TWI526760B - 液晶像素電路及其驅動方法 - Google Patents

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Description

液晶像素電路及其驅動方法
本發明是有關於一種液晶像素電路及其驅動方法，尤其是有關於一種主、子像素彼此分享電荷的液晶像素電路及其驅動方法。
在液晶顯示器中，使像素中的多個電容在彼此之間進行電荷分享，是一種為了解決色偏問題而衍生出來的技術。請參照圖1，其為習知技術所使用的一種為了解決色偏問題的液晶像素電路。在圖1所示的液晶像素電路中，主像素受到閘極線Gate1的控制，利用電晶體T1從資料線Data取得資料並儲存到儲存電容Cst1之中；而子像素除了同樣受到閘極線Gate1的控制，利用電晶體T2從資料線Data取得資料並儲存到儲存電容Cst2之外，還進一步受到閘極線Gate2的控制，以利用電晶體T3使儲存電容Cst2與儲存電容Ccsb進行電荷分享。藉由此種架構，圖1所示的液晶像素電路可以適當控制儲存電容Cst1與儲存電容Cst2所儲存之電壓的比例，以藉此使液晶電容C1c1與C1c2受到預設的電壓驅動，進而得以消除顯示時的色偏問題。
然而，隨著技術的更新，液晶顯示器無論在解析 度或畫面更新頻率上也都隨之水漲船高。如此一來，無論是因為解析度的增加而使得在同樣的時間中必須更新更多像素電路中的資料也好，或者是因為畫面更新頻率的增加而使得必須在更短的時間內更新舊有數量之像素電路中的資料也好，甚或在解析度與畫面更新頻率一起增加的狀況下使得必須在更短的時間內更新更多像素電路中的資料也好，總之對於每一個像素電路來說，在將資料線Data上的資料儲存至儲存電容Cst1與Cst2時所能使用的充電時間都會因此減少。
一旦像素電路所能使用的充電時間減少，那麼儲存電容Cst1與Cst2就可能無法被完全充飽，隨之而來的就是儲存電容Cst1與Cst2的儲存電壓未必能達至相同的水平。一旦儲存電容Cst1與Cst2的儲存電壓不一樣，那麼當儲存電容Cst2與儲存電容Ccsb共享電荷之後，由儲存電容Cst2所維持的電壓與由儲存電容Cst1所維持的電壓之間的比值也就無法達到原先設定的比例，因此原本想要消除的色偏問題將再度出現在顯示過程中。
有鑑於此，本發明提出一種液晶像素電路及其驅動方法，以期能在更高的像素資料更新頻率的環境下保有較習知技術所使用之液晶像素電路為佳的色偏消除效果。
本發明之一實施例中提供一種液晶像素電路。此液晶像素電路包括第一閘極線、第一資料線、主像素、子像素及電荷分享開關。其中，第一閘極線用於傳輸第一閘極控制訊號，而第一資料線則用於傳輸資料訊號。主像素電性耦接至第一閘極線與第一資料線，並包括第一開關元件與第一 儲存元件。第一開關元件具有第一通路端、第二通路端及控制端，且第一開關元件之控制端電性耦接至第一閘極線，其第一通路端電性耦接至第一資料線，而其第二通路端則電性耦接至第一儲存元件。子像素同樣電性耦接至第一閘極線與第一資料線，並包括第二開關元件與第二儲存元件。第二開關元件具有第一通路端、第二通路端及控制端，且第二開關元件之控制端電性耦接至第一閘極線，其第一通路端電性耦接至第一資料線，而第二通路端則電性耦接至第二儲存元件。此外，電荷分享開關具有第一通路端、第二通路端及控制端，且電荷分享開關之控制端電性耦接至第一閘極線，其第一通路端電性耦接至第一開關元件之第二通路端，且其第二通路端電性耦接至第二開關元件之第二通路端。
本發明之另一實施例提供了一種液晶像素電路驅動方法，其在資料線直接提供資料訊號至主像素時，同時使同一條資料線也直接提供資料訊號至與此主像素位於同一像素電路中的子像素。其中，在提供資料訊號至主像素與子像素的所有時間中，電性連通主像素與子像素以使電荷可於主像素與子像素間流通，並在不提供資料訊號至主像素與子像素的所有時間中，禁止主像素與子像素之間的電性連通。
本發明之實施例因使主像素、子像素以及電荷分享開關都受同一閘極線所控制，所以主像素與子像素在接收資料的同時也能彼此分享電荷，使主像素與子像素之儲存電壓能更趨一致。如此一來就可降低習知技術中的主像素與子像素儲存電壓的差異。即使更進一步的需要調整主像素與子像素所儲存電壓之比值，也可以得到較先前更為穩定的結果。是以，所揭露的技術可以在更高的像素資料更新頻率的 環境下，保有較習知技術所使用之液晶像素電路為佳的色偏消除效果。
20‧‧‧液晶像素電路
200、210、220、280‧‧‧N型電晶體
202、212、222、282‧‧‧控制端
204、206、214、216、224、226、284、286‧‧‧通路端
230、250、290、Cst1、Cst2、Ccsb‧‧‧儲存電容
240、260、C1c1、C1c3‧‧‧液晶電容
270‧‧‧子像素電荷分享單元
300、310‧‧‧致能時段
400、410、420、430、440‧‧‧導體
450‧‧‧半導體層
D1、Data‧‧‧資料線
G1、G2、Gate1、Gate2‧‧‧閘極線
T1、T2、T3‧‧‧電晶體
X、Y‧‧‧軸向
圖1為習知技術所使用的一種為了解決色偏問題的液晶像素電路。
圖2為根據本發明一實施例之液晶像素電路的詳細電路圖。
圖3為根據本發明一實施例之液晶像素電路的驅動時序圖。
圖4為根據本發明一實施例之液晶像素電路的電路佈局示意圖。
請參照圖2，其為根據本發明一實施例之液晶像素電路的詳細電路圖。如圖所示，液晶像素電路20主要包括了N型電晶體200、210與220，以及儲存電容230與250。此外，液晶電容240與260係由液晶顯示面板的結構與其中所設置的液晶分子組成，而儲存電容230與250所儲存的電壓會被分別用來偏壓液晶電容240與260，以使液晶電容240與260中的液晶分子產生偏轉而改變透光率。
在本實施例中，主像素包括N型電晶體200與儲存電容230，子像素則包括N型電晶體210與儲存電容250。在主像素中，N型電晶體200具有控制端202以及通路端204與206，且控制端202電性耦接至閘極線G1以接收在閘極線 G1上傳輸的閘極控制訊號，通路端204電性耦接至資料線D1以接收在資料線D1上傳輸的資料訊號。藉由控制端202上的電位變化，N型電晶體200可以控制是否導通通路端204與206之間的電性通路。由通路端204所接收的資料訊號，會在通路端204與206之間的電性通路導通的時候被傳送到與通路端206電性耦接的儲存電容230。儲存電容230所儲存的電壓就被用來對液晶電容240的兩端進行偏壓，以改變液晶電容240中的液晶分子的透光率。
在子像素中，N型電晶體210具有控制端212以及通路端214與216，且控制端212電性耦接至閘極線G1以接收在閘極線G1上傳輸的閘極控制訊號，通路端214電性耦接至資料線D1以接收在資料線D1上傳輸的資料訊號。藉由控制端212上的電位變化，N型電晶體210可以控制是否導通通路端214與216之間的電性通路。由通路端214所接收的資料訊號，會在通路端214與216之間的電性通路導通的時候被傳送到與通路端216電性耦接的儲存電容250。儲存電容250所儲存的電壓就被用來對液晶電容260的兩端進行偏壓，以改變液晶電容260中的液晶分子的透光率。
此外，在主像素與子像素之間的N型電晶體220具有控制端222以及通路端224與226。控制端222電性耦接至閘極線G1以接收在閘極線G1上傳輸的閘極控制訊號。藉由控制端222上的電位變化，N型電晶體220可以控制是否導通通路端224與226之間的電性通路。如圖所示，由於N型電晶體220的通路端224電性耦接至N型電晶體200的通路端206，而N型電晶體220的通路端226電性耦接至N型電晶體210的通路端216，所以當N型電晶體220的通路端 224與226之間的電性通路被導通的時候，儲存電容230與250之間就會因電荷分享而達至相同的儲存電壓。
在主像素與子像素中的儲存電容230與250具有相同的儲存電壓的狀況下，可以進一步加上一個子像素電荷分享單元270以調配儲存電容250的最終電壓，並藉此達到更進一步消減色偏現象的目的。
如圖2所示，本實施例中的子像素電荷分享單元270包括N型電晶體280與儲存電容290。N型電晶體280具有控制端282以及通路端284與286，且控制端282電性耦接至閘極線G2以接收在閘極線G2上傳輸的閘極控制訊號。藉由控制端282上的電位變化，N型電晶體280可以控制是否導通通路端284與286之間的電性通路。由於N型電晶體280的通路端284電性耦接至儲存電容250、N型電晶體210的通路端216以及N型電晶體220的通路端226，而N型電晶體280的另一通路端286電性耦接至儲存電容290，所以當N型電晶體280的通路端284與286之間的電性通路被導通的時候，儲存電容250與290之間就會因電荷分享而達至另一個相同的儲存電壓。
請合併參照圖3，其為根據本發明一實施例之液晶像素電路的驅動時序圖。其中，在閘極線G1上所傳輸的閘極控制訊號存在一個致能時段300，而在閘極線G2上所傳輸的閘極控制訊號則存在一個致能時段310。為了使液晶像素電路20(包含像素電荷分享單元270)正常運作，這兩個致能時段300與310彼此不存在重疊的區間。或者，在最極端的例子裡，致能時段300與310可能存在極短暫的重疊區間，但在重疊區間中應盡量使N型電晶體200(或N型電晶體210與220)不同時與N型電晶體280都處於被導通的狀態。也就是 說，即使因為電路阻抗而使致能時段300與310的波形產生變化而造成重疊區間，也應該盡量在重疊區間中保持不同時導通N型電晶體200(或N型電晶體210與220)與N型電晶體280，以免造成顯示時出現問題。
請同時參照圖2與圖3，當來到閘極線G1所傳輸的閘極控制訊號的致能時段300的時候，N型電晶體200與210會同時被導通，於是資料線D1所傳輸的資料訊號在被提供至主像素的時候，也將同時被提供至子像素。此外，在致能時段300中，N型電晶體220也會全程被導通，於是在資料線D1所傳輸的資料訊號被提供至主像素與子像素的這一段時間中，主像素與子像素之間的電性通路會被導通，並使得主像素與子像素之間可以在致能時段300存在的期間產生電荷流通。而在致能時段300之外，由於N型電晶體200、210與220都處於不導通的狀態，所以資料線D1所傳輸的資料訊號將不會被提供至主像素或子像素，而且主像素與子像素之間的電性連通也將因此而被禁止。
在致能時段300之後，致能時段310會出現在閘極線G2所傳輸的閘極控制訊號中。在致能時段310的期間內，N型電晶體200、210與220不導通，但N型電晶體280會被導通。因此，在致能時段310的期間內，儲存電容250將會與儲存電容290分享電荷而可能改變子像素儲存的電壓，但並不會使主像素所儲存的電壓產生變化。
接下來請參照圖4，其為根據本發明一實施例之液晶像素電路的電路佈局示意圖。如圖所示，藉由導體400、410、420、430與440以及半導體層450，可以製作出如圖2所示的N型電晶體200、210與220。其中，導體400、410 與440分別構成N型電晶體200的控制端202、通路端204以及通路端206；導體400、420與430分別構成N型電晶體210的控制端212、通路端214與通路端216；導體400、440與450則分別構成N型電晶體220的控制端222、通路端224與通路端226。如圖所示，導體440係延伸於紙面的Y軸方向上，而導體430的延伸方向則限於紙面的Y軸方向以及與Y軸方向相垂直的X軸方向。
經由實驗證明，藉由上述各實施例所呈現的的液晶像素電路具有較佳的顯示效果。例如，在主像素與子像素的充電時段(相當於前述的致能時段300)結束之後，主像素所儲存的電壓與子像素所儲存的電壓之間的差值被大幅度的縮小了。以資料訊號最大電壓為15伏特為例，在先前技術結束充電之後，主像素與子像素所儲存的電壓之間的差值約為1.426伏特；而在使用前揭液晶像素電路時，充電之後在主像素與子像素所儲存的電壓之間所出現的差值則約為0.528伏特。由此可以看出，使用本案所提供之技術的確可以改善主像素與子像素充電不均的問題。此外，利用圖4所示的電路佈局方式，也可以為像素增加一些透光區域以改善顯示畫面的品質。
再者，在前述實施例中所提及的N型電晶體200、210、220與280是做為電性通路的開關，如本技術領域者可知，實際上還有許多其他的開關元件可用以替代N型電晶體200、210、220與280，例如：P型電晶體與微機電開關(Micro Electro Mechanical Switch，MEMS)等等。前述實施例中的N型電晶體200、210、220與280並非必要的限制條件，實際設計與製作時可採具備相同效果的其他開關元件做為全 部或部分的替換。同樣的，儲存電容230、250與290也可以被其他適合的儲存元件所部分或完全取代。
綜上所述，本發明之實施例因使主像素、子像素以及電荷分享開關都受同一閘極線所控制，所以主像素與子像素在接收資料的同時也能彼此分享電荷，使主像素與子像素之儲存電壓能更趨一致。如此一來就可減少習知技術中的主像素與子像素儲存電壓不同所造成的影響。即使更進一步地調整主像素與子像素所儲存電壓之比值，也可以得到較先前更為穩定的結果。是以，所揭露的技術可以在更高的像素資料更新頻率的環境下，保有較習知技術所使用之液晶像素電路為佳的色偏消除效果。
20‧‧‧液晶像素電路
200、210、220、280‧‧‧N型電晶體
202、212、222、282‧‧‧控制端
204、206、214、216、224、226、284、286‧‧‧通路端
230、250、290‧‧‧儲存電容
240、260‧‧‧液晶電容
270‧‧‧子像素電荷分享單元
D1‧‧‧資料線
G1、G2‧‧‧閘極線

Claims (6)

  1. 一種液晶像素電路，包括：一第一閘極線，傳輸一第一閘極控制訊號；一第一資料線，傳輸一資料訊號；一主像素，電性耦接至該第一閘極線與該第一資料線，該主像素包括：一第一開關元件，具有第一通路端、第二通路端及一控制端，該第一開關元件之該控制端電性耦接至該第一閘極線，且該第一開關元件之第一通路端電性耦接至該第一資料線；以及一第一儲存元件，電性耦接至該第一開關元件之第二通路端；一子像素，電性耦接至該第一閘極線與該第一資料線，該子像素包括：一第二開關元件，具有第一通路端、第二通路端及一控制端，該第二開關元件之該控制端電性耦接至該第一閘極線，且該第二開關元件之第一通路端電性耦接至該第一資料線；以及一第二儲存元件，電性耦接至該第二開關元件之第二通路端；以及一電荷分享開關，具有第一通路端、第二通路端及一控制端，該電荷分享開關之該控制端電性耦接至該第一閘極線，該電荷分享開關之第一通路端電性耦接至該第一開關元件之第二通路端，且該電荷分享開關之第二通路端電性耦接至該第二開關元件之第二通路端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶像素電路，更包括：一第二閘極線，傳輸一第二閘極控制訊號；以及一子像素電荷分享單元，電性耦接至該第二閘極線與該第二開關元件之第二通路端，該子像素電荷分享單元包括：一第三開關元件，具有第一通路端、第二通路端及一控制端，該第三開關元件之該控制端電性耦接至該第二閘極線，且該第三開關元件之第一通路端電性耦接至該第二開關元件之第二通路端；以及一第三儲存元件，電性耦接至該第三開關元件之第二通路端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶像素電路，其中該第一閘極控制訊號與該第二閘極控制訊號在不同時間致能。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶像素電路，其中該電荷分享開關包括一電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶像素電路，其中形成該電荷分享開關之第一通路端與第二通路端之導體的延伸方向僅限於一第一方向及與該第一方向垂直之一第二方向。
  6. 一種液晶像素電路驅動方法，該液晶像素電路包括一主像素、一子像素以及一電荷分享開關，該主像素包括一第一開關元件，該子像素包括一第二開關元件，該電荷分享開關與該第一開關元件以及該第二開關元件電性連接，其步驟包 括：在一資料線直接提供一資料訊號至該主像素時，同時使該資料線直接提供該資料訊號至與該主像素位於同一像素電路中的該子像素；在提供該資料訊號至該主像素與該子像素的所有時間中，使該電荷分享開關電性連通該主像素之該第一開關元件與該子像素之該第二開關元件以使電荷可於該主像素與該子像素間流通；以及在不提供該資料訊號至該主像素與該子像素的所有時間中，使該電荷分享開關禁止該主像素之該第一開關元件與該子像素之該第二開關元件之間的電性連通。
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