TW201037433A - LCD display and method thereof - Google Patents

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Tung-Hsin Lan
Mu-Shan Liao
Tien-Yung Huang
Chia-Chun Fang
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Chunghwa Picture Tubes Ltd
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Description

201037433 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 « 本發明係有關一種採用八區域(8-domain)的進階改良式多區域 垂直配向(Advanced Multi-Domain Vertical Alignment, AMVA)的液晶 顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)以及相關方法，尤指一種利用2 0 個薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)為主晝素(main pixel)及次 晝素(sub-pixel) ’再加上一開關元件來控制該主晝素以及次畫素之充 電時間之液晶顯示器以及相關方法。 【先前技術】 傳統八區域的進階改良式多區域垂直配向的液晶顯示器面板， 係將一個畫素切為兩個晝素(一個主晝素、一個次晝素），利用兩畫 〇 素的驅動電壓不同(液晶傾斜角度不同），組成不同的光學特性，來 . 實現廣視角的技術。其主晝素以及次晝素有幾種不同的實施方式， 一種疋利用電容來實施的CC(capacitor/capacitor)型，一種是利用薄 膜電晶體來實施的TT(transistor/transistor)型，還有一種是利用改變 主晝素及次晝素的共同電壓Vcom的Com Swing型。CC型係利用 電容耦合的方式，調整耦合於主畫素以及次晝素之間的電容和液晶 電容的比值，使主晝素與次晝素之驅動電壓不同；TT型係利用不同 的閘極信號線或資料信號線提供主晝素與次晝素不同的驅動電壓； 201037433 而Com Swing型係透過調整主晝素以及次晝素之儲存電容的 端的電壓來使得主晝素與次晝素之電壓;^。其巾cc型的缺點為 -旦麵合於主晝素錢次晝素之_電容值蚊赠，主晝素與次 •畫素之軸賴便決定，因此便失去_上的自由度，且因為主畫 ,素以及次畫素之間係透過電容相連接，使得主晝素以及次晝素有了 關連性’而輕相獨立，因此會造成黃紅帶的現象。而 51也疋 S主晝素以及次晝素之儲存電容的Vc⑽端的電壓決定 〇以後，0〜255階的主畫素與次晝素之關係便無法再改變，無法自由 的調整；且同樣地’主晝素以及次晝素亦互相有關聯，而非互相獨 立，亦會造成面板黃紅帶的現象。只有ττ型利用不同的資料信號 線直接提供不同的驅動電麗給主晝素與次晝素，或利用不同的開極 信號線調整主畫素與次晝素的充電時間，可以自由地調整主畫素與 次晝素的驅動電壓’且主晝素以及次晝素係互相獨立，沒有黃紅帶 的問題，因此改善色偏的效果最佳。 傳統進階改良式多區垂直配向的ττ型的作法有兩種：2⑽ (-個晝素具有^朗姉絲和—條f 躲)或丨咖（一個晝 素具有-條閘極信號線和兩條麵信號線）。請參看第丨圖以及第旦2 圖。第1圖係為TT型的2G1D的晝素結構示意圖，而第2圖 TT型的1G2D的晝素結構示意圖。第丨圖中LC (二 個晝素⑽被切為兩個晝素，一個主晝素Ai和一個次反書中=(= f ==一開關元件Μ ’其晴、電連接於-儲存電容—以 液4谷Clm°次晝素B1包含—開關元件Μ，胁極係電連 5 201037433 Ο Ο 接於一儲存電容Css以及一液晶電容Cls。第1圖中有兩條問極信號 線，一條是主晝素A1的閘極信號線Gpm電連接於開關元件al之 閘極’ 一條是次晝素B1的閘極信號線Gps電連接於開關元件Μ之 閘極。有一條為主畫素Α1以及次晝素Β1所共用的資料信號線， 電連接於開關元件al以及開關元件bl之源極。還有一條為主書素 A1以及次晝素B1所共用的儲存電容線(^線，電連接於主書素 以及次晝素B1的儲存電容Csm和Css的另一端。同樣地，第2圖 中LCD面板中的第(P，q)個晝素200亦被切為一個主晝素A2和一個 次晝素B2。主晝素八2包含一開關元件a2，次畫素扣包含一開關 讀b2。開關元件η和開關元件b2之沒極同樣分別電連接於一儲 存電容csm、Css以及一液晶電容Clm、Cls。第2圖中的兩條資料 信號線¥、DqS，—條是主畫素A2的資料錢線Dqm電連接於 開關το件a2之祕’—條是次晝素B2的:細f號線、電連 開關元料2之源極。有—條為主晝素A2以及次畫素拉所此用的 =雜Gp，電連接於開關元件a2以及開關元件b2之閘極。由 以及第2®巾可看出，不論是2G1D或1G2 咖面板上的接線數目都比原來多了令聊的作法^二 ^夕I兩倍’驅動Ic的接腳數目需隨之增加為兩倍，且掃描線亦 支成兩倍’每個晝素掃描時間變為—半：、/、 不夠的問題。2D1G的條墙 旦素料充電時間 數目亦需隨之辦加為紐 札兔線多了兩倍’驅動1C的接腳 克服上述_設二:進;!=㈣造成本增加。因此，如何 晶面板，料目咖福域的液 6 201037433 【發明内容】 , 本發明之―實施例係揭露—種液晶顯示器，包含(m+2)條閑極作 •號線，η條資料信號線，以及-晝素陣列。該(m+2)條問極信號_ 用來傳送_2)個間極信號’其中m為一正整數。該η條資料作號 線係用來傳送η個資料信號，其中η為―正整數。該晝素陣列:包 〇括個畫素，該m*n個晝素中之一第(ij)個晝素包含一主晝素， 一次晝素…電阻，以及-第三開關元件。社晝素包含一第二開 關元件，-主晝素儲存電容，以及一主晝素液晶電容。該第一開關 讀之閘極係電連接於-第i條閘極信號線，該第—_元件之源 極係電連接於-第j條資料信號線。該主晝素儲存電容之一第一端 係電連接於該第-開關元件之沒極。該主晝素液晶電容之一第一端 係電連接於该第-開關元件之沒極。該次晝素包含一第二開關元 ❹件，-次晝素儲存電容’以及一次畫素液晶電容。該第二開關元件 之源極係電連接於該第j條資料信號線。該次晝素儲存電容之一第 ' 一端係電連接於該第二開關元件之汲極。該次畫素液晶電容之一第 • 一端係電連接於該第二開關元件之汲極。該電阻係電連接於該第二 開關元件之閘極與該第i條閘極信號線之間。該第三開關元件之閘 極係電連接於-第㈣條閘極信號線，該第三開關元件之源極係電 連接於-第(i-Ι)條閘極信號線，以及該第三開關元件之沒極係電連 接於該第二開關元件之閘極。 7 201037433 本發明之另一實施例係另揭露一種液晶顯示器之顯示方法，包 含於於傳輸資料至一第(i-lj)晝素之主晝素時，同時對一第(g)晝素 之次晝素及主晝素進行預充電’其中i為一大於1的正整數，j為一 • 正整數，於完成傳輸資料至該第晝素之主畫素後，傳輸資料至 該第(i，j)晝素之次晝素並對主晝素進行預充電；及於完成傳輸資料至 該第(i，j)畫素之次畫素後，關閉傳輸資料至該第(y)晝素之次晝素的 路徑，以使傳輪至該第(i，j)晝素的資料僅持續傳輸至該第(ij)晝素之 〇 主晝素。 【實施方式】 針對上述傳統進階改良式多區域垂直配向之ττ型的液晶顯示 器的晝素的缺點，本發明提出了一晝素結構，利用一開關元件控制 主晝素以及次畫素的充電時間，再加上預充電的技術，只需要在液 D 晶顯示器面板的頂端和底部各加上一條閘極信號線，便可將此進階 改良式多區域垂直配向之方法實施於液晶顯示器面板，而不會增加 ' 面板上過多的掃描線以及資料線，造成晝素的掃描時間減半，晝素 .= 貝料充電時間不夠的問題，或驅動ic的接腳數目增加的問題。 在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特 定的7C件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用 不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並 不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差 8 201037433 異來作為區_基準。在通篇·書及後_請求項當中所提及的 包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此 卜電丨生連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。 因此’右文令描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第 裝置了直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接 地連接至該第二裝置。 Ο A清參考第3圖、第4圖、以及第5圖。第3圖係為本發明之實 ^例的畫素3〇〇结構示意圖。第3圖中之液晶顯示器的畫素勘， 係為液晶顯不器面板上m*n個畫素中之一第㈨)個晝素3⑻其中 、η · 〇 Μ 1、以及j均為一正整數。第(i，j)個晝素300包含了一主晝素 勹八-人畫素8，一電阻R，以及一第三開關元件M3。主畫素Μ =第一開關元件一主晝素儲存電容Csm，以及一主晝素 電谷dm。第一開關元件M1之閘極係電連接於一第i條閘極 線、線Gl ’第一開關元件M1之源極係電連接於-第j條資料信號 之=。主晝素儲存電容Csm之一第一端以及主晝素液晶電容— 第端係同時電連接於第一開關元件M1之没極，該點電壓為 晶*電11 °主晝素儲存電容CSm之一第二端以及主晝素液 含lrcim^—第二端係電連接於—制電壓veGm。次晝素s包 電容S肖關元件M2, 一次晝素儲存電容Css，以及一次晝素液晶 Djtri。第二開關元件M2之源極係電連接於第j條資料信號線 素儲存電容CSSH端以及次畫素液晶電容Cls之第 糸同時電連接於第二開關元件他之汲極，該點電壓為次晝素 9 201037433 電壓Vds。電阻R係電連接於第二開關元件M2之閘極與第{條問 極信號線Gi之間。第三開關元件M3之閘極係電連接於—第㈣） 條閘極信號線Gi+卜第三開關元件M3之源極係電連接於一第㈣ -條_信號線Gi•卜以及第三關元件M3之祕偶連接於第二 •開關元件M2之閘極。次晝素健存電容Css之-第二端以及次畫素 液晶電容Cls之-第二端係電連接於共用電壓乂眶。主纟素儲存電 容Csm以及次晝素儲存電容Css係為相同之電容，而主畫素液晶電 〇 容Chn以及次晝素液晶電容Cls亦為相同之電容。 第4圖係為本發明實施例之方法的步驟流程圖。第4圖中包含 下列步驟： 步驟400 :開始； 步驟410 :於傳輸資料至一液晶顯示器面板上心個晝素中之一第 晝素之主晝素時’同時對一第(i，j)晝素300之次晝素 S及主晝素Μ進行預充電； 步驟420 :於完成傳輸資料至第(HJ)晝素之主晝素後，傳輸資料至 第(i，j)晝素300之次晝素S並對主晝素μ進行預充電； 步驟430 :於完成傳輪資料至第(i，j)晝素300之次晝素S後，關閉傳 輸資料至第(i，j)晝素3〇〇之次晝素s的路徑，以使傳輸至 第(U)畫素300的資料僅持續傳輸至第(ij)晝素300之主畫 素Μ ; 步驟440 :結束。 10 201037433 第5圖係為本發明實施例之時脈示意圖。第5圖中第j條資料 k號線Dj上在畫框f以及f+1時所傳輸之資料信號依次為第(i-lj) . 個晝素之次畫素的資料信號Hsi-1、第(iq,j)個畫素之主畫素的資料 信號Hmi-1、第(i，j)個晝素300之次畫素s的資料信號Hsi、第(i，j) 個晝素300之主晝素μ的資料信號Hmi、第(i+lj)個畫素之次晝素 的資料信號Hsi+卜以及第(i+l，j)個晝素之主晝素的資料信號 〇 Hmi+:l。而閘極信號線Gi-1、Gi、以及Gi+Ι上所傳遞的閘極信號均 包含一預充電信號P、一次畫素充電信號SC、以及一主晝素充電信 號MC。本實施例中係將預充電信號P、次晝素充電信號SC、以及 主晝素充電信號MC均分為三等分，但本發明並不限於此種實施方 式’預充電信號P、次畫素充電信號SC、以及主畫素充電信號MC 亦可以其他比例包含於閘極信號中。因為相鄰兩圖框(frame)的極性 互為顛倒’因此預充電信號P的長度通常設定為能將主晝素以及次 ^ 畫素的驅動電壓充至共同電壓Vcom之上(或之下)的長度即可，而 閘極信號中所包含的次畫素充電信號SC的長度必須能夠將次晝素 - 的資料完全傳輸至該次畫素，同樣地，閘極信號中所包含的主晝素 - 充電信號MC的長度必須能夠將主晝素的資料完全傳輸至該主書 素0 以第5圖中正極性的畫樞F為例，首先，如第4圖之流程圖的 步驟400，流程開始，當完成傳輸資料至一液晶顯示器面板上爪气 個晝素中之一第畫素之次畫素之後(即在第5圖中閘極信號線 201037433
Gi-l上的閘極信號的次晝素充電信號sC之後），閘極信號線Gi_i 上的閘極信號進入主晝素充電信號MC(第4圖之流程圖的步驟 410)。此時電連接於一第(ij)畫素3〇〇之閘極信號線Gi上的閘極信 . 號亦進入預充電信號P。因此，如第3圖所示，此時電連接於閘極 . 信號線Gl的第一開關元件Ml以及第二開關元件M2均被開啟，第 j條資料信號線Dj上的資料信號會被傳輸入第一開關元件Μι以及 第二開關元件M2上。如第5圖所示，此時資料信號線Dj上的資料 Ο 信號為第(i-1，·*)個晝素之主畫素的資料信號Hmi-1，但是因為充電時 間不夠(只在閘極信號線Gi的預充電信號p的期間内），第3圖中的 主晝素電壓Vdm和次晝素電壓Vds並不會被充電到資料信號Hmi-1 的電壓準位，大約只能充到共同電壓Vc〇m2上的電壓準位。接著 閘極信號線Gi-Ι上的閘極信號關閉，閘極信號線Gi上的閘極信號 進入次晝素充電信號SC(第4圖之流程圖的步驟420)。同樣地，電 連接於閘極彳§號線Gi的第一開關元件mi以及第二開關元件m2仍 〇 被開啟’第j條資料信麟Dj上的:聽健_被傳輸人第一開關 70件M1以及第二開關元件M2上，而此時資料信號線Dj上的資料 . 信號為第⑼個晝素3〇〇之次晝素S的資料信號Hsi。第3圖中的次 - 晝素電壓Vds將會被充電到資料信號Hsi的電壓準位，而因為主晝 素通常會比次晝素亮，亦即主晝素電壓vdm會比次晝素電壓Vds 的電壓南’因此主晝素電壓Vdm雖然會因為資料信號版而提高， 但並不會到達第(i，j)個晝素3〇〇之主晝素Μ的資料信號咖的電壓 準位。因此在完成傳輸資料至第(id)晝素之次畫素s之後，關閉 傳輸貝料至第(l，j)晝素3〇〇之次晝素8的路徑，以使傳輸至第⑼晝 12 201037433 素300的資料僅持續傳輸至第碰素之主晝素⑽4圖之流 程圖的步驟43〇)。亦即此時間極信號線Gi上的閉極信號進入主晝 素充電信號MC，而閘極信號線制±的閘極信號進入預充電錢 -P。因此電連接於閘極信號線Gi+Ι &第三開關元件M3被開啟’閘 -極信號線Gi]上的閘極信號會被傳輸入第三開關元件奶。但此時 閘極信號線Gi-Ι上並無任何信號，因此第三開關元件奶的沒極上 的電壓接近糖。而電連接於閘極信號線Gi的第-開關元件M1仍 〇被開啟，而第二開關元件M2卻因為閘極電連接於第三開關元件奶 的沒極(電壓為Voff)而被關閉，於是第』·條資料信號線切上的資料 信號Hmi會只被傳輸入第一開關元件M1上，直到第3圖中的主晝 素電C Vdm到達-貝料仏號Hmi的電壓準位，流程才結束(第4圖之 流程圖的步驟440)。 同理，下一畫框阳為負極性，於是第(U)個晝素300的主晝 ❾素電壓Vdm和次畫素電塵Vds在下-晝框F+1的閘極信號線⑶的 預充電信號P __，就會被朗至少低於朗輕(極性 *反轉)的電屢準位。接著再依照與上述相同的步驟，完成第(i,j)個晝 —素300的主畫素μ與次畫素s的充電流程。請注意：本發明之方法 所應用的液曰曰顯示器係採用行反轉(c〇lumn inversi加)或圖框反轉 (frameinversion)的模式，亦即同一行之畫素的極性需相$，才能應 用本發明之預充電技術。 响參考第6 ® ’第6 ®係為本發明實補之液晶顯示器面板_ 13 201037433 的結構示意圖。第6圖中之液晶顯示器面板60〇包含111%個蚩素， 資料信號線D1〜Dn，以及閘極信號線G0〜Gm+1。其中m*n個蚩素 的每個晝素都和晝素300的結構相同，故於此不再贅述。第6圖中 •之閘極信號線GO以及Gm+1係為本發明所外加之兩條問極信號 . 線，其餘之資料信號線D1〜Dn以及閘極信號線G1〜Gm均為傳統之 液晶顯示器面板所具有之信號線。晝素(u)〜^素(1，n)的預充電須在 閘極信號線GO上的主晝素充電信號MC的傳輸時間内進行，同樣 〇 地，此時資料信號線D1~Dni^須傳送—主晝素資料 兮 所相對應之晝素的主晝素電壓Vdm和次晝素電壓杨的電壓能夠Λ 預充電到共同電壓Vcom之上(晝框為正極性時)或共同電壓Vc〇m之 下(晝框為負極性時）。而晝素(m，l)〜晝素(m，n)中的第三開關元件需 透過閘極信號線Gm+1上的預充電信號p來關閉，以使得畫素 (叫1，)〜晝素(m，n)的次晝素電壓Vds以及主晝素電壓Vdm分別充電 至所要求之電壓準位。 〇 _ 總而言之，本發明利用一開關元件控制每個晝素的主晝素以及 • 次畫素的充電時間’再加上預充電的技術，只需要在液晶顯示器面 - 板的頂端和底部各加上一條閘極信號線，便可完成八區域的進階改 良式多區域垂直配向之TT型的設計’克服了傳統作法的資料信號 線或閘極信號線多出一倍的缺點，提供了一有效又低成本的解決方 案0 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 14 201037433 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖係為TT型的2G1D的畫素結構示意圖。 第2圖係為TT型的1G2D的晝素結構示意圖。 第3圖係為本發明之實施例的晝素結構示意圖。 第4圖係為本發明實施例之方法的步驟流程圖。 第5圖係為本發明實施例之時脈示意圖。 第6圖係為本發明實關之料顯抑面板的結構示意圖。 【主要元件符號說明】 Μ、A1、 主晝素 S、Bl、B2 次晝素 Α2 Ml 第一開關元件 P 預充電信號 M2 第二開關元件 M3 第二開關元件 D1 〜Dn、 Di 資料信號線 R 電阻 Dq Vcom Csm 共同電壓 主畫素之儲存電 容 Vdm Css 主晝素電壓 次晝素之儲存電 201037433
Clm 主晝素之液晶電Cls 次晝素之液晶電 容 容 Vds 次晝素電壓 100、200、晝素 300
Hsi 心 Hmi-1
Hmi+l SC Dqm
F > F+l Dqs
Gi-卜 晝素(i，j)的次晝 Hsi+l 素的資料信號 晝素(i-l，j)的主 Hmi 晝素的資料信號 晝素(i+l,j)的主 Hsi-1 畫素的資料信號 次畫素充電信號MC 主晝素的資料信Gps 號線 畫框 600 次晝素的資料信Gpm 號線 閘極信號線 al ,a2，bl，b2 畫素(i+l,j)的次 晝素的資料信號 畫素(i,j)的主畫 素的資料信號 晝素(i-lj)的次 晝素的資料信號 主晝素充電信號 次晝素的閘極信 號線 液晶顯不器面板 主晝素的閘極信 號線 開關元件
Gi、 Gi+1 '
Gp、 GO 〜Gm+1 16

Claims (1)

  1. 201037433 七、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器，包含： * (m+2)條閘極信號線，用來傳送個閘極信號，其中m為一 . 正整數； η條資料信號線，用來傳送^個資料信號，其中η為一正整數； 以及 〇 一畫素陣列，包括m*n個畫素，該m*n個晝素中之一第(i，j)個 畫素’其中i以及j均為正整數，該第(i，j)個晝素包含： 一主晝素，包含： 一第一開關元件，該第一開關元件之閘極係電連接於 一第i條閘極信號線，該第一開關元件之源極 係電連接於一第j條資料信號線； 一主晝素儲存電容，該主畫素儲存電容之一第一端係 〇 電連接於該第一開關元件之汲極；以及 一主晝素液晶電容，該主晝素液晶電容之一第一端係 電連接於該第一開關元件之汲極； - 一次晝素，包含： 第一開關元件，該第一開關元件之源極係電連接於 該第j條資料信號線； 一次晝素儲存電容，該次晝素儲存電容之一第一端係 電連接於該第二開關元件之汲極；以及 一次晝素液晶電容，該次晝素液晶電容之一第一端係 17 201037433 電連接於該第二開關元件之汲極； 一電阻’電連接於該第二開關元件之閘極與該第i條閘極 信號線之間；以及 . 一第三開關元件’該第三開關元件之閘極係電連接於一第 . (i+1)條閘極信號線，該第三開關元件之源極係電連 接於一第(i-1)條閘極信號線，以及該第三開關元件 之汲極係電連接於該第二開關元件之閘極。 〇 2. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該第一開關元件係為一薄 膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)。 3. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該第二開關元件係為一薄 膜電晶體。 4. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該第三開關元件係為一薄 β 膜電晶體。 5. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該主晝素儲存電容之一第 二端以及該主晝素液晶電容之一第二端係電連接於一共用電 壓。 6. 如請求項1所述之液晶顯示器，其中該次畫素儲存電容之一第 二端以及該次畫素液晶電容之一第二端係電連接於一共用電 18 201037433 次晝素儲存:t:::二其他晝素館存電容以及該 8.如請求項1所述之液晶顯示哭甘^ 之電容 次晝素液晶電容係為相同触晝錢晶電容以及該
    9· -種液晶顯示器之顯示方法，包含： 於傳輸資料至一第㈣)書素 次書素及主佥二 時對一第(id)畫素之 -素及主旦素進行預充電’其中i為一大於i 數’j為一正整數； & 於完成傳輸資料至該第㈣)畫素之主晝素後，傳輸資料至讀第 (U)晝素之次畫素並對主晝素進行預充電；及 於凡成傳輪資料至該第(⑸晝素之次晝素後，關閉傳輸資料至該 第(U)晝素之次晝素的路徑，以使傳輸至該第(i，j)晝素的 資料僅持續傳輸至該第(i,j)晝素之主晝素。 10.如請求項9所述之顯示方法，其中應用該液晶顯示器之顯示方 法之液晶顯示器係採用行反轉(column inversion)。 11.如請求項9所述之液晶顯示器之顯示方法，其中應用該液晶顯 示器之顯示方法之液晶顯示器係採用圖框反轉(frame 19 201037433 inversion)。 八、圖式Z
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