CN100336096C - 液晶显示器的数据驱动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器的数据驱动装置包括：多个数据驱动集成电路，邻近液晶显示板，将输入像素数据转换成像素电压信号；一个或多个多路复用器阵列，其邻近液晶显示板设置，把多条数据线时分成多个区域，以便选择性地把来自多个数据驱动集成电路的像素电压信号施加到多条数据线。

Description

液晶显示器的数据驱动装置及方法
发明领域
本发明涉及液晶显示器，具体说，涉及液晶显示器的数据驱动装置及方法，其中数据线可在时分的基础上驱动以减少数据驱动器集成电路的数目。
相关技术讨论
一般说，为了显示图像(图画)，液晶显示器(LCD)采用外加电场来控制液晶的光透射率。LCD包括具有矩阵型配置的液晶单元的液晶显示板和驱动液晶显示板的驱动电路。液晶显示板包括相互交叉的选通线和数据线。每一液晶单元位于选通线和数据线交叉处。为将电场加到每一个液晶单元，液晶显示板配有像素电极和公共电极。每一像素电极通过一个薄膜晶体管的源和漏电极跟相应的一条数据线连接，该薄膜晶体管用作开关器件。薄膜晶体管的栅电极跟相应的一条选通线连接，从而可将像素电压信号加到每一相应数据线的像素电极上。
驱动电路包括用于驱动选通线的选通驱动器，用于驱动数据线的数据驱动器，以及用于驱动公共电极的公共电压发生器。选通驱动器顺序地将扫描信号加到每一条选通线，以便一次一条选通线地顺序驱动液晶显示板上的液晶单元。每当选通信号加到任一选通线上，数据驱动器即将数据电压信号加到每一条数据线上。公共电压发生器对公共电极施加一公共电压信号。因此，LCD通过根据每个液晶单元的数据电压信号在像素电极和公共电极间施加一个电场来控制光透射率，从而显示图像。数据驱动器和选通驱动器并入多个集成电路中(IC)。集成数据驱动器IC和选通驱动器IC安装在载带封装(TCP)中以通过带式自动键合(TAB)系统连接到液晶显示板，或通过玻板基芯片(COG)系统安装在液晶显示板中。
图1示意性显示出根据常规技术的LCD的数据驱动块。图1中，数据驱动块包括通过数据TCP 4跟液晶显示板2相连的数据驱动IC 6，和通过选通TCP 8跟液晶显示板2的选通线相连的选通驱动IC 9。安装有选通驱动IC 9的选通TCP8跟配置在液晶显示板2一侧的选通焊盘(gate pad)电连接。选通驱动IC 9在液晶显示板2的选通线上施加选通信号(扫描信号)。安装有数据驱动IC 6的数据TCP 4跟配置在液晶显示板2上部的数据焊盘电连接。数据驱动IC 6将数字像素数据信号转换成模拟像素电压信号并将模拟像素电压信号加在液晶显示板2的数据线上。
图2为一详细框图，示出图1的数据驱动集成电路的结构。图2中，每一个数据驱动IC 6包括一用于施加顺序抽样信号的移位寄存器部分14，一响应抽样信号顺序地锁存并输出像素数据VD的锁存器部分16，一用于将来自锁存器部分16的像素数据VD转换成像素信号的数模转换器(DAC)18，以及用于缓冲并输出来自DAC 18的像素信号的输出缓冲部分26。而且，每一数据驱动IC 6包括用于连接来自定时控制器(未示出)的各种控制信号及像素数据VD的信号控制器10，以及用于提供DAC 18中所需的正负γ电压的γ电压部分12。每一数据驱动IC 6驱动n条数据线D1至Dn。
信号控制器10控制各种控制信号(SSP、SSC、SOE、REV及POL)和像素数据VD以将控制信号和像素数据VD输出到各相应元件。γ电压发生器部分12细分从一个γ参考电压发生器(未示出)产生的几个γ参考电压以用于每个灰度级，并将信号输出到DAC 18。
移位寄存器部分14包括多个移位寄存器，响应源抽样时钟信号SSC对从信号控制器10接收到的源启动脉冲SSP进行顺序移位，并将源启动脉冲SSP作为抽样信号输出。
锁存器部分16响应从移位寄存器部分14接收的抽样信号顺序地对从信号控制器10接收的像素数据VD抽样以便锁存像素数据VD。因此，锁存器部分16包括锁存n个的像素数据VD的n个锁存器，其中n个锁存器中每一个的尺寸对应于像素数据VD的位数(即，3位或6位)。此后，锁存器部分16响应从信号控制器10接收的源输出使能信号SOE同时输出n个像素数据VD。
DAC 18将从锁存器部分16收到的像素数据VD转换成正和负像素信号并输出。相应地，DAC 18包括：正(P)解码部分20和负(N)解码部分22，两者共同连接于锁存器部分16；以及用于选择正(P)解码部分20和负(N)解码部分22的输出信号的多路复用器(MUX)24。P解码部分20包括P解码器，与γ电压部分12输出的正γ电压结合把n个同时从锁存器部分16输入的像素数据转换成正像素信号。N解码部分22包括N解码器，与γ电压部分12输出的γ电压结合把n个同时从锁存器部分16输入的像素数据转换成负像素信号。多路复用器24响应从信号控制器10收到的极性控制信号POL，有选择性地输出从P解码部分20收到的正像素信号或从N解码部分22收到的负像素信号。
输出缓冲部分26包括n个输出缓冲器，输出缓冲器包括与n条数据线D1至Dn串联的电压跟随器。N个输出缓冲器缓冲从DAC 18收到的像素电压信号，并将缓冲的像素电压信号施加给n条数据线D1至Dn。
因此，根据常规技术的每个数据驱动IC 6，除n个锁存器、多路复用器及输出缓冲器外，还要求有2n个解码器，以便驱动n条数据线D1至Dn。结果，根据常规技术的数据驱动IC 6的结构就复杂，从而提高了制造成本，占液晶显示器组件制造总成本的20％至30％。
发明概述
因此，本发明致力于液晶显示器的数据驱动装置和方法，其实质上消除了由现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的另一目的是提供驱动液晶显示器的数据驱动装置及方法，其中数据线可在时分的基础上驱动以减少数据驱动IC的数量。
本发明另外的特定和优点将在以下的说明书中阐述，并可部分从说明书中了解这些特点和优点，或者可从本发明的实践中学到。本发明的目的和其他优点由书面的说明书、权利要求书及附图中所特别指出的结构来实现并获得。
为根据本发明目的实现这些和其他优点，如所实施和广义描述的，液晶显示器的数据驱动装置包括：多个数据驱动集成电路，邻近液晶显示板，将输入像素数据转换成像素电压信号；及一个或多个多路复用器阵列，其邻近液晶显示板设置，把多条数据线时分成为多个区域以选择性地把来自多个数据驱动集成电路的像素电压信号施加到多条数据线。
在本发明的另一方面，液晶显示器的数据驱动方法包括：将输入像素数据转换成像素电压信号，利用多路复用器阵列将多条数据线时分成多个区域以便选择性地将来自多个数据驱动集成电路的像素电压信号施加到多条数据线，控制数据驱动集成电路和多路复用器阵列，以重新排列待供给每一数据驱动集成电路的像素数据，以使像素数据时分为多个区域。
应当理解，以上简述及以下详述是示例性与解释性的，旨在为本发明要求保护的内容提供进一步解释。
附图简述
包含在本申请中并构成其一部分的附图说明本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明原理。附图中：
图1是示出根据常规技术的液晶显示器的数据驱动装置的示意图。
图2是示出图1中数据驱动集成电路结构的详细框图。
图3是包括根据本发明的数据驱动装置的示例性液晶显示器的平面图。
图4是根据本发明的图3所示的示例性多路复用器阵列的详细电路图。
图5是示出根据本发明的图4所示的薄膜晶体管的示例性结构的平面图。
实施例详述
现在来详细参考本发明的实施例，其中示例在附图中说明。任何可能之处，所有附图中所用同样的参考符号指称同样的或类似的部件。
图3是示例性液晶显示器的平面图，其中包括根据本发明的数据驱动装置。图3中，液晶显示器可包括：通过多个TCP 34与液晶显示板30的n条数据线DL1至DL2n相接的多个数据驱动IC 36；通过多个选通TCP 38与液晶显示板30的m条选通线GL1至GL2m相连的多个栅驱动IC 39；设置在液晶显示板30内的多个多路复用器阵列40，其在时分的基础上将从多个数据驱动IC 36接收的像素电压信号施加到n条数据线DL1至DL2n上；以及用于控制多个数据驱动IC 36和多个栅驱动IC 39的驱动的定时控制器(未示出)。多个多路复用器阵列40中的每一个可对利用从相应的数据驱动IC 36接收的信号驱动的DL1至DL2n的n条数据线进行N频分(其中N＝2，3，...)，从而将多个数据驱动IC 36的总数减少到1/N。
现在来说明一种情况，其中DL1至DL2n的n条数据线被多个多路复用器阵列40进行二频分(N＝2)。定时控制器(未示出)将像素数据信号施加到数据驱动IC 36，并控制栅驱动IC 39和数据驱动IC 36的驱动。特别是，定时控制器根据2n条数据线DL1至DL2n的驱动次序重新排列2n个像素数据的排列顺序，以供给2n条数据线DL1至DL2n。定时控制器根据数据驱动IC 36的信号重新排列该次序，然后将重新排列的像素数据进行n时分。例如，首先定时控制器重新排列要提供给数据驱动IC 36的2n个像素数据，将重新排列的2n个像素数据分成奇数数据和偶数数据，然后，定时控制器将n个奇数像素数据施加到数据驱动IC 36，将n个偶数像素数据施加到数据驱动IC 36。
安装有栅驱动IC 39的选通TCP 38可跟选通焊盘电连接，该焊盘从液晶显示板30的m条选通线GL1至GL2m伸出。栅驱动IC 39可将选通信号(扫描信号)施加到液晶显示板30的m条选通线GL1至GL2m。安装有多个数据驱动IC 36的多个数据TCP 34中的每一个可与多路复用器阵列40的输入端焊盘电连接，该焊盘可设置在液晶显示板30的上部。多个数据驱动IC 36可将数字像素数据信号转换成模拟像素电压信号并施加到液晶显示板30的多个多路复用器阵列40。尤其是，每个数据驱动IC 36可将2n个待供给2n条数据线DL1至DL2n的像素电压信号以“n×n”顺序施加到多路复用器阵列40。因此，多个数据驱动IC 36的每一个可包括图2所示的数据驱动IC 36同样的元件，从而每一数据驱动IC 36在每一帧期间以”n×n”顺序两次输出像素电压信号。
图4是根据本发明图3所示的示例性多路复用器阵列的详细电路图。图4中，每一多路复用器阵列40可对2n条数据线DL1至DL2n进行二频分，以选择性地将从每一数据驱动IC 36输入的像素电压信号以“n×n”的顺序施加给2n条数据线DL1至DL2n。更具体说，每一多路复用器阵列40包括n个多路复用器42，其选择性地将数据驱动IC 36的n个输出端D1至Dn连接到DL1至DL2n中的任意两条数据线。
每一个多路复用器42可包括：第一晶体管T1，它响应从定时控制器收到的控制信号CS进行开关操作；第二晶体管T2，它响应从反相器INV收到的反相控制信号/CS进行开关操作。第一和第二晶体管T1、T2通过相反的开关操作选择性地将一个像素电压信号输出到奇数数据线或偶数数据线。因此，多路复用器阵列40将2n条数据线DL1至DL2n二频分为n条奇数数据线DL1、DL3，...，DL2n-1和n条偶数数据线DL2、DL4、...，DL2n以驱动数据线。
多路复用器阵列40设置在液晶显示板30上，并可与液晶显示板30上的薄膜晶体管(TFT)阵列同时形成。TFT可用作液晶显示板30上每一液晶单元的开关器件，还可以具有例如由非晶硅形成的有源层。这样，TFT的电导率相对较低。因此，TFT的典型沟道尺寸(即，W/L＝30/6)可能导致几兆欧量级的较大导通电阻，从而只许几微安电流流过。然而，多路复用器阵列40中包含的晶体管T1和T2应该保持几千欧左右的导通电阻，以便提供数据线DL1至DL2n的时分驱动。这样，为使多路复用器阵列40中包含的非晶硅型晶体管T1和T2的导通电阻降至几千欧，有必要使沟道宽长比W/L尽可能加大。
图5是示出根据本发明图4所示的薄膜晶体管的示例性结构的平面图。图5中，晶体管T1和T2中的每一个包括栅电极44，介于栅电极44和栅绝缘膜之间的有源层50，以及有源层50上的源和漏极46和48，由此形成叉指形沟道(finger-shaped channel)52。源电极46可以包括一包住有源层50外部的方带(square band)，以及多个从方带的两相对侧对称地向内伸出的部分。漏电极48可以被形成为在源电极46的内侧限定的一个区域与方带和源电极46伸出部分有一间隔。这样，位于源电极46和漏电极48之间的半导体层50具有叉指形沟道52。
因有叉指形沟道52而使晶体管T1和T2的沟道尺寸加大，由此将其导通电阻降至大约几千欧。而且，多路复用器阵列40的晶体管T1和T2可以配置为多个晶体管的并联连接，每个晶体管均有叉指形沟道52，由此降低整个沟道52的导通电阻。其结果，多路复用器阵列40可设置在一个跟数据TCP相接的区域与液晶显示板30的图像显示区之间的封闭区，而不增加显示板尺寸。另外，可以在无须对TFT阵列过程进行改进或增加处理步骤的情况下使用多路复用器阵列40。作为选择，可利用激光通过仅对多路复用器阵列部分退火来形成多晶硅有源层，以降低包含在多路复用器阵列40内的晶体管T1和T2的导通电阻。
本领域的技术人员很明了，只要不偏离本发明的精神和范围，本发明的液晶显示器的数据驱动装置和方法可作各种改进和变化。这样，只要在本申请所附的权利要求范围内，本发明涵盖各种改进和变化。

Claims (15)

1.一种液晶显示器的数据驱动装置，包括：
多个数据驱动集成电路，其邻近液晶显示板，以把输入像素数据转换成像素电压信号；和
一个或多个多路复用器阵列，其邻近液晶显示板设置，把多条数据线时分为多个区域，以便选择性地将从多个数据驱动集成电路接收的像素电压信号施加到多条数据线；其中：所述多路复用器阵列用于将2n条数据线二频分为n条奇数数据线和n条偶数数据线，以驱动数据线。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一定时控制器，用于控制数据驱动集成电路和多路复用器阵列，并重新排列待供给每一数据驱动集成电路的像素数据，以把像素数据时分成多个区域。
3.根据权利要求1所述的装置，其中每一数据驱动集成电路包括：
移位寄存器装置，用于顺序地产生抽样信号；
锁存装置，用于响应抽样信号以特定单位顺序地锁存和输出像素数据；
数模转换器，用于将像素数据转换成像素电压信号；及
输出缓冲装置，用于缓冲和输出来自数模转换器的像素电压信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件是在非晶硅有源层上设置有叉指形沟道的单个晶体管。
5.根据权利要求4所述的装置，其中具有叉指形沟道的每个单个晶体管包括：
一栅电极；
一邻近于栅电极和非晶硅有源层的栅绝缘膜；
一源电极，具有包住栅电极外周的外部边缘，该源电极具有多个从外部边缘的两相对侧对称地向内伸出的部分；
一漏电极，离源电极的外部边缘有一恒定距离，漏电极的多个部分设置在源电极的多个部分之间；以及
在源和漏电极之间的有源层中形成的一连续叉指形沟道。
6.根据权利要求1所述的装置，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件是并联连接的多个单个晶体管，每个晶体管在非晶硅有源层上设置有叉指形沟道。
7.根据权利要求1所述的装置，其中多路复用器阵列位于安装有多个数据驱动集成电路的载带封装的一个连接区与液晶显示板的一个图像显示区之间的区域。
8.根据权利要求1所述的装置，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件包括至少一个具有多晶硅有源层的晶体管。
9.一种液晶显示器的数据驱动方法，包括：
将输入像素数据转换成像素电压信号；
利用多路复用器阵列把多条数据线时分成多个区域，以便选择性地把来自多个数据驱动集成电路的像素电压信号施加到多条数据线；以及
控制数据驱动集成电路和多路复用器阵列，重新排列待供给每一数据驱动集成电路的像素数据，以把像素数据时分为多个区域；
其中所述多路复用器阵列用于将2n条数据线二频分为n条奇数数据线和n条偶数数据线，以驱动数据线。
10.根据权利要求9所述的方法，其中每一数据驱动集成电路包括：
移位寄存器装置，用于顺序地产生抽样信号；
锁存装置，用于响应抽样信号以特定单位顺序地锁存和输出像素数据；
数模转换器，用于将像素数据转换成像素电压信号；及
输出缓冲装置，用于缓冲和输出来自数模转换器的像素电压信号。
11.根据权利要求9所述的方法，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件是在非晶硅有源层上设置有叉指形沟道的单个晶体管。
12.根据权利要求11所述的方法，其中具有叉指形沟道的每个单个晶体管包括：
一栅电极；
一邻近于栅电极和非晶硅有源层的栅绝缘膜；
一源电极，其具有包住栅电极外周的外部边缘，该源电极具有多个从外部边缘的两相对侧对称地向内伸出的部分；
一漏电极，离源电极的外部边缘有一恒定距离，漏电极的多个部分设置在源电极的多个部分之间；以及
在源和漏电极之间的有源层中形成的一连续叉指形沟道。
13.根据权利要求10所述的方法，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件是并联连接的多个单个晶体管，每个晶体管在非晶硅有源层上设置有叉指形沟道。
14.根据权利要求10所述的方法，其中多路复用器阵列位于安装有多个数据驱动集成电路的载带封装的一个连接区与液晶显示板的一个图像显示区之间的区域。
15.根据权利要求10所述的方法，其中多路复用器阵列包括用于选择性地驱动多条数据线的多个开关器件，每个开关器件包括至少一个具有多晶硅有源层的晶体管。
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