TW200414120A - Active matrix display device - Google Patents

Description

200414120 玫、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域】 本發明係關於一種主動矩陣顯示裝置，尤其是關於顯示 裝置包括諸如在兩電極之液晶（LC)的一電場光學材料。通 常使用此型顯示裝置在電視，電腦監控器，和行動電話中。 【先前技術】 此型通用顯示裝置為一 AMLCD (主動矩陣液晶顯示 器）。在案號US-A-5 130829中說明一範例，其内容併入本文 内作參考材料。在此裝置中，提供一陣列像素，按行列與 縱列配置。每一像素包括由一電場光學單元所構成之顯示 元件，該單元包括介於兩電極間之LC，與一相關聯切換裝 置，典型上為一薄膜電晶體（TFT)。通常托載顯示元件第一 電極在一個基板上連同像素TFT和行列組，選擇，與縱列， 資料，連接至像素TFTs之位址導體。正常構成顯示元件第 二電極係由一共用，相對，電極托載在與第一基板隔開之 第二基板上，用LC材料配置在兩基板之間。 【發明内容】 藉施加交流電壓至像素陣列以產生一顯示映象就可驅動 此顯示裝置。使用交流電壓以避免電場光學材料之退化。 每次當使一像素定位址時（用於每一顯示訊框），驅動其顯示 元件至相反極性，易言之，即使用一反向驅動法。每次_當 選擇像素改造成跨LC顯示元件之電壓變更極性時即會使所 加資料電壓反向。然而，已發現：因多數理由，一寄生DC 成分可跨單元產生。當單元具有一不對稱結構時就是這種 90030.doc 200414120 情況，正例如在該裝置包括一反射器之反射式顯示裝置 中，或單元本身之電極是反射的。反擊，經由TFT之閘極-汲極電容，閘極（選擇）脈波信號轉變之耦合，且在AMLCD 技藝内熟知之一現象，是跨單元產生一 DC成分之另一原 因。當使一顯示元件充電至在連續訊框内相反極性時此等 DC成分含不同地影響顯示元件之電壓。因此，當想要在連 續訊框内施加驅動電壓絕對值至一顯示器呈相同時，DC成 分會造成每一訊框内顯示元件上形成不同之絕對電壓，導 致有閃動形態和映象停留之可見贗象，圖1顯示一顯示元件 之LC單元傳輸T對照跨單元之施加電壓V之圖表。此可見該 傳輸對相等量值之相反極性電壓:係相同。在圖表上顯示一 寄生DC成份，或DC補償，d。因此可補償由一關聯縱列位 址導體所加至該單元之驅動電壓Vco卜對一正訊框言，跨 單元之電壓量值是Vcol+d。對一負訊框言，跨單元之電壓 數值是Vcol-d。由此可見：對Vcol—已知值之相反極性訊框 的傳輸位準是不同且變化量，f%。因此，對數值Vcol之穩 定驅動電壓，單元傳輸會每訊框期間變更f %。這會造成在 一半訊框頻率處發生閃動。 為減少在此方式中所表示之閃動，眾所週知之辦法是調 整跨單元所加之電壓。例如，藉調整在共用，反向，電極 上之電壓就可完成此工作。典型上，在現行製造過程中_， 可手動調整顯示器之共用電極電壓位準以改正閃動效應， 這是一耗時而昂貴之過程。而且，此過程並非在顯示器壽 命期間可補償寄生DC成分之改善，例如由於電極老化效應 -6- 90030.doc 200414120 就會發生。同時，若改變顯示器之驅動頻率Dc成分之數值 亦改變。例如，顯示裝置具有不同之操作模式諸如利用不 同驅動頻率之正常與低功率模式。 案號WO 99/57706,其内容併入本文内為參考資料，係揭 不一種顯示裝置’其中可測量在該面程外面跨顯示元件之 電壓，該面積用以顯示一映象。由裝置内包括之電路為回 應測量電壓然後調整顯示裝置之控制電壓以抵銷閃動。可 使用一假像素行列，作用為單一測量元件，而非單一像素。 由此事實會影響技術之效果：測量之顯示元件電壓會超過 廣範圍數值迅速改變且電壓測量易受雜訊影響。 在案號WO 2003/019520 (PHGB 020014)中已建議一替用 技術，其中改正構件包括一測量像素和構件用於對跨顯示 元件單元之電極所加之每一電屢極性產生指示測量像素單 元電容之個別信號，改正構件係配置以修改為回應該信號 由驅動電路所產生之電壓。一電場光學單元諸如一吻員： 元件之電容係直接關聯於其傳輸性，因而在跨顯示元件施 加-電壓與為其回應移動至其最後位置之L c間有一時間落 後。因此，一測量像素(而非因正常定位址循環跨該像素顯 現之電壓）之顯示元件電容之測量能提供為抵銷跨顯示元 件之寄生DC成分並補償閃動所需更準 在:溫度變化效應達成自動改正中亦可使用^術， 像先則技術。極限電壓位準和通常用作像素轉換裝置之所 (薄膜電晶體）之行動性兩者均靠溫度而定。 較佳使用在顯示像素陣列外面之一假像素，假像素具有 90030.doc 200414120 相同於實際顯示像素之電路。建議使用一組互連假像素以 &供按比例調〶且藉連接假像素之顯示元件第—電極在一 起即可達成此建議。此具有增加被測量顧示元件電容量大 小《效果，它容有-較高信號對雜訊比。 、雖然此技術可提供改進但亦發現：财f要作進一步改 進’特力1j疋關於比較大面積與高解析度顯示裝置。 依據本發明，&供—種主動矩陣顯示裝置包括—睁列像 素為口應由驅動電路構件所加驅動電壓用於產生一顯示輸 出，每一像素具有—顯示元件包括電場光學材料介於兩電 極與-關聯切換裝置之間，經由該材料將一驅動電壓施加 土個包極，跨每單元電極所加電壓之極性係週期地反 :’與改正構件用於提供一指示在像素處沉電壓位準之測 量和用於據此修改由驅動電路構件所加之電壓以使補償由 〇(^壓么準所造成之顯示廣象，該改正構件包括多數測量 像素位在產生顯示輸出之像素陣列面積外部，配置之多數 里像素係沿至少陣列之一側在間隔位置處相互分開，且 配置改正構件以提供來自每一測量像素之個別測量。 —車乂早建議I技術價定：造成不要的顯示贋象之一 DC電恩 :貝上對所有顯示像素是相似的且自一測量像素所取之測 里’要未是單一像素或者一組互連像素’即係該位準之代 ’二而這並不一走是此情況。特別是，在AMLCD之較 大，高解析度型態中已經發現：沿其行列按照像素之位置 可&合反擊充電之不同位準在像素内’當定像素位準時因 對用以控制像素切換裝置之行列選擇（閘控）信號失真。造成 90030.doc 200414120 此種失真例如因托載此信號之行列位址導體的分佈電容量 和電阻。使用多數在間隔位置所分佈且能提供獨立測量之 單獨測量像素會容許此種變更所測量之反擊位準且用於調 整適當修改之像素驅動信號以提供有效補償。此可造成實 負改良〈映象品質，或另一選擇，可促使甚至較大之顯示 裝置有產生可接χ之顯示品質。此方法可使顯示裝置自行 調整且對處理之變化亦堅定。此種過程變更，例如變更金 屬線之寬度，金屬層厚度，及重要金屬層片電阻係數變更 等，同樣可導致在跨陣列之像素中不同之反擊位準。 祗沿陣列之一侧即可配置測量像素，例如沿陣列之上側 或下側以便提供在行列方向像素DC電壓位準變更之指 示。較佳地，至少在該陣列側面之相對端可提供測量像素。 在-較佳實施例巾，沿言亥陣列頂上及底了兩側就可提供 測量像素。 剛使用位在該陣列上側或下側每端之兩個測量像素就可 在某些軸況中提供適當改正。位在兩終端測量像素之間一 個或多個額外測量像素具有益於進一步改良映象改正，且 例如，容許對反擊變更之其他緩慢變化原因自動改正，諸 如在顯不像素陣列面積上外形變化失調。在陣列之上下兩 側提供測量像素亦可促使’例如’改正在顯示像素陣列上 縱列方向變更反擊位準。 改正構件係相似於在上述w〇99/577〇6* w〇 2〇〇3/〇 1952〇 斤說月之4等構件，或其他已知類型之改正電路適合於測 1和止反擊與導致像素内DC電壓成分之其他效應，諸如在 90030.doc -9- 200414120 wo 2003/019509 内所述者 士 ，- 在此寺構件中改正構件是可操 作以尨改顯示像素之驅動電路。 in ^ ^ ^ 在 AMJLCD^ 況中使用 TF 丁 刀換裝置及由所有像素共用之_ l 、 ” 1 j 相對，電極，經修 改芡驅動電壓就是經由縱 、乂 北爭缸加於像素之資料電壓 2加於共用電極之電壓信號。在-兩位準或-共同電極 調制驅動法中，該調整可能係由增加_適當d 電極所組成。這種調整在本…用 係不適當因其並未讓所 尤、用足凋整在陣列上予以變 文…而可仃辦法是將共用電 極S開成諸部分並且調整加 _ #分《電壓因而促使某 二凋正之變更。然而，較佳地 + ^ 住地心成1周整達到構成資料信 號^驅動兒壓。在改正構件内使用在陣列側面之終端處 :量像素之輸出例如在-簡單左-右，(行列方向)，變更之 情況中根據沿顯示陣列中行列之位置以產生資料信號平均 電壓《補償。藉由來自獲得資料信號中之輸入影视信號之 數位處理即容易實施這種調整。 【實施方式】 圖2係一 LC顯示裝^部分切面視圖。為了明晰附圖例說 明少數像素。例如在由玻璃所形成兩基板3，4之間提供扭 絞線狀IX材料2。在—個基板4上可支援—陣列個別顯示元 件電極6’同時在其他基板3之相反表面上提供—共用，相 對，電極5。在傳輸顯*中例如，電極5及6係由一透明材料 所形成，堵如氧化銦錫（IT〇)。在反射型顯示器中，在僅一 個基板上之電極，具體上共同電極5，是需要透明的。每一 顯示元件電極6,共同電極5和介於其間iLC材料2之一相對 90030.doc -10 - 部分’共_成構成-像素顯示元件之—LC單元 一 傳輸顯示，在各別其刼 、 、 、 土板3 ’ 4义外表面上托載兩偏光器7和8， 二’、偏f万向相互垂直。用於-反射顯示器僅需一個偏光 口口在”·員π兀件#共同電極6，5上面提供各別定向層9以便 LC材料2是位在基板3, 4之内壁上。在跨一像素施加一電壓 寺c本身可凋整在合成電場内，變更顯示元件之傳輸性。 在圖3中顯不一典型AMLCD之主要元件。顯示器每一像 素25包括-切換元㈣和—L(：單元18。耦合每—切換元件 、、且行？]或選擇，位址導體丨7中之一個別導體與一組縱 歹J或貝料，位址導體11中之一個別導體。由行列選擇信 唬在個別行列位址期間可連續地選擇行列導體17，該行列 選擇信號係由連接至每一行列導體17之一行列驅動器電路 16所產生。連接縱列導體丨丨至施加資料信號至其上之一縱 列驅動益電路10。若需要，由一計時及控制單位15首先處 理輸入至一輸入線路丨3上顯示裝置之一影視信號内所含之 影視資料。由處理器15至沿驅動線12之行列及縱列驅動器 電路16，10饋送資料及同步脈衝。 此情況之切換元件19是TFTs。電氣連接每一 tft之閘極 電極20至一個別行列導體17，電氣連接其源極21至一個別 縱列導體11 ’與電氣連接其汲極22至個別LC單元18之顯示 元件電極6。當由個別行列導體17上一行列選擇信號選擇_一 行列像素内每一 TFT 19時，在相應縱列導體11處呈現之資 料信號電壓經由TFT 19被傳輸至個別顯示元件電極。可驅 動像素如此使每一訊框加於LC單元1 8之電壓極性反向。 90030.doc -11- 200414120 圖k顯示裝置包括每一像素25之—輔助，或儲存，電容 =3°顯示電容器23係連接在汲極電極22RC單元18之业 二：像素先前行列之行列導體17之間。提供顯示器内第 ^素仃列有—補充行列導體17,。在其他配置中，可連接 :::在該共同點與一隨後行列電極之間，或在該共同點 人一早獨電容器線路之間。 麵裝置-般係按w用方式建構與操作且因為如此等此 來4迷此等層面。有關此等層面進—步細節請參閱案號 US-A-5 130829。 如前述’此種顯示裝置，其中可㈣使加於顯示元件上 /動电壓之極性反向’典型上每一訊框，含遭受閃爍方式 疋問題，該閃爍係因跨LC單元一寄生DC電壓成分之產生所 引起。此DC成分是反擊效應之結果，通常由衫一行列像 素位址所使用行列選擇脈波之垂下邊，該行列像素經由像 素TFT之寄生閘極-汲極電容器所耦合。若出現，π單元之 不對稱性質，因而發生在顯示裝置反射型式之情況中反向 電極係屬於不同材料，亦可促成不需要Dc成分之產生。 在上述規格中說明欲克服此問題改正構件之範例，此問 題可提供指示DC成分位準之—測量且按照補償之測量調 整用於驅動像素之驅動電壓。此等改正構件使用__測量像 素包括-LC單元且相似於顯示陣列之該等像素但位在顯示 陣列面積外面，或彼此互連之—組此種像素以協助測量操 作。然而，此方法僅可提供一個單元電氣動作之測量，或.. —組互連單元之平均，且因此根據此測量加於顯示像素陣 90030.doc -12· 列的任何改Ί： _ , 、 ' 叙而言在像素陣列上是一致的。 依據未發明> _ + — 貫施例反而使用多數單獨之測量像素其 口係心像素陣列至少一側彼此相互隔開且其係可操作以 ^供獨乂測量。按此方式可獲得亦指示在陣列上反擊效應 變更之變數❹’因考慮變此等更促使完成_電壓之調 整，且因此造成可產生一較高品質之映象。 圖4顯不’甚概田各圖示，AMLCD之平面圖根據本發明描 繪一 Τ施例中測量像素一範示配置。此處每一區塊40代表 測里像素包括-假像素或—組互連假像素相似於顯示陣 、像素25仁位在顯示陣列面積外面，此處指示在μ。製 k此等測I像素同時有顯示陣列之該等像素，且因此共用 2其最靠近之陣列内該等像素之相似特性。在本實施例中 每區塊40包括複數個互連假像素以便改良較佳測量之信號 對雜訊比。因此可見沿像素陣列之上下兩側46，47隔開提 供三個此種區塊，在此等側面之每側，有兩區域係位在鄰 近忒側相對端而第三區塊沿該側之長度係約位在中間。沿 一側該組測量像素40包括一行列假像素之各別部分，每部 分係由一組鄰近像素所組成。 現在討論跨陣列上之像素LC單元所產生Dc成分位準變 更之性免及原因。行列導體1 7之分佈電容器及電阻會造成 失真係因由行列驅動器電路16沿其長度施加行列選擇信號 至一導體17。這在較大，高解析度裝置内尤其是如此且在 導體17之驅動端和未驅動端會造成閘極脈衝形狀之重大差 異’即分別正對和遠離電路16之兩端。當在行列選擇期間 90030.doc -13- 200414120 結束處1斷行列内像素之TFTs20時即有此結果。當 脈衝信號沿行列導體17進行時，因行列導體電阻與：：至 信號之寄生電容性負荷之組合即使信號失真。此表示料 信號接近被驅動端具有快速上升和下降時間，以上升/’、、 降時間會沿導體17之長度漸近地退化’變成在遠離行歹： 動器電路16的那端比較緩慢許多。此緩慢下降時間會 像素TFTs 20向該遠端繼續傳導，接通，狀態時間長於所兩 行列位址期間以致使搞合在由其寄生閘極/波極電容量： 影響之像素内之少許電荷繼續不斷導電。變更閘極脈衝形 狀因而造成反擊電荷之位準差異，該電荷㈣沿像素行列 之位置被耦合像素内且因此合成之像素電荷係沿行列變 更導致,.、、員不閃動與映象停住。若行列導體電阻和電容量 增加其效應變得更壞’正如發生在較大顯示裝置内-樣， 且若增加TFTs 20之機動性亦呈如此。 使用圖4所示之測量冑素40之-種配置彳測量反擊之變 化且沿仃列万向根據其位置藉由適當調整顯示像素之縱 歹J貝料，私壓^唬可芫成適當補償。時序及控制單位， 减編號50,它可接收_外部輸人之影視信號似可供給 頁料及時序4號至縱列和行列驅動電路1 〇及16且經由線路 57供’口驅動電壓信號至—共同電極（圖上未示），包括閃動 改正處理構件55。在構成_個列測量像素4〇之每組假像—素 指示假像素内DC電壓成分之控制電路55之間可發送信 號’同樣在鄰接測量像素4〇之像素陣列區域内顯示像素25 之DC私壓也疋如此。因之，沿陣列上側自三個測量像素4〇 90030.doc -14- 200414120 獲得之測量信號可提供關於沿行列方向像素25内Dc成分 變化之資訊。沿像素陣列下側三個測量像素4〇可提供關於 跨陣列下側顯示像素電氣特性之資訊。由改正處理構件5〇 調整資料信號係基於在上側和下側處相應成對測量像素4〇 之平均輸出，假定沒有理由變更垂直，縱列，方向之像素 DC電壓成分。 在遠離行列及縱列驅動器電路之該等IC内可提供電路5〇 與處理構件55，或與其合併。另一選擇，此等電路，連同 行列及縱列驅動器電路，係完全整合在托載主動矩陣電 路，11，17，20，之基板4上，且係與其同時製造，例如使 用聚石夕氧技術，如圖4之實施例中所描繪。 如圖4所示，使用繞像素陣列分佈之測量像素4〇，（提供 指示變果反擊之測量，用適當補償調整以驅動電壓然後係 由電路50及55加以完成，）可使顯示裝置自行調整及堅定處 理變化，諸如金屬線寬度變化，金屬層片電阻性變化等， 當使用薄膜製造方法時此等變化就會發生。 ，提供指示沿行列方向反擊效應之變化，需要最低兩個 '4 1像素，較佳在像素陣列之上側或下側每終端一個像 素。如在圖4實施例之情況，進一步測量之像素可提供改良 之改正且亦讓反擊變化中其他緩慢變化原因可自動調整， 諸如在像素陣列面積上變化之失調m對每側可二供 超過三個測量像素40。 — 可使用測量像素之輸出未調整驅動情況。在一簡單左右 又化 < 情況中，這實在會隨顯示器内之位置造成縱列平均 90030.doc -15 - 200414120 電壓之補償，它可藉輸入影視信號之數位處理實施。為理 想之性能，這需要小量增加縱列電壓驅動範圍。然而，變 化反擊之主要效應是在中灰色區内最明顯之閃動。因之， 不需增加縱列電壓範圍就可達成一重大可見之改進。 沿一側之三個測量像素40係特別需要其中自兩端驅動行 列導體17，使用進一步行列驅動電路就像被連接至導體17 之相對端之電路16。 每一測量像素40和在上述實施例中形成改正構件之處理 構件55 —般係如在案號WO 2003/019520中所述，其結構及 操作細節請參閱此案號，且其内容係併入本文内作參考資 料。這改正技術涉及針對施加至顯示元件之每一電壓極性 產生一指示測量像素電容量之一個列信號以及為反應該等 信號修改由驅動電路所產生之電壓。另一選擇，每一測量 像素及改正構件之處理方法實質上如在WO99/57706和WO 2003/0195 05中所述，其内容亦併入本文。此等案號使用不 同技術用於提供代表顯示像素内一 DC電壓位準之一項測 量。反而可使用已知之其他種測量與能夠提供此種測量與 改正之改正電路。在WO 2003/019509中一測量像素包括兩 個假像素用反向極性之驅動信號驅動其顯示元件。然後， 將其與一剩餘電壓並聯，由於在元件内呈現之DC補償電壓 因而產生在兩顯示元件内所儲存之電荷差，係加以測量_並 使用來提供調整像素之隨後驅動電壓。 雖特別有關AMLCD已加論述，但是應明白，本發明有利 於應用於其他種主動矩陣顯示裝置。 •16- 90030.doc 200414120 見 成 述之特徵。 由：讀本發明内涵’其他修改對精於技藝者係顯而易 這種c改包括其他特徵’在主動矩陣顯示裝置及其組 另件範圍内係已熟知者且可使用其替代或增加本文内已 【圖式簡單說明】 現在藉由範例，參考附圖，說明按照本發明之一種主動 矩陣顯示器，尤其是一種AMLCD之一實施例，其中： 圖1颂示對構成一示範式LC之顯示元件之針對所加電壓 傳輸曲線圖； 圖2極簡化顯示一 LC顯示裝置部分之一橫向剖面圖； 圖3顯示一AMLCD線路圖；及 圖4平面圖解顯示按照本發明顯示裝置之一實施例。 全圖内使用相同編號來指示相同或相以之另件。 【圖式代表符號說明】 1 液晶顯示裝置 2 液晶材料 3, 4 基板 5, 6 共用反向電極 7, 8 極化器偏光器 9 定向層 10, 16 行列驅動器電路 11 縱列資料，位址導體 12 驅動線路 13 輸入線紗 90030.doc -17- 200414120 15 處理器 17 " 行列位準導體 18 液晶單元 19 薄膜電晶體（切換元件） 20 閘極 21 源極 22 汲極 23 儲存電容器 25 顯示器像素 40 測量像素 45 行列及縱列陣列 46, 47 像素陣列上及下側面 50, 55 改正構件 57 線路 90030.doc -18 -

Claims (1)

1. 200414120 拾、申請專利範圍： 1. 種王動矩陣顯示裝置’包括—陣列（45)像素⑺）用於產 生為回應由驅動電路構件(5〇, 15, 16)所加驅動電壓一顯 示輸出，每-像素具有—顯示元件⑽包括電場光學材料 (2)介於兩電極（6, 5)與一相關聯切換裝置ο%之間，經由 藏切換裝置施加-驅動電壓至_個電極⑹，跨每單元之 2. 3. 4. 私極所加私壓之極性係週期地反向，並包括改正構件 (40’ 55)用於提供指示像素（25)處一 Dc電壓位準之一測量 及修改據此由驅動電路構件⑼，15, 16)所加之電壓以使 補償由孩DC電壓位準所造成之顯示層象，該改正構件包 括多數測量像素（40)位在產±顯示輸出之像素（25)陣列 (45)之面積外面，該多數測量像素係配置沿陣列至少一側 (46 ’ 47)在隔開位置彼此分開且該改正構件係配置以自每 一測量像素處提供一測量（55)。 如申明專利範圍第1項之裝置，其中顯示像素係按一 行列及縱㈣列（45)配置，且其中_測量像素_係配置 在顯示像素陣列一側（46, 47)之每一終端該側可延伸平行 於顯示像素之行列。 如申請專利範圍第2項之裝置，其中在相對該—側像素陣 列側每終端處亦配置一測量像素。 如申請專利範圍第2項或第3項之裝置，其中配置至少— 個進一步之測量像素（4 0)介於陣列之該側，或每側終端處 的測量像素之間予以隔開。 5·如申請專利範圍第1項，第2項或第3項之裝置 其中改正 90030.doc 200414120 構件（4〇，55)係根據變更來自沿該一側每一測量像素之個 別測量按該一側之方向可操作來改變修改至顯示像素之 驅動電壓。 6. 如申請專利範圍第1項，第2項或第3項之 ^ ^ ^ ^ "〈装置’其中每一 川里像素包括多數互連之假像素。 7. 如申請專利範圍第卜頁，第2項或第& 示元件包括液晶顯示元件。 R裳置，其中該顯

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