CN101038716A - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器驱动系统及其驱动方法，该方法包括，于一具有一上基板，一下基板，以及一液晶层的液晶显示面板上施加特定电压至辅助遮光储存电容电极板；施用一共同电极电压至共同电极，并施加特定电压至储存电容，使辅助遮光储存电容电极板与共同电极电压之间形成一预定电压差，而借此改善液晶显示器的侧向漏光并增加上基板与下基板组装时的制造能力，减少上基板黑矩阵遮光片的线宽以增加开口率。

Description

液晶显示器及其驱动方法

技术领域

本发明是关于一种液晶显示器驱动系统及其驱动方法，尤指一种适用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动系统及其驱动方法。

背景技术

传统薄膜晶体管液晶显示器的结构，一般具有由一上基板(UpperSubstrate)、一下基板(Lower Substrate)、及一液晶层(Liquid Crystal Layer)构成的液晶显示面板(Liquid Crystal Display Panel)，其中液晶层封存于上基板及下基板之间，且下基板上有复数个像素电极(Pixel Electrode)，而在上基板上有复数个黑矩阵遮光片(Black Matrix，BM)、以及由铟锡氧化物(Indium Tin Oxide)透明薄膜制成的一共同电极(Common Electrode)。

然而，对于相邻像素电极的正投影边界周缘的区域来说，无法通过控制像素电极与共同电极之间的电压来控制此区域液晶分子的排列，因此，使得光线从此区域漏出而造成正向漏光及斜向漏光。

另请一同参考图5A、图5B，图5A为传统薄膜晶体管液晶显示面板的俯视图，图5B为对应图5A箭号标示区域的剖面图，以更了解针对上述漏光问题而设计的传统Cs-on-Common的H型辅助遮光储存电容架构设计的结构。

如图中所示，下基板1上由下至上各层主要的顺序为：先形成储存电容线12，以及与储存电容线12形成H图样的金属片121，接着是一层栅极绝缘薄膜(Gate Insulator，GI)16，接着是源极线(Source Line)11，接着是保护层(PAS)17，然后是由铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide)透明薄膜制作的像素电极14，最后是配向膜18。此外，上基板2上由上至下各层的主要顺序为：首先是彩色滤光片(Color Filter)的黑矩阵遮光片100，其次是共同电极13，最后是共配向膜20。该栅极绝缘薄膜16及保护层17二层可以由氧化硅、氮化硅及其同性质的化合物所形成。

传统面板显示原理为控制像素电极14与共同电极13上的电压，以使介于像素电极14、与共同电极13之间的液晶分子15受到像素电极14、与共同电极13上的电压差的影响而改变液晶分子15排列，借此控制光线在液晶分子15中进行方向搭配偏光片而形成明暗各种灰阶。

因此，以Cs-on-Common的H型辅助遮光储存电容架构来改善上述漏光，是利用辅助电容线12在像素电极14正投影边界周缘上形成一H图样金属片121用以遮蔽从像素电极14周缘漏出的光线。此外，在彩色滤光片的设计上，也于两相邻像素电极14之间的位置处设计有黑矩阵遮光片100，以用来阻挡源极线11与辅助电容H图样金属片121间的正向漏光及斜向漏光。

另一方面，就电性上来说，请另参考图6所示现有技术液晶显示面板的电子信号示意图，其中，V_S为输入电压，现有技术源极线11两侧的辅助电容H图样金属片121的辅助遮光储存电容电压(V_CS)与共同电极13上的共同电极电压(V_com)之间的电压差降为零，即H图样金属片121与共同电极13的电压相同，V_CS＝V_com。因此，对于介在H图样金属片121与共同电极13区域内的液晶分子15来说，其分子排列方向的透光性高。

然而，若在下基板1与上基板2贴合时发生贴合偏移，或黑矩阵遮光片100与H图样金属片121的宽度(CD)产生变化时，在此般排列状态下的液晶分子15仍容易产生侧向漏光情形(如图5B中箭头所示方向)。

因此，从上述可以得知，在传统Cs-on-Common的H型辅助遮光储存电容架构中，光线仍能从图5B中所示的箭号方向漏出，即，传统Cs-on-Common的H型辅助遮光储存电容架构的物理遮光效果无法完全遮蔽像素电极14边缘区域的侧向漏光。

此外，在传统设计当中，有两种做法可防止侧向漏光的情事发生：1.减少源极线11与其两侧辅助电容H图样金属片121的间距；2.增加黑矩阵遮光片100的亮度。

然而，前者容易受到制造工艺稳定性的影响而导致源极线11与辅助电容12偶合而产生驱动不良的情形，而后者则有黑矩阵遮光片线宽势必增加而使得开口率降低(Aperture Ratio)的缺失。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种液晶显示器驱动方法，以能改善侧向漏光。

本发明的另一目的在于提供一种液晶显示器驱动方法，以能减小黑矩阵遮光片宽度设计，并提升开口率(Aperture Ratio)。

本发明的另一目的在于提供一种液晶显示器驱动方法，以能减少上基板与下基板组装制造工艺的限制以提升良品率。

本发明的另一目的在于提供一种液晶显示器驱动方法，以能减少印刷线路板的成本。

本发明的另一目的在于提供介于辅助遮光储存电容H图样与共同电极之间的一电压差。

为达成上述目的，本发明提供一种液晶显示器的驱动方法，液晶显示器包含一液晶显示面板，具有一上基板、一下基板，以及一液晶层，其中液晶层封存于上基板及下基板之间，下基板上并包含有二像素电极，以及一辅助遮光储存电容电极板，上基板包含有一黑矩阵遮光片以及一共同电极，共同电极位于上基板或黑矩阵遮光片的表面，辅助遮光储存电容电极板位于像素电极下方，并沿着像素电极的周缘配置，黑矩阵遮光片对应于像素电极之间的位置配置，驱动方法包括下列步骤：施用一储存电容电压至辅助遮光储存电容电极板；施用一共同电极电压至共同电极，且控制储存电容电压与共同电极电压之间为一预定电压差。

为达成上述目的，本发明提供一种液晶显示器驱动系统，包括：一具有一上基板，一下基板，以及一液晶层的一液晶显示面板，其中液晶层封存于上基板及下基板之间，下基板并包含二像素电极，以及一辅助遮光储存电容电极板，上基板包含有一黑矩阵遮光片以及一共同电极，共同电极位于上基板或黑矩阵遮光片的表面，辅助遮光储存电容电极板位于像素电极下方，并沿着像素电极的周缘配置，黑矩阵遮光片对应于像素电极之间的位置配置；复数个变压器，其接收一工作电压输入，并提供一储存电容电压与一共同电极电压，储存电容电压与共同电极电压之间存在一预定电压差；至少一源极驱动器，电性连接变压器及液晶显示面板，提供复数个数据信号至液晶显示面板；以及至少一栅极驱动器，电性连接变压器及液晶显示面板，提供复数个扫描信号至液晶显示面板；其中，提供储存电容电压至辅助遮光电极板，并提供共同电极电压至共同电极，以使辅助遮光储存电容电极板与共同电极之间存在预定电压差。

本发明的黑矩阵遮光片于下基板上的投影范围与辅助遮光储存电容电极板之间不需一定具有一重迭面积，但以具有重迭面积为较佳。

本发明的辅助遮光储存电容电极板为对应像素电极周缘配置的不透光金属薄膜，然而以储存电容线在对应像素电极周缘处形成的H图样金属片为较佳。

在本发明中，上述液晶显示器驱动系统可另包含一变压器，变压器提供储存电容电压所需的储存电容电压、及共同电极电压，且可由变压器调整一工作电压而提供，辅助电容电压还可为由提供一栅极驱动最低电压的一变压器所提供，此外，辅助电容电压可通过一栅极控制器传送至上述辅助遮光储存电容电极板。

在本发明中，预定电压差可为5伏特以上，而储存电容电压还可小于共同电极电压，更进一步地说，储存电容电压可小于-2伏特，且以-6伏特、共同电压介在3～5伏特时为较佳。

因此，位于具有所述的预定电压差的辅助遮光储存电容电极板与共同电极之间的所述的液晶材料被驱动以影响在辅助遮光储存电容电极板与共同电极之间的透光性。

本发明改善液晶显示器的侧向漏光并增加上基板与下基板组立时的制造能力，减少上基板黑矩阵遮光片的线宽以增加开口率。

附图说明

图1A为本发明一较佳实施例的液晶显示器驱动系统方块图。

图1B为本发明一较佳实施例的液晶显示器驱动系统的变压器示意图。

图2A～图2D为本发明一较佳实施例的像素上视图。

图2E为本发明一较佳实施例的液晶显示器像素的剖面图。

图3为本发明一较佳实施例的像素中储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)的电子信号示意图。

图4为本发明另一较佳实施例的像素中储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)的电子信号示意图。

图5A为传统薄膜晶体管液晶显示器像素的俯视图。

图5B为传统薄膜晶体管液晶显示器像素的剖面图。

图6为传统像素的电子信号示意图。

附图标号

下基板1                            上基板2

时序控制器3                        伽玛电路4

栅极连接器5                        源极驱动器6

栅极驱动器7                        变压器8

低电压差动信号连接器9              源极线11，21

储存电容线12，22                   共同电极13，23

像素电极14，24                     液晶分子15，25

栅极绝缘薄膜16，26                 保护层17，27

配向膜18，28                       栅极线19，29

共配向膜20，30                 黑矩阵遮光片100，200

储存电容H图样金属片121         储存电容区域122，222

辅助遮光储存电容电极板221      液晶显示面板300

具体实施方式

请一同参考图1A、图1B，图1A为本发明一较佳实施例的液晶显示器驱动系统方块图，图1B为显示本发明一较佳实施例的液晶显示器驱动系统的变压器示意图。

图1A、图1B中所示的液晶显示器驱动系统为电性连接复数个像素电极24(如图2D)，且其包含有低电压差动信号连接器9、变压器8、时序控制器3、伽玛电路4、栅极连接器5、源极驱动器6、及栅极驱动器7。

其中，低电压差动信号连接器9电性连接时序控制器3，变压器8电性连接伽玛电路4、栅极连接器5、及源极驱动器6，时序控制器3电性连接栅极连接器5与源极驱动器6，伽玛电路4电性连接源极驱动器6，源极驱动器6电性连接栅极连接器5，且栅极连接器5电性连接栅极驱动器7，而源极驱动器6与栅极驱动器7并分别通过源极线21(如图2B)及栅极线29(如图2B)电性连接一液晶显示面板300(如图2E)。

此外，伽玛电路4提供伽玛参考电压至源极驱动器6；时序控制器3输出电子信号至源极驱动器6与栅极驱动器7来控制源极驱动器6与栅极驱动器7的操作，以使得源极驱动器6输出显示数据至源极线21，栅极驱动器7输出扫描信号至栅极线29，而通过源极线21及栅极线29将显示数据及扫描信号传送至液晶显示面板300。

在此系统的运作方面，首先，输入一工作电压V至低电压差动信号连接器9、变压器8、伽玛电路4、及源极驱动器6，并由低电压差动信号连接器9将工作电压提供至时序控制器3，而由变压器8将工作电压V通过升压或减压的过程来提供各种电压，如：栅极最高电压(V_GH)、栅极最低电压(V_GL)、储存电容电压(V_CS)、电源电压(V_DD)及共同电极电压(V_com)等，以供给液晶显示面板在操作时所需要的电压，并且通过印刷线路板(PWB)(图中未示)或下基板1的侧上电路(图中未示)将变压器8输出的电压传送至栅极驱动器7中，V_GH与V_GL的电子信号通过与栅极连接器5连接的栅极驱动器7转换电子信号来驱动液晶显示面板中的栅极线29。

另请一同参考图2A～图2E，图2A～图2D为本发明一较佳实施例液晶显示面板的俯视图，且其是以制造过程的顺序显示各层之间的层迭关系，图2E为图2D箭号标示区域的剖面图，其中，图2A～图2E是以与现有技术的图5A、图5B外观上相似结构为图示以便于说明。

相类似地，下基板1上由下至上各层的主要顺序为：如图2A显示的最下层结构为以同一层金属制作的栅极线29与储存电容线22、其次是栅极绝缘薄膜26，接着是如图2B显示的源极线21及与源极线21同一层制作的储存电容区域222，接着是一层保护层27，然后是如图2C所示的像素电极24，其后是配向膜28。而上基板2由上至下各层的主要顺序为：首先是如图2E显示的彩色滤光片的黑矩阵遮光片200，如图2D所示，其配置位置对应于像素电极24相邻之处，接着如图2E显示是一层共同电极23，其是位于黑矩阵遮光片200或上基板2的表面，最后是一层共配向层30。其中所述的保护层27可以是氧化硅、氮化硅以及其他相似化合物的无机材料，或有机材料，以单层多或层结构所形成。

在下基板1上，于对应相邻两像素电极24处设置有一辅助遮光储存电容电极板221，并且其是沿着像素电极24的正投影边界周缘配置，且在本实施例当中，辅助遮光储存电容电极板221为储存电容线22在上述对应像素电极24周缘处所形成的H图样金属片。

本实施例对辅助遮光储存电容电极板221，即，储存电容线22的H图样金属片施加由变压器8提供的存储电容电压(V_CS)，并对共同电极23施加由变压器8提供的共同电极电压(V_com)，且控制储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)之间形成一预定电压差。在本实施例当中，储存电容电压(V_CS)为小于-2V，而共同电极电压(V_com)为3～5V，如此在辅助遮光储存电容电极板221与共同电极23之间即形成5～7V以上的电压差，而影响辅助遮光储存电容电极板221与共同电极23之间的液晶分子25的排列方向，并进而影响辅助遮光储存电容电极板221与共同电极23之间的透光度，以减少从黑矩阵遮光片200边缘射出的光线而可防止侧向漏光的情事产生，因此即可设计较窄的黑矩阵遮光片，以提升开口率，并增加面板组装制造工艺(assembly process)的能力。

另请参考图3所示本实施例的像素中储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)的电子信号示意图，其中，如箭号所示，储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)之间的电压压降为5V。

在本发明的另一较佳实施例当中，是从变压器8直接拉出一条与栅极最低电压(V_GL)相同的电压输出源连至辅助遮光储存电容电极板221，以等同于栅极最低电压(V_GL)的电压值为储存电容电压(V_CS)而施用于辅助遮光储存电容电极221，即使辅助遮光储存电容电极板221，即V_GL＝V_CS，且在此例当中，栅极最低电压(V_GL)为-6V，共同电极电压(V_com)为3～5V，因此，相较于上一实施，在辅助遮光储存电容电极板221与共同电极23之间的电压差即形成更大的电压差，即9～11V，而更加影响辅助遮光储存电容电极板221与共同电极23之间的液晶分子25的透光度，以更加有效防止侧向漏光的情事产生，且节省变压器8中用以提供储存电容电压(V_CS)的电路设计，而减少印刷线路板的制造成本。

请参照图4所示本发明另一较佳实施例的像素中储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)的电子信号示意图，其中，如箭号所示，储存电容电压(V_CS)与共同电极电压(V_com)之间的电压压为9V。

由以上说明可知，本发明于下基板对应两像素电极周缘处形成一辅助遮光储存电容电极板，并施用一储存电容电压至辅助遮光储存电容电极板；以及施用一共同电极电压至共同电极，并控制辅助电容电压与共同电极电压之间为一预定电压差，以使辅助遮光储存电容电极板与共同电极之间的一液晶材料受到预定电压差影响而改变光学性质，而借此改善液晶显示器的侧向漏光。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (19)

1.一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包含一液晶显示面板，具有一上基板、一下基板，以及一液晶层，其中所述的液晶层封存于所述的上基板及所述的下基板之间，所述的下基板上并包含有二像素电极，以及一辅助遮光储存电容电极板，所述的上基板包含有一黑矩阵遮光片以及一共同电极，所述的共同电极位于所述的上基板或所述的黑矩阵遮光片的表面，所述的辅助遮光储存电容电极板位于所述的这些像素电极下方，并沿着所述的这些像素电极的周缘配置，所述的黑矩阵遮光片对应于所述的这些像素电极之间的位置配置，所述的驱动方法包括下列步骤：

施用一储存电容电压至所述的辅助遮光储存电容电极板；

施用一共同电极电压至所述的共同电极，且控制所述的储存电容电压与所述的共同电极电压之间为一预定电压差。

2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的储存电容电压及所述的共同电极电压分别由一变压器调整一工作电压提供。

3.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的储存电容电压由提供一栅极驱动最低电压的一变压器提供。

4.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的储存电容电压通过一栅极控制器传送至所述的辅助遮光储存电容电极板。

5.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，位于具有所述的预定电压差的所述的辅助遮光储存电容电极板与所述的共同电极之间的该液晶材料被驱动。

6.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的辅助遮光储存电容电极板为一储存电容线在对应所述的黑矩阵遮光片的位置处形成的一H图样金属片。

7.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的预定电压差为5伏特以上。

8.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的储存电容电压小于所述的共同电极电压，且所述的储存电容电压小于-2伏特。

9.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的储存电容电压为-6伏特。

10.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述的共同电极电压为3至5伏特。

11.一种液晶显示器驱动系统，其特征在于，该系统包括：

一液晶显示面板，该液晶显示面板具有一上基板，一下基板，以及一液晶层存于所述的上基板及所述的下基板之间，所述的下基板包含有二像素电极，以及一辅助遮光储存电容电极板，所述的上基板包含有一黑矩阵遮光片以及一共同电极，所述的共同电极位于所述的上基板或所述的黑矩阵遮光片的表面，所述的辅助遮光储存电容电极板位于所述的这些像素电极下方，并沿着所述的这些像素电极的周缘配置，所述的黑矩阵遮光片对应于所述的这些像素电极之间的位置配置；

复数个变压器，所述的这些变压器接收一工作电压输入，并提供一储存电容电压与一共同电极电压，所述的储存电容电压与所述的共同电极电压之间存在一预定电压差；

至少一源极驱动器，所述的源极驱动器电性连接所述的变压器及所述的液晶显示面板，提供复数个数据信号至所述的液晶显示面板；以及

至少一栅极驱动器，所述的栅极驱动器电性连接所述的变压器及所述的液晶显示面板，提供复数个扫描信号至所述的液晶显示面板；

其中，提供所述的储存电容电压至所述的辅助遮光电极板，并提供所述的共同电极电压至所述的共同电极，以使所述的辅助遮光储存电容电极板与所述的共同电极之间存在所述的预定电压差。

12.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，该系统还包含：

一低电压差动信号连接器，该低电压差动信号连接器接收所述的工作电压输入；

一伽玛电路，该伽玛电路电性连接所述的变压器，提供伽玛参考电压至所述的源极驱动器；以及

一时序控制器，该时序控制器电性连接所述的低电压差动信号连接器、所述的栅极驱动器、及所述的源极驱动器；

其中，所述的低电压差动信号连接器提供所述的工作电压至所述的时序控制器，以使所述的时序控制器输出至少一电子信号至所述的源极驱动器与所述的栅极驱动器以控制所述的源极驱动器与所述的栅极驱动器的操作。

13.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，该系统另包含一变压器，该变压器提供所述的储存电容电压所需的一栅极驱动最低电压。

14.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，所述的储存电容电压通过所述的栅极控制器传送至所述的辅助遮光储存电容电极板。

15.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，位于具有所述的预定电压差的所述的辅助遮光储存电容电极板与所述的共同电极之间的所述的液晶材料被驱动。

16.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，所述的辅助遮光储存电容电极板为一储存电容线在对应所述的黑矩阵遮光片的位置处形成的一H图样金属片。

17.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，所述的预定电压差为5伏特以上。

18.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，所述的储存电容电压小于所述的共同电极电压，且所述的储存电容电压小于-2伏特。

19.如权利要求11所述的液晶显示器驱动系统，其特征在于，所述的储存电容电压为-6伏特，而所述的共同电极电压为3至5伏特。

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