TWI415100B - 可補償饋通電壓之液晶顯示面板 - Google Patents

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TWI415100B TW099147028A TW99147028A TWI415100B TW I415100 B TWI415100 B TW I415100B TW 099147028 A TW099147028 A TW 099147028A TW 99147028 A TW99147028 A TW 99147028A TW I415100 B TWI415100 B TW I415100B
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Ching Wei Chen
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Kuo Hsing Cheng
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Description

可補償饋通電壓之液晶顯示面板
本發明係相關於一種液晶顯示面板，尤指一種可補償饋通電壓之液晶顯示面板。
液晶顯示裝置具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，因此已被廣泛地應用於電腦螢幕、行動電話、個人數位助理(PDA)、平面電視等電子產品上。液晶顯示裝置包含薄膜電晶體基板以及彩色濾光片基板，兩片基板之間夾置液晶材料層，藉由改變液晶材料層兩端的電位差，即可改變液晶材料層內液晶分子的旋轉角度，使得液晶材料層的透光性改變而顯示出不同的影像。
請參考第1圖，第1圖為先前技術之薄膜電晶體液晶顯示面板之示意圖。顯示面板10包含複數條掃描線G1~Gm、複數條資料線S1~Sn以及複數個畫素。每一畫素包含一電晶體12、一儲存電容14及一液晶電容16，電晶體12之閘極與汲極間存在一寄生電容18。以掃描線G1及資料線S1連接之畫素為例，電晶體12之閘極電性連接於掃描線G1，電晶體12之源極電性連接於資料線S1，電晶體12之汲極電性連接於畫素電極，也就是儲存電容14以及液晶電容16之第一端。液晶電容16為顯示面板10之二基板夾置液晶材料層所形成之等效電容，施加於液晶電容16之第一端之電壓稱為畫素電壓，儲存電容14用來儲存畫素電壓直到下一次資料訊號的輸入。施加於液晶電容16之第二端之電壓為共同電壓VCOM，通常儲存電容14之第二端之電壓Vcst亦為共同電壓VCOM，有些設計者會藉由調整儲存電容14之電壓Vcst以得到不同之顯示特性。
請參考第2圖，第2圖為第1圖之顯示面板10之電壓波形圖。當掃描線電壓22由Vgl升高至Vgh時，開啟電晶體12，資料線電壓24於掃描線電壓22之工作時間(duty time)Ton內對畫素電極充電，畫素電壓由Vdl升至Vdh，經過掃描線電壓22之工作時間Ton後，掃描線電壓22下降至Vgl，此時關閉電晶體12，因此資料線無法繼續充電。當資料線電壓24由Vdh降為Vdl時，儲存電容14將畫素電壓保持在Vdh，使得畫素電壓26不會立刻下降至Vdl。然而，當掃描線電壓22由Vgh下降至Vgl時，由於寄生電容18的耦合，使得畫素電壓26下拉一饋通電壓(feed-through voltage)△Vp。因此，畫素電壓26與共同電壓VCOM便存在饋通電壓△Vp，造成薄膜電晶體液晶顯示器之畫面閃爍(flicker)。
因此，本發明之一目的在於提供一種可補償饋通電壓之液晶顯示面板，以解決上述之問題。
本發明係提供一種可補償饋通電壓之液晶顯示面板，包含一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素。該第一子畫素包含一 第一儲存電容以及一第一薄膜電晶體。該第一薄膜電晶體具有一第一端電性連接於一第一資料線，一第二端電性連接於該第一儲存電容，以及一控制端電性連接於一第一掃描線，該第一薄膜電晶體之通道寬度與通道長度(W/L)具有一第一比值。該第二子畫素包含一第二儲存電容以及一第二薄膜電晶體。該第二薄膜電晶體具有一第一端電性連接於第一薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第二儲存電容，以及一控制端電性連接於一第二掃描線，該第二薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有一第二比值。該第三子畫素包含一第三儲存電容以及一第三薄膜電晶體。該第三薄膜電晶體具有一第一端電性連接於第二薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第三儲存電容，以及一控制端電性連接於一第三掃描線，該第三薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有一第三比值。
本發明另提供一種可補償饋通電壓之液晶顯示面板，包含一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素。該第一子畫素包含一第一儲存電容以及一第一薄膜電晶體。該第一薄膜電晶體具有一第一端電性連接於一第一資料線，一第二端電性連接於該第一儲存電容，以及一控制端電性連接於一第一掃描線，該第一薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有一耦合電容值以及一第一補償電容值。該第二子畫素包含一第二儲存電容以及一第二薄膜電晶體。該第二薄膜電晶體具有一第一端電性連接於第一薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第二儲存電容，以及一控制端電性連接於一第二掃描線，該第二薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容制端之間具有該耦合電容值以及一第二補償電容值。該第三子畫素包含一第三儲存電容以及一第三薄膜電晶體。該第三薄膜電晶體具有一第一端電性連接於第二薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第三儲存電容，以及一控制端電性連接於一第三掃描線，該第三薄膜電晶體之第二端與控制端之耦合電容之間具有該耦合電容值。
請參考第3圖，第3圖為本發明之液晶顯示面板之畫素排列之示意圖。液晶顯示面板30包含複數個子畫素31，每一畫素31包含一薄膜電晶體32以及一儲存電容33。液晶顯示面板30之每一條資料線以之字形(zigzag)的排列方式傳送三行之子畫素之顯示資料。例如，資料線D1用來將顯示顯示資料傳送到子畫素P1、P2、P3。子畫素P3之薄膜電晶體之第一端電性連接於資料線D1，子畫素P3之薄膜電晶體之第二端電性連接於子畫素P3之儲存電容，子畫素P3之薄膜電晶體之控制端電性連接於掃描線G3。子畫素P2之薄膜電晶體之第一端電性連接於子畫素P3之薄膜電晶體之第二端，子畫素P2之薄膜電晶體之第二端電性連接於子畫素P2之儲存電容，子畫素P2之薄膜電晶體之控制端電性連接於掃描線G2。子畫素P1之薄膜電晶體之第一端電性連接於子畫素P2之薄膜電晶體之第二端，子畫素P1之薄膜電晶體之第二端電性連接於子畫素P1之儲存電容，子畫素P1之薄膜電晶體之控制端電性連接於掃描線G1。
請參考第4圖，第4圖為第3圖之液晶顯示面板之操作波形圖。於時段t1，液晶顯示面板30將顯示資料寫入子畫素P1，掃描線G1、G2、G3被開啟(訊號為邏輯高準位)，顯示資料透過資料線D1、子畫素P3之薄膜電晶體、子畫素P2之薄膜電晶體以及子畫素P1之薄膜電晶體傳送到子畫素P1之儲存電容。於時段t2，液晶顯示面板30將顯示資料寫入子畫素P2，掃描線G2、G3被開啟，顯示資料透過資料線D1、子畫素P3之薄膜電晶體以及子畫素P2之薄膜電晶體傳送到子畫素P2之儲存電容。於時段t3，液晶顯示面板30將顯示資料寫入子畫素P3，掃描線G3被開啟，顯示資料透過資料線D1以及子畫素P3之薄膜電晶體傳送到子畫素P3之儲存電容。
如第4圖所示，子畫素P1受到3次饋通電壓△Vf11、△Vf12、△Vf13的影響，子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之控制端及第二端之耦合電容值分別為Cgd1、Cgd2、Cgd3，子畫素P1、P2、P3之總電容值分別為Ctt1、Ctt2、Ctt3，掃描線之驅動高電壓以及低電壓分別為Vgh、Vg1，則子畫素P1之饋通電壓△Vf1可表示為式(1)：
子畫素P2受到2次饋通電壓△Vf21、△Vf22的影響，子畫素P2之饋通電壓△Vf2可表示為式(2)：
子畫素P3受到1次饋通電壓△Vf31的影響，子畫素P1之饋通電壓△Vf3可表示為式(3)：
請參考第5圖，第5圖為薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之示意圖。薄膜電晶體之控制端501由第一金屬層所形成、薄膜電晶體之第一端503、第二端505由第二金屬層所形成，第一金屬層、第二金屬層與複晶矽層507形成薄膜電晶體之通道寬度W與通道長度L。在本發明第一實施例中，子畫素P3之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度(W/L)具有第一比值，子畫素P2之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第二比值，子畫素P1之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第三比值，藉由將子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之比值調整為預設之比例，以改善子畫素P3、P2、P1之饋通電壓的差異值。請再次參考第3圖，同樣地，資料線D2用來將顯示顯示資料傳送到子畫素P4、P5、P6。子畫素P4之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第三比值，子畫素P5之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第二比值，子畫素P6之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第一比值，藉由將子畫素P4、P5、P6之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之比值調整為預設之比例，可改善子畫素P4、P5、P6之饋通電壓的差異值。此外，根據之字形的排列方式，資料線D1將顯示顯示資料傳送到子畫素P7、P8、P9。因此，子畫素P7之第一薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第三比值，子畫素P8之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第二比值，子畫素P9之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有第 一比值。
假設子畫素P1、P2、P3之饋通電壓△Vf1、△Vf2、△Vf3相等，且子畫素P1、P2、P3之總電容值Ctt1、Ctt2、Ctt3約為相等，根據式(1)、式(2)、式(3)，子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之控制端及第二端之耦合電容值Cgd1、Cgd2、Cgd3可表示為式(4)：
因此，根據式(4)，第一比值、第二比值以及第三比值之比例約為12：6：5。
請參考第6圖，第6圖為第3圖之液晶顯示面板之畫素位置之示意圖。以3吋之液晶顯示面板60為例，解析度為640X480，包含掃描線G1至G480以及資料線D1至D640。由於掃描線以及資料線會有線路阻抗而對液晶顯示面板60的顯示效果產生影響。區域601中之子畫素P1、P2、P3為掃描線之驅動電壓與資料線之顯示資料受到線路阻抗的影響最小，所以區域601為液晶顯示面板60中顯示效果最佳之區域。區域603中之子畫素P1、P2、P3為掃描線之驅動電壓與資料線之顯示資料受到線路阻抗的影響最大，所以區域603為液晶顯示面板60中顯示效果最差之區域。在調整子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之比值時，假設子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體具有相同之通道長度，經過實驗驗證，請參考表(1)，在調整子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之通道寬度與 通道長度之比值後，子畫素P3、P2、P1之饋通電壓的差異值明顯的改善。此外，根據表(1)，第三比值之較佳實施例約為0.7。
請參考第7圖，第7圖為薄膜電晶體之耦合電容以及補償電容之示意圖。薄膜電晶體之控制端701由第一金屬層所形成、薄膜電晶體之第一端703、第二端705由第二金屬層所形成，第一金屬層、第二金屬層與複晶矽層707形成薄膜電晶體之通道寬度W與通道長度L。在本發明第二實施例中，藉由調整薄膜電晶體之第二端705之第二金屬層之線寬以產生補償電容709。子畫素P1之薄膜電晶體具有耦合電容值Cgd以及補償電容值Cgd1，根據式(1)，子畫素P1之饋通電壓△Vfc1可表示為式(5)：
子畫素P2之薄膜電晶體具有耦合電容值Cgd以及補償電容值Cgd2，根據式(2)，子畫素P2之饋通電壓△Vfc2可表示為式(6)：
子畫素P3之薄膜電晶體具有耦合電容值Cgd以及補償電容值Cgd3，根據式(3)，子畫素P3之饋通電壓△Vfc3可表示為式(7)：
假設子畫素P1、P2、P3之饋通電壓△Vf1、△Vf2、△Vf3相等，且子畫素P1、P2、P3之總電容值Ctt1、Ctt2、Ctt3約為相等，根據式(5)、式(6)、式(7)，子畫素P1、P2、P3之薄膜電晶體之補償電容值Cgd1、Cgd2、Cgd3可表示為式(8)：
在第二實施例中，子畫素P3之薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有第一補償電容值，子畫素P2之薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有第二補償電容值，根據式(8)以及實驗驗證，第二補償電容值與第一補償電容值之比例約為1：4至1：7。
請再次參考第3圖，同樣地，資料線D2用來將顯示顯示資料傳送到子畫素P4、P5、P6。子畫素P4之薄膜電晶體具有一耦合電容值，子畫素P5之薄膜電晶體具有該耦合電容值以及第二補償電容值，子畫素P6之薄膜電晶體具有該耦合電容值以及第一補償電容 值，藉由調整子畫素P4、P5、P6之薄膜電晶體之耦合電容值、第一補償電容值以及第二補償電容值，可改善子畫素P4、P5、P6之饋通電壓的差異值。此外，根據之字形的排列方式，資料線D1將顯示顯示資料傳送到子畫素P7、P8、P9。因此，子畫素P7之薄膜電晶體具有一耦合電容值，子畫素P8之薄膜電晶體具有該耦合電容值以及第二補償電容值，子畫素P9之薄膜電晶體具有該耦合電容值以及第一補償電容值。
綜上所述，本發明提供一種可補償饋通電壓之液晶顯示面板，液晶顯示面板藉由一資料線將顯示資料傳送於以之字形的排列方式之第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素。液晶顯示面板藉由調整該第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素之薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之比值之比例，或調整該第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素之薄膜電晶體之耦合電容值，以改善該第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素之饋通電壓的差異值。
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‧‧‧顯示面板
12‧‧‧電晶體
14‧‧‧儲存電容
16‧‧‧液晶電容
18‧‧‧寄生電容
22‧‧‧掃描線電壓
24‧‧‧資料線電壓
26‧‧‧畫素電壓
G1~Gm‧‧‧掃描線
S1~Sn‧‧‧資料線
C1~Cm‧‧‧共同電壓
Vcst‧‧‧儲存電容電壓
△Vp‧‧‧饋通電壓
Vgl、Vgh‧‧‧資料線電壓準位
Vdl、Vdh‧‧‧畫素電壓準位
Ton‧‧‧工作時間
30、60‧‧‧液晶顯示面板
31‧‧‧子畫素
32‧‧‧薄膜電晶體
33‧‧‧儲存電容
G1~G480‧‧‧掃描線
D1~D640‧‧‧資料線
t1~t3‧‧‧時段
601、603‧‧‧區域
W‧‧‧通道寬度與
L‧‧‧通道長度
501、701‧‧‧薄膜電晶體之控制端
503、703‧‧‧薄膜電晶體之第一端
505、705‧‧‧薄膜電晶體之第 二端
507、707‧‧‧複晶矽層
709‧‧‧補償電容
△Vf1、△Vf2、△Vf3‧‧‧饋通電壓
第1圖為先前技術之薄膜電晶體液晶顯示面板之示意圖。
第2圖為第1圖之顯示面板之電壓波形圖。
第3圖為本發明之液晶顯示面板之畫素排列之示意圖。
第4圖為第3圖之液晶顯示面板之操作波形圖。
第5圖為薄膜電晶體之通道寬度與通道長度之示意圖。
第6圖為第3圖之液晶顯示面板之畫素位置之示意圖。
第7圖為薄膜電晶體之耦合電容以及補償電容之示意圖。
30．．．液晶顯示面板
31．．．子畫素
32．．．薄膜電晶體
33．．．儲存電容
G1~G4．．．掃描線
D1~D2．．．資料線

Claims (14)

  1. 一種可補償饋通電壓(feed-through voltage)之液晶顯示面板，包含：一第一子畫素，包含：一第一儲存電容；以及一第一薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於一第一資料線，一第二端電性連接於該第一儲存電容，以及一控制端電性連接於一第一掃描線，該第一薄膜電晶體之通道寬度與通道長度(W/L)具有一第一比值；一第二子畫素，包含：一第二儲存電容；以及一第二薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第一薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第二儲存電容，以及一控制端電性連接於一第二掃描線，該第二薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有一第二比值；以及一第三子畫素，包含：一第三儲存電容；以及一第三薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第二薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第三儲存電容，以及一控制端電性連接於一第三掃描線，該第三薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有一第三比值。
  2. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中該第一比值大於該第二比 值，且該第二比值大於該第三比值。
  3. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中該第一薄膜電晶體、該第二薄膜電晶體以及該第三薄膜電晶體具有相同之通道長度。
  4. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中該第一比值、該第二比值以及該第三比值之比例約為12：6：5。
  5. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中該第三比值約為0.7。
  6. 如請求項1所述之液晶顯示面板，另包含：一第四子畫素，包含：一第四儲存電容；以及一第四薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於一第二資料線，一第二端電性連接於該第四儲存電容，以及一控制端電性連接於該第一掃描線，該第四薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第一比值；一第五子畫素，包含：一第五儲存電容；以及一第五薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第四薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第五儲存電容，以及一控制端電性連接於該第二掃描線，該第五薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第二比值；以及 一第六子畫素，包含：一第六儲存電容；以及一第六薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第五薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第六儲存電容，以及一控制端電性連接於該第三掃描線，該第六薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第三比值。
  7. 如請求項1所述之液晶顯示面板，另包含：一第七子畫素，包含：一第七儲存電容；以及一第七薄膜電晶體，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七儲存電容，以及一控制端電性連接於該第二掃描線，該第七薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第一比值；一第八子畫素，包含：一第八儲存電容；以及一第八薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第七薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第八儲存電容，以及一控制端電性連接於該第三掃描線，該第八薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第二比值；以及一第九子畫素，包含：一第九儲存電容；以及一第九薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第八薄膜電晶 一控制端電性連接於一第三掃描線，該第三薄膜電晶體之第二端與控制端之耦合電容之間具有該耦合電容值。
  8. 如請求項8所述之液晶顯示面板，其中該第一補償電容值大於該第二補償電容值。
  9. 如請求項8所述之液晶顯示面板，其中該第二補償電容值與該第一補償電容值之比例約為1：4至1：7。
  10. 如請求項8所述之液晶顯示面板，其中該第一薄膜電晶體之第二端由一第一金屬層所形成，該第三薄膜電晶體之第二端由一第二金屬層所形成，且該第一金屬層之線寬大於該第二金屬層之線寬以產生該第一補償電容值。
  11. 如請求項8所述之液晶顯示面板，其中該第二薄膜電晶體之第二端由一第一金屬層所形成，該第三薄膜電晶體之第二端由一第二金屬層所形成，且該第一金屬層之線寬大於該第二金屬層之線寬以產生該第二補償電容值。
  12. 如請求項8所述之液晶顯示面板，另包含：一第四子畫素，包含：一第四儲存電容；以及一第四薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於一第二資料 體之第二端，一第二端電性連接於該第九儲存電容，以及一控制端電性連接於一第四掃描線，該第九薄膜電晶體之通道寬度與通道長度具有該第三比值。
  13. 一種可補償饋通電壓(feed-through voltage)之液晶顯示面板，包含：一第一子畫素，包含：一第一儲存電容；以及一第一薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於一第一資料線，一第二端電性連接於該第一儲存電容，以及一控制端電性連接於一第一掃描線，該第一薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有一耦合電容值以及一第一補償電容值；一第二子畫素，包含：一第二儲存電容；以及一第二薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第一薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第二儲存電容，以及一控制端電性連接於一第二掃描線，該第二薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值以及一第二補償電容值；以及一第三子畫素，包含：一第三儲存電容；以及一第三薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第二薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第三儲存電容，以及 線，一第二端電性連接於該第四儲存電容，以及一控制端電性連接於該第一掃描線，該第四薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值以及該第一補償電容值；一第五子畫素，包含：一第五儲存電容；以及一第五薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第四薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第五儲存電容，以及一控制端電性連接於該第二掃描線，該第五薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值以及該第二補償電容值；以及一第六子畫素，包含：一第六儲存電容；以及一第六薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第五薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第六儲存電容，以及一控制端電性連接於該第三掃描線，該第六薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值。
  14. 如請求項8所述之液晶顯示面板，另包含：一第七子畫素，包含：一第七儲存電容；以及一第七薄膜電晶體，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七儲存電容，以及一控制端電性連接於該第二掃描線，該第七薄膜電晶體之第二端與 控制端之間具有該耦合電容值以及該第一補償電容值；一第八子畫素，包含：一第八儲存電容；以及一第八薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第七薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第八儲存電容，以及一控制端電性連接於該第三掃描線，該第八薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值以及該第二補償電容值；以及一第九子畫素，包含：一第九儲存電容；以及一第九薄膜電晶體，具有一第一端電性連接於第八薄膜電晶體之第二端，一第二端電性連接於該第九儲存電容，以及一控制端電性連接於一第四掃描線，該第九薄膜電晶體之第二端與控制端之間具有該耦合電容值。
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