专利名称：显示器及驱动该显示器的方法
技术领域：
本发明涉及一种以LCD为代表的有源矩阵显示器，和用于驱动该显示器的方法，并且更特别地，涉及一种用于驱动形成在显示器每个像素中的晶体管和辅助电容器的技术。
2.背景技术图17是常规显示器的结构图。该显示器包括像素阵列1，一对垂直移位寄存器2a，和水平移位寄存器3a。像素阵列1包括横向延伸的扫描线X，纵向延伸的信号线Y，设置成矩阵形式以便对应于扫描线X与信号线Y的交点的像素P，和平行于扫描线X设置的辅助电容器线Xs。将垂直移位寄存器2a设置在像素阵列1的左侧和右侧，以便在两侧同时驱动像素阵列1。换而言之，每个垂直移位寄存器2a顺序地将选择脉冲提供给扫描线X，以便对像素P进行逐行地选择。水平移位寄存器3a将信号VIDEO提供给每个信号线Y，从而将具有高或低电位的信号写入选中行上的每个像素P中，信号VIDEO的电位是相对于参考电位COM的高电平和低电平之间进行反向处理过的。特别的，通过对应的水平开关HSW，将每个信号线Y与公共视频线3b连接。将信号VIDEO从外部提供给视频线3b。水平移位寄存器3a顺序地打开或关闭每个水平开关HSW，以便将信号VIDEO提供给对应的信号线Y。将图像质量改善电路5与各条信号线Y连接。
每个像素P包括晶体管Tr，像素电极，和辅助电容器Cs。晶体管Tr与对应的扫描线X和信号线Y连接，并响应于选择脉冲而导通。通过在晶体管Tr和辅助电容器Cs之间的中间节点表示像素电极。通过对应的导通晶体管Tr，将信号VIDEO写入到像素电极中。辅助电容器Cs保存写入到对应像素电极中的信号VIDEO。将辅助电容器Cs的一个电极与对应的晶体管Tr以及像素电极连接，并且将辅助电容器Cs的另一个电极与对应的辅助电容器线Xs连接，该辅助电容器线Xs为在同一行上的辅助电容器Cs所共用的。将辅助电容器线Xs一起连接成束。将该束保持在预定参考电位COM处。换而言之，将每个辅助电容器Cs的电极电位固定为参考电位COM。
该显示器还具有面对相应像素电极的反电极(未示出)，在它们之间具有预定间隔。将例如液晶的电光材料设置在像素电极和反电极之间的间隔内。将反电极保持在预定的参考电位COM处。另一方面，相对于参考电位COM，要写入像素电极中的信号电位是正电位或负电位。
图18是表示在像素阵列中第N级(第N行)和第N+1级(第N+1行)的示意图。如上所述，每个像素P包括晶体管Tr和辅助电容器Cs。将辅助电容器Cs的一个电极与晶体管Tr连接。通过对应的辅助电容器线Xs，将辅助电容器Cs的另一个电极与预定参考电位COM连接。在这部分描述中，可将辅助电容器Cs的另一个电极称为Cs反电极。
图19是解释图17和18中常规显示器驱动方法的时序图。图19表示出第一和第二场。在第一场中，顺序地对所有扫描线进行一次扫描。在第二场中，再次顺次对所有的扫描线进行扫描。现在将把在像素阵列中第N级(第N行)作为例子进行描述。在第一场中任意一个水平周期内，将选择脉冲(GATE)提供给对应的扫描线，从而选中在第N行上的像素。在那时，将每个对应的Cs反电极的电位固定为参考电位COM。在常规显示器中，不管线顺序扫描，总是将每个Cs反电极的电位固定为参考电位COM。例如，将相对于参考电位COM的正信号写入到所选择的第N行上每个像素中。在第一场中下一个水平周期内，选中在第N+1行中的像素。将相对于参考电位COM的负信号写入到所选中行上的每个像素中。在第一场中再下一个水平周期内，选中在第N+2行中的像素。将相对于参考电位COM的正信号写入到选中行上的每个像素中。如上所述，在常规显示器中，通常每个水平周期(1H)把写入到每个像素行中的视频信号的极性进行反向处理。这称之为1H反向驱动。在第二场中，执行类似的1H反向驱动。对于同一个像素行，当将第一场与第二场进行比较时，可以知道在第一场中信号的极性与在第二场中信号的极性相反。换句话说，执行1F反向驱动。现在将把第N个像素行作为例子进行描述。在第一场中，将正视频信号写入到第N行上的像素内。在第二场中，将负视频信号写入到相同的像素中。
日本公开号为11-271787和2001-159877的未审查专利申请公开了用于驱动上面提到的常规显示器的方法。
在有源矩阵显示器中，通常，每个像素包括晶体管，用于将信号写入到对应的像素电极中，和辅助电容器，用于保存写入到像素电极中的信号。每种上面提到的有源和无源设备包括具有例如硅薄层的薄膜装置。在常规驱动方法中，为了在一场中稳定地保存信号，希望增加每个像素的辅助电容器的电容容量。增加辅助电容器的电容容量可防止在晶体管中的光泄漏。另一方面，为了减少泄漏，将晶体管中沟道的宽度变窄。由此，增加了在晶体管中的沟道电阻。易于限制电流驱动能力。这导致对辅助电容器充电容量的限制。如上所述，常规技术具有矛盾的状况，也就是，辅助电容器的电容容量的增加和晶体管电阻的增加。不幸的是，常规技术很难克服例如信号写入不足和由泄漏导致的点缺陷的缺点。当有源矩阵显示器的分辨率变得更高时，像素的数量会更急剧地增加。会与像素在数量上的增加成反比地减少每个像素的写入时间。不利的是，由于信号写入不足和由泄漏导致的点缺陷将严重破坏图像质量。
为了克服上面提到的缺点，已经常规地提供了一种公共反向方法。根据该方法，与视频信号的1H反向驱动同步，对每个反电极(公共电极)的电位进行反向处理，从而使其相对于参考电位，在相位上与视频信号的电位相反。与反电极反向同步，对每个辅助电容器的Cs反电极的电位也进行反向处理。然而，根据该公共反向方法，每个水平周期(1H)，将设置在所有像素中每个反电极的电位在正电平和负电平之间进行改变。这样，需要非常大量的电荷。但实际上，很难以高速率对反电极进行充电或放电。公共反向方法完全不是一个有效的解决方法。
发明内容
考虑到上面提到的缺点，本发明的一个目的是改善驱动像素晶体管和辅助电容器的方法，从而消除由于信号写入不足和由泄漏所导致的点缺陷而造成的图像质量破坏。为了达到上述目的，本发明提供一种显示器，包括像素阵列，其包括水平延伸的扫描线，垂直延伸的信号线，设置成阵列形式以便相对于扫描线和信号线的交点的像素，和与扫描线平行延伸的辅助扫描线；垂直扫描电路，用于将选择脉冲顺序提供给扫描线，以便对像素进行逐行顺序地选择；水平驱动电路，用于将信号提供给每条信号线，以便把具有高或低电位的信号写入到所选择行上的像素中，该信号的电位是相对于预定参考电位，在高电平和低电平之间进行反向处理过的；和与垂直扫描电路联合操作的辅助扫描电路，用于向辅助扫描线顺序地提供辅助脉冲，其中每个像素包括一个晶体管，其与对应的扫描线和信号线相连接，并且响应于选择脉冲而导通，通过导通晶体管写入信号的像素电极，和用于保存写入信号的辅助电容器，每个辅助电容器的一个电极与对应的晶体管连接，它的另一个电极与对应的辅助扫描线连接，其中同一行上的辅助电容器共用辅助扫描线，并且辅助扫描电路与选择脉冲同步顺序地向辅助扫描线提供辅助脉冲，以便控制使在选中行上的每个辅助电容器的电极电位与写入到选中行上的对应像素电极中的信号电位在极性上相反，并且当释放所选择的行时，进一步控制使每个辅助电容器的电极电位恢复为参考电位，其中该信号的电位是相对于预定参考电位，在高电平和低电平之间进行反向处理过的。
优选地，水平驱动电路根据参考电位与辅助脉冲的反向电位之间的压差降低信号的振幅，其中信号的电位与辅助脉冲的电位在极性上相反，然后水平驱动电路向每条信号线提供合成信号。优选地，刚好在将选择脉冲提供给每个扫描线之前，辅助扫描电路将辅助脉冲提供给对应的辅助扫描线，并且在刚好终止将选择脉冲提供给对应的扫描线之后，停止将辅助脉冲提供给辅助扫描线。优选地，水平驱动电路将信号写入每个像素行中，该信号的电位是每行反向处理的，并且辅助扫描电路将辅助脉冲提供给每条辅助扫描线，辅助脉冲的电位是每行反向处理的，从而使辅助脉冲电位与信号电位在极性上相反。该显示器还包括面对相应的像素电极的反电极，两者之间具有预定的间隔。将液晶设置在该间隔内，将每个反电极保持为预定参考电位，并且写入到每个像素电极中的信号电位与对应的辅助电容器的电极电位，彼此在极性上相反，并且相对于参考电位，将它们的电位在一正电位和一负电位之间进行反向处理。
根据本发明，将辅助脉冲顺序地提供给辅助扫描线，该辅助脉冲的电位是相对于参考电位反向处理过的，这样控制以致于使在所选择行上的每个辅助电容器中Cs反电极的电位与所选择行上的写入到每个对应的像素电极中的信号电位在极性上相反。另外，当释放所选择的行时，将每个对应的辅助电容器中Cs反电极的电位恢复为参考电位。如上所述，当对辅助电容器的公共电极进行逐行扫描时，改变每个辅助电容器中Cs反电极的电位，由此改变与每个辅助电容器另一端电极相连接的对应的像素晶体管的工作点。改变像素晶体管的工作点增加了电流驱动能力，从而可克服例如写入到像素电极中的信号不足的常规缺陷。由此，可以消除点缺陷。根据这种方法，与常规方法相比，可以与每个像素晶体管中电流驱动能力的增加成反比地降低输入信号的振幅。因此，可以显著地消除由于泄漏所产生的点缺陷和例如横向串扰、纵向串扰以及窗条的图像质量缺陷。这些缺陷取决于信号振幅，并且属于常规问题。横向串扰平行于像素阵列中的扫描线横向地出现。纵向串扰平行于像素阵列中的信号线纵向地出现。窗条表示当在像素阵列中显示一个窗口时出现的条形缺陷。另外，根据本发明的方法，对像素的辅助电容器的公共电极进行逐行扫描。不必改变每个反电极的大电容电量。因此，可以实现高速扫描。
如上所述，对像素的辅助电容器的公共电极进行逐行扫描，并且改变每个公共电极的电位，由此获得以下优点。第一，增加了提供给每个像素晶体管的电流量。即使增加每个辅助电容容量，也不会由于信号写入不足而产生点缺陷。第二，降低了分配给每个信号线的视频信号的振幅。由此消除由于光泄漏而造成的点缺陷。第三，提供给信号线的信号在振幅上的偏差很小。因此，可以消除例如取决于振幅的纵向串扰，横向串扰，和窗条的图像质量缺陷。第四，对像素的辅助电容器的公共电极进行逐行扫描。这样，不需要大量的电荷。可以实现高速扫描。
图1是根据本发明的显示器完整结构的结构图；图2A是根据本发明的显示器基本部分的局部结构图；图2B是装入到根据本发明的显示器中的辅助扫描电路的具体布置的电路图；图2C是解释根据本发明的显示器操作的时序图；图3是用于描述根据本发明的显示器的、表示目标像素设置的示意图；图4是解释常规显示器驱动方法的波形图；图5是图4中波形的放大视图；图6是图4中波形的放大视图；图7是解释根据本发明的显示器驱动方法的波形图；图8是图7中波形的放大视图；图9是图7中波形的放大视图；图10是目标像素的等效电路图；图11是解释常规显示器操作的表格；图12是解释常规显示器操作的表格；
图13表示内置在常规显示器中的像素晶体管的工作特性图；图14是解释内置在根据本发明显示器中的像素晶体管操作的表格；图15是解释内置在根据本发明显示器中的像素晶体管操作的表格；图16是内置在根据本发明显示器中的像素晶体管的工作特性图；图17是常规显示器的电路图；图18是常规显示器像素的等效电路图；和图19是解释常规显示器操作的时序图。
具体实施例方式
以下将参考附图，详细说明本发明的一个实施例。图1根据本发明的显示器完整结构的结构图。该显示器基本上包括像素阵列1，垂直扫描电路2，水平驱动电路3，和辅助扫描电路4。像素阵列1包括横向延伸的扫描线X，纵向延伸的信号线Y，设置成矩阵形式的、以便相应于扫描线X和信号线Y交点的像素P，以及辅助扫描线Xs。垂直扫描电路2包括一对设置在像素阵列1左右两侧的栅极垂直移位寄存器2a，以便在两侧同时驱动像素阵列1。特别要说明的是，垂直扫描电路2顺序地将选择脉冲提供给扫描线X，以便逐行顺序地对像素P进行选择。
水平驱动电路3设置在像素阵列1上方。水平驱动电路3将信号VIDEO提供给每条信号线Y，该信号的电位是相对于预定参考电位COM、在高电平和低电平之间反向处理过的，并且水平驱动电路3将具有正电位或负电位的信号写入到所选择行上的每个像素P中。根据本实施例，水平驱动电路3包括水平移位寄存器3a，以及与相应信号线Y终端连接的水平开关HSW。通过公共视频线3b，发送从外部提供的信号VIDEO，并通过对应的水平开关HSW，将信号VIDEO提供给每条信号线Y。在那时，水平移位寄存器3a顺序地打开或关闭水平开关HSW，以便将信号VIDEO提供给信号线Y。将图像质量改善电路5与相应信号线Y的另一终端连接。在将视频信号VDIEO分配给信号线Y之前，图像质量改善电路5对信号线Y进行预充电，由此在像素阵列1中提高所显示图像的质量。
辅助扫描电路4包括一对辅助扫描电路段。将电路段也分别设置在像素阵列1的左右两侧。将辅助扫描电路4的操作与垂直扫描电路2结合，并且辅助扫描电路4顺序地将辅助脉冲提供给辅助扫描线Xs。根据本实施例，辅助扫描电路4的每个电路段包括设置在像素阵列1中相应级(行)上的开关SW，以及用于顺序地打开和关闭开关SW的COM垂直移位寄存器4a。
每个像素P包括晶体管Tr，像素电极，和辅助电容器Cs。晶体管Tr与对应的扫描线X和信号线Y连接，并响应于选择脉冲而导通。根据本实施例，晶体管Tr包括场效应薄膜晶体管，场效应薄膜晶体管具有用于控制沟道的栅极，源极，和漏极，源极和漏极设置在沟道的两端。栅极与对应的扫描线X连接。源极与对应的信号线Y连接。漏极与对应的像素电极连接。根据本实施例，执行1H反向驱动。由此，每个水平周期(1H)改变流过沟道的电流方向。按照该变化，源极和漏极换位。通过导通的晶体管Tr将信号写入到像素电极中。参考图1，每个像素电极相当于辅助电容器Cs和晶体管Tr之间的中间节点。通过参考标记O表示每个像素电极。在一个场周期内，每个辅助电容器Cs对写入到对应像素电极中的信号进行保存。将每个辅助电容器Cs的一个电极与对应的晶体管Tr的漏极或源极连接。将其另一个电极(Cs反电极)与对应的辅助扫描线Xs连接，该辅助扫描线Xs为同一行上辅助电容器Cs所共用。
在上面提到的方案中，与选择脉冲的应用同步，辅助扫描电路4顺序地将辅助脉冲提供给每条辅助扫描线Xs。相对于预定参考电位COM，将辅助脉冲的电位在高电平CSCOMH和低电平CSCOML之间进行反向处理。这样，辅助扫描电路4控制使在所选择行中的每个辅助电容器Cs中Cs反电极的电位与在所选择行中写入到像素电极中信号的电位在极性上相反，并且还控制当释放所选择的行时，使每个辅助电容器Cs中Cs反电极的电位从电位CSCOMH或CSCOML恢复为参考电位COM。水平驱动电路3根据参考电位COM与辅助脉冲的反向电位CSCOMH或CSCOML之间的压差降低信号VIDEO的振幅，其中该信号VIDEO的极性与辅助脉冲的极性相反，然后水平驱动电路3将得到的信号提供给每条信号线Y。
根据本实施例，刚好在将选择脉冲提供给任一扫描线X之前，辅助扫描电路4将辅助脉冲提供给对应的辅助扫描线Xs。刚好在终止提供选择脉冲之后，辅助扫描电路4停止将辅助脉冲提供给辅助扫描线Xs。将辅助脉冲的高电位CSCOMH和低电位CSCOML从外部提供给包括像素阵列1的面板。本发明不受该方案的限制。可将电位CSCOMH，CSCOML和COM在外部彼此进行预先组合，然后再将它们提供给面板上的辅助扫描电路4。
根据本实施例，水平驱动电路3将信号VIDEO写入到每条像素行中。将信号VIDEO电位在正电位和负电位之间每行进行反向处理。与写入同步，辅助扫描电路4将辅助脉冲提供给每条辅助扫描线Xs。将辅助脉冲电位在CSCOMH和CSCOML之间每行进行反向处理，这样使辅助脉冲的极性与信号VIDEO的极性相反。换句话说，根据本实施例的显示器执行1H反向驱动。按照该1H反向驱动，辅助扫描电路4以1H反向驱动方式驱动每个辅助电容器的反电极。在该1H反向驱动中，视频信号VIDEO的电位与Cs反电极的电位在相位上相反。
该显示器包括面对相应的像素电极的反电极，它们两者之间具有预定的间隔。将例如液晶的光电材料设置在像素电极和反电极之间的间隔内。将每个反电极保持为预定参考电位COM。写入每个像素电极中的信号电位与对应的辅助电容器的Cs反电极电位在极性上相反，这样相对于参考电位COM，使电位在正极和负极之间进行切换。
图2A是图1中显示器基本部分的局部结构图。参考图2A，将扫描线X与垂直移位寄存器2a连接，并将辅助扫描线Xs与辅助扫描电路4的电路段连接。另一方面，将信号线Y与水平移位寄存器3a和图像质量改善电路5连接。在扫描线X和信号线Y的各个交点位置处形成像素P。每个像素P包括晶体管Tr，液晶单元LC，和辅助电容器Cs。液晶单元LC包括布置在对应的像素电极和反电极之间的液晶。把液晶单元LC中的反电极与参考电位COM连接。把液晶单元LC中的像素电极与对应的晶体管Tr的漏极连接。另一方面，将辅助电容器Cs的一个电极(Cs反电极)与对应的辅助扫描线Xs连接，并将辅助电容器Cs的另一个电极与对应的晶体管Tr的漏极连接。在常规显示器中，将液晶单元LC中的反电极和辅助电容器Cs的Cs反电极固定为参考电位COM。而相反地，根据本发明，辅助扫描电路4对辅助电容器Cs中Cs反电极进行逐行扫描，其引起1H反向驱动图2B是图2A中辅助扫描电路4内电路段的具体结构的电路图。出于清楚的目的，表示出两行也就是第N和N+1级。在辅助扫描电路4的电路段中，与第N级对应的开关SW实际上由三个开关段SW1，SW2，SW3组成。开关段SW1，SW2，SW3的公共输出端与对应的第N条辅助扫描线Xs(N)连接，并且其还与在第N行中像素的Cs反电极连接。把比参考电位COM高的(电平“H”)电位CSCOMH提供给开关段SW1的输入端。把比参考电位COM低的(电平“L”)电位CSCOML提供给开关段SW2的输入端。将参考电位COM提供给开关段SW3的输入端。在第N+1级上的开关SW具有相同的结构。将它的一个输出端与对应的第N+1条辅助扫描线Xs(N+1)连接。
图2C是解释图2A、2B中所示的垂直扫描电路和辅助扫描电路操作的时序图。首先，现在将描述在第一场内的第N级。在任意一个水平周期(1H)内，垂直扫描电路为第N条扫描线X产生选择脉冲(GATE)，从而在第N行中选择像素。水平驱动电路将具有负极的视频信号写入到在选中的第N行中的每个像素中。与选择脉冲GATE的产生同步，辅助扫描电路为第N条辅助扫描线Xs产生辅助脉冲。辅助脉冲确定辅助电容器Cs中Cs反电极的电位(Cs反电位CSCOM)。在这种情况下，电位CSCOM转向电平“H”。当解除辅助脉冲时，将Cs反电极的电位恢复为参考电位COM。为了产生上述的辅助脉冲，打开开关段SW1并且关闭开关段SW3。如上所述，将负信号写入到第N行中每个像素中，并将第N行中的Cs反电位控制为正电平(电平“H”)。
在第一场中下一个水平周期内，垂直扫描电路为第N+1条扫描线X产生选择脉冲，从而在第N+1行上选择像素。将极性与在第N行上的信号极性相反的正信号，写入到在已选择的第N+1行上的每个像素中。与选择脉冲同步，辅助扫描电路为第N+1条辅助扫描线Xs产生辅助脉冲。该辅助脉冲的电位为负，其与在第N行中的辅助脉冲的极性相反。如上所述，在第N+1级中，写入到所选择行中每个像素中的信号电位与对应的Cs反电极的电位在相位上相反。在第N+2级中，写入到该行每个像素中的信号电位为负。另一方面，每个Cs反电极的电位为正。如上所述，每个水平周期(1H)对辅助脉冲的极性进行反向处理。换而言之，执行1H反向驱动。每个水平周期也对写入到所选择行每个像素中的信号极性进行反向处理。同样执行1H反向驱动。视频信号的1H反向驱动与Cs反电极的1H反向驱动在相位上相反。在第二场中，对于视频信号和Cs反电位，执行类似的1H反向驱动。在第二场中，提供给同一行的辅助脉冲的极性与在第一场中提供给同一行的辅助脉冲的极性相反。换而言之，其极性每场进行反向处理(1F反向)。与1F反向结合，视频信号的极性每场也进行反向处理。
现在参考附图3到16，与常规显示器相比，具体、详细地描述本发明的特征。图3示意地表示出面板上目标像素P的位置和时间。构成显示器的面板包括一个矩形衬底。将像素阵列1设置在该衬底的中央。将垂直扫描电路，水平驱动电路，和辅助扫描电路(未示出)设置在像素阵列1附近。为将上述电路与外部连接的PAD形成在衬底的上端。将位于面板上像素阵列1的中央附近的像素设置为用于说明而设想出的目标像素P。假设将PAD设置在面板的上方部分中，在一个水平(1H)周期内，从左至右对每条信号线进行扫描。每个附图标记(A)，(B)，(C)均为一个水平周期指示时间。对于一个场(1F)周期，由上至下对在面板上的扫描线进行扫描。附图标记(1)到(4)的每个均为一个场周期指示时间。参考图3，目标像素P的栅极在时间(1)处开启，从而选中目标像素P。在下一个1F周期的时间(4)处，同样开启该栅极，从而再次选中目标像素P。与开启同步，在1H周期的时间(E)处，将对应的水平开关HSW打开，从而将信号写入到目标像素P中。倘若将1H反向驱动作为驱动方法而使用，则可将具有7.5V±5.5V振幅的信号提供给该面板。最高电平为13.0V，最低电平为2.0V。也使用1F反向驱动。将信号写入到目标像素P中，该信号的极性每场进行反向处理。根据本发明，对于面对对应像素电极的、且它们之间具有液晶的反电极的极性，理想情况是将该极性固定在参考电位上，也就是和常规显示器中一样为7.5V。
图4表示常规显示器面板上在该场中目标像素P的像素电极在电位(像素电位)上的变化和对应信号线在电位(信号线电位)上的变化。纵坐标轴表示电压，横坐标轴表示垂直扫描的经过时间。对于信号线电位，执行1H反向驱动，从而使电位以电平“H”和“L”交替地出现在每行上。相对于反电极的电位COM，该电位是高和低。在时间(1)处，将目标像素设置为电平“H”的像素电位，并在1F周期内保持。在那之后，在时间(4)处，将目标像素P设置为电平“L”的信号线电位。在时间(2)和(3)处，不选择目标像素P并关闭栅极。
图5表示图4中在时间(1)处目标像素P像素电位的变化，其中时间(1)处将目标像素设置到高电位。纵坐标轴表示电压，横坐标轴表示垂直扫描的经过时间。更具体的，图5表示在1H周期中相对于时间(1)处，在栅极电位，像素电位，以及Cs反电位上的变化。如上所述，在时间(1)处，将像素P的电位由电平“L”变化为电平“H”。首先，在时间(A)处，终止水平空白。在时间(C)处，提升目标像素P的栅极电位。然后，在时间(G)处，衰减目标像素P的栅极电位。在时间(H)处，开始水平空白。由于将目标像素P设置在像素阵列的中央附近，因此在1H周期内的时间(E)处接通对应的水平开关HSW。这样，目标像素P的电位将从电平“L”变化为电平“H”。而后，当目标像素P的栅极电位下降时，在1F周期内固定并保持目标像素P的电位。如上所述，在常规显示器中，将Cs反电位固定在参考电位上。
图6表示在垂直扫描中，在时间(4)处目标像素P的电位从电平“H”变化为电平“L”的情况下在电位上的变化。在1H周期中的时间(C)处，开启目标像素P的栅极，从而选中目标像素P。然后，在时间(E)处，打开对应的水平开关HSW，从而将写入到目标像素P中的信号的电位从电平“H”变化为电平“L”。而后，在时间(G)处，目标像素P的栅极电位下降。在下一个1F周期中保持该改变的电位。
图7宏观的表示根据本发明，在1F周期内，目标像素P在像素电位上的变化和在信号线电位上的变化。纵坐标轴表示电压，横坐标轴表示在垂直扫描中的经过时间。对于信号线电位，执行1H反向驱动，从而使电位以电平“H”和“L”交替地出现在每一行上。相对于反电极的电位，该电位为高和低。信号的振幅为7.5V+3.5V。与常规显示器相比，最高电平和最低电平都降低了2V。对于辅助电容器Cs的Cs反电极，也执行1 H反向驱动。在CSCOMH和CSCOML之间控制辅助电容器Cs中Cs反电极的电位，对于反电极电位，CSCOMH和CSCOML彼此在相位上是相反的。根据本实施例，将Cs反电极的高电位CSCOMH设置为10.0V，并将其低电位CSCOML设置为5.5V。
参考图7，在时间(1)处，像素电位从电平“L”变化为电平“H”，并且在1F周期内保持。在下一个时间(4)处，像素电位从电平“H”变化为电平“L”，并且同样在下一个1F周期内保持。
图8是一个时序图，其放大的显示了在时间(1)处，像素电位从电平“L”到电平“H”像素电位上的变化。纵坐标轴表示电压，横坐标轴表示在水平扫描中的经过时间。在水平空白的时间(A)之后，在时间(B)处，目标像素的辅助电容器Cs中Cs反电位从7.5V(参考电位COM)变化到5.5V(低电位CSL)。在时间(C)处，提高目标像素P的栅极电位，从而选中目标像素P。接着，在时间(E)处，打开对应的水平开关HSW，从而将目标像素P的电位从2.0V(电平“L”)变化到11.0V(电平“H”)。然后，在时间(G)处，目标像素P的栅极电位下降，并将信号电位固定为11.0V，也就是电平“H”。此外，在时间(G)处，将在目标像素P中辅助电容器Cs的Cs反电位从低电位CSCOML恢复到参考电位COM。在此时，已经将栅极关闭。这样，通过Cs反电位的向上偏移，将像素电位上升为13.0V。
如上所述，根据本发明，在开启栅极前，对Cs反电极的电位进行控制，从而使其在相位上与信号电位相反。参考图8，在时间(B)处，将Cs反电位变化到5.5V。然后，将该信号写入到对应的信号线中，然后关闭对应的水平开关HSW。对于将要写入的信号，考虑到了跨过辅助电容器Cs的电压降来提供信号电压。在这种情况下，在时间(E)处，将信号电压设置为11.0V。然后，近似在时间(G)处，关闭栅极，并将辅助电容器Cs的Cs反电极的电位恢复到与液晶反电极电位相同的电位。此时，关闭目标像素的栅极，并按照辅助电容器Cs电位上的改变量提高晶体管的电位(像素电位)。参考图8，在时间(H)处，将目标像素P的电位提高到13.0V。为了辅助电容器Cs在电位上的变化，当以与栅极电极相同的方式对辅助电容器Cs进行扫描时，在1F周期内保持13.0V的信号电位图9表示目标像素P的像素电极在图7中时间(4)处，从电平“H”到电平“L”在电位上的变化。参考图9，如在图8中的情况一样，恰好在开启栅极(在时间(B)处)之前，改变对应的辅助电容器Cs中Cs反电极的电位。Cs反电极的电位在相位上与信号线的输入电位相反(在这种情况下，将Cs反电位改变为9.5V)。然后，开启栅极，并打开对应的水平开关HSW，从而将该信号写入到对应的信号线中(在时间(E)处)。在关闭栅极之后，将辅助电容器Cs的Cs反电极电位恢复为参考电位(图9中的7.5V)。由于关闭了栅极，通过辅助电容器Cs的Cs反电极电位的改变影响目标像素P的像素电位。参考图9，当关闭栅极时，由于Cs反电极在电位上的波动，使像素电位降低了2.0V。以与栅极电极相类似的方式对辅助电容器Cs的Cs反电极进行扫描。这样，在1F周期内把降低的像素电位保持为2.0V。
图10表示目标像素P的等效电路图。目标像素P包括晶体管Tr和辅助电容器Cs。晶体管Tr的栅极G与对应的扫描线X连接，其源极S与对应的信号线Y连接，其漏极D与对应的像素电极连接。辅助电容器Cs的一个电极与晶体管Tr的漏极D连接，它的另一个电极(Cs反电极)与对应的辅助扫描线Xs连接。根据本发明，对于视频信号执行1H反向驱动和1F反向驱动。因此，每个水平周期(1H)和每个场(1F)在电平“H”和电平“L”之间对每个像素电极的电位进行反向处理。由此，在每个水平周期和每个场中，改变晶体管Tr的源极和漏极位置。在时间中任意一点上，像素电位与漏极电位相等。在时间的另一点上，像素电位与源极电位相等。对于具有前面所述栅极G，源极S，以及漏极D的场效应晶体管Tr，也就是对于三端类型的场效应晶体管Tr，通过栅极G，源极S，和漏极D之间的电位关系，确定其工作点。根据本发明，对辅助电容器Cs的电极电位进行扫描，从而强制改变晶体管Tr的工作点。因此，增加电流驱动能力。本发明不受三端型的场效应晶体管所限制。本发明还可应用，例如四端型的场效应晶体管，并可获得相同的优点。
图11是表示在常规显示器中信号线电位，栅极电位，和目标像素P的像素电位变化的表格。图11显示了在两场中的变化。参考图11，纵向表示在垂直扫描中的经过时间(1)，(2)，(3)，和(4)，横向表示在水平扫描中的经过时间(A)，(C)，(E)，(F)，和(H)。在时间(A)处，终止水平空白。在时间(C)处，水平扫描达到像素阵列的有效区域。在时间(E)处，开始信号写入。在时间(F)处，完成信号写入。在时间(H)处，开始水平空白。对于一个场(1F)周期，在时间(1)处，开启目标像素P的栅极，从而将具有电平“H”电位的信号写入到目标像素P中。在时间(C)处，开启栅极。其后，在时间(E)处，执行向对应的信号线写入信号，并提供13.0V。恰好在时间(F)之后，关闭栅极。换句话说，在时间(F)处，将目标像素P保持为信号线电压。在时间(H)处，关闭栅极。然后在1F周期内保持该像素电位。在时间(2)处，关闭目标像素P的栅极，并且提供给对应信号线的信号在相位上与保存在目标像素P中的信号相反。换句话说，正当关闭栅极时，将具有反相位的信号写入到对应的信号线中时，获得了在时间(2)处的电位分布。相反的，正当关闭栅极时，将具有如在时间(1)处同相位的信号写入到对应的信号线中时，获得在时间(3)处的电位分布。在时间(4)处，也就是在时间(1)后的一个场周期之后，再次开启目标像素P的栅极，并将电平“L”的信号写入到目标像素P中。在时间(C)处，开启目标像素P的栅极。将具有一个场周期以后的电位的信号输入到对应的信号线中。然后，关闭栅极。
图12是对于目标像素P的晶体管，对图11中所示的电位分布表进行重写的表格。将晶体管的源极电位设置为参考点，并获得栅极电位和漏极电位。在图12中，考虑了跨过晶体管沟道所应用的电压。作为参考将更低的电位设置给源极电位。在电流驱动能力的观点看，在通过阴影突出表示的时间(1)-(F)处，电位分布处于最难的状态。栅极电位为2.5V。在这个电压电平上，很难充分地将信号写入到像素电极和辅助电容器中。原因如下。假设使用N沟道的像素晶体管，则源极和漏极之间没有电位差。因此，明显地产生了由于写入不足所导致的点缺陷。在从时间(2)-(E)到时间(3)-(C)的持续期间内，源极和漏极之间的电位差很大(跨过源极和漏极的电压为11.0V)。这导致泄漏。另一方面，在时间(4)-(F)处，栅极电位为13.5V。此刻处于写信号的最有效的模式中。
图13表示在常规显示器中像素晶体管的栅极电压Vg和漏极电流Id之间的特性，并特别表示在时间(1)-(F)和时间(4)-(F)处的相应工作点。对于在时间(1)-(F)处的工作点，如图13中所示，在该时间处很难充分地将信号写入到像素中，在像素晶体管特性中，Ids的数值是以按指数级变小。通常，通过以下表达式表示晶体管的Ids，其中Ids(漏级-源极电流)与栅极电压的平方成比例地变小Ids＝{(Vgs-Vth)2-(Vgd-Vth)2}k＝(μ·Cox·W)/(2L)这里，参考符号μ表示迁移率；Cox表示氧化层的电容容量；W表示晶体管的宽度；和L表示其长度。
图14表示根据本发明，对于与两场对应的一个周期内，在目标像素P中的时序电位分布。出于清楚的目的，图14表示与图12类似的表格，图12表示常规显示器的情况。对于在水平扫描中的时间，图14中的表格还包括时间(B)，时间(D)以及时间(G)，其中在时间(B)处Cs反电极的电位开始变化，在时间(D)处对像素阵列的有效区域进行水平扫描，在时间(G)处关闭栅极。参考图14，在时间(1)-(B)处，与目标像素P中Cs反电极连接的辅助扫描线从7.5V改变为5.5V。其后，在时间(C)处，开启栅极。然后，在时间(E)处，将11.0V的信号写入到信号线中。为了信号输入，考虑到Cs的改变量而应用11.0V。在时间(F)处，恰好在关闭栅极之前，像素变成与对应的信号线相同的电压电平。然后，在时间(G)处，关闭栅极。在时间(H)处，将Cs反电极的电位恢复为原始电压电平7.5V。然后，在1F周期内保持该电平。
当关闭栅极，并将具有反极性的信号写入到对应信号线中时，获得了在时间(2)处的电位分布。Cs反电极的电位与栅极电位同步改变。只要关闭栅极，Cs反电极的电位就不改变。当关闭栅极，并将具有与时间(1)相同极性的信号写入到相应信号线中时，获得了在时间(3)处的极性分布。由于Cs反电极的电位与栅极电位同步改变，因此只要关闭栅极，Cs反电极的电位就不改变在继时间(1)之后的一个场周期后，获得在时间(4)处的极性分布。在时间(B)处，将目标像素P中Cs反电极的电位从7.5V变化为9.5V。在时间(C)处，开启栅极。在时间(E)处，将具有在继时间(1)之后的一个场周期后的电位的信号输入到对应的信号线中。在时间(G)处，关闭栅极。在时间(H)处，将Cs反电极的电位恢复到7.5V。
图15表示对于目标像素P中晶体管，将图14中电位分布进行重写的表格。图15表示与图12相似的表格。将晶体管的源极设置到一参考点，并获得栅极电压和漏极电压。如图15中的表格所示，在用阴影突出表示的时间(1)-(F)处，很明显电位分布处于信号写入最困难的状况中。在那时，栅极电位为4.5V。相反的，在时间(4)-(F)处，电位分布处于最有利于信号写入的状况。栅极电位为11.5V。然而，即使在最困难的状况中，栅极电位为4.5V，其也比图13中在常规情况中的高2.0V。电流Ids为常规的{(4.5-Vth)2/(2.5-Vth)2}倍。例如，假设将像素晶体管的阈值电压设置为1V，大约是常规中电流5.4倍的电流会流过晶体管。
另一方面，源极和漏极之间的电位差在泄漏方面具有很大的影响。参考图15，在从时间(2)-(E)到时间(3)-(D)的持续时间内，一直持续不良状态。同在常规显示器中从图12时间(2)-(E)到时间(3)-(D)处跨过源极和漏极的电压为11.0V的情况相比，在根据本发明的显示器中，跨过源极和漏极的电压比在常规中的低2.0V，为9.0V。因此，根据本发明的显示器可抵抗泄漏图16表示根据本发明像素晶体管的栅极电压Vg和漏极电流Id之间的特性。图16尤其表示出根据本发明确定的在时间(1)-(F)和时间(4)-(F)处的工作点的特性。根据本发明，增强了在栅极电压为低电平的区域中的效果。增加了Id的数值，这样防止了信号写入不足这一常规问题。如上所述，根据本发明，与对相应栅极的扫描同步，对每个辅助电容器的Cs反电极进行扫描，并应用Cs反电极的电位，使其在相位上与对应的信号线的输入电位相反，由此改变对应的像素晶体管的工作点。其导致写入到对应像素中的电流增加。这防止了由写入不足而造成的点缺陷。另外，这导致源极和漏极之间的电位差的减小，由此防止由于泄漏造成的点缺陷。该方法可降低信号的输入振幅，由此有效地消除例如横向串扰，纵向串扰，和窗条的图像质量缺陷，上述缺陷均是取决于信号振幅而造成的常规缺陷。另一方面，根据本发明，液晶中每个反电极的电位没有如常规公共反向驱动那样变化。因此，根据本发明的显示器很容易使高速扫描成为可能。
权利要求
1.一种显示器，包括像素阵列，其包括横向延伸的扫描线、纵向延伸的信号线、设置成矩阵形式并与扫描线和信号线交点相对应的像素、以及与扫描线平行延伸的辅助扫描线；垂直扫描电路，用于将选择脉冲顺序地提供给扫描线，以便顺序地逐行选择像素；水平驱动电路，用于将信号提供给每条信号线，从而在所选择的行上将带有高或低电位的信号写入到像素中，其中该信号的电位是相对于预定参考电位在高电平和低电平之间进行反向处理的；和辅助扫描电路，其与垂直扫描电路联合操作，用于将辅助脉冲顺序地提供给辅助扫描线，其中每个像素包括与对应的扫描线和信号线连接并响应于选择脉冲而导通的晶体管、通过对应的导电晶体管写入信号的像素电极、以及用于保存写入信号的辅助电容器，每个辅助电容器的一个电极与对应的晶体管连接，它的另一个电极与对应的辅助扫描线连接，该辅助扫描线为处于同一行上的辅助电容器所共用，和与选择脉冲同步，辅助扫描电路顺序地将辅助脉冲提供给辅助扫描线，从而控制使在所选择的行中每个辅助电容器的电极电位与写入到在所选择的行中对应的像素电极中的信号电位在极性上相反，并进一步控制使当释放所选择的行时，将每个辅助电容器的电极电位恢复为参考电位，其中辅助脉冲的电位是相对于预定参考电位在高电平和低电平之间进行反向处理的。
2.根据权利要求1的显示器，其中水平驱动电路根据参考电位和辅助脉冲的反向电位之间的差降低信号的振幅，其中该信号的电位与辅助脉冲的电位在极性上相反，然后水平驱动电路将得到的信号提供给每条信号线。
3.根据权利要求1的显示器，其中恰好在将选择脉冲提供给每条扫描线之前，辅助扫描电路将辅助脉冲提供给对应的辅助扫描线，并恰好在终止提供选择脉冲之后，停止将辅助脉冲提供给辅助扫描线。
4.根据权利要求1的显示器，其中水平驱动电路将信号写入到每个像素行中，该信号的电位在每一行经过反向处理，和辅助扫描电路将辅助脉冲提供给每条辅助扫描线，该辅助脉冲的电位在每一行经过了反向处理，从而使其电位与信号的电位在极性上相反。
5.根据权利要求1的显示器，还包括反电极，其面对相应的像素电极，两者之间具有预定间隔，其中将液晶设置在该间隔内，将每个反电极保持为预定参考电位，和写入到每个像素电极中的信号的电位和对应的辅助电容器电极的电位彼此在极性上相反，并且将它们在相对于参考电位的正电位和负电位之间进行反向处理。
6.一种显示器的驱动方法，该显示器包括像素阵列，该像素阵列包含横向延伸的扫描线、纵向延伸的信号线、设置成矩阵形式从而与扫描线和信号线的交点相对应的像素、以及与扫描线平行延伸的辅助扫描线，每个像素包括与对应的扫描线和信号线连接并响应于选择脉冲而导通的晶体管、通过导电晶体管写入信号的像素电极、以及保存写入信号的辅助电容器，每个辅助电容器的一个电极与对应的晶体管连接，它的另一个电极与对应的辅助扫描线连接，该辅助扫描线为处于同一行上的辅助电容器所共用，该方法包括垂直扫描步骤，将选择脉冲顺序地提供给扫描线，以便顺序地逐行选择像素；水平驱动步骤，将信号提供给每条信号线，从而在所选择的行上将带有高或低电位的信号写入到像素中，其中该信号的电位是相对于预定参考电位在高电平和低电平之间进行反向处理过的；和辅助扫描步骤，其与垂直扫描步骤联合操作，将辅助脉冲顺序地提供给辅助扫描线，其中在辅助扫描步骤中，与选择脉冲同步，顺序地将辅助脉冲提供给辅助扫描线，从而控制使在所选择行中的每个辅助电容器的电极电位与写入到在所选择行上的对应的像素电极中的信号电位在极性上相反，并进一步控制使当释放所选择的行时，将每个辅助电容器的电极电位恢复为参考电位，其中辅助脉冲的电位是相对于预定参考电位在高电平和低电平之间进行过反向处理的。
全文摘要
一种显示器，包括像素阵列，垂直扫描电路，水平驱动电路，和辅助扫描电路。像素阵列包括扫描线，信号线，像素，和辅助扫描线。每个像素包括晶体管，像素电极，和辅助电容器。与选择脉冲同步，辅助扫描电路顺序地将辅助脉冲提供给辅助扫描线，从而控制使在所选择的像素行中的每个辅助电容器的电极电位与写入到在所选择行中的对应的像素电极中的信号电位在极性上相反，并进一步控制使当释放选择的行时，将每个辅助电容器的电极电位恢复为参考电位，其中辅助脉冲的电位是相对于预定参考电位在高电平和低电平之间进行过反向处理的。
文档编号G02F1/133GK1581257SQ200410068499
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月11日
发明者野田和宏 申请人:索尼株式会社