TWI402590B

TWI402590B - 用來改善色偏現象之液晶顯示裝置

Info

Publication number: TWI402590B
Application number: TW097150991A
Authority: TW
Inventors: Tung Hsin Lan; Mu Shan Liao; Hung Chun Li; Ming Chang Lin
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-07-21
Also published as: TW201024881A; US8217873B2; US20100164849A1

Description

用來改善色偏現象之液晶顯示裝置

本發明係指一種用來改善色偏現象之液晶顯示裝置，尤指一種藉由掃描線之驅動訊號來調變子畫素之驅動電壓，以改善斜視角色偏問題之液晶顯示裝置。

液晶顯示器由於具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，因此已被廣泛地應用在筆記型電腦、個人電腦顯示器與個人數位助理等資訊產品上，並逐漸取代傳統陰極射線管電視，成為家用電視商品的主流。

相較於傳統陰極射線管顯示器，液晶顯示器容易因使用者觀看角度不同而產生亮度及對比度差異的情形，甚至在大視角時有灰階反轉的現象。因此，業界目前已發展出多種廣視角液晶技術，例如：多維垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)及平面扭轉(In-Plane Switching，IPS)等技術，來改善液晶顯示器視角不夠寬廣的問題。然而，對於採用多維垂直配向技術之液晶顯示器來說，在大視角方向觀看液晶顯視器的畫面時仍會產生色偏或伽瑪曲線偏移的問題。

在習知用來解決色偏之驅動方法中，其中一種做法係將液晶面板中之每一畫素(Pixel)分成兩個子畫素，而各個子畫素均有一薄膜電晶體控制，因此可藉由分別輸入略微不同的驅動電壓到一個畫素的兩個子畫素，以使此兩畫素之液晶有不同之傾斜角度，而改善液晶顯示器斜視角之色偏問題。

更進一步地，如美國專利公開號第US20040001167A1號「Liquid Crystal Display Device」中所揭露之一液晶顯示裝置，其係將每一子畫素之儲存電容分別接至外部訊號，以於薄膜電晶體關閉後，藉由擾動儲存電容對向電極之電壓，造成兩個子畫素具有不同的驅動電壓，而改善斜視角之色偏問題。

然而，上述做法除了需要額外的電路來產生儲存電容之調變訊號外，亦需要增加面板走線來傳遞儲存電容之調變訊號，如此將降低液晶面板的開口率。

因此，本發明之目的即在於提供一種用來改善色偏現象之液晶顯示裝置。

本發明係揭露一種用來改善色偏現象之液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置包含有一第一資料線、一第一掃描線、一第二掃描線、一第三掃描線、一畫素及一閘極驅動電路。該第二掃描線係該第一掃描線之下一掃描線；而該第三掃描線係該第二掃描線之下一掃描線。該畫素形成於該第一資料線與該第一掃描線之交叉處，其包含有一第一子畫素及一第二子畫素。該第一子畫素包含有一第一液晶電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於一共電壓；一第一儲存電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該第二掃描線；以及一第一開關，具有一第一端電性連接於該第一資料線，一第二端電性連接於該第一液晶電容之該第一端與該第一儲存電容之該第一端，及一控制端電性連接於該第一掃描線。該第二子畫素包含有一第二液晶電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該共電壓；一第二儲存電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該第三掃描線；以及一第二開關，具有一第一端電性連接於該第一資料線，一第二端電性連接於該第二液晶電容之該第一端與該第二儲存電容之該第一端，及一控制端電性連接於該第一掃描線。該閘極驅動電路電性連接於該第一掃描線、該第二掃描線及該第三掃描線，用來依序產生該第一掃描線、該第二掃描線與該第三掃描線之驅動訊號；其中，該些掃描線中兩相鄰掃描線之驅動訊號分別具有一第一驅動訊號波形及一第二驅動訊號波形，該第一驅動訊號波形依序切換於一第一關閉準位、一導通準位及一第二關閉準位，而該第二驅動訊號波形依序切換於該第二關閉電壓準位、該導通準位及該第一關閉電壓準位。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電性連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

請參考第1圖，第1圖係本發明液晶顯示裝置中一畫素10之實施例示意圖。為了改善液晶面板之色偏現象，畫素10係由兩個子畫素Pix1、Pix2組成。每一子畫素分別包含有一液晶電容Clc1、Clc2、一儲存電容Cs1、Cs2及一開關SW1、SW2。開關SW1與SW2係一薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)。開關SW1之源極電性連接於一資料線Dk，其汲極電性連接於液晶電容Clc1之一端與儲存電容Cs1之一端，而其閘極則電性連接於一掃描線Gk。開關SW2之源極電性連接於資料線Dk，其汲極電性連接於液晶電容Clc2之一端與儲存電容Cs2之一端，而其閘極則電性連接於掃描線Gk。此外，儲存電容Cs1之另一端電性連接於一掃描線G(k+1)，儲存電容Cs1之另一端電性連接於一掃描線G(k+2)，而液晶電容Clc1與Clc2之另一端則分別電性連接於一共電壓Vcom。其中，掃描線G(k+1)及G(k+2)分別為掃描線Gk之下一條掃描線及下下一條掃描線。

因此，本發明可分別藉由掃描線G(k+1)及G(k+2)之驅動訊號，調變儲存電容Cs1、Cs2之電壓，以使子畫素Pix1及Pix2具有不同的驅動電壓，而改善斜視角之色偏問題。

請繼續參考第2圖，第2圖為本發明實施例一液晶顯示裝置20之電路示意圖。如第2圖所示，液晶顯示裝置20包含有畫素P11～Pmn、資料線D1～Dn、掃描線G1～G(m+2)及一閘極驅動電路21。畫素P11～Pmn皆係藉由第1圖中之畫素10實現，其分別形成於每一資料線與每一掃描線之交叉處。關於每一畫素之相關連接方式請參考上述說明，於此不再贅述。閘極驅動電路21電性連接於掃描線G1～G(m+2)，用來依序產生掃描線G1～G(m+2)之驅動訊號，以驅動掃描線G1～G(m+2)上之電晶體開關。因此，若液晶顯示裝置20之解析度為n×m，則本發明僅需於面板上增加兩條掃描線G(m+1)及G(m+2)，即可藉由掃描線之驅動訊號調變儲存電容之電壓，以使兩個子畫素具有不同的驅動電壓，而改善液晶顯示裝置斜視角之色偏問題。

如此一來，本發明液晶顯示裝置除了不需增加額外電路來產生儲存電容之調變訊號之外，亦不需增加額外的面板走線，因而不會影響到液晶面板的開口率。關於液晶顯示裝置20之詳細操作，請繼續參考以下說明。

在本發明實施例中，相鄰掃描線之驅動訊號分別具有一第一驅動訊號波形及一第二驅動訊號波形，該第一驅動訊號波形依序切換於一第一關閉準位Vgl1、一導通準位Vgh及一第二關閉準位Vgl2，而該第二驅動訊號波形則依序切換於第二關閉電壓準位Vgl2、導通準位Vgh及第一關閉電壓準位Vgl1。因此，相較於傳統掃描線之驅動訊號僅有兩個電壓準位，在本發明掃描線之驅動訊號中，用來導通電晶體之電壓準位仍保持為一個，但用來關閉電晶體之電壓則增加為兩個，且相鄰掃描線之驅動訊號具有不同之驅動訊號波形。

請參考第3圖，第3圖為本發明液晶顯示裝置20之訊號時序示意圖。如第3圖所示，若掃描線G1之驅動訊號具有第一驅動訊號波形，其依序切換於第一關閉準位Vgl1、導通準位Vgh及第二關閉準位Vgl2，則掃描線G2及G3之驅動訊號將分別具有第二驅動訊號波形及第一驅動訊號波形。以畫素P11為例，當掃描線G1之驅動訊號由第一關閉準位Vgl1切換至導通準位Vgh時，兩個子畫素中之電晶體開關將同時導通，以使資料線D1之信號分別對液晶電容及儲存電容進行充電，而產生兩個具有相同大小之子畫素驅動電壓Vd1及Vd2。接著，當掃描線G1之驅動訊號由導通準位Vgh切換至第二關閉準位Vgl2時，兩個子畫素之電晶體開關將同時關閉，而使得兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2處於浮動(floating)的狀態。在此情形下，當掃描線G2及G3之驅動訊號變化時，例如：掃描線G2之驅動訊號由第二關閉準位Vgl2切換至第一關閉準位Vgl1，掃描線G3之驅動訊號由第一關閉準位Vgl1切換至第二關閉準位Vgl2，兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2將因儲存電容受到擾動，而具有不同大小之電壓準位。

請參考第4圖，第4圖為第2圖中一子畫素40之電晶體開關關閉時之等效電路之示意圖。根據電荷守恆定律，當掃描線Gk之驅動訊號由第一關閉準位Vgl1切換至第二關閉準位Vgl2時，子畫素之驅動電壓Vd之一電壓變化ΔV將可藉由下式表示：ΔV=(Vgl2-Vgl1)×(Cs/(Cs+Clc))，也就是說，子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2之電壓變化ΔV係儲存電容Cs及液晶電容Clc對第一關閉準位Vgl1及第二關閉準位Vgl2之壓差進行電荷重分配之結果。

因此，請繼續參考第3圖，當掃描線G2及G3之驅動訊號變化時，兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2可分別藉由下式表示：

Vd1=Vdp-ΔVp+ΔV；

Vd2=Vdp-ΔVp-ΔV；

其中，資料線D1於電晶體開關導通時提供一正極性電壓Vdp，電晶體關閉時因閘汲極電容(Cgd)耦合造成一下降電壓ΔVp，其係本領域具通常知識者所熟知，於此不贅述。如此一來，兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2將可藉由掃描線G2及G3之驅動訊號變化，而具有不同大小之電壓準位。

在此情形下，本發明閘極驅動電路21更可藉由調整第一關閉準位Vgl1及第二關閉準位Vgl2之電壓大小，改變兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2之電壓變化ΔV的幅度，以根據不同程度的色偏問題，最佳化液晶面板之顯示特性。如此相對應變化，亦屬本發明之範圍。

另一方面，為了滿足極性反轉之需求，在本發明實施例中，每一掃描線之驅動訊號在兩個連續之圖框週期中具有不同之驅動訊號波形。如第3圖所示，由於掃描線G2及G3之驅動訊號於圖框週期Frame_1及Frame_2中分別具有不同之驅動訊號波形，因此在圖框週期Frame_2中，兩個子畫素之驅動電壓Vd1及Vd2可分別藉由下式表示；

Vd1=Vdn-ΔVp-ΔV；

Vd2=Vdn-ΔVp+ΔV；

其中，資料線D1於電晶體開關導通時提供一負極性電壓Vdn，電晶體關閉時因閘汲極電容(Cgd)耦合造成一下降電壓ΔVp。在此情形下，假設正極性電壓Vdp之大小相等於負極性電壓Vdn之大小，則對於畫素P11之兩個子畫素來說，液晶電容Clc1、Clc2兩端之電壓差在連續之兩個圖框週期中將會相等，而不會有任何直流準位殘留。

更明確地來說，由於共電壓Vcom可表示為：Vcom=(Vdp+Vdn)/2-ΔVp，因此，在圖框週期Frame_1中，液晶電容Clc1、Clc2兩端之電壓差ΔVclc1、ΔVclc2可分別表示為：

ΔVclc1=Vd1-Vcom=Vdp/2-Vdn/2+ΔV；

ΔVclc2=Vd2-Vcom=Vdp/2-Vdn/2-ΔV。

同樣地，在圖框週期Frame_2中，液晶電容Clc1、Clc2兩端之電壓差ΔVclc1、ΔVclc2可分別表示為：

ΔVclc1=Vd1-Vcom=∣Vdp/2-Vdn/2+ΔV∣；

ΔVclc2=Vd2-Vcom=∣Vdp/2-Vdn/2-ΔV∣；

由此可知，在連續之兩個圖框週期中，液晶電容兩端之電壓差ΔVclc1及ΔVclc2將會相等，且不會有直流準位變化，如第3圖所示。

綜上所述，本發明液晶顯示裝置係將子畫素之儲存電容分別電性連接於下一條掃描線及下下一條掃描線，以藉由掃描線之驅動訊號來調變兩個子畫素之驅動電壓，而改善斜視角之色偏問題。如此一來，本發明液晶顯示裝置除了不需增加額外電路來產生儲存電容之調變訊號之外，亦不需增加額外的面板走線，因而不會影響到液晶面板的開口率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、P11～Pmn．．．畫素

Pix1、Pix2、40．．．子畫素

Clc1、Clc2、Clc．．．液晶電容

Cs1、Cs2、Cs．．．儲存電容

SW1．．．第一開關

SW2．．．第二開關

Dk、D1～Dn．．．資料線

Gk、G(k+1)、G1～G(m+2)．．．掃描線

Vcom．．．共電壓

20．．．液晶顯示裝置

21．．．閘極驅動電路

Vgl1．．．第一關閉準位

Vgh．．．導通準位

Vgl2．．．第二關閉準位

Vd1、Vd2、Vd．．．子畫素之驅動電壓

ΔV．．．電壓變化

Frame_1、Frame_2．．．圖框週期

ΔVp．．．下降電壓

Vdp．．．正極性電壓

Vdn．．．負極性電壓

ΔVclc1、ΔVclc2．．．液晶電容兩端之電壓差

第1圖係本發明液晶顯示裝置中一畫素之實施例示意圖。

第2圖為本發明實施例一液晶顯示裝置之電路示意圖。

第3圖為第2圖之液晶顯示裝置之訊號時序示意圖。

第4圖為第2圖中一子畫素之電晶體開關關閉時之等效電路之示意圖。

10．．．畫素

Pix1、Pix2．．．子畫素

Clc1、Clc2．．．液晶電容

Cs1、Cs2．．．儲存電容

SW1、SW2．．．開關

Dk．．．資料線

Gk、G(k+1)、G(k+2)．．．掃描線

Vcom．．．共電壓

Vd1、Vd2．．．子畫素之驅動電壓

Claims

一種用來改善色偏現象之液晶顯示裝置，包含有：一第一資料線；一第一掃描線；一第二掃描線，該第二掃描線係該第一掃描線之下一掃描線；一第三掃描線，該第三掃描線係該第二掃描線之下一掃描線；一畫素，形成於該第一資料線與該第一掃描線之交叉處，該畫素包含有：一第一子畫素，包含有：一第一液晶電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於一共電壓；一第一儲存電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該第二掃描線；以及一第一開關，具有一第一端電性連接於該第一資料線，一第二端電性連接於該第一液晶電容之該第一端與該第一儲存電容之該第一端，及一控制端電性連接於該第一掃描線；以及一第二子畫素，包含有：一第二液晶電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該共電壓；一第二儲存電容，具有一第一端及一第二端，該第二端電性連接於該第三掃描線；以及一第二開關，具有一第一端電性連接於該第一資料線，一第二端電性連接於該第二液晶電容之該第一端與該第二儲存電容之該第一端，及一控制端電性連接於該第一掃描線；以及一閘極驅動電路，電性連接於該第一掃描線、該第二掃描線及該第三掃描線，用來依序產生該第一掃描線、該第二掃描線與該第三掃描線之驅動訊號；其中，該些掃描線中兩相鄰掃描線之驅動訊號分別具有一第一驅動訊號波形及一第二驅動訊號波形，該第一驅動訊號波形依序切換於一第一關閉準位、一導通準位及一第二關閉準位，而該第二驅動訊號波形依序切換於該第二關閉電壓準位、該導通準位及該第一關閉電壓準位。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該第一開關及該第二開關係於該第一掃描線之驅動訊號切換至該導通準位時導通，以使該第一資料線之信號傳入該第一子畫素及該二子畫素，而產生該第一子畫素之驅動電壓及該第二子畫素之驅動電壓。
如請求項2所述之液晶顯示裝置，其中該第一開關及該第二開關係於該第一掃描線之驅動訊號切換至該第一關閉準位或該第二關閉準位時關閉，該第一子畫素之驅動電壓與該第二子畫素之驅動電壓係於該第一開關及該第二開關關閉後，分別藉由該第二掃描線之驅動訊號及該第三掃描線之驅動訊號進行調變。
如請求項3所述之液晶顯示裝置，其中該第一子畫素之驅動電壓之一電壓變化係該第一儲存電容及該第一液晶電容對該第一關閉準位與該第二關閉準位之一壓差進行電荷重分配之一結果。
如請求項3所述之液晶顯示裝置，其中該第二子畫素之驅動電壓之一電壓變化係該第二儲存電容及該第二液晶電容對該第一關閉準位與該第二關閉準位之一壓差進行電荷重分配之一結果。
如請求項3所述之液晶顯示裝置，其中該第一子畫素之驅動電壓與該第二子畫素之驅動電壓分別具有大小相同但方向相反之一電壓變化。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該第一子畫素及該第二子畫素於連續之兩個圖框週期中具有極性相反之驅動電壓。
如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該些掃描線中每一掃描線之驅動訊號在連續之兩個圖框週期中具有不同之驅動訊號波形。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該第一開關及該第二開關係薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)開關。