TWI356382B - Active matrix liquid crystal display device and co - Google Patents

Description

1356382 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於主動矩陣型液晶顯示裝置。 【先前技術】 主動矩陣型液晶顯示裝置係以視框為單位進行圖像 顯不。在這種架構下’_做為開關元件之薄膜電晶體（以下記 為TFT)電路以視框為單位對各像素的像素電極與對向電 極間施加電壓，因而可對應地顯示圖像之亮度或色調。 電荷係依據影像信號而寫入至像素，其係藉由TFT保 持至被寫入下一視框資料為止。在像素之電荷保持期間， TFT閘極電壓係保持為很低之電位，藉以將TFT設為非導 通狀態。 然而，當晝面變得更大更精細時，為了在短時間内寫 入則TFT必須有高寫入能力，因而連帶地使漏電流也變 大，並失去像素電荷之保持能力。於此情形下，使TFT漏 電最少之非導通電位最佳化，藉以使像素電荷保持充分穩 定就變得非常必要。 另一方面，為了提升顯示品質，在主動矩陣型液晶顯 示裝置中係可在各視框對液晶施加電壓反向之交流驅動 控制，並以視框為單位來進行圖像顯示。在此情形下雖然 以視框為單位，並藉由薄膜電晶體電路來施加電壓於像素 電極與對向電極間，藉以讓各像素對應地顯示圖像之亮度 或色調。但是為了提升顯示品質，則在各視框需對液晶施 6 1356382 加電壓反向之交流驅動控制。 這種控制方法係錯由液晶正負驅動交替地使電荷不 移動，其係為了處理因液晶顯示裝置内所使用之絕緣膜含 有離子系雜質，當液晶受驅動而施加電壓時離子系雜質係 移動並於切斷電壓時殘留，因而導致殘像現象而使晝質劣 化之問題。 關於此交流驅動控制於習知技術中已有各種提案，例 如在每一視框使視框整體極性反轉之視框間交流、在每一 行或列進行反轉之行間交流或列間交流、以及以曲折排列 狀單位進行反轉之行列間交流（點反轉）等。 此等反轉可藉由對共同電極施予DC電位，並交替地 給予正極性與負極性之驅動電壓做為源極信號而達成，但 因信號之動態範圍廣，故驅動電路必須要耐壓而且消耗電 力亦較大。 因此，習知方法係藉由使共同電極之電位變動而使像 素電位附加交流振幅成分；或者是設置輔助電容線，使該 輔助電容線變動而使像素電位附加交流成分；或者是於相 鄰閘極線上設置輔助電容，使該相鄰閘極線之電位變動而 使像素電位附加交流成分，因而減少消耗電力。 設置輔助電容線之例係揭示於特開2003— 15080號公 報（專利文獻1)，特別是其圖9所示中主動矩陣型顯示裝 置係實現行列間交流。 【專利文獻1】特開2003— 15080號公報 另外，關於負責像素充電及其電荷保持之薄膜電晶體 其漏電特性方面係存在有最小漏電之閘極偏壓。 :又丁此閘極偏壓與漏電流之概略關係，橫軸為閘極 電壓’縱軸為漏電户。咬 勺闲極 電机鮰參考圖1可知最小漏電之閘極偏 壓是存在的。也就县与Ha 爾 ,. 跣疋5兄，關於漏電流一般是有底峰之漏電 在，種㈣下’ ^以習知作法，對於1個TFT僅給予 固偏壓時’匈高電位之漏f設為最小，則會有在低電 t之漏電增加之問題；反之1是將低電位之漏電設為最 則會有在向電位之漏電增加之問題。 動，另#面’如圖2所示，若總是以最小漏電偏壓來驅 貝J在正極性或負極性時將無法得到充分 振幅。為了解 =問題紅錄或貞姉時皆可㈣充分振幅，如圖3 保料㈣式是’對應高位電荷保持情形及低位電荷 2、i♦开V，分別給予不同的最佳電荷保持用之閘極偏 位。 ％ 並r二而^方要達成此式，則閘極驅動信號必須為大振幅 而乂円電壓驅動’因而漏電流將變大且消耗電力亦增加， 且因漏電流對晝質造成之影響亦無法避免。 動爲了解决上述之問題，本發明之目的在於提供一種主 制矩陣型液晶顯示裝置及主動矩陣型液晶顯示裝置之控 方法，特別是其係可達成低漏電流及低消耗電力，並具 有良好的畫質。 【發明内容】 1356382 本發明為-種主動矩陣型液晶顯示 :陣列，係配設成矩陣狀，並具有複數個;二等= 素部係分财有液晶元件；轉^ 制?設置於該像素陣列之複數個行單位^ ==控 入供給-正負極性信號；其中該==，正_ = 有複數個電晶體，該等電晶體 〃 各侧極與該複數條閘極線係相連。 又，本發明為一種主動矩陣型液 =動=液晶顯示裝置包含:像4= 成矩陣狀，並具有複數個像素部， 一第 該像素陣狀複數個行單位；以及源 〇χ 素陣列之複數個列單位，並相對於的宜糸设置於該像 極性信號；其中於像素電極電α的寫入供給一正負 予該第！間極線-可使像素持為正極性情形時，給 的電位;對於該第2閘】:電: 性情形時，給讀素電荷最小漏⑽持為負極 此外，本發明為一錄士么之第2電位附近之電位。 含：像素陣列，係配設成矩2陣型液晶顯示裝置，其包 該等像素部係分別具’並具有複數個像素部， 立控制，並設置於該像複數條閘極線’係被獨 線，係設置於該像素陣列料位，以及源極 的寫入供給一正負極性信號複列早位，並相對於正負 '”中該像素部具有複數個電 9 1356382 另外，將用於狀態保持之保持電容Cs縮小，則可使 寫入時間變短。 在未來多行高精細化面板中，可預期到的是漏電控制 將更加困難因而希望有漏電更少之面板，而本發明正符合 此要求。 【實施方式】 以下，將詳細說明本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置 之幾種實施形態。 圖4係本發明之第1實施形態之主動矩陣型液晶顯示 裝置之示意態樣之電路圖。 於此電路中，2條液晶元件閘極線Ga、Gb於行方向 平行配置，源極線S係與其垂直地配置，且於其交點部設 置液晶元件LC。於此液晶元件LC之一端（汲極）與源極 線S之間係串聯連接有2個η通道電晶體Ta及Tb，電晶 體Ta之閘極係連接至閘極線Ga，而電晶體Tb之閘極則 連接至閘極線Gb。因此，像素側之電晶體Tb因與源極線 側之電晶體Ta串聯連接而組合，故對於像素之源極是用 AND閘的功能來進行資料寫入控制。液晶元件LC之另一 端係與共同電極CM相連接，液晶元件LC係具有像素電 容 Cpx。 圖5係顯示施加於閘極線Ga、Gb之閘極信號波形之 波形圖。如圖示，正極性驅動及負極性驅動係從基準位準 以相同振幅進行，爲了進行正極性驅動，供應至閘極線Ga 11 1356382 之電壓波形，其低電位值之基準位準較最小漏電閘極偏壓 來的低，爲了進行負極性驅動，供應至閘極線Qb之電壓 波形，其低電位值在負極性驅動時之最低值係較最小漏電 間極偏壓來的低。 如此，不論當像素保持電荷以正極性驅動時、負極性 驅動時之任一情形，皆可讓各閘極信號之低電位設定在使 TFT之漏電維持在最小的電位附近。

爲了實現此效果，必須設定2種閘極低電位之最佳 值，如圖4所示係將2個TFT串聯連接，並對個別tfT 供應能良好保持低位像素電位與高位像素電位之閘極偏 壓電位，亦即是供應相異閘極之底電位驅動波形❶ 藉此，不論於高電位或低電位之任一情形時，皆能夠 以最小漏電來保持電荷。 圖6係本發明之其他實施形態之主動矩陣型液晶顯示 裝置之示意態樣之電路圖。 從圖6可明白看出’ 2條液晶元件閘極線Ga、Gb於 行方向平配置’源極線s係與其垂直配置，且其交點部 係設置有液晶it件LC。於此液晶元件^之—端（汲極） 與源極線S間料聯連接有2個n通道電晶體Ta及Tb， ::曰;：Ta之閑極係連接至閑極線以，而電晶體η之間 :則連接至間極線Gb。因此，像素 極線側之電晶體Ta串聯連接而細…：曰體Tb_ LC之 ，刪的功能來進行資料寫：控制。 另一端與共同電極CM相連接。 日日兀*件 12 電 0 "fr 位準。、二正，性驅動位準可保持於電晶體Ta閘極之低 電流择/味著’因TFT特有之貞電位過度偏壓所造成漏 ㈤W問題係可避免’且因應沒極之極性電位來分配 取小漏電之偏壓電位。 以源;U上藉由刖述方式，因不需要使共同電極反向，所 電力。5資料為一般驅動電壓振幅之一半，故可達成低消耗 此同樣地’源極驅動電路亦為低電壓因而可降低成本β 配線、卜因不需要形成特別輔助電容Cs、輔助電容用之 少士丄辅助電谷反向用之電源，因而可降低電路規模與減 來！^外、’由於電晶體Tb之閘極線係以大於-般之振幅 —如並以以2視框作為1週期德環，而Ta係以小於 =振幅所驅動，故與f知技術中設置專用&線之驅 式相比，其消耗電力並沒有增加。 此來，便可達成減少漏電流及消耗電力。 裉之齋9係使用圖1之態樣來進行行間交流控制之示意態 俅之電路圖。 個像ΐ此實施例中，從Μ™至PX(m+1)(n+1)之4 ” ’各像素具有® 1料之像錢樣。 於此實施例中，行間交流係以行為單位並進行正極性 寫入及負極性寫人來實現。料，於某視框中，在像素 PXmn及PX (m+1) n進行圖2之前半動作時進行正極性 寫入，而在下-行像素PXm(n+1)及px(m+i)( 進行圖2之後半動作時進行逆極性寫人，並且在下一視框 1356382 在其次之第（n+l )行中每列之連接關係相反，若觀 察相同的一列，則在第2電晶體Tb之閘極連接於第2閘 極線Gbn之同一行之下一行中，第2電晶體Tb之閘極係 連接至第3閘極線Gen，其餘的部份將整體地進行相同方 ' 式的連接。 因此，藉由適當地控制3條閘極線便可實現行列間交 流。 以上所說明之實施例不應限定其解釋，凡在該領域具 • 有通常知識者與一般知識所思及之所有實施態樣亦可視 • 為本發明之實施。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 ^ 圖1為閘極偏壓與漏電流之關係圖； 圖2為於一定振幅内進行正負兩極性驅動時之說明 - 圖， 圖3為以正極性驅動及負極性驅動改變閘極位準之控 制方法之說明圖； 圖4為依據本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置之第1 實施形態之示意態樣之電路圖； 圖5為供應至圖4之裝置之閘榼信號波形之波形圖； 圖6為依據本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置之第2 1356382 實施形態之示意態樣之電路圖； 圖7為圖6之態樣中之主要電位變化圖； 圖8為像素電容Cpx僅假定為液晶電容Clc時之主要 電位變化圖； 圖9為使用圖1之態樣進行行間交流控制之示意態樣 之電路圖； 圖10為實現行列間交流（點反向）之示意態樣之電 路圖；以及 圖11為閘極線設為3條時之示意態樣之電路圖。 元件符號說明：

Cgd :閘極-汲極間電容 CM :共同電極 Cpx :像素電容

Ga、Gan、Gan+1、Gan+2 :閘極線 Gb、Gbn、Gbn+1、Gbn+2 :閘極線 LC :液晶元件 PXmn〜PX ( m+1 ) ( n+1 ):像素 S、Sm、Sm+1 :源極線

Ta、Tb、Tc、Td :電晶體

Vga、Vgb :閘極、線電壓

Vgab、Vgat、Vgbb、Vgbt :位準

Vpb、Vnb :最低值

Vpt、Vnt :最高值 21

Claims (1)

1356382 100年9月27日補充修正_替換頁 十、申請專利範圍： 1、 一種主動矩陣型液晶顯示裝置，其包含： 像素陣列，係配設成矩陣狀，並具有複數個像素部， 該等像素部係分別具有液晶元件； ' 複數條閘極線，係被獨立控制，並設置於該像素陣列 之複數個行單位；及 源極線，係設置於該像素陣列之複數個列單位，並相 對於正負的寫入供給一正負極性信號； 其中該像素部係選擇性地連接像素電極及該源極線， ' 其係具有複數個電晶體，該等電晶體係串聯連接， 且其各個閘極與該複數條閘極線係相連； 該複數條閘極線為第1及第2閘極線，該複數個電 晶體包含閘極與該第1閘極線連接之第1電晶體 群以及閘極係與該第2閘極線連接之第2電晶體 群； 對於該第1閘極線與該第2閘極線，供應互異之電 晶體非導通選擇電位； 對於該第1閘極線，於像素電極電位保持為正極性 情形時，給予像素電荷最小漏電電位附近之電 位，而對於該第2閘極線，於像素電極電位保持 為負極性情形時，給予像素電荷最小漏電電位附 近之電位。 2、 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中該像素部更包含連接於該液晶顯示元件之輔 22 1356382 100年9月27日補充修正_替換頁 助電容。 3、如申請專利範圍第2項所述之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中該輔助電容形成於對該像素所設置之該第1 及第2閘極線上。 " 4、一種主動矩陣型液晶顯示裝置之控制方法，該主動矩 陣型液晶顯示裝置包含： 像素陣列，係配設成矩陣狀，並具有複數個像素部， 該等像素部係分別具有液晶元件； 第1及第2閘極線，係被獨立控制，並設置於該像素 ' 陣列之複數個行單位；及 源極線，係設置於該像素陣列之複數個列單位，並相 對於正負的寫入供給一正負極性信號； 其中對於該第1閘極線，於像素電極電位保持為正極 性情形時，給予像素電荷最小漏電之第1電位附近 之電位；而對於該第2閘極線，於像素電極電位保 . 持為負極性情形時，給予像素電荷最小漏電之第2 電位附近之電位。 5、一種主動矩陣型液晶顯示裝置，其包含： 像素陣列，係配設成矩陣狀，並具有複數個像素部， 該等像素部係分別具有液晶元件； ' 複數條閘極線，設置於該像素陣列之複數個行單位， 並獨立控制；及 源極線，係設置於該像素陣列之複數個列單位，並相 對於正負的寫入供給一正負極性信號； 23 ^56382 100年9月27日補充修正_替換頁 其中該像素部具有複數個電晶體以及電容，其令該等 電曰曰體係串聯逹接，且其各閘極與該複數條閘極線 係相連，該電容係連接於該複數個電晶體中最靠近 該液晶元件之電晶體閘極所連接之閘極線與液晶之 間，並將第1閘極信號之反饋效果傳至像素電極之 電容； 孩複數條閘極線、以及該複數個電晶體係分別為第】 及第2之2條閘極線、以及第j及第2之2個電 sa 對於該第1間極線及該第2 f雜線之任—方之間極 線’於像素電極電位保持為正極性情形時，給予 像素電荷最小漏電電位附近之電位；而對於另一 方之閘極線，於像素電極電位保持為負極性情形 肖’給予像素電荷最小漏電之電位附近之電位。 利範圍第5項所述之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，對於該第i間極線與該第2問極線 互異之電晶體非導通選擇電位。 Hr範圍第5項所述之主動矩陣型液晶顯示裳 第1 f晶體於正極性以時藉由該第1 閉極線而偏壓，而該第2電晶體 = 該第2閘極線而偏遷。 罵入時藉由 圍第5項所述之主動矩陣型 其中，該反饋用電容元件之值於當該第2閑：； 之下降振幅傳達至該像素電極電位時，設定像辛= 24 1356382 100年9月27曰補充修正_替換頁 極電位為父流之極性反向振幅。 9、如申請專利範圍第5項所述之主動矩陣型液晶顯示裝 * 置，其中該輔助電容形成於對該像素所設置之該第1 及第2閘極線上。 • 10、如申請專利範圍第5項所述之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，供應至該源極線之資料，於正極性寫入時 之低位準與負極性寫入時之高位準約設為相等；而於 正極性寫入時之高位準與負極性寫入時之低位準約 Λ 設為相等。 25