液晶顯示器以及改善其殘影現象的方法
2023-06-04 12:03:26
專利名稱：液晶顯示器以及改善其殘影現象的方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示裝置以及改善此顯示裝置的殘影現象的方法，且特別是涉及一種液晶顯示器以及改善其殘影現象的方法。
背景技術：
針對多媒體社會的飛速進步，多半受益於半導體元件及顯示裝置的飛躍性進步。就顯示裝置而言，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性的薄膜電晶體液晶顯示器(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已逐漸成為市場的主流。
圖1所示為傳統TFT液晶顯示器的立體分解圖，而圖2則為圖1的TFT液晶顯示器的驅動時序圖。請同時參照圖1及圖2，TFT液晶顯示器包括顯示面板110以及背光模塊130，而目前TFT液晶顯示器100內部的開機步驟是先在時序tN1開啟TFT液晶顯示器100的總電源(如曲線A所示)，包括施加於TFT液晶顯示器100的共享電極122與像素電極114上的電壓。接著，在時序tN2輸入影像信號(如曲線B所示)至TFT液晶顯示器100的像素結構112中，之後再於時序tN3開啟背光模塊130(如曲線C所示)，以提供顯示面板110光源，進而使TFT液晶顯示器100顯示出影像。
請繼續參照圖1及圖2，圖1的TFT液晶顯示器100內部的關機步驟則與其開機步驟相反，其先在時序tF1關閉背光模塊130，而輸入至像素結構112的影像信號在時序tF2完全結束，之後則在時序tF3關閉TFT液晶顯示器100的總電源。
承上所述，在關閉背光模塊130之後與影像信號結束前，也就是時序tF1至tF2的這段時間內(通常是16.7毫秒)，由於影像信號仍存在於像素結構112內，且像素電極114上殘存有電荷，而這些殘存電荷並無有效的放電路徑，所以必須經過一段時間後才能完全放電完畢。因此，在TFT液晶顯示器100關機後，往往會在時序tF3之後發生殘影現象。
為了解決上述問題，公知技術是在時序tF3之後利用像素結構112的柵極驅動IC(gate driver IC)上的探針(pin)來開啟所有像素結構112的薄膜電晶體，以使像素電極114進行快速放電。其中，目前產業上使用驅動IC上的XAO功能來開啟像素結構112的薄膜電晶體。
然而，由於公知的方法必須使柵極驅動IC在時序tF3之後的一小段時間內仍為開啟狀態，以執行XAO功能。如此一來，將延長柵極驅動IC的工作時間，因而增加柵極驅動IC的負荷，並導致其工作壽命縮短。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是提供一種液晶顯示器，可在液晶顯示器關機後由柵極驅動IC以外的電路提供一有效放電路徑，以通過此放電路徑快速消除殘存在像素電極上的電荷，進而避免產生殘影。
本發明的再一目的是提供一種改善液晶顯示器的殘影現象的方法，用於改善液晶顯示器在關機後所產生的殘影現象，以提高液晶顯示器的顯示品質。
本發明提出一種液晶顯示器，主要是由像素陣列、柵極驅動單元、電源供應單元、控制電路以及信號切換器所構成。其中，像素陣列由多個像素結構排列而成，且每一個像素結構包括至少一個有源元件，而柵極驅動單元耦接至像素陣列，用以驅動這些像素結構。
承上所述，電源供應單元耦接至柵極驅動單元，並提供第一驅動電壓與第二驅動電壓。控制電路由多個開關單元所構成，且每一個開關單元耦接至部分的像素結構，用以激活這些像素結構的有源元件。此外，信號切換器具有輸入端以及輸出端，且輸入端耦接至電源供應單元，以分別接收第一驅動電壓與第二驅動電壓。另一方面，此信號切換器的輸出端則耦接至控制電路，用以控制這些開關單元的開啟與否。
依照本發明的較佳實施例所述，上述信號切換器例如是由第一NMOS電晶體、第二NMOS電晶體以及PMOS電晶體所構成。其中，第一NMOS電晶體的柵極與漏極/源極耦接至電源供應單元，以分別接收第二驅動電壓與第一驅動電壓。而且，第一NMOS電晶體的源極/漏極為接地端。另一方面，第二NMOS電晶體的柵極耦接至第一NMOS電晶體的漏極/源極，且第二NMOS電晶體的源極/漏極為接地端，而第二NMOS電晶體的漏極/源極則耦接至電源供應單元，用以接收第一驅動電壓。
承上所述，PMOS電晶體的柵極耦接至第二NMOS電晶體的漏極/源極，且PMOS電晶體的源極/漏極耦接至控制電路，而PMOS電晶體的漏極/源極則耦接至電源供應單元，用以接收第一驅動電壓。
依照本發明的實施例所述，上述信號切換器還包括電阻，此電阻耦接於此PMOS電晶體的柵極與電源供應單元之間，以使此PMOS電晶體的漏極/源極與柵極之間具有電位差，也就是使此PMOS電晶體的柵極電壓小於漏極/源極電壓，以激活此PMOS電晶體。
依照本發明的實施例所述，上述信號切換器還包括齊納二極體(zener diode)，此齊納二極體的一端耦接於第一NMOS電晶體的漏極/源極與第二NMOS電晶體的柵極之間，而此齊納二極體的另一端則為接地端。
依照本發明的實施例所述，組成上述的控制電路的開關單元例如是由至少一個薄膜電晶體所構成。其中，此薄膜電晶體的柵極與漏極/源極耦接至信號切換器的輸出端，而薄膜電晶體的源極/漏極則耦接至這些像素結構的有源元件。在另一實施例中，上述的控制電路例如是液晶顯示器的靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護電路，而在此靜電放電保護電路中，每一開關單元例如是由兩個薄膜電晶體所構成。
本發明提出一種改善液晶顯示器的殘影現象的方法，此方法用於改善液晶顯示器關機後所產生的殘影現象，而此液晶顯示器主要由柵極驅動單元、控制電路以及像素陣列所構成。其中，控制電路與柵極驅動單元分別耦接至此像素陣列。而且，當液晶顯示器處於開機狀態時，控制電路處於關閉狀態。此方法是當液晶顯示器關機時，激活控制電路，以使控制電路激活像素陣列進行放電。
依照本發明的實施例所述，上述控制電路例如是由多個開關單元所構成，而激活此控制電路的步驟包括開啟此控制電路的這些開關單元。在一實施例中，開啟這些開關單元的方法包括輸入電壓至這些開關單元，而此電壓例如是像素陣列的驅動電壓。
本發明是在液晶顯示器關機時，激活外加的控制電路，以使控制電路激活像素陣列進行放電，進而消除殘留在像素陣列中的電荷，以避免液晶顯示器在關機後發生殘影現象。由於本發明是利用額外的電路來開啟像素結構中的有源元件，所以本發明並不會增加柵極驅動IC的工作負荷。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1所示為傳統TFT液晶顯示器的立體分解圖。
圖2所示為圖1的TFT液晶顯示器的驅動時序圖。
圖3及圖4所示分別為本發明的兩個實施例中液晶顯示器的電路方塊示意圖。
圖5所示為圖4的信號切換器370在本發明的實施例中的內部電路簡單示意圖。
圖6A至圖6C所示分別為本發明的信號切換器所接收的信號以及輸出的信號的電壓-時間(V-T)曲線關係圖。
主要元件標記說明100、300液晶顯示器110液晶顯示面板112像素結構114像素電極122共享電極130背光模塊310像素陣列314有源元件316掃描線318數據線320柵極驅動單元322柵極驅動IC330電源供應單元340、440控制電路342開關單元370信號切換器372第一NMOS電晶體374第二NMOS電晶體376PMOS電晶體378齊納二極體380源極/漏極驅動單元382源極/漏極驅動IC
VGH第一驅動電壓V第二驅動電壓I信號切換器的輸入端O信號切換器的輸出端G1、G2、G3柵極D1、D2、D3漏極/源極S1、S2、S3源極/漏極R1、R2、R3電阻tN1、tN2、tN3、tF1、tF2、tF3、tF4時序具體實施方式
圖3所示為本發明的一實施例中液晶顯示器的電路方塊示意圖。請參照圖3，液晶顯示器300主要是由像素陣列310、柵極驅動單元320、電源供應單元330、控制電路340以及信號切換器370所構成。其中，像素陣列310由多個像素結構312排列而成，且一般來說，像素結構312主要由有源元件314、掃描線(scan line)316、數據線(dataline)318以及像素電極(未繪製)所構成，而有源元件314例如是耦接至掃描線316與數據線318的薄膜電晶體。
承上所述，電源供應單元330是耦接至柵極驅動單元320，用以提供第一驅動電壓VGH與第二驅動電壓V，而柵極驅動單元320則耦接至像素陣列310，用以驅動像素結構312。如圖3所示，柵極驅動單元320由多個柵極驅動IC 322所組成，且每一個柵極驅動IC 322均耦接至一條掃描線316，用以將信號傳遞至掃描線316，再通過掃描線316驅動有源元件314。當然，在本發明的液晶顯示器300中，還設置有由多個源極/漏極驅動IC 382所組成的源極/漏極驅動單元380，且每一個源極/漏極驅動IC 382均耦接至一條數據線318，用以將影像信號傳遞至數據線318，再通過數據線318將影像信號傳遞至有源元件314，以使每一個像素結構312中均儲存有影像信號。
此外，信號切換器370具有輸入端I以及輸出端O。其中，輸入端I耦接至電源供應單元330，以分別接收電源供應單元330所輸出的第一驅動電壓VGH與第二驅動電壓V。信號切換器370的輸出端O則耦接至控制電路340，用以控制控制電路340的開啟與否。
承上所述，在一實施例中，當液晶顯示器300處於開機狀態時，電壓供應單元330同時輸出第一驅動電壓VGH與第二驅動電壓V。此時，信號切換器370所輸出的電壓值為零。也就是說，控制電路340在液晶顯示器300處於開機狀態時是關閉的。
請同時參照圖2及圖3，當液晶顯示器300關機時，第二驅動電壓V與第一驅動電壓VGH相比之下較快降為0V，而此時第一驅動電壓VGH仍會在液晶顯示器300內部存在一段時間。此時，信號切換器370的輸出電壓例如是等於第一驅動電壓VGH，並因而激活控制電路340。
承上所述，控制電路340由多個開關單元342所構成，且每一個開關單元342耦接至排列在同一列的像素結構312，用以激活這些像素結構312的有源元件314。更詳細地來說，控制電路340中的這些開關單元342例如是分別耦接至一條掃描線316，因此當這些開關單元342被開啟之後，即可通過這些開關單元342開啟像素陣列310中的所有有源元件314。在一實施例中，這些開關單元342例如是由薄膜電晶體所構成，且此薄膜電晶體的柵極與漏極/源極耦接至信號切換器370的輸出端O，而此薄膜電晶體的源極/漏極則耦接至掃描線316。
值得一提的是，在一般的液晶顯示器中，均會設置靜電放電保護電路，以防止靜電對內部電路造成損害。在本發明中，此靜電放電保護電路亦可作為本發明的控制電路440(如圖4所示)，而不必再額外設計電路，進而能夠節省製造成本。
由上述可知，信號切換器370是依據其所接收的信號來決定輸出的信號值，以下將舉實施例配合
其內部詳細電路，但其並非用以限定本發明的信號切換器370的內部電路僅如以下所述。
圖5所示為圖4的信號切換器370的內部電路簡單示意圖。請參照圖5，信號切換器370主要是由第一NMOS電晶體372、第二NMOS電晶體374以及PMOS電晶體376所構成。其中，第一NMOS電晶體的柵極G1耦接至圖3的電源供應單元330(未在圖5中繪製)，用以接收電源供應單元所輸出的第二驅動電壓V。此外，第一NMOS電晶體372的源極/漏極S1為接地端，而第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1亦是耦接至圖3的電源供應單元330，用以接收電源供應單元所輸出的第一驅動電壓VGH。而且，第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1與電源供應單元之間例如是設置有電阻R1，以調整電源供應單元與第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1之間的電位差。
值得注意的是，本發明並未限定信號切換器370內的所有電阻的阻值，所屬技術領域的技術人員可依照所選用的電晶體的特性來決定電阻的阻值，以使此電路能夠確實達到本發明的信號切換器370所需的功能。
請繼續參照圖5，第二NMOS電晶體374的柵極G2耦接至第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1，且第二NMOS電晶體374的源極/漏極S2為接地端，而第二NMOS電晶體374的漏極/源極D2則耦接至圖3的電源供應單元，用以接收電源供應單元所輸出的第一驅動電壓VGH。
承上所述，PMOS電晶體376的柵極G3耦接至第二電晶體374的漏極/源極D2，且圖3的電源供應單元耦接至PMOS電晶體376的漏極/源極D3，以及PMOS電晶體376的柵極G3與第二電晶體374的漏極/源極D2之間。換言之，PMOS電晶體376的漏極/源極D3上施有第一驅動電壓VGH。此外，PMOS電晶體376的源極/漏極S3則耦接至控制電路340。
值得注意的是，在本發明的另一實施例中，第二NMOS電晶體374的漏極/源極D2與電源供應單元之間例如是設置有電阻R2及電阻R3。其中，電阻R2用以調整PMOS電晶體376的柵極G3與第二NMOS電晶體374的漏極/源極D2之間的電位差。電阻R3則用以調整PMOS電晶體376的柵極G3與漏極/源極D3之間的電位差，且其例如是用以使施加於PMOS電晶體376的柵極G3上的電壓小於施加於PMOS電晶體376的漏極/源極D3上的電壓。
值得一提的是，在一實施例中，還可以在信號切換器370的電路中設置鉗制電位元件。其中，鉗制電位元件的一端耦接於第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1與第二NMOS電晶體374的柵極G2間，用以將施於第二NMOS電晶體374的柵極G2上的電壓維持在預定範圍內，而鉗制電位元件的另一端則為接地端。而且，在一較佳實施例中，鉗制電位元件例如是齊納二極體378，如圖5所示。此外，此齊納二極體的擊穿電壓例如是約5V至6V。換言之，施於第二NMOS電晶體374的柵極G2上的電壓例如是被限制在約5V至6V的範圍內。
基於上述的液晶顯示器，本發明提出了一種改善液晶顯示器在剛關機時所發生的殘影現象，此方法是在液晶顯示器關機後的瞬間，激活上述的控制電路，以開啟液晶顯示器的像素陣列中的所有有源元件，進而為殘留在像素陣列中的電荷提供像素一個有效放電路徑。以下將舉實施例說明本發明的改善液晶顯示器的殘影現象的方法。
圖6A至圖6C所示分別為本發明的信號切換器所接收的信號以及輸出的信號的電壓-時間(V-T)曲線關係圖。請同時參照圖3、圖6A及圖6B，在時序tF1之前，液晶顯示器是處於開機狀態，因此電源供應單元330與第二電源供應單元360分別輸出第一驅動電壓VGH與第二驅動電壓V(如圖6A及圖6B所示)。其中，第一驅動電壓VGH例如是約18V至24V，而第二驅動電壓V則例如是約3.3V。
請參照圖5，承上所述，第一NMOS電晶體372可通過施加在其柵極G1上的第二驅動電壓V而使第一NMOS電晶體372的漏極/源極D1與源極/漏極S 1之間產生漏極電流(drain current)。此時，由於第一NMOS電晶體372的源極/漏極S1為接地端，因此節點(node)P的電壓值亦為零。也就是說，此時施加在第二NMOS電晶體374的柵極G2上的電壓值為零，因此第二NMOS電晶體374仍處於關閉的狀態，而信號切換器370所輸出的電壓值則為零(如圖6C所示)。所以，控制電路340的開關元件342均處於關閉的狀態。
請繼續參照圖3、圖6A及圖6B，在液晶顯示器300關機後，在時序tF3時電源供應單元330所輸出的第二驅動電壓V已降為0V(如圖6A所示)，但電源供應單元330仍持續輸出第一驅動電壓VGH(如圖6B所示)至信號切換器370。
請同時參照圖3及圖5，當施加在第一NMOS電晶體372的柵極G1上的第二驅動電壓V等於0V時，第一NMOS電晶體372將處於關閉的狀態，所以此時節點P的電壓值不等於零。換言之，施加在第二NMOS電晶體374的柵極G2上的電壓值並不等於零，因而開啟第二NMOS電晶體374，且在開啟第二NMOS電晶體374之後，PMOS電晶體376亦隨之被開啟，而施加在PMOS電晶體376的漏極/源極D3的第一驅動電壓VGH即可輸出至控制電路340(如圖6C所示)，進而開啟控制電路340中的開關單元342。這些開關單元342分別通過掃描線316而開啟每一個像素結構312中的有源元件314，進而使像素結構312可進行快速放電，以避免產生殘影。
請再參照圖5及圖6C，在時序tF4時已無信號再輸入至信號切換器370，因此信號切換器370所輸出的電壓也會降為0V，進而關閉(disable)控制電路340。
請再次參照圖3，值得注意的是，雖然在上述實施例中，控制電路340通過信號切換器370輸出第一驅動電壓VGH而開啟，但其並非用以限定本發明激活控制電路340的方法。換言之，本發明還可以通過額外的電壓來激活控制電路340，而當像素結構放電完畢之後，再將此額外的電壓關閉。
綜上所述，本發明的液晶顯示器是利用柵極驅動IC以外的電路，而在液晶顯示器關機的瞬間開啟像素結構中的有源元件(也就是薄膜電晶體)，以使像素結構進行快速放電而去除殘留在像素結構中的電荷，進而改善液晶顯示器在關機後所發生的殘影現象。而且，由於本發明是利用額外的電路來開啟像素結構中的有源元件，所以本發明並不會增加柵極驅動IC的工作負荷。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與改進，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種液晶顯示器，其特徵是包括像素陣列，包括多個像素結構，且這些像素結構包括至少一個有源元件；柵極驅動單元，耦接至上述像素陣列，用以驅動上述像素結構；電源供應單元，耦接至上述柵極驅動單元，用以提供第一驅動電壓以及第二驅動電壓；控制電路，包括多個開關單元，這些開關單元耦接至部分的上述像素結構，用以激活上述像素結構的上述有源元件；以及信號切換器，具有輸入端以及輸出端，該輸入端耦接至上述電源供應單元，以分別接收上述第一驅動電壓與上述第二驅動電壓，而該輸出端則耦接至上述控制電路，以控制上述開關單元的開啟與否。
2.根據權利要求1所述的液晶顯示器，其特徵是上述信號切換器包括第一NMOS電晶體，該第一NMOS電晶體的柵極與漏極/源極耦接至上述電源供應單元，以分別接收上述第二驅動電壓以及上述第一驅動電壓，且該第一NMOS電晶體的源極/漏極為接地端；第二NMOS電晶體，該第二NMOS電晶體的柵極耦接至上述第一NMOS電晶體的漏極/源極，且該第二NMOS電晶體的源極/漏極為接地端，而該第二NMOS電晶體的漏極/源極則耦接至上述電源供應單元，用以接收上述第一驅動電壓；以及PMOS電晶體，該PMOS電晶體的柵極耦接至上述第二NMOS電晶體的漏極/源極，且該PMOS電晶體的源極/漏極耦接至上述控制電路，而該PMOS電晶體的漏極/源極則耦接至上述電源供應單元，用以接收上述第一驅動電壓。
3.根據權利要求2所述的液晶顯示器，其特徵是上述信號切換器還包括電阻，該電阻耦接於上述PMOS電晶體的柵極與上述電源供應單元之間，以使上述PMOS電晶體的漏極/源極與柵極之間具有電位差。
4.根據權利要求2所述的液晶顯示器，其特徵是上述信號切換器還包括鉗制電位元件，該鉗制電位元件的一端耦接於上述第一NMOS電晶體的漏極/源極與上述第二NMOS電晶體的柵極之間，用以將上述第一NMOS電晶體的漏極/源極與上述第二NMOS電晶體的柵極之間的電位維持在預定範圍內，而該鉗制電位元件的另一端則為接地端。
5.根據權利要求4所述的液晶顯示器，其特徵是上述鉗制電位元件為齊納二極體。
6.根據權利要求1所述的液晶顯示器，其特徵是上述開關單元至少包括薄膜電晶體，且該薄膜電晶體的柵極與該薄膜電晶體的漏極/源極耦接至上述信號切換器的上述輸出端，而該薄膜電晶體的源極/漏極則耦接至上述像素結構的上述有源元件。
7.根據權利要求1所述的液晶顯示器，其特徵是上述控制電路為該液晶顯示器的一個靜電放電保護電路。
8.一種改善液晶顯示器的殘影現象的方法，用於改善液晶顯示器在關機後發生的殘影現象，該液晶顯示器包括柵極驅動單元、控制電路以及像素陣列，其中該控制電路與該柵極驅動單元分別耦接至該像素陣列，且當該液晶顯示器處於開機狀態時，該控制電路處於關閉狀態，而該改善液晶顯示器的殘影現象的方法，其特徵是包括當該液晶顯示器關機時，激活上述控制電路，以使上述控制電路激活上述像素陣列進行放電。
9.根據權利要求8所述的改善液晶顯示器的殘影現象的方法，其特徵是上述控制電路包括多個開關單元，而激活上述控制電路的步驟包括開啟上述控制電路的上述開關單元。
10.根據權利要求9所述的改善液晶顯示器的殘影現象的方法，其特徵是開啟上述開關單元的方法包括輸入電壓至上述開關單元。
11.根據權利要求10所述的改善液晶顯示器的殘影現象的方法，其特徵是上述電壓為上述像素陣列的柵極驅動電壓。
全文摘要
一種改善液晶顯示器的殘影現象的方法，適於改善液晶顯示器關機後所產生的殘影現象，液晶顯示器主要由柵極驅動單元、控制電路以及像素陣列所構成。其中，控制電路與柵極驅動單元分別耦接至此像素陣列。而且，當液晶顯示器處於開機狀態時，控制電路處於關閉狀態。此方法是在液晶顯示器關機時，激活控制電路，以使控制電路激活像素陣列進行放電，進而消除殘留在像素陣列中的電荷，以避免液晶顯示器在關機後發生殘影現象。
文檔編號G02F1/133GK1845233SQ200510063099
公開日2006年10月11日 申請日期2005年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者賴意強, 王明宗 申請人:中華映管股份有限公司