CN1249505C - 一种激励液晶显示器栅极的方法 - Google Patents

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Abstract

一种激励LCD中的栅线的方法，其通过对扫描信号形成不同的下降时间而延长线时间，同时激励多个栅线。该方法所适用的液晶显示器具有多个像素，所述像素分别具有薄膜晶体管、液晶单元和存储电容器，其中栅线连接至薄膜晶体管的控制电极，数据线连接至薄膜晶体管的第一源极。在所述方法中，将同时上升的扫描信号提供到至少两个栅线，同时使得所述扫描信号在不同的时间下降，从而所述栅线可同时被激励，并通过与所述栅线对应的像素在不同的下降时间获取视频信号，而且具有相同极性的图像信号提供到与被同时选择的至少两个栅线相连的像素。

Description

一种激励液晶显示器栅极的方法
技术领域
本发明涉及一种对液晶显示器(LCD)的激励技术，更具体的涉及一种激励大尺寸和高分辨率的LCD中的栅线的方法，其在激励多个栅线的同时通过形成扫描信号的不同的下降时间而延长线时间(linetime)。
背景技术
通常的，LCD利用液晶的光学性质显示字母、符号或图象，其中当对液晶施加电场时液晶的分子排列发生变化。LCD为一种平板显示器，其将液晶技术和半导体技术相结合。
薄膜晶体管(TFT)LCDs具有作为开关元件的薄膜晶体管，用于开关像素。当TFT被开或关时，像素也被开或关。
如图1中所示，通常的TFT LCD包含多个设置成矩阵结构的单元。单位单元包含一个TFT 132，其作为开关元件，同时还包含液晶单元134和存储电容器Cstg。TFTs的源极与设置在列方向上数据线(D1-DN)相连，数据的一侧端与源激励器120相连。GRG的栅极与设置在行方向上栅线(G1-GM)相连，栅线的一侧端与栅激励器110相连，从而实现分辨率为NXM的显示。例如，SVGA级的分辨率为800X600，XGA级的分辨率为1024X768，UXGA级的分辨率为1600X1200。
这里，源激励器120同样被称为数据激励器或列激励器，栅激励器同样被称为扫描激励器或行激励器。
参考图1，液晶单元134被连接在TFT132的漏极和像素电极之间，并被设置在像素电极和上板的公共电极之间。像素电极由具有导电性的铟锡氧化物(ITO)构成。当将一个开通信号提供到TFT132的栅极时，像素电极将通过源激励器120提供的信号电压转换到液晶单元134。通过电极同样由ITO构成，并将公共电压提供到液晶单元。存储电容器Cstg在恒定的时间内维持提供到像素电极的电压，并通过改变液晶单元中的液晶分子的定向状态而控制光透过率。存储电容器Cstg的一端与单独的电极或栅电极相连，这种连通被称为“存储接通栅极”模式。
在对此像素阵列进行激励时，当只在一个方向上将激励电压提供到液晶时，会加速液晶的退化。为此，通常使用一种化解的办法，即周期性的将相反极性的图象数据电压提供到液晶。这种反向转换的周期通常为半帧。
通常具有四种反向激励方法，即，半帧反向激励方法，其一次改变各个半帧的所有像素的电压极性；线反向激励方法，其改变与信号扫描线相连的每个线的电压极性；列反向激励方法，其改变各个半帧的列的电压极性；以及点反向方法，其以像素为单位改变极性。在任何的情况下，通过TFT的漏电极2提供到像素电极的电压被交替改变，从而其相对公共电压Vcom具有正(+)或负(-)方向。
图2为通常的栅极激励器的示意图。参考图2，栅极激励器110包含一个移位寄存器111，一个电平移位器112和一个输出缓冲器113。移位寄存器111接收竖直同步信号和竖直时钟信号，从而顺序地产生扫描脉冲。电平移位器112将扫描脉冲的电压电平移位到大约30V。输出缓冲器113提供带有电平-移位的扫描脉冲的各个栅线G1-GM。
通常最常用的用于激励栅极的激励方法为图3中所示的累进扫描方法。由于累进扫描方法在一个线时间(H1)只扫描一个单一的栅线(或扫描线)，可将各个栅极激励信号顺序地在每个1H提供到栅线。
另一方面，当LCD的屏幕尺寸变大时，数据线的电阻和电容的负载增大，由此数据激励电路向像素发送视频信号的时间越来越短。这样使得像素的电荷量不足，由此影响了图象的质量。因此，需要对此问题进行解决。
 图4示出了在传统的隔行扫描方法中使用的激励信号，用于增加线时间。参考图4，传统的隔行扫描方法的线时间为累进扫描方法的线时间的两倍。
然而，此隔行扫描方法的弊端在于由于将相同的视频信号传送到与两个栅线相连的像素中，竖直分辨率降低一半。相应的，这些传统的栅极激励方法在考虑到高的图象分辨率-定向电流流向时，并不是一种可借鉴的方法。
发明内容
相应的，本发明的目的在于提供一种激励LCD的栅极的方法，其可克服现有技术中的限制和不足。
本发明的另一个目的在于提供一种激励LCD的栅极的方法，当在同一时间激励多个栅线时，通过使得扫描信号的下降时间各不相同，而在不降低分辨率的情况下延长线时间。
为了实现上述的目的，提供一种激励LCD的栅极的方法，所述液晶显示器具有多个像素，所述像素分别具有薄膜晶体管、液晶单元和存储电容器，其中栅线连接至薄膜晶体管的控制电极，数据线连接至薄膜晶体管的第一源极。在所述方法中，将同时上升的扫描信号提供到至少两个栅线，同时使得所述扫描信号在不同的时间下降，从而所述栅线可同时被激励，并通过与所述栅线对应的像素在不同的下降时间获取视频信号，而且具有相同极性的图像信号提供到与被同时选择的至少两个栅线相连的像素。
在上述激励LCD的栅极的方法中，当同时激励N个栅线时，在N个线时间内所述扫描信号同时上升，且每个栅线具有不同的下降时间。
在上述激励LCD的栅极的方法中，所述扫描信号包含一个第一扫描信号，其被提供到偶数栅线，以及一个第二扫描信号，其被提供到奇数栅线，第一扫描信号比第二扫描信号下降得快，并当第二扫描信号下降时其上升，并使得奇数栅线和偶数栅线的下降条件相同。
为了实现上述的目的，还提供一种用于激励液晶显示器的栅线的方法，所述液晶显示器具有多个像素，所述像素分别具有薄膜晶体管、液晶单元和存储电容器，其中栅线连接至薄膜晶体管的控制电极，数据线连接至薄膜晶体管的第一源极。在所述方法中，将同时下降的扫描信号提供到至少两个栅线，同时使得所述扫描信号在不同的时间上升，从而所述栅线同时被激励，并通过与所述栅线对应的像素在不同的上升时间获得视频信号，而且具有相同极性的图像信号提供到与被同时选择的至少两个栅线相连的像素。
为了实现上述的目的，还提供一种用于操作像素液晶显示器的方法，该装置具有多个数据线，和多个扫描线，该方法包含如下的步骤，提供具有一致的前沿和后沿的扫描信号，这些扫描信号的产生时间彼此不同，及将所述扫描信号提供到至少两个扫描线，从而所述扫描线被同时激励，且通过与所述扫描线对应的像素在与后沿对应的不同的时间获得数据线上的数据信号。
附图说明
通过下面结合相应附图的详细描述会对本发明有更清楚的了解和认识。
图1为通常的TFT-LCD的等效电路图；
图2为通常的栅极驱动电路的示意图；
图3为通常的累进扫描方法的栅极激励信号的波形图；
图4为为了增加线时间的隔行扫描方法的栅极激励信号的波形图；
图5为根据本发明的同时扫描两个栅线线时间延长激励方法的栅极激励信号的波形图；
图6为根据本发明的同时扫描三个栅极线的线时间延长激励方法的栅极激励信号的波形图；
图7为根据本发明的同时扫描四个栅极线的线时间延长激励方法的栅极激励信号的波形图；
图8为根据本发明的在反向激励两个栅极线时的第N个和第N+1个线极性的图表；
图9为根据本发明的TFT-LCD像素的常规电路图；
图10为根据本发明的同时扫描两个改进的栅极线的线时间延长激励方法的栅极激励信号的波形图。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图5为根据本发明的在线时间延长激励方法中同时扫描两个栅线的栅极激励信号的波形图。
现在参考图5，本发明的激励方法的特征在于，同时将栅极激励信号提供到两个栅线，且在不同的时间下降。根据传统的两栅线激励方法，如果同时将栅极激励信号提供到栅线G1和G2，相同的图象信号被提供到共享相同数据线的像素。另一方面，根据本发明的栅线激励方法，由于第一栅极激励信号G1首先下降，获得与同第一栅线相连的像素对应的图象信号。此后，第二栅极激励信号G2下降，从而获得与和第二栅线相连的像素对应的图象信号。
因此，根据本发明的栅极激励方法，与通常的累进扫描方法相比，线时间可延长30-70％，同时可传送与像素对应的图象信号，其中的像素与每个栅线相连，这不同于传统的隔行扫描方法，在该传统方法中两个栅线被同时激励，且其同时下降。根据LCD板的特性，线时间的特定延长的百分比也不同。
例如，当LCD板的激励栅线的分辨率为XGA级(1024X768)时，使用75Hz的帧频率，传统的累进扫描方法可保证大约22-30微秒的线时间。
通过同时激励N个栅线而进行本发明的线时间激励方法。例如，图5对应于同时选择两个栅线的方法，图6对应同时选择三个栅线的方法，图7对应同时选择四个栅线的方法。
因此，当可同时选择且随后激励的线数增加时，可保证更长的线时间，并增加所可选的线数。同时，如图5，6和7中所示，本发明的线时间延长激励方法进行N-线反向激励，其中将具有相同极性的图象信号传送到与栅线相连的像素，这些栅线被同时选择。换句话说，如图8中所示，其描述了一个两线反向激励的实例，在列方向上对每个线进行反向，并在行方向上对每两行进行反向。同时，当同时激励N个线时，在每N行进行此种反向。
同时，根据本发明的栅线激励方法，两个栅线的下降时间彼此不同，且同时激励两个栅线，可预测栅线的延长时间，但在奇数栅线和偶数栅线之间会产生压差ΔVp。此压差是由于下面的原因造成。
TFT-LCD的像素可形成如图9所示的电路图的形式。在图9中，符号D1和D2为数据线，G1和G2为栅线，Clc为在电容器中模拟的液晶单元，Cstg为存储电容。同时，符号Cgs1为和Cgs2表示寄生电容。
参考图9，当G1的栅极激励信号下降时，液晶单元Clc的电压寄生电容Cgs1耦合，从而改变电压。此电压的改变量与ΔVp对应，并可通过下面的公式1获得。
Δ V P 1 = C GS 1 C LC + C STG + C GS 1 + C GS 2 × ( - V G ) 公式1
其中，Clc表示液晶的电容，Vg表示栅极激励信号的幅度。
此电压改变量ΔVp同样可通过寄生电容Cgs2产生。换句话说，当G2的栅极信号上升时，液晶的电压与寄生电容Cgs2耦合，从而电压被改变。
如图9中所示，与奇数栅线相连的像素只产生由公式1限定的电压变化量ΔVp1，而与偶数线相连的像素产生与ΔVp1和ΔVp2的和相对应的电压变化量，其由下面的公式2进行限定。
Δ V P 2 = C GS 1 C LC + C STG + C GS 1 + C GS 2 ( - V G ) + C GS 2 C LC + C STG + C GS 1 + C GS 2 V G
                                          公式2
因此，与偶数栅线相连的像素比与奇数栅线相连的像素具有不同的电压变化量。这是因为当将图象信号发送到与G1的栅线相连的像素时，只有被提供到G1的栅线的栅极激励信号1下降，同时当将图象信号提供到与G2的栅线相连的像素时，同时发生提供到G2的栅线的栅极激励信号的下降和提供到G3的栅线的栅极激励信号的上升。结果，产生偶数栅线和奇数栅线之间的压差，降低了图象的质量。
为了解决上述的问题，如图10中所示，在本发明的另外一个实施例中，对前面的本发明的栅极激励方法进行了改进。换句话说，如上所述，由于与偶数栅线和奇数栅线相连的像素之间的压差ΔVp是由于提供到偶数和奇数栅线的栅极激励信号之间的压差而造成的，在本实施例中使得偶数栅线和奇数栅线处于相同的激励条件。
例如，当如图10中所示，激励两个栅线时，提供到G2，G4的偶数栅线的栅极激励信号在提供到G1，G3的奇数栅线的栅极激励信号下降之前下降，且提供到G2，G4的偶数栅线的栅极激励信号在当提供到G1，G3的奇数栅线的栅极激励信号下降时又上升。结果，与偶数和奇数栅线相连的所有像素都具有用于产生压差ΔVp的相同的状态，由此可解决与偶数和奇数栅线相连的像素之间的压差问题。
虽然在本发明的实施例中，提供到栅线的栅极激励信号同时上升，并在不同的时间下降，其并不限于上述的实施例。换句话说，根据所使用的LCD板的特性，通过栅极激励信号同时下降然后在不同的时间上升可在不降低分辨率的情况下延长线时间，由此同时激励多个栅线，并在不同的上升时间将视频信号提供到栅线。
如上所述，根据本发明的栅线激励方法，可在不降低分辨率的情况下增加线时间，并通过在同时激励多个栅线的同时产生不同下降时间的扫描信号而对像素电极进行充分的充电/放电。
另外，提供到奇数栅线的栅极激励信号与提供到偶数栅线的栅极信号具有相同的下降时间，从而可防止图象质量的下降。
上面的实施例只是一个描述，并不构成对本发明的限制。本发明可应用于其他类型的装置。对本领域中的技术人员而言对本发明所做的各种的变化和修改都在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (5)

1.一种激励液晶显示器栅线的方法，所述液晶显示器具有多个像素，所述像素分别具有薄膜晶体管、液晶单元和存储电容器，其中栅线连接至薄膜晶体管的控制电极，数据线连接至薄膜晶体管的第一源极；
在所述方法中，将同时上升的扫描信号提供到至少两个栅线，同时使得所述扫描信号在不同的时间下降，从而所述栅线可同时被激励，并通过与所述栅线对应的像素在不同的下降时间获取视频信号，而且具有相同极性的图像信号提供到与被同时选择的至少两个栅线相连的像素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当同时激励N个栅线时，在N个线时间内所述扫描信号同时上升，且每个栅线具有不同的下降时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述扫描信号包含一个第一扫描信号，其被提供到偶数栅线，以及一个第二扫描信号，其被提供到奇数栅线，第一扫描信号比第二扫描信号下降得快，并当第二扫描信号下降时其上升，并使得奇数栅线和偶数栅线的下降条件相同。
4.一种用于激励液晶显示器的栅线的方法，所述液晶显示器具有多个像素，所述像素分别具有薄膜晶体管、液晶单元和存储电容器，其中栅线连接至薄膜晶体管的控制电极，数据线连接至薄膜晶体管的第一源极；
在所述方法中，将同时下降的扫描信号提供到至少两个栅线，同时使得所述扫描信号在不同的时间上升，从而所述栅线同时被激励，并通过与所述栅线对应的像素在不同的上升时间获得视频信号，而且具有相同极性的图像信号提供到与被同时选择的至少两个栅线相连的像素。
5.一种用于操作像素液晶显示器的方法，该显示器具有多条数据线和多条栅线，该方法包括：
提供具有前沿和后沿的多个扫描信号，其中所述多个扫描信号的前沿同时产生，而所述多个扫描信号的后沿在不同时间产生；以及
将所述扫描信号提供给至少两条扫描线，从而同时驱动所述扫描线，并且在与所述后沿相对应的不同的时间，以与所述栅线相对应的像素，获取数据线上的数据信号。
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