JP2010039463A

JP2010039463A - ドット反転駆動システムの極性切換構造

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Publication number: JP2010039463A
Application number: JP2009005826A
Authority: JP
Inventors: Min-Nan Liao; 敏男廖
Original assignee: Sitronix Technology Corp
Current assignee: Sitronix Technology Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: TWI474305B; KR101044882B1; KR20100014152A; US8710571B2; TW201005720A; JP4839383B2; US20100026356A1

Abstract

【課題】ドット反転駆動システムの極性切換構造の提供。
【解決手段】ドット反転駆動システムの極性切換構造は、第一トランジスタと第二トランジスタがどちらもＰ型ウェルに設置され、Ｎ型ウェルはＰ型ウェル内に設置して第一トランジスタと第二トランジスタの間に位置する。Ｎ型ウェルは第三トランジスタと第四トランジスタを含み、そのうち、第三トランジスタの一端は第一トランジスタの一端を結合して第一入力端を形成する。第四トランジスタの一端は第二トランジスタの一端を結合して第二入力端を形成する。更に第一トランジスタの別一端、第二トランジスタの別一端、第三トランジスタの別一端及び第四トランジスタの別一端は相互に結合して一出力端を形成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ディスプレイ装置のドット反転駆動システムに関し、特にドット転換駆動システムの極性切換システムに係わる。

現在、科学技術が進歩し、ＩＴ商品の種類は次々に出され、多くのユーザーの異なる要求に応えている。以前、ディスプレイは陰極線管(Cathode Ray Tube,CRT)ディスプレイであったが、その体積は大きく、電気消費量も高く、且つ電磁波などの輻射線が発生するため長時間使用するとユーザーの健康を害する恐れがあった。そのため、現在、市場でのディスプレイは旧型のＣＲＴディスプレイから徐々に液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display,LCD)へ取って代わりつつある。液晶ディスプレイはコンパクトで、低輻射及び電気量が低いという長所があるため、現在の市場での主流となっている。

液晶ディスプレイで使用する液晶材は、異なる位置と異なる方向に於いて、異なる屈折率及び誘電係数を備え、屈折率の違いが液晶に偏光に変える能力を備えさせ、誘電係数の違いが液晶に電場の影響に依り異なる角度の回転を発生させる。そのため、液晶材の光偏振を変える能力、偏光フィルターを更に設置することで光線の通過量を制御することができる。液晶本体は導電せず、且つ液晶分子内のプラス電荷とマイナス電荷は互いに分かれている。しかし、液晶分子に電場を与えると、液晶直立ができ、液晶を制御することができる。他に直電流を与えた場合、液晶分子内の電荷は固定され、双極子(Dopole)を形成する。正負電荷が液晶分子両端に固定された時、液晶の反応速度は遅くなる。そのため液晶を動作させる場合、交流電気方式で駆動しなければならない。仮に液晶コンデンサー内に貯蔵した残留電荷が直流成分であった場合、液晶分子内の正負電荷は液晶分子の両端で固定され、液晶傾斜角度を切り換えた時、液晶分子の反応速度は遅くなり、表示画像には残影と画面のちらつき（フリッカー）現象が発生する。液晶コンデンサーの上板と下板の中間層に液晶材を挟み、交流電流にすると、液晶コンデンサーの上板と下板の間の電場方向は、途切れることなく変化し続ける。そのうち、液晶ディスプレイの交流駆動方法には通常フレーム反転(Frame Inversion)、ライン反転(Line Inversion)、コラム反転、(Column/Data/Source Inversion)ドット反転(Dot Inversion)の四種がある。

上述のとおり、一般に液晶ディスプイはライン反転とドット反転が用いられる。図１及び図２に示すのは、公知技術のライン反転駆動システムの構造概略図である。図に示すとおり、ライン反転の駆動方式は、液晶分子を駆動する場合、任意の隣り合う水平走査線上の液晶コンデンサーに充電された電圧極性は互いに相反する。この時、共通する電極信号は周波数が変わって水平走査周波数の二分の一となり、それはディスプレイが毎秒左から右への水平ライン数である。各水平ライン上の液晶コンデンサーは充電された極性によって周波数が変換されてフレーム反転と同じく走査周波数の二分の一になる。そのため、各水平走査線のちらつき（フリッカー）周波数とフレーム反転のちらつき周波数は同じである。依って隣接する水平走査線の極性は何時でも反対になり、画面全体が垂直方向の液晶コンデンサーに於いて高周波数の極性交換を備え、このような平均の結果、画面のちらつき（フリッカー）現象が下げられる。

図３と図４は、公知技術のドット反転駆動システムの極性切換構造である。図に示すとおり、ドット反転の駆動方式は、任意の一液晶コンデンサーの極性とその四方その他の液晶コンデンサーは互いに相反する。ドット反転はライン反転とコラム反転駆動方式を組み合わせたものであるとみなすことができる。この時ソース駆動チップの設置方式はコラム反転駆動と同じで、上半部駆動チップの信号出力極性は下半部と相反する。一水平走査周期を一回通る毎にその信号極性は一回変換し、一垂直走査周期を一回通る毎に、信号極性は再び変換される。各液晶コンデンサーの充電放電極性の交換周波数は、垂直走査周波数の二分の一を維持し、垂直方向と水平方向上の液晶コンデンサーの極性は同じではない。画面の垂直方向と水平方向の液晶コンデンサー極性変換周波数が高周波数交換されるため画面の視覚効果は良好であり、画面のちらつき現象を更に下げることができる。

しかしながら、一般の小サイズの薄型トランジスタ駆動液晶ディスプレイ(Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display；TFT-LCD)内の駆動チップは製造工程技術に制限があり、ライン反転方式の駆動しかできず、またライン反転は表示効果の上で筋状のちらつき現象が現れる。薄型トランジスタ駆動液晶ディスプレイにとって、ドット反転方式が筋状のちらつき現象を除去できるのであるが、ドット反転駆動方式にするにはソースドライバー(source driver)出力が電圧差10〜12ボルトにして切り換えなければならない。但し、現在量産されている製造工程に於けるソースドライバーが使用する中圧素子は5〜6.5ボルトの耐圧能力しかないため、一般使用においてドット反転に必要な10〜12ボルトでの応用は困難である。

解決しようとする問題点は、一般の小サイズ薄型トランジスタ駆動液晶ディスプレイ内の駆動チップはライン反転方式の駆動しかできず、またライン反転は表示効果の上で筋状のちらつき現象が現れる。ドット反転方式が筋状のちらつき現象を除去できるのであるが、現在中圧素子は5〜6.5ボルトの耐圧能力しかないため、一般使用においてドット反転に必要な10〜12ボルトでの応用は困難である点である。

このため、上述の問題に対して、一種の新規ドット反転駆動システムの極性切換システムを提供する。それは、Ｐ型ウェルとＮ型ウェルの間に電圧の切換を作り、耐圧5ボルト前後の素子で正負電圧差を10ボルト前後に切り換えてディスプレイパネルを駆動することによって、上述の問題を解決する。

ドット反転駆動システムの極性切換構造は、第一トランジスタと第二トランジスタがどちらもＰ型ウェルに設置され、Ｎ型ウェルはＰ型ウェル内に設置して第一トランジスタと第二トランジスタの間に位置する。Ｎ型ウェルは第三トランジスタと第四トランジスタを含み、そのうち、第三トランジスタの一端は第一トランジスタの一端を結合して第一入力端を形成する。第四トランジスタの一端は第二トランジスタの一端を結合して第二入力端を形成する。更に第一トランジスタの別一端、第二トランジスタの別一端、第三トランジスタの別一端及び第四トランジスタの別一端は相互に結合して出力端を形成することを最も主要な特徴とする。

本発明のドット反転駆動システムの極性切換構造は、Ｐ型ウェルとＮ型ウェルの電圧極性を切り換えることによって大範囲の電圧差で出力できるという利点がある。

公知技術のライン反転の構造概略図である。公知技術のライン反転の構造概略図である。公知技術のドット反転の構造概略図である。公知技術のドット反転の構造概略図である。本発明の一良好な実施例のソースドライバーの概略図である。本発明一良好な実施例の切換回路の概略図である。本発明の一良好な実施例の切換回路の構造概略図である。本発明の一良好な実施例の切換回路の出力電圧表である。

一種の新しいドット反転駆動システムの極性切換構造を提供する。それはＰ型ウェルとＮ型ウェルの電圧極性を切り換えることによって、大範囲の電圧差の出力を達成することを本発明の目的の一つとする。

本発明のドット反転駆動システムの極性切換構造は、Ｐ型ウェル、第一トランジスタ、第二トランジスタ、Ｎ型ウェル、第三トランジスタ及び第四トランジスタを含む。第一トランジスタと第二トランジスタはどちらもＰ型ウェルに設置し、Ｎ型ウェルはＰ型ウェル内に設置し、更に第一トランジスタと第二トランジスタの間に位置する。第三トランジスタはＮ型ウェルに設置して更に第三トランジスタの一端は第一トランジスタの一端を結合して一入力端を形成する。第四トランジスタはＮ型ウェルに設置して更に第四トランジスタの一端は第二トランジスタの一端を結合して第二入力端を形成する。そのうち、第一トランジスタの別一端、第二トランジスタの別一端、第三トランジスタの別一端及び第四トランジスタの別一端は相互に結合して出力端を形成する。

本発明の構造特徴及びその効果を説明するため、実施例を挙げて、図と共に詳細に説明する。

図５は本発明一実施例のソースドライバーの概略図である。図に示すとおり、本発明のソースドライバーは、第一ガンマ(Gamma)回路１０、第二ガンマ(Gamma)回路１１、第一デジタル-アナログ変換モジュール１２、第二デジタル-アナログ変換モジュール１３、メモリー１４及び切換モジュール１６を含む。第一ガンマ(Gamma)回路１０と第二ガンマ(Gamma)回路１１は、Gamma曲線に基づき、64電圧レベルにカットする。そのうち、第一ガンマ(Gamma)回路１０は64個の正電圧レベルにカットして0〜５ボルトの電圧範囲に設定する。第二ガンマ(Gamma)回路１１は64個の負電圧レベルにカットして0〜５ボルトの電圧範囲に設定する。更に第一ガンマ(Gamma)回路１０と第二ガンマ(Gamma)回路１１は、それぞれ正電圧レベル信号と負電圧レベル信号を第一第一デジタル-アナログ変換モジュール１２と第二デジタル-アナログ変換モジュール１３へ伝送し、第一デジタル-アナログ変換モジュールと第二デジタル-アナログ変換モジュール１３は、それぞれ64組のデジタル-アナログ変換回路を含み、それぞれ受信して64個の異なる電圧レベルを変換する。

上述に続いて、第一デジタル-アナログ変換モジュール１２と第二デジタル-アナログ変換モジュール１３は、ガンマ(Gamma)回路が伝送した信号を受け取る他に、更にメモリー１４に保存している信号を読み取り、第一デジタル-アナログ変換モジュール１２と第二デジタル-アナログ変換モジュール１３内のどの一デジタル-アナログ変換回路が電圧信号を反転するかを知ることができる。即ちメモリー１４はディスプレイ装置が表示したいビデオ信号を保存し、第一デジタル-アナログ変換モジュール１２と第二デジタル-アナログ変換モジュール１３によってビデオ信号を読み取り、第一デジタル-アナログ変換モジュール１２と第二デジタル-アナログ変換モジュール１３内で転換するべき或る一個の電圧レベルの極性に対応する或る一個のデジタル-アナログ変換回路がどれかを判定することができる。更に切換モジュール１６がメモリー１４に保存しているビデオ信号に対応することによって、それぞれ64個の電圧レベルに対して極性を反転し、更にデジタル-アナログ変換回路が反転した後の信号をソースラインへ伝送し、ディスプレイパネルに影像を表示する。そのうち、ドット反転駆動システム下のソースドライバーの電圧出力範囲は10ボルト前後であるが、一般の製造過程の中圧素子を使用するなら5ボルト前後だけであり、本発明の切換モジュール１６は、トランジスタ内のウェル(Well)切換によって5ボルトから10ボルトに切り換える目的を達成する。以下は切換モジュール１６内の切換回路について説明する。

図６と図７に示すのは、本発明一実施例の切換回路の概略図と構造図である。図に示すとおり、本発明のドット反転駆動システムの極性切換構造は、Ｐ型ウェル１６１、第一トランジスタ１６２、第二トランジスタ１６３、Ｎ型ウェル１６４、第三トランジスタ１６５と第四トランジスタ１６６を含む。第一トランジスタ１６２は、Ｐ型ウェル１６１内に設置し、第二トランジスタ１６３はＰ型ウェル１６１内に設置し、Ｎ型ウェル１６４はＰ型ウェル１６１内に設置し、更に第一トランジスタ１６２と第二トランジスタ１６３の間に位置する。第三トランジスタ１６５はＮ型ウェル１６４内に設置し、第三トランジスタ１６５の一端は第一トランジスタ１６２の一端に結合して第一入力端Ａを形成する。第四トランジスタ１６６はＮ型ウェル内に設置し、第四トランジスタ１６６の一端は第二トランジスタ１６３の一端に結合して第二入力端Ｂを形成する。そのうち、第一トランジスタ１６２の別一端、第二トランジスタの別一端、第三トランジスタ１６５の別一端及び第四トランジスタの別一端は相互に結合して一出力端を形成し、更に該出力端は一出力パッド(Output PAD)に連接する。

上述のとおり、本発明の極性切換構造は第一入力端Ａで一第一入力信号を受信した時、第二入力端Ｂは第二入力信号を受信し、第一入力信号が第一入力範囲に位置すると、第二入力信号は低レベル信号となる。そのうち、第一入力範囲は0〜5ボルトで、切換構造をＰ型ウェル１６１によって正電圧出力に切り換える。仮に第二入力信号が第二入力範囲に位置すると、第一入力信号は低レベル信号となる。そのうち、仮に第二入力範囲が0〜5ボルトであると、即座に切換構造はＮ型ウェル１６４によって負電圧出力に切り換える。このようにして本発明の切換構造は、Ｐ型ウェル１６１とＮ型ウェル１６４の電圧極性によって大きな範囲の電圧差で出力することができる。また図８に示すとおり、Ｐ型ウェル１６１を切り換えることによって正電圧範囲（＋Ｖ0〜Ｖ63）出力となり、即ち正電圧0〜5ｖの極性出力とＮ型ウェル１６４の負電圧範囲（−Ｖ0〜Ｖ63）出力となり、即ち負電圧0〜−5Ｖの極性出力が出力端（ＰＡＤ）で電圧差10Ｖ出力を達成する。

更に第一トランジスタ１６２は、第一ゲート酸化層１６２０、第一Ｎ型ドープ領域１６２２と第二Ｎ型ドープ領域１６２４を含む。第一ゲート酸化層１６２０はＰ型ウェル１６１上方に位置し、第一Ｎ型ドープ領域はＰ型ウェル１６１内に位置して更に第一ゲート酸化層１６２０の一側面辺に位置する。第二Ｎ型ドープ領域１６２４はＰ型ウェル１６１内に位置し、第一ゲート酸化層１６２０の別一側辺に位置する。同様に、第二トランジスタ１６３は第二ゲート酸化層１６３０、第三Ｎ型ドープ領域１６３２と第四Ｎ型ドープ領域１６３４を含む。第二ゲート酸化層１６３０はＰ型ウェル１６１上方に位置し、第三Ｎ型ドープ領域１６３２はＰ型ウェル１６１内に位置し、更に第二ゲート酸化層１６３０の一側辺に位置し、第四Ｎ型ドープ領域１６３４はＰ型ウェル１６１内に位置し、第二ゲート酸化層１６３０の別一側辺に位置する。

また、第三トランジスタ１６５は、第三ゲート酸化層１６５０、第一Ｐ型ドープ領域１６５２、及び第二Ｐ型ドープ領域１６５４を含む。第三ゲート酸化層１６５０はＮ型ウェル１６４上方に位置し、第一Ｐ型ドープ領域１６５２はＮ型ウェル１６４内に位置して第三ゲート酸化層１６５０の一側辺に位置する。第二Ｐ型ドープ領域１６５４はＮ型ウェル内に位置して更に第三ゲート酸化層１６５０の別一側辺に位置する。同様に第四トランジスタ１６６は第四ゲート酸化層１６６０、第三Ｐ型ドープ領域１６６２と第四Ｐ型ドープ領域１６６４を含む。第四ゲート酸化層１６６０はＮ型ウェル１６４上方に位置し、第三Ｐ型ドープ領域１６６２はＮ型ウェル内に位置して第四ゲート酸化層１６６０の一側辺に位置する。第四Ｐ型ドープ領域１６６４はＮ型ウェル１６４内に位置して第四ゲート酸化層１６６０の別一側辺に位置する。上述に基づき、第二Ｎ型ドープ領域１６２４は第一Ｐ型ドープ領域１６５２を結合し、第二Ｐ型ドープ領域１６５４は第三Ｐ型ドープ領域１６６２を結合し、第四Ｐ型ドープ領域１６６４は第三Ｎ型ドープ領域１６３２を結合する。また第一Ｎ型ドープ領域１６２２、第二Ｐ型ドープ領域１６５４、第三Ｐ型ドープ領域１６６２は第四Ｐ型ドープ領域１６６４と結合する。

この他、本発明の極性切換構造は更に基底１６７と隔離層１６８を含む。基底１６７はＰ型ウェル１６１の下方に位置してディスプレイ装置内のその他の回路として使用し、隔離層１６８は基底１６７とＰ型ウェル１６１の間に位置してその他の回路と隔離しその他回路の影響を防止する。

上述に示すとおり、本発明のドット反転駆動システムの切換構造は切換Ｐ型ウェルとＮ型ウェルの電圧極性によって5ボルトの中圧素子を利用することができ、電圧差10ボルトの出力を使用することが可能になる。

１０第一ガンマ(Gamma)回路
１１第二ガンマ(Gamma)回路
１２第一デジタル-アナログ変換モジュール
１３第二デジタル-アナログ変換モジュール
１４メモリー
１６切換モジュール
１６０切換回路
１６１Ｐ型ウェル
１６２第一トランジスタ
１６２０第一ゲート酸化層
１６２２第一Ｎ型ドープ領域
１６２４第二Ｎ型ドープ領域
１６３第二トランジスタ
１６３０第二ゲート酸化層
１６３２第三Ｎ型ドープ領域
１６３４第四Ｎ型ドープ領域
１６４Ｎ型ウェル
１６５第三トランジスタ
１６５０第三ゲート酸化層
１６５２第一Ｐ型ドープ領域
１６５４第二Ｐ型ドープ領域
１６６第四トランジスタ
１６６０第四ゲート酸化層
１６６２第三Ｐ型ドープ領域
１６６４第四Ｐ型ドープ領域
１６７基底
１６８隔離層

Claims

Ｐ型ウェルと、
Ｐ型ウェルに設置した第一トランジスタと、
Ｐ型ウェルに設置した第二トランジスタと、
Ｐ型ウェル内に設置し、該第一トランジスタと該第二トランジスタの間に位置するＮ型ウェルと、
Ｎ型ウェルの一端に設置し、一端は第一トランジスタの一端を結合して第一入力端を形成する第三トランジスタと、
Ｎ型ウェルに設置し、一端は第二トランジスタの一端を結合して第二入力端を形成する第四トランジスタを含むドット反転駆動システムの極性切換構造において、そのうち、
該第一トランジスタの別一端、該第二トランジスタの別一端、該第三トランジスタの別一端と該第四トランジスタの別一端は相互に結合して出力端を形成することを特徴とするドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一入力端は、第一入力信号を受信し、該第二入力端は第二入力信号を受信し、該第一入力信号が第一入力範囲にある時、該第二入力信号は低レベル信号であることを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一入力範囲は、0〜5ボルトであることを特徴とする請求項２記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一入力端は第一入力信号を受信し、該第二入力端が第二入力信号を受信し、該第二入力信号が第二入力範囲にある時、該第一入力信号は低レベル信号となることを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第二入力範囲は、0〜5ボルトであることを特徴とする請求項４記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一トランジスタは、
該Ｐ型ウェルの上方に位置するゲート酸化層と、
該Ｐ型ウェル内に位置し該ゲート酸化層の一側辺に位置する第一Ｎ型ドープ領域と、
Ｐ型ウェル内に位置し、更に該ゲート酸化層の別一側辺に位置する第二Ｎ型ドープ領域を含み、そのうち、
該第一Ｎ型ドープ領域は該第三トランジスタを結合し、該第二Ｎ型ドープ領域は該第二トランジスタ、該第三トランジスタ及び該第四トランジスタを結合することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第二トランジスタは、
該Ｐ型ウェルの上方に位置するゲート酸化層と、
該Ｐ型ウェル内に位置し該ゲート酸化層の一側辺に位置する第一Ｎ型ドープ領域と、
Ｐ型ウェル内に位置し、更に該ゲート酸化層の別一側辺に位置する第二Ｎ型ドープ領域を含み、そのうち、
該第一Ｎ型ドープ領域は該第四トランジスタを結合し、該第二Ｎ型ドープ領域は該第一トランジスタ、該第三トランジスタ及び該第四トランジスタを結合することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第三トランジスタは、
該Ｎ型ウェルの上方に位置するゲート酸化層と、
該Ｎ型ウェル内に位置し該ゲート酸化層の一側辺に位置する第一Ｐ型ドープ領域と、
Ｎ型ウェル内に位置し、更に該ゲート酸化層の別一側辺に位置する第二Ｐ型ドープ領域を含み、そのうち、
該第一Ｐ型ドープ領域は該第一トランジスタを結合し、該第二Ｐ型ドープ領域は該第一トランジスタ、該第二トランジスタ及び該第四トランジスタを結合することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第四トランジスタは、
該Ｎ型ウェルの上方に位置するゲート酸化層と、
該Ｎ型ウェル内に位置し該ゲート酸化層の一側辺に位置する第一Ｐ型ドープ領域と、
Ｎ型ウェル内に位置し、更に該ゲート酸化層の別一側辺に位置する第二Ｐ型ドープ領域を含み、そのうち、
該第一Ｐ型ドープ領域は該第二トランジスタを結合し、該第二Ｐ型ドープ領域は該第一トランジスタ、該第二トランジスタ及び該第三トランジスタを結合することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記極性切換構造は、更に
該Ｐ型ウェルの下方に位置する基底と、
該基底と該Ｐ型ウェルの間に位置する隔離層を含むことを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記出力端は、出力パッド(output pad)を結合することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一トランジスタ、第二トランジスタ、第三トランジスタ及び第四トランジスタは、モス電界効果トランジスタ(MOSFET)とすることを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第一トランジスタと第三トランジスタは、相補型ＭＯＳ(CMOS)を形成することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。
前記第二トランジスタと第四トランジスタは、相補型ＭＯＳ(CMOS)を形成することを特徴とする請求項１記載のドット反転駆動システムの極性切換構造。