TWI425467B - 具有抑制共用電壓之漣波的顯示器 - Google Patents

具有抑制共用電壓之漣波的顯示器 Download PDF

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TWI425467B
TWI425467B TW099103186A TW99103186A TWI425467B TW I425467 B TWI425467 B TW I425467B TW 099103186 A TW099103186 A TW 099103186A TW 99103186 A TW99103186 A TW 99103186A TW I425467 B TWI425467 B TW I425467B
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Description

具有抑制共用電壓之漣波的顯示器
本發明是有關於一種平面顯示器，且特別是有關於一種液晶顯示器。
為因應現代產品高速度、高效能、且輕薄短小的要求，各電子零件皆積極地朝體積小型化發展。各種攜帶式電子裝置也已漸成主流，例如：筆記型電腦(Note Book)、行動電話(Cell Phone)、電子辭典、個人數位助理器(Personal Digital Assistant,PDA)、上網機(web pad)及平板型電腦(Tablet PC)等。對於攜帶式電子裝置的影像顯示面板而言，為了符合產品趨向小型化之需求，具有空間利用效率佳、高畫質、低消耗功率、無輻射等優越特性之液晶顯示面板，目前已被廣為使用。近年來，為了使液晶顯示面板的產品更加普及化，並且符合節能的潮流趨勢，業者如火如荼地進行降低成本以及降低耗電量的作業。基此，一種縮減資料驅動晶片數量的技術被提出，其主要是改變畫素陣列上的佈局方式，藉以達到降低資料驅動晶片之使用量的目的。
圖1A為習知一種使用三閘極(Tri-Gate)架構驅動之液晶顯示面板示意圖。請參照圖1A，液晶顯示面板100具有多個以陣列方式排列而成的畫素單元U。每一畫素單元U包括沿著行方向依序排列的畫素R、G、B。畫素R、G、B分別藉由對應的主動元件(亦即薄膜電晶體)與對應的掃描線GL以及資料線DL電性連接。如圖1A所示，其畫素排列方式為同一條資料線電性連接之主動元件是沿著行方向於資料線的兩側交替排列，藉由同一條資料線寫入資料訊號的畫素呈鋸齒狀排列(zigzag arrangement)。也亦因如此，與液晶顯示面板100接合之資料驅動晶片即可以行反轉(column inversion)的方式來驅動液晶顯示面板100，藉以達到省電的目的。
然而，當透過行反轉的驅動方式來驅動例如為扭轉向列型(TN)之液晶顯示面板100，藉以致使液晶顯示面板100呈現黑白相間圖案時，由於兩相鄰資料線所傳送之正極性資料訊號(D+)與負極性資料訊號(D-)的耦合方向一致，且資料線與掃描線之間以及掃描線與畫素陣列中用以傳送共用電壓(Vcom)的共用配線(common line)之間都存在著寄生電容(parasitic capacitor)，以至於當資料線所接收之資料訊號發生轉態(transient)時，資料線與掃描線之間會因寄生電容而引發耦合訊號，且掃描線與共用配線之間也會因寄生電容而引發耦合訊號。如此一來，共用電壓便會反應於這樣的耦合訊號而產生漣波(如圖1B所繪示)，從而影響顯示畫面的品質。
本發明提供一種顯示器，其可以抑制共用電壓的漣波，從而提升顯示畫面的品質。
本發明提出一種顯示器，包括顯示面板與補償電路。其中，顯示面板包括多條用以傳送共用電壓的共用配線；多條掃描線；多條大體與掃描線垂直設置的資料線；多個以矩陣方式排列且分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接的畫素；以及一條橫跨所有資料線中至少一第一資料線的感測線。第一資料線與感測線之間具有寄生電容。補償電路電性連接感測線與所有共用配線。補償電路根據第一資料線與感測線之間因寄生電容所引發的耦合訊號而產生補償訊號至所有共用配線，藉以抑制共用電壓的漣波。
本發明另提出一種顯示器，包括顯示面板與補償電路。其中，顯示面板包括多條用以傳送共用電壓的共用配線；多條掃描線；多條大體與掃描線垂直設置的資料線；多個以矩陣方式排列且分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接的畫素；一條橫跨所有資料線中至少一第一資料線的第一感測線，且第一資料線與第一感測線之間具有第一寄生電容；以及一條橫跨所有資料線中至少一第二資料線的第二感測線，且第二資料線與第二感測線之間具有第二寄生電容。補償電路電性連接第一感測線、第二感測線與所有共用配線。補償電路根據第一寄生電容以及第二寄生電容分別所引發的第一耦合訊號以及第二偶合訊號，而產生補償訊號至所有共用配線，藉以抑制共用電壓的漣波。
本發明更提出一種顯示面板，包括多條用以傳送共用電壓的共用配線；多條掃描線；多條大體與掃描線垂直設置的資料線；多個以矩陣方式排列且分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接的畫素；以及一條橫跨所有資料線中至少一第一資料線的感測線。第一資料線與感測線之間具有寄生電容，且此寄生電容會引發一耦合訊號。另外，感測線、所有掃描線以及所有資料線均形成於一基板上，且所述耦合訊號係透過感測線傳送。
基於上述，本發明於顯示面板之顯示區內或外增設至少一條橫跨所有資料線的感測線，並透過寄生電容效應，以利用這條感測線感測所有資料線各別接收之資料訊號發生轉態所引發的耦合訊號，進而提供給補償電路進行訊號處理，藉此獲得與耦合訊號相位相反的補償訊號以反饋至所有共用配線。如此一來，共用電壓的漣波即可有效地被抑制，從而提升顯示畫面的品質。
應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的，其並不能做為限制本發明所欲主張之範圍的依據。
現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。
圖2為本發明一實施例之顯示器200示意圖。請參照圖2，顯示器200例如為液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)，且包括顯示面板201、補償電路203、時序控制器205、資料驅動單元207、掃描驅動單元209，以及背光單元211。於本實施例中，顯示面板201用以顯示畫面。背光單元用以提供顯示面板201所需的光源。時序控制器205用以控制資料驅動單元209與掃描驅動單元211的運作，藉以致使資料驅動單元209與掃描驅動單元211各別輸出資料訊號與掃描訊號來驅動顯示面板201。
另外，圖3A為本發明一實施例之顯示面板201示意圖，而圖3B為圖3A之顯示面板201佈局示意圖。圖4A為本發明另一實施例之顯示面板201示意圖，而圖4B為圖4A之顯示面板201佈局示意圖。請合併參照圖3A至圖4B，顯示面板201包括多條用以傳送共用電壓Vcom的共用配線CL；多條掃描線GL；多條大體與掃描線GL垂直設置的資料線DL；多個以矩陣方式排列且分別與對應的資料線DL、掃描線GL以及共用配線CL電性連接的畫素R、G、B；以及一條橫跨所有資料線DL的感測線SL。於此值得一提的是，共用配線CL、掃描線GL、資料線DL以及感測線SL均形成在一相同的基板上，例如顯示面板101的畫素陣列基板(pixel array substrate)上。
於本實施例中，每一條資料線DL與感測線SL之間具有寄生電容Cpara ，而且感測線SL可以配置在顯示面板201的顯示區AA外(亦即扇出區Fan_O)，如圖3A與圖3B所示；或者，可以配置在顯示面板201的顯示區AA內，如圖4A與圖4B所示。
如圖3A與圖4A所示，由於與同一條資料線電性連接之主動元件T(亦即薄膜電晶體)是沿著行方向於資料線的兩側交替排列，因此藉由同一條資料線寫入資料訊號的畫素呈鋸齒狀排列。也亦因如此，資料驅動單元209即可以行反轉(column inversion)的方式來驅動顯示面板201，藉以達到節省耗電的目的，並且更可以有效地減少資料驅動單元209內之資料驅動晶片(未繪示)的數量。
然而，當透過行反轉的驅動方式來驅動例如為扭轉向列型(TN)之顯示面板201，藉以致使顯示面板201呈現黑白相間圖案時，由於兩相鄰資料線所傳送之正極性資料訊號(D+)與負極性資料訊號(D-)的耦合方向一致，且資料線DL與掃描線GL之間以及掃描線GL與用以傳送共用電壓Vcom的共用配線CL之間都存在著寄生電容，以至於當資料線DL所接收之資料訊號D發生轉態時，資料線DL與掃描線GL之間會因寄生電容而引發耦合訊號，且掃描線GL與共用配線CL之間也會因寄生電容而引發耦合訊號。如此一來，共用電壓Vcom會反應於這樣的耦合訊號而產生漣波(如圖1B所繪示)，從而影響顯示畫面的品質。
為了要有效地解決這樣的問題，本實施例利用補償電路203來抑制顯示面板201所需之共用電壓Vcom的漣波，從而提升顯示畫面的品質。圖5為本發明一實施例之補償電路203示意圖。請參照圖5，補償電路203電性連接感測線SL與所有共用配線CL。而且，補償電路203根據每一資料線DL與感測線SL之間因寄生電容Cpara 所引發的耦合訊號Coup_S(於此可以理解為共用電壓Vcom的雜訊)，而產生補償訊號Comp_S至所有共用配線CL，藉以抑制共用電壓Vcom的漣波。
更清楚來說，補償電路203包括訊號增強單元501與放大單元503。訊號增強單元501電性連接感測線SL，用以接收並增強耦合訊號Coup_S的強度後而輸出。放大單元503電性連接訊號增強單元501與所有共用配線CL，用以接收並反向放大經由訊號增強單元501所輸出的耦合訊號Coup_S，藉以獲得補償訊號Comp_S而反饋至所有共用配線CL。
於本實施例中，訊號增強單元501包括運算放大器OP1。運算放大器OP1的非反向輸入端電性連接感測線SL以接收耦合訊號Coup_S，而運算放大器OP1的反向輸入端與輸出端耦接在一起以輸出耦合訊號Coup_S。如圖5所示，訊號增強單元501為電壓隨耦器(voltage follower)，用以增強感測線SL上所傳送之耦合訊號Coup_S的強度。
另外，放大單元503包括電阻R1、運算放大器OP2，以及可變電阻VR。其中，電阻R1的第一端電性連接運算放大器OP1的輸出端，而電阻R1的第二端電性連接運算放大器OP2的反向輸入端。運算放大器OP2的非反向輸入端用以接收一參考電壓Vref，而運算放大器OP2的輸出端則電性連接共用配線CL以輸出補償訊號Comp_S。可變電阻VR並接於運算放大器OP2的反向輸入端與輸出端之間。如圖5所示，放大單元503為反向放大電路，且其增益值(gain)可依實際設計需求來調整電阻R1與可變電阻VR的阻值。
基於上述，每一資料線DL與感測線SL之間因寄生電容Cpara 所引發的耦合訊號Coup_S只會在資料線DL所接收之資料訊號D發生轉態時而產生，並且皆會透過感測線SL傳送至補償電路203。如此一來，補償電路203即可對每一資料線DL與感測線SL之間因寄生電容Cpara 所引發的耦合訊號Coup_S進行訊號增強與反向放大處理，藉以產生與耦合訊號Coup_S相位相反的補償訊號Comp_S，並且反饋至共用配線CL。也亦因如此，原先共用電壓Vcom上的雜訊即會與補償訊號Comp_S進行相互抵銷(如圖6所示)，從而大大地抑制共用電壓Vcom的漣波，進而達到提升顯示畫面之品質的目的。
由此可知，本實施例基於訊號耦合的源頭為資料訊號發生轉態時，所以本實施例在顯示面板之畫素陣列上額外加入一條橫跨所有資料線的感測線，藉以專門感測資料訊號發生轉態所引發的耦合訊號。如此一來，當資料訊號發生轉態時，因寄生電容效應會將耦合訊號傳送到補償電路進行訊號處理，接著補償電路會提供補償訊號以反饋至畫素陣列上用以傳送共用電壓的共用配線上。因此，資料訊號發生轉態而耦合到共用電壓的雜訊會與補償訊號相互抵銷，從而有效地抑制共用電壓的漣波。
雖然上述實施例係以一條橫跨所有資料線DL的感測線SL為例來進行說明，但是本發明並不限制於此。圖7A與圖7B分別為本發明另一實施例之顯示面板201示意圖。圖7A與圖3A相異之處在於圖7A配置在扇出區Fan_O的感測線有2條，亦即感測線SL1與SL2，且這2條感測線SL1與SL2之其一可以橫跨部分的資料線DL，而這2條感測線SL1與SL2之另一可以橫跨其餘的資料線DL。另外，圖7B與圖3A相異之處在於圖7B配置在扇出區Fan_O的感測線有2條，亦即感測線SL1與SL2，且這2條感測線SL1與SL2可以各別橫跨所有資料線DL。
相似地，圖8A與圖8B分別為本發明另一實施例之顯示面板201示意圖。圖8A與圖4A相異之處在於圖8A配置在顯示區AA內的感測線有2條，亦即感測線SL1與SL2，且這2條感測線SL1與SL2之其一可以橫跨部分的資料線DL，而這2條感測線SL1與SL2之另一可以橫跨其餘的資料線DL。另外，圖8B與圖4A相異之處在於圖8B配置在顯示區AA內的感測線有2條，亦即感測線SL1與SL2，且這2條感測線SL1與SL2可以各別橫跨所有資料線DL。
在此值得一提的是，共用配線CL、掃描線GL、資料線DL以及感測線SL1與SL2均可形成在一相同的基板上，例如顯示面板101的畫素陣列基板(pixel array substrate)上。另外，感測線SL1與資料線DL之間具有寄生電容Cpara1 ，而基於寄生電容Cpara1 所引發的耦合訊號為Coup_S1；另外，感測線SL2與資料線DL之間具有寄生電容Cpara2 ，而基於寄生電容Cpara2 所引發的耦合訊號為Coup_S2。
於圖7A、圖7B、圖8A與圖8B所示的實施例中，資料線DL與感測線SL1之間因寄生電容Cpara1 所引發的耦合訊號Coup_S1只會在資料線DL所接收之資料訊號D發生轉態時而產生，並且皆會透過感測線SL1傳送至補償電路203。相似地，資料線DL與感測線SL2之間因寄生電容Cpara2 所引發的耦合訊號Coup_S2也只會在資料線DL所接收之資料訊號D發生轉態時而產生，並且皆會透過感測線SL2傳送至補償電路203。
如此一來，補償電路203即可對資料線DL與感測線SL1、SL2之間因寄生電容Cpara1 、Cpara2 所引發的耦合訊號Coup_S1、Coup_S2進行訊號增強與反向放大處理，藉以產生與耦合訊號Coup_S1、Coup_S2相位相反的補償訊號Comp_S，並且反饋至共用配線CL。也亦因如此，原先共用電壓Vcom上的雜訊即會與補償訊號Comp_S進行相互抵銷，從而大大地抑制共用電壓Vcom的漣波，進而達到提升顯示畫面之品質的目的。
於此值得一提的是，前述實施例之感測線得以以任何形式配置在顯示區AA內或扇出區Fan_O，只要橫跨所有資料線DL即可，故而本發明並不限制於前述實施例所搭配說明之圖式的形式。
綜上所述，本發明於顯示面板之顯示區內或外增設至少一條橫跨所有資料線的感測線，且感測線、掃描線以及資料線均形成於相同之基板上，並透過寄生電容效應，以利用這條感測線感測所有資料線各別接收之資料訊號發生轉態所引發的耦合訊號，進而提供給補償電路進行訊號處理，藉此獲得與耦合訊號相位相反的補償訊號以反饋至所有共用配線。如此一來，共用電壓的漣波即可有效地被抑制，從而提升顯示畫面的品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。
100、201‧‧‧顯示面板
200‧‧‧顯示器
203‧‧‧補償電路
205‧‧‧時序控制器
207‧‧‧掃描驅動單元
209‧‧‧資料驅動單元
211‧‧‧背光單元
DL‧‧‧資料線
GL‧‧‧掃描線
CL‧‧‧共用配線
SL、SL1、SL2‧‧‧感測線
D+、D-‧‧‧資料訊號
Vcom‧‧‧共用電壓
U‧‧‧畫素單元
R、G、B‧‧‧畫素
OP1、OP2‧‧‧運算放大器
R1‧‧‧電阻
VR‧‧‧可變電阻
AA‧‧‧顯示區
Fan_O‧‧‧扇出區
T‧‧‧主動元件
Cpara 、Cpara1 、Cpara2 ‧‧‧寄生電容
Coup_S、Coup_S1、Coup_S2‧‧‧耦合訊號
Comp_S‧‧‧補償訊號
Vref‧‧‧參考電壓
圖1A為習知一種使用三閘極(Tri-Gate)架構驅動之液晶顯示面板示意圖。
圖1B為共用電壓(Vcom)的漣波示意圖。
圖2為本發明一實施例之顯示器示意圖。
圖3A為本發明一實施例之顯示面板示意圖，而圖3B為圖3A之顯示面板佈局示意圖。
圖4A為本發明另一實施例之顯示面板示意圖，而圖4B為圖4A之顯示面板佈局示意圖。
圖5為本發明一實施例之補償電路示意圖。
圖6為本發明一實施例之補償訊號、耦合訊號與共用電壓示意圖。
圖7A、圖7B、圖8A與圖8B分別為本發明另一實施例之顯示面板示意圖。
DL．．．資料線
GL．．．掃描線
CL．．．共用配線
SL．．．感測線
D+、D-．．．資料訊號
R、G、B．．．畫素
AA．．．顯示區
Fan_O．．．扇出區
Cpara ．．．寄生電容
Coup_S．．．耦合訊號

Claims (15)

  1. 一種顯示器，包括：一顯示面板，包括：多條共用配線，用以傳送一共用電壓；多條掃描線；多條資料線，大體與該些掃描線垂直設置；多個畫素，分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接，且該些畫素以矩陣方式排列；以及一感測線，橫跨該些資料線中至少一第一資料線，且該第一資料線與該感測線之間具有一寄生電容；以及一補償電路，電性連接該感測線與該些共用配線，該補償電路根據該第一資料線與該感測線之間因該寄生電容所引發的一耦合訊號，而產生一補償訊號至該些共用配線，藉以抑制該共用電壓的漣波，其中該耦合訊號透過該感測線傳送至該補償電路，而該補償電路對該耦合訊號進行一訊號處理以產生該補償訊號，其中，該耦合訊號係於該第一資料線所接收之一資料訊號發生轉態時而產生，且該耦合訊號與該補償訊號相位相反。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該補償電路包括：一訊號增強單元，電性連接該感測線，用以接收並增 強該耦合訊號的強度後而輸出；以及一放大單元，電性連接該訊號增強單元與該些共用配線，用以接收並反向放大經由該訊號增強單元所輸出的該耦合訊號，藉以獲得該補償訊號而反饋至該些共用配線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器，其中該訊號增強單元包括：一第一運算放大器，其非反向輸入端電性連接該感測線以接收該耦合訊號，而其反向輸入端與輸出端耦接在一起以輸出該耦合訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示器，其中該放大單元包括：一電阻，其第一端電性連接該第一運算放大器的輸出端；一第二運算放大器，其反向輸入端電性連接該電阻的第二端，其非反向輸入端用以接收一參考電壓，而其輸出端則電性連接該些共用配線以輸出該補償訊號；以及一可變電阻，並接於該第二運算放大器的反向輸入端與輸出端之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該感測線配置在該顯示面板的顯示區內或外。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該感測線更橫跨該些資料線中其餘的資料線。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該感測線、該些掃描線以及該些資料線均形成於一基板上。
  8. 一種顯示器，包括：一顯示面板，包括：多條共用配線，用以傳送一共用電壓；多條掃描線；多條資料線，大體與該些掃描線垂直設置；多個畫素，分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接，且該些畫素以矩陣方式排列；一第一感測線，橫跨該些資料線中的至少一第一資料線，且該第一資料線與該第一感測線之間具有一第一寄生電容；以及一第二感測線，橫跨該些資料線中的至少一第二資料線，且該第二資料線與該第二感測線之間具有一第二寄生電容；以及一補償電路，電性連接該第一感測線、該第二感測線與該些共用配線，該補償電路根據該第一寄生電容以及該第二寄生電容分別所引發的一第一耦合訊號以及一第二耦合訊號，而產生一補償訊號至該些共用配線，藉以抑制該共用電壓的漣波，其中該第一耦合訊號以及該第二耦合訊號分別透過該第一與該第二感測線傳送至該補償電路，而該補償電路對該耦合訊號進行一訊號處理以產生該補償訊號，其中，該第一以及該第二耦合訊號係於該第一與該第二資料線各別所接收之一資料訊號發生轉態時而產生，且該第一以及該第二耦合訊號與該補償訊號相位相反。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中該補償電路包括：一訊號增強單元，電性連接該第一感測線與該第二感測線，用以接收並放大該第一以及該第二耦合訊號後而輸出；以及一放大單元，電性連接該訊號增強單元與該些共用配線，用以接收並反向放大經由該訊號增強單元所輸出的該第一以及該第二耦合訊號，藉以獲得該補償訊號而反饋至該些共用配線。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中該第一感測線與/或該第二感測線配置在該顯示面板的顯示區內或外。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中該第一與/或該第二感測線更橫跨該些資料線中其餘的資料線。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器，其中該感測線、該些掃描線以及該些資料線均形成於一基板上。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示器，其中該感測線配置在該顯示面板的顯示區內或外。
  14. 一顯示面板，包括：多條共用配線，用以傳送一共用電壓；多條掃描線；多條資料線，大體與該些掃描線垂直設置；多個畫素，分別與對應的資料線、掃描線以及共用配線電性連接，且該些畫素以矩陣方式排列；以及 一感測線，橫跨該些資料線中至少一第一資料線，且該第一資料線與該感測線之間具有一寄生電容，該寄生電容引發一耦合訊號，該感測線、該些掃描線以及該些資料線均形成於一基板上，該耦合訊號係透過該感測線傳送。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示面板，其中該耦合訊號透過該感測線傳送至一補償電路。
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