专利名称：具有像素反转的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有按列m和行n排列的像素的显示装置，其中行n的像素可以通过经由控制线提供的行电压而被选择，以及相应于选择的要显示的像素的图像数据的列电压可以经由数据线而被提供。而且，本发明涉及控制这样的显示装置的方法。
显示装置是用于信息和通信技术的重要的部件。作为人与数字世界之间的接口，显示装置，或简称显示器，对于接纳现代信息系统具有特别重要的意义。原则上，分为两种显示器。一种是无源矩阵显示器，以及另一种是有源矩阵显示器。本发明具体涉及有源矩阵显示器，它尤其用于膝上型电脑、移动电话、数字照相机和汽车领域。
诸如鼠标光标或活动图像的表示之类的快速图像改变可以用有源矩阵显示器来实现。在这种有源矩阵LCD技术中像素被有源地控制。最广泛地使用的实施例是通过薄膜晶体管(TFT)工作的。显示器典型地由排列成行和列的像素来构建。每个像素包括至少一个开关元件和一个电容器，用于保持电压直至下一行扫描为止。开关元件大多数被构建为TFT晶体管。然后借助于直接被集成在每个像素中的、例如由硅制成的晶体管，使得图像信号在像素中是可见的。显示装置的行由给定的行电压顺序地控制。行电压驱动在各个行上的TFT晶体管的栅极，由此所述行被选择。显示装置的列被连接到数据线。被施加到显示装置的各个数据线的列电压(Vcol)然后接通被驱动的线上的像素，取决于施加的列电压。这个列电压经过TFT晶体管到在像素中存在的存储电容器，它保持或存储这个电压或电荷直至下一行扫描为止。列电压在这里具有不同的数值，要产生的列电压的数值取决于要被显示的灰度级别。施加到各个数据线的不同的列电压使得像素中的液晶旋转不同的角度，这样，从后面辐射的或多或少的光(背光)或从前面辐射并被反射回来的环境光可以根据旋转而到达观众，这以不同的灰度级别将它自己呈现给观众。半透反射式显示器能够反射来自前面的光和透射来自后面的通过显示器的光。滤色器用于彩色显示。几个TFT晶体管被集成在具有几种不同颜色的显示器的一个像素上，以及多个滤色器被安排在显示器的前面。然后，根据要显示的颜色共同地或单独地接通像素的TFT晶体管。
液晶显示器(LCD)模块典型地由玻璃制成，其行和列连接传送到外部，以便连接到驱动电路或控制装置。图像信息作为数字图像信号或图像数据被存储在例如存储装置中，或经由其它电子电路装置被提供给驱动器。这些数字图像信号要被变换成模拟信号，以使得可以借助于模拟电压显示适当的发光强度。对于这种变换所必须的数字-模拟变换器把数字图像信号变换成处在从低于20mV到大于15V的范围内的电压。由于这些高电压在便携式电器中是要借助于电荷泵或电荷倍增器来生成，特别重要的是应当尽可能有效地利用可提供的电压，或控制方法被使用于只要低电压就足够的场合。
在便携式电子装置中能量消耗是特别重要的准则，因为电器的电池的工作寿命以及因此电器的使用期取决于能量消耗。
而且，显示器的认可取决于图像信息被显示的质量。施加到像素的电压的极性被周期地改变以便减小显示器的液晶的恶化。
已知有几种方法用于这个目的。一方面，电压的极性可以在每次图像遍历时被反向。这表示帧反转。电压被周期地反向，即在每个帧后反向，以使得对于所有的像素极性被同时改变。用低的列电压的节省能量的控制在这里是可能的。然而，缺点是出现大范围的闪烁，这降低了显示器的质量。行反转被使用来克服这种闪烁。行电压的极性在这里对于接连的行被改变，由此减小了大范围的闪烁，而用低的列电压进行控制仍旧是可能的。然而，行反转的缺点是能量消耗上升。
行反转的替换例是列反转，它在减小闪烁方面达到与行反转相同的结果。其能量消耗低于行反转，但用低的列电压进行控制是不可能的，这大大地增加列驱动电路或源驱动器的电路花费。
像素反转是行反转与列反转的组合。在这里，闪烁被大大地减小，但以较高的能量消耗为代价。另外，用低的列电压进行控制在这里也是不可能的。
一方面，使用低的电压来控制显示装置是重要的，尤其是对于电池供电的电器，以便延长它们利用一次电池充电的使用期。另一方面，用高的电压进行控制需要高电压制造过程，除了在这样的电路的运行期间较高的能量消耗以外，还提高了制造成本。
EP 0 899 712描述了一种显示装置，其中行反转和列反转被组合，以便实现像素反转。两个列驱动电路被使用来实现低的列电压的供给，一个列驱动器位于显示装置的上面并每隔一列地控制列。另一个驱动器位于显示装置的下面并控制其它的列。为了实现像素反转，在一方面被安排在上面和下面的列驱动器与另一方面的列之间的相互连接每次由模拟开关交换，用于列反转。这实际上具有的优点是，显示装置的体系结构不需要改变。缺点是整个显示模块的较高的功率消耗，同时，此外需要两个列驱动电路或具有加倍输出端数目的驱动器芯片。这两种装置基本上不适合于履行施加于显示模块的费用的将来的要求。
US 6 335 719描述一种电路，其中像素反转与场反转相组合，以便防止在重复图像的情形下的闪烁。除了像素反转以外，显示被再划分成多个场，它们以互相相反的极性被控制。为了实现这样的显示器，驱动器的电路技术被改变以使得显示器的各个区域具有互相不同的极性。
针对这个背景，本发明的目的是提供一种显示装置，其中实现了与同样长的电池寿命和低的制造成本相结合的最佳图像质量。
这个目的是借助于具有按列和行排列的像素的显示装置达到的，其中行的像素可以通过经由控制线提供的行电压被选择，以及相应于选择的要显示的像素的图像数据的列电压经由数据线提供，其中由一行或一列的邻接像素组成的、被排列成一行或一列的互相邻接的像素组在可应用时被交替连接到控制线或数据线。
本发明基于把行反转的简单性与像素反转的质量相组合的思想。
为此，例如包括在水平行上的两个互相邻接的像素的第一像素组被连接到第一邻接控制线，在水平行上的下一个邻接像素组被连接到另一个邻接控制线。对于列可以同样地实行。在一列中的邻接像素组，例如互相被安排在下面的三个像素被连接到第一数据线，并且下一个像素组被连接到另一个邻接数据线。就用行电压或列电压的控制来说，这导致以锯齿形或之字形的行或列形式的行或列。在用行电压控制时，来自第一水平行的像素组以及来自第二水平行的像素组被连接到所讨论的控制线，并且由行电压进行选择。结果，水平邻接的像素组总是具有相反的极性。在水平行上只有每隔一个的像素组才再次具有相同的极性。这同样适用于将本发明应用到列。来自第一垂直列的像素组然后被连接到数据线，以及来自邻接的第二垂直列的像素组也被连接到数据线，因此，在这种情形下，对于垂直列的互相邻接的像素组再次得到交替的极性。所述电路相应于传统的像素到控制与数据线的连接。根据实施例，像素的控制连接被交替地连接到邻接的控制或数据线。在本发明的一个有利的实施例中，像素组包括一个像素。这是用具有行反转的传统显示器的控制花费达到像素反转的。
像素包括具有连接到控制线的控制端的开关元件。例如，这个控制端是用作在各个像素中的开关元件的晶体管的栅极。
在本发明的另一个有利的实施例中，延时单元被连接到每隔一个的数据线，以使得有可能在显示装置中利用传统的控制方法进行控制，在所述显示装置中，水平行中互相邻接的像素被交替地连接到两个邻接控制线，该延时单元被提供来存储供给的列电压值，而时钟信号可被提供给延时单元。列电压值通常是从存储器中读出的，并且被提供给显示装置。列电压值然后相应于要显示的图像数据的灰度级别。按照本发明的显示装置的安排使得这些列电压值以与用于传统显示装置的可能方式相比较不同的方式加到显示装置是必须的。然而，该电路花费非常低。根据本发明的实施例，延时单元被连接到每隔一个的数据线，并被馈送以时钟信号。在第一时钟信号下，列电压值被直接提供给没有延时单元的列，并且在选择的行上的相应的驱动的像素可以接通或旋转它的液晶，以使得显示想要的灰度级别。延时单元连接到的列利用同一个时钟信号得到在延时单元中存储的列电压值。施加到延时单元的输入端的列电压值在读出所存储的列电压值期间被存储，以及并且前者数的值然后在下一个时钟信号下被读出，并被供给下一个选择的之字形的行的像素。因此每次在传统的行扫描中供给正确的列电压。结构上不必作进一步改变。如果像素组被交替地连接到邻接的控制线而不是在本发明的替换实施例中的邻接的像素，则多个延时单元要被连接到相应于像素组中多个像素的邻接的数据线。例如，包含两个邻接的像素的像素组需要两个被连接到两个各自数据线的延时单元，并且下一个邻接的数据线不用经过延时单元而被控制。
在再一个有利的实施例中，位于显示装置的边缘的行和列被覆盖，因为在本发明的安排中，在边缘的行和列中，每次只有每隔一个的像素组或每隔一个的像素被控制。这些行或列就是所谓的盲行或列。
这个体系结构实现了将按照本发明的显示装置作为传统的显示装置而被控制。当显示装置利用这个行反转被控制时，对于显示装置因此得到与行反转的电路花费相结合的像素反转的质量。这同样适用于用列反转的实施例。这使得有可能用低的电压进行控制，这对于电池供电的电器的应用是特别重要的。正如在像素反转的情形下，闪烁问题被最佳地消除。对于在制造中实现修正的控制连接不需要另外的ITO层，因此也不增加制造成本。
下面参照附图更详细地说明本发明的实施例，其中
图1是显示装置的方框图，图2是按照现有技术的像素安排的电路图，图3是按照本发明的显示装置的电路图，图4示出像素的连接，图5示出像素的替代连接，图6是用于图3的显示装置的控制的电路图，以及图7是按照本发明的替代显示装置的电路图。
图1是显示器2的控制的方框图。列驱动电路3和行驱动电路4被连接到显示器。
显示装置2包括按行n和列m排列的像素8。行n经由控制线6进行选择。行电压VROW经由这些控制线被提供给行。列电压VCOL经由数据线7被提供给列m。显示装置的行n原则上被顺序地选择。在特殊的控制方法中例如有可能在一次遍历时只选择偶数行，并在下一次遍历时控制奇数行。行电压VROW可以处在从Vmax＝+14V到Vmin＝-12V的范围中。列电压VCOL可以从Vcolmin＝0V变到Vcolmax＝5V，取决于要显示的灰度级别。要显示的图像数据被保存在存储器中(未示出)或由未示出的单元产生。控制逻辑5控制驱动电路3和4的电压供给和行驱动电路4的控制信号的供给。显示器的行被行驱动电路4顺序地选择，即适当的行电压被提供给瞬时工作的那个行。列驱动电路3把列电压提供给相应于在工作的行中要显示的图像数据的显示器的列。列电压与行电压的组合使得工作的行的像素的液晶采取相应于要显示的图像数据的各自灰度级的旋转位置。在显示器的一行被控制和图像数据被显示后，行驱动电路驱动下一行。列驱动电路事先提供相应于这个下一行的图像数据的相关的列电压。在显示器的所有的行被遍历后，开始新的遍历。
图2示意地示出按照现有技术的传统的显示装置的像素。用一个行电压同时控制的像素8(参照图1)被安排在水平行。TFT或开关元件9的控制连接的每个只连接到一条控制线6。像素8主要包括开关元件9，它在这里由TFT晶体管9形成。存储电容器10存储电荷，直至下一个行遍历为止。TFT晶体管9被连接到控制线6和数据线7。行电压VROW通过控制线6被提供。TFT晶体管9的栅极G被这个行电压VROW驱动。行电压打开在这个行中存在的像素的所有的TFT晶体管的栅极。在TFT晶体管的栅极被打开的时刻，相应的列电压VCOL通过各个数据线7被提供，这样，所选择的行的像素显示正确的灰度级别。
图3是按照本发明的像素安排的电路图。这里，一个水平行的开关元件9的控制端11被交替地连接到邻接的控制线6，以便第一行n的第一开关元件S11被连接到控制线6n，第一行n的第二开关元件S12被连接到控制线6n+1，第一行的开关元件S13被连接到控制线6n等等。
在下一行n+1中，行n+1的第一开关元件S21被连接到控制线6n+1，行n+1的开关元件S22被连接到控制线6n+2，以及行n+1的下一个开关元件S23被连接到控制线6n+1等等。
图4和5示出像素的极性如何改变，尽管只使用了单个行反转。供给控制线的行电压的极性的改变形成类似于之字形线或锯齿形状的行。结果，行被光学地互锁，以使得在水平行中互相邻接的像素总是具有不同的极性。图4示出用第一极性进行的控制。图5示出行的随后的相反的极性。
图6示出用于控制如图3所示的显示装置的电路。来自存储器(未示出)的数据被提供给这里的列Col1到ColN。每隔一列的列被直接切换到像素。在本例中，延时单元V被连接到奇数列Col1、Col3、Col5等的上游，该延时单元由这里的D触发器形成。时钟信号CLOCK在它们的时钟输入端C被提供给延时单元V。代表列电压的数字值被提供给延时单元V的数据输入端D。延时单元V的输出Q被连接到显示装置的列Col1、Col3、Col5等的各个数据线。对于仅仅部分地连接到第一控制线的第一行，正是用于列电压的直接连接的数字值被提供给第一行的工作的像素。用于奇数行Col1、Col3、Col5等的列电压的数字值被放置在延时单元V的临时存储器中。在显示单元V中存储的数值在下一个时钟信号后被提供给奇数列。列电压的这个延时使得有可能通过通常的或传统的控制方法控制如图3所示的按照本发明的显示装置。
图7示出按照本发明的显示装置的替代实施例，其中一列的邻接像素S11、S21、S31被交替地连接到两个邻接的数据线7m、7m+1。第一开关元件S11被连接到数据线7m+1，第二开关元件S21被连接到数据线7m，以及第三开关元件S31被连接到数据线7m+1。这同样适用于下一列的像素。这样的显示器可以由控制显示装置的方法来控制，其中用于不带有延时单元的行的行电压被提供给连接到控制线的像素，并且像素用时钟信号进行驱动，以及其中在延时单元中存储的行电压数值被提供给所连接的像素，以及施加到用于带有延时单元的行的控制线的行电压在时钟信号下被读出到延时单元，并被存储在那儿，直至下一个时钟信号为止。这里描述的控制方法不能应用于TFT显示器。行的控制端被连接到薄膜晶体管的各自的栅极，这意味着相同的波形被施加到相应行的所有栅极端。然而，只有在一行中互相邻接的像素在它们的栅极处接收不同的波形时，才能实现像素反转，但这对于这个实施例和这里描述的控制方法是不可能的。
权利要求
1.一种具有按列m和行n排列的像素(8)的显示装置(2)，其中行n的像素可以通过经由控制线(6)提供的行电压(VROM)被选择，以及相应于所选择的要显示的像素的图像数据的列电压(VCOL)可以经由数据线(7)被提供，其中由一行或一列的邻接像素组成的、按行或列排列的互相邻接的像素组在可应用时被交替连接到邻接的控制线(6n，6n+1)或数据线(7n，7n+1)。
2.如权利要求1中要求的显示装置，其特征在于，像素组包括一个像素(8)。
3.如权利要求1中要求的显示装置，其特征在于，一行的互相邻接的像素(S11，S12，S13，S14)被交替地连接到邻接的控制线(6n，6n+1)。
4.如权利要求3中要求的显示装置，其特征在于，延时单元(V)被连接到每隔一个的数据线(Col1，Col3，Col5)，该单元被提供用于存储列电压值(VCOL)，而时钟信号(CLOCK)可被提供给延时单元。
5.如权利要求1中要求的显示装置，其特征在于，一列的互相邻接的像素(S11，S21，S31，S41)被交替地连接到邻接的数据线(7m，7m+1)。
6.如权利要求5中要求的显示装置，其特征在于，延时单元(V)被安排在每隔一个的控制线(6n，6n+2)，该单元被提供用于存储行电压值(VROW)，而时钟信号(CLOCK)可被提供给延时单元。
7.如权利要求1中要求的显示装置，其特征在于，像素包括开关元件(Sxx)，其具有连接到控制线(6n，6n+1，6n+2)的控制端(11)和连接到数据线(7m，7m+1，7m+2)的数据端(12)。
8.如权利要求1中要求的显示装置，其特征在于，位于显示装置的边缘的行(n)和列(m)被覆盖。
9.一种控制如权利要求4中要求的显示装置的方法，其中用于列(Col2，Col4，Col6)的列电压(VCOL)在时钟信号(CLOCKn)下被提供给不带有延时单元(VCOL)的、所选择的行的像素，以及在延时单元中存储的列电压值(Vcol2，Vcol4，Vcol6)被提供给所选择的行的像素，以及施加到用于带有延时单元的列的数据线(Col1，Col3，Col5)的列电压在时钟信号下被读出到延时单元，并被存储在其中，直至下一个时钟信号(CLOCKn+1)为止。
全文摘要
本发明涉及具有按列m和行n排列的像素(8)的显示装置(2)，其中行n的像素可以通过经由控制线(6)提供的行电压(VROW)而被选择，以及相应于选择的要显示的像素的图像数据的列电压(VCOL)可以经由数据线(7)而被提供。本发明还涉及控制这样的显示装置的方法。为了得到一种其中实现了与长的电池寿命和低的制造成本相结合的最佳图像质量的显示装置，提出连接被排列成一行或一列的互相邻接的像素组，所述包含一行或一列的互相邻接的像素的像素组交替地连接到邻接控制线(6n，6n+1)或数据线(7m，7m+1)。这使得有可能通过传统的控制方法控制这样的显示装置。这里，通过带有行反转的控制方法可以得到像素反转，而没有通常对于这种做法所必须的花费以及也没有下述限制，例如只有高的电压可用于该控制，这样，不仅减少能量花费而且降低制造成本。
文档编号G09G3/36GK1711581SQ200380102867
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月27日 优先权日2002年11月9日
发明者K·基施尼克, E·日特卡, M·拉多维克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司