CN1324353C - 液晶显示器 - Google Patents

Abstract

液晶显示器，由驱动电路及像素单元结合而成，包括脉冲发生装置、一组取样装置、一组比较装置、一组锁存装置及一组数字模拟转换装置。脉冲发生装置用以产生取样脉冲以随着时间依据像素对输入数字信号取样。取样装置依据脉冲发生装置输出的取样脉冲，对数字输入信号取样。每个比较装置具有第一和第二输入端，第一输入端由对应的取样装置接收取样后的数字数据，第二输入端接收参考电压，比较装置在比较接收的数字数据和参考电压的高低后输出比较结果。每个锁存装置和一比较装置相连，以保存比较装置的比较结果。每个数字模拟转换装置用以将存储在相对应的锁存器装置中的信号转换成对应的模拟信号，并将数字模拟转换装置中的模拟信号写入对应像素中。

Description

液晶显示器

技术领域

本发明有关于一种液晶显示器，特别是提出一种包括新型的驱动电路的液晶显示器，通过减少液晶显示器中软性电路板的接脚数以及液晶显示器面板上信号线的数目，使液晶显示器所需的面积大幅减少并进而减少驱动所需的功率及降低成本。

背景技术

一个数据驱动电路(source driver)必须接收快速的数字序列数据，将其转成并行较慢的数字信号，再将其转成模拟电压以驱动液晶显示器(LCD)面板。一个面板，通常由很多点像素(pixels)所组成，举例来说：一个SVGA的液晶显示器面板有800(水平)×600(垂直)个像素，要将所有的数据正确的写入像素中，面板(panel)上的数据驱动电路需要800个的单元电路，每个单元电路具备1位的移位寄存器(shift register)、3组(R、B、G)n位的取样锁存器(sample latches)及保存锁存器(hold latches)、3个数字模拟转换器(DAC)及3个模拟缓冲器。因此，数据驱动电路将需要很大的面积，所以，减少需求面积在设计如上述数据驱动电路时显得相当重要，这也是欲提高分辨率时，首先会遇上的问题，尤其是将数据驱动电路制造在面板上(driver onpanel)的新型显示器系统，如硅单晶液晶显示器(LCOS)、低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(LTPS TFT-LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)…等。

图1为一典型的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(LTPS TFT-LCD)的方块图。如图1所示，此种液晶显示器揭示在美国专利号US6,256,024，其由驱动电路及像素单元结合而成用以接收电压比驱动电路的电压(Vdd)小的数字信号输入，其包含水平移位寄存器(horizontal shift register)122、一组取样开关102-1到102-n、一组电压电平移位器(level shifters)104-1到104-n、一组锁存器(latches)106-1到106-n、一组数字模拟转换器(DACs)108-1到108-n、一组模拟缓冲器(buffers)110-1到110-n、像素116、数据线114-1到114-n、扫描线112-1到112-n以及垂直移位寄存器(verticalshift register)120。

垂直移位寄存器120作为垂直扫描及驱动电路，用以控制扫描线112-1到112-n实现垂直扫描。

水平移位寄存器122接收一水平开始脉冲Hst以及一水平时序脉冲Hck，并依据水平开始脉冲Hst以及水平时序脉冲Hck，产生取样脉冲以随着时间对输入数字信号取样。取样开关102-1到102-n的数目和液晶显示器中数据线114的数目相等，依据水平移位寄存器122输出的取样脉冲，对在数据总线线的数字数据取样。电压电平移位器104-1到104-n用以转换由取样开关102-1到102-n送入的数字数据的电压到和驱动电路的电压Vdd相等。锁存器106-1到106-n用以在一水平时序周期内保存电压电平移位器104-1到104-n所转换后的数据。数字模拟转换器108-1到108-n接收锁存器106-1到106-n所送入的数字数据并将其转成模拟电压。模拟缓冲器110-1到110-n从数字模拟转换器108-1到108-n接收模拟电压，并将模拟电压写入像素116中。

由于将电压电平移位器加入到低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器中，可使数字数据在进入各级的驱动电路之前，均可以低于驱动电路电压的信号幅值传送，待信号被取样开关选入各级驱动电路之后，再由电压电平移位器将其放大，因此可大幅降低数据在数据在线的动态消耗功率。但是在上述结构中，大部个的电压电平移位器必需耦接一对互补的信号，因此一N位的数字信号，就需要2N条信号线，如此将增加功率的消耗，并且增加了液晶显示器面板的面积及液晶显示器中软性电路板的接脚数。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种包括新型的驱动电路的液晶显示器，通过减少液晶显示器中软性电路板的接脚数以及液晶显示器面板上信号线的数目，使液晶显示器所需的面积大幅减少，进而减少驱动所需的功率并降低成本。

为实现上述目的，本发明提供一种液晶显示器，其由驱动电路及像素单元结合而成，用以接收数字信号输入，本发明的液晶显示器脉冲发生装置、一组取样装置、一组比较装置、一组锁存装置以及一组数字模拟转换装置。脉冲发生装置用以产生取样脉冲以随着时间依据像素对输入数字信号取样。取样装置，依据脉冲发生装置输出的取样脉冲，对数字输入信号取样。每个比较装置和一取样装置相连，每个比较装置具有第一输入端和第二输入端，第一输入端由对应的取样装置接收取样后的数字数据，第二输入端接收参考电压，比较装置在比较接收的数字数据和参考电压的高低后输出比较结果。每个锁存装置和一比较装置相连，用以保存(hold)比较装置的比较结果。每个数字模拟转换装置和一锁存装置相连，用以将存储在锁存器装置中的信号转换成相对应的模拟信号，并将数字模拟转换装置中的模拟信号写入对应的像素中。

另外，本发明的液晶显示器可视实际需要加入一组模拟缓冲装置，每个模拟缓冲装置和上述一数字模拟转换装置相连，经由上述模拟缓冲装置将上述模拟信号写入对应的像素中。

附图说明

图1为一典型的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(LTPS TFT-LCD)的方块图。

图2为本发明实施例的液晶显示器(LCD)的方块图。

图3为本发明实施例中比较器的范例的电路图。

图4为本发明实施例中锁存器及电压电平移位器的范例的电路图。

图5是一根据本发明第2、3及4图的时序图。

符号说明

122、222：水平移位寄存器；

102-1～102-n、202-1～202-n：取样开关；

104-1～104-n、208-1～208-n：电压电平移位器；

106-1～106-n、206-1～206-n：锁存器；

108-1～108-n、210-1～210-n：数字模拟转换器；

110-1～110-n、212-1～212-n：模拟缓冲器；

116、230：像素；120、220：垂直移位寄存器；

114-1～114-n、216-1～216-n：数据线；

112-1～112-n、214-1～214-n：扫描线；

204-1～204-n：比较器；234～液晶；

232、Q302、Q304、Q306、Q308、Q310、Q312、Q314、Q316、Q318、Q320、Q322、Q324、Q326、Q328、Q330、Q332、Q334、Q336、Q338、Q410、Q412、Q414、Q416、Q418、Q420：晶体管；

402、404、406、408～缓冲器；V_ref～参考电压；

SR_out0、SR_out1、SR_out2、SD、Q_out1、Q_out2：信号；

Hst～水平开始脉冲；Hck～水平时序脉冲

具体实施方式

图2为本发明实施例的液晶显示器(LCD)的方块图。本实例的液晶显示器由驱动电路及像素单元结合而成，用以接收电压比驱动电路的电压(Vdd)小的数字信号输入，所接收的数字信号为一N位数字数据(如为彩色显示，则所有数据线的数目等于R、B、G乘以并行程序的数目)。如图2所示，本实例的液晶显示器包含水平移位寄存器(horizontal shift register)222、一组取样开关202-1到202-n、一组比较器(comparators)204-1到204-n、一组锁存器(latches)206-1到206-n、一组电压电平移位器(level shifters)208-1到208-n、一组数字模拟转换器(DACs)210-1到210-n、一组模拟缓冲器(buffers)212-1到212-n、像素230、数据线216-1到216-n、扫描线214-1到214-n以及垂直移位寄存器(vertical shift register)220。

如图2所示，水平移位寄存器222作为水平扫描装置，其接收一水平开始脉冲Hst以及一水平时序脉冲Hck，并依据水平开始脉冲Hst以及水平时序脉冲Hck，产生取样脉冲以随着时间对输入数字信号取样。

每个取样开关202和液晶显示器中的一条数据线216相对，取样开关202的数目和液晶显示器中数据线216的数目相等(在此实施例中都为n)，依据水平移位寄存器222输出的取样脉冲，对在数据总线的数字信号取样。

每个比较器204和一取样开关202相连，每个比较器204由对应的取样开关202接收取样后的数字信号及参考电压V_ref，此参考电压约等于数字数据幅值的1/2，比较器204-1到204-n在比较接收的数字信号和参考电压V_ref的高低后输出比较结果。

锁存器206-1到206-n用以在一水平时序周期内保存比较装置204-1到204-n所输出的比较结果。电压电平移位器208-1到208-n用以转换锁存器206-1到206-n所保存的数字信号的电压到数字模拟转换器所需的控制电压范围。数字模拟转换器210-1到210-n接收数字电压转换器208-1到208-n所送入的数字信号并将其转成模拟电压。模拟缓冲器212-1到212-n从数字至模拟转换器210-1到210-n接收模拟电压，并驱动数据线216-1到216-n将模拟电压写入像素230中。

另一方面，垂直移位寄存器220作为垂直扫描及驱动装置，用以控制扫描线214-1到214-n实现垂直扫描。液晶显示器中多个像素230排列成矩阵方式，每一个像素230则主要包括了液晶234以及晶体管232。晶体管232的漏极与栅极分别连接至数据线216-1到216-n与扫描线214-1到214-n，其源极连接至液晶234，另外，数据线和扫描线则连接到水平移位寄存器222和垂直移位寄存器220，并且依据对应的影像数据和扫描数据控制各像素的动作。

要注意的是在本发明中，模拟缓冲器212-1到212-n可视实际需要与否而予以取消。

图3为本发明实施例中比较器的范例的电路图。图2中的水平移位寄存器222产生一对互补的信号来控制每个比较器何时由对应的取样开关202接收数字信号SD，在此实施例中，数字信号SD的幅值约在0-3.3伏之间，下文以水平移位寄存器222产生用以控制比较器204-2的一对互补信号SR_out1及SR_out2为例进行说明。

如图3所示，比较器204-2由19个晶体管Q302、Q304、Q306、Q308、Q310、Q312、Q314、Q316、Q318、Q320、Q322、Q324、Q326、Q328、Q330、Q332、Q334、Q336、Q338组成。晶体管Q304的源极接收数字信号SD输入，晶体管Q302的源极接收参考电压Vref输入，晶体管Q302、Q304以及Q316的栅极接收信号SR_out1输入，晶体管Q306、Q322以及Q328的栅极接收信号SR_out2输入，晶体管Q318的栅极接收前一级的移位寄存器SR_out0(此信号为水平移位寄存器222产生用以控制比较器204-1的信号)控制信号输入，晶体管Q316、Q324、Q330、Q334以及Q338的源极接收电源输入，晶体管Q306、Q320、Q326、Q332以及Q336的源极接到共通电极，在此实施例中为接地。

晶体管Q332和Q334的漏极连接处以及晶体管Q336和Q338的漏极连接处产生一对互补信号Q_out1及Q_out2输出，在本发明中，可将比较器输出的互补信号对Q_out1及Q_out2输入下一级(锁存器)，亦可选择只将其中的一输入下一级，也因为可以只将互补信号对中的一个输入下一级，因此，可减少信号线的数目。在此以将信号Q_out1输入锁存器为例说明锁存器及电压电平移位器的范例。

除了利用图3的电路来实现本发明的比较器外，还可利用其它可比较数字信号和参考电压的电路来实现本发明的比较器。

图4为本发明实施例中锁存器及电压电平移位器范例的电路图。图4中的锁存器430为图2中锁存器组206-1到206-n中任一个的范例，电压电平移位器440则为图2中相对该锁存器的数字电压转换器的范例，举例而言，若锁存器430为图2中锁存器206-2的范例，那么电压电平移位器440则为图2中数字电压转换器208-2的范例。

如图所示，锁存器430由4个反相器(Inverter)402、404、406及408组成，电压电平移位器440则由6个晶体管Q410、Q412、Q414、Q416、Q418以及Q420组成。

反相器404及406的输入端连接到比较器的输出端(参考图3)接收信号Q_out1输入，反相器404的输出端连接到反相器402及408的输入端，反相器402的输出端再和反相器404及406的输入端相连，反相器406及408的输出端连接至电压电平移位器440。

电压电平移位器440中晶体管Q410及Q412的漏极接到缓冲器408的输出端，晶体管Q418及Q430的漏极接到缓冲器406的输出端，晶体管Q410及Q412的源极和晶体管Q414、Q416、Q418及Q420的漏极接到共通电极，在此实施例中为接地。晶体管Q418和Q420的源极连接处产生数字信号D_out输出的下一级(数字模拟转换器)。

除了利用图4的电路来实现本发明的锁存器外，还可利用其它可将数据保存的电路来实现本发明的锁存器。另外，在每个电压电平移位器电路之后，数字模拟转换器之前，可视实际的需要增加不等数目的缓冲器(buffer)或者反相器(inverter)。

图5是一根据本发明第2、3及4图的时序图。横轴为时间，纵轴为幅值。信号50为读入比较器的数字信号SD，信号52为水平移位寄存器222产生的信号SR_out1，信号54为存储在锁存器430中的信号。

当第一次水平移位寄存器222产生的信号SR_out1工作时，数字信号SD(1)被读入比较器中，在和参考电压比较后，在水平移位寄存器222产生的信号SR_out1关断时，将数字信号1存储在锁存器430中。当第二次水平移位寄存器222产生的信号SR_out1工作时，数字信号SD(0)被读入比较器中，在和参考电压比较后，在水平移位寄存器222产生的信号SR_out1关断时，将数字信号0存储在锁存器430中。当第三次及第四次水平移位寄存器222产生的信号SR_out1工作时，数字信号SD(1及1)分别被读入比较器中，在和参考电压比较后，在水平移位寄存器222产生的信号SR_out1关断时，将数字信号11分别存储在锁存器430中。

综上所述，本发明的液晶显示器，由于将比较器器加入到液晶显示器中，通过减少液晶显示器中软性电路板的接脚数以及液晶显示器面板上信号线的数目，使液晶显示器所需的面积大幅度减少，进而达到减少驱动所需的功率并降低成本的目的。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，其由一驱动电路及多个像素单元结合而成用以接收一数字信号输入，其包括：

一脉冲发生装置，用以产生一取样脉冲以随着时间依据一像素对一输入数字信号取样；

一组取样装置，依据该脉冲发生装置输出的取样脉冲，对该数字输入信号取样；

一组比较装置，每个比较装置和上述一取样装置相连，每个比较装置具有一第一输入端和一第二输入端，该第一输入端由对应的取样装置接收取样后的数字数据，该第二输入端接收一参考电压，上述比较装置在比较接收的数字数据和该参考电压的高低后输出一比较结果；

一组锁存装置，每个锁存装置和上述一比较装置相连，上述锁存装置保存上述比较装置的比较结果；以及

一组数字模拟转换装置，每个数字模拟转换装置和上述一锁存装置相连，上述数字模拟转换装置将存储在上述锁存器装置中的多个信号转换成相对应的模拟信号，并将上述模拟信号写入对应的像素中。

2.如权利要求1所述的液晶显示器，还包括：

一组模拟缓冲装置，每个模拟缓冲装置和上述一数字模拟转换装置相连，经由上述模拟缓冲装置将上述模拟信号写入对应的像素中。

3.如权利要求1所述的液晶显示器，还包括：

一组电压电平移位器，用以放大上述锁存装置中保存的信号成为高压数字信号后输入上述数字模拟转换器。

4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中该参考电压为上述数字数据幅值的1/2。

5.如权利要求1所述的液晶显示器，其中上述取样装置为多个开关。

6.如权利要求1所述的液晶显示器，其中该脉冲发生装置为一移位寄存器。

7.一种液晶显示器，其由一驱动电路及多个像素单元结合而成用以接收一数字信号输入，其包括：

一移位寄存器，用以产生一取样脉冲以随着时间依据一像素对一输入数字信号取样；

一数据总线；

一组开关，其数目和液晶显示器中多个数据线的数目相等，依据该移位寄存器输出的取样脉冲，对在该数据总线线的一数字数据取样；

一组比较器，每个比较器和上述一开关相连，每个比较器具有一第一输入端和一第二输入端，该第一输入端由对应的开关接收取样后的数字数据，该第二输入端接收一参考电压，上述比较器在比较接收的数字数据和该参考电压的高低后输出一比较结果；

一组锁存器，每个锁存器和上述一比较器相连，上述锁存器保存将上述比较器的比较结果；以及

一组数字模拟转换器，每个数字模拟转换器和上述一锁存器相连，上述数字模拟转换器将存储在上述锁存器中的多个信号转换成相对应的模拟信号，并将上述模拟信号写入对应的像素中。

8.如权利要求7所述的液晶显示器，还包括：

一组模拟缓冲器，每个模拟缓冲器和上述一数字模拟转换器相连，经过上述模拟缓冲器将上述模拟信号写入对应的像素中。

9.如权利要求7所述的液晶显示器，还包括：

一组电压电平移位器，每个数字电压转换器耦接在上述一锁存器以及一数字模拟转换器之间，用以放大上述保存的信号成为高压数字信号后输入上述数字模拟转换器。

10.如权利要求7项所述的液晶显示器，其中该参考电压为上述数字数据幅值的1/2。

Images