CN102221762B - 液晶显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液晶显示设备及其驱动方法，该液晶显示设备包括：在多条行线和多条列线交叉处的多个像素，其中每个像素包括：开关晶体管和激发面内电场的像素电极及公共电极；多条栅线，每条都连接到在每条行线上的像素；多条数据线，每条都连接到在每条列线上的像素；以及多条公共线，每条都连接到按列线交替地位于相邻两条行线上的像素的公共电极。

Description

液晶显示设备及其驱动方法
本发明要求于2010年4月13日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2010-0033883的权益。为了所有目的，此处以参考的方式援引该申请，如同该申请在这里被全部公开。
技术领域
本发明涉及液晶显示设备，更具体地说，涉及液晶显示(LCD)设备和驱动液晶显示设备的方法。
背景技术
直到最近，显示设备通常采用阴极射线管(CRT)。现在，人们正在进行很多努力和研究以开发各种类型的平板显示器，如液晶显示(LCD)设备、等离子体显示板(PDP)、场发射显示器和电致发光显示器(ELD)，以替代CRT。在这些平板显示器中，LCD设备具有诸如分辨率高、重量轻、形体薄、尺寸紧凑和需要低压电源等优点。
通常，LCD设备包括：彼此隔开并且面对的两个基板和在这两个基板之间的液晶材料。这两个基板包括彼此面对的电极，使得施加在电极之间的电压激发穿过液晶材料的电场。根据所激发的电场强度，液晶材料中的液晶分子的取向变为所激发电场的方向，从而改变LCD设备的透光率。因此，LCD设备通过改变所激发电场的强度来显示图像。采用扭曲向列(TN)液晶的LCD设备被称为TN模式LCD设备。
然而，TN模式LCD设备具有狭窄的视角。为了解决该问题，提出了面内切换(IPS)模式LCD设备。
图1是表示根据现有技术的IPS模式LCD设备的示意图。
参考图1，LCD设备10的液晶面板20包括沿行方向的栅线GL1至GL3、沿列方向的数据线DL1至DL3和沿行方向的公共线CL1至CL3。
像素P以矩阵形式布置并且连接到相应的栅线GL1至GL3、数据线DL1至DL3和公共线CL1至CL3。像素P包括开关晶体管T、液晶电容Clc和存储电容Cst。开关晶体管T连接到相应的栅线GL1、GL2或GL3和相应的数据线DL1、DL2或DL3。液晶电容Clc和存储电容Cst连接到开关晶体管T。液晶电容Clc包括：像素电极、公共电极和在像素电极与公共电极之间的液晶层。像素电极和公共电极形成在同一基板中，例如，形成在阵列基板中以激发面内电场，从而液晶层的液晶分子被面内电场驱动。开关晶体管T形成在形成像素电极和公共电极的阵列基板中。存储电容Cst包括第一和第二存储电极。
液晶电容Clc的像素电极和存储电容Cst的第一电极连接到开关晶体管T。液晶电容Clc的公共电极和存储电容Cst的第二电极连接到相应的公共线CL1、CL2或CL3以被供给公共电压。公共线CL1至CL3连接在一起从而向液晶面板20的所有像素P供给相同的公共电压。
栅电压、例如导通栅电压顺序地供给栅线GL1至GL3。当供给栅电压时，连接到相应的栅线GL1、GL2或GL3的像素P的开关晶体管T被导通并且通过相应的数据线DL1、DL2或DL3将数据电压供给到像素P。数据电压被供给到像素电极，从而与公共电极的公共电压一起激发面内电场。
采用对像素P进行负极性和正极性交替变化的反转驱动方法来操作LCD设备10。反转驱动方法分为点反转方法、行反转方法、帧反转方法等。在这些方法中，点反转方法被广泛使用。点反转方法是按像素且按帧对像素P的极性进行反转。换言之，相邻的像素具有相反的极性，并且每个像素按帧具有相反的极性。点反转方法具有比其他反转方法更有效防止闪烁和串扰的优点。
图2是表示按照现有技术的点反转方法操作的LCD设备的数据电压和公共电压的波形的图。
参考图2，公共电压Vcom维持在预定的电平。施加到像素的数据电压Vdata按照帧F相对于公共电压Vcom改变极性。例如，数据电压Vdata在一帧中具有负极性，而在下一帧中，数据电压Vdata具有正极性，并且这种极性反转重复进行。
然而，由于施加到像素的数据电压Vdata相对于恒定电压电平的公共电压Vcom摆动，因此数据电压Vdata的摆动幅度大。这导致了LCD设备的功耗增加。
发明内容
因此，本发明涉及液晶显示设备和驱动液晶显示设备的方法，该设备和方法基本上解决了由于现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的优点是提供液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法，该设备和方法能减少功耗并且提高显示质量。
本发明的另外特征和优点将在后面的描述中阐述，并且一部分在描述中是显而易见的，或者通过实践本发明而获悉。本发明的这些优点和其他优点将通过在书面描述、本发明的权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了达到这些优点和其他优点并且根据本发明的目的，如具体阐明和在此广泛描述的，一种液晶显示设备包括：在多条行线和多条列线的交叉处的多个像素，其中每个像素包括开关晶体管和激发面内电场的像素电极及公共电极；多条栅线，每条栅线连接到位于每条行线上的像素；多条数据线，每条数据线连接到位于每条列线上的像素；和多条公共线，每条公共线连接到按列线交替地位于相邻两条行线上的像素的公共电极。
另一方面，一种驱动液晶显示设备的方法，该液晶显示设备包括在多条行线和多条列线的交叉处的多个像素，其中每个像素包括开关晶体管和激发面内电场的像素电极及公共电极，该方法包括：顺序地将多个栅电压供应到多条栅线，每条栅线连接到位于每条行线上的像素；与每个栅电压同步地将多个数据电压供到多条数据线，每条数据线连接到位于每条列线上的像素；以及通过极性反转顺序地将多个公共电压供应到多条公共线，每条公共线连接到按列线交替地位于相邻两条行线上的像素的公共电极。
应当理解，前面的概括描述和后面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在给要求保护的发明提供进一步的解释。
附图说明
所包括的附图给本发明提供进一步的理解并合并在该说明书中且作为说明书的一部分。该些附图表示了本发明的实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。
图中：
图1是表示现有技术的IPS模式LCD设备的示意图；
图2是表示根据现有技术按照点反转方法操作的LCD设备的公共电压与数据电压的波形的图示；
图3是表示根据本发明的第一实施例的LCD设备的示意图；
图4是表示根据本发明的第一实施例的LCD设备的液晶面板和公共驱动部分的示意图；
图5是操作根据第一实施例的LCD设备的信号的时序图；
图6是表示根据第一实施例在按照点反转方法操作的LCD设备中的数据电压和像素的极性的图示；
图7是根据第二实施例以垂直2(两)点反转方法操作LCD设备的信号的时序图。
具体实施方式
现在开始详细地参照附图来描述附图中所表示的本发明的具体实施例。
图3是表示根据本发明的第一实施例的LCD设备的示意图，图4是表示根据本发明的第一实施例的LCD设备的液晶面板和公共驱动部分的示意图。
参看图3和4，LCD设备100包括：显示图像的液晶面板200，给液晶面板200供应光的背光单元700，和操作液晶面板200的驱动电路。驱动电路包括：控制部300，栅驱动部400，数据驱动部500，和公共驱动部600。该实施例的LCD设备100是IPS模式LCD设备。
液晶面板200包括：彼此面对的阵列基板和相对基板，以及在两基板之间的液晶层。液晶面板200还包括：沿第一方向、例如行方向的多条栅线GL；沿第二方向、例如列方向的多条数据线DL；以及沿第一方向的多条公共线CL。多个像素P以矩阵形式布置并且连接到相应的栅线GL、数据线DL和公共线CL。
像素P包括开关晶体管T、液晶电容Clc和存储电容Cst。开关晶体管T连接到相应的栅线GL和数据线DL。液晶电容Clc和存储电容Cst连接到开关晶体管T。液晶电容Clc包括像素电极、公共电极以及在像素电极和公共电极之间的液晶层。像素电极和公共电极形成在例如阵列基板的同一基板内以激发面内电场，从而液晶层的液晶分子被该面内电场驱动。开关晶体管T形成在形成像素电极和公共电极的阵列基板内。存储电容Cst包括第一和第二存储电极。
液晶电容Clc的像素电极和存储电容Cst的第一电极连接到开关晶体管T。液晶电容Clc的公共电极和存储电容Cst的第二电极连接到相应的公共线CL以被供应相应的公共电压。
栅电压、例如导通栅电压顺序地供应到栅线GL。当被供应栅电压时，连接到相应栅线GL的像素P的开关晶体管T导通，数据电压通过相应的数据线DL供应到该像素。数据电压供应到像素电极，从而和公共电极的公共电压一起激发面内电场。存储电容Cst用于在开关晶体管T关闭时存储数据电压。
背光单元700在液晶面板200下面并且给液晶面板200供应光。冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)或发光二极管(LED)可以用于背光单元700。
控制部300产生控制信号，例如，产生栅控制信号GCS以控制栅驱动部400，产生数据控制信号DCS以控制数据驱动部500，和产生公共控制信号CCS以控制公共驱动部600。从外部系统向控制部300供应数据信号RGB，并且控制部300将数据信号RGB传送给数据驱动部500。
响应于数据信号RGB和数据控制信号DCS，数据驱动部500输出数据电压给相应的数据线DL。
响应于栅控制信号GCS，栅驱动部400输出栅电压给相应的栅线GL。栅控制部400可以制造成工C类型并且连接到液晶面板200，或者可以直接形成在液晶面板200内，例如形成在阵列基板内。当栅驱动部400直接形成在液晶面板200内时，这种类型的液晶面板可以称为GIP(gate in panel(面板内栅驱动))类型液晶面板。在GIP类型液晶面板中，可以在形成诸如栅线GL、数据线DL、开关晶体管T等的阵列元件的工艺过程中形成栅驱动部400。
公共驱动部600输出公共电压给相应的公共线CL。
公共线CL可以连接到按列线交替地位于相邻两行线上的像素。例如，第二公共线CL2连接到第一行线上的像素P中的位于奇数列线(或偶数列线)上的像素P并且连接到第二行线上的像素P中的位于偶数列线(或奇数列线)上的像素P。另一方面，第一公共线CL1连接到第一行线上的像素P中的没有与第二公共线CL2连接的像素P。同样，最末公共线(例如第(n+1)公共线)连接到最末行线(第n行线)上的像素P中的没有与倒数第二公共线(第n公共线)连接的像素P。
以上面描述的方式使公共线CL和像素P连接。
公共线CL可以包括第一子线UL和第二子线LL。例如，公共线CL分叉形成第一子线UL和第二子线LL，从而从公共驱动部600向第一子线UL和第二子线LL一起供应相应的公共电压。这种结构可以称为单供结构。
第一子线UL和第二子线LL可以分别被称为前子线UL和后子线LL。第一子线UL可以连接到相邻两行线中的前一行线上的像素P，而第二子线LL可以连接到该相邻两行线中的后一行线上的像素P。例如，第二公共线CL2的第一子线UL连接到第一行线上的像素P，而第二公共线CL2的第二子线LL连接到第二行线上的像素P。
第一子线UL和第二子线LL可以在一端彼此连接。例如，第一子线UL和第二子线LL的一端在与栅驱动部400所在的区域相对的区域彼此连接。在这种情况下，第一子线UL和第二子线LL的连接部分(即公共线CL的分叉部分)可以位于液晶面板200之外或之内。
另一种选择是，第一子线UL和第二子线LL的连接部分(即公共线CL的分叉部分)可以位于栅驱动部400所在的区域，在这种情况下，公共驱动部600可以位于栅驱动部400所在的区域。
优选的是公共线CL与栅线GL不重叠。详细的说，栅线GL可以在相应的公共线CL的第一子线UL和第二子线LL之间延伸并且平行于第一子线UL和第二子线LL，而且第一子线UL和第二子线LL的连接部分可以与栅线GL的一端间隔开。在这种情况下，能够防止由于栅线GL和公共线CL之间的重叠所导致的栅线GL和公共线CL之间的电容耦合。因此，能够有效减小公共电压的畸变，并且公共驱动部600能稳定地将公共电压供应到相应的公共线CL。
在本实施例中，顶部公共线和底部公共线可以具有不同于其他公共线的结构的结构。例如，顶部公共线和底部公共线可以不具有双子线结构，而是具有单子线结构。此外，顶部公共线连接到与顶部公共线相连并且位于多条栅线的顶部行线上的像素的公共电极，而底部公共线连接到与底部公共线相连并且位于多条栅线的底部行线上的像素的公共电极。
参看图5和6进一步解释用于驱动本实施例的LCD设备的方法。
图5是操作根据第一实施例的LCD设备的信号的时序图，图6是表示根据第一实施例在按照点反转方法操作的LCD设备中的数据电压和像素的极性的图示。
参看图5，栅电压顺序地被输出到栅线GL1至GL2以导通开关晶体管T，并且数据电压与栅电压的输出同步地被输出到数据线DL。栅电压基本上在水平周期H内被供应到相应的栅线GL。
与相应的栅电压的输出同步地反转公共电压Vcom的电平。更具体地说，当第n栅线被供应栅电压时，输出到第n+1公共线的公共电压Vcom的电平在高和低之间改变。高电平和低电平可以分别被称为正极性和负极性。例如，当栅电压输出到第一栅线GL1时，第二公共线CL2的公共电压Vcom的电平从负(-)反转成正(+)。
公共电压Vcom每隔一个水平周期H被顺序地输出到公共线CL，并且相邻公共线CL的公共电压Vcom具有不同极性。例如，在第一公共线CL1的公共电压Vcom的极性从正(+)反转到负(-)一个水平周期H之后，第二公共线CL2的公共电压Vcom的极性从负(-)反转成正(+)。进一步地，在第二公共线CL2的公共电压Vcom的极性反转一个水平周期H之后，第三公共线CL3的公共电压Vcom的极性从正(+)反转成负(-)。
另外，每条公共线CL的公共电压按照预定周期，例如一帧F反转。
而且，数据电压Vdata的电平(即极性)与相应的公共线CL的公共电压Vcom的电平(即极性)相反。例如，当与被供应数据电压Vdata的像素相连接的公共线CL的公共电压Vcom是低电平(即负极性)时，该数据电压Vdata是高电平(即正极性)。
通过上述的解释，如图6所示，以点反转方法来操作本实施例的LCD设备。
在上述实施例中，公共驱动部600顺序地将电平(即极性)反转的公共电压Vcom输出到相应的公共线CL。从而，由于公共电压Vcom的电平反转的缘故，电容耦合在整个液晶面板200上基本是一致的，而与垂直位置无关。因此，能够防止由于不一致的电容耦合导致的沿垂直方向的亮度渐变。
此外，由于以点反转方法来操作LCD设备100，因此能够提高显示质量。例如，当以行反转方法来操作LCD设备时，会导致诸如行闪烁、水平昏暗、水平串扰等问题。由于以点反转方法操作LCD设备100，从而能够克服这些问题。
进一步地，数据电压Vdata的电平与相应的公共电压Vcom的电平相反。这减少了从数据驱动部500输出的数据电压Vdata的摆动幅度。因此，能够减少功耗。
图7是根据第二实施例以垂直2(两)点反转方法驱动LCD设备的信号的时序图。除了反转驱动方法以外，第二实施例的LCD设备与第一实施例的LCD设备相似。因此，对与第一实施例的部分相似的部分的描述可以省略。
参看图7，垂直2点反转方法是每2个像素沿列线反转像素的极性。为此，每两条公共线改变公共电压的电平(即极性)反转的方向。例如，第二和第三公共线CL2和CL3的公共电压具有相同的电平反转方向(例如从低电平到高电平)；而第四和第五公共线CL4和CL5的公共电压具有相同的电平反转方向(例如从高电平到低电平)，该电平反转方向与第二和第三公共线CL2和CL3的公共电压的电平反转方向相反。
数据电压的电平(即极性)与相应的公共电压的电平相反。
当以垂直2点反转方法操作LCD设备时，能够进一步降低功耗和发热。
在上述实施例中，主要说明了点反转方法和垂直2点反转方法。然而，应当理解，可以采用其他类型的反转方法。例如，可采用垂直3(三)或更多点反转方法来操作LCD设备。
对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对本发明能进行各种修改和变形，这是显而易见的。因此，本发明意在覆盖对本发明的这些修改和变形，只要它们落入所附的权利要求书及其等价物的范围内。

Claims (14)

1.一种液晶显示设备，包括：
在多条行线和多条列线交叉处的多个像素，其中每个像素包括开关晶体管和激发面内电场的像素电极及公共电极；
多条栅线，每条栅线都连接到在每条行线上的像素；
多条数据线，每条数据线都连接到在每条列线上的像素；以及
多条公共线，每条公共线都连接到按列线交替地位于相邻两条行线上的像素的公共电极，
其中所述多条公共线的每条公共线包括：第一子线，连接到在所述相邻两条行线中的第一行线上的像素的公共电极；和第二子线，连接到在所述相邻两条行线中的第二行线上的像素的公共电极，并且
其中所述多条公共线的每条公共线包括分叉部分，所述公共线在所述分叉部分分成第一子线和第二子线。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述栅线在所述第一子线和第二子线之间。
3.根据权利要求1所述的设备，其中供应到所述公共线之一的公共电压与供应到与像素连接的栅线的相应栅电压同步。
4.根据权利要求1所述的设备，其中供应到所述公共线之一的公共电压与供应到与像素连接的栅线的相应栅电压同步，所述像素与所述公共线连接且在所述相邻两条行线中的第一行线上。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述多条公共线的顶部公共线连接到与顶部公共线相连接且在所述多条栅线的顶部行线上的像素的公共电极。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述多条公共线的底部公共线连接到与底部公共线相连接并且在所述多条栅线的底部行线上的像素的公共电极。
7.一种驱动液晶显示设备的方法，该液晶显示设备包括在多条行线和多条列线交叉处的多个像素，其中每个像素包括开关晶体管和激发面内电场的像素电极及公共电极；所述方法包括如下步骤：
将多个栅电压顺序地供应到多条栅线，每条栅线都连接到在每条行线上的像素；
与每个相应栅电压同步地将多个数据电压供应到多条数据线，每条数据线都连接到在每条列线上的像素；以及
顺序地将多个公共电压通过极性反转供应到多条公共线，每条公共线都连接到按列线交替地位于相邻两条行线上的像素的公共电极，
其中所述多条公共线的每条公共线包括：第一子线，连接到在所述相邻两条行线中的第一行线上的像素；和第二子线，连接到在所述相邻两条行线中的第二行线上的像素，并且
其中所述多条公共线的每条公共线包括分叉部分，所述公共线在所述分叉部分分成第一子线和第二子线。
8.根据权利要求7的方法，其中所述公共线的公共电压与连接到所述公共线且在所述相邻两条行线的第一行线上的像素所连接的栅线的栅电压同步。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述栅线在所述第一子线和第二子线之间。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述公共线包括：第一子线，连接到在所述相邻两条行线中的第一行线上的像素的公共电极；和第二子线，连接到在所述相邻两条行线中的第二行线上的像素的公共电极。
11.根据权利要求7所述的方法，其中供应到所述公共线之一的公共电压与供应到与像素连接的栅线的相应栅电压同步。
12.根据权利要求7所述的方法，其中供应到所述公共线之一的公共电压与供应到与像素连接的栅线的相应栅电压同步，所述像素与所述公共线连接且在所述相邻两条行线中的第一行线上。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述多条公共线的顶部公共线连接到与所述顶部公共线相连接且在所述多条栅线的顶部行线上的像素的公共电极。
14.根据权利要求7所述的方法，其中所述多条公共线的底部公共线连接到与所述底部公共线相连接并且在所述多条栅线的底部行线上的像素的公共电极。
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