TWI514364B - 液晶顯示面板之液晶畫素電路及其驅動方法 - Google Patents

液晶顯示面板之液晶畫素電路及其驅動方法 Download PDF

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Description

液晶顯示面板之液晶畫素電路及其驅動方法
本發明是有關於一種液晶畫素電路及其驅動方法，且特別是有關於一種可提升操作電壓範圍的液晶畫素電路及其驅動方法。
隨著顯示科技的蓬勃發展，使用者對於顯示器顯像品質的要求越來越高。其中，為因應使用者對於顯示器其反應時間(response time)的需求，顯示器相關業者紛紛投入藍相液晶(blue phase liquid crystal；BPLC)顯示器的開發。
藍相液晶顯示器優於傳統液晶的反應速度，在改善液晶顯示器的影像效果上具有極大潛力。然而，對藍相液晶而言，一般液晶畫素電路的資料電壓相對較低，往往造成藍相液晶的穿透度不足，導致藍相液晶在使用時需要較高的操作電壓。
本發明提供一種液晶畫素電路及其驅動方法，可提升液晶畫素電路中的液晶的操作電壓範圍，從而提升液晶的穿透度。
本發明提出的液晶畫素電路包括第一開關、第二開關、儲存電容、液晶電容、第三開關以及第四開關。第一開關具有一第一端、一第二端及一控制端，且第一開關的第一端接收共同電壓，第一開關的控制端接收第一閘極信號。第二開關具有第一端、第二端及控制端，且第二開關的第一端接收資料電壓，第二開關的控制端接收第二閘極信號。儲存電容電性連接於第一開關的第二端與第二開關的第二端之間。液晶電容電性連接於第一開關的第二端與第二開關的第二端之間。第三開關具有第一端、第二端及控制端，第三開關的第一端接收共同電壓，第三開關的第二端電性連接第二開關的第二端，且第三開關的控制端接收第三閘極信號。第四開關具有第一端、第二端及控制端，第四開關的第一端接收設定電壓，第四開關的第二端電性連接第一開關的第二端，且第四開關的控制端接收第四閘極信號。
在本發明的一實施例中，上述第二閘極信號與第三閘極信號互為反相，第二閘極信號相同於第四閘極信號。
在本發明的一實施例中，上述第一開關、第二開關、第三開關及第四開關分別為電晶體。
本發明提出的液晶畫素電路的驅動方法，包括下列步驟。提供一液晶畫素電路，包括並聯的一液晶電容及一儲存電容。 在第一期間，提供共同電壓至液晶電容的第一端及第二端。在第二期間，提供資料電壓至液晶電容的第一端，且提供設定電壓至液晶電容的第二端。在第三期間，提供共同電壓至液晶電容的第一端。其中，第一期間先於第二期間，第二期間先於第三期間。
在本發明的一實施例中，液晶畫素電路更包括第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，分別受控於第一閘極信號、第二閘極信號、第三閘極信號及第四閘極信號，且上述驅動方法更包括在第一期間，第一閘極信號形成第一正脈波以導通第一開關，且第三閘極信號為致能準位以導通第三開關，共同電壓透過導通的第一開關及第三開關傳送至液晶電容的第一端及第二端。在第二期間，第二閘極信號及第四閘極信號形成第二正脈波以導通第二開關及第四開關，第三閘極信號形成負脈波以關閉第三開關，資料電壓透過導通的第二開關傳送至液晶電容的第一端，設定電壓透過導通的第四開關傳送至液晶電容的第二端。在第三期間，第三閘極信號為致能準位以導通第三開關，第一閘極信號及第二閘極信號為禁能準位以關閉第一開關、第二開關及第四開關，共同電壓透過導通的第三開關傳送至液晶電容的第一端。
在本發明的一實施例中，上述液晶電容為藍相液晶、向列型液晶、層列型液晶或膽固醇型液晶所形成。
在本發明的一實施例中，上述液晶畫素電路為TN液晶顯示面板、VA液晶顯示面板、IPS液晶顯示面板或FFS液晶顯示面板之液晶畫素電路。
基於上述，本發明實施例所提出的液晶畫素電路及其驅動方法，可利用外部所設定的直流電壓，並藉由電容耦合效應，據以提升液晶畫素電路中的液晶的操作電壓範圍，從而提升液晶的穿透度。
為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧液晶畫素電路
CLC‧‧‧液晶電容
CST‧‧‧儲存電容
G1‧‧‧第一閘極信號
G2‧‧‧第二閘極信號
G3‧‧‧第三閘極信號
G4‧‧‧第四閘極信號
N1‧‧‧第一端
N2‧‧‧第二端
P1‧‧‧第一期間
P2‧‧‧第二期間
P3‧‧‧第三期間
PF‧‧‧畫面期間
PW1‧‧‧第一正脈波
PW2‧‧‧第二正脈波
PW3‧‧‧負脈波
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
T3‧‧‧第三開關
T4‧‧‧第四開關
VCOM‧‧‧共同電壓
VDATA‧‧‧資料電壓
VH‧‧‧高電壓
VL‧‧‧低電壓
VSET‧‧‧設定電壓
S310、S320、S330‧‧‧步驟
圖1為依據本發明一實施例的液晶畫素電路的電路示意圖。
圖2是依照本發明一實施例的液晶畫素電路的驅動波形示意圖。
圖3為依據本發明一實施例的液晶畫素電路的驅動方法的流程圖。
圖1為依據本發明一實施例的用於液晶顯示面板之畫素電路100的電路示意圖。請參照圖1，在本實施例中，畫素電路100包括第一開關T1、第二開關T2、儲存電容CST、液晶電容CLC、第三開關T3以及第四開關T4。其中，第一開關T1的第一端接收共同電壓VCOM，第一開關T1的控制端接收第一閘極信號G1。第二開關T2的第一端接收資料電壓VDATA，第二開關T2 的控制端接收第二閘極信號G2。儲存電容CST與液晶電容CLC相互並聯且電性連接於第一開關T1的第二端與第二開關T2的第二端之間，亦即液晶電容CLC的第二端N2電性連接第一開關T1的第二端，液晶電容CLC的第一端N1電性連接第二開關T2的第二端。前述液晶顯示面板包含TN液晶顯示面板、VA液晶顯示面板、IPS液晶顯示面板以及FFS液晶顯示面板等，但不限定。
第三開關T3的第一端接收共同電壓VCOM，第三開關T3的第二端電性連接第二開關T2的第二端，且第三開關T3的控制端接收第三閘極信號G3。第四開關T4的第一端接收設定電壓VSET，第四開關T4的第二端電性連接第一開關T1的第二端，且第四開關T4的控制端接收第四閘極信號G4。在本實施例中，上述的開關(如T1~T4)分別例如為電晶體，並分別在各控制端接收到致能準位(例如高電壓準位)時為導通。液晶電容CLC例如為藍相液晶、向列型液晶、層列型液晶或膽固醇型液晶所形成。設定電壓VSET則可以是一個外部輸入的直流電壓，並用以調整液晶電容CLC兩端之間的電壓差。
在本實施例中，液晶畫素電路100可先透過導通的第一開關T1及第三開關T3，使共同電壓VCOM傳送至液晶電容CLC與儲存電容CST的第一端N1及第二端N2，藉以降低對於液晶電容CLC與儲存電容CST的充電範圍。接著，再利用導通的第二開關T2，使資料電壓VDATA傳送至液晶電容CLC與儲存電容CST的第一端N1，並同時經由導通的第四開關T4以將設定電壓VSET 傳送至液晶電容CLC與儲存電容CST的第二端N2，從而透過設定電壓VSET與資料電壓VDATA的電壓差決定液晶電容CLC上的電壓差，藉此可調整並有效提升液晶畫素電路100中的液晶的操作電壓範圍。之後，共同電壓VCOM經由導通的第三開關T3而傳送至液晶電容CLC與儲存電容CST的第一端N1作為電壓的基準值。
需說明的是，上述多個開關(如T1~T4)的導通可藉由各開關的控制端所接收到的閘極信號(如G1~G4)來分別決定。在一實施例中，第二閘極信號G2與第三閘極信號G3可設定成互為反相，且第二閘極信號G2可設定為與第四閘極信號G4相同。此外，液晶畫素電路100可以是一畫素陣列中第N列的其中一個液晶畫素電路，且第N列的液晶畫素電路共同受控於第N級閘極信號而導通或關閉。因此，本實施例的液晶畫素電路100可以第N-i級閘極信號作為第一閘極信號G1，第N級閘極信號作為第二閘極信號G2及第四閘極信號G4，而以第N級閘極信號的反相信號作為第三閘極信號G3。在本發明的實施例中，i可以是大於等於1的正整數，但本發明對此不設限。
接著，搭配圖2的驅動波形示意圖以詳加說明液晶畫素電路100如何透過上述閘極信號(如G1~G4)來調整液晶的操作電壓範圍。請參照圖1及圖2，在本實施例中，液晶畫素電路100的畫面期間PF可依序包括第一期間P1、第二期間P2及第三期間P3。上述閘極信號(如G1~G4)在畫面期間PF內可形成正脈波(如 PW1、PW2)或負脈波(如PW3)，且這些脈波的高電壓準位可設定為高電壓VH，而低電壓準位可設定為低電壓VL。在其他實施例中，上述脈波所對應的高電壓準位與低電壓準位可不需相同。另外，資料電壓VDATA可依據對應的影像資料而對應於一特定電壓值範圍內的一任意電壓，此可依據本領域通常知識者而定，本發明實施例不以此為限。至於設定電壓VSET則可對應於另一特定電壓值範圍內的一任意電壓，並可由應用本實施例者依據其對於液晶畫素操作電壓範圍的需求，而決定設定電壓VSET的電壓準位。
在第一期間P1，第一閘極信號G1形成第一正脈波PW1以導通第一開關T1，第三閘極信號G3為致能準位(如高電壓VH)以導通第三開關T3，而第二閘極信號G2與第四閘極信號G4為禁能準位(如低電壓VL)，則使第二開關T2、第四開關T4呈現關閉。此時，共同電壓VCOM分別透過導通的第一開關T1及第三開關T3而傳送至液晶電容CLC的第一端N1及第二端N2。換言之，此時的液晶電容CLC的第一端N1及第二端N2的電壓相同，因此儲存電容CST與液晶電容CLC的跨壓會逐漸降低，甚或消除。另一方面，上述以共同電壓VCOM分別傳送至液晶電容CLC的第一端N1及第二端N2的方式，相當於同時對液晶電容CLC的第一端N1及第二端N2預充電至共同電壓VCOM的電壓準位。並且，相對於電容單端充電的作法，本發明實施例從電容兩端同時充電的作法，可使液晶畫素的充電速度獲得提升。
在第二期間P2，第二閘極信號G2及第四閘極信號G4形成第二正脈波PW2以導通第二開關T2及第四開關T4，第三閘極信號G3則形成負脈波PW3以關閉第三開關T3，且第一閘極信號G1為禁能準位(如低電壓VL)以關閉第一開關T1。此時，資料電壓VDATA透過導通的第二開關T2而傳送至液晶電容CLC的第一端N1，且設定電壓VSET透過導通的第四開關T4而傳送至液晶電容CLC的第二端N2。亦即，此時的設定電壓VSET與資料電壓VDATA的電壓差決定液晶電容CLC的跨壓。
在第三期間P3，第三閘極信號G3為致能準位(如高電壓VH)以導通第三開關T3，第一閘極信號G1及第二閘極信號G2為禁能準位(如低電壓VL)以關閉第一開關T1、第二開關T2及第四開關T4。此時，共同電壓VCOM透過導通的第三開關T3傳送至液晶電容CLC的第一端N1。藉此，在設定電壓VSET決定之後，本實施例的液晶畫素電路100可透過電容耦合效應來調整液晶電容CLC的跨壓。換言之，液晶電容CLC的跨壓(即操作電壓)反應於設定電壓VSET與資料電壓VDATA的電壓差，故透過對於設定電壓VSET的電壓準位設定，即可直接而有效地提升液晶畫素電路100中液晶的電壓操作範圍。
舉例來說，藉由本實施例對於液晶畫素電路100的驅動方法，當資料電壓VDATA設定為15伏特且設定電壓VSET設定為-5伏特時，液晶電容CLC的跨壓可調整至20伏特；並且，當資料電壓VDATA設定為0伏特且設定電壓VSET設定為20伏特 時，液晶電容CLC的跨壓可調整至-20伏特。藉此，液晶畫素電路100中液晶的操作電壓範圍可被提升。
依據上述，本實施例利用在第一期間P1以共同電壓VCOM重置液晶電容CLC的電壓範圍，並在第二期間P2時由設定電壓VSET與資料電壓VDATA決定液晶電容CLC的電壓範圍。之後，再於第三期間P3提供共同電壓VCOM傳送至液晶電容CLC的第一端N1作為基準電壓，使設定電壓VSET可以直接並有效提升液晶畫素電路100中的液晶的操作電壓範圍。
圖3為依據本發明一實施例的畫素電路的驅動方法的流程圖。請參照圖3，本實施例適用於圖1所示畫素電路100，畫素電路100的驅動方法包括下列步驟。在第一期間P1，提供共同電壓VCOM至液晶電容CLC的第一端及第二端(步驟S310)。在第二期間P2，提供資料電壓VDATA至液晶電容CLC的第一端，且提供設定電壓VSET至液晶電容CLC的第二端(步驟S320)。在第三期間P3，提供共同電壓VCOM至液晶電容CLC的第一端(步驟S330)，其中，第一期間P1先於第二期間P2，第二期間P2先於第三期間P3。其中，上述步驟的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且，上述步驟的細節可參照圖1至圖2的實施例的說明，在此不再贅述。
綜上所述，本發明實施例所提出的液晶畫素電路及其驅動方法，可利用外部所設定的直流電壓，並藉由電容耦合效應，據以提升液晶畫素電路中的液晶的操作電壓範圍，從而提升液晶 的穿透度。此外，本發明實施例透過預充電以降低畫素電路的充電範圍的方式，亦有助於提升液晶畫素的充電速度。
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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧液晶畫素電路
CLC‧‧‧液晶電容
CST‧‧‧儲存電容
G1‧‧‧第一閘極信號
G2‧‧‧第二閘極信號
G3‧‧‧第三閘極信號
G4‧‧‧第四閘極信號
N1‧‧‧第一端
N2‧‧‧第二端
T1‧‧‧第一開關
T2‧‧‧第二開關
T3‧‧‧第三開關
T4‧‧‧第四開關
VCOM‧‧‧共同電壓
VDATA‧‧‧資料電壓
VSET‧‧‧設定電壓

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示面板之液晶畫素電路，包括：一第一開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第一開關的該第一端接收一共同電壓，該第一開關的該控制端接收一第一閘極信號；一第二開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第二開關的該第一端接收一資料電壓，該第二開關的該控制端接收一第二閘極信號；一儲存電容，電性連接於該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端之間；一液晶電容，電性連接於該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端之間；一第三開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第三開關的該第一端接收該共同電壓，該第三開關的該第二端電性連接該第二開關的該第二端，該第三開關的該控制端接收一第三閘極信號；以及一第四開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第四開關的該第一端接收一設定電壓，該第四開關的該第二端電性連接該第一開關的該第二端，該第四開關的該控制端接收一第四閘極信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶畫素電路，其中該第二閘極信號與該第三閘極信號互為反相，該第二閘極信號相同於該 第四閘極信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶畫素電路，其中該液晶電容係由藍相液晶、向列型液晶、層列型液晶或膽固醇型液晶所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶畫素電路，其中該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關分別為一電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶畫素電路，其中該液晶畫素電路為扭轉向列(Twisted Nematic，TN)液晶顯示面板、垂直配向(Vertical Alignment，VA)液晶顯示面板、共面轉換(In-Plane Switching，IPS)液晶顯示面板或邊際場切換式(fringe field switching，FFS)液晶顯示面板之液晶畫素電路。
  6. 一種液晶畫素電路的驅動方法，包括：提供一液晶畫素電路，包括並聯的一液晶電容及一儲存電容；在一第一期間，提供一共同電壓至該液晶電容的一第一端及一第二端；在一第二期間，提供一資料電壓至該液晶電容的該第一端，且提供一設定電壓至該液晶電容的該第二端；以及在一第三期間，提供該共同電壓至該液晶電容的該第一端；其中，該第一期間先於該第二期間，該第二期間先於該第三期間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的液晶畫素電路的驅動方法，其中該液晶畫素電路更包括一第一開關、一第二開關、一第三開 關及一第四開關，分別受控於一第一閘極信號、一第二閘極信號、一第三閘極信號及一第四閘極信號，該驅動方法更包括：在該第一期間，該第一閘極信號形成一第一正脈波以導通一第一開關，且該第三閘極信號為一致能準位以導通該第三開關，該共同電壓透過導通的該第一開關及該第三開關傳送至該液晶電容的該第一端及該第二端；在該第二期間，該第二閘極信號及該第四閘極信號形成一第二正脈波以導通該第二開關及該第四開關，該第三閘極信號形成一負脈波以關閉該第三開關，該資料電壓透過導通的該第二開關傳送至該液晶電容的該第一端，該設定電壓透過導通的該第四開關傳送至該液晶電容的該第二端；以及在該第三期間，該第三閘極信號為該致能準位以導通該第三開關，該第一閘極信號及該第二閘極信號為一禁能準位以關閉該第一開關、該第二開關及該第四開關，該共同電壓透過導通的該第三開關傳送至該液晶電容的該第一端。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的液晶畫素電路的驅動方法，其中該液晶電容為一藍相液晶、向列型液晶、層列型液晶或膽固醇型液晶所形成。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的液晶畫素電路的驅動方法，其中該液晶畫素電路的驅動方法係用於扭轉向列(Twisted Nematic，TN)液晶顯示面板、垂直配向(Vertical Alignment，VA)液晶顯示面板、共面轉換(In-Plane Switching，IPS)液晶顯示面板或邊 際場切換式(fringe field switching，FFS)液晶顯示面板。
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