CN104240671B - 像素电路及其控制方法与具有该电路的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素电路及其控制方法与具有该电路的显示设备，其中像素电路主要包括主像素电路、次像素电路、电荷控制电路及信号控制开关，主像素电路及次像素电路分别电性耦接第一栅极线与数据线，信号控制开关是依据第二栅极线传输的栅极脉冲，控制次像素电路的电荷分享至电荷控制电路，而电荷控制电路则是接收具有不同控制模式的控制信号，并依据控制信号储存次像素电路的电荷，或释放已储存的电荷。本发明的像素电路可供液晶面板进行多域切换且进行极性切换时，释放暂存的分流电荷。

Description

像素电路及其控制方法与具有该电路的显示设备

技术领域

本发明是关于一种供多域切换时释放暂存的分流电荷的像素电路及其控制方法与具有该电路的显示设备。

背景技术

液晶显示屏幕具有高画质、体积小、重量轻及应用范围广等优点，因此被广泛应用于智能型手机、笔记本电脑、桌上型显示器以及电视等消费性电子产品，并已经逐渐取代传统的阴极射线管显示屏幕并成主流。

当用户透过液晶显示屏幕观看所显示的画面时，若用户超过液晶显示屏幕的可视角度范围时，会随视角位置产生色偏(color washout)，目前液晶显示屏幕为了能改善色偏问题，都采用具多个域(domain)的液晶面板技术，例如以栅极电荷分享(Gate charge sharing)机制，使原本仅有4域(4-domain)的液晶排列架构，能够提升至8域(8-domain)的液晶排列架构，令液晶面板的可视角得到大幅提升。

其中液晶面板具有多个像素电路，而每一像素电路可分为三个区块，分别是主像素(Main Pixel Circuit)、次像素(Sub Pixel Circuit)与门极电荷分享电路(Gate charge sharing Circuit)，并于不同帧(Frame)分别受所属的栅极信号驱动，且栅极电荷分享电路更具有一个电荷暂存电容，是供暂存主像素及子像素分流的电荷，然而以往的4域及8域之间的切换时，若遇画面进行极性反转，则会发生暂存电容内电荷分享不均匀的问题，使画面产生纵向干扰(crosstalk)。

如图1所示，是像素电路在第N帧(Frame N)时，储存于电荷暂存电容的电荷极性排列示意图，其中每一行的电荷极性分别以正、负相邻排列，在进行4域及8域的切换时，于第N+1帧(Frame N+1)的栅极电荷分享电路中的电荷极性排列则如图2所示，由于受到第N帧所储存的电荷影响，导致第N+1帧有部分相邻排列的电荷极性，无法再以正、负相邻排列，为能清楚说明，将上述第1帧电荷排列1、3及第N+1帧的电荷排列2、4分别标示出，以供比较其差异。

一并参考图3及图4所示，其中图3所示的第N帧的电荷排列1与第N+1帧的电荷排列2所产生的波形相同，未发生极性反转，而图4所示的第N帧的电荷排列3与第N+1帧的电荷排列4所产生的波形则不相同，表示发生极性反转，此时会发生纵线干扰，使画面转换产生垂直闪线。

其问题在于进行4域及8域的切换时，电荷暂存电容仍残存有切换前的分流电荷，残存电荷将会影响到产生的电位信号，如图4所示，其电荷暂存电容所储存的电荷之间的电位差41过大，便会造成画面出现纵向干扰，导致画面产生垂直闪线，例如当驱动极性1V转2V+1后，第N+1帧电荷暂存电容于图3和图4的电荷不同，导致相邻两纵线显示有明暗差异。

因此，如何避免进行4域及8域的切换时，电荷暂存电容仍存有属于切换前的分流电荷，导致当极性切换后暂存电荷之间的电位差过大，造成画面出现纵向干扰及闪烁的问题，这即是本申请所要重视的问题与重点。

发明内容

本发明的一目的在提供一种供液晶面板进行多域切换且进行极性切换时，释放暂存的分流电荷的像素电路。

本发明的一目的在提供一种避免液晶面板暂存的电荷之间电位差过大的像素电路。

本发明的另一目的在提供一种避免多域切换时，造成显示画面出现纵向干扰及闪烁的显示设备。

本发明的又一目的在提供一种供液晶面板进行多域切换时，释放暂存的分流电荷的像素电路控制方法。

本发明的一种像素电路，包括：一个主像素电路，电性耦接一个第一栅极线与一个数据线；一个次像素电路，电性耦接该第一栅极线与该数据线，用以储存与该主像素电路不同比例的电荷；一个电荷控制电路，用以接收多个具有不同控制模式的驱动信号，并依据该些驱动信号储存该次像素电路的电荷，以及释放该储存的电荷；及一个信号控制开关，具有一个第一端、一个第二端及一个控制端，其中该第一端系电性耦接该次像素电路，该第二端系电性耦接该电荷控制电路，该控制端电性耦接一个第二栅极线并依据该第二栅极线传输的一个栅极脉冲，导通该第一端及该第二端，以控制该次像素电路的电荷分享至该电荷控制电路。

本发明的一种像素电路，包括：一主像素电路，电性耦接一第一栅极线与一数据线；一次像素电路，电性耦接该第一栅极线与该数据线；一电荷控制电路，用以接收多个具有不同控制模式的控制信号，并依据该些控制信号控制该次像素电路与该电荷控制电路之间的电荷分享机制；及一信号控制开关，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中该第一端系电性耦接该次像素电路，该第二端系电性耦接该电荷控制电路，该控制端电性耦接一第二栅极线并依据该第二栅极线传输的一栅极脉冲，导通该第一端及该第二端，以致能或禁能该次像素电路与该电荷控制电路之间的该电荷分享机制。

本发明的一种液晶显示设备，包括：一驱动器，系用以产生一组控制信号；一液晶面板，该液晶面板具有多个像素电路，该些像素电路分别包括：一主像素电路，电性耦接一个第一栅极线与一个数据线；一次像素电路，电性耦接该第一栅极线与该数据线；一电荷控制电路，用以接收多个具有不同控制模式的控制信号，并依据该些控制信号控制该次像素电路与该电荷控制电路之间的电荷分享机制；及一信号控制开关，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中该第一端系电性耦接该次像素电路，该第二端系电性耦接该电荷控制电路，该控制端电性耦接一第二栅极线并依据该第二栅极线传输的一栅极脉冲，导通该第一端及该第二端，以致能或禁能该次像素电路与该电荷控制电路之间的该电荷分享机制。

本发明的一种像素电路的控制方法，包括下列步骤：

a)提供一像素电路，包括一主像素电路、一次像素电路、一电荷控制电路及一信号控制开关，该主像素电路及该次像素电路系电性耦接一第一栅极线与一数据线，该信号控制开关系电性耦接该次像素电路与该电荷控制电路之间，并且电性耦接一第二栅极线；

b)依据该第一栅极线的一第一栅极信号，对该主像素电路及次像素电路进行充电；

c)依据该第二栅极线传输的一第二栅极信号而导通该信号控制开关，用以接收来自该次像素电路的电荷；

d)该电荷控制电路接收一组具有不同控制模式的控制信号，并依据该控制信号的其中一控制模式，储存来自该次像素电路的该电荷；及

e)该电荷控制电路依据该控制信号的另一个控制模式，释放该储存的电荷。

本发明的像素电路及其控制方法与具有该电路的液晶显示设备，是在进行多域切换且驱动极性切换时，先将电荷控制电路储存的次像素电路的电荷释放，使得切换后不会受前一帧的电荷影响，即可避免液晶面板暂存的电荷之间电位差过大，而导致显示画面出现纵向干扰及闪烁的问题，并达成上述所有的目的。

附图说明

图1是公知像素电路储存于电荷暂存电容的电荷极性排列示意图；

图2是图1储存于电荷暂存电容的电荷经多域切换时的电荷极性排列示意图；

图3是图1的电荷暂存电容的电荷极性信号曲线图；

图4是图2的电荷暂存电容的电荷极性信号的曲线图；

图5是本申请的显示设备的示意图；

图6是图5的显示设备的驱动器的示意图；

图7是图6的驱动器产生的驱动信号的曲线图；

图8本申请的液晶像素电路的电路图；

图9是本申请的液晶像素电路控制方法的流程图；

图10是图6的驱动器产生的驱动信号的波形图；及

图11是图6的驱动器进行多域切换前及切换后的电荷极性信号曲线图。

[主要组件附图标记说明]

1、2、3、4…电荷排列

41…电位差

5…驱动器

6…液晶面板

51…时序控制单元

52…电压电平单元

50…信号反相电路

61…液晶像素电路

611…主像素电路

612…次像素电路

613…电荷控制电路

614…信号控制开关

621…第一晶体管

622…第二晶体管

623…第三晶体管

624…第四晶体管

625…第五晶体管

626…第六晶体管

630…电荷暂存电容

631、633…液晶电容

632、634…储存电容

6211、6221、6231、6241、6251、6261…第一端

6212、6222、6232、6242、6252、6262…第二端

6213、6223、6233、6243、6253、6263…控制端

6301、6311、6321、6331、6341…第一电极端

6302、6312、6322、6332、6342…第二电极端

S1…第一储存控制信号

S2…第二储存控制信号

S3…分流控制信号

Gn…第一栅极线

Gn+1…第二栅极线

Dn…数据线

具体实施方式

本申请的液晶显示设备的内部电路，如图5及图6所示，主要包括驱动器5及液晶面板6，其中驱动器5包括时序控制单元(T-con)51及电压电平单元(Level shift)52，时序控制单元51用以在预定的工作时间输出频率信号(ck)及反相的频率信号(xck)，并由电压电平单元52接收这些频率信号以产生控制信号，一并参考图7所示，其中控制信号包括第一储存控制信号S1、第二储存控制信号S2及分流控制信号S3，且在本例中更可设置信号反相电路50，用以改变电压电平单元52接收到的信号相位，令产生的第一储存控制信号S1及第二储存控制信号S2的工作时间周期为互补模式，彼此间的相位是呈反相输出。

液晶面板6则具有多个液晶像素电路61，一并参考图8所示，其中液晶像素电路61分别包括主像素电路(Main Pixel Circuit)611、次像素电路(SubPixel Circuit)612、电荷控制电路613及信号控制开关614，其中电荷控制电路613则包括有第一晶体管621、第二晶体管622、第三晶体管623及电荷暂存电容630，信号控制开关614则包括有第四晶体管624，主像素电路611则包括有第五晶体管625、液晶电容631及储存电容632，而次像素电路612亦包括有第六晶体管626、液晶电容633及储存电容634。

上述的晶体管均具有第一源/漏极、第二源/漏极与栅极，为方便说明，以下将第一源/漏极用以作为各晶体管的第一端，第二源/漏极用以作为各晶体管的第二端，栅极则用以作为各晶体管的控制端。

而主像素电路611及次像素电路612分别电性耦接至第一栅极线Gn与数据线Dn，且在进行多域切换时次像素电路612储存的电荷比例与主像素电路611不同，其中主像素电路611与第一栅极线Gn及数据线Dn的电性耦接方式，是由第五晶体管625的第一端6251电性耦接数据线Dn，用以接收数据信号，并由控制端6253接收第一栅极线Gn传输的栅极脉冲，并依栅极脉冲导通第五晶体管625的第一端6251与第二端6252，以输出数据信号，主像素电路611的液晶电容631及储存电容632分别具有第一电极端6311、6321与第二电极端6312、6322，而液晶电容631及储存电容632的第一电极端6311、6321是供电性耦接至一个参考电位，例如分别为对向基板端的共同电压与数组基板端的共同电压，第二电极端6312、6322则是供电性耦接至第五晶体管625的第二端6252，用以接收所输出的数据信号。

次像素电路612与第一栅极线Gn及数据线Dn的电性耦接方式，则是由第六晶体管626的第一端6261电性耦接数据线Dn，用以接收数据信号，并由控制端6263接收第一栅极线Gn传输的栅极脉冲，并依栅极脉冲导通第六晶体管626的第一端6261与第二端6262，以输出数据信号，次像素电路612的液晶电容633及储存电容634分别具有第一电极端6331、6341与第二电极端6332、6342，而液晶电容633及储存电容634的第一电极端6331、6341是供电性耦接至一个参考电位，例如分别为对向基板端的共同电压与数组基板端的共同电压，第二电极端6332、6342则是供电性耦接至第六晶体管626的第二端6262，用以接收所输出的数据信号。

信号控制开关614的第四晶体管624的第一端6241是电性耦接至次像素电路612的第六晶体管626的第二端6262以及电性耦接至次像素电路612的液晶电容633与储存电容634，控制端6242则电性耦接第二栅极线Gn+1，并依据第二栅极线Gn+1传输的栅极脉冲导通第一端6241及第二端6242，以控制次像素电路612的电荷分享至电荷控制电路613，在本例中，第二栅极线Gn+1即第一栅极线GN的下一级栅极线。

电荷控制电路613的第一晶体管621及第二晶体管622的各第一端6211、6221，均电性耦接至信号控制开关614的第二端6242，各第二端6212、6222则均电性耦接至电荷暂存电容630，各控制端6213、6223则分别接收第一储存控制信号S1及第二储存控制信号S2，并分别依据接收到的信号导通第一晶体管621的第一端6211与第二端6212，及导通第二晶体管622的第一端6221与第二端6222，在本例中，第一晶体管621及第二晶体管622是分别受第一储存控制信号S1及第二储存控制信号S2控制，轮流导通以供交替释放次像素电路612的电荷至电荷暂存电容630。

而电荷暂存电容630具有第一电极端6301与第二电极端6302，第一电极端6301是电性耦接至参考电位，例如数组基板端的共同电压，第二电极端6302则是电性耦接至第一晶体管621及第二晶体管622的第二端6212、6222，用以接收及暂存来自次像素电路612的电荷。第三晶体管623的第一端6231是电性耦接至电荷暂存电容630的第二电极端6302，第二端6232是电性耦接至参考电位，例如数组基板端的共同电压，控制端6233则是接收分流控制信号S3，并依据分流控制信号S3导通第三晶体管623的第一端6231及第二端6232，使得在进行液晶面板6的多域切换时，便可透过电荷暂存电容630的第三晶体管623，以释放电荷暂存电容630暂存的电荷。

请参考图9所示，其为液晶像素电路的控制方法的流程图，开始步骤901为提供前述像素电路61，再如步骤902依据第一栅极线Gn提供的第一栅极信号与数据线Dn的数据信号，对主像素电路611及次像素电路612进行充电，此时主像素电路611及次像素电路612所储存的电荷相同，接下来如步骤903，信号控制开关614的第四晶体管624的控制端6242依据第二栅极线Gn+1传输的第二栅极脉冲导通第一端6241及第二端6242，并分流次像素电路612的液晶电容633与储存电容634所储存的电荷，使得次像素电路612储存的电荷比例与主像素电路611不同。

如步骤904，由电荷控制电路613的第一晶体管621及第二晶体管622的各控制端6213、6223分别接收第一储存控制信号S1及第二储存控制信号S2，以导通第一晶体管621的第一端6211与第二端6212，或通第二晶体管622的第一端6221与第二端6222，以供储存次像素电路612分流的电荷于电荷暂存电容630。最后如步骤905，一并参考图10所示，在释放该电荷同一帧中，第一储存控制信号S1及第二储存控制信号S2转为低准位，使得第一晶体管621及第二晶体管622停止分流电荷，而分流控制信号S3则转为高准位，并提供至第三晶体管623的控制端6233，令第三晶体管623第一端6231及第二端6232导通，以释放电荷暂存电容630所暂存的电荷。如图11所示，分别是本申请液晶像素电路进行多域切换前、切换中及切换后的电荷极性信号曲线图，在进行多域切换前，其驱动极性为1V，欲进行多域切换时，则将驱动极性转换为2V+1，在此同时，残留于暂存电容630的电荷将被释放并归零，因此，已进行多域切换的暂存电容630在下一帧时，则如图11最右侧所示的电荷极性信号曲线，其电荷暂存电容所储存的电荷之间的电位差已保持在正常范围内，使得切换后的显示画面不会产生干扰信号，令画面正常呈现。

本发明的液晶像素电路及控制方法与具有该电路的显示设备，是在进行液晶画面的多域切换时，控制电荷控制电路的第三晶体管，并将电荷暂存电容所暂存的电荷释放，令切换后的电容不储存残留电荷，即可有效解决液晶面板暂存的电荷之间电位差过大的问题，以及避免显示画面出现纵向干扰及闪烁的问题发生，并达成上述所有的目的。

Claims (14)

1.一种像素电路，包括：

一主像素电路，电性耦接一第一栅极线与一数据线；

一次像素电路，电性耦接该第一栅极线与该数据线；

一电荷控制电路，用以接收多个具有不同控制模式的控制信号，并依据该些控制信号控制该次像素电路与该电荷控制电路之间的电荷分享机制；及

一信号控制开关，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中该第一端系电性耦接该次像素电路，该第二端系电性耦接该电荷控制电路，该控制端电性耦接一第二栅极线并依据该第二栅极线传输的一栅极脉冲，导通该第一端及该第二端，以致能或禁能该次像素电路与该电荷控制电路之间的该电荷分享机制；

其中该电荷控制电路包括：

一第一晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端系电性耦接至该信号控制开关的该第二端，用以依据一第一控制信号导通该第一晶体管的该第一端与该第二端；

一第二晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端电性耦接至该信号控制开关的该第二端，用以依据一第二控制信号导通该第二晶体管的该第一端与该第二端；

一电荷暂存电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端电性耦接至一参考电位，该第二电极端电性耦接至该第一晶体管的该第二端及该第二晶体管的该第二端，用以接收及暂存来自该次像素电路的电荷；及

一第三晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端系电性耦接至该电荷暂存电容的该第二电极端，用以依据一分流控制信号导通该第三晶体管的该第一端与该第二端，以释放该电荷暂存电容暂存的该电荷。

2.如权利要求1所述的像素电路，其中该第一晶体管及该第二晶体管系分别受该第一控制信号及该第二控制信号用以交替控制该次像素电路的电荷释放至该电荷暂存电容。

3.如权利要求1所述的像素电路，其中该信号控制开关包括一第四晶体管，具有一第一源/漏极、一第二源/漏极与一栅极，该第一源/漏极用以作为该第一端，该第二源/漏极用以作为该第二端，该栅极用以作为控制端。

4.如权利要求1所述的像素电路，其中该主像素电路包括：

一第五晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第一端系电性耦接该数据线，用以接收一数据信号，该控制端系用以接收该第一栅极线传输的一栅极脉冲，并依该栅极脉冲导通该第五晶体管的该第一端与该第二端，以输出该数据信号；

一液晶电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端系电性耦接至一参考电位，该第二电极端系电性耦接至该第五晶体管的该第二端；及

一个储存电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端系电性耦接至该参考电位，该第二电极端系电性耦接至该第五晶体管的该第二端。

5.如权利要求1所述的像素电路，其中该次像素电路包括：

一第六晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，该第一端系电性耦接该数据线，用以接收一数据信号，该控制端系接收该第一栅极线传输的一栅极脉冲，并依该栅极脉冲导通该第六晶体管的该第一端与该第二端，以输出该数据信号；

一液晶电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端系电性耦接至一参考电位，该第二电极端系电性耦接至该第六晶体管的该第二端；及

一储存电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端系电性耦接至该参考电位，该第二电极端系电性耦接至该第六晶体管的该第二端。

6.如权利要求5所述的像素电路，其中该信号控制开关的该第一端系电性耦接至该次像素电路的该第六晶体管的该第二端。

7.如权利要求1所述的像素电路，其中该第二栅极线为该第一栅极线的下一级栅极线。

8.一种液晶显示设备，包括：

一驱动器，系用以产生一组控制信号；

一液晶面板，该液晶面板具有多个像素电路，该些像素电路分别包括：

一主像素电路，电性耦接一个第一栅极线与一个数据线；

一次像素电路，电性耦接该第一栅极线与该数据线；

一电荷控制电路，用以接收多个具有不同控制模式的控制信号，并依据该些控制信号控制该次像素电路与该电荷控制电路之间的电荷分享机制；及

一信号控制开关，具有一第一端、一第二端及一控制端，其中该第一端系电性耦接该次像素电路，该第二端系电性耦接该电荷控制电路，该控制端电性耦接一第二栅极线并依据该第二栅极线传输的一栅极脉冲，导通该第一端及该第二端，以致能或禁能该次像素电路与该电荷控制电路之间的该电荷分享机制；

其中该电荷控制电路包括：

一第一晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端系电性耦接至该信号控制开关的该第二端，用以依据一第一控制信号导通该第一晶体管的该第一端与该第二端；

一第二晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端电性耦接至该信号控制开关的该第二端，用以依据一第二控制信号导通该第二晶体管的该第一端与该第二端；

一电荷暂存电容，具有一第一电极端与一第二电极端，该第一电极端电性耦接至一参考电位，该第二电极端电性耦接至该第一晶体管的该第二端及该第二晶体管的该第二端，用以接收及暂存来自该次像素电路的电荷；及

一第三晶体管，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端系电性耦接至该电荷暂存电容的该第二电极端，用以依据一分流控制信号导通该第三晶体管的该第一端与该第二端，以释放该电荷暂存电容暂存的该电荷。

9.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中该驱动器包括：

一时序控制单元，用以在一预定的工作时间输出一频率信号及一反相频率信号；及

一电压电平单元，用接收该时序控制单元提供的该频率信号及该反相频率信号，并产生该些控制信号，其中该控制信号包括一组储存控制信号及一分流控制信号。

10.如权利要求9所述的液晶显示设备，其中该电荷控制电路系依据接收的该些控制信号储存该次像素电路的电荷，及依据接收的该分流控制信号释放所储存的电荷。

11.一种像素电路的控制方法，包括下列步骤：

a)提供一像素电路，包括一主像素电路、一次像素电路、一电荷控制电路及一信号控制开关，该主像素电路及该次像素电路系电性耦接一第一栅极线与一数据线，该信号控制开关系电性耦接该次像素电路与该电荷控制电路之间，并且电性耦接一第二栅极线；

b)依据该第一栅极线的一第一栅极信号，对该主像素电路及次像素电路进行充电；

c)依据该第二栅极线传输的一第二栅极信号而导通该信号控制开关，用以接收来自该次像素电路的电荷；

d)该电荷控制电路接收一组具有不同控制模式的控制信号，并依据该控制信号的其中一控制模式，储存来自该次像素电路的该电荷；及

e)该电荷控制电路依据该控制信号的另一个控制模式，释放该储存的电荷。

12.如权利要求11所述的控制方法，其中该控制信号包括一第一储存控制信号与一第二储存控制信号，该步骤d)更包括该电荷控制电路依据该第一或该第二储存控制信号储存来自该次像素电路的该电荷，其中该第一与该第二储存控制信号的工作时间周期为互补模式。

13.如权利要求12所述的控制方法，其中该控制信号更包括一分流控制信号，该步骤e)更包括该电荷控制电路依据该分流控制信号释放该储存的电荷。

14.如权利要求13所述的控制方法，其中该步骤e)更包括该电荷控制电路的工作时间为一帧，并在释放该电荷的同一帧，暂停该电荷控制电路储存该信号控制开关分流的电荷。