TWI396169B - 液晶顯示裝置及電子裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置及電子裝置

本發明係有關於液晶顯示裝置，特別是有關於針對動畫亦能夠高品質顯示之液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置，根據輸入電壓，及利用液晶材料光學特性的變化，藉由光穿透之特性變化而得到亮度之變化。

然而，針對像素輸入電壓值之絕對值(以下稱輸入電壓)的時間變化而言，因為液晶光學特性的變化緩慢，特別是關於動畫顯示的顯示品質，具有無法跟隨著快速移動之問題。

為此，習知技術係提供了各種用以改善動畫特性之方法。

其中，於日本專利特開06一189232號公報中，係揭露一種稱為「過驅動(overdrive)」之方法，根據前一次圖框(frame)寫入時之輸入電壓，與當次圖框寫入時之輸入電壓之一差值，換算出對應最佳液晶應答特性之一電壓值，用以作為像素輸入電壓，成為最普遍之一種方法。

然而，習知之過驅動方式，於前一次圖框寫入時，因為需各自記錄全部像素之寫入電壓，從而必須設置大容量之外部記憶體，造成了成本上的負擔。

有鑑於此，本發明提供一種不需要外部記憶體，且能夠利用過驅動改善動畫性能之液晶顯示裝置。

根據本發明所提供之一種液晶顯示裝置，係包括：一像素部份，係將顯示像素以矩陣方式排列，每一像素維持與前一次寫入有關之第一物理量、以及維持與當次寫入有關之第二物理量；其中，將所維持之上述第一物理量及上述第二物理量進行比較，並根據一比較結果改變像素電壓。

根據本發明之液晶顯示裝置，於像素內部，係記憶前一次圖框之輸入電壓、比較當次圖框之輸入電壓及記憶該差值，並據以判斷為動畫或靜止畫面，進行必要之過驅動，因此不需外部記憶體，而能夠改善動畫性能。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

第1圖係顯示根據本發明實施例之液晶顯示裝置10電路圖，用以顯示一像素單元之架構。

一閘極線11係設置於水平方向上，一源極線19係設置於垂直方向上。一閘極薄膜電晶體(TFT)21之閘極及源極係各自連接該閘極線11及該源極線19。一液晶電容31係連接於該閘極薄膜電晶體21及一共線12之間。於此，一補助電容32，係與該液晶電容31平行連接。

其它於水平方向上設置的線包括：一取樣線13、一減法運算線14、一啟動線15、一P感應線16、一N感應線17及一過驅動線18。

一N型電晶體22a係包括：一閘極連接該取樣線13、一源極連接該源極線19及一汲極，該汲極透過一電容器33連接一N型電晶體22b之一源極。該N型電晶體22b之一閘極係連接該取樣線13，且一汲極係連接該共線12。除此之外，對應於該N型電晶體22a，係設置一N型電晶體23a，其包括：一閘極連接該減法運算線14、一源極連接該源極線19及一汲極，該汲極透過一電容器34連接一N型電晶體24之一源極。該N型電晶體24之一汲極與該電晶體21之汲極相連接。該N型電晶體24之一閘極與該啟動線15相連接。進一步，一N型電晶體23b係包括：與該N型電晶體23a共接之一閘極、連接該共線12之一源極、以及與該N型電晶體22a共接之一汲極。更進一步，該N型電晶體24之源極及該N型電晶體22b之源極係為共接。

另一方面，於該過驅動線18及該電晶體21之汲極間，係各自串連N型電晶體26a及25a，並連接一N型電晶體26b及一P型電晶體25b。該電晶體26a之一閘極連接該P感應線16、該電晶體26b之一閘極連接該N感應線17、而電晶體25a及25b之閘極則與該電晶體23a之汲極及該電容器34的連接端子連接在一起。電晶體26a的閘極和電晶體26b的閘極分別與P感應線16和N感應 線17連接。再者，該電容器34和該電晶體24之源極的連接端子、該電容器33和該電晶體22b的連接端子亦為共接。

第2圖係顯示第1圖所示電路之操作時序圖。於此，每隔50微秒(μ sec)，就將一源極匯流排的極性轉換線作一改變。

如第2圖所示，依次致能該閘極線11、該減法運算線14、該啟動線15、該P感應線16、該N感應線17及該取樣線13。因此，能夠取得通常寫入狀態(WHITE)、減法運算(SUB)、增加方向之過驅動(OD/P)、減少方向之過驅動(OD/N)及取樣(SAMPLE)等各狀態。

以下，利用線反轉一正常白(normally white)液晶時之過驅動動作為例說明。首先，關於過驅動執行與否，將依顯示影像之操作模式而不同。

(1)靜止畫面時： 於靜止畫面之情況中，畫面的內容於圖框間並無變化，因此，於每一圖框交替時，輸入像素液晶之電壓絕對值通常相同。從而，並不需要執行過驅動。

(2)動畫時： 於動畫之情況下，因為每一圖框之畫面內容時時在變化，前一次圖框期間寫入電壓之絕對值與當次圖框期間寫入電壓之絕對值係為不同。因此，於此情況下，為改善液晶光學特性，必須實行過驅動。

此時，輸入至液晶之過驅動電壓係取決於前一次及 當次之電壓變化極性。意即，若前一次之液晶輸入電壓為|V_Pn－1 |，當次之液晶輸入電壓為|V_Pn |，則可算出其變化量為V_dn ＝|V_Pn－1 |－|V_pn |。

當液晶電壓具有增加傾向(黑傾向)之情況下，即V_dn ＞0，過驅動電路放大液晶電壓之變化傾向，用以輸入最大值(黑電壓)，並作為該次圖框期間之液晶電壓。 相反地，於減少傾向(白傾向)之情況下，意即V_dn ＜0，則輸入最小值(白電壓)，並作為該次圖框期間之液晶電壓。

如第2圖所示，以下將說明於任一特定之像素中，當前一次圖框期間(第n－1個圖框)係寫入負電壓，且當次圖框期間(第n個圖框)係寫入正電壓之情況下，過驅動電路動作之時間順序。在此為求簡化，饋通(feed－through)、電晶體漏電流(leak current)所產生之電壓變動、背光(backlight)之光電效應、鄰近像素電壓干擾(cross－talk)等所造成之影響將不考慮。

於選擇該像素期間，從將源極匯流排從正方向被驅動的時間基準點開始，到50微秒為止，係為一條線期間，可重複劃分為：執行正常像素寫入之“正常寫入期間”、計算與前一次圖框像素電壓差值之“減法運算期間”、當判定為高電壓過驅動時所執行之“OD/P期間”、當判定為低電壓過驅動時所執行之“OD/N期間”、為判斷次一個圖框而記憶電壓之“取樣期間”。

另外，前一次圖框之源極線電壓準位為V_Sn－1 、當次 圖框之源極線電壓準位為V_Sn 、源極線之最大電壓準位為V_max 、最低電壓準位為V_min 、而共電位係為V_com 。

以下將依第2圖所示之順序加以說明。

(a)首先，至第18微秒為止之正常寫入期間內，致能該閘極線11，導通該閘極電晶體21，使該液晶電容31及該補助電容32進行V_Sn －V_com 充電，於第18微秒時，關閉該閘極電晶體21。

(b)其次，於第20微秒至第24微秒之減法運算期間內，致能該減法運算線14，導通電晶體23a及23b，進行前一次圖框期間像素電壓和當次圖框期間像素電壓之減法運算，將前一次圖框期間像素電壓V_Sn－1 －V_com 作為取樣電容，並使該電容器33進行充電，當該電容器33所儲存之減法運算電容比取樣電容小很多時，則於該減法運算期間之後，將電壓差值V_sub ＝－(V_Sn－1 －V_com )－(V_Sn －V_com )充電至該電容器34。

(c)再者，於第26微秒時，致能該啟動線15，電晶體24因此導通，維持上述電壓差值之該電容器34之一端電極，係連接該像素電極，意即，與該液晶電容31及該補助電容32相連接。

(d)接著，於第28微秒至第32微秒間，以及於第34微秒至第38微秒間，個別致能該P感應線16及該N感應線17，並於各自之期間內，分別執行過驅動OD/P及OD/N，該啟動線15於第40微秒時禁能。

於OD/P期間，作為一感應電晶體之電晶體26a先 導通，然後，作為一過驅動電晶體之P通道電晶體25a，係根據該電容器34所儲存之電壓差值V_sub ，而決定將其導通或關閉。當導通此電晶體之情況下，供給V_max 之該過驅動線18，透過該電晶體26a及該電晶體25a，與該液晶電容31及該補助電容32連接，用以將其充電至V_max 。另一方面，當該電容器34所儲存之電壓差值V_sub 非常大，使該電晶體25b關閉之情況下，像素電極電壓無變化，仍為V_Sn 。因此，當通道電晶體及N型通道電晶體之導通臨界電壓為V_th 時，使過驅動電晶體25a導通之電壓V_sub 條件為：V_sub ＝－(V_Sn－1 －V_com )－(V_Sn －V_com )≧V_th 。

第3圖至第6圖係說明於第1圖中當致能該啟動線15及導通該啟動電晶體24時，電晶體26a、26b、25a及25b、該電容器34、該液晶電容31及該補助電容32之說明圖。於此，於該電容器34中，係記憶前一次與當次圖框間之電容差值。

第3圖係顯示具增加傾向時，執行過驅動之情況，舉例而言，過驅動電壓OD之值為V_max ＝5V，該電容器34之一端節點的電壓為4V，該端節點係與該電晶體25a之閘極相連接，而前一次圖框與當次圖框間有著2V之電壓差，當該電容器34之另一端節點產生2V電壓時，電晶體26a及25a為導通(ON)，因此，透過啟動電晶體24，該電容器34之減法運算電容作為一自我啟動(bootstrap)電容，將像素電極電壓提升至V_max 。此時， 該電容器34之“＋”端節點上昇至7V，直至該P感應線16變為禁能狀態。

第4圖係顯示具增加傾向時，不執行過驅動之情況，因為前一次圖框與當次圖框間並無電壓差，並無電荷儲存於該電容器34中。於此情況下，如上所述，當該電晶體25a之閘極所輸入之電壓低於該臨界值時，該電晶體25a無法導通(OFF)，過驅動電壓(OD)不提供至像素電極。

(e)其次，於OD/N期間，如上述(d)之說明，致能該N感應線17，並根據電壓差值V_sub 決定該電晶體25b之導通或關閉，從而執行過驅動。透過該啟動電晶體24，該電容器34之減法運算電容作為該自我啟動(bootstrap)電容，將像素電極電壓放電至V_min 。於此情況下，導通該過驅動電晶體25b之電壓V_sub 條件為：V_sub ＝(V_Sn－1 －V_com )－(V_Sn －V_com )≦－V_th 。

第5圖係顯示具減少傾向時，執行過驅動之情況，舉例而言，過驅動電壓OD之值為V_min ＝0V，該電容器34之一端節點的電壓為0V，該端節點係與該電晶體25a之閘極相連接，而前一次圖框與當次圖框間有著2V之電壓差，當該電容器34之另一端節點產生2V電壓時，電晶體26a及25a為導通(ON)，因此，透過啟動電晶體24，該電容器34之減法運算電容作為一自我啟動(bootstrap)電容，將像素電極電壓降低至V_min ，使像素電極之電壓變為0V。此時，該電容器34與該電晶體25a 之閘極相連之端節點，電壓相對更低，此一動作將持續，直至該N感應線17變為禁能狀態。

第6圖係顯示具增加傾向時，不執行過驅動之情況，因為前一次圖框與當次圖框間並無電壓差，並無電荷儲存於該電容器34中。於此情況下，如上所述，當該電晶體25b之閘極所輸入之電壓低於該臨界值時，該電晶體25a無法導通(OFF)，過驅動電壓(OD)不提供至像素電極。

此外，於(d)及(e)之情況中，在－V_th ≧V_sub ≧V_th 之範圍內，不論電晶體25a或25b都保持關閉，因此不執行過驅動，提供至像素電極之電壓仍為V_Sn 。這表示從前一次圖框期間，至當次圖框期間，影像並無變化，意即，判斷為靜止畫面之顯示。

(f)最後，於第42微秒至第48微秒之取樣期間中，致能該取樣線13，作為取樣電晶體之2個電晶體22a及22b，以源極電壓對該電容器33進行充電，以於下一次圖框時，作為過驅動判斷之用。

於實施上述過'驅動之情況下，應特別注意實際之像素電極電壓與該電容器33所儲存電壓係為不同之電壓。

那就是說，將像素電極電壓作為取樣電容，並於一圖框間執行過驅動後，係假設狀態為一靜止畫面。於該圖框間，當電路判斷該圖框期間為動畫時，則執行過驅動，因此像素電壓與源極電壓無關，係被充電至最大值或最小值，直到該期間結束。因此，當像素電壓於實際 過驅動後作為取樣電容並被記憶時，在此後之靜止畫面圖框期間，於判斷過驅動時電壓差值應為0V，然而，若因為取樣電壓為前一圖框期間執行過驅動後之電壓，則在之後圖框中，會傳送錯誤之動畫判斷，從而造成像素電壓無法收斂之問題。

因此，需讓動畫判斷取決於前一圖框與當次圖框之源極線輸入電壓差，意即，並非取樣過驅動後之像素電極電壓，而必須取樣原本之源極線電壓。

值得說明的是，上述僅為說明本發明之一實施例，熟悉此項技藝者可依本發明所屬範圍加以變化執行。

本發明並不限於上述實施例，本發明亦可應用於圖框反轉(frame inversion)及點反轉(dot inversion)等其它驅動方式。

進一步，本發明之液晶顯示裝置適用於如第7圖所示之一攜帶型電話裝置100之顯示裝置1中，然而，並非侷限於攜帶型電話裝置，亦適用於數位相機、個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、電視顯示器、車用顯示器、攜帶式DVD播放器之任一電子裝置中。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，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。

10‧‧‧液晶顯示裝置

11‧‧‧閘極線

12‧‧‧共線

13‧‧‧取樣線

14‧‧‧減法運算線

15‧‧‧啟動線

16‧‧‧P感應線

17‧‧‧N感應線

18‧‧‧過驅動線

19‧‧‧源極線

21‧‧‧閘極電晶體

22a、22b‧‧‧取樣電晶體

23a、23b‧‧‧減法運算電晶體

24‧‧‧啟動電晶體

25a、25b‧‧‧過驅動電晶體

26a、26b‧‧‧感應電晶體

31‧‧‧液晶電容

32‧‧‧補助電容

33‧‧‧電容器(取樣電容)

34‧‧‧電容器(減法運算電容)

100‧‧‧攜帶型電話裝置

第1圖係顯示根據本發明實施例之液晶顯示裝置電路圖；第2圖係顯示第1圖所示電路之操作時序圖；第3圖係顯示說明本發明動作之概略電路圖；第4圖係顯示說明本發明動作之概略電路圖；第5圖係顯示說明本發明動作之概略電路圖；第6圖係顯示說明本發明動作之概略電路圖；及第7圖係顯示依據本發明實施例之液晶顯示裝置所適用之一攜帶型電話裝置斜視圖。

10‧‧‧液晶顯示裝置

11‧‧‧閘極線

12‧‧‧共線

13‧‧‧取樣線

14‧‧‧減法運算線

15‧‧‧啟動線

16‧‧‧P感應線

17‧‧‧N感應線

18‧‧‧過驅動線

19‧‧‧源極線

21‧‧‧閘極電晶體

22a、22b‧‧‧取樣電晶體

23a、23b‧‧‧減法運算電晶體

24‧‧‧啟動電晶體

25a、25b‧‧‧過驅動電晶體

26a、26b‧‧‧感應電晶體

31‧‧‧液晶電容

32‧‧‧補助電容

33‧‧‧電容器(取樣電容)

34‧‧‧電容器(減法運算電容)

Claims (5)

1. 一種液晶顯示裝置，包括：一像素部份，係將顯示像素以矩陣方式排列，每一像素維持與前一次寫入有關之第一物理量、以及維持與當次寫入有關之第二物理量；其中，將所維持之上述第一物理量及上述第二物理量進行比較，並根據一比較結果改變像素電壓，所維持之物理量係為電壓，上述物理量係利用一端連接像素電容之記憶電容來維持。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，上述像素電容係包括：一液晶單元電容、以及於其上平行設置之一補助電容。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，當前一次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值，係大於當次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值時，則將比當次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值還要小之電壓輸入至像素；當前一次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值，係小於當次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值時，則將比當次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值還要大之電壓輸入至像素；以及，當前一次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值，係相等於當次寫入時輸入至像素液晶之電壓絕對值時，則將當次寫入電壓輸入至像素並輸出，用以改變上述像素電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，一過驅動(overdrive)供應線、上述像素電容及上述記憶電容之一端的連接端子係為平行連接；而上述記憶電容之另一端，係各自連接一第一導電型之一第一電晶體之閘極與一第二導電型之一第二電晶體之閘極，其中，該第一導電型係相反於該第二導電型；當上述記憶電容之上述另一端電壓，係大於上述第一電晶體之臨界電壓時，上述第一電晶體為導通，上述像素電容透過上述過驅動供應線被充電至一第一過驅動電壓準位；當上述記憶電容之上述另一端電壓，係小於上述第二電晶體之臨界電壓時，上述像素電容透過上述過驅動供應線被放電至一第二過驅動電壓準位，其中上述第一過驅動電壓準位大於上述第二過驅動電壓準位。
5. 一種電子裝置，包括如專利申請範圍第1-4項任一項所述之液晶顯示裝置，其中，該電子裝置係包括：一攜帶型電話裝置、一數位相機、一個人數位助理(PDA)、一筆記型電腦、一桌上型電腦、一電視顯示器、一車用顯示器、一攜帶式DVD播放器。