TWI405014B - 液晶顯示器及其驅動方法 - Google Patents

Description

液晶顯示器及其驅動方法

本發明係有關於一種顯示器，特別是指一種液晶顯示器及其驅動方法。

由於液晶顯示器不論在解析度、重量、厚度、反應速度以及耗電量等特性上皆優於傳統之陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器，所以液晶顯示器已漸漸取代傳統之陰極射線管顯示器。加上，近年來液晶顯示器之技術進步突飛猛進，且隨著電子產品用途的不斷擴大，所以液晶顯示器的應用也越來越為廣泛。

液晶顯示器之畫面包含有複數畫素(pixel)，每一畫素包含一定面積之液晶而用於顯示影像。由於液晶受到電場作用會偏轉而改變光線的穿透率，所以液晶顯示器顯示影像時，會施加電壓至畫素以產生電場於畫素區域內之液晶，而控制畫素區域內之液晶的傾角，如此即可控制光線的穿透率，亦即可控制畫素之亮度。然而，由於每一畫素區域內之液晶僅受單一電位控制而偏轉單一傾角，這樣將使得在不同視角觀看畫面時，會因為觀看視線與液晶的夾角不同，而產生顏色與亮度失真之現象，此現象即為所謂的離軸色偏(color washout)。此種現象會導致在大視角所觀看到之畫面的色彩會不同於正視角所觀看的色彩，如此將造成僅能在一定視角內才能觀看到正常亮度之色彩畫面。若位在一定視角以外的位置觀看液晶顯示器之畫面時，則會因為亮度之差異看到色彩失真之畫面。

因此，本發明即針對上述問題而提出一種液晶顯示器及其驅動方法，讓觀看液晶顯示器之畫面時，不會因為觀看視角之不同而產生顏色與亮度失真之現象，進而提高液晶顯示器之顯示效能，以解決上述問題。

本發明之目的在於提供一種液晶顯示器及其驅動方法，使得每一畫素區域內之液晶有複數個偏轉角度，以在於任一視角觀看畫面時，觀看視線與不同偏轉角度之液晶的夾角總和會差異不大，如此可避免發生離軸色偏之現象，即透過提高液晶顯示器之視角來提高液晶顯示器之顯示效能。

本發明液晶顯示器包含有複數掃描線、複數資料線、複數畫素、一資料驅動器與一掃描驅動器，其中掃描線與資料線分別呈列排列與行排列，且兩者相互交錯，用於傳送一掃描訊號與一資料訊號。本發明之每一畫素各具有複數子畫素，且各子畫素設有電性相耦接之一開關元件、一儲存電容與一子畫素電極；其中，開關元件耦接一掃描線，且畫素之該等子畫素的該等儲存電容分別耦接於和該等子畫素不同列之該等掃描線，或者畫素之該等子畫素之其中一者的儲存電容耦接於一共同電極，其餘子畫素之儲存電容則耦接於和子畫素不同列的掃描線；資料驅動器耦接資料線並分別傳送資料訊號至該等子畫素；掃描驅動器耦接該等掃描線並傳送掃描訊號至每一列之子畫素的開關元件，而驅動該等開關元件導通以接收資料訊號。本發明之一較佳驅動方法係藉由發送具複數階位準之掃描訊號至每一列之畫素，而調變同一畫素之子畫素之至少一子畫素電極之位準，驅使同一畫素之子畫素具有不同位準，如此即可讓同一畫素之區域內之液晶偏轉不同角度，而可解決離軸色偏之現象。

第一圖係本發明較佳實施例之電路圖。如圖所示，液晶顯示器1包含有一掃瞄驅動器10、複數掃描線15、一資料驅動器20、複數資料線25、一時序控制器30與複數畫素40。掃描驅動器10耦接掃描線15，以傳送掃描訊號，其中掃描線15{Gn}，n＝1 2,...,N呈列方式排列，N為正整數。資料驅動器20耦接資料線25，以傳送資料訊號，其中資料線25{D_m }，m＝1,2,...,M呈行方式排列並與掃描線15相互交錯，M為正整數。時序控制器30耦接掃描驅動器10與資料驅動器20，其用於控制掃描驅動器10與資料驅動器20傳送掃描訊號與資料訊號。

畫素40呈矩陣方式排列，每一畫素40各設有複數子畫素。在此實施例中，畫素40設有第一子畫素41與第二子畫素45，其中第一子畫素41與第二子畫素45各設有一開關元件42、46、一儲存電容43、47與一液晶電容44、48。開關元件42、46可為電晶體，其閘極各耦接一掃描線15，並接收掃描訊號而導通。此外，開關元件42、46之源極皆耦接一資料線25，而於導通時接收資料訊號。開關元件42之汲極與儲存電容43之一端皆耦接第一子畫素41之子畫素電極，其中畫素電極即為液晶電容44之一端，儲存電容43之另一端耦接至上一列的掃描線15，例如位於第N列掃描線15之第一子畫素41之儲存電容43耦接於第N－1列掃描線15。同於上述，第二子畫素45之開關元件46的汲極與儲存電容47之一端皆耦接第二子畫素45之子畫素電極，即與液晶電容48電性耦接，且儲存電容47之另一端耦接上一列掃描線15。如圖所示，位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45之儲存電容47耦接於第N列掃描線15。

根據本發明之實施例，每一畫素40分割成複數子畫素41、45，並分別將每一子畫素41、45之儲存電容43、47耦接於所對應之上一列的掃描線15，也就是耦接於其他列之掃描線15。如第一圖所示，位於第N列掃描線15的儲存電容43耦接於第N－1列掃描線15，位於第N＋1列掃描線15之儲存電容47則耦接於第N列掃描線15。如此，儲存電容43、47之位準會在開關元件42、46接收掃描訊號時，受到所對應之上一列掃描線15的驅動訊號影響而改變子畫素41、45之子畫素電極的位準。所以，本發明之掃描驅動器10藉由傳送具有複數階位準(level)之掃描訊號，以調變子畫素41、45之儲存電容43、47之位準，進而影響子畫素41、45之子畫素電極的位準，以讓同一畫素40之子畫素41、45具有不同位準，如此子畫素41、45即會產生不同電場而作用於子畫素41、45區域內之液晶，也就是子畫素41、45區域內之液晶會偏轉不同角度，故畫素40區域內之液晶即會偏轉不同角度，所以於任一視角觀看畫面時，即可避免或緩和離軸色偏之現象，進而提高液晶顯示器之顯示效能。

第二圖為本發明之一實施例之掃描訊號之波形圖。如圖所示，第N－1列掃描線15的掃描訊號具三階位準，其分別為Vgh、Vgc1與Vgl，第N列掃描線15的掃描訊號亦具三階位準，其分別為Vgh、Vgc2與Vgl，而第N＋1列掃描線15的掃描訊號同於第N－1列掃描線15的掃描訊號，同理，第N＋2列掃描線15的掃描訊號同於第N列掃描線15的掃描訊號。由於位於第N列掃描線15之第一子畫素41的儲存電容43耦接於第N－1列掃描線15，所以第一子畫素41之位準會受第N－1列掃描線15之掃描訊號影響。當第一子畫素41之開關元件42接收之掃描訊號的位準由Vgl上升至Vgh時，儲存電容43即會開始充電而第一子畫素41之位準即會上升。

當掃描訊號之位準由Vgh下降至Vgc2時，儲存電容43之位準即會下降而第一子畫素41之位準會隨著下降，且受第N－1列掃描線15之掃描訊號的位準Vgc1影響而下降。之後，第一子畫素41之位準會隨著第N－1列掃描線15之掃描訊號的位準由Vgc1上升至Vgl而上升。最後，第一子畫素41之位準會隨著第N列掃描線15之掃描訊號的位準由Vgc2下降至Vgl而下降。由上述可知，位於第N列掃描線15之第一子畫素41的位準差為| Vgc1－Vgl |。

同理，位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45的儲存電容47之位準會受到第N列掃描線15之掃描訊號影響，而第二子畫素45之位準會隨之受到影響。如圖所示，第二子畫素45的位準差為| Vgc2－Vgl |。由於第N－1列掃描線15與第N列掃描線15之掃描訊號有所差異，所以位於第N列掃描線15之第一子畫素41與位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45的位準即會有所差異，而達到本發明之目的。此外，根據本發明，第一子畫素41的位準差大於第二子畫素45的位準差，也就是| Vgc1－Vgl |>| Vgc2－Vgl |。另外，由於液晶之特性，相同位置之液晶所受之電場必須如同交流電般變化才可避免液晶壽命減短，所以本發明之掃描訊號會隨著畫面(frame)變動而相反。如圖所示，每一列掃描線15的掃描訊號在第一畫面與第二畫面之差異為相反，就如同交流電般變化。

第三圖至第六圖為本發明之掃描訊號之其它較佳實施例。第三圖之第N列掃描線15的掃描訊號具二階位準，其為Vgh與Vgl。由圖示可知，位於第N＋1列掃描線15的第二子畫素45之位準差為0，而位於第N列掃描線15之第一子畫素41的位準差仍為| Vgc1－Vgl |，所以第一子畫素41之位準差大於第二子畫素45的位準差。第四圖實施例之掃描訊號皆具四階位準。第N－1列掃描線15之掃描訊號的位準為Vgh、Vgc1、Vgc3與Vgl，而第N列掃描線15之掃描訊號的位準為Vgh、Vgc2、Vgc4與Vgl。位於第N列掃描線15之第一子畫素41的位準差為| Vgc1－Vgl |，而位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45的位準差為| Vgc2－Vgl |，且| Vgc1－Vgl |>| Vgc2－Vgl |。

第五圖實施例之第N列掃描線15之掃描訊號具有三階位準，其為Vgh、Vgc2與Vl1。位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45的位準差為| Vgc2－Vgl |，而位於第N列掃描線15之第一子畫素41的位準差與上一實施例相同，且| Vgc1－Vgl |>| Vgc2－Vgl |。第六圖實施例之第N列掃描線15之掃描訊號僅具有二階位準，其為Vgh與Vgl。位於第N＋1列掃描線15之第二子畫素45的位準差為0，而位於第N列掃描線15之第一子畫素41的位準差與上一實施例相同，所以第一子畫素41的位準差大於第二子畫素45的位準差。

第七圖係本發明之另一較佳實施例的電路圖。如圖所示，此實施例之第二子畫素45之儲存電容47耦接於一共同電極Vcom，如此第二子畫素45之位準將不會調變，但是由於第一子畫素41之位準仍會受上一列掃描線15之掃描訊號調變，所以第一子畫素41與第二子畫素45之位準仍會有所差異’故亦可使畫素40之子畫素41、45區域內之液晶偏轉不同角度而解決離軸色偏現象。由第一圖與第七圖實施例可得知，本發明除了此兩種實施方式外，亦可將第一子畫素41之儲存電容43耦接於共同電極Vcom，而第二子畫素45之儲存電容47耦接於下一列掃描線15，或者將第一子畫素41與第二子畫素45之儲存電容43、47分別耦接於所對應之下一列掃描線15，甚至是可將第一子畫素41之儲存電容43耦接於上一列掃描線15，而第二子畫素45之儲存電容47耦接於下一列掃描線15，也就是耦接於其他列之掃描線15。

第八圖係本發明之另一較佳實施例的電路圖。如圖所示，此實施例之每一畫素40的子畫素41、45的開關元件42、46耦接於相同之掃描線15，如此可減少掃描線15的數量而降低成本。此外，第一子畫素41之儲存電容43耦接於上一列掃描線15，而第二子畫素45之儲存電容47則耦接於下一列掃描線15，且第一子畫素41之開關元件42耦接資料線25，而第二子畫素45之開關元件46則與開關元件42電性耦接，如此資料訊號會透過第一子畫素41之開關元件42而傳送至第二子畫素45之開關元件46，即開關元件42、46同等於耦接相同之資料線25。由上述可得知，畫素40之子畫素41、45之位準將會分別受上一列掃描線15與下一列掃描線15之掃描訊號調變而產生位準差異，使得子畫素41、45之位準不相同，以避免發生離軸色偏現象。

第九圖為應用於第八圖實施例之掃描訊號的波形圖。如第九圖所示，掃描訊號皆具有四階位準，其分別為Vgh、vgc1、Vgc2與Vgl。以位於第N列掃描線15之畫素40為例，當第N列掃描線15之掃描訊號的位準由Vgh下降至Vgc1時，第一子畫素41之位準將會受第N－1列掃描線15之掃描訊號調變，而第二子畫素45之位準將會受第N＋1列掃描線15之掃描訊號調變。第十圖所示之掃描訊號亦應用於第八圖實施例，第十圖實施例不同於第九圖實施例在於第十圖實施例之掃描訊號皆具有三階位準，其分別為Vgh、Vgc1與、Vgc2。

第八圖所繪示的實施例亦可將第二子畫素45之儲存電容47耦接於共同電極Vcom而不調變，第一子畫素41之儲存電容43仍耦接於上一列掃瞄線15而調變，或者是將第一子畫素41之儲存電容43耦接於共同電極Vcom而不調變，第二子畫素45之儲存電容47仍耦接於下一列掃瞄線15而調變。此外，第八圖所示實施例之第N列的第一子畫素41與第二子畫素45之儲存電容43、47可分別耦接於第N＋1列與第N＋2列之掃描線15，或者第N列之第一子畫素41與第二子畫素45之儲存電容43、47分別耦接於第N－1列與第N－2列之掃描線15。

第十一圖為第八圖實施例之佈局圖。為了避免如第八圖所示之電路，第二子畫素45之儲存電容47於耦接至下一列掃描線15時，必須跨越本身所位在的掃描線15，所以將畫素40設計為呈型，而第一子畫素41與第二子畫素45分別呈、型。第二子畫素45耦接於第一子畫素41之兩三角形之間而呈型。掃描線15設計為呈ㄈ型，且偶數列與奇數列之掃描線15分別位於液晶顯示器之兩側，且ㄈ型之開口相對。如此，ㄈ型掃描線15之下方橫向直線可耦接畫素40的下方，而耦接第一子畫素41與第二子畫素45的開關元件42、46，並且可橫跨下一列之畫素40的上方，而耦接畫素40之第一子畫素41之儲存電容43。另外，ㄈ型掃描線15之上方橫向直線可橫跨上一列之畫素40的中間部份，而耦接上一列之畫素40之第二子畫素45之儲存電容47。藉由上述說明與圖示可知，這樣的佈局設計即可讓畫素40之子畫素41、45之儲存電容43、47不用跨越本身所位在的掃描線15，即可分別與上一列掃描線15和下一列掃描線15耦接。

第十二圖為應用於第八圖實施例之佈局圖。此實施例之子畫素41、45之開關元件42、46皆與資料線25耦接，並且子畫素41、45與掃描線15之型式皆不同於第十一圖實施例。此實施例之子畫素41、45皆為矩形，且第一子畫素41與第二子畫素45呈上下排列，第一子畫素41位於第二子畫素45上方。此外，掃描線15為鋸齒形掃描線，皆呈型，第一子畫素41位於鋸齒形掃描線15的上方橫向直線與中間橫向直線之間，第二子畫素45則位於型掃描線15的中間橫向直線與下方橫向直線之間，第一子畫素41與第二子畫素45之開關元件42、46耦接於型掃描線15的中間橫向直線並耦接資料線25。此外，鋸齒形掃描線15的上方橫向直線橫跨上一列之第二子畫素45而耦接儲存電容47，而下方橫向直線則橫跨下一列之第一子畫素41而耦接儲存電容43。

綜上所述，本發明液晶顯示器及其驅動方法，主要係藉由將每一畫素分割成複數子畫素，並讓該等子畫素之該等儲存電容分別耦接於和該等子畫素不同列之掃描線，或者讓該等子畫素之其中一者的儲存電容耦接於共同電極，而其餘子畫素之儲存電容耦接於和子畫素不同列的掃描線，此外配合具有複數階位準之掃描訊號，即可讓畫素之至少一子畫素的子畫素電極位準受到調變，以讓同一畫素內之子畫素分別具不同位準，而提供該等子畫素具不同電場強度，用於驅使每一畫素之該等子畫素的液晶偏轉不同傾角而具不同穿透率，如此即可避免於不同視角觀看液晶顯示器之畫面時，產生亮度與色彩失真之現象，而提高液晶顯示器之顯示效能。

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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

1‧‧‧液晶顯示器

10‧‧‧掃描驅動器

15‧‧‧掃描線

20‧‧‧資料驅動器

25‧‧‧資料線

30‧‧‧時序控制器

40‧‧‧畫素

41‧‧‧第一子畫素

42‧‧‧開關元件

43‧‧‧儲存電容

44‧‧‧液晶電容

45‧‧‧第二子畫素

46‧‧‧開關元件

47‧‧‧儲存電容

48‧‧‧液晶電容

Vcom‧‧‧共同電極

第一圖係本發明之一較佳實施例的電路圖；第二圖係根據本發明繪示掃描訊號之波形圖；第三圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第四圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第五圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第六圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第七圖係本發明之另一較佳實施例的電路圖；第八圖係本發明之又一較佳實施例的電路圖；第九圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第十圖係根據本發明繪示掃描訊號之另一波形圖；第十一圖係本發明之一較佳實施例的佈局圖；以及第十二圖係本發明之另一較佳實施例的佈局圖。

1．．．液晶顯示器

10．．．掃描驅動器

15．．．掃描線

20．．．資料驅動器

25．．．資料線

30．．．時序控制器

40．．．畫素

41．．．第一子畫素

42．．．開關元件

43．．．儲存電容

44．．．液晶電容

45．．．第二子畫素

46．．．開關元件

47．．．儲存電容

48．．．液晶電容

Claims (15)

1. 一種液晶顯示器，其包含：N條掃描線，呈列排列，N為正整數；複數條資料線，呈行排列並與該等掃描線交錯；複數畫素，分別對應於該等掃瞄線，每一畫素具有複數子畫素，每一子畫素各設有一開關元件、一儲存電容與一子畫素電極，該子畫素電極分別與該開關元件及該儲存電容電性耦接，每一畫素之子畫素的開關元件耦接不同列之掃描線，每一畫素之該等子畫素包含一第一子畫素與一第二子畫素，該第二子畫素的儲存電容耦接於一共同電極，該第一子畫素之儲存電容耦接於該第一子畫素之上一列的掃描線，該等子畫素耦接該等資料線；一資料驅動器，耦接該等資料線並分別傳送一資料訊號至該等子畫素；及一掃描驅動器，耦接該等掃描線並分別傳送一掃描訊號至每一列之子畫素的開關元件，而驅動該等開關元件導通，以接收該資料訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該掃描驅動器傳送之掃描訊號具有複數階位準(level)，而調變同一該畫素之該等子畫素之至少一該子畫素電極之位準，驅使同一該畫素之該等子畫素具有不同位準。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中一子畫素之該儲存電容之位準受調變，另一該子畫素之該儲存電容之位準不調變。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中每一畫素之該等子畫素的開關元件皆耦接相同之該資料線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該資料驅動器與該掃瞄驅動器更耦接一時序控制器，該時序控制器控制該資料驅動器與該掃瞄驅動器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中每一子畫素具有一液晶 電容，該液晶電容與該開關元件和該儲存電容電性耦接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該開關元件為電晶體。
8. 一種液晶顯示器，其包含：複數條掃描線，其呈列排列；複數條資料線，其呈行排列並與該等掃描線交錯；複數畫素，每一畫素具有複數子畫素，每一子畫素各設有一開關元件、一儲存電容與一子畫素電極，該子畫素電極分別與該開關元件和該儲存電容電性耦接，每一畫素之該等子畫素的開關元件耦接不同列之該掃描線，每一列之該等子畫素的開關元件耦接同一列之掃描線，每一畫素之該些子畫素包含一第一子畫素與一第二子畫素，該第二子畫素的儲存電容耦接於一共同電極，該第一子畫素之儲存電容耦接於該第一子畫素之前一列的掃描線，該等子畫素耦接該等資料線，每一畫素之該等子畫素耦接同一資料線；一資料驅動器，耦接該等資料線並分別傳送一資料訊號至該等子畫素；及一掃描驅動器，耦接該等掃描線並分別傳送一掃描訊號至每一列之子畫素的開關元件，而驅動該等開關元件導通，以接收該資料訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中該掃描驅動器傳送之掃描訊號具有複數階位準(level)，而調變同一該畫素之該等子畫素之至少一該子畫素電極之位準，驅使同一該畫素之該等子畫素具有不同位準。
10. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中一子畫素之該儲存電容之位準受調變，另一該子畫素之該儲存電容之位準不調變。
11. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中該資料驅動器與該掃瞄驅動器更耦接一時序控制器，該時序控制器控制該資料驅動器與該掃瞄驅動器。
12. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中每一子畫素具有一液晶 電容，該液晶電容與該開關元件和該儲存電容電性耦接。
13. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中該開關元件為電晶體。
14. 一種液晶顯示器之驅動方法，該液晶顯示器具複數掃描線、複數資料線與複數畫素，該等掃描線與該等資料線分別呈列與行排列且相互交錯，每一畫素具複數子畫素，每一子畫素各設有電性相耦接之一開關元件、一儲存電容與一子畫素電極，每一畫素之該等子畫素之開關元件耦接不同列之掃描線，每一畫素之該等子畫素包含一第一子畫素與一第二子畫素，該第二子畫素的儲存電容耦接於一共同電極，該第一子畫素之儲存電容耦接於該第一子畫素之前一列的掃描線，該等子畫素耦接該等資料線，該方法包含：分別傳送一掃描訊號至每一列之該掃描線，而傳送至每一列之該等子畫素的開關元件，以驅動該等開關元件導通；及分別傳送一資料訊號至該等子畫素；其中，該掃描訊號具有複數階位準(level)，而調變同一該畫素之該等子畫素之至少一該子畫素電極之位準，驅使同一該畫素之該等子畫素具有不同位準。
15. 如申請專利範圍第14項所述之驅動方法，其中一子畫素之該儲存電容之位準受調變，另一該子畫素之該儲存電容之位準不調變。