CN100414365C - 扫描驱动方法及其平面显示器 - Google Patents

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Abstract

一种扫描驱动方法，使用于一平面显示器。此扫描驱动方法于第一时序期间内，利用第N级扫描线提供一第一扫描电压至像素列，以导通对应的薄膜晶体管，并利用第N+1级提供一第二扫描电压经由导通的薄膜晶体管输出至对应的第一开关，以导通第一开关并将对应的数据线的第一数据电压输出至对应的第一像素电极。其中，第一扫描电压与第二扫描电压的绝对差值不小于薄膜晶体管的临界电压值。

Description

扫描驱动方法及其平面显示器
技术领域
本发明涉及一种扫描驱动方法及其平面显示器，特别是涉及一种像素多任务的扫描驱动方法及其平面显示器。
背景技术
以往的平面显示器中，各像素分别地耦接至一数据线与一扫描线，且由驱动电路来提供对应的数据电压与扫描电压。由于目前市场的需求，平面显示器的尺寸越来越大，分辨率越来越高，驱动电路的成本也随之增加，使得平面显示器的成本也越来越高。因此，为了有效降低显示器成本来提高市场竞争力，像素多任务平面显示器的设计便因应而生。
请参考图1，其为已知像素多任务平面显示器的像素阵列的示意图。请同时参考图2，其为图1所示平面显示器的扫描电压与数据电压的时序图。像素阵列100采用像素多任务驱动方法，藉由同一条数据线提供相邻两像素适当的数据电压。以下是以耦接数据线Dm及扫描线Gn的第N像素列Ln的相邻两像素A与B为例说明像素多任务驱动方法。首先，于t0至t1的时序期间，利用第N级扫描线Gn提供扫描电压Vn至第n像素列Ln，以导通对应的薄膜晶体管M2，并利用第N+1级扫描线Gn+1提供扫描电压Vn+1经由导通的薄膜晶体管M2输出至对应的薄膜晶体管M1，以导通薄膜晶体管M1并将对应的数据线Dm的数据电压D1输出至对应的像素A。此外，第N级扫描线Gn输出的扫描电压Vn导通对应的薄膜晶体管M3，并将对应的数据线Dm的数据电压D1输出至像素B。其中，扫描电压Vn实质上等于扫描电压Vn+1。
然而，根据薄膜晶体管的特性，当薄膜晶体管M2导通时，由薄膜晶体管M2所输出至晶体管M1的栅极电压并非等于扫描线Gn+1所提供的扫描电压Vn+1，而是比扫描电压Vn+1低一个晶体管的临界电压值(ThresholdVoltage)(例如是5V)，亦即晶体管M1的栅极电压＝20V-5V＝15V。另外，晶体管M3的栅极电压等于扫描线Gn的扫描电压Vn＝20V。也就是说，于t0至t1的时序期间，像素A与B接收数据电压D1以进行充电时，由于薄膜晶体管M1的栅极电压(＝15V)实质上小于薄膜晶体管M3的栅极电压(＝20V)，使得像素A的充电能力比像素B的充电能力差。且由于两像素A与B间充电能力的不平均，还会造成平面显示器的画面闪烁的现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种像素驱动方法及其平面显示器。可有效解决由于平面显示器采用像素多任务的驱动方式而造成像素之间电压不平衡的问题，使得画面闪烁的现象有显著的改善。
根据本发明的目的，提出一种扫描驱动方法，使用于平面显示器。首先，于第一时序期间内，利用第N级扫描线提供第一扫描电压至像素列，以导通对应的薄膜晶体管，并利用第N+1级提供第二扫描电压经由导通的薄膜晶体管输出至对应的第一开关，以导通第一开关并将对应的数据线的第一数据电压输出至对应的第一像素电极。其中，第一扫描电压与第二扫描电压的绝对差值不小于薄膜晶体管的临界电压值。接着，于第二时序期间内，第N级扫描线提供第三扫描电压至像素列以导通对应的薄膜晶体管以及第二开关，第N+1级扫描线输出第四扫描电压经由导通的薄膜晶体管输出至对应的第一开关以关闭第一开关，同时导通的第二开关将对应的数据线的第二数据电压输出至对应的第二像素电极。
根据本发明的目的，提出一种平面显示器，其包括一基板与多个像素。此些像素皆包括第一子像素与第二子像素。第一子像素包括第一像素电极、第一开关与薄膜晶体管。第二子像素包括第二像素电极与第二开关。其中，于第一时序期间内，第N级扫描线输出第一扫描电压至此些像素其中的一像素列以导通对应的薄膜晶体管，而第N+1级扫描线输出第二扫描电压经由导通的薄膜晶体管输出至对应的第一开关，以导通第一开关并将对应的数据线输出的第一数据电压输出至对应的第一像素电极，且第一扫描电压与第二扫描电压的绝对差值不小于薄膜晶体管的临界电压值。于第二时序期间内，第N级扫描线提供第三扫描电压至像素列以导通对应的薄膜晶体管以及第二开关，第N+1级扫描线输出第四扫描电压经由导通的薄膜晶体管输出至对应的第一开关以关闭第一开关，同时导通的第二开关将对应的数据线的第二数据电压输出至对应的第二像素电极。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1示出了已知像素多任务平面显示器的像素数组的示意图。
图2示出了图1所示平面显示器的扫描电压与数据电压的时序图。
图3示出了依照本发明一较佳实施例的像素多任务平面显示器的示意图。
图4示出了依照图3的显示区310中像素的电路结构示意图。
图5示出了依照图4中扫描线与数据线的时序图。
图6示出了依照电路软件仿真本发明实施例所得的扫描线与数据线的时序图。
图7示出了依照本发明较佳实施例的扫描线与数据线时序图的另一实施例。
图8示出了依照本发明实施例的另一种像素的电路结构示意图。
图9示出了依照图8中数据线与扫描线的时序图。
附图符号说明
10：第一像素电极
20：第一开关
30：薄膜晶体管
40：第二像素电极
50：第二开关
100、800：像素阵列
300：平面显示器
310：显示区
312：基板
320：扫描驱动电路
330：数据驱动电路
具体实施方式
请参考图3，其示出了依照本发明一较佳实施例的像素多任务平面显示器的示意图。平面显示器300，例如是一种液晶显示器，其包括基板312、扫描驱动电路320与数据驱动电路330。基板312设置有多条扫描线G、多条数据线D以及显示区(Display Area)310。显示区310用以显示一画面，且显示区310包括多列像素(未示出了于图中)。扫描驱动电路320以及数据驱动电路330分别经由扫描线G以及数据线D耦接至显示区310。于正常驱动模式中，扫描驱动电路320通过扫描线G输出扫描电压至基板312，以致能对应的像素。数据驱动电路330经由数据线D输出的数据电压，以显示像素显像。
请参考图4，其示出了图3的显示区310中像素的电路结构示意图。于显示区310中，所有的像素P均包括第一子像素P1与第二子像素P2，接下来便以第N列像素Ln中耦接数据线Dm及扫描线Gn的像素P为例作说明。第一子像素P1包括第一像素电极10、第一开关20与薄膜晶体管30。第二子像素P2包括第二像素电极40与第二开关50。第一开关20、薄膜晶体管30与第二开关50例如皆为一N型金属氧化物半导体(N-type Metal OxideSemiconductor，NMOS)场效晶体管。于第一子像素P1中，第一开关20耦接至第一像素电极10与对应的数据线Dm，而薄膜晶体管30耦接至对应的第N级扫描线Gn、第N+1级扫描线Gn+1与第一开关20。于第二子像素P2中，第二开关50耦接至第二像素电极40、数据线Dm与第N级扫描线Gn。接下来将详细说明本发明实施例如何解决像素多任务驱动方式所造成显示器的画面闪烁的问题。
请参考图5，其示出了图4中数据线Dm与扫描线Gn、Gn+1的时序图。于t0至t1的时序期间内，第N级扫描线Gn输出第一扫描电压V1至第N像素列Ln以导通对应的薄膜晶体管30。同时第N+1级扫描线Gn+1输出第二扫描电压V2经由导通的薄膜晶体管30输出至对应的第一开关20，以导通第一开关20并将对应的数据线Dm输出的第一数据电压D1输出至对应的第一像素电极10，并据以显示对应的像素影像。此外，第N级扫描线Gn输出的第一扫描电压V1导通对应的第二开关50，并将对应数据线Dm的第一数据电压D1输出至第二像素电极40。值得注意的是，第一扫描电压V1的值大于第二扫描电压V2(例如是20V)至少一个薄膜晶体管30的临界电压值Vh(例如5V)。亦即V1≥V2+Vh。
接着，于t1至t2的时序期间内，第N级扫描线Gn提供第三扫描电压V3至第N像素列Ln以导通对应的薄膜晶体管30以及第二开关50，其中第三扫描电压V3实质上等于第二扫描电压V2。同时第N+1级扫描线Gn+1输出第四扫描电压V4(例如是0V)经由导通的薄膜晶体管30输出至对应的第一开关20以关闭第一开关20，同时导通的第二开关50将对应的数据线Dm的第二数据电压D2输出至对应的第二像素电极40，并据以显示对应的像素影像。
如上所述，为了克服已知像素多任务平面显示器中相邻两像素的充电能力不均所导致的画面闪烁问题，于本实施例中，第一扫描电压V1高出第二扫描电压V2至少一个临界电压Vh，使得在t0至t1的时序期间内第一扫描电压V1可完全导通薄膜晶体管30，而由薄膜晶体管30输出第二扫描电压V2(＝20V)以开启第一开关20将数据电压D1输入至第一像素电极10。而于t1至t2的时序期间内，第三扫描电压V3(＝20V)导通第二开关50而将数据电压D2输入至第二像素电极40。因此，第一开关(晶体管)20的栅极电压实质上等于第二开关(晶体管)50的栅极电压，使得第一子像素P1与第二子像素P2的充电能力相等，有效避免了已知的画面闪烁问题。
接着，于t2至t3的时序期间内，继续扫描第(N+1)像素列的像素P，而由第(N+1)级扫描线Gn+1输出第一扫描电压V1驱动各像素P。此时，第N级扫描线Gn输出第五扫描电压V5(例如是0V)以关闭对应的薄膜晶体管30与第二开关50。
请参考图6，其为以电路仿真软件来仿真本发明实施例所得的扫描线与数据线的时序图。根据软件仿真得出的数据显示，当第一扫描电压V1设定为25V，且第二扫描电压V2及第三扫描电压V3皆为20V时，第一开关(晶体管)20的栅极电压值及第二开关(晶体管)50的栅极电压值皆为20V左右，以提供第一子像素P1及第二子像素P2相同的充电能力。
于实际的应用上，本发明的像素多任务驱动方法并不局限于上述的实施例，可依实际的需求调整数据电压与数据电压的时序。请参考图7，其为本发明较佳实施例的扫描线Gn、Gn+1及数据线Dm时序图的另一实例。相较于图5，于时间t0当扫描线Gn及Gn+1分别输出扫描电压V1及V2时，数据线Dm系延迟了一段时间Δt1才输出数据电压D1，而于时间t2当扫描线Gn输出扫描电压V5且扫描线Gn+1输出扫描电压V1时数据线Dm延迟了一段时间Δt2才回复低电压电平(例如0V)。只要时间Δt1及Δt2是在一可容忍的范围之内不致于影响正常的像素影像显示，亦可达到上述避免画面闪烁的问题。
如上所述，本发明的扫描驱动方式虽以第一扫描电压V1及第二扫描电压V2皆为高电平电压，且第一扫描电压V1大于第二扫描电压V2至少一个临界电压值为例作说明，然本发明的薄膜晶体管30、第一开关20及第二开关50也可以是PMOS晶体管，第一扫描电压V1及第二扫描电压V2是低电平电压，甚至第二扫描电压V2与第三扫描电压V3也可以不相等，只要第一扫描电压V1与第二扫描电压V2的绝对差值不小于像素晶体管的临界电压值，且第二扫描电压V2及第三扫描电压V3皆足以完全导通第一开关20及第二开关50，即可达到提供第一子像素P1及第二子像素P2相同充电能力进而避免画面闪烁的目的，因此皆不脱离本发明的技术范围。
较佳地，本发明的像素多任务驱动方式还可用于二个以上的像素共享同一条数据线的结构。请参考图8，其示出了本发明实施例的另一种像素的电路结构示意图。请同时参考图9，其示出了图8中数据线Dm与扫描线Gn、Gn+1、Gn+2、Gn+3、Gn+4与Gn+5的时序图。于像素阵列800的第N列像素Ln中，像素X、像素Y与像素Z分别地通过薄膜晶体管M81～M85耦接至扫描线Gn+1～Gn+3，且像素X、像素Y与像素Z共享数据线Dm。于t0至t1的时序期间，扫描线Gn+1与Gn+3分别提供扫描电压V1与V2，使得数据线Dm的数据电压输出至对应的像素X。于t1至t2的时序期间，扫描线Gn+1与扫描线Gn+2分别提供扫描电压V3与V4，使得数据线Dm的数据电压输出至对应的像素Y。于t2至t3的时序期间，仅扫描线Gn+1输出扫描电压V5，使得数据线Dm的数据电压输出至对应的像素Z。其中，扫描电压V2、V4与V5实质上相等，而扫描电压V1及V3至少大于扫描电压V2(例如是20V)至少一临界电压值Vh(例如5V)，即V1≥V2+Vh。临界电压值Vh为薄膜晶体管的栅极电压值，用以让扫描电压V1及V3可以完全导通薄膜晶体管M82及M85，使得像素X、像素Y与像素Z的充电能力相等，有效地避免以往画面闪烁的问题。
本发明上述实施例所揭露的扫描驱动方式及其平面显示器采用像素多任务驱动方式，藉由调整驱动同一像素的相邻两级扫描级的扫描电压，使得前一级扫描电压与后一级扫描电压的绝对差值不小于像素晶体管的临界电压值，可使同一像素的相邻两子像素达到相同的充电能力，进而改善已知平面显示器的画面闪烁的问题。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (15)

1. 一种扫描驱动方法，使用于一平面显示器，该平面显示器包括多个像素、多级扫描线与多条数据线，所述像素包括一第一子像素与一第二子像素，所述第一子像素包括一第一像素电极、一第一开关与一薄膜晶体管，所述第二子像素包括一第二像素电极与一第二开关，所述像素的该第一开关耦接该第一像素电极及对应的该数据线，所述像素的该薄膜晶体管耦接对应的该级扫描线、下一级扫描线及该第一开关，所述像素的该第二开关耦接该第二像素电极、对应的该级扫描线及该数据线，该扫描驱动方法包括：
于一第一时序期间内，利用该级扫描线提供一第一扫描电压至所述像素其中的一像素列，以导通对应的所述薄膜晶体管，并利用下一级扫描线提供一第二扫描电压经由导通的所述薄膜晶体管输出至对应的所述第一开关，以导通所述第一开关并将对应的所述数据线的多个第一数据电压输出至对应的所述第一像素电极，其中该第一扫描电压与该第二扫描电压的绝对差值不小于所述薄膜晶体管的一临界电压值；以及
于一第二时序期间内，利用该级扫描线提供一第三扫描电压至该像素列，以导通对应的所述薄膜晶体管以及所述第二开关，并利用下一级扫描线提供一第四扫描电压经由导通的所述薄膜晶体管输出至对应的所述第一开关以关闭所述第一开关，同时利用导通的所述第二开关将对应的所述数据线的多个第二数据电压输出至对应的所述第二像素电极。
2. 如权利要求1所述的扫描驱动方法，还包括于该第一时序期间内，利用该级扫描线所提供的该第一扫描电压导通对应的所述第二开关，并将对应的所述数据线的所述第一数据电压输出至所述第二像素电极。
3. 如权利要求1所述的扫描驱动方法，还包括于一第三时序期间内，利用该级扫描线提供一第五扫描电压至该像素列，以关闭对应的所述薄膜晶体管与所述第二开关。
4. 如权利要求3所述的扫描驱动方法，其中该第一扫描电压及该第二扫描电压皆为一高电平电压，且该第一扫描电压与该第二扫描电压的差值等于该临界电压值。
5. 如权利要求4所述的扫描驱动方法，其中该第四扫描电压及该第五扫描电压皆为一低电平电压，且该第四扫描电压等于该第五扫描电压。
6. 如权利要求5所述的扫描驱动方法，其中该第三扫描电压等于该第二扫描电压。
7. 如权利要求1所述的扫描驱动方法，其中所述像素的该薄膜晶体管、该第一开关以及该第二开关皆为金属氧化物半导体场效晶体管。
8. 一种平面显示器，包括：
一基板，包括多级扫描线以及多条数据线；
一显示区，包括多个像素，设置于该基板上，并对应地耦接至所述扫描线以及所述数据线，所述像素包括：
一第一子像素，包括：
一第一像素电极；
一第一开关，耦接至该第一像素电极及对应的该数据线；以及
一薄膜晶体管，耦接至对应的该级扫描线、下一级扫描线及该第一开关；
一第二子像素，包括：
一第二像素电极；以及
一第二开关，耦接至该第二像素电极、对应的该数据线及该级扫描线；
其中，于一第一时序期间内，该级扫描线输出一第一扫描电压至所述像素其中的一像素列以导通对应的所述薄膜晶体管，下一级扫描线输出一第二扫描电压经由导通的所述薄膜晶体管输出至对应的所述第一开关，以导通所述第一开关并将对应的所述数据线输出的多个第一数据电压输出至对应的所述第一像素电极，且该第一扫描电压与该第二扫描电压的绝对差值不小于所述薄膜晶体管的一临界电压值；
其中，于一第二时序期间内，该级扫描线提供一第三扫描电压至该像素列以导通对应的所述薄膜晶体管以及所述第二开关，下一级扫描线输出一第四扫描电压经由导通的所述薄膜晶体管输出至对应的所述第一开关以关闭所述第一开关，同时导通的所述第二开关将对应的所述数据线的多个第二数据电压输出至对应的所述第二像素电极。
9. 如权利要求8所述的平面显示器，其中于该第一时序期间内，该级扫描线输出的该第一扫描电压导通对应该像素列的所述第二开关，并将对应的所述数据线的所述第一数据电压输出至所述第二像素电极。
10. 如权利要求8所述的平面显示器，其中于一第三时序期间内，该级扫描线输出一第五扫描电压至该像素列，以关闭对应的所述薄膜晶体管以及所述第二开关。
11. 如权利要求10所述的平面显示器，其中该第一扫描电压与该第二扫描电压的差值等于该临界电压值。
12. 如权利要求11所述的装置，其中该第四扫描电压等于该第五扫描电压。
13. 如权利要求12所述的平面显示器，其中该第三扫描电压等于该第二扫描电压。
14. 如权利要求8所述的平面显示器，其中所述像素的该薄膜晶体管、该第一开关以及该第二开关皆为金属氧化物半导体场效晶体管。
15. 如权利要求8所述的平面显示器，为一液晶显示器。
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