TWI549113B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI549113B
TWI549113B TW104117351A TW104117351A TWI549113B TW I549113 B TWI549113 B TW I549113B TW 104117351 A TW104117351 A TW 104117351A TW 104117351 A TW104117351 A TW 104117351A TW I549113 B TWI549113 B TW I549113B
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歐陽祥睿
陳維成
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鴻海精密工業股份有限公司
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Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置，尤其關於一種能夠調整其公共電壓的顯示裝置。
先前技術中，液晶顯示裝置包括有畫素電極與公共電極，畫素電極被施加即時地載入對應待顯示圖像數據的灰階電壓，公共電極被施加一固定電位的公共電壓，在灰階電壓與公共電壓的驅動下，畫素電極與公共電極配合產生電場，從而驅動液晶分子進行偏轉進而顯示圖像。
由於液晶分子長時間固定在一個電壓差的電場中進行偏轉時液晶分子的旋轉特性將會被破壞，而無法再因電場的變化而旋轉相應的角度。因此需要將灰階電壓成正、負兩種極性。當畫素電極所載入的灰階電壓高於公共電極的公共電壓時，稱之為正極性的灰階電壓。而當畫素電極所載入的灰階電壓低於公共電極所記載的公共電壓時，就稱之為負極性的灰階電壓。由於該兩種機型的灰階電壓與公共電壓的電壓差絕對值相同，而液晶分子的偏轉方向完全相反，因此，在保證顯示同一畫面時，液晶分子的轉向卻不同，也就可以避免當液晶分子固定於同一方向的時間過長而被損壞。
但是，當公共電壓(Common Voltage)發送異常，顯示畫面在灰階 電壓在每次轉換時會有細微的變動，就會使得顯示畫面出現閃爍。因此，獲取最佳公共電壓成為一重要的課題。
目前較為常用的獲取公共電壓的方式為在顯示裝置顯示畫面時，利用光學儀器對顯示畫面的閃爍程度進行測量，然後根據測量結果調整公共電壓，直至找出能夠使得顯示畫面不出閃爍或者使用者能夠接收的閃爍程度的較佳公共電壓。明顯，該種獲取較佳公共電壓的方法需要耗費較大的人力、物力成本，同時還需要耗費較多的時間，導致液晶顯示裝置的生產成本較高。
有鑑於此，有必要提供一種可快速且簡單的獲取較佳公共電壓的顯示裝置。
一種顯示裝置，其包括顯示面板、數據驅動電路以及公共電壓電路，該顯示面板包括複數數據線與複數顯示單元，該顯示單元包括畫素電極與公共電極，該數據驅動電路藉由該數據線為該畫素電極提供顯示數據對應的顯示灰階電壓，該公共電壓電路用於為該公共電極提供公共電壓，該畫素電極與該公共電極配合顯示該顯示數據。該數據驅動電路包括回饋端，該回饋端連接公共電壓電路，該顯示面板還包括開關電路，其中，該開關電路將該複數顯示單元連接至該數據驅動電路，並在顯示時段將該顯示灰階電壓自該數據驅動電路傳輸至該畫素電極，在回饋時段將該畫素電極所載入的灰階電壓作為回饋灰階電壓回饋至該數據驅動電路，該數據驅動電路依據該回饋灰階電壓自該回饋端輸出回饋訊號至該公共電壓電路，該公共電壓電路依據該回饋訊號調整輸出該公共電壓。
相較於先前技術，該顯示裝置無需任何光學儀器即可獲得最佳的公共電壓，同時，最佳公共電壓之獲取方式簡單方便，極大提高了效率，降低了顯示裝置的調試成本。
10、20‧‧‧顯示裝置
100、200‧‧‧顯示面板
11‧‧‧掃描驅動電路
12、22‧‧‧數據驅動電路
16、26‧‧‧公共電壓電路
17、27‧‧‧開關電路
18‧‧‧控制電路
102‧‧‧顯示區域
103‧‧‧邊框區域
13、G1~Gm‧‧‧掃描線
19、C1~Cm‧‧‧公共電極線
14、D1~Dn‧‧‧數據線
15、25‧‧‧畫素單元
152‧‧‧畫素電極
151‧‧‧薄膜電晶體
153‧‧‧公共電極
V1‧‧‧顯示灰階電壓
V2‧‧‧回饋灰階電壓
121、221‧‧‧數據輸出電路
122、222‧‧‧識別電路
123、223‧‧‧啟動電路
125、225‧‧‧回饋端
171、271‧‧‧開關元件
172、272‧‧‧第一電容元件
173‧‧‧第二電容元件
P1‧‧‧第一組開關元件
P2‧‧‧第二組開關元件
圖1為本發明一較佳實施方式中顯示裝置的平面結構示意圖。
圖2為圖1中所示顯示裝置中開關電路與數據驅動電路的電路框圖。
圖3為本發明一變更實施方式中顯示裝置的開關電路與數據驅動電路的電路框圖以及顯示裝置的其中一工作狀態示意圖。
圖4為圖3所示顯示裝置的另一工作狀態示意圖。
請參閱圖1，是本發明一較佳實施方式中顯示裝置的結構示意圖。該顯示裝置10包括一顯示面板100、掃描驅動電路11、數據驅動電路12、公共電壓電路16、開關電路17以及控制電路18。
本實施方式中，該顯示面板100為一液晶顯示面板，以液晶作為顯示介質。當然，在本發明其他實施方式中，顯示面板100還可以其他類型的顯示面板，例如電濕潤顯示器等。
顯示面板100上定義一顯示區域102與邊框區域103，該顯示區域102用於顯示圖像，邊框區域103用於設置該掃描驅動電路11、數據驅動電路12，公共電壓電路16，開關電路17以及控制電路18。
具體地，顯示區域102內包括複數相互平行的掃描線13，與該掃描線13平行且間隔設置的複數公共電極線19，以及複數相互平行且與該掃描線13絕緣相交的數據線14，相鄰的兩條掃描線13與相 鄰的兩條數據線14所界定的區域為一個畫素單元15。其中，每一個畫素單元15作為一個顯示單元。每一個畫素單元15包括至少一薄膜電晶體151、至少一畫素電極152和與該畫素電極152相對應的公共電極153，該畫素電極152與公共電極153和夾設在其間的絕緣層構成一電容，用於驅動顯示介質顯示圖像。
為便於說明，該複數掃描線13依次定義為G1~Gm，該複數數據線14線依次定義為D1~Dn。對應地，則顯示區域102內包括m×n個畫素單元15。
該薄膜電晶體151的柵極(未標示)連接至該掃描線13，源極(未標示)連接至該數據線14，漏極(未標示)連接至該畫素電極152。公共電極153電性連接公共電壓電路16。
該掃描驅動電路11用於為該掃描線13提供掃描訊號，薄膜電晶體151在接收到該掃描訊號時則處於導通狀態，並在未接受到該掃描訊號時處於截止狀態。
該數據驅動電路12藉由開關電路17連接至該複數數據線14，同時，該數據驅動電路12還包括回饋端125，該回饋端125直接電連接該公共電壓電路16。數據驅動電路12自外部接收圖像訊號並將圖像訊號經過數位類比轉換變為顯示灰階電壓V1，並且藉由該開關電路傳輸載入至畫素電極152，另外，還自畫素電極152讀取其當前狀態的灰階電壓，並且將其作為回饋灰階電壓V2。
開關電路17在數據驅動電路12的控制下選擇性處於導通狀態或截止狀態，以將數據驅動電路12與數據線14電性導通，使得數據驅動電路12將顯示灰階電壓V1施加至畫素電極152，或自畫素電極 152讀取其當前狀態的回饋灰階電壓V2，並且對該回饋灰階電壓V2進行處理分析後自回饋端125輸出一回饋訊號FB至該公共電壓電路16。
該公共電壓電路16依據該回饋訊號FB對公共電壓進行調整，並且將調整後的公共電壓(Vcom)傳輸載入至該公共電極153。
該控制電路18電性連接掃描驅動電路11、數據驅動電路12以及公共電壓電路16，用於輸出控制訊號至該些電路，以協調掃描驅動電路11、數據驅動電路12以及公共電壓電路16的工作。本實施方式中，該控制電路18為時序控制器(Time Controller,TCON)。
請參閱圖2，其為本發明第一實施方式中如圖1所示開關電路17以及數據驅動電路12的具體電路結構示意圖。
數據驅動電路12包括數據輸出電路121、識別電路122、啟動電路123以及存儲單元(圖未示)。數據輸出電路121用於接收圖像訊號並將圖像訊號經過數位類比轉換變為顯示灰階電壓V1。識別電路122用於讀取其當前狀態的回饋灰階電壓V2，並且對該回饋灰階電壓V2進行處理分析後輸出回饋訊號FB。啟動電路123用於依據控制電路18輸出的控制訊號控制開關電路17處於導通狀態或者截止狀態。該存儲單元(圖未示)用於存儲該顯示灰階電壓V1，同時還用於存儲該回饋灰階電壓V2。
該開關電路17包括複數開關元件171與第一電容元件172以及第二電容元件173，其中，每一個開關元件171對應將一條數據線14連接至該數據驅動電路12。
該開關元件171定義為兩組，第一組開關元件P1的開關元件171與第二組開關元件P2的開關元件171交替間隔設置，優選地，第一組開關元件P1任意兩個相鄰的開關元件171之間間隔一個第二組開關元件P2的開關元件171。其中，第一組開關元件P1用於傳輸第一極性的顯示灰階電壓V1或者回饋灰階電壓V2，第二組開關元件P2用於傳輸第二極性的顯示灰階電壓V1或者回饋灰階電壓V2。本實施方式中，第一極性為正極性，第二極性為負極性。
具體地，每一個開關元件171包括第一控制端C1、第一連接端D1以及第二連接端D2，該第一控制端C1連接至該啟動電路123，該第一連接端D1電性連接數據線14，其中，第一組開關元件P1中對應的第一開關元件171的第二連接端D2藉由該第一電容元件172連接至接地端GND，而第二組開關元件P2中對應的第一開關元件171的第二連接端D2藉由該第二電容元件173連接至接地端，同時，該所有的開關元件171的第二連接端D2還連接至該數據輸出電路121識別電路122。
第一控制端C1在啟動電路123的控制下，使得第一連接端D1與第二連接端D2電性導通或者電性斷開。本實施方式中，該開關元件171採用薄膜電晶體來實現，其中，薄膜電晶體的閘極作為該第一控制端C1，源極作為該第一連接端D1，汲極作為該第二連接端D2。
該顯示裝置10的工作原理如下：請再次參閱圖2，在顯示時段，載入一幀顯示畫面至該顯示面板100，其中，該幀顯示畫面採用列反轉的驅動方式，由此，該幀顯示畫面包括第一、第二極性的顯示數據。
控制電路18輸出控制訊號至該掃描驅動電路11與數據驅動電路12，掃描驅動電路11在控制訊號控制下依次輸出掃描訊號至該複數掃描線13，該薄膜電晶體151的柵極在掃描訊號控制下處於使得薄膜電晶體151導通。
同時，啟動電路123在該控制訊號控制該開關電路17中的所有開關元件171打開，數據輸出電路121將該幀顯示畫面按照相鄰的數據線14載入相反極性的顯示灰階電壓的方式傳輸至該數據線14，例如，數據線D1載入第一極性的顯示灰階電壓V1，數據線D2載入第二極性的顯示灰階電壓V1。
薄膜電晶體151的源極分別接收到該第一、第二極性的顯示灰階電壓V1，並且將該第一、第二極性的顯示灰階電壓V1傳輸至漏極以及與漏極電性連接的畫素電極152。
公共電壓電路16在控制訊號控制下輸出公共電壓至該公共電極153。
畫素電極152與公共電極153配合形成電場從而驅動顯示介質進行圖像顯示。
在重定時間段，控制電路18輸出重定訊號至該掃描驅動電路11，使得掃描驅動電路11停止輸出掃描訊號至掃描線13，則畫素單元15內薄膜電晶體151處於截止狀態。
在回饋時段，控制電路18再次輸出控制訊號至該掃描驅動電路11，使得掃描驅動電路11依次輸出掃描訊號之掃描線13，使得每一行之薄膜電晶體151依次開啟。其中，該顯示時段、重定時段以及回饋時段在時間上並無重疊。
同時，啟動電路123在該控制訊號控制該開關電路17中的所有開關元件171打開，識別電路122依次自每一條數據線14讀取對應的畫素電極152當前狀態的電壓，並且將該電壓作為回饋灰階電壓V2。
其中，第一組開關元件P1讀取第一極性的回饋灰階電壓，第二組開關元件P2讀取第二極性的回饋灰階電壓。
獲取最佳公共電壓Vb，並且將該最佳公共電壓Vb作為回饋訊號輸出至該公共電壓電路16。
具體地，識別電路122在接收完成該幀圖像的全部回饋灰階電壓V2後，計算該第一極性的回饋灰階電壓的第一平均值Vp1，以及計算第二極性的回饋灰階電壓的第二平均值Vp2，然後計算第一平均值Vp1與第二平均值Vp2之平均值即為最佳公共電壓Vb，即(Vp1+Vp2)/2=Vb。
公共電壓電路16則依據該回饋訊號FB將當前公共電壓調整至最佳公共電壓Vb。
相較於先前技術，該顯示裝置10無需任何光學儀器即可獲得最佳的公共電壓，同時，最佳公共電壓之獲取方式簡單方便，極大提高了效率，降低了顯示裝置的製作調試成本。
進一步，由於數據驅動電路12本身具有用於存儲顯示灰階電壓V1的存儲單元(圖未示)，藉由複用存儲單元(圖未示)來存儲自畫素電極152讀取的回饋灰階電壓V2，從而無需額外設置存儲單元，有效提高了數據驅動電路12的利用率，並且為顯示面板100節省了空間，以便於設置其他元件。
可變更地，在回饋時段t3，控制電路18使得掃描驅動電路11同時輸出掃描訊號至掃描線13，使得顯示面板那101中全部薄膜電晶體151同時開啟。
可變更地，在回饋時段t3，控制電路18使得掃描驅動電路11分區輸出掃描訊號至掃描線13，使得顯示面板那101中薄膜電晶體151分區開啟。例如，將顯示面板100劃分為複數區域，每一個區域包括複數掃描線13，從而掃描驅動電路11依次針對每一個區域施加掃描訊號，而每一個區域內的複數掃描線13同時施加掃描訊號。從而降低存儲單元(圖未示)的存儲數據，提高識別電路122的數據處理速度。
請參閱圖3，其為本發明第二實施方式中顯示裝置中開關電路與數據驅動電路的具體電路結構示意圖以及該顯示裝置的其中一工作狀態示意圖。
開關電路27與第一實施方式中開關電路17的結構基本相同，區別僅在於，該開關電路27僅包括第一電容元件272，且所有的開關元件271的第二連接端D2均連接藉由第一電容元件272連接至接地端GND，同時，第二連接端D2連接至該數據輸出電路221以及識別電路222。
該顯示裝置20在獲取最佳公共電壓的顯示時段，該顯示數據採用幀反轉驅動方式，分別提供兩幀顯示數據具有相反極性的顯示灰階電壓V1至該顯示面板200，然後分別獲取該兩幀顯示數據對應的回饋灰階電壓V2，進而獲取最佳公共電壓Vb。
具體地，如圖3所示，首先數據驅動電路22中的數據輸出電路221 提供僅包括第一極性的一幀顯示畫面至該顯示面板200，識別電路222藉由所有的開關元件271獲取該所有畫素單元25對應的第一極性的回饋灰階電壓，並且在獲取完成該幀回饋灰階電壓完成後暫存至存儲單元(圖未示)，以及計算第一平均值Vp1同時將該第一平均值Vp1暫存至存儲單元(圖未示)。如圖4所示，數據輸出電路221提供僅包括第二極性的一幀顯示畫面至顯示面板100，然後識別電路222藉由所有開關元件271獲取所有畫素單元25對應的第二極性的回饋電壓，並且在獲取完成該幀回饋灰階電壓完成後暫存至存儲單元(圖未示)，以及計算第二平均值Vp1。然後計算第一平均值Vp1與第二平均值Vp2之平均值即為最佳公共電壓Vb，即(Vp1+Vp2)/2=Vb。識別電路將該最佳公共電壓Vb作為回饋訊號FB輸出至公共電壓電路26，對應地，公共電壓電路26則將輸出至顯示面板200的公共電壓調整為該最佳公共電壓Vb。
由於每一個畫素電極均向識別電路122輸出第一、第二極性相反的回饋灰階電壓，因此，獲取的最佳灰階電壓Vb將更加精確。為圖像顯示的液晶顯示面板，或者應用於其他需要背光源的顯示面板中。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該僅為本發明的較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝的人士，在爰依本案創作精神所作的等效修飾或變化，皆應包含於以下的申請專利範圍內。
10‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧顯示面板
11‧‧‧掃描驅動電路
12‧‧‧數據驅動電路
16‧‧‧公共電壓電路
17‧‧‧開關電路
18‧‧‧控制電路
102‧‧‧顯示區域
103‧‧‧邊框區域
13、G1~Gm‧‧‧掃描線
19、C1~Cm‧‧‧公共電極線
14、D1~Dn‧‧‧數據線
15‧‧‧畫素單元
152‧‧‧畫素電極
151‧‧‧薄膜電晶體
153‧‧‧公共電極

Claims (9)

  1. 一種顯示裝置，其包括顯示面板、數據驅動電路以及公共電壓電路，該顯示面板包括複數數據線與複數顯示單元，該複數數據線相互平行且絕緣，該顯示單元包括畫素電極與公共電極，該數據驅動電路藉由該數據線為該畫素電極提供顯示數據對應的顯示灰階電壓，該公共電壓電路用於為該公共電極提供公共電壓，該畫素電極與該公共電極配合顯示該顯示數據，該數據驅動電路包括回饋端，該回饋端連接公共電壓電路，該顯示面板還包括開關電路，該開關電路包括複數開關元件，其中，該開關電路將該複數顯示單元連接至該數據驅動電路，並在顯示時段將該顯示灰階電壓自該數據驅動電路傳輸至該畫素電極，在回饋時段將該畫素電極所載入的灰階電壓作為回饋灰階電壓回饋至該數據驅動電路，該數據驅動電路依據該回饋灰階電壓自該回饋端輸出回饋訊號至該公共電壓電路，該公共電壓電路依據該回饋訊號調整輸出該公共電壓，其中，該顯示數據採用列反轉驅動方式，任意相鄰的兩條數據線載入的該顯示灰階電壓的極性相反，該開關元件分為兩組，兩組開關元件間隔設置，第一組開關元件連接接收正極性顯示灰階電壓的該數據線以及藉由一第一電容元件連接接地端，第二組開關元件連接該接收負極性顯示灰階電壓的該數據線以及藉由第二電容元件連接接地端，該數據驅動電路分別自該第一組開關元件接收第一極性的回饋灰階電壓以及自該第二組開關元件接收與第一極性相反的第二極性的回饋灰階電壓，並且對該第一與第二極性的回饋灰階電壓進行分析處理以獲得該回饋訊號。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，每一幀顯示數據中任意相鄰的兩條數據線載入的該顯示灰階電壓的極性相同。
  3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該數據驅動電路獲取該複數顯示單元對應的第一極性回饋電壓的第一平均值，以及獲取該複數顯示單元對應的第二極性回饋電壓的第二平均值，且獲取該第一平均值與該第二平均值的平均值並將該平均值作為該回饋訊號。
  4. 如請求項3所述之顯示裝置，其中，該回饋時段與該顯示時段在時間上無重疊。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該數據驅動電路還包括數據輸出電路、存儲單元、識別電路與啟動電路，該數據輸出電路用於自外部接收圖像訊號並將圖像訊號經過轉換為該顯示灰階電壓，該識別電路用於接收該回饋灰階電壓，並且對該回饋灰階電壓進行運算後獲得該回饋訊號，該存儲單元用於存儲該顯示灰階電壓，同時還用於存儲該回饋灰階電壓，該啟動電路用於控制該開關電路處於導通狀態或者截止狀態，當該開關電路處於導通狀態時，該顯示單元與該數據驅動電路處於電性導通狀態，當該開關電路處於截止狀態時，該顯示單元與該數據驅動電路處於電性斷開狀態。
  6. 如請求項5所述之顯示裝置，其中，該顯示裝置還包括一控制電路，該控制電路用於分別在顯示時段與回饋時段輸出一控制訊號至該啟動電路與該數據輸出電路，以使得啟動電路控制該開關電路處於導通狀態，以及使得該數據輸出電路將該顯示灰階電壓傳輸至該畫素電極或者使得該識別電路自該畫素電極接收該回饋灰階電壓。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置，其中，該顯示裝置還包括掃描驅動電路，該顯示面板包括複數相互平行的掃描線以及複數與該掃描線平行且相互絕緣的公共電極線，該複數掃描線與該複數數據線絕緣相交的，該複數顯示單元分別位於該掃描線與該數據線的交叉處，每一該顯示單元包括至少一薄膜電晶體，該薄膜電晶體分別電性連接該掃描線、該數據線以及 該畫素示電極，該公共電極電性連接該公共電極線，該複數掃描線電性連接該掃描驅動電路，該控制電路還控制該掃描驅動電路在顯示時段與回饋時段開啟該薄膜電晶體。
  8. 如請求項7所述之顯示裝置，其中，在該回饋時段，該掃描驅動電路分區開啟該複數薄膜電晶體。
  9. 如請求項7所述之顯示裝置，其中，在該回饋時段，該掃描驅動電路同時開啟該複數薄膜電晶體。
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