CN103366690A - 影像显示系统与显示器面板 - Google Patents

Abstract

一种影像显示系统，包括栅极驱动电路与像素矩阵。栅极驱动电路接收一起始脉波，并耦接至数个栅极线，用以产生数个栅极驱动信号，并且将栅极驱动信号依序传送至对应的栅极线。栅极驱动信号具有一导通电压与一关闭电压。像素矩阵包括栅极线、数个列显示单元以及数个补偿单元。各列显示单元分别耦接栅极线的一者。各补偿单元分别耦接至一列显示单元与对应的一栅极线，并且利用相邻的栅极线上所传送的栅极驱动信号控制耦接的栅极线上所连接的数个薄膜晶体管的导通与关闭状态。

Description

影像显示系统与显示器面板

技术领域

本发明关于一种影像显示系统，特别关于一种可补偿显示器面板的栅极线上固有的电阻-电容延迟的影像显示系统。

背景技术

随着液晶显示器被广泛应用在越来越多的领域，液晶显示器的面板尺寸也开始做的越来越大。面板尺寸的增加意味着栅极线的长度也必须增长。通常，液晶显示器的面板使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)作为各显示单元的开关电路。然而，由于栅极线本身具有既定的电阻，而薄膜晶体管的栅极与漏极之间也会产生寄生电容C_gd，此电阻与电容将形成电阻-电容延迟(RC延迟)电路。由于一条栅极线会耦接许多个薄膜晶体管，因此一条栅极线上会包括许多个串联的RC延迟电路。

RC延迟电路会对栅极线上传送的栅极驱动信号造成延迟，进而导致栅极驱动信号的波形失真。图1显示两栅极驱动信号波形示意图。图中的Von代表薄膜晶体管的导通电压，Voff代表薄膜晶体管的关闭电压，Vg1代表栅极线前端(即，邻近栅极驱动电路)的栅极驱动信号波形，Vg2代表栅极线尾端(即，远离栅极驱动电路)的栅极驱动信号波形。因此，Vg2代表因RC延迟电路而被失真的波形。由图中可看出，接收到栅极驱动信号Vg2的薄膜晶体管的导通时间会被延迟，例如，于时间t1才会被导通，而于时间t2会被关闭。因此，远离栅极驱动电路的薄膜晶体管的导通时间会比预期时间来的短。当栅极线越长，串联的RC延迟电路数量会越多，栅极延迟的问题也会越严重，而栅极延迟可能会造成画面闪烁，或其它严重的问题。

因此，极需要一种全新的影像显示系统，其可补偿显示器面板的栅极线上固有的RC延迟，使得栅极驱动信号波形不会失真，以避免产生上述的栅极延迟问题。

发明内容

根据本发明的一实施例，一种影像显示系统包括栅极驱动电路与像素矩阵。栅极驱动电路接收一起始脉波，并耦接至数个栅极线，用以产生数个栅极驱动信号，并且将栅极驱动信号依序传送至对应的栅极线。栅极驱动信号具有一导通电压与一关闭电压。像素矩阵包括栅极线、数个列显示单元以及数个补偿单元。各列显示单元分别耦接这些栅极线的一者。各补偿单元分别耦接至一列显示单元与对应的一栅极线，并且利用相邻的栅极线上所传送的栅极驱动信号控制该补偿单元所耦接的栅极线上所连接的数个薄膜晶体管的导通与关闭状态。

根据本发明的另一实施例，一种显示器面板包括一像素矩阵。像素矩阵包括数个栅极线、数个列显示单元以及数个补偿单元。栅极线耦接至一栅极驱动电路，用以自栅极驱动电路依序接收对应的栅极驱动信号。各列显示单元分别耦接栅极线的一者。各补偿单元分别耦接至一列显示单元与对应的一栅极线，并且包括第一开关与第二开关。第k个补偿单元的第一开关耦接至第(k-1)条栅极线，用以根据第(k-1)条栅极线上所传送的栅极驱动信号切换其导通状态，以及第二开关耦接至第(k+1)条栅极线，用以根据第(k+1)条栅极线上所传送的栅极驱动信号切换其导通状态，并且其中2≤k≤(n-1)，k与n为一正整数，n代表栅极线的一数量。

附图说明

图1显示两栅极驱动信号波形示意图。

图2显示根据本发明的一实施例所述的影像显示系统的多种实施方式。

图3显示根据本发明的一实施例所述的显示器面板部分电路图。

图4显示根据本发明的另一实施例所述的显示器面板部分电路图。

图5显示根据本发明的一实施例所述的补偿单元电路图。

图6显示根据本发明的另一实施例所述的补偿单元电路图。

图7显示根据本发明的一实施例所述的信号波形图。

主要元件符号说明：

200～电子装置；

201～显示器面板；

202～输入单元；

210～栅极驱动电路；

220～数据驱动电路；

230～像素矩阵；

240～控制芯片；

300～显示单元；

C11、C12、C1m、C21、C22、C2m、C31、C32、C3m、Cn1、Cn2、Cnm～电容；

CK1、CK2、CK3～时脉信号；

CU(1)、CU(2)、CU(3)、CU(k)、CU(n)～补偿单元；

D(1)、D(2)、D(m)～数据线；

DATA、D(k-1)、D(k)、D(k+1)～数据；

G(1)、G(2)、G(k-1)、G(k)、G(k+1)、G(n)～栅极线；

Gd～冗余栅极线；

Q11、Q12、Q1m、Q21、Q22、Q2m、Q31、Q32、Q3m、Qn1、Qn2、Qnm～晶体管；

SP～起始脉波；

SW1、SW2～开关；

t1、t2～时间；

Vg1、Vg2～栅极驱动信号；

Voff、Von～电压。

具体实施方式

为使本发明的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

实施例：

图2显示根据本发明的一实施例所述的影像显示系统的多种实施方式。如图所示，影像显示系统可包括一显示器面板201，其中显示器面板201包括一栅极驱动电路210、一数据驱动电路220、一像素矩阵230以及一控制芯片240。栅极驱动电路210用以产生数个栅极驱动信号以驱动像素矩阵230的数个显示单元。数据驱动电路220用以产生数个数据驱动信号以提供数据至像素矩阵230的显示单元。控制芯片240用以产生数个时序信号，包括时脉信号、系统重置信号与起始脉波等，用以控制显示器面板的操作。

此外，根据本发明的影像显示系统可能包括于一电子装置200。电子装置200可包括上述显示器面板201与一输入单元202。输入单元202用于接收影像信号，以控制显示器面板201显示影像。根据本发明的实施例，电子装置200有多种实施方式，包括：一移动电话、一数码相机、一个人数字助理、一移动电脑、一桌上型电脑、一电视机、一汽车用显示器、一可携式光盘拨放器、或任何包括影像显示功能的装置。

本发明的影像显示系统可补偿显示器面板的栅极线上固有的RC延迟，使得栅极驱动信号波形不会失真，以避免产生上述的栅极延迟问题。图3显示根据本发明的一实施例所述的显示器面板部分电路图。如图所示，像素矩阵230包括数个栅极线(以G(1)、G(2)、...G(n)表示)、数个数据线(以D(1)、D(2)、...D(m)表示)、以及数个显示单元，例如显示单元300。栅极线G(1)、G(2)、...G(n)自栅极驱动电路210依序接收对应的栅极驱动信号，数据线D(1)、D(2)、...D(m)自数据驱动电路220依序接收对应的数据驱动信号。每一组交错的数据线和栅极线可以用来控制一个显示单元。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的晶体管(Q11～Q1m、Q21～Q2m、Q31～Q3m、...、Qn1～Qnm)以及储存电容(C11～C1m、C21～C2m、C31～C3m、...、Cn1～Cnm)。对于单色显示器而言，每个显示单元对应于单一像素(pixel)；对于彩色显示器而言，每个显示单元则是对应单一次像素(subpixel)，分别可以是红色(以R表示)、蓝色(以B表示)或绿色(以G表示)，换言之，一组RGB的次像素(三个显示单元)可以构成单一像素。

根据本发明的一实施例，像素矩阵230更包括数个补偿单元CU(1)～CU(n)，各补偿单元分别耦接至一条栅极线以及与该栅极线连接的一列显示单元，用以补偿该栅极线上固有的RC延迟。值得注意的是，栅极线G(1)、G(2)、...G(n)可具有一前端与一尾端，其中与栅极驱动电路210连接的一端被定义为前端，而远离栅极驱动电路210的另一端被定义为尾端。于本发明的实施例中，各补偿单元分别耦接各列显示单元于栅极线的尾端，用以补偿RC延迟。

根据本发明的一实施例，除了耦接到欲补偿的栅极线的外，补偿单元CU(1)～CU(n)更耦接至相邻的栅极线，并且利用相邻的栅极线上所传送的栅极驱动信号来控制欲补偿的栅极线上所连接的数个薄膜晶体管的导通与关闭状态，以缩短该栅极线上所连接的数个薄膜晶体管达到开启这些薄膜晶体管所需该导通电压(例如，图1所示的Von)的时间，与缩短关闭该栅极线上所连接的这些薄膜晶体管所需达到该关闭电压(例如，图1所示的Voff)的时间，用以补偿该栅极线上固有电阻与电容负载所造的电阻-电容(RC)延迟。举例而言，补偿单元CU(2)除了耦接到欲补偿的栅极线G(2)之外，更耦接至相邻的栅极线G(1)与G(3)，用以利用栅极线G(1)与G(3)上所传送的栅极驱动信号补偿栅极线G(2)上的RC延迟(以下段落将作更详细的介绍)。值得注意的是，对于头尾的补偿单元CU(1)与CU(n)，其中一端可改为耦接至起始脉波、或特定的控制信号。

根据本发明的一实施例，各补偿单元分别包括两开关SW1与SW2，分别用以根据相邻的栅极驱动信号切换其导通状态。举例而言，用以补偿第k条栅极线G(k)的RC延迟的第k个补偿单元CU(k)的第一开关SW1可耦接至第(k-1)条栅极线G(k-1)，用以根据栅极线G(k-1)上所传送的栅极驱动信号切换其导通状态，并且补偿单元CU(k)的第一开关SW2可耦接至第(k+1)条栅极线G(k+1)，用以根据极线G(k+1)上所传送的栅极驱动信号切换其导通状态，并且其中2≤k≤(n-1)，k与n为一正整数，n代表栅极线的一数量，其中，第1条栅极线所耦接的第1个补偿单元其第一开关SW1并耦于栅极驱动电路210而同时接收控制芯片的起始脉波SP，而栅极驱动电路210更设有一冗余栅极线Gd，冗余栅极线GD耦接于第n条栅极线所耦接的第n个补偿单元的第二关开SW2。

此外，值得注意的是，本发明并不仅限于将开关耦接至前一条栅极线以及后一条栅极线。举例而言，补偿单元CU(j)的两开关也可改为耦接至栅极线G(j-2)以及栅极线G(j+2)，其中其中3≤j≤(n-2)，j为一正整数，而头尾两级的补偿单元CU(1)、CU(2)、CU(n-1)与CU(n)的其中一端可改为耦接至起始脉波、或特定的控制信号。因此，本发明并不限于图3所示的实施方式。

根据本发明的一实施例，补偿单元CU(1)～CU(n)可更耦接至数个时脉信号，并且相邻的补偿单元分别耦接至不同的时脉信号。值得注意的是，于本发明的实施例中，时脉信号的一数量可大于或等于3。然而，为了简化说明，以下实施例将以3个时脉信号为例做说明，例如图3中所示的时脉信号CK1～CK3。

根据本发明的一实施例，开关SW1与SW2可以是一N型金属氧化半导体(NMOS)晶体管、一P型金属氧化半导体(PMOS)晶体管、一传输闸、或其它可根据栅极驱动信号切换其导通状态的元件。图4显示根据本发明的另一实施例所述的显示器面板部分电路图。图4中大部分的元件与图3相同，因此相关介绍可参考至图3，并不再赘述。于此实施例中，补偿单元CU(1)～CU(n)内的两开关为NMOS晶体管。

同样地，补偿单元内的两开关也可为PMOS晶体管。图5显示根据本发明的一实施例所述的补偿单元电路图。如图所示，补偿单元CU(k)耦接至栅极线G(k)与时脉信号CK1/CK2/CK3的一者，用以补偿栅极线G(k)的RC延迟。补偿单元CU(k)内的两开关为PMOS晶体管，分别透过一反相器耦接至栅极线G(k-1)与G(k+1)。值得注意的是，于本发明的其它实施例中，若想省略图5中的反相器，则可将栅极驱动信号改为低态动作(low active)的信号，即可直接以PMOS晶体管取代开关SW1与SW2。

图6显示根据本发明的另一实施例所述的补偿单元电路图。于此实施例中，补偿单元CU(k)内的两开关为传输闸，分别耦接至栅极线G(k-1)与G(k+1)。值得注意的是，补偿单元内的开关亦可以是其它可根据栅极驱动信号切换其导通状态的元件，因此本发明并不限于以上所介绍的实施方式。

图7显示根据本发明的一实施例所述的信号波形图。图中的DATA代表传送至像素矩阵的数据，其中D(k)代表要传送到第k条栅极线G(k)上的显示单元的数据。根据本发明的一实施例，如图所示，时脉信号CK1～CK3两两具有一部分波形互相重迭的脉冲，而各栅极线上传送的栅极驱动信号具有至少一栅极脉冲，并且相邻的两栅极线上所传送的栅极脉冲的波形具有至少一部分互相重迭。

当栅极线G(k-1)上的栅极驱动信号被拉高时(即，第(k-1)个栅极脉冲抵达时)，第k个补偿单元的第一开关SW1会被导通，使得栅极线G(k)上的栅极驱动信号会因应耦接的时脉信号的脉冲的上升缘被拉高。如此一来，可加速形成栅极线G(k)的栅极脉冲的上升缘，以补偿RC延迟所造成的影响。同样地，当栅极线G(k+1)上的栅极驱动信号被拉高时(即，第(k+1)栅极脉冲抵达时)，第k个补偿单元的第一开关SW2会被导通，使得栅极线G(k)上的栅极驱动信号会因应耦接的时脉信号的脉冲的下降缘被拉低。如此一来，可加速形成栅极线G(k)的栅极脉冲的下降缘，以补偿RC延迟所造成的影响。

透过栅极线G(k-1)与栅极线G(k+1)的栅极脉冲的控制，欲补偿的栅极线G(k)上的栅极脉冲的上升缘与下降缘可与时脉信号的一脉冲的上升缘与下降缘对齐。换言之，欲补偿的栅极线G(k)上的栅极脉冲可与对应的时脉信号的一脉冲具有相同的相位(in phase)，并且第k条栅极线G(k)上的显示单元可于栅极脉冲被拉高的区间接收数据D(k)。

值得注意的是，相邻的两栅极线上所传送的栅极脉冲的波形互相重迭程度可根据不同的系统需求作设计，只要各栅极脉冲的上升缘与下降缘可分别发生于前后一或多个栅极脉冲抵达(即，栅极脉冲具有高电平)的区间内即可。此外，值得注意的是，以上实施例虽以高态动作(high active)的信号为例做说明，然而，如上述，只要对电路作对应的变化(例如，将图4中的NMOS晶体管改为PMOS晶体管)，本发明亦可以应用低态动作(low active)的信号。因此，本发明并不限于任一种实施方式。

根据本发明的概念，透过于栅极线的尾端加上补偿单元，在补偿单元的开关导通的区间，各栅极线上的栅极脉冲会与耦接的时脉信号的脉冲同相，因此栅极线上的RC延迟不再对栅极脉冲产生影响，解决了栅极延迟的问题。此外，传统利用双边驱动方法克服RC延迟的设计，其必须在像素矩阵的两端都配置驱动电路，而驱动电路通常包含许多元件，例如移位暂存器等。然而，本发明所提出的补偿单元仅利用简单的电路元件，即可达到补偿RC延迟的效果。因此，相较于传统利用双边驱动电路克服RC延迟的设计，本发明所提出的补偿单元可大幅节省所需的电路面积。而于本发明的实施例中，上述的时脉信号可以是额外的时脉信号，或者直接使用栅极驱动电路的时脉信号，而本发明并不限于任一种实施方式。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种影像显示系统，包括：

一栅极驱动电路，接收一起始脉波，并耦接至数个栅极线，用以产生数个栅极驱动信号，并且将所述栅极驱动信号依序传送至对应的栅极线，所述栅极驱动信号具有一导通电压与一关闭电压；以及

一像素矩阵，包括：

所述栅极线；

数个列显示单元，其中各列显示单元分别耦接所述栅极线的一者；以及

数个补偿单元，其中各补偿单元分别耦接至一列显示单元与对应的该栅极线，并且利用相邻的栅极线上所传送的所述栅极驱动信号控制该补偿单元所耦接的对应的该栅极线上所连接的数个薄膜晶体管的导通与关闭状态。

2.如权利要求1所述的影像显示系统，更包括一显示器面板，其中该显示器面板包括：

该栅极驱动电路；

该像素矩阵；

一数据驱动电路，用以产生数个数据驱动信号以提供数据至该像素矩阵的所述显示单元；以及

一控制芯片，用以控制该显示器面板的操作，并产生该起始脉波。

3.如权利要求1所述的影像显示系统，其中各补偿单元分别耦接各列显示单元于远离该栅极驱动电路的一栅极线尾端。

4.如权利要求1所述的影像显示系统，其中各补偿单元分别包括：

一第一开关；以及

一第二开关，

其中耦接至第k条栅极线的第k个补偿单元的该第一开关耦接至第(k-1)条栅极线，用以根据第(k-1)条栅极线上所传送的该栅极驱动信号切换其导通状态，并且该第二开关耦接至第(k+1)条栅极线，用以根据第(k+1)条栅极线上所传送的该栅极驱动信号切换其导通状态，其中2k(n-1)，k与n为一正整数，n代表所述栅极线的一数量。

5.如权利要求1所述的影像显示系统，其中所述补偿单元更耦接至数个时脉信号。

6.如权利要求5所述的影像显示系统，其中所述时脉信号的一数量大于或等于3。

7.如权利要求6所述的影像显示系统，其中相邻的3个补偿单元分别耦接至不同的时脉信号。

8.如权利要求1所述的影像显示系统，其中所述栅极驱动信号分别包括至少一栅极脉冲，并且相邻的两栅极线上所传送的该栅极脉冲的波形至少具有一部分互相重迭。

9.如权利要求5所述的影像显示系统，其中所述栅极驱动信号分别包括至少一栅极脉冲，并且该栅极脉冲的上升缘与下降缘与这些时脉信号的一者的一脉冲的上升缘与下降缘对齐。

10.如权利要求5所述的影像显示系统，其中该第一开关与该第二开关可分别选自一群组，包括一N型金属氧化半导体晶体管、一P型金属氧化半导体晶体管以及一传输闸。

11.如权利要求4所述的影像显示系统，其中该第1个补偿单元的第一开关更耦接于该栅极驱动电路，同时接收该起始脉波。

12.如权利要求4所述的影像显示系统，其中，该栅极驱动电路进一步设有一冗余栅极线，该冗余栅极线连接该第n个补偿单元的该第二开关。

13.一种显示器面板，包括：

一像素矩阵，包括：

数个栅极线，耦接至一栅极驱动电路，用以自该栅极驱动电路依序接收对应的栅极驱动信号；

数个列显示单元，其中各列显示单元分别耦接所述栅极线的一者；以及

数个补偿单元，其中各补偿单元分别耦接至一列显示单元与对应的一栅极线，并且包括：

一第一开关；以及

一第二开关，其中第k个补偿单元的该第一开关耦接至第(k-1)条栅极线，用以根据第(k-1)条栅极线上所传送的该栅极驱动信号切换其导通状态，以及该第二开关耦接至第(k+1)条栅极线，用以根据第(k+1)条栅极线上所传送的该栅极驱动信号切换其导通状态，并且其中2k(n-1)，k与n为一正整数，n代表所述栅极线的一数量。

14.如权利要求13所述的显示器面板，其中各补偿单元分别耦接各列显示单元于远离该栅极驱动电路的一栅极线尾端。

15.如权利要求13所述的显示器面板，其中所述补偿单元更耦接至数个时脉信号。

16.如权利要求15所述的显示器面板，其中所述时脉信号的一数量大于或等于3。

17.如权利要求13所述的显示器面板，其中相邻的3个补偿单元分别耦接至不同的时脉信号。

18.如权利要求13所述的显示器面板，其中所述栅极驱动信号分别包括至少一栅极脉冲，并且相邻的两栅极线上所传送的该栅极脉冲的波形至少具有一部分互相重迭。

19.如权利要求15所述的显示器面板，其中所述栅极驱动信号分别包括至少一栅极脉冲，并且该栅极脉冲的上升缘与下降缘与所述时脉信号的一者的一脉冲的上升缘与下降缘对齐。

20.如权利要求13所述的显示器面板，其中该第一开关与该第二开关可分别选自一群组，包括一N型金属氧化半导体晶体管、一P型金属氧化半导体晶体管以及一传输闸。

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