像素電路及其驅動方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種像素電路及其驅動方法，該像素電路包括第一開關、增壓單元、儲存電容以及像素電容。第一開關的第一端接收數據電壓，第一開關的控制端接收驅動電壓。增壓單元接收第一柵極驅動信號、第二柵極驅動信號及柵極電壓控制信號且提供驅動電壓。儲存電容電性連接于第一開關的第二端與第一共同電壓之間。像素電容電性連接于第一開關的第二端與第二共同電壓之間，其中第一共同電壓不同于第二共同電壓。
【專利說明】像素電路及其驅動方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種像素電路及其驅動方法，且特別是有關于一種可快速充電的像素電路及其驅動方法。
【背景技術】
[0002]隨著顯示科技的蓬勃發(fā)展，使用者對于顯示器顯像品質的要求越來越高。其中，為因應使用者對于顯示器其反應時間(response time)的需求，顯示器相關業(yè)者紛紛投入藍相液晶(blue phase liquid crystal ；BPLC)顯示器的開發(fā)。
[0003]藍相液晶顯示器優(yōu)于傳統(tǒng)液晶的反應速度，在改善液晶顯示器的影像效果上具有極大潛力。然而，由于藍相液晶必須使用較高的驅動電壓，故在設計上會透過較大的等效液晶電容以降低其驅動電壓。此較大的等效液晶電容可能影響液晶的充電速度，導致藍相液晶無法快速充電至所需的灰階電壓值。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種像素電路及其驅動方法，可使液晶像素快速充電至所需的灰階電壓值，提升像素電路的操作頻率。
[0005]本發(fā)明提出的像素電路包括第一開關、增壓單元、儲存電容以及像素電容。第一開關具有一第一端、一第二端及一控制端，且第一開關的第一端接收數據電壓，第一開關的控制端接收驅動電壓。增壓單元接收第一柵極驅動信號、第二柵極驅動信號及柵極電壓控制信號且提供驅動電壓。儲存電容電性連接于第一開關的第二端與第一共同電壓之間。像素電容電性連接于第一開關的第二端與第二共同電壓之間，其中第一共同電壓不同于第二共同電壓。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述驅動電壓的第一致能準位大于第一柵極驅動信號及第二柵極驅動信號的多個第二致能準位。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述增壓單元包括第二開關以及增壓電容。第二開關具有第一端、第二端及控制端，第二開關的第一端接收第一柵極驅動信號，第二開關的控制端接收柵極電壓控制信號，且第二開關的第二端提供驅動電壓。增壓電容電性連接于第二開關的第二端與第二柵極驅動信號之間。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述第一致能準位為第二致能準位的總和。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述柵極電壓控制信號具有多個第一驅動脈沖，第一柵極驅動信號具有第二驅動脈沖，第二柵極驅動信號具有第三驅動脈沖，各第三驅動脈沖位于相鄰的兩個第一驅動脈沖之間，且各第二驅動脈沖與上述兩個第一驅動脈沖中較先者重迭。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述第一共同電壓及第二共同電壓的電壓準位交換于各第三驅動脈沖的上升緣。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述第一共同電壓相反于第二共同電壓。[0012]本發(fā)明提出的像素電路的驅動方法包括下列步驟。在第一期間，透過第一柵極驅動信號提供第一致能準位至增壓電容的第一端。在第二期間，透過第二柵極驅動信號提供第二致能準位至增壓電容的第二端，且增壓電容的第一端提供驅動電壓以導通像素電路的開關。在第三期間，提供禁能準位至增壓電容的第一端。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述驅動電壓的致能準位等于第一致能準位與第二致能準位的總和。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，上述在第二期間，交換第一共同電壓及第二共同電壓的電壓準位。
[0015]基于上述，本發(fā)明實施例所提出的像素電路及其驅動方法利用增壓單元以提升驅動電壓的電壓準位，可使液晶像素快速充電至所需的灰階電壓值，并提升像素電路的操作頻率。
[0016]為讓本案的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為依據本發(fā)明一實施例的像素電路的電路示意圖。
[0018]圖2為依據本發(fā)明一實施例的像素電路的詳細電路圖。
[0019]圖3是依照本發(fā)明一實施例的像素電路的驅動波形示意圖。
[0020]圖4是依照本發(fā)明一實施例的像素電路的驅動波形示意圖。
[0021]圖5為依據本發(fā)明一實施例的像素電路的驅動方法的流程圖。
[0022]其中，附圖標記:
[0023]100、200:像素電路
[0024]110、210:增壓單元
[0025]CC:增壓電容
[0026]CLC:像素電容
[0027]CST:儲存電容
[0028]Gl:第一柵極驅動信號
[0029]G2:第二柵極驅動信號
[0030]Pl:第一期間
[0031]P2:第二期間
[0032]P3:第三期間
[0033]PF:畫面期間
[0034]Pffl:第一驅動脈沖
[0035]PW2:第二驅動脈沖
[0036]PW3:第三驅動脈沖
[0037]Tl:第一開關
[0038]T2:第二開關
[0039]VCOMl:第一共同電壓
[0040]VC0M2:第二共同電壓[0041]VDATA:數據電壓
[0042]VG:驅動電壓
[0043]VH:高電壓
[0044]VL:低電壓
[0045]S510、S520、S530:步驟
【具體實施方式】
[0046]圖1為依據本發(fā)明一實施例的像素電路100的電路示意圖。請參照圖1，在本實施例中，像素電路100包括第一開關Tl、增壓單元110、儲存電容CST以及像素電容CLC。其中，第一開關Tl的第一端接收數據電壓VDATA，且第一開關Tl的控制端接收驅動電壓VG。增壓單元110接收第一柵極驅動信號G1、第二柵極驅動信號G2及柵極電壓控制信號GDS，且提供驅動電壓VG。儲存電容CST電性連接于第一開關Tl的第二端與第一共同電壓VCOMl之間，而像素電容CLC電性則連接于第一開關Tl的第二端與第二共同電壓VC0M2之間。在此實施例中，像素電容CLC可為藍相液晶所形成，但不限于此。
[0047]需說明的是，本實施例的驅動電壓VG的致能準位大于第一柵極驅動信號Gl的致能準位或第二柵極驅動信號G2的致能準位。詳言之，在一實施例中，像素電路100可以是像素陣列中第N列的其中一個像素電路，且第N列的像素電路共同受控于第N級柵極驅動信號而開啟。此實施例的像素電路100可以第N-1級柵極驅動信號作為第一柵極驅動信號G1，并以第N級柵極驅動信號作為第二柵極驅動信號G2。因此，增壓單元110可先利用第一柵極驅動信號Gl的致能準位(例如高電壓準位)對驅動電壓VG進行預充電，以提升驅動電壓VG的電壓準位至第一柵極驅動信號Gl的致能準位。之后，再藉由第二柵極驅動信號G2的致能準位(例如高電壓準位)而再一次地將驅動電壓VG的電壓準位提升，此時的驅動電壓VG的電壓準位例如是第一柵極驅動信號Gl與第二柵極驅動信號G2的致能準位的總和。如此一來，相應于上述具有較高電壓準位的驅動電壓VG，流經第一開關Tl的電流可相應增加，進而使數據電壓VDATA可以較大電流對儲存電容CST以及像素電容CLC進行充電。藉此，本實施例的像素電路100透過增壓單元110提升驅動電壓VG的電壓準位，可加速對像素電容CLC的充電速率，而使液晶快速達到所需的灰階電壓值。
[0048]在其他實施例中，增壓單元110可視設計需求而使用其他的前級柵極驅動信號以調整并將驅動電壓VG的電壓準位提升，本發(fā)明對此不設限。另外，本實施例的第一共同電壓VCOMl可不同于第二共同電壓VC0M2。而在其他實施例中，第一共同電壓VCOMl也可與第二共同電壓VC0M2相同，應用本實施例者可依其電路需求而適當配置第一共同電壓VCOMl及第二共同電壓VC0M2的電壓準位。
[0049]接著對像素電路100的細部電路詳加說明。圖2為依據本發(fā)明一實施例的像素電路200的電路圖。請參照圖1及圖2，像素電路200的電路結構大致相同于像素電路100，其不同之處在于增壓單元210，其中相同或相似元件使用相同或相似標號。在此實施例中，增壓單元210可包括第二開關T2以及增壓電容CC。第二開關T2的第一端接收第一柵極驅動信號G1，第二開關T2的控制端接收柵極電壓控制信號GDS，第二開關T2的第二端則提供驅動電壓VG。增壓電容CC電性連接于第二開關T2的第二端與第一柵極驅動信號Gl之間。第一開關Tl與第二開關T2例如是N型晶體管，并可分別在柵極電壓控制信號GDS與驅動電壓VG為高電壓準位時為導通。
[0050]請參照圖3的像素電路200的驅動波形示意圖。在本實施例中，柵極電壓控制信號⑶S在一畫面期間PF中具有多個第一驅動脈沖PW1，第一柵極驅動信號Gl在一畫面期間PF中具有一個第二驅動脈沖PW2，且第二柵極驅動信號G2在一畫面期間PF中具有一個第三驅動脈沖PW3。其中，第三驅動脈沖PW3位于相鄰的兩個驅動脈沖PWl之間，且第二驅動脈沖PW2與上述兩個第一驅動脈沖PWl中較先者重迭。上述第一驅動脈沖PWl、第二驅動脈沖PW2以及第三驅動脈沖PW3的高電壓準位可設定為高電壓VH，而低電壓準位可設定為低電壓VL。在其他實施例中，上述(如PWl?PW3)驅動脈沖分別對應的高電壓準位與低電壓準位可不需相同。另外，數據電壓VDATA的電壓準位(如VLl及VL2)會依據對應的影像數據設定為一特定電壓值范圍內的一任意電壓，此可依據本領域通常知識者而定，本發(fā)明實施例不以此為限。
[0051]在本實施例中，像素電路200的畫面期間PF可依序包括第一期間P1、第二期間P2及第三P3。其中，像素電路200在第一期間Pl中會對應第一驅動脈沖PWl利用第一柵極驅動信號Gl的第二驅動脈沖PW2的致能準位(在此以高電壓VH為例)對驅動電壓VG進行預充電并以初步提升驅動電壓VG的電壓準位，并且會利用數據電壓VDATA對像素電容CLC及儲存電容CST進行預充電。
[0052]在第二期間P2中，像素電路200進一步地以第三驅動脈沖PW3的致能準位(在此以高電壓VH為例)再提升驅動電壓VG的電壓準位，使數據電壓VDATA可以較大的充電速率對像素電容CLC進行充電。而第三期間P3則將第二驅動脈沖PW2的禁能準位(在此以低電壓VL為例)傳送至增壓電容CC，以對增壓電容CC進行放電。以下進一步說明像素電路200在上述期間Pl?P3中的詳細作動模式。
[0053]在第一期間Pl中，柵極電壓控制信號GDS會設定為高電壓VH而形成一個第一驅動脈沖PW1，以致于第二開關T2相應地呈現導通。接著，像素電路200透過第一柵極驅動信號Gl的第二驅動脈沖PW2將高電壓VH提供至增壓電容CC的第一端，以提升驅動電壓VG的電壓準位，亦即增壓電容CC的跨壓等于高電壓VH。此時，第一開關Tl受控于高電壓VH而導通，以致于數據電壓VDATA，會傳送至像素電容CLC及儲存電容CST，而像素電容CLC及儲存電容CST會利用數據電壓VDATA的電壓準位VLl進行預充電。
[0054]在第二期間P2中，柵極電壓控制信號⑶S為低電壓VL，以致于第二開關T2相應地呈現關閉，然而，像素電路200透過第二柵極驅動信號G2的第三驅動脈沖PW3將高電壓VH提供增壓電容CC的第二端，以提升增壓電容CC的第一端所提供驅動電壓VG，進而提高像素電路200的第一開關Tl的導通程度。此時，驅動電壓VG的電壓準位會等于2倍的高電壓VH,亦即驅動電壓VG的電壓準位大于第一柵極驅動信號Gl及第二柵極驅動信號G2各別的致能準位，并且等于第一柵極驅動信號Gl及第二柵極驅動信號G2的致能準位的總和。藉此，由于驅動電壓VG的電壓準位被大幅提高(即2倍的高電壓VH)，因此流經第一開關Tl的電流會大幅增加，進而提升數據電壓VDATA對于儲存電容CST以及像素電容CLC的充電速率，以致于儲存電容CST以及像素電容CLC的跨壓可快速的達到數據電壓VDATA的電壓準位VL2。
[0055]而在第三期間P3中，第二開關T2會對應柵極電壓控制信號⑶S的另一個第一驅動脈沖PWl而導通，以將第一柵極驅動信號Gl的禁能準位(例如低電壓VL)提供至增壓電容CC的第一端，此時的增壓電容CC會透過第一柵極驅動信號Gl的低電壓VL而將釋放所儲存的電荷，使驅動電壓VG被重置(亦即被設置為低電壓VL)，以關閉第一開關Tl。
[0056]依據上述，本實施例即是利用第一期間Pl對驅動電壓VG進行預充電的方式，且更在第二期間P2時透過增壓電容CC以進一步提高驅動電壓VG的電壓準位，藉以讓驅動電壓VG所控制的第一開關Tl可提供較快的充電速率以對儲存電容CST進行充電。需說明的是，上述提升驅動電壓VG的方式也可以利用其他升壓電路或是倍壓電路的形式來實現。
[0057]在部分實施例中，儲存電容CST提供至像素電路200的第一共同電壓VCOMl以及像素電容CLC提供至像素電路200的第二共同電壓VC0M2可為不同。舉例而言，圖4為依據本發(fā)明一實施例的像素電路200的驅動波形示意圖，其中第一共同電壓VCOMl與共同電壓第二 VC0M2不同，且在本實施例中第一共同電壓VCOMl與第二共同電壓VC0M2是設定為互為反相信號。本實施例的像素電路200的電路運作大致相同于前述實施例，不同之處在于，在第二期間P2中，第一共同電壓VCOMl及第二共同電壓VC0M2的電壓準位會交換，亦即，第一共同電壓VCOMl會從低電壓VL(例如是O伏特)轉換為高電位VH(例如是15伏特)，而第二共同電壓VC0M2則從高電壓VH轉換為低電壓VL。由于上述驅動脈沖PWl?PW3的邊緣可能會引起共同電壓VCOMl及VC0M2的突波，此時，利用第一共同電壓VCOMl與第二共同電壓VC0M2互為反相，則可抵消第一共同電壓VCOMl與第二共同電壓VC0M2上的突波。藉此，本實施例的像素電路200不僅可實現液晶像素的快速充電，亦能夠改善因轉態(tài)而在第一共同電壓VCOMl與第二共同電壓VC0M2上的突波問題。
[0058]圖5為依據本發(fā)明一實施例的像素電路的驅動方法的流程圖。請參照圖5，本實施例適用于圖1所示像素電路100，像素電路100的驅動方法包括下列步驟。在第一期間P1，透過第一柵極驅動信號Gl提供第一致能準位至增壓電容CC的第一端(步驟S510)。在第二期間P2，透過第二柵極驅動信號G2提供第二致能準位至增壓電容CC的第二端，且增壓電容CC的第一端提供驅動電壓VG以導通像素電路100的開關Tl (步驟S520)。在第三期間P3，提供禁能準位至增壓電容CC的第一端(步驟S530)。其中，上述步驟的順序為用以說明，本發(fā)明實施例不以此為限。并且，上述步驟的細節(jié)可參照圖1至圖4的實施例的說明，在此不再贅述。
[0059]綜上所述，本發(fā)明實施例所提出的像素電路及其驅動方法利用增壓單元以提升驅動電壓的電壓準位，可使液晶像素快速充電至所需的灰階電壓值，并提升像素電路的操作頻率。此外，本發(fā)明實施例還可透過將儲存電容與像素電容分別對應的共同電壓設計為反相，藉以改善共同電壓的突波問題。
[0060]雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與修改，故本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求書保護范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種像素電路，其特征在于，包括: 一第一開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第一開關的該第一端接收一數據電壓，該第一開關的該控制端接收一驅動電壓； 一增壓單元，接收一第一柵極驅動信號、一第二柵極驅動信號及一柵極電壓控制信號且提供該驅動電壓； 一儲存電容，電性連接于該第一開關的該第二端與一第一共同電壓之間；以及一像素電容，電性連接于該第一開關的該第二端與一第二共同電壓之間，其中該第一共同電壓不同于該第二共同電壓。
2.如權利要求1所述的像素電路，其特征在于，該驅動電壓的一第一致能準位大于該第一柵極驅動信號及該第二柵極驅動信號的多個第二致能準位。
3.如權利要求1或2所述的像素電路，其特征在于，該增壓單元包括: 一第二開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第二開關的該第一端接收該第一柵極驅動信號，該第二開關的該控制端接收該柵極電壓控制信號，該第二開關的該第二端提供該驅動電壓；以及 一增壓電容，電性連接于該第二開關的該第二端與該第二柵極驅動信號之間。
4.如權利要求1所述的像素電路，其特征在于，該第一致能準位為該些第二致能準位的總和。
5.如權利要求1所述的像素電路，其特征在于，該柵極電壓控制信號具有多個第一驅動脈沖，該第一柵極驅動信號具有一第二驅動脈沖，該第二柵極驅動信號具有一第三驅動脈沖，各該些第三驅動脈沖位于相鄰的兩個第一驅動脈沖之間，且各該些第二驅動脈沖與上述兩個第一驅動脈沖中較先者重迭。
6.如權利要求5所述的像素電路，其特征在于，該第一共同電壓及該第二共同電壓的電壓準位交換于各該些第三驅動脈沖的一上升緣。
7.如權利要求1所述的像素電路，其特征在于，該第一共同電壓相反于該第二共同電壓。
8.一種像素電路的驅動方法，其特征在于，包括: 在一第一期間，透過一第一柵極驅動信號提供一第一致能準位至一增壓電容的一第一端; 在一第二期間，透過一第二柵極驅動信號提供一第二致能準位至該增壓電容的一第二端，且該增壓電容的該第一端提供一驅動電壓以導通該像素電路的一開關；以及在一第三期間，提供一禁能準位至該增壓電容的該第一端。
9.如權利要求8所述的像素電路的驅動方法，其特征在于，該驅動電壓的一致能準位等于該第一致能準位與該第二致能準位的總和。
10.如權利要求9所述的像素電路的驅動方法，其特征在于，在該第二期間，交換該第一共同電壓及該第二共同電壓的電壓準位。
【文檔編號】G09G3/36GK103971654SQ201410196106
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權日:2014年2月17日
【發(fā)明者】林志隆, 鄭貿薰, 洪嘉澤, 曾柏翔, 林敬桓 申請人:友達光電股份有限公司