发明内容
根据本发明的示范性实施例,一种显示设备可以根据输入图像信号显示均匀的亮度。
一种根据本发明的示范性实施例的显示设备包括:栅极线;第一、第二和第三数据线,其彼此平行安排并且与所述栅极线交叉;第一像素,其连接到所述栅极线和所述第二数据线,并且被布置在所述第一数据线和所述第二数据线之间;第二像素,其连接到所述栅极线和所述第三数据线,并且被布置在所述第二数据线和所述第三数据线之间;以及运算放大器,其分别电连接所述第三数据线和第一数据线,以向所述第一数据线传送所述第三数据线的信号。
所述运算放大器可以包括:电连接到所述第三数据线的第一输入端、电连接到所述第一数据线的输出端、以及连接到所述输出端的第二输入端。
所述栅极线、第一至第三数据线和所述像素可以被形成在至少一个显示面板上,并且所述显示设备还可以包括:栅极驱动器,向所述栅极线施加栅极信号;数据驱动器,向所述第二和第三数据线施加数据信号;以及信号控制器,控制所述栅极驱动器和所述数据驱动器。
所述运算放大器可以被布置在所述显示面板之外。
所述显示设备还可以包括:印刷电路板(PCB),布置有所述信号控制器;以及柔性印刷电路膜,用于连接所述印刷电路板(PCB)和所述显示面板。
所述运算放大器可以被布置在所述印刷电路板(PCB)和所述柔性印刷电路膜中的一个上,并且所述柔性印刷电路膜可以包括:第一连接线,用于电连接所述运算放大器和所述第一数据线;以及第二连接线,用于电连接所述运算放大器和所述第三数据线。
所述数据驱动器可以包括被安装在所述柔性印刷电路膜上的驱动器IC芯片,并且所述第一和第二连接线可以与所述驱动器IC芯片分离。
所述运算放大器可以被形成在所述驱动器IC芯片中。
所述柔性印刷电路膜可以包括:连接端,包括第一、第二和第三连接端子;以及输出端,连接到所述第二和第三数据线,并且所述第一连接端子连接到所述运算放大器并且通过所述印刷电路板(PCB)连接到所述第一连接线,而所述第二连接端子连接到所述运算放大器并且通过所述印刷电路板(PCB)连接到所述第二连接线。
所述第一像素可以包括开关元件,该开关元件具有连接到所述栅极线的控制端、连接到所述第二数据线的输入端、以及输出从所述第二数据线输入的数据信号的输出端,并且所述第一连接线被形成在与所述输入端和所述输出端相同的层上,而所述第二连接线被形成在与所述控制端相同的层上。
所述开关元件可以被布置在所述第一像素的右侧,并且所述第一数据线可以被布置在数据线中的最左侧。
所述开关元件可以被布置在所述第一像素的左侧,并且所述第一数据线可以被布置在数据线中的最右侧。
所述显示设备还可以包括电压生成器IC芯片,其用于生成到显示设备的电压并且被安装在所述印刷电路板(PCB)上,其中所述运算放大器可以被形成在所述电压生成器IC芯片中。
施加到所述第二数据线的数据信号和施加到所述第三数据线的数据信号可以具有相反的电压极性。
根据本发明的示范性实施例,提供了一种显示设备的驱动方法,所述显示设备包括:栅极线;第一、第二和第三数据线,其彼此平行安排并且与所述栅极线交叉;第一像素,其连接到所述栅极线和所述第二数据线并且被布置在所述第一数据线和所述第二数据线之间;以及第二像素,其连接到所述栅极线和所述第三数据线并且被布置在所述第二数据线和所述第三数据线之间,所述驱动方法包括:向所述第二数据线施加第一数据信号;向所述第三数据线施加第二数据信号;通过所述第三数据线防止所述第二数据线的负载(load);以及向所述第三数据线传送所述第一数据信号。
所述栅极线、第一至第三数据线以及所述像素可以被形成在至少一个显示面板上,并且可以在所述显示面板之外执行所述防止第二数据线的负载。所述第一数据信号和所述第二数据信号可以具有相反的极性。
根据本发明的示范性实施例,一种液晶显示器及其驱动方法可以防止亮度不均衡,而无需增加数据线的负载和数据信号的延迟。
具体实施方式
下面参考附图更完整地描述本发明,在附图中示出了本发明的示范性实施例。然而,本发明可以以不同的形式来具体化,并且不应被认为是局限于在此所阐述的示范性实施例。当描述元件“耦接”到另一元件时,该元件可以直接耦接到另一元件或通过第三元件电耦接到另一元件。
参考图1至图3描述本发明的示范性实施例的显示设备。
图1是根据本发明的示范性实施例的显示设备的框图。图2是示出了根据本发明的示范性实施例的显示设备的图。
参考图1,根据本发明的示范性实施例的液晶显示器包括显示面板单元300、栅极驱动器400、数据驱动器500和信号控制器600。
参考图1,显示面板单元300包括多条信号线G1-Gn和D0-Dm、以及连接到所述信号线并且基本以矩阵安排的多个像素PX。
信号线G1-Gn和D0-Dm包括传送栅极信号(也称为“扫描信号”)的多条栅极线G1-Gn和用于传送数据信号的多条数据线D0-Dm。
栅极线G1-Gn基本沿行方向延伸,并且基本彼此平行。数据线D0-Dm基本沿列方向延伸,并且基本彼此平行。
每个像素列被布置有数据线D0-Dm中的相邻的两条。数据线D1-Dm连接到像素PX,并且被称作正常数据线。布置在最左侧的数据线D0不连接到像素PX,并且被称作附加数据线。在示范性实施例中,布置在最右侧的数据线可以是不连接到像素的附加数据线,并且其余数据线可以是正常数据线。
每个像素PX包括亮度控制元件(未示出)和开关元件(未示出)。开关元件连接到栅极线G1-Gn和正常数据线D1-Dm,并且根据来自栅极线G1-Gn的栅极信号从数据线D0-Dm向像素PX传送数据信号。
每个亮度控制元件包括一对场生成电极以及形成在它们之间的电-光有源层。一个场生成电极连接到各自的像素PX。另一个场生成电极连接到所有的像素PX。前者被称为“像素电极”,而后者被称为“公共电极”。像素电极可以接收数据信号或由数据信号得到的电极信号,而公共电极可以被施加以公共电压Vcom。
电-光有源层将施加到像素电极的电信号转换成光信号。根据本发明的示范性实施例的显示设备包括作为光-电有源层的液晶层。
像素电极基本形成在由栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm限定的区域中,并且像素电极被形成为邻近栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm。因此,在像素电极与栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm之间生成寄生电容器。
参考图1,数据线D0-Dm被布置在包括最左侧的每个像素的每个像素的两侧,以使得在第一像素列和邻近其的两条数据线D0和D1之间产生的寄生电容与在其它像素列和邻近其的数据线D1和D2之间产生的寄生电容几乎相同。
栅极驱动器400连接到显示面板单元300的栅极线G1-Gn,并且向栅极线G1-Gn施加栅极信号,该栅极信号是栅极导通电压Von和栅极关断电压Voff的组合。
数据驱动器500连接到显示面板单元300的数据线D0-Dm。数据驱动器500生成并且向数据线D0-Dm施加数据信号。该数据信号可以是电压信号。
信号控制器600控制栅极驱动器400和数据驱动器500。
参考图2,根据本发明的示范性实施例的显示设备可以包括印刷电路板(PCB)700、柔性印刷电路膜550和560、驱动器IC芯片510和520、以及显示面板单元300。
在示范性实施例中,栅极驱动器400、像素PX的开关元件以及信号线G1-Gn和D0-Dm可以被集成在显示面板单元300上。信号控制器600以IC芯片610的形式被安装在PCB 700上。数据驱动器500以多个驱动器IC芯片510和520的形式被安装在柔性印刷电路膜550和560上。
每个驱动装置400、500和600可以以至少一个IC芯片的形式被集成和安装在显示面板单元300上,或可以以带载封装(TCP)的形式被安装在柔性印刷电路膜(未示出)上并且然后附接到显示面板单元上。在示范性实施例中,所有驱动装置400、500和600可以被集成在单个芯片中。
在示范性实施例中,用于在PCB 700和驱动器IC芯片510和520之间、在驱动器IC芯片510和520与显示面板单元300之间、以及在PCB 700和显示面板单元300之间的电连接的布线结构被形成在柔性印刷电路膜550和560中。
连接端551和561将PCB 700与驱动器IC芯片510和520彼此电连接。输出端556和566将驱动器IC芯片510和520与显示面板单元300彼此电连接。
连接端551和561包括多个连接端子。在示范性实施例中,这些连接端子用于将PCB 700的信号控制器600与驱动器IC芯片510和520连接。参考图2,连接端子552、553、554和555形成在柔性印刷电路膜550上并且被布置在最左侧。
输出端556和566包括多个输出端子Y1、Y2、…、Yk、Yk+1、…,并且将驱动器IC芯片510和520与正常数据线D1、D2、…、Dk、Dk+1、…彼此连接。
参考图2,柔性印刷电路膜550和560还可以包括用于将显示面板单元300和PCB700直接连接而无需通过驱动器IC芯片510和520、以及形成在柔性印刷电路膜550上并且被布置在最左侧的连接线558和559的布线结构。连接线558连接到显示面板单元300的附加数据线D0。连接线558通过PCB700连接到连接端子553。连接线559电连接到显示面板单元300的正常数据线D1-Dm之一上(例如第二正常数据线D2),并且通过PCB700连接到连接端子552。
通过显示面板单元300的导线310来形成连接线559和数据线D2之间的连接。栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm在显示面板单元300中彼此交叉,以使得栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm经由在其间形成的绝缘层(未示出)而被布置在不同的层。在示范性实施例中,导线310跨过第一正常数据线D1,以使得导线310可以被形成在与栅极线G1-Gn相同的层。在示范性实施例中,导线310可以被形成在与所有栅极线G1-Gn和数据线D0-Dm都不相同的层中。
驱动器IC芯片510和520根据信号控制器600的控制生成数据电压,以将该数据电压施加到数据线D1、D2、…、Dk、Dk+1、…。驱动器IC芯片510还可以包括运算放大器511,用于向附加数据线D0施加信号。
运算放大器511包括两个输入端和一个输出端。运算放大器511的输出端连接到连接端子553,并且运算放大器511的两个输入端中的一个连接到连接端子552,而另一个连接到输出端。
在示范性实施例中,将从驱动器IC芯片510施加到数据线D2的数据信号通过连接端子522传送到运算放大器511。运算放大器511输出所述输入信号作为输出信号。通过连接端子553将输出信号施加到附加数据线D0。
将数据线D0和D1布置在像素列的两端,以使得被布置在最左侧的像素列形成与其它像素列基本相同的寄生电容。施加到被布置在位于最左侧的像素列的两侧的数据线D0和D1的数据信号与施加到被布置在位于左侧第二列的像素列的两侧的数据线D1和D2的数据信号相同。这样,由于两个像素列中的数据信号的改变而产生像素PX的亮度变化。因而,在像素列之间降低了由于寄生电容的差和信号改变而导致的亮度不平衡。
在示范性实施例中,运算放大器511将输入端的阻抗和输出端的阻抗分开,以使得第二正常数据线D2的阻抗不会增加。如果不形成运算放大器511,则第二正常数据线D2的阻抗增加,以致产生数据信号的延迟,并且可能产生图像失真和由于图像失真导致的显示质量退化。例如,在大尺寸的液晶显示器中可能产生显示质量的严重退化。
当将运算放大器布置在芯片的两侧来修复数据线D1-Dm,并且当在数据线D1-Dm的中心部分产生连接断开时,不能将数据信号传送到该断开连接的位置随后的数据线D1-Dm。因而,在显示面板单元300的边缘形成连接到所述断开连接的数据线的端部的修复线,并且通过修复线将数据信号传送到断开连接的位置随后的数据线。在示范性实施例中,通过运算放大器将数据信号施加到修复线,从而降低通过修复线绕道所产生的信号延迟。
因而,在本发明的示范性实施例中可以使用为修复IC芯片而包括的运算放大器,以使得不需要额外的设计。
当将附加数据线D0布置在右侧而不是左侧时,可以通过在柔性印刷电路膜550的右侧的连接端子554和555以及布置在驱动器IC芯片510的右侧的运算放大器将数据信号施加到附加数据线D0。在示范性实施例中,可以将施加到第二正常数据线Dm-1的信号施加到附加数据线D0。
参考图3,液晶显示器的显示面板单元300包括彼此面对的下面板100和上面板200以及形成在两个显示面板100和200之间的液晶层。
液晶显示器的每个像素PX(例如连接到第i(i=1,2,…,n)条栅极线(Gi)和第j(j=1,2,…,m)条数据线(Dj)的像素(PX))包括连接到信号线(Gi,Dj)的开关元件Q以及连接到开关元件Q的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。在示范性实施例中,存储电容器Cst可以省略。
开关元件Q是提供给下面板100的三端元件,诸如薄膜晶体管。开关元件Q的控制端连接到栅极线Gi,开关元件Q的输入端连接到数据线Di,而开关元件Q的输出端连接到液晶电容器Clc和存储电容器Cst。
液晶电容器Clc具有两个端:下面板100的像素电极191和上面板200的公共电极270。形成在两个电极191和270之间的液晶层3充当电介质材料。像素电极191连接到开关元件Q,而公共电极270被形成在上面板200的整个表面上。将公共电压Vcom施加到公共电极270。在示范性实施例中,公共电极270可以被提供在下面板100上。在这种情况下,两个电极191和270中的至少一个可以以线形或条形来形成。
辅助液晶电容器Clc的存储电容器Cst具有单独的信号线(未示出)和提供在下面板100上的像素电极191,以与***其间的绝缘体重叠。将诸如公共电压Vcom的预定电压施加到该单独的信号线。在示范性实施例中,存储电容器Cst可以由被安排为通过绝缘体彼此重叠的像素电极和上面的前一栅极线Gi-1形成。
对于彩色显示,每个像素PX显示三原色之一(空间分割)或每个像素PX随着时间流逝而交替地显示三原色(时间分割)。通过原色的空间或时间总和来识别所期望的色彩。例如,所述原色是红、绿和蓝三原色。图3示出了作为空间分割的示例、通过每个像素在与像素电极191对应的上面板200的区域上显示原色之一的滤色器230。在示范性实施例中,滤色器230可以被提供在下面板100的像素电极191上或其下面。在条形配置中,可以根据像素PX的列来安排显示同一色彩的滤色器230,或可以根据像素PX的行来依次安排显示不同色彩的滤色器230。在示范性实施例中,可以以不同方式来安排滤色器230。
在示范性实施例中,将用于使光偏振(polarize)的至少一个偏振器(未示出)附接到显示面板单元300的外表面。
信号控制器600接收输入图像信号R、G和B并从外部图形控制器(未示出)接收用于控制输入图像信号R、G和B的显示的输入控制信号。输入图像信号R、G和B包括每个像素PX的亮度信息,并且该亮度具有给定数目的灰度,例如1024(=210)、256(=28)或64(=26)个。输入控制信号包括例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE。
信号控制器600基于输入图像信号R、G和B以及输入控制信号在液晶面板组件300和数据驱动器500的操作条件下处理输入图像信号R、G和B。信号处理器600生成栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2、向栅极驱动器400发送栅极控制信号CONT1、然后向数据驱动器500输出数据控制信号CONT2和处理后的图像信号DAT。
栅极控制信号CONT1包括用于指示扫描的开始的扫描起始信号STV和用于控制栅极导通电压Von的输出时序的至少一个时钟信号。栅极控制信号CONT1可以包括用于限定栅极导通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于通知到一列像素的数字图像信号DAT传输的开始的水平同步起始信号STH、以及用于命令到数据线D1-Dm的模拟数据信号的负载的负载信号LOAD和数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2可以包括用于反转数据电压相对于公共电压Vcom的电压极性的反转信号RVS。数据信号极性表示数据信号相对于公共电压的电压极性。
数据驱动器500接收用于一列像素的数字图像信号DAT,并且根据来自信号控制器600的数据控制信号CONT2将数字图像信号DAT转换为模拟数据信号。然后,将模拟数据信号提供给相应的数据线D1-Dm。
栅极驱动器400根据来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1向栅极线G1-Gn提供栅极导通电压,从而导通连接到栅极线G1-Gn的开关元件Q。然后,通过导通的开关元件Q将提供给数据线D1-Dm的数据信号提供给相应的像素PX,以使得每个像素PX显示与包括到输入图像信号R、G和B中的亮度信息对应的亮度。
在示范性实施例中,施加到像素PX的数据信号的电压和所述公共电压Vcom之间的差是液晶电容器Clc的充电电压,即像素电压。液晶分子根据像素电压的电平来改变它们的排列。穿过液晶层3的光的偏振根据液晶分子排列的变化而改变。这样的偏振变化是附接到显示面板组件300的偏振器的光的透过率变化,并且像素PX显示表示图像信号DAT的灰度的亮度。
通过以水平周期1H(等价于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)为单位重复上述的操作,栅极导通电压Von被依次提供给所有栅极线G1-Gn,并且通过将数据信号提供给所有像素PX来显示一帧的图像。
例如,在液晶显示器的情况下,控制施加到数据驱动器500的反转信号RVS的状态,以使得施加到每个像素PX的数据信号电压的极性与前一帧中的数据信号电压的极性相反(“帧反转”)。可以根据反转信号RVS的特征,在同一帧中将施加到一条数据线的数据信号的极性反转(例如,行反转和点反转)。施加到一行像素的数据信号的极性可以彼此不同(例如,列反转和点反转)。
在列反转和点反转中,施加到相邻数据线的数据电压的极性彼此相反。因而,在从第二像素列到最后像素列中的每个像素列邻近的两条数据线中的一条被施加有正电压,而另一条被施加有负电压。在示范性实施例中,将施加到附加数据线D0的电压确定为施加到第二正常数据线D2的数据电压,而不是施加到最靠近附加数据线D0的第一正常数据线D1的数据电压。这样,在第一像素列中,两条数据线D0和D1中的一条被施加有正电压,而另一条数据线被施加有负电压,如在其它像素列中一样。
图4是示意性地示出了根据本发明的示范性实施例的显示设备中的一些像素和邻近所述像素的数据线的视图。
在图4中,PEp和Qp(p=1,2,和3)分别表示在第p个像素阵列中的像素的像素电极和开关元件,Dq(q=0,1,2和3)表示第q条数据线,以及Cpq表示在第p个像素阵列的像素电极和第q条数据线之间产生的寄生电容。C10、C21和C32可以彼此相同,并且C11、C22和C33可以基本彼此相同。C10、C21、C32、C11、C22和C33可以基本彼此相同。
在列反转和点反转中,如果向第一和第三正常数据线D1和D3施加负电压,并向第二正常数据线D2施加正电压,以使得向附加数据线D0也施加正电压。在下一水平周期中,向第一和第三正常数据线D1和D3施加正电压,并且向第二正常数据线D2和附加数据线D0施加负电压。这样,依次改变施加到数据线D0-Dm的电压的极性。
如果将开关元件Q1、Q2和Q3关断以使得像素电极PE1、PE2和PE3变为浮置,则像素电极PE1、PE2和PE3的电压也根据通过寄生电容器而连接的相邻数据线D0、D1、D2和D3的电压的改变而改变。在示范性实施例中,像素电极PE1、PE2和PE3的电压的改变变化(change variations)依赖于数据线D0、D1、D2和D3的寄生电容和电压变化。
例如,如果第一正常数据线D1的电压从Vli改变到V1f并且附加数据线D0的电压从V2i改变到V2f,则第一像素电极PE1的电压变化△Vp由下列等式1给出:
等式1
ΔVp=C11(V1f-V1i)/Ct+C10(V2f-V2i)/Ct
这里,Ct是像素电极PE1的总静电电容。
在示范性实施例中,附加数据线D0的电压极性与第一正常数据线D1的电压极性相反,从而(V1f-Vli)和(V2f-V2i)的符号彼此相反。因而,与其中不形成附加数据线D0的情况(即C10是0)的情况相比,像素电极PE1的电压变化△Vp得以降低。
如果附加数据线D0的电压极性与第一正常数据线D1的电压极性相同,则像素电极PE1的电压变化△Vp增加。
如果第一正常数据线的电压Vd大于0,并且改变为-Vd,以及第二正常数据线的电压从-Vd改变为Vd,则像素电极PE1的电压变化△Vp由下列等式2给出:
等式2
ΔVp=C11[Vd-(-Vd)]/Ct+C10(-Vd-Vd)/Ct
=(2Vd/Ct)(C11-C10)
如果数据电压被反转并且返回到原始值,则像素电极PE1的电压返回到原始值。由于电压改变周期性地重复,所以如果得到如等式(3)的均方根值,则有效电压变化△Vrp由下面的等式3给出。
等式3
△Vrp=Vd(C11-C10)/Ct
如等式3中所示,如果C11和C10彼此相同,则有效电压变化△Vrp不存在,但是如果它们之间的差增大,则有效电压变化△Vrp变大。因而,在示范性实施例中,邻近像素电极PE1的两条数据线D0和D1生成的寄生电容相同。
例如,如果第二正常数据线D2的电压从Vd变为-Vd(这等于附加数据线的电压改变),并且第三正常数据线D3的电压从-Vd变为Vd,则第二像素电极PE2的有效电压变化△Vrp2和第三像素电极PE3的有效电压变化△Vrp3由下面的等式4给出:
等式4
△Vrp2=Vd(C22-C21)/Ct以及
△Vrp3=Vd(C33-C32)/Ct
如等式4中所示,有效电压变化与寄生电容的量值(magnitude)的差成正比,并且由于像素PE1、PE2和PE3以及数据线D0-D3被设计为基本相同,所以根据数据线D0-D3的电压改变的像素电极的电压变化在所有像素中相同。
因此,根据示范性实施例,由于寄生电容的差和像素列之间的电压改变的差而导致的亮度不均匀被降低了。
参考图5和图1描述根据本发明的示范性实施例的显示设备。
图5是示出了根据本发明的示范性实施例的数据驱动器500、显示面板单元300和PCB 700的布局图。
在示范性实施例中,显示设备包括显示面板单元300、印刷电路板(PCB)700、柔性印刷电路膜570和驱动电路芯片530。
显示面板单元300可以包括像素(未示出)、栅极线(未示出)和数据线(D0-Dm)。
驱动器IC芯片530被安装在柔性印刷电路膜570上。连接端571、输出端576以及连接线578和579被形成在柔性印刷电路膜570上。输出端576包括多个输出端子Y1、Y2…、Yk、Yk+1…。
电压生成器IC芯片910和信号控制器IC芯片610被安装在印刷电路板(PCB)700上。
电压生成器IC芯片910(其是DC-DC变换器)从电源设备(未示出)接收电压,并且将该电压转换为用于显示设备的工作电压。电压生成器IC芯片910包括运算放大器911。运算放大器911的一个输入端通过连接线579电连接到显示面板单元300的正常数据线D1-Dm之一(例如,第二正常数据线D2)。运算放大器911的另一个输入端连接到输出端,该输出端通过连接线578连接到附加数据线D0。
参考图2,运算放大器511可以被形成在驱动器IC芯片510和520中。在示范性实施例中,运算放大器911可以被形成在电压生成器IC芯片910中。连接关系根据运算放大器911的位置而改变。
因为一些电压生成器IC芯片可以包括多个运算放大器,所以不必额外设计运算放大器来实践本发明的实施例。
在示范性实施例中,运算放大器可以布置在不同位置。
尽管在此参考附图描述了本发明的说明性实施例,但是应理解,本发明不限于这些精确的实施例,并且在不背离本发明的范围或精神的情况下,本领域技术人员可以做出各种其它改变和修改。所有这样的改变和修改应当包括在如通过所附权利要求书所限定的本发明的范围内。