专利名称：液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示设备，用于按照要显示的图像来驱动以行和列的形式或以与其等效的形式(以下简称为“以矩阵形式”)布置的像素。
背景技术：
通常，所谓的AC驱动方法被应用于许多有源矩阵型液晶显示设备。这项技术通过使施加于液晶的驱动电压的极性逐帧地交替，提供针对下述恶化现象等的对策，该恶化现象是当通过DC来长时间驱动液晶时，液晶的材料特性发生变化并且其电阻系数降低，它的更为详细和基本的操作在‘液晶显示技术一有源矩阵LCD’(Shoichi Matsumoto，1997年11月14日第二次印刷，Sangyotosho Publishing Co.，Ltd.)的第69-74页公开。
根据这种AC驱动方法，当驱动电压的极性交替频率变为帧频率的一半时，最初会出现闪烁，但是通过对在屏幕内的极性交替在空间上和时间上取平均，使得光学响应波纹的基波分量被设置成等于或大于帧频率，这样就防止了闪烁(可见闪烁)。尤其是，与任意一个像素相邻的像素(或像素行或像素列)的驱动电压极性是彼此不同的并且它们的极性逐帧地交替。
由于这种AC驱动方法具有驱动电压的高的极性交替率，因此存在驱动电路需要消耗大量能量的问题。本申请人在未审查的日本专利公开号No.2003-114647中建议利用RAM改变来自源驱动器的图像数据的输出顺序来解决这一问题。
发明内容
然而，RAM的通常设置具有成对的显示区域地址和RAM映象地址。利用这种通常的RAM实现这种方法需要一个或多个帧存储器。这防碍IC芯片面积的减小并很难实现成本的降低。
实时处理对于显示移动图像所需的诸如RGB界面(I/F)的界面是不可缺少的。然而，利用一个或多个帧存储器实现上述方法使得实时处理变得更加困难。
实施本发明以便解决这些问题，并且本发明的目的在于提供一种液晶显示设备，它在可进行实时处理的情况下，能够实现减少驱动电路的能量消耗的驱动方法。
根据本发明的用于矩阵驱动的液晶显示设备交替地驱动布置成矩阵的像素，其中使得多个在显示屏的水平方向上延伸的行电极在要显示的图像的每个水平扫描周期内被有选择地激活；向多个在显示屏的垂直方向上延伸的列电极上供给相应的像素数据，该像素数据和图像对应并和水平扫描周期相关，同时该像素数据在图像的每一帧周期具有交替的极性；并且该像素数据在帧周期内在显示区域空间的垂直方向上具有交替的极性，其特征在于该设备包含多个存储装置，用于存储与行电极相关的具有相同极性的像素数据；锁存装置，像素数据被传送到该锁存装置；以及定时控制装置，用于控制定时，以使得与行电极相关的具有相同极性的该像素数据写入所述多个存储装置或所述锁存装置，其中矩阵驱动以这样的方式执行，即该设备在一个时间序列中连续地对一行电极的像素数据的供应定时进行排序，以及对与该一行电极的像素数据具有相同极性的另一行电极的像素电极的像素数据的供应定时进行排序，并响应于该一行和该另一行电极的像素数据的每一供应定时来激活该相关的行电极。
根据这种配置，就有可能向源驱动器连续地输出相同的极性并实现一个时间序列操作处理。这减少了在矩阵驱动期间的能量消耗。而且，由于利用多个存储装置有效地将图像数据输出到源驱动器，因此与要把全部帧锁存到锁存电路中并随后输出到源驱动器的传统方法相比，可以实现实时的处理。另外，由于有一个帧存储器不是必需的，因此可能减少IC芯片的面积。
在本发明的液晶显示设备中，定时控制装置优选地包含用于对水平同步信号进行计数的计数装置；并包含判断装置，用于基于来自多个存储装置和锁存装置的水平同步信号的计数值来判断像素数据目的地。
在本发明的液晶显示设备中，多个存储装置中的每一个优选具有能够存储在数量上对应于图像数据的供应定时的相继的各线的图像数据的容量。
根据本发明，多个存储部件能够同时存储与具有相同极性的行电极相关的像素数据，能够控制写入定时以使得能同时存储与相同极性的行电极相关的像素，能够在一个时间序列操作处理中控制输出定时，从而使该时间序列操作处理能够实现实时低能耗。此外，根据本发明，能够减少存储部件的面积，从而减少IC芯片的面积。
图1是表示根据本发明实施例的液晶显示设备的配置结构图；图2是表示图1的液晶显示设备内定时控制单元的配置结构图；图3是说明根据本发明实施例的液晶显示设备内像素数据的存储操作的视图；图4是说明根据本发明实施例的液晶显示设备内像素数据的存储操作的视图。
具体实施例方式
本发明的要点在于矩阵驱动以这样的方式执行，即该设备在一个时间序列上对一行电极的像素数据的供应定时以及与该一行电极的像素数据具有相同极性的另一行电极的像素电极的供应定时进行连续排序，并且响应于该一行和该另一行电极的像素数据的供应定时来激活有关的行电极(以下称为‘时间序列操作处理’)，与行电极有关的具有相同极性的像素数据一起存储在多个存储单元内，对写入定时进行控制以便同时存储与行电极有关的相同极性的像素数据，对时间序列操作处理控制输出定时，并且实时的时间序列操作处理能够实现低能量消耗。
图1是表示根据本发明实施例的液晶显示设备的配置结构图。在图1中，该液晶显示设备被提供有用于驱动有源矩阵型液晶显示(LCD)设备的显示板17的驱动电路，在该显示板内，为每个像素设置了作为有源元件的场效应薄膜晶体管(TFT)，以用于驱动预定显示区域内的像素。
在显示板17内，TFT是按Y行和X列的矩阵而布置的，TFT的栅极与栅总线线路连接，对于每一行，这些总线线路在水平方向上平行延伸而穿过显示区域，TFT的源极与源总线线路连接，对于每一列，这些总线线路在垂直方向上平行延伸而穿过显示区域。TFT的漏极分别单独与像素电极连接，各个像素区域基本上由这些像素电极定界。
显示板17还提供有以预定距离与像素电极相对而设置的公共电极。液晶材料密封在像素电极和公共电极之间，公共电极在显示区域的整个区域上延伸。通过栅总线线路施加的栅控制信号使每一行TFT选择性地导通。另一方面，已经导通的TFT根据取决于源信号电平的像素信息而被设置成驱动状态，该像素信息、是通过源栅总线线路施加于TFT的像素电压或像素信号。根据这种驱动状态的电势通过漏极给予像素电极。一个其强度由该像素电极电势和施加给公共电极的电压电平之间的差值确定的电场对于每个像素电极控制液晶介质的取向。液晶材料能够根据像素信息为每个像素对来自背光系统的背面照射光和来自前侧面的外部光进行调制。
该液晶显示设备具有一个基本结构，它包括定时控制单元11、用于存储图像数据的存储单元的第一和第二RAM12和13、锁存图像数据的锁存电路14、作为列驱动装置的源驱动器15、以及作为行驱动装置的栅驱动器16。此外，液晶显示设备提供有开关SW1，该SW1通过在第一RAM12、第二RAM13和锁存电路14之间的切换来传输图像数据。在时间序列操作处理期间，作为多个存储装置的第一RAM12和第二RAM13优选地具有能够存储这样的图像数据的能力该图像数据在数量上对应于在时间序列操作处理期间图像数据的施加定时时的连续行。
图2是表示图1中所示的定时控制单元11内部配置的示意结构图。定时控制单元11包括控制开关SW1的切换的开关控制单元111；生成一个利用同步信号和时钟信号(CLK)以使同步地操作源驱动器15的锁存信号的源驱动器控制单元112，生成一个利用同步信号和时钟信号以便控制栅驱动器16的栅控制信号的栅驱动器控制单元113；以及一个用于设置公共电极电压的公共电压设置单元114。开关控制单元111包括对水平同步信号计数的计数器1111和生成控制信号的判断单元1112，该控制信号用于切换开关SW1以便基于由计数器1111计数的信息而向第一RAM12、第二RAM13或锁存电路14传输数据。此外，定时控制单元11从信号供应装置(未示出)向开关SW1传输用于红(R)、绿(G)和蓝(B)的图像数据信号。定时控制单元11生成并供应用于源驱动器15和栅驱动器16的参考电压等，在这里省略对它的说明。
在每个水平扫描周期，第一RAM12和第二RAM13从定时控制单元11接收R、G、B图像数据信号并连续地存储相应的颜色。图像数据利用开关控制单元111的计数器1111和判断单元1112存储在第一RAM12和第二RAM13内。也就是说，根据水平同步信号来决定图像数据要被传输到第一RAM12、第二RAM13或锁存电路14。更具体地说，计数器1111首先对水平同步信号计数并向判断单元1112发送关于计数值的信息。判断单元1112根据来自计数器1111的计数值信息而判断图像数据应传输到第一RAM12、第二RAM13或锁存电路14中的哪一个。判断信息从判断单元1112发送到开关SW1以作为控制信号。
开关SW1根据来自判断单元1112的控制信号在图像数据的传输目的地之间切换。例如，在图1中的配置中，当图像数据传输到第一RAM12时，SW1切换至A，当图像数据传输到第二RAM13时，SW1切换到B，当图像数据传输到锁存电路14时，SW1切换到C。
锁存电路14基于来自定时控制单元11的控制信号(锁存信号)进行特定的数据处理(时间序列操作处理)。锁存信号是由定时控制单元11的源驱动器控制单元112利用水平同步信号和时钟信号生成的。这种时间序列操作处理是根据一种矩阵驱动方法的处理，该矩阵驱动方法用于交替地驱动布置成矩阵的像素，它在一个时间序列对一行电极的像素数据的供应定时以及与该一行电极的像素数据具有相同极性的另一行电极的像素电极的供应定时连续地进行排序，并响应该一行和该另一行电极的像素数据的每个供应定时而激活相应的行电极。这种时间序列操作处理在本发明人的编号为2003-114647的未经审查的日本专利公开文件中进行了详细的描述，其全部内容在此全部包含作为参考。经过这样的数据处理的图像数据传输到源驱动器15。
源驱动器15具有用于每一图像数据R、G、B的数模转换器。在每个水平扫描周期，每种颜色的图像数据由数模转换器转换为模拟信号，并且为每种颜色生成在一个水平扫描周期内显示的载有一组像素信息片(也就是对应于1条线的像素信息)的像素数据组。这些像素数据在TFT内存储到下一个水平扫描周期为止，并提供给相应的源总线线路。由锁存电路14向源驱动器15提供的控制信号是要把显示操作(例如模拟转换)中的水平扫描周期和提供给源总线线路的电压赋予源驱动器15。
栅驱动器16根据来自定时控制单元11的栅驱动器控制单元113的栅控制信号有选择地激活显示板17上的栅总线线路，并有选择地向总线线路供给例如预定的高电压。激活的栅总线线路把每个相应的TFT接通并使得被供给这些TFT的源信号能够同时驱动与一条线有关的TFT。这导致了根据与这一条线有关的像素信息，把与被激活了的栅总线线路有关行的像素进行光学调制。这种对栅驱动器16由来自定时控制单元11的栅控制信号所进行的控制随后将进行描述。
随后将说明具有上述配置的液晶显示设备的操作。这里，将说明这样一种情况，其中时间序列操作处理在6线的组上执行，作为多个存储单元的第一RAM12和第二RAM13分别由6线缓冲器组成，像素配置是130RGB×130。
在显示板17上显示的图像数据发送到定时控制单元11。此外，用于在显示板17上显示图像数据的时钟信号和同步信号被输入到定时控制单元11。时钟信号发送到定时控制单元11的源驱动器控制单元112和栅驱动器控制单元113。另外，同步信号的水平同步信号发送到开关控制单元111的计数器1111和源驱动器控制单元112。垂直同步信号发送到栅驱动器控制单元113。
计数器1111对水平同步信号计数并将计数值发送到判断单元1112。判断单元1112基于用于切换开关SW1的计数值将控制信号发送到开关SW1，使得具有相同极性的行电极的图像数据存储在同一缓冲器中。该开关SW1的切换控制将利用图3和图4进行说明。
图3和4是说明根据本发明实施例的液晶显示设备的像素数据的存储操作的视图。在图3和图4中，‘Wn’表示图像数据写入RAM的定时，‘Ln’表示图像数据从RAM传输到锁存电路14的定时，‘L(Wn)’表示图像数据直接写入锁存电路14的定时，‘On’表示图像数据从锁存电路14输出到显示板17的定时，‘On/Wn’表示图像数据从锁存电路14输出到显示板17并且同时图像数据写入RAM的定时。这些定时由定时控制单元11利用提供给开关SW1的控制信号、提供给锁存电路14的锁存信号(和提供给源驱动器15的控制信号)和提供给栅驱动器16的栅控制信号进行控制。
这里，将说明以用负极性驱动偶数行和用正极性驱动奇数行的方式执行的矩阵控制的情况。
由计数器1111计数的水平同步信号对应于图3中的数据流数字。由于这一原因，当由计数器1111对水平同步信号的计数是奇数时，具有奇数的数据流首先写入第一RAM12。例如，当对一个水平同步信号进行计数时，数据流1(在第一条线上的数据)写入第一RAM12(参见图3中的W1，W3，…，W11)。也就是，当由计数器1111计数的计数值1发送到判断单元1112时，判断单元1112生成用于切换开关SW1以便将数据流1写入第一RAM12的控制信号，并将控制信号发送到开关SW1。开关SW1基于控制信号执行转换(状态A)。
接着，具有一个超过第一RAM的线缓冲器的数目的奇数的数据流13(这里，第七个奇数，也就是第13个数)写入第二RAM13。例如，当计数到13个水平同步信号时，数据流13(在第13条线上的数据)写入第二RAM 13(参见图3中的W13，W15，…，W23)。也就是，当由计数器1111计数的计数值13发送到判断单元1112时，判断单元1112生成用于切换开关SW1的控制信号以便将数据流13(在第13条线上的数据)写入第二RAM13，并将控制信号发送到开关SW1。开关SW1基于控制信号执行切换(状态B)。
当由计数器1111对水平同步信号的计数是偶数时，具有偶数的数据流首先写入第二RAM13。例如，当对两个水平同步信号计数时，数据流2(在第二条线上的数据)写入第二RAM13(参见图3中的W2，W4，…，W10)。也就是，当由计数器1111计数的计数值2发送到判断单元1112时，判断单元1112生成控制信号以用于切换开关SW1，从而使数据流2写入第二RAM13，并将控制信号发送到开关SW1。开关SW1基于控制信号执行切换(状态B)。
接着，具有一个超过第二RAM的线缓冲器的数目的偶数的数据流14(这里，第七个偶数，也就是第14个数)写入第一RAM。例如，当计数到水平同步信号14时，数据流14(在第14条线上的数据)写入第一RAM12(参见图3中的W14，W16，…，W22)。也就是，当由计数器1111计数的计数值14发送到判断单元1112时，判断单元1112生成控制信号以便切换开关SW1，从而使数据流14被写入第一RAM12，并将控制信号发送到开关SW1。开关SW1基于控制信号来完成切换(状态A)。
当计数器1111对12个水平同步信号(第一RAM12(6条线)和第二RAM(6条线)的线缓冲器的总数(12))计数时，数据流12(在第12条线上的数据)传输到锁存电路14(参见图3中的L(W12))。这是由于在偶数线上进行写操作的定时与传输到锁存电路14的定时重叠造成的。也就是，当由计数器1111计数的计数值12发送到判断单元1112时，判断单元1112生成控制信号以用于切换开关SW1，从而使数据流12直接传输到锁存电路14，并将控制信号发送到开关SW1。开关SW1基于控制信号执行切换(状态C)。这样，当计数器1111对与线缓冲器最大数的数字对应的水平同步信号计数时，该计数值被发送到判断单元1112，判断单元1112生成控制信号以用于切换开关SW1以将便数据流传输到锁存电路14，并将控制信号发送到开关SW1，开关SW1基于此而进行切换。这是以与其数目是线缓冲器总数为12的倍数的数据流同样的方式进行的。
如上所述的写入到第一RAM12和第二RAM13的数据流由来自定时控制单元11的锁存信号传输到锁存电路14。传输到锁存电路14的数据流输出到源驱动器15。这个输出是以执行时间序列处理的方式实现的。在图3中，数据流输出的定时紧接着传输到锁存电路14的定时(On的定时紧接着Ln的定时)。
另外，这里的像素配置是130RGB×130。在这种情况下，在图4中示出进行下一帧的定时。即在这种情况下，以每5条线的方式将图像数据写入第一RAM12和第二RAM13中。因此，空数据写在第一RAM12和第二RAM13的第六条线上。由于帧的最后一个部分的写模式根据像素配置而不同，因此它不局限于图4中所示的模式并能够根据像素配置适当更改。
这样，根据本发明的液晶显示设备对于第1至第11条线在第一RAM12内的奇数行上、在第二RAM13内的奇数行上写图像数据(数据流)。对于第12行的图像数据，它控制开关SW1去实现切换以便图像数据直接传输到锁存电路14。另外，对于第13至23条线，本发明的液晶显示设备在第二RAM13内的奇数行上写图像数据，在第一RAM12内的偶数行上写图像数据。对于在第24行上的图像数据，它控制开关SW1去实现切换以便图像数据直接传输到锁存电路14。重复这种操作。另外，写入第一RAM12和第二RAM13的图像数据被传输到锁存电路14，经过时间序列操作处理并输出到源驱动器15。
这样，通过控制写入RAM12、13、传输到锁存电路14和输出到源驱动器15的定时，可能如图3和图4中所示连续地输出相同极性到源驱动器15并实现时间序列操作处理。也就是，时间序列操作处理在6线的块内执行，并且因此源驱动器的输出极性与6个数据流的极性相同。
这允许在矩阵驱动期间减少能量消耗。而且，利用6线缓冲器将图像数据有效地输出到源驱动器，并且因此与要把整帧锁存入锁存电路并随后输出到源驱动器的传统方式相比，可以实现实时处理并且还可应用于RGB I/F。而且，由于不需要一个帧存储器，因此可能减少IC芯片的面积。
本发明不局限于上述实施例，而是能够进行各种不同方式的更改。例如，上述实施例已经说明了存储单元由第一RAM12和第二RAM13的两个缓冲器组成并且第一RAM12和第二RAM13各自由6线缓冲器组成的情况，但是本发明还可具有由三个或更多的能够一起存储行电极的极性的缓冲器组成的存储单元，并且还可应用于每个缓冲器不是6线缓冲器的情况。此外，上述实施例已经说明了像素配置是130RGB×130的情况，但是本发明还可应用于除此以外的像素配置。在这种情况下，帧的最后部分的写模式还可根据像素配置而改变。
权利要求
1.一种用于矩阵驱动的液晶显示设备，它交替地驱动布置成矩阵的像素，其中使得多个在显示屏的水平方向上延伸的行电极在要显示的图像的每个水平扫描周期内被有选择地激活；向多个在显示屏的垂直方向上延伸的列电极供给相应的像素数据，所述像素数据与图像对应并和水平扫描周期相关，同时该像素数据在图像的每一帧周期具有交替的极性；并且该像素数据在帧周期内在显示区域中空间的垂直方向上具有交替的极性，该装置包含多个存储装置，用于存储与行电极相关的具有相同极性的像素数据；锁存装置，像素数据被传送到该装置；以及定时控制装置，用于控制定时，以使得与行电极的具有相同极性的该像素数据写入所述多个存储装置或所述锁存装置，其中矩阵驱动以这样的方式执行，即该设备在一个时间序列中连续地对一行电极的像素数据的供应定时进行排序，以及对与该一行电极的像素数据具有相同极性的另一行电极的像素数据的供应定时进行排序，并响应于该一行和该另一行电极的像素数据的每个供应定时来激活该相关的行电极。
2.根据权利要求1的液晶显示设备，其中所述的定时控制装置包含用于对水平同步信号进行计数的计数装置，以及用于基于所述水平同步信号的计数值来判断像素数据目的地的判断装置。
3.根据权利要求1或2的液晶显示设备，其中所述多个存储装置中的每一个具有能够存储下述图像数据的容量，该图像数据在数量上与图像数据的供应定时的相继的各线相对应。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种液晶显示设备，它能够在进行实时处理的情况下实现减少驱动电路的能量消耗的驱动方法。在液晶显示设备中，控制SW1从而对于第1条线至第11条线，在奇数线上的像素数据写入第一RAM(12)，在偶数线上的像素数据写入第二RAM(13)，在第12条线上的像素数据直接传输到锁存电路(14)。在液晶显示设备中，控制SW1从而对于第13条线至第23条线，在奇数线上的像素数据写入第二RAM(13)，在偶数线上的像素数据写入第一RAM(12)，在第24条线上的像素数据直接传输到锁存电路(14)。写入第一和第二RAM(12，13)的像素数据输出到源驱动器(15)，它通过该锁存电路(14)实现时间序列操作处理。
文档编号G02F1/133GK1985296SQ200580010982
公开日2007年6月20日 申请日期2005年4月4日 优先权日2004年4月12日
发明者山下正胜 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司