CN101930705A - 显示装置的像素电路及其显示方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置的像素电路及其显示方法。像素电路包括扫描开关、存储组件以及取样电路。其中，扫描开关的第一端耦接数据线，并依据一扫描信号而被致能。存储组件耦接扫描开关的第二端，以存储来自数据线的一像素电压。取样电路则根据一取样信号取样存储组件所存储的像素电压以获得显示装置的一参考电压。藉由取样存储组件所存储的像素电压可检测具有不同极性的像素电压是否对称，以避免画面闪烁的情形发生。

Description

显示装置的像素电路及其显示方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置的像素电路，且特别是关于一种调整显示装置的共同电压的像素电路。

背景技术

随着光电科技与半导体科技的突飞猛进，平面显示器诸如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，于近年来蓬勃发展。由于液晶显示器具有低功率消耗、无辐射以及高空间利用性等多项优点，使得液晶显示器成为现今平面显示器市场的主流。由于液晶显示面板本身不具有发光的功能，因此必须配置背光模块于液晶显示面板后，以提供液晶显示面板所需的面光源。液晶显示面板藉由控制液晶的旋转角度调整光源的透光率以及反射率以显示图像。

一般而言，像素电极与共同电极分别耦接至液晶层的两端。像素电极的电压随着像素信号的变化而改变，而共同电极可耦接至共同电压。众所皆知的是，液晶的旋转角度由液晶层两端的电压差以及电场方向所决定。为了避免液晶极化的现象，液晶显示器通常采用极性反转的驱动方式，亦即在不同时间利用不同极性的电压(如正极性与负极性)交替地驱动液晶。其中，施加于液晶的电压极性决定于施加于液晶的电场方向。假设像素电极的电压大于共同电压则液晶被正极性的电压所驱动，反之，则被负极性的电压所驱动。

然而，进行极性反转时，由于共同电极上的共同电压会受到周遭环境温度影响，使得正极性电压与负极性电压不对称，进而使人眼可能察觉到液晶显示面板出现画面闪烁的现象。一般来说，在液晶显示器封装出厂前，必须利用一些额外的设备，诸如光传感器、闪烁检查器(flicker checker)等等，来调整共同电压。当液晶显示器开启时，光传感器检测光源穿透液晶而照射到显示面板上的光线，以产生电子信号至闪烁检查器。当闪烁检查器显示出电子信号过高或过低时，表示显示面板可能出现画面闪烁的情形，此时便经由人工的方式来调整共同电压，例如，可调整与共同电压相关的可变电阻或数字模拟转换器(Digital to Analog Converter，DAC)。

检测光线与调整共同电压的操作必须不断地被进行直到液晶显示器系统达到热平衡以确保调整出正确的共同电压。然而，以此方式调整共同电压将花费许多时间与设备成本，且无法避免人工调整的过程中可能出现的误差。

发明内容

本发明提供一种显示装置的像素电路及其显示方法，可高速地调整共同电压，以避免显示画面时发生闪烁的情形。

本发明提出一种显示装置的像素电路。像素电路包括一扫描开关、一存储组件以及一取样电路。其中，扫描开关的第一端与第二端分别耦接至一数据线与存储组件，并依据一扫描信号而被致能。当扫描开关被扫描信号致能时，存储组件存储来自数据线的一像素电压。取样电路则取样存储组件所存储的像素电压以获得显示装置的一参考电压。

在本发明的一实施例中，上述之取样电路包括一第一取样与保持单元与一第一滤波单元。其中，第一取样与保持单元，取样存储组件所存储的像素电压以得到具有第一极性的一第一取样信号。第一滤波单元则对第一取样信号进行低通滤波，以产生参考电压。

在本发明的一实施例中，上述之第一取样与保持单元取样存储组件所存储的像素电压以得到具有第二极性的一第二取样信号。第一滤波单元则依据第一取样信号与第二取样信号产生参考电压。

在本发明的一实施例中，上述之取样电路更包括一电压跟随器、一第二取样与保持单元、一第一模拟数字转换器、一第二模拟数字转换器、一处理单元以及一数字模拟转换器。其中，第二取样与保持单元，取样存储组件所存储的像素电压，以得到具有第二极性的一第二取样信号。第一模拟数字转换器转换第一取样信号为一第一数字信号，而第二模拟数字转换器转换第二取样信号为一第二数字信号。处理单元则分析第一数字信号与第二数字信号以获得一调整信号。另外，数字模拟转换器转换调整信号为参考电压。

本发明提出一种显示方法，其步骤包括存储一像素电压至一像素电路中的一存储组件，并取样所存储的像素电压以获得一取样信号。接着，对取样信号进行滤波，并依据滤波后的取样信号产生显示装置的一参考电压。

在本发明的一实施例中，上述之取样所存储的像素电压的步骤包括取样所存储的像素电压以得到具有第一极性的一第一取样信号。另外，取样所存储的像素电压以得到具有第二极性的一第二取样信号。接着，对第一取样信号与第二取样信号进行滤波以产生参考电压。

基于上述，本发明所提供的显示装置的像素电路及显示方法，为利用上述的参考电压以调整显示装置的共同电压。由于像素电路中存储组件上所跨的电压差可反应出共同电压的变化，像素电路取样具有第一极性与第二极性的像素电压，以判知不同极性的像素电压是否为对称，并藉以产生参考电压以调整共同电压。因此，像素电路可避免不同极性的像素电压的不对称所引起的画面闪烁情形。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的显示装置的电路图。

图2A～图2D为依据图1的实施例中像素电路的节点WA～WD上的信号波形图。

图3为本发明的另一实施例的显示装置的像素电路图。

图4A～图4D为依据图3的实施例中像素电路的节点WA1～WC1及WP上的信号波形图。

图5A～图5C为依据图3的实施例中像素电路320的节点WB2、WC2及WN上的信号波形图。

图6为本发明的一实施例的显示方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100：显示装置

110、120、320：像素电路

121、321：电压跟随器

122、322：取样电路

122a、323a、324a：取样与保持单元

122b、323b、324b：滤波单元

323c、324c：模拟数字转换器

325：处理单元

326：数字模拟转换器

S₁：扫描信号

T1：扫描开关

Cst：存储组件

VP₁～VP_N：像素电压

WA～WD、WA1、WB1、WB2、WC1、WC2、WP、WN：节点

OP1、OP2：运算放大器

CON1～CON4：切换信号

SW1、SW2：开关

R1～R3：电阻

C1～C6：电容

VCOM：共同电压

VCOM’、F1、F2：参考电压

SAM1～SAM4：取样信号

S601～S604：流程步骤

具体实施方式

以下将参考附图详细阐述本发明的实施例，附图举例说明了本发明的示范实施例，其中相同标号指示同样或相似的组件。

如众所知，显示装置中的液晶层耦接于像素电极与共同电极之间，其中像素电极接收随像素信号而变的像素电压，而共同电极耦接至共同电压VCOM。液晶的旋转角度为上述两电极间的电压差及其施加于液晶层的电场所决定。当显示装置进行极性反转时，不对称的电压施加于液晶上可能造成画面的闪烁，而不对称的电压是由于不稳定的共同电压VCOM。因此，以下将阐述本发明的实施例来说明调整共同电压的像素电路。

图1为本发明的一实施例的显示装置的电路图。请参照图1，显示装置100包括多个以阵列方式设置于显示面板上的像素电路110，其中显示面板例如是液晶(LCD)显示面板或硅基液晶(Liquiid Crystal on Silicon，LCOS)显示面板。一般而言，各个像素电路110包括一扫描开关T1与一存储组件Cst。其中，扫描开关T1的第一端与第二端分别耦接至数据线及存储组件Cst。扫描开关T1被与扫描线相关的一扫描信号S₁致能而导通。当扫描开关T1被导通时，像素电压VP1从数据线经由扫描开关T1被传送至存储组件Cst，存储组件Cst则存储像素电压以驱动像素并控制其旋转角度。

在实施例中，显示装置100还包括至少一像素电路120。其中，像素电路120包括扫描开关T1、存储组件Cst以及取样电路122。与像素电路110类似的是，在像素电路120中，当扫描开关T1导通时，像素电压VPN被传送并存储至存储组件Cst中。取样电路122则依据取样信号取样存储组件Cst所存储的像素电压，并藉以产生参考电压以调整显示装置100的共同电压VCOM。当进行极性反转时，取样电路122分别取样具有不同极性的像素电压。因此，取样信号可被提取以分析不同极性的像素电压是否对称，并进一步地调整共同电压VCOM，以减少不对称的正负极性电压所造成的画面闪烁情形。

请继续参照图1，本实施例中的取样电路122包括一电压跟随器121、一取样与保持单元122a以及一滤波单元122b。电压跟随器121的实施方式为利用将运算放大器OP1的非反相端耦接至存储组件Cst，并将运算放大器OP1的反相端与输出端耦接在一起，其中电压跟随器121的输出电压依据存储组件Cst内的存储电压跟随或追踪输入电压。取样与保持单元122a包括开关SW1～SW2以及电容C1。其中，开关SW1耦接于电压跟随器121的输出端与电容C1之间，且开关SW1受控于一切换信号CON1而导通，以将电压跟随器121的输出电压存储至电容C1。开关SW2则耦接于开关SW1与滤波单元122b之间，且开关SW2受控于一切换信号CON2而导通，以提取电容C1中的存储电压。藉由交替地导通开关SW1及开关SW2，取样与保持单元122a可取样电压跟随器121的输出电压以获得至少一第一取样信号与一第二取样信号，其中第一取样信号与第二取样信号分别对应不同极性(例如正极性与负极性)的像素电压。另外，滤波单元122b对取样信号进行低通滤波以于电阻R1与电容C2连接的节点得到参考电压。

图2A～图2D为依据图1的实施例中像素电路120的节点WA～WD上的信号波形图。请参照图2A，具有正极性的像素电压VPN与具有负极性的像素电压VPN在不同的时间经由扫描开关T1被传送至存储电容Cst的节点WA，其中大于共同电压VCOM的像素电压为正极性，而小于共同电压VCOM的像素电压为负极性。如图2A所示，具有不同极性的像素电压VPN的波形关于共同电压为非对称。请同时参照图2B及图2C，在存储组件Cst所存储的正极性像素电压经由电压跟随器121被传送至取样与保持单元122a。当开关SW1为导通而开关S2为断开时，存储的像素电压被传送至节点WB以对电容C1充电。经过一短暂时间P1后，开关SW1断开，此时电容C1所存储的电压使位于节点WB的电压保持不变。同一期间，开关SW2转为导通状态，使得电容C1所存储的电压被传送至节点WC以获得对应于正极性像素电压的第一取样信号SAM1。

请继续参照图2B及图2C，类似地，在存储组件Cst中所存储的负极性像素电压也被取样与保持单元122a所取样而获得对应于负极性像素电压的第二取样信号SAM2。请接着参照图2D，滤波单元122b对第一取样信号SAM1与第二取样信号SAM2进行低通滤波，以产生参考电压VCOM’。在本实施例中，参考电压VCOM’实质上等同于第一取样信号SAM1与第二取样信号SAM2的平均电压。如前所述，不同极性的像素电压关于共同电压VCOM为非对称，基于此原因，可利用取样信号的平均电压调整共同电压VCOM。因此，取样电路122可藉由产生的参考电压VCOM’调整共同电压VCOM，以使不同极性的像素电压对称，进而减少人眼所察觉的画面闪烁情形。

为使本领域中熟知此项技艺者易于实施本发明，以下将附图详细描述本发明另一实施例。图3为本发明的另一实施例的显示装置的像素电路图。请参照图3，像素电路320包括扫描开关T1、存储组件Cst以及取样电路322。取样电路322包括电压跟随器321、取样与保持单元323a～324a、滤波单元323b～324b、模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converters，ADC)323c～324c、处理单元325以及数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)326。电压跟随器321、取样与保持单元323a～324a以及滤波单元323b～324b与图1中的电压跟随器121、取样与保持单元122a以及滤波单元122b具有相同的结构。图1与图3的实施例的差异之处在于，取样与保持单元323a～324a与滤波单元323b～324b被安排成为两分部A、B。其中分部A用以获得对应正极性像素电压的正参考电压，并接着透过模拟数字转换器323c将正参考电压转换为第一数字信号。类似地，分部B用以获得对应负极性像素电压的负参考电压，并接着透过模拟数字转换器324c将负参考电压转换为第二数字信号。处理单元325(例如是微处理器控制单元(microprocessor control unit，MCU))分别接收并分析第一数字信号与第二数字信号以获得一调整信号。数字模拟转换器326将调整信号转换成参考电压VCOM’。如前所述，产生的参考电压VCOM’可用以调整共同电压VCOM。

图4A～图4D为依据图3的实施例中像素电路320的节点WA1～WC1及WP上的信号波形图。图4A表示具有正极性的像素电压VPN与具有负极性的像素电压VPN在不同的时间被传送至存储电容Cst的节点WA。请同时参照图4B及图4C，在存储组件Cst中所存储的正极性像素电压被取样与保持单元323a所取样而获得对应于像素电压的第三取样信号SAM3。另外，请参照图4D，滤波单元323b对第三取样信号SAM3进行低通滤波，以在节点WP上产生对应正极性像素电压的正参考电压F1。

图5A～图5C为依据图3的实施例中像素电路320的节点WB2、WC2及WN上的信号波形图。请同时参照图5A～图5C，在存储组件Cst中所存储的负极性像素电压被取样与保持单元324a所取样而获得对应于像素电压的第四取样信号SAM4。接着，滤波单元324b对第四取样信号SAM4进行低通滤波，以在节点WP上产生对应负极性像素电压的负参考电压F2。

模拟数字转换器323c～324c分别转换正参考电压F1与负参考电压F2为第一数字信号与第二数字信号。处理单元325则接收并分析第一数字信号与第二数字信号以获得调整信号。另外，数字模拟转换器326转换调整信号为参考电压VCOM’以调整共同电压。

值得注意的是，本领域中熟知此项技艺者应可根据上述所揭露的实施例类推，以利用多个串接的像素电路120/320以调整共同电压，而上述的像素电压可为转换后的灰阶电压或特定的测试电压。另外，上述实施例中的电压跟随器1212/321可以依实际需要调整其个数与实施方式，本发明并不以此为限。

图6为本发明之一实施例的显示方法的流程图。请参照图6，根据上述实施例，调整共同电压的方法可归纳为下列步骤：首先，存储像素电压于像素电路120中的存储组件(步骤S601)。其中，像素电压例如是转换后的灰阶电压或测试电压。接着，取样存储组件Cst所存储的像素电压以获得取样信号(步骤S602)。继之，对取样信号进行滤波(步骤S603)。最后，再根据滤波后的取样信号产生参考电压(步骤S604)。

综上所述，本发明的实施例所提供的像素电路可取样具有不同极性的像素电压，以产生调整共同电压的参考电压。由于显示装置的共同电压会随着周遭环境温度的改变而变化，造成不同极性的像素电压间的不对称。利用上述实施例所揭示的内容可在不同的环境温度下自动调整共同电压，以减少时间及人工成本，避免画面闪烁的情形发生。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种显示装置的像素电路，包括：

一扫描开关，耦接一数据线，依据一扫描信号而被致能；

一存储组件，耦接该扫描开关，存储来自该数据线的一像素电压；以及

一取样电路，耦接该存储组件，取样该存储组件所存储的该像素电压以产生该显示装置的一参考电压。

2.如权利要求1所述的像素电路，其中该取样电路包括：

一第一取样与保持单元，取样该存储组件所存储的该像素电压以得到具有第一极性的一第一取样信号；以及

一第一滤波单元，对该第一取样信号进行滤波，以产生该参考电压。

3.如权利要求2所述的像素电路，其中该第一取样与保持单元取样该存储组件所存储的该像素电压以得到具有第二极性的一第二取样信号。

4.如权利要求3所述的像素电路，其中该第一滤波单元依据该第一取样信号与该第二取样信号产生该参考电压。

5.如权利要求2所述的像素电路，其中该取样电路包括：

一电压跟随器，耦接该存储组件与该第一取样与保持单元，以缓冲该存储组件中所存储的该像素电压。

6.如权利要求5所述的像素电路，其中该电压跟随器包括一运算放大器，其第一输入端耦接该存储组件，该电压跟随器的第二输入端与输出端耦接该第一取样与保持单元。

7.如权利要求2所述的像素电路，其中该第一取样与保持单元包括：

一第一开关，其第一端耦接该存储组件，该第一开关的控制端接收一第一切换信号；

一第二开关，其第一端耦接该第一开关的第二端，该第二开关的第二端耦接该第一滤波单元，该第二开关的控制端接收一第二切换信号；以及

一第一电容，耦接该第一开关的第二端与该第二开关的第一端。

8.如权利要求2所述的像素电路，其中该第一滤波单元包括：

一第一电阻，耦接该第一取样与保持单元；以及

一第一电容，耦接该第一电阻以输出该参考电压。

9.如权利要求2所述的像素电路，其中该取样电路更包括：

一第二取样与保持单元，取样该存储组件所存储的该像素电压，以得到具有第二极性的一第二取样信号；

一第一模拟数字转换器，转换该第一取样信号为一第一数字信号；

一第二模拟数字转换器，转换该第二取样信号为一第二数字信号；

一处理单元，分析该第一数字信号与该第二数字信号以获得一调整信号；以及

一数字模拟转换器，转换该调整信号为该参考电压。

10.一种显示装置的显示方法，包括：

存储一像素电压至一像素电路中的一存储组件；

取样所存储的该像素电压以获得一取样信号；

对该取样信号进行滤波；以及

依据滤波后的该取样信号产生该显示装置的一参考电压。

11.如权利要求10所述的显示方法，其中取样所存储的该像素电压的步骤包括：

取样所存储的该像素电压以得到具有第一极性的一第一取样信号；以及

取样所存储的该像素电压以得到具有第二极性的一第二取样信号。

12.如权利要求11所述的显示方法，其中对该取样信号进行滤波的步骤包括：

对该第一取样信号与该第二取样信号进行滤波。

13.如权利要求11所述的显示方法，更包括：

分别转换该第一取样信号与该第二取样信号为一第一数字信号与一第二数字信号。

14.如权利要求13所述的显示方法，更包括：

处理该第一数字信号与该第二数字信号以得到一调整信号。

15.如权利要求14所述的显示方法，其中产生该参考电压的步骤包括：

依据该调整信号产生该参考电压。

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