專利名稱：液晶顯示器及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器(LCD)及其驅(qū)動(dòng)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及降低閃爍和圖像殘留程度的LCD及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
LCD包括液晶平板，其具有在其上形成薄膜晶體管(TFT)的TFT基底；在其上形成濾色器層的濾色器基底；和安放在兩種基底之間的液晶層。由于液晶平板不是自發(fā)光的，所以在TFT基底的后面提供背光單元。從背光單元發(fā)射的光可以穿過液晶平板。通過液晶平板的光的透射率依賴于液晶的對(duì)準(zhǔn)。
提供在TFT基底上的柵極線和數(shù)據(jù)線彼此交叉，從而形成像素。將每個(gè)像素連接到對(duì)應(yīng)的TFT。將柵極導(dǎo)通電壓Von施加到柵極線，從而將TFT導(dǎo)通，因此橫跨像素施加通過數(shù)據(jù)線而被施加的數(shù)據(jù)電壓Vd。液晶的對(duì)準(zhǔn)根據(jù)在橫跨像素的像素電壓Vp和在濾色器基底的公共電極中形成的公共電壓Vcom之間形成的電場(chǎng)而變化。由帶有相反極性的幀施加數(shù)據(jù)電壓Vd。
在柵極電極和源極電極之間形成的寄生電容Cgs使得橫跨像素所施加的數(shù)據(jù)電壓Vd降低，從而產(chǎn)生像素電壓Vp。已知在數(shù)據(jù)電壓Vd和像素電壓Vp之間的電壓差就是回掃(kickback)電壓Vkb。
回掃電壓Vkb根據(jù)灰度級(jí)和極性變化，從而導(dǎo)致像素電壓Vp逐幀變化。這就引起了由亮度差而導(dǎo)致的閃爍和由剩余DC電壓導(dǎo)致的圖像殘留(其中固定的圖像就在其顯示之后還保留，如同已經(jīng)將其留下(burn in)一樣)。閃爍和圖像殘留導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。
因此存在對(duì)降低閃爍和圖像殘留程度的LCD及其驅(qū)動(dòng)方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的至少一個(gè)示例實(shí)施方式中，LCD包括液晶平板，其具有柵極線、數(shù)據(jù)線、以及由柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉所定義的像素；灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生灰度級(jí)電壓；驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生柵極截止電壓、正極性柵極導(dǎo)通電壓、和負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓，其中負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓低于正極性柵極導(dǎo)通電壓；柵極驅(qū)動(dòng)單元，用于將正極性柵極導(dǎo)通電壓或負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓提供給柵極線；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元，用于將數(shù)據(jù)電壓提供給像素，其中將來自灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元的灰度級(jí)電壓提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元；以及信號(hào)控制單元，用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性數(shù)據(jù)電壓和負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓交替地施加到像素，并且用于控制柵極驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性柵極導(dǎo)通電壓施加到提供有正極性數(shù)據(jù)電壓的像素并且將負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓施加到提供有負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓的像素。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，在負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差大約是在正極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差的50-80％。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，將放置在柵極線的延伸方向中的相鄰像素連接到不同的柵極線。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，信號(hào)控制單元控制柵極驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性柵極導(dǎo)通電壓和負(fù)極性電壓分別施加到相鄰的柵極線。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，信號(hào)控制單元控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元從而將相同極性的數(shù)據(jù)電壓施加到連接于相同柵極線的像素。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，圖像刷新速率高于120Hz。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓具有負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓隨著時(shí)間降低的步進(jìn)式的分布。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，正極性柵極導(dǎo)通電壓具有正極性柵極導(dǎo)通電壓隨著時(shí)間降低的步進(jìn)式的分布。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，液晶平板還包括液晶層，并且在該液晶層中的液晶具有負(fù)介電各向異性并且在沒有電磁場(chǎng)的情況下垂直地對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，LCD還包括安置在液晶平板的后面的光源單元，其逐幀反復(fù)順序地提供紅、綠和藍(lán)色光給液晶平板。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，圖像刷新速率高于180Hz。
根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)示例實(shí)施方式，LCD(其包括其中由柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉定義像素的液晶平板)的驅(qū)動(dòng)方法包括橫跨提供有正極性數(shù)據(jù)電壓的像素而施加正極性柵極導(dǎo)通電壓；和橫跨提供有負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓的像素而施加負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓，其中負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓低于正極性柵極導(dǎo)通電壓。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，在負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差大約是在正極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差的50-80％。
根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，將具有相反極性的柵極導(dǎo)通電壓提供給相鄰的柵極線，并且將具有相反極性的數(shù)據(jù)電壓提供給相鄰的數(shù)據(jù)線。


對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，當(dāng)參照附圖閱讀本發(fā)明示例實(shí)施方式的描述時(shí)，本發(fā)明將變得更加明顯，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的液晶顯示器(LCD)的框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的LCD的示意圖；圖3示出了沿著圖2的III-III線的示例剖視圖；圖4示出了像素的等效電路圖；圖5示出了關(guān)于如何施加單個(gè)柵極導(dǎo)通電壓的仿真結(jié)果；圖6示出了TFT的等效電路圖；圖7示出了寄生電容Cgs如何隨著偏置電壓Vgs變化的示意圖；圖8示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓的示意圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的TFT基底的示意圖；圖10示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓的示意圖；圖11示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓的仿真結(jié)果；圖12示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第三示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓的示意圖；和圖13示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第四示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的示例實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的LCD的框圖。如圖1所示，LCD 1包括液晶平板300(由虛線示出)、連接到液晶平板300的柵極驅(qū)動(dòng)單元400和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500。根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式，LCD 1還包括連接到柵極驅(qū)動(dòng)單元400的驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700，連接到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500的灰度極電壓產(chǎn)生單元800，和用于控制柵極驅(qū)動(dòng)單元400、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500、電壓產(chǎn)生單元700和灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800的信號(hào)控制單元600。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式的LCD的示意圖。圖3示出了沿著圖2的III-III線的示例剖視圖。
根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方式，液晶平板300包括TFT基底100，如圖2和3所示。如在圖3中所示，液晶平板300還包括與TFT基底100相對(duì)安置的濾色器基底200和在其間插入的液晶層260。
如圖2所示，在TFT基底100的第一絕緣基底111上形成柵極布線121、122和123。應(yīng)該理解形成柵極布線121、122和123的任何方式對(duì)于實(shí)施本發(fā)明都是合適的，包括金屬單層或多層布線。柵極布線121、122和123包括在橫向延伸的柵極線121、連接到柵極線121的TFT“T”(見圖3)的柵極電極122、和通過重疊像素電極151形成存儲(chǔ)電容的公共電極線123。
在第一絕緣基底111上形成的柵極絕緣層131覆蓋柵極布線121、122和123。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，柵極絕緣層131包括氮化硅(SiNx)。
在柵極電極122的柵極絕緣層131上面形成半導(dǎo)體層132。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層132包括非晶硅。在半導(dǎo)體層132上面形成歐姆接觸層133。最好，歐姆接觸層133包括硅化物或者嚴(yán)重?fù)诫s有n型雜質(zhì)的n+氫化非晶硅。將在柵極電極122上的歐姆接觸層133劃分為兩個(gè)部分。
如圖3所示，在歐姆接觸層133和柵極絕緣層131上面形成數(shù)據(jù)布線141、142和143。應(yīng)該理解形成數(shù)據(jù)布線141、142和143的任何方式對(duì)于實(shí)施本發(fā)明都是適合的，包括金屬單層或多層布線。數(shù)據(jù)布線141、142和143包括在垂直方向上延伸并且與柵極線121交叉從而定義了像素的數(shù)據(jù)線141、從數(shù)據(jù)線141分支出來并且延伸到歐姆接觸層133的上面部分的漏極電極142、和與漏極電極142分離并且與漏極電極142相對(duì)形成在歐姆接觸層133上的源極電極143。
在數(shù)據(jù)布線141、142和143和半導(dǎo)體層132上形成鈍化層134，如圖3所示。至少在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，鈍化層134包括氮化硅、通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PEVCD)沉積的a-Si:C:O層或a-Si:O:F層、和基于聚丙烯的有機(jī)絕緣層。在鈍化層134上形成暴露源極電極143的接觸孔161。
在鈍化層134上形成像素電極151。像素電極151通常包括透明導(dǎo)性材料。適合于實(shí)施本發(fā)明的透明導(dǎo)性材料包括但不限于ITO(氧化銦錫)和IZO(氧化銦鋅)。
用像素電極切斷(cut out)型式(pattern)152來確定像素電極151的型式。形成像素電極切斷型式152以根據(jù)公共電極切斷型式252將液晶層260分為幾個(gè)域。
在面對(duì)第一絕緣基底111的濾色器基底200的第二絕緣基底211的表面上形成黑矩陣221和濾色器層231。黑矩陣221與紅、綠和藍(lán)濾波器的矩陣陣列接壤，并且阻擋到TFT基底100的TFT T的直射光線。在本發(fā)明的示例實(shí)施方式中，黑矩陣221包括含有黑顏料的感光有機(jī)材料。對(duì)于實(shí)施本發(fā)明，任何黑顏料都適合，如碳黑或氧化鈦。
濾色器層231包括與黑矩陣221接壤的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾波器的矩陣陣列。濾色器層231提供顏色給從光源發(fā)射出的并且穿過液晶層260的光。在本發(fā)明的示例實(shí)施方式中，濾色器層231包括感光有機(jī)材料。
在濾色器層231和不被濾色器層231覆蓋的黑矩陣221的部分上形成覆蓋層241。覆蓋層241使濾色器層231的表面平坦，并且保護(hù)濾色器層231。在本發(fā)明的示例實(shí)施方式中，覆蓋層241包括環(huán)氧聚丙烯材料。
在覆蓋層241上形成公共電極251。公共電極251包括透明導(dǎo)電材料。適合實(shí)施本發(fā)明的透明導(dǎo)性材料包括但不限于ITO(氧化銦錫)和IZO(氧化銦鋅)。公共電極251使用TFT基底的像素電極151將電壓直接施加于液晶層260。根據(jù)公共電極切斷型式252來確定公共電極251的型式。公共電極切斷型式252根據(jù)像素電極151的像素電極切斷型式152將液晶層260分為幾個(gè)域。應(yīng)該理解能夠以不同的排列來形成像素電極切斷型式152和公共電極切斷型式252。例如，可以彼此垂直地形成像素電極切斷型式152和公共電極切斷型式252。
將液晶層260插入到TFT基底100和濾色器基底200之間。至少在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，液晶層260具有VA(垂直對(duì)準(zhǔn)的)模式，所以液晶分子對(duì)于基底100和200正常以直角對(duì)準(zhǔn)。由于液晶分子具有負(fù)介電各向異性，所以液晶分子在存在電磁場(chǎng)的情況下對(duì)于基底100和200處于平行位置。(如果沒有形成像素電極切斷型式152和公共電極切斷型式252，則液晶分子無規(guī)則地對(duì)準(zhǔn)，從而產(chǎn)生所謂向錯(cuò)(disclination)線的缺陷。當(dāng)將電壓施加到液晶層260時(shí)，像素電極切斷型式152和公共電極切斷型式252形成邊緣場(chǎng)(fringe field)，從而確定液晶分子定向的偏角。根據(jù)像素電極切斷型式152和公共電極切斷型式252的排列來將液晶層260分成幾個(gè)域。
驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700產(chǎn)生用于導(dǎo)通TFT T的柵極導(dǎo)通電壓Von、用于截止TFT T的柵極截止電壓Voff、和施加到公共電極251的公共電壓Vcom。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，柵極導(dǎo)通電壓Von包括正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)和低于正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)的負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)。
灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800產(chǎn)生與LCD 1的亮度相關(guān)的多個(gè)灰度級(jí)電壓。
還將柵極驅(qū)動(dòng)單元400稱為掃描驅(qū)動(dòng)器。將柵極驅(qū)動(dòng)單元400連接到柵極線121，從而其將作為柵極導(dǎo)通電壓Von和柵極截止電壓Voff的組合的柵極信號(hào)提供給柵極線121。
還將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500稱為源驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500接收從灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800提供來的灰度級(jí)電壓，根據(jù)信號(hào)控制單元600的控制來選擇灰度級(jí)電壓，然后將數(shù)據(jù)電壓Vd提供給數(shù)據(jù)線141。
信號(hào)控制單元600產(chǎn)生用于控制柵極驅(qū)動(dòng)單元400、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500、驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700和灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800的控制信號(hào)，并且將控制信號(hào)提供給柵極驅(qū)動(dòng)單元400、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500、驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700和灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800。
下面將更加詳細(xì)地描述LCD 1的操作。將RGB灰度級(jí)信號(hào)R、G、B和用于控制其顯示的輸入控制信號(hào)提供給信號(hào)控制單元600。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，來自外部圖形控制器的輸入控制信號(hào)包括垂直同步信號(hào)Vsync、水平同步信號(hào)Hsync、主時(shí)鐘CLK、和數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE。信號(hào)控制單元600根據(jù)輸入控制信號(hào)產(chǎn)生柵極控制信號(hào)、數(shù)據(jù)控制信號(hào)和電壓選擇控制信號(hào)VSC。信號(hào)控制單元600根據(jù)液晶平板300的工作條件來轉(zhuǎn)換灰度級(jí)信號(hào)R、G、B，并且將數(shù)據(jù)控制信號(hào)和轉(zhuǎn)換的灰度級(jí)信號(hào)R′、G′、B′發(fā)送到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500。信號(hào)控制單元600將柵極控制信號(hào)發(fā)送到柵極驅(qū)動(dòng)單元400和驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700。信號(hào)控制單元600將電壓選擇控制信號(hào)VSC發(fā)送到灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800。
柵極控制信號(hào)包括垂直同步開始信號(hào)STV，提供指令以開始柵極導(dǎo)通脈沖；柵極時(shí)鐘信號(hào)，用于控制何時(shí)開始柵極導(dǎo)通脈沖和定義柵極導(dǎo)通脈沖的寬度的柵極導(dǎo)通使能信號(hào)OE。將柵極導(dǎo)通使能信號(hào)OE和柵極時(shí)鐘信號(hào)CPV提供給驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700。數(shù)據(jù)控制信號(hào)包括水平同步開始信號(hào)STH，提供指令以開始輸入灰度級(jí)信號(hào)；負(fù)載信號(hào)LOAD或TP，提供指令以將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓Vd提供給數(shù)據(jù)線141；反相控制信號(hào)RVS，用于反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)電壓的極性；和數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)HCLK。
灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800提供根據(jù)提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500的電壓選擇控制信號(hào)VSC而確定的灰度級(jí)電壓。
柵極驅(qū)動(dòng)單元400根據(jù)來自信號(hào)控制單元600的柵極控制信號(hào)將柵極導(dǎo)通電壓Von順序提供給柵極線121，從而導(dǎo)通連接到柵極線121的TFT T。根據(jù)來自信號(hào)控制單元600的數(shù)據(jù)控制信號(hào)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500將來自灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元800的、與到像素170的灰度級(jí)信號(hào)R′、G′、B對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)電壓Vd提供到數(shù)據(jù)線141，其中像素170連接到導(dǎo)通的TFT T。信號(hào)控制單元600控制柵極驅(qū)動(dòng)單元400，從而將正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)提供給提供有正極性數(shù)據(jù)電壓Vd(+)的像素170，并且從而將負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)提供給提供有負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓Vd(-)的像素170。
將提供給數(shù)據(jù)線141的數(shù)據(jù)信號(hào)通過導(dǎo)通的TFT T提供給對(duì)應(yīng)的像素170。根據(jù)上述過程，在一幀期間，順序地將柵極導(dǎo)通電壓Von提供給所有柵極線121，從而將數(shù)據(jù)信號(hào)提供給所有像素170。在下一個(gè)幀期間，將反相控制信號(hào)RVS提供給驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元700和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500，從而將下一幀的所有數(shù)據(jù)信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)。
如將在下面參照?qǐng)D4到7更加詳細(xì)地描述的，回掃電壓Vkb根據(jù)數(shù)據(jù)電壓的灰度級(jí)和極性而變化，而且根據(jù)數(shù)據(jù)電壓的極性施加不同的柵極導(dǎo)通電壓。
將回掃電壓Vkb定義如下等式1Vkb=Cgs(Clc+Cst+Cgs)(Von-Voff)]]>在等式1中，Cgs表示柵極電極和源極電極之間的寄生電容。Clc表示液晶電容，而Cst表示存儲(chǔ)電容。
將液晶電容Clc定義如下等式2Clc=ϵ0·ϵ·Ad]]>在等式2中，∈0表示液晶在真空的介電常數(shù)，∈表示液晶的介電常數(shù)，d表示像素電極和公共電極之間的距離，而A表示像素電極和公共電極重疊的面積。
由于液晶具有各向異性的介電性，所以液晶電容Clc根據(jù)液晶的定向而變化。例如，在通常的黑PVA模式中，液晶的平行介電常數(shù)∈1小于垂直介電常數(shù)∈2。因此，液晶電容Clc在白狀態(tài)中大于在黑狀態(tài)中。但是，回掃電壓Vkb在白狀態(tài)中小于在黑狀態(tài)中。
圖5示出了如何施加單個(gè)柵極導(dǎo)通電壓給具有PVA模式的LCD的仿真結(jié)果。表1包含在上述仿真中所使用的數(shù)據(jù)，而表2包含仿真結(jié)果。



如表1所示，受平行介電常數(shù)∈1影響的黑狀態(tài)的液晶電容Clc小于受垂直介電常數(shù)∈2影響的白狀態(tài)的液晶電容Clc。據(jù)此，黑狀態(tài)的回掃電壓Vkb高于白狀態(tài)的回掃電壓Vkb。
如表2所示，當(dāng)施加負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(-)時(shí)的回掃電壓Vkb高于當(dāng)施加正極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(+)時(shí)的回掃電壓Vkb?；貟唠妷篤kb根據(jù)數(shù)據(jù)電壓的極性而變化，因此被定義為正極性像素電壓Vp(+)和負(fù)極性像素電壓Vp(-)的算術(shù)平均值的最佳公共電壓Vcom也變化。通過在中灰度級(jí)中的試驗(yàn)來獲得公共電壓Vcom的實(shí)際值。在通過試驗(yàn)獲得的公共電壓Vcom和正極性最佳公共電壓Vcom之間發(fā)生0.07V的電壓差。在通過試驗(yàn)獲得的公共電壓Vcom和負(fù)極性最佳公共電壓Vcom之間發(fā)生0.06V的電壓差。由于最佳公共電壓Vcom和實(shí)際公共電壓Vcom之間的電壓差，所以與當(dāng)施加負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(-)時(shí)比較，當(dāng)施加正極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(+)時(shí)被施加到液晶的電壓是不同的，從而產(chǎn)生導(dǎo)致顯示質(zhì)量下降的殘留圖像和閃爍。
寄生電容Cgs根據(jù)柵極電極和源極電極之間的偏置電壓Vgs而變化。由于被預(yù)先假設(shè)為常數(shù)的寄生電容變化，所以等式1不足以解釋根據(jù)極性的回掃電壓Vkb變化和根據(jù)回掃電壓Vkb變化的最佳公共電壓Vcom變化。
圖6是TFT的等效電路圖。將寄生電容Cgs定義為在柵極電極和源極電極之間形成的電容。為此，僅僅考慮由于柵極電極和源極電極的重疊而導(dǎo)致的電容CGSO。但是，如圖6所示，還必須考慮由在半導(dǎo)體層和絕緣層之間的電勢(shì)勢(shì)壘而導(dǎo)致的電荷Cgsi的積累。
圖7示出了寄生電容Cgs如何隨著偏置電壓Vgs而變化。如圖7中所示，電荷Cgsi的積累與TFT的偏置電壓Vgs成比例。圖7示出了在完成像素的充電之前，即在數(shù)據(jù)電壓Vd變成等于像素電壓Vp之前，寄生電容和偏置電壓Vgs之間的關(guān)系。也就是，將柵極導(dǎo)通電壓Von切換到柵極截止電壓Voff，如在DYNAMIC CHARATERIZATION OF a-Si TFT-LCD PIXELS，IEEETransactions on Electron Devices，Vol.43，No.1，January 1996，31到39頁中討論的。因此，在TFT的導(dǎo)通狀態(tài)中的寄生電容Cgs比在截止?fàn)顟B(tài)中的Cgs大Cgs′。因此，將在TFT導(dǎo)通狀態(tài)中的電荷Qon和在TFT截止?fàn)顟B(tài)中的電荷Qoff定義如下。
等式3Q(on)＝(Vd-Vcom)Clc+(Vd-Vcom)Cst+(Vd-Von)(Cgs+Cgs′)Q(off)＝(Vp-Vc)Clc+(Vp-Vc)Cst+(Vp-Voff)Cgs將Vkb＝Vd-Vp代入等式3并且使用Q(on)＝Q(off)，因此回掃電壓Vkb的等式變?yōu)榈仁?Vkb=Cgs(Clc+Cst+Cgs)(Von-Voff)+Cgs′(Clc+Cst+Cgs)(Von-Vd)]]>通過研究等式4和圖7，可看出負(fù)極性回掃電壓Vkb(-)大于正極性回掃電壓Vkb(+)的原因。一個(gè)原因是因?yàn)榛貟唠妷篤kb與柵極導(dǎo)通電壓Von和數(shù)據(jù)電壓Vd之間的差(Von-Vd)成比例。因此，至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)電壓Vd在負(fù)極性中要小于在正極性中。另一個(gè)原因是回掃電壓Vkb與寄生電容Cgs成比例。因此，至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，寄生電容Cgs與偏置電壓Vgs成比例，并且偏置電壓Vgs在負(fù)極性中高于在正極性中。根據(jù)TFT，偏置電壓Vgs等于柵極導(dǎo)通電壓Von和數(shù)據(jù)電壓Vd之間的差(Von-Vd)。
因此，可以通過在正極性和負(fù)極性中施加不同的柵極導(dǎo)通電壓Von來減少柵極導(dǎo)通電壓Von和數(shù)據(jù)電壓Vd之間的差(Von-Vd)，從而減少由于極性而導(dǎo)致的回掃電壓Vkb差的不同。
雖然將正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)保持在20V，但是將負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)降到8V。當(dāng)白狀態(tài)中正極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(+)是12V并且負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Vd(-)是0V時(shí)，不論極性如何，在柵極導(dǎo)通電壓Von和數(shù)據(jù)電壓Vd之間的差(Von-Vd)都變?yōu)?V。因此，不論極性如何都將回掃電壓Vkb保持為1V，從而均衡了最佳公共電壓Vcom和實(shí)際公共電壓Vcom。
由于幀反轉(zhuǎn)和線反轉(zhuǎn)引起閃爍，所以可以使用點(diǎn)反轉(zhuǎn)。在幀反轉(zhuǎn)中，逐幀地切換數(shù)據(jù)電壓Vd的極性。在線反轉(zhuǎn)中，逐柵極線121地切換數(shù)據(jù)電壓Vd的極性。但是，在點(diǎn)反轉(zhuǎn)中，相鄰的像素具有不同的極性。
如圖9所示，將被放置在柵極線121的延伸方向中的相鄰像素170連接到每個(gè)都具有不同極性的柵極線121。也就是，將正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)提供給一個(gè)像素，然后將負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)提供給與上述像素相鄰的另一個(gè)像素。當(dāng)施加正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)的同時(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500將對(duì)應(yīng)的正極性數(shù)據(jù)電壓Vd(+)提供給以鋸齒形式連接到柵極線121的像素170。當(dāng)施加負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)的同時(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元500將對(duì)應(yīng)的負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓Vd(-)提供給以鋸齒形式排列連接到柵極線121的像素170。在隨后的幀中，切換橫跨像素170而施加的數(shù)據(jù)電壓Vd的極性，并且還切換柵極導(dǎo)通電壓Von。用這種方式，通過根據(jù)數(shù)據(jù)電壓Vd的極性而施加不同的柵極導(dǎo)通電壓Von而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)反轉(zhuǎn)。
對(duì)于幀反轉(zhuǎn)和線反轉(zhuǎn)，可以使用TFT基底100的傳統(tǒng)陣列。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，柵極驅(qū)動(dòng)單元400根據(jù)數(shù)據(jù)電壓Vd的極性而提供不同的柵極導(dǎo)通電壓Von。
在上面關(guān)于第一示例實(shí)施方式的描述中已經(jīng)考慮了白狀態(tài)。下面將描述黑狀態(tài)。在正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)是20V的情況中，負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)是8V，正極性黑電壓是7V，而負(fù)極性黑電壓是5V，在正極性中的偏置電壓Vgs變成13V(20V-7V)并且在負(fù)極性中的偏置電壓Vgs變成3V(8V-5V)。在施加20V的單個(gè)柵極導(dǎo)通電壓Von的情況中，在負(fù)極性中的偏置電壓Vgs變?yōu)?5V(20V-5V)。因此，回掃電壓Vkb中的差在黑狀態(tài)中變得更大。而且，在負(fù)極性中的偏置電壓Vgs被減小到3V，使得像素電極的充電特性變壞。
之后，將參照?qǐng)D10和11來描述本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式。在第二實(shí)施方式中，考慮到黑狀態(tài)的情況，負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)是13V。在白狀態(tài)中的偏置電壓Vgs分別是正極性中的8V(20V-12V)和負(fù)極性中的13V(13V-0)。在黑狀態(tài)中的偏置電壓Vgs分別是正極性中的13V(20V-7V)和在負(fù)極性中的8V(13V-5V)。至少將偏置電壓Vgs保持在8V，從而增強(qiáng)在像素電極中的電荷。而且，在白狀態(tài)和黑狀態(tài)之間折衷偏置電壓Vgs。
在表3中示出了仿真結(jié)果。


在施加單個(gè)柵極導(dǎo)通電壓Von的情況中，正極性回掃電壓Vkb(+)的值在表3中和在表2中相同。相反地，負(fù)極性回掃電壓Vkb(-)在白狀態(tài)中從1.47V減小到1.01V，并且在黑狀態(tài)中從1.63V減小到0.96V。負(fù)極性回掃電壓Vkb(-)在白狀態(tài)和黑狀態(tài)之間的差被從0.16V(1.63V-1.47V)減小到0.05V(1.01V-0.96V)。最佳公共電壓Vcom在白狀態(tài)中是4.89V而在黑狀態(tài)中是4.85V，并且最佳公共電壓的變化從0.13V(4.56V-4.43V)減少到0.04V。最佳公共電壓Vcom和實(shí)際公共電壓Vcom之間的差是0.02V，這比表2中所示的0.06V到0.07V小很多。
在根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方式的LCD中，實(shí)際公共電壓Vcom和最佳公共電壓Vcom之間的差較小。因此，減輕了因?yàn)闃O性引起的像素電壓Vp中的差異從而也減少了閃爍和殘留圖像。
在根據(jù)極性的柵極導(dǎo)通電壓Von中的差為了合適的充電必須考慮統(tǒng)一的偏置電壓Vgs和最小的偏置電壓Vgs。此外，在根據(jù)極性的柵極導(dǎo)通電壓Von中的差必須考慮等式4的Von-Voff的值。如果減小負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)從而使得無論極性如何Von-Vd的值都相同，則也減小了在負(fù)極性中的Von-Voff值。負(fù)極性回掃電壓Vkb(-)相對(duì)于正極性回掃電壓Vkb(+)變得較小。
根據(jù)上述討論，通過不同柵極導(dǎo)通電壓Von的試驗(yàn)應(yīng)用來確定實(shí)際公共電壓Vcom。在負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)和柵極截止電壓Voff之間的差可以大約是正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)和柵極截止電壓Voff之間的差的50-80％。
將在下面參照?qǐng)D12和13來描述本發(fā)明的第三和第四示例實(shí)施方式。圖12示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第三示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓。圖13示出了如何根據(jù)本發(fā)明的第四示例實(shí)施方式施加?xùn)艠O導(dǎo)通電壓。
如圖12所示，柵極導(dǎo)通電壓Von具有電壓隨著時(shí)間下降的步進(jìn)分布。正極性柵極導(dǎo)通電壓Von(+)包括Vg1和低于Vg1的Vg2。負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓Von(-)包括Vg3和低于Vg3的Vg4。至少在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式中，Vg1具有與Vg2相同的值，但是Vg4低于Vg3。在柵極導(dǎo)通電壓Von具有不同值的情況中，通過電壓的平均值來計(jì)算電壓差。
在圖13中，Vg3低于Vg1。但是，Vg1和Vg2之間的差可以大于或小于Vg3和Vg4之間的差。
可以使用本發(fā)明來驅(qū)動(dòng)LCD，包括但是不限于，大尺寸LCD、高透光率LCD、刷新速率高于120Hz的CSD(顏色順序顯示器)等。
隨著LCD的尺寸變大，公共電壓Vcom中的負(fù)載變大，因此根據(jù)位置的在公共電壓Vcom之間的差增加，從而產(chǎn)生導(dǎo)致顯示質(zhì)量下降的閃爍和殘留圖像。
如果存儲(chǔ)電容Clc降低，孔徑比增加，則可以制造高透光率的LCD。在具有高于120Hz的刷新速率的LCD的情況中，柵極導(dǎo)通時(shí)間減少并且像素電容增加，從而減少了充電速率；因此，減小了存儲(chǔ)電容Clc。
CSD使用了其中光源單元不借助濾色器層231來提供光的顏色的方法。在這種情況中，光源單元提供紅、綠和藍(lán)色給液晶平板300，并且可以包括LED(發(fā)光二極管)。CSD的光源逐幀反復(fù)地順序地提供三種顏色的光給液晶平板300。因此，使用濾色器層231的LCD的一個(gè)幀對(duì)應(yīng)于CSD的三個(gè)幀。因此，CSD需要比傳統(tǒng)的60Hz驅(qū)動(dòng)的180Hz刷新速率更高的刷新速率。由于高頻率，柵極導(dǎo)通時(shí)間減小并且像素電容增加，從而減小了存儲(chǔ)電容Clc。
至少根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式，根據(jù)極性的回掃電壓Vkb變成常數(shù)。因此，可以補(bǔ)償在公共電壓Vcom中的差并且可以減少存儲(chǔ)電容Clc。
雖然為了說明的目的已經(jīng)詳細(xì)地示出和描述了本發(fā)明的示例實(shí)施方式，但是不應(yīng)該理解本發(fā)明僅限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解在不偏離本發(fā)明的原理、由所附權(quán)利要求及其等效物所定義的范圍的情況下可以對(duì)上述示例實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種LCD，包括液晶平板，其具有柵極線、數(shù)據(jù)線、以及由柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉所定義的像素；灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生灰度級(jí)電壓；驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生柵極截止電壓、正極性柵極導(dǎo)通電壓、和負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓，其中負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓低于正極性柵極導(dǎo)通電壓；柵極驅(qū)動(dòng)單元，用于將正極性柵極導(dǎo)通電壓或負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓提供給柵極線；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元，用于將數(shù)據(jù)電壓提供給像素，其中將來自灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元的灰度級(jí)電壓提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元；以及信號(hào)控制單元，用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性數(shù)據(jù)電壓和或負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓交替地施加到像素，并且用于控制柵極驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性柵極導(dǎo)通電壓施加到提供有正極性數(shù)據(jù)電壓的像素并且將負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓施加到提供有負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓的像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，其中在負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差大約是在正極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差的50-80％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，其中將放置在柵極線的擴(kuò)展方向中的相鄰像素連接到不同的柵極線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LCD，其中所述信號(hào)控制單元控制柵極驅(qū)動(dòng)單元從而將正極性柵極導(dǎo)通電壓和負(fù)極性電壓分別施加到相鄰的柵極線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LCD，其中所述信號(hào)控制單元控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元從而將相同極性的數(shù)據(jù)電壓施加到連接于相同柵極線的像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，其中刷新速率高于120Hz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，其中所述負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓具有負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓隨著時(shí)間降低的步進(jìn)式的分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LCD，其中所述正極性柵極導(dǎo)通電壓具有正極性柵極導(dǎo)通電壓隨著時(shí)間降低的步進(jìn)式的分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，其中所述液晶平板還包括液晶層，并且在該液晶層中的液晶具有負(fù)介電各向異性并且在沒有電磁場(chǎng)的情況下垂直地對(duì)準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD，還包括安置在液晶平板的后面的光源單元，其逐幀反復(fù)順序地提供紅、綠和藍(lán)色光給液晶平板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LCD，其中圖像刷新速率高于180Hz。
12.一種LCD的驅(qū)動(dòng)方法，所述LCD包括其中由柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉定義像素的液晶平板，所述驅(qū)動(dòng)方法包括橫跨提供有正極性數(shù)據(jù)電壓的像素施加正極性柵極導(dǎo)通電壓；和橫跨提供有負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓的像素施加負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓，其中負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓低于正極性柵極導(dǎo)通電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差大約是在正極性柵極導(dǎo)通電壓和柵極截止電壓之間的差的50-80％。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將具有相反極性的柵極導(dǎo)通電壓提供給相鄰的柵極線，并且將具有相反極性的數(shù)據(jù)電壓提供給相鄰的數(shù)據(jù)線。
全文摘要
一種液晶顯示器(LCD)及其驅(qū)動(dòng)方法。LCD包括液晶平板，具有柵極線、數(shù)據(jù)線、和由柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉定義的像素；灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元；驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生單元，產(chǎn)生柵極截止電壓、正極性柵極導(dǎo)通電壓、和低于正極性柵極導(dǎo)通電壓的負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓；柵極驅(qū)動(dòng)單元，將至少正極性或負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓之一提供給柵極線；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元，將數(shù)據(jù)電壓提供給像素，其中將來自灰度級(jí)電壓產(chǎn)生單元的灰度級(jí)電壓提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元；和信號(hào)控制單元，控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元以將正和負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓交替地施加到像素，和控制柵極驅(qū)動(dòng)單元以將正極性或負(fù)極性柵極導(dǎo)通電壓分別施加到帶有正極性或負(fù)極性數(shù)據(jù)電壓的像素。因此，減小了殘留圖像和閃爍的程度。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1825414SQ20061000676
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月26日
發(fā)明者申暻周, 蔡鐘哲, 樸哲佑, 梁英喆 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社