CN101281330B - 液晶显示器及其显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示器及其显示面板。此显示面板包括多个像素列单元与多个电平切换单元。每一像素列单元串接在一扫描线与一电平切换线之间。每一切换单元的第一端用以接收显示面板的共同电压，每一切换单元的第二端则电性连接至其所对应的电平切换线。藉此，本发明不仅降低了显示面板的闪烁杂讯，还提升了液晶显示器所呈现的画面品质。

Description

液晶显示器及其显示面板

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器及其显示面板，且特别是有关于一种利用像素列单元选择性接收共同电压的液晶显示器及其显示面板。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)近来已被广泛地使用，并取代阴极射线管显示器(Cathode Ray Tube，CRT)成为下一代显示器的主流之一。随着半导体技术的改良，大尺寸的液晶显示器陆续诞生，但却也衍生出另一技术上的瓶颈，那就是随着显示面板的尺寸愈大，则画面闪烁的问题也愈趋严重。

传统显示面板中像素单元的结构区分为两种，其一为图1所绘示的像素单元100的结构示意图，其二则为图2所绘示的像素单元200的结构示意图。合并参照图1及图2，像素单元100与200都各自包括薄膜晶体管101、液晶电容C_LC、存储电容C_S、以及寄生电容C_gd。而最大不同处在于，像素单元100为存储电容C_S在共用电压(common voltage，Vcom)上的设计(CS on common)，而像素单元200则为存储电容C_S在扫描线G_m-1上的设计(Cs on gate)。

无论采用上述哪一种像素单元，当栅极驱动器(gate driver，未绘示)所输出的栅极信号SG由高电平V_H迅速地降至低电平V_L，而致使薄膜晶体管101关闭时，因寄生电容C_gd所造成的耦合效应(coupling effect)，将导致薄膜晶体管101的漏极端电压V_D下降一电压差ΔV_FT，如公式(1)所示：

$\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{FT}}=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C_{\mathrm{Gd}}+C_s+C_{\mathrm{LC}}}{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{GP}}$ (1)

其中ΔV_GP＝V_H-V_L，且此变动的电压差ΔV_FT称之为馈通电压(feed-through voltage)。由公式(1)可得知，由于传统显示面板内像素单元的馈通电压ΔV_FT值不尽相同，因此将造成显示面板的闪烁杂讯(flicker noise)，进而加重液晶显示器所呈现的画面闪烁。

为了要减轻上述馈通效应所衍生出的画面闪烁，现有亦对应的发展出解决的相关技术，其包括：

1.根据馈通电压ΔV_FT值，来调整提供至显示面板的共用电压。

2.运用3阶或4阶的栅极信号的驱动技术。

图3绘示为上述的相关技术1的模拟波形图。其适用于上述所揭示的像素单元100，请合并参照图1与图3。当栅极信号SG为高电平V_H时，薄膜晶体管101导通。此时，通过数据线SL所传递的源极电压V_S将存储在液晶电容C_LC上，致使漏极端电压V_D的电平改变至源极电压V_S的电平。然而，当栅极信号SG由高电平V_H迅速地降至低电平V_L时，漏极端电压V_D的电平将下降一馈通电压ΔV_FT值。为了消除馈通电压ΔV_FT所造成的画面闪烁，相关技术1将显示面板的共同电压Vcom调整至最佳共同电压V’com。

然而，相关技术1在调整共同电压Vcom时，必须先进行繁复的手动测量，以找到提供至显示面板的最佳共用电压V’com。此外，每一片显示面板的特性不尽相同，故上述所决定的最佳共用电压V’com，并不一定完全符合每一片显示面板。

图4绘示为上述相关技术2的模拟波形图。其适用于上述所揭示的像素单元200，请合并参照图2与图4。当漏极端电压V_D的电平下降一馈通电压ΔV_FT值时，相关技术2通过栅极信号SG_m-1与SG_m于低电平期间所提供的补偿电压V_P，致使漏极端电压V_D的电平分段充电至源极电压V_S的电平。

然而，相关技术2所提供的补偿电压V_P，虽然可依据理论公式来计算产生。但在实际应用面上，栅极信号SG是由液晶显示器内的栅极驱动器(gate driver)来产生的。因此，在提高补偿电压V_P的准确度的同时，必须通过提高栅极驱动器的设计复杂度来换取。如此一来，相关技术2在消除液晶显示器所呈现的画面闪烁时，却也增加了栅极驱动器的设计复杂度，进而导致液晶显示器花费更多的布局面积与功率消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种显示面板，其利用切换单元来控制像素列单元接收显示面板的共同电压的时间点。藉此，与现有技术相较之下，本发明的显示面板在不变动显示面板共同电压的情况下，也不需通过增加栅极驱动器的电路复杂度，就可达到消除馈通效应对显示面板的影响。

本发明的另一目的就是提供一种液晶显示器，依据上述本发明显示面板的精神，可以运用在本发明的液晶显示器中，藉此不但可达到上述本发明的显示面板的优点外，且更可以降低显示面板的闪烁杂讯，以达到提升液晶显示器所呈现的画面品质。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种显示面板，其适用于液晶显示器。此显示面板包括多个像素列单元与多个切换单元。其中每一像素列单元串接在一扫描线与一电平切换线之间，且每一切换单元的第一端用以接收显示面板的共同电压，每一切换单元的第二端则电性连接至电平切换线。藉此，每一切换单元在其所对应的栅极信号高转态之前导通其第一端与第二端，以致使其所对应的像素列单元接收到来自显示面板的共同电压。此外，每一切换单元在其所对应的栅极信号低转态之前断开其第一端与第二端，以致使其所对应的像素列单元切换至浮接状态。

在本发明一实施例中，上述每一像素列单元包括N个像素单元，且N个像素单元与N条数据线一对一对应，N为大于0的整数。其中每一像素单元包括第一开关与存储电路。第一开关用以决定其所对应的数据线是否与存储电路电性连接。存储电路则用以决定显示面板的显示灰阶。

值得注意的是，上述存储电路至少包括一液晶电容，且第一开关为一薄膜晶体管。此外，上述数据线电性连接于液晶显示器的源极驱动器。

在本发明一实施例中，上述每一切换单元至少包括一开关。且液晶显示器的栅极驱动器产生上述该些栅极信号与多个电平切换信号，每一切换单元依据其所对应的电平切换信号，而决定其第一端与第二端的导通状态。

从另一观点来看，本发明提供一种液晶显示器，包括显示面板、多个切换单元、以及驱动单元。其中显示面板至少包括多个像素列单元，每一像素列单元串接在一扫描线与一电平切换线之间，且每一切换单元的第一端用以接收显示面板的共同电压，每一切换单元的第二端电性连接于电平切换线。藉此，每一切换单元在其所对应的栅极信号高转态之前导通其第一端与第二端，以致使其所对应的像素列单元接收到来自显示面板的共同电压。此外，每一切换单元在其所对应的栅极信号低转态之前断开其第一端与第二端，以便其所对应的像素列单元切换至浮接状态。驱动单元则用以驱动显示面板。

在本发明一实施例中，上述驱动单元包括栅极驱动器与源极驱动器。其中栅极驱动器用以产生上述该些栅极信号，而源极驱动器则用以产生驱动像素列单元所需的源极电压。

本发明所提供的液晶显示器及其显示面板，通过切换单元来控制像素列单元接收显示面板的共同电压的时间点。藉此，本发明不仅降低了显示面板的闪烁杂讯，还提升了液晶显示器所呈现的画面品质。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为传统显示面板的像素单元的结构示意图。

图2绘示为传统显示面板的另一像素单元的结构示意图。

图3绘示为上述相关技术1的模拟波形图。

图4绘示为上述相关技术2的模拟波形图。

图5绘示为依据本发明一实施例的显示面板的结构示意图。

图6绘示为用以说明图5实施例的模拟波形图。

图7A绘示为图5实施例的部分结构图。

图7B绘示为像素单元PI₁的工作原理图。

图8绘示为依据本发明一实施例的液晶显示器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的主要技术特征为像素列单元在配合切换单元两端的导通状态下，选择性地接收来自显示面板的共同电压，藉此消除馈通效应所引发的闪烁杂讯。以下将列举说明本发明的显示面板与液晶显示器，但其并非用以限定本发明，熟习此技艺者可依照本发明的精神对下述实施例稍作修饰，惟其仍属于本发明之范围。

图5绘示为依据本发明一实施例的显示面板的结构示意图。为了说明方便起见，图5更绘示出源极驱动器502与栅极驱动器503。参照图5，显示面板501包括多个像素列单元与多个切换单元。为了清楚表示每一构件，图5在此只绘示出像素列单元510与520、以及切换单元530与540。其中像素列单元510串接在扫描线GL₁与电平切换线CL₁之间。像素列单元520串接在扫描线GL₂与电平切换线CL₂之间。切换单元530的第一端用以接收显示面板501的共同电压Vcom，切换单元530的第二端则电性连接至电平切换线CL₁。此外，切换单元540的第一端用以接收显示面板501的共同电压Vcom，切换单元540的第二端则电性连接至电平切换线CL₂。

更进一步说明，上述像素列单元510包括N个像素单元PI₁～PI_N。其中N个像素单元PI₁～PI_N与N条数据线SL₁～SL_N一对一对应，N为大于0的整数。此外，每一像素单元PI₁～PI_N包括一开关、一存储电路、以及一寄生电容。值得注意的是，每一像素单元PI₁～PI_N的开关包括一薄膜晶体管，且上述的存储电路至少包括一液晶电容。

举例来说，像素单元PI₁包括开关SW₅₁、存储电路(液晶电容C₅₁)、以及寄生电容C_gd1。其中开关SW₅₁的第一端电性连接于所对应的数据线SL₁，开关SW₅₁的控制端电性连接于扫描线GL₁。存储电路(液晶电容C₅₁)串接在开关SW₅₁的第二端与电平切换线CL₁之间。寄生电容C_gd1电性连接至扫描线GL₁与开关SW₅₁的第二端。

相似地，像素单元PI₂包括开关SW₅₂、存储电路(液晶电容C₅₂)、以及寄生电容C_gd2。其中开关SW₅₂的第一端电性连接于所对应的数据线SL₂，开关SW₅₂的控制端电性连接于扫描线GL₁。存储电路(液晶电容C₅₂)串接在开关SW₅₂的第二端与电平切换线CL₁之间。寄生电容C_gd2电性连接至扫描线GL₁与开关SW₅₂的第二端。以此类推像素单元PI₃～PI_N的详细架构，在此不予赘述。

另一方面，上述的像素列单元520的详细架构与像素列单元510相似。像素列单元520包括N个像素单元PII₁～PII_N。其中N个像素单元PII₁～PII_N也与N条数据线SL₁～SL_N一对一对应。此外，每一像素单元PII₁～PII_N包括一开关、一存储电路、以及一寄生电容。类似地，每一像素单元PII₁～PII_N的开关包括一薄膜晶体管，且上述存储电路至少包括一液晶电容。

举例来说，像素单元PII₁包括开关SW₅₃、存储电路(液晶电容C₅₃)、以及寄生电容C_gd3。其中开关SW₅₃的第一端电性连接于所对应的数据线SL₁，开关SW₅₃的控制端电性连接于扫描线GL₂。存储电路(液晶电容C₅₃)串接在开关SW₅₃的第二端与电平切换线CL₂之间。寄生电容C_gd3电性连接至扫描线GL₂与开关SW₅₃的第二端。

相似地，像素单元PII₂包括开关SW₅₄、存储电路(液晶电容C₅₄)、以及寄生电容C_gd4。其中开关SW₅₄的第一端电性连接于所对应的数据线SL₂，开关SW₅₄的控制端电性连接于扫描线GL₂。存储电路(液晶电容C₅₄)串接在开关SW₅₄的第二端与电平切换线CL₂之间。寄生电容C_gd4电性连接至扫描线GL₂与开关SW₅₄的第二端。以此类推像素单元PII₃～PII_N的详细架构，在此不予赘述。

再进入像素列单元510～520与切换单元530～540的相互操作机制之前，必需先明了显示面板501适用于一液晶显示器(在此未绘示出)，而源极驱动器502与栅极驱动器503就是液晶显示器所涵盖的构件。其中源极驱动器502电性连接至数据线SL₁～SL_N、栅极驱动器503电性连接至扫描线GL₁与GL₂。在此，源极驱动器502用以产生驱动像素列单元510与520所需的源极电压VS₁～VS_N。栅极驱动器503则用以产生开关像素列单元510与520所需的栅极信号SG₁与SG_N。

图6绘示为用以说明图5实施例的模拟波形图。为了说明方便，以像素列单元510与切换单元530为例来看，并绘示成如图7A所示，且图7A更标示出节点电压VD₁与VC₁。请参照图6与图7A，像素单元PI₁通过扫描线GL₁接收栅极信号SG₁，并通过数据线SL₁接收源极电压VS₁。切换单元530则是依据一电平切换信号SC₁而决定其第一端与第二端的导通状态，且电平切换信号SC₁可由栅极驱动器503提供，或是依设计所需而由其他构件提供。值得注意的是，切换单元530至少包括一开关SW₅₅。

在栅极信号SG₁由低电平V_L切换至高电平V_H之前，也就是在栅极信号SG₁高转态之前，切换单元530会依据电平切换信号SC₁(比如逻辑1)而导通其第一端与第二端。因此，当栅极信号SG₁为高电平V_H时，存储电路(液晶电容C₅₁)的第二端电性连接至共同电压Vcom，而节点电压VC₁的电平也随之改变至共同电压Vcom的电平。在此同时，由于开关SW₅₁的导通，因此源极电压VS₁对存储电路(液晶电容C₅₁)充电，致使节点电压VD₁的电平改变至源极电压VS₁的电平。

在栅极信号SG₁由高电平V_H切换至低电平V_L之前，也就是在栅极信号SG₁低转态之前，切换单元530会依据电平切换信号SC₁(比如逻辑0)而断开其第一端与第二端。此时，参照图7B所绘示的像素单元PI₁的工作原理图，假若存储电路(液晶电容C₅₁)的第二端永远电性连接至共同电压Vcom(VC₁＝Vcom)，则当栅极信号SG₁由高电平V_H切换至低电平V_L时，栅极信号SG₁所形成的压差ΔV_GP将依分压定理，分别存储在液晶电容C₅₁与寄生电容C_gd1中。换而言之，此时节点电压VD₁的电平会变动，相对地，存储在存储电路(液晶电容C₅₁)中的电荷量也将随之改变，其中节点电压VD₁的变动量为ΔVD₁＝ΔV_GP*C_gd1/(C_gd1+C₅₁)。

反观本实施例的实施方式，当栅极信号SG₁由高电平V_H切换至低电平V_L时，由于存储电路(液晶电容C₅₁)的第二端在浮接(floating)的状态下，因此基于电荷守恒原理，此时的节点电压VD₁与VC₁的电平均会下降一压差ΔV_GP(如图6所示)。如此一来，在栅极信号SG₁低转态的前后，存储在存储电路(液晶电容C₅₁)中的电荷量并无改变。换而言之，像素单元510将不会随着馈通效应的产生，而改变显示面板501的显示灰阶。

像素列单元510中其他的像素单元PI₂～PI_N，也是配合切换单元530的控制，在栅极信号SG₁高转态之前接收共同电压Vcom，并在栅极信号SG₁低转态之前切换至浮接的状态。藉此，达到如同像素单元PI₁的操作机制，进而消除显示面板501的闪烁杂讯。

继续参照图5，像素列单元520与切换单元540的相互操作机制，如同上述像素列单元510与切换单元530的相互操作机制。在此，切换单元540也是依据一电平切换信号SC₂而决定其第一端与第二端的导通状态，且电平切换信号SC₂可由栅极驱动器503提供，或是依设计所需而由其他构件所提供。值得注意的是，切换单元540至少包括一开关SW₅₆。

切换单元540在电平切换信号SC₂的控制下，致使像素单元PII₂～PII_N在栅极信号SG₂高转态之前接收共同电压Vcom，并在栅极信号SG₂低转态之前切换至浮接的状态。如此一来，在栅极信号SG₂低转态之前后，由寄生电容(比如C_gd3、C_gd4)所引发的馈通效应，并不会改变存储在存储电路(比如液晶电容C₅₃、C₅₄)中的电荷量。以此类推，可以推知显示面板501中的任一像素列单元，在所对应的切换单元的控制下，将可消除馈通效应所引发的闪烁杂讯。

图8绘示为依据本发明一实施例的液晶显示器的结构示意图。参照图8，液晶显示器800包括显示面板801、驱动单元802、以及多个切换单元。其中显示面板801包括多个像素列单元。为了清楚表示每一构件，在此只绘示出切换单元803与804、以及像素列单元810与820。由于图8实施例是图5实施例的延伸，因此显示面板801中的每一像素列单元，在结构上都与图5实施例中的像素列单元相同，在此就不多加赘述。

然而，显示面板801与显示面板501的最大不同之处在于，显示面板801内并未配置切换单元。但为了达到显示面板501的功效，图8实施例利用配置在显示面板801外的多个切换单元(比如切换单元803与804)，来执行显示面板501内多个切换单元(比如切换单元530与540)所具备的功能。

因此，图8实施例的整体架构与图5实施例相似。像素列单元810串接在扫描线GL₁与电平切换线CL₁之间。像素列单元820串接在扫描线GL₂与电平切换线CL₂之间。切换单元803的第一端用以接收共同电压Vcom，切换单元803的第二端则电性连接于电平切换线CL₁。而切换单元804的第一端用以接收共同电压Vcom，切换单元804的第二端则电性连接至电平切换线CL₂。此外，驱动单元802电性连接至显示面板801。

更进一步说明，上述驱动单元802包括源极驱动器830与栅极驱动器840。源极驱动器830电性连接至数据线SL₁～SL_N，而栅极驱动器840则电性连接至扫描线GL₁与GL₂。值得注意的是，液晶显示器800中的每一切换单元都至少包括一开关。比如切换单元803包括开关SW₈₁，切换单元804包括开关SW₈₂。

继续参照图8，源极驱动器830用以产生驱动像素列单元810与820所需的源极电压VS₁～VS_N。栅极驱动器840则用以产生开关像素列单元810与820所需的栅极信号SG₁与SG₂。此外，切换单元803与804分别依据电平切换信号SC₁与SC₂，而决定其第一端与第二端的导通状态。其中电平切换信号SC₁与SC₂可由栅极驱动器840提供，或是依设计所需而由其他构件提供。

当栅极信号SG₁由低电平切换至高电平之前，也就是在栅极信号SG₁高转态之前，切换单元803会依据电平切换信号SC₁而导通其第一端与第二端。于此，像素列单元810以共同电压Vcom为基准点，接收来自源极驱动器830的源极电压VS₁～VS_N。

然而，当栅极信号SG₁由高电平切换至低电平之前，也就是在栅极信号SG₁低转态之前，切换单元803会依据电平切换信号SC₁而断开其第一端与第二端。于此，由于像素列单元810切换至浮接的状态，因此馈通效应所引发的闪烁杂讯将被抑制住。以此类推，像素列单元820与切换单元804的相互操作机制。至于本实施例的其他细节，已涵盖在之前所述的实施例，在此不多加叙述。

综上所述，本发明利用切换单元来控制像素列单元接收共同电压的时间点。如此一来，在栅极信号低转态之前后，显示面板的显示灰阶将不受馈通效应的影响。换而言之，本发明不仅可降低显示面板的闪烁杂讯，还可提升液晶显示器所呈现的画面品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种显示面板，适用于一液晶显示器，该显示面板包括：

多个像素列单元，每一像素列单元串接在一扫描线与一电平切换线之间，且通过其所对应的扫描线接收一栅极信号；以及

多个切换单元，分别具有一第一端与一第二端，每一切换单元的该第一端用以接收该显示面板的共同电压，每一切换单元的该第二端电性连接至其所对应的电平切换线，且每一切换单元在其所对应的栅极信号高转态之前导通其第一端与第二端，并在其所对应的栅极信号低转态之前断开该第一端与第二端。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，每一像素列单元包括N个像素单元，N个像素单元与N条数据线一对一对应，N为大于0的整数，其中每一像素单元包括：

一第一开关，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端电性连接于所对应的数据线，该控制端电性连接于所对应的扫描线；以及

一存储电路，串接在该第一开关的第二端与所对应的电平切换线之间，用以决定该显示面板的显示灰阶。

3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该存储电路至少包括一液晶电容。

4.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该第一开关为一薄膜晶体管。

5.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，每一像素单元还包括：

一寄生电容，电性连接于所对应的扫描线与该第一开关的第二端。

6.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该些数据线电性连接于该液晶显示器的一源极驱动器。

7.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该些扫描线电性连接于该液晶显示器的一栅极驱动器。

8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，每一切换单元至少包括一开关。

9.如权利要求7所述的显示面板，其特征在于，该液晶显示器的该栅极驱动器产生该些栅极信号与多个电平切换信号，每一切换单元依据其所对应的电平切换信号而决定该第一端与第二端的导通状态。

10.一种液晶显示器，包括：

一显示面板，至少包括：多个像素列单元，每一像素列单元串接在一扫描线与一电平切换线之间，且通过其所对应的扫描线接收一栅极信号；

多个切换单元，分别具有一第一端与一第二端，每一切换单元的该第一端用以接收该显示面板的共同电压，每一切换单元的该第二端电性连接至其所对应的电平切换线，且每一切换单元在其所对应的栅极信号高转态之前导通该第一端与第二端，并在其所对应的栅极信号低转态之前断开该第一端与第二端；以及

一驱动单元，电性连接于该显示面板，用以驱动该显示面板。

11.如权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，该驱动单元包括：

一栅极驱动器，电性连接于该些扫描线，用以产生该些栅极信号；以及

一源极驱动器，用以产生驱动该些像素列单元所需的源极电压。

12.如权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，该栅极驱动器还产生多个电平切换信号，每一切换单元依据其所对应的电平切换信号而决定该第一端与第二端的导通状态。

13.如权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，每一像素列单元包括N个像素单元，N个像素单元与N条数据线一对一对应，N为大于0的整数，其中每一像素单元包括：

一第一开关，具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端电性连接于所对应的数据线，该控制端电性连接于所对应的栅极线；以及

一存储电路，串接在该第一开关的第二端与所对应的电平切换线之间，用以决定该显示面板的显示灰阶。

14.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，该存储电路至少包括一液晶电容。

15.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，该第一开关为一薄膜晶体管。

16.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，每一像素单元还包括：

一寄生电容，电性连接至所对应的扫描线与该第一开关的第二端。

17.如权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，每一切换单元至少包括一开关。

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