CN101140738A

CN101140738A - 液晶显示器的源极驱动器

Info

Publication number: CN101140738A
Application number: CNA2006101290882A
Authority: CN
Inventors: 施博盛; 潘轩霖
Original assignee: Hannstar Display Corp
Current assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: CN101140738B

Abstract

本发明提供了一种驱动像素结构信号线以传输及/或读取信号的方法及其像素结构，其可克服传统触摸式显示器中因读取线的配置所产生的亮度不均的缺点。在本发明中，不需另外在像素内配置专用的读取线，且通过此新颖像素的良好设计，运载数据信号所需的信号线也可用于传送欲读取及处理的光感应信号。

Description

液晶显示器的源极驱动器

发明领域

本发明涉及一种显示器的驱动方法及其对应的像素结构，尤其涉及一种驱动像素结构信号线以传输及/或读取信号的方法。

背景技术

在现有的触摸式显示器中，需要在显示器像素内配置一条专用的传送线(即所谓的读取线(readout line))来读取信号。参阅图1，其是根据已知技术而说明的传统触摸式显示器的像素结构示意图，其中像素10’是由一对信号线D1、D2与一对栅极线SELECT1、SELECT2所定义的，而各数据信号即通过信号线D1、D2而传送。像素10’包含了显示用的第一晶体管T1’，其栅极端与栅极线SELECT1电连接；第一晶体管T1’的源极端电连接至信号线D1，其漏极端则经过电容器Cst而与载有偏压的共通线COMMON1电连接。光组件(例如光敏晶体管Photo TFT)用于产生光感应信号，而与其电连接的第二晶体管Readout TFT用于控制光感应信号的读取；在此例中，第二晶体管Readout TFT电连接至读取线Readout1，并可由栅极线SELECT2所提供的栅极脉冲(gate pulse)控制为导通，以使光感应信号可以通过该读取线Readout1而传送。

参阅图2，其是根据已知技术而说明的另一种传统触摸式显示器像素的等效电路图(US 2003/0156087)。所示的光感结构(即像素)主要包含了与读取薄膜晶体管Readout TFT互相连接的光薄膜晶体管Photo TFT、以及电容器，以使这些晶体管与共通线互相连接。此电路以电荷模式(charge mode)进行工作。通过对栅极线SELECT1施加电压，便可寻址由信号线D1、D2与栅极线SELECT1、SELECT2所定义的像素20’，其导通晶体管并使来自信号线的电荷流动。同样的，晶体管Readout TFT是由施加在前一条栅极线SELECT2上的栅极脉冲加以控制，以控制像素20’的光感应信号的读取；电容器Cst2用于储存信号，且这些晶体管经其而与共通线COMMON1互相连接。在这样的架构中，为了将产生的光感应信号传送至外部电路进行处理，像素20’同样需要另一条传送线(即所示的读取线Readout1)来专门传送欲读取的光感应信号；读取线Readout1电连接至外部放大器，其放大所传送的光感应信号并进而将经放大的信号输出传送至处理器，以进行后续的信号确认及处理，由此执行此类触摸式显示器的数据显示与输入操作。

参阅图3(a)，其是根据已知技术而说明的另一种传统触摸式显示器像素的等效电路图。在此例中，像素20’是由互相交错的第一与第二栅极线G1、G2以及第一与第二信号线D1、D2定义而成。另外，在第一与第二信号线D1、D2之间配置了一条通过像素20’的读取线Readout1；而在第一与第二栅极线G1、G2之间配置了一条共通线COMMON1，以电连接像素20’的各信号线。此外，在像素20’中主要包括两个部分，即像素组件部分201’与光组件部分202’；更详细而言，像素组件部分201’包括了光敏晶体管2011’，其栅极连接至第一栅极线G1，其漏极连接至第一信号线D1，而其源极连接至共通线COMMON1；至于光组件部分202’则包括开关晶体管2021’，其栅极连接至第二栅极线G2，且其漏极与源极连接至读取线Readout1。此外，该光组件部分202’还包括光敏晶体管2022’，其栅极与漏极皆连接至共通线COMMON1，而其源极与开关晶体管2021’的漏极连接。

上述架构会对图像显示产生不良影响。参阅图3(b)，其是根据已知技术而说明上述传统触摸式显示器像素中的读取线Readout1配置示意图。在此架构中必须另外配置一条读取线Readout1以供光感应信号的传输，然而所配置的读取线Readout1会占据显示器有效区域(active area)的特定区域，因而具有此读取线Readout1的像素的开口率(aperture ratio)会与其它的像素不同(W1＜W2)，如第3(b)图所示。而此一开口率差异将使触摸式显示器产生亮度不均的缺点。

此外，读取线的配置也容易产生显示器测试上的缺陷，而降低制造过程中的产品率，因而产生较高的制造成本与显示品质较差等缺点。

为了改善上述已知触摸式显示器的种种缺失，进而提升其亮度均匀性，发明人经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，提出一种新颖的显示器像素信号传输与读取的驱动方法及其对应的像素结构。

发明内容

本发明的第一构想在于提供一种新颖的像素结构，在该像素结构中无须配置专用的读取线来进行信号传输及/或信号读取。

根据本发明的第一构想，该像素结构包括相邻的第一信号线与第二信号线、相邻的第一栅极线与第二栅极线、位于该第一栅极线与该第二栅极线间的共通线、第一晶体管、光组件与第二晶体管。供显示用的该第一晶体管的第一端与该第一栅极线电连接、其第二端与该第一信号线电连接、而其第三端通过第一电容器而电连接至该共通线；用于产生光感应信号的该光组件具有第一端与第二端，其中第一端电连接至该共通线；该第二晶体管的第一端电连接至该第二栅极线、其第二端连接至该光组件的第二端，而其第三端则电连接至该第二信号线，以控制光感应信号的读取。

根据上述构想，其中该第二信号线的一端与信号驱动器电连接，而其另一端与读取电路电连接。

根据上述构想，其中该信号驱动器包括驱动集成电路与配置于其内的开关，且该第二信号线与其电连接。

根据上述构想，其中该读取电路包括放大器。

根据上述构想，其中该第二信号线经由第一开关而与该信号驱动器电连接，且该第一开关系制作于显示器基板上。

根据上述构想，其中该第二信号线经由第二开关而与该读取电路电连接。

根据上述构想，其中当该第二信号线经由该第二开关而与该读取电路电解耦时，来自该信号驱动器的数据信号通过该第二信号线而传输。

根据上述构想，其中当该第二信号线经由该第一开关而与该信号驱动器电解耦时，该光感应信号通过该第二信号线传输至该读取电路以供读取与处理。

根据上述构想，其中该光组件选自光敏晶体管与光二极管中之一。

根据上述构想，其中该共通线提供偏压。

根据上述构想，其中该偏压是负电压。

根据上述构想，其中该显示器是触摸式显示器。

根据上述构想，该像素结构还包括第二电容器，其电连接于该共通线与该光组件之间。

本发明的第二构想在于提供一种显示器像素的驱动方法，尤其是指一种触摸式显示器像素的驱动方法。该显示器像素包括用于信号传输及/或信号读取的至少一条信号线、至少一条栅极线、用于产生光感应信号的光组件、以及与其电连接的第一开关；此外，该信号线的一端与信号驱动器电连接。通过所提供的驱动方法，就无须在像素内配置专用于信号传输及/或读取的读取线。

根据上述构想，该驱动方法包括下列步骤：(a)提供第一状态的控制信号至该信号驱动器，以电耦合该信号线与该信号驱动器，由此，来自该信号驱动器的数据信号通过该信号线而传入该像素；以及(b)提供第二状态的控制信号至该信号驱动器，以电耦合该信号线与读取电路，由此，将该光感应信号传送至该读取电路以供读取及处理。

根据上述构想，其中，当对该信号线提供该第一状态的控制信号时，该信号线与该读取电路电解耦。

根据上述构想，其中该第一状态是低位状态(low state)。

根据上述构想，其中，当对该信号线提供该第二状态的控制信号时，该信号线与该信号驱动器电解耦。

根据上述构想，其中该第二状态是高位状态(high state)。

根据上述构想，其中该显示器像素还包括与其电连接的第一开关，且当对该第一开关提供与该第二状态的控制信号相对应的栅极脉冲(gate pulse)时，传送该光感应信号。

根据上述构想，其中当该光感应信号通过该信号线传输时维持该数据信号。

本案通过以下附图及详细说明，令读者更深入了解。

附图简述

图1是根据已知技术而说明的传统触摸式显示器的像素结构示意图；

图2是根据已知技术而说明的另一种传统触摸式显示器像素的等效电路图；

图3(a)是根据已知技术而说明的另一种传统触摸式显示器像素的等效电路图；

图3(b)是根据已知技术而说明上述传统触摸式显示器像素中的读取线Readout1配置的示意图；

图4是根据本发明的第一优选实施方式而说明的像素等效电路图；

图5(a)至图5(c)，其说明了在本发明的第一优选实施方式中施加至像素的不同栅极脉冲波形；

图6是根据本发明的第二优选实施方式而说明的像素等效电路图；

图7是根据本发明之第三较佳实施方式而说明之像素等效电路图；

图8(a)至图8(c)，其说明了在本发明的第三优选实施方式中施加至像素的不同栅极脉冲波形；以及

图9是根据本发明之第四优选实施方式而说明的像素等效电路图。

【主要组件符号说明】

10’、20’ 像素

201’ 像素组件部分

202’ 光组件部分

2011’、2021’、2022’ 晶体管

D1、D2 信号线

SELECT1、SELECT2、G1-G8 栅极线

T1’、Photo TFT、Readout TFT 晶体管

COMMON1 共通线

Cst 电容器

Readout1 读取线

40 像素

D-Switch、AMP-Switch 开关

Current AMP 电流放大器

Data driver IC 信号驱动器

t1、t2 导通时间

P1-P4、P11、P21、P22、

P31、P32、P41、P42 脉冲

具体实施方式

在本发明中，不需在像素中另外配置一条专用的读取线，且通过此新颖像素的良好设计，传输数据信号的信号线也可用于传送欲读取的信号。基于此构想，本发明还提供了一种新颖的显示器像素的驱动方法，并以显示器像素的等效电路图辅助说明如下。

参阅图4，其是根据本发明的第一优选实施方式而说明的像素等效电路图。

如图4所示，像素40包括第一晶体管T1，其栅极端连接至第一栅极线SELECT1，第一晶体管T1的源极端通过第一电容器Cst而与共通线COMMON1连接；光敏晶体管Photo TFT用于产生光感应信号，而与其电连接的第二晶体管Switch TFT则提供对光感应信号读取的控制。在此例中，光敏晶体管的栅极端与源极端电连接至共通线COMMON1，而其漏极端则电连接至第二晶体管Switch TFT。

与传统的像素结构不同的是，在本发明的像素结构中不需要在像素40内配置其它读取线，因此，该第二晶体管Switch TFT电连接至第二信号线D2，而非连接至一条传统的读取线。该第二信号线D2的一端还通过开关D-Switch而电连接至信号驱动器，而其另一端则通过另一开关AMP-switch而电连接至含有放大器的读取电路。在优选实施例中，该信号驱动器由信号驱动集成电路Data driver IC所构成，而该放大器是电流放大器Current AMP，且该放大器还与处理器耦合。

在像素写入阶段，像素由于所施加的像素电压而处于写入电压电平；为该第二信号线D2提供低位状态的控制信号，从而开启开关D-Switch，使第二信号线D2能够传输来自与其电耦合的外部信号驱动器Data driver IC的数据信号；此时，开关AMP-Switch是处于关闭状态，因此电流放大器与第二信号线D2电解耦，其确保数据写入过程不受影响。

另一方面，在信号读取阶段，对开关D-Switch施加高位状态的控制信号，从而关闭开关D-Switch，中断了信号驱动器Data driver IC与第二信号线D2之间的电连接；此时，开关AMP-Switch是处于开启状态，亦即电流放大器系与第二信号线D2电连接，因此由光敏晶体管Photo TFT所产生的光感应信号便可通过第二信号线D2传送至电流放大器Current AMP进行处理。

此外，通过第二栅极线SELECT2对晶体管Switch TFT施加栅极脉冲(即所谓的读取栅极脉冲(readout gate pulse))以进行控制。当栅极脉冲具有高位状态(即高电压电平)时，Switch TFT即被开启，使得Photo TFT所产生的光感应信号可通过第二信号线D2而传送至电流放大器。换言之，当控制信号处于高位状态时，栅极脉冲也同样位于高位状态，而此时不对像素施加像素电压，且在此时读取所产生的光感应信号。

当控制信号处于高位状态时，由于开关D-Switch与第二信号线D2之间的电连接已中断，因而信号驱动器Data driver IC会维持住尚未送出的数据信号，直到送入另一个低位状态的控制信号为止，以维持像素写入对应的正确电压。因此，在优选的实施方式中，当控制信号处于高位状态时，信号驱动器Data driver IC是作为维持信号电平(signal level)的用途。

在光感应信号通过第二信号线D2传送且被读取之后，由于送入下一个像素写入栅极脉冲的原因，Switch TFT会再度开启。通过PhotoTFT与Switch TFT所输入的偏压优选地为负电压，以避免第二信号线D2的电压电平受到偏压输入的影响。在此例中，通过Photo TFT而对第二信号线D2施加正电压，而此时电流并不会被传送至此状态的第二信号线D2，因此不影响其电压电平。此外，电流放大器CurrentAMP的参考电压优选地也同样是选择适当的负电压，以便于电流放大器Current AMP的工作；在优选实施方式中，所施加的偏压为-10V，而参考电压为-5V。

在本发明中，需要适当地选择对第二栅极线SELECT所施加的栅极脉冲的波形，以使数据信号传输与光感应信号读取可通过相同的信号线D2而进行。参阅图5(a)至图5(c)，其说明了在本发明的第一优选实施方式中施加至像素的不同栅极脉冲波形；当分别与栅极线G1、G2、G3、G4的各晶体管开启时，栅极脉冲即分别送入栅极线G1、G2、G3、G4；其中栅极线G3即本发明的第一优选实施方式中的第二信号线SELECT2(如图4所示)，而送入该栅极线G3的栅极脉冲由Switch TFT加以调整。

更具体而言，当开启Switch TFT一段长时间t1时，送入栅极线G3的脉冲为较宽脉冲P1，其脉冲宽度大于送入剩余的栅极线G1、G2、G4的脉冲的宽度；此较宽脉冲P1可被分为两部分，即与信号读取阶段对应的第一部份P11以及与像素写入阶段对应的第二部分P12，如图5(a)所示。或者是，在进行信号读取时再度开启Switch TFT，因而送入栅极线G3的栅极脉冲P2会包括两个独立的连续部分P21、P22，其分别对应于信号读取阶段与像素写入阶段，如图5(b)所示。在本发明中，栅极线的数量是根据实际需求(例如：光敏晶体管的配置密度)而定，在另一个实施方式中，也可以将八条栅极线G1至G8配置为一组，如图5(c)所示。

参阅图6，其是根据本发明之第二优选实施方式而说明的像素等效电路图。在此实施方式中，信号驱动器Data driver IC本身即支持时序控制功能，以电连接至第二信号线D2、或中断其连接，因而无须在像素中另外配置开关(如第4图所示之D-switch)。或者是，也可将开关D-switch制作于显示器的基板上、或配置在信号驱动器Datadriver IC中，以简化像素内部的配置。

参阅图7，其是根据本发明的第三优选实施方式而说明的像素等效电路图；该像素主要包括像素区域70，其由相邻的第一信号线D1与第二信号线D2、以及相邻的第一栅极线SELECT1与第二栅极线SELECT2定义而成。在第一与第二栅极线SELECT1、SELECT2之间具有共通线COMMON1，其一般提供负偏压或共通电压。

如图7所示，该像素包括第一晶体管T1，其栅极端连接至第二栅极线SELECT2，该第一晶体管T1的源极端连接至第一信号线D1，其漏极端则通过第一电容器Cst而与共通线COMMON1连接。光敏晶体管Photo TFT用于产生光感应信号，而与其电连接的第二晶体管Switch TFT则提供对光感应信号读取的控制。在此例中，光敏晶体管Photo TFT的栅极端与源极端电连接至共通线COMMON1，而其漏极端则电连接至第二晶体管Switch TFT。第一晶体管T1与第二晶体管Switch TFT的栅极电连接至相同的栅极线，即第二栅极线SELECT2。除光敏晶体管Photo TFT外，也可使用光二极管来作为配置于像素内、用于产生光感应信号的光组件。

同样的，在此实施方式中，不需要在像素内配置其它读取线，因此，该第二晶体管Switch TFT电连接至第二信号线D2，而非连接至一条传统的读取线。该第二信号线D2的一端还通过开关D-Switch而电连接至信号驱动器，而其另一端则通过另一开关AMP-switch而电连接至含有放大器的读取电路。在优选实施例中，该信号驱动器由信号驱动集成电路Data driver IC所构成，而该放大器是电流放大器Current AMP，且该放大器还与处理器耦合。

此像素结构的作用原理是与图4至图6所示的本发明第一及第二优选实施方式相同，因而在此不再加以赘述。

参阅图8(a)至图8(c)，其说明了在本发明的第三优选实施方式中施加至像素的不同栅极脉冲波形；当分别与栅极线G1、G2、G3、G4的各晶体管开启时，栅极脉冲即分别送入栅极线G1、G2、G3、G4；其中栅极线G4即本发明的第三优选实施方式中的第二信号线SELECT2(如图7)。在本例中，送入该栅极线G4的栅极脉冲由SwitchTFT加以调整。

更具体而言，当开启Switch TFT一段长时间t2时，送入栅极线G4的脉冲为较宽脉冲P3，其脉冲宽度大于送入剩余的栅极线G1、G2、G3的脉冲的宽度；此较宽脉冲P3可被分为两部分，即与信号读取阶段对应的第一部份P31以及与像素写入阶段对应的第二部分P32，如图8(a)所示。或者是，在进行信号读取时再度开启Switch TFT，因而送入栅极线G4的栅极脉冲P4会包括两个独立的连续部分P41、P42，其分别对应于信号读取阶段与像素写入阶段，如图8(b)所示。在本发明中，栅极线的数量是根据实际需求(例如：光敏晶体管的配置密度)而定，在另一个实施方式中，也可以将八条栅极线G1至G8配置为一组，如图8(c)所示。

参阅图9，其是根据本发明的第四优选实施方式而说明的像素等效电路图；与图7所示的实施方式不同的是，在此实施方式中，信号驱动器Data driver IC本身即支持时序控制功能，以电连接至第二信号线D2、或中断其连接，因而无须在像素中另外配置开关(如图4所示的D-switch)。或者是，也可将开关D-switch制作于显示器的基板上、或配置在信号驱动器Data driver IC中，以简化像素内部的配置。

由上述说明可知，通过本发明所提供的驱动方法，就无须在像素内配置用于数据信号传输及/或光感应信号读取的其它读取线，因而解决了前述的现有触摸式显示器的缺失，且明显改善了显示器的亮度均匀性。相对于传统的触摸式显示器而言，本发明还具有可提高生产率的优势，因而能够降低显示器的制造成本并提升其显示品质。因此，本案为新颖、进步且具产业实用性与竞争性的发明，深具发展价值。

在不脱离本发明申请范围的情况下，本领域技术人员能够对本发明进行各种修改。

Claims

1.一种显示器的像素结构，包括：

相邻配置的第一信号线与第二信号线；

相邻配置的第一栅极线与一第二栅极线；

光组件，用于产生光感应信号；以及

晶体管，其具有与所述第二栅极线电连接的第一端、与所述光组件电连接的第二端、以及与所述第二信号线电连接的第三端；

其中所述第二信号线的一端与信号驱动器电连接，而其另一端与读取电路电连接。

2.如权利要求1所述的像素结构，其中，所述信号驱动器包括驱动集成电路与配置于其中的开关，而所述第二信号线与其电连接。

3.如权利要求1所述的像素结构，其中，所述第二信号线通过第一开关与所述信号驱动器电连接，并通过所述第二开关与所述读取电路电连接。

4.如权利要求3所述的像素结构，其中，所述第一开关制作于所述显示器的基板上。

5.如权利要求3所述的像素结构，其中，当所述第二信号线通过所述第二开关而与所述读取电路电解耦时，来自所述信号驱动器的数据信号通过所述第二信号线而传输。

6.如权利要求3所述的像素结构，其中，当所述第二信号线通过所述第一开关而与所述信号驱动器电解耦时，所述光感应信号通过所述第二信号线传输至所述读取电路以供读取与处理。

7.如权利要求1所述的像素结构，其中，所述光组件选自光敏晶体管与光二极管中之一。

8.如权利要求1所述的像素结构，还包括共通线，其位于所述第一栅极线与所述第二栅极线之间。

9.如权利要求8所述的像素结构，其中，所述共通线提供偏压。

10.如权利要求9所述的像素结构，其中，所述偏压为负电压。

11.如权利要求1所述的像素结构，其中，所述显示器为触摸式显示器。

12.如权利要求1所述的像素结构，其中，所述读取电路包括放大器。

13.一种显示器像素的驱动方法，其中，所述显示器像素包括至少一条信号线与光组件，所述信号线用于信号传输及/或信号读取，而所述光组件用于产生光感应信号，其中所述信号线的一端与信号驱动器电连接，所述驱动方法包括下列步骤：

(a)提供第一状态的控制信号至所述信号驱动器，以电耦合所述信号线与所述信号驱动器，由此，来自所述信号驱动器的数据信号通过所述信号线而传入所述像素；以及

(b)提供第二状态的控制信号至所述信号驱动器，以电耦合所述信号线与读取电路，由此，将所述光感应信号传送至所述读取电路以供读取及处理。

14.如权利要求13所述的驱动方法，其中，当对所述信号线提供所述第一状态的控制信号时，所述信号线与所述读取电路电解耦。

15.如权利要求14所述的驱动方法，其中，所述第一状态为低位状态。

16.如权利要求13所述的驱动方法，其中，当对所述信号线提供所述第二状态的控制信号时，所述信号线与所述信号驱动器电解耦。

17.如权利要求16所述的驱动方法，其中，所述第二状态为高位状态。

18.如权利要求13所述的驱动方法，其中，所述显示器像素还包括与其电连接的第一开关，且当对所述第一开关提供与所述第二状态的控制信号相对应的栅极脉冲时，传送所述光感应信号。

19.如权利要求18所述的驱动方法，其中，当所述光感应信号通过所述信号线传输时维持所述数据信号。