专利名称：显示装置及其电子机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有配置为行与列的矩阵状多个像素以及对应每个像素行或列设置的多个信号线的显示装置及其电子机器。
背景技术：
具有配置为行与列矩阵状的多个像素的显示装置中，各像素在信号线(也称为源极线)与扫描线(也称为栅极线)的交叉领域上具有开关元件。各像素还具有与开关元件形成于相同基板上的像素电极以及形成于与此相对的基板上的共通电极。共通电极将全部的像素连接至定电压源。开关元件回应对应该像素所属的行设置的栅极线上的扫描信号而导通。开关元件导通期间一般称为「扫描期间」。扫描期间中，像素电极通过开关元件连接至对应该像素所属的列设置的源极线而被施加信号电压。藉此像素电极与共通电极之间产生电位差，像素得以驱动。显示装置具有生成信号电压的信号电压生成装置。信号电压生成装置一般称为 「源极驱动器」，会组装进与形成有矩阵状配置的多个像素的显示面板分开的驱动器集成电路(IC)。源极驱动器通过源极线与各像素结合，因此驱动器IC往各像素供给信号电压所需要的电力会正比于源极线容量与信号电压振幅的乘积而增大。因此会希望信号电压能够低电压化。为了使信号电压低电压化，降低驱动像素的驱动电压或降低驱动器IC的输出电压这类方法被提出来(例如，参照特开2009-181066号公报(专利文献1)及特开 2007-225843号公报(专利文献2))。现有技术文献[专利文献1]特开2009-181066号公报[专利文献2]特开2007-225843号公报然而像素的驱动电压是由用于显示元件的材料的特性来决定，因为与温度或亮度等其他的条件的关系，并不是很容易地就能够降低。近年来，驱动器IC的低耗电随着开发而有所进展，驱动器IC输出的电压也朝低电压化的方向进步，但因为要下降像素的驱动电压有其限度，可低电压输出的驱动器IC在显示器装置中并无法有效地被利用。有鉴于上述的问题，本发明是以提供一种可减低消耗电力的显示装置及其电子机器为目的。
发明内容
为了实现上述目地，本发明实施例的显示装置具备配置为行与列的矩阵状的多个像素、以及设置于每个多个像素行或像素列的多条信号线，还包括信号电压生成装置，通过该多条信号线电性连接至该多个像素，产生施加给该多条信号线的各条的信号电压；以及信号电压放大装置，将该信号电压生成装置所产生的该信号电压放大至用于驱动该多个像素的每个所需要的驱动电压。
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藉此能够提供减低消耗电力的显示装置。在一个实施例中，该显示装置，还包括分隔为该多个像素显示面板，该显示面板具有基板，该基板的表面形成有设置于该多个像素的每个且用来控制各像素的驱动的电路。此时该信号电压生成装置包含在设置于该显示面板外部的驱动集成电路中，该信号电压放大装置与该电路一起形成于该基板。本实施例的显示装置中，该信号电压放大装置设置于该多个像素的每个，形成于各像素内。在替代的实施例中，该信号电压放大装置也可设置在该多条信号线的每条的途中。本实施例的显示装置中，在形成有该信号电压放大装置的像素被分割为多个子像素的情况下，该信号放大装置在其输出部分具有电压分配装置，该电压分配装置将被该信号放大装置放大的该信号电压分配给该多个像素的每个。该电压分配装置可具有解多工
ο本实施例的显示装置中，该信号电压放大装置为具有计算放大器的放大电路或是充电泵电路。在一个实施例中，该显示装置还包括保持电容，形成于各像素内，保持施加于该对应像素的该驱动电压；多条保持电容线，设置于每个该多个像素行或列，连接于该保持电容；保持电容线驱动装置，同步于该多个像素的每个，驱动该多条保持电容线。在一个实施例中，该显示装置是液晶显示装置、有机发光二极管显示装置或电子纸。在一个实施例中，该显示装置会使用于具备提供使用者影像提示功能的显示装置的电子机器。例如电视机、膝上型或桌上型个人计算机(PC)、移动电话、个人数字助理 (PDA)、汽车导航装置、携带型游戏机、或大型电子看板等其他的电子机器等。根据本发明的实施例，能够提供一种可减低消耗电力的显示装置及其电子机器
图1是表示本发明实施例1的显示装置的架构图。图2是表示本发明实施例1的显示装置中各像素的电路架构。图3是用来说明图2所示放大电路的动作的时序图。图4是表示本发明实施例1的液晶显示装置中各像素的电路架构的第2例。图5是图4所示的像素电路的变形例。图6是表示本发明实施例1的液晶显示装置中各像素的电路架构的第3例。图7是用来说明图6所示放大电路的动作的时序图。图8是表示本发明实施例2的显示装置的架构图。图9是表示本发明实施例2的显示装置中设置于各源极线的信号电压放大电路架构。图10是用来说明图9所示放大电路的动作的时序图。图11是表示本发明实施例3的显示装置的架构图。图12a 图12c是用来说明本发明实施例的构造合并CC驱动时的效果，其中图 12a是表示仅使用本发明实施例的构造的情况下像素的施加电压(V)对通过率(T)的关系；图12b是表示仅使用CC驱动的情况下像素的施加电压(V)对通过率(T)的关系；图12c是表示使用本发明实施例的构造并组合CC驱动的情况下像素的施加电压(V)对通过率(T)
的关系。
图13是本发明实施例的电子机器的例子。
附图符号说明
10、80、110、131 显示装置；
11 ,显示面板；
12 "源极驱动器；
13 ,栅极驱动器；
14 4文大电路控制部；
15 >控制器；
16-1 16-m 源极线；
17-1 17-n 栅极线；
18-1 18-n CS线；
19 ^ CS驱动器；
20 4 象素电极；
21 ,开关元件；
22、90 放大电路；
23 "共通电极；
30 >扫描信号；
40 "电压分配部；
100 ‘ 信号电压；
130 ‘ 电子机器；
Cl 液晶显示元件；
Cs 保持电容；
C21、C22、C61、C91、C92 电容；
0P21、0P91 计算放大器；
Pji > F 像素；
Sff 21 SW23、Sff61 SW64、Sff91 SW93
SPl ‘ SP3子像素。
具体实施例方式以下将参照图式说明本发明的实施例。[实施例1]图1是表示本发明实施例1的显示装置的架构图。图1的显示装置10具有显示面板11、源极驱动器12、栅极驱动器13、放大电路控制部14及控制器15。显示面板11具有配置为行与列的矩阵状多个的像素P11 PnmOiu η为整数)。显示面板11还具备配置于每个像素列的多个源极线16-1 16-m、与源极线16_1 16_m正交并且设置于每个像素行的多个栅极线17-1 17-n。
源极驱动器12生成施加于源极线16-1 16-m的信号线电压。栅极驱动器13通过栅极线17-1 17-n控制源极线16-1 16_m往像素P11 Pnm各自的信号电压施加。具体来说，栅极驱动器13以交错扫描或或循序扫描的方式，行驱动或列驱动(图1的例子中是以行为单位)像素，使这些像素通过源极线被施加信号电压。例如液晶显示装置中，利用信号电压的施加产生的液晶分子的配向变化，使得背光或外界光(反射光)偏振并显示画放大电路控制部14与各像素的驱动同步，也就是说，同步于栅极驱动器13对栅极线17-1 17-n的扫描信号施加，控制设于各像素内的信号电压放大部，放大施加于各像素的信号电压。控制器15同步源极驱动器12、栅极驱动器13及放大电路控制部14，并控制上述装置的动作。图2是表示本发明实施例1的显示装置中各像素的电路架构。显示装置可以是液晶显示装置(LCD)、有机发光二极管显示装置(OLED)、或电子纸等任一种形式的显示装置， 但在此以液晶显示装置为例来说明。像素Pji (i及j为整数，1彡i彡m且1彡j彡η)配置于该像素所属的第i列源极线16-i与于该像素所属的第j行栅极线17-j的交叉领域。像素Pji具有像素电极20、与像素电极20形成于相同基板的开关元件21及放大电路22、通过液晶层形成于与像素电极20相对的基板上的共通电极23。为了简单明了，在图2中，像素电极20与共通电极23之间以电容的形式来表示液晶显示元件Q。共通电及 23将全部的像素P11 Pnm连接至共通的定电压源(未图示，例如接地)。开关元件21的控制端子连接至栅极线17-j，因应栅极线17-j上的扫描信号而导通。开关元件21导通的扫描期间，像素电极20通过放大电路22与开关元件21连接至源极线16-i。放大电路22将由源极线16-i通过开关元件21往像素电极20施加的信号电压放大至驱动显示元件Q所需的必要的驱动电压。放大电路22是使用开关与电容的负反馈放大电路，包括计算放大器0P21、电容C21、C22、开关SW21、SW22及SW23。第1电容C21配置于计算放大器0P21的输入端，第2电容C22配置于计算放大器0P21的输入端与输出端之间。第1开关SW21配置于开关元件21与第1电容C21之间，第2开关元件SW22在计算放大器0P21的输入端与输出端之间与第2电容C22并联配置，第3开关SW23配置于第1开关SW21与第1电容C21之间的节点与共通电极23之间。开关SW21 SW23各别因应放大电路控制部14所供给的控制信号而切换开关。 如此一来，将放大的信号电压施加给像素电极20，像素电极20与共通电极23之间产生电位差，驱动液晶显示元件Q。像素Pji还具有在扫描期间结束后到下一个扫描期间之间，也就是影像数据改写的1周期(1帧)期间，将放大的信号电压以电荷的形式保持的保持电容Cs。保持电容Cs 一端连接至像素电极20，另一端连接至CS线18-j。CS线18-j保持在既定的固定电位，保持电容Cs也可以代替CS线18-j连接至共通电极22。图3是用来说明图2所示放大电路22的动作的时序图。在图3所示的例子中，栅极驱动器13对栅极线17-j施加扫描信号30来驱动第j行像素Pj1 pjm。在施加扫描信号30的扫描期间T，开关元件21开启。扫描期间T开始前，第1开关SW21及第3开关SW23关闭，只有第2开关SW22开
启ο扫描期间T开始经过时间tl为止，放大电路控制部14开启第1开关SW21。此时， 第2开关SW22维持开启，另一方面，第3开关SW23维持关闭。负反馈放大电路的输入端连接至源极线16-i，藉此由源极驱动器12施加至源极线16-i的信号电压会对第1电容C21 充电。经过时间tl后再经过时间t2的期间，放大电路控制部14关闭第1开关SW21及第2开关SW22，另一方面开启第3开关SW23。负反馈放大电路分离源极线16_i，并将放大的信号电压供给像素电极20。藉此驱动液晶显示元件Q。如图2及图3的记载，藉由在各像素内设置放大信号电压用的电路，能够使由源极驱动器12通过源极线16-1 16-m供给至各像素的信号电压的电位下降。因此，根据本实施例的显示装置能够减低装置全体的消耗电力。图4是表示本发明实施例1的液晶显示装置中各像素的电路架构的第2例。图4 的像素与图2所示的像素Pji不同，共分割为3个子像素SP1、SP2及SP3。子像素SP1、SP2 及SP3分别具有像素电极20i、202及203，各像素电极与共通电极23之间形成有显示电容 Cu、Cl2及Q3。子像素SP1、SP2及SP3分别具有连接于各像素电极与CS线18_j之间的保持电容CS1、CS2及CS3。开关元件21及放大电路22为全部的子像素SP1、SP2及SP3所共用， 为了不妨碍开口率而横跨3个子像素SP1、SP2及SP3形成。图4的像素还具有全部子像素SP1、SP2及SP3所共用的电压分配部40。电压分配部40设置于放大电路22的输出端，将放大电路22所放大的信号电压分配给各像素电极。 例如，电压分配部40可为解多工器。解多工器40也可以回应由栅极驱动器13通过栅极线 17-j供给的扫描信号来切换开启与关闭，在这个构造下，开关元件21如图5所示，可以省略。图6是表示本发明实施例1的液晶显示装置中各像素的电路架构的第3例。图6 的像素Pi/除了放大电路60具备充电泵电路而非负反馈放大电路这点外，具有与图2的像素~相同的构造。放大电路60具有电容061、开关5161、5162、5163及5164。第1开关SW61配置于开关元件21与电容C61的第1端子之间，第2开关SW62配置于配置于开关元件21与电容 C61的第2端子之间，第3开关SW63配置于共通电极23与电容C61的第2端子之间，第4 开关SW64配置于像素电极20与电容C61的第1端子之间。图7是用来说明图6所示放大电路60的动作的时序图。在图7所示的例子中，栅极驱动器13将扫描信号30施加至栅极线17_j来驱动第 j行的像素Pjl Pjm。在施加扫描信号30的扫描期间T，开关元件21开启。扫描期间T开始前，第1开关SW61及第3开关SW63关闭，而第2开关SW62及第 4开关SW64开启。扫描期间T开始经过时间tl为止，放大电路控制部14开启第1开关SW61，另一方面关闭第4开关SW64。此时，第2开关SW62维持开启，另一方面，第3开关SW63维持关闭。 充电泵电路与显示电容Q与保持电容Cs分离，连接至源极线16-i。藉此由源极驱动器12施加至源极线16-i的信号电压会对电容C61充电。经过时间tl后再经过时间t2的期间，放大电路控制部14关闭第1开关SW61及第 2开关SW62，另一方面开启第3开关SW63及第4开关SW64。充电泵电路分离源极线16_i， 连接至显示电容Q与保持电容Cs。藉此放大的信号电压由充电泵电路施加到像素电极20， 驱动液晶显示元件Q。当经过时间t2扫描期间T结束后，放大电路控制部14再次开启第2开关SW62，另一方面关闭第3开关SW63。此时第1开关SW61维持关闭，另一方面第4开关SW64维持开启。藉此，保持电容Cs会以电荷的形式保持放大的信号电压到下一次像素P/扫描为止。如图6及图7的记载，设置于各像素内的信号电压放大电路可以用充电泵电路来代替负反馈放大电路。当然也不限于充电泵电路与负反馈放大电路，也可以设置不同的放大电路于像素内来放大信号电压。而关于充电泵电路与负反馈放大电路，并不限定于本发明所揭示的电路构造。例如，负反馈放大电路可以使用阻抗来代替开关与电容。[实施例2]图8是表示本发明实施例2的显示装置的架构图。图8的显示装置80具有显示面板11、源极驱动器12、栅极驱动器13、放大电路控制部14及控制器15。图8的显示装置80中，放大电路控制部14控制设置于源极驱动器12与像素列之间的源极线16-1 16-m各线途中的信号电压放大部，藉此来放大源极驱动器12施加给源极线16-1 16-m的信号电压。除此之外，图8的显示装置80与图1的显示装置10具有相同的构造。图9是表示本发明实施例2的显示装置中设置于各源极线的信号电压放大电路架构。图9的放大电路90设置于源极驱动器12与像素列之间的各条源极线上，将源极驱动器12施加给源极线16-i的信号电压放大至驱动连接到源极线16-i的像素Pli Pni 所需要的驱动电压。放大电路90为使用开关与电容的负反馈放大电路，具有计算放大器 0P91、电容C91及C92、开关SW91、SW92及SW93。第1电容C91配置于计算放大器0P91的输入端，第2电容C92配置于计算放大器0P91的输入端与输出端之间。第1开关SW91配置于放大电路90的输入部(也就是源极驱动器12的输出部)与第1电容C91之间，第2 开关SW92与配置于计算放大器0P91的输入端与输出端之间的第2电容C92并联，第3开关SW93配置于第1开关SW91与第1电容C91之间的节点与定电压源VSS (例如接地GND) 之间。开关SW91 SW93分别回应放大电路控制部14供给的控制信号而切换开关。如此一来，放大的信号电压施加至连接至源极线16-i的各个像素Pli Pni，各个像素Pli Pni被驱动。图10是用来说明图9所示放大电路90的动作的时序图。在图10所示的例子中，源极驱动器12回应来自控制器15的时脉信号，以时间分割的方式将信号电压分配给各条源极线16-1 16-m。在信号电压100施加源极线16-i前，也就是图10所示的期间T’前，第1开关SW91 及第3开关SW93关闭，只有第2开关SW92开启。当信号电压100开始施加至源极线16-i，也就是期间T’开始，直到经过时间tl’ 为止，放大电路控制部14开启第1开关SW91。此时，第2开关SW92维持开启，另一方面，第3开关SW93维持关闭。负反馈放大电路的输入端连接至源极驱动器12的输出端，藉此由源极驱动器12施加至源极线16-i的信号电压100会对第1电容C91充电。接着，经过时间tl’后再经过时间t2’的期间，放大电路控制部14关闭第1开关 Sff91及第2开关SW92，另一方面开启第3开关SW93。负反馈放大电路分离源极驱动器12， 将放大的信号电压供给至连接源极线16-i的各个像素Pli Pni。藉此驱动各个像素Pli Pni。当经过时间t2’，期间T’结束后，信号电压100对源极线16-i的施加终止，放大电路控制部14再次开启第2开关SW92，另一方面关闭第3开关SW93。此时第1开关SW91维持关闭。此后，放大电路90在每次信号电压100施加至源极线16-i时会进行相同的放大动作。如图9及图10的记载，藉由在各源极线途中设置放大信号电压的电路，可以使源极驱动器12要输出的信号电压的电位下降。因此，本实施例的显示装置能够减低装置全体的消耗电力。设置于各源极线途中的信号电压放大电路可以用充电泵电路等不同的电路来代替负反馈放大电路。关于负反馈放大电路，并不限定于本发明所揭示的电路构造。例如，可以使用阻抗来代替开关与电容的构造。[实施例3]图11是表示本发明实施例3的显示装置的架构图。图11的显示装置110具有显示面板11、源极驱动器12、栅极驱动器13、放大电路控制部14及控制器15。图11的显示装置110还具有平行于栅极线17-1 17_n设置于每个像素列或行的保持容量线(一般称为CS线)18-1 18-Π，以及与各像素的驱动同步，也就是与栅极驱动器13施加扫描信号给栅极线17-1 17-n同步，驱动CS线18_1 18_n的CS驱动器19。 除此之外，图11的显示装置110与图1的显示装置有相同的构造。藉由控制器15的控制，CS驱动器19与施加扫描信号于栅极线17-1 17_n同步地驱动CS线18-1 18-n。藉此各CS线的电位与对应的像素行的驱动同步，切换于2或2 以上的值之间。CS线18-1 18-n分别连接至各像素的保持电容Cs，在像素电极的电位会由于容量结合而因应CS线18-1 18-n的驱动来平移。像这样驱动CS线平移像素电位的方法，一般的认知是叫做CC驱动。图1 图10 所记载的本发明实施例的构造都可以与此CC驱动合并使用。图12a 12c是用来说明本发明实施例的构造合并CC驱动时的效果。图12a、图12b、图12c分别表示仅使用本发明实施例的构造的情况下、仅使用CC 驱动的情况下、使用本发明实施例的构造并组合CC驱动的情况下，各自的像素的施加电压 (V)对通过率(T)的关系。在各图中，斜线所示的范围表示被使用的驱动IC的输出电压范围。已知的显示装置中，会使用可输出像素的通过率开始变化的阈值以上的电压的驱动IC。然而，如图12a可知，在使用本实施例的构造的情况下，因为使用了会放大源极驱动器供给的信号电压的电路，能够使用输出不满阈值的低电压的IC驱动器。另一方面，使用CC驱动的情况下，使用的驱动IC与现有技术相同，但由图12b可知，能够平移位于像素通过率不变化的阈值未满区段内的驱动IC的电压范围。
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因此在本发明实施例的构造组合CC驱动的情况下，由图12c可知，能够使用低电压输出的IC驱动器，并且平移位于像素通过率不变化的阈值未满区段内的放大的的电压范围。如此一来，本发明的构造也有利用与CC驱动做组合。图13是本发明实施例的电子机器的例子。图13的电子机器130虽以膝上型个人计算机(PC)表示，但也可以是电视机、移动电话、手表、个人数字助理(PDA)、桌上型PC、汽车导航装置、携带型游戏机、或大型电子看板等其他的电子机器。膝上型个人计算机130具有显示装置131，显示装置131具有显示面板，用以将信息以影像显示。显示装置131为图1 图12a 12c所记载的显示装置，具有放大源极驱动器输出的信号电压的电路。因此，显示装置131能够使用低电压输出的驱动IC来驱动显示元件，并且减低装置全体的消耗电力。以上虽说明本发明的最佳实施例，但本发明并不限定于上述最佳的实施例，在不超出本发明主旨的范围内可作自由地变更。例如，本发明主要以液晶显示装置为例来说明，但也可以采用其他显示装置，例如有机发光二极管显示装置或电子纸等。特别是在电子纸当中，会使用比液晶显示装置需要更高驱动电压的显示元件，因此会有不能使用液晶显装置中常用的低价的驱动IC的问题，但藉由本发明的构造，就能使用低价且常用的驱动IC。
权利要求
1.一种显示装置，该显示装置具备配置为行与列的矩阵状的多个像素、以及设置于每个多个像素行或像素列的多条信号线，还包括信号电压生成装置，通过该多条信号线电性连接至该多个像素，产生施加给该多条信号线的各条的信号电压；以及信号电压放大装置，将该信号电压生成装置所产生的该信号电压放大至用于驱动该多个像素的每个所需要的驱动电压。
2.如权利要求1所述的显示装置，还包括基板，具有一形成有电路的表面，该电路设置于该多个像素的每个且用来控制各像素的驱动；以及显示面板，分隔为该多个像素，该信号电压生成装置包含在设置于该显示面板外部的驱动集成电路中，该信号电压放大装置与该电路一起形成于该基板。
3.如权利要求1或2所述的显示装置，该信号电压放大装置设置于该多个像素的每个， 形成于各像素内。
4.如权利要求3所述的显示装置，在形成有该信号电压放大装置的像素被分割为多个子像素的情况下，该信号放大装置在其输出部分具有电压分配装置，该电压分配装置将被该信号放大装置放大的该信号电压分配给该多个像素的每个。
5.如权利要求4所述的显示装置，该电压分配装置具有解多工器。
6.如权利要求1或2所述的显示装置，该信号放大装置设置于该多条信号线的每条的途中。
7.如权利要求1或2所述的显示装置，该信号电压放大装置为具有计算放大器的放大电路。
8.如权利要求1或2所述的显示装置，该信号放大装置为充电泵。
9.如权利要求1或2所述的显示装置，该还包括保持电容，形成于各像素内，保持施加于该对应像素的该驱动电压；多条保持电容线，设置于每个该多个像素行或列，连接于该保持电容；保持电容线驱动装置，同步于该多个像素的每个，驱动该多条保持电容线。
10.如权利要求1或2所述的显示装置，该显示装置是液晶显示装置、有机发光二极管显示装置、或电子纸。
11.一种电子机器，具备如权利要求1或2所述的显示装置。
全文摘要
本发明提供一种可减低消耗电力的显示装置及其电子机器。该显示装置10具备配置为行与列的矩阵状的多个像素P11～Pnm、以及设置于每个多个像素行或像素列的多条信号线16-1～16-m。显示装置10还包括信号电压生成装置12，通过该多条信号线16-1～16-m电性连接至该多个像素P11～Pnm，产生施加给该多条信号线16-1～16-m的各条的信号电压；以及信号电压放大装置14，将该信号电压生成装置12所产生的该信号电压放大至用于驱动该多个像素的每个所需要的驱动电压。
文档编号G09F9/30GK102385832SQ20111025723
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者永井肇, 稻田利弥 申请人:奇美电子股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司