TWI307080B - Method for compensating potential drop and lcd using the method - Google Patents

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TWI307080B
TWI307080B TW094147613A TW94147613A TWI307080B TW I307080 B TWI307080 B TW I307080B TW 094147613 A TW094147613 A TW 094147613A TW 94147613 A TW94147613 A TW 94147613A TW I307080 B TWI307080 B TW I307080B
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Description

1307080 九、發明說明： 【發明所屬之技街領域】 本發明係有關於一種 種減少饋通電位降（f 反日日，、属不益，特別是有關於一 之液晶顯示器。 扣-thr〇Ugh Potential drop) 【先前技術】 極線複數間極線與資料'線-及由間 號從卿二: = ==/在閘極線之信 素在一段合理的8±閂 a e(vgi)後，希望像 像素之電荷办旦；Γθ内可保持其電位。上述電位由每一 間之液晶層辛i述電荷部分儲存在像素電極 餘則經由切換;極f:共通電輸，而其 晶層之電容表亍A、讀線n ♦馬接。如第1圖所示，液 叫為增加電、切換元件係-薄膜 上述電極並聯，置，一電荷儲存電容cst與 聯。 電今Cgs則與上述薄膜電晶體並 之㊉：=線m之信號從Vgh轉變至〜時，電容C %位降¥致共通電極相㈣素之電位 gs 士 ^ = cgs(vgh.Vgl)/(Cgs+Ck+Cst)⑴ 4 =象素之電位下降（如第2圖所示） =降。饋通電位降顯著地影響黑白液晶顯; 比及彩色液晶顯示裝置之卿a曲線形狀。置之對 電位Ϊ先2術中，不同形狀之閘極線信號被用來補償 電位降。如第3圖所示，儲存電容Cst之其中—：2
Client s Docket No.:AU0411077 柄獲 TT'sDocketNo：〇632-A50521.TW/fmamuan^〇51^ f !3〇7080 至相鄰閘極線m-l，而非丘诵埝 有三種電壓準Mgh、v，、3此外，閘極線信號具 而非兩種電壓準位v二:及以 vgl轉變至Vgh時，閘極線之信號從1號： 因此’像素之電位在第—步驟被拉；。卷g;:至:g; =轉變至Vgl時，像素之電位在第:;驟 v由升v。因此’饋通電位降可部分被補償。以此方式， gc 由 Vgh、Vgl、（:st、及 Cgs 決定如下： % - vgi )cst = (vgl - vgb )cgs (2 ) 極信號僅當健存電容接至開 有用’當健存電容W共通綠時，不能 【發明内容】 至一器ΐ面；具有複數像素，每-像素具綱 至-二ίΓΓΓ、經由一薄膜電晶體(τ戦接 貝科線之一弟二電極、及耦接第一電容端至上 電荷儲存電容’施加於第二電容端之電壓等於： 二二線之電-v e。m。在間極線信號通過後，介於第 "一弟一電極之間發生電位下降。該壓降即所孰知 Ϊ位降。為補償此電位降，施加於電荷儲存電容之第= 谷端之電虔，在間極線信號通過後，從择至v 、 調用兩個切換元麵至上述；荷儲：電 以# 其卜㈣元件㈣轉信號驅動， 線义=電壓等於^，而另一切換元件則由次-閉極 、’’仏號驅動’以使所施加電壓增至vccml。
Client's Docket No.：AU0411077 c et No-0632'A50521-TW/final/Ihhuang/051228 6 1307080 在大型的液晶顯示器面板，閘極線信號用來驅動面板 其中一邊至另外一邊的一整列像素，Vcc>m改變至Vcoml可 能發生於整個面板或其中一邊而已。面板其中一邊從VC〇m 改變至 Vcoml 5 而另外一邊從 V com 改變至 Vcom2 亦有可能。 其中 Vc〇m2 可能等於或不等於 Vc〇ml 0 在半穿半反式液晶顯示器之面板中（其中每一像素具 '有一穿透區及一反射區，而每一區域各具有一電荷儲存電 ， 容），一相似vCC)m之變化被施加於穿透區之電荷儲存電 容及反射區之電荷儲存電容。同樣地’在彩色液晶顯不器 鲁 之面板中（其中每一像素具有三個彩色次像素，而每一次 像素各具有一電荷儲存電容），一相似Vccm之變化被施 加於像素中每一電荷儲存電容。 此外， V coml 可以根據液晶顯示器面板之溫度來調整。 在配合第5圖至第13圖來閱讀說明後，將可明瞭本 發明之精神。 【實施方式】 ^ 本發明利用共通線電壓之不同信號準位來補償饋通
電位降。如同先前技術，電容Clc之電位由像素電壓vpixel 及共通線信號準位Vccm來決定。對照先前技術，額外之 電荷儲存電容cst其中一端電壓，在vcom與vcoml之間切 換，如第5圖所示。在本發明之一實施例中，這些電壓準 位在信號線VCst進入液晶顯示裝置之主動區前由TFT A 及TFT B控制。如第6圖所示，當閘極線m之信號準位 為高準位時（即閘極線信號m致能期間）（閘極線m+Ι為 Vgi)，切換元件TFT A及TFT處於、'0N"的狀態，但TFT
Client’s Docket No,:AU0411077 TT;s Docket No:0632-A50521-TW/fmal/Ihhuang/051228 7 1307080 B處於''0FF"的狀態。跨電容clc之電位為(Vdata_v)， 而跨電荷儲存電容電墨亦為（vdata-Vcom)。跨電容 CgS之電位為（Vdata-Vgh)。上述電容之總電量為： QP1xe, =(C1C +cst)(vdata -vcom) + Cgs(vdata -v ) (3) 在閘極線m之信號準位從Vgh轉變至Vgi之後，但在 閘極線m+1之信號準位轉變為之前，跨電容Cl。及 cst之電位為（Vdata_AVf_Vc〇m〉，而跨電容之電位為 (Vdata-AVf-Vgl)。上述電容之總電量為：
Qpixe, = (Cle + Cst)(Vdam - AVf - Vc〇 J + Cgs(Vdata - AVf - Vgl) (4) 、藉由比-較方程式（3)與方程式（4)，我們得到如方程 式（1)所示之饋通電位降AVf :
Cgs(vg. - Vgh) = (Clc + cs( + C^X-AVf) ( 5 ) 或寫成 △Vf=cgs(vvgl)/(clc·^，、）。
當閘極線m+1之信號準位為vgh時，切換元件TFT B 處於、'〇N"的狀態。電壓Vcst為Vc〇mi，且其充電 较 量為 '‘
Qpixe! = cst (vpixel - voomI) + clc (vpixel - vcom)+cgs (vpixel. ygi) ( 6) 為補償饋通電位降，我們使Vpixel = Vdata。藉由比較 方程式（3)與方程式（6)，我們得到： cst(-vcomi) + C^-V^) = Cst(-Vcom) + C^-V^) 或寫成 H+(cgs/cst)(vgh-vgl)。 （7) 像素（m，η)在不同構成元件之信號準位顯示於第6
Vpixel 轉變為 圖尤其疋電谷Cgs、Clc、及Cst所共有之信號準位 顯示於第圖。如圖所示，在電壓vCst& v Client’s Docket No.:AU0411077 C〇m TT5s Docket No:0632-A50521-TW/final/Ihhuang/051228 1307080 之電壓準位-直增加直至各電容之電 該實施例說明施加相異共通線電壓於電荷儲存雷 谷’可精由改善饋通電位降之效應來改善液 = 效能。 只,衣直之 在大面，的液晶顯示裝置中，有時候右邊的饋通電位 降不同於左邊的饋通電位降。在襄置的相異邊可使用2異 如，補償饋通電位降可僅施行於液晶顯 /、裝置之左邊，如弟7圖所示。如圖所示，在心⑽盥v 之間的切換僅施行於液晶顯示裝置之左邊。在液晶顯 f之右邊’則如同先前技術，電容。及^兩者皆輕接 於 Vcom。 =第8圖所不之另一實施例，經由控制tft a及τη B使得液晶顯示裝置左邊之共通線電屋在v。⑽與之 間切換’但是液晶顯示裝置右邊之共通線電壓纟與 Vcom2之間的切換，則經由TFT c及TFT D來控制Γ ’、 ^在本發明之另—實施例中，係於單—像素中使用兩電 何儲存電容Cstl及Cst2，而非如第5圖所示之單一電荷 儲存電容Cst。如第9圖所示，電荷儲存電容Csti之耦接 方式與第5圖之電荷儲存電容Cst相同，而電荷儲存電容 Cst2則柄接至閘極線m+1。因此，在閘極線爪+1之信號 準位，Vgl轉變為vgh之後，饋通電位降可藉由將電荷儲 ，電各cstl之電壓從vc⑽轉變為VcQmi，以及電荷儲存電 容Cst2之電壓從Vgl轉變為V扣來減少。 在本發明又另一實施例中，Vc0ml係可變動而非固定 的。如第1 0圖所示，溫度感應器經由電壓調變器來改變 Client’s Docket No. :AU0411077 TT's Docket No:〇632-A50521 -TW/finaWhhuang/051228 9 1307080 coml之就準位。一 之效能亦隨之改變。為’當周遭的溫度改變，液晶 應可調節。去、、咸庙1、±相同的效能，液晶之驅動電壓 訊至電壓調；：H二、測到周遭溫度改變’便傳遞資 電壓。;疋電壓調變器依據此資訊以調節驢動 值待一提的是，如第5圖及 例，不但可用认爾a、— n 口汉弟7至ίο圖所不之貫施 裝置。'、:、液日日顯示裝置亦可用於彩色液晶顯示 衣置例如，在彩色液晶顯示： 彩色次像素 τ 像素被刀成二個 谷Cstr、Cstg、與Cstb所被施加之電壓在vcom與ν ^ C 、二 、/、 ，/、中不同次像素之電荷儲存電 coml C Ί奐’如第11圖所示。-般而言’儲存電容Cstr、 辛Ur可設計為具有相異值。因此’每-彩色次像 位所補償之值亦相異。該差異值係依據gMma曲 定的。此外，在〜⑽與U間切換之方式， ^ :於半牙半反式液晶顯示器（其中每一像素被分成一 牙迓區及一反射區）。如該技術所熟知，穿透區具有一穿 透電極而反射區另具有一反射電極。如第12圖所示，穿 透電極之電荷容量以Ct來表示，而反射電極之電荷容量 以Cr來表示。每一區域各具其獨自之TFT、Cgs、及Cst。 此處下標1及2,各代表穿透區及反射區。 另外’在第5圖及第7至11圖中，Clc係如第13 圖所示介於兩電極間液晶層之電容。如第13圖所示，一 像素（m, η)包括一第一電極及一第二電極。該像素（m,n) 典型地反映了第5圖所示。如圖所示，第一電極親接至 Vcc)m而第二電極耦接至切換元件TFT、電容Cgs、及電容
C
St
Client’s Docket N〇.:AU0411077 TTs Docket No:0632-A50521-TW/fmal/Ihhuang/051228 10 1307080 簡而言之，本發明利用不同信號階段之vcom值來改 善饋通電位降之效應。在不同vcom間切換之方式，可用 來調整液晶顯示裝置之主動區中所有或部分像素之儲存 電容之電位。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Client’s Docket N〇.:AU0411077 11 TT5s Docket No:0632-A50521-TW/fmal/Ihhuang/051228 1307080 【圖式簡單說明】 弟1圖係顯示先前技術之液晶顯示裝置之 中不同電子元件之等效電路。 早像素 第2a圖至第2e圖係顯示如第丄圖 信號準位，其中： 早像素之 =2a圖係顯示閘極線之信號準位之 f 2b圖係顯示開極線m之信號準位之時序圖『， 第2。圖係顯不閘極、線m+1之信號準攸之時 第2d圖係顯示資料線n之信號準位圖’ f20圖係顯示—像素（me)之電Μ準位^序圖。 德去1 3圖係顯不另—先前技術之液晶顯示裝置之單圖-像素中不同電子元件之等效電路。 信4:，=4e圖係顯示如第3圖所示單-像素之 第4a圖係顯示閘極線爪一丄 第化圖係顯示間極線„之信 圖係顯示閘極、線m+1之信號準位之時^圖. 4d圖係顯不資料線n之信號準位之時 回 第嚷顯示一像素(m,n)之 ：序 =係顯示本發明之一實施例中，=圖之 稷數像素中不同電子元件之等效電路。 丁衣置之 第6 a圖至第6 f圖係顯示如第 信號準位，其中： $ 5圖所不早-像素之 第6a圖係顯示閘極線m—丄 第处圖係顯示雜線m之信號準位之時;^圖’ 第6。圖係顯示間極線m+1之信號準位之時；圖；
Client’s Docket N〇.:AU0411077 TTs Docket N〇：0632-A50521-TW/fmal^hhuang/051228 12 Ϊ307080 J :d 口係顯示資料線n之信 ::圖係顯示—像素—)之:= 位之時序圖。 ，、中電何儲存電容之電壓準 第7圖係顯示本發明之—每 ..之魏像素中不同電子元件之等二^中，液晶顯示袭置 液晶顯示裝 液晶顯示裳 *·圖係顯示本發明之又另一實施例中 之，數像素中不同電子元件之等效電路。 春 弟9圖係顯示本發明之一不同實施例中 之，數像素中^；同電子元件之等效電路。 =1〇圖係顯示本發明之另—不同實施 不衣置之複數像素中不同電子元件之等效電路。日顯 像同圖雷=本發明之液晶顯示裝置 嗒:r甲不冋電子兀件之等效電路。 ^2圖係顯示本發明半穿半反式液晶顯示裝置 數像素中列電子元件之等效電路。 •中電ii3概圖=貝示如何施加電麗於液晶顯示面板之像素 【主要元件符號說明】
Cgs、Cgsl、Cgs2、Clc、Cst、Cstl、Cst2、c p -, -s, str Ustg '-Stb Λ
Cr、cT〜電容； D〜薄膜電晶體（切 TFT、TFT A、TFT B、TFT C、TFT 換元件）； ixel/ v_、vcoml、Vcom2、vCst、Vdata、Vgc、vgh、v 、v 電壓； △Vf〜共通電極相關像素之電位下降量。
Client’s Docket No· :AU0411077 TT's Docket No:0632-A50521-TW/fmal/Ihhuang/051228 13

Claims (1)

1307080 十、申請專利範圍： 上、二T種電?下降減少方法，適用於—液晶顯示器， 供f有提供閘極線信號之複數閘極線、提 ;數像素，每-像素具有-第-電極，一第 間了：ίΓΐ，設置於上述第一電極與第二電極之 電絲接至―第—電壓，而上述第二 2 城元件1_接至—資料線，錢在-閉 能？間接收一資料信號，而達到上述液晶層 ^ ^ 述像素更包括一電荷儲存電容，具有一 :電容端與—第二電容端’上述第性 至上述第二電極，上述電位下降減少方法包括下電二接 =;線信號致能期間，施加一第二電= 1¾何儲存電谷之第二電容端；以及 電極線信號通過後，施加—第三電壓於上述 電容端:其中至少部分上述複數像 过弟一電壓而於上述第二電壓。 、去：：：請專利範圍第1項所述之電位下降減少方 f，/、中母一上述像素列具有一第一邊及相對之一 邊’且部分上述複數像素位於上述第—邊，而;^ =像素齡於上述第二邊，此外，上述第二電壓大體 上荨於上述第一電麗。 3:申請專利範圍第2項所述之電位下降減少方 第二電其餘像素之上述第三電壓讀上等於上述 Client s Docket No, :AU0411077 TTs Docket No:0632-A50521-TW/fmayihhuang/051228 14 -1307080 法二上口所述之電位下降減少方 電壓。 、餘像素之上述弟三電廢亦大於上述第二 法二圍第2項所述之電位下降減少方 像素u述素之上述第三電厂堅不同於上述部分 法，1項所述之電位下降減少方 列二，括一像素列m及-相鄰像素 上述像=數閉極線包括1極線m，用來驅動 m+1，且苴中1V、f 一閘極線料1 ’用來驅動上述像素列 驅動上、㈣去ί述閉極線信號係提供給上述閘極線m以 線处/、列、m，一次閘極線信號係提供給上述閘極 t-Γ門广f 像素列m+1 ’以及上述第三電壓在上 ΐ:;二信號致能期間被施加於上述電荷儲存電容之 方法Vi中申項=之電位下降減少方法 額外電荷错:電’上述 F、十、筮-— 電病與一第四電容端， 上述第二電谷端電性耦接至上述第二電極， 電容端電性耦接至上述閘極線m+1。 上I弟四 =申請專利範圍第4項所述之電位下降減少方 =:、中上述第三電壓隨液晶顯示器溫度之不同而有所 公如申請專利範圍第2項所述之電位下降減少方 f/八中上述液晶顯示器係—半穿半反式顯示哭 DnSflectlvedisplay)，且每一像素具有一穿透 Client’s Docket No·: AU0411077 TT s Docket N〇:0632-A5052l-TW/final/Ihhuang/051228 1$ 1307080 次像素（transmission sub-pixel)及一反身于次像素 (reflective sub-pixel) ，在上述穿透次像素中上 述第二電極包括一穿透電極（transmissive electrode )，上述反射次像素具有一第三電極，經由 另一切換元件電性耦接至上述資料線，以便在上述閘極 線信號致能期間接收上述資料信號，上述反射次像素更 包括一額外電荷儲存電容，具有一第一電容端與一第二 * 電容端，上述第一電容端電性耦接至上述第三電極，而 上述方法更包括： _ 施加上述第三電壓於上述額外電荷儲存電容之第二 電容端。 10.如申請專利範圍第2項所述之電位下降減少方 法，其中上述液晶顯示器係一彩色顯示器，且每一像素 具有一第一彩色次像素、一第二彩色次像素、及一第三 彩色次像素，其中上述第二電極包括在上述第一彩色次 像素中一第一次電極（sub-electro de)、在上述第二 彩色次像素中一第二次電極、及在上述第三彩色次像素 φ 中一第三次電極，上述第一次電極電性耦接至上述電荷 儲存電容之第一電容端，其中上述第二彩色次像素更包 括一第二電荷儲存電容，具有一第一電容端與一第二電 容端，上述第一電容端電性耦接至上述第二次電極，且 上述第三彩色次像素更包括一第三電荷儲存電容，具有 一第一電容端與一第二電容端，上述第一電容端電性耦 接至上述第三次電極，上述方法更包括： 施加上述第三電壓於上述第二電荷儲存電容之第二 電容端，及上述第三電荷儲存電容之第二電容端。 Client's Docket No. :AU0411077 TT5s Docket No:0632-A50521-TW/fmal/Ihhuang/051228 16 -1307080 一種液晶顯示器，具有排列於複數像辛列上之 硬數像素、提供㈣、線 ^像詞上之 料信號給上述複數像辛極線、以及提供資 切換元件，之’每-像素具有-h ^ ^冤極一弟一電極，一液晶層節段， 耦接至：第：電3與第二電極之間’上述第-電極電性 ’電性耦接至—資ί線，=二電極經由上述切換元件 -收—資以便在-閉極線信號致能期間接 •端第二電容端，上述第一電容端電性輕接;上J; 一電極，上述液晶顯示器包括： 了電壓源，耦接至上述電荷儲存電容之第二電容 ，以便在上述閘極線信號致能期間，施加上述第一 I於t述電荷儲存電容’以及在上述閘極線信號通過 後，％加一第二電壓於上述電荷儲存電容，其中至少 分上述複數像素之上述第二電壓高於上述第一電壓。 12 .如申明專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其 母上述像素列具有一第一邊及一相對之第二邊，且 於上述第-邊’而其餘上述複數像 13.如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其 中上述其餘像素之第二電壓大體上等於上述第一電壓。 I、4·如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其 中上述其餘像素之上述第二電壓亦大於上述第一電壓Γ 15·如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其 中上述部分像素之上述第二電壓不同於上述其餘 上述第二電壓。 私H Client’s Docket No.:AU〇41l〇77 s Docket No-0632'A50521-TW/finai/Ihhuang/051228 17 * 1307080 令上H申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，盆 t逑硬數像素列包括—像素列m及—相鄰像㈣ ^ ’而上述複數_線包括—祕線m，用來驅動上述 且其中. 閘極線m+i，用來驅動上述像素列爪+1， c閘極線彳5號提供給上述閘極線m，用來驅動上 述像素列m; ^ =閑極線信號提供給上述間極線㈣， 上述像素列m+1 ;以及 莉 4 a L迟第一電壓，在上述次閘極線信號致能期間被施 D :上述電荷儲存電容之第二電容端。 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示哭，1 It ϊ素更包括—額外電荷儲存電容，上述額外電荷 φ存電谷具有一第一電容端與一第二電容端，上述第一 電容端電性耦接至上述第二電極，而上述第二電容 性耦接至上述閘極線 m+1。 …、 18、·如申請專利範圍第μ項所述之液晶顯示器，更 包括一溫度感應器耦接至上述電壓源，上 感應亡述液晶顯示器之一溫度，以提供上述所感= 之彳5號指不，再據以改變上述第二電壓。 — 19.如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其 中每一像素具有一穿透次像素及一反射次像素，且其中： 在上述穿透次像素中上述第二電極包括一穿^透電 極；而上述反射次像素包括一第三電極，經由另一切換 凡件電性耦接至上述資料線，以便在上述問極線信號致 能期間接收上述資料信號，上述反射次像素更包括一額 Client s Docket No.;AU0411077 ττ s Docket No:0632-A5052i-TW/final/Ihhuang/05122S 18 1307080 外電荷儲存電容，具有一第一電容端與一第二電容端， 上述第一電容端電性耦接至上述第三電極，且其中上述 第二電壓亦被施加於上述額外電荷儲存電容之第二電容 端。 2 0.如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其 中每一像素具有一第一彩色次像素、一第二彩色次像 素、及一第三彩色次像素，且其中上述第二電極包括在 ·· 上述第一彩色次像素中一第一次電極 (sub-electrode)、在上述第二彩色次像素中一第二 • 次電極、及在上述第三彩色次像素中一第三次電極，上 述第一次電極電性耦接至上述電荷儲存電容之第一電容 端，其中： 上述第二彩色次像素更包括一第二電荷儲存電容， 具有一第一電容端與一第二電容端，上述第一電容端電 性耦接至上述第二次電極；且上述第三彩色次像素更包 括一第三電荷儲存電容，具有一第一電容端與一第二電 容端，上述第一電容端電性耦接至上述第三次電極，且 φ 其中上述第二電壓亦被施加於上述第二電荷儲存電容之 第二電容端，及上述第三電荷儲存電容之第二電容端。 Clienfs Docket N〇.:AU0411077 TT's Docket No:0632-A50521 -TW/fmal/Ihhuang/051228 19
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