CN1664656A - 动态矩阵型液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种动态矩阵型液晶显示装置，其在进行像点(dot)反转驱动时，得以实现良好的灰度特性。该液晶显示装置中，从外部输入的模拟影像信号，是通过非线性放大器(20)进行伽玛修正，同时也进行非线性修正，用以去除液晶介电系数的施加电压依存性对象素电极Vp所造成的影响。通过该非线性放大器(20)所修正的模拟影像信号被施加至一对放大器(21a、21b)，而该一对放大器(21a、21b)是对于相对电极(11)的电位Vcom输出极性反转的一对信号。一对放大器(21a、21b)的输出依据反转信号而通过开关电路(22)切换并输出。

Description

动态矩阵型液晶显示装置
技术领域
本发明是关于一种动态矩阵型液晶显示装置。
背景技术
将各影像信号经由薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)之类的开关组件，供给至独立的象素电极的动态矩阵型显示装置中，通过进行对相对电极及辅助电容施加交流电位的相对电极AC驱动，得以防止液晶的劣化，同时得以缩小输入至漏极驱动器的影像(video)信号的正.负极性间的电位差，并降低漏极驱动器的电流及电压，由此实现低功耗。
然而，由于在每一水平期间将施加至各漏极线的影像信号极性反转的水平反转相对电极AC驱动中，是在每一水平期间令相对电极及全辅助电容线的电压极性反转，故相对电极及全辅助电容线的电容性负载及这些组件所生的功耗仍然很大。
因此，专利文献1中揭示有：为了进一步实现低功耗化，通过令辅助电容的电压极性反转，令相对电极电压形成固定电压，即可大幅度地降低功耗，同时缩小影像信号的正.负极性间的电位差，而降低漏极驱动器的电流及电压的驱动方式(以下，称为“SC驱动”)。
此外，专利文献2中揭示有：为了防止SC驱动中所产生的电容结合及因电容结合所生的影像的亮度色度不均，故对于与栅极线方向相邻的象素电极，施加不同极性的电压，如图11所示，在上下左右相邻的所有象素中，施加相反极性的电压的像点(dot)反转驱动方式。
[专利文献1]日本特开平12-81606号公报
[专利文献2]日本特开平2003-150127号公报
然而，在上述的SC驱动或像点反转驱动中，由于液晶介电系数会因施加电压而变动，故象素电极的电位对于依存液晶电容而输入的影像信号电压呈非线性地变化。如此一来，会有无法对应所输入的影像信号电压而获得适当的象素电极电位，而导致灰度(gradation)特性劣化的问题。
发明内容
因此，本发明的液晶显示装置的特征为具备：呈行列状配置于基板上的多个象素电极；密封于上述象素电极与相对电极之间的液晶；分别与上述象素电极连接的开关组件；分别配设于配置上述象素电极的各象素区域的辅助电容电极；与各列的上述象素电极对应配置，且其电位是以预定周期反转的第1及第2辅助电容线；上述第1或第2辅助电容线的任一者与上述辅助电容电极相对而构成的第1及第2辅助电容；将其极性以预定周期反转的影像信号，经由上述开关组件供给至象素电极及上述辅助电容电极的驱动器电路；以及修正上述影像信号，以去除上述液晶介电系数的施加电压依存性对上述象素电极的电位所造成的影响的修正机构。
此外，上述修正机构的特征为具备用以修正输入模拟影像信号的非线性放大器。此外，上述修正机构的特征为具备具有：分压电阻，用于产生模拟信号其两端被施加基准电压；及电压选择电路，为依据输入数字影像信号，选择上述分压电阻的各电阻连接像点的电压之数字/模拟转换器并通过调整构成上述分压电阻的各电阻的电阻值，修正上述影像信号。
此外，上述修正机构的特征为具备：参照具有输入数字影像信号及与其对应的修正值的查阅资料表(lookup table)，以进行输入数字影像信号的数字修正的修正电路。再者，上述修正机构的特征为具备：进行输入数字影像信号的数字修正的数字运算电路。
根据本发明的动态矩阵型液晶显示装置，由于设有用以修正影像信号电压的修正机构，以去除液晶介电系数的施加电压依存性对象素电极的电位所造成的影响，故进行SC驱动或像点反转驱动时，对于所输入的影像信号电压，可获得适当的象素电极电位，而可实现良好的灰度特性。
附图说明
图1是本发明实施方式的动态矩阵型显示装置的显示面板的俯视图；
图2是本发明实施方式的动态矩阵型显示装置的显示面板的显示区域的图形图；
图3是图2所示的显示区域的等效电路图；
图4是本发明实施方式的动态矩阵型显示装置的显示面板各信号的相关关系的时序图；
图5(a)和5(b)是本实施方式的动态矩阵型显示装置的驱动方法的信号波形图；
图6是影像信号电压与象素电压的关系图；
图7是本实施方式的动态矩阵型显示装置的影像信号的修正机构的方块图；
图8是本实施方式的动态矩阵型显示装置的影像信号的修正机构的方块图；
图9是本实施方式的动态矩阵型显示装置的影像信号的修正机构的方块图；
图10是本实施方式的动态矩阵型显示装置的影像信号的修正机构的方块图；
图11是动态矩阵型显示装置的像点反转驱动方式的说明图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。图1是动态矩阵型显示装置的显示面板的俯视图，图2是动态矩阵型显示装置的显示面板的象素区域的图形图，图3是其等效电路图。
首先，图1中，在显示面板1，于列方向配置有漏极驱动器2，于行方向配置有栅极驱动器3。并且以被漏极驱动器2与栅极驱动器3包围的方式，配置有进行影像显示的显示区域4。
显示区域4如图2及3所示，于行方向配置有多条漏极线5以及于行方向较长的多个长方形象素电极6；于列方向配置有栅极线7以及第1辅助电容线8a与第2辅助电容线8b。在各象素电极6的配置区域(以下称为“象素”)，配置有TFT9与第1辅助电容10a或第2辅助电容10b的任一者。也就是，在第1象素GS1配置有第1辅助电容10a，在与第1象素GS1邻接的第2象素GS2配置有第2辅助电容10b。第1象素GS1与第2象素GS2交替地排列于列方向。
TFT9是由：从栅极线7延伸而成的栅极电极9g；经由接触件(contact)与漏极线5电性连接的半导体层漏极区域9d；及经由接触件(contact)与象素电极6电性连接的半导体层源极区域9s所构成。第1辅助电容10a之构造包括：辅助电容电极10x，由与TFT9连接的半导体层所构成；及辅助电容电极10y，以从第1辅助电容线8a隔着电容绝缘层重叠于辅助电容电极10x上的方式延伸而成。第2辅助电容10b是由：上述辅助电容电极10x；及辅助电容电极10z，以从第2辅助电容线8b隔着电容绝缘层重叠于辅助电容电极10x上的方式延伸而成。
此外，在第1象素GS1中，于辅助电容电极10x与第2辅助电容线8b之间，形成有第1寄生电容15a；在第2象素GS2中，于辅助电容电极10x与第1辅助电容线8a之间，形成有第2寄生电容15b。
此外，在设有TFT9的基板与面对该基板的相反侧的基板之间封入液晶，且在该相反侧的基板上设置相对电极11，而构成与液晶电容12的象素电极6对应的辅助电容电极。如图1所示，在漏极驱动器2，是输入彼此具有相反极性的第1影像信号电压VDa及第2影像信号电压VDb，而依序选择漏极线5，以施加第1影像信号电压Vda或第2影像信号电压VDb的任一者。
栅极驱动器3依序选择栅极线7以施加栅极信号GV。显示区域4具有多个象素电极6，是进行影像显示的区域。漏极线5是为将彼此具有相反极性的第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb的任一者，经由接触件传送至TFT9的配线。象素电极6是构成作为显示单位的象素区域，与相对电极11皆是通过影像信号电压VD驱动液晶的电极，而该影像信号电压VD从漏极线5通过TFT9传送。
栅极线7由栅极驱动器3选择，在栅极信号GV被施加时，将所连接的TFT9导通。第1辅助电容线8a与排列于列方向的辅助电容电极10y一体形成在与栅极线7相同的层，而将各列的第1辅助电容相互连结。第2辅助电容线8b与排列于行方向的辅助电容电极10z一体形成在与栅极线7相同的层，而将各列的第2辅助电容相互连结。此外，对于第1辅助电容线8a供给第1辅助电容电压，对于第2辅助电容线8b供给与第1辅助电容电压具有相反极性的第2辅助电容电压。如后所述，第1及第2辅助电容电压的极性会以预定的时序(timing)反转。
TFT9为一种开关组件，其仅于栅极电极9g施加电压时，在从源极区域9s至漏极区域9d的方向或从漏极区域9d至源极区域9s的方向的任一方向，使电流流通于位于栅极电极9g正下方的半导体层沟道区域中。第1辅助电容线10a及第2辅助电容线10b将从漏极线5经由TFT9供给的影像信号电压VD所产生的电荷保持一帧(frame)期间，以弥补液晶电容12的电荷损失。对相对电极11施加固定的电压，并依据施加于象素电极6的影像信号电压VD，与象素电极6一起驱动液晶。所谓液晶电容12的电荷是指：由液晶所保持，且从漏极线5经由TFT9供给的影像信号电压VD所产生的电荷。
然而，由于液晶电容12所保持的电荷容易因TFT9的截止(off)动作时所生的漏泄或液晶中杂质所生的漏泄而流出，故通过第1辅助电容线10a及第2辅助电容线10b所保持的电荷来补充。
接下来说明驱动方法，图4是表示显示面板的各信号的相关关系的时序图。该图表示垂直起始(start)信号STV与门极信号GV、水平起始信号STH及水平时钟脉冲信号CKH、与第1辅助电容线8a的电位SCa及第2辅助电容信8b的电位SCb的电压变化的时序。
首先，垂直起始信号STV的脉冲上升后，栅极信号GV1的脉冲接着上升，在第1列的栅极线7供给栅极信号GV1，使相连接于栅极线的FTF9导通。继之，水平起始信号STH的脉冲上升，在第1列的栅极线7供给有栅极信号GV1的期间中，与水平时钟脉冲信号CKH的脉冲同步，依序选择漏极线5，而影像信号电压VD经由TFT9依序施加至象素电极6、第1辅助电容10a及第2辅助电容10b。
此外，第1影像信号电压VDa施加至第1象素GS1的象素电极6、第1辅助电容10a及第1寄生电容15a；而第2影像信号电压VDb施加至第2象素GS2的象素电极6、第2辅助电容10b及第2寄生电容15b。对所有的漏极线5施加影像信号电压VD时，第1列的栅极线7上没有供给栅极信号GV1，与该栅极线相连接的TFT9则截止。接着，栅极信号GV2、栅极信号GV3的脉冲依序上升，分别以在第2列的栅极线7施加栅极信号GV2，在第3列的栅极线7施加栅极信号GV3的方式，反复进行上述动作。在与栅极线7连接的TFT9截止的状态，即没有在栅极线7供给栅极信号GV的期间中，即在栅极信号GV1下降后，栅极信号GV2上升前的期间中，第1辅助电容线8a的电位SCa与第2辅助电容线8b的电位SCb的极性反转，第1辅助电容线8a的电位SCa与第2辅助电容线8b的电位SCb的极性反转，是在每一列以1帧周期来进行。
随着该辅助电容线的电位变化ΔVsc，象素电极的电位(以下称为象素电位Vp)通过第1辅助电容10a及第1寄生电容15a、第2辅助电容10b及第2寄生电容15b对象素电极6的电容结合，朝正电位方向或负电位方向变化，而进行像点(dot)反转驱动。在所有的栅极线7供给栅极信号GV时，垂直起始信号STV的脉冲再次上升，栅极信号GV与其同步而供给至第1列的栅极线7，并反复同样的动作。图5表示本实施方式的显示装置的驱动方法的信号波形图，其显示在第1辅助电容线8a的电位SCa与第2辅助电容线8b的电位SCb的极性反转前后的第1象素GS1与第2象素GS2的象素电位Vp的变化状态。
在此，显示栅极信号GV1下降至低位准后，第1辅助电容线8a的电位Sca系从3.15V反转至0V，第2辅助电容线8b的电位SCb则从0V反转至3.15V的情形。随着该电位变化ΔVsc，通过上述的电容结合，第1象素GS1的象素电压Vp对于固定相对电极11的电位Vcom朝负电位方向变化，第2象素GS2的象素电压Vp则对于固定的相对电极11的电位Vcom朝正电位方向变化。
本实施形态中，通过进行像点反转驱动，得以解除邻接的影像信号电压所产生的影响，以防止电容结合所导致的影像的亮度色度不均。再者，在开关组件截止期间，通过分别对第1及第2辅助电容线施加第1或第2辅助电容电压的任一者，也可将所输入的影像信号电压的动态范围(dynamic range)窄缩，故可减少功耗。
接下来详细说明第1影像信号电压VDa及第2影像信号电压VDb的信号位准的修正。在随第1辅助电容线8a的电位SCa与第2辅助电容线8b的电位SCb的极性反转而变化后，上述象素电压Vp以下列式子来表示。
Vp＝VD±(Csc-Cpa)×ΔVsc/Call    ......(1)
Call＝Clc+Csc+Cpa+Cgs            ......(2)
在此，VD是第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb，Csc是第1辅助电容10a或第1辅助电容10b的电容值，Cpa是第1寄生电容15a或第2寄生电容15b的电容值，Clc是液晶电容12的电容值，Cgs是TFT9的栅极源极间寄生电容，Call是全电容值，ΔVsc是第1辅助电容线8a的电位SCa或第2辅助电容线8b的电位SCb反转时的电位变化。
式(1)中，由于第2项的Call含有液晶电容12的电容值Clc，故象素电压Vp依存于液晶电容12的电容值Clc。然而，由于液晶的介电系数依存于施加电压，也就是依存于象素电位Vp与相对电极11的电位Vcom的电位差而变动，故象素电位Vp对于影像信号电压VD呈非线性地变化。如此一来，无法获得对应影像信号电压VD的适当象素电位Vp，灰度特性将变差。
图6表示影像信号电压VD(第1影像信号电压VDa及第2影像信号电压VDb)与象素电极6的电压Vp的关系图。第6图中，横轴是对应于影像信号电压VD(正确来说，以相对电极11的电位Vcom为基准的影像信号电压VD)，纵轴是对应于象素电极6的电压Vp。由该图得知，相对电极AC驱动方式中，象素电位Vp对于影像信号电压VD系呈线性变化，相对的，本实施方式的像点反转驱动方式中，象素电位Vp对于影像信号电压VD呈非线性变化。
若以TN液晶的情形为例具体说明其原因时，则TN液晶的介电系数具有：当施加电压变小时，其介电系数变小，当施加电压变大时，其介电系数变大的特性。如此一来，液晶电容12的电容值Clc对于第2式(2)的全电容值Call的助益，是随着影像信号电压VD变大而增大。因此，如图6所示，第1式(1)的象素电位Vp对于影像信号电压VD呈非线性变化。此种非线性现象并不局限于TN液晶，其它液晶也会发生同样的情况。
因此，在本实施方式中，乃利用修正机构修正上述第1影像信号电压VDa及第2影像信号电压VDb，以去除液晶介电系数的施加电压依存性对于象素电位Vp所造成的影响。
继之，参照图面说明此种修正机构的构成例。图7表示输入影像信号为模拟影像信号时的修正机构的电路图。由外部所输入的模拟影像信号，通过非线性放大器20进行伽玛(gamma)修正，同时也进行非线性修正，以去除液晶介电系数的施加电压依存性对于象素电位Vp所造成的影响。经该非线性放大器20修正后的模拟影像信号被施加至一对放大器21a、21b，而该一对放大器21a、21b是对相对电极11的电位Vcom输出极性反转的一对信号。一对放大器21a、21b的输出是依据反转信号，通过开关电路22切换后而输出。来自该开关电路22的信号相当于上述第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb。
图8表示输入影像信号为数字影像信号时的修正机构的电路图。30是数字/模拟转换器(DAC)，且具有：施加有基准电压Vref1、Vref2于模拟信号产生所用的两端且由多个串联电阻R1、R2、…Rn所构成的分压电阻31；以及响应数字影像信号，而将这些串联电阻R1、R2、…Rn的各电阻的连接点电压选择输出的电压选择电路32。
在此，串联电阻R1、R2、…Rn的值就各个电阻值被调整，以进行对应数字影像信号的伽玛修正、与用以去除液晶介电系数的施加电压依存性对象素电位Vp所造成的影响的非线性修正。此外，数字/模拟转换器30具有通过依据反转信号而将基准电压Vref1、Vref2的极性反转，以控制输出信号的极性反转的功能。数字/模拟转换器30的输出系经由放大器40输出。该放大器40相当于上述第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb。
图9表示输入影像信号为数字影像信号时的其它修正机构的电路图。例如，6位的数字影像信号被输入至数字修正电路50。该数字修正电路50参照具有数字影像信号与对应此信号的修正值的查阅资料表(lookup table)51，进行数字影像信号的数字修正。
在此，查阅资料表51的修正值是：用以去除液晶的介电系数的施加电压依存性对象素电位Vp所造成的影响的数字影像信号的修正值。此时，为了提高修正的精确度，数字修正电路50的构成是将6位的数字影像信号扩张至8位或10位以进行修正。再者，数字修正电路50与数字影像信号的伽玛修正一起进行。通过数字修正电路50修正的数字影像信号，通过数字/模拟转换器30转换成模拟影像信号，其后，再以放大器40放大。该放大器40相当于上述第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb。
图10表示输入影像信号为数字影像信号时的又一其它修正机构的电路图。该修正机构中，没有参照查阅资料表51进行修正，而是通过数字运算电路60进行数字影像信号的位数据(bit data)的扩张、伽玛修正以及用以去除液晶的介电系数的施加电压依存性对象素电位Vp所造成的影响的修正。通过数字运算电路60修正的数字影像信号，同样通过数字/模拟转换器30转换成模拟影像信号，其后，再通过放大器40放大。该放大器40相当于上述第1影像信号电压VDa或第2影像信号电压VDb。
此外，图7至图10的修正机构也可设置于显示面板内，也可设置于显示面板外部的LSI内。

Claims (9)

1.一种动态矩阵型液晶显示装置，其特征为具备：呈行列状配置于基板上的多个象素电极；密封于上述象素电极与相对电极之间的液晶；分别与上述象素电极连接的开关组件；分别配置于配置上述象素电极的各象素区域的辅助电容电极；与各列的上述象素电极对应配置，且其电位以预定周期变化的第1及第2辅助电容线；上述第1或第2辅助电容线的任一者与上述辅助电容电极相对而构成的第1及第2辅助电容；将其极性以预定周期反转的影像信号，经由上述开关组件供给至象素电极及上述辅助电容电极的驱动器电路；及修正上述影像信号，以去除上述液晶的介电系数的施加电压依存性对上述象素电极的电位所造成的影响的修正机构。
2.如权利要求1或2的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述修正机构具备：用以修正输入模拟影像信号的非线性放大器。
3.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述修正机构具备具有：分压电阻，用于产生模拟信号其两端被施加基准电压；以及电压选择电路，是依据输入数字影像信号，选择上述分压电阻的各电阻连接像点的电压之数字/模拟转换器，而通过调整构成上述分压电阻的各电阻的电阻值，修正上述影像信号。
4.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述修正机构具备修正电路，以参照具有输入数字影像信号及与其对应的修正值的查阅资料表(lookup table)，而进行输入数字影像信号的数字修正。
5.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述修正机构具备用以进行输入数字影像信号的数字修正的数字运算电路。
6.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述相对电极的电位是固定的。
7.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述影像信号电压的极性在每一帧期间反转。
8.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述第1及第2辅助电容线的电位是在上述开关组件呈截止(off)状态的期间中变化。
9.如权利要求1的动态矩阵型液晶显示装置，其中，上述第1及第2辅助电容线的电位是在每一帧期间变化。
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