CN1967646B - 液晶显示器的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有大量像素的液晶显示器，移位寄存器块被相互连接以便暂时存储数据信号，而且数据信号输出通过移位寄存器顺序施加以驱动像素。每个移位寄存器接收移位起始信号以及至少第一时钟信号和第二时钟信号之一，这两个时钟信号互相反相，移位起始信号的高电平间隔对应各个时钟信号的两个周期，在为当前块接收数据信号之前，通过前一个移位寄存器模块的数据信号为每个像素预充电，从而避免了块之间的边界线被辨认出来。

Description

液晶显示器的驱动装置
相关参考
本申请要求2005年11月16日向韩国知识产权局申请的韩国申请号为10-2005-0109613的优先权，该申请的全部内容合并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及显示器的驱动装置。
背景技术
典型的液晶显示器(LCD)包括两块提供像素电极和公共电极面板，插入在这两块面板之间的电绝缘各向异性液晶层。像素电极呈矩阵分布并且与诸如薄膜晶体管(TFT)之类的开关元件相连接。数据信号电压通过TFT逐行施加到像素电极。预定电压施加到公共电极，该公共电极覆盖显示面板的整个表面。每个像素电极、公共电极和液晶层组成了一个像素液晶电容器。液晶显示器通常包括用来传输开启/关闭TFT的栅极信号的栅极驱动器、产生多个灰度电压的灰度电压发生器、从灰度电压中选择相应于图像数据的电压并且将数据电压施加到数据线的数据驱动器和信号控制器。使用低温多晶硅的TFT已被用在具有256灰度级(8位)和200ppi(每英寸像素)分辨率的设备。然而，提高分分辨率以及增加灰度级数将增加驱动液晶显示器的集成电路的尺寸，导致在液晶面板上装配的COG-型(直接将驱动IC的输入输出I/O与显示玻璃基板的电极端相互连接的方式)的IC不再适用。
为了减小液晶面板的尺寸，提出了一种方法，该方法不使用数字驱动IC，将数据驱动IC的移位寄存器嵌入到液晶面板，将数模转换器等嵌入到信号控制器。根据移位寄存器驱动模式的不同，这些方法被分为点寻址模式和块寻址模式。在点寻址模式中，信号控制器通过移位寄存器顺序地将数据电压施加到像素电极上。在块寻址模式中，移位寄存器被分成预定数目的块，数据电压通过移位寄存器的每个块施加到像素电极上。
点寻址模式可被用于低分辨率显示。然而为了获得超过200ppi的分辨率，需要高性能的TFT。块寻址模式通常在分辨率方面没有限制，但是如果由于像素上的充电电压不足产生的能被裸眼识别的大约5到10的灰度级别差，则块与块之间的边界可能在液晶平板上显现。
发明内容
本发明提出了一种用于液晶显示器上隐藏数据信号之间分界线的驱动装置，该装置将数据信号临时存储在移位寄存器中，进而该移位寄存器利用之前的移位寄存器块产生的输出信号，依次向开关单元提供输出以便为每个像素电极块预充电。每个移位寄存器接收移位起始信号以及具有相反相位的至少第一和第二时钟信号之一，其中，移位起始信号的高电平间隔持续各个时钟信号的两个周期，每个移位寄存器的输出开启每个传输栅极单元至少两次。
编号为奇数移位寄存器的输出的高电平间隔至少相互重重叠一次，编号为偶数移位寄存器的输出的高电平间隔至少相互重叠一次。数据电压两次施加到一组与同一个传输栅极单元相连的数据线，第一次是为了通过连接到前一个‘移位寄存器的一组线施加数据电压预充电，第二次是为了通过当前移位寄存器的数据电压完成主充电。通过采用预充电和主充电，可以避免辨认出块之间的边界。
附图说明
下面简要描述的附图说明了本发明的示例实施例，连同说明书一起解释了本发明的原理。
图1是根据本发明具体实施例的液晶显示器的结构图；
图2是液晶显示器的一个像素的等效电路图；
图3是根据本发明的另一个具体实施例的液晶显示器的结构图；
图4A是图3中所示的数据驱动器的结构图；
图4B是图4A中所示的传输栅极单元的示意图；
图5是图4A中所示的移位寄存器的输出时序图。
具体实施方式
在下文中本发明将根据附图进行具体的描述，其中附图示出了本发明的最佳实施例。
层的厚度、薄膜、面板和区域等在附图中均被放大以便清楚的说明。在整个说明书中相同的参考数字代表相同的元件。具体理解为：当诸如层、薄膜、区域或者衬底的元件被称为在另一个元件“上边”的时候，它可以直接在另一个元件上边，或者也可能存在中间的元件。相反的，当提到一个元件在另一个元件的“直接的上面”的时候，没有中间元件。
首先，根据本发明的示例实施例的液晶显示器将参照图1和图2详细地描述。图1是与本发明的典型实施例一致的液晶显示器的结构图，图2是与本发明的典型实施例的一致的液晶显示器的一个像素的等效电路图。
如图1所示，液晶显示器包括液晶面板组件300、连接到液晶面板组件300上的栅极驱动器400和数据驱动器500、连接到数据驱动器500上的灰度电压发生器800以及控制上述部件的信号控制器600。
从等效电路图中可以得知，液晶面板组件300包含多条信号线G1到Gn、D1到Dm以及多个连接到多条信号线G1到Gn、D1到Dm的像素PX，这些像素实质上以矩阵的形式排列。如图2所示，液晶面板组件300包括面对面的下面板100和上面板200、层夹在下面板100和上面板200之间的液晶层3。
信号线G1到Gn和D1到Dm包括多条传输栅极信号(以下称之为“扫描信号”)的栅极线G1到Gn，和多条传输数据信号的数据线D1到Dm。栅极线G1到Gn实质上在行方向延伸并且互相平行。数据线D1到Dm实质上在列方向延伸并且互相平行。
每个像素PX，例如被连接到第i个栅极线Gi(这里i＝1，2，…，n)和第j个数据线Dj(这里j＝1，2，…，m)的像素PX，包括连接到信号线Gi和Dj的开关元件Q、液晶电容器Clc和存储电容器Cst连接到开关元件Q。如有必要，存储电容器Cst可被省略。
开关元件Q是一个诸如薄膜晶体管的安置在下面板100上的三端元件，包括连接到栅极线Gi的控制端、连接到数据线Dj的输入端和连接到液晶电容器Clc和存储电容器Cst的输出端。
像素电极191作为液晶电容器Clc的一端，并位于下面板100上，作为液晶电容器Clc另一端的公共电极270位于上面板200上；液晶层3插入到两个电极191和270之间作为电介质。像素电极191连接到开关元件Q。公共电极270形成在上面板200的整个表面，公共电压Vcom施加到公共电极270上。与图2所示的像素不同，公共电极270可以提供在下面板100上，在这种情况下，至少一个像素电极和公共电极以线型或条形形成。
存储电容器Cst是液晶电容器Clc的辅助电容器。存储电容器Cst这样设置，单独的信号线(没有表示出来)和安装在下面板100上的像素电极191通过插入其中的绝缘体重叠。预定电压，例如公共电压Vcom，被施加到单独的信号线。然而存储电容器Cst可以被设定为像素电极191通过绝缘体与前面的栅极线重叠。
为了在液晶显示器上实现彩色显示，每个像素唯一的显示三原色的一种(空间区分)或者每个像素连续的显示三原色(时间区分)，使得空间或者时间分布的三原色组合被识别为期望的颜色。举例来说，三原色可以是红色、绿色和蓝色。图2说明了一种空间分布的例子。在图2中，每个像素PX包括在上面板200对应于像素电极191的区域代表了三原色中的一种颜色的颜色滤波器230，。和图2不同的是，颜色滤波器230形成在下面板100的像素电极191的上面和下面均可。至少一个对光起偏振作用的起偏器(没有显示)附着在液晶面板组件300的外表面。
回到图1，灰度电压发生器800产生两组与像素PX的光传输相关的灰度电压(或者参考灰度电压组)。这两组灰度电压中的一组相对于公共电压Vcom是正值，另一组相对于公共电压Vcom是负值。
栅极驱动器400连接到栅极线G1到Gn，并且施加通过组合栅极开启电压Von和栅极关闭电压Voff得的栅极信号。
数据驱动器500连接到数据线D1到Dm，选择灰度电压发生器800产生的灰度电压，将选择的灰度电压施加到数据线D1到Dm作为数据信号。然而，灰度电压发生器800不是为所有的灰度等级产生灰度电压，而是仅仅产生预定数量的参考灰度电压，在这种情况下，数据驱动器500在参考灰度电压之间插值，以便为所有的灰度等级产生灰度电压，并从这些灰度电压中选择数据信号。信号控制器600控制栅极驱动器400、数据驱动器500等等。
每一个驱动设备400、500、600和800均可直接装配在液晶面板组件300上成为至少一个IC芯片，或者可以装配在柔性印刷电路薄膜上(图中没有显示)，然后以TCP(带式载体封装)形式附着在液晶面板组件300上。此外，每个驱动设备可以装配在单独的印刷电路板(PCB)(图中没有显示)上，作为一种选择，这些驱动设备400、500、600、800可与信号线G1到Gn、D1到Dm、薄膜晶体管开关元件Q等集成到液晶显示器面板组件300上。另外，驱动器400、500、600和800可以被集成在一个单独的芯片上，但是至少驱动设备400、500、600和800中的一个设备或者驱动设备400、500、600和800中的一个电路元件需要提供在这个单独芯片的外边。
上述液晶显示器的操作将被具体的描述。
信号控制器600接收输入图像信号R、G和B和输入控制信号，用于控制来自图形控制器(图中没有显示)的显示。举例来说，输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信MCLK以及数据使能信号DE。
以输入图像信号R、G、B和输入控制信号为基础，信号控制器600依照液晶面板组件300的操作条件，适当的处理输入图像信号R、G、B，以便产生栅极控制信号CONT1、数据控制信号CONT2等等。然后信号控制器600将栅极控制信号CONT1发送到栅极驱动器400，并将数据控制信号CONT2以及处理过的图像信号DAT发送到数据驱动器500。
栅极控制信号CONT1包括指示扫描开始的扫描起始信号STV以及至少一个控制栅极开启电压信号Von的输出周期的时钟信号。栅极控制信号CONT1可以进一步包括一个定义栅极开启电压Von持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括水平同步启动起始信号STH，用来告知一行(组)像素PX数据传输开始、加载信号LOAD，用来指示将数据信号施加到数据线D1到Dm和数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2可以进一步包括反相信号RVS，用于反相相对于公共电压信号Vcom的数据信号的极性(以下简单称为“数据信号的极性”)。
作为对来自信号控制器600的数据控制信号CONT2的响应，数据驱动器500为一行(组)像素PX接收数字图像信号DAT，选择相应于单独的数字图像信号DAT的灰度电压。然后，数据驱动器500将数字图像信号转换为模拟数据信号，并将模拟数据信号施加到数据线D1到Dm。
栅极驱动器400响应来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1，将栅极开启电压信号Von施加到每条栅极线G1到Gn，开启连接到每条栅极线G1到Gn的开关元件Q。然后，施加到数据线D1到Dm的数据信号通过开启的开关元件Q被发送到像素。
数据信号电压和施加到像素PX上的公共电压Vcom的差值形成了液晶电容器Clc的充电电压，即像素电压。像素电压的大小决定了液晶分子的取向，因此，通过液晶层3的光的偏振性发生了改变。偏振性的改变引起了通过附着在液晶显示面板组件300上的起偏器传输过来的光的变化。
这一过程在每一个水平周期重复，称为“1H”，与一个周期里的水平同步信号Hsync和数据使能信号DE相等。然后栅极开启电压Von连续的施加到所有的栅极线G1到Gn，数据信号被施加到所有像素PX，从而显示出一帧图像。
当一帧图像完成下一帧图像开始的时候，施加到数据驱动器500上的反相信号RVS的状态被控制着，因而施加到每个像素PX的数据信号极性对应于前一帧图像的极性反转(“帧反转”)。此时，依照一帧图像的反相信号RVS的性质，流经一条数据线的数据信号的极性被反转(例如行反转和点反转)或者施加到像素上的数据信号的极性被反转(例如列反转和点反转)。
本发明的液晶显示器结构和操作的另一个具体实施例将参考图3到图5进行描述。
图3是根据本发明的另一个具体实施例的液晶显示器的结构图，图4A是图3中所示的数据驱动器的结构图，图4B是图4A中所示的传输栅极单元的电路图(示意图)，图5是图4A中所示的移位寄存器的输出时序图。
如图3所示，根据本发明的另一个具体实施例的液晶显示器包括液晶显示面板组件300、栅极驱动器400、连接到液晶显示面板组件300的数据驱动器550和控制上述部件的信号控制器650。
图3中所示的液晶显示面板组件300和栅极驱动器400和图1所示完全相同，因此关于他们的具体描述在这里省略。为了解释方便，下面描述中的传输栅极的数量是6个，但是它可以超过6个。
数据驱动器550包括数据电压线LR1、LG1、LB1、LR2、LG2和LB2、有多个移位寄存器561的移位寄存器单元560以及分别连接到移位寄存器561的多个传输栅极单元TGU。
数据电压线LR1、LG1、LB1、LR2、LG2和LB2连接到信号控制器650，用于发送来自于信号控制器650的数据信号VR1、VG1、VB1、VR2、VG2和VB2。
移位寄存器单元560包括多个排列成行的移位寄存器561。进一步地，移位寄存器单元560根据信号控制器550的移位寄存器控制信号CONT3产生开关控制信号SRout(1)到SRou(k)，然后将产生的相应开关控制信号SRout(1)到SRou(k)施加到传输栅极单元TGU。
每个传输栅极单元TGU，例如连接到第j个移位寄存器SR(j)的传输栅极单元TGU，包括6个传输栅极TG。6个传输栅极TG的输入端分别连接到数据电压线LR1、LG1、LB1、LR2、LG2和LB2，其控制端共同连接到相应的移位寄存器SR(j)，其输出端相应的连接到数据线D6j-5到D6j。
传输栅极TG和移位寄存器单元560可以由包含无定形硅或多晶硅半导体的薄膜晶体管形成。这样传输栅极TG和移位寄存器560可以与像素PX上的薄膜晶体管一起直接在液晶面板组件300上形成。
现在将具体的描述具有上述结构的液晶显示器的操作，尤其是数据驱动器550的操作。
在下面的描述中，当数据线没有被指定的时候，参考数字“DL”将被使用。进一步的，数据线充电意味着施加数据电压到连接到数据线的像素，使其为像素充电。
如上述具体实施例，信号控制器650从外部图形控制器(图中没有显示)接收输入图像信号R、G、B以及输入控制信号。信号控制器650依据液晶面板组件300的操作情况适当的处理输入图像信号R、G、B，以便产生模拟数据电压VR1、VG1、VB1、VR2、VG2和VB2、栅极控制信号CONT1，以及移位寄存器控制信号CONT3。然后信号控制器650将栅极控制信号CONT1发送到栅极驱动器400，将数据电压VR1、VG1、VB1、VR2、VG2和VB2以及移位寄存器控制信号CONT3传输到数据驱动器550。
举例来说，移位寄存器信号CONT1包括水平同步起始信号STH和两个指示开始输入数据电压VR1、VG1、VB1、VR2、VG2和VB2的时钟信号CKH和CKHB。
时钟信号CKH和CKHB具有互相相反的相位和50％的占空比。以下对应于每个时钟信号CKH和CKHB的半周期的时间定义为“1B”。如图5所示，水平同步起始信号STH的时间间隔对应于各个时钟信号CKH和CKHB的两个周期。
每个移位寄存器561，例如，第j个(这里j是奇数)移位寄存器SR(j)接收前一个移位寄存器SR(j-1)的输出，在1B的时间之后，产生输出SRout(j)，然后将输出SRout(j)发送到下一个移位寄存器SR(j+1)以及传输栅极单元TGU。
然而，如图4A所示，第一移位寄存器SR1产生与水平同步起始信号STH同步的输出SRout(1)。这样，当水平同步起始信号STH在高电平时，第一移位寄存器SR1产生了输出。当水平同步起始信号STH在低电平时，第一移位寄存器SR1不产生输出。
每个编号为奇数的移位寄存器发送与时钟信号CKH同步的输出信号，每个编号为偶数的移位寄存器发送与时钟信号CKHB同步的输出信号。这样当上述第j个移位寄存器SR(j)发送与时钟信号CKH同步的输出信号SRout(j)时，对应前一个和后一个偶数移位寄存器移位寄存器SR(j-1)和SR(j+1)发送与时钟信号CKHB同步的输出信号SRout(j-1)和SRout(j+1)。
此时，如图5所示，如果输入到第一移位寄存器SR1的水平同步起始信号STH是高电平，第一移位寄存器SR1产生移位寄存器输出信号SRout(1)，并将产生的移位寄存器输出信号SRout(1)施加到传输栅极单元TGU。当输出信号SRout(1)和SRout(k)处于高电平时，传输栅极TG开启，当输出信号SRout(1)和SRout(k)处于低电平时，传输栅极TG关闭。
然而，如图5所示，由于各个输出信号SRout(1)和SRout(k)有两个高电平间隔，在这两个高电平间隔之间还包含一个低电平间隔，传输栅极单元TGU被开启两次，连接其上的数据线也被施加了两次数据电压。举例来说，这时第一移位寄存器的输出信号SRout(1)的第二高电平间隔与第三个移位寄存器输出信号SRout(3)的第一高电平间隔相互重叠在一起。同样的，第二移位寄存器的输出信号SRout(2)的第二高电平间隔与第四个移位寄存器输出信号SRout(4)的第一高电平间隔相互重叠在一起。
由于传输栅极单元TGU连接在同一数据电压线LR1、LG1、LB1、LR2、LG2和LB2上，数据电压ADAT被施加到连接到同一个传输栅极单元TGU的一组数据线DLB上两次。这里在第一高电平间隔施加的数据电压ADAT被用作预充电的数据电压ADATp，在第二高电平间隔施加的数据电压ADAT被用作主充电的数据电压ADATm。也就是说一组数据线DLB通过数据电压ADATm预充电，该数据电压ADATm被施加到通过用来主充电的传输栅极单元TGU连接到前一个移位寄存器561的一组数据线DLB，主充电在1B之后由施加的数据电压ADAT执行。
然而，由于第一和第二移位寄存器的输出信号SRout(1)和SRout(2)的第一高电平间隔没有互相重叠的时期，预充电无法执行。这样的情况下，提供了用于预充电的单独的数据电压施加单元700，使得通过传输栅极单元TGU连接到第一和第二移位寄存器SR1和SR2的数据线DL能够实现预充电。电压施加单元700可以提供在信号控制器600中，也可以作为一个单独的电路实现。
如上所述，如果执行了预充电和主充电，使得在块寻址模式中的块与块之间的分界线不被辨认出来成为可能。块与块之间的分界线是这样一种现象，由于像素的不足够的充电电压导致的大约5到10个灰度等级的区别可被裸眼辨认。通过预充电和主充电，由像素的部分充电实现了完整的充电，因而块与块之间的分界线能够不被辨认出来。
如上所述，依照本发明的具体实施例，通过预充电和主充电的操作可以避免块与块之间的分界线被辨认出来。
虽然参照具体的典型实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员要理解，在不背离所附权利要求限定的本发明的范围的前提下，本发明可以有各种形式和细节上的改变，不局限于本发明书所公开的实施例。

Claims (19)

1.一种液晶显示器驱动装置，所述液晶显示器具有大量像素，其特征在于包括：
多个相互连接的移位寄存器，连续产生输出；
传输栅极单元，每个传输栅极单元具有多个共同连接到相应的一个移位寄存器的传输栅极，
其中，每个移位寄存器接收移位起始信号，和至少第一时钟信号和第二时钟信号之一，两个时钟信号的相位反相，
其中，移位起始信号的高电平间隔对应各个时钟信号的两个周期，以及
其中，移位寄存器的输出在各个时钟信号的两个周期内具有两个高电平间隔。
2.如权利要求1所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于每个移位寄存器的输出启动每个传输栅极单元至少两次。
3.如权利要求2所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于移位寄存器中的每个编号为奇数的移位寄存器产生与第一时钟信号同步的输出信号，每个编号为偶数的移位寄存器产生与第二时钟信号同步的输出信号。
4.如权利要求3所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于移位寄存器中的编号为奇数的移位寄存器输出的高电平间隔至少相互重叠一次，编号为偶数的移位寄存器输出的高电平间隔至少相互重叠一次。
5.如权利要求4所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于还包括，分别连接到传输栅极输入端的数据电压线，用来发送来自外界的模拟数据电压。
6.如权利要求5所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于液晶显示器还具有将模拟数据电压发送到像素的数据线，与数据电压线数量一样多的所述数据线被连接到每个传输栅极单元。
7.如权利要求1所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于移位寄存器的每个输出包含第一和第二高电平间隔，一个移位寄存器输出的第二高电平间隔与之后的移位寄存器中的第二个移位寄存器输出的第一高电平间隔互相重叠。
8.如权利要求7所述的液晶显示器驱动装置，其特征在于还包括电压施加单元，用于在所述多个相互连接的移位寄存器中的第一个和第二个移位寄存器输出的第一高电平间隔施加数据电压。
9.一种液晶显示器，包括大量的像素和与像素相连的数据线，其特征在于还包括：
多个互相连接的可顺序产生输出的移位寄存器；
传输栅极单元，每个传输栅极单元具有多个共同连接到相应的一个移位寄存器的传输栅极，
其中，每个移位寄存器接收移位起始信号和互相反相的第一时钟信号和第二时钟信号两者之一，
其中，移位起始信号的高电平间隔对应各个时钟信号的两个周期，以及
其中，移位寄存器的输出在各个时钟信号的两个周期内具有两个高电平间隔。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于移位寄存器的每个输出启动每个传输栅极单元至少两次。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于移位寄存器中的每个编号为奇数的移位寄存器产生与第一时钟信号同步的输出信号，每个编号为偶数的移位寄存器产生与第二时钟信号同步的输出信号。
12.如权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于移位寄存器中编号为奇数的移位寄存器输出的高电平间隔相互至少重叠一次，编号为偶数的移位寄存器输出的高电平间隔相互至少重叠一次。
13.如权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于还包括连接到传输栅极输入端的数据电压线，用来传输来自外界的模拟数据电压。
14.如权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于与数据电压线数量一样多的所述数据线被连接到每个传输栅极单元。
15.如权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于还包括施加模拟数据电压的信号控制器。
16.如权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于移位寄存器的每个输出都有第一和第二高电平间隔，一个移位寄存器输出的第二高电平间隔与之后的移位寄存器中的第二个移位寄存器输出的第一高电平间隔重叠。
17.如权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于还包括电压施加单元，在所述多个互相连接的可顺序产生输出的移位寄存器中的第一个和第二个移位寄存器输出的第一高电平间隔期间施加数据电压。
18.如权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于还包括提供像素和数据线的液晶显示器面板组件，其中移位寄存器和传输栅极单元集成在液晶面板组件上。
19.如权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于像素由低温多晶硅形成。
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