TWI625585B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置。切換畫素中的多個開關的導通狀態，以改變與此些開關連接的多個電能儲存單元所儲存的電荷，進而提供多階驅動電壓至畫素電極，而不須提高顯示裝置的製造成本以及電路面積。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可提供多階驅動電壓的顯示裝置。

近年來，電泳式顯示面板(electrophoretic display,EPD)已被廣泛地應用於電子紙(electronic paper)的製造。電子紙相較於具有背光板的顯示器(如液晶顯示器)其所呈現的視覺感受較近於紙張，對於使用者來說閱讀起來較舒服，因此被廣泛地應用於電子書(electronic book)的面板結構上。並且，電泳式顯示面板僅在所顯示的內容被變更時需要消耗電力，因此，在節能的表現上。也優於其他傳統的顯示器。

電泳式顯示面板主要是由電泳液以及摻雜於電泳液中的帶電粒子來進行顯示。透過施加電壓的方式驅動帶電粒子在電泳液中移動，可使電泳式顯示面板顯示出帶電粒子的顏色或是背景的顏色。多重粒子彩色電泳式顯示面板需要多階電壓驅動來實現色彩化，而多重電壓通常為藉由具有多階電壓輸出能力之源極驅動晶片來達成，然此方式的缺點是製造成本高且晶片面積變大， 而不利於在小型物件(例如標籤)上的應用。

本發明提供一種顯示裝置，可提供更多階的驅動電壓，而不須提高顯示裝置的製造成本以及電路面積。

本發明的顯示裝置包括掃描線驅動電路、資料線驅動電路以及多個畫素。畫素分別配置於對應的資料線與對應的多條掃描線的交叉處，其中各條資料線能夠提供p階的資料電壓，各個畫素包括q個開關以及q個電能儲存單元，其中p、q為大於1的整數。q個開關串接於對應的資料線與畫素電極之間，各個開關的控制端耦接對應的掃描線。相鄰兩個開關的共同接點耦接對應的電能儲存單元的第一端，畫素電極耦接對應的電能儲存單元的第一端，各個電能儲存單元的第二端耦接接地，與畫素電極耦接的開關用以提供多階驅動電壓至畫素電極。

在本發明的一實施例中，上述各個畫素包括第一電能儲存單元、第二電能儲存單元、第一開關以及第二開關。第一開關的第一端耦接對應的資料線，第一開關的控制端耦接第一掃描線，第一電能儲存單元耦接於第一開關的第二端與接地之間。第二開關的第一端耦接第一開關的第二端，第二開關的控制端耦接第二掃描線，第二開關的第二端耦接畫素電極，第二電能儲存單元耦接於第二開關的第二端與接地之間，第二開關的第二端用以輸出多階驅動電壓。

在本發明的一實施例中，其中於畫素電極的驅動期間，第二開關的導通期間大於等於第一開關的導通期間。

在本發明的一實施例中，上述第一開關被導通的期間重疊於第二開關被導通的期間。

在本發明的一實施例中，其中於畫素電極的驅動期間，第一電能儲存單元與第二電能儲存單元上的跨壓被充電至與對應的資料線提供的資料電壓相等。

在本發明的一實施例中，其中於第一開關與第二開關同時被導通之前，第二開關先被導通。

在本發明的一實施例中，上述的第一開關與第二開關先後被導通，且第一開關與第二開關不同時被導通，於第一開關被導通的期間第一電能儲存單元上的跨壓被充電至與對應的資料線提供的資料電壓相等，於第二開關被導通的期間第一電能儲存單元與第二電能儲存單元進行電荷分享，而使第一電能儲存單元與第二電能儲存單元上的跨壓等於對應的資料線提供的資料電壓的二分之一。

在本發明的一實施例中，上述各條資料線能夠提供3階的資料電壓，多階驅動電壓為5階的驅動電壓。

在本發明的一實施例中，上述的第一開關包括第一電晶體，第二開關包括第二電晶體。

在本發明的一實施例中，上述的第一電能儲存單元包括第一電容，第二電能儲存單元包括第二電容。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置包括電泳式顯示器。

基於上述，在本發明的範例實施例可藉由切換畫素中的多個開關的導通狀態，以改變與此些開關連接的多個電能儲存單元所儲存的電荷，進而提供多階驅動電壓至畫素電極，而不須提高顯示裝置的製造成本以及電路面積。

為讓本發明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。

102‧‧‧掃描線驅動電路

104‧‧‧資料線驅動電路

DL1~DLm‧‧‧資料線

GL1-1~GLn-2‧‧‧掃描線

P1‧‧‧畫素

TFT1~TFT3‧‧‧開關

Cs1~Cs3‧‧‧電能儲存單元

Vcom‧‧‧接地

Vd‧‧‧電壓

PE‧‧‧畫素電極

圖1是依照本發明一實施例之顯示裝置的示意圖。

圖2是依照本發明一實施例的畫素的示意圖。

圖3是依照本發明一實施例的掃描線的驅動信號波形圖。

圖4是依照本發明一實施例的畫素中的開關切換的示意圖。

圖5~圖7是依照本發明實施例的掃描線的驅動信號的波形圖。

圖8是依照本發明另一實施例的掃描線的驅動信號的波形圖。

圖9是利用圖8實施例的驅動信號導通畫素的開關的示意圖。

圖10~圖12是依照本發明實施例的掃描線的驅動信號的波形圖。

圖13是依照本發明另一實施例的畫素的示意圖。

圖1是依照本發明一實施例之顯示裝置的示意圖，請參考圖1。顯示裝置可例如為電泳式顯示器或液晶顯示器，然不以此為限，顯示裝置可包括掃描線驅動電路102、資料線驅動電路104以及多個畫素P1，其中各個畫素P1分別配置於對應的資料線與對應的多條掃描線的交叉處。舉例來說，在本實施例中，一個畫素P1為對應一條資料線與兩條掃描線，如第一行第一列的畫素P1為耦接資料線DL1以及掃描線GL1-1、GL1-2，第一行第二列的畫素P1為耦接資料線DL1以及掃描線GL2-1、GL2-2，其它畫素P1也以此類推，在此不再贅述。掃描線驅動電路102用以驅動掃描線GL1-1~GLn-2，而資料線驅動電路104用以驅動資料線DL1~DLm，其中n為大於1的整數，m為正整數。

進一步來說，各個畫素可包括多個開關以及多個電能儲存單元。舉例來說，圖2是依照本發明一實施例的畫素的示意圖，請參照圖2。在圖2實施例中為以第一行第一列的畫素P1為例進行說明，畫素P1包括開關TFT1、TFT2以及電能儲存單元Cs1、Cs2，其中開關TFT1以及TFT2可例如以電晶體(如薄膜電晶體)來實施，而電能儲存單元Cs1、Cs2可例如以電容來實施，然不以此為限。開關TFT1的第一端耦接對應的資料線DL1，開關TFT1的控制端耦接掃描線GL1-1，電能儲存單元Cs1耦接於開關TFT1 的第二端與接地Vcom之間。開關TFT2的第一端耦接開關TFT1的第二端，開關TFT2的控制端耦接掃描線GL1-2，開關TFT2的第二端耦接畫素電極PE，電能儲存單元Cs2耦接於開關TFT2的第二端與接地Vcom之間。

資料線驅動電路104可驅動資料線DL1，使資料線DL1可提供三階的資料電壓，如-Vd、0以及Vd等三種不同電壓值的資料電壓。掃描線驅動電路102驅動掃描線GL1-1以及GL1-2的方式可例如為圖3掃描線GL1-1以及GL1-2的驅動信號波形圖所示，同時地驅動掃描線GL1-1以及GL1-2(信號波形處於高邏輯準位時開關被導通)，以導通開關TFT1以及TFT2，進而使資料電壓可對電能儲存單元Cs1與Cs2進行充電，而於導通開關TFT2的第二端(或電能儲存單元Cs2上)產生電壓Vd，並將電壓Vd提供給畫素電極PE。

圖4是依照本發明一實施例的畫素中的開關切換的示意圖，請參照圖4。在本實例中，為以第一行第一列的畫素P1為例進行說明。掃描線驅動電路102驅動掃描線GL1-1以及GL1-2的方式為，先驅動驅動掃描線GL1-2而後再保持驅動驅動掃描線GL1-2的情形下一同驅動掃描線GL1-1。如圖4所示，如此可先導通開關TFT2，在平衡電能儲存單元Cs1、Cs2所儲存的電荷後，再導通開關TFT1，將電能儲存單元Cs1、Cs2上的跨壓充電至與資料線DL1提供的資料電壓相等的電壓Vd。

圖5~圖7是依照本發明實施例的掃描線的驅動信號的波 形圖。如圖5所示，掃描線驅動電路102可依序地驅動顯示裝置的掃描線，也就是先同時驅動掃描線GL1-1以及GL1-2，接著同時驅動掃描線GL2-1以及GL2-2，然後再同時驅動掃描線GL3-1以及GL3-2。

在圖6實施例中，則是在每個畫素電極PE的驅動期間，使開關TFT2的導通期間大於開關TFT1的導通期間，如此可先導通開關TFT2然後再導通開關TFT1，以先平衡電能儲存單元Cs1與Cs2所儲存的電荷，然後再對電能儲存單元Cs1與Cs2進行充電。

值得注意的是，各個畫素P1中的開關TFT1、TFT2可能因製程漂移、電路設計、雜訊干擾或其它因素，而導致開關TFT1、TFT2的導通時間與預期的導通時間不同。為確保開關TFT2早於開關TFT1被導通，掃描線驅動電路102也可以圖7實施例的方式來驅動掃描線GL1-1~GL3-2，也就是在每個畫素電極PE的驅動期間，使導通開關TFT2保持在導通狀態，如此一來，不論開關TFT1的導通時間為何時，皆可確保開關TFT2早於開關TFT1被導通。

圖8是依照本發明另一實施例的掃描線的驅動信號的波形圖，圖9是利用圖8實施例的驅動信號導通畫素的開關的示意圖，請同時參照圖8與圖9。在圖8與圖9實施例中，為以第一行第一列的畫素P1為例進行說明，掃描線驅動電路102可先導通開關TFT1，而後再導通開關TFT2，其中開關TFT1與開關TFT2不同時被導通。如此可在畫素電極PE的導通期間使電能儲存單元 Cs1上的跨壓被充電至與資料線DL1提供的資料電壓(假設其電壓為Vd)相等。接著，在開關TFT1轉為非導通狀態後，掃描線驅動電路102導通開關TFT2，於開關TFT2被導通的期間，電能儲存單元Cs1與電能儲存單元Cs2進行電荷分享，而使電能儲存單元Cs1與電能儲存單元Cs2上的跨壓等於資料線DL2提供的資料電壓的二分之一(電壓等於Vd/2)。

圖10~圖12是依照本發明實施例的掃描線的驅動信號的波形圖。如圖10所示，掃描線驅動電路102可依序地驅動兩兩掃描線所對應的畫素，例如，先驅動對應第一列畫素的掃描線GL1-2再驅動對應第一列畫素的掃描線GL1-1，接著，先驅動對應第二列畫素的掃描線GL2-2再驅動對應第二列畫素的掃描線GL2-1，依此類推，對掃描線GL3-1以及GL3-2也以類似的方式驅動。

此外，如上所述，各個畫素P1中的開關TFT1、TFT2可能因製程漂移、電路設計、雜訊干擾或其它因素，而導致開關TFT1、TFT2的導通時間與預期的導通時間不同。為確保電能儲存單元Cs1與電能儲存單元Cs2有足夠的時間進行電荷分享，掃描線驅動電路102也可以圖11或圖12實施例的方式來驅動掃描線GL1-1~GL3-2，也就是延長圖10實施例中的開關TFT2的導通時間，以使電能儲存單元Cs1與電能儲存單元Cs2上的跨壓有足夠的時間達道資料線DL2提供的資料電壓的二分之一(電壓等於Vd/2)。例如在圖11實施例中，可使開關TFT2的導通時間大於開關TFT1，或者是如圖12的實施例所示，持續使開關TFT2保持在 導通狀態，而讓電能儲存單元Cs1與電能儲存單元Cs2有足夠的時間進行電荷分享。

如上所述，透過切換畫素P1中的開關TFT1、TFT2的導通狀態，以改變與其連接的電能儲存單元Cs1、Cs2所儲存的電荷，即可提供多階驅動電壓至畫素電極PE。例如在可提供-Vd、0以及Vd等三種不同電壓值的資料電壓的情形下，藉由上述實施例的驅動電壓產生方式，即可提供-Vd、-Vd/2、0、Vd/2以及Vd等五種不同電壓值的驅動電壓給畫素電極PE。因此，可不需使用具有多階電壓輸出能力的驅動晶片來提供驅動電壓，而可避免提高顯示裝置的製造成本以及電路面積。

值得注意的是，在部分實施例中，也可透過控制開關TFT1以及TFT2的導通時間來調整儲存至電能儲存單元Cs1與Cs2的電荷，進而調整驅動電壓，也就是說，驅動電壓並不限定於上述的-Vd、-Vd/2、0、Vd/2以及Vd等電壓值，而可被設計為-Vd~Vd之間的任意值。其中，電壓值等於0的驅動電壓的產生方式可藉由圖4~或圖9實施例的方式來產生。此外，在部分實施例中，要將所提供的驅動電壓由一個不等於0的電壓值改為提供另一個不等於0的電壓值時，可先將所提供的驅動電壓調整至電壓值等於0，而後再將驅動電壓調整至所需的電壓值。舉例來說，當要將所提供的驅動電壓由Vd改為-Vd時，可先將所提供的驅動電壓由Vd調整為0，而後再將驅動電壓由0調整為-Vd。

另外，上述實施例雖皆以畫素P1包括兩個開關以及兩個 電能儲存單元為例進行說明，然畫素P1可包括的開關以及電能儲存單元的數量並不以上述實施例為限。在其它實施例中也可依據實際情形調整畫素所包括的開關以及電能儲存單元的數量，也就是說，各個畫素可包括q個開關以及q個電能儲存單元，其中q為大於1的整數。舉例來說，在，圖13是依照本發明另一實施例之畫素的示意圖，請參考圖13。在本實施例中，畫素P1可包括開關TFT1~TFT3以及電能儲存單元Cs1~Cs3，開關TFT1~TFT3串接於對應的資料線(在本實施例中為資料線DL1)與對應的畫素電極PE間，相鄰兩個開關的共同接點耦接對應的電能儲存單元的第一端，畫素電極PE耦接對應的電能儲存單元Cs3的第一端，電能儲存單元Cs1~Cs3的第二端耦接接地Vcom。掃描線驅動電路102可以類似上述實施例的方式來切換開關TFT1~TFT3的導通狀態，藉由上述實施例的驅動電壓產生方式，即可提供七種不同電壓值的驅動電壓至畫素電極PE，由於上述實施例已詳細舉例說明開關的切換方式，本領域具通常知識者應可依據上述實施例推知本實施例的實施方式，因此在此不再贅述。此外，各條資料線所能提供的資料電壓也不以上述實施例的三階電壓為限，各條資料線可例如能夠提供p階的資料電壓，其中p為大於1的整數。

綜上所述，在本發明的範例實施例可藉由切換畫素中的多個開關的導通狀態，以改變與此些開關連接的多個電能儲存單元所儲存的電荷，進而提供多階驅動電壓至畫素電極，而不需使用具有多階電壓輸出能力之源極驅動晶片來提供多階的驅動電 壓，因此可避免提高顯示裝置的製造成本以及電路面積。

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。

Claims (9)

1. 一種顯示裝置，包括：一掃描線驅動電路；一資料線驅動電路；以及多個畫素，分別配置於對應的資料線與對應的多條掃描線的交叉處，其中各該資料線能夠提供p階的資料電壓，各該畫素包括：q個開關，串接於該對應的資料線與畫素電極之間，各該開關的控制端耦接對應的掃描線，其中該q個開關包括一第一開關以及一第二開關；以及q個電能儲存單元，相鄰兩個開關的共同接點耦接對應的電能儲存單元的第一端，該畫素電極耦接對應的電能儲存單元的第一端，各該電能儲存單元的第二端耦接接地，與該畫素電極耦接的開關用以提供一多階驅動電壓至該畫素電極，其中p、q為大於1的整數，其中該q個電能儲存單元包括一第一電能儲存單元以及一第二電能儲存單元，其中，該第一開關的第一端耦接該對應的資料線，該第一開關的控制端耦接一第一掃描線，該第一電能儲存單元耦接於該第一開關的第二端與該接地之間，該第二開關的第一端耦接該第一開關的第二端，該第二開關的控制端耦接一第二掃描線，該第二開關的第二端耦接該畫 素電極，該第二電能儲存單元耦接於該第二開關的第二端與該接地之間，該第二開關的第二端用以輸出該多階驅動電壓，其中於該畫素電極的驅動期間，該第二開關的導通期間大於等於該第一開關的導通期間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一開關被導通的期間重疊於該第二開關被導通的期間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中於該畫素電極的驅動期間，該第一電能儲存單元與該第二電能儲存單元上的跨壓被充電至與該對應的資料線提供的資料電壓相等。
4. 如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中於該第一開關與該第二開關同時被導通之前，該第二開關先被導通。
5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一開關與該第二開關先後被導通，且該第一開關與該第二開關不同時被導通，於該第一開關被導通的期間該第一電能儲存單元上的跨壓被充電至與該對應的資料線提供的資料電壓相等，於該第二開關被導通的期間該第一電能儲存單元與該第二電能儲存單元進行電荷分享，而使該第一電能儲存單元與該第二電能儲存單元上的跨壓等於該對應的資料線提供的資料電壓的二分之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中各該資料線能夠提供3階的資料電壓，該多階驅動電壓為5階的驅動電壓。
7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一 開關包括一第一電晶體，該第二開關包括一第二電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一電能儲存單元包括一第一電容，該第二電能儲存單元包括一第二電容。
9. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該顯示裝置包括電泳式顯示器。