TW539892B - Liquid crystal image display - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 539892 A7 —'〜 ___ Β7 五、發明説明0 ~ 一" 〔技術領域〕 本發明係有關於驅動液晶顯示圖像之液晶顯示裝置， 尤其是有關於使用T F Τ低價格應用於高性能之液晶顯示 裝置最適當的技術。 〔背景技術〕 於第7圖表示習知之圖像顯示裝置。 以T F Τ開關1 〇 1、和具有連接在其源極之圖素電 極與共通電極之圖素容量1 〇 2構成之圖素爲矩陣狀配置 。在圖素容量1 0 2乃讓液晶設在既定位置，藉著對圖容 量1 0 2的讀入電壓而讓光學特性變調，顯示圖像。在 T F 丁開關1 〇 1的柵極連接柵線1 〇 3，在柵線1 〇 3 的一端設置垂直移位寄存器1 0 5。而在T F Τ開關 1 0 1的漏極連接信號線1 0 4，在信號線1 〇 4的一端 設置D Α變換器1 〇 6。一方面信號輸入線1 〇 9介於信 號閂鎖1 0 7輸入至D A換器1 〇 6。在信號閂鎖1 〇 7 輸入水平移位寄存器1 1 0。所有的圖素共通電極1 〇 8 連接在一個並外加既定電壓。 再者此例第6圖所示的D A變換器1 〇 6等的各部則 是使用Poly-Si TFT所構成的。 以下就本習知例的動作加以說明。輸入信號輸入線 1 0 9之數字式輸入信號係隨著水平移位寄存器1 1 〇的 掃瞄依序閂鎖在信號閂鎖1 〇 7。閂鎖的輸入信號會一倂 輸入D A變換器1 〇 6，變換爲模擬信號而外加至信號線 ______4-—-- 本紙張尺適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---ΙΓΙΚ---φII (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、v'口 539892 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明g ) 1 0 4。此時藉由垂直移位寄存器1 〇 5該柵線1 〇 3選 擇的行圖素會將該TFT開關1 〇 1成爲ON狀態，外加 至信號線1 0 4的模擬信號讀入圖素容量1 〇 2。此結果 信號在讀入的圖素液晶部分會外加對應輸入信號之電界， 即能顯示對應信號之圖像。 所謂此種習知圖像顯示裝置乃譬如詳述於“ Society for Information Display International symposium of Technical Papers 96(SID 96)，pp.21_24”等等。 而於日本特開平第6 - 2 6 6 3 1 8號公報乃記載分 割每個信號來設置共通電極，對供應至信號線的信號線同 期將信號電壓與反對極性的電壓外加至共通電極，降低抑 制圖素中的電解效果晶體的各節波間電壓之技術。 於上述習知技術之前者中，爲了將DA變換器1 〇 6 直接連接在信號線1 0 4，必須將D A變換器1 〇 6的輸 出阻抗設計的夠小，因信號線1 0 4的負荷容量而在D A 變換器1 0 6的輸出會有變調之問題。一旦足以將DA變 換器1 0 6的輸出阻抗變小，DA變換器1 〇 6的面積就 會變得非常大。 爲防止此種情形，使用單結晶Si晶體管的驅動電路，一 般在DA變換器1 〇 6的輸出和信號線1 〇 4之間進行設置 緩衝電路。因而使用Poly Si TFT而將包含D A變換器的周 邊驅動電路與圖素部一體成形時，設置緩衝電路就極爲困 v難。其原因是Poly Si TFT與Si晶體管不同，本質上閥値電 壓的誤差極大，於每列設置緩衝電路時，因每列閥値電壓 -—_____ _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 539892 A7 —_ 五、發明説明0 ) 誤差引起的大固定圖案雜訊會產生在顯示圖像。 而上述日本特開平第6 - 2 6 6 3 1 8號公報，乃揭 示分割每個信號線來設置共通電極，對供應至信號線的信 號線同期將信號電壓與相反極性的電壓外加至共通電極， 但就除去構成緩衝電路等之信號電壓外加部的元件的閥値 電壓誤差引起的固定圖案雜訊之構成，並未全部揭示。 本發明目的乃提供一除去構成緩衝電路等之信號電壓 外加部的元件閥値電壓誤差引起的固定圖案雜訊，且高畫 質之液晶顯示裝置。 本發明之前述及其他目和新式的特徵能由本明細書的 記述及所附圖面明白。 〔本發明之揭示〕 本案中揭示的發明中之代表性者的槪要做簡單的說明 ，如以下所述。 亦即本發明爲達成上述目的，獨立每個信號線來設置 共通電極，針對對應緩衝電路等之信號電壓外加部的輸出 之共通電極和信號線兩者做選擇式連接，藉由緩衝電路等 之信號電壓外加在信號線及共通電極兩者外加電壓。設在 每列的緩衝電路等之信號電壓外加部的閥値電壓誤差則是 以所謂補償電壓的誤差表現在信號外加部的輸出，但由於 本發明藉由採用上構成，補償電壓則在一列中等於對應的 信號線和共通電極兩者的供應，故驅動液晶的圖素電極和 共通電極之間並未觀察到列間的閥値電壓誤差。因而每列 - -—---—----6-'— ____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---.------.木 — .! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 539892 A7 五、發明説明θ ) 信號電外加部的元件閥値誤差引起的大固定圖案雜訊並未 產生在顯示圖像，即能提供高畫質之液晶顯示裝置。 〔用以實施本發明之最佳形態〕 以下採用第1至4圖說明本發明之第一實施形態。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係利用本發明之圖素顯示裝置之一實施例之構 成圖。以 T F T ( Thin Film Transisitor )開關 1、和具有 連接在其源極的圖素電極和共通電極之圖素容量2所構成 之圖素乃爲矩陣狀配置。在圖素容量2讓液晶設在既定位 置，藉由對圖素容量2的讀入電壓讓光學特性變調，就能 顯示圖像。在T F 丁開關1的柵極連接柵線3，於柵線的 一端設置垂直移位寄存器5。而在T F T開關1的漏極連 接信號線4，於信號線4的一端設置切換開關1 1。共通 電極8則是與信號線4相對而每列獨立的設置，共通電極 8的一端也同樣的連接在切換開關1 1。在切換開關1 1 的另一端設有單位增益放大器1 4，在單位增益放大器 1 4的輸入則連接輸入切換開關1 2。此例使用單位增益 放大器並不會使放大器的增益變亂。使用大容量的比率等 必須讓放大器的增益足以接近既定値，無論如何均不得構 成具有任意增益的放大器。輸入切換開1 2的另一端則在 一邊設有DA變換器6，另一邊設有基準電壓線1 3。一 方面信號輸入線1 9則介於信號閂鎖7輸入D A變換器6 。在信號閂鎖7輸入水平移位寄存器1 0。 再者此例DA變換器6、單位增益放大器1 4等之第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 539892 A7 B7 五、發明説明自) 1圖所示的各部，乃爲使用Poly Si (多結晶矽）TFT所構 成的。藉由此種使用Poly Si TFT電路，能減低像是使用單 結晶Si的LSI時的實裝上之成本。 而此例水平移位寄存器1 0、垂直移位寄存器5、閂 鎖7、D A變換器6的詳細圖並未表示，但能應用前揭記 載方令 “ Society for Information Display International symposium of Technical Papers 96(SID 96)，pp.21-24”的電路 等之巳公知的電路。 以下就本實施例之動作做說明。 輸入信號線9的數字式輸入信號，則隨著水平移位寄 存器1 0的掃瞄依序閂鎖在信號閂鎖7。閂鎖的輸入信號 則一倂輸入D A變換器6，變換爲模擬信號。 將此時的單位增益放大器14的輸入之輸入切換開關 1 2、和輸出的切換開關1 1的動作，採用以下第2圖做 說明。 第2圖係切換開關1 1、輸入切換開關1 2、信號線 4、共通電極8、柵線3之動作說明圖。此例特別是有關 於切換開關1 1、輸入切換開關1 2、柵線3，乃以上爲 0 N、下爲OFF表現。而1 1 一 1爲切換開關1 1之共通 電極8，1 1 一 2爲切換開關1 1之信號線4，1 2 — 1 爲輸入切換開關1 2之基準電壓線1 3，1 2 - 2爲DA 變換器做表示。 首先一旦輸入切換開關1 2 — 1爲ON，1 2 — 2爲 〇F F，在單位增益放大器1 4的輸入乃自基準電壓線 ______Λ 〇 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 539892 A7 ______ 五、發明説明@ ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 3輸入基準電壓。該基準電壓譬如爲接地電位。由於此 時同時地將切換開關11 一 1爲〇1ST，11 — 2爲OFF ’故單位增益寄存器1 4的輸出會輸出至共通電極8。如 此可在共通電極8外加針對基準電壓輸入的單位增益放大 器1 4的輸出V0。亦即共通電極8會從因漏電流等的電 移位復位至V 0。此時共通電極8的容量爲大的比較好， 也可追加別途附加容量。接著一旦輸入切換開關1 2 - 1 爲OFF，12 — 2爲ON，在單位增益放大器14的輸 入會自DA變換器6輸入模擬信號電壓。由於此時同時將 切換開關1 1一1爲OFF，11 — 2爲ON，故單位增 益放大器1 4的輸出會輸出至信號4。如此在信號線4可 外加針對信號電壓的單位增益放大器1 4的輸出V η ( η 爲柵線的編號）。此例由於單位增益放大器1 4是採用 Poly Si TFT所構成的，故可在其輸出外加T F T閥値電壓 誤差引起的補償電壓V 〇，但由於該補償電壓V 〇不僅信 號線4也加在共電極8，故在共通電極8和信號4之間會 消除補償電壓V 〇。此例藉由垂直移位寄存器5來選擇既 定的柵線3 - a，介於T F T開關1讓對應該柵線的行圖 素電極2讀入信號電壓，但在外加於圖素電極的信號電壓 (V η - V 〇 )並不會產生單位增益放大器1 4的補償誤 差。結果在讀入信號的圖素液晶部分並不會輸入T F Τ閥 値誤差引起的固定圖案雜訊，能顯示對應輸入信號之圖像 〇 亦即於本實施例中，共通電極能在每列圖素故電氣式 ----—____：_-9---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規桔（210X 297公釐） 539892 A7 B7 五、發明説明f ) 分離，即使對每列圖素做電氣式分離的共通電極，還是能 藉由在圖素列間供應誤差的補償電壓，除去發生在圖素列 間的顯示圖像上的固定圖案雜訊。 此例輸切換開關1 2、切換開關1 1爲〇N、〇F F 的各自期間，能大幅地確保譬如針對一行部分的圖素輸入 信號的期間（水平掃瞄期間）的每一半動作邊限。而輸入 切換開關1 2、切換開關1 1乃爲使用TFT的CMOS 開關所構成的。 接著採用第3圖說明單位增益放大器14之電路構成 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖係單位增益放大器1 4之電路構成圖。單位增 益放大器1 4乃由使用Poly Si TFT的差動放大器所構成的 。輸入信號則是自輸入部2 7輸入至負荷pMOS TFT 2 2 的nMOS TFT 2 3之柵極，輸出則是自輸出部2 8輸出，負 反饋至負荷pMOS TFT 2 1的nM〇S TFT 2 4之柵極。再者 nMOS TFT 2 5則藉由偏壓線2 6控制的定電流源做動作。 此種單位增益放大器14則是利用在高增益差動放大器加 上負反饋所構成的。 接著採用第4圖A及第4圖B說明有關圖素構造。 弟4圖A係圖素之俯視構造圖，第4圖B係表不第4 圖A中所示之B-B’位置的斷面構造圖。此例爲說明簡 略化’表示2 X 2圖素。在玻璃基板3 1上，設有以柵線 3構成的柵極之T F T開關1，該T F T開關的漏極則連 接在信號線4。甚至於T F T切換開關1的源極爲介於源 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 539892 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 一方面柵線3 A則是以不同於該些的配線層所形成的 ，但傳達圖像信號之信號線4 A和共通電極配線8 A方面 爲更低電阻的配線。藉此即能對圖素做更高速的信號輸入 〇 再者一旦比較共通電極配線8 A和信號線4 A，共通 電極配線8 A這邊的寬度大，單位長度平均的電阻更小。 此舉由於因爲在共通電極配線8 A附加一列圖素部分的圖 素容量2 A，所以帶有比信號線4 A更大的容量，靠近共 通電極配線8 A和信號線4 A的時定數爲目的者。 於各圖素中，源極3 2 A和共通電極4 0乃是構成圖 素容量2 A，但即使在相鄰的圖素間還是能在源極3 2 A 和共通電極4 0間保留寄生容量。圖素容量2 A爲對應輸 入信號驅動液晶之容量，但由於上述寄生容量爲誤動作液 晶的容量，故於第5圖中表示「間隔1」的間隔大，表示 「間隔2」的間隔小。 更在遮光膜載置的玻璃3 4設有濾色片4 2及遮光層 4 1，但該遮光層4 1會覆蓋「間隔2」，防止液晶的誤 動作影響視覺特性。 以下採用第6圖說明本發明之第三實施形態。 第6圖係利用本發明之液晶顯示裝置之另一實施例之 構成圖。 本實施例之構成基本上與前述第一實施例同，但單位 增益放大器1 4的輸入直結在DA變換器6之點，及在 D A變換器6連接來自復位脈衝輸入線4 0的輸之點不同 ---^43--— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1>1 1.^—^i nn 1.^ϋ·ν —^ϋ immmtMm mu in.··— n itMl ϋϋ l 、 k i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 539892 A7 B7 五、發明説明㈧） 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一實施例則是藉由ON、OFF切換開關1 2及切 換開關1 1，將單位增益放大器1 4的輸出切換爲針對基 準電壓輸入的補償輸出V 0和信號輸出V η，但本實施例 中藉由對介於復位脈衝輸入線4 0的D Α變換器6的補償 信號之有無，將單位增益放大器1 4的輸出切換爲對復位 輸入的補償輸出V 〇和信號輸出。此例一旦復位輸入進入 ’ D A變換器6就會輸出輸出範圍中的基準電平的模擬信 號。 於本實施例情形下，特別是不僅能除去單位增益放大 器14，也能除去DA變換器6的補償電平誤差之長處。 按照目前所述之本發明之例，由於能除去緩衝電閥値 電壓的誤差引起的固定圖案雜訊，故能採用不會產生固定 圖案雜訊的緩衝電路並縮小D A變換器的面積。 以上將根據本發明者所做的發明基於實施例而做具體 的說明’但本發明並不限定於此，不必說只要在不脫離其 主旨的範圍即可做種種的變更。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係利用本發明之液晶顯示裝置之一實施例之構 成圖； 第2圖係切換開關、輸入切換開關、信號線、共通電 極、柵線之動作說明圖； 第3圖係表示單位增益放大器的電路構成例之圖； 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^39892 ΑΊ _Β7 五、發明説明（I2 ) 第4圖Α及第4圖Β係表示利用本發明之液晶顯示裝 置之〜實施例圖素之俯視構成圖，及斷面圖構造圖； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5圖係表示利用本發明之液晶顯示裝置之第二實施 例之斷面構造圖； 第6圖係利用本發明之液晶顯示裝置之第三實施例，之 橇成圖； 第7圖係表示習知圖像顯示裝置之構成例圖。 〔符號之說明〕 1 ..........T F Τ開關 2 ..........圖素容量 3 ..........柵線 4 ........••信號線 5 ..........垂直移位寄存器 6 ..........D Α變換器 7 ..........信號閂鎖 8 ..........共通電極 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 8 A.........共通電極配線 9 ..........信號輸入線 10 .........水平移位寄存器 11 .........切換開關 12 .........輸入切換開關 13 .........基準電壓線 14 .........單位增益放大器 ---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規桔（210 X 297公釐） 539892 A7 B7 五、發明説明纟3 )

2 1、2 2......pMOS TFT

2 3、2 4、2 5 · · . nMOS TFT 2 6.........偏壓線 2 7.........輸入部 3 1.........玻璃基板 3 2.........源極 3 3.........液晶分子 3 4.........玻璃 3 5.........絕緣膜 4 0.........復位脈衝輸入線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 539892 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 附件2 第87 1 06776號專利Γ申請·案 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 中文申請專利範圍修正本 民國92年3月7日修正 1 ' 一種液晶顯示裝置，屬於將在設於每畫素之桌1 之畫素電極藉由設於每畫素之第1之開關元件加以連接’ 設於各列之複數信號線，和於該信號線爲施加電壓’使用 多晶矽電晶體構成之電壓施加手段具備於同一基板的液晶 顯示裝置中，其特徵係 於各畫素內，平行於前述第1之畫素電極’設置挾持 液晶之第2之畫素電極，前述第2之晝素電極係於列方向 ，各別連接各畫素之電極，將前述信號線和連接於前述之 每列之第2之電極，藉由第2之開關元件，二者選一地連 接於設於前述電壓透加手段之輸出段的緩衝器輸出， 上述第2之畫素電極亦設於同一基板上，液晶係以 IPS模式驅動，前述電壓施加手段係DA變換電路，上述 緩衝放大器係電壓增益實質上爲1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 上述第1之畫素電極和第2之畫素電極之至少任一者爲光 學性透明者。 3、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 於上述第2之畫素電極，設置附加容量者。 4、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 將前述信號線和連接於前述之每列之第2之電極’二者選 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 539892 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一地連接於上述緩衝器輸出的第2之開關元件，係將上述 信號線和第2之電極實質上以相等之時間間隔，交互加以 選擇者。 5、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 將前述信號線和連接於前述之每列之第2之電極，係以同 一配線材料加以形成。 6、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 連接於前述之每列之第2之電極，係列方向單位長之阻抗 値較前述信號線爲小者。 7、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 鄰接畫素內之前述第1及第2之畫素電極間之距離，係較 同一畫素內之前述第1及第2之畫素電極間之距離爲小。 8、 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中， 於前述鄰接畫素內之前述第1及第2之畫素電極間，設置 遮光膜。 9、 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 前述緩衝放大器係具有回歸迴圈之差動增幅電路。 10、 一種液晶顯示裝置，屬於將1條之信號線，和於 該信號爲供給電壓地，斜用多晶矽電晶體之構成的1個之 電壓施加電路輸出，具備於每畫素列之液晶顯示裝置中， 其特徵係 於每列，於每前述電壓施加電路輸出，以固有之値加 以參差的偏移電壓，於一個之畫素列內，向前述共通電極 和前述信號線之雙方相等地加以供給者。 本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -2- (請先閱讀背面之注意事項再 订填寫本頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製