TWI427381B - 主動式矩陣顯示器及其驅動方法 - Google Patents

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Description

主動式矩陣顯示器及其驅動方法
本發明是有關於一種顯示面板,且特別是有關於一種具有高開口率的顯示面板。
目前一般液晶顯示器大多使用主動矩陣(active matrix)驅動電路來控制顯示面板,以使其顯示影像。如何改良驅動電路及其驅動方法,以提高顯示面板的解析度及開口率(Aperture Ratio),又能降低製造成本,減少驅動電路裝置所佔的體積,乃是業界一直努力的課題之一。
請參照圖1和圖2,圖1為傳統的主動式矩陣顯示器40的部分電路圖,圖2為圖1主動式矩陣顯示器40的佈線圖。在主動式矩陣顯示器40上,具有複數個以陣列形式排列之像素42。主動式矩陣顯示器40上亦設置有主動矩陣驅動電路,用以控制顯示面板上每一個像素42的動作。上述的主動矩陣驅動電路係由複數條彼此正交排列之掃描線(scan line)Sn~Sn+3及資料線(data line)Dm~Dm+5所組成,而每一個像素42皆具有一薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)Q作為開關。
一般薄膜電晶體Q係為n型或是p型場效薄膜電晶體(Field Effect Transistor,FET),且共有三個電極,分別為:閘極(gate)、第一源極(source)/汲極(drain)以及第二源極/汲極。其中,每一個像素42之薄膜電晶體Q,其閘極與第一源極/汲極皆分別與一對彼此正交之掃描線與資料線耦 接。以左上角的像素42為例,其薄膜電晶體Q的閘極與顯示面板上的掃描線Sn耦接,而其薄膜電晶體Q的第一源極/汲極與顯示面板上的資料線Dm耦接,且其薄膜電晶體Q的第二汲極/源極與像素42之像素電容Cp的像素電極44耦接。如圖1和圖2所示,每兩列的像素42之間,設有一條掃描線Sn~Sn+3,而每兩行的像素42之間,設有一條資料線Dm~Dm+5。在這樣的佈線下,顯示面板的開口率即會因過多的資料線而下降。
此外,Manabu等人在2003年的Society for Information Display(SID)DIGEST期刊第1236頁至1239頁所發表的論文「Display Electronics Required for AMLCDs with Pixel Level Data-Line Multiplexing」中揭露的另一先前技術。請參考圖3和圖4,圖3為Manabu等人所揭露的顯示陣列的等效電路圖,圖4為控制圖3之顯示陣列的控制訊號之時序圖。其中,每個像素A1~D2搭配一個儲存電容Cs,而平均每兩個像素A1~D2配置三個電晶體T1~T3。以左上角的兩像素A1和B1為例,像素A1和B1分別透過電晶體T1和T3耦接到資料線D(m)。其中,電晶體T1的閘極耦接到電晶體T2的第一源極/閘極,電晶體T2和T3的閘極耦接到掃描線G(n+1),而電晶體T2的第二源極/閘極透過導線32耦接至下一條掃描線G(n+2)。如圖4所示,各掃描線G(n)~G(n+3)的電壓會隨時間而變化,以適時地開啟電晶體T1~T3,以使資料線D(m)、D(m+1)的資料電壓在特定時間內施加到像素A1~D2。舉例來說,在t1期間,資料線D(m)的電壓會施加到像素A1和B1; 在t2期間,資料線D(m)的電壓施加到像素B1;在t3期間,資料線D(m)的電壓施加到像素C1和D1;而在t4期間,資料線D(m)的電壓施加到像素D1。
雖然,Manabu等人所揭露的顯示陣列其每兩行的像素共用一條資料線,而使其總資料線的數目得以減少,但是因為這樣的技術仍舊得透過導線32來連接各掃描線上的電晶體T2,故其顯示面板的開口率仍無法提高。此外,Manabu等人所揭露的顯示陣列平均每兩個像素需要三個電晶體T1~T3,而過多的電晶體亦會使其面板的開口率下降。
本發明提供一種主動式矩陣顯示器,其具有較高的開口率。
本發明提供一種驅動方法,用以驅動上述的主動式矩陣顯示器。
本發明提出一種主動式矩陣顯示器。所述主動式矩陣顯示器包括第一像素電極、第二像素電極、資料線、第一掃描線以及第二掃描線。其中所述第一掃描線用以控制第一像素電極與資料線之間的電性連接,而所述第二掃描線用以控制第一像素電極與第二像素電極之間的電性連接。
本發明提出一種驅動主動式矩陣顯示器的方法,用以更新主動式矩陣顯示器的第一像素電極與第二像素電極之像素電壓。上述方法包括:在第一掃描期間內,藉由使主動式矩陣顯示器的第一掃描線和第二掃描線同時為高電 位,而使第一像素電極電性連接於主動式矩陣顯示器的一資料線,並使第二像素電極電性連接於第一像素電極;以及,在第二掃描期間內,藉由使第二掃描線為低電位並使第一掃描線為高電位,而使第一像素電極電性連接於主動式矩陣顯示器的資料線,並使第二像素電極與第一像素電極電性分離。
在本發明之一實施例中,上述主動式矩陣顯示器更包括第一電晶體和第二電晶體。其中當第一掃描線為高電位時,主動式矩陣顯示器的第一電晶體會導通,而當第二掃描線為高電位時,主動式矩陣顯示器的第二電晶體會導通。第一電晶體的源極和汲極耦接於第一像素電極與資料線,第一電晶體的閘極耦接於第一掃描線,第二電晶體的源極和汲極耦接於第一像素電極與第二像素電極,而第二電晶體的閘極耦接於第二掃描線。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極設於第一掃描線與第二掃描線之間。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極設於第二掃描線之不同側。
在本發明之一實施例中,上述之主動式矩陣顯示器包括有複數個所述之第一像素電極以及複數個所述之第二像素電極,而複數個第一像素電極和複數個第二像素電極以翻轉畫素(flip pixel)的方式排列。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極具有不同的像素電壓。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極具有不同大小的面積。
在本發明之一實施例中,上述之資料線的極性每隔一幀週期只切換一次。
在本發明之一實施例中,上述之資料線的極性每隔兩個掃描期間切換一次。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極具有相同的極性。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極具有不同的極性。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極由相同顏色的濾光層所覆蓋。
在本發明之一實施例中,上述之第一像素電極與第二像素電極由不同顏色的濾光層所覆蓋。
在本發明之一實施例中,上述之第二掃描期間小於第一掃描期間。
在本發明之一實施例中,當第一像素電極電性連接於資料線,且第二像素電極與資料線電性分離時,第一掃描線的電壓為一第一高電位。當第一像素電極與第二像素電極皆電性連接於資料線時,第一掃描線與第二掃描線的電壓為一第二高電位,而第二高電位小於第一高電位。
在本發明之一實施例中,在每一幀週期內,第一掃描線和第二掃描線都會由高電位降至第一低電位,再由第一低電位降至第二低電位。當第一掃描線處於第一低電位或 第二低電位時,第一像素電極與資料線電性分離。當第二掃描線處於第一低電位或第二低電位時,第二像素電極與資料線電性分離。
本發明主要係利用同列相鄰之第一畫素電極和第二像素電極共用一條資料線的驅動方式,第二像素電極會通過第一像素電極電性連接到資料線,且每個畫素僅利用一個開關來控制作動,以同時減少資料線之數目與開關數目,進而達到降低成本與增加開口率之目的。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
請參考圖5和圖6,圖5為本發明一實施例主動式矩陣顯示器50的佈線圖,圖6為圖5主動式矩陣顯示器50的電路圖。主動式矩陣顯示器50包含有複數個第一次像素(first sub-pixel)60、複數個第二次像素(second sub-pixel)62、複數個第一電晶體M1、複數個第二電晶體M2、複數條資料線Dm~Dm+2以及複數條掃描線Sn~Sn+4。須說明的,圖5和圖6中所繪示的資料線、掃描線和像素的數目僅作示例性說明之用,本發明並不以此為限,而應用本發明時,可按照實際上所需之解析度,增加或減少資料線、掃描線和像素的數目。另外,若主動式矩陣顯示器為一液晶顯示器時,一般會有複數條儲存電容線(圖5中未繪出)以減少液晶畫素所儲存的電位因漏電流而產生的變動量, 即一液晶像素除本身的電容Clc之外,還包含像素電極和儲存電容線之間的儲存電容Cs。如圖所示,每一第一次像素60耦接至一對應的第一電晶體M1,並具有第一像素電容Clca和第一儲存電容Csa;而每一第二次像素62耦接至一對應的第二電晶體M2,並具有第二像素電容Clcb和第二儲存電容Csb。第一像素電容Clca具有耦接至對應的第一電晶體M1的第一像素電極A,而第二像素電容Clcb具有耦接至對應的第二電晶體M2的第二像素電極B。第一儲存電容Csa與第一像素電容Cla用以保存第一次像素60顯示影像所需的電荷。相對的,第二儲存電容Csb與第二像素電容Csb則是用以保存第二次像素62顯示影像所需的電荷。
每一個第一電晶體M1的閘極耦接至一條對應的掃描線Sn~Sn+4,且第一電晶體M1的第一源極/汲極耦接至一條對應的資料線Dm~Dm+2,而其第二源極/汲極耦接至對應的第一次像素60以及對應的第二電晶體M2的第一源極/汲極。此外,第二電晶體M2的閘極耦接至一條對應的掃描線Sn~Sn+4,而第二電晶體M2的第二源極/汲極耦接至對應的第二次像素62。以位於圖5和圖6中最左上角的第一電晶體M1和第二電晶體M2為例,最左上角的第一電晶體M1其閘極耦接至掃描線Sn+1,而其第一源極/汲極耦接至資料線Dm,且其第二源極/汲極耦接至最左上角的第一次像素60以及最左上角的第二電晶體M2的第一源極/汲極。至於位於圖5和圖6最左上角的第二電晶體M2, 其閘極耦接至掃描線Sn,且其第二源極/汲極耦接至最左上角的第二次像素62。換言之,相互耦接的第一電晶體M1和第二電晶體M2的兩閘極分別耦接至兩相鄰的掃描線(如Sn和Sn+1)。掃描線的電壓會適時提升至高電位,以控制第一電晶體M1和第二電晶體M2的開啟時機,進而使資料線Dm~Dm+2的電壓得以施加到第一次像素60和第二次像素62。其中,當耦接的第一電晶體M1和第二電晶體M2開啟時,資料線Dm~Dm+2的電壓即可透過第一次像素60施加到第二次像素62。因此,主動式矩陣顯示器50的每一行第一次像素60和其中一行的第二次像素62共用同一條資料線Dm~Dm+2,因此相較於先前技術中的主動式矩陣顯示器,本實施例中的主動式矩陣顯示器50會有較大的開口率。
為方便說明主動式矩陣顯示器50的驅動方式,在此先將主動式矩陣顯示器50的每一列的第一次像素60、第二次像素62、第一電晶體M1和第二電晶體M2之元件符號再進一步地編排,以茲區別。如圖7所示,圖6中第一列、第二列、第三列和第四列的第二次像素62分別稱為次像素v1、v3、v5和v7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一次像素60分別稱為次像素v2、v4、v6和v8。此外,第一列、第二列、第三列和第四列的第二電晶體M2分別稱為電晶體Q1、Q3、Q5和Q7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一電晶體M1分別稱為電晶體Q2、Q4、Q6和Q8。請參考圖5、圖7和圖8,其中圖8 為主動式矩陣顯示器50之掃描線的控制訊號之時序圖。以多個掃描期間TG~TL為例,在掃描期間TG,掃描線Sn+1和Sn+2的控制訊號為高電位,而使得電晶體Q2、Q3、Q4和Q5導通,資料線Dm~Dm+2的資料電壓會傳送到次像素v2、v3和v4,其中資料線Dm~Dm+2的資料電壓透過次像素v4的第一像素電極A施加到次像素v3的第二像素電極B。此外,在掃描期間TG,因電晶體Q5導通而電晶體Q6不導通,故次像素v5和v6中的電荷會互通,而使得次像素v5和v6之間的電壓差降低。
在掃描期間TH,只有掃描線Sn+1的控制訊號為高電位,此時電晶體Q2和Q3導通,資料線Dm~Dm+2的資料電壓會傳送到次像素v2。此外,因次像素v3的像素電極B的電位和次像素v4的像素電極A的電位在掃描期間TG時已經平衡而相等,故次像素v3在掃描期間TH所顯示的資料不會因電晶體Q3的導通而受到影響。由此可知,在一幀週期(frame period)內,次像素v3和次像素v2的像素電壓會分別在掃描期間TG和TH內完成更新,而次像素v4在掃描期間TG則會被預先充電。
相似地,在掃描期間TI,掃描線Sn+2和Sn+3的控制訊號為高電位,而使得電晶體Q4、Q5、Q6和Q7導通,資料線Dm~Dm+2的資料電壓傳送到次像素v4、v5和v6,其中資料線Dm~Dm+2的資料電壓透過次像素v6的第一像素電極A施加到次像素v5的第二像素電極B。此外,在掃描期間TI,因電晶體Q7導通而電晶體Q8不導通,故次像 素v7和v8中的電荷會互通,而使得次像素v7和v8之間的電壓差降低。在掃描期間TJ,只有掃描線Sn+2的控制訊號為高電位,此時電晶體Q4和Q5導通,資料線Dm~Dm+2的資料電壓傳送到次像素v4。此外,因次像素v5的像素電極B的電位和次像素v6的像素電極A的電位在掃描期間TI時已經平衡而相等,故次像素v5在掃描期間TI所顯示的資料不會因電晶體Q5的導通而受到影響。由此可知,次像素v5和次像素v4的像素電壓會分別在掃描期間TI和TJ內完成更新,而次像素v6在掃描期間TI則會被預先充電。同理,在掃描期間TK和TL,藉由控制掃描線Sn+3和Sn+4的電位,可將資料線Dm~Dm+2的資料電壓傳送到次像素v7和v6,以更新次像素v7和v6其像素電極B和A的電位,進而改變其液晶的旋轉角度和光穿透率。
本發明除了上所述可提高顯示面板的開口率之外,本發明的另一應用可用來改善液晶顯示器的色偏差(color shift)現象。一般而言,因為不同角度的入射光於液晶層中,所產生的位相差值(Retardation)不同,所以對液晶顯示器正視與對液晶顯示器側視時之光穿透率並不相同。因此,當觀察角度不同時,光所受到的偏折係數不相同,導致穿透率也不一樣。所以,不同視角會造成所顯示的光的亮度不同。而當不同色光(例如紅色光、綠色光及藍色光)在正視與側視時各以不同亮度比例混色之後,則會產生正視與側視所顯示的顏色不相同的色偏差現象。一般而言,因側視所造成的色偏差之程度大小係藍色光大於綠色光,綠色光大於紅色光。如何減少正視與側 視液晶顯示器時之色偏差,乃是業界所致力的課題之一。
為減少正視與側視液晶顯示器時之色偏差,本發明係將上述的第一次像素60和第二次像素62整合為像素64。請參考圖9,圖9為本發明另一實施例之主動式矩陣顯示器90的電路圖。主動式矩陣顯示器90的電路結構與主動式矩陣顯示器50一樣,在此即不再贅述。在本實施例中,同一像素64的第一次像素60和第二次像素62係用以顯示相同的顏色,而相鄰的兩像素64則顯示不同的顏色。舉例來說,在本發明的一實施例中,同一像素64的第一次像素60和第二次像素62由相同顏色的濾光層所覆蓋,以顯示相同的顏色;而相鄰的兩像素64由不同顏色的濾光層所覆蓋,以顯示不同的顏色。此外,在本發明中,係藉由使同一像素64的第一次像素60和第二次像素62顯示不同的灰階值,來改善色偏差現象。舉例來說,在本發明的一實施例中,為使其中一個像素64表現出相當於灰階值等於125的效果,其第一次像素60所對應的灰階值設為140,而第二次像素62所對應的灰階值設為115。因第一次像素60和第二次像素62分別顯示不同的亮度,故在不同的觀看角度下,可達到視覺互補的效果,而使得色偏差的程度降低。另外,須說明的是,在處理色偏差時,第一次像素60和第二次像素62所對應的灰階值可依據實際情況作調整,例如:依據第一次像素60和第二次像素62的像素電極A和B之面積比例來調整,或是將第一次像素60和第二次像素62所對應的像素值對調。
在圖5中,像素電極A與像素電極B在形狀和大小上 大致相同,而在本發明的一實施例中,像素電極A的形狀和大小係與像素電極B不同。請參考圖10,圖10為本發明另一實施例主動式矩陣顯示器100的佈線圖。主動式矩陣顯示器100的電路結構及驅動方式與圖5中的主動式矩陣顯示器50相同,而兩者之間的不同點在於其像素電極A與像素電極B的形狀以及大小。在本實施例中,像素電極A的面積小於像素電極B的面積,且兩者的形狀也不同。然而須說明的,本發明並不以此為限,例如:像素電極A和像素電極B可為長度相同但寬度不相同的四邊形。
在上述實施例中,第二電晶體M2係用以將位於同一列上的第一次像素60和第二次像素62的第一像素電極A和第二像素電極B耦接在一起。然而在本發明的另一實施例中,第二電晶體M2則是用來將位於兩相鄰列上的第一次像素60和第二次像素62的第一像素電極A和第二像素電極B耦接在一起。請參考圖11,圖11為本發明另一實施例主動式矩陣顯示器110的佈線圖。其中,每一第二電晶體M2係將所對應的一條掃描線Sn~Sn+4兩側的第一像素電極A和第二像素電極B耦接在一起。此外,雖然圖11所繪示的第一像素電極A和第二像素電極B在形狀和大小上不一樣,然而本發明並不以此為限,例如:第一像素電極A和第二像素電極B可具有大致相同的形狀和大小。請參考圖11和圖12,圖12為本發明一實施例主動式矩陣顯示器120的佈線圖。主動式矩陣顯示器120各元件之間的連接方式與主動式矩陣顯示器110相同,而兩者的 差別只在於第一像素電極A和第二像素電極B形狀和大小。
請參考圖13並同時參考圖9,其中圖13為圖11主動式矩陣顯示器110的電路圖。由圖可知,主動式矩陣顯示器110中各元件之間的電性連接方式基本上與主動式矩陣顯示器90中各元件之間的電性連接方式是相同的,而兩者的差別只在於第二次像素62的設置位置。此外,如圖13所示,每一個第一次像素60會與同列上的一個第二次像素62整合為像素66,因此主動式矩陣顯示器110亦具有上述降低色偏差的功能。
基本上,主動式矩陣顯示器110的驅動方式與主動式矩陣顯示器50和90的驅動方式是一致的,而為方便說明主動式矩陣顯示器110的驅動方式,在此同樣先將主動式矩陣顯示器110的每一列的第一次像素60、第二次像素62、第一電晶體M1和第二電晶體M2之元件符號再進一步地編排,以茲區別。如圖14所示,圖13中藉由第二電晶體M2耦接至掃描線Sn、Sn+1、Sn+2和Sn+3的第二次像素62分別稱為次像素v1、v3、v5和v7,而藉由第一電晶體M1耦接至掃描線Sn+1、Sn+2、Sn+3和Sn+4的第一次像素60分別稱為次像素v2、v4、v6和v8。此外,第一列、第二列、第三列和第四列的第二電晶體M2分別稱為電晶體Q1、Q3、Q5和Q7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一電晶體M1分別稱為電晶體Q2、Q4、Q6和Q8。請參考圖14和圖15,圖15為主動式矩陣顯示器110之掃描 線的控制訊號之時序圖。其中,與主動式矩陣顯示器50和90相同的,主動式矩陣顯示器110的次像素v3、v2、v5、v4、v7和v6所顯示的灰階狀態分別在掃描期間TG、TH、TI、TJ、TK、和TL完成更新。其中,每一幀週期內,次像素v1、v3、v5和v7的第二像素電極B會分別通過其所耦接電晶體Q1、Q3、Q5、Q7以及次像素v2、v4、v6和v8的第一像素電極A,電性連接到資料線Dm~Dm+2,而使得次像素v1、v3、v5和v7的第二像素電極B的像素電壓得以被更新。
在上述的實施例中,每一個第二像素電極B皆須透過其所耦接的第二電晶體M2和第一像素電極A,電性連接到所對應的資料線Dm~Dm+2。因此,當第二像素電極B與資料線之間的第一電晶體M1和第二電晶體M2都導通時,第二像素電極B與資料線之間的阻抗會大於第一像素電極A與資料線之間的阻抗,而這樣的狀況可能會使得部分的第二像素電極B之像素電壓在預定的時間內無法完成更新。為確保每一個像素電極B之像素電壓在預定的時間內皆可完成更新,本發明另提供幾種方式來達成這樣的目的。其中一種方式即是調整像素電極A和像素電極B所對應的第一掃描週期和第二掃描週期。請參考圖16,圖16為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的掃描線之控制電壓的時序圖。各掃描期間(例如TG~TL)可依據所對應的第一電晶體M1和第二電晶體M2的開啟狀況而被區分為第一掃描週期Ta和第二掃描週期Tb。其中,在每一第二掃 描週期Tb內,兩條相鄰的掃描線的電壓為高電位,而與這兩條相鄰掃描線耦接的第一電晶體M1和第二電晶體M2會導通,進而使得其所對應的第一像素電極A和第二像素電極B的像素電壓都獲得更新;而在每一第一掃描週期Ta內,只會有一條掃描線的電壓會為高電位,此時只有某一列的第一像素電極A會電性連接到資料線。由此可知,第一像素電極A的總充電時間(Ta+Tb)會較第二像素電極B的總充電時間(Tb)長,故可藉由縮短第一掃描週期Ta並延長第二掃描週期Tb的方式,或使第二掃描週期Tb大於第一掃描週期Ta,來確保每一個第一像素電極A和每一個第二像素電極B都可在預定的掃描週期內完成更新其像素電壓的動作。
此外,本發明另一種確保像素電壓可在預定的掃描週期內完成更新的方式,是透過對第二像素電極B預充電來達成。請參考圖17並同時參考圖8,圖17為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的掃描線之控制電壓的時序圖。在本實施例中,各掃描線Sn~Sn+4的電壓除了會在如圖8所示的掃描期間內處於高電位之外,亦會在以斜線區塊表示的掃描期間內對第二像素電極B預先充電。舉例來說,對於次像素v3來說,當掃描線Sn+1和Sn+2的電壓都為高電位時,其第二像素電極B會因電性連接到資料線而被充電。因此,除了在掃描期間TG原有的充電程序之外,次像素v3第二像素電極B在另一掃描期間TD也會被充電。同理,次像素v5第二像素電極B會在掃描期間TF被預充電, 並在掃描期間TI完成像素電壓的更新動作。至於其他第二次像素的第二像素電極B的預充電方式,則可依此類推。因每個第二次像素的第二像素電極B都會被預充電,故可確保第二像素電極B的像素電壓可在預定的掃描週期內完成更新。
在習知的主動式矩陣顯示器通常會有所謂的饋通現象(feed through effect)產生,造成這現象的主要原因在於主動式矩陣顯示器的薄膜電晶體與掃描線之間存有寄生的閘極/汲極電容Cgd以及閘極/源極電容Cgs之故。當掃描線的電壓有所變化時,其所耦接的像素電極的電壓即會受到影響而改變,然而倘若各像素電極的電壓的改變量不一致的話,則主動式矩陣顯示器所顯示的亮度即會有不均勻的狀況,進而降低其畫質。
為了使饋通現象對於畫質的影響降至最低,在本發明的一實施例中即藉由控制各掃描線於各掃描期間的掃描電壓之波形,來使像素電極的電壓改變量趨於一致,以確保其畫質。請參考圖18和圖19,圖18為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的部分電路圖,圖19為圖18各掃描線Sn~Sn+4之掃描電壓的時序圖。為方便說明之故,圖18的電路圖只繪示了一條資料線Dm,而本領域中具有通常之知識者,應可瞭解本實施例中所揭露的方法可應用在多條資料線的主動式矩陣顯示器當中。在本實施例中,藉由電晶體Q1、Q3、Q5、Q7耦接至掃描線Sn~Sn+3的第二次像素分別標示為v1、v3、v5、v7,而藉由電晶體Q2、Q4、Q6、 Q8耦接至掃描線Sn+1~Sn+4的第一次像素分別標示為v2、v4、v6、v8。每一個電晶體Q1~Q8皆具有閘極/汲極電容Cgd以及閘極/源極電容Cgs,耦接至對應的掃描線Sn~Sn+4。當掃描線Sn~Sn+4處於低電位VL時,其所耦接的電晶體Q1~Q8不導通。當在同一掃描期間有兩相鄰的掃描線的電壓為高電位時,其電壓值為第一高電位VH1;而當同一掃描期間只有單一條掃描線的電壓為高電位時,其電壓值為第二高電位VH2,其中第二高電位VH2大於第一高電位VH1。此外,在每一掃描期間後,當掃描線的電壓從第一高電位VH1或第二高電位VH2降至低電位VL時,其電壓值會先降至第三高電位VH3後,再降至低電位VL。其中第三高電位VH3小於第一高電位VH1而大於低電位VL。以掃描期間TG為例,掃描線Sn+1和Sn+2的電壓先被提升到第一高電位VH1,而使得連接至掃描線Sn+1和Sn+2的電晶體Q2、Q3、Q4和Q5導通,進而使得次像素v3和v4被資料線Dm充電。之後,當掃描線Sn+2的電壓由第一高電位VH1降至低電位VL之前,掃描線Sn+2的電壓會先降至第三高電位VH3,以縮小電晶體Q4之閘極/汲極電容Cgd以及閘極/源極電容Cgs兩端的壓差,進而使得次像素v4的第一電極A的像素電極因關閉電晶體Q4所造成的壓降減少,進而降低饋通現象。此外,在掃描期間TH,當電晶體Q4關閉時,因此時電晶體Q3仍然開啟,而使得次像素v3的像素電極B的電壓會受到次像素v4之像素電極A壓降的影響,而為降低因這樣的影響所造成像素電極B在電壓 上的變動,掃描線Sn+1的電壓會由第一高電位VH1提升到第二高電位VH2,以使得掃描線Sn+1電壓上的提升對於次像素v3像素電極B的影響,抵銷掉掃描線Sn+2電壓上的下降對於次像素v3像素電極B的影響。如此一來,當掃描線Sn+1的電壓提升到第二高電位VH2而掃描線Sn+2的電壓降低至低電位VL時,次像素v3之像素電極B在電壓上的變化可等於或趨近零。之後,當掃描線Sn+1的電壓由第二高電位VH2降至低電位VL之前,掃描線Sn+1的電壓會先降至第三高電位VH3,以縮小電晶體Q3之閘極/汲極電容Cgd和閘極/源極電容Cgs兩端的壓差,進而使得次像素v3的第二電極B的像素電極因關閉電晶體Q3所造成的壓降減少,進而降低饋通現象。因在掃描期間TG和TH即將結束時,掃描線Sn+2和Sn+1的電壓都分別從第三高電位VH3降至低電位VL,故次像素v3和v4因掃描線Sn+1和Sn+2的壓降而在像素電壓上所形成的變化量會一致,而使得主動式矩陣顯示器會有較佳的畫質。
除了以上述方式降低饋通現象對於畫質的影響之外,在本發明的一實施例中,揭露了另一種方法以降低饋通現象對於畫質的影響。請參考圖20並同時參照圖18,圖20為本發明另一實施例中各掃描線Sn~Sn+4之掃描電壓的時序圖。在每一幀週期內,每一條掃描線Sn~Sn+4會由第二低電位VL2提升至高電位VH,而在經過一個掃描期間之後再由高電位VH降至第一低電位VL1,其中第一低電位VL1高於第二低電位VL2,而第二低電位VL2為負電壓。當 任一掃描線的掃描電壓等於第一低電位VL1或第二低電位VL2時,掃描線所耦接的電晶體會被關閉。當各掃描線Sn~Sn+4的電壓維持在第一低電位VL1一個掃描期間後,會由第一低電位VL1提升至高電位VH,並於高電位VH維持兩個掃描期間後,再由高電位VH降至第一低電位VL1。之後,經過一預設時間(例如三個掃描期間)後,掃描線的電壓會由第一低電位VL1降至第二低電位VL2。以掃描線Sn+1為例,在掃描期間TE至~TK以外的其他掃描期間,其電壓為第二低電位VL2;在掃描週期TE、TG和TH,其電壓為高電位VH;而在掃描週期TF、TI、TJ和TK,其電壓為高電位第一低電位VL1。為清楚地說明本實施例的特點,以下將以次像素v2的像素電壓VA2和次像素v3的像素電壓VB2來說明。在掃描期間TG,掃描線Sn+1和Sn+2的電壓分別為高電位VH,而使得電晶體Q2、Q3、Q4和Q5會導通,進而使得像素電壓VA2和VB2分別被提升至資料線Dm的電壓。當掃描期間由TG切換至TH時,掃描線Sn+1的電壓仍維持在高電位VH,而掃描線Sn+2的電壓從高電位VH切換到第一低電位VL1,故電晶體Q2和Q3會導通,而電晶體Q4和Q5會被關閉,因電晶體Q4的饋通現象,而導致像素電壓VB2產生△V1的壓降,其中△V1以下列式子表示:
當掃描期間由TH切換至TI時,掃描線Sn+1的電壓從高電位VH切換到第一低電位VL1,因電晶體Q2和Q3的 饋通現象,而導致像素電壓VA2和VB2分別產生△V4和△V2的壓降,其中△V4和△V2分別以下列式子表示:
當掃描期間由TI切換至TJ時,掃描線Sn的電壓從第一低電位VL1切換到第二低電位VL2,因電晶體Q1的饋通現象,而導致像素電壓VA2產生△V5的壓降,其中△V5以下列式子表示:
當掃描期間由TK切換至TL時,掃描線Sn+1的電壓從第一低電位VL1切換到第二低電位VL2,因電晶體Q2和Q5的饋通現象,而導致像素電壓VA2和VB2分別產生△V6和△V3的壓降,其中△V6和△V3分別以下列式子表示:
在本發明的一實施例中,藉由調整第一低電位VL1以及第二低電位VL2,而使得(△V1+△V2+△V3)等於(△V4+△V5+△V6)。換言之,次像素v2和v3的像素電壓VA2和VB2因饋通現象所導致的總壓降會相等,故次像素v2和v3的亮度會一致。
請參考圖21並同時參考圖7,圖21為本發明一實施例主動式矩陣顯示器210的電路圖。與圖7的主動式矩陣顯示器50不同的是,主動式矩陣顯示器210係採用翻轉畫素(flip pixel)的排列方式,其中主動式矩陣顯示器210之偶數列中的第一電晶體(即電晶體Q4和Q8)耦接至第二條以後的資料線Dm+1~Dm+3,而其奇數列中的第一電晶體(即電晶體Q2和Q6)則與主動式矩陣顯示器50的耦接方式一樣。詳言之,在主動式矩陣顯示器210中,第一列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q2的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm、Dm+1和Dm+2;第二列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q4的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm+1、Dm+2和Dm+3;第三列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q6的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm、Dm+1和Dm+2;而第四列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q8的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm+1、Dm+2和Dm+3。此外,在本發明的另一實施例中,係將主動式矩陣顯示器210的奇數列和偶數列上的第一電晶體與資料線Dm~Dm+3的連接方式左右對調。亦即,其奇數列中的第一電晶體(即電晶體Q2和Q6)耦接至第二條以後的資料線Dm+1~Dm+3,而其偶數列中的第一電晶體(即電晶體Q4和Q8)則與主動式矩陣顯示器50的耦接方式一樣。詳言之,在這樣的實施例中,第一列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q2的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm+1、Dm+2和Dm+3;第二列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q4的第一源極/汲極分別耦 接至資料線Dm、Dm+1和Dm+2;第三列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q6的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm+1、Dm+2和Dm+3;而第四列之第一行、第二行及第三行的電晶體Q8的第一源極/汲極分別耦接至資料線Dm、Dm+1和Dm+2
當主動式矩陣顯示器採用上述翻轉畫素的排列方式時,其有利於其像素極性的控制。詳言之,採用上述翻轉畫素排列方式的主動式矩陣顯示器可藉由行反轉(column inversion)的極性控制方式,達到點反轉(dot inversion)的效果。請參考圖22和圖23,圖22為主動式矩陣顯示器210的佈線圖,圖23為主動式矩陣顯示器210的控制訊號時序圖。其中,以⊕所標示的像素電極其極性為正,而以所標示的像素電極其極性為負。在本實施例中,同一幀週期內,奇數行的資料線其極性相同,而偶數行的資料線其極性相同,且每相隔一幀週期,其極性會變換一次。舉例來說,在某一幀週期內,倘若資料線Dm和Dm+2的極性為正,而資料線Dm+1和Dm+3的極性為負,則在下一個幀週期內,資料線Dm和Dm+2的極性則會為負,而資料線Dm+1和Dm+3的極性則會為正;反之亦同。如圖23所示,在同一幀週期內,資料線Dm的極性為正,而資料線Dm+1的極性為負,其中標示為COM的電壓準位為主動式矩陣顯示器210之共同電極的共同電壓。可以預期地,在下一個幀週期,資料線Dm的極性會為負,而資料線Dm+1的極性為正。亦即,在下一個幀週期中,資料線Dm的資料電壓會 低於共同電壓COM,而資料線Dm+1的資料電壓會高於共同電壓COM。此外,圖23中的掃描線Sn~Sn+3之時序與圖8所繪示的掃描線Sn~Sn+3之時序一致,皆是用以依序地對第一次像素和第二次像素充電,在此即不再贅述。
請參考圖24並同時參考圖22,圖24為本發明一實施例主動式矩陣顯示器240的佈線圖。主動式矩陣顯示器240亦是採用翻轉畫素的排列方式。然而,與主動式矩陣顯示器210不同的是,主動式矩陣顯示器210中的第二電晶體M2是用以連接同列中的第一像素電極A和第二像素電極B,而主動式矩陣顯示器240中的第二電晶體M2則是用以連接同行中的第一像素電極A和第二像素電極B。此外,主動式矩陣顯示器240另包含有冗餘區242,用以輔助驅動位於冗餘區242之上一列的第一像素電極A和第二像素電極B。此外,主動式矩陣顯示器240的各像素之極性如圖24所示,在同一列中,每一資料線兩旁的第一像素電極A和第二像素電極B的極性會相同;而同一行中,每一個第一像素電極A的極性會不同於和其相鄰的第二像素電極B之極性。
請參考圖25和圖26,圖25為主動式矩陣顯示器240的電路圖,而圖26為主動式矩陣顯示器240的控制訊號時序圖。在本實施例中,主動式矩陣顯示器240的極性控制方式係採用雙列反轉(two-line inversion)的驅動方式,其中資料線Dm~Dm+1之資料電壓的極性會每格兩個掃描期間轉換一次。例如,在掃描期間T3和T4內,資料線Dm 之資料電壓的極性為正,資料線Dm+1之資料電壓的極性為負;而在掃描期間T5和T6內,資料線Dm之資料電壓的極性為負,資料線Dm+1之資料電壓的極性為正。
請參考圖27和圖28,圖27為圖5中主動式矩陣顯示器50之控制訊號時序圖,圖28則用以繪示主動式矩陣顯示器50之像素電極的極性。同樣的,主動式矩陣顯示器50的極性控制方式係採用雙列反轉的驅動方式,其中資料線Dm~Dm+2之資料電壓的極性會每格兩個掃描期間轉換一次。每一條資料線Dm~Dm+2的資料電壓的極性會與相鄰的資料線Dm~Dm+2的資料電壓的極性不同。此外,第一像素電極A和第二像素電極B的極性係交錯地排列。每一個第一像素電極A的極性會與同列中相鄰的第二像素電極B之極性不同,且會與同行中相鄰的第一像素電極A之極性不同。相對地來說,每一個第二像素電極B的極性會與同列中相鄰的第一像素電極A之極性不同,且會與同行中相鄰的第二像素電極B之極性不同。
請參考圖29和圖30,圖29為圖12中主動式矩陣顯示器120之控制訊號時序圖,圖30則用以繪示主動式矩陣顯示器130之像素電極的極性。主動式矩陣顯示器120的極性控制方式亦採用雙列反轉的驅動方式,其中資料線Dm~Dm+2之資料電壓的極性會每格兩個掃描期間轉換一次。每一條資料線Dm~Dm+2的資料電壓的極性會與相鄰的資料線Dm~Dm+2的資料電壓的極性不同。此外,在兩相鄰的資料線Dm~Dm+2當中,同列且相鄰的第一像素電 極A和第二像素電極B其極性會相同,而同行且相鄰的兩第一像素電極A或第二像素電極B其極性會不同。
綜上所述,本發明主要係利用同列相鄰之第一畫素電極和第二像素電極共用一條資料線的驅動方式,第二像素電極會通過第一像素電極電性連接到資料線,且每個畫素僅利用一個開關來控制作動,以同時減少資料線之數目與開關數目,進而達到降低成本與增加開口率之目的。
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,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。
32‧‧‧導線
40、50、90、100、110、120、210、240‧‧‧主動式矩陣顯示器
42‧‧‧像素
44‧‧‧像素電極
60‧‧‧第一次像素
62‧‧‧第二次像素
64、66‧‧‧像素
242‧‧‧冗餘區
A‧‧‧第一像素電極
B‧‧‧第二像素電極
A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2‧‧‧像素
Cgd‧‧‧閘極/汲極電容
Cgs‧‧‧閘極/源極電容
Csa‧‧‧第一儲存電容
Csb‧‧‧第二儲存電容
CP‧‧‧像素電容
Cs‧‧‧儲存電容
Clca‧‧‧第一像素電容
Clcb‧‧‧第二像素電容
COM‧‧‧共同電壓
Dm~Dm+5、D(m)、D(m+1)‧‧‧資料線
G(n)~G(n+3)‧‧‧掃描線
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
Q‧‧‧薄膜電晶體
Q1~Q8‧‧‧電晶體
Sn~Sn+4、SX-1、SX‧‧‧掃描線
t1~t4、TA~TN‧‧‧掃描期間
Ta‧‧‧第一掃描週期
Tb‧‧‧第二掃描週期
v1~v8‧‧‧次像素
VA2、VB2‧‧‧像素電壓
VH1‧‧‧第一高電位
VH2‧‧‧第二高電位
VH3‧‧‧第三高電位
VL‧‧‧低電位
VL1‧‧‧第一低電位
VL2‧‧‧第二低電位
⊕‧‧‧正極性
‧‧‧負極性
圖1為傳統的主動式矩陣顯示器的部分電路圖。
圖2為圖1主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖3為Manabu等人所揭露的顯示陣列的等效電路圖。
圖4為圖3顯示陣列之控制訊號的時序圖。
圖5為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖6為圖5主動式矩陣顯示器的電路圖。
圖7為用以說明圖5主動式矩陣顯示器之驅動方式的電路圖。
圖8為圖7主動式矩陣顯示器之掃描線的控制訊號之時序圖。
圖9為本發明另一實施例之主動式矩陣顯示器的電路圖。
圖10為本發明另一實施例主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖11為本發明另一實施例主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖12為本發明另一實施例主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖13為圖11主動式矩陣顯示器的電路圖。
圖14為用以說明圖13主動式矩陣顯示器之驅動方式的電路圖。
圖15為圖11主動式矩陣顯示器之掃描線的控制訊號之時序圖。
圖16為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的掃描線之控制電壓的時序圖。
圖17為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的掃描線之控制電壓的時序圖。
圖18為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的部分電路圖。
圖19為圖18各掃描線之掃描電壓的時序圖。
圖20為本發明另一實施例中各掃描線之掃描電壓的時序圖。
圖21為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的電路圖。
圖22為圖21主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖23為圖21主動式矩陣顯示器的控制訊號時序圖。
圖24為本發明一實施例主動式矩陣顯示器的佈線圖。
圖25為圖24主動式矩陣顯示器的電路圖。
圖26為圖24主動式矩陣顯示器的控制訊號時序圖。
圖27為圖5中主動式矩陣顯示器之控制訊號時序圖。
圖28繪示圖5主動式矩陣顯示器之像素電極的極性。
圖29為圖12中主動式矩陣顯示器之控制訊號時序圖。
圖30繪示圖12主動式矩陣顯示器之像素電極的極性。
50‧‧‧主動式矩陣顯示器
60‧‧‧第一次像素
62‧‧‧第二次像素
Csa‧‧‧第一儲存電容
Clca‧‧‧第一像素電容
Csb‧‧‧第二儲存電容
Clcb‧‧‧第二像素電容
Dm~Dm+2‧‧‧資料線
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
Sn~Sn+4‧‧‧掃描線

Claims (28)

  1. 一種主動式矩陣顯示器,包括:一第一像素電極;一第二像素電極;一資料線;一第一掃描線,用以控制該第一像素電極與該資料線之間的電性連接;以及一第二掃描線,用以控制該第一像素電極與該第二像素電極之間的電性連接,其中在每一幀週期內,該第一掃描線和該第二掃描線都會由高電位降至一第一低電位,再由該第一低電位降至一第二低電位,當該第一掃描線處於該第一低電位或該第二低電位時,該第一像素電極與該資料線電性分離,當該第二掃描線處於該第一低電位或該第二低電位時,該第二像素電極與該資料線電性分離,其中該第一低電位與該第二低電位經調整而令該第一像素電極所對應的一第一次像素與該第二像素電極所對應的一第二次像素具有一致的亮度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,更包括:一第一電晶體,其源極和汲極耦接於該第一像素電極與該資料線,而其閘極耦接於該第一掃描線;以及一第二電晶體,其源極和汲極耦接於該第一像素電極與該第二像素電極,而其閘極耦接於該第二掃描線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極設於該第一掃描線與該第二掃描線之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極設於該第二掃描線之不同側。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其包括有複數個該第一像素電極以及複數個該第二像素電極,其中該複數個第一像素電極和該複數個第二像素電極以翻轉畫素(flip pixel)的方式排列。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同的像素電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同大小的面積。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該資料線的極性每隔一幀週期只切換一次。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該資料線的極性每隔兩個掃描期間切換一次。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有相同的極性。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示 器,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同的極性。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極由相同顏色的濾光層所覆蓋。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中該第一像素電極與該第二像素電極由不同顏色的濾光層所覆蓋。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的主動式矩陣顯示器,其中在一第一掃描週期內,該第一像素電極電性連接於該資料線,且該第二像素電極與該資料線電性分離,而在一第二掃描週期內,該第一像素電極與該第二像素電極皆電性連接於該資料線,該第二掃描週期大於該第一掃描週期。
  15. 一種驅動主動式矩陣顯示器的方法,用以更新該主動式矩陣顯示器的一第一像素電極與一第二像素電極之像素電壓,該方法包括:在一第一掃描期間內,藉由使該主動式矩陣顯示器的一第一掃描線和一第二掃描線同時為高電位,而使該第一像素電極電性連接於該主動式矩陣顯示器的一資料線,並使該第二像素電極電性連接於該第一像素電極;以及在一第二掃描期間內,藉由使該第二掃描線為低電位並使該第一掃描線為高電位,而使該第一像素電極電性連接於該資料線,並使該第二像素電極與該第一像素電極電 性分離,其中在每一幀週期內,該第一掃描線和該第二掃描線都會由高電位降至一第一低電位,再由該第一低電位降至一第二低電位,當該第一掃描線處於該第一低電位或該第二低電位時,該第一像素電極與該資料線電性分離,當該第二掃描線處於該第一低電位或該第二低電位時,該第二像素電極與該資料線電性分離,其中該第一低電位與該第二低電位經調整而令該第一像素電極所對應的一第一次像素與該第二像素電極所對應的一第二次像素具有一致的亮度。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中當該第一掃描線為高電位時,該主動式矩陣顯示器的一第一電晶體會導通,而當該第二掃描線為高電位時,該主動式矩陣顯示器的一第二電晶體會導通,該第一電晶體的源極和汲極耦接於該第一像素電極與該資料線,該第一電晶體的閘極耦接於該第一掃描線,該第二電晶體的源極和汲極耦接於該第一像素電極與該第二像素電極,而該第二電晶體的閘極耦接於該第二掃描線。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極設於該第一掃描線與該第二掃描線之間。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極設於該第二掃描線之不同側。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該主動 式矩陣顯示器包括有複數個該第一像素電極以及複數個該第二像素電極,而該複數個第一像素電極和該複數個第二像素電極以翻轉畫素(flip pixel)的方式排列。
  20. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同的像素電壓。
  21. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同大小的面積。
  22. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該資料線的極性每隔一幀週期只切換一次。
  23. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該資料線的極性每隔兩個掃描期間切換一次。
  24. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有相同的極性。
  25. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極具有不同的極性。
  26. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極由相同顏色的濾光層所覆蓋。
  27. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第一像素電極與該第二像素電極由不同顏色的濾光層所覆蓋。
  28. 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中該第二掃描期間小於該第一掃描期間。
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