CN101630100A - 显示设备和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种显示设备和驱动方法，该显示设备包括：显示像素部分，包括多个像素，每个像素都包括以二维格子图案排列的多个子像素；多个像素开关，用于分别驱动多个子像素；以及多条扫描线，成对的像素开关组连接到每条扫描线，每个像素开关组都包括沿着像素开关的二维方向之一排列的一串像素开关；成对的像素开关组关于夹着的扫描线彼此相对地设置。

Description

显示设备和驱动方法
技术领域
本发明涉及诸如液晶显示设备的显示设备和显示设备的驱动方法。
背景技术
过去，人们已知诸如液晶显示设备的显示设备。各种类型的显示设备广泛地应用于电子设备，如笔记本个人电脑、便携式电话机和电视接收机。
附带地，尽管已经知晓了用于显示设备的各种技术，但是，例如，日本专利No.3167026揭示了这样的技术，给R(红)、G(绿)和B(蓝)的三原色加W(白)色，并且将四个显示信号抑制到低于每个像素的最大光产生量的水平，以相对于输入信号将饱和余量扩大到每个像素的最大光产生量，由此扩展亮度的动态范围。
在这样的现有显示设备中，如刚刚描述的液晶显示设备，伴随着技术的进步，显示元件的清晰度得以增加且图片质量得以提高。
发明内容
然而，在现有的显示设备中，随着清晰度的增加，显示图像的功率也增加。原因之一是用于显示图像的扫描线和信号线的数量增加引起的显示时钟的增加。
在液晶显示设备中，多条扫描线和多条信号线沿水平方向和垂直方向规则地形成在以彼此相对布置的两个透明基板之一上。此外，用于驱动显示元件的诸如TFT的像素开关形成在由扫描线和信号线限定的每个显示区域中。
通常，通过线扫描驱动来驱动显示元件。每条扫描线执行像素开关的导通/截止，并且每条信号线将图像显示所需的信号输入到导通的信号线。因此，例如，开口率4:3的显示设备根据VGA(视频图形阵列)显示图像时的显示分辨率为480×640像素。因此，如果考虑到帧频(frame frequency)为60Hz，则对于每条扫描线从信号线写入所需的时间约为35μs。
然而，从信号线写入的时间依赖于扫描线的数量，并且如果扫描线的数量增加，则写入时间必须相应地减少。尽管仅通过增加用于写入的信号线数量来实现水平方向上的分辨率的增加，且没有对写入时间施加影响，但是分辨率的增加或者帧频的增加(诸如120-Hz驱动)不可避免地减少信号线的写入时间。因此，这引出了需要解决的课题：1)像素电位不能充分写入；以及，2)随着驱动频率的增加，驱动电路的功耗大大增加。
因此，所希望的是这样的显示设备和显示设备的驱动方法，其中，即使分辨率增加或者帧频增加，也可以以充分高的像素电位执行从信号线的写入，而防止功耗的增加。
根据本发明的实施例，所提供的显示设备包括显示像素部分、多个像素开关和多条扫描线。显示像素部分包括多个像素，每个像素都包括以二维格子图案排列的多个子像素。多个像素开关分别驱动多个子像素。多条扫描线连接到成对的像素开关组的每一个，每个像素开关组都包括沿着像素开关的二维方向之一排列的像素开关的一串像素开关。该成对的像素开关组以夹着扫描线的方式彼此相对地布置。
在该显示设备中，因为像素开关组以夹着扫描线的方式彼此相对地设置，所以减少了扫描线的数量。
根据本发明的另一实施例，所提供的显示设备包括显示像素部分、多个像素开关和多条扫描线。显示像素部分包括多个像素，每个像素都包括以扫描线方向和信号线方向上布置成二维矩阵的多个子像素。多个像素开关分别驱动子像素。多条扫描线连接到成对的像素开关组的每一个，每个像素开关组都包括沿着像素开关的二维方向之一排列的像素开关的一串像素开关。扫描线相对于信号线方向上的像素数量被间隔地去除(sample out)。
在该显示设备中，减少了扫描线的数量。
根据本发明的再一个实施例，所提供的显示设备的驱动方法包括这样的步骤，使用扫描线驱动多个像素开关，该多个像素开关沿着二维方向之一排列且以夹着扫描线的方式彼此相对地布置，并且连接到该扫描线。
在该显示设备的驱动方法中，通过减少数量的扫描线在导通和截止之间控制像素开关。
对于显示设备和显示设备的驱动方法，即使发生分辨率增加或者帧频增加，也能以充分高的像素电位执行从信号线的写入，并且可以防止功耗的增加。
附图说明
图1是示出用于显示作为根据本发明第一实施例的显示设备的液晶显示设备的图像的显示像素部分的示意图；
图2是图1的液晶设备的截面图；
图3是图1的液晶设备的子像素的俯视平面图；
图4是示出双栅极结构的示意图；
图5A至5C是图解像素的不同阵列的示意图；
图6是用于显示作为根据本发明第二实施例的显示设备的液晶显示设备之图像的显示像素部分的形式的示意图；
图7是作为根据本发明第二实施例的显示设备的液晶显示设备的显示像素部分的另一形式的示意图；
图8是作为根据本发明第三实施例的显示设备的液晶显示设备的显示像素部分的形式的示意图；
图9是图8的显示像素部分的局部放大图；以及
图10是作为根据本发明第三实施例的显示设备的液晶显示设备的显示部分另一形式的示意图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
在本发明的实施例中，显示设备的特征在于这样的结构，其中在相对于用于在显示元件的像素阵列中选择开关元件的扫描线向上和向下的方向上执行写入，相对于信号线方向上的像素数量扫描线的数量被减少或间隔地去除。这样去除的距离例如可以是每隔一条线。此外，信号线可以以彼此相等间隔的关系排列。
现在分别描述本发明的各实施例。
(第一实施例)
图1示出了用于显示作为根据本发明第一实施例的显示设备的液晶显示设备的图像的显示像素部分。
参考图1，该液晶显示设备通常构造为使得多条信号线1排列为在垂直方向上延伸，而多条线性扫描线2排列为在垂直于信号线1方向的水平方向上延伸。多个TFT3设置为使得沿着水平方向排列且连接到扫描线2的TFT3形成成对的像素开关组4a和4b，该成对的像素开关组4a和4b以之间夹着的扫描线2彼此相对。换言之，在跨越扫描线2的垂直方向上彼此相对设置的每两个像素开关组4a和4b连接到相同的扫描线2。
子像素5形成在由信号线1和扫描线2限定的每个区域中，并且TFT 3形成在每一个子像素5中。
图2示出了图1的液晶显示设备的截面结构。
参考图2，所示的液晶显示设备包括：上透明基板11；下透明基板12，与上透明基板11相对地设置；液晶层13，保持在上透明基板11和下透明基板12之间，并且其中具有液晶分子；偏光板15，由粘合剂14固定到上透明基板11的外侧；以及偏光板23，设置在下透明基板12的外侧。此外，尽管没有示出，但是背光设置为相邻于偏光板23。滤色器16形成在上透明基板11上并相邻于下透明基板12，并且用于控制液晶层13中液晶分子的取向方向的取向膜17形成在滤色器16上并相邻于下透明基板12。
同样，作为像素开关的开关元件20形成在下透明基板12上。栅极电极G形成在下透明基板12上并相邻于上透明基板11，并且例如由二氧化硅制成的栅极绝缘膜22形成为覆盖栅极电极G。作为像素开关的TFT 24形成在栅极绝缘膜22上，并且线性信号线1连接到TFT 24。平坦层20形成在栅极绝缘膜22上，并且接触孔21形成在平坦层20中。
公共电极C形成在平坦层20上并相邻于上透明基板11，并且像素电极P形成在公共电极C上，且像素电极P和公共电极C之间插设有层间绝缘膜18。像素电极P形成为延伸进入接触孔21内，且连接到TFT 24。此外，取向膜19以覆盖像素电极P的方式形成在平坦层20的表面上。
像素电极P例如由诸如铝的反射电极材料、诸如ITO(铟锡氧化物)的透明电极材料或者AGFA的有机透明导电材料形成。例如，如果像素电极P由反射电极材料形成，则像素电极P的区域形成反射部分，而其它区域形成透明部分。如果TFT 24设置为导通状态，则对应于所希望图像的电压提供给像素电极P。
公共电极C可以由反射电极材料或者诸如ITO的透明电极材料或者AGFA的有机透明导电材料形成。采用有机透明导电材料时，与采用ITO等替换方案相比，可以预期成本的下降。应当注意的是，公共电极C由反射电极材料形成时，公共电极C的区域形成反射部分，而公共电极C由透明电极材料形成时，公共电极C的区域形成透明部分。形成在下透明基板12上的公共电极C固定到公共电位。
图3示出了图1和2的液晶设备的子像素。
参考图3，成对的信号线1在每个子像素的相对侧的垂直方向上延伸，并且成对的扫描线2与信号线1交叉并在水平方向上延伸。TFT3连接到扫描线2之一。像素电极6设置在开口面(opening face)上。
应当注意的是，为了制造的稳定性，对于图4所示的子像素可以采用双栅极结构。具体地，如图4所示，TFT部分27的两个TFT的栅极电极G1和G2可以当然地连接到彼此交叉的信号线25和扫描线26。
现在将描述像素的阵列。
图5A示出了像素阵列的示例。参考图5A，像素由发射R、G和B的三原色光的子像素31e、31f和31g组成。子像素31e、31f和31g设置在相邻的扫描线2之间，使得在沿着扫描线2的方向上彼此相邻设置的子像素31e、31f和31g发射光的颜色彼此不同。简言之，子像素排列成条形阵列(stripearray)。
图5B示出了像素阵列的另一个示例。参考图5B，像素由四个不同的子像素31a、31b、31c和31d组成，这四个子像素设置为使得在垂直于像素开关组4a和4b延伸方向的方向上各相邻子像素发射不同颜色的光，像素开关组4a和4b延伸的方向即扫描线2的方向。在图5B中，发射红光和蓝光的子像素31a和31c设置为在垂直方向上彼此相邻，并且发射绿光和白光的子像素31b和31d设置为沿着子像素31a和31c的侧面彼此相邻。简言之，子像素设置为镶嵌阵列(mosaic array)。
图5C示出了像素阵列的再一个示例。参考图5C，像素由四个子像素31e、31f、31g和31h组成，四个子像素31e、31f、31g和31h在垂直方向上延伸，并且发射包括红、绿和蓝三原色以及白色的四种不同颜色的光。子像素31e、31f、31g和31h设置在相邻的扫描线2之间，使得沿着扫描线2的方向上彼此相邻的子像素发射彼此不同颜色的光。同样，在图5C的阵列中，子像素排列成条形阵列。
(第二实施例)
在下面的本发明第二实施例的描述中，假设红、绿、蓝和白四个子像素排列为上述的镶嵌阵列。
图6示出了用于显示作为根据本发明第二实施例的显示设备的液晶显示设备的图像的显示像素部分的形式。
参考图6，如上所述的多条信号线1并列设置为在垂直方向上延伸，并且多条线性扫描线2形成为在垂直于信号线1的延伸方向的水平方向上延伸。多个TFT 3设置为使得沿着水平方向排列且连接到扫描线2的TFT 3形成成对的像素开关组4a和4b，像素开关组4a和4b以夹设在之间的扫描线2彼此相对。换言之，在跨越扫描线2的垂直方向上彼此相对设置的每两个像素开关组4a和4b连接到相同的扫描线2。
多个子像素5a、5b、5c和5d形成在由信号线1和扫描线2限定的每个区域中，并且TFT 3形成在子像素5的每一个中。
子像素包括四种子像素，除了发射红、绿和蓝三原色光的子像素5a、5b和5c外，还包括发射作为第四光颜色的白光的子像素5d，其亮度高于红、绿和蓝光的亮度。子像素5a、5b、5c和5d具有相等的尺寸，并且设置在相邻的扫描线2之间。
这样，在根据第二实施例的液晶显示设备中，像素开关组4a和4b以其间夹设的扫描线2在垂直方向上彼此相对地设置，并且连接到相同的扫描线2。因此，与像素开关组4a和4b的每一个都连接到一个扫描线2的情况相比，扫描线的数量可以减半。因此，可以增加分配给每条扫描线的从信号线1的写入时间。从而，在从信号线1写入时，信号可以以足够高的像素电位写入。此外，即使增加驱动频率，也可以抑制相关驱动电路功率消耗的增加。
本液晶显示设备对于采用四个不同子像素5a至5d特别有效。在上面参考图5C描述的阵列的情况下，对于扫描线2和信号线1的线宽事先确定最小值，并且像素纵向延长时，特别是信号线1抑制了作为光通过的比率的数值孔径(numerical aperture)，存在会降低数值孔径的可能性。
相反，四个不同子像素5a至5d以图5B所示的方式设置时，因为必须彼此分开地驱动在垂直方向上并列设置的子像素，所以原本的扫描线数量必须从图5C的情况增加。然而，在根据本实施例的液晶显示设备中，因为像素开关组4a和4b关于插设在之间的扫描线2彼此相对地设置且连接到扫描线2，所以可以减少扫描线的数量。
此外，减少了增加扫描线2的数量的影响，扫描线2的增加是因以图5B所示的方式设置四个不同子像素5a至5d所致。
此外，没有必要增加来自信号线1的信号的写入频率。
同样，在该液晶显示设备中，因为信号线1以避开子像素5a至5d的方式设置，所以相邻信号线1设置为彼此靠近。因此，存在在信号写入时会混入噪声而导致干扰的可能性。为了消除这样的干扰，当然可以以彼此等间隔关系沿着水平方向设置信号线1。更具体地讲，两个信号线如上述图6的情况设置在彼此靠近的位置时，由于根据写入电位的来自相邻信号线的电信号的耦合，有时会写入与应该被写入的信号不同的信号。这有时显现为周期条纹或者点。通过设定信号线间的距离彼此相等以使该结构如图7所示，信号线间耦合的影响可以显著减少。
(第三实施例)
现在，描述本发明的第三实施例。
图8和9示出了作为根据本发明第三实施例的显示设备的液晶显示设备的显示像素部分的形式。
参考图8，在所示的液晶显示设备中，尽管线性地形成每个扫描线41，但是每个信号线42具有弯曲的结构，其中在信号线42的位于彼此相邻设置的扫描线41之间的中间部分弯折为L状。每个像素电极44都构造为使得多个延长的带状部分44b形成在像素电极44连接到扫描线41的基体部(baseportion)44a之间，并且在带状部分44b之间限定切口44c，并且沿着信号线42的带状部分44b的中间部分弯折成L形状。
该液晶显示设备可以以横向电场模式驱动。在此情况下，像素电极44和没有示出的公共电极以并列关系形成在未示出的平坦层上。因此，如果在像素电极44和公共电极之间施加电压，则在像素电极44和公共电极之间产生横向电场，该横向电场基本上平行于与下透明基板12类似的下透明基板(未示出)的表面。通过该横向电场，液晶层中的液晶分子的方向控制在平行于下透明基板的表面的平面内。因为该液晶显示设备以横向电场模式驱动，所以由灰度引起的颜色偏差或者由灰度引起的视角变化小，并且白像素和红绿蓝像素以混合方式显示时没必要考虑其他因素，且可以预期非常简单的显示。
此外，在横向电场模式显示图像时，已知的是在像素中分区取向，以产生在逆时针方向和顺时针方向(图9中的参考符号m所示)上旋转液晶分子的方向。在该技术中，在旋转的中心部分产生液晶不能旋转的区域。该部分的透射因数贡献很低，并且该部分构成无效区域。如果信号线42设置在该部分上，则可以获得非常高效率的结构。
在图8和9所示的结构中，因为相邻信号线42设置为彼此靠近，所以信号线42可以以彼此等间隔关系设置为如图10所示。应当注意的是，像素电极44的方向变化，如图所示。
如上所详细描述的，对于本发明的各实施例，即使发生分辨度的增加或者帧频的增加，也可以以足够高的像素电位执行从信号线的写入，并且可以防止功耗的增加。
尽管上面描述了本发明的第一至第三实施例，但是本发明不限于此，而是可以进行各种改进和修改，而不脱离本发明的主旨。
尽管上面所描述的是从各子像素发射的光具有红、绿和蓝或者红、绿、蓝和白色，但是此外还可以具有除了白色的黄、蓝绿(cyan)和洋红(magenta)色。
本发明包含2008年7月18日提交日本专利局的日本专利申请JP2008-187556中揭示的相关主题，将其全部内容引用参考于此。

Claims (10)

1、一种显示设备，包括：
显示像素部分，包括多个像素，每个像素都包括排列成二维格子图案的多个子像素；
多个像素开关，用于分别驱动所述多个子像素；以及
多条扫描线，成对的像素开关组连接到每条扫描线，每个像素开关组都包括沿着所述像素开关的二维方向之一排列的一串所述像素开关；
所述成对的像素开关组以夹着所述扫描线的方式彼此相对地设置。
2、根据权利要求1所述的显示设备，其中沿着与在相邻的所述扫描线之间所述像素开关组延伸的方向交叉的方向，设置发射颜色彼此不同的光的所述子像素。
3、根据权利要求1所述的显示设备，其中发射包括红、绿、蓝和第四光颜色的光的所述子像素设置在相邻的所述扫描线之间，第四光颜色的光的亮度高于红、绿和蓝光的亮度。
4、根据权利要求1所述的显示设备，其中发射包括红、绿、蓝和第四光颜色的光的所述子像素设置在相邻的所述扫描线之间，第四光颜色的光的亮度高于红、绿和蓝光的亮度，并且沿着与所述像素开关组延伸的方向交叉的方向设置发射颜色彼此不同的光的所述子像素。
5、根据权利要求1所述的显示设备，还包括与所述扫描线交叉设置的多条信号线，所述信号线沿着所述像素开关组延伸的方向彼此等间隔地设置。
6、根据权利要求5所述的显示设备，还包括用于在所述显示像素部分中执行像素显示的像素电极，所述像素电极具有弯折结构，其中在与所述像素开关组的延伸方向交叉的方向上的中间部分被弯折，所述信号线具有与所述像素电极的弯折结构类似的弯折结构。
7、根据权利要求1所述的显示设备，还包括：
像素电极，在所述显示像素部分中执行像素显示；以及
公共电极，与该像素电极并列地形成；
所述显示设备以横向电场模式操作，其中在所述像素电极和所述公共电极之间产生沿着所述像素开关组延伸的方向的横向方向上的电场。
8、一种显示设备，包括：
显示像素部分，包括多个像素，每个像素都包括在扫描线方向和信号线方向上设置成二维矩阵的多个子像素；
多个像素开关，用于分别驱动所述子像素；以及
多条扫描线，成对的像素开关组连接到每条扫描线，每个像素开关组都包括沿着所述像素开关的二维方向之一排列的一串所述像素开关；
所述扫描线相对于该信号线方向的像素的数量被间隔地去除。
9、根据权利要求8所述的显示设备，其中所述扫描线每隔一条线被间隔地去除。
10、一种显示设备的驱动方法，包括步骤：
使用扫描线驱动多个像素开关，所述多个像素开关沿着二维方向之一排列且以夹着所述扫描线的方式彼此相对地设置，并且所述多个像素开关连接到所述扫描线。
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