TWI397048B - High efficiency of the liquid crystal display panel - Google Patents

Description

高效率之液晶顯示面板

本發明係有關一種液晶顯示面板，特別是關於一種高效率之液晶顯示面板。

在主動矩陣式的液晶顯示器(LCD)，每個畫素具有一薄膜電晶體(TFT)，其閘極連接至水平方向的掃瞄線，汲極連接至垂直方向的資料線，源極則連接至畫素電極。

在水平方向上的同一條掃瞄線上，所有TFT的閘極都連接在一起，所以施加電壓是連動的，若在某一條掃瞄線上施加足夠大的正電壓，則此條掃瞄線上所有的TFT都會被打開，此時該條掃瞄線上的畫素電極，會與垂直方向的資料線連接，而經由垂直資料線送入對應的視訊信號，以將畫素電極充電至適當的電壓。接著施加足夠大的負電壓，關閉TFT，直到下次再重新寫入信號，其間使得電荷保存在液晶電容上；此時再啟動一條水平掃瞄線，送入其對應的視訊信號。如此依序將整個畫面的視訊資料寫入，再重新自第一條重新寫入信號，以上是液晶顯示面板的基本操作方式。

由於液晶分子還有一種特性，就是不能夠一直固定在某一個電壓不變，不然時間久了，即使將電壓取消掉，液晶分子會因為特性的破壞而無法再因應電場的變化來轉動，以形成不同的灰階。所以每隔一段時間，就必須將電壓恢復原狀，以避免液晶分子的特性遭到破壞。

但是如果畫面一直不動，也就是說畫面一直顯示同一個灰階的時候怎麼辦？所以液晶顯示器內的顯示電壓就分成了兩種極性，一個是正極性，而另一個是負極性。當畫素電極的電壓高於共同(common)電極電壓時，就稱之為正極性。而當畫素電極的電壓低於共同電極的電壓時，就稱之為負極性。不管是正極性或是負極性，都會有一組相同亮度的灰階。所以當上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時，不管是 畫素電極的電壓高，或是共同電極的電壓高，所表現出來的灰階是一模一樣的。不過這兩種情況下，液晶分子的轉向卻是完全相反，也就可以避免掉上述當液晶分子轉向一直固定在一個方向時，所造成的特性破壞。也就是說，當顯示畫面一直不動時，仍然可以藉由正負極性不停的交替，達到顯示畫面不動，同時液晶分子不被破壞掉特性的結果。

第1圖至第4圖就是面板各種不同極性的變換方式，雖然有這麼多種的轉換方式，它們有一個共通點，都是在下一次更換畫面資料的時候來改變極性。以60赫茲(Hz)的更新頻率來說，亦即每16毫秒(ms)更改一次畫面的極性。也就是說，對於同一點而言，它的極性是不停的變換的。而相鄰的點是否擁有相同的極性，那可就依照不同的極性轉換方式來決定了。首先是如第1圖所示之框反轉(frame inversion)，其整個畫面所有相鄰的點，都是擁有相同的極性；而如第2圖與第3圖分別所示之線反轉(line inversion)與行反轉(column inversion)則各自在相鄰的行與列上擁有相同的極性；另外如第4圖所示之點反轉(dot inversion)，則是每個點與自己相鄰的上下左右四個點，是不一樣的極性。

請同時參閱第5圖與第6圖，第5圖為先前技術的液晶顯示面板示意圖，第6圖為先前技術之共同訊號與資料訊號的波形圖，圖中的共同訊號(V_COM )為共同電極電壓，當極性轉換方式為線反轉且所有資料線16的資料訊號(SO1、…、SO1200)的電壓準位為高準位時，若共同訊號是為交流電壓，由於薄膜電晶體20中之寄生電容的影響，則此時共同訊號會被瞬間拉至一高電壓，隨後又因為本身共同訊號持有一固定電壓，所以會緩慢下降至該固定電壓，當所有資料訊號(SO1、…、SO1200)的電壓準位為低準位時，共同訊號也會有類似情形發生。此瞬間上升或下降就是資料訊號於液晶畫素電容22對共同訊號的電壓耦合效應，這個效應會使面板產生嚴重的串音(crosstalk) 現象。

另外，請同時參閱第5圖與第7圖，第7圖為先前技術的液晶畫素電容之驅動電壓波形圖，第7圖中的V0-V7為第5圖中的液晶畫素電容22之畫素電極的電壓，此畫素電極係連接薄膜電晶體20的汲極，而第7圖中的共同訊號為第5圖中的液晶畫素電容22之共同電極的電壓，此共同電極為液晶畫素電容22的另一端之電極。當極性轉換方式為線反轉時，若共同訊號為直流電壓，則源極晶片12只要能將畫素電極的電壓充到比共同訊號大就可以得到正極性，比共同訊號小就可以得到負極性，但是此種方式正因為共同訊號為直流電壓，所以產生的功率消耗也比較大，很耗電，無法節約能源，且製程與電路複雜度也較高，成本也因此而提高。

因此，本發明係在針對上述之困擾，提出一種高效率之液晶顯示面板，其係不但可以解決極性轉換方式中之線反轉的串音現象，又能降低使用戶的用電成本。

本發明之主要目的，在於提供一種高效率之液晶顯示面板，其係可藉由補償訊號以解決面板極性轉換方式中之線反轉的串音(crosstalk)現象。

本發明之另一目的，在於提供一種高效率之液晶顯示面板，其係利用二薄膜電晶體共用同一條資料線的連接方式，以降低源極晶片的製造成本。

本發明之再一目的，在於提供一種高效率之液晶顯示面板，其係可降低使用戶的用電成本。

為達上述目的，本發明提供一種高效率之液晶顯示面板，包含複數行畫素單元，每一行畫素單元包含二行複數畫素與一資料線，資料線係連接源極晶片與每一行畫素單元中之二行畫素，且可從源極晶片將資料訊號傳輸至每一畫素中，又設於每一行畫素單元中之二行畫素 之間，每一畫素有接收一交流訊號，並根據資料訊號控制所顯示的灰階亮度，另外有連接源極晶片之複數補償線，每一條補償線係傳輸補償訊號並設於相鄰行畫素單元之間，補償訊號可於每一畫素中補償資料訊號對交流訊號造成的耦合電壓。

本發明亦提供一種高效率之液晶顯示面板之驅動方法，首先提供交流訊號給複數畫素，接著畫素中的液晶畫素電容與薄膜電晶體分別接收交流訊號與資料訊號，電晶體根據資料訊號控制液晶畫素電容之充放電，進而使其之極性反轉，又一補償訊號可於每一液晶畫素電容補償資料訊號對交流訊號造成的耦合電壓。

茲為使　貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：

請參閱第8圖，本發明包含用來產生一資料訊號與一補償訊號的源極晶片26、產生一掃瞄訊號的閘極晶片28與複數行畫素單元36，每一個行畫素單元36包含二行複數畫素38與一資料線32，資料線32係連接源極晶片26，與每一個行畫素單元36中之二行畫素38，又設於每一個行畫素單元36中之二行畫素38之間，資料線32可傳輸資料訊號至每一個畫素36中，複數掃瞄線則連接閘極晶片28與複數畫素38，並傳輸掃瞄訊號至畫素38中，另畫素38係接收一交流訊號與資料訊號，此交流訊號稱為共同訊號(V_COM )，掃瞄訊號可控制每一個畫素38接收資料訊號，而畫素38則根據資料訊號控制所顯示的灰階亮度。

源極晶片26連接有複數補償線34，且每一條補償線34係設於相鄰行畫素單元36之間，在複數行畫素單元36之二最外側更分別增設一補償線34，補償線係傳輸補償訊號(VDM)，此補償訊號可於每一個畫素38中補償資料訊號對交流訊號造成的耦合電壓。

請同時參閱第9圖，每一個畫素38包含一薄膜電晶體40與一液晶畫素電容42，薄膜電晶體40之源極連接資料線32，其閘極連接一掃瞄線30，其汲極連接液晶畫素電容42之畫素電極，液晶畫素電容42的另一端電極為共同電極，用來接收交流訊號，薄膜電晶體40係接收資料訊號與掃瞄訊號，掃瞄訊號可控制薄膜電晶體40的開關狀態，使電晶體40根據資料訊號控制液晶畫素電容42之充放電，進而使其之極性反轉，且補償訊號可於液晶畫素電容42中補償資料訊號對交流訊號造成的耦合電壓。

上述的資料訊號為一交流電，且與交流訊號極性相反，如此才能使液晶畫素電容42的極性反轉，進而使畫素38產生足夠的灰階亮度，另補償訊號為一交流電，不但與交流訊號極性相同，又與資料訊號極性相反，而補償訊號之電壓準位需為資料訊號之電壓平均值，如此補償訊號才可於每一個液晶畫素電容準確補償資料訊號對共同訊號造成的耦合電壓。

第9圖與先前技術之第5圖比較後，發現本發明之薄膜電晶體40與資料線32的接法可使資料線32減少一倍的數量，資料線32的數量會影響源極晶片26的電路構造，因此本發明能降低源極晶片26的製造成本。

請同時參閱第8圖、第9圖、第10圖，以瞭解本發明之顯示面板的訊號作動過程，首先提供一交流訊號給每一個畫素38的液晶畫素電容42，接著源極晶片26會透過資料線32傳送資料訊號至每一個薄膜電晶體40，資料訊號與交流訊號的極性是相反的，這樣才能使畫素38達到足夠的灰階亮度，而閘極晶片28則透過掃瞄線30依序由上往下傳送掃瞄訊號至每一個薄膜電晶體40中，掃瞄訊號可控制薄膜電晶體40的開關狀態，使電晶體40根據資料訊號控制液晶畫素電容42之充放電，然而，在源極晶片26傳送資料訊號的同時也透過補償線34傳送補償訊號，補償訊號不但與交流訊號的極性相同，又與資料訊號極 性相反，如此補償訊號才可於每一個液晶畫素電容42補償資料訊號對交流訊號造成的耦合電壓，此交流訊號也就是共同訊號(V_COM )，如共同訊號所示，當資料訊號(SO1、…、SO1200)從高準位瞬間降至低準位，或是從低準位瞬間升至高準位時，共同訊號依然不受影響，這樣的操作會使面板的極性轉換方式在呈現線轉換的狀態下，解決串音(crosstalk)現象的發生。

請同時參閱第9圖、第11圖，以瞭解本發明之顯示面板的極性轉換過程，第11圖為本發明之液晶顯示面板的極性轉換示意圖，此圖中面板44的每一個正方形區塊皆對應第9圖中相對位置的薄膜電晶體40與液晶畫素電容42，每一個長方形區塊則對應相對位置的補償線34，首先，當第一條掃瞄線30作動，且資料訊號為正極性，補償訊號為負極性時，第一條掃瞄線30所連接的薄膜電晶體40會打開，且其連接的液晶畫素電容42的極性為正極性，因此對應此液晶畫素電容42之相對位置的正方形區塊為正極性，對應補償線34之相對位置的長方形區塊為負極性，接著，當第二條掃瞄線30作動，且資料訊號為負極性，補償訊號為正極性時，第二條掃瞄線30所連接的薄膜電晶體40會打開，且其連接的液晶畫素電容42的極性為負極性，因此對應此液晶畫素電容42之相對位置的正方形區塊為負極性，對應補償線34之相對位置的長方形區塊為正極性，由於掃瞄線30是從上依序往下掃，因此從第三條掃瞄線30開始，皆用上述方式顯示對應的極性轉換方式，然而，這樣的操作會使面板44的極性轉換方式在呈現線轉換的狀態下，解決串音現象的發生。

請同時參閱第8圖、第9圖、第12圖，以瞭解本發明之顯示面板的共同、資料、補償訊號波形差異，圖中每一條資料線32上的訊號都是一樣的，所以僅以SO1代表資料訊號，而於波形圖中可以發現，補償訊號之電壓準位需為資料訊號之電壓平均值，且補償訊號不但與交流訊號的極性相同，又與資料訊號極性相反，如此補償訊號才可於每 一個液晶畫素電容42準確補償資料訊號對共同訊號造成的耦合電壓，如圖中所示之資料訊號的電壓振幅與補償訊號相同，如此面板中的畫素38可以產生一個完整的黑色區塊。除此之外，因為補償訊號與共同訊號極性相同，所以補償訊號的產生也可從共同訊號來著手，還有，由於補償訊號的補償量與面板是否呈現串音現象大有關連，所以可以利用源極晶片26檢測內部某訊號來決定補償量。

請同時參閱第9圖與第13圖，以瞭解本發明之顯示面板的共同訊號波形，V0-V7係為液晶畫素電容42的畫素電極上之電壓值，本發明的共同訊號為一交流電，在第13圖與第7圖的比較下發現，第7圖的共同訊號為一直流電，所以交流電的功率消耗比直流電消耗更少，也因此本發明可降低使用戶的用電成本。另外本發明的共同訊號因為是一交流電，所以畫素電極上的電壓振幅不但比第7圖之先前技術更小，又能使面板達到與先前技術一樣的灰階亮度，而畫素電極上的訊號主要是由源極晶片26提供，因此當使用交流電為共同訊號時，由於畫素電極上的電壓振幅不用太大，所以可減少面板製程及其電路的複雜度，進而降低電路的製造成本。

綜上所述，本發明不但可以解決極性轉換方式中之線反轉的串音現象，又能降低使用戶的用電成本，是一相當實用的發明。

以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧面板

12‧‧‧源極晶片

14‧‧‧閘極晶片

16‧‧‧資料線

18‧‧‧掃瞄線

20‧‧‧薄膜電晶體

22‧‧‧液晶畫素電容

24‧‧‧補償線

26‧‧‧源極晶片

28‧‧‧閘極晶片

30‧‧‧掃瞄線

32‧‧‧資料線

34‧‧‧補償線

36‧‧‧行畫素單元

38‧‧‧畫素

40‧‧‧薄膜電晶體

42‧‧‧液晶畫素電容

44‧‧‧面板

第1圖至第4圖為先前技術之面板的極性轉換示意圖。

第5圖為先前技術之液晶顯示面板示意圖。

第6圖為先前技術之共同訊號與資料訊號的波形圖。

第7圖為先前技術之液晶畫素電容的驅動電壓波形圖。

第8圖與第9圖為本發明之液晶顯示面板示意圖。

第10圖為本發明之共同訊號、補償訊號與資料訊號的波形圖。

第11圖為本發明之液晶顯示面板極性轉換示意圖。

第12圖為本發明之共同訊號、補償訊號與資料訊號的比較波形圖。

第13圖為本發明之液晶畫素電容的驅動電壓波形圖。

26‧‧‧源極晶片

28‧‧‧閘極晶片

30‧‧‧掃瞄線

32‧‧‧資料線

34‧‧‧補償線

36‧‧‧行畫素單元

38‧‧‧畫素

Claims (16)

1. 一種高效率之液晶顯示面板，包含：至少一源極晶片，其係產生一資料訊號與一補償訊號；複數行畫素單元，每一該行畫素單元包含二行複數畫素與一資料線，該資料線係連接該源極晶片，與每一該行畫素單元中之該二行畫素，並傳輸該資料訊號至每一該畫素中，又設於每一該行畫素單元中之該二行畫素之間，每一該畫素係接收一交流訊號與該資料訊號，並根據該資料訊號控制所顯示的灰階亮度；以及複數補償線，其係連接該源極晶片，且每一該補償線係設於相鄰該行畫素單元之間，該些補償線係傳輸該補償訊號，該補償訊號可於每一該畫素中補償該資料訊號對該交流訊號造成的耦合電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，更包含：至少一閘極晶片，其係產生一掃瞄訊號；以及複數掃瞄線，其係連接該閘極晶片與該些畫素，並傳輸該掃瞄訊號至該些畫素，以控制每一該畫素接收該資料訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該等行畫素單元之二最外側分別增設一該補償線。
4. 如申請專利範圍第2項所述之高效率之液晶顯示面板，其中每一該畫素包含：一薄膜電晶體，其源極連接該資料線，其閘極連接一該掃瞄線；以及一液晶畫素電容，其係連接該薄膜電晶體，並接收該交流訊號，該薄膜電晶體係接收該資料訊號與該掃瞄訊號，該掃瞄訊號可控制該薄膜電晶體的開關狀態，使該電晶體根據該資料訊號控制該液晶畫素電容之充放電，進而使其之極性反轉，且該補償訊號可於該液晶畫素電容中補償該資料訊號對該交流訊號造成的耦合電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該資料訊號與該補償訊號皆為交流電。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該交流訊號與該補償訊號極性相同。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該交流訊號與該資料訊號極性相反。
8. 如申請專利範圍第1項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該補償訊號之電壓準位為該資料訊號之電壓平均值。
9. 如申請專利範圍第4項所述之高效率之液晶顯示面板，其中該資料訊號與該補償訊號的極性相反時，該些液晶畫素電容之極性轉換方式為線反轉。
10. 一種應用於申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板的驅動方法，包含下列步驟：提供該交流訊號給該些畫素；以及每一該畫素係包含一液晶畫素電容與一薄膜電晶體，該液晶畫素電容接收該交流訊號，且該電晶體接收該資料訊號，以根據該資料訊號控制該液晶畫素電容之充放電，進而使其之極性反轉，又該補償訊號可於每一該液晶畫素電容補償該資料訊號對該交流訊號造成的耦合電壓。
11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該資料訊號與該補償訊號皆為交流電。
12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該交流訊號與該補償訊號極性相同。
13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該交流訊號與該資料訊號極性相反。
14. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該補償訊號之電壓準位為該資料訊號之電壓平均值。
15. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該薄膜電晶體之源極連接該資料線，汲極連接該液晶畫素電容。
16. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板的驅動方法，其中該資料訊號與該補償訊號的極性相反時，該些液晶畫素電容之極性轉換方式為線反轉。