電壓補償電路和顯示裝置的製作方法
2023-06-19 23:57:56 2
專利名稱：電壓補償電路和顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分(以下簡稱電壓被供給部分)供應所需電壓的電壓補償電路。本發明還涉及一種設置有這種電壓補償電路，用以顯示多級灰度圖象的顯示裝置。
圖13顯示常規的液晶顯示裝置的構造。這種液晶顯示裝置包括液晶顯示板21，多個數據驅動器22，以及控制電源電路23。液晶顯示板21包括以矩陣狀排列的多個像素(圖中未顯示)。多個數據驅動器22有選擇地向包含在液晶顯示板21內的各像素供應灰度(gray-scale)電壓。控制電源電路23向各數據驅動器22供應灰度電壓。數據驅動器22不形成在液晶顯示板21上。控制電源電路23通過供電線路25與基板24相連。該數據驅動器22通過形成在基板24上的印刷電路(圖中未顯示)相互連接。液晶顯示板21通過液晶顯示板21的驅動端子(圖中未顯示)與數據驅動器22連接。為了簡化對常規液晶顯示裝置的構造的說明，用來掃描包含在液晶顯示板21上的像素的掃描驅動器在圖13中沒有顯示。
具有上述構造的常規液晶顯示裝置，能夠充分減少供電線路25和印刷電路的線阻抗，因此，供電線路25和印刷電路的線阻抗引起的電壓降很小以致可以忽略。所以，多級灰度液晶顯示裝置上的圖象質量，一般不會因控制電源電路23供向供電線路25一端的灰度電壓的下降而受影響。
但是，在液晶顯示板21與電壓供應線路形成一體而又不使用基板24的場合，不可能使電壓供應線路的線阻抗低於上述常規場合。因此，無法忽視因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降。在本說明書中，術語「電壓供應線路」定義為連接電壓補償電路和電壓被供給部分的線路。
液晶顯示板21和電壓供應線路可以不用基板24而用以下方法形成一體。
(1)不使用TAB(Tape-Automated Bonding)等技術，將數據驅動器22與液晶顯示板21的基板直接連接的方法(COG)。
(2)將多晶矽的薄膜電晶體(TFTs)形成在液晶顯示板21的基板上，並且將數據驅動器組入該基板的方法。
以下，參照圖14和15，對液晶顯示板21和電壓供應線路形成於一體時，電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降進行說明。
圖14顯示電壓供應線路的線阻抗的分布。雖然，線阻抗一般為分布常數電路，但是它可以用多個集中常數近似表示。在圖14中，電壓供應線路11的線阻抗用2n個集中常數r1-r2n表示。集中常數r1-r2n各具有值r。假定向電壓供應線路11的一端供以灰度電壓，並且電流i在圖14的箭頭所指的方向上流經電壓供應線路11。此時，與灰度電壓V的供應源最接近的點Ps的電壓降為0。但是，點Ps至位於集中常數rn和rn+1之間的點Pm的電壓降為nri。點Ps至位於電壓供應線路11的另一端的點Pe的電壓降為2nri。
圖15顯示電壓供應線路11上各點的電壓。點Ps的電壓Vs等於灰度電壓V。另一方面，點Pm的電壓Vm比灰度電壓V低相當於電壓降(nri)的電壓量。點Pe的電壓Ve比灰度電壓V低相當於電壓降(2nri)的電壓量。電壓供應線路11上各點的電壓降還將引起與電壓供應線路11上各點相連的數據驅動器22的電壓降。結果，接近灰度電壓V的供應源的數據驅動器22輸出的灰度電壓，與遠離灰度電壓V的供應源的數據驅動器22輸出的灰度電壓之間將產生電位差。這將導致所得的圖象存在以各種不均勻灰度顯示的問題。
本發明的電壓補償電路通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓。該電壓補償電路包括具有第一端點的第一電壓供應線路;和具有第二端點的第二電壓供應線路，向第一端點供以比所需電壓高預定值的第一電壓，且向第二端點供以比所需電壓低預定值的第二電壓，該需要供給所需電壓的部分在第一連接點與第一電壓供應線路相連，該需要供給所需電壓的部分在第二連接點與第二電壓供應線路相連，並且第一端點至第一連接點之間的第一電壓的電壓降的量實質上與第二端點至第二連接點之間的第二電壓的電壓上升量相等。
在本發明的一個實施例中，第一電壓供應線路的線阻抗實質上與第二電壓供應線路的線阻抗相等。
根據本發明的另一方面，提供一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓的電壓補償電路。該電壓補償電路包括具有一端點的電壓供應線路，向該端點供以在比所需電壓高預定值的第一電壓和比所需電壓低預定值的第二電壓之間振蕩的振蕩電壓，該需要供給所需電壓部分在一連接點與第一電壓供應線路相連。
在本發明電壓補償電路的一個實施例中，振蕩電壓可以是在第一電壓和第二電壓之間以1∶1的能量比振蕩的電壓。
根據本發明的另一方面，提供一種通過補償電壓供應線路的線阻抗，向像素供給所需灰度電壓的顯示裝置。該顯示裝置包括具有像素和連接該像素的數據線路的顯示部分;具有第一端點的第一電壓供給線路;具有第二端點的第二電壓供給線路;向第一端點供以比所需灰度電壓高預定值的第一電壓，和向第二端點供以比所需灰度電壓低預定值的第二電壓的電壓供應電路;以及向數據線路輸出驅動電壓的驅動電路，該驅動電路在第一連接點與第一電壓供應線路相連，並在第二連接點與第二電壓供應線路相連，第一端點至第一連接點之間的第一電壓的電壓降的量實質上與第二端點至第二連接點之間的第二電壓的電壓上升量相等。
在本發明的一個實施例中，第一電壓和第二電壓供向驅動電路，該驅動電路包括在同一時間周期內向數據線路輸出第一電壓和第二電壓的輸出裝置。
在本發明的另一個實施例中，第一電壓和第二電壓供向驅動電路，該驅動電路包括在預定周期內向數據線路交替輸出第一電壓和第二電壓的輸出裝置。
在本發明顯示裝置的一個實施例中，第一電壓供應線的線阻抗實質上與第二電壓供應線的線阻抗相等。
根據本發明的另一方面，提供一種通過補償電壓供應線路的線阻抗，向像素供給所需灰度電壓的顯示裝置。該顯示裝置包括含有像素和連接該像素的數據線路的顯示部分;具有一端點的電壓供應線路;向該端點供以在比所需電壓高預定值的第一電壓和比所需電壓低預定值的第二電壓之間振蕩的振蕩電壓的電壓供應電路;和向數據線路輸出驅動電壓的驅動電路，該驅動電路在一連接點與該電壓供應線路相連。
在本發明顯示裝置的一個實施例中，振蕩電壓可以是在第一電壓和第二電壓之間以1∶1的能量比振蕩的電壓。
因此，本發明書公開的發明使以下優點成為可能(1)提供一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓的電壓補償電路，和(2)提供一種能夠顯示連續、平坦的灰度圖象的顯示裝置。
當熟悉本領域的技術人員在閱讀和理解以下詳細的說明和參考附圖後，本發明的上述優點和其它優點將變得更加清楚。
圖1顯示補償電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降的原理。
圖2是顯示用兩條電壓供應線路向電壓被供給部分供應所需灰度電壓的電壓補償電路的構造示意圖。
圖3是一種電壓被供給部分的等效電路的示意圖。
圖4是另一種電壓被供給部分的等效電路的示意圖。
圖5是顯示用一條電壓供應線路向電壓被供給部分供應所需灰度電壓的電壓補償電路的構造示意圖。
圖6顯示振蕩電壓的波形以及該振蕩電壓的平均值的波形。
圖7是本發明第一實施例中的顯示裝置的構造示意圖。
圖8是第一實施例中的數據驅動器的部分構造示意圖。
圖9是第一實施例中的數據驅動器的另一部分構造示意圖。
圖10是控制電源供應電路的構造示意圖。
圖11是本發明第二實施例中的顯示裝置的構造示意圖。
圖12是本發明第二實施例中的數據驅動器的部分構造示意圖。
圖13是常規液晶顯示裝置的構造示意圖。
圖14顯示電壓供應線路的阻抗分布。
圖15是電壓供應線路的阻抗引起的電壓降的示意圖。
以下，參照附圖1，首先對補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降的原理進行說明。
如圖1所示，假定向電壓供應線路的一端點Ps供給比所需電壓V高出預定值的電壓Vu，使電流i從該點Ps流向該電壓供應線路的另一端點Pe。在這種場合，相距點Ps的距離越長，該電壓供應線路引起的電壓降越大。例如，點Pe的電壓低於電壓Vu一個相當於電壓降的量(2nri)。
在另一種場合，假定向電壓供應線路的點Ps供給比所需電壓V低預定值的電壓Vd，使電流i從點Pe流向點Ps。此時，電流i引起的電壓降相當於對電壓Vd的電壓上升。結果，相距點Ps的距離越長，電壓上升越多。例如，點Pe的電壓高於電壓Vd一個相當於電壓上升的量(2nri)。
當用P(X)表示相距點Ps的距離為X的點時，點P(X)的電壓Vu(X)和電壓Vd(X)與電壓Vu和Vd的算術平均數電壓V(即V＝(Vu+Vd)/2)對稱。
因此，如果相對於電壓供給線路上的點P(X)，向電壓被供給部分供以電壓Vu(X)和Vd(X)的算術平均數的電壓(即Vu+Vd)/2)，有可能在電壓供應線路上的任意點供應所需電壓V(＝Vu+Vd)/2)。
電壓Vu和電壓Vd之間的差應等於或大於相對於電壓Vu的最大電壓降(2nri)與相對於電壓Vd的最大電壓降(2nri)之和。即，預先設定電壓Vu和Vd，以滿足條件(Vu-Vd)≥2×2nri。
以下，對根據圖1所示補償電壓降的原理，向電壓被供給部分供應所需電壓V的電壓補償電路的構造進行說明。
圖2顯示一實施例中的電壓補償電路的構造。該電壓補償電路包括電壓供給線路12和13。在本實施例，為簡單起見，三個電壓被供給部分15、16和17，與電壓供應線路12上的三點P1、P2和P3，以及電壓供給線路13上的三點P1′、P2′和P3′各自相連。但是，本發明並不受連接電壓供應線路12和13的電壓被供給部分的數量的限制。電壓Vu供向電壓供給線路12的一端點Pus，電壓Vd供向電壓供給線路13的一端點Pds。一般，電壓供應線路12的線阻抗和電壓供應線路13的線阻抗各為分布常數電路。在圖2中，為簡單起見，線阻抗用多個集中常數表示。點Pus與P1之間的線阻抗、點P1與P2之間的線阻抗和點P2與P3之間的線阻抗，各自用集中常數r表示。點Pds與P1′之間的線阻抗、點P1′與P2′之間的線阻抗和點P2′與P3′之間的線阻抗，各用集中常數r表示。
假定電流i1從電壓供應線路12流向電壓被供給部分15。在這種情況下，電壓被供給部分15上基於電流i1的電壓降為r·i1。如果，一與電流i1同值的電流從電壓被供給部分15流向電壓供應線路13，在電壓供應線路13上將因該電流而產生電壓上升r·i1。此時，點P1的電壓Vplu和點P1′的電壓Vpld可以用下式(1)表示。
Vplu＝Vu-r·ilVpld＝Vd+r·il …(1)因此，電壓Vplu和電壓Vpld的算術平均數，如下式(2)所示，等於電壓Vu和Vd的算術平均數。
VPL＝ (VPlu+ VPld)/2 = (Vu+ Vd)/2 …(2)按相同的方式，當電流i1從電壓供應線路12流向電壓被供給部分15，電流i2從電壓供應線路12流向電壓被供給部分16，以及電流i3從電壓供應線路12流向電壓被供給部分17時，電流(i1+i2+i3)將流經點Pus和P1之間的阻抗r。因此，電壓被供給部分15上基於該電流(i1+i2+i3)的電壓降將是r·(i1+i2+i3)。如果，一與電流(i1+i2+i3)同值的電流從電壓被供給部分15流向電壓供應線路13，在電壓供應線路13上將因該電流而產生電壓上升r·(i1+i2+i3)。根據上述理解，電壓Vp1u和電壓Vp1d的算術平均數等於電壓Vu和Vd的算術平均數。同樣，對於電壓被供給部分16和17而言，顯然，點P2的電壓Vp2u和點P2′的電壓Vp2d的算術平均數等於電壓Vu和Vd的算術平均數，且點P3的電壓Vp3u和點P3′的電壓Vp3d的算術平均數等於電壓Vu和Vd的算術平均數。
如上所述，通過將一對電壓供應線路，和與這一對電壓供應線路各自連接的、並滿足預定條件的電壓被供給部分組合，不管電壓被供給部分與電壓供給線路上的連接位置如何，均能向該電壓被供給部分供應所需的電壓。電壓被供給部分應滿足的預定條件是指，基於從一電壓供應線路流向電壓被供給部分的電流的、相對於電壓Vu的電壓降的量，與基於從該電壓被供給部分流向另一電壓供應線路的電流的、相對於電壓Vu的電壓上升降的量實質上相等。應注意的是，只要能滿足預定的條件，從一電壓供應線路流向電壓被供給部分的電流、與從電壓被供給部分流向另一電壓供應線路的電流的絕對值沒有必要相等。例如，在圖2中，當電壓供應線路13上各點之間的線阻抗不是r而是2r時，電壓被供給部分應按以下的方式構成即，電流i1/2從電壓被供給部分流向電壓供應線路13，而電流i1從電壓供應線路12流向電壓被供給部分。
圖3顯示電壓被供給部分15的等效電路的一例。電壓被供給部分16和17可以是同樣的等效電路。
電壓被供給部分15與電壓供應線路12和13上的點P1和P1′各自相連。負荷18連接電壓被供給部分15的點Pm。點P1和Pm之間的阻抗用集中常數R表示。點Pm和P1′之間的阻抗也用集中常數R表示。以下，負何18被假定為液晶顯示板。但是，本發明不受用作負荷18的裝置的種類的限制。
電流i1從電壓供應線路12經過點P1和Pm流向負荷18，且電流i1′從負荷18經過點pm和P1′流向電壓供應線路13。但是，在靜止狀態，流進負荷18的電流為零，因為當像素充電結束時，點Pm的電位與點T的電位相等。此時，電流從電壓供應線路12經過點P1、Pm和P1′流向電壓供應線路13。在這種場合，i1＝i1′，因而，從電壓供應線路12流向電壓被供給部分15的電流的值，實質上與從電壓被供給部分15流向電壓供應線路13的電流的絕對值相等。
因此，如圖2所示，當電壓供應線路12上的點Pus和P1之間的線阻抗，實質上與電壓供應線路13上的點Pds和P1′之間的線阻抗相等時，按照圖3所示電壓被供給部分15的等效電路，點P1相對於電壓Vu的電壓降的量，實質上與點P1′相對於電壓Vd的電壓上升的量相等。換句話說，當電壓降的量用△V表示時，點P1的電壓可以用(Vu-△V)表示。且點P1′的電壓可以用(Vd+△V)表示。將點P1的電壓和點P1′的電壓的算術平均數供向負荷18。結果，負荷18供有電壓(Vu+Vd)/2。
圖4顯示電壓被供給部分15的等效電路的另一實施例。電壓被供給部分16和17可以是同樣的等效電路。
點P1連接於模擬開關19的信號輸入。點P1′連接於模擬開關20的信號輸入。模擬開關19和20的輸出均連接於點Pm。點Pm連接於負荷18。
向模擬開關19的控制輸入，輸入控制信號Su。向模擬開關20的控制輸入，輸入控制信號Sd。根據接受的控制信號，分別控制模擬開關19和20的開/關裝態。
當控制模擬開關19和20，使模擬開關19和20雙方在同一預定時間周期中均呈開的狀態時，圖4所示的電壓被供給部分15的等效電路，與圖3所示的電壓被供給部分15的等效電路的作用相同。這是因為，模擬開關19和20的開阻抗(ON resistance)被用作為圖3所示的阻抗R。如果取代模擬開關19和20的開阻抗，或者在模擬開關19和20的開阻抗基礎上，將適當的阻抗插入模擬開關19和20之前或之後，能獲得同樣的效果。結果，負荷18供有電壓(Vu+Vd)/2。
當控制模擬開關19和20，使模擬開關19和20處於反覆交替開和關的狀態時，點Pm將出現在點P1的電壓Vp1和點P1′的電壓Vp1′之間以預定的周期振蕩的振蕩電壓。該振蕩電壓在一輸出周期內多振蕩時，像素將如日本公開專利公報第6-27900號公開的一樣，充上電壓Vp1和Vp1′的平均電壓。該公報公開的內容引用於本說明書，作為參考。當振蕩電壓的能量比為1∶1時，電壓Vp1和Vp1′的平均值為(Vp1+Vp1′)/2。此處，一輸出周期的意思是，在對應的一掃描周期內，數據驅動器向數據線路輸出驅動電壓的周期。
在電壓Vp1供向點Pm的周期內，點Pm與點T之間的電位差為Vp1-(Vp1+Vp1′)/2＝(Vp1-Vp1′)/2。假定點Pm至像素間的阻抗近似於集中常數Rs，電流i1(＝(Vp1-Vp1′)/2Rs將從電壓供應線路12流向負荷18。同樣，在電壓Vp1′供向點Pm的周期內，點Pm與點T之間的電位差為Vp1′-(Vp1+Vp1′)/2＝(Vp1′-Vp1)/2。因此，如果用i1′表示從電壓供應線路13流向負荷18的電流，可以建立i1′＝(Vp1′-Vp1)/2Rs的關係。這意味著電流i1將從負荷18流向電壓供應線路13。
如上所述，根據圖4所示電壓被供給部分15的等效電路，從電壓供應線路12流向電壓被供給部分15的電流的絕對值，與從電壓被供給部分15流向電壓供應線路13的電流的絕對值實質上相等。因此，如圖2所示，當電壓供應線路12上的點Pus和P1之間的線阻抗，實質上與電壓供應線路13上的點Pds和P1′之間的線阻抗相等時，點P2相對於電壓Vu的電壓降的量，實質上與點P1′相對於電壓Vd的電壓上升的量相等。換句話說，當電壓降的量用△V表示時，點P1的電壓可以用(Vu-△V)表示，點P1′的電壓可以用(Vd+△V)表示。如上所述，像素供有點P1的電壓和點P1′的電壓的算術平均數的電壓。其結果，像素供有電壓(Vu+Vd)/2。
在圖2所示的電壓補償電路中，假定電壓供給線路12和13的線阻抗可以用集中常數表示。但是，實際的電壓供給線路12和13卻為分布常數電路。因此，流經電壓供給線路12和13的電流的大小實際上並不一定。流經電壓供給線路12和13的電流的大小根據分布容量或電壓供給線路12和13的分叉位置的不同而變化。因此，電壓供給線路12和13上的電壓降或者電壓上升，一般可以用以下的式(3)表示。
∫xo∫xoρ(x)dx·i(x)dx …(3)式中，ρ(x)表示相距電壓供給線路12和13的一端距離為x的點P(x)的阻抗，且i(x)表示點P(X)的電流的大小。
式(3)表示在各自的電壓供給線路12和13上，從距離0到距離x的ρ(x)和i(x)的線積分的積。
此外，用於供給電壓Vu和Vd的電壓供給線路12和13並不總是具有相同的阻抗特性。一般，電壓供給線路12和13上的點P(X)的電壓Vu(x)和Vd(x)可以用以下的式(4)表示。
Vu(x)＝Vu-∫xo∫xoρu(x)dx·iu(x)dxVd(x)＝Vd+∫xo∫xoρd(x)dx·id(x)dx …(4)式中，ρu(x)和ρd(x)各表示相距電壓供給線路12和13的一端距離為x的點P(x)的阻抗，且iu(x)和id(x)各表示點P(x)的電流大小。
如果式(4)的等式右邊的第二項(即電壓降的量和電壓上升的量)如式(5)所示互相相等，不管距離x如何，通過獲得電壓供給線路12和13上的點P(x)的電壓Vu(x)和Vd(x)的算術平均數，可以向任何電壓被供給部分供應所需的電壓(參照式(6))。
∫xo∫xoρu(x)dx·iu(x)dx＝∫xo∫xoρd(x)dx·id(x)dx …(5)V(x) = (VU(x)+Vd(x))/2 = (Vu+ Vd)/2 ……(6)電壓供給線路12和13上的所有的點沒有必要都滿足式(5)的條件。只要電壓供給線路12和13上與電壓被供給部分連接的點滿點式(5)的條件就足夠了。此外，如果能滿足式(5)的條件，電壓供給線路12上的距離x與電壓供給線路13上的距離x沒有必要互相相等。例如，在式(5)左邊的值(x＝x1)等於式(5)右邊的值(x＝x2)的場合，電壓被供給部分只要與相距電壓供給線12的一端點距離為x1的點，以及相距電壓供給線13的一端點距離為X2的點相連即可。
對於所有的距離x而言，如果假設電流iu(x)與電流id(x)相等，為了容易滿足式(5)的條件，只要將所有的距離x均滿足以下的式(7)就足夠了。
ρu(x)＝ρd(x) ……(7)式(7)的條件意味著電壓供給線路12和13具有同樣的阻抗特性。當電壓供給線路12和13均具有一致的特性時，ρu(x)和ρd(x)將成為常數。
以下，對根據圖1所示補償電壓降的原理，向電壓被供給部分供應所需電壓的電壓補償電路的另一構造進行說明。
圖5顯示另一實施例的電壓補償電路的構造。該電壓補償電路包括電壓供給線路14。在本實施例，為簡單起見，假定三個電壓被供給部分15、16和17，與電壓供應線路14上的三點P1、P2和P3相連。但是，本發明並不受連接電壓供應線路14的電壓被供給部分的數量的限制。在電壓Vu和Vd之間以預定周期振蕩的振蕩電壓供向電壓供應線路14上的一端點Ps。該電壓供應線路14的線阻抗一般為分布常數電路。但圖5為簡單起見，用多個集中常數表示該線阻抗。點Ps與P1之間的線阻抗、點P1與P2之間的線阻抗和點P2與P3之間的線阻抗，各用集中常數r表示。
當電流i1在電壓Vu供向電壓供應線路14的第一周期內，從電壓供應線路14流向電壓被供給部分15時，在第一周期內基於電流i1的電壓降為r·i1。如果，在電壓Vd供向電壓供應線路14的第二周期內，一與電流i1同值的電流從電壓被供給部分15流向電壓供應線路14，電壓供應線路14上將因該電流而產生電壓上升r·i1。此時，在電壓(Vu-r·i1)和(Vd+r·i1)之間以1∶1的能量比振蕩的振蕩電壓將出現在點P1。因此，當電壓被供給部分15設有低通濾波器時，將振蕩電壓通過該低通濾波器後，能夠獲得一與點P1出現的振蕩電壓的平均值實質上相等的電壓。根據式(2)，振蕩電壓的平均值與恆壓(Vu+Vd)/2相等。
用同樣的方式，將出現在點P2或P3的振蕩電壓通過低通濾波器，能夠獲得實質上與恆壓(Vu+Vd)/2相等的電壓。
如上所述，通過將單一電壓供應線路與連接該電壓供應線路的、滿足預定條件的電壓被供給部分組合，並且向該電壓供應線路的一端點供以振蕩電壓，不管電壓被供給部分與電壓供給線路上的連接位置如何，均能夠向該電壓被供給部分供應所需的電壓。預定條件是指，在電壓Vu供向電壓供應線路的第一周期內從該電壓供應線路流向電壓被供給部分的電流i1的絕對值，實質上與在電壓Vd供向電壓供應線路的第二周期內從該電壓被供給部分流向電壓供應線路的電流的絕對值相等。
例如，當圖4所示的負荷18與作為電壓被供給部分15的點P1連接時，負荷18將滿足上述預定條件。其理由與上面所述相同，即，當以1∶1的能量比振蕩的振蕩電壓供向圖4所示的點Pm時，從電壓供應線路12流向負荷18的電流，實質上與從負荷18流向電壓供應線路13的電流相等。故在此不再說明理由。
電壓被供給部分15、16和17各自具有包含在液晶顯示板內的像素以及與像素連接的數據線路時，像素的阻抗和電容分量、或者數據線路的阻抗和電容分量的至少一方將起低通濾波器的作用。因此，加於點P1的振蕩電壓將如圖6所示，逐漸集中於恆壓Vp1。在靜止狀態，電壓Vp1如式(2)所示，與電壓Vu和Vd的算術平均電壓相等。結果，電壓Vp1加於像素。
此外，考慮到實際的電壓供應線路14是分布常數電路，對電壓降和電壓上升的說明將導致重複上述對具有同一阻抗特性的電壓供應線路12和13的說明，故在此省略這些說明。
圖7顯示本發明一實施例的顯示裝置。該顯示裝置根據輸入的灰度數據，以多級灰度顯示圖象。以下，為簡化說明，假定灰度數據由2比特(bit)組成，並且灰度的級數為4(＝22)。應注意的是，本發明並不受灰度數據的比特數和灰度的級數的限制。
顯示裝置包括用於供應多個灰度電壓的控制電源供應電路71，連接控制電源供應電路71的四對電壓供應線路72，連接四對電壓供應線路72的多個數據驅動器73、矩陣狀排列的像素74，以及各自連接像素74的多條數據線路75。四對電壓供應線路72、多個數據驅動器73、多個像素74和多條數據線路75形成在液晶顯示板76的玻璃基板上。
此處，圖2所示電壓被供給部分，相當於含有連接四對電壓供應線路72的數據驅動器73，連接該數據驅動器的多條數據線路75，以及該連接數據線路75的像素74的部分。
四對電壓供應線路72構成第一對電壓供應線路(L0u，L0d)，第二對電壓供應線路(L1u，L1d)，第三對電壓供應線路(L2u，L2d)，和第四對電壓供應線路(L3u，L3d)。第一對電壓供應線路(L0u，L0d)具有端點(Ps0d，Ps0d)。第二對電壓供應線路(L1u，L1d)具有端點(Ps1u，Ps1d)。第三對電壓供應線路(L2u，L2d)具有端點(PS2u.PS2d)。第四對電壓供應線路(L3u，L3d)具有端點(Ps3u，Ps3d)。在圖7，為簡便起見，用Ps共同表示八個端點Ps0u、Ps0d、Ps1u、Ps1d、Ps2u、Ps2d、Ps3u和Ps3d。控制電源供應電路71，向八個端點Ps0u、Ps0d、Ps1u、Ps1d、Ps2u、Ps2d、Ps3u和Ps3d各自供以八級模擬電壓V0u、V0d、V1u、V1d、V2u、V2d、V3u和V3d。每一對電壓供應線路(Viu、Vid)用於向數據驅動器73供應所需電壓Vi。模擬電壓Viu高於所需電壓Vi一預定值。模擬電壓Vid低於所需電壓Vi一預定值。該預定值可以預先設定，使之等於或大於相對於模擬電壓Viu的最大電壓降。此處，i＝0、1、2和3。
多個數據驅動器73各連接於四對電壓供應線路72上的P1至PN各點。此處，如上所述，P1至PN各點共同表示八個端點。在圖7中，多個數據驅動器73表示為經四對分支線路與四對電壓供應線路72各自相連。但是，這幅圖的意圖僅為簡單、清楚地表示數據驅動器73與四對電壓供應線路72的連接關係而已。因此，從點P1-PN的一點至數據驅動器73的四對分支線路上的線阻抗均為零。
八級模擬電壓，從控制電源供應電路71經過四對電壓供應線路72，各自供向多個數據驅動器73。當連接一個數據驅動器73的數據線路75的數量為n時，該驅動器73含有n個輸出電路。n個輸出電路各與一數據線路75相連，並且根據輸入的灰度數據，向數據線路75輸出驅動電壓。該驅動電壓經數據線路75供向像素74。
為簡化對本發明構造的說明，用於掃描多個像素74的掃描驅動器，以及電壓供應線路以外的信號線路沒有在圖7中顯示。
在本實施例中，多個數據驅動器73設置在像素74矩陣的一側。但是，本發明並不受數據驅動器的具體位置的限制。例如，多個數據驅動器73也可以設置在像素74矩陣的另一側。
在圖7，為容易理解本發明，多個數據驅動器73設置在與四對電壓供應線路72分開的位置上。然而，在實際的設計中，該多個數據驅動器最好是設置成復蓋四對電壓供應線路72的一部分。這種設計將能防止電壓供應線路和從該電壓供應線路到數據驅動器的線路在基板上互相交錯。
圖8顯示對應於數據驅動器的一個輸出的輸出電路81的構造。
輸出電路81包括第一階段的取樣電路82，第二階段的保持電路83，選擇控制電路84，以及八個模擬開關85。阻抗rc直接插入每一模擬開關85之前。或者，阻抗rc也可以直接插入每一模擬開關85之後。實際上，模擬開關85各有自己的開阻抗。因此，如果採用具有適當開阻抗的模擬開關，阻抗rc可以忽略。
輸出電路81，根據輸入的2比特灰度數據，(D0，D1)，向數據線路75輸出四級所需灰度電壓V0、V1、V2和V3之一個。此外，V0＝V0u+V0d)/2，V1＝(V1u+V1d)/2，V2＝(V2u+V2d)/2，以及V3＝(V3u+V3d)/2。
選擇控制電路84接受2-比特灰度數據，並且根據該灰度數據的值，輸出一表示被選擇的模擬電壓對的控制信號。
表1為一邏輯表，表示輸入到選擇控制電路84的灰度數據的值與該選擇控制電路84輸出的控制信號(S0u、S0d、S1u、S1d、S2u、S2d、S3u、S3d)之間的關係。如表1所示，選擇控制電路84輸出控制信號，使四對控制信號(Siu和Sid;i＝0、1、2和3)中的任一對控制信號設定在「1」(即，有效)。
表 1
選擇控制電路84的輸出，各自連接八個模擬開關85的控制輸入。八個模擬開關85各控制在，當控制輸入接受到值「1」時，呈開的狀態，並且當控制輸入接受到值「0」時，呈關的狀態。還有，當選擇控制電路84的輸出數為四時，選擇控制電路84的每一輸出能與模擬開關85的控制輸入對連接。
八個模擬開關85的信號輸入連接四對電壓供應線路72。因此，八級模擬電壓V0u、V0d、V1u、V1d、V2u、V2d、V3u、V3d，經四對電壓供應線路72各自輸入到模擬開關85。
選擇控制電路84按表1所示的邏輯表工作。其結果，成對的模擬開關85在同樣的預定時間周期中處於開的狀態。因此，如圖4所示等效電路一樣，從四對電壓供應線路72流向輸出電路81的電流的絕對值，實質上與從輸出電路81流向四對電壓供應線路72的電流的絕對值相等。所以，電壓(V0d+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2和(V3u+V3d)/2中的一電壓輸出到數據線路75。
圖9顯示對應於數據驅動器73的一個輸出的輸出電路91的構造。圖9所示的數據電路91，除了阻抗rc，以及將在有效狀態與非有效狀態之間以1∶1的能量比振蕩的振蕩脈衝t輸入到選擇控制電路84之外，與圖8所示的輸出電路相同。因此，相同的元件用相同的參照符號表示，並省略對其說明。
表2為一邏輯表，表示輸入到選擇控制電路84的灰度數據(d0，d1)的值，與該選擇控制電路84輸出的控制信號(S0u、S0d、S1u、S1d、S2u、S2d、S3u、S3d)之間的關係。如表2所示，選擇控制電路84輸出信號，使四對控制信號(Siu和Sid;i＝0、1、2和3)中的任意一對控制信號設定在「t」和「t」。表2，「t」表示振蕩脈衝t作為控制信號輸出，而「t」表示振蕩脈衝t的反向信號作為控制信號輸出。
表 2
選擇控制電路84按表2所示的邏輯表工作。其結果，成對的模擬開關85在預定周期中呈交替開與關的狀態。因此，如圖4所示等效電路一樣，從四對電壓供應線路72流向輸出電路91的電流的絕對值，實質上與從輸出電路91流向四對電壓供應線路72的電流的絕對值相等。所以，具有平均值與電壓(V0u+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2、和(V3u+V3d)/2之一相等的振蕩電壓輸出到數據線路75。
像素74的阻抗和電容分量、或者連接像素74的數據線路75的阻抗和電容分量的至少一方將起低通濾波器的作用。因此，輸向數據線路75的振蕩電壓，因該低通濾波器而得到平均。結果，在靜止狀態，一與振蕩電壓的平均值實質上相等的電壓被加到像素74。
如上所述，按照本發明的顯示裝置，即使因電壓供應線路形成在玻璃基板上，電壓供應線路的線阻抗相對較高時，也能將與所需灰度電壓V0、V1、V2和V3之一相等的電壓供向多個數據線路75。據此，能夠得到一種以連續、平坦的灰度顯示的顯示裝置。
圖10顯示控制電源供應電路71的部分構造。圖10所示的構造用於供應一對電壓(V0u+V0d)。但是，本發明並不受該控制電源供應電路71的具體構造的限制。只要上述八級模擬電壓能夠各自供向四對電壓供應線路72，任何類型的控制電源供應電壓71均能使用。
圖11顯示本發明另一實施例中的顯示裝置的構造。該顯示裝置根據輸入的灰度數據，以多級灰度顯示圖象。以下，為簡化說明，假定灰度數據由2比特組成，並且灰度的級數為4(＝22)。
顯示裝置包括用於供應多個灰度電壓的控制電源供應電路111，連接控制電源供應電路111的四條電壓供應線路112，連接四條電壓供應線路112的多個數據驅動器113、矩陣狀排列的像素114，以及各自與像素114連接的多條數據線路115。四條電壓供應線路112、多個數據驅動器113、多個像素114和多條數據線路115形成在液晶顯示板116的玻璃基板上。
此處，圖5所示電壓被供給部分，相當於含有連接四條電壓供應線路112的數據驅動器113，連接該數據驅動器的多條數據線路115，以及該連接數據線路115的像素114的部分。
四條電壓供應線路112構成第一電壓供應線路L0，第二電壓供應線路L1，第三電壓供應線路L2，和第四電壓供應線路L2。第一電壓供應線路L0具有端點Ps0。第二電壓供應線路L1具有端點Ps1。第三電壓供應線路L2具有端點PS2。第四電壓供應線路L3具有端點Ps3。在圖11，為簡單起見，用Ps共同表示四個端Ps0、Ps1、Ps2、和Ps3、控制電源供應電路111，向四個端點Ps0、Ps1、Ps2、和Ps3各自供以四級模擬電壓Vosc0、Vosc1、Vosc2、和Vosc3。振蕩電壓Vosc1是在一對預定的模擬電壓(V1u，V1d)之間以1∶1的能量比振蕩，並且在一輸出周期中多次振蕩的電壓。每一對模擬電壓(Viu，Vid)用於向數據驅動器113供應所需電壓Vi。模擬電壓Viu高於所需電壓Vi一預定值。模擬電壓Vid低於所需電壓Vi一預定值。該預定值可以預先設定，使之等於或大於相對於模擬電壓Viu的最大電壓降。此處，i＝0、1、2和3。
多個數據驅動器113各連接於四條電壓供應線路112上P1至PN各點。此處，如上所述，P1至PN各點共同表示四個端點。四級模擬電壓，從控制電源供應電路111經四條電壓供應線路112各供向多個數據驅動器113。當連接一個數據驅動器113的數據線路115的數量為n時，該驅動器113含有n個輸出電路。n個輸出電路各與一數據線路115相連，並且根據輸入的灰度數據，向數據線路115輸出驅動電壓。該驅動電壓經數據線路115供向像素114。
為簡化本發明構造的說明，用於掃描多個像素114的掃描驅動器，以及電壓供應線路以外的信號線路沒有在圖11中顯示。
在本實施例，多個數據驅動器113設置在像素114矩陣的一側。然而，本發明並不受數據驅動器的具體位置的限制。例如，多個數據驅動器113也可以設置在像素114矩陣的另一側。
在圖11，為容易理解本發明，多個數據驅動器113設置在與四條電壓供應線路112分開的位置上。然而，在實際的設計中，該多個數據驅動器最好是設置成復蓋四條電壓供應線路112的一部分。這種設計將能防止電壓供應線路和從該電壓供應線路到數據驅動器的線路在基板上互相交錯。
圖12顯示對應於數據驅動器113的一個輸出的輸出電路121的構造。
輸出電路121包括第一階段的取樣電路122，第二階段的保持電路123，選擇控制電路124，以及四個模擬開關125。
選擇控制電路124接受2-比特灰度數據，並且根據該灰度數據的值，輸出一表示被選擇的模擬電壓對的控制信號。
表3為一邏輯表，表示輸入到選擇控制電路124的灰度數據(d0，d1)的值與選擇控制電路124輸出的控制信號(S0、S1、S2、S3)之間的關係。如表3所示，選擇控制電路124輸出控制信號，使四種控制信號(S0、S1、S2和S3)中的任意一種控制信號設定在「1」(即，有效)。
選擇控制電路124的輸出，各自連接四個模擬開關125的控制輸入。四個模擬開關125的每一個控制在，當控制輸入接受到值「1」時，呈開的狀態，並且當控制輸入接受到值「0」時，呈關的狀態。
四個模擬開關125的信號輸入連接四條電壓供應線路112。因此，四級振蕩電壓Vosc0、Vosc1、Vosc2、和Vosc3，經四條電壓供應線路112各自輸入到模擬開關125。
選擇控制電路124按表3所示的邏輯表工作。現假定只有控制信號S0為「1」(有效)。在該場合，在電壓Vu0供向第一電壓供應線路L0的端點Ps0的周期中，電流i1從點Ps0流向連接點P1的輸出電路121。然後，在電壓Vd0供向第一電壓供應線路L0的端點Ps0的周期中，電流i1從輸出電路121流向點Ps0。因此，電壓供應線路L0的線阻抗引起的電壓降和電壓上升互相相等。結果，具有平均值與電壓(Vuo+Vdo)/2相等的振蕩電壓供向點P1，並且該振蕩電壓輸出到數據線路115。
如果其他控制信號S1-S3之中的任何一個為「1」(有效)的話，電流將以上述同樣的方式流動。所以，具有平均值與電壓(V0u+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2和(V3u+V3d)/2、相等的任意一振蕩電壓將輸出到數據線路115。
像素114的阻抗和電容分量、或者連接像素114的數據線路115的阻抗和電容分量的至少一方將起低通濾波器的作用。因此，輸向數據線路115的振蕩電壓，因該低通濾波器被平均化。結果，在靜止狀態，一與振蕩電壓的平均值實質上相等的電壓被加到像素114。
如上所述，按照本發明的顯示裝置，即使在因電壓供應線路形成在玻璃基板上，電壓供應線路的線阻抗相對較高時，也能將與所需灰度電壓V0、V1、V2和V3之一相等的電壓供向多條數據線路115。據此，能夠得到一種以連續、平坦的灰度顯示的顯示裝置。
與圖7所示顯示裝置相比，圖11所示的顯示裝置具有電壓供應線路的數量可以減半的優點。
本發明的電壓補償電路用於向液晶顯示裝置的像素提供所需能級的灰度電壓。然而，本發明的電壓補償電路的使用範圍並不局限於上述具體的實施例。不論電壓供應線路一端的距離如何，本發明的電壓補償電路適用於需要供給預定能級的電壓的任何類型的電路。
對熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明的範圍和精神的前提下，對本發明進行各種修改是顯而易見的並且也容易做到。因此本說明書所附權利要求書的範圍，不應局限在這裡所介紹的內容，而應該有更廣泛的理解。
權利要求
1.一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓的電壓補償電路，該電壓補償電路包括具有第一端點的第一電壓供應線路；和具有第二端點的第二電壓供應線路，其特徵在於，向第一端點供以比所需電壓高預定值的第一電壓，向第二端點供以比所需電壓低預定值的第二電壓，該需要供給所需電壓的部分在第一連接點與第一電壓供應線路相連，該需要供給所需電壓的部分在第二連接點與第二電壓供應線路相連，並且第一端點至第一連接點之間的第一電壓的電壓降的量實質上與第二端點至第二連接點之間的第二電壓的電壓上升量相等。
2.根據權利要求1所述的電壓補償電路，其特徵在於，所述第一電壓供應線路的線阻抗實質上與第二電壓供應線路的線阻抗相等。
3.一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓的電壓補償電路，該電壓補償電路包括具有一端點的電壓供應線路，其特徵在於，向該端點供以在比所需電壓高預定值的第一電壓和比所需電壓低預定值的第二電壓之間振蕩的振蕩電壓，該需要供給電壓部分在一連接點與第一電壓供應線路相連。
4.根據權利要求3所述的電壓補償電路，其特徵在於，所述振蕩電壓是在第一電壓和第二電壓之間以1∶1的能量比振蕩的電壓。
5.一種通過補償電壓供應線路的線阻抗，向像素供給所需灰度電壓的顯示裝置，該顯示裝置包括具有像素和連接該像素的數據線路的顯示部分;具有第一端點的第一電壓供給線路;具有第二端點的第二電壓供給線路;向第一端點供以比所需灰度電壓高預定值的第一電壓，且向第二端點供以比所需灰度電壓低預定值的第二電壓的電壓供應電路;和向數據線路輸出驅動電壓的驅動電路，該驅動電路在第一連接點與第一電壓供應線路相連，並在第二連接點與第二電壓供應線路相連，第一端點至第一連接點之間的第一電壓的電壓降的量實質上與第二端點至第二連接點之間的第二電壓的電壓上升量相等。
6.根據權利要求5所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一電壓和第二電壓供向驅動電路，該驅動電路包括在同一時間周期內向數據線路輸出第一電壓和第二電壓的輸出裝置。
7.根據權利要求5所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一電壓和第二電壓供向驅動電路，該驅動電路包括在預定周期內向數據線路交替輸出第一電壓和第二電壓的輸出裝置。
8.根據權利要求5所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一電壓供應線的線阻抗實質上與第二電壓供應線的線阻抗相等。
9.一種通過補償電壓供應線路的線阻抗，向像素供給所需灰度電壓的顯示裝置，該顯示裝置包括含有像素和連接該像素的數據線路的顯示部分;具有一端點的電壓供應線路;向該端點供以在比所需電壓高預定值的第一電壓和比所需電壓低預定值的第二電壓之間振蕩的振蕩電壓的電壓供應電路;和向數據線路輸出驅動電壓的驅動電路，該驅動電路在一連接點與該電壓供應線路相連。
10.根據權利要求9所述的顯示裝置，其特徵在於，所述振蕩電壓是在第一電壓和第二電壓之間以1∶1的能量比振蕩的電壓。
全文摘要
一種通過補償因電壓供應線路的線阻抗而引起的電壓降，向需要供給電壓的部分供應所需電壓的電壓補償電路，該電壓補償電路包括具有第一端點的第一電壓供應線路；和具有第二端點的第二電壓供應線路。該電壓補償電路，向第一端點供以比所需電壓高預定值的第一電壓，且向第二端點供以比所需電壓低預定值的第二電壓。該需要供給所需電壓的部分在第一連接點與第一電壓供應線路相連，該需要供給所需電壓的部分在第二連接點與第二電壓供應線路相連。第一端點至第一連接點之間的第一電壓的下降量實質上與第二端點至第二連接點之間的第二電壓的上升量相等。
文檔編號G09G3/36GK1099491SQ9410818
公開日1995年3月1日 申請日期1994年7月6日 優先權日1993年7月6日
發明者田久夫, 山本裕司, 植平茂行 申請人:夏普株式會社