连接到一行上提供的所有第二监视像素电路PXLCM2共同的栅极线312。第二监视像素电路PXLCM2中采用的存储电容器Cs311的第二电极连接到一行上提供的所有第二监视像素电路PXLCM2共同的电容器线313。第二监视像素电路PXLCM2中采用的薄膜晶体管TFT311的源极电极(或漏极电极)连接到一列上提供的所有第二监视像素电路PXLCM2共同的信号线314。第二监视像素电路PXLCM2中采用的液晶单元LC311的第二电极连接到前述的供给线112,该供给线112用于典型地传送具有小幅度以及每水平扫描时段倒相的极性的公共电压信号Vcom。在下面的描述中,水平扫描时段称为1H。
栅极线312由监视垂直驱动电路108中采用的栅极驱动器驱动,而电容器线313由同样在监视垂直驱动电路108中采用的电容器驱动器(或CS驱动器)驱动。信号线314由第二监视水平驱动电路109-2驱动。
在图4的图中所示的典型配置中,监视垂直驱动电路108是第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2共同的电路。监视垂直驱动电路108的基本功能与用于驱动可用像素部分101的垂直驱动电路102的功能相同。
出于相同的原因,第一监视水平驱动电路109-1和第二监视水平驱动电路109-2的基本功能的每个与用于驱动可用像素部分101的水平驱动电路103的功能相同。
当第一监视像素部分107-1中采用的第一监视像素电路PXLCM1被驱动为具有正极性的像素电路时,第二监视像素部分107-2中采用的第二监视像素电路PXLCM2被驱动为具有负极性的像素电路。另一方面,当第一监视像素部分107-1中采用的第一监视像素电路PXLCM1被驱动为具有负极性的像素电路时,第二监视像素部分107-2中采用的第二监视像素电路PXLCM2被驱动为具有正极性的像素电路。
第一监视像素部分107-1中采用的第一监视像素电路PXLCM1交替地驱动为具有正极性的像素电路和具有负极性的像素电路,其中在典型地称为1H的一水平扫描时段的时间间隔从正极性切换到负极性,反之亦然。出于相同的原因,第二监视像素部分107-2中采用的第二监视像素电路PXLCM2也交替地驱动为具有正极性的像素电路和具有负极性的像素电路,其中在典型的一水平扫描时段的时间间隔从正极性切换到负极性,反之亦然。
根据本实施例的用于驱动可用像素部分101的方法基本上是这样的方法,由此在栅极线104-1到104-m的特定一条上认定的栅极脉冲GP的下降沿之后,也就是,在来自信号线(即,信号线106-1到106-n之一)的像素视频数据写入连接到特定栅极线104的像素电路PXLC之后,其每个为一行独立地连接的电容器线105-1到105-m如上所述驱动,导致每个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,节点ND201出现的电势由于电容耦合效应而改变,以调制施加到液晶单元LC201的电压。
当根据该驱动方法执行驱动操作时,监视电路120中采用的检测结果输出电路110检测具有正和负极性的监视像素电路的电势平均值作为平均电势。具有正和负极性的监视像素电路是被驱动作为具有正或负极性的像素电路的第一监视像素电路PXLCM1、和被驱动作为具有负或正极性的像素电路的第二监视像素电路PXLCM2。第一监视像素电路PXLCM1的电势是出现在节点ND301的电势,而第二监视像素电路PXLCM2的电势是出现在节点ND311的电势。
监视电路120然后输出来自检测结果输出电路110中采样的输出电路125的平均电势,以自动调整公共电压信号Vcom的中心值。
图8是在描述根据该实施例的监视电路120的基本概念时参考的图。仅为了使图简单,图8的图中所示的监视电路120是不包括监视垂直驱动电路108、第一监视水平驱动电路109-1和第二监视水平驱动电路109-2的电路。此外,在图8的图中所示的监视电路120中,作为例子,第一监视像素部分107-1驱动为具有正极性的像素电路,而第二监视像素部分107-2驱动为具有负极性的像素电路。
图8的图中所示的监视电路120中包括的检测结果输出电路110采用开关121和122以及比较结果输出部分123。液晶显示面板外面的平滑电容器C120连接到面对液晶显示面板外面的输出端TO和输入端TI。在这种情况下,通过液晶显示面板,图4的图中所示的有源矩阵显示装置100被表示出来。平滑电容器C120是用于平滑公共电压信号Vcom的电容器。
监视电路120中采用的第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2以及开关121和122形成平均电势检测电路124。另一方面,比较结果输出部分123用作上述的输出电路125。
开关121的主动触点“a”连接到提供由第一监视像素部分107-1检测的电势的端子,而开关121的被动触点“b”连接到比较结果输出部分123的第一输入端。出于同样原因,开关122的主动触点“a”连接到提供由第二监视像素部分107-2检测的电势的端子,而开关122的被动触点“b”也连接到比较结果输出部分123的第一输入端。也就是说,开关121和122的被动触点b都通过用作节点ND121的连接点连接到比较结果输出部分123的第一输入端。
比较结果输出部分123的第二输入端连接到用作输入端TI和提供公共电压信号Vcom的线112之间节点ND122的连接点。比较结果输出部分123将具有其调整的中心值的公共电压信号Vcom提供给输出端TO。
图9是示出根据该实施例的监视电路120中采用的比较结果输出部分123的具体典型配置的图。
图9的图中所示的比较结果输出部分123采用比较器1231、具有恒流源的倒相器1232、源极跟随器1233和平滑电容器C123。
比较器1231是用于比较在节点ND121出现的平均电势VMHL和源极跟随器1233的输出、并且向具有恒流源的倒相器1232输出表示比较结果的电势差的组件。
具有恒流源的倒相器1232具有恒流源I121、恒流源I122、PMOS(P沟道MOS)晶体管PT121和NMOS(N沟道MOS)晶体管NT121。PMOS晶体管PT121的栅极电极和NMOS晶体管NT121的栅极电极都连接到比较器1231的输出。彼此连接的PMOS晶体管PT121的漏极电极和NMOS晶体管NT121的漏极电极通过用作连接点的节点ND123接线到源极跟随器1233的输入。
PMOS晶体管PT121的源极接线到与5V系统面板电压VDD2连接的恒流源I121。另一方面,NMOS晶体管NT121的源极接线到与如地电势GND的参考电势VSS连接的恒流源I122。
具有恒流源的倒相器1232用作包括电源电势侧的恒流源I121和参考电势侧的恒流源I122的CMOS倒相器。电源电势侧是PMOS晶体管PT121的源极侧,而参考电势侧是NMOS晶体管NT121的源极侧。恒流源I121向PMOS晶体管PT121提供具有500nA的典型幅度的恒定电流。另一方面,恒流源I122从NMOS晶体管NT121汲取具有500nA的典型幅度的恒定电流。
源极跟随器1233采用NMOS晶体管NT122和恒流源I123。NMOS晶体管NT122的栅极电极连接到用作具有恒流源的倒相器1232的输出节点的节点ND123。NMOS晶体管NT122的漏极电极接线到5V系统面板电压VDD2。另一方面,NMOS晶体管NT122的源极电极通过用作节点ND124的连接点接线到恒流源I123。节点ND124连接到节点ND122,其中节点ND122是比较器1231的第二输入端和输出端TO之间的连接点。
恒流源I123连接到参考电势VSS,如地电势GND。
在上述的配置中,比较结果输出部分123自动调整公共电压信号Vcom的中心值,以便跟随平均电势检测电路124检测的平均电势VMHL。
图10是示出通过利用根据该实施例的驱动方法执行的处理期间沿着时间轴出现的信号波形的图。
如图10的图中所示,在时间t1,来自信号线106-1到106-n的像素视频数据被写入像素电路PXLC。然后,在从时间t1开始经过预先确定的时间时段之后的稍后的时间t2,栅极线104-1到104-n上认定的栅极脉冲被下拉(pulled down),以将每个像素电路PXLC中采用的薄膜晶体管TFT201置为断开状态。
其后,在时间t3,驱动其每一条独立为一行连接的电容器线105-1到105-m,导致每个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,节点ND201处出现的电势由于该电容耦合效应而改变,以调制施加到液晶单元LC201的电压。
在第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的两电势分别保持预先确定的时间段之后,平均电势检测电路124中采用的开关121和122的每个在时间t4被置为接通状态,以使传送两电势的检测线在节点ND121相互短路。结果,在节点ND121处出现平均电势。
在图8和9的图的每一个中所示的典型配置中,在包括其每个具有正极性的像素电路的第一监视像素部分107-1的第一监视像素电路PXLCM1中产生的正极性像素电势VpixH是5.9V,而在包括其每个具有负极性的像素电路的第二监视像素部分107-2的第二监视像素电路PXLCM2中产生的负极性像素电势VpixL是-2.8V。这样,检测的平均电势VMHL具有1.55V的幅度,并且在时间t4将其从平均电势检测电路124提供到比较结果输出部分123。
比较结果输出部分123自动调整公共电压信号Vcom的中心值,以便跟随平均电势检测电路124所检测的平均电势VMHL。
如上所述的监视电路中采用的输出电路根据平均电势检测电路124所检测的平均电势VMHL的比较结果调整公共电压信号Vcom的中心值,其中输出侧信号被反馈为传送包括关于公共电压信号Vcom的中心值的信息的信号。然后,输出电路输出调整的中心值。
这个处理基本上是模拟信号处理。通过参考图11到12E的图,下面的描述解释监视电路中采用为用于执行数字信号处理的输出电路的输出电路130的典型配置。
图11是示出作为执行数字信号处理的输出电路的监视电路中采用的输出电路130的配置的图。图12A到12E是示出在执行控制以调整公共电压信号Vcom的中心值为最优值并保持该中心值在最优值时产生的信号的时序图的图。更具体地,图12A是示出提供到计数器1351的计数器时钟信号CCK的时序图的图。图12B是示出两输入与门140输出的垂直同步脉冲VCK的时序图的图。图12C是示出在被执行来将传送开关138-2置为接通和断开状态的控制中使用的SRAM控制脉冲CTLM的时序图的图。图12D是示出伪中心值产生电路131输出的典型伪中心值PCTRV的时序图的图。图12E是示出主中心值产生电路133输出的、作为公共电压信号Vcom的典型中心值的中心值CTRV的时序图的图。
图11的图中示出的输出电路130采用用作D/A转换器的伪中心值产生电路131、用作A/D转换器的比较器132、用作D/A转换器的主中心值产生电路133、用作多个数据保持部分的存储器(如SRAM134-1和134-2)、解码部分135、控制部分136、传送开关137-1和137-2以及138-1和138-2、异或逻辑和(EXOR)门139以及两输入与门140。
伪中心值产生电路131是用于根据解码部分135产生的第一解码信号DCD1产生伪中心值PCTRV、并将该伪中心值PCTRV经由传送开关137-1输出到比较器132的组件,其中伪中心值PCTRV是包括关于公共电压信号Vcom的中心值的信息。
如图11的图中所示,伪中心值产生电路131典型地具有连接在电源电势VDD和如地电势GND的参考电势之间的寄存器R131以及多个开关,其中每个开关连接到寄存器R131上的不同的点之一以形成并联电路。在作为输出电路130的典型配置的图11的图所示的配置的情形中,所述开关是四个开关SW131-1到SW131-4。
具体来说,开关SW131-1到SW131-4的每一个的主动触点“a”连接到寄存器R131上的点,而开关SW131-1到SW131-4的每一个的被动触点“b”通过传送开关137-2连接到比较器132。
根据第一解码信号DCD1的值,伪中心值产生电路131选择开关SW131-1到SW131-4之一作为置为接通状态的开关,以便输出具有对开关SW131-1到SW131-4中被选择为置为接通状态的开关唯一的值的伪中心值PCTRV。
比较器132是用于比较检测电路检测的平均电势VMHL的幅度和伪中心值产生电路131输出的伪中心值PCTRV的幅度、并将代表幅度比较的结果的数字信号经由传送开关138-1输出到SRAM134-1的组件。
比较器132按需不时执行比较检测电路检测的平均电势VMHL的幅度和伪中心值PCTRV的幅度的比较处理,并根据比较处理的结果输出设置在第一电平1或第二电平0的数字信号。更具体地,如果比较处理的结果指示检测电路所检测的平均电势VMHL的幅度大于伪中心值PCTRV的幅度,则比较器132产生设置在第一电平1的数字信号,指示有必要提高伪中心值PCTRV。另一方面,如果比较处理的结果指示检测电路检测的平均电势VMHL的幅度小于伪中心值PCTRV的幅度,则比较器132产生设置在第二电平0的数字信号,指示有必要降低伪中心值PCTRV。
主中心值产生电路133是用于根据解码部分135产生的第二解码信号DCD2产生并输出中心值的组件,该中心值用于调整公共电压信号Vcom。
如图11的图中所示,主中心值产生电路133典型地具有连接在电源电势VDD和如地电势GND的参考电势之间的寄存器R133以及多个开关,其中每个开关都连接到寄存器R133的不同的点之一以形成并联电路。在作为输出电路130的典型配置的图11的图中所示的配置的情形中,所述开关是四个开关SW133-1到SW133-4。
具体来说,开关SW133-1到SW133-4的每一个的主动触点“a”连接到寄存器R133上的点,而开关SW133-1到SW133-4的每一个的被动触点“b”连接到主中心值产生电路133的输出端。
根据第二解码信号DCD2的值,主中心值产生电路133选择开关SW133-1到SW133-4之一作为置为接通状态的开关,以便输出具有对开关SW131-1到SW131-4中被选择为置为接通状态的开关唯一的值的中心值CTRV,作为公共电压信号Vcom的中心值。
SRAM134-1是用于存储代表比较器132产生的最近比较结果的数字信号的存储器。另一方面,SRAM134-2是用于存储代表比较器132产生的紧接在前的比较结果的数字信号的存储器。传送开关138-1和138-2的每一个都根据基于SRAM控制脉冲CTLM的控制置为接通或断开状态。
解码部分135是用于根据存储在SRAM134-1中作为代表比较器132产生的最近比较结果的信号的数字信号、产生第一和第二解码信号DCD1和DCD2的组件。解码部分135将第一解码信号DCD1输出到伪中心值产生电路131,并且将第二解码信号DCD2输出到主中心值产生电路133。
如图11的图所示,解码部分135采用此后也简单地称为计数器的上-下计数器1351、第一解码器1352、第二解码器1353以及锁存器1354。上-下计数器1351是用于根据SRAM134-1中保存的数字信号的电平、与计数器时钟信号CCK同步地连续执行向上计数操作或向下计数操作的组件,其中SRAM134-1用于保存最近的数字信号。第一解码器1352是用于解码上-下计数器1351的计数值、并将解码结果输出到伪中心值产生电路131作为第一解码信号DCD1的组件。另一方面,第二解码器1353是用于解码上-下计数器1351的计数值、并将解码结果输出到锁存器1354作为第二解码信号DCD2的组件,其中第二解码信号DCD2锁存在锁存器1354中,以便如果锁存器1354从控制部分136接收到垂直时钟信号VCK,就最终将第二解码信号DCD2提供到主中心值产生电路133。另一方面,如果锁存器1354没有从控制部分136接收到垂直时钟信号VCK,则锁存器1354将已经锁存在锁存器1354中的内容作为第二解码信号DCD2提供到主中心值产生电路133。
控制部分136是用于根据被执行来相互比较SRAM134-1和SRAM134-2中保存的数字信号的另一个比较处理的结果、执行按原样将第二解码信号DCD2提供给主中心值产生电路133或者将解码部分135新产生的第二解码信号DCD2提供到主中心值产生电路133的控制的组件,其中第二解码信号DCD2由解码部分135当前提供到主中心值产生电路133。具体地说,如果另一个比较处理的结果指示SRAM134-1中存储的数字信号与SRAM134-2中存储的数字信号不同,即,如果SRAM134-1中存储的数字信号是1但SRAM134-2中存储的数字信号是0、或者如果SRAM134-1中存储的数字信号是0但SRAM134-2中存储的数字信号是1,则控制部分136将垂直时钟信号VCK提供到解码部分135中采用的锁存器1354。另一方面,如果另一个比较处理的结果指示SRAM134-1中存储的数字信号与SRAM134-2中存储的数字信号相同,即,如果SRAM134-1中存储的数字信号和SRAM134-2中存储的数字信号都是0、或者如果SRAM134-1中存储的数字信号和SRAM134-2中存储的数字信号都是1,则控制部分136不将垂直时钟信号VCK提供到解码部分135中采用的锁存器1354。如上所述,如果锁存器1354从控制部分136接收到垂直时钟信号VCK,则作为第二解码器1353执行的解码处理的结果,锁存器1354锁存从第二解码器1353接收的第二解码信号DCD2,并且将锁存的第二解码信号DCD2提供给主中心值产生电路133。另一方面,如果锁存器1354没有从控制部分136接收到垂直时钟信号VCK,则锁存器1354将已经锁存在锁存器1354中的信号提供给主中心值产生电路133作为第二解码信号DCD2。
如图11的图中所示,控制部分136包括SRAM134-2、传送开关138-2、异或门139和两输入与门140。异或门139是用于计算SRAM134-1中存储的数字信号和SRAM134-2中存储的数字信号的异或逻辑和、并且将该异或逻辑和输出到两输入与门140的一个输入端的组件。
两输入与门140的另一个输入端接收垂直同步脉冲VSP。这样,当从异或门139接收的异或逻辑和设置在高逻辑电平时,两输入与门140向解码部分135中采用的锁存器1354输出垂直同步脉冲VSP作为时钟信号CK,其是前述的时钟信号CK。
另一方面,当从异或门139接收的异或逻辑和设置在低逻辑电平时,两输入与门140不向锁存器1354输出垂直同步脉冲VSP作为时钟信号CK。
换句话说,如果比较器132每行执行两次(或多次)比较处理并且所有比较处理导致相同的比较结果,则控制部分136在实际公共电压信号Vcom的中心值CTRV中反映伪中心值PCTRV。
例如,如果每行执行两次比较处理的比较结果指示伪中心值PCTRV小于平均电势VMHL,如图12的图所示,则设置在第一电平1的数字信号存储在两SRAM134-1和134-2中,作为用于指示有必要进一步提高伪中心值PCTRV的数字信号。这样,在这种情形下,控制部分136向锁存器1354输出时钟信号CK,以向主中心值产生电路133提供新产生的第二解码信号DCD2。以这种方式,伪中心值PCTRV被进一步提高并反映在公共电压信号Vcom的中心值CTRV中。
另一方面,如果先前的比较处理的比较结果指示伪中心值PCTRV小于平均电势VMHL、但紧接在先前比较处理之前的比较处理的比较结果指示伪中心值PCTRV大于平均电势VMHL,则将设置在第一电平1的数字信号存储在SRAM134-2中作为用于指示有必要进一步提高伪中心值PCTRV的数字信号,而将设置在第二电平0的数字信号存储在SRAM134-1中作为用于指示有必要降低伪中心值PCTRV的数字信号。
这样,在公共电压信号Vcom的中心值CTRV达到最优值之后,控制部分136停止向锁存器1354输出时钟信号CK以持续地保持该中心值CTRV在最优值的操作。随着控制部分136停止向锁存器1354输出时钟信号CK的操作,将已经产生的第二解码信号DCD2按原样提供给主中心值产生电路133。
如从示出输出电路130的配置的图11的图明显看出的,在实际驱动操作中,检测分别由布置在玻璃基板上的第一和第二监视像素部分检测的正极性和负极性电势的平均伪中心值VMHL,并且将其与伪中心值PCTRV的电势比较,并且根据比较结果校正的伪中心值PCTRV反映在主中心值产生电路133的操作中,其中主中心值产生电路133具有与用于产生伪中心值PCTRV的伪中心值产生电路131相同的配置,使得主中心值产生电路133输出公共电压信号Vcom的中心值,作为没有受驱动操作中产生的噪声影响的主中心值CTRV。
此外,通过减少FPC组件的数量,成本可以降低。除此之外,通过简化或去除在工厂装货时执行的检查过程,成本也可以降低。
而且,降低检查员手动执行的过程引起的变化以调整显示屏幕上出现的闪烁也是可能的。在实际应用时,可以通过较低闪烁速率改进画面的质量。
接下来的描述解释在用作液晶显示面板的有源矩阵显示装置100中提供用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统的原因。
如果不调整公共电压信号Vcom的中心值,则将出现在显示屏幕上产生闪烁的问题。此外,由于施加到液晶单元的正极性电压与施加到液晶单元的负极性电压不同,引起了烧坏问题。
作为这些问题的解决方案,在工厂装货时间执行的检查过程中,有必要在产品从工厂装货之前调整公共电压信号Vcom的中心值。有必要分开提供检查过程的调整电路,并且作为结果,需要繁重的工时。
此外,即使在检查过程中调整公共电压信号Vcom的中心值,在用作液晶显示面板的有源矩阵显示装置100装货之后,由于用作有源矩阵显示装置100的液晶显示面板使用的环境温度、驱动方法、驱动频率、背光(B/L)亮度、入射光亮度和持续使用,公共电压信号Vcom的中心值可能从最优值偏移。
然而,由于有源矩阵显示装置100在液晶显示面板中包括用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统,因此并不需要须繁重工时的检查过程。这样,即使由于用作有源矩阵显示装置100的液晶显示面板使用的环境温度、驱动方法、驱动频率、背光(B/L)亮度或入射光亮度、公共电压信号Vcom的中心值从最优值偏移,用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统能够将公共电压信号Vcom的中心值保持在对于该环境最优的值。结果,有源矩阵显示装置100提供能够适当地防止显示屏幕上产生闪烁的能力的优点。
此外,由于发生在连接到像素电路的栅极线的下降沿上的电容耦合效应或流过像素电路中采用的薄膜晶体管TFT201的漏电流,可用像素部分101中采用的有效像素电路上出现的电势改变。结果,公共电压信号Vcom的最优中心值也需要改变。然而在这个实施例的情形中,公共电压信号Vcom的中心值可以一直调整到最优值以便有可能避免有效像素电路上出现的电势变化对显示画面的质量的影响。
接下来的描述解释有效像素电路上出现的电势变化的机制。
图13是示出作为根据该实施例的驱动方法的执行结果获得的理想状态的图。需要注意的是,为了使接下来的描述易于理解,图13的图中所示的电压值和其它量可以不同于实际的驱动操作的电压值和其它量。
如图13的图所示,在实际的状态中,像素电路上出现的电势以关于视频信号Sig的中心值对称的幅度振动。
如果具有正(+)极性的像素电势Pix和公共电压信号Vcom之间的电势差与具有负(-)极性的像素电势Pix和公共电压信号Vcom之间的电势差一致,则不产生亮度差,并且因此显示屏幕上看不到闪烁。
也就是说,如果具有正(+)极性的像素电势Pix和公共电压信号Vcom之间的电势差等于具有负(-)极性的像素电势Pix和公共电压信号Vcom之间的电势差,正如没有产生亮度差的事实表明的,则视频信号Sig的中心值应当等于最优公共电压信号Vcom。
然而在像素电路中,实际的最优公共电压信号Vcom低于视频信号Sig的中心值。这个差被认为是由于发生在连接到像素电路的栅极线的下降沿上的电容耦合效应或流过像素电路中采用的薄膜晶体管TFT201的漏电流引起的差。
栅极耦合
图14A是示出栅极脉冲以及具有负(-)极性的像素电势Pix与公共电压信号Vcom之间的电势差之间的关系的图,而图14B是示出栅极脉冲以及具有正(+)极性的像素电势Pix与公共电压信号Vcom之间的电势差之间的关系的图。
作为朝向+方向的电容耦合效应的薄膜晶体管TFT201的栅极电极引起的电容耦合效应,由于薄膜晶体管TFT201处于接通时段的事实而消除。然而,作为朝向-方向的电容耦合效应的薄膜晶体管TFT201的栅极电极引起的电容耦合效应没有被消除,引起像素电路上出现的电势降低。
因而,如果视频信号Sig的中心值等于公共电压信号Vcom(Vcom=Sig),则具有正(+)极性的像素电势Pix与公共电压信号Vcom之间的电势差不等于具有负(-)极性的像素电势Pix与公共电压信号Vcom之间的电势差,使得视频信号Sig的中心值或公共电压信号Vcom的中心值不等于最优公共电压信号Vcom。
像素电路晶体管的漏电流
图15是示出漏电流的原因的模型的图,其中每个漏电流流过像素电路中采用的TFT(薄膜晶体管)。流过像素电路晶体管的漏电流可以是流向信号线的漏电流、或者由电子充电和放电过程引起的作为流向栅极线的漏电流的漏电流。流向信号线的漏电流是在用作像素电路晶体管的TFT的S(源极)和D(漏极)电极之间流动的漏电流,而流向栅极线的漏电流是在TFT的S(源极)和G(栅极)电极之间流动的漏电流。在下面的描述中,在TFT的S(源极)和D(漏极)电极之间流动的漏电流称为S-D漏电流,而TFT的S(源极)和G(栅极)电极之间流动的漏电流称为S-G漏电流。
作为S-D和S-G漏电流的组合得到的结果,像素电势也称为电势Pix降。因此,像素电势(或电势Pix)受如随电流Ioff增加而由亮度引起的电流增加和由于频率变化引起的保持时段变化的原因的影响。
图16A是示出在实现根据负(-)极性的实施例的驱动方法时、作为栅极耦合效应和其每个流过像素电路中采用的晶体管的漏电流的结果获得的状态的图,图16B是示出在实现根据正(+)极性的实施例的驱动方法时、作为栅极耦合效应和其每个流过像素电路中采用的晶体管的漏电流的结果获得的状态的图。
在图16A和16B的每个图中,虚线示出作为没有栅极耦合效应并且没有流过像素电路中采用的晶体管的漏电流的结果获得的信号的波形,而实线示出作为栅极耦合效应和其每个流过像素电路中采用的晶体管的漏电流的结果获得的信号的波形。
在负极性侧,S-D漏电流的方向与S-G漏电流的方向相反。因此,实际方向由S-D漏电流和S-G漏电流中较大的一个确定。
另一方面,在正极性侧,S-D漏电流的方向与S-G漏电流的方向相匹配,朝向像素电势降落的方向。
如上所述,栅极耦合效应和其每个流过像素电路中采用的晶体管的漏电流引起像素电路出现的电势的降落,使得最优公共电压信号Vcom在向下的方向上偏移。
在这个实施例中,公共电压信号Vcom的中心值如上所述被自动调整,使得有可能消除有效像素电势的变化对画面的质量的影响。
图17是示出像素电势变化的原因的图表,作为原因,其影响可以通过根据该实施例自动调整公共电压信号Vcom的中心值而消除。出于比较的目的,该表还示出了像素电势变化的原因,作为原因,其影响可以通过在工厂执行检查过程而消除。在图17的表中,圆圈符号指示其影响可以被消除的原因。另一方面,X符号指示其影响不可以被消除的原因。
像素电势变化的具体原因的影响不能通过仅执行检查过程而消除。然而通过根据该实施例自动调整公共电压信号Vcom的中心值,有可能消除像素电势变化的具体原因的影响。像素电势变化的具体原因是在实际利用时出现的驱动频率变化、也发生在实际利用时的环境温度变化以及烧坏。驱动频率的变化、环境温度的变化以及烧坏由于流过像素电路中采用的晶体管(Tr)的漏出(off leak)电流引起,而且不能通过仅执行检查过程而消除。
出于同样的原因,像素电势变化的其他具体原因的影响不能通过仅执行检查过程而消除。然而通过根据该实施例自动调整公共电压信号Vcom的中心值,有可能消除像素电势变化的其他具体原因的影响。像素电势变化的其他具体原因是在实际利用时发生的驱动频率变化、也在实际利用时发生的环境温度变化、也在实际利用时发生的背光亮度变化以及外部光照变化。驱动频率的变化、环境温度的变化、背光亮度的变化以及外部光照的变化由于流过像素电路中采用的晶体管的光漏电流引起,而且不能通过仅执行检查过程而消除。
已经在上面描述公共电压信号Vcom的中心值的自动调整。接下来的描述解释根据该实施例组成第一和第二监视像素部分107-1和107-2的像素电路的布置。
如前所述,根据该实施例,在邻近可用像素部分101的位置(在图4的图中,可用像素部分101右侧的位置)处提供的监视电路120包括:具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第一监视像素部分107-1、同样具有一个监视像素电路或多个监视像素电路的第二监视像素部分107-2、用作垂直驱动电路的监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1、第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2和检测结果输出电路110。
在可用像素部分101的右侧的位置具备如上布置的原因解释如下。
如图18的图所示,监视像素电路或多个监视像素电路被创建为可用像素部分101的一部分。例如,监视像素电路被创建为可用像素部分101的像素电路或者各监视像素电路被创建为可用像素部分101的一行。在这种配置中,以与可用像素部分101相同的方式,监视像素电路连接到由垂直驱动电路102和水平驱动电路103驱动的栅极、电容器和信号线,以便获得与可用像素电路中产生的电势相似的监视像素电势。
然而在这种配置的情况下,每个监视像素电路要求与每个可用像素电路所要求的相似的电势。因此,由于监视像素部分的配置不可以改变太多,因此监视像素部分需要设置在可用像素部分(或者可用的显示区域)上面或下面的位置,并且监视像素部分需要朝向水平方向。
此外,由于使用与显示像素电路(或可用像素电路)相同的驱动信号(或相同的控制信号),因此利用控制信号的自由很低。除此之外,由于信号线也与可用的显示区域共享,因此这种配置引起每条信号线产生的电容耦合效应不能被忽略的问题。
根据该实施例,在将数据写入监视像素电路的操作执行以后,可以在一帧时段的中间执行电势检测过程以便完成最优校正操作。
然而如图19的图所示,由于其每个在一帧时段中间从信号线接收视频信号的显示像素电路,受信号线电压变化的影响,监视像素电路的电势也不可避免地变化。因此,校正操作需要在视频信号的消隐时段执行。
此外,作为用于自动调整上述的公共电压信号Vcom的中心值的系统需要的像素电路,布置两种极性(即正极性和负极性)的监视像素电路是困难的。
为了解决上述问题,监视电路120在邻近可用像素部分101的位置独立于可用像素部分101创建,作为采用第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1和第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2的电路。
此外,在监视像素部分包括多个监视像素电路的配置的情形中,如果栅极线只是被图20A和20B的图中所示的多个监视像素电路共享,则栅极耦合的量不可避免地变化。
在图20A的图所示的配置中,监视像素电路的布置朝向水平方向,并且监视像素电路共享栅极线。在这种情形中,任何特定像素电路受邻近该特定像素电路的像素电路的栅极耦合效应的影响。
另一方面,在图20B的图所示的配置中,监视像素电路的布置朝向垂直方向,并且监视像素电路共享栅极线。在这种情形中,任何特定像素电路不仅受该特定像素电路自身的栅极耦合效应的影响,同时还受邻近该特定像素电路的像素电路的栅极耦合效应的影响。因此,该像素电路中出现的电势降大。
为了解决上述问题,在该实施例的情形中,提供栅极线以便形成如下面所述的所谓的嵌套配置。因此期望提供任一种即使监视像素电路的配置朝向垂直方向、任何特定监视像素电路也仅受连接到该特定像素电路本身的线的栅极耦合效应的影响的配置。
图21是示出根据该实施例的监视像素部分107A中的像素电路的典型布置的图。图22是示出图21的图中所示的监视像素部分107A中出现的驱动信号的波形的图。
图21的图中所示的监视像素部分107A是典型的监视像素部分,其中16个监视像素电路PXLCM11到PXLCM44被布置形成4×4的矩阵。然而,形成矩阵的监视像素电路的数量决不限于十六个。也就是说,矩阵可以是n×n矩阵,其中符号n表示除了四之外的任何数字。
组成监视像素部分107A的像素电路的矩阵由平行于列的线分成两个区域,即ARA1和ARA2。
在像素矩阵的每一行上,有用于在实际监视中不使用的第一监视像素电路的区域ARA11、和用于在实际监视中使用的第二监视像素电路的区域ARA21。在图21的图中,第一监视像素电路由符号pixA表示,而第二监视像素电路由符号pixB表示。区域ARA11和ARA21在两区域ARA11和ARA21的每一个中在列方向上交替地布置。因此,第一监视像素电路pixA在像素电路矩阵中列方向上形成之字形。由于相同的原因,第二监视像素电路pixB在像素电路矩阵中列方向上形成之字形。
如图21所示,监视像素部分107A中采用的第一监视像素电路pixA和第二监视像素电路pixB的每一个采用用作开关器件的薄膜晶体管TFT321、液晶单元LC321和存储电容器Cs321。液晶单元LC321的第一像素电极连接到薄膜晶体管TFT321的漏极电极(或源极电极)。薄膜晶体管TFT321的漏极电极(或源极电极)也连接到存储电容器Cs321的第一电极。需要注意的是,薄膜晶体管TFT321的漏极(或源极电极)电极、液晶单元LC321的第一像素电极和存储电容器Cs321的第一电极之间的连接点形成节点ND321。
图21的图中所示的监视像素部分107A利用两条栅极线,即第一栅极线GT1和第二栅极线GT2。第一栅极线GT1连接到第一监视像素区域ARA11中的第一监视像素电路pixA所采用的薄膜晶体管TFT321的栅极电极,而第二栅极线GT2连接到第二监视像素区域ARA21中的第二监视像素电路pixB所采用的薄膜晶体管TFT321的栅极电极。
第二监视像素电路pixB的节点ND321连接到如ITO线的传导线。位于第四行和第二列的交点处的第二监视像素电路PXLCM42的节点ND321连接到检测结果输出电路110。
作为实际的监视像素电路,图21的图中所示的典型配置采用监视像素电路PXLCM13、PXLCM22、PXLCM33和PXLCM42。
第一监视像素电路pixA和第二监视像素电路pixB中的每一个的存储电容器Cs321的第二电极连接到电容器线L321,该电容器线L321是一行上的所有像素电路共同的行。
此外,位于同一列的第一监视像素电路pixA和第二监视像素电路pixB中的每一个所采用的薄膜晶体管TFT321的源极电极(或漏极电极)连接到为该列提供的信号线。为第一到第四列提供的信号线分别是信号线L322-1到L322-4。
第一监视像素电路pixA和第二监视像素电路pixB中的每一个所采用的液晶单元LC321的第二像素电极,连接到用于典型地提供具有小幅度并且在每水平扫描时段倒相的极性的公共电压信号Vcom作为所有像素电路公共的信号的线。在接下来的描述中,水平扫描时段称为1H。
如图22的时序图所示,在监视像素部分107A中,首先,第一栅极线GT1驱动为高电平以将第一监视像素电路pixA置为空驱动状态。随着第一监视像素电路pixA置为空驱动状态,邻近第一监视像素电路pixA的第二监视像素电路pixB受到第一监视像素电路pixA的栅极耦合效应的影响。然而,在第一栅极线GT1的下降沿的定时,第二监视像素电路pixB恢复为其原来的状态。
接下来,第二栅极线GT2驱动为高电平以将第二监视像素电路pixB置为真实驱动状态。随着第二监视像素电路pixB置为真实驱动状态,第二监视像素电路pixB仅经历其自身产生的栅极耦合效应,并且决不受到邻近第二监视像素电路pixB的第一监视像素电路pixA产生的栅极耦合效应的影响。因此,可以使得像素电路所经历的电势降的幅度与可用像素部分101中所采用的像素电路PXLC的电势降相同。
如上所述,在该实施例中,通过提供栅极线以形成所谓的嵌套布置,监视像素电路产生的栅极耦合效应是仅由连接到该监视像素电路本身的栅极线引起的电容耦合效应。
图21的图中所示的监视像素部分107A可以用作图4的图中所示的有源矩阵显示装置100所采用的第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的任一个。
如上所述,该实施例具有如下配置:监视电路120在邻近可用像素部分101的位置独立于可用像素部分101创建,作为包括第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1和第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2的电路。此外,提供栅极线以形成所谓的嵌套布置。因此,该实施例提供利用该实施例设计液晶显示面板的较高自由度的好处。
结果,更易于布置监视电路120的配置电路,即更易于布置第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRVM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1和第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2。
有可能在邻近如图4的图所示的可用像素部分101的位置(或者,在图4的图中,在可用像素部分101的右侧)独立于可用像素部分101布置监视电路120的所有配置电路。此外,配置电路的布置可以设计成各种形状。
例如,如图23A的图所示,该布置分成可用像素部分101上面的位置和可用像素部分101右侧的位置。此外,还可能提供图23B的图所示的另一种典型布置,作为这样的的布置,其中第一监视像素部分107-1平行于第二监视像素部分107-2,监视水平驱动电路109位于第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的上方,而监视垂直驱动电路108位于第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的下方。
除此之外,特别设计用于监视像素部分的垂直和水平驱动电路可以因此与可用像素部分101分离地提供,使得有可能解决校正操作需要在视频信号的消隐时段执行的问题。如先前所述,这个问题是由这样的事实引起的,即受由于其每个在一帧时段的中间从信号线接收视频信号的显示像素电路造成的信号线电压变化的影响,监视像素电路的电势也不可避免地变化。
顺便说一下,如前所述,驱动操作在可用像素电路(每一个也称为显示像素电路)和位于与可用像素电路分开的位置的监视像素电路上执行,以便防止由于结构差异,监视像素电势从显示像素电路想要的目标电势偏移。然而,该实施例采用用于调整监视像素电路上出现的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移的电路。
该实施例采用一种系统,其中监视电路120包括一对监视像素部分,即具有正(+)极性的第一监视像素部分107-1和具有负(-)极性的第二监视像素部分107-2。该系统中,通过缩短相互传送第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2中检测的像素电势的检测线,可以产生平均检测电势,作为用于调整(校正)公共电压信号Vcom的电势(或中心值)的电势。
产生的平均电势应与施加到可用像素电路(或显示像素电路)的公共电压信号Vcom的电势一致。然而,如果监视像素电路和显示像素电路(或可用像素电路)相互独立提供,则即使监视像素电路和显示像素电路置于相同的操作条件,由于图24的图中所示的液晶显示面板表面的变化,产生监视像素电路检测的电势Pix和实际出现在显示像素电路中的电势Pix之间的差也是完全可能的。液晶显示面板表面的典型变化是液晶单元间隙的变化和夹层绝缘膜的变化。
例如,液晶单元间隙的变化对液晶单元的电容有影响,而夹层绝缘膜的变化典型地对存储电容器的电容、TFT的栅极电极的寄生电容器的电容和TFT的特性有影响。
由于液晶显示面板表面的这样的变化和电势的差异,因此在监视电路中也存在误差,使得害怕检测的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移。为了解决这个问题,有必要采用下面两种典型方法的一种或这些方法的组合。
根据第一种方法,具有相互不同幅度的视频信号写入监视像素电路,使得偏移量故意提供给每个像素电路中检测的平均电势,作为用于校正检测的平均电势以便消除检测的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移的偏移量。另一方面,根据第二种方法,每个监视像素电路提供有电容器,使得偏移量故意提供给检测的平均电势,作为用于校正检测的平均电势以便消除检测的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移的偏移量。
通过采用第一和第二方法的一种或这些方法的组合,有可能消除检测的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移。
首先,解释第一方法。如上所述,根据该方法,执行通过故意为检测的平均电势提供由施加到监视像素电路的视频信号Sig之间的幅度差引起的偏移量来校正检测的平均电势的操作。
图25A和25B的每个是描述被执行来通过为检测平均电势故意提供由施加到监视像素电路的视频信号Sig之间的差引起的偏移量来校正检测平均电势时参考的说明图。更具体地,图25A是示出在具有相同幅度的信号Sig施加到监视像素电路的情形中、作为检测电势Pix的平均值的结果获得的检测输出的说明图。另一方面,图25B是示出在具有彼此不同幅度的信号Sig施加到监视像素电路的情形中、为了故意向检测的输出提供偏移量从而消除检测的电势从该显示像素电路想要的目标电势偏移、作为检测电势Pix的平均值的结果获得的检测输出的说明图。
按照第一种方法,偏移量故意提供给检测输出,以便消除检测电势从显示像素电路想要的目标电势偏移。如图25B的图中所示,具有相互不同幅度的信号Sig被写入实施例中使用的一对监视像素部分。因为检测平均电势通过缩短相互传送从监视像素部分检测的电势的检测线产生,该检测电势可以移动等于该偏移量的差值,以用于消除检测电势从显示像素电路想要的目标电势偏移。在图25B的图所示的情况下,负侧上的视频信号Sig-的幅度改变,然后视频信号Sig-被写入负侧上的监视像素部分。然而,应注意,也可以提供这样的配置,其中正侧上的视频信号Sig+的幅度改变,然后视频信号Sig+被写入正侧上的监视像素部分。
图26是示出电路的第一典型配置的图,该电路用于执行通过故意为检测平均电势提供由施加到监视像素电路的视频信号Sig间的幅度差值所导致的偏移量来校正检测平均电势的操作。
图26的图中所示的电路典型地采用提供在与第一监视像素部分107-1相关联的第一监视水平驱动电路109-1的输出级的正极性写入电路1091-1,作为特别为正极性设计的写入电路。同样的,电路典型地采用提供在与第二监视像素部分107-2相关联的第二监视水平驱动电路109-2的输出级的负极性写入电路1091-2,作为特别为负极性设计的写入电路。正极性写入电路1091-1和负极性写入电路1091-2的每一个产生具有可独立控制的幅度的视频信号Sig。
正极性写入电路1091-1和负极性写入电路1091-2的每一个采用数字-模拟转换器DAC和用于放大由数字-模拟转换器DAC产生的模拟信号的放大器amp。
图27为表示电路的第二个典型配置的图,该电路执行通过故意给检测平均电势提供由施加到监视像素电路的视频信号Sig间的幅度差所导致的偏移量来校正检测平均电势的操作。
在图27的图所示的电路的情况下,除了其每个用于放大由分压电阻DRG1和DRG2之一产生的模拟信号的放大器amp外,在与第一和第二监视像素部分107-1和107-2相关联的第一和第二监视水平驱动电路109-1和109-2的输出级分别使用分压电阻DRG1和DRG2,来代替数字-模拟转换器DAC。分压电阻DRG1和DRG2的每一个产生具有可独立控制的幅度的视频信号Sig。
在图27的图所示的典型配置中,分压电阻DRG1和DRG2的每一个采用开关来选择用于产生具有所希望的幅度的视频信号Sig的电阻串联电路。然而,也可以采用另一种控制方法,通过这种方法,电阻通过利用激光修补技术断开,从而选择用于产生具有所希望的幅度的视频信号Sig的电阻串联电路。
应注意,平均电势检测系统和/或Sig写入系统不必与LCD(液晶显示)面板集成并且嵌入液晶显示面板。也就是说,平均电势检测系统和/或Sig写入系统可以分别实现为如图28A或图28B中所示的如COG(玻璃芯片)、COF(薄膜芯片)等的外部IC。
接下来,解释第二种方法。如前所述,按照第二种方法,每个监视像素电路被提供有附加电容器,使得故意将偏移量提供给检测平均电势作为用来校正检测电势以便消除检测电势从显示像素电路想要的目标电势偏移的偏移量。
图29是描述被执行来通过为检测平均电势故意提供由附加电容器所产生的偏移量来校正检测平均电势的操作的概要时参考的说明图。
按照第二种方法,附加电容器COFS附接到监视像素电路PXLCM的节点ND321,作为用来调整在监视像素电路PXLCM中积累的电荷量的电容器。
附加电容器COF被加到每个正极性监视像素电路和负极性监视像素电路。通过采用开关或激光修复技术,附加电容器COF连接到监视像素电路PXLCM或从监视像素电路PXLCM断开,以便调整监视像素电路PXLCM的电容。通过调整监视像素电路PXLCM的电容,可以控制提供给监视像素电路PXLCM的检测电势的偏移量。
在图29所示的典型配置中,采用了基于偏移开关SWOF的切换技术。
图30是示出用于执行通过故意提供由附加电容器产生的偏移量给检测平均电势来校正检测平均电势的操作的平均电势检测电路124A的典型配置的电路图。
图30的图中显示的平均电势检测电路124A包括:多个附加电容器COF107-1,该多个附加电容器COF107-1形成通过用作开关SW107-1的NMOS晶体管连接到第一监视像素部分107-1的节点ND301的并联电路;和多个附加电容器COF107-2,该多个附加电容器COF107-2形成通过用作开关SW107-2的PMOS晶体管连接到第二监视像素部分107-2的节点ND311的并联电路。
开关SW107-1的栅极电极(也称作控制电极)通过倒相器INV107连接到提供偏移量信号SOFST的线。另一方面,开关SW107-2的栅极电极(也称作控制电极)直接连接到提供偏移量信号SOFST的线。
在图30的图所示的典型配置中,第一监视像素部分107-1被示作正极性的像素电路,而第二监视像素部分107-2被示作负极性的像素电路。另外,在图30的图所示的典型配置中,用来获取出现在第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2中的电势的平均值的每个开关121和122是晶体管。
图31示出指示附加电容器COF107-1和COF107-2分别连接到节点ND301和ND311的时序的典型时序图。
如图31的时序图中所示,在检测其每个出现在像素电路中的电势的时段期间,低电平有效(active-low)偏移量信号SOFTS被设置成低电平,低电平是有效状态电平。在这个状态中,附加电容器COF107-1和COF107-2分别连接到要检测的像素电势出现的节点ND301和ND311。
另一方面,在没有检测到其每个出现在像素电路中的电势的时段期间,偏移量信号SOFTS被设置成高电平,高电平是无效状态(inactive-state)电平。在这个状态中,附加电容器COF107-1和COF107-2分别从节点ND301和ND311断开。
另外,在检测其每个出现在像素电路中的电势的时段期间,如上所述,附加电容器COF107-1和COF107-2分别连接到节点ND301和ND311。这样,CS耦合效应的幅度减少。
图32是示出用于通过故意提供偏移量给每个电势来校正检测电势的电路的像素电势短路模型的图。基于像素电势短路模型的模型等式在下面被解释为用于通过故意提供偏移量给每个电势来校正检测电势的电路的等式。
[等式2]
......(2)
用于以上等式中的符号解释如下:
符号C1代表液晶单元C1c的电容;
符号C2代表存储电容器Cs的电容CS;
符号C3代表加在L(负极性)侧的附加电容器的电容;
符号C4代表加在H(正极性)侧的附加电容器的电容;
符号VH代表将从位于正极性侧的信号线写入像素电路的电势;和
符号VL代表将从位于负极性侧的信号线写入像素电路的电势。
模型等式在下面给出。图33是其每个示出对于各电容器的某些电容的电势VL和VH的波形的多个图。更具体地,图33的[1]是示出对于C3=6pF并且C4=6pF的电势VL和VH的波形图,而图33的[2]是示出对于C3=1pF并且C4=6pF的电势VL和VH的波形图。当电容C3从6pF变成1pF时,公共电压信号Vcom的中心值com如下描述改变。
[等式3]
首先,从上面所给的模型等式的等式(2)中,公共电压信号Vcom的中心值com表示如下:
们假设C1=11pF、C2=36pF、VL=3.35V并且VH=0V(取该值作为参考电压)。那么,典型数值被替换成如下的等式(3)。
对于图33[1]的图中所示的波形:
对于图33[2]的图中所示的波形:
由等式(3-1)和(3-2)作为平均com的计算值所表示的值可明显看出,加在L(负极性)侧的附加电容器的电容C3的改变提供用于校正检测电势的偏移量。也就是说,由等式(3-1)和(3-2)作为平均com的计算值所表示的值证明:故意提供给检测电势的偏移量可用作校正检测电势的偏移量。
图34是示出用于改变作为COF提供的附加电容器的电容的典型配置的图。
如图34的图所示,附加电容器COF的电容可以通过根据施加到开关SWOF的控制信号CTL将每个开关SWOF置于接通或断开的状态来控制。作为另一个选择,任何一个附加电容器COF可以通过使用激光来物理地断开,以便设置附加电容器COF的电容。
另外,如前所述,在根据该实施例的配置中,可用像素电路(每个也可称为显示像素电路或有效像素电路)和监视像素电路被分别布置。通过使用开关121和122,传送从监视像素电路检测的电势的检测线被相互短路,以便发现检测电势的平均值。
在这个配置中,依赖于用来将视频信号重写到每个监视像素电路的过程是否在相互短路检测线的操作之后执行,电势可被变形,该检测线传输从监视像素电路检测的电势。这样,像素功能可能因例如烧坏(burn-in)现象而明显减弱。
为了解决这个问题,按照该实施例,提供了这样的配置,其中重写视频信号的过程在相互短路检测线的操作之后执行,该检测线传送从监视像素电路检测的电势。通过执行重写视频信号的过程,电势的变形被校正,从而给像素电路提供电气保护。
按照实施例,执行操作以便相互短路检测线,该检测线传送来自正(+)和负(-)极性的监视像素电路的电势。通过短路检测线,可产生电势的平均值,作为用于调整公共电压信号Vcom的中心值的平均值。
在驱动液晶单元的正常操作中,用于驱动液晶单元的公共电压信号Vcom是类似图35A的图中所示的AC电压。使用这种AC电压,可防止像素电路的电势变形。
然而,在开关被轮流重复地置于短路状态和开路状态以便检测像素电路的电势的系统的情况下,担心电势会如图35B的图中所示变形。
在短路状态中,负极性的时段变短,导致电势变形。在图35B的图中所示的典型情况下,在特定像素电路中的负极性时段变短,但相反地,在与特定像素电路形成一对的像素电路中,正极性的时段变短。
图36是在用于防止作为将传送检测电势的检测线置于短路状态的过程的结果、从监视像素电路检测的电势变形的方法的描述中所引用的说明图。
在用作检测系统的检测结果输出电路110从像素电路取出希望的平均电势之后,没必要保持短路状态。因此,在检测过程结束之后,和短路前(pre-short)的像素电势相同的像素电势再一次写入像素电路。在像素电势重写入像素电路的操作之前,必须执行一次重写准备过程。用来执行在将像素电势重写入像素电路的操作之前的重写准备过程的系统将在之后描述。
图37是用于防止作为将传送检测电势的检测线置于短路状态的过程的结果、从监视像素电路检测的电势变形的方法的具体描述中所引用的说明图。
如图37的图中所示,在像素电势pix通过用作像素晶体管的TFT被写入像素电路之后,像素电势pix由于CS耦合效应达到所希望的电平。在第一写入操作中,出现一次这种CS耦合效应。这样,需要做出精巧设计的尝试来避免在重写的时候另一个CS耦合效应进一步提高像素电势pix。
这种尝试在与电容器信号CS的当前极性相反的方向上改变电容器信号CS的重写准备过程中做出。重写准备过程可以通过根据像素电路的极性在L(向下)或H(向上)方向上改变电容器信号CS来降低或提高电容器信号CS。也就是说,重写准备过程产生在与将在重写时发生的其它CS耦合效应的方向相反的方向上的CS耦合效应。
当然,当电容器信号CS改变时,出现在像素电路中的电势pix也受该改变影响。然而,如果重写准备过程在用于触发重写操作的栅极脉冲紧前面的定时执行,该重写操作将由电势pix表示的视频信号重写入如图37的图中所的示像素电路,则正常视频信号将紧接在重写准备过程之后被重写入像素电路,使得发生在电势pix的准备过程中的改变的效果将会被由视频信号重写操作产生的pix改变所取消。
图38是示出电势变形防止电路400的第一典型配置的图,该电势变形防止电路400用于防止检测电势在相互短路检测线的过程中被变形,该检测线传送其每个出现在监视像素电路中的电势。图39A和39B显示图38的图中所示的电势变形防止电路400中出现的信号的时序图。
如图38的图中所示,电势变形防止电路400包括两输入或门401、移位寄存器402到404、SR触发器(SRFF)405、三输入与门406、CS复位电路407、CS锁存电路408和输出缓冲器409。两输入或门401接收用于正常信号写入操作的传输脉冲VST(也称作垂直开始脉冲VST)、和用于视频信号重写操作的另一个重写传输脉冲VST2,计算正常写入传输脉冲VST和另一个重写传输脉冲VST2的逻辑和。移位寄存器402到404以形成串联电路的级联连接连线到两输入或门401的输出端。SRFF405由用于正常信号写入操作的传输脉冲VST设置,并由在级联连接的最后一级提供的移位寄存器404所产生的脉冲V3复位。SRFF405从它的倒相输出端XQ输出低电平有效的掩码(masking)信号MSK。三输入与门406接收由在级联连接的中间级提供的移位寄存器403所产生的输出脉冲V2、掩码信号MSK和使能信号ENB,计算输出脉冲V2、掩码信号MSK和使能信号ENB的逻辑乘。CS复位电路407与极性同步脉冲POL同步地输入来自三输入与门406的输出信号S406,并输出CS复位信号Cs_reset给CS锁存电路408。CS锁存电路408与极性同步脉冲POL同步地锁存来自SRG404的输出脉冲V3,并按照从CS复位电路407接收的CS复位信号Cs_reset复位锁存的数据。输出缓冲器409是用于输出来自CS锁存电路408的信号作为电容器信号CS的缓冲器。
如上所述,图38的图中所示的电势变形防止电路400采用CS复位电路407,使得可能执行重写准备过程。CS复位电路407识别电容器信号CS的当前极性,并在与识别的极性相反的方向上执行复位操作(或重写准备过程)。为此,CS复位电路407通过三输入与门406利用从移位寄存器403接收的脉冲V2,使得重写准备过程可以紧接在将视频信号重写入像素电路的操作之前执行。
另外,为了在与电容器信号CS的当前极性相反的方向上改变电容器信号CS,也就是,为了在使得CS耦合效应在下述方向上出现的方向上改变电容器信号CS,该方向与重写时发生的其他CS耦合效应的方向相反,必须确定电容器信号CS的当前极性。这就是为什么CS复位电路407也接收极性识别脉冲POL。
另外,在掩码操作过程中,不输出CS复位信号Cs_reset。
在这个典型的配置中,将视频信号写入像素电路的操作在脉冲V3确定的定时执行。
图40是示出电势变形防止电路的第二典型配置的图,该电势变形防止电路用于防止检测电势在其每个出现于监视像素电路中的电势的短路过程中被变形。图41A和41B显示出现在图40的图中所示的电势变形防止电路400A中的信号的时序图。
在图40的图中所示的电势变形防止电路400A中,重写准备过程的执行没有考虑由图38的图中所示的电势变形防止电路400中采用的SRFF405所设置的掩码时段。然而,电势变形防止电路400A的配置比图38的图中所示的电势变形防止电路400的配置更简单,原因是电势变形防止电路400A不包括采用在电势变形防止电路400中的SRFF405。也可能提供这样的配置给电势变形防止电路400A,其中重写准备过程由重写传输脉冲VST2所确定的时序执行。
图40的图中所示的电势变形防止电路400A在长复位时段是有用的,只要该复位时段是可接受的。
应注意,每一个电势变形防止电路400和电势变形防止电路400A可以通过采用LTPS(低温多晶硅)技术或作为COG、COF等附接到有源矩阵显示装置100,集成在有源矩阵显示装置100中。
接下来,解释监视电路120的栅极线的布置。
如前所述,在本实施例中,提供栅极线来形成所谓的嵌套布置。然而,基本上如果显示像素电路(或可用像素电路)中的栅极线的时间常数与监视像素电路中的栅极线的时间常数不一致,则在所产生的显示像素电路和监视像素电路之间的电势也存在有差异。用于校正公共电压信号Vcom的中心值的电路和之后将描述的作为校正电容器信号CS和视频信号Sig的电路的每个被设计来在所产生的显示像素电路和监视像素电路之间的电势没有差别的假设下操作。如果在所产生的显示像素电路和监视像素电路之间的电势有差别,则恐怕每个校正电路的输出偏离显示像素电路所意图的目标电势。
为了解决所述问题,为带有小时间常数的栅极线的监视像素电路提供调整电阻器。为了具体说明,进行精巧地尝试来设计监视像素电路中的栅极线的形状,使得栅极线也用作电阻器。这样,可以使得监视像素电路中的栅极线的时间常数与显示像素电路中的栅极线的时间常数相同。从而,解决了问题。
图42A到42C中的每一个是在描述所产生的显示像素电路和监视像素电路之间的电势间的差别的原因时引用的说明图。更明确点,图42A是示出相当于像素单元的图,而图42B是示出施加到栅极电极的信号的波形的比较。图42C是示出作为时间常数间差别的原因而描述的、对沿时间轴所发生的现象的描述的说明图。
如图42A到42C的图中所示,通常,施加到栅极的信号变形导致电荷从液晶电容Cc1被重新注入,因此出现在像素电路中的电势偏移。
如果施加到监视像素电路(也称作检测像素电路)中采用的晶体管的栅极的信号变形与施加到显示像素电路中的晶体管的栅极的信号变形不相同,则监视像素电路中出现的电势偏移也与显示像素电路中出现的电势偏移不相同。结果,恐怕在某些情况下信号校正电路不能正确工作。
图43A是示出根据实施例的可用像素电路(也称作显示像素电路)的布置模型的图,而图43B是示出根据实施例的监视像素电路(也称作检测像素电路)的布置模型的图。
在实施例中,为了调整监视电路120中的栅极线GT1和GT2的时间常数,栅极线GT1和GT2的每条弯曲形成如图43B中所示的锯齿形状。在栅极线弯曲形成锯齿形状的情况中,栅极线的时间常数由锯齿波的个数决定。
图44A和44B中的每一个的每个是使栅极线的时间常数相互匹配的方法的描述中所引用的说明图。
在图44A和44B的图中所示的例子中,设计电阻线的布置,从而显示像素负载模型中的测量点MPNT1处的时间常数与监视像素负载模型中的测量点MPNT2处的时间常数相匹配。
图45A到45C中的每一个是示出利用用于使得栅极线的时间常数相互匹配的方法中采用的布置选项的示例的图。
在图45A到45C的图中所示的例子中,普通的布置也可改成平行线布置,如可选布置1或2。如果在制造过程后检测电势变得不正常,则可以通过使用激光修复技术来调整时间常数。
所述描述解释了用于自动调整(或校正)公共电压信号Vcom的中心值的系统。接下来,描述根据本实施例的公共电压信号Vcom的值。
在实施例中,作为典型地具有小幅度以及典型地每1H(水平扫描时段)改变一次极性的一系列脉冲的公共电压信号Vcom,通过供应线112提供给可用像素部分101的每个显示像素电路PXLC中使用的液晶单元LC201的第二像素电极、第一监视像素部分107-1的每个检测像素电路中采用的液晶单元LC301的第二像素电极、和第二监视像素部分107-2的每个检测像素电路中采用的液晶单元LC311的第二像素电极,作为所有像素电路公共的信号。
公共电压信号Vcom的幅度△Vcom和差△Vcs的每一个都可以设置为使黑色亮度和白色亮度都最优的选择值。如前所述,差△Vcs是电容器信号CS的第一电平CSH和电容器信号CS的第二电平CSL之间的差。
举例来说,正如接下来将被说明的,公共电压信号Vcom的幅度△Vcom和CS电势△Vcs的每一个都被设置成使得施加到液晶单元LC201中的有效像素电势△Vpix_W在白色显示下不超过0.5V的值。
产生公共电压信号Vcom的公共电压产生电路可嵌入液晶显示面板或作为液晶显示面板外部的电路提供。如果公共电压产生电路作为液晶显示面板外部的电路提供,则公共电压信号Vcom作为液晶显示面板的外部电压提供。
由于电容耦合效应,产生小幅度△Vcom。作为另一种选择,小幅度△Vcom也可以被数字地产生。
希望产生具有典型地在大约10mV到1.0V的范围内的非常小幅度的小幅度△Vcom。这是因为,如果小幅度△Vcom具有这个范围外的幅度,则该幅度△Vcom将减少各效果,如在过驱动情况下改进响应时间的效果和减少声音干扰的效果。
如上所述,公共电压信号Vcom的幅度△Vcom和差△Vcs的每一个都可以被设成使得黑色亮度和白色亮度最优的选择值。如前所述,差△Vcs是电容器信号CS的第一电平CSH和电容器信号CS的第二电平CSL之间的差。
举例来说,正如接下来将被说明的,公共电压信号Vcom的幅度△Vcom和CS电势△Vcs的每个被设置成使得施加到液晶单元LC201的有效像素电势△Vpix_W在白色显示下不超过0.5V的值。
根据本实施例的电容耦合驱动方法将在以下更详细地描述。
图46A到46E示出按照实施例、驱动包括液晶单元的像素电路的主要信号的时序图。更具体而言,图46A显示栅极脉冲GP_N的时序图、图46B显示公共电压信号Vcom的时序图、图46C显示电容器信号CS_N的时序图、图46D显示视频信号Vsig的时序图、及图46E显示施加到液晶单元的信号Pix_N的时序图。
在按照实施例执行的电容耦合驱动操作中,公共电压信号Vcom不是固定的DC电压。替代地,公共电压信号Vcom是具有小幅度和典型地每水平扫描时段或每1H变换一次的极性的一系列脉冲。公共电压信号Vcom提供给可用像素部分101的每个显示像素电路PXLC中采用的液晶单元LC201的第二像素电极、第一监视像素部分107-1的每个检测像素电路中采用的液晶单元LC301的第二像素电极、和监视电路120的第二监视像素部分107-2的每个检测像素电路中采用的液晶单元LC311的第二像素电极,作为所有像素电路公共的信号。
另外,以与栅极线104-1到104-m相同的方式相互独立的分别为矩阵的m行提供电容器线105-1到105-m。垂直驱动电路102也分别认定电容器线105-1到105-m上的电容器信号CS1到CSm。电容器信号CS1到CSm的每一个都选择性地设置成如在3到4V的范围内的电压的第一电平CSH或者如0V的第二电平CSL。
在电容耦合驱动操作中,施加到液晶的有效像素电势△Vpix可被如下给出的等式(4)表达。
[等式4]
等式(4)中使用的符号通过参考图47解释如下。符号Vsig代表出现在信号线106上的视频信号电压。符号Ccs代表存储电容器Cs201的电容。符号Clc代表液晶单元LC201的电容。符号Cg是在节点ND201和栅极线104之间的杂散电容。符号Csp是在节点ND201和信号线106之间的杂散电容。符号△Vcs代表出现在电容器线105上的电容器信号CS的电势。符号Vcom代表作为所有像素电路公共的信号的、施加到液晶单元LC201的第二像素电极的公共电压信号。
在等式(4)中的近似等式的第二项{Ccs/(Ccs+Clc)}△Vcs是因为液晶介电常数ε的非线性特性而导致白色亮度侧变黑或减弱的项。另一方面,第三项{Clc/(Ccs+Clc)}△Vcom/2是因为液晶介电常数ε的非线性特性而导致白色亮度侧变得更白或漂浮的项。
也就是,导致白色亮度侧变得更白或漂浮的第三项的功能校正了导致白色亮度侧变黑或者减弱的第二项的倾向。
那么,CS电势△Vcs和幅度△Vcom的每一个都被设置成使黑色亮度和白色亮度都最优的值。结果,可以得到最优的对比度级别。
图48A和48B的每一个是描述下述准则时涉及的说明图,该准则用于在常白液晶单元作为液晶材料用于液晶显示装置100中的情况下,选择在白色显示下施加到液晶单元的有效像素电势△Vpix_W的值。也就是说,在这个情况下,液晶显示装置100中使用的液晶材料是常白液晶。详细的说,图48A是示出代表液晶介电常数ε和施加到液晶的电压之间的关系的特征的图,而图48B是示出作为图48A的图中所示的特征部分的、由椭圆围起来的部分的放大图。
如图48A和48B的图中所示,按照液晶显示装置100中使用的液晶材料的特性,如果至少等于大约0.5V的电压被施加到液晶单元,则白色亮度必然减弱。这样,为了优化白色亮度,必须保持施加到白色显示中的液晶单元的有效像素电势△Vpix_W为不大于0.5V的值。为此,CS电势△Vcs和幅度△Vcom的每一个被设置成使得施加到液晶的有效像素电势△Vpix_W不超过0.5V的值。
实际的评估显示,通过设置CS电势△Vcs为3.8V并且幅度△Vcom为0.5V,可得到最优的对比度级别。
图49是示出三种驱动方法的视频信号电压和有效像素电势之间的关系图,该三种驱动方法也就是根据本发明实施例的驱动方法,有关电容耦合的驱动方法和普通1HVcom驱动方法。
在图49的图中,水平轴代表视频信号Vsig,而垂直轴代表有效像素电势△Vpix。在图49的图中,曲线A代表根据本发明实施例的驱动方法的视频信号电压Vsig和有效像素电势△Vpix之间的关系的特征。曲线C代表有关电容耦合驱动方法的视频信号电压Vsig和有效像素电势△Vpix之间的关系的特征。曲线B代表普通1H Vcom驱动方法的视频信号电压Vsig和有效像素电势△Vpix之间的关系的特征。
从图49的图所示的特征中可明显看出,根据本发明实施例的驱动方法与有关电容耦合驱动方法相比,提供了充分改进的代表视频信号电压Vsig和有效像素电势△Vpix之间的关系的特征。
图50是示出根据本发明实施例和有关电容耦合驱动方法的视频信号电压Vsig和亮度之间的关系的图。在图50的图中,水平轴代表视频信号电压Vsig,而垂直轴代表亮度。
在图50的图中,曲线A代表根据本发明实施例的驱动方法的视频信号电压Vsig和亮度之间的关系的特征,而曲线B代表有关电容耦合驱动方法的视频信号电压Vsig和亮度之间的关系的特征。
从图50的图中所示的特征可明显看出,当黑色亮度(2)根据有关电容耦合驱动方法被优化时,白色亮度(1)如曲线B显示地减弱。另一方面,按照根据本发明的实施例的驱动方法,使得公共电压信号Vcom的幅度变小从而黑色亮度(2)和白色亮度(1)都可以如曲线A所示被优化。
下面给出的等式(5)显示根据实施例的驱动方法的用于黑色显示的有效像素电势△Vpix_B和用于白色显示的有效像素电势△Vpix_W的值。用于黑色显示的有效像素电势△Vpix_B和用于白色显示的有效像素电势△Vpix_W的值,通过实际将数值代入根据实施例的驱动方法的等式(4)中作为等式(4)中其各项的替代而得到。
同样,下面给出的等式(6)表示有关电容耦合驱动方法的用于黑色显示的有效像素电势△Vpix_B和用于白色显示的有效像素电势△Vpix_W的值。用于黑色显示的有效像素电势△Vpix_B和用于白色显示的有效像素电势△Vpix_W的值,通过实际将数值代入根据有关电容耦合驱动方法的等式(1)中作为等式(1)中其各项的替代而得到。
[等式5]
(1)对于黑色显示:
黑色亮度被优化。
(2)对于白色显示:
白色亮度被优化。
[等式6]
(1)对于黑色显示:
黑色亮度被优化。
(2)对于白色显示:
白色亮度减弱。
正如等式(5)和(6)中可明显看出,在黑色显示的情况下,对于根据实施例的驱动方法和有关电容耦合驱动方法两者,有效像素电势△Vpix_B是3.3V。这样,黑色亮度最优化。然而,正如等式(6)中可明显看出,在白色显示的情况下,对于有关电容耦合驱动方法,有效像素电势△Vpix_W是0.8V,比0.5V大。这样,通过参考图48B的图,白色亮度正如之前所解释的不可避免的减弱。
另一方面,正如等式(5)中可明显看出,在白色显示的情况下,对于根据实施例的驱动方法,有效像素电势△Vpix_W是0.4V,比0.5V小。这样,通过参考图48B的图,白色亮度正如先前解释的被优化。
该实施例是有源矩阵显示装置100的典型具体的实现,其中校正电路111根据由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的像素电势校正电容器信号CS的电势Vcs,该第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2在监视电路120中采用,以便优化有源矩阵显示装置100的光学特性。在下面将要描述的校正系统的具体典型的配置中,典型地,第一监视像素部分107-1是被设计用于正(或负)极性的部分,而第二监视像素部分107-2是被设计用于负(或正)极性的部分。校正电容器信号CS的电势Vcs的系统是将参考图51在之后描述的Vcs校正系统111A。
在这个实施例中,液晶单元LC201的介电常数因为驱动温度的改变而变化,存储电容器Cs201中采用的绝缘膜的厚度因为产品的大量生产产生的差异而变化,并且液晶单元LC201的间隙也因为大量生产产生的差异而变化。这些介电常数、绝缘膜厚度和单元间隙的变化导致施加到液晶单元LC201的电势变化。因为这个原因,为了抑制电势变化,介电常数、绝缘膜厚度和单元间隙的变化通过监视施加到液晶单元LC201的电势变化而电检测。这样,可能消除介电常数变化的影响,该介电常数的变化由驱动温度的改变、大量生产产生的差异导致的绝缘膜厚度的变化、和同样由大量生产产生的差异导致的单元间隙的变化所导致。
也就是说,根据该实施例的液晶显示面板采用监视(或检测)像素电路,其每个用作哑像素电路(也称为传感器像素电路),用于检测由驱动温度改变而导致的、以及由产品的大量生产而导致的变化。检测结果被用作校正出现在存储线上的电势或校正参考驱动器的操作。结果,可能实现能够优化(或校正)亮度的液晶显示装置。
应注意,没有显示在图4中的参考驱动用作用于产生由信号线传输的像素视频数据的梯度电压产生电路。也就是说,在监视电路120中使用的、用于按照由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的像素电势校正参考驱动器的操作的系统,用作用于校正视频信号Sig的电势Vsig的系统。用于校正视频信号Sig的电势Vsig的系统是将参考图51的图在之后描述的Vsig校正系统113。在下面的描述中,记号Vsig也被用于标记视频信号Sig自身。如前所述,第一监视像素部分107-1是被设计用于正(或负)极性的部分,而第二监视像素部分是被设计用于负(或正)极性的部分。
如上所述,根据该实施例的有源矩阵显示装置100的校正系统按照像素电势来校正参考驱动器的操作,该像素电势通过作为设计用于正(或负)极性的部分的监视电路120中采用的第一监视像素电路107-1、和作为设计用于负(或正)极性的部分的监视电路120中采用的第二监视像素电路107-2检测。如图51的图中所示,校正系统包括用作第一校正系统的Vcom校正系统110A、前面提到的用作第二校正系统的Vcs校正系统111A、和前面提到的用作第三校正系统的Vsig校正系统113。Vcom校正系统110A是监视电路120中采用的检测结果输出电路110,而Vcs校正系统111A是前面提到的校正电路111。
Vcom校正系统110A使用比较器1101和放大器1102作为主要部分。同样的,Vcs校正系统111A使用比较器1111和放大器1112作为主要部分。同样的,Vsig校正系统113使用比较器1131和包括放大器的参考驱动器1132作为主要部分。
应注意,图51的图中所示的每一个检测像素部分(每个被称为监视像素部分)107A、107B和107C具有与被设计用于正(或负)极性的部分的监视电路120中采用的第一监视像素电路107-1、和被设计用于负(或正)极性的部分的监视电路120中采用的第二监视像素电路107-2的功能相同的功能。
在Vcs校正系统111A中,首先,像素电势处理部分116基于用作第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的检测像素部分(也称作监视像素部分)107A的输出产生电势。例如,像素电势处理部分116产生一电势,该电势对应于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的、作为具有相互间相反的极性的信号的信号之间的电势差。然后,比较器1111比较由像素电势处理部分116输出的电势和特别用于Vcs校正系统111A的预先确定的第一参考电势。在图51的图中,第一参考电势作为参考电势1显示。比较器1111输出比较结果给放大器1112,该结果典型地是其电平代表由像素电势处理部分116输出的电势和第一参考电势之间的幅度关系的信号。例如,比较器1111向放大器1112输出比较结果信号,该比较结果信号的电平指示由像素电势处理部分116输出的电势比第一参考电势更低、相等或更高。然后放大器1112放大由比较器1111产生的比较结果信号来产生校正的电容器信号CS的电势Vcs。最后,放大器1112认定特别提供给检测像素部分107A的电容器线以及电容器线105-1到105-m之一上的校正电容器信号CS。在本专利申请中,符号Vcs也被用来代表电容器信号CS。
同样的,在Vsig校正系统113中,首先,像素电势处理部分117基于用作第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的检测像素部分(也称作监视像素部分)107B的输出产生电势。例如,像素电势处理部分117产生一电势,该电势对应于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的、作为具有相互间相反极性的信号的信号之间的电势差。然后,比较器1131比较由像素电势处理部分117输出的电势和特别用于Vsig校正系统113的预先确定的第二参考电势。在图51的图中,第二参考电势作为参考电势2显示。比较器1131输出比较结果给包括放大器的参考驱动器1132,该结果典型地是这样的信号,该信号的电平代表由像素电势处理部分117输出的电势和第二参考电势之间的幅度的关系。例如,比较器1131向包括放大器的参考驱动器1132输出比较结果信号,该比较结果信号的电平指示由像素电势处理部分117输出的电势比第二参考电势更低、相等或更高。然后包括放大器的参考驱动器1132放大由比较器1131产生的比较结果信号来产生校正的视频信号Sig的电势Vsig。最后,包括放大器的参考驱动器1132认定特别提供给检测像素部分107B的信号线以及电容器线106-1到106-n之一上的校正视频信号Sig。在本专利申请中,符号Vsig也被用来代表视频信号Sig。
同样的,在Vcom校正系统110A中,首先,像素电势处理部分115基于用作第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的检测像素部分(也称作监视像素部分)107C的输出产生电势。例如,像素电势处理部分115产生由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的、作为具有相互间相反极性的信号的信号的电势的平均。然后,比较器1101比较由像素电势处理部分115输出的电势和特别用于Vcom校正系统110A的预先确定的第三参考电势。在图51的图中,第三参考电势作为参考电势3显示。在这个情况下,由放大器1102输出的公共电压信号Vcom可用作第三参考电势。比较器1101输出比较结果给放大器1102,该结果典型地是这样的信号,该信号的电平代表由像素电势处理部分115输出的电势和第三参考电势之间的幅度的关系。例如,比较器1101向放大器1102输出具有下述电平的比较结果信号,该电平指示由像素电势处理部分115输出的电势比第三参考电势更低、相等或更高。然后放大器1102放大由比较器1101产生的比较结果信号来产生校正的公共电压信号Vcom。最后,放大器1102认定特别提供给检测像素部分107C的公共电压供应线以及VCOM(Vcom)供应线112上的校正公共电压信号Vcom。
所述描述中可明显看出,Vcs校正系统111A通过特别提供给像素检测系统107A的电容器线反馈校正的电容器信号Vcs给像素检测系统107A。同样的,Vsig校正系统113通过特别提供给像素检测系统107B的信号线反馈校正的电容器信号Vsig给像素检测系统107B。同样的,Vcom校正系统110A通过特别提供给像素检测系统107C的公共电压供应线反馈校正的公共电压信号Vcom给像素检测系统107C。这样,电势可以稳定在预先确定的电平上。
代替产生对应于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2所产生的、作为具有相互间相反极性的信号的信号之间的电势差的电势,也可提供这样的配置,其中每个像素电势处理部分116和117都产生对应第一监视像素部分107-1或第二监视像素部分107-2产生的信号电势和地电势之间的差的电势。然而,通过产生对应于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2所产生的、作为具有相互间相反极性的信号的信号之间的电势差的电势,并将该差与预先确定的参考电势进行比较,可得到更好的校正结果。
图51的图中所示的配置是具有三个检测像素部分107A、107B、107C的典型配置,该三个检测像素部分107A、107B、107C分别为校正作为存储信号CS的电势的存储信号Vcs、视频信号Sig的电势Vsig和公共电压信号Vcom的系统提供。然而,这种配置导致增加的电路面积。
为了解决增加电路面积的问题,如图52中所示,本实施例提供有仅一个检测像素部分107。通过使用开关电路114,检测像素部分107选择性地连接到Vcs校正系统111A、Vsig校正系统113和Vcom校正系统110A。应注意,图52的图中所示的配置是典型的配置,其中一个检测像素部分107(也称作监视像素部分)被多个系统(也就是,前述的按照实施例校正存储信号Vcs、视频信号Sig的电势Vsig和公共电压信号Vcom的系统)共享。
应注意,图52是示出包括多个信号校正系统和由信号校正系统共享的一个监视像素部分(也称作检测像素部分)的典型配置的图。
开关电路114具有主动(固定)触点“a”和三个被动触点“b”、“c”和“d”。固定触点“a”连接检测像素部分107的输出端以用作接收由检测像素部分107检测的像素电势的触点。三个被动触点“b”、“c”和“d”分别连接到Vcom校正系统110A、Vsig校正系统113和Vcs校正系统111A的输入端。
在Vcom校正系统110A中,比较器1101的输出端连接到用于存储由比较器1101输出的检测结果作为比较器1101输出的比较结果的存储器1103。同样的,在Vsig校正系统113中,比较器1131的输出端连接到用于存储由比较器1131输出的检测结果作为比较器1131产生的比较结果的存储器1133。同样的,Vcs校正系统111A、比较器1111的输出端连接到用于存储由比较器1111输出的检测结果作为比较器1111产生的比较结果的存储器1113。这样,检测像素部分107产生的检测结果可以在Vcom校正系统110A、Vsig校正系统113和Vcs校正系统111A间切换。应注意,存储器1103、1113和1133的类型绝不限于特定的存储器类型。也就是说,例如,存储器1103、1113、1133的每一个都可以是DRAM、SRAM等。
采用这种配置,只有一个检测像素部分107可用在相互独立的提供的、作为用于校正各种信号的系统的多个信号校正系统中。应注意,除了附加存储器1103、1113和1133,图52的图中所示的Vcom校正系统110A、Vcs校正系统111A和Vsig校正系统113的配置和图51的图中所示的Vcom校正系统110A、Vcs校正系统111A和Vsig校正系统113的配置一致。
另外,通过使用开关电路114在Vcom校正系统110A、Vsig校正系统113和Vcs校正系统111A间切换检测像素部分107的操作不必以特定的次序执行。事实上,通过使用开关电路114在Vcom校正系统110A、Vsig校正系统113和Vcs校正系统111A间切换检测像素部分107的操作可通过为Vcom校正系统110A、Vsig校正系统113和Vcs校正系统111A的每一个任意分配权重来执行。
图53A到53D的每一个的是在作为共享检测像素部分107的系统的、为校正各种信号通过的多个校正系统间切换检测像素部分107(也称作监视像素部分)的典型操作的解释中涉及的图。在图53A到53D的图中,符号com代表Vcom校正系统110A是所选择的系统的时段,符号CS代表Vcs校正系统111A是所选择的系统的时段,并且符号Sig代表Vsig校正系统113是所选择的系统的时段。
更具体而言,图53A是示出在多个校正系统间依次切换检测像素部分107的典型操作的图。图53B是示出在多个校正系统间通过给校正公共电压信号Vcom的系统分配权重来切换检测像素部分107的典型操作的图。更详细而言,在顺序的提供检测的像素电势给Vcs校正系统111A和Vsig校正系统113之前,由检测像素部分107检测的像素电势被在一行中两次或三次提供给Vcom校正系统110A。图53C是示出在多个校正系统间一场一次地切换检测像素部分107的典型操作的图。图53D是示出在多个校正系统间一场两次地切换检测像素部分107的典型操作的图。
应注意,只要可以得到希望的电势,不必坚持一种驱动方法,例如场驱动方法或线驱动方法。
通过使用LTPS技术或附接到有源矩阵显示装置100作为COG、COF等,每个信号校正系统可被集成到有源矩阵显示装置100中。
图54是示出Vcom校正系统110A、Vcs校正系统111A和Vsig校正系统113被安装在外部IC130上的典型配置的图。
信号校正系统的数目决不限于三个。例如,可能提供其中只并入各信号校正系统中的任意两个的配置。图55A到55C的每一个的每个是示出其中只并入三个信号校正系统中的两个的配置的图。
更具体而言,图55A是示出其中并入两个信号校正系统(也就是Vcs校正系统111A和Vsig校正系统113)、并且通过使用开关电路114A将检测像素部分107从Vcs校正系统111A切换到Vsig校正系统113(反之亦然)的配置的图。类似的,图55B是示出其中并入两个信号校正系统(也就是Vcom校正系统110A和Vcs校正系统111A)、并且通过使用开关电路114A将检测像素部分107从Vcom校正系统110A切换到Vcs校正系统111A(反之亦然)的配置的图。类似的,图55C是示出其中并入两个信号校正系统(也就是Vcom校正系统110A和Vsig校正系统113)、并且通过使用开关电路114A将检测像素部分107从Vcom校正系统110A切换到Vsig校正系统113(反之亦然)的配置的图。
图56是示出与图55B的图中所示的配置很类似的、并入两个信号校正系统(也就是Vcom校正系统110A和Vcs校正系统111A)的更具体的典型配置的图。图57是示出典型时序的图。使用这些时序,图56的图中所示的电路将对应于在图55B的图中所示的检测像素部分107的第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2,从Vcom校正系统110A切换到Vcs校正系统111A,反之亦然。应注意,图56的图中所示的配置是典型配置,其中第一监视像素部分107-1被作为正极性的像素电路驱动,而第二监视像素电路被作为负极性的像素电路驱动。
第一监视像素部分107-1通过开关SW10-1连接到用于处理公共电压信号Vcom的像素电势处理电路115,并通过开关SW10-2连接到用于处理存储信号Vcs的像素电势处理电路116。同样的,第二监视像素部分107-2通过开关SW20-1连接到像素电势处理电路115,并通过开关SW20-2连接到像素电势处理电路116。
像素电势处理电路115的输出端连接到Vcom校正系统110A中使用的比较器1101的两个输入端之一。同样的,像素电势处理电路116的输出端连接到Vcs校正系统111A中使用的比较器1111的两个输入端之一。
开关SW10-1和SW10-2被轮流置于接通和断开状态。同样的,开关SW20-1和SW20-2也被轮流置于接通和断开状态。然而开关SW10-1和SW20-1相互间同步操作来分别将第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2与像素电势处理电路115连接和断开。同样的,开关SW10-2和SW20-2相互间同步操作来分别将第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2与像素电势处理电路116连接和断开。
使用所述配置,用于检测公共电压信号Vcom的两个极性的电势和用于检测存储信号Vcs的两个极性的电势以一个场(或1F)的间隔被轮流的监视。监视用于检测公共电压信号Vcom的电势的结果在特定场期间被提供给Vcom校正系统110A,而监视用于检测存储信号Vcs的电势的结果在跟随特定场之后的场期间被提供给Vcs校正系统111A。
在Vcom校正系统110A中,首先,用于调整公共电压信号Vcom的像素(pix)电势处理部分115产生基于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2输出的信号的电势。例如,像素电势处理部分115产生由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的、作为具有相互相反极性的信号的信号的电势的平均。像素电势处理部分115输出产生的电势给比较器1101的一个输入端。比较器1101的另一个输入端接收前面提到的预先确定的、特别用于Vcom校正系统110A的第三参考电势。然后,比较器1101比较由像素电势处理部分115输出的电势和第三参考电势。在这个情况下,由放大器1102输出的公共电压信号Vcom被用作第三参考电势。作为比较的结果,比较器1101产生比较结果,该比较结果通常是代表由像素电势处理部分115输出的电势和第三参考电势之间的幅度的关系的逻辑电平。由比较器1101产生的比较结果逻辑电平被用于产生其中心值被自动调整的校正公共电压信号Vcom。
同样的,在Vcs校正系统111A中,首先,用于调整电容器信号Vcs的像素(pix)电势处理部分116产生基于由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2输出的信号的电势。例如,像素电势处理部分116产生由第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2产生的、作为具有相互相反极性的信号的信号之间的电势差。像素电势处理部分116输出产生的电势差给比较器1111的一个输入端。比较器1111的另一个输入端接收前面提到的预先确定的、特别用于Vcs校正系统111A的第一参考电势。然后,比较器1111比较由像素电势处理部分116输出的电势差和第一参考电势。在这个情况下,从外部源接收的电势Vref被用作第一参考电势。作为比较的结果,比较器1111产生比较结果,该比较结果通常是代表由像素电势处理部分116输出的电势差和第一参考电势之间的幅度的关系的逻辑电平。由比较器1111产生的比较结果逻辑电平被用于产生校正的电容器信号CS的电势Vcs。
接下来,解释以上描述的配置的操作。
垂直驱动电路102中采用的每个垂直移位寄存器VSR接收由没有显示在图中的时钟发生器产生的垂直开始脉冲VST,作为用作开始垂直扫描操作的命令的脉冲,并且接收由时钟发生器产生的垂直时钟信号,作为用作垂直扫描操作的参考的时钟信号。应注意,垂直时钟信号通常是具有相互相反相位的垂直时钟信号VCK和VCKX。
在每个移位寄存器VSR中,垂直时钟信号的电平被移位,并且垂直时钟信号随脉冲变化而被延迟一延迟时间。例如,在每个移位寄存器VSR中,正常写入垂直开始脉冲VST启动与垂直时钟信号VCK同步的移位操作,并且从移位寄存器VSR移出的脉冲被提供给为移位寄存器VSR提供的栅极缓冲器。
另外,正常写入垂直开始脉冲VST从位于可用像素部分101的上面或下面的时钟发生器中顺序地传递到移位寄存器VSR。这样,基本上为了依次驱动栅极线104-1到104-m,通过与移位寄存器VSR相关联的栅极缓冲器,在栅极线104-1到104-m上认定与垂直时钟信号同步的、由移位寄存器VSR提供的脉冲。
垂直驱动电路102通常分别从第一栅极线104-1和第一电容器线105-1开始,顺序地驱动栅极线104-1到104-m和电容器线105-1到105-m。在栅极线(栅极线104-1到104-m之一)上认定栅极脉冲GP后,为了将视频信号写入连接到栅极线的像素电路PXLC中,由连接到像素电路PXLC以提供电容器信号给像素电路PXLC的电容器线(电容器线105-1到105-m之一)传送的电容器信号(电容器信号CS1到CSm中的一个)的电平,通过连接到电容器线的开关(开关SW1到SWm之一)从第一电平CSH变成第二电平CSL,或反之亦然。分别由电容器线105-1和105-m传输的电容器信号CS1到CSm按以下描述的交替方式被设置成第一电平CSH或第二电平CSL。
例如,当垂直驱动电路102通过第一电容器线105-1将设置成第一电平CSH的电容器信号CS1提供给像素电路PXLC时,垂直驱动电路102顺序的通过第二电容器线105-2将设置成第二电平CSL的电容器信号CS2提供给像素电路PXLC,通过第三电容器线105-3将设置成第一电平CSH的电容器信号CS3提供给像素电路PXLC,并且通过第四电容器线105-4将设置成第二电平CSL的电容器信号CS4提供给像素电路PXLC。随后以同样的方式,垂直驱动电路102分别通过电容器线105-5到105-m将轮流设置成第一电平CSH或第二电平CSL的电容器信号CS5到CSm提供给像素电路PXLC。
Vcs校正系统111A基于在监视电路120中使用的第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的电势,将电容器信号校正成为预先确定的电势。
以△Vcom的小幅度交替的公共电压信号Vcom被提供给在可用像素部分101中的每个像素电路PXLC中使用的液晶单元LC201的第二像素电极,作为所有像素电路PXLC公共的信号。
Vcom校正系统110A基于在监视电路120中使用的第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2检测的电势,将公共电压信号Vcom的中心值调整到最优值。
水平驱动电路103基于由没有图中显示的时钟发生器产生的、作为用作开始水平扫描操作的命令的脉冲的水平开始脉冲HST,并且基于用作水平扫描操作的参考脉冲的水平时钟信号,在每1H或每水平扫描时段H顺序地采样输入视频信号Vsig,从而通过信号线106-1到106-n将一次的输入视频信号Vsig写入由垂直驱动电路102选择的行上的像素电路PXLC中。应注意,水平时钟信号通常是具有相互相反的相位的水平时钟信号HCK和HCKX。
例如,首先R(红)的选择器开关被驱动并控制进入导通状态。在这个状态,R数据输出到信号线并写入像素电路。在R数据写入像素电路之后,G(绿)的选择器开关被驱动并控制进入导通状态。在这个状态,G数据输出到信号线并写入像素电路。在G数据写入像素电路之后,B(蓝)的选择器开关被驱动并控制进入导通状态。在这个状态,B数据输出到信号线并写入像素电路。
在这个实施例中,在来自信号线的视频信号已被写入像素电路之后,也就是,在栅极脉冲GP的下降沿之后,出现在像素电路上的电势(也就是出现在节点ND201上的电势)通过存储电容器Cs201,利用电容耦合效应,被在电容器线上(也就是存储线105-1到105-m之一)的电容器信号的变化改变。为了调整施加到液晶单元的电压,改变出现在节点ND201上的电势。
此时作为所有像素电路公共的信号施加到液晶单元LC201的第二像素电极的公共电压信号Vcom没有设置为固定值。替代地,公共电压信号Vcom是具有在10mV到1.0V的范围内的小幅度△Vcom的一系列脉冲,并且极性通常每个水平扫描时段改变一次或每1H改变一次。结果,不仅黑色亮度最优化,白色亮度也是最优化。
如上所述,按照本实施例,提供了驱动方法,由此在栅极线104-1到104-m的特定一个上认定栅极脉冲GP的下降沿之后,即在来自信号线(即信号线106-1到106-n之一)的像素视频数据被写入连接到特定栅极线104的像素电路PXLC之后,其每个为一行独立连接的电容器线105-1到105-m如上所述被驱动,导致每个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs-201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,出现在节点ND201上的电势因为电容耦合效应而改变,从而调整施加到液晶单元LC201的电压。
然后,在根据本驱动方法的实际驱动操作过程中,监视电路检测作为出现在第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的监视像素电路PXLC上的检测电势的平均发现的电势,作为具有正和负极性的电势,并根据检测电势平均来自动校正公共电压信号Vcom的中心值,除可用像素部分101外,提供了该第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2。在本专利说明书中,出现在监视像素电路PXLC上的电势意味着出现在监视像素电路PXLC的连接节点ND201上的电势。
通过执行上述操作,可得到以下描述的效果。
由于有源矩阵显示装置100在用作有源矩阵显示装置100的液晶显示面板中包括用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统,因此在运载时是不需要需要冗长工时的检测过程。这样,即使因为有源矩阵显示装置100使用的环境温度、驱动方法、驱动频率、背光(B/L)亮度或输入光的亮度,公共电压信号Vcom的中心值从最优值偏移,用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统也可以保持公共电压信号Vcom的中心值位于对该环境的最优值。结果,有源显示装置100提供能够适当防止在有源显示装置100的显示屏幕上产生的闪烁的优点。
另外,通过调整公共电压信号Vcom的中心值为最优值,可消除实际像素电势变化对图像质量的影响。
此外,这个实施例具有这样的配置,其中在位于靠近可用像素部分101的位置产生独立于可用像素部分101创建监视电路120,作为使用第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动电路(V/CSDRAM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1和第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2的电路。另外,提供栅极线从而形成所谓的嵌套布置。这样,该实施例提供设计液晶显示面板的自由度更高的优点。
结果,更容易布置监视电路120的配置电路,即更容易布置第一监视像素部分107-1、第二监视像素部分107-2、监视垂直驱动像素电路(V/CSDRAM)108、第一监视水平驱动电路(HDRVM1)109-1和第二监视水平驱动电路(HDRVM2)109-2。
此外,特别设计用于监视像素部分的垂直和水平驱动电路因此可以从可用像素部分101分开提供,使得可能解决校正操作必须在视频信号的消隐时段执行的问题。
在这个实施例中,按照第一方法,具有相互间不同幅度的视频信号被写入监视像素电路,从而偏移量被有意提供给从每个像素电路检测到的平均电势,作为用于校正检测电势的偏移量,从而消除检测电势从显示像素电路意图的目标电势的偏移。另一方面,按照第二方法,每个监视像素电路提供有电容器,从而偏移量被有意提供给检测平均电势,作为校正检测电势的偏移量,从而消除检测电势从显示像素电路意图的目标电势的偏移。
通过采用第一和第二方法或各方法的组合,可取消检测电势从显示像素电路意图的目标电势的偏移。
另外,在本实施例中,执行驱动操作以将开关121和122的每个置于相互短路检测线的接通状态,该检测线传输从监视像素电路(每个也称作检测传感器或哑像素电路)检测的电势,该监视像素电路从可用像素电路(每个也称作显示像素电路或有效像素电路)分开提供,从而获得检测电势的平均。实施例的配置被设计成这样的配置,其中在相互短路检测线以便获得检测电势的平均的过程之后,该检测线传输从监视像素电路检测的电势,执行将视频信号重写入每个监视像素电路的操作,从而校正每个检测电势的变形,并且因此使得提供电保护成为可能。
这样,在本配置中,依赖于在相互短路检测线的操作之后是否执行将视频信号重写入每个监视像素电路的过程,来防止电势变形,其中该检测线传输从监视像素电路检测的电势。结果,防止像素功能因为例如烧坏现象导致的变形电势而劣化。
另外,在本实施例中,具有小时间常数的监视像素电路提供有调整电阻器。更具体而言,做精巧设计的尝试来设计监视像素电路中的栅极线的形状,从而使栅极线也用作电阻器。这样,可以使得监视像素电路中的栅极线的时间常数与显示像素电路中的栅极线的时间常数相等。如此,可能减少出现在监视像素电路(也称作检测像素电势)中的电势和电势像素电路意图的目标电势间偏移的担心。结果,不必再担心校正功能不能正常工作。
此外,只有一个检测像素部分107包括在实施例中。在实施例的配置中,作为检测结果,由检测像素部分107输出的电势通过使用开关电路114切换,以选择性地输出到Vcom校正系统110A、Vcs校正系统111A、Vsig校正系统113等。在这个配置中,只有一个检测像素部分107被用于校正相互间不同的信号的多个信号校正系统共享,并允许校正系统被相互独立的提供,而不需要增加电路面积。
另外,每个像素电路PXLC包括用作开关器件的薄膜晶体管TFT201、液晶单元LC201和存储电容器Cs201。液晶单元LC201的第一像素电极连接到薄膜晶体管TFT201的漏极(或源极)。薄膜晶体管TFT201的漏极(或源极)也连接到存储电容器Cs201的第一电极。在各行的任一上提供的每个像素电路中,存储电容器的第二电极连接到与各个行连接的电容器线。另外,具有以预先确定的时间间隔变化的电平的公共电压信号被提供到显示元件的第二像素电极,作为所有像素电路公共的信号。这样,黑色亮度和白色亮度都可以被优化。结果,可以得到最优对比度级别。
进一步,在本实施例中,液晶单元LC201的介电常数因为驱动温度的改变而变化,存储电容器Cs201中采用的绝缘膜的厚度因为产品的大量生产产生的差异而变化,并且液晶单元LC201的间隙也因为大量生产产生的差异而变化。这些介电常数、绝缘膜厚度和单元间隙的变化导致施加到液晶单元LC201的电势的变化。因此,为了抑制电势的变化,介电常数、绝缘膜厚度和单元间隙的变化通过监视施加到液晶单元LC201的电势来电检测。这样,可消除由驱动温度的改变、大量生产产生的差异导致的绝缘膜厚度的变化、和大量生产产生的差异导致的单元间隙的变化所导致的介电常数变化的影响。
此外,根据本实施例的垂直驱动电路102中采用的CS驱动器独立于CS驱动器阶段之前或之后的阶段,并且独立于为紧前面的帧检测的帧,仅根据极性来识别电容器信号CS的极性,该极性在将信号写入像素电路的操作中被观察到,作为以极性识别脉冲POL指示的定时观察的脉冲。
也就是说,可能仅基CS驱动器本身的阶段产生的信号,独立于该实施例中CS驱动器阶段之前或之后的阶段产生的信号,来控制电容器信号CS。
迄今为止描述的实施例实现采用用于接收提供给液晶显示装置的模拟视频信号的模拟接口驱动电路、锁存模拟视频信号并且将锁存的模拟视频信号顺序地逐点写入像素电路的液晶显示装置。然而,应注意,该实施例也可被用于接收数字视频信号并且通过采用选择器方法顺序地逐行将数字视频信号写入像素电路的液晶显示装置。
另外,如上所述,按照本实施例,提供了一种驱动方法,由此在栅极线104-1到104-m的特定之一上认定栅极脉冲GP的下降沿之后,即在来自信号线(即信号线106-1到106-n之一)的像素视频数据被写入连接到特定栅极线104的像素电路PXLC之后,其每个独立为一行连接的电容器线105-1到105-m如上所述的被驱动,导致每一个像素电路PXLC中采用的存储电容器Cs-201的电容耦合效应,并且在每个像素电路PXLC中,出现在节点ND201上的电势因为电容耦合效应而改变,从而调整施加到液晶单元LC201的电压。此外,该实施例包括自动信号校正系统,其中在根据本驱动方法的实际驱动操作期间,监视电路检测作为出现在第一监视像素部分107-1和第二监视像素部分107-2的监视像素电路PXLCM上的检测电势的平均而发现的电势,作为具有正和负极性的电势,并根据检测电势的平均自动校正公共电压信号Vcom的中心值。
然而,应注意,由用于校正公共电压信号Vcom的中心值的自动信号校正系统使用的驱动方法不必是电容耦合驱动方法。也就是说,自动信号校正系统也可以采用普通1HVcom倒相驱动方法。
图58是表示在用于校正公共电压信号Vcom的中心值的自动信号校正系统中、作为采用普通1H Vcom倒相驱动方法的结果而产生的信号的典型波形的图。在这种情况下,具正极性的电势永远不会和具负极性的电势在同一时间共同存在,因为液晶单元的第一像素电极(也就是位于TFT侧上的像素电极)经历和公共电压信号Vcom的1H倒相同步的电容耦合效应。
因此必须设计技术来检测出现在像素电路中的电势。
图59是表示检测电路500的典型配置的图,该检测电路500包括通过使用普通1H Vcom倒相驱动技术来校正公共电压信号Vcom的中心值的自动信号校正系统。图60显示图59的图中所示的检测电路500中产生的信号的典型时序图。
图59的图中显示的检测电路500使用开关SW501到SW507、电容器C501到C503、比较放大器501、CMOS缓冲器502和输出缓冲器503。
在检测电路500中,首先,开关SW506和SW507的每一个都被置于接通状态。在这个状态中,比较放大器501的输入和输出端相互连接,将比较放大器501置于复位状态。另外,参考电压Vref被电充电入电容器C503。然后,SW506和SW507的每一个被置于断开状态。
随后,(1/2)Sig电压被提供到每一个正极性的监视像素部分和负极性的监视像素部分。然后,正极性的监视像素部分和负极性的监视像素部分中使用的存储电容器被驱动进入电容耦合状态,其相互间的时序偏移1H。随后,两个存储电容器再一次被驱动进入电容耦合状态以获得公共电压信号Vcom的DC值。
开关SW501被置于接通状态,以便在1H时段期间积累电容器C501中的像素电路pixA的电荷C1A。同样的,开关SW502被置于接通状态以便在1H时段期间积累电容器C502中的像素电路pixB的电荷C1B。
之后,开关SW503和SW504的每一个被置于接通状态,以便合并电容器C501中积累的C1A和电器容C502中积累的C1B,并得到电荷C1A和C1B的平均值。
这样,普通1H Vcom倒相驱动方法可以在用于校正公共电压信号Vcom的中心值的自动信号校正系统中使用。
同时在这种情况下,在运输时候是不需要需要冗长工时的检测过程。这样,即使因为使用用作有源矩阵显示装置100的液晶显示面板的环境温度、驱动方法、驱动频率、背光(B/L)亮度或输入光亮度,公共电压信号Vcom的中心值从最优值偏移,用于自动调整公共电压信号Vcom的中心值的系统也可以保持公共电压信号Vcom的中心值在对该环境最优的值。结果,有源显示装置100提供了能够适当的防止在显示屏幕上发生闪烁的优点。
另外,通过调整公共电压信号Vcom的中心值到最优值,可消除实际像素电势变化对图像质量的影响。
以上所述的实施例实现了利用液晶单元的有源显示装置,该液晶单元的每一个用为像素电路的显示元件(或光电器件)。然而,本发明的范围决不限于这种液晶显示装置。也就是说,本发明可用于包括利用其每一个用作像素电路的显示元件的EL装置的有源矩阵EL(电致发光)显示装置的所有的有源矩阵显示装置。
根据所述实施例的显示装置可用作LCD(液晶显示)面板,该液晶面板是直视视频显示装置或如液晶投影仪的投射LCD装置的液晶显示面板。直视视频显示装置的例子是液晶监视器和液晶取景器。
此外,由根据实施例的有源矩阵液晶显示装置代表的每个有源矩阵显示装置不仅可用作如个人计算机和文字处理器的OA装备的显示单元以及TV接收器的显示单元,还可用作需要在尺寸上做小和做紧凑的电子设备(或便携终端)的显示单元。这种电子设备或这种便携终端的例子是手提电话和PDA。
另外,本领域的技术人员应该理解,基于设计需要和其它因素,可以进行各种修改、组合、子组合和更改,只要它们处于权利要求或其等价物的范围之下。
图61是粗略表示用作应用本发明的便携终端600的电子设备的外部视图的图。这种便携终端600的例子是手提电话。
根据本发明实施例的手提电话600采用扬声器部分620、显示部分630、操作部分640和麦克部分650,其通过从电话外壳610的顶端开始顺序安排,在手提电话600的电话外壳610的正面一侧上提供。
具有以上描述配置的手提电话600中使用的显示部分630通常是作为根据迄今为止所描述实施例的有源矩阵液晶显示装置的液晶显示装置。
如上所述,通过在如手提电话600的便携终端中使用根据迄今为止所描述实施例的有源矩阵液晶显示装置作为显示部分630,手提电话600提供如有效避免在显示屏幕上产生的闪烁和能够高质量地显示图像的能力的优点。
另外,可以减少节距、可以减少帧的宽度并且可以降低显示装置的能耗。这样,便携终端的主要单元的能耗也可以减少。
本申请包含涉及于2007年11月22日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-303716和2007年8月30日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-224921的主题,其全部内容在此通过引用并入。