CN1156265A - 彩色液晶显示单元 - Google Patents

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Abstract

彩色液晶显示单元采用隔行驱动，它可使差拍噪声型倾斜条纹变得不易察觉，其中采用了各点色彩不同的滤色器，滤色器中的色彩配置为在整个帧内均匀分布，而邻近相同颜色的各点利用相同半帧中具有不同极性的驱动电压进行驱动。

Description

彩色液晶显示单元
本发明涉及抑制隔行驱动液晶时所产生的差拍噪声型倾斜条纹的技术，它利用在彩色液晶显示单元中配置微型滤色器而实现。
国家电视系统委员会(NTSC)系统是人们所知道的标准电视系统之一，其中采用525条扫描线及每秒30帧图像。然而在通常情况下，为了减弱图像闪烁，采用了隔行扫描，其中一帧图像被分成偶数半帧和奇数半帧两部分，两半帧以顺序的方式扫描以便使该扫描交替进行。
在进行隔行扫描时，偶数扫描线以偶数半帧形式显示，奇数扫描线以奇数半帧形式显示。这样，可以使视在扫描周期加倍，从而使图像的闪烁变得不易察觉。另外，由于实际有效帧的扫描线数约为480且其80％左右均在水平方向，所以象素结构的制做，作为全分辨率产品为480×640(称为480线结构)，作为半分辨率(即仅使用扫描线数的一半)产品为240×400(在一般液晶显示单元中称为240线结构)。再有，在液晶显示单元中采用隔行扫描的系统，此处将被称为隔行驱动系统。
在此，扫描驱动表示选择某特定方向的象素线并在该线上施加显示信号。然而，在液晶显示单元中，当在施加信号的同时进行直流驱动时，液晶中的离子在衬底的一侧聚集并易于导致该显示单元的品质下降。因而，为防止这种问题的产生，对驱动过程中每个半帧反转施加于液晶之上显示信号的极性，使其从正到负或反之。
另外，在NTSC系统电视的隔行扫描中，一帧(或一幅)图像是将奇半帧(第一半帧)和偶半帧(第二半帧)合在一起而构成的，而通常半帧频设置为60Hz，帧频设置为30Hz。
  扫描驱动状态如图6所示。在图6中，左侧数字(23至263)表示第一半帧扫描线数，而右侧数字(285至525)表示第二半帧扫描线数。此外，所给出的扫描线从左向右倾斜，这表明扫描从左上部向右下部沿扫描线进行，从而自帧顶运行到帧底，结果形成一帧或半帧图像。
与上述相对照，该状态下的液晶显示单元中，典型的240线电视图像显示状态由单线顺序驱动系统所驱动。如图7所示，在该系统中，写频率设定为60Hz，第一半帧的扫描信号设置为23、24、25至260、261和262等数目，第二半帧的扫描信号设置为286、287、288至523、524和525等数目，依此将信号写入第一半帧，而第二半帧将其置于同一扫描线上。
还有，如图8所示，作为典型的480线电视图像的显示状态，其写频率设置为60Hz，第一半帧的扫描信号设置为23、24至261和262等数目，第二半帧的扫描信号设置为285、286、287至523、524和525等数目。例如，具有扫描信号数23的信号被写入上下相邻的第一及第二两线中，而具有下一个扫描信号数的信号以同样的方法写入相继的两线中，依此利用顺次重复上述过程而形成第一半帧；反之，在第二半帧中，该信号以同样的方法被依次写入与第一半帧写入情形不同组合的两线之中，由此以倍速线顺序驱动系统而驱动，而该系统可以视在倍速将信号写入各线中。
但是，不能说NTSC信号在上述常规单线顺序驱动系统或倍速线顺序驱动系统的状态下具有足够的实用性。
当打算在如图9所示的480线液晶显示单元中直接引入这样的隔行扫描系统，其中第一半帧的扫描线数设置为23、24至261和262，第二半帧的扫描线数设置为286、287至524和525，而第一半帧信号写入及第二半帧信号写入的写频率设置为30Hz，此时该液晶的显示必须保持1/30秒，而随之而来产生了如下所述的优点及缺陷。
首先，作为其优点，垂直分辨率由于众多线数而得到改善，另外，有可能实现比倍速线顺序驱动等更低的功率消耗并可能实现低成本。然而，可以预期，由于液晶电压保持时间增长，其对比度降低且闪烁增加。
因此，在液晶显示未来的开发中，其目的在于在充分再现NTSC信号图像信息的同时取得当前状态下TFT最佳性能和最佳设计技术。
另外，在通常的TFT彩色液晶显示单元中，扫描线与信号线被设置在TFT衬底一侧，公共电极被设置在滤色器衬底一侧，扫描信号基本上施加于扫描线，而相应显示信号被送入信号线以便进行矩阵操作，由此，象素借助电荷持续效应而实现高图像质量。
当在这种TFT彩色液晶显示单元中如前所述进行交流电流驱动以便反转各半帧显示信号的极性时，由信号线而来的信号被反转并输入一个象素，而有若干系统用以反转信号。将所有象素的电压极性反转成半帧单元中相同极性而实半帧反转是已知最简单的反转系统，但它不可能使正负极之间所施加的电压完全对称，从而常常引起闪烁。
因此，采用了信号线反转及门线反转等系统，前者中如图10A所示相对于每一信号线产生反转象素单元，后者中如图10B所示相对于每一扫描线产生反转象素单元，而为了比上述系统更好地解决交扰和不充分写入的问题，还采用了如图11所示在每个相邻点反转象素的点反转系统。
当用隔行驱动取代倍速线顺序驱动系统以便借助在这种情况下当前所能获得的480线液晶显示单元的实验而采用如图12所示的反转驱动时，已经查明，在具有100＞CR(对比度)的液晶显示单元中产生了80＞CR(对比度)。人们推想导致这种情况的原因是实际加在液晶上的有效电压由于写频率变长(两倍)而下降。然而，关于这一点，当采用能在较低电压(对应于低Vth(门限电压))下获得相同穿透率特性的液晶时可方便地解决这个问题。
然而，已经发现，当480线液晶显示单元由隔行驱动所驱动时，可觉察到差拍噪声之类斜条形波动，它甚至用如图12所示的反转驱动也不能消除。随后，人们研究了这种斜条产生的原因。
被分析的液晶板为TFT液晶显示板，它具有480线显示容量并被隔行驱动。
具体而言，如图13所示，配置有多个TFT电路5及象素电极6的透明衬底8和折射板7以预定距离与具有公共电极9，滤色器10和折射板11的透明衬底12相对而置，液晶被密封在两衬底8与12之间的间隙13内，从而形成粗糙结构。
如图14所示详细的等效电路，用于该分析中液晶板的TFT电路5具有如下结构，一组扫描线15和信号线16构成矩阵形式，TFT元件17、等效成电容的液晶18和存储电容19连接在由各线所围绕的区域之内，且该存储电容19连接在扫描线15之上。
接下来，关于这种TFT液晶显示板滤色器红、绿和蓝(以后用RGB表示)各点的色彩配置，已知有如图15A所示RGB各色以镶嵌模式由左至右倾斜配置的滤色器20，有如图15B所示RGB各色以镶嵌模式由右至左倾斜配置的滤色器21，有如图15C所示RGB各色配置于一条垂直线的垂直条模式滤色器22，还有如图15D所示RGB各色以三角形模式配置的滤色器23，而用于分析的滤色器10中所采用的是如图15B所示RGB点配置状态的滤色器21。
当使用上述结构的TFT液晶板并进行如图12所示隔行驱动和反转驱动时，该微型滤色器显示状态下驱动电压极性的配置按驱动顺序依次由图16A、16B、16C和16D所表示。在这些图中，着重注意高清晰度象素G，并给出了如下状态，其中以该微型滤色器点G的黑点涂覆部分表示正写入，而以该微型滤色器点G中具有圆圈标记的部分表示负写入。
从这些图中可明显看出，当以图12所示顺序对TFT液晶板进行隔行驱动或反转驱动时，施加于象素上电压的不对称性和由驱动频率所导致的一点的透射率变化不能通过其周围各象素的透射率变化而清除，并且相反，在由右至左倾斜镶嵌配置的滤色器中它以由右向左倾斜的条形波动的形式呈现出来。另外，这种条形波动在前述其它滤色器配置中也是类似的。
本发明在上述情况下提出，其目的在于提供一种彩色液晶显示单元，它能通过特别设计微型滤色器各点的色彩配置而使隔行驱动下彩色液晶显示单元的差拍噪声型倾斜条纹变得不易觉察。
根据本发明，为解决上述问题，给出了如下结构的彩色液晶显示单元，其中TFT电路配置在衬底对一侧的衬底上，公共电极和滤色器配置在另一衬底上，液晶被固定在两衬底之间，该TFT电路包括连成矩阵形的扫描线和信号线，而TFT元件及象素电极配置在扫描线和信号线所包围的区域内，其中一帧分成两部分，即第一半帧和第二半帧，采用隔行驱动对各个半帧进行扫描以便交替地驱动它们，滤色器具有一组红、绿和蓝三色的微型滤色器，该微型滤色器的色彩配置在整个显示帧内均匀分布，而附近相同颜色的点借助在相同半帧中具有不同极性的驱动电压进行驱动。
在上述结构中要求相同颜色点中的两点相对于相同扫描线的象素而相继配置。
在上述结构中，要求沿交替相同扫描线三色点的拟定顺序相同，相互交替且沿相同信号线的点具有相同的颜色，而沿剩余交替相同扫描线三色点的拟定顺序根据沿交替相同扫描线的拟定顺序位移一列。
图1为描述根据本发明微型滤色器实例的平面图；
图2为描述具有图1所示微型滤色器的TFT彩色液晶显示单元实例的分解透视图；
图3A给出了第一帧的第一半帧，说明了如图1所示微型滤色器驱动电压极性的一种配置；
图3B给出了第一帧的第二半帧，说明了如图1所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图3C给出了第二帧的第一半帧，说明了如图1所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图3D给出了第二帧的第二半帧，说明了如图1所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图4为描述根据本发明微型滤色器另一实例的平面图；
图5A给出了第一帧的第一半帧，说明了如图4所示微型滤色器驱动电压极性的一种配置；
图5B给出了第一帧的第二半帧，说明了如图4所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图5C给出了第二帧的第一半帧，说明了如图4所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图5D给出了第二帧的第二半帧，说明了如图4所示微型滤色器驱动电压极性的配置；
图6说明了NTSC系统电视显示中的隔行驱动状态；
图7描述了在240线液晶显示单元单线顺序驱动下信号写频率为60Hz情形时的写状态；
图8描述了在480线液晶显示单元倍速顺序驱动下信号写频率为60Hz情形时的写状态；
图9描述了在480线液晶显示单元隔行驱动下信号写频率为60Hz情形时的写状态；
图10A给出了根据信号线反转系统的帧状态，说明了液晶驱动电压的反转系统；
图10B给出了根据门线反转系统的帧状态，说明了液晶驱动电压的反转系统；
图11说明了液晶驱动电压的反转系统，描述了根据点反转系统的帧状态；
图12A给出了第一帧第一半帧的驱动电压分布，说明了隔行驱动时的反转驱动系统；
图12B给出了第一帧第二半帧的驱动电压分布，说明了隔行驱动时的反转驱动系统；
图12C给出了第二帧第一半帧的驱动电压分布，说明了隔行驱动时的反转驱动系统；
图12D给出了第二帧第二半帧的驱动电压分布，说明了隔行驱动时的反转驱动系统；
图13给出了具有滤色器TFT液晶显示单元的构造实例；
图14描述了如图13所示用于TFT液晶显示单元中TFT等效电路的实例；
图15A给出了由左向右倾斜的镶嵌模式，说明了通常应用中微型滤色器各个RGB色彩的一种配置；
图15B给出了由右向左倾斜的镶嵌模式，说明了通常应用中微型滤色器各个RGB色彩的一种配置；
图15C给出了纵向条模式，说明了通常应用中微型滤色器各个RGB色彩的一种配置；
图15D给出了三角形模式，说明了通常应用中微型滤色器各个RGB色彩的一种配置；
图16A给出了第一帧的第一半帧，说明了隔行驱动时驱动电压极性的一种配置；
图16B给出了第一帧的第二半帧，说明了隔行驱动时驱动电压极性的配置；
图16C给出了第二帧的第一半帧，说明了隔行驱动时驱动电压极性的配置；
图16D给出了第二帧的第二半帧，说明了隔行驱动时驱动电压极性的配置。
下面将参考附图说明本发明的方案。
图1给出了根据本发明微型滤色器的结构实例。在本例中，安装微型滤色器30用以取代图13所示彩色液晶板2的微型滤色器9，从而构成如图2所示根据本发明的TFT彩色液晶显示单元P。在本例的TFT彩色液晶显示单元中，与前述TFT彩色液晶显示单元2相同的部件被赋予同样的参考数字，关于这些部件的说明被省略。
本例中所使用的微型滤色器30为矩形，其中如图1所示沿垂直和水平方向配置了一组RGB点，微型滤色器中色彩的配置使其分布在整个显示帧内基本均匀，在该配置中沿对应于相同扫描线的一条水平线上顺序重复地设定两点G、两点B和两点R。因此，在本例的微型滤色器30中，RGB各点被配置成沿水平线上两两相邻。
另外，在沿相同信号线的一条垂直线上，其配置模式的构成如下，沿由点G开始的线以GRB重复，沿由点B开始的线以BGR重复，而沿由点R开始的线以RBG重复。
在使用具有上述结构微型滤色器30的480线TFT液晶板P的隔行驱动状态下进行如图12所示反转驱动时，其驱动电压极性的配置状态如图3A、3B、3C和3D所示。特别注意具有高清晰度的象素G，其中涂黑的部分表示正写入而具有○标记的部分表示负写入。然而，由于具有不同极性的驱动电压被写入相邻同颜色点，则互透射率变化得到了相互补偿，从而提供了不会出现倾斜条纹的显示状态。这样，就有可能利用本例的微型滤色器30而使倾斜条纹的产生不易觉察。
图4给出了根据本发明微型滤色器的另一结构实例。在本例中，安装微型滤色器31用以取代图13所示彩色液晶板2的微型滤色器9，从而构成如图2所示根据本发明的TFT彩色液晶显示单元P的等效装置。在本例的TFT彩色液晶显示单元中，与前述TFT彩色液晶显示单元2相同的部件被赋予同样的参考数字，关于这些部件的说明被省略。
本例中所使用的微型滤色器31为矩形，其中如图4所示沿垂直和水平方向配置了一组RGB点，且该微型滤色器的色彩配置在整个显示帧内几乎是均匀分布。另外，在对应于相同扫描线的一条水平线上的配置中，由顶部开始的奇数线上以点G、点B和点R的相应顺序而重复设置，而在由顶部开始的偶数线上，三色点的排列顺序按奇数线点的排列顺序移动一列。因此，在奇数线上从左至右的配置是以GBR的顺序重复，而在偶数线上从左至右的配置是以RGB的顺序重复。
在使用具有上述结构微型滤色器31的480线TFT液晶板P的隔行驱动状态下进行如图12所示反转驱动时，其驱动电压极性的配置状态如图5A、5B、5C和5D所示。涂黑部分表示正写入而具有○标记的部分表示负写入，而依据正负写入情形而具有不同驱动电压极性的点在大致相等的区间内均匀分布，从而提供了不会出现倾斜条纹的显示状态。这样，就有可能利用本例的微型滤色器31而使倾斜条纹的产生不易觉察。
在图4所示的微型滤色器中，尽管奇数线上点以GBR顺序设定而偶数线上点按奇数线上点移动一列而设定，但奇数线上点无论以BGR还是以RGB的顺序设置都会产生同样的效果。另外，由于偶数线的设置状态随奇数线的设置状态而变化，有可能在本发明中给出各种不同的模式图，从而理所当然本发明不局限于图3所示的模式。
如上所述，根据本发明，提供了隔行驱动的TFT彩色液晶显示单元，其中采用每点具有不同色彩的微型滤色器，其色彩的配置均一致，而相同颜色的邻近各点由具有不同极性的驱动电压所驱动，由此可以使倾斜条纹变得不易察觉。
另外，由于具有不同极性的驱动电压通过相对于相同扫描线顺序设置相同颜色两点而被写入相同颜色的相邻点，互透射率变化得到补偿，从而可使得倾斜条纹不易察觉。
再有，当沿交替相同扫描线三色点的排列顺序相同，而沿剩余交替相同扫描线三色点的排列顺序被设置成按上述沿交替相同扫描线的三色点排列顺序而移动一列时，帧上正写入点和负定入点可以相同间隔而均匀分布。这样，可以使倾斜条纹变得不易察觉。

Claims (3)

1.彩色液晶显示单元的结构为，TFT电路配置在衬底对一侧的衬底上，公共电极和滤色器配置在另一衬底上，液晶被固定在两衬底之间，该TFT电路包括连成矩阵形的扫描线和信号线，而TFT元件及象素电极配置在扫描线与信号线所包围的区域内，其中一帧分成两部分，即第一半帧和第二半帧，采用隔行驱动对各个半帧进行扫描以便交替地驱动它们，该滤色器具有一组红、绿和蓝三色的微型滤色器，该微型滤色器的色彩配置在整个显示帧内均匀分布，而附近相同颜色的点借助在相同半帧中具有不同极性的驱动电压进行驱动。
2.根据权利要求1的彩色液晶显示单元，其中两相同颜色的点顺序相对于相同扫描线而设置。
3.根据权利要求1的彩色液晶显示单元，其中沿交替相同扫描线上三色点的排列顺序相同，沿该交替相同信号线上的点具有相同颜色，而沿剩余交替相同扫描线上三色点的排列顺序按沿该交替相同扫描线上的排列顺序移动一列而设置。
CN96114356A 1995-12-12 1996-12-12 彩色液晶显示单元 Expired - Lifetime CN1102247C (zh)

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