主动矩阵型液晶显示装置的制作方法

专利名称：主动矩阵型液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主动矩阵型液晶显示装置，特别是涉及一种在像素内设有存储器
的显示装置。
背景技术：
主动矩阵型显示装置在源极线与栅极线所交错形成的矩阵状的像素内设有显示
组件和存储器(memory)，存储器是用以维持供给于此显示组件的数据。 虽然此存储器可为静态或动态存储器，但考虑到存储器所占有的面积，目前大多
使用动态存储器。 再者，虽然现有像素内的存储器为l位(bit)，但为了显示出较佳的多阶灰阶值， 已发展至多位化，例如4位化。虽然之后叙述的4位化需具有4个存储器，以下说明是先以 1位存储器的单纯形态来进行说明。 请参照图l，其显示依照现有具有动态存储器的液晶显示装置的单纯范例的 一像素的电路图，其揭露简略的结构于日本国际公开W004090854号专利(日本公开 2006-523323号专利)中。 如图1所示，其利用栅极线GL所控制的控制晶体管TR，藉以经由源极线SL来供给 数据至液晶组件LQ的一端，液晶组件LQ的一端是耦接于共同电极Common。 DRAM单元1是 耦接于控制晶体管TR与液晶组件LQ之间的耦接点，此DRAM单元1是用以记忆供给于液晶 组件LQ的数据。因此，当影像未产生变化时，使用此记忆数据的液晶的穿透率可维持在相 同的状态。 通常可理解的是，DRAM为了维持记忆数据，需定期地进行更新(Refresh)，由于为 了其像素开口的占有面积低，以及整体的消耗电力不致过多的优点，较佳是应用于液晶主 动矩阵显示装置。 但当使用液晶时，根据液晶的电化学原理，在连续施予相同电压的状态下，液晶分 子的运动性会恶化，而产生所谓的影像停留现象。因此，施加于液晶的电压需周期性地进行 极性反转。 请参照图2，其显示依照现有结构的利用更新的DRAM输出来进行液晶极性交换的 概略电路示意图。 如图2所示，在此结构中，相似于图l，其利用控制晶体管TR，而经由源极线SL来 供给数据至DRAM单元1 ， DRAM单元1的输出点2输出的信号是供给至N型沟道TFT和P型 沟道TFT的栅极，其汲极为共同连接，并耦接于液晶显示组件；其源极是分别被施加参考电 压VrefA及其极性反相的参考电压VrefB。而此二个TFT可构成D/A转换器。
在此结构中，利用DRAM单元1的更新信号的输入来改变DRAM输出电压，则N型沟 道晶体管nTFT及P通道型晶体管pTFT根据参考电压VrefA与参考电压VrefB之间的关系 来输出电压于像素电极4，液晶显示组件可根据此电压来表现穿透率，且通过每次更新来反 转DRAM的输出，以反转施加于液晶上的电压极性。
亦即当DRAM的输出为高电位，且nTFT为开启时，像素电极为VrefA ;当进行DRAM 的更新动作时，DRAM的输出则改变为低电位，同时nTFT为关闭，而pTFT为开启，因而像素 电极为VrefB。 然而，DRAM的更新频率是对应于维持记忆内容，像素所需的更新动作(亦即极性 反转)是用以防止影像停留现象，而更新次数不需如DRAM的更新次数频繁，其两者之间的 更新频率不需一致。 因此，DRAM的更新与液晶极性反转同时进行的像素电路会产生不必要的电力耗 费，因而需要一种使用于DRAM的低电力消耗的存储器。

发明内容
本发明的目的之一在于提供一种主动矩阵型液晶显示装置，藉以在电路内设有需 进行刷新的存储元件时，可减少整体的耗费电力。 本发明的主动矩阵型液晶显示装置主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述 主动矩阵型液晶显示装置包括 像素单位，是以矩阵状地设置，所述像素单位包括
液晶组件； 动态存储单元，设置于若干条源极线和若干条栅极线之间的交点，用以周期性地 进行更新动作，藉以反转输出状态，其中所述液晶组件的穿透率是依据所述动态存储单元 的数字输出；以及 切换组件，其位于所述动态存储单元与所述液晶组件之间，并利用一控制信号来 控制所述动态存储单元的输出与所述液晶组件之间的连接。 刷新动作是周期性地进行一次或在短间隔内进行二次，切换组件所提供的控制信 号在即将进行刷新动作之前为非致能状态，在刚进行刷新动作之后为致能状态，在短间隔 内进行二次刷新动作的刷新频率是高于交换频率，交换频率是利用所进行一次的刷新动作 来对施加于液晶组件的电压极性进行反转的频率。 再者，主动矩阵型液晶显示装置可更包含D/A转换器，其位于动态存储单元与切 换组件之间，并依据控制信号，而将动态存储单元的数字输出来转换输出一模拟电压。
本发明的主动矩阵型液晶显示装置可在内建DRAM的输出与液晶显示组件之间设 有切换组件，藉以利用DRAM的刷新动作，而以低频率来进行液晶显示组件的施加电压的极 性交换，因而可减少电力的耗费。 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作 详细说明如下


图1显示依据现有具有动态存储器的液晶显示装置的像素构成的概略电路示意 图； 图2显示依据现有结构的利用刷新的DRAM输出来进行液晶极性交换的概略电路 示意图； 图3显示依据本发明的一实施例的主动矩阵型液晶显示装置的像素结构的电路方块示意图； 图4显示依据本发明的另一实施例的主动矩阵型液晶显示装置的像素结构的电 路方块示意图； 图5显示依据刷新动作和致能切换之间的关系的图2相关的比较例的动作波形示 意图； 图6显示依据用于说明利用图4的构成而可反转施加于液晶显示组件的电压极性 的动作的动作波形示意图 图7显示依据本发明的一实施例的使用DRAM的多阶调的主动矩阵型液晶显示装 置的概略结构的电路方块示意图；以及 图8显示依据说明利用2位数据来取出4个阶调电压Vl-V4的DAC构成的电路图。
具体实施例方式
请参照图3，其显示依照本发明的一实施例的主动矩阵型液晶显示装置的一像素
结构的电路方块示意图，并对应于图1。本发明的主动矩阵型液晶显示装置包括若干个像 素单位，其是以矩阵状地设置，像素单位包括若干个液晶组件LQ、动态存储单元(DRAM) 1及 切换组件5。 DRAM 1是设置于若干条源极线SL和若干条栅极线GL之间的交点，用以周期 性地进行更新动作，藉以反转输出状态，其中液晶组件LQ的穿透率是依据DRAM 1的数字输 出。切换组件5是位于DRAM 1与液晶组件LQ之间，并利用控制信号Enable来控制DRAM 1 的输出与液晶组件LQ之间的连接。 在本实施例中，DRAM 1的输出与液晶组件LQ之间设有一利用控制信号Enable来 进行开关控制的切换组件5。 控制信号Enable在高电位时为致能状态，则晶体管切换组件5为导通状态，反之，
控制信号Enable在低电位时为非致能状态，则晶体管切换组件5为非导通状态。 因此，在非致能状态时，可阻止DRAM 1的输出施加于液晶组件LQ。 又，利用与更新时间相同的DRAM 1的输出本身的极性变化，可进行施加于液晶显
示组件的电压极性的交换。 请参照图4，其显示依照本发明的另一实施例的主动矩阵型液晶显示装置的一像 素结构的电路方块示意图，并对应于图2来使用相同的组件符号。 相似于图2，DRAM单元1的输出点2所出现的信号是同时供给至N型沟道TFT和P 型沟道TFT的栅极，其源极是分别被施加参考电压VrefA及其极性反相的参考电压VrefB ; 其汲极的共同连接点为一数字转模拟(D/A)转换器(DAC)的输出点6，而晶体管切换组件5 的栅极是连接于控制信号Enable,并耦接于输出点6与液晶组件LQ之间。此N型沟道TFT 和P型沟道TFT可D/A转换器。 控制信号Enable在高电位时为致能状态，则晶体管切换组件5为导通状态，反之， 控制信号Enable在低电位时为非致能状态，则晶体管切换组件5为非导通状态。因此，当 控制信号Enable为低电位时，输入至DRAM单元1的更新信号可改变DRAM的输出电压，即 使N型沟道晶体管nTFT及P通道型晶体管pTFT根据参考电压VrefA与参考电压VrefB之 间的关系来产生电压于D/A转换器的输出点6，此电压亦无法施加于液晶组件LQ。
另一方面，当控制信号Enable为高电位而形成致能状态时，则晶体管切换组件5为导通状态，在汲极的共同连接点(输出点6)的电位可通以像素电极4施加于液晶组件 LQ，而液晶组件LQ可根据此电压来表现穿透率。 在上述构成中，DRAM的更新与致能之间的关系可先由以下的比较例来进行说明。
请参照图5，其显示此比较例的时序示意图，其可表示图2的现有结构中的动作。 在此例中，DAC的输出变化是对应于DRAM的输出变化，其是利用DRAM的更新来形成，因而 像素电极的电位变化较大，并出现像素电极电位与共同电极电位之间的差异与电位变化问 题。 请参照图6，其显示解决现有问题且用于说明图4中可反转施加于液晶显示组件 的电压极性的动作的时序示意图。 在最上面一段所示的DRAM更新是在非常短的间隔内(例如10 y s)来进行二次， 而回到原电位，且周期性地(例如是以100i!s为一周期)重复进行，并进行一次液晶极性 反转的更新。 接下来的第二段为DAC输出，其约为DRAM输出信号的反转信号。 接下来的第三段为控制信号Enable,其对应于DRAM的更新，控制信号Enable的第
一次更新是先为低电位，亦即为非致能状态，接着，第二次更新为高电位，亦即回复到原来
的致能状态。 如接下来第四段的像素电极的电位所示，当控制信号Enable为低电位时，DAC的 输出具有变化，但传至像素电极的电位并未产生变化。由于上述进行二次更新的间隔非常 地短，例如10i! s，因此，此轻微的变化就整体来说，看似没有变化。当进行液晶的极性反转 的一次更新动作时，由于DAC输出的变化仍持续，因而像素电极的电位可大幅地改变。
接下来第五段的共同电极的电位，其同时且相反于极性反转的一次更新动作。结 果导致第六段的(像素电极电位-共同电极电位)可相对于接地电位(GND)具有极性反转 的电位变化。 又，DRAM的更新一般是以约占空比(duty cycle) 50%的脉冲来进行。在本发明
中，通常的更新是在非常短的间隔内进行二次，而极性反转的更新仅进行一次。 接着，在DRAM的更新脉冲变化成高电位的前后，致能切换组件为非致能状态；在
短时间内的二次DRAM的更新脉冲回到低电位后，切换组件为致能状态；在进行液晶的极性
反转时的更新脉冲形成低电位之前，切换组件为非致能状态。 因此，在更新后DRAM的输出极性立即回到相同状态，更新信号几乎在同一时期中
维持相同的电位，因而在切换组件为非致能状态的期间中，像素电极的电位几乎不会变动。
再者，即使具有轻微的变动，在灰阶中亦无法分辨出，因而可提升画质。 藉此，本实施例可设有致能切换组件来分割更新动作与液晶的电位控制，在致能
时更新信号亦可用于液晶的极性反转。亦即在更新时进行不会影响像素电极电位的变动的
短期间二次更新，在改变液晶极性时进行一次更新动作，因而更新信号可用于液晶的极性
反转。液晶的极性反转例如进行1秒则相当充够，在本实施例中，极性反转可在每十次更新
动作中进行一次。因此，液晶的极性反转的更新频率可远低于DRAM的更新频率，而可大幅
地减少电力耗费。 再者，在图3所示的未设有D/A转换器的实施例中，更新脉冲与致能信号的关系亦 相同。但由于无法利用D/A转换器来改变像素电极的电位变化，因而可利用DRAM本身的电位变化(图6的第一段)来进行极性反转。 请参照图7，其显示依照本发明的一实施例的使用DRAM的多阶主动矩阵型液晶显 示装置的概略结构的电路方块示意图。 源极线SL是耦接于多路分离器(demultiplexer) 11，当源极线所送出的数据为4 位数据时，多路分离器ll为1 : 4型，4个数据取出后，分别记忆于对应的DRAM 12，亦即此 DRAM 12为4位存储器。 此4位是各别分成LSB 2位和MSB 2位来进行处理。 请参照图8，其显示说明DAC的构成的电路图，此DAC是用以利用2位数据来取出 4个阶调电压(gradation voltage) V1_V4。每一阶调电压是串联于2个晶体管，上侧的晶 体管的栅极是经由资料D1，下侧的晶体管的栅极是经由数据D2，来形成组合，藉以选择一 阶调电压，因而如上述动作所选择的阶调电压可施加于液晶组件。实际上，可利用此电压的 阶调与面积阶调的组合来得到所预期的阶调(gradation)。 综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限 制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润 饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
权利要求
一种主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述主动矩阵型液晶显示装置包括像素单位，是以矩阵状地设置，所述像素单位包括液晶组件；动态存储单元，设置于若干条源极线和若干条栅极线之间的交点，用以周期性地进行更新动作，藉以反转输出状态，其中所述液晶组件的穿透率是依据所述动态存储单元的数字输出；以及切换组件，其位于所述动态存储单元与所述液晶组件之间，并利用控制信号来控制所述动态存储单元的输出与所述液晶组件之间的连接。
2. 根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述刷新动作是周 期性地进行一次或在短间隔内进行二次，所述切换组件所提供的所述控制信号在即将进行 所述刷新动作之前为非致能状态，在刚进行所述刷新动作之后为致能状态，在所述短间隔 内进行二次所述刷新动作的刷新频率是高于交换频率，所述交换频率是利用所进行一次的 所述刷新动作来对施加于所述液晶组件的电压极性进行反转的频率。
3. 根据权利要求2所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于在进行二次所述刷 新动作的期间是小于在未所述刷新动作的期间的50%。
4. 根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于更包括D/A转换器， 其位于所述动态存储单元与所述切换组件之间，并依据所述控制信号，而将所述动态存储 单元的数字输出来转换输出模拟电压。
5. 根据权利要求4所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述像素单位更包 括动态存储单元和多路分配器，所述多路分配器是利用所述源极线来提供多位数据，以对 应于所述动态存储单元。
6. 根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述D/A转换器是利用所述多位数据来传送若干个阶调电压至所述液晶组件。
7. —种主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述主动矩阵型液晶显示装置包括 源极线，用以传送数字数据；动态存储单元，耦接于所述源极线，并以所记忆的数字数据的频率来进行刷新动作，藉 以反转其输出状态；像素电极，耦接于像素组件；以及致能切换组件，设置于所述动态存储单元和所述像素电极之间，其中当进行所述刷新 动作时，所述致能切换组件为非导通状态；其中，所述动态存储单元的所述刷新动作是通常在短间隔内进行二次，并在对施加于 所述液晶组件的模拟电压进行极性反转时进行一次，模拟电压的极性反转的频率是低于所 述动态存储单元的刷新频率。
8. 根据权利要求7所述的主动矩阵型液晶显示装置，其特征在于所述主动矩阵型液 晶显示装置更包括D/A转换器，其设置于所述动态存储单元与所述致能切换组件之间，以 转换所述动态存储单元的输出成模拟电压，并对所述像素电极进行输出。
全文摘要
本发明提供一种主动矩阵型液晶显示装置。此主动矩阵型液晶显示装置包括若干个像素单位，其是以矩阵状地设置，像素单位包括若干个液晶组件、动态存储单元及切换组件。动态存储单元，设置于若干条源极线和若干条栅极线之间的交点，用以周期性地进行更新动作，藉以反转输出状态，其中液晶组件的穿透率是依据动态存储单元的数字输出。切换组件是位于动态存储单元的输出与液晶组件之间，并利用控制信号来控制动态存储单元的输出与液晶组件之间的连接。本发明可提供内建有存储器的液晶显示装置，以减少电力的耗费，并提升画质。
文档编号G09G3/36GK101726949SQ20091017498
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年10月28日
发明者山下佳太朗 申请人:统宝光电股份有限公司