TWI430255B - 像素電路及其驅動方法 - Google Patents

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Description

像素電路及其驅動方法
本發明是有關於一種像素電路及其驅動方法，特別是指一種用於一液晶顯示器，可增加該液晶顯視器的視角的像素電路及其驅動方法。
參閱圖1，其顯示一種運用相位延遲膜11可顯示三維(3D)影像的液晶顯視器1，和一具有一左旋偏光鏡片21及一右旋偏光鏡片22的眼鏡2。該相位延遲膜11包含複數個沿一垂直方向間隔排列的左旋偏光區111，及複數個沿該垂直方向間隔排列的右旋偏光區112，且每兩個相鄰的左旋偏光區111之間則是一右旋偏光區112。
在進行三維顯示時，該液晶顯示器1將一與左眼影像相關的光波通過該相位延遲膜11的左旋偏光區111傳送出來，而形成為一左旋光波，由於該左旋光波只能通過該眼鏡2的左旋偏光鏡片21但卻不能通過該右旋偏光鏡片22，所以使用者配戴眼鏡2時，其左眼只會看到該左眼影像，同理，其右眼也只會看到該右眼影像，而該左眼影像及該右眼影像共同組合產生立體的視覺效果。
參閱圖1與圖2，圖2是該液晶顯示器1沿該垂直方向的剖面圖，其顯示局部的相位延遲膜11和兩像素電路12。該二像素電路12沿垂直方向間隔排列，並分別用以根據該左眼影像及右眼影像驅動該液晶顯示器1的液晶分子(圖未示)作相對應的轉向。該相位延遲膜11的左旋偏光區111及右旋偏光區112分別對應間隔地重疊於該二像素電路12上。此種類型的液晶顯視器1的缺點就是：當垂直方向的視角越大時(例如大於圖中的垂直視角θV )，與該左眼影像相關的光波就會通過該右旋偏光區112而形成該右旋光波的一部分，與該右眼影像相關的光波也會從該右旋偏光區112傳送出來形成該右旋光波的一部分，使得使用者的右眼9可以同時看到該左眼影像及右眼影像，同理使用者的左眼亦然，這會產生左、右眼影像間相互干擾(crosstalk)的問題。
所以，為了要解決上述crosstalk的問題，於是衍伸出圖3及圖4的兩種解決方法。
參閱圖3，一種解決crosstalk問題的方法是利用製程技術降低(相較於圖2)該相位延遲膜11到該等像素電路12間的一距離w，且隨著該距離w越小則垂直視角θV 就越大，造成crosstalk的區域就越小；參閱圖4，另一種解決crosstalk問題的方法則是增加(相較於圖2)沿垂直方向每兩像素電路12間不透光的遮蔽區120，且隨著該遮蔽區120在垂直方向的寬度越寬，則垂直視角θV 就越大。其中，如圖3以製程的方法解決crosstalk的問題的缺點就是：該距離w越小(液晶面板的厚度也相對地越小)且液晶面板的尺寸越大時，該液晶面板的良率就越低而製造成本就越高。
相較於圖3的方法，圖4的設計方式就相對便宜，並適用於大尺寸的液晶顯示器。一般而言，此類可增加該遮蔽區120的方式有兩種。參閱圖5，每一像素區域5沿垂直方向可二分為一主區域51及一次區域52。第一種增加該遮蔽區120的方式是利用佈局的方式直接遮蔽圖5的該次區域52使其不透光，此種方法的缺點為無論二維或三維顯示時，採用該種設計的液晶顯示器1的液晶面板的輝度(luminance)都會降低；第二種增加該遮蔽區120的方式則是採用如圖6的像素電路12’，也就是在每一像素區域5中設置一如圖6的像素電路12’。
參閱圖6，此種方法是在3D顯示時利用像素電路12’控制位於圖5的次區域52中的液晶分子，使得該次區域52成為不透光的暗區，而等效增加該遮蔽區120(見圖4)在垂直方向的寬度。
該像素電路12’包含一第一開關121、一第二開關122、一第一電容單元123及一第二電容單元124。
該第一開關121具有一接收一第一資料電壓的第一端1211，一第二端1212，及一接收一掃描訊號且據此決定其第一端1211及其第二端1212是否導通的控制端1213。該第二開關122具有一接收一第二資料電壓的第一端1221，一第二端1222，及一接收該掃描訊號且據此決定其第一端1221及其第二端1222是否導通的控制端1223。該第一資料電壓與該第二資料電壓相異。
該第一電容單元123包括一對應圖5之主區域51的第一液晶電容127，及一第一儲存電容128。該第一液晶電容127包括一電連接於該第一開關121之第二端的第一端1271，及一接收一共同電壓的第二端1272。該第一儲存電容128並聯於該第一液晶電容127。該第二電容單元124包括一對應圖5的次區域52的第二液晶電容131，及一第二儲存電容132。該第二液晶電容131包括一電連接於該第二開關122之第二端1222的第一端1311，及一接收該共同電壓的第二端1312。該第二儲存電容132並聯於該第二液晶電容131。
在2D顯示時，該第一資料電壓及該第二資料電壓與待顯示的影像相關。該第一開關121與該第二開關122在受該掃描訊號致動而導通時，分別將該第一資料電壓傳遞到該第一電容單元123，將該第二資料電壓傳遞到該第二電容單元124，使得該第一液晶電容127的液晶分子及該第二液晶電容131的液晶分子可分別受到該第一資料電壓及該第二資料電壓這兩種不同的電壓所驅動，而能增加水平視角，降低色彩失真(color washout)的問題。
在3D顯示時，該第一資料電壓與待顯示的影像相關，該第二資料電壓則被設定至該共同電壓。由於第二資料電壓等於該共同電壓，第二液晶電容131的液晶分子將遮蔽光的穿透而等效增加遮蔽區120在垂直方向的寬度。
雖然圖6此種像素電路12’在2D顯示時並不會如3D顯示時降低液晶顯示器1(見圖1)的輝度，但在3D顯示時該液晶顯示器1的液晶分子僅受單一電壓(該第一資料電壓)所驅動，所以水平視角就相對的變小而容易發生色彩失真的問題。
因此，本發明之目的，即在提供一種可避免先前技術的缺點的像素電路。
於是，本發明用於一液晶顯示器的的像素電路，包含一第一電容單元、一第二電容單元、一調壓單元及一開關單元。
該第一電容單元包括一第一液晶電容及一第二液晶電容。該第二電容單元包括一第三液晶電容。該調壓單元電連接到該第一液晶電容及該第二液晶電容，用以在該第一電容單元接收到一電壓時，使該第一液晶電容與該第二液晶電容具有不同的電壓。該開關單元接收一第一掃描訊號、一第二掃描訊號、一資料電壓及一共同電壓，並電連接到該第一電容單元及該第二電容單元；其中，該開關單元在受一第一掃描訊號致動時，將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元，該開關單元在受一第二掃描訊號致動時，將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
而本發明之另一目的，即在提供一種可避免先前技術的缺點的驅動方法。
於是，本發明驅動方法運用於上述像素電路，且包含以下步驟：
(A)供應一資料電壓及一共同電壓到該開關單元；
(B)組配該開關單元以將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；
(C)組配該開關單元以停止將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；
(D)組配該開關單元以將該共同電壓傳遞到該第二電容單元；及
(E)組配該開關單元以停止將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
本發明之功效在於：藉由該開關單元及該驅動方法，該像素電路可使該液晶顯示器無論在2D或3D顯示時都具有較大的垂直視角及水平視角。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖7，本發明用於一液晶顯示器(圖未示)的像素電路3之較佳實施例包含一第一電容單元31、一第二電容單元32、一調壓單元33及一開關單元34。
該第一電容單元31包括相並聯的一第一液晶電容311及一第一儲存電容312，及相並聯的一第二液晶電容313及一第二儲存電容314。該第二電容單元32包括相並聯的一第三液晶電容321及一第三儲存電容322。其中，該第一液晶電容311包括一第一端3111，及一接收一共同電壓的第二端3112。該第二液晶電容313包括一第一端3131，及一接收該共同電壓的第二端3132。該第三液晶電容321包括一第一端3211，及一接收該共同電壓的第二端3212。
該調壓單元33電連接到該第一液晶電容311的第一端3111及該第二液晶電容313的第一端3131，用以在該第一電容單元31接收到一電壓時，使該第一液晶電容311與該第二液晶電容313具有不同的電壓。該調壓單元33包括一串聯於該第二液晶電容313的耦合電容331，且串聯的該耦合電容331及該第二液晶電容313並聯於該第一液晶電容311。該耦合電容331具有一電連接該第一液晶電容311之第一端3111的第一端3311，及一電連接該第二液晶電容313的第一端3131的第二端3312。
該開關單元34接收一第一掃描訊號、一第二掃描訊號、一資料電壓及該共同電壓，並電連接到該第一電容單元31及該第二電容單元32；其中，該開關單元34在受該第一掃描訊號致動時，將該資料電壓傳遞到該第一電容單元31及該第二電容單元32，該開關單元34在受該第二掃描訊號致動時，將該共同電壓傳遞到該第二電容單元32。
該開關單元34包括一第一開關341、一第二開關342及一第三開關343，且每一開關341、342、343具有一第一端3411、3421、3431、一第二端3412、3422、3432及一控制端3413、3423、3433。在本較佳實施例中，每一個開關341、342、343包括一薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)，每一薄膜電晶體具有一作為該相對應開關341、342、343之第一端3411、3421、3431的源極(source)，一作為該相對應開關之第二端3412、3422、3432的汲極(drain)，及一作為該相對應開關之控制端3413、3423、3433的閘極(gate)。
該第一開關341的第一端3411用以接收該資料電壓、該第二端3412電連接到該第一電容單元31之第一液晶電容311的第一端3111，該控制端3413用以接收該第一掃描訊號且據此決定該第一端3411及該第二端3412是否導通。
該第二開關342的第一端3421電連接到該第一開關341的第一端3411、該第二端3422電連接到該第二電容單元32之第三液晶電容321的第一端3211，該控制端3423用以接收該第一掃描訊號且據此決定該第一端3421及該第二端3422是否導通。
該第三開關343的第一端3431用以接收該共同電壓、該第二端3432電連接到該第二開關342的第二端3422，該控制端3433用以接收該第二掃描訊號且據此決定該第一端3431及該第二端3432是否導通。
參閱圖7及圖8，圖8是該像素電路3操作在2D顯示時的時序圖。當運用該像素電路3的液晶顯示器用以顯示2D影像時，該第三開關343的第一端3431及該第二端3432恆保持不導通，所以該共同電壓不會經由該第三開關343傳遞至該第二電容單元32的第三液晶電容321的第一端3211。
當該開關單元34在受該第一掃描訊號致動(enable)時，該第一開關341及該第二開關342導通，此時該資料電壓經由兩個路徑傳遞：其一是經由該第二開關342的第一端3421、第二端3422傳遞到該第二電容單元32；另一是經由該第一開關341的第一端3411傳遞到該第一電容單元31的第一液晶電容311的第一端3111，且由於該耦合電容331的存在，因此傳遞至該第一電容單元31的電壓會產生分壓的效果，使該第一液晶電容311及該第二液晶電容313具有不同的電壓，所以該第一液晶電容311及該第二液晶電容313所控制的液晶分子會受到不同的電壓驅動而產生不同角度的扭轉，使此種雙電壓驅動液晶分子時的水平視角較單電壓驅動時的水平視角大，而改善色彩失真的問題。
此外，由於施加於該第二電容單元32的電壓並未處於該共同電壓的準位，而是同於該施加於第一電容單元31的電壓，所以該第二電容單元32的該第三液晶電容321所控制的液晶分子的排列方式並非處於遮蔽光線的狀態。
所以採用該像素電路3的液晶顯示器相較習知「無論2D顯示或3D顯示時均遮蔽該像素區域5的次區域52(見圖5)使其不透光」的設計在2D顯示時具有較高的輝度。
參閱圖7、圖9與圖10，當運用該像素電路3的液晶顯示器用以顯示3D的影像時，該像素電路3的驅動方法如圖9所示，而該驅動方法的步驟81~85的時序圖為圖10。
該驅動方法包含以下步驟：
步驟81：供應該資料電壓及該共同電壓到該開關單元34，且進行此步驟的時間區間為t1 ~t5 ；
步驟82：組配該開關單元34使該第三開關343不導通、該第一開關341及該第二開關342導通，以將該資料電壓透過該第一開關341及該第二開關342分別傳遞到該第一電容單元31及該第二電容單元32，且進行此步驟的時間區間為t1 ~t2 ；
步驟83：組配該開關單元34使該第一開關341、第二開關342及該第三開關343均不導通，以停止將該資料電壓傳遞到該第一電容單元31及該第二電容單元32，且進行此步驟的時間區間為t2 ~t3 ；
步驟84：組配該開關單元34使該第一開關341及該第二開關342保持不導通，但該第三開關343切換為導通，以將該共同電壓傳遞到該第二電容單元32，且進行此步驟的時間區間為t3 ~t4 ；及
步驟85：組配該開關單元34使該第一開關341及該第二開關342保持不導通，該第三開關343切換為不導通，以停止將該共同電壓傳遞到該第二電容單元32，且進行此步驟的時間區間為t4 ~t5 。
由以上圖9的步驟81~85並配合圖10的時序圖可以驗證至少在時間t4 ~t5 的區間，該第二電容單元32的第三液晶電容321的第一端3211被施加的電壓為該共同電壓(該第二端3212也接收該共同電壓)，所以該第三液晶電容321所控制的液晶分子將阻擋光的通過，進而得以如圖4中的說明等效增加該遮蔽區120而增加垂直視角θV ，使造成crosstalk的區域較小，進而改善crosstalk的問題。
此外，由於該第一液晶電容311及該第二液晶電容313仍具有不同的電壓，所以該像素電路3於3D顯示時仍可保持如2D顯示時以雙電壓驅動液晶分子而具有較大水平視角的優點。
參閱圖11，是圖7該較佳實施例的另一種實施態樣，不同之處在於該第二開關342的第一端3421電連接到該第一開關341的第二端3412。
綜上所述，該像素電路3藉由操作在不同電壓的該第一液晶電容311及該第二液晶電容313增加2D及3D顯示時的水平視角，並藉由控制該共同電壓只在3D顯示時傳遞至該第三液晶電容321的第一端3211，而達到3D顯示時具有較大的垂直視角θV 、較小造成crosstalk的區域，且不犧牲2D顯示時的輝度的功效，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1．．．液晶顯示器
11．．．相位延遲膜
111．．．左旋偏光區
112．．．右旋偏光區
12．．．像素電路
120．．．遮蔽區
12’．．．像素電路
121．．．第一開關
1211．．．第一端
1212．．．第二端
1213．．．控制端
122．．．第二開關
1221．．．第一端
1222．．．第二端
1223．．．控制端
123．．．第一電容單元
124．．．第二電容單元
127．．．第一液晶電容
1271．．．第一端
1272．．．第二端
128．．．第一儲存電容
131．．．第二液晶電容
1311．．．第一端
1312．．．第二端
132．．．第二儲存電容
2．．．眼鏡
21．．．左旋偏光鏡片
22．．．右旋偏光鏡片
3．．．像素電路
31．．．第一電容單元
311．．．第一液晶電容
3111．．．第一端
3112．．．第二端
312．．．第一儲存電容
313．．．第二液晶電容
3131．．．第一端
3132．．．第二端
314．．．第二儲存電容
32．．．第二電容單元
321．．．第三液晶電容
3211．．．第一端
3212．．．第二端
322．．．第三儲存電容
33．．．調壓單元
331．．．耦合電容
3311．．．第一端
3312．．．第二端
34．．．開關單元
341．．．第一開關
3411．．．第一端
3412．．．第二端
3413．．．控制端
342．．．第二開關
3421．．．第一端
3422．．．第二端
3423．．．控制端
343．．．第三開關
3431．．．第一端
3432．．．第二端
3433．．．控制端
5．．．像素區域
51．．．主區域
52．．．次區域
81~85．．．步驟
9．．．右眼
w．．．距離
圖1是一液晶顯示器及一眼鏡的示意圖，說明該液晶顯示器的一相位延遲膜及該眼鏡具有一左旋偏光鏡片及一右旋偏光鏡片；
圖2是局部的該相位延遲膜及於垂直方向相鄰的兩像素電路的示意圖，說明當視角大於一垂直視角θV 時就會發生左、右眼影像間相互干擾；
圖3是局部的該相位延遲膜及該等像素電路的示意圖，說明該相位延遲膜及該等像素電路越近時，該垂直視角θV 就越大；
圖4是局部的該相位延遲膜及該等像素電路的示意圖，說明該等像素電路間的一遮蔽區越大，該垂直視角θV 就越大；
圖5是一像素區域的示意圖，說明該像素區域分為一主區域及一次區域；
圖6是一習知的像素電路的示意圖；
圖7是本發明像素電路的較佳實施例的電路圖；
圖8是該較佳實施例操作在2D顯示時的時序圖；
圖9是該較佳實施例的驅動方法；
圖10是該較佳實施例操作在3D顯示時的時序圖；及
圖11是該較佳實施例的另一種實施態樣。
3．．．像素電路
31．．．第一電容單元
311．．．第一液晶電容
3111．．．第一端
3112．．．第二端
312．．．第一儲存電容
313．．．第二液晶電容
3131．．．第一端
3132．．．第二端
314．．．第二儲存電容
32．．．第二電容單元
321．．．第三液晶電容
3211．．．第一端
3212．．．第二端
322．．．第三儲存電容
33．．．調壓單元
331．．．耦合電容
3311．．．第一端
3312．．．第二端
34．．．開關單元
341．．．第一開關
3411．．．第一端
3412．．．第二端
3413．．．控制端
342．．．第二開關
3421．．．第一端
3422．．．第二端
3423．．．控制端
343．．．第三開關
3431．．．第一端
3432．．．第二端
3433．．．控制端

Claims (10)

  1. 一種用於一液晶顯示器的像素電路，包含：一第一電容單元，包括一第一液晶電容及一第二液晶電容；一第二電容單元，包括一第三液晶電容；一調壓單元，電連接到該第一液晶電容及該第二液晶電容，用以在該第一電容單元接收到一電壓時，使該第一液晶電容與該第二液晶電容具有不同的電壓；及一開關單元，接收一第一掃描訊號、一第二掃描訊號、一資料電壓及一共同電壓，並電連接到該第一電容單元及該第二電容單元；其中，該開關單元在受該第一掃描訊號致動時，將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；該開關單元在受該第二掃描訊號致動時，將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之像素電路，其中，該開關單元包括：一第一開關，具有一接收該資料電壓的第一端、一電連接到該第一電容單元的第二端，及一接收該第一掃描訊號且據此決定該第一開關之該第一端及該第一開關之該第二端是否導通的控制端；一第二開關，具有一電連接到該第一開關之第一端的第一端、一電連接到該第二電容單元的第二端，及一接收該第一掃描訊號且據此決定該第二開關之該第一端及該第二開關之該第二端是否導通的控制端；及一第三開關，具有一接收該共同電壓的第一端、一電連接到該第二開關之第二端的第二端，及一接收該第二掃描訊號且據此決定該第三開關之該第一端及該第三開關之該第二端是否導通的控制端；其中，該開關單元在受該第一掃描訊號致動時，該第一開關及該第二開關皆導通，以將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；該開關單元在受該第二掃描訊號致動時，該第三開關導通，以將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之像素電路，其中，該開關單元包括：一第一開關，具有一接收該資料電壓的第一端、一電連接到該第一電容單元的第二端，及一接收該第一掃描訊號且據此決定該第一開關之該第一端及該第一開關之該第二端是否導通的控制端；一第二開關，具有一電連接到該第一開關之第二端的第一端、一電連接到該第二電容單元的第二端，及一接收該第一掃描訊號且據此決定該第二開關之該第一端及該第二開關之該第二端是否導通的控制端；及一第三開關，具有一接收該共同電壓的第一端、一電連接到該第二開關之第二端的第二端，及一接收該第二掃描訊號且據此決定該第三開關之該第一端及該第三開關之該第二端是否導通的控制端；其中，該開關單元在受該第一掃描訊號致動時，該第一開關及該第二開關皆導通，以將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；該開關單元在受該第二掃描訊號致動時，該第三開關導通，以將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
  4. 依據申請專利範圍第2項或第3項所述之像素電路，其中，該第一開關、該第二開關及該第三開關中的每一個開關包括一薄膜電晶體，每一薄膜電晶體具有一作為該相對應開關之第一端的源極，一作為該相對應開關之第二端的汲極，及一作為該相對應開關之控制端的閘極。
  5. 依據申請專利範圍第2項或第3項所述之像素電路，其中，該調壓單元包括一串聯於該第二液晶電容的耦合電容，串聯的該耦合電容及該第二液晶電容並聯於該第一液晶電容。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之像素電路，其中，該第一液晶電容包括一電連接到該第一開關之第二端的第一端，及一接收該共同電壓的第二端，該耦合電容包括一電連接該第一開關之第二端的第一端，及一第二端，該第二液晶電容包括一電連接到該耦合電容之第二端的第一端，及一接收該共同電壓的第二端。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之像素電路，其中，該第一電容單元還包括一第一儲存電容及一第二儲存電容，該第一儲存電容並聯於該第一液晶電容，該第二儲存電容並聯於該第二液晶電容。
  8. 依據申請專利範圍第6項所述之像素電路，其中，該第三液晶電容包括一電連接到該第二開關之第二端的第一端，及一接收該共同電壓的第二端。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之像素電路，其中，該第二電容單元還包括一第三儲存電容，該第三儲存電容並聯於該第三液晶電容。
  10. 一種驅動方法，運用於一液晶顯示器的一像素電路，該像素電路包括一第一電容單元、一第二電容單元、一調壓單元及一開關單元，該第一電容單元包括一第一液晶電容及一第二液晶電容，該第二電容單元包括一第三液晶電容，該調壓單元電連接到該第一液晶電容及該第二液晶電容，用以在該第一電容單元接收到一電壓時，使該第一液晶電容與該第二液晶電容具有不同的電壓，該開關單元電連接到該第一電容單元及該第二電容單元，該驅動方法包含以下步驟：(A)供應一資料電壓及一共同電壓到該開關單元；(B)組配該開關單元以將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；(C)組配該開關單元以停止將該資料電壓傳遞到該第一電容單元及該第二電容單元；(D)組配該開關單元以將該共同電壓傳遞到該第二電容單元；及(E)組配該開關單元以停止將該共同電壓傳遞到該第二電容單元。
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