CN1430202A - 驱动图像显示设备的装置和设计该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于驱动图像显示设备装置，此图像显示设备把每一像素的数字图像数据转换成一个模拟信号，并且利用通过具有双缓冲结构的驱动电路充电的电压，为响应模拟像素信号驱动一个液晶元件，以及该装置的设计方法。根据此装置，把每一像素的数字图像数据转换成一个模拟信号，以便产生用于驱动图像显示设备的电压，并且通过使用一个具有双缓冲结构的驱动电路产生一个用于驱动图像显示设备的模拟电压。采用此装置，能够有效的阻止噪音的产生，并且使用一个单面板显示R.G.B图像信号。

Description

驱动图像显示设备的装置和设计该装置的方法
技术领域
本发明涉及图像显示设备领域，特别是涉及一种图像显示设备，它能够把每一像素的数字图像数据转换成一个模拟信号，并且使用通过具有双缓冲结构的驱动电路已充电的电压，为响应模拟像素信号驱动一个液晶元件，以及该设备的设计方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)是一种使用于计算机、平面电视接收器、以及一种信息装置的平面显示设备，并且由大量具有电容负载的像素组成。
通常，一种LCD是由大量表示图像信号的像素组成，像素响应通过电线施加的信号而被驱动。在电线中，用于传输扫描信号的扫描信号线或门信号线，或者用于传输图像信号的图像信号线或数据线以矩阵的形式连接到与像素对应的大量薄膜晶体管(TFT)开关器件。每一个TFT连接到液晶元件，因此显示图像信号。
如图1所示，一种用于驱动图像显示设备的传统装置包括一个液晶元件1，一个薄晶体管2，和一个用于每一个像素显示单元的电容3。薄晶体管2的栅极度和输入端连接到一个门信号线和一个数据信号线。液晶元件1的一个端子连接到薄晶体管2的一个输出端，并且一个像素电极施加到其中的其它终端。液晶元件1并联连接到电容器3。
数据信号线是用于提供电压给液晶元件1，并且门信号线是用于提供用来决定要显示的扫描线的液晶元件所属部分的线的信号。
响应通过门信号线所提供的信号，薄晶体管2累计在电容器3中的数据信号线的电压，以便提供电压给液晶元件1。
如上所示，每一液晶元件1通过在电容器3中充电的电压来驱动。
通常，一种传统的图像显示设备在一个垂直同步时段(1/60秒)显示一幅具有R.G.B单元的图像。因此，为了实现使用传统的图像显示设备的单面板投影电视接收器，至少R.G.B颜色必须在一个垂直同步时段内显示。然而，图1所示的传统图像显示设备不能够在一个垂直同步时段内，驱动在一个单面板上的所有R.G.B单元。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种装置，用于驱动一种图像显示设备，此图像显示设备把每一像素的数字图像数据转换成模拟信号，并且使用通过具有双缓冲结构的驱动电路已充电的电压，为响应模拟像素信号驱动一个液晶元件，以及该设备的设计方法。
为了实现上述目的，提供一种装置，用于驱动一种图像显示设备，此装置包括一个数模(D/A)转换器，把数字图像数据转换成一个模拟像素信号；一个像素驱动单元，接收从D/A转换器输出的模拟像素信号，切换模拟像素信号以使第一充电器件充有模拟像素信号，切换在第一充电器件中充有的每一帧信号以使第二充电器件充有信号，并且在对第二充电器件充有当前帧信号之前，对在第二充电单元和液晶元件中充有的先前帧信号进行放电；和一个液晶元件，使用在第二充电器件中像素信号电压和预先决定的AC驱动电压之间的不同而显示图像。
附图说明
通过参考其中的附图详细描述一个最佳实施例，本发明的上述发明目的和优点就会变得更加清楚，其中：
图1是一种传统图像显示设备的电路图；
图2是一种根据本发明的用于驱动图像显示设备的装置电路图；
图3是一种应用于本发明的具有被调脉冲宽度的像素信号的波形图；
图4A至H是通过图2电路传播的主要信号波形图；
图5是表示液晶外施电压和灰度等级之间关系的图形。
具体实施方式
图2是根据本发明用于驱动图像显示设备的装置的电路图。参见图2，装置包括一个数模(D/A)转换器210，一个像素驱动单元220，和一个液晶元件230。
D/A转换器210把数字图像数据转换成一个模拟像素信号。更特别地，D/A转换器210包括一些开关S1至S4，一个电容器C0，和一个电流源Io。
把具有一个被调脉冲宽度的数字图像数据施加到开关S1的一个栅极端子，并且把开关S1的输入/输出(I/O)端分别连接到电流源Io和电容器C0。
开关S1的输出端与一个由开关S3和S4所组成的缓冲电路相连接，以便使开关S1中的输出阻抗与像素驱动单元220中的输出阻抗相匹配。电容器C0与开关S2相连接用于对已充电信号进行放电。
在D/A转换器210的操作中，把具有一个被调脉冲宽度的数字像素数据，比如图3中所示的133[10000101B]施加到开关S1的一个栅极端子。因此，开关S1只有在具有一个被调脉冲宽度的数字像素数据的“高”状态时段被接通，并且电容器C0被电流源Io充电。结果，数字像素数据被转换成一个模拟电压的像素信号。
开关S2把每一线的数字像素数据转换成一个模拟信号，并且为了给扫描下一线作准备，响应具有图4E中所示时序的门信号Sc1，对在电容器C0和C1中已充电的信号进行放电。
通常，数模(D/A)转换是以8像素单元或16像素为单位执行的，因此，当显示图像时，就不可避免在8像素或者16像素距离处产生不希望的条式噪声。相反地，根据本发明的D/A转换是以像素为单位产生，因此使在一个半导体的制造处理过程中所引起的质量退变最小化。所以，阻止在屏幕中每线产生不希望的噪声是可能的。
像素驱动单元220是一个用于产生电压来驱动液晶元件的块。像素驱动单元220包括一些开关S5至S7，及两个充电器件第一和第二电容器C1和C2。
开关S5的I/O端分别连接到D/A转换器210的输出端和第一充电电容器C1。开关S6的输入和输出端分别连接到电容器C1和第二充电电容器C2。开关S6的输出端也连接到开关S7，用于对在电容器C2中已充电信号进行放电。
在像素驱动单元220的操作中，当具有图4F中所示时序的门信号Ss施加到开关S5的栅极端子时，第一电容器C1首先用在扫描每一线时输入的模拟像素信号对其充电。
开关S6响应在电容器C1中已充电的像素信号而接通，并且用像素信号对电容器C2进行充电，以致响应具有图4D中所述时序的门信号St而立刻显示一帧图像。
响应具有图4H中所示时序的门信号Sc2，在显示了一帧图像之后和在接收下一帧图像之前，并联连接到电容器C2的开关S7对施加到电容器C2和液晶元件230的电压进行放电。
此时，电容器C1和C2及液晶元件的电容器CLC的电容设计为C1》C2》CLC，以便对DC电荷共享进行补偿。
图5所示，对于液晶元件230的每一帧，交替地施加+/-电压，以便阻止液晶粘性现象的发生。详细地，对于每一帧交替地施加+/-电压，图4C中所示的像素电极电压Vcom施加于液晶元件230的一个端子，并且在电容器C2中已充电电压通过一个像素电极施加于液晶电压230的另一个端子。结果，由于像素电极电压Vcom与在电容器C2中已充电电压之间的电压差，就能够显示一幅图像。
根据本发明的开关S1至S7可以是由薄膜晶体管(TFTs)形成的。在下文中，将描述在+/-帧中开关S1至S7的操作。
在“+”帧中，在相对每一像素的像素数据执行D/A转换之后，当响应门信号Ss每线开启开关S5时，已转换的像素数据存储到电容器C1中。在对所有线中的模拟像素信号充电之后，响应门信号Sc2开启开关S7，以便对在一个先前帧中显示一幅图像的每一元件的液晶电压VLC进行放电。接着，当响应门信号St开启开关S6时，整个顺序帧的图像数据在电容器C2中进行充电，以便根据施加一个液晶电压到一个当前帧的切换顺序，控制液晶设备的驱动。
在“-”帧中，以像素为单位对反向图像数据执行D/A转换，并且反转像素电极电压Vcom，以便显示一个与已转换的图像数据相对应的像素。施加液晶电压的开关顺序与在“+”帧中相同。
根据本发明，图像数据以像素为单位被转换成一个模拟信号，使用一个具有双重结构的缓冲器，按每线和每帧顺序地对像素信号进行充电，并且利用以每一帧已充电的像素信号的电压驱动液晶元件。根据本发明，通过提供被施加于一个图像显示设备的图像数据，采用一个模拟驱动的方法，在一个垂直同步周期，即分成R/G/B/W帧的周期，如图4A所示，R.G..B信号能够显示在单面板上。
根据本发明，依据一个数字过程对图像数据进行处理，并且响应一个通过对图像数据执行D/A转换而获得的信号，一个图像显示设备以像素为单位被驱动。因此，防止条式噪声产生在数字图像显示设备，比如一个等离子体显示面板(PDP)，一个数字微型镜像设备(DMD)，或者一个铁电液晶设备(FLCD)当中是可能的。同样地，只要液晶元件的反应速度维持的足够快，增加在单面板上每一颜色的帧和显示图像的数量是可能的。
总之，根据本发明，把每一像素的数字图像数据转换成一个模拟信号，以便产生一个用于驱动图像显示设备的电压，并且使用具有双缓冲结构的驱动电路来产生用于驱动图像显示设备的模拟电压。因此，比现有技术更有效地阻止噪声的产生是可能的。特别是，根据本发明的一个图像显示设备对于使用一个单面板来显示R.G.B信号是有利的。
本发明可以体现为一种方法，一种装置或者一种***。在一个实例中，本发明是通过软件来实现的，用于完成必要操作的代码段作为构成部分是必需。程序或者代码段可以存储在一个可读处理器媒介中，或者可以通过一个为响应一个与载波结合的计算机数据信号的传输装置或网络来传输。此时，可读处理器媒介可以是能够存储或者传输数据的任一媒介，比如一种电子电路、一种半导体存储器件、一种ROM、一种闪存、一种EE PROM、一种软盘、一种光盘、一种硬盘、一种光纤媒介、或者一种射频(RF)网。同样地，计算机数据信号可以是能够通过传输媒介，比如电子网络信道、一种光纤、空气、一种电子场、或者一种射频网。
虽然已经特别介绍了本发明的最佳实施例，但应当指出，只要不违背本发明权利要求所规定的精神和范围，技术熟练的人可以进行形式和细节方面的各种更改。

Claims (11)

1.一种用于驱动图像显示设备的装置，此装置包括：
一个数模(D/A)转换器，把数字图像数据转换成一个模拟像素信号；
一个像素驱动单元，接收从D/A转换器输出的模拟像素信号，切换模拟像素信号，从而以模拟像素信号对第一充电器件充电，切换在第一充电器件中每一帧所充电的信号，从而以该信号对第二充电器件充电，并且在以当前帧的信号对第二充电器件充电之前，对在第二充电单元和液晶元件中充电的前一帧的信号进行放电；和
一个液晶元件，利用在第二充电器件中像素信号电压和预先决定的AC驱动电压之间的差而显示图像。
2.如权利要求1所述的装置，其中数字像素数据是脉宽被调制的数据。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述D/A转换器还包括一个放电开关电路，在以像素信号对当前线充电之前的每线，对在先前线中充电的像素信号放电。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述D/A转换器包括：
第一开关单元，响应具有调制的脉宽的数字像素数据信号，切换并输出电流源；
第一电容器，对从第一开关单元输出的信号充电；以及
第二开关单元，与第一电容器并联连接，并在以像素信号对当前线充电之前，按每线对在先前线中充电的像素信号放电。
5.如权利要求4所述的装置，其中还包括一个缓存电路单元，用于在第一开关单元输出端的阻抗匹配。
6.如权利要求1所述的装置，其中像素驱动单元包括：
第三开关单元，响应每线产生的门信号，切换并输出从D/A转换器输出的模拟像素信号；
第二电容器，对从第三开关单元输出的模拟像素信号充电；
第四开关单元，响应每帧产生的第一门信号，切换并输出在第二电容器中充电的模拟像素信号；
第三电容器，对从第四开关单元输出的模拟像素信号充电；以及
第五开关单元，与第三电容器并联连接，并在当前帧中以像素信号对第三电容器充电之前，响应每帧产生的第二门信号，对在先前帧中充电的像素信号放电。
7.如权利要求6所述的装置，其中第二电容器的电容大于第三电容器的电容，第三电容器的电容大于液晶元件的电容。
8.如权利要求1所述的装置，其中设定预定AC驱动电压以帧为单位在正电压与负电压之间切换。
9.一种设计用于驱动用在图像显示设备中的液晶元件的电路的方法，其中将该电路设备为具有双缓冲结构并具有每线切换模拟像素信号的切换顺序，以便以该信号对第一充电单元充电，切换在第一充电单元中充电的信号，以便以该信号对第二充电单元充电，响应在第二充电单元中充电的信号驱动液晶元件，以及在以当前帧的信号对第二充电单元充电之前，对在第二充电单元中充电的先前帧的信号放电。
10.如权利要求9所述的方法，其中从具有调制的脉宽的数字像素数据转换模拟像素信号。
11.如权利要求9所述的方法，其中第一充电单元的电容大于第二电容器的电容，第二电容器的电容大于液晶元件的电容。
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