TWI550591B - 顯示裝置及其操作方法 - Google Patents

Description

顯示裝置及其操作方法

本發明是有關於一種顯示裝置，尤其是有關於一種可自動調節共同電壓之顯示裝置及其操作方法。

當長時間以一偏壓施加於液晶盒(Cell)時，將使得液晶盒內產生殘留的電荷，隨著時間增加所累積的電荷會越來越多，最後對液晶分子的旋轉造成影響，此現象稱之為影像殘留(Image Sticking)。為了避免此一問題的發生，傳統上會使用極性反轉(Polarity Inversion)的方式，讓液晶盒內不致產生累積的電荷。共同電壓是用於極性反轉時的參考電位，即顯示資料的電壓準位高於共同電壓之電壓準位為正極性；反之，當顯示資料的電壓準位低於共同電壓之電壓準位為負極性，理想上共同電壓之電壓準位，必須是正極性和負極性顯示資料之中間值。然因為饋通效應(Feedthrough Effect)的影響，閘極控制訊號電壓的改變會透過寄生電容的耦合，影響儲存電容和液晶電容的電位，使得共同電壓非理想上正極性和負極性顯示資料之中間值，導致顯示畫面出現閃爍(flicker)的情況。除此之外，在不同廠區、不同批次，甚至是片(frame)與片之間皆存在著片間差異，因此無法以相同的參數設計適用在所有的產品。為了解決共同電壓偏移的問題，習知技術提出了一種利用人工進行調整之生產方法，然此調 整方法係透過人工以目視調整共同電壓，需耗費人力進行調整，且不同人員所調整的影像品質亦會有所差異。再者，調整後的液晶顯示裝置在長時間使用會因元件老化等因素，導致元件相關參數或電壓準位變動的情形，因此仍無法完全避免共同電壓偏移的問題。又習知技術亦提出利用數位系統計算共同電壓差異以修正共同電壓的調整方法，然此方法需先將電壓差進行類比數位轉換，再透過系統運算以決定欲輸出之共同電壓，較習知的液晶顯示裝置需額外增加相關元件以及成本，不符經濟效益。

為了解決上述之缺憾，本發明提出一種顯示裝置實施例，其包括一資料驅動器、一閘極驅動器、多個第一畫素單元以及一第一低通濾波器。資料驅動器係用以輸出一第一顯示資料，閘極驅動器係用以輸出一閘極控制訊號，每個第一畫素單元更包括一第一電晶體、一第一儲存電容以及一第一液晶電容，第一電晶體包括一第一端、一控制端以及一第二端，第一電晶體之第一端與資料驅動器電性耦接，係用以接收第一顯示資料，第一電晶體之控制端與閘極驅動器電性耦接，係用以接收閘極控制訊號，第一電晶體之第二端係用以根據閘極控制訊號輸出第一顯示資料；第一儲存電容包括一第一端以及一第二端，第一儲存電容之第一端與第一電晶體之第二端電性耦接，第一儲存電容之第二端與一低電壓電位GND電性耦接；第一液晶電容包括一第一端以及一第二端，第一液晶電容之第一端與第一電晶體之第二端電性耦接，第一液晶電容之第二端與一第一共同電壓電性耦接。第一低通濾波器具有一輸入端以及一輸出端，第一低通濾波器 之輸入端與多個第一電晶體之第二端的其中之一電性耦接，第一低通濾波器之輸出端與每一第一畫素單元之第一液晶電容之第二端電性耦接。

在本發明的較佳實施例中，顯示裝置更可包括多個第二畫素單元以及一第二低通濾波器，多個第二畫素單元與資料驅動器以及閘極驅動器電性耦接，係用以接收資料驅動器輸出之一第二顯示資料，每一第二畫素單元包括一第二電晶體、一第二儲存電容以及一第二液晶電容，第二電晶體包括一第一端、一控制端以及一第二端，第二電晶體之第一端與資料驅動器電性耦接，係用以接收第二顯示資料，第二電晶體之控制端與閘極驅動器電性耦接，係用以接收閘極控制訊號，第二電晶體之第二端係用以根據閘極控制訊號輸出第二顯示資料；第二儲存電容包括第一端以及第二端，第二儲存電容之第一端與第二電晶體之第二端電性耦接，第二儲存電容之第二端與低電壓電位GND電性耦接；第二液晶電容包括一第一端以及一第二端，第二液晶電容之第一端與第二電晶體之第二端電性耦接，第二液晶電容之第二端與一第二共同電壓電性耦接。第二低通濾波器具有一輸入端以及一輸出端，第二低通濾波器之輸入端與該些第二電晶體之該些第二端的其中之一電性耦接，第二低通濾波器之輸出端與每一第二畫素單元之第二液晶電容之第二端電性耦接。

在本發明的較佳實施例中，該第一低通濾波器以及該第二低通濾波器可以為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器。

本發明更提出一種顯示裝置之操作方法實施例，其顯示裝置包括一資料驅動器、一閘極驅動器、多個畫素單元以及一低通濾波器，資料驅動器係用以輸出一顯示資料，閘極驅動器係用以輸出一閘極控制訊號，每一畫素單元 包括一電晶體、一儲存電容與一液晶電容，電晶體之一第一端與資料驅動器電性耦接，電晶體之一控制端與閘極驅動器電性耦接，電晶體之一第二端係用以根據閘極控制訊號輸出顯示資料，儲存電容之一第一端與電晶體之第二端電性耦接，儲存電容之一第二端與一低電壓電位GND電性耦接，而液晶電容之一第一端與電晶體之第二端電性耦接，液晶電容之一第二端與一共同電壓電性耦接，低通濾波器之一輸入端與該些電晶體之該些第二端的其中之一電性耦接，低通濾波器之一輸出端與每一畫素單元之液晶電容之第二端電性耦接，顯示裝置之操作方法包括：使該些畫素單元顯示顯示資料；利用低通濾波器濾除顯示資料之交流部分以取得一直流位準，並將此直流位準做為共同電壓使用。

在本發明的較佳實施例中，上述之低通濾波器可以為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器。

根據上述的內容，由於本發明之顯示裝置具有一低通濾波器，其可根據所接收之顯示資料，即時自動輸出一具有顯示資料中間值電壓準位之共同電壓，使顯示裝置不因共同電壓之電壓準位無法維持於顯示資料中間值而發生閃爍的現象，此外低通濾波器係利用顯示裝置原有之共同電壓調整電路轉換而來，故顯示裝置更可不需額外增加元件及成本即可達到本發明自動調節共同電壓之功效。

10‧‧‧顯示裝置

11‧‧‧資料驅動器

110‧‧‧緩衝器

12‧‧‧閘極驅動器

13‧‧‧第一畫素單元

14‧‧‧第一低通濾波器

140,160‧‧‧運算放大器

15‧‧‧第二畫素單元

16‧‧‧第二低通濾波器

T1‧‧‧第一電晶體

T2‧‧‧第二電晶體

C1‧‧‧第一儲存電容

C2‧‧‧第一液晶電容

C3‧‧‧電容

C4‧‧‧第一儲存電容

C5‧‧‧第一液晶電容

C6‧‧‧電容

R1,R2,R3‧‧‧電阻

Vcom1,Vcom1’‧‧‧第一共同電壓

Vcom2‧‧‧第二共同電壓

Vdata‧‧‧第一顯示資料

GatePulse‧‧‧閘極控制訊號

S501,S502‧‧‧步驟

圖1為本發明實施例一示意圖。

圖2為本發明實施例一之訊號示意圖。

圖3為本發明實施例二示意圖。

圖4為本發明實施例三示意圖。

圖5為本發明之操作方法流程示意圖。

請參閱圖1，圖1為本發明之顯示裝置10之實施例一，顯示裝置10包括一資料驅動器11、一閘極驅動器12、多個第一畫素單元13以及一第一低通濾波器14。多個第一畫素單元13與資料驅動器11以及閘極驅動器12電性耦接，每一個第一畫素單元13更包括一第一電晶體T1、一第一儲存電容C1以及一第一液晶電容C2。

第一電晶體T1包括一第一端、一控制端以及一第二端，第一電晶體T1之第一端與資料驅動器11電性耦接，係用以接收資料驅動器11輸出的第一顯示資料，第一電晶體T1之控制端與閘極驅動器12電性耦接，係用以接收閘極驅動器12輸出的閘極控制訊號，第一電晶體T1之第二端則係用以根據上述之閘極控制訊號決定是否輸出第一顯示資料。第一儲存電容C1包括一第一端以及一第二端，第一儲存電容C1之第一端與第一電晶體T1之第二端電性耦接，用以接收第一電晶體T1之第二端輸出之第一顯示資料，第一儲存電容C1之第二端與一低電壓電位GND電性耦接。第一液晶電容C2包括一第一端以及一第二端，第一液晶電容C2之第一端與第一電晶體T1之第二端電性耦接，第一液晶電容C2之第二端與第一低通濾波器14電性耦接，用以接收第一低通濾波器14之輸出端所輸出之一第一共同電壓Vcom1。

第一低通濾波器14具有一輸入端以及一輸出端，第一低通濾波器14更包括一電阻R1、一電容C3、以及 一運算放大器140，但不以此為限。電阻R1具有一第一端以及一第二端，電阻R1之第一端為第一低通濾波器14之輸入端並與其中之一的第一電晶體T1之第二端電性耦接。電容C3具有一第一端以及一第二端，電容C3之第一端與電阻R1之第二端電性耦接，電容C3之第二端則與低電壓電位GND電性耦接。運算放大器140包括一正輸入端、一負輸入端以及一輸出端，電阻R1之第二端與電容C3之第一端更與運算放大器140之正輸入端電性耦接，運算放大器140之負輸入端與運算放大器140之輸出端電性耦接，且運算放大器140之輸出端也就是低通濾波器14之輸出端電性耦接，第一低通濾波器14之輸出端則與每一第一畫素單元13之第一液晶電容C2之第二端電性耦接，以輸出更新後的第一共同電壓Vcom1至多個第一畫素單元13。

由於極性反轉是將顯示資料以正極性和負極性的位準交替輸出，故可將其視為交流部分。因此當與第一低通濾波器14輸入端電性耦接的第一電晶體T1根據閘極控制訊號將第一顯示資料輸出至其第二端時，第一低通濾波器14可根據所接收之第一顯示資料，濾除第一顯示資料的交流部分並輸出一直流位準，並將此直流位準作為更新後之第一共同電壓Vcom1。此外，又因為第一顯示資料其為正極性以及為負極性之工作周期個別為50%，因此第一低通濾波器14可輸出其電壓準位為第一顯示資料Vdata中間值之第一共同電壓Vcom1’，並即時傳送至電性耦接之多個第一畫素單元13，以即時調節第一共同電壓Vcom1，使第一共同電壓Vcom1保持於第一顯示資料之中間值，避免畫面閃爍的情況發生。如圖2所示，Vdata為與第一低通濾波器14輸入端電性耦接的第一電晶體T1第二端之第一顯示資料，GatePulse為閘極控制訊號，Vcom為第一共同電壓，當閘極控制訊號結束工作 電壓準位時，第一顯示資料的電壓準位會因為饋通效應的原因而降低，導致原來的第一共同電壓Vcom1的電壓準位並非於第一顯示資料的中間值。因此第一低通濾波器14會接收第一顯示資料，並濾除第一顯示資料交流部分，並輸出具有第一顯示資料中間值電壓準位的直流位準，即圖2中Vcom1’，並再將此直流位準傳送至多個第一液晶電容C2的第二端，使第一共同電壓更新為具有第一顯示資料中間值電壓準位的直流位準。

在本實施例中，低通濾波器14與第一畫素單元13更可藉由設置於資料驅動器11中的緩衝器110電性耦接。緩衝器110電性耦接於第一電晶體T1之第二端的其中之一與第一低通濾波器14之輸入端之間，且緩衝器110具有一輸入端以及一輸出端，緩衝器110之輸入端與第一電晶體T1之第二端電性耦接，緩衝器110之輸出端與第一低通濾波器14之輸入端電性耦接。由於資料驅動器11本身即具有緩衝器110，因此本發明中之低通濾波器14與第一畫素單元13不須藉由額外之佈線進行電性耦接，不僅減少成本消耗，更可避免額外佈線造成之訊號衰減或干擾。

請參閱圖3，本發明更提出顯示裝置10實施例二，實施例二與實施一之差別在於，第一低通濾波器14可為二階低通濾波器，但不以此為限。第一低通濾波器14更包括一電阻R2以及一電容C4，電阻R1具有一第一端以及一第二端，電阻R1之第一端為第一低通濾波器14之輸入端並與第一電晶體T1之第二端的其中之一電性耦接。電阻R2具有一第一端以及一第二端，電阻R2之第一端與電阻R1之第二端電性耦接。電容C3具有一第一端以及一第二端，電容C3之第一端與電阻R2之第二端電性耦接，電容C3之第二端則與低電壓電位GND電性耦接。運算放大器140具有一正輸入 端、一負輸入端以及一輸出端，運算放大器140之正輸入端與電阻R2的第二端以及電容C3的第一端電性耦接，運算放大器140的負輸入端則與運算放大器140的輸出端電性耦接。電容C4具有一第一端以及一第二端，電容C4之第一端與電阻R1之第二端電性耦接，電容C4之第二端則與運算放大器140之輸出端電性耦接，運算放大器140之輸出端即為第一低通濾波器14之輸出端，第一低通濾波器14之輸出端則與每一第一畫素單元13之第一液晶電容C2之第二端電性耦接。

實施例二與實施例一相同，當與第一低通濾波器14輸入端電性耦接的第一電晶體T1根據閘極控制訊號將第一顯示資料輸出至其第二端時，第一低通濾波器14可根據所接收之第一顯示資料，濾除第一顯示資料的交流部分並輸出一直流位準，並將此直流位準作為更新後之第一共同電壓Vcom1，使第一共同電壓Vcom1之電壓準位可調整為第一顯示資料中間值之電壓準位。

接著請參閱圖4，本發明更提出顯示裝置10實施例三，實施例三與實施例一之差別在於，顯示裝置10更可包括多個第二畫素單元15以及與該些第二畫素單元15電性耦接之第二低通濾波器16，第二低通濾波器16可以為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器，以下將以一階低通濾波器為例進行說明。每一第二畫素單元15與資料驅動器11以及閘極驅動器12電性耦接。每一第二畫素單元15包括一第二電晶體T2、一第二儲存電容C4以及一第二液晶電容C5，第二電晶體T2包括一第一端、一控制端以及一第二端，第二電晶體T2之第一端與資料驅動器11電性耦接，係用以接收第二顯示資料，第二電晶體T2之控制端與閘極驅動器12電性耦接，係用以接收閘極驅動器12輸出之閘 極控制訊號，第二電晶體T2之第二端則係用以根據閘極控制訊號決定是否輸出第二顯示資料。第二儲存電容C4包括一第一端以及一第二端，第二儲存電容C4之第一端與第二電晶體T2之第二端電性耦接，第二儲存電容C4之第二端與低電壓電位GND電性耦接。第二液晶電容C5包括一第一端以及一第二端，第二液晶電容C5之第一端與第二電晶體T2之第二端電性耦接，第二液晶電容C5之第二端與第二低通濾波器16電性耦接，以接收第二低通濾波器16輸出之第二共同電壓Vcom2。第二低通濾波器16具有一輸入端以及一輸出端，第二低通濾波器16之輸入端與其中之一第二電晶體15之第二端電性耦接，第二低通濾波器之輸出端與每一第二畫素單元15之第二液晶電容C5之第二端電性耦接，第二低通濾波器16更包括一電阻R3、一電容C6以及一運算放大器160。電阻R3具有一第一端以及一第二端，電阻R3之第一端為第二低通濾波器16之輸入端，電容C6具有一第一端以及一第二端，電容C6之第一端與電阻R3之第二端電性耦接，電容C6之第二端與低電壓電位GND電性耦接。運算放大器160具有一正輸入端、負輸入端以及一輸出端，運算放大器160之正輸入端與電容C6之第一端以及電阻R3之第二端電性耦接，運算放大器160之負輸入端與運算放大器160之輸出端電性耦接，且運算放大器160之輸出端即為第二低通濾波器160之輸出端。

因此當與第二低通濾波器16輸入端電性耦接的第二電晶體T2根據閘極控制訊號將第二顯示資料輸出至其第二端時，第二低通濾波器16可根據輸入端所接收之第二顯示資料，濾除第二顯示資料交流部分並輸出一直流位準，並將此直流位準作為更新後之第二共同電壓Vcom2，其功能與第一低通濾波器14相同。此外，又因為第二顯示資料其為正極 性以及為負極性之工作周期個別為50%，因此第二低通濾波器16可輸出其電壓準位為第二顯示資料中間值之共同電壓Vcom2，並即時傳送至電性耦接之多個第二畫素單元15，以即時調節共同電壓Vcom2，使共同電壓Vcom2保持於第二顯示資料之中間值，避免畫面閃爍的情況發生。

根據上述之內容，可歸納出基本的操作步驟，如圖5所示，首先使畫素單元顯示所接收之顯示資料(步驟S501)，接著低通濾波器接收畫素單元之顯示資料，並將顯示資料交流部分濾除，低通濾波器即可得到電壓準位為顯示資料中間值之直流位準，並將此直流位準做為共同電壓之位準(步驟S502)。

綜以上所述，由於本發明之顯示裝置具有低通濾波器，其可根據所接收之顯示資料，即時自動輸出一具有顯示資料中間值之直流位準至畫素單元，使畫素單元不因共同電壓之電壓準位不在顯示資料之中間值而發生閃爍的現象，此外低通濾波器係利用顯示裝置原有之共同電壓調整電路轉換而來，故顯示裝置更可不需額外增加元件及成本即可達到本發明自動調節共同電壓之功效。

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，任何熟習此技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後付之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧顯示裝置

11‧‧‧資料驅動器

110‧‧‧緩衝器

12‧‧‧閘極驅動器

13‧‧‧第一畫素單元

14‧‧‧第一低通濾波器

140‧‧‧運算放大器

T1‧‧‧第一電晶體

C1‧‧‧第一儲存電容

C2‧‧‧第一液晶電容

C3‧‧‧電容

R1‧‧‧電阻

Vcom1‧‧‧第一共同電壓

Claims (8)

1. 一種顯示裝置，其包括：一資料驅動器，係用以輸出一第一顯示資料；一閘極驅動器，係用以輸出一閘極控制訊號；多個第一畫素單元，與該資料驅動器以及該閘極驅動器電性耦接，每一該第一畫素單元包括：一第一電晶體，其包括一第一端、一控制端以及一第二端，該第一電晶體之該第一端與該資料驅動器電性耦接，係用以接收該第一顯示資料，該第一電晶體之該控制端與該閘極驅動器電性耦接，係用以接收該閘極控制訊號，該第一電晶體之該第二端係用以根據該閘極控制訊號輸出該第一顯示資料；一第一儲存電容，其包括一第一端以及一第二端，該第一儲存電容之該第一端與該第一電晶體之該第二端電性耦接，該第一儲存電容之該第二端與一低電壓電位電性耦接；以及一第一液晶電容，其包括一第一端以及一第二端，該第一液晶電容之該第一端與該第一電晶體之該第二端電性耦接，該第一液晶電容之該第二端與一第一共同電壓電性耦接；以及一第一低通濾波器，具有一輸入端以及一輸出端，該第一低通濾波器之該輸入端與該些第一電晶體之該些第二端的其中之一電性耦接，該第一低通濾波器之該輸出端與每一該第一畫素單元之該第一液晶電容之該第二端電性耦接。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中，該資料驅動器更包括一緩衝器，該緩衝器電性耦接於該些第一電晶體之該些第二端的其中之一與該第一低通濾波器之該輸入端之間，且該緩衝器具有一輸入端以及一輸出端，該緩衝器之該輸入端與該第一電晶體之該第二端電性耦接，該緩衝器之該輸出端與該第一低通濾波器之該輸入端電性耦接。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，其更包括：多個第二畫素單元，與該資料驅動器以及該閘極驅動器電性耦接，係用以接收該資料驅動器輸出之一第二顯示資料，每一該第二畫素單元包括：一第二電晶體，其包括一第一端、一控制端以及一第二端，該第二電晶體之該第一端與該資料驅動器電性耦接，係用以接收該第二顯示資料，該第二電晶體之該控制端與該閘極驅動器電性耦接，係用以接收該閘極控制訊號，該第二電晶體之該第二端係用以根據該閘極控制訊號輸出該第二顯示資料；一第二儲存電容，其包括一第一端以及一第二端，該第二儲存電容之該第一端與該第二電晶體之該第二端電性耦接，該第二儲存電容之第二端與該低電壓電位電性耦接；以及一第二液晶電容，其包括一第一端以及一第二端，該第二液晶電容之該第一端與該第二電晶體之該第二端電性耦接，該第二液晶電容之該第二端與一第二共同電壓電性耦接；以及一第二低通濾波器，具有一輸入端以及一輸出端，該第二低通濾波器之該輸入端與該些第二電晶體之該 些第二端的其中之一電性耦接，該第二低通濾波器之該輸出端與每一該第二畫素單元之該第二液晶電容之該第二端電性耦接。
4. 如請求項1所述之顯示裝置，該第一低通濾波器為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器。
5. 如請求項3所述之顯示裝置，該第二低通濾波器為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器。
6. 一種顯示裝置之操作方法，該顯示裝置包括一資料驅動器、一閘極驅動器、多個畫素單元以及一低通濾波器，該資料驅動器係用以輸出一顯示資料，該閘極驅動器係用以輸出一閘極控制訊號，每一該畫素單元包括一電晶體、一儲存電容與一液晶電容，該電晶體之一第一端與該資料驅動器電性耦接，該電晶體之一控制端與該閘極驅動器電性耦接，該電晶體之一第二端係用以根據該閘極控制訊號輸出該顯示資料，該儲存電容之一第一端與該電晶體之該第二端電性耦接，該儲存電容之一第二端與一低電壓電位電性耦接，而該液晶電容之一第一端與該電晶體之該第二端電性耦接，該液晶電容之一第二端與一共同電壓電性耦接，該低通濾波器之一輸入端與該些電晶體之該些第二端的其中之一電性耦接，該低通濾波器之一輸出端與每一該畫素單元之該液晶電容之該第二端電性耦接，該顯示裝置之操作方法包括： 使該些畫素單元顯示該顯示資料；以及利用該低通濾波器濾除該顯示資料之交流部分以取得一直流位準，並將該直流位準做為該共同電壓之位準。
7. 如請求項6所述之顯示裝置之操作方法，其中該低通濾波器為一階低通濾波器、二階低通濾波器等至少一階之低通濾波器。
8. 如請求項6所述之顯示裝置之操作方法，其中，該資料驅動器更包括一緩衝器，該緩衝器電性耦接於該些電晶體之該些第二端的其中之一與該低通濾波器之該輸入端之間，該緩衝器具有一輸入端以及一輸出端，該緩衝器之該輸入端與該電晶體之該第二端電性耦接，該緩衝器之該輸出端與該低通濾波器之該輸入端電性耦接。