专利名称：液晶显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及 一 种液晶显示装置及其驱动方法。
技术背景由于液晶显示装置具轻、薄、耗电低等优点，被广泛应用 于电视、笔记型计算机、移动电话及个人数字助理等现代化信 息设备。请参阅图1,是一种现有技术液晶显示装置的结构示意图。该液晶显示装置10包括一第一基板11、 一公共电极12、 一第 一配向层13、 一液晶层14、 一第二配向层15、多个像素电极 16及一第二基板17。该第一基板11与该第二基板17相对设置， 该液晶层14位于该第一、第二基板11、 17之间。该公共电极 12及该第一配向层13依次设置在该第一基板11的内侧表面， 该像素电极16及该第二配向层15依次设置在该第二基板17的 内侧表面。 一 像素电极16、与该像素电极1 6对应的液晶分子及 与该像素电极16对应的部分公共电极12构成一像素。该多个像素电极16由一数据驱动电路(图未示)为其分别提 供数据电压，该公共电极12由 一公共电压产生电路(图未示)为 其提供公共电压，当像素电极16及公共电极12分别加载有数 据电压及公共电压时，该像素电极16及该公共电极12间产生 一电场，该电场控制液晶分子的偏转以调节液晶层14的透光率， 从而实现图像显示。请参阅图2，是图l所示液晶显示装置的一个像素所加栽的 数据电压与公共电压的波形图。在第n-l帧，该像素的像素电极 16加载一数据电压Vdatal,该像素的公共电极12加载一负电压 Vcoml，其中，Vdatal>Vcoml 。在第n帧，该像素的像素电极16加栽一數据电压Vdata2 ，该像素的共电极12加载 一 正电压 Vcom2, 其中，Vcom2 〉 Vdata2 , 且Vcom2=-Vcom 1, Vcom2 -Vdata2=Vdatal-Vcoml 。在第n+l帧，该4象素的 <象素电极16加 载一数据电压Vdatal，该像素的公共电极12加载一 负电压 Vcoml,其中，Vdatal〉Vcoml,即第n+l帧情况与第n-l帧相 同，如此便完成 一 个周期。以后各帧重复以上步骤。在上述驱动过程中，在任意相邻两帧，该像素的像素电极 16与公共电极12所加栽电压的极性均相反，该公共电极12所 加栽电压的绝对值不变，且该公共电极12所加载电压与该像素 电极16所加栽电压的差值的绝对值不变，故该像素电极16与 该公共电极12之间的电场方向逐帧变化，而其大小不发生变化。然而，对于液晶分子而言，当电场强度的方向不断变化而 大小不变时，其转动的角度相同。而实际产品中液晶显示装置 的液晶层14中存在杂质离子，而第一、第二配向层13、 15是 有机材料制作，因此该第一、第二配向层13、 15会俘获液晶层 14中的杂质离子，当像素电极16与公共电极12间的电场强度 的大小不变时，液晶分子转动的角度也不变，即液晶分子始终 停留在同 一 位置，液晶分子对杂质离子的运动阻碍较小，液晶 层14中的杂质离子会大量的聚集在第 一 、第二配向层13、 15 上，该第一、第二配向层13、 15间形成一残留直流电场。当像 素电极16与公共电极12间的电场变化时，该第 一 、第二配向 层13、 15间形成的残留直流电场仍继续存在，液晶分子相应会 转动另一角度，甚至保持原来的位置不变，从而产生影像残留 现象。发明内容为了解决现有技术中液晶显示装置的影像残留问题，本发 明提供 一 种能有效改善影像残留现象的液晶显示装置。同时，本发明还提供一种该液晶显示装置的驱动方法。 一种液晶显示装置，其包括一数据驱动电路、 一公共电压产生电路、 一公共电极、多个像素电极及多条数据线，该公共 电压产生电路包括 一 迟滞比较电路及 一 直流电压调整电路，该 数据驱动电路通过该多条数据线为该多个像素电极提供数据电 压，该迟滞比较电路产生 一 交流电压，该直流电压调整电路产 生 一 周期性变化的直流电压，该交流电压与该直流电压相叠加 所形成的公共电压作用于该公共电极，在任意相邻两帧中，该 公共电压幅值的绝对值具有 一 微小差值。一种液晶显示装置的驱动方法，采用该驱动方法的液晶显 示装置包括一数据驱动电路、 一公共电压产生电路、 一公共电 极、多个像素电极及多条数据线，该数据驱动电路通过该多条 数据线为该多个像素电极提供数据电压，该公共电压产生电路 为该7>共电极提供7>共电压，在任意一帧内，该公共电压由一 交流变化的主公共电压及 一 周期性变化的副公共电压叠加而 成，在任意相邻两帧中，该公共电压幅值的绝对值具有 一 微小 差值。与现有技术相比，本发明的液晶显示装置通过该公共电压 产生电路的迟滞比较电路及直流电压调整电路，产生由交流电 压及周期性变化的直流电压所叠加而成的公共电压，使该公共 电压与数据电压之间的差值有 一微小的改变，该像素电极与该 公共电极间的电场强度的大小也有 一 微小的改变，液晶分子的 转动角度也相应有 一 微小的变化，而这种微小的变化人眼察觉 不出，因此不影响显示效果。因为液晶分子的转动角度有微小 的变化，所以液晶层中杂质离子间的无规则碰撞几率增加，从 而减少液晶层间的残留直流电场强度，有效改善了液晶显示装 置的影像残留现象。与现有技术相比，本发明的液晶显示装置的驱动方法使公 共电压与数据电压之间的差值有 一微小的改变，该像素电极与 该公共电极间的电场强度的大小也有 一 孩史小的改变，液晶分子 的转动角度也相应有 一 微小的变化，而这种微小的变化人眼察 觉不出，因此不影响显示效果。因为液晶分子的转动角度有微小的变化，所以液晶层中杂质离子间的无规则碰撞几率增加， 从而减少液晶层间的残留直流电场强度，有效改善了液晶显示 装置的影像残留现象。
图l是一种现有技术液晶显示装置的结构示意图。图2是图l所示液晶显示装置的一个像素所加载的数据电 压与公共电压的波形图。图3是本发明液晶显示装置的示意图。图4是图3所示液晶显示装置的电路结构示意图。图5是图3所示液晶显示装置的一个像素所加载的数据电压与公共电压的波形图。图6是图4所示公共电压产生电路的一种具体电路结构示意图。图7是输入该第一信号输入端的第一控制信号及该第二信 号输入端的第二控制信号波形图。图8是图3所示液晶显示装置的一个像素所加载的数据电 压与公共电压另一种变化方式的波形图。
具体实施方式
请参阅图3,是本发明液晶显示装置的示意图。该液晶显示 装置20包括一第一基板21、 一公共电极22、 一第一配向层23、 一液晶层24、 一第二配向层25、多个像素电极26及一第二基 板27。该第一基板21与该第二基板27相对设置，该液晶层24 位于该第 一 、第二基板2 1 、 27之间。该公共电极22及该第一 配向层23依次设置在该第 一 基板21的内侧表面，该像素电极 26及该第二配向层25依次设置在该第二基板27的内侧表面。 一像素电极26 、与该像素电极26对应的液晶分子及与该像素电 极26对应的部分公共电极22构成一像素。请参阅图4,是图3所示液晶显示装置的电路结构示意图。该液晶显示装置20包括一控制电路31、 一扫描驱动电路32、 一数据驱动电路33、 一公共电压产生电路34、多行相互平行的 扫描线201 、多列相互平行并分别与该扫描线201绝缘相交的数 据线202、多个邻近该扫描线201与该数据线202交叉处的薄膜 晶体管203 、多个像素电极26及 一 与该多个像素电极26相对设 置的公共电极22。该扫描驱动电路32用于驱动该多条扫描线 201，该数据驱动电路33用于驱动该多条数据线202，该公共电 压产生电路34用于驱动该公共电极22。每一薄膜晶体管203的 栅极连接至一扫描线201,每一薄膜晶体管203的源极连接至一 数据线202，每一薄膜晶体管203的漏极连接至一像素电极26。外界信号输入该控制电路31 ，该控制电路31发出 一控制信 号控制该扫描驱动电路32 、该数据驱动电路33与该公共电压产 生电路34工作。该扫描驱动电路32输出的扫描电压通过该多 条扫描线201加载在相应的薄膜晶体管203的栅极上，将相应 的薄膜晶体管203打开，该数据驱动电路33输出的数据电压通 过该多条数据线202加载在相应的薄膜晶体管203的源极上， 如果此时该薄膜晶体管203处于打开状态，则该数据电压可传 送至该薄膜晶体管203的漏极并加栽在该像素电极26上。该公 共电压产生电路34同时产生一公共电压并加载在该公共电极22 上，于是该像素电极26与该公共电极22间会产生一电场以控 制液晶分子的转动，从而实现图像显示。请参阅图5,是图3所示液晶显示装置的一个像素所加载的 数据电压与公共电压的波形图。在第n-2帧，该像素的像素电极 26加载一数据电压Vdatal,该像素的公共电极22加载一公共电 压Vcoml,该公共电压Vcoml为 一 负电压，其中，Vdatal〉Vcoml 。 在第n-l帧，该像素的像素电极26加栽一数据电压Vdata2，该 公共电极22加栽 一公共电压Vcom2-Va，该公共电压Vcom2-Va 为 一 正电压，其中，Vcom2=-Vooml ， Vdata2=-Vdatal , Vcom2>Vdata2,且Va小于公共电压Vcom2的五分之一。在第n 帧，该4象素的像素电极26加载 一数据电压Vdatal,该公共电极22加栽一乂〉共电压Vcoml ，该公共电压Vcoml为 一 负电压。在 第n+l帧，该像素的像素电极26加载 一 数据电压Vdata2 ，该公 共电极22加载一7〉共电压 Vcom2+Va, 该乂>共电压Vcom2+Va 为一正电压。在第n+2帧，该像素的像素电极26加载一数据电 压Vdatal，该7〉共电极22加栽一乂>共电压Vcoml，该公共电压 Vcoml为 一 负电压，即第n+2帧的情况与第n-2帧相同，如此 便完成一个周期。以后各帧重复以上步骤。请参阅图6,是图4所示公共电压产生电路34的一种具体 电路结构示意图。该公共电压产生电路34包括一迟滞比较电路 341、 一緩冲电路342、 一直流电压调整电路343、 一公共电压 输出端349。该迟滞比较电路341包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三 电阻R3、第一电容C1及第一运算放大器344。该第一运算放大 器344为正负双电源供电的放大器。该第 一 电容Cl的 一端接收 信号，另一端通过该第一电阻R1连接至该第一运算放大器341 的正相输入端。该第一运算放大器344的反相输入端通过该第 二电阻R2接地，其也通过该第三电阻R3连接至该第 一 运算放 大器344的输出端。该第一运算放大器344的输出端是该迟滞 比较电路341的输出端。该緩冲电路342包括第二运算放大器345及第二电容C2。 其中，该第二运算放大器345也为正负双电源供电的放大器， 该第二电容C2为一电解电容。该第二运算放大器345的正相输 入端连接该迟滞比较电路341的输出端，该第二运算放大器345 的反相输入端分别连接其输出端及该第二电容C2的正极，该第 二电容C2的负极连接该公共电压输出端349。该緩冲电路342 能有效去除由该迟滞比较电路341产生的刺波，使该迟滞比较 电路341输出的电压更加稳定。该直流电压调整电路343包括第四电阻R4 、第五电阻R5 、 第六电阻R6、第七电阻R7、 一可变电阻R8、第一晶体管Q1、 第二晶体管Q2、第一二极管Dl、第二二极管D2、 一电源输入端346、第 一信号输入端347及第二信号输入端348。该第四电 阻R4与该第六电阻R6的阻值相等。该电源输入端346接收一 直流电压Vdd,其依次通过该第五电阻R5 、该第四电阻R4 、该 可变电阻R8 、该第六电阻R6及该第七电阻R7接地。该第四、 第五电阻R4、 R5之间的节点分别连接该第一二极管Dl的负极 及该第 一晶体管Ql的漏极，该第一二极管Dl的正极及该第一 晶体管Ql的源极均连接该第四电阻R4与该可变电阻R8之间的 节点，该第一晶体管Ql的栅极为该第一信号输入端347。该可 变电阻R8与该第六电阻R6之间的节点分别连接该第二 二极管 D2的负极及该第二晶体管Q2的漏极，该第二 二极管D2的正极 及该第二晶体管Q2的源极均连接该第六、第七电阻R6、 R7之 间的节点，该第二晶体管Q2的栅极为该第二信号输入端348 。 该第四、第五电阻R4 、 R5之间的节点为该直流电压调整电路 343输出端，且其连接该公共电压输出端349。其中，该第一、 第二二极管Dl 、 D2起到限流作用，避免流过该第 一 、第二晶体 管Ql、 Q2的电流过大。该公共电压Vcom的形成过程如下该控制电路31提供的 信号通过该迟滞比较电路341调整，并由该迟滞比较电路341 的输出端输出一具有正负幅值的交流电压，其正负幅值由该迟 滞比较电路341的第 一运算放大器344的正、负电源的电压决 定，本实施方式中，该第一运算放大器344的正电源电压取5 伏，负电源电压取-10伏，故该交流电压的正负幅值分别为5伏 及-10伏；该直流电压调整电路343通过外界向该第一、第二信 号输入端347、 348输入信号，以控制该第一、第二晶体管Ql、 Q2的导通/截止，从而在该直流电压调整电路343输出端输出一 周期性变化的直流电压，该直流电压是 一 以2.5伏为基准电压的 脉冲电压，该脉冲电压波动的幅值小于2.5伏。该直流电压与该 交流电压相叠加，并在该公共电压输出端349输出公共电压 Vcom。如图7所示，是输入该第一信号输入端347的第一控制信号及该第二信号输入端348的第二控制信号波形图。在第n-2帧，该第 一 控制信号为 一 高电平，该第二控制信号为 一 低电平，该第 一 晶体管Ql导通，该第二晶体管Q2关闭，该第四电阻R4被短路，此时该直流电压调整电路343输出端输出的电压值 =(及6+及7 +朋)遷，即Vout为2.5伏，该公共电压输出端349输出Vcoml ，为7.5伏。在第n-1帧，该第 一 控制信号为 一 高电平，该第二控制信号为一高电平，该第一晶体管Ql导通，该第二晶体管Q2导通，该第四电阻R3与第六电阻R4被短路，此时该直流电压调整电路343输出端的输出电压值&w = (i 7 + J 8)xW"，Vout为(2.5-Va)伏，Va为波动幅值，该公共电压输出端349输出Vcom2-Va，为(7.5-Va)伏。在第n帧，该第一控制信号为一低电平，该第二控制信号为 一 高电平，该第 一 晶体管Ql关闭，该第二晶体管Q2导通，该第四电阻R4被短路，此时该直流电压调整电路343输出端输出电压值Fo"/ = (i 4 + ig7 + i 8)xF^ ,即Vout为2.5伏，该公共电压输出端349输出Vcoml ，为7.5伏。在第n+l帧，该第 一 控制信号为 一 低电平，该第二控制信号为 一 低电平，该第一晶体管Q1关闭，第二晶体管Q2关闭，此时该直流电压调整电路343输出端的输出电压值^^(W4 + ""7"8)xW"， Vout及4 +及5 +及6 +及7 + W8为(2.5+Va)伏，该乂>共电压输出端349输出Vcom2 + Va,为(7.5 + Va) 伏。第n+2帧的情况与第n-2帧的情况完全相同。与现有技术相比，本发明液晶显示装置20的驱动方法使公 共电压与数据电压之间的差值有 一微小的改变，该像素电极26 与该公共电极22间的电场强度的大小也有 一 微小的改变，液晶 分子的转动角度也相应有 一 微小的变化，而这种微小的变化人 眼察觉不出，因此不影响显示效果。因为液晶分子的转动角度 有微小的变化，所以液晶层24中杂质离子间的无规则碰撞几率 增加，从而减少被第一、第二配向层23、 25吸附的杂质离子浓 度，该第一、第二配向层23、 25间形成的残留直流电场强度也 相应减小，从而有效改善了液晶显示装置20的影像残留现象。本发明液晶显示装置20 />共电极22所加载的公共电压有多种变化形式，现提供另 一 种变化形式，如图8所示。在第n-2 帧，该像素的 <象素电极26加载一数据电压Vdatal ，该公共电极 22加载一/>共电压Vcoml-Vb,该共电压Vcoml-Vb为 一 负电 压，其中，Vb小于该公共电压Vcoml绝对值的五分之一， Vdatal>Vcoml 。在第n-l帧，该像素的像素电极26加载 一 数据 电压Vdata2,该公共电极22加载 一 公共电压Vcom2-Vb,该公 共电压Vcom2-Vb为 一正电压，其中，Vcom2>Vdata2, Vcom2 = -Vcoml ，且Vdata2=-Vdatal。在第n帧，该像素的像素电极26 加载一数据电压Vdatal，该公共电极22加载一公共电压Vcoml +Vb，该公共电压Vcoml+Vb为 一 负电压。在第n+1帧，该像素 的像素电极26加载一数据电压Vdata2，该公共电极22加载一 公共电压Vcom2+Vb,该公共电压Vcom2+Vb为 一正电压。在第 n+2帧，该像素的像素电极26加载一数据电压Vdatal ，该公共 电极22加载一公共电压Vcoml-Vb, 该公共电压Vcoml-Vb为 一负电压，即第n+2帧的情况与第n-2帧相同，如此便完成 一 个 周期。以后各帧重复以上步骤。综上可总结出该公共电压的变化规律为该公共电压可看 成一交流变化的主公共电压(Vcoml或 Vcom2)与 一周期性变化 的副公共电压(Va或Vb)叠加而成，该副公共电压(Va或Vb)小于 任意 一 帧中主公共电压(Vcoml或Vcom2)绝对值的五分之一 ，即 Va、 Vb均小于丄lVcomll或^Vcom2|, 该副公共电压(Va或Vb)也小 于主公共电压(Vcoml或Vcom2)与该帧中加载在像素电极的数 据电压(Vdatal或Vdata2)的差值的绝对值，即Va、 Vb均小于 IVcoml-Vdatall或|Vcom2-Vdata2| 。 相邻两帧中，该公共电压(Vcom)幅 值的绝对值具有一微小差值(Va或2Vb)。
权利要求
1. 一种液晶显示装置，其包括一数据驱动电路、一公共电压产生电路、一公共电极、多个像素电极及多条数据线，该数据驱动电路通过该多条数据线为该多个像素电极提供数据电压，其特征在于该公共电压产生电路包括一迟滞比较电路及一直流电压调整电路，该迟滞比较电路产生一交流电压，该直流电压调整电路产生一周期性变化的直流电压，该交流电压与该直流电压相叠加所形成的公共电压作用于该公共电极，在任意相邻两帧中，该公共电压幅值的绝对值具有一微小差值。
2. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于该迟滞 比较电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容及第一 运算放大器。该第一电容的一端接收外界信号，另一端通过该第 一电阻连接至该第一运算放大器的正相输入端，该第一运算放大 器的反相输入端通过该第二电阻接地，其也通过该第三电阻连接 至该第一运算放大器的输出端。
3. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于该直流 电压调整电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、 一可变电阻、第一晶体管、第二晶体管、 一电源输入端、第一信 号输入端及第二信号输入端。该电源输入端接收一直流电压，其 依次通过该第五电阻、该第四电阻、该可变电阻、该第六电阻及 该第七电阻接地，该第一晶体管的栅极为该第一信号输入端，其 漏极与源极与该第四电阻并联，该第二晶体管的栅极为该第二信 号输入端，其漏极与源极与该第六电阻并联。
4. 如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于该第四 电阻与该第六电阻的阻值相等。
5. 如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于该直流 电压调整电路还包括一第一二极管及一第二二极管，该第四电阻 与该可变电阻间的节点通过该第一二极管的正极、负极连接该第四、第五电阻间的节点，该第六、第七电阻间的节点通过该第二 二极管的正极、负极连接该第六电阻与该可变电阻间的节点。
6. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于该公共 电压产生电路还包括一緩冲电路及一公共电压输出端，该迟滞比 较电路产生的交流电压经由该緩沖电路，与该直流电压调整电路 产生的直流电压相叠加，在该公共电压输出端输出公共电压。
7. 如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于该緩冲 电路包括第二运算放大器及第二电容，该第二运算放大器的正相 输入端连接该迟滞比较电路的输出端，该第二运算放大器的反相 输入端连接其输出端，并通过该第二电容连接该公共电压输出端。
8. —种液晶显示装置的驱动方法，采用该驱动方法的液晶显 示装置包括一数据驱动电路、 一公共电压产生电路、 一公共电极、 多个像素电极及多条数据线，该数据驱动电路通过该多条数据线 为该多个像素电极提供数据电压，该公共电压产生电路为该公共 电极提供公共电压，在任意一帧内，该公共电压由一交流变化的 主公共电压及 一 周期性变化的副公共电压叠加而成，且在任意相 邻两帧中，该公共电压幅值的绝对值具有一微小差值。
9. 如权利要求8所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在 于该副公共电压小于任意一帧中主公共电压绝对值的五分之一。
10. 如权利要求8或9所述的液晶显示装置的驱动方法，其特 征在于定义从第n-2帧到第n+l帧为一周期，在第n-2帧，该 主公共电压为一负电压Vcoml，该副公共电压为0，某一像素的 像素电极加载一数据电压Vdatal,在第n-l帧，该主公共电压为 一正电压Vcom2，且Vcom2=-Vcoml ，该副公共电压为-Va，该像 素的像素电极加载一数据电压Vdata2，且Vdata2;Vdatal ， Vcom2〉Vdata2，在第n帧，该主公共电压为Vcoml，该副公共电 压为0，该像素的像素电极加载一数据电压Vdatal，在第n+l帧，该主公共电压为Vcom2，该副公共电压为+Va，该像素的像素电 极加载一数据电压Vdata2。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示装置，其包括一数据驱动电路、一公共电压产生电路、一公共电极、多个像素电极及多条数据线，该公共电压产生电路包括一迟滞比较电路及一直流电压调整电路，该数据驱动电路通过该多条数据线为该多个像素电极提供数据电压，该迟滞比较电路产生一交流电压，该直流电压调整电路产生一周期性变化的直流电压，该交流电压与该直流电压相叠加所形成的公共电压作用于该公共电极，在任意相邻两帧中，该公共电压幅值的绝对值具有一微小差值。本发明同时提供一种该液晶显示装置的驱动方法。
文档编号G09G3/36GK101236317SQ20071007319
公开日2008年8月6日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者童建凡, 黄顺明 申请人:群康科技(深圳)有限公司;群创光电股份有限公司