CN103777421A - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置及其驱动方法。所公开的液晶显示装置包括：用于响应于第一扫描信号而将数据电压提供至像素电极的第一薄膜晶体管（TFT）；用于响应于第一扫描信号而将公共电压提供至辅助电极的第二TFT；用于响应于第二扫描信号而将数据电压提供至辅助电极的第三TFT；被提供有公共电压的公共电极；与像素电极和公共电极连接的液晶电容器；以及与像素电极和辅助电极连接的第一存储电容器。辅助电极的电压从公共电压变为数据电压，由此根据液晶电容器与第一存储电容器之间的电容比，对在提供至像素电极之后已经被浮置的数据电压进行放大。

Description

液晶显示装置及其驱动方法
本申请要求享有2012年10月24日提交的韩国专利申请No.10-2012-0118359的权益，通过援引的方式将该专利申请并入本文，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术
通常，液晶显示（LCD）装置通过使用电场控制具有介电各向异性的液晶的透光率来显示图像。对于该功能，这种LCD装置包括液晶面板以及用于驱动所述液晶面板的驱动电路，所述液晶面板包括以矩阵形式排列的液晶单元。
液晶面板通过多条栅极线和多条数据线的交叉来限定液晶单元。液晶单元响应于从栅极线中的相应栅极线提供的扫描信号，分别接收来自数据线中的相应数据线的数据电压。每个液晶单元根据提供至液晶单元的数据电压来调整该液晶单元的液晶的透光率，从而显示图像。
驱动电路包括栅极驱动器、数据驱动器以及时序控制器，所述栅极驱动器用于依次将扫描信号提供至液晶面板的各条栅极线，所述数据驱动器用于将数据电压提供至液晶面板的各条数据线，时序控制器用于控制栅极驱动器和数据驱动器的驱动时序。
这种LCD装置的最近的趋势是向着大型化和高分辨率方向发展。结果，这种LCD装置需要的功耗增大。特别地，由于从数据驱动器产生的数据电压的电压摆动宽度很大，并且数据驱动器的驱动频率很高，因而数据驱动器需要大功耗，并且产生大量的热。
发明内容
因此，本发明的实施方式涉及一种克服了由现有技术的限制和缺陷所导致的一个或多个问题的液晶显示装置及其驱动方法。
本发明的一个目的是提供一种能够减小数据驱动器的功耗的液晶显示装置及其驱动方法。
在下面的描述中将列出本发明的附加优点、目的和特点，这些优点、目的和特点的一部分从下面的描述对于所属领域普通技术人员来说是将显而易见的，或者可从本发明的实施领会到。通过书面说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构的任意组合可实现和获得本发明的这些目的和其它优点。
在一个方面，一种液晶显示装置，包括：第一开关元件，所述第一开关元件用于响应于被施加至第一栅极线的第一扫描信号，将从数据线提供的数据电压提供至像素电极；第二开关元件，所述第二开关元件用于响应于所述第一扫描信号，将从公共线提供的公共电压提供至辅助电极；第三开关元件，所述第三开关元件用于响应于被施加至第二栅极线的第二扫描信号而将从所述数据线提供的所述数据电压提供至所述辅助电极；公共电极，来自所述公共线的所述公共电压被施加至所述公共电极；液晶电容器，所述液晶电容器与所述像素电极和所述公共电极连接；以及第一存储电容器，所述第一存储电容器与所述像素电极和所述辅助电极连接，其中所述辅助电极的电压从所述公共电压变为所述数据电压，从而根据所述液晶电容器与所述第一存储电容器之间的电容比，对在提供至所述像素电极之后已经被浮置的所述数据电压进行放大。
所述公共电极可与所述像素电极一起建立垂直电场。
所述公共电极可与所述像素电极一起建立水平电场。
所述像素电极与所述辅助电极可经由位于所述像素电极与所述辅助电极之间的绝缘层而彼此交叠，从而形成所述第一存储电容器。
所述公共电极与所述辅助电极可经由位于所述公共线与所述辅助电极之间的绝缘层而彼此交叠，从而形成所述第二存储电容器。
所述辅助电极使用与所述数据线的材料相同的材料，可以形成在上面形成有所述数据线的层上。
在另一方面，一种液晶显示装置的驱动方法，包括：将从公共线提供的公共电压施加至公共电极；响应于被施加至第一栅极线的第一扫描信号，提供从数据线提供的数据电压，同时将从所述公共线提供的所述公共电压提供至辅助电极；以及响应于被提供至第二栅极线的第二扫描信号，将从所述数据线提供的所述数据电压提供至所述辅助电极，从而改变所述辅助电极的电压，并由此根据液晶电容器与第一存储电容器之间的电容比，对在提供至所述像素电极之后已经被浮置的所述数据电压进行放大，其中所述液晶电容器与所述像素电极和所述公共电极连接，而所述第一存储电容器与所述像素电极和所述辅助电极连接。
所述方法可进一步包括使用与所述公共电极和所述辅助电极连接的第二存储电容器，将被施加至所述辅助电极的所述数据电压稳定一个帧周期。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
被包括在内以给本发明提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的构造的框图；
图2是根据所示实施方式的像素P的平面图；
图3是在图2中所示的像素P的等效电路图；
图4A和图4B是在图2和图3中所示的像素P的驱动波形图。
具体实施方式
现在将对本发明的实施方式进行详细描述，附图中示出了这些实施方式的一些实例。尽可能地在整个附图中使用相同的参考数字表示相同或相似的部件。
图1是示出根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的构造的框图。
图1中所示的液晶显示装置包括液晶面板2、栅极驱动器6、数据驱动器4，所述液晶面板2包括通过多条栅极线GL1和GL2与多条数据线DL的交叉而限定的像素P，所述栅极驱动器6用于依次将扫描信号分别提供至多条栅极线GL1和GL2，所述数据驱动器4用于分别将数据电压提供至多条数据线DL。液晶显示装置还包括时序控制器8，所述时序控制器8用于产生数据控制信号DCS，并且将数据控制信号DCS提供至数据驱动器4，从而控制数据驱动器4，同时所述时序控制器8还产生栅极控制信号GCS，并且将栅极控制信号GCS提供至栅极驱动器6，从而控制栅极驱动器6。
在所示实施方式中，每个像素P在与一条栅极线DL连接的同时，与两条栅极线GL1和GL2连接。如图2中所示，每个像素P包括三个薄膜晶体管（TFT）T1至T3、两个存储电容器Cst1和Cst2、以及一个辅助电极14。根据这种构造，像素P的特征在于辅助电极14的电压从公共电压Vcom变为数据电压Vdata，从而能够根据液晶电容器Clc与存储电容器Cst1之间的电容，对在提供至像素电极10之后已经被浮置的数据电压Vdata进行放大。稍后参照图2和图3详细描述每个像素P的构造及像素P的驱动方法。
具体地，液晶面板2包括多条第一栅极线GL1、多条第二栅极线GL2、以及与第一栅极线GL1和第二栅极线GL2交叉的数据线DL。液晶面板2通过第一栅极线GL1和第二栅极线GL2与数据线DL的交叉而限定多个像素P。因而，像素P被排列为矩阵形式。第一栅极线GL1可以是奇数编号的栅极线，而第二栅极线GL2可以是偶数编号的栅极线，或者反之亦然。第一扫描信号SCAN1被施加至第一栅极线GL1，而第二扫描信号SCAN2被施加至第二栅极线GL2。同时，每个像素P包括R子像素、G子像素与B子像素的组合，或者R子像素、G子像素、B子像素与W子像素的组合，以呈现期望颜色。每个子像素根据施加至子像素的数据电压Vdata而控制液晶的透光率。
同时，在液晶面板2的每个像素中的每个TFT包括由氧化物半导体材料或由诸如非晶硅（a-Si）或低温多晶硅（LTPS）这样的硅半导体材料制成的半导体层。特别地，与a-Si相比，LTPS具有优异工作特性的优点。
栅极驱动器6根据从时序控制器8提供的栅极控制信号GCS而操作。栅极控制器6以一种连续的方式交替地将第一扫描信号SCAN1和第二扫描信号SCAN2提供至第一栅极线GL1和第二栅极线GL2。
数据驱动器4根据从时序控制器8提供的数据控制信号DCS而操作。数据驱动器4使用模拟伽马电压，将从时序控制器8提供的图像数据RGB转换成数据电压Vdata，并且将已转换的数据电压Vdata提供至数据线DL。在该情形中，如图4A和图4B中所示，在第一扫描信号SCAN1被施加至第一栅极线GL1的周期中以及第二扫描信号SCAN2被施加至第二栅极线GL2的周期中，数据驱动器4将用于一个水平行的数据电压Vdata提供至数据线DL。
时序控制器8对从系统（主机）提供的图像数据RGB进行排列，从而与液晶面板2的尺寸和分辨率相匹配，然后将结果得到的图像数据RGB提供至数据驱动器4。时序控制8还使用多个同步信号产生栅极控制信号GCS和数据控制信号DCS。所述多个同步信号包括水平同步信号Hsync、垂直同步信号Vsync、点时钟DCLK、数据使能信号DE等。水平同步信号Hsync是用于限定一个水平周期的信号。垂直同步信号Vsync是用于限定一个帧周期的信号。数据使能信号DE是用于限定其中输入一个行的有效图像数据RGB的周期。
在下文中，将详细描述根据所示实施方式的每个像素P以及像素P的驱动方法。
图2是根据所示实施方式的像素P的平面图。图3是在图2中所示的像素P的等效电路图。
参照图2和图3，根据所示实施方式的像素P包括第一TFT T1至第三TFTT3、像素电极10、公共电极12、辅助电极14、第一存储电容器Cst1、第二存储电容器Cst2、以及液晶电容器Clc。
第一TFT T1与一条第一栅极线GL1、一条数据线DL、以及像素电极10（图3中的节点N1）连接。第一TFT T1响应于施加至第一栅极线GL1的第一扫描信号SCAN1，将从数据线DL提供的数据电压Vdata提供至像素电极10。
第二TFT T2与第一栅极线GL1、公共线CL（图3中的节点N3）、以及辅助电极14（图3中的节点N2）连接。第二TFT T2响应于施加至第一栅极线GL1的第一扫描信号SCAN1，提供从公共线CL提供的公共电压Vcom。
第三TFT T3与第二栅极线GL2、数据线DL以及辅助电极14连接。第三TFT T3响应于施加至第二栅极线GL2的第二扫描信号SCAN2，将从数据线DL提供的数据电压Vdata提供至辅助电极14。
像素电极10通过接触孔（未示出）与第一TFT T1的漏极连接。像素电极10可由诸如氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO）这样的透明导电材料制成。
公共电极与公共线CL连接，从而从公共线CL接收公共电压Vcom。公共电极12以与第一栅极线GL1和第二栅极线GL2相同的材料制成，并且形成在与上面形成有第一栅极线GL1和第二栅极线GL2的层相同的层上。因而，公共电极12与像素电极10一起建立水平电场。可替代地，公共电极12也可形成在液晶面板2的上基板上，从而与像素电极10一起建立垂直电场。
辅助电极14与第二TFT T2和第三TFT T3的漏极连接。辅助电极14经由设置在辅助电极14与像素电极10之间的绝缘层，与像素电极10交叠。当施加第一扫描信号SCAN1时，公共电压Vcom被施加至辅助电极14。另一方面，当施加第二扫描信号SCAN2时，数据电压Vdata被施加至辅助电极14。当辅助电极14的电压从公共电压Vcom变为数据电压Vdata时，根据第一存储电容器Cst1的耦合现象，对在施加至像素电极10之后已经被浮置的数据电压Vdata进行放大。也就是说，辅助电极14起到对在施加至像素电极10之后已经被浮置的数据电压Vdata进行放大的作用。
第一存储电容器Cst1与像素电极10和辅助电极14连接。第一存储电容器Cst1是以像素电极10和辅助电极14经由设置在像素电极10与辅助电极14之间的绝缘层而彼此交叠的方式形成。当辅助电极14的电压根据第二扫描信号SCAN2的施加而变化时，第一存储电容器Cst1对像素电极10的已浮置数据电压Vdata进行放大。
第二存储电容器Cst2与公共线CL和辅助电极14连接。第二存储电容器Cst2是以公共线CL和辅助电极14经由设置在公共线CL与辅助电极14之间的绝缘层而彼此交叠的方式形成。第二存储电容器Cst2将施加至辅助电极14的数据电压Vdata稳定一个帧周期。
液晶电容器Clc与像素电极10和公共电极12连接。具体地，液晶电容器Clc包括像素电极10、公共电极12、以及设置在像素电极10与公共电极12之间的液晶层。液晶电容器Clc根据在像素电极10与公共电极12之间建立的电场而改变液晶层的透光率。
图4A和图4B是在图2和图3中所示的像素P的驱动波形图。
在下文中，将参照图2和图4B描述根据本发明一示例性实施方式的像素P的驱动方法。
作为参考，从数据驱动器4施加至数据线DL的数据电压Vdata可具有可反转极性，用于减小液晶的退化并减少闪烁。也就是说，如图4A中所示，数据电压Vdata可相对于公共电压Vcom为正（+）电压。另一方面，如图4B中所示，数据电压Vdata可相对于公共电压Vcom为负（-）电压。尽管图4A和图4B的情形就极性而言彼此不同，但它们的驱动方法是相同的。因此，下文的描述仅结合图4A的情形做出。
在第一扫描信号SCAN1被施加至第一栅极线GL1的周期以及在第二扫描信号SCAN2被施加至第二栅极线GL2的周期中，提供从数据驱动器4施加至数据线DL的数据电压Vdata。图4A示出了一实例，在该实例中，数据电压Vdata相对于公共电压Vcom为+5V。
首先，响应于来自第一栅极线GL1所施加的第一扫描信号SCAN1，第一TFT T1和第二TFT T2被导通。然后，第一TFT T1将从数据线DL提供的数据电压Vdata提供至像素电极10，而第二TFT T2将从公共线CL提供的公共电压Vcom提供至辅助电极14。因此，像素电极10的电压Vp变为5V，而辅助电极14的电压Vc变为公共电压Vcom。
然后，响应于从第二栅极线GL2施加第二扫描信号SCAN2，第三TFT T3导通。然后，第三TFT T3将来自数据线DL的数据电压Vdata提供至辅助电极14。因此，辅助电极14的电压Vc从公共电压Vcom变为5V，即数据电压Vdata。当辅助电极14的电压Vc变为数据电压Vdata时，根据第一电容器Cst1的耦合现象，对在施加至像素电极10之后已经被浮置的数据电压Vdata进行放大，因此数据电压Vdata具有比5V更高的电平。在该情形中，像素电极10的电压Vp的放大电平可根据液晶电容器Clc与第一存储电容器Cst1之间的电容比而调整。如果第一存储电容器Cst1的电容足够大于液晶电容器Clc的电容，则像素电极10的放大电压可以是数据电压Vdata的大约2倍。鉴于此，第一存储电容器Cst1和第二存储电容器Cst2优选被设计为，第一存储电容器Cst1的电容大于液晶电容器Clc的电容。
同时，第二存储电容器Cst2将被施加至辅助电极14的数据电压Vdata稳定一个帧周期，直到施加下一个第一扫描信号SCAN1。
从上述描述显而易见，根据本发明的实施方式，每个像素P与两条栅极线GL1和GL2以及一条数据线DL连接。每个像素P还包括三个TFT T1至T3、两个存储电容器Cst1和Cst2、以及一个辅助电极14。当辅助电极14的电压从公共电压Vcom变为数据电压Vdata时，根据液晶电容器Clc与存储电容器Cst1之间的电容比，对在提供至像素电极10之后已经被浮置的数据电压Vdata进行放大。因此，可降低从数据驱动器施加至数据线的数据电压Vdata的电平，因而可减少数据驱动器的功耗以及生成的热量。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化，这对于所属领域普通技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求书的范围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变化。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，包括：
第一开关元件，所述第一开关元件用于响应于被施加至第一栅极线的第一扫描信号，将从数据线提供的数据电压提供至像素电极；
第二开关元件，所述第二开关元件用于响应于所述第一扫描信号，将从公共线提供的公共电压提供至辅助电极；
第三开关元件，所述第三开关元件用于响应于被施加至第二栅极线的第二扫描信号，将从所述数据线提供的所述数据电压提供至所述辅助电极；
公共电极，来自所述公共线的所述公共电压被施加至所述公共电极；
液晶电容器，所述液晶电容器与所述像素电极和所述公共电极连接；以及
第一存储电容器，所述第一存储电容器与所述像素电极和所述辅助电极连接，
其中所述辅助电极的电压从所述公共电压变为所述数据电压，从而根据所述液晶电容器与所述第一存储电容器之间的电容比，对在提供至所述像素电极之后已经被浮置的所述数据电压进行放大。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述公共电极与所述像素电极一起建立垂直电场。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述公共电极与所述像素电极一起建立水平电场。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素电极与所述辅助电极经由位于所述像素电极与所述辅助电极之间的绝缘层而彼此交叠，从而形成所述第一存储电容器。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述公共电极与所述辅助电极经由位于所述公共线与所述辅助电极之间的绝缘层而彼此交叠，从而形成所述第二存储电容器。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述辅助电极是使用与所述数据线的材料相同的材料，形成在上面形成有所述数据线的层上。
7.一种液晶显示装置的驱动方法，包括：
将从公共线提供的公共电压施加至公共电极；
响应于被施加至第一栅极线的第一扫描信号，提供从数据线提供的数据电压，同时将从所述公共线提供的所述公共电压提供至辅助电极；以及
响应于被提供至第二栅极线的第二扫描信号，将从所述数据线提供的所述数据电压提供至所述辅助电极，从而改变所述辅助电极的电压，并由此根据液晶电容器与第一存储电容器之间的电容比，对在提供至所述像素电极之后已经被浮置的所述数据电压进行放大，
其中所述液晶电容器与所述像素电极和所述公共电极连接，而所述第一存储电容器与所述像素电极和所述辅助电极连接。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
使用与所述公共电极和所述辅助电极连接的第二存储电容器，将被施加至所述辅助电极的所述数据电压稳定一个帧周期。
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