专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明的典型实施方式涉及一种液晶显示器，尤其涉及一种能够防止由于面板负 载(panel load)的变化所引起的图像质量的降低。
背景技术：
一般的液晶显示器利用电场来调整液晶的光透射比(light transmittance)，由 此显示图像。为此，液晶显示器包括液晶显示面板，在该液晶显示面板上，液晶盒以矩阵的 形式排列；以及电源电压生成电路，其生成用来驱动液晶显示面板所需的电压。如图1所示，液晶显示面板包括彼此交叉的栅线GL和数据线DL ；以及分别形成 在栅线GL和数据线DL的交叉部分处的用以驱动液晶盒Clc的薄膜晶体管(TFT)。液晶显 示面板进一步包括用于保持液晶盒Clc的电压的存储电容器Cst。每个液晶盒Clc包括 一像素电极、一公共电极、以及一液晶层。通过施加给像素电极的数据电压和施加给公共电 极的公共电压Vcom，将一电场施加给液晶盒Clc的液晶层。由电场调整透过液晶层的光量， 由此显示图像。由生成多个电源电压的直流(DC)-至-DC转换器((DC)-to-DC converter)来实现 电源电压生成电路。如图2所示，DC-DC转换器响应于通过升压(boosting)开关输入的开 关控制信号，在电荷激励单元(charge pumping unit) 2内部增大或减小输入电压Vin，以输 出用来驱动液晶显示面板所需的电压。DC-DC转换器的输出电压包括等于或大于15V的栅 高电压VGH、等于或小于-3V的栅低电压VGL、和类似电压等等。电荷激励单元2包括多个 二极管和多个电容器。在DC-DC转换器中，包括多个激励电容器(pumping capacitor)FCl 至FC4的激励电容器单元(p umping capacitor unit) 1连接在升压开关和电荷激励单元 2之间。由激励电容器FCl至FC4的电容来确定DC-DC转换器的输出电压的电平，例如，栅 高电压VGH的电平或栅低电压VGL的电平。激励电容器FCl至FC4的电容通常远小于电荷 激励单元2内部的电容器的电容。如图3所示，当面板负载由于数据方式(data pattern) 的改变或驱动频率的改变而改变时，由于激励电容器FCl至FC4的低电容的缘故，DC-DC转 换器的输出电压的电平有所改变，例如栅高电压VGH的电平或栅低电压VGL的电平改变。例 如，当驱动频率从60Hz变到75Hz时，面板负载增加了预定量，因此激励电容器单元1的供 电电流(supply current)不足。因此，栅高电压VGH的电平下降，并且栅低电压VGL的电 平上升。如图4所示，栅高电压VGH的电平的改变和栅低电压VGL的电平的改变导致馈通 电压(feed-through voltage)的改变，因此，液晶显示面板中所需的最佳公共电压电平变 化。已知馈通电压的大小与栅高电压VGH和栅低电压VGL之间的差成正比。面板的最佳公共电压电平必须设定成使得正像素电压Vp (+) 口负像素电压Vp(_)相对于置于二者之 间的公共电压Vcom彼此对称。当面板负载的改变(例如，驱动频率升高)导致栅高电压 VGH的电平下降且栅低电压VGL的电平上升时，馈通电压从AVp减小到AVp'。因此，公 共电压Vcom的电平必须向上移动至面板中所需的最佳公共电压电平以便得到正像素电压 Vp⑴'和负像素电压Vp㈠‘之间的对称结构。然而，由于现有技术的公共电压Vcom是通过以固定电平来对电源电压进行分压 而产生的，所以现有技术的公共电压Vcom的输出电平固定在初始设定值。因此，当面板负 载如图4所示改变时，公共电压Vcom的固定电平和面板中所需的最佳公共电压电平之间 有差。结果，当给各像素施加相同的数据电压时，由于公共电压Vcom的固定电平和面板 最佳公共电压电平之间的差的缘故，给这些像素充电的正像素电压Vp(+)‘和负像素电压 VpB'不具有对称结构。结果，由于诸如串扰(crosstalk)、拖影(smear)、闪烁、以及残像 (image sticking)等副作用的缘故，图像质量降低。
发明内容
本发明的典型实施方式提供一种能防止由面板负载的改变导致的图像质量降低 的液晶显示器。在一个方面，一种液晶显示器，包括液晶显示面板，在该液晶显示面板上，多条数 据线和多条栅线彼此交叉，并且多个液晶盒在数据线和栅线的交叉部分处形成；DC-DC转 换器，其产生用以驱动液晶显示面板所需的高电势电源电压以及用以生成用于驱动栅线的 扫描脉冲所需的栅低电压；以及公共电压生成电路，其基于栅低电压而对高电势电源电压 分压，以生成用以施加给液晶盒的公共电极的公共电压。公共电压生成电路包括第一输入端，高电势电源电压输入给该第一输入端；第 二输入端，栅低电压输入给该第二输入端；多个电阻，其设置在第一和第二输入端之间，并 且基于该栅低电压而对该高电势电源电压分压；以及输出节点，其把这些电阻分压得到的 一电压作为公共电压输出。公共电压生成电路进一步包括用于从通过第二输入端施加的栅低电压中除去谐 波分量的滤波单元。该滤波单元由RC滤波器实现。公共电压生成电路进一步包括连接至输出节点的公共电压补偿单元。该公共电压 补偿单元由包括运算放大器(op-amp)的反相放大器实现。该运算放大器具有连接至输出节点并且接收公共电压的非反相端、以及接收来自 液晶显示面板的反馈公共电压的反相端。该公共电压补偿单元基于通过输出节点输入的公 共电压，反相并放大来自液晶面板的反馈公共电压，然后再把放大的公共电压提供给液晶 显示面板，由此除去反馈公共电压的纹波分量(ripple component)。
所包括用来给本发明提供进一步理解并组成本说明书一部分的附解了本发 明的实施方式，并与说明书文字一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是液晶显示器的一个像素的等效电路图；图2示意性图解了 DC-DC转换器的一般结构；
图3是图解由面板负载的改变造成的DC-DC转换器的输出电压的改变的波形图；图4图解了当面板负载改变时，公共电压的固定电平和面板中所需的最佳公共电 压电平之间的差；图5是根据本发明一典型实施方式的液晶显示器的结构图；图6是图解公共电压生成电路一典型结构的电路图；图7图解了当面板负载改变时，将公共电压的电平改变到面板中所需的最佳公共 电压附近的例子；图8是图解公共电压生成电路另一典型结构的电路图；以及图9是图解公共电压生成电路又一典型结构的电路图。
具体实施例方式现在将详细介绍本发明的各具体实施方式
，其实例示于附图中。图5是根据本发明一典型实施方式的液晶显示器的结构图。如图5所示，根据本发 明一典型实施方式的液晶显示器包括液晶显示面板10、时序控制器11、数据驱动电路12、 栅驱动电路13、DC-DC转换器14、公共电压生成电路15、以及背光单元16。液晶显示面板10包括上玻璃基板、下玻璃基板、以及在上和下玻璃基板之间的液 晶层。液晶显示面板10进一步包括按照多条数据线Dl至Dm和多条栅线Gl至&ι的交叉 结构而以矩阵形式排列的液晶盒Clc。各数据线Dl至Dm、各栅线Gl至&1、各薄膜晶体管(TFT)、以及各存储电容器Cst 在液晶显示面板10的下玻璃基板上形成。液晶盒Clc连接至薄膜晶体管TFT，并由在像素 电极1和公共电极2之间的电场驱动。黑矩阵、滤色器、以及公共电极2在液晶显示面板 10的上玻璃基板上形成。在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直定向(vertical alignment, VA)模式之类的垂直电场驱动方式中，公共电极2在上玻璃基板上形成。在诸如共平面开 关(in-planeswitching，IPS)模式和边缘场开关(FFQ模式之类的水平电场驱动方式中， 公共电极2与像素电极1一起在下玻璃基板上形成。由施加给像素电极1的数据电压和施 加给公共电极2的公共电压AVcom把一电场施加给液晶层。当由该电场改变液晶层的液晶 分子的排列时，透过液晶层的光量可以得到调整。偏振片分别贴附于液晶显示面板10的上 和下玻璃基板上。用于设定液晶的预倾角(pre-tilt angle)的定向层(alignment layer) 分别形成在液晶显示面板10的上和下玻璃基板上。时序控制器11接收诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号 DE和点时钟CLK之类的时序信号，并且生成用于控制数据驱动电路12和栅驱动电路13的 操作时序的控制信号GDC和SDC。用于控制栅驱动电路13的操作时序的栅控制信号GDC包括栅启动脉冲GSP，其 指示在显示一个屏的1个垂直周期内扫描操作的起始水平线；栅移位时钟GSC，其输入至 栅驱动电路13内部的移位寄存器以顺序地移位栅启动脉冲GSP，并具有对应于TFT的导 通-周期(ON-period)的脉宽；栅输出使能信号G0E，其指示栅驱动电路13的输出；和类似1口 5寸寸。用于控制数据驱动电路12的操作时序的数据控制信号SDC包括源采样时钟 SSC，其基于上升沿或者下降沿指示数据驱动电路12内部的数据锁存操作；源输出使能信5号S0E，其指示数据驱动电路12的输出；极性控制信号P0L，其指示所要供给液晶显示面板 10的各液晶盒Clc的数据电压的极性；和类似信号等等。时序控制器11依照液晶显示面板10的分辨率来重新配置从外部系统板接收来的 数字视频数据RGB，并将重新配置的数字视频数据RGB提供给数据驱动电路12。数据驱动电路12包括多个源驱动器集成电路(IC)。每个源驱动器IC响应于数据 控制信号SDC而对从时序控制器11接收的数字视频数据RGB进行采样和锁存，并将锁存的 数字视频数据RGB转换成解串的(deserialized)数据。每个源驱动器IC利用从DC-DC转 换器14接收的正和负伽马(gamma)参考电压Vattl至Vemitl将解串的数据转换成模拟伽马补 偿电压，并生成提供给液晶盒Clc的正和负模拟视频数据电压。每个源驱动器IC在时序控 制器11的控制下，反转正和负模拟视频数据电压的极性，并将反转的数据电压提供给数据 线Dl至Dm。栅驱动电路13包括多个栅驱动器IC。每个栅驱动器IC包括移位寄存器，该移位 寄存器响应于栅控制信号GDC，对从DC-DC转换器14接收的栅高电压Vra和栅低电压Va按 顺序地移位，以给栅线Gl至按顺序地提供一扫描脉冲。该扫描脉冲在栅高电压Vra和栅 低电压Va之间摆动。如图2所示，DC-DC转换器14响应于通过升压开关输入的开关控制信号，在电荷 激励单元2内部调整输入电压Vin，以生成用来驱动液晶显示面板10所需的电压。液晶显 示面板10的驱动电压包括等于或小于约8V的高电势电源电压VddJ々3. 3V的逻辑电源电 压Vcc、等于或大于约15VeH的栅高电压Vra、等于或小于约-3V的栅低电压Va、正和负伽马 参考电压Vemi至Vemitl、和类似电压等等。电荷激励单元2包括多个二极管和多个电容器。 在DC-DC转换器14中，包括多个激励电容器FCl至FC4的激励电容器单元1连接在升压 开关和电荷激励单元2之间。DC-DC转换器14的输出电压的电平由激励电容器FCl至FC4 的电容确定。激励电容器FCl至FC4的电容一般远小于电荷激励单元2内部的电容器的电 容。如图3所示，当由于数据方式的改变或驱动频率的改变使得面板负载改变时，由于激励 电容器FCl至FC4的低电容的缘故，DC-DC转换器14的输出电压的电平有所改变，例如，栅 高电压Vra的电平或栅低电压Va的电平改变。公共电压生成电路15基于由DC-DC转换器14生成的栅低电压Va对高电势电源 电压Vdd进行分压，以生成提供给液晶显示面板10的公共电极2的公共电压AVcom。与现 有技术不同，公共电压AVcom不是固定在初始设定值，并且公共电压AVcom的电平随着面板 负载的改变而变化。下面将参考图6至图9详细描述公共电压生成电路15。可适用于本发明实施方式的液晶显示面板10可在像TN、VA、IPS、及FFS模式一样 的任意一种液晶模式中实现。根据本发明实施方式的液晶显示器可由包括背光液晶显示 器、透反射液晶显示器、以及反射液晶显示器的任意一种液晶显示器实现。给液晶显示面板 10提供光的背光单元16在背光液晶显示器和透反射液晶显示器中是必不可少的。背光单 元16可由诸如直下式(direct type)背光单元或边缘式(edge type)背光单元实现。图6至图9图解了根据本发明实施方式的公共电压生成电路15的多种例子。如图6所示，公共电压生成电路15包括输入高电势电源电压Vdd的第一输入端 151、输入栅低电压Va的第二输入端152、在第一和第二输入端151和152之间彼此串联连 接并且对在第一和第二输入端151和152之间的电压进行分压的第一和第二电阻Rl和R2、以及把由第一和第二电阻Rl和R2分压得到的一电压的作为公共电压AVcom输出的输出节 点附。在现有技术中，把地电平电压GND施加给第二输入端，不论面板负载改变与否，该 地电平电压GND的电平始终不变。然而，在本发明的实施方式中，把其电平根据面板负载 的改变而变化的栅低电压Va施加给第二输入端152。当栅低电压Va施加给第二输入端 152并且数据方式或驱动频率改变时，基于栅高电压Vra的电平的改变和栅低电压Va的电 平的改变，公共电压AVcom的电平有所变化并达到液晶显示面板10中所需的最佳公共电压 电平附近的电平。例如，如图7所示，当在馈通电压是Δ Vp并且公共电压AVcom保持在第 一电平Ll这一状态下液晶显示面板10的驱动频率上升时，栅高电压Vra的电平下降并且 栅低电压Va的电平上升。结果，馈通电压从AVp减小到AVp'。当馈通电压减小时，由 于面板10的最佳公共电压电平必须设定成使得正像素电压Vp (+)和负像素电压Vp(-)相 对于置于二者之间的公共电压Vcom彼此对称，因此面板10中所需的最佳公共电压电平不 得不上升至第二电平L2附近。然而，由于根据本发明实施方式的公共电压AVcom是通过 基于栅低电压Va对高电势电源电压Vdd分压而产生的，所以在公共电压AVcom中充分反 映了栅低电压Va的改变量。因此，公共电压AVcom的电平自动上升至第二电平L2附近。 结果，即使在本发明的实施方式中面板负载有改变，公共电压AVcom的电平也可以基于面 板负载的改变而移动到面板10所需的最佳公共电压电平附近。另外，在面板负载改变之 前和之后，正像素电压Vp (+)和负像素电压Vp(-)之间的对称结构保持不变(也就是说， Vp(+)=Vp(-)以及 Vp(+)’ N Vp(-)')。下表1显示出当19英寸监视器中的驱动频率从60Hz上升至75Hz时，公共电压的 电平的改变的实验结果。表1驱动频率60 Hz驱动频率75 Hz面板中所需的最佳公共电压电 平4.72V4.80V现有技术中的公共电压Vcom 的固定输出4.72V4.72V (相差0.8V)本发明实施方式中的公共电压 AVcom的可变化输出4.72V4.82V (相差0.2V) 当驱动频率从60Hz上升到75Hz时，由于组成DC-DC转换器14的激励电容器的供 电电流不充足，所以栅高电压Vra的电平从约27. 59V下降到约26. 31V，并且栅低电压Va的 电平从约-5. 12V上升到约-4. 83V。由于栅电压Vra和Va的电平改变的缘故，所以馈通电 压减小，导致面板的最佳公共电压电平从4. 72V上升到4. 80Vo在现有技术中，当面板负载 改变，由于公共电压Vcom的输出电平固定在初始设定值4. 72V，所以面板中所需的最佳公共电压电平(也就是4.80V)与现有技术的公共电压Vcom的输出电平(也就是4. 72V)之 间存在0. 8V的巨大差别。另一方面，在本发明的实施方式中，当面板负载改变时，基于面板 负载的改变，公共电压AVcom变化并达到面板中所需的最佳公共电压电平(也就是4. 80V) 附近的电平。因此，根据本发明实施方式的公共电压AVcom的输出电平(也就是4.82V)与 最佳公共电压电平(也就是4. 80V)之间存在0. 2V的细微差别。如图8所示，公共电压生成电路15包括输入高电势电源电压Vdd的第一输入端 151、输入栅低电压Va的第二输入端152、在第一和第二输入端151和152之间彼此串联连 接并且对第一和第二输入端151和152之间的电压进行分压的第一和第二电阻Rl和R2、把 由第一和第二电阻Rl和R2分压得到的一电压作为公共电压AVcom输出的输出节点Ni、以 及用于从通过第二输入端152施加的栅低电压Va中去除谐波分量的滤波单元153。滤波单元153可由包括第三电阻R3和电容器C的RC滤波器实现。该RC滤波器 去除混杂在从DC-DC转换器14接收的栅低电压Va中的AC分量。如图9所示，公共电压生成电路15包括输入高电势电源电压Vdd的第一输入端 151、输入栅低电压Va的第二输入端152、在第一和第二输入端151和152之间彼此串联连 接并且对第一和第二输入端151和152之间的电压进行分压的第一和第二电阻Rl和R2、把 由第一和第二电阻Rl和R2分压得到的一电压作为公共电压AVcom输出的输出节点Ni、以 及连接至输出节点m的公共电压补偿单元154。通过输出节点m输出的公共电压AVcom仅包括DC分量。然而，当把公共电压 AVcom实际施加给液晶显示面板的公共电极时，由于诸如线电阻(line resistance)和数 据电压之类的影响，公共电压AVcom包括纹波分量。为获得良好的图像质量，必须去除公共 电压AVcom的纹波分量。基于通过输出节点m输入的公共电压AVcom，公共电压补偿单元 IM对来自液晶显示面板的反馈公共电压进行反相和放大，然后再将放大的公共电压提供 给液晶显示面板。因此，公共电压补偿单元1 去除了反馈公共电压中的纹波分量。公共电压补偿单元IM可由包括运算放大器(op-amp)的反相放大器实现。该 op-amp具有连接至输出节点m并且接收公共电压AVcom的非反相端⑴、以及接收来自液 晶显示面板的反馈公共电压AVcom_FB的反相端(-)。该op-amp的放大率由连接至反相端 (-)的电阻Ra和Rb的比率-Rb/Ra来确定。如上所述，在根据本发明典型实施方式的液晶显示器中，通过基于其电平根据面 板负载的改变而变化的栅低电压来对高电势电源电压分压，产生公共电压。因此，当面板负 载改变时，公共电压的电平能够变化并达到面板中所需的最佳公共电压电平附近的电平。 由此，即使面板负载改变，根据本发明典型实施方式的液晶显示器能够极大地减少诸如串 扰、拖影、闪烁、以及残像等的副作用，因此极大地改善了图像质量。尽管已经参考其多个说明性实施方式描述了实施方式，但是应当理解本领域的技 术人员可以设计出落入本说明书公开内容原理的范围之内的许多其它的修改和实施方式。 尤其是，可以在本说明书公开内容、附图和所附权利要求书的范围内的各组成部件和/或 主题组合配置的各结构中进行多种改变和修改。除了组成部件和/或配置结构中的改变和 修改之外，替代使用对于本领域的技术人员来说也将是显而易见的。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括液晶显示面板，在该液晶显示面板上，多条数据线和多条栅线彼此交叉，并且多个液晶 盒在所述数据线和所述栅线的交叉部分处形成；DC-DC转换器，所述DC-DC转换器产生用以驱动所述液晶显示面板所需的高电势电源 电压以及用以生成用来驱动所述栅线的扫描脉冲所需的栅低电压；以及公共电压生成电路，所述公共电压生成电路基于所述栅低电压而对所述高电势电源电 压进行分压，以生成用以施加给所述液晶盒的公共电极的公共电压。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述公共电压生成电路包括第一输入端，所述高电势电源电压输入给该第一输入端；第二输入端，所述栅低电压输入给该第二输入端；多个电阻，所述多个电阻设置在所述第一输入端和所述第二输入端之间并且基于所述 栅低电压对所述高电势电源电压进行分压；以及输出节点，所述输出节点把由所述电阻分压得到的一电压作为所述公共电压输出。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中所述公共电压生成电路进一步包括滤波单 元，所述滤波单元用于从通过所述第二输入端施加的所述栅低电压中去除谐波分量。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中所述滤波单元由RC滤波器实现。
5.如权利要求2所述的液晶显示器，其中所述公共电压生成电路进一步包括连接至所 述输出节点的公共电压补偿单元。
6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述公共电压补偿单元由包括运算放大器的 反相放大器实现。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其中所述运算放大器具有连接至所述输出节点 并且接收所述公共电压的非反相端；以及接收来自所述液晶显示面板的反馈公共电压的反 相端，其中，所述公共电压补偿单元基于通过所述输出节点输入的所述公共电压，对来自所 述液晶显示面板的所述反馈公共电压进行反相和放大，然后再将放大的公共电压提供给所 述液晶显示面板，从而去除所述反馈公共电压的纹波分量。
全文摘要
公开了一种液晶显示器。该液晶显示器包括液晶显示面板，在该液晶显示面板上，多条数据线和多条栅线彼此交叉，并且多个液晶盒形成在数据线和栅线的交叉部分处；DC-DC转换器，其产生用以驱动液晶显示面板所需的高电势电源电压以及用以生成用于驱动栅线的扫描脉冲所需的栅低电压；以及公共电压生成电路，其基于栅低电压对高电势电源电压进行分压以生成用以施加给液晶盒的公共电极的公共电压。
文档编号G02F1/133GK102053412SQ20101051212
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月9日 优先权日2009年11月5日
发明者池柱铉 申请人:乐金显示有限公司