有源式矩阵显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种显示面板,并且尤其涉及一种具有高开口率的显示面板。
背景技术
目前一般液晶显示器大多使用有源矩阵(active matrix)驱动电路来控制显示面板,以使其显示影像。如何改良驱动电路及其驱动方法,以提高显示面板的解析度及开口率(Aperture Ratio),又能降低制造成本,减少驱动电路装置所占的体积,乃是业界一直努力的课题之一。
请参照图1和图2,图1为传统的有源式矩阵显示器40的部分电路图,图2为图1的有源式矩阵显示器40的布线图。在有源式矩阵显示器40上,具有多个以阵列形式排列的像素42。有源式矩阵显示器40上亦设置有有源矩阵驱动电路,用以控制显示面板上每一个像素42的动作。上述的有源矩阵驱动电路由多条彼此正交排列的扫描线(scan line)Sn~Sn+3及数据线(dataline)Dm~Dm+5所组成,而每一个像素42均具有一薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,TFT)Q作为开关。
一般薄膜晶体管Q为n型或是p型场效薄膜晶体管(Field EffectTransistor,FET),且共有三个电极,分别为:栅极(gate)、第一源极(source)/漏极(drain)以及第二源极/漏极。其中,每一个像素42的薄膜晶体管Q,其栅极与第一源极/漏极均分别与一对彼此正交的扫描线与数据线耦接。以左上角的像素42为例,其薄膜晶体管Q的栅极与显示面板上的扫描线Sn耦接,而其薄膜晶体管Q的第一源极/漏极与显示面板上的数据线Dm耦接,且其薄膜晶体管Q的第二漏极/源极与像素42的像素电容Cp的像素电极44耦接。如图1和图2所示,每两列的像素42之间,设有一条扫描线Sn~Sn+3,而每两行的像素42之间,设有一条数据线Dm~Dm+5。在这样的布线下,显示面板的开口率即会因过多的数据线而下降。
此外,Manabu等人在2003年的Society for Information Display(SID)DIGEST期刊第1236页至1239页所发表的论文「Display ElectronicsRequired for AMLCDs with Pixel Level Data-Line Multiplexing」中披露了另一现有技术。请参考图3和图4,图3为Manabu等人所披露的显示阵列的等效电路图,图4为控制图3的显示阵列的控制信号的时序图。其中,每个像素A1~D2搭配一个储存电容Cs,而平均每两个像素A1~D2配置三个晶体管T1~T3。以左上角的两像素A1和B1为例,像素A1和B1分别通过晶体管T1和T3耦接到数据线D(m)。其中,晶体管T1的栅极耦接到晶体管T2的第一源极/栅极,晶体管T2和T3的栅极耦接到扫描线G(n+1),而晶体管T2的第二源极/栅极通过导线32耦接至下一条扫描线G(n+2)。如图4所示,各扫描线G(n)~G(n+3)的电压会随时间而变化,以适时地开启晶体管T1~T3,以使数据线D(m)、D(m+1)的数据电压在特定时间内施加到像素A1~D2。举例来说,在t1期间,数据线D(m)的电压会施加到像素A1和B1;在t2期间,数据线D(m)的电压施加到像素B1;在t3期间,数据线D(m)的电压施加到像素C1和D1;而在t4期间,数据线D(m)的电压施加到像素D1。
虽然,Manabu等人所披露的显示阵列其每两行的像素共用一条数据线,而使其总数据线的数目得以减少,但是因为这样的技术仍旧得通过导线32来连接各扫描线上的晶体管T2,故其显示面板的开口率仍无法提高。此外,Manabu等人所披露的显示阵列平均每两个像素需要三个晶体管T1~T3,而过多的晶体管亦会使其面板的开口率下降。
发明内容
本发明提供一种有源式矩阵显示器,其具有较高的开口率。
本发明提供一种驱动方法,用以驱动上述的有源式矩阵显示器。
本发明提出一种有源式矩阵显示器。所述有源式矩阵显示器包括第一像素电极、第二像素电极、数据线、第一扫描线以及第二扫描线。其中所述第一扫描线用以控制第一像素电极与数据线之间的电连接,而所述第二扫描线用以控制第一像素电极与第二像素电极之间的电连接。
本发明提出一种驱动有源式矩阵显示器的方法,用以更新有源式矩阵显示器的第一像素电极与第二像素电极的像素电压。上述方法包括:在第一扫描期间内,通过使有源式矩阵显示器的第一扫描线和第二扫描线同时为高电位,而使第一像素电极电连接于有源式矩阵显示器的一数据线,并使第二像素电极电连接于第一像素电极;以及,在第二扫描期间内,通过使第二扫描线为低电位并使第一扫描线为高电位,而使第一像素电极电连接于有源式矩阵显示器的数据线,并使第二像素电极与第一像素电极电性分离。
在本发明的一实施例中,上述有源式矩阵显示器还包括第一晶体管和第二晶体管。其中当第一扫描线为高电位时,有源式矩阵显示器的第一晶体管会导通,而当第二扫描线为高电位时,有源式矩阵显示器的第二晶体管会导通。第一晶体管的源极和漏极耦接于第一像素电极与数据线,第一晶体管的栅极耦接于第一扫描线,第二晶体管的源极和漏极耦接于第一像素电极与第二像素电极,而第二晶体管的栅极耦接于第二扫描线。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极设于第一扫描线与第二扫描线之间。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极设于第二扫描线的不同侧。
在本发明的一实施例中,上述的有源式矩阵显示器包括有多个所述的第一像素电极以及多个所述的第二像素电极,而多个第一像素电极和多个第二像素电极以翻转像素(flip pixel)的方式排列。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极具有不同的像素电压。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极具有不同大小的面积。
在本发明的一实施例中,上述的数据线的极性每隔一帧周期只切换一次。
在本发明的一实施例中,上述的数据线的极性每隔两个扫描期间切换一次。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极具有相同的极性。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极具有不同的极性。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极由相同颜色的滤光层所覆盖。
在本发明的一实施例中,上述的第一像素电极与第二像素电极由不同颜色的滤光层所覆盖。
在本发明的一实施例中,上述的第二扫描期间小于第一扫描期间。
在本发明的一实施例中,当第一像素电极电连接于数据线,且第二像素电极与数据线电性分离时,第一扫描线的电压为一第一高电位。当第一像素电极与第二像素电极均电连接于数据线时,第一扫描线与第二扫描线的电压为一第二高电位,而第二高电位小于第一高电位。
在本发明的一实施例中,在每一帧周期内,第一扫描线和第二扫描线都会由高电位降至第一低电位,再由第一低电位降至第二低电位。当第一扫描线处于第一低电位或第二低电位时,第一像素电极与数据线电性分离。当第二扫描线处于第一低电位或第二低电位时,第二像素电极与数据线电性分离。
本发明主要利用同列相邻的第一像素电极和第二像素电极共用一条数据线的驱动方式,第二像素电极会通过第一像素电极电连接到数据线,且每个像素仅利用一个开关来控制作动,以同时减少数据线的数目与开关数目,进而达到降低成本与增加开口率的目的。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
图1为传统的有源式矩阵显示器的部分电路图;
图2为图1的有源式矩阵显示器的布线图;
图3为Manabu等人所披露的显示阵列的等效电路图;
图4为图3显示阵列的控制信号的时序图;
图5为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的布线图;
图6为图5的有源式矩阵显示器的电路图;
图7为用以说明图5的有源式矩阵显示器的驱动方式的电路图;
图8为图7的有源式矩阵显示器的扫描线的控制信号的时序图;
图9为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器的电路图;
图10为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器的布线图;
图11为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器的布线图;
图12为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器的布线图;
图13为图11的有源式矩阵显示器的电路图;
图14为用以说明图13的有源式矩阵显示器的驱动方式的电路图;
图15为图11的有源式矩阵显示器的扫描线的控制信号的时序图;
图16为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的扫描线的控制电压的时序图;
图17为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的扫描线的控制电压的时序图;
图18为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的部分电路图;
图19为图18的各扫描线的扫描电压的时序图;
图20为本发明另一实施例中各扫描线的扫描电压的时序图;
图21为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的电路图;
图22为图21的有源式矩阵显示器的布线图;
图23为图21的有源式矩阵显示器的控制信号时序图;
图24为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的布线图;
图25为图24的有源式矩阵显示器的电路图;
图26为图24的有源式矩阵显示器的控制信号时序图;
图27为图5中有源式矩阵显示器的控制信号时序图;
图28绘示图5的有源式矩阵显示器的像素电极的极性;
图29为图12中有源式矩阵显示器的控制信号时序图;以及
图30绘示图12的有源式矩阵显示器的像素电极的极性。
【主要元件符号说明】
32:导线
40、50、90、100、110、120、210、240:有源式矩阵显示器
42:像素
44:像素电极
60:第一亚像素
62:第二亚像素
64、66:像素
242:冗余区
A:第一像素电极
B:第二像素电极
A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2:像素
Cgd:栅极/漏极电容
Cgs:栅极/源极电容
Csa:第一储存电容
Csb:第二储存电容
CP:像素电容
Cs:储存电容
Clca:第一像素电容
Clcb:第二像素电容
COM:共同电压
Dm~Dm+5、D(m)、D(m+1):数据线
G(n)~G(n+3):扫描线
M1:第一晶体管
M2:第二晶体管
Q:薄膜晶体管
Q1~Q8:晶体管
Sn~Sn+4、SX-1、SX:扫描线
t1~t4、TA~TN:扫描期间
Ta:第一扫描周期
Tb:第二扫描周期
v1~v8:亚像素
VA2、VB2:像素电压
VH1:第一高电位
VH2:第二高电位
VH3:第三高电位
VL:低电位
VL1:第一低电位
VL2:第二低电位
:正极性
:负极性
具体实施方式
请参考图5和图6,图5为本发明一实施例的有源式矩阵显示器50的布线图,图6为图5的有源式矩阵显示器50的电路图。有源式矩阵显示器50包括有多个第一亚像素(first sub-pixel)60、多个第二亚像素(secondsub-pixel)62、多个第一晶体管M1、多个第二晶体管M2、多条数据线Dm~Dm+2以及多条扫描线Sn~Sn+4。需说明的,图5和图6中所绘示的数据线、扫描线和像素的数目仅作示例性说明之用,本发明并不以此为限,而应用本发明时,可按照实际上所需的解析度,增加或减少数据线、扫描线和像素的数目。另外,若有源式矩阵显示器为一液晶显示器时,一般会有多条储存电容线(图5中未绘出)以减少液晶像素所储存的电位因漏电流而产生的变动量,即一液晶像素除本身的电容Clc之外,还包括像素电极和储存电容线之间的储存电容Cs。如图所示,每一第一亚像素60耦接至一对应的第一晶体管M1,并具有第一像素电容Clca和第一储存电容Csa;而每一第二亚像素62耦接至一对应的第二晶体管M2,并具有第二像素电容Clcb和第二储存电容Csb。第一像素电容Clca具有耦接至对应的第一晶体管M1的第一像素电极A,而第二像素电容Clcb具有耦接至对应的第二晶体管M2的第二像素电极B。第一储存电容Csa与第一像素电容Cla用以保存第一亚像素60显示影像所需的电荷。相对的,第二储存电容Csb与第二像素电容Csb则是用以保存第二亚像素62显示影像所需的电荷。
每一个第一晶体管M1的栅极耦接至一条对应的扫描线Sn~Sn+4,且第一晶体管M1的第一源极/漏极耦接至一条对应的数据线Dm~Dm+2,而其第二源极/漏极耦接至对应的第一亚像素60以及对应的第二晶体管M2的第一源极/漏极。此外,第二晶体管M2的栅极耦接至一条对应的扫描线Sn~Sn+4,而第二晶体管M2的第二源极/漏极耦接至对应的第二亚像素62。以位于图5和图6中最左上角的第一晶体管M1和第二晶体管M2为例,最左上角的第一晶体管M1其栅极耦接至扫描线Sn+1,而其第一源极/漏极耦接至数据线Dm,且其第二源极/漏极耦接至最左上角的第一亚像素60以及最左上角的第二晶体管M2的第一源极/漏极。至于位于图5和图6最左上角的第二晶体管M2,其栅极耦接至扫描线Sn,且其第二源极/漏极耦接至最左上角的第二亚像素62。换言之,相互耦接的第一晶体管M1和第二晶体管M2的两栅极分别耦接至两相邻的扫描线(如Sn和Sn+1)。扫描线的电压会适时提升至高电位,以控制第一晶体管M1和第二晶体管M2的开启时机,进而使数据线Dm~Dm+2的电压得以施加到第一亚像素60和第二亚像素62。其中,当耦接的第一晶体管M1和第二晶体管M2开启时,数据线Dm~Dm+2的电压即可通过第一亚像素60施加到第二亚像素62。因此,有源式矩阵显示器50的每一行第一亚像素60和其中一行的第二亚像素62共用同一条数据线Dm~Dm+2,因此相较于现有技术中的有源式矩阵显示器,本实施例中的有源式矩阵显示器50会有较大的开口率。
为方便说明有源式矩阵显示器50的驱动方式,在此先将有源式矩阵显示器50的每一列的第一亚像素60、第二亚像素62、第一晶体管M1和第二晶体管M2的元件符号再进一步地编排,以兹区别。如图7所示,图6中第一列、第二列、第三列和第四列的第二亚像素62分别称为亚像素v1、v3、v5和v7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一亚像素60分别称为亚像素v2、v4、v6和v8。此外,第一列、第二列、第三列和第四列的第二晶体管M2分别称为晶体管Q1、Q3、Q5和Q7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一晶体管M1分别称为晶体管Q2、Q4、Q6和Q8。请参考图5、图7和图8,其中图8为有源式矩阵显示器50的扫描线的控制信号的时序图。以多个扫描期间TG~TL为例,在扫描期间TG,扫描线Sn+1和Sn+2的控制信号为高电位,而使得晶体管Q2、Q3、Q4和Q5导通,数据线Dm~Dm+2的数据电压会传送到亚像素v2、v3和v4,其中数据线Dm~Dm+2的数据电压通过亚像素v4的第一像素电极A施加到亚像素v3的第二像素电极B。此外,在扫描期间TG,因晶体管Q5导通而晶体管Q6不导通,故亚像素v5和v6中的电荷会互通,而使得亚像素v5和v6之间的电压差降低。
在扫描期间TH,只有扫描线Sn+1的控制信号为高电位,此时晶体管Q2和Q3导通,数据线Dm~Dm+2的数据电压会传送到亚像素v2。此外,因亚像素v3的像素电极B的电位和亚像素v4的像素电极A的电位在扫描期间TG时已经平衡而相等,故亚像素v3在扫描期间TH所显示的数据不会因晶体管Q3的导通而受到影响。由此可知,在一帧周期(frame period)内,亚像素v3和亚像素v2的像素电压会分别在扫描期间TG和TH内完成更新,而亚像素v4在扫描期间TG则会被预先充电。
相似地,在扫描期间TI,扫描线Sn+2和Sn+3的控制信号为高电位,而使得晶体管Q4、Q5、Q6和Q7导通,数据线Dm~Dm+2的数据电压传送到亚像素v4、v5和v6,其中数据线Dm~Dm+2的数据电压通过亚像素v6的第一像素电极A施加到亚像素v5的第二像素电极B。此外,在扫描期间TI,因晶体管Q7导通而晶体管Q8不导通,故亚像素v7和v8中的电荷会互通,而使得亚像素v7和v8之间的电压差降低。在扫描期间TJ,只有扫描线Sn+2的控制信号为高电位,此时晶体管Q4和Q5导通,数据线Dm~Dm+2的数据电压传送到亚像素v4。此外,因亚像素v5的像素电极B的电位和亚像素v6的像素电极A的电位在扫描期间TI时已经平衡而相等,故亚像素v5在扫描期间TI所显示的数据不会因晶体管Q5的导通而受到影响。由此可知,亚像素v5和亚像素v4的像素电压会分别在扫描期间TI和TJ内完成更新,而亚像素v6在扫描期间TI则会被预先充电。同理,在扫描期间TK和TL,通过控制扫描线Sn+3和Sn+4的电位,可将数据线Dm~Dm+2的数据电压传送到亚像素v7和v6,以更新亚像素v7和v6其像素电极B和A的电位,进而改变其液晶的旋转角度和光穿透率。
除了上述可提高显示面板的开口率之外,本发明的另一应用可用来改善液晶显示器的色偏差(color shift)现象。一般而言,因为不同角度的入射光于液晶层中,所产生的位相差值(Retardation)不同,所以对液晶显示器正视与对液晶显示器侧视时的光穿透率并不相同。因此,当观察角度不同时,光所受到的偏折系数不相同,导致穿透率也不一样。所以,不同视角会造成所显示的光的亮度不同。而当不同色光(例如红色光、绿色光及蓝色光)在正视与侧视时各以不同亮度比例混色之后,则会产生正视与侧视所显示的颜色不相同的色偏差现象。一般而言,因侧视所造成的色偏差的程度大小是蓝色光大于绿色光,绿色光大于红色光。如何减少正视与侧视液晶显示器时的色偏差,乃是业界所致力的课题之一。
为减少正视与侧视液晶显示器时的色偏差,本发明将上述的第一亚像素60和第二亚像素62整合为像素64。请参考图9,图9为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器90的电路图。有源式矩阵显示器90的电路结构与有源式矩阵显示器50一样,在此即不再赘述。在本实施例中,同一像素64的第一亚像素60和第二亚像素62用以显示相同的颜色,而相邻的两像素64则显示不同的颜色。举例来说,在本发明的一实施例中,同一像素64的第一亚像素60和第二亚像素62由相同颜色的滤光层所覆盖,以显示相同的颜色;而相邻的两像素64由不同颜色的滤光层所覆盖,以显示不同的颜色。此外,在本发明中,通过使同一像素64的第一亚像素60和第二亚像素62显示不同的灰阶值,来改善色偏差现象。举例来说,在本发明的一实施例中,为使其中一个像素64表现出相当于灰阶值等于125的效果,其第一亚像素60所对应的灰阶值设为140,而第二亚像素62所对应的灰阶值设为115。因第一亚像素60和第二亚像素62分别显示不同的亮度,故在不同的观看角度下,可达到视觉互补的效果,而使得色偏差的程度降低。另外,需说明的是,在处理色偏差时,第一亚像素60和第二亚像素62所对应的灰阶值可依据实际情况作调整,例如:依据第一亚像素60和第二亚像素62的像素电极A和B的面积比例来调整,或是将第一亚像素60和第二亚像素62所对应的像素值对调。
在图5中,像素电极A与像素电极B在形状和大小上大致相同,而在本发明的一实施例中,像素电极A的形状和大小与像素电极B不同。请参考图10,图10为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器100的布线图。有源式矩阵显示器100的电路结构及驱动方式与图5中的有源式矩阵显示器50相同,而两者之间的不同点在于其像素电极A与像素电极B的形状以及大小。在本实施例中,像素电极A的面积小于像素电极B的面积,且两者的形状也不同。然而需说明的,本发明并不以此为限,例如:像素电极A和像素电极B可为长度相同但宽度不相同的四边形。
在上述实施例中,第二晶体管M2用以将位于同一列上的第一亚像素60和第二亚像素62的第一像素电极A和第二像素电极B耦接在一起。然而在本发明的另一实施例中,第二晶体管M2则是用来将位于两相邻列上的第一亚像素60和第二亚像素62的第一像素电极A和第二像素电极B耦接在一起。请参考图11,图11为本发明另一实施例的有源式矩阵显示器110的布线图。其中,每一第二晶体管M2将所对应的一条扫描线Sn~Sn+4两侧的第一像素电极A和第二像素电极B耦接在一起。此外,虽然图11所绘示的第一像素电极A和第二像素电极B在形状和大小上不一样,然而本发明并不以此为限,例如:第一像素电极A和第二像素电极B可具有大致相同的形状和大小。请参考图11和图12,图12为本发明一实施例的有源式矩阵显示器120的布线图。有源式矩阵显示器120各元件之间的连接方式与有源式矩阵显示器110相同,而两者的差别只在于第一像素电极A和第二像素电极B的形状和大小。
请参考图13并同时参考图9,其中图13为图11的有源式矩阵显示器110的电路图。由图可知,有源式矩阵显示器110中各元件之间的电连接方式基本上与有源式矩阵显示器90中各元件之间的电连接方式是相同的,而两者的差别只在于第二亚像素62的设置位置。此外,如图13所示,每一个第一亚像素60会与同列上的一个第二亚像素62整合为像素66,因此有源式矩阵显示器110亦具有上述降低色偏差的功能。
基本上,有源式矩阵显示器110的驱动方式与有源式矩阵显示器50和90的驱动方式是一致的,而为方便说明有源式矩阵显示器110的驱动方式,在此同样先将有源式矩阵显示器110的每一列的第一亚像素60、第二亚像素62、第一晶体管M1和第二晶体管M2的元件符号再进一步地编排,以兹区别。如图14所示,图13中通过第二晶体管M2耦接至扫描线Sn、Sn+1、Sn+2和Sn+3的第二亚像素62分别称为亚像素v1、v3、v5和v7,而通过第一晶体管M1耦接至扫描线Sn+1、Sn+2、Sn+3和Sn+4的第一亚像素60分别称为亚像素v2、v4、v6和v8。此外,第一列、第二列、第三列和第四列的第二晶体管M2分别称为晶体管Q1、Q3、Q5和Q7,而第一列、第二列、第三列和第四列的第一晶体管M1分别称为晶体管Q2、Q4、Q6和Q8。请参考图14和图15,图15为有源式矩阵显示器110的扫描线的控制信号的时序图。其中,与有源式矩阵显示器50和90相同的,有源式矩阵显示器110的亚像素v3、v2、v5、v4、v7和v6所显示的灰阶状态分别在扫描期间TG、TH、TI、TJ、TK、和TL完成更新。其中,每一帧周期内,亚像素v1、v3、v5和v7的第二像素电极B会分别通过其所耦接晶体管Q1、Q3、Q5、Q7以及亚像素v2、v4、v6和v8的第一像素电极A,电连接到数据线Dm~Dm+2,而使得亚像素v1、v3、v5和v7的第二像素电极B的像素电压得以被更新。
在上述的实施例中,每一个第二像素电极B均需通过其所耦接的第二晶体管M2和第一像素电极A,电连接到所对应的数据线Dm~Dm+2。因此,当第二像素电极B与数据线之间的第一晶体管M1和第二晶体管M2都导通时,第二像素电极B与数据线之间的阻抗会大于第一像素电极A与数据线之间的阻抗,而这样的状况可能会使得部分的第二像素电极B的像素电压在预定的时间内无法完成更新。为确保每一个像素电极B的像素电压在预定的时间内均可完成更新,本发明另提供几种方式来达成这样的目的。其中一种方式即是调整像素电极A和像素电极B所对应的第一扫描周期和第二扫描周期。请参考图16,图16为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的扫描线的控制电压的时序图。各扫描期间(例如TG~TL)可依据所对应的第一晶体管M1和第二晶体管M2的开启状况而被区分为第一扫描周期Ta和第二扫描周期Tb。其中,在每一第二扫描周期Tb内,两条相邻的扫描线的电压为高电位,而与这两条相邻扫描线耦接的第一晶体管M1和第二晶体管M2会导通,进而使得其所对应的第一像素电极A和第二像素电极B的像素电压都获得更新;而在每一第一扫描周期Ta内,只会有一条扫描线的电压会为高电位,此时只有某一列的第一像素电极A会电连接到数据线。由此可知,第一像素电极A的总充电时间(Ta+Tb)会较第二像素电极B的总充电时间(Tb)长,故可通过缩短第一扫描周期Ta并延长第二扫描周期Tb的方式,或使第二扫描周期Tb大于第一扫描周期Ta,来确保每一个第一像素电极A和每一个第二像素电极B都可在预定的扫描周期内完成更新其像素电压的动作。
此外,本发明另一种确保像素电压可在预定的扫描周期内完成更新的方式,是通过对第二像素电极B预充电来达成。请参考图17并同时参考图8,图17为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的扫描线的控制电压的时序图。在本实施例中,各扫描线Sn~Sn+4的电压除了会在如图8所示的扫描期间内处于高电位之外,亦会在以斜线区块表示的扫描期间内对第二像素电极B预先充电。举例来说,对于亚像素v3来说,当扫描线Sn+1和Sn+2的电压都为高电位时,其第二像素电极B会因电连接到数据线而被充电。因此,除了在扫描期间TG原有的充电程序之外,亚像素v3第二像素电极B在另一扫描期间TD也会被充电。同理,亚像素v5第二像素电极B会在扫描期间TF被预充电,并在扫描期间TI完成像素电压的更新动作。至于其他第二亚像素的第二像素电极B的预充电方式,则可依此类推。因每个第二亚像素的第二像素电极B都会被预充电,故可确保第二像素电极B的像素电压可在预定的扫描周期内完成更新。
在公知的有源式矩阵显示器通常会有所谓的馈通现象(feed througheffect)产生,造成这种现象的主要原因在于有源式矩阵显示器的薄膜晶体管与扫描线之间存有寄生的栅极/漏极电容Cgd以及栅极/源极电容Cgs之故。当扫描线的电压有所变化时,其所耦接的像素电极的电压即会受到影响而改变,然而倘若各像素电极的电压的改变量不一致的话,则有源式矩阵显示器所显示的亮度即会有不均匀的状况,进而降低其画质。
为了使馈通现象对于画质的影响降至最低,在本发明的一实施例中即通过控制各扫描线于各扫描期间的扫描电压的波形,来使像素电极的电压改变量趋于一致,以确保其画质。请参考图18和图19,图18为本发明一实施例的有源式矩阵显示器的部分电路图,图19为图18的各扫描线Sn~Sn+4的扫描电压的时序图。为方便说明之故,图18的电路图只绘示了一条数据线Dm,而本领域一般技术人员应可了解本实施例中所披露的方法可应用在多条数据线的有源式矩阵显示器当中。在本实施例中,通过晶体管Q1、Q3、Q5、Q7耦接至扫描线Sn~Sn+3的第二亚像素分别标示为v1、v3、v5、v7,而通过晶体管Q2、Q4、Q6、Q8耦接至扫描线Sn+1~Sn+4的第一亚像素分别标示为v2、v4、v6、v8。每一个晶体管Q1~Q8均具有栅极/漏极电容Cgd以及栅极/源极电容Cgs,耦接至对应的扫描线Sn~Sn+4。当扫描线Sn~Sn+4处于低电位VL时,其所耦接的晶体管Q1~Q8不导通。当在同一扫描期间有两相邻的扫描线的电压为高电位时,其电压值为第一高电位VH1;而当同一扫描期间只有单一条扫描线的电压为高电位时,其电压值为第二高电位VH2,其中第二高电位VH2大于第一高电位VH1。此外,在每一扫描期间后,当扫描线的电压从第一高电位VH1或第二高电位VH2降至低电位VL时,其电压值会先降至第三高电位VH3后,再降至低电位VL。其中第三高电位VH3小于第一高电位VH1而大于低电位VL。以扫描期间TG为例,扫描线Sn+1和Sn+2的电压先被提升到第一高电位VH1,而使得连接至扫描线Sn+1和Sn+2的晶体管Q2、Q3、Q4和Q5导通,进而使得亚像素v3和v4被数据线Dm充电。之后,当扫描线Sn+2的电压由第一高电位VH1降至低电位VL之前,扫描线Sn+2的电压会先降至第三高电位VH3,以缩小晶体管Q4的栅极/漏极电容Cgd以及栅极/源极电容Cgs两端的压差,进而使得亚像素v4的第一电极A的像素电极因关闭晶体管Q4所造成的压降减少,进而降低馈通现象。此外,在扫描期间TH,当晶体管Q4关闭时,因此时晶体管Q3仍然开启,而使得亚像素v3的像素电极B的电压会受到亚像素v4的像素电极A压降的影响,而为降低因这样的影响所造成像素电极B在电压上的变动,扫描线Sn+1的电压会由第一高电位VH1提升到第二高电位VH2,以使得扫描线Sn+1电压上的提升对于亚像素v3像素电极B的影响,抵消掉扫描线Sn+2电压上的下降对于亚像素v3像素电极B的影响。如此一来,当扫描线Sn+1的电压提升到第二高电位VH2而扫描线Sn+2的电压降低至低电位VL时,亚像素v3的像素电极B在电压上的变化可等于或趋近零。之后,当扫描线Sn+1的电压由第二高电位VH2降至低电位VL之前,扫描线Sn+1的电压会先降至第三高电位VH3,以缩小晶体管Q3的栅极/漏极电容Cgd和栅极/源极电容Cgs两端的压差,进而使得亚像素v3的第二电极B的像素电极因关闭晶体管Q3所造成的压降减少,进而降低馈通现象。因在扫描期间TG和TH即将结束时,扫描线Sn+2和Sn+1的电压都分别从第三高电位VH3降至低电位VL,故亚像素v3和v4因扫描线Sn+1和Sn+2的压降而在像素电压上所形成的变化量会一致,而使得有源式矩阵显示器会有较佳的画质。
除了以上述方式降低馈通现象对于画质的影响之外,在本发明的一实施例中,披露了另一种方法以降低馈通现象对于画质的影响。请参考图20并同时参照图18,图20为本发明另一实施例中各扫描线Sn~Sn+4的扫描电压的时序图。在每一帧周期内,每一条扫描线Sn~Sn+4会由第二低电位VL2提升至高电位VH,而在经过一个扫描期间之后再由高电位VH降至第一低电位VL1,其中第一低电位VL1高于第二低电位VL2,而第二低电位VL2为负电压。当任一扫描线的扫描电压等于第一低电位VL1或第二低电位VL2时,扫描线所耦接的晶体管会被关闭。当各扫描线Sn~Sn+4的电压维持在第一低电位VL1一个扫描期间后,会由第一低电位VL1提升至高电位VH,并于高电位VH维持两个扫描期间后,再由高电位VH降至第一低电位VL1。之后,经过一预设时间(例如三个扫描期间)后,扫描线的电压会由第一低电位VL1降至第二低电位VL2。以扫描线Sn+1为例,在扫描期间TE至~TK以外的其他扫描期间,其电压为第二低电位VL2;在扫描周期TE、TG和TH,其电压为高电位VH;而在扫描周期TF、TI、TJ和TK,其电压为高电位第一低电位VL1。为清楚地说明本实施例的特点,以下将以亚像素v2的像素电压VA2和亚像素v3的像素电压VB2来说明。在扫描期间TG,扫描线Sn+1和Sn+2的电压分别为高电位VH,而使得晶体管Q2、Q3、Q4和Q5会导通,进而使得像素电压VA2和VB2分别被提升至数据线Dm的电压。当扫描期间由TG切换至TH时,扫描线Sn+1的电压仍维持在高电位VH,而扫描线Sn+2的电压从高电位VH切换到第一低电位VL1,故晶体管Q2和Q3会导通,而晶体管Q4和Q5会被关闭,因晶体管Q4的馈通现象,而导致像素电压VB2产生ΔV1的压降,其中ΔV1以下列式子表示:
当扫描期间由TH切换至TI时,扫描线Sn+1的电压从高电位VH切换到第一低电位VL1,因晶体管Q2和Q3的馈通现象,而导致像素电压VA2和VB2分别产生ΔV4和ΔV2的压降,其中ΔV4和ΔV2分别以下列式子表示:
当扫描期间由TI切换至TJ时,扫描线Sn的电压从第一低电位VL1切换到第二低电位VL2,因晶体管Q1的馈通现象,而导致像素电压VA2产生ΔV5的压降,其中ΔV5以下列式子表示:
当扫描期间由TK切换至TL时,扫描线Sn+1的电压从第一低电位VL1切换到第二低电位VL2,因晶体管Q2和Q5的馈通现象,而导致像素电压VA2和VB2分别产生ΔV6和ΔV3的压降,其中ΔV6和ΔV3分别以下列式子表示:
在本发明的一实施例中,通过调整第一低电位VL1以及第二低电位VL2,而使得(ΔV1+ΔV2+ΔV3)等于(ΔV4+ΔV5+ΔV6)。换言之,亚像素v2和v3的像素电压VA2和VB2因馈通现象所导致的总压降会相等,故亚像素v2和v3的亮度会一致。
请参考图21并同时参考图7,图21为本发明一实施例的有源式矩阵显示器210的电路图。与图7的有源式矩阵显示器50不同的是,有源式矩阵显示器210采用翻转像素(flip pixel)的排列方式,其中有源式矩阵显示器210的偶数列中的第一晶体管(即晶体管Q4和Q8)耦接至第二条以后的数据线Dm+1~Dm+3,而其奇数列中的第一晶体管(即晶体管Q2和Q6)则与有源式矩阵显示器50的耦接方式一样。详言之,在有源式矩阵显示器210中,第一列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q2的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm、Dm+1和Dm+2;第二列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q4的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm+1、Dm+2和Dm+3;第三列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q6的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm、Dm+1和Dm+2;而第四列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q8的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm+1、Dm+2和Dm+3。此外,在本发明的另一实施例中,将有源式矩阵显示器210的奇数列和偶数列上的第一晶体管与数据线Dm~Dm+3的连接方式左右对调。亦即,其奇数列中的第一晶体管(即晶体管Q2和Q6)耦接至第二条以后的数据线Dm+1~Dm+3,而其偶数列中的第一晶体管(即晶体管Q4和Q8)则与有源式矩阵显示器50的耦接方式一样。详言之,在这样的实施例中,第一列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q2的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm+1、Dm+2和Dm+3;第二列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q4的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm、Dm+1和Dm+2;第三列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q6的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm+1、Dm+2和Dm+3;而第四列的第一行、第二行及第三行的晶体管Q8的第一源极/漏极分别耦接至数据线Dm、Dm+1和Dm+2。
当有源式矩阵显示器采用上述翻转像素的排列方式时,其有利于其像素极性的控制。详言之,采用上述翻转像素排列方式的有源式矩阵显示器可通过行反转(column inversion)的极性控制方式,达到点反转(dotinversion)的效果。请参考图22和图23,图22为有源式矩阵显示器210的布线图,图23为有源式矩阵显示器210的控制信号时序图。其中,以所标示的像素电极其极性为正,而以所标示的像素电极其极性为负。在本实施例中,同一帧周期内,奇数行的数据线其极性相同,而偶数行的数据线其极性相同,且每相隔一帧周期,其极性会变换一次。举例来说,在某一帧周期内,倘若数据线Dm和Dm+2的极性为正,而数据线Dm+1和Dm+3的极性为负,则在下一个帧周期内,数据线Dm和Dm+2的极性则会为负,而数据线Dm+1和Dm+3的极性则会为正;反之亦同。如图23所示,在同一帧周期内,数据线Dm的极性为正,而数据线Dm+1的极性为负,其中标示为COM的电压准位为有源式矩阵显示器210的共同电极的共同电压。可以预期地,在下一个帧周期,数据线Dm的极性会为负,而数据线Dm+1的极性为正。亦即,在下一个帧周期中,数据线Dm的数据电压会低于共同电压COM,而数据线Dm+1的数据电压会高于共同电压COM。此外,图23中的扫描线Sn~Sn+3的时序与图8所绘示的扫描线Sn~Sn+3的时序一致,均是用以依序地对第一亚像素和第二亚像素充电,在此即不再赘述。
请参考图24并同时参考图22,图24为本发明一实施例的有源式矩阵显示器240的布线图。有源式矩阵显示器240亦是采用翻转像素的排列方式。然而,与有源式矩阵显示器210不同的是,有源式矩阵显示器210中的第二晶体管M2是用以连接同列中的第一像素电极A和第二像素电极B,而有源式矩阵显示器240中的第二晶体管M2则是用以连接同行中的第一像素电极A和第二像素电极B。此外,有源式矩阵显示器240另包括有冗余区242,用以辅助驱动位于冗余区242的上一列的第一像素电极A和第二像素电极B。此外,有源式矩阵显示器240的各像素的极性如图24所示,在同一列中,每一数据线两旁的第一像素电极A和第二像素电极B的极性会相同;而同一行中,每一个第一像素电极A的极性会不同于和其相邻的第二像素电极B的极性。
请参考图25和图26,图25为有源式矩阵显示器240的电路图,而图26为有源式矩阵显示器240的控制信号时序图。在本实施例中,有源式矩阵显示器240的极性控制方式采用双列反转(two-line inversion)的驱动方式,其中数据线Dm~Dm+1的数据电压的极性会每隔两个扫描期间转换一次。例如,在扫描期间T3和T4内,数据线Dm的数据电压的极性为正,数据线Dm+1的数据电压的极性为负;而在扫描期间T5和T6内,数据线Dm的数据电压的极性为负,数据线Dm+1的数据电压的极性为正。
请参考图27和图28,图27为图5中有源式矩阵显示器50的控制信号时序图,图28则用以绘示有源式矩阵显示器50的像素电极的极性。同样的,有源式矩阵显示器50的极性控制方式采用双列反转的驱动方式,其中数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性会每隔两个扫描期间转换一次。每一条数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性会与相邻的数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性不同。此外,第一像素电极A和第二像素电极B的极性交错地排列。每一个第一像素电极A的极性会与同列中相邻的第二像素电极B的极性不同,且会与同行中相邻的第一像素电极A的极性不同。相对地来说,每一个第二像素电极B的极性会与同列中相邻的第一像素电极A的极性不同,且会与同行中相邻的第二像素电极B的极性不同。
请参考图29和图30,图29为图12中有源式矩阵显示器120的控制信号时序图,图30则用以绘示有源式矩阵显示器130的像素电极的极性。有源式矩阵显示器120的极性控制方式亦采用双列反转的驱动方式,其中数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性会每隔两个扫描期间转换一次。每一条数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性会与相邻的数据线Dm~Dm+2的数据电压的极性不同。此外,在两相邻的数据线Dm~Dm+2当中,同列且相邻的第一像素电极A和第二像素电极B其极性会相同,而同行且相邻的两第一像素电极A或第二像素电极B其极性会不同。
综上所述,本发明主要利用同列相邻的第一像素电极和第二像素电极共用一条数据线的驱动方式,第二像素电极会通过第一像素电极电连接到数据线,且每个像素仅利用一个开关来控制作动,以同时减少数据线的数目与开关数目,进而达到降低成本与增加开口率的目的。
虽然本发明已以优选实施例披露如上,但其并非用以限定本发明,本领域一般技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,可以对本发明进行各种各样的修改和变更,因此本发明的保护范围应以所附的权利要求书所界定的范围为准。