TWI221269B - Liquid crystal display device - Google Patents

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TWI221269B TW092103009A TW92103009A TWI221269B TW I221269 B TWI221269 B TW I221269B TW 092103009 A TW092103009 A TW 092103009A TW 92103009 A TW92103009 A TW 92103009A TW I221269 B TWI221269 B TW I221269B
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Description

1221269 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於利用液晶顯示像素被周期性極性反轉之 _ 影像訊號來驅動之液晶顯示裝置，特別是關於備有以數位 形式來保持被施加到液晶顯示像素的像素電極之影像訊號 且輸出到像素電極的記憶體部之液晶顯示裝置。 【先前技術】 φ
近年，液晶顯示裝置利用其輕量、薄型、低耗電量等 的優點而作爲攜帶電話或電子書等的小型資訊終端之顯示 器使用。這些小型資訊終端由於一般用電池來驅動，所以 減低耗電量對於增長使用時間具重要性。例如攜帶電話則 是要求極度抑制待機狀態的畫像顯示所消耗的電力。曰本 專利特開昭5 8-23 09 1記載將保持影像訊號的數位記憶體設 在每個顯示像素而用來實現低耗的方法之顯示裝置。依據 此畫像顯示裝置，例如除了控制待機狀態下從數位記憶體 H 輸出到顯示像素之影像訊號的極性之電路以外停用周邊驅 動電路就能達到大幅降低耗電量。 【發明內容】 ’ 然則，最近攜帶電話開始有網際網路或TV電話等的 · 彩色中間色調顯示或動畫顯示而被要求高精密化及更低耗 電。爲了達到此要求，而提案用設在各顯示像素的開關來 將用通常的TFT之通常顯示模式與用數位記憶體之靜止畫 -5- (2) (2)1221269 像顯示模式切換所被構成之液晶顯示裝置。但是爲了用此 種液晶顯不裝置來取得局精密的畫面而縮小每1個像素的 面積時’造成設在各顯不像素之數位記憶體的元件大小也 必須縮小，此縮小限制數位記憶體的驅動能力。受到此限 制的狀況，對於依存於製造處理之元件特性的參差不齊取 得充分的平衡會有困難。實際所形成之數位記憶體的驅動 能力低於依據含有液晶電容及輔助電容之顯示像素的電容 負荷所決定之設計値，則靜止畫像顯示模式下因該數位記 _ 憶體誤動作而被驅動之顯示像素所以造成缺陷點。該缺陷 點造成在於製造液晶顯示裝置中使良品率降低之結果。 本發明的目的是提供可以減低因記憶體部的驅動能力 所造成的缺陷點之液晶顯示裝置。 依據本發明，提供具備有：具有在像素電極與共通電 極間夾持液晶材料的構造之複數個液晶顯示像素，及將影 像訊號讀入之複數個像素開關，及從複數個像素開關分別 鲁 施加到複數個液晶顯示像素的像素電極之影像訊號用數位 形成來保持之複數個記憶體部，及複數個記憶部分別連接 到複數個液晶顯示像素的像素電極而從複數個記憶部輸出 到這些個像素電極之影像訊號的極性，針對公用電極的電 1 位，周期性加以反轉之複數個連接控制部，及與複數個液 晶顯示像素的像素電極容量結合後被連接到電位設定端子 之複數個輔助電容線，及複數個連接控制部將複數個記憶 部分別連接到複數個液晶顯示像素的期間將複數個輔助電 -6 - (3) (3)1221269 容線從電位設定端子電分離後維持浮置狀態之分離電路的 液晶裝置。 此液晶顯示裝置則是複數個連接控制部將複數個記憶 部分別連接到複數個液晶顯示像素的期間’分離電路將複 數個輔助電容線從電位設定端子上電分離後維持在浮置狀 態。然且，由於記憶體可以從隨著影像訊號的極性反轉而 充放電的電容負荷中除去輔助電容線與像素電極間的輔助 電容，所以即使是記憶部的驅動能力由於依存於製造處理 之元件特性的參差不齊而低於設計値，記憶部仍對應於保 持狀態下的影像訊號而正確驅動液晶顯示像素。因此可以 減低因記憶部的驅動能力所造成的缺陷點。 【實施方式】 以下，參照圖面說明本發明一實施形態之主動矩陣型 液晶顯耶裝置。此液晶顯不裝置作爲持有可顯不動畫之通 常顯示模式，其他例如持有能顯示靜止晝像之靜止畫像顯 鲁 示模式之攜帶終端機的監視顯示器使用。 第1圖爲表示此主動矩陣型液晶顯示裝置之槪略平面 構造。第2圖爲表示此液晶顯示裝置之像素周邊的等價電 路。 此液晶顯示裝置備有液晶顯示面板1及控制該液晶顯 示面板之液晶控制器2。液晶顯示面板1具有例如液晶層 L Q作爲光調變層被保持在陣列基板A R與對向基板C T間之 構造，液晶控制器2配置在獨立於液晶顯示面板1外之驅 (4) (4)1221269 動電路基板上。 陣列基板AR具備呈矩陣狀被配置在於玻璃基板上之 複數個像素電極PE，及沿著複數個像素電極PE的行所形 成之複數條掃描線Y ( Y1〜Ym )，及沿著複數個像素電極 PE的列所形成之複數條訊號線X ( XI〜Xm )，及與訊號線 XI〜Xn和掃描線Y1〜Ym的交叉位置分別相鄰配置且回應從 各個對應掃描線Y送來的掃描訊號而讀入從對應訊號線X 送來的影像訊號Vpix且被施加到對應像素電極PE之像素開 φ 關1 1，及越過像素電極PE而與掃描線Y1〜Ym大致成平行 配置之複數條輔助電容線1 2，及用來將複數條輔助電容線 12從液晶控制器2的電位設定端子PVcs上電分離之分離電 路SP，驅動掃描線Y1〜Ym之掃描線驅動電路3以及驅動訊 號線XI〜Xn之訊號線驅動電路4。分離電路SP含有配置在 複數條輔助電容線1 2的一端側和他端側的兩者且被連接到 各個對應輔助電容線1 2的一端或他端與電位設定端子P V c s 之間之複數個輔助電容開關20。各像素開關1 1和輔助電容 鲁 開關20例如用N通道聚多晶矽膜電晶體（TFT )成一體被 構成在基板上，掃描線驅動電路3和信號線驅動電路4，將 透過與薄膜電晶體1 1相向的處理被形成在陣列基板AR上 之複數個N通道和P通道多晶矽薄膜電晶體組合所構成。 對向基板CT含有與複數個像素電極PE對向配置且被 連接到液晶控制器2的電位設定端子Pvcom之單一的共通 電極CE和濾色器（未圖示）等。 液晶控制器2例如接收從外部所供應之影像訊號和同 -8 - (5) (5)1221269 步訊號，用通常顯示模式來產生像素影像訊號Vpix，垂直 掃描控制訊號YCT和水平掃描控制訊號XCT。垂直掃描控 制訊號YCT例如包括垂直起動脈衝，垂直時鐘脈衝訊號， 輸出啓動訊號ENAB等，被供應到掃描線驅動電路3。水平 掃描控制訊號XCT，包括水平起動脈衝，水平時鐘脈衝訊 ^ 號，極性反轉訊號等，與影像訊號Vpix—起被供應到訊號 線驅動電路4。 掃描線驅動電路3由移位暫存器和緩衝電路等所構成 g ，用垂直掃描控制訊號YCT來控制，促使每1垂直掃描（ 訊息框）期間將使像素開關1 1導通之掃描訊號依序供應到 掃描線Y1〜Ym。移位暫存器經由使每1垂直掃描期間所供 應的垂直起動脈衝與垂直時鐘脈衝訊號同步位移而選擇複 數條掃描線Y1〜Ym當中的1條，參照輸出啓動訊ENAB而將 掃描訊號輸出到選擇掃描線。輸出啓動訊號ΕΝ AB由於在 於垂直掃描（訊息框）期間當中的有效掃描期間許可掃描 訊號的輸出所以維持在高電平，從該垂直掃描期間扣除有 # 效掃描期間之垂直閒置期間禁止掃描訊號的輸出。 訊號線驅動電路4由移位暫存器及複數個類比開關等 所構成，用水平掃描控制訊號XCT來控制，促使在於各掃 描線Υ經由掃描訊號被驅動之1水平掃描期間（1Η )將所 輸入的影像訊號串並聯轉換後將經抽樣的類比影像訊號 Vpix分別供應到訊號線XI〜Χη。 然而，如第1圖所示，液晶控制器2從電位設定端子 Pvcom輸出被設定在公用電極CE之公用電位Vcom，從電 -9- (6) (6)1221269 位設定端子PVcs輸出到被設定在輔助電容線12之輔助電容 線電位Vcs。此輔助電容線電位Vcs例如爲與公用電位 Vcom相等之値。公用電位Vcom在於通常顯示模式每1水平 掃描期間（H) 0V和5 V從一者電平反轉成他者，在於靜止 畫像顯示模式每1訊息框期間（F ) 0V和5V從一者電平反 胃 轉成他者。另外，在於通常顯示模式，取代如同本實施形 態每1水平掃描期間（H)使公用電位Vcom電平反轉，改 而例如每2H或每1訊息框期間（F )使公用電位Vcom電平 · 反轉亦可。 極性反轉訊號與該公用電位Vcom的電平反轉同步被 供應到訊號線驅動電路4。因此訊號線驅動電路4，在於通 常顯示模式，回應極性反轉訊而對公用電位Vcom電平反 轉成爲反極性而輸出持有〇〜5 V振幅的影像訊號Vpix，靜 止畫像顯示模式則是靜止畫像用輸出受到色調限制的影像 訊號後停止其動作。 此液晶顯示面板1的液晶層LQ例如爲經由針對被設定 ϋ 在公用電極CE之0V的公用電位Vcom將5 V的影像訊號Vpix 施加到像素電極PE就進行黑色顯示的正常白色，如上述過 通常顯示模式則是採用影像訊號Vpix及公用電位Vcom的 電位關係在每1水平掃描期間（H)被交互反轉之Η公用電 位反轉驅動，靜止畫像顯示模式則是採用在每1訊息框被 交互反轉之訊息框反轉驅動。 顯示晝面由複數個液晶顯示像素Ρχ所構成。各液晶 顯示像素ρχ含有像素電極ΡΕ和公用電極CE以及夾持在兩 -10 - (7) (7)1221269 者間之液晶層LQ的液晶材料。進而，對複數個顯示像素 PX分別設置複數個數位記憶部13及複數個連接控制部14 。像素電極PE及公用電極CE介於液晶材料構成液晶電容 ，連接到選擇性讀入信號線X上的影像訊號Vpix之像素開 關1 1及已用絕緣膜將一對的金屬層絕緣之MIM構造的輔 ' 助電容C S。此輔助電容C S例如由以輔助電容線1 2的一部 分所形成之第1電極及介於絕緣膜與第1電極相對向且被連 接到像素電極PE之第2電極所構成。 φ 複數個輔助電容開關20用從液晶控制器2所供應之開 關控制訊號SW來加以控制。開關控制訊號SW爲了在通常 顯示模式將複數條輔助電容線1 2電連接到電位設定端子 PVcs而使這些個輔助電容開關20導通，爲了在靜止畫像顯 示模式將這些個輔助電容線I2從電位設定端子PVcs上電分 離後成爲浮置狀態而使這些輔助電容開關2〇非導通。 像素開關1 1當用從掃描線Y來的掃描訊號來驅動時讀 入訊號線X上的影像訊號Vpix且施加到像素電極PE。輔助 電容c S具有比液晶容量還大很多的電容値，依照被施加 到像素電極PE之影像訊號Vpix來進行充放電。輔助電容 C S經由此充放電來保持影像訊號’則此影像訊號vPix補 償像素開關11成爲非導通時被保持在液晶電容CS之電位 變動，因此像素電極PE與公用電極CE間的電位差被維持 〇 如第2圖所示，各數位記憶部1 3具有P通道多晶政薄膜 電晶體Q 1、Q 3、Q 5以及N通道多晶砍薄膜電晶體Q 2、Q 4 -11 - (8) (8)1221269 ，保持從像素開關11施加到像素電極PE之影像訊號Vpix。 各連接控制部14具有N通道多晶矽薄膜電晶體Q6及Q7，不 單是控制像素電極PE與數位記憶部1 3間的電連接，也兼爲 控制被保持在數位記憶部1 3之影像訊號的輸出極性之極性 控制電路。薄膜電晶體Ql、Q2構成用電源端子Vdd ( =5V )與電源端子Vss ( =0V)間的電源電壓來作動之第1互補 型反向器INV1，薄膜電晶體Q3、Q4構成用電源端子Vdd 、Vss間的電源電壓來動作之第2互補型反向器INV2。互 補型反向器INV2的輸出端連接到互補型反向器INV1的輸 入端，利這些互補型反向器INV1、INV2構成縱列反向電 路。互補型反向器INV1的輸出端介於薄膜電晶體Q5連接 到互補型反向器INV的輸入端。此處，薄膜電晶體Q5構成 將反向電路的輸出作爲縱列反向電路的輸入反饋之迴路開 關。此薄膜電晶體Q5例如介於掃描線Y被控制，在於像素 開關經由從掃描線Y送來的掃描線脈衝上升而導通的訊息 框期間不導通，在於這個訊息框的下一個訊息框則導通。 因此，至少直到像素開關1 1讀入影像訊號Vpix爲止，薄膜 電晶體Q5維持在非導通狀態。 薄膜電晶體Q6及Q7利用在於靜止畫像顯示模例如每1 訊息框交互被設定爲高電平之極性控制訊號POL 1及P0L2 而分別被控制。薄膜電晶體Q6介於像素電極PE及互補型 反向器INV2的輸入端以及薄膜電晶體Q5被連接到與互補 型反向器INV1的輸出端之間，薄膜電晶體Q7連接到像素 電極PE與互補型反向器INV1的輸入端以及互補型反向器 -12- (9) (9)1221269 INV2的輸出端之間。 其次說明上述液晶顯示裝置的動作，如第3圖所示通 常顯示模式則是液晶控制器2將極性控制訊號POL 1和P0L2 維持在低電平，此外掃描線驅動電路3將掃描訊號在每1訊 息框期間依序供應到複數條掃描線Y ( Y1〜Ym )。各掃描 線Y經由掃描訊號只有在1掃描期間（1H)維持在高電平 。訊號線驅動電路4將每個水平掃描期間被電平反轉之1行 分的影像訊號Vpix分別供應到複數條訊號線X ( XI〜Xn) # 。各顯示像素PX的像素開關11依照從對應掃描線Y送來的 掃描訊號來導通，讀入被供應到對應訊號線X之影像訊號 Vpix且施加到像素電極PE。像素開關11在1水平掃描期間 後成爲非導通，而使像素電極PE成爲電的浮置狀態，則此 影像訊號Vpix直到像素開關1 1再度導通爲止用液晶電容和 輔助電容12來保持。此間，顯示像素PX被設定爲對應於 公用電極CE與像素電極PE間的電位差之光透過率。 移到靜止畫像顯示模式時，極性控制訊號P0L1在最 ® 初的1訊息框期間，也就是在靜止畫像寫入期間維持在 高電平，P0L2維持在低電平，靜止畫像用的影像訊號 Vpix在於此訊息框期間每1水平掃描期間供應到訊號線X 。接著靜止畫像保持期間則是極性控制訊號P0L2和POL 1 爲了使數位記憶部1 3的輸出極性反轉而在每1訊息框期 間交互被設定爲筒電平。 極性控制訊號P0L1如上述在於相當於靜止畫像顯示 模式的靜止畫像寫入期間之第1訊息框期間被維持在高 -13- (10) (10)1221269 電平，則對應於2値的靜止畫像資訊之影像訊號Vpix介於 像素開關1 1被施加到像素電極PE，並且介於薄膜電晶體 Q6被供應到數位記憶部13，在靜止畫像保持期間例如極 性控制訊號POL1成爲低電平，POL2成爲高電平’則此影 像訊號Vpix用互補型反向器IN V2來電平反轉且作爲輸出 影像訊號介於薄膜電晶體Q7被施加到像素電極PE °此處 ，補充靜止畫像顯示模式之靜止畫像寫入期間的動作。在 於通常模式的最後訊息框期間，從第1行到第4行的顯示像 β 素ΡΧ的像素電位VP1、VP2、VP3、VP4經成行反轉驅動成 爲相同亮度而分別設定爲5V、0V、5V、0V ’進而假定爲 靜止畫像用的影像訊號Vpix例如只有在驅動第4掃描線 Y4的水平掃描期間被設定爲5V，除此之外被設定爲〇V。 此情況，像素電位VP 1在於靜止畫像寫入期間從5 V遷移到 0V，像素電位VP 2在於靜止畫像寫入期間保持〇V不遷移。 另則像素電位VP3從5V遷移到0V，像素電位VP4從0V遷移 到5V。 ⑩
在於上述過實施形態的液晶顯示裝置，複數個連接控 制部1 4在於複數個開關都未讀入影像訊號之垂直閒置時間 將數個數位記憶部1 4與複數個液晶顯示像素PX的連接切 換。分離電路SP在這些連接控制部14將複數個數位記憶部 1 3分別連接到複數個液晶顯示像素PX的像素電極PE之期 間將複數個輔助電容線從電位設定端子PVcs上電分離後維 持在浮置狀態。然且，由於數位記憶部1 3可以從隨著影像 訊號的極性反轉而充放電的電容負荷中除去輔助電容C S -14 - (11) (11)1221269 ，所以即使數位記憶部1 3的驅動能力因依存於製造處理之 元件特性的參差不齊而低於設計値，數位記憶部1 3仍對應 於保持狀態下的影像訊號Vpix而正確驅動液晶顯示像素 PX。因此，可以減低因數位記憶部1 3的驅動能力所造成 的缺陷點。 另外，如第4圖的簡略表示，複數個輔助電容開關20 在陣列基板AR上配置在複數條輔助電容線1 2的一端側和 他端側的兩者側，連接到被設定爲輔助電容線電位Vcs之 _ 電位設定端子PVcs與這些輔助電容線12之間。此處則是2 個輔助電容開關20分配在被連接在1條輔助電容線12之幾 個輔助電容CS。因此比1個輔助電容開關20分配在1個輔 助電容CS時更能大幅減低元件數量，然且陣列基板AR上 的有效顯示面積不減少又能達到低耗電化。 然而，本發明並不侷限於上述的實施形態，只要不脫 離其主旨的範圍內種種變形皆爲可能。 第4圖所示輔助電容開關20的配置例如如第5〜9圖所示 φ 加以變形亦可。 第5圖所示的變形例，複數個輔助電容開關2 0在於陣 列基板AR上交互配置在複數條輔助電容線1 2的一端側和 他端側。這些輔助電容開關2 〇的一半連接到奇數項輔助電 容線12的一端與電位設定端子PVcs之間，這些輔助電容開 關20的剩餘一半連接到偶數項的輔助電容線12的他端與電 位設定端子p v c s之間。第6圖所示的變形例’複數個輔助 電容開關2 0在陣列基板AR上只有配置在複數條輔助電容 -15- (12) (12)1221269 線1 2的一端側。全部的輔助電容開關2 0連接到輔助電容 線1 2的一端與電位設定端子P Vcs之間，這些輔助電容線1 2 的他端則相互連接。第7圖所示的變形例，2個輔助電容開 _ 關20配置在陣列基板AR的外部。一者的輔助電容開關20 連接到輔助電容量線1 2的一端與固定電源端子VF之間， 他者的輔助電容開關20連接到輔助電容線1 2的他端與固 定電源端子V F之間。第8圖所示的變形例，單一的輔助電 容開關20配置在陣列基板AR的外部。此輔助電容開關20 # 連接到複數條輔助電容線12的一端與電位設定端子PVcs之 間，這些輔助電容線1 2的他端則相互連接。第9圖所示的 變形例，與第8圖所示的變形例同樣，單一的輔助電容開 關20配置在陣列基板AR的外部。此輔助電容開關20連 接到複數條的輔助電容線1 2的一端和他端與電位設定端子 PVcs之間。這些第5〜9圖所示的變形例，也與上述的實施 形態同樣，比1個輔助電容開關2 0分配在1個輔助電容C S 的情況還能大幅減低元件數，然且陣列基板AR上的有效 顯示面積不減少又能達到低消耗電力。 〔發明效果〕 如上述依據本發明，提供能減低因記憶部的驅動能力 所造成的缺陷點之液晶顯示裝置。 _ 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明一實施形態之主動矩陣型液晶顯 -16- (13) (13)1221269 示裝置的槪略平面構造之圖。 第2圖爲表示第1圖所示之液晶顯示裝置的像素周邊之 等價電路圖。 第3圖爲表示第2圖所示像素周邊之等價電路的動作之 時間流程圖。 第4圖爲簡略表示第1圖所示輔助電容開關的配置之圖 〇 第5圖爲表示第4圖所示輔助電容開關的配置之圖。 第6圖爲表示第4圖所示輔助電容開關的配置之第2變 形例圖。 第7圖爲表示第4圖所示輔助電容開關的配置之第3變 形例圖。 第8圖爲表示第4圖所示輔助電容開關的配置之第4變 形例圖。 第9圖爲表示第4圖所示輔助電容開關的配置之第5變 形例圖。 【圖號說明】 1 1:像素開關 1 2 :輔助電容線 1 3 :數位記憶部 1 4 :連接控制部 SP:分離電路 AR:陣列基板 (14) (14)1221269 C T :對向基板 c S :輔助電容 L Q :液晶層 ΡΧ：液晶顯示像素
-18-

Claims (1)

  1. (1) (1)1221269 拾、申請專利範圍 1· 一種液晶顯示裝置，其特徵爲具備·· 具有在像素電極與共通電極間夾持液晶材料的構造之 複數個液晶顯示像素；及 將影像訊號讀入之複數個像素開關；及 從前述複數個像素開關分別施加到前述複數個液晶顯 示像素的像素電極之影像訊號，用數位形式來保持之複數 個記憶部；及 前述複數個記憶部分別連接到前述複數個液晶顯示像 素的像素電極且從前述複數個記憶部輸出到這些個像素電 極之影像訊號的極性，針對前述公用電極的電位，周期性 加以反轉之複數個連接控制部；及 與前述複數個液晶顯示像素的像素電極電容結合後被 連接到電位設定端子之複數條輔助電容線；及 前述複數個連接控制部將前述複數個記憶部分別連接 到前述複數個液晶顯示像素的期間，將前述複數個輔助電 容線從前述電位設定端子上電分離後維持在浮置狀態之分 離電路。 2.如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述 複數個液晶顯示像素在單一的顯示面板上大致呈矩陣狀加 以配置，前述複數個的各個輔助電容線在前述顯示面板上 跨越對應行之液晶顯示像素的像素電極來加以配置。 3 .如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中前述 分離電路含有在前述顯示面板上配置在前述複數條輔助電 -19- (2) (2)1221269 $線的一端側和他端側的雙方且分別被連接到前述複數條 _助電容線與前述電位設定端子間之複數個輔助電容開關 〇 4·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中前述 分離電路含有在前述顯示面板上只有配置在前述複數個輔 助電容線的一端側且分別被連接到前述複數個輔助電容線 與«ί述電位設定端子間之複數個輔助電容開關。 5. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中前述 分離電路含有在前述顯示面板上交互配置在前述複數條輔 助電容線的一端側和他端側且分別被連接到前述複數條輔 助電容線與前述電位設定端子間之複數個輔助電容開關。 6. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中前述 分離電路含有配置在前述顯示面板的外部且被連接到前述 複數條輔助電容線與前述電位設定端子間之至少1個的輔 助電容開關。 7. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述 複數個連接控制部在前述複數個像素開關都尙未讀入影像 訊號的閒置期間內將前述複數個記憶部與前述複數個液晶 顯示像素的像素電極其兩者的連接切換。 -20-
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