TWI399605B - Active matrix liquid crystal display panel - Google Patents

Description

主動矩陣式液晶顯示面板

本發明係一種主動矩陣式液晶顯示面板，其係特別關於一種利用雙閘驅動電路實施點反轉(dot inversion)架構的主動矩陣式液晶顯示面板。

液晶顯示器活用其薄型、輕量、低耗電力及不會帶來環境上的負擔等的特性，在各應用領域中使用佔有率相當地高。一般液晶顯示器通常係採用主動矩陣驅動電路來控制顯示面板的作動，且隨著顯示技術的蓬勃發展，如何提高顯示品質與降低成本乃是目前業界所努力克服之二大課題。

由於液晶分子特性係不能夠一直固定在某一個電壓不變，如時間過久，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。

當畫面一直不動，也就是說畫面一直顯示同一個灰階時，對於液晶顯示器來說，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。當顯示電極的電壓高於共通電極電壓(Vcommon)時，就稱之為正極性。而當顯示電極的電壓低於共通電極電壓時，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，不管是顯示電極的電壓高，或是共通電極電壓高，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。 所以當您所看到的液晶顯示器畫面雖然靜止不動，其實裡面的電壓正在不停的作更換，而其中的液晶分子正不停的一次往這邊轉，另一次往反方向轉呢。

面板各種不同極性的變換方式，但都是在下一次更換畫面資料的時候來改變極性，對於同一點而言，它的極性是不停的變換的。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。

其中，現在常見使用在個人電腦上的液晶顯示器，所使用的面板極性變換方式大部分都是點反轉。因為點反轉的顯示品質相對於其他的面板極性變換方式好太多了。而點反轉的特點在於，每個點與自己相鄰的上下左右四個點，是不一樣的極性。

一般主動矩陣驅動電路之示意圖參第一圖所示，其係採用點反轉的方式設計。在主動矩陣式液晶顯示面板24中，每個畫素10具有一薄膜電晶體(TFT)12作為開關，其閘極連接至水平向的掃描線14，汲極連接至垂直向的資料線16，而源極連接至液晶電極，如第一圖所示。顯示面板同一時間一次啟動一條水平掃描線14，以將該條線上的所有薄膜電晶體12打開，而經由垂直資料線16送入資料信號至對應之畫素10中。接著關閉薄膜電晶體12，直到下次再重新寫入信號，其間使得電荷保存在畫素電容18上；此時再啟動下一條掃描線，經由資料線輸入資料信號至對應畫素中；如此依序將整個畫面的資料信號寫入，再重新自第一條重新寫入信號。其中，複數資料線16係由資料驅動器20所驅動，複數掃描線14則由掃描驅動器22所驅動，如此即可控制主動矩陣式顯示面板中每一個畫素10可根據輸入之資料信號作動而將影像顯示在顯示面板上。然而此種同一列畫素中之每一畫素須分別對應一條資料線的電路設計存在有資料線數量過多，導致所需之資料驅動器數量亦相對增多之問題，不但會增加成本且太多的資料線亦會降低顯示面板之開口率。

第二圖係以RGB畫素，來表示一般主動矩陣驅動電路之示意圖。 將第一圖以為RGB畫素的觀點來看，可用第二圖來表示。第二圖係一個2400(800*RGB)*480的顯示面板。G1係為第1條掃描線、G2係為第2條掃描線，以此類推，G480係第480條掃描線，每一條掃描線中有2400個畫素電容，而每一條掃描線中的畫素均以R、G、B為一週期交互排列。以上所介紹之第一圖及第二圖係屬於單閘極(Single Gate)的一種，對於單閘極來說，RGB畫素的極性能以點反轉的方式呈現，即每個點與自己相鄰的上下左右四個點，是不一樣的極性。

為解決資料線數量及資料驅動器數量過多的導致問題，另一種先前技術之主動矩陣式液晶顯示面板的驅動電路係為雙閘(Double gate)驅動電路，如美國專利証號6075505案，此種雙閘驅動電路同樣採用點反轉的架構。請同時參照第三圖及第四圖。

在主動矩陣式液晶顯示面板32中，以兩條掃瞄線為一組，如第三圖中的掃描線G1及掃描線G1-1為一組、掃描線G2及掃描線G2-1為一組；第一畫素34中的薄膜電晶體36的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其中第一畫素34中的薄膜電晶體36的閘極與掃描線G1連接。第二畫素38中的薄膜電晶體40汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其中第二畫素38中的薄膜電晶體40的閘極與掃描線G1-1連接。第一畫素34及第二畫素38係共用第一資料線S01，卻分別以掃描線G1及掃描線G1-1兩個不同的掃描線控制。

第三畫素42中的薄膜電晶體44的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其中第三畫素42中的薄膜電晶體44的閘極與掃描線G2連接。第四畫素46中的薄膜電晶體48汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其中第四畫素46中的薄膜電晶體48的閘極與掃描線G2-1連接。第三畫素42及第四畫素46係共用第一資料線S01，卻分別以掃描線G2及掃描線G2-1兩個不同的掃描線控制。

顯示面板同一時間一次啟動一條水平掃描線G1，以將該條線上的所有薄膜電晶體36、薄膜電晶體40打開，而經由垂直資料線S01送入資料信號至對應之第一畫素34、第二畫素38中。接著關閉薄膜電晶體36、薄膜電晶體40，直到下次再重新寫入信號，其間使得電荷保存在每個薄膜電晶體中的畫素電容上；此時再啟動下一條掃描線G1-1、G2、G2-1等等，依照上述方式經由資料線輸入資料信號至對應畫素中；如此依序將整個畫面的資料信號寫入，再重新自第一條重新寫入信號。其中，資料線S01係由資料驅動器50所驅動，掃描線G1、G1-1、G2、G2-1等則由掃描驅動器52所驅動，如此即可控制主動矩陣式顯示面板中每一個畫素34、畫素38、畫素42、畫素46可根據輸入之資料信號作動而將影像顯示在顯示面板上。

但是，此雙閘驅動電路雖然採用點反轉的架構，請注意，顯示面板同一時間一次啟動一條水平掃描線，當掃描線G1、掃描線G1-1、掃描線G2、掃描線G2-1依序掃描時，卻會發現，在此雙閘驅動電路雖然以點反轉架構設計，卻會出現線反轉(line inversion)的效果。請一併參照第五圖，當資料傳輸變成線反轉時，共通電極電壓容易受到耦合(couple)，再加上因為充電時間減半的緣故，共通電極電壓恢復原有電壓準位的時間也跟著減半，如此將造成顯示畫面水平方向的串擾(H-cross-talk)。

為此，本發明提出一種主動矩陣式液晶顯示面板，以改善上述缺失。

本發明之主要目的在提供一種主動矩陣式液晶顯示面板，其係採用雙閘驅動電路，能解決先前技術中水平方向串擾(cross-talk)的問題。

本發明係提供一種主動矩陣式液晶顯示面板，其具有複數條平行資料線、複數條平行掃描線以及複數個第一畫素群及複數個第二畫素群，資料線與掃描線相互垂直，第一畫素群與第二畫素群係相互平行 且交錯分佈，且每一第一畫素群或每一第二畫素群係使用2條掃描線。其中第一畫素群中之每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線。第二畫素群中之每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線，且第二畫素群中每一個畫素的開關係與第一畫素群中對應的每一個畫素的極性方向相反。

藉由本發明新式之雙閘驅動架構設計，可避免使用原本雙閘驅動架構時資料傳輸變成線反轉的情形，使資料傳輸仍維持點反轉架構，所以本發明能有效減低水平方向的串擾(H-cross-talk)，從而使得畫面品質更佳。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

為能詳細說明本發明之主動矩陣式液晶顯示面板，請參照第六圖。本發明之一種主動矩陣式液晶顯示面板，其具有複數條平行資料線、複數條平行複數掃描線以及複數個第一畫素群及複數個第二畫素群，其中資料線S01、S02、S03、S04與掃描線G1、G1-1、G2、G2-1、G3、G3-1、G4、G4-1相互垂直，第一畫素群62、66與第二畫素群64、68係相互平行且交錯分佈。

其中，第一畫素群62係使用掃描線G1、G1-1，第一畫素群66係使用掃描線G3、G3-1，第二畫素群64係使用掃描線G2、G2-1，第二畫素群68係使用掃描線G4、G4-1。資料線S01、S02、S03、S04連接至源極晶片，並利用資料驅動器70控制資料線信號的傳輸，掃描線G1、G1-1、G2、G2-1、G3、G3-1、G4、G4-1閘極晶片，並利用掃瞄驅動器80控制資料線信號的傳輸。

由於第一畫素群62與第一畫素群66、第二畫素群64與第二畫素 群68的驅動電路設計方式雷同，僅就第一畫素群62與第二畫素群64的主要部份作一說明，請一併參考第七圖。

第一畫素群62，包括第一畫素622、第二畫素624、第三畫素626、第四畫素628，每一個畫素包括一個開關及一個液晶畫素電容。其中每一個開關係為薄膜電晶體或者是P型場效電晶體、N型場效電晶體。

第一畫素622包括薄膜電晶體630，薄膜電晶體630的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體630的閘極與掃描線G1連接。

第二畫素624包括薄膜電晶體632，薄膜電晶體632的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體632的閘極與掃描線G1-1連接。

第三畫素626包括薄膜電晶體634，薄膜電晶體634的汲極與第二資料線S02連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體634的閘極與掃描線G1-1連接。

第四畫素628包括薄膜電晶體636，薄膜電晶體636的汲極與第二資料線S02連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體636的閘極與掃描線G1連接。

再說明第二畫素群64，包括第一畫素642、第二畫素644、第三畫素646、第四畫素648。每一個畫素包括一個開關及一個液晶畫素電容。其中每一個開關係為薄膜電晶體或者是P型場效電晶體、N型場效電晶體。

第一畫素642包括薄膜電晶體650，薄膜電晶體650的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體650的閘極與掃描線G2-1連接。

第二畫素644包括薄膜電晶體652，薄膜電晶體652的汲極與第一資料線S01連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體652的閘極與掃描線G2連接。

第三畫素646包括薄膜電晶體654，薄膜電晶體654的汲極與第二資料線S02連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體654的閘極與掃描線G2連接。

第四畫素648包括薄膜電晶體656，薄膜電晶體656的汲極與第二資料線S02連接，而源極連接至液晶電極。其薄膜電晶體656的閘極與掃描線G2-1連接。

依照上述的說明可以發現，在第一畫素群62、66中，每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線。對第二畫素群64、68來說，每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線；另外，第二畫素群中每一個畫素的極性關係與第一畫素群中對應的每一個畫素的極性方向相反。也就是說在空間配置上每個畫素的極性與其周圍畫素的極性均不相同。

依照上述驅動電路結構，以RGB畫素電容來表示顯示面板，請參照第八圖。本發明之雙閘驅動電路以點反轉架構設計，其包括資料線S01~S06，掃描線G1~G4-1，因此第八圖中的RGB畫素電容必須符合點反轉的特性，亦即RGB畫素中每個畫素與自己相鄰的上下左右四個點，是不一樣的極性。因此第八圖中的RGB畫素係以+、-、+的方式來輔助說明。

再者由於第一畫素群組62與第一畫素群組66實施方式與效果相同，第二畫素群組64與第二畫素群組68實施方式與效果相同，故以第一畫素群組62及第二畫素群組64作一說明。

依照第八圖中的RGB以及顯示面板同一時間一次啟動一條水平掃描線並依序掃描，如對掃描線G1進行掃描時，可以發現對第一畫素群組62而言，會產生R+、R-、G+、G-、B+、B-(圖中未示)的效果；當對掃描線G1-1進行掃描時，可以發現對第一畫素群組 62而言，會產生G-、B+、B-、R+、R-、G+(圖中未示)的效果。

如掃描線G2進行掃描時，可以發現對第二畫素群組64而言，會產生G+、B-、B+、R-、R+、G-(圖中未示)的效果。如掃描線G2-2進行掃描時，可以發現對第二畫素群組64而言，會產生R-、R+、G-、G+、B-、B+(圖中未示)的效果。

請參照第九圖，第九圖係本發明之時脈信號與閘極信號的波形圖。其中YDIO1代表第一觸發信號、YCLK係為時脈信號、YOE係為間隔信號、G1~G255-1係為閘極信號、YDIO2代表第二觸發信號，而每一個信號之間有一個延遲時間t用以區隔避免互相干擾。

請參照第十圖，共通電極電壓信號與資料信號的波形圖。本發明之應用於主動矩陣式液晶顯示面板之雙閘驅動電路採用點反轉的架構，每個點與自己相鄰的上下左右四個點，是不一樣的極性。相較於先前技術，本發明的共通電極電壓亦能維持應有的準位，因此本發明能解決先前技術而導致的線反轉結果，進而降低水平方向串擾的問題，以提升畫面品質。

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

S01‧‧‧資料線

S02‧‧‧資料線

S03‧‧‧資料線

S04‧‧‧資料線

S05‧‧‧資料線

S06‧‧‧資料線

G1‧‧‧掃描線

G1-1‧‧‧掃描線

G2‧‧‧掃描線

G2-1‧‧‧掃描線

G3‧‧‧掃描線

G3-1‧‧‧掃描線

G4‧‧‧掃描線

G4-1‧‧‧掃描線

10‧‧‧畫素

12‧‧‧薄膜電晶體

14‧‧‧掃描線

16‧‧‧資料線

18‧‧‧畫素電容

20‧‧‧資料驅動器

22‧‧‧掃描驅動器

24‧‧‧主動矩陣式液晶顯示面板

32‧‧‧液晶顯示面板

34‧‧‧第一畫素

36‧‧‧薄膜電晶體

38‧‧‧第二畫素

40‧‧‧薄膜電晶體

42‧‧‧第三畫素

44‧‧‧薄膜電晶體

46‧‧‧第四畫素

48‧‧‧薄膜電晶體

50‧‧‧資料驅動器

52‧‧‧掃描驅動器

62‧‧‧第一畫素群

66‧‧‧第一畫素群

64‧‧‧第二畫素群

68‧‧‧第二畫素群

70‧‧‧資料驅動器

80‧‧‧掃瞄驅動器

622‧‧‧第一畫素

624‧‧‧第二畫素

626‧‧‧第三畫素

628‧‧‧第四畫素

630‧‧‧薄膜電晶體

632‧‧‧薄膜電晶體

634‧‧‧薄膜電晶體

636‧‧‧薄膜電晶體

642‧‧‧第一畫素

644‧‧‧第二畫素

646‧‧‧第三畫素

648‧‧‧第四畫素

650‧‧‧薄膜電晶體

652‧‧‧薄膜電晶體

654‧‧‧薄膜電晶體

656‧‧‧薄膜電晶體

第一圖係一般主動矩陣驅動電路之示意圖。

第二圖係以RGB畫素電容，來表示一般主動矩陣驅動電路之示意圖。

第三圖係另一先前技術之主動矩陣雙閘驅動電路之示意圖。

第四圖係以RGB畫素電容，來表示主動矩陣雙閘驅動電路之示意圖。

第五圖係另一先前技術之共通電極電壓信號與資料信號的波形圖。

第六圖係本發明之應用於主動矩陣式液晶顯示面板之雙閘驅動電路之示意圖。

第七圖係本發明之應用於主動矩陣式液晶顯示面板之雙閘驅動電路之 局部放大示意圖。

第八圖係RGB畫素電容，來表示本發明之應用於主動矩陣式液晶顯示面板之雙閘驅動電路之示意圖。

第九圖係本發明之時脈信號與閘極信號的波形圖

第十圖，共通電極電壓信號與資料信號的波形圖。

62‧‧‧第一畫素群

66‧‧‧第一畫素群

64‧‧‧第二畫素群

68‧‧‧第二畫素群

70‧‧‧資料驅動器

80‧‧‧掃瞄驅動器

Claims (9)

1. 一種主動矩陣式液晶顯示面板，其具有複數條平行資料線、複數條平行掃描線以及複數個第一畫素群及複數個第二畫素群，其中資料線與掃描線相互垂直，第一畫素群與第二畫素群係相互平行且交錯分佈，且每一第一畫素群或每一第二畫素群係使用2條掃描線，該主動矩陣式液晶顯示面板包括：第一畫素群，每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線；以及第二畫素群，每一個偶數畫素與該偶數畫素的前一個畫素共用一條資料線，每一個奇數畫素與該奇數畫素的前一個畫素共用一條掃描線，且第二畫素群中每一個畫素的極性係與第一畫素群中對應的每一個畫素的極性方向相反。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中資料線連接至源極晶片。
3. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中掃描線連接至閘極晶片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中該第一畫素群或第二畫素群之每一畫素至少包括一開關元件及液晶畫素電容。
5. 如申請專利範圍第4項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中該開關元件係薄膜電晶體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中該薄膜電晶體係為P型場效電晶體或N型場效電晶體。
7. 如申請專利範圍第5項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中該第二畫素群中每一個畫素的薄膜電晶體的閘極之法線方向與第一畫素群中每一個畫素的的薄膜電晶體的閘極之法線方向之夾角係 180度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中包括一開關順序為第一畫素群之奇數畫素開啟後再開啟第一畫素群之偶數畫素，接續再開啟第二畫素群之奇數畫素後再開啟第二畫素群之偶數畫素，再依續開啟。
9. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式液晶顯示面板，其中包括一開關順序為第一畫素群之奇數畫素開啟後再開啟第一畫素群之偶數畫素，接續再開啟第二畫素群之偶數畫素後再開啟第二畫素群之奇數畫素，再依續開啟。