驅動圖像顯示設備的裝置和設計該裝置的方法
2023-10-22 23:01:07 1
專利名稱：驅動圖像顯示設備的裝置和設計該裝置的方法
技術領域：
本發明涉及圖像顯示設備領域，特別是涉及一種圖像顯示設備，它能夠把每一像素的數字圖像數據轉換成一個模擬信號，並且使用通過具有雙緩衝結構的驅動電路已充電的電壓，為響應模擬像素信號驅動一個液晶元件，以及該設備的設計方法。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)是一種使用於計算機、平面電視接收器、以及一種信息裝置的平面顯示設備，並且由大量具有電容負載的像素組成。
通常，一種LCD是由大量表示圖像信號的像素組成，像素響應通過電線施加的信號而被驅動。在電線中，用於傳輸掃描信號的掃描信號線或門信號線，或者用於傳輸圖像信號的圖像信號線或數據線以矩陣的形式連接到與像素對應的大量薄膜電晶體(TFT)開關器件。每一個TFT連接到液晶元件，因此顯示圖像信號。
如圖1所示，一種用於驅動圖像顯示設備的傳統裝置包括一個液晶元件1，一個薄電晶體2，和一個用於每一個像素顯示單元的電容3。薄電晶體2的柵極度和輸入端連接到一個門信號線和一個數據信號線。液晶元件1的一個端子連接到薄電晶體2的一個輸出端，並且一個像素電極施加到其中的其它終端。液晶元件1並聯連接到電容器3。
數據信號線是用於提供電壓給液晶元件1，並且門信號線是用於提供用來決定要顯示的掃描線的液晶元件所屬部分的線的信號。
響應通過門信號線所提供的信號，薄電晶體2累計在電容器3中的數據信號線的電壓，以便提供電壓給液晶元件1。
如上所示，每一液晶元件1通過在電容器3中充電的電壓來驅動。
通常，一種傳統的圖像顯示設備在一個垂直同步時段(1/60秒)顯示一幅具有R.G.B單元的圖像。因此，為了實現使用傳統的圖像顯示設備的單面板投影電視接收器，至少R.G.B顏色必須在一個垂直同步時段內顯示。然而，圖1所示的傳統圖像顯示設備不能夠在一個垂直同步時段內，驅動在一個單面板上的所有R.G.B單元。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種裝置，用於驅動一種圖像顯示設備，此圖像顯示設備把每一像素的數字圖像數據轉換成模擬信號，並且使用通過具有雙緩衝結構的驅動電路已充電的電壓，為響應模擬像素信號驅動一個液晶元件，以及該設備的設計方法。
為了實現上述目的，提供一種裝置，用於驅動一種圖像顯示設備，此裝置包括一個數模(D/A)轉換器，把數字圖像數據轉換成一個模擬像素信號；一個像素驅動單元，接收從D/A轉換器輸出的模擬像素信號，切換模擬像素信號以使第一充電器件充有模擬像素信號，切換在第一充電器件中充有的每一幀信號以使第二充電器件充有信號，並且在對第二充電器件充有當前幀信號之前，對在第二充電單元和液晶元件中充有的先前幀信號進行放電；和一個液晶元件，使用在第二充電器件中像素信號電壓和預先決定的AC驅動電壓之間的不同而顯示圖像。
通過參考其中的附圖詳細描述一個最佳實施例，本發明的上述發明目的和優點就會變得更加清楚，其中圖1是一種傳統圖像顯示設備的電路圖；圖2是一種根據本發明的用於驅動圖像顯示設備的裝置電路圖；圖3是一種應用於本發明的具有被調脈衝寬度的像素信號的波形圖；圖4A至H是通過圖2電路傳播的主要信號波形圖；圖5是表示液晶外施電壓和灰度等級之間關係的圖形。
具體實施例方式
圖2是根據本發明用於驅動圖像顯示設備的裝置的電路圖。參見圖2，裝置包括一個數模(D/A)轉換器210，一個像素驅動單元220，和一個液晶元件230。
D/A轉換器210把數字圖像數據轉換成一個模擬像素信號。更特別地，D/A轉換器210包括一些開關S1至S4，一個電容器C0，和一個電流源Io。
把具有一個被調脈衝寬度的數字圖像數據施加到開關S1的一個柵極端子，並且把開關S1的輸入/輸出(I/O)端分別連接到電流源Io和電容器C0。
開關S1的輸出端與一個由開關S3和S4所組成的緩衝電路相連接，以便使開關S1中的輸出阻抗與像素驅動單元220中的輸出阻抗相匹配。電容器C0與開關S2相連接用於對已充電信號進行放電。
在D/A轉換器210的操作中，把具有一個被調脈衝寬度的數字像素數據，比如圖3中所示的133[10000101B]施加到開關S1的一個柵極端子。因此，開關S1隻有在具有一個被調脈衝寬度的數字像素數據的「高」狀態時段被接通，並且電容器C0被電流源Io充電。結果，數字像素數據被轉換成一個模擬電壓的像素信號。
開關S2把每一線的數字像素數據轉換成一個模擬信號，並且為了給掃描下一線作準備，響應具有圖4E中所示時序的門信號Sc1，對在電容器C0和C1中已充電的信號進行放電。
通常，數模(D/A)轉換是以8像素單元或16像素為單位執行的，因此，當顯示圖像時，就不可避免在8像素或者16像素距離處產生不希望的條式噪聲。相反地，根據本發明的D/A轉換是以像素為單位產生，因此使在一個半導體的製造處理過程中所引起的質量退變最小化。所以，阻止在屏幕中每線產生不希望的噪聲是可能的。
像素驅動單元220是一個用於產生電壓來驅動液晶元件的塊。像素驅動單元220包括一些開關S5至S7，及兩個充電器件第一和第二電容器C1和C2。
開關S5的I/O端分別連接到D/A轉換器210的輸出端和第一充電電容器C1。開關S6的輸入和輸出端分別連接到電容器C1和第二充電電容器C2。開關S6的輸出端也連接到開關S7，用於對在電容器C2中已充電信號進行放電。
在像素驅動單元220的操作中，當具有圖4F中所示時序的門信號Ss施加到開關S5的柵極端子時，第一電容器C1首先用在掃描每一線時輸入的模擬像素信號對其充電。
開關S6響應在電容器C1中已充電的像素信號而接通，並且用像素信號對電容器C2進行充電，以致響應具有圖4D中所述時序的門信號St而立刻顯示一幀圖像。
響應具有圖4H中所示時序的門信號Sc2，在顯示了一幀圖像之後和在接收下一幀圖像之前，並聯連接到電容器C2的開關S7對施加到電容器C2和液晶元件230的電壓進行放電。
此時，電容器C1和C2及液晶元件的電容器CLC的電容設計為C1》C2》CLC，以便對DC電荷共享進行補償。
圖5所示，對於液晶元件230的每一幀，交替地施加+/-電壓，以便阻止液晶粘性現象的發生。詳細地，對於每一幀交替地施加+/-電壓，圖4C中所示的像素電極電壓Vcom施加於液晶元件230的一個端子，並且在電容器C2中已充電電壓通過一個像素電極施加於液晶電壓230的另一個端子。結果，由於像素電極電壓Vcom與在電容器C2中已充電電壓之間的電壓差，就能夠顯示一幅圖像。
根據本發明的開關S1至S7可以是由薄膜電晶體(TFTs)形成的。在下文中，將描述在+/-幀中開關S1至S7的操作。
在「+」幀中，在相對每一像素的像素數據執行D/A轉換之後，當響應門信號Ss每線開啟開關S5時，已轉換的像素數據存儲到電容器C1中。在對所有線中的模擬像素信號充電之後，響應門信號Sc2開啟開關S7，以便對在一個先前幀中顯示一幅圖像的每一元件的液晶電壓VLC進行放電。接著，當響應門信號St開啟開關S6時，整個順序幀的圖像數據在電容器C2中進行充電，以便根據施加一個液晶電壓到一個當前幀的切換順序，控制液晶設備的驅動。
在「-」幀中，以像素為單位對反向圖像數據執行D/A轉換，並且反轉像素電極電壓Vcom，以便顯示一個與已轉換的圖像數據相對應的像素。施加液晶電壓的開關順序與在「+」幀中相同。
根據本發明，圖像數據以像素為單位被轉換成一個模擬信號，使用一個具有雙重結構的緩衝器，按每線和每幀順序地對像素信號進行充電，並且利用以每一幀已充電的像素信號的電壓驅動液晶元件。根據本發明，通過提供被施加於一個圖像顯示設備的圖像數據，採用一個模擬驅動的方法，在一個垂直同步周期，即分成R/G/B/W幀的周期，如圖4A所示，R.G..B信號能夠顯示在單面板上。
根據本發明，依據一個數字過程對圖像數據進行處理，並且響應一個通過對圖像數據執行D/A轉換而獲得的信號，一個圖像顯示設備以像素為單位被驅動。因此，防止條式噪聲產生在數字圖像顯示設備，比如一個等離子體顯示面板(PDP)，一個數字微型鏡像設備(DMD)，或者一個鐵電液晶設備(FLCD)當中是可能的。同樣地，只要液晶元件的反應速度維持的足夠快，增加在單面板上每一顏色的幀和顯示圖像的數量是可能的。
總之，根據本發明，把每一像素的數字圖像數據轉換成一個模擬信號，以便產生一個用於驅動圖像顯示設備的電壓，並且使用具有雙緩衝結構的驅動電路來產生用於驅動圖像顯示設備的模擬電壓。因此，比現有技術更有效地阻止噪聲的產生是可能的。特別是，根據本發明的一個圖像顯示設備對於使用一個單面板來顯示R.G.B信號是有利的。
本發明可以體現為一種方法，一種裝置或者一種系統。在一個實例中，本發明是通過軟體來實現的，用於完成必要操作的代碼段作為構成部分是必需。程序或者代碼段可以存儲在一個可讀處理器媒介中，或者可以通過一個為響應一個與載波結合的計算機數據信號的傳輸裝置或網絡來傳輸。此時，可讀處理器媒介可以是能夠存儲或者傳輸數據的任一媒介，比如一種電子電路、一種半導體存儲器件、一種ROM、一種快閃記憶體、一種EE PROM、一種軟盤、一種光碟、一種硬碟、一種光纖媒介、或者一種射頻(RF)網。同樣地，計算機數據信號可以是能夠通過傳輸媒介，比如電子網絡信道、一種光纖、空氣、一種電子場、或者一種射頻網。
雖然已經特別介紹了本發明的最佳實施例，但應當指出，只要不違背本發明權利要求所規定的精神和範圍，技術熟練的人可以進行形式和細節方面的各種更改。
權利要求
1.一種用於驅動圖像顯示設備的裝置，此裝置包括一個數模(D/A)轉換器，把數字圖像數據轉換成一個模擬像素信號；一個像素驅動單元，接收從D/A轉換器輸出的模擬像素信號，切換模擬像素信號，從而以模擬像素信號對第一充電器件充電，切換在第一充電器件中每一幀所充電的信號，從而以該信號對第二充電器件充電，並且在以當前幀的信號對第二充電器件充電之前，對在第二充電單元和液晶元件中充電的前一幀的信號進行放電；和一個液晶元件，利用在第二充電器件中像素信號電壓和預先決定的AC驅動電壓之間的差而顯示圖像。
2.如權利要求1所述的裝置，其中數字像素數據是脈寬被調製的數據。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述D/A轉換器還包括一個放電開關電路，在以像素信號對當前線充電之前的每線，對在先前線中充電的像素信號放電。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述D/A轉換器包括第一開關單元，響應具有調製的脈寬的數字像素數據信號，切換並輸出電流源；第一電容器，對從第一開關單元輸出的信號充電；以及第二開關單元，與第一電容器並聯連接，並在以像素信號對當前線充電之前，按每線對在先前線中充電的像素信號放電。
5.如權利要求4所述的裝置，其中還包括一個緩存電路單元，用於在第一開關單元輸出端的阻抗匹配。
6.如權利要求1所述的裝置，其中像素驅動單元包括第三開關單元，響應每線產生的門信號，切換並輸出從D/A轉換器輸出的模擬像素信號；第二電容器，對從第三開關單元輸出的模擬像素信號充電；第四開關單元，響應每幀產生的第一門信號，切換並輸出在第二電容器中充電的模擬像素信號；第三電容器，對從第四開關單元輸出的模擬像素信號充電；以及第五開關單元，與第三電容器並聯連接，並在當前幀中以像素信號對第三電容器充電之前，響應每幀產生的第二門信號，對在先前幀中充電的像素信號放電。
7.如權利要求6所述的裝置，其中第二電容器的電容大於第三電容器的電容，第三電容器的電容大於液晶元件的電容。
8.如權利要求1所述的裝置，其中設定預定AC驅動電壓以幀為單位在正電壓與負電壓之間切換。
9.一種設計用於驅動用在圖像顯示設備中的液晶元件的電路的方法，其中將該電路設備為具有雙緩衝結構並具有每線切換模擬像素信號的切換順序，以便以該信號對第一充電單元充電，切換在第一充電單元中充電的信號，以便以該信號對第二充電單元充電，響應在第二充電單元中充電的信號驅動液晶元件，以及在以當前幀的信號對第二充電單元充電之前，對在第二充電單元中充電的先前幀的信號放電。
10.如權利要求9所述的方法，其中從具有調製的脈寬的數字像素數據轉換模擬像素信號。
11.如權利要求9所述的方法，其中第一充電單元的電容大於第二電容器的電容，第二電容器的電容大於液晶元件的電容。
全文摘要
提供一種用於驅動圖像顯示設備裝置，此圖像顯示設備把每一像素的數字圖像數據轉換成一個模擬信號，並且利用通過具有雙緩衝結構的驅動電路充電的電壓，為響應模擬像素信號驅動一個液晶元件，以及該裝置的設計方法。根據此裝置，把每一像素的數字圖像數據轉換成一個模擬信號，以便產生用於驅動圖像顯示設備的電壓，並且通過使用一個具有雙緩衝結構的驅動電路產生一個用於驅動圖像顯示設備的模擬電壓。採用此裝置，能夠有效的阻止噪音的產生，並且使用一個單面板顯示R.G.B圖像信號。
文檔編號G09G3/36GK1430202SQ0216088
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月31日 優先權日2001年12月31日
發明者金榮善, 趙奉煥 申請人:三星電子株式會社