CN101359109A - 像素、显示面板及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种像素、显示面板及其驱动方法，其中显示面板以交错方式配置像素单元，同一像素列中的像素单元交错受控于上下相邻的栅极线，且其补偿电容更耦接至上一条栅极线。藉此，栅极线可藉由补偿电容耦合其栅极信号至对应的像素，并可将四阶驱动技术应用于点反转的驱动面板。

Description

像素、显示面板及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种应用四阶驱动(four level addressing)技术的显示器，特别是涉及一种可配合四阶驱动技术与点反转驱动方式的像素、显示面板与其驱动方法。

背景技术

对于移动装置，尤其手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等而言，其电力来源通常为充电电池，例如锂电池。电池电力有限，若移动装置的功率消耗太高，则其使用时间将会受到限制，而降低消费者的接受度。再加上在欧盟环保条款的订定，使得节能意识抬头，因此电子产品纷纷要求具有节能功效，以降低功率消耗。

移动装置的液晶屏幕(liquid crystal display，LCD)通常为主要的功率消耗来源，若能有效降低液晶屏幕显示所需的功率消耗，则可以有效提高电池的使用时间。目前，有愈来愈多的移动装置使用主动矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystal，AMLCD)来减少背光的功率消耗。而在驱动方面，则使用四阶驱动技术来驱动像素电极，利用栅极的扫描波形以耦合与馈通(feed through)的方式直接改变像素的驱动极性，以降低源极驱动器的功率消耗。

但现有的四阶驱动技术仅能使用在列反转或行反转的显示器中，无法配合点反转的驱动方式应用于显示器上。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种显示面板，利用像素交错的布局方式，使四阶驱动技术可以适用于点反转的显示器，以降低功率消耗。

本发明的目的之一是在提供一种显示面板的驱动方法，结合四阶驱动技术与点反转的驱动方式，以降低显示器驱动装置的功率消耗。

本发明提出一种显示面板，至少包括第一像素列、第一栅极线以及第二栅极线，其中第一像素列具有多个像素，根据像素的排列顺序，分为多个第一像素与多个第二像素，第一像素与第二像素为间隔排列，每一像素包括晶体管、液晶电容与补偿电容，补偿电容与液晶电容具有一共享端；第一栅极线耦接于上述第一像素的晶体管的栅极，并耦接于第二像素的补偿电容的另一端；第二栅极线耦接于上述第二像素的晶体管的栅极。其中，第一像素与第二像素在同一画面中的驱动极性相反，当第二像素为正极性驱动时，第一栅极线的输出为正驱动波形，当第二像素为负极性驱动时，第一栅极线的输出为负驱动波形。

在本发明一实施例中，上述的显示面板更包括第二像素列以及第三栅极线，其中，第二像素列具有多个第三像素与多个第四像素，上述第三像素与上述第四像素为间隔排列，上述第三像素的晶体管耦接于第二栅极线，而第三栅极线耦接于上述第四像素的补偿电容。其中，第二像素列与第一像素列相邻，且上述第三像素与上述第四像素在同一画面中的驱动极性相反，当上述第四像素为正极性驱动时，第二栅极线的输出为正驱动波形，当上述第四像素为负极性驱动时，第二栅极线的输出为负驱动波形。

在本发明一实施例中，上述的第一像素与第三像素为奇数像素，而第二像素与第四像素为偶数像素。

在本发明另一实施例中，上述的第一像素与第三像素为偶数像素，而第二像素与第四像素为奇数像素。

在本发明一实施例中，上述的负驱动波形包括第一期间与第二期间。在第一期间中，具有第一电压电平，在第二期间中，具有第二电压电平，第二电压电平小于第一电压电平，并大于一基准电压。其中第二期间在第一期间之后，在第二期间之后，负驱动波形回复至基准电压。

在本发明一实施例中，上述的正驱动波形包括第一期间与第二期间。在第一期间中，正驱动波形具有第一电压电平，且该第一电压电平大于该基准电压；在第二期间中，正驱动波形具有第三电压电平，且该第三电压电平小于基准电压。其中，第二期间在第一期间之后，且在第二期间之后，该负驱动波形回复至该基准电压。

在本发明一实施例中，其中当所述第二像素为正极性驱动时，该第二栅极线的输出为该负驱动波形，当所述第二像素为负极性驱动时，该第一栅极线的输出为该正驱动波形。

本发明另提出一种像素，包括液晶电容、补偿电容以及晶体管，其中补偿电容与液晶电容具有一共享端，且液晶电容的另一端耦接于公共电压，补偿电容的另一端耦接于第一栅极线。晶体管耦接于数据线与共享端之间，晶体管的栅极耦接于第二栅极线，其中，第一栅极线与第二栅极线相邻

从另一观点来看，本发明提出一种显示面板的驱动方法，该显示面板包括多条栅极线与多个像素，所述像素中的第一像素包括晶体管、液晶电容与补偿电容，液晶电容与补偿电容具有一共享端，补偿电容的另一端耦接于第一栅极线，晶体管的栅极耦接于第二栅极线，驱动方法包括下列步骤：依序扫描所述栅极线；当第一像素为正极性驱动时，第一栅极线的输出为正驱动波形，第二栅极线的输出为负驱动波形；而当第一像素为负极性驱动时，第一栅极线的输出为负驱动波形，第二栅极线的输出为负驱动波形。

本发明因采用像素交错的布局方式，因此可直接将地址驱动技术应用在点反转的显示器上，进而达到降低源极驱动器的功率消耗与闪烁(现象)。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的像素电路图。

图2为根据本发明第二实施例的显示面板的电路图。

图3A为根据本实施例的正驱动波形图。

图3B为根据本实施例的负驱动波形图。

图4为根据本发明第二实施例的驱动波形图。

图5A为根据图4中的区域410的区域放大图。

图5B为根据图4中的区域420的区域放大图。

图6为根据本发明第三实施例的驱动方法的流程图。

附图符号说明

100：像素

200：显示面板

DL1～DL5：数据线

G_M-2～G_M+1：栅极线

PS1、PS2：像素列

211～214、221～224：像素

CLC：液晶电容

CST：补偿电容

M1：晶体管

CGD：寄生电容

T1：第一期间

T2：第二期间

V3：基准电压

V1～V4：电压电平

PW：像素电压

VCOM：公共电压

SG_M-1、SG_M：栅极信号

VE1：电压差值

VE2：电压差值

S610～S630：步骤

具体实施方式

第一实施例

图1为根据本发明一实施例的像素电路图。像素100包括液晶电容CLC、补偿电容CST以及晶体管M1，寄生电容CGD表示晶体管M1的栅极与源(汲)极之间的等效电容。补偿电容CST与液晶电容具有一共享端，液晶电容CLC的另一端耦接于公共电压VCOM，而补偿电容CST的另一端则耦接于栅极线G_M-1，晶体管M1耦接于数据线DL与上述共享端之间，其栅极则耦接于栅极线G_M。栅极线G_M-1、G_M在显示面板的布局中为相邻的栅极线。

当栅极线G_M-1使能时，栅极信号会经由补偿电容CST耦合至液晶电容，而当栅极线G_M使能时，其栅极信号会经由寄生电容CGD而在液晶电容CLC上产生馈通(feed through)电压。换言之，经由栅极线G_M-1、G_M上的栅极信号波形，即可影响液晶电容CLC上的驱动电压极性。

第二实施例

利用上述的像素结构，配合交错配置的布局方式可应用于点反转的显示器，图2为根据本发明第二实施例的显示面板的电路图。显示面板200包括像素列PS1、PS2(其余像素数组未绘示)，每一像素列PS1、PS2包括多个像素，其中像素列PS1包括像素211～214(其余未绘示)，像素列PS2包括像素221～224(其余未绘示)。栅极线G_M-1、G_M、G_M+1与数据线DL1～DL5对应耦接于像素211～214、221～224。

为配合点反转的驱动方式，在同一像素列中相邻的像素的耦接状态不同，以像素列PS2为例，像素列PS2中的像素221～224依照排列顺序分为奇数像素221、223以及偶数像素222、224，奇数像素221、223与偶数像素222、224以间隔方式配置。其中奇数像素221、223的晶体管的栅极耦接于栅极线G_M，而其补偿电容CST的另一端则耦接于栅极线G_M-1；偶数像素222、224的晶体管的栅极耦接于栅极线G_M+1，而其补偿电容CST耦接于G_M。像素列PS1则对应耦接于栅极线G_M-2、G_M-1、G_M之间，M为正整数，用以识别显示面板中的栅极线。

在点反转的驱动方式下，奇数像素与偶数像素的驱动极性不同，上下相邻的像素驱动极性也不相同。在扫描时，每一个像素均会受到目前与上一条栅极线的影响而改变其驱动极性。以像素列PS1为例，当偶数像素212、214为正极性驱动时，栅极线G_M-1的输出为正驱动波形，而栅极线G_M的输出则为负驱动波形，以使偶数像素212、214产生正极性的驱动。当偶数像素212、214为负极性驱动时，栅极线G_M-1的输出为负驱动波形，而栅极线G_M的输出则为正驱动波形，以使偶数像素212、214产生负极性的驱动。换言之，经由补偿电容连接至像素的栅极线的输出波形与像素的驱动极性相同，而经由晶体管控制像素的栅极线则配合下一列的像素驱动极性，调整其输出波形。

关于上述栅极线的输出波形则请参照图3A与图3B，图3A为根据本实施例的正驱动波形图，图3B为根据本实施例的负驱动波形图。如图3A所示，当栅极线所输出的栅极信号为正驱动波形时，栅极信号具有第一期间T1与第二期间T2，在第一期间T1中由基准电压V3升至电压电平V1，而在第二期间T2中，由电压电平V1降为V4，而在第二期间T2之后，栅极信号则回复至基准电压V3。第一期间T1中的电压电平V1主要用于开启对应像素中的晶体管以写入像素数据，同时也会经由寄生电容而在液晶电容上产生馈通电压。而第二期间T2中，当栅极信号由电压电平V4回复至基准电压V3时，会透过补偿电容耦合至液晶电容，而拉升液晶电容的偏压以形成正极性驱动。

如图3B所示，当栅极线所输出的栅极信号为负驱动波形时，栅极信号会在第一期间T1中，由基准电压V3升至电压电平V1。在第二期间T2中，栅极信号会由电压电平V1降为V2，并在第二期间T2之后，回复至基准电压V3。在第一期间T1中，电压电平V1主要用于开启对应像素中的晶体管以写入像素数据，同时也会经由寄生电容而在液晶电容上产生馈通电压。而第二期间T2中，当栅极信号由电压电平V2回复至基准电压V3时，会透过补偿电容耦合至液晶电容，而进一步降低液晶电容的偏压而形成负极性驱动。

接下来，以像素212为例，配合栅极线G_M-1、G_M的输出波形说明显示面板200的驱动方法。请同时参照图2～图4，图4为根据本发明第二实施例的驱动波形图。在本实施例中，以像素电压PW表示在像素212的像素电极上的电压变化，以栅极信号SG_M-1、SG_M表示栅极线G_M-1、G_M输出信号。像素212的驱动极性则由像素电压PW与公共电压VCOM之间的跨压所决定。由于本实施例以点反转的驱动方式为例，说明显示面板200的驱动方法，因此像素212在不同画面中的驱动极性不同。

首先，当像素212为负极性驱动时，栅极信号SG_M-1为负驱动波形，而栅极信号SG_M为正驱动波形。当栅极信号SG_M-1上升至电压电平V 1时，像素列PS1上的奇数像素211、213开启，而偶数像素212、214会因为补偿电容CST而产生耦合电压，因此像素电压PW会先上升。接着，栅极信号SG_M使能以开启像素列PS2上的奇数像素221、223时，像素电压PW会同时因为栅极信号SG_M-1下降所产生的耦合电压与栅极信号SG_M上升所产生的馈通电压而下降；当栅极信号SG_M-1由电压电平V2进一步下降至基准电压V3时，像素电压PW会再进一步下降而形成负驱动极性。最后，当栅极信号SG_M回复至基准电压V3时，像素电压PW会因为馈通电压而稍微上升，如区域410所示。

当进入下一画面时，像素的驱动极性会改变，像素212会由负驱动极性转为正驱动极性。在此画面中，栅极信号SG_M-1为正驱动波形，而栅极信号SG_M为负驱动波形。像素电压PW会先因为栅极信号SG_M-1的耦合而上升，然后随着栅极信号SG_M-1的下降而下降，此时也会受到栅极信号SG_M的影响。当栅极信号SG_M-1由电压电平V4回复至基准电压V3时，像素电压PW会随之上升，然后当栅极信号SG_M由电压电平V3降至基准电压V3时，像素电压PW受其影响而再产生些微的上升，如区域420所示。

在区域410、420中，像素电压PW因栅极信号SG_M-1的耦合效应以与门极信号SG_M的馈通效应所产生的总下降电压以及总上升电压主要受到栅极信号的电压变化、寄生电容CGD、液晶电容CLC以及补偿电容CST所影响。图5A与图5B为根据图4中的区域410、420的区域放大图。如图5A所示，总下降电压等于(dV1+dV2-dV3)，如图5B所示，总上升电压等于(-dV4+dV5-dV6)。配合上述电路参数值与栅极信号的电压变化，则可归纳出以下方程序：

dV1+dV2-dV3＝{VG*CGD+VE1*CST}/[CST+CLC+CGD]

-dV4+dV5-dV6＝{-VG*CGD+VE2*CST}/[CST+CLC+CGD]

其中，CST、CLC、CGD分别表示补偿电容、液晶电容以及晶体管的栅(源)极寄生电容值，可直接经由像素结构的设计(布局)来调整；VE1则表示电压电平V2与基准电压V3之间的差值，VE2表示基准电压V3与电压电平V4之间的差值，可经由栅极信号的波形来调整。因此，藉由调整像素结构中的组件参数与栅极信号即可改变像素的驱动极性，进而降低源极驱动器的功率消耗。

在点反转的驱动方式中，像素列PS1中的偶数像素(如212、214)的驱动极性相同，其驱动方式则如上述像素212的驱动方式所述，不再累述。而像素列PS1中的奇数像素(如211、213)的驱动极性与偶数像素212、214相反，仅需对应调整栅极线G_M-1、G_M-2的输出波形即可，在本技术领域具有通常知识者，经由本发明的揭露，应可轻易推知其余栅极线的驱动波形，在此不加累述。

第三实施例

综合上述实施例，本发明归纳出一种显示面板的驱动方法，适用于上述显示面板200，此驱动方法包括下列步骤：首先，步骤S610依序扫描显示面板200中的栅极线；然后在步骤S620中，当像素为正极性驱动时，使第一栅极线的输出为正驱动波形，而第二栅极线的输出为一负驱动波形；在步骤S630中，当像素为负极性驱动时，使第一栅极线的输出为负驱动波形，第二栅极线的输出为负驱动波形。其中，第一栅极线表示上一条栅极线，会经由补偿电容产生耦合电压至目前扫描的像素，而第二栅极线则表示目前扫描的栅极线，主要用来开启像素的晶体管，同时也会经由补偿电容耦合至下一像素列的像素。上述驱动方法的其余细节请参照上述第一、二实施例的说明，在本技术领域具有通常知识者，经由本发明的揭露，应可轻易推知，在此不加累述。

综合上述，本发明提出新的面板像素布局方式，使四阶驱动技术可直接应用于点反转的显示器中，进而降低驱动电路的功率消耗。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种显示面板，包括：

一第一像素列，具有多个像素，根据所述像素的排列顺序，分为多个第一像素与多个第二像素，所述第一像素与所述第二像素为间隔排列，每一所述像素包括一晶体管、一液晶电容与一补偿电容，该补偿电容与该液晶电容具有一共享端；

一第一栅极线，耦接于所述第一像素的晶体管的栅极，并耦接于所述第二像素的补偿电容的另一端；以及

一第二栅极线，耦接于所述第二像素的晶体管的栅极；

其中，所述第一像素与所述第二像素在同一画面中的驱动极性相反，当所述第二像素为正极性驱动时，该第一栅极线的输出为一正驱动波形，当所述第二像素为负极性驱动时，该第一栅极线的输出为一负驱动波形。

2.如权利要求1所述的显示面板，更包括：

一第二像素列，具有多个第三像素与多个第四像素，所述第三像素与所述第四像素为间隔排列，所述第三像素的晶体管耦接于该第二栅极线；以及

一第三栅极线，耦接于所述第四像素的补偿电容；

其中，该第二像素列与该第一像素列相邻，且所述第三像素与所述第四像素在同一画面中的驱动极性相反，当所述第四像素为正极性驱动时，该第二栅极线的输出为该正驱动波形，当所述第四像素为负极性驱动时，该第二栅极线的输出为该负驱动波形。

3.如权利要求2所述的显示面板，其中，所述第一像素与所述第三像素为奇数像素，所述第二像素与所述第四像素为偶数像素。

4.如权利要求2所述的显示面板，其中，所述第一像素与所述第三像素为偶数像素，所述第二像素与所述第四像素为奇数像素。

5.如权利要求1所述的显示面板，其中，该负驱动波形具有一基准电压，该负驱动波形包括：

一第一期间，具有一第一电压电平；以及

一第二期间，具有一第二电压电平，该第二电压电平小于该第一电压电平，并大于该基准电压；

其中，该第二期间在该第一期间之后，在该第二期间之后，该负驱动波形回复至该基准电压。

6.如权利要求1所述的显示面板，其中，该正驱动波形具有一基准电压，该正驱动波形包括：

一第一期间，具有一第一电压电平，该第一电压电平大于该基准电压；以及

一第二期间，具有一第三电压电平，该第三电压电平小于该基准电压；

其中，该第二期间在该第一期间之后，且在该第二期间之后，该负驱动波形回复至该基准电压。

7.如权利要求1所述的显示面板，其中，在每一所述像素中，该晶体管耦接于一数据线与该共享端之间，该液晶电容的另一端耦接于一共享电压。

8.如权利要求1所述的显示面板，其中，当所述第二像素为正极性驱动时，该第二栅极线的输出为该负驱动波形，当所述第二像素为负极性驱动时，该第一栅极线的输出为该正驱动波形。

9.一种像素，包括：

一液晶电容；

一补偿电容，与该液晶电容具有一共享端，该液晶电容的另一端耦接于公共电压，该补偿电容的另一端耦接于一第一栅极线；以及

一晶体管，该晶体管耦接于一数据线与该共享端之间，该晶体管的栅极耦接于一第二栅极线；

其中，该第一栅极线与该第二栅极线相邻。

10.一种显示面板的驱动方法，该显示面板包括多条栅极线与多个像素，所述像素中的一第一像素包括一晶体管、一液晶电容与一补偿电容，该液晶电容与该补偿电容具有一共享端，该补偿电容的另一端耦接于一第一栅极线，该晶体管的栅极耦接于一第二栅极线，该驱动方法包括下列步骤：

依序扫描所述栅极线；

当该第一像素为正极性驱动时，该第一栅极线的输出为一正驱动波形，该第二栅极线的输出为一负驱动波形；以及

当该第一像素为负极性驱动时，该第一栅极线的输出为该负驱动波形，该第二栅极线的输出为该负驱动波形。

11.如权利要求10所述的驱动方法，其中，该负驱动波形具有一基准电压，该驱动波形包括：

一第一期间，具有一第一电压电平；以及

一第二期间，具有一第二电压电平，该第二电压电平小于该第一电压电平，并大于该基准电压；

其中，该第二期间在该第一期间之后，在该第二期间之后，该负驱动波形回复至该基准电压。

12.如权利要求10所述的驱动方法，其中，该正驱动波形具有一基准电压，该正驱动波形包括：

一第一期间，具有一第一电压电平，该第一电压电平大于该基准电压；以及

一第二期间，具有一第三电压电平，该第二电压电平小于该基准电压；

其中，该第二期间在该第一期间之后，且在该第二期间之后，该负驱动波形回复至该基准电压。

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