TW479218B - Grey level LCD driver - Google Patents

Description

479218 五、發明說明（l) 本發明係為一種可牌液 的灰階LCD驅動器，亦液曰曰八上的电昼㈣後，實現多階 燈壓後，以位元時機（bi/積刀迴路將方形波電壓整流成 一般& H timing)對燈壓做取樣。 I的液晶顯示器_ + m4 β 誘電異方性來控制透光量？；、、乏使以液晶所擁有的 處理器或小型電視機之中，/ ;筆5己型電腦、文書 /夜日日顯不器（LCD)的構造有兩種，一單

Matrix ) 。a 另一種疋活動矩陣構造（Active 極，然後以Γ扭巨陣構造是以行列來配置交錯的條紋狀電 晶物質之排S。曰點所產生的電壓來控制兩個電極之間的液 矩P車槿i Φ έ ^，舌動矩陣構造是以驅動用的切換法於上述 合薄膜電晶體(Thin FUm Τγ_ι5 ;

杈幵對比及多階化。 J ^第=圖所示，採用活動矩陣構造的薄膜電晶體液晶 r:二/、上部基板30的上面為偏光板36，下面依序為色 5;f 共通電極32。下部基板5°的上面，與像素電極 =間為、、·巴緣層54。共通電極32和像素電極52之間為層& ，的液晶層72 ’該液晶層72是根據配向臈75a、75b 椒方向來排列。 4 。。:動薄，電晶體上的㈣信號後，薄㈣電晶魏晶顯 、為g啟動溥膜電晶體，閘道上的電氣信號會通過電源， =到像素電極52之上。*此一 *，像素電極⑴口共通電 2之間的液晶分子會受到與偏光板36的偏光方向相反之 疋轉角度控制，而顯示出像素。

479218 五、發明說明（2) 近來許多研究莫不斜 、、擊Λ押4 如π 計對液晶顯示器的像素顯千林 /衣入抓δ寸，期待呈現出來 ”、、、不技術做 丟於查W \ 4 # η 人的色彩能多句和天然色一样、s ^ 南％專利公告第96-39 6 l號gp炎斤7, 樣逼真。 了三種可具體實現多階的虎方\為範例之一，該項專利揭示 驗ί 一種：法刀另U是電壓層11 ·法、訊框驅動、去；5、一 驅動法。電壓層驅動法杲 > 動法及後合 4M多階電壓層讓電壓產哇h1 m法是施以同一階層的電μ，然後在單=匕丄 二：的％間軸產生變化，進而讓實際電壓產…： 驅動法為同時使用電壓層驅動法及訊框驅動法。硬合 多階法的基礎是以數位類比法來轉換數位，、，、 控制液晶上的電壓或時間軸來主’、亚以 化。 j釉；具體貫現早位像素的多階 接著以第五圖說明舊式灰階lcd驅 Γ。如第五圖所示，掃描信號Vg會啟動薄膜電= 顯不器上的薄膜電晶體，並由灰 aa 01 ，鸦PI蓄P沾午A 夏田反MLCD驅動為的切換裝置 上束！ Λ 信號與電源連結(或將電源信號與電 ΐί: 〇。二，：第四圖所*，薄膜電晶體的電源和下 5° ίί = 相互連結，下部基板50的像素電極 w和共通电極3 2之間為液晶電容器。 哭並S i ί:標示出* ’對上下基板而言，和液晶電容 ==維護電容器具有有特殊作用，可補償因停止影像 殘影。 、令“層偏移，並除去顯示裝置的 售式灰階LCD驅動器由資料儲存部〗〇、計數器2 〇、比

479218 五、發明說明（3) =0、燈壓產生部50、取樣控制部4〇 j健存部1G與移㈣㈣之類的類比信脱κ同步，成可 =調階指定用數（η)位元的數位輸入資料…〜八㈠。計 =20與計時信號CLK同步，可產生計數f刪。 器30可比較資料儲存部！ 〇所儲存的數位輸入資料A〇〜 η- ’以及計數器20產生的計數資料㈣〜如]，如果這兩 值相同’則輸出比較信號c〇mp。燈壓產生部5〇可產生 ，^(UmP voltage)。取樣控制部4〇與控制器的控制信號 二二i可控制切換部Q1，對燈壓做取樣。切換部Q1是一種 二谷益，可將依照取樣控制部4〇的信號啟動之燈壓傳送至 與液晶電容器c連結之薄膜電晶體之閘道。 t計數器20將液晶顯示器的一行選擇時間細分為數個調 1以上，然後再進行計數。這種舊式灰階lcd驅動器之 作過程如下所述。 從一開始到貧料儲存部1〇上所儲存的數位輸入資料Μ 〜An-丨和計數器20的計數資料別〜“^相同為止，比較器 3〇所輸出的比較信號Comp為啟動狀態，其邏輯值為低 ^〇w)。當資料儲存部1〇的輸出等於計數器2〇的計數值 :邏輯值麦成尚（H i g h )，以啟動取樣控制部4 〇。此 時，取樣控制部40會根據控制信號Crt Sig，以當時的位 元日可機輸出取樣信號，並啟動切換部Q J。 因此，燈壓產生部5〇的燈壓通過切換部Q1後，再通過 閘道所掃描的薄膜電晶體，然後對液晶電容器C充電。當 比較信號Comp的邏輯值為低時，電晶體…會被關閉，並田終

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止液晶電容器c的充電。 —液晶電容器C會依照數位輸入資料的值，決 ::樣位兀日寸冑’然後在多階中，對具有一個階層的電壓 充电^並顯示所選的階層之調階。所取樣的位元時機，亦 Μ 0二f 斜面位置取樣，*定實現特定階層的 调階所需之電壓。 计數為的位7C數通過液晶顯示器來決定可具體實現的 P白數例如，如果位元數為8位元，則可實現28 = 2 5 Θ階。 由此可證，舊式的灰階LCD驅動器為了顯示各種調階，因 此以數位輸入資料A 〇〜a n -1的邏輯值來控制液晶電容器。 的充電時間，液晶電容器C的充電電壓則依可變燈壓及盆 充電時間來決定。 不過’如上所述’舊式的灰階LCD驅動器是採用燈壓 做為多階所需的驅動電源，因此，依照燈壓的取樣位置， 燈壓產^部5 0的輸出阻抗容易產生變化，並產生雜音電 壓。此％•’右雜音電壓為數位輸入資料A〇〜An__丨的最低位 位兀，大於取樣的電壓值時，將無法顯示與最低位位元相 對應的調階。由於無法使用低於雜音電壓值的低位位元， 所以大部分的調階都無法實現。 製造液晶顯示器時，燈壓產生部5〇與灰階LCD驅動器（ 的切換部Q1相連接，並依據切換部9丨的數目來改變承受負 荷的大小，當使用於不同解析度的液晶顯示器時，必須變 更燈壓產生部的設計規格。 ' 售式的灰階LCD驅動器，其產生取樣用驅動電壓的燈

479218 五、發明說明（5) --- 壓產生部對負荷變動相當敏感’但對液晶顯示器的解 變化則不太有相容性。 ^ 燈壓產生部5 0係由精密複雜的電源迴路製作而成。大 此，採用燈壓產生部50是造成製作費用上升的原因之一因 而且將它安裝在液晶顯示器的面板上時，放置面積合 著變大。 '曰跟 本發明之主要目的’在於解決上述舊式灰階LCD驅 器的諸多問題，捨棄燈壓產生部，改用雜音少的方形波+ j當做驅動電m，並以簡易迴路將方形波電壓整流為燈- :提：發=造容易，X費用低廉。本發明的另一 马徒供一面積小巧的灰階LCD驅動器。 本發明之另一目的，在於读讲田, 低雜音的影塑，並二：：透過取低位位元的取樣，降 樣位二t 的位^，或解決對規定的取 银位7L數無法正確取樣的問題。 』π 本發明之又一目的，名你妒 負荷的變動，提供一 、知用方形波電壓迴路，因應 之灰階LCD驅動器〃。 〇不同解析度的液晶顯示器相容 存部:計數器〔目2較f發：之灰階LCD驅動器係由資料儲 放電切換部所構成。. =波電壓產生部、積分迴路、 )位元的數位資料；二^部可儲存調階指定用數（η 料储存部的數位資料和=3 f 士計數資料，當儲存於資 比較器輸出比較信號， 為所异出的計數資料相同時， 產生部可產生做為驅=控制取樣切換部。方形波電壓 的方形波；積分迴路由液晶電

苐8頁 五、發明說明（6) t' · J "丨丨丨· 1 1 __一 '、的和阻抗形成， 燈壓。放電切換部可師=換部1方形波電壓整流成 液晶電容器上的恭Μ卫制為的控制信號啟動，將儲存於 q兒何釋放出來。 本發明灰階LCD驅動哭 不器。活動矩陣妹構 σσ、用於活動矩陣結構的液晶顯 信號來開啟或關“薄二3 :器包括了以控制器的控制 本^月的阻抗可介於+曰 “以介於取樣切換部和;以：：；液晶電容器之間， 薄膜電晶體形成，介於=曰曰曰；之間。放電切換部由 接著參照圖式，且!:和液晶電容器之間。 重複說明，同時顧及七、、'、田°兄明本發明的應用型態。為了不 延用與舊式灰階LCD驅兄動明哭的明瞭的 11 ’本^ 【圖式說明】 動為相同的圖式標號。 發明灰階LCD驅動器之迴路圖。 θ /丁'為構成第一圖積分迴路 第三圖係為本菸昍、六曰兩—奸 予1貝k峪 第四圖係為曰…上之脈衝波形圖。 … … 叙液晶顯示器之上層構造圖。 弟五J7 j為舊式灰階LCD驅動器之迴路圖。 【圖式標號說明】 第一、二 、五圖 10 · —— 資料儲存部 20 3 0· 比較器 40 150 50 · —— 燈壓產生部 160 · · 積分迴路 Q1 計數器 取樣控制部 方形波電壓產生部 切換部

第9頁 479218 五、發明說明 (7) Q2 · · · 放電切換 TFT · R · · · 第四圖 阻抗 C · · 30 · · · 上部基板 32 · 34 · · · 色彩濾鏡 36 · 50 · · · 下部基板 52 · 54 · · ·絕緣層 75a 、 75b · · · 72 · 薄膜電晶體 〉夜晶電容器 共通電極 偏光板 像素電極 液晶層 配向膜 ^ · 0匕向膜 弟一圖為本發明應用型態的迴、 驅動器由資料儲存部1〇 '計數器2〇路二=明：:皆, 部40組成。資料儲 ς 樣控制 CLK同步，可儲存 暫存；之類的類比信號 Α0〜An-Ι。叶數哭9二斗± (η)位元的數位輸入資料 輸入資料A0〜An I;較資料儲存部10所健存的數位

Biw，如果這 ：二十數益20產生的計數資料Β0〜 护fPMO Ϊ 同，則輸出比較信號以_。取樣 工 刀換邛Q 1，對燈壓進行取樣。 數位：：資：：器30為了比較調階指定用數（n)位元的 控制信號啟動：液的二元時機，並以 二Γ動電源取樣，控制液晶電容器C的電壓，

第10頁 五、發明說明（8) 本發明的特徵兔目士 i 路160和放電切換Q2方有/形波電壓產生部150、積分迴 傲爲切拖邱ο 1认、 方形波電壓產生部1 5 0會產生方形波 整流成燈壓。放。積分迴路160可將方形波電壓 放出儲存於液晶電容器^2的可電由^制器的控制信號啟動，釋 本發明可將位於液# 一 ° 連接在液晶電容器c和 膜電晶體。亦即，本換，\間’但不限定於有無薄 的液晶顯示器上。χ月亚不一疋要應用在活動矩陣構造 實際上：晶；容哭C的田方'壓，k上升*，再慢慢地放電’ 阻抗所形成的積據由液晶電容器和 本發明捨棄了既複雜又難以制二壓=似的波形。 波形相當容易製作的方形、=的燈壓產生部，改用 C之間，透過阻抗R產生燈壓。产晶體和液晶電容器 樣，具體實現調階的基礎電壓二1係為一種可對電壓層取 更改阻抗R的數值可調 ，接在薄膜電晶體和液晶電容乂 =升傾斜度。阻抗R可 晶體和切換部Q 1之間。 間’或連接在薄膜電 選擇最低位位元做為位 j取樣控制部對最低位位元的選摆J，比較器之輸出a會 高位位元做為位元時機時，比;哭電壓Va做取樣。選擇最 :4可°:1最高位位元的選擇電壓乂； i^b會以㈣^ τ 调即液晶電容器C的電壓大小水坆兩種位元時機 479218

五、發明說明（9) 關閉切換部Q1，讓燈壓波形下降。此時，放 :在燈壓波形完全下降之後’開始上升之前啟冑釋 出儲存於積分迴路160的液晶電容器C上之電壓。、’釋放 放電控制信號DCRG啟動放電切換q2的薄臈電θ 存於液晶電容IIC的電荷會因瞬間接地而釋放出來曰曰。錯 下一個取樣的預備狀態。 進 t每一訊框周期的重設信號（啟動放電切換Q2 )可會、S ^更，變更與否由放電控制信號DCRG決定。如第三圖叙 =，右各燈壓波形的每一周期都沒有重設信號產生Y 壓波形的數次周期之間只有一次重設信號產生， 二 -的輸出a和b取樣時，液晶上的電壓於中間位置上 會維持在一個訊框之間。 ’ 接著，說明本發明的運作方式。數位輸入資料〜 An-1為256階時，以8位元的二進位資料輸入。數位輸入資 料A0〜An-1為’ 〇〇〇1 ini’時，選擇第S1個位元。亦即，貝 比較器30會從資料儲存部10載入，〇〇〇ι n丨丨，的資料，與 °十數裔2 0的計數資料B 〇〜Β η -1做比較。 、，計數器20採用二進位演算法，由於第31次計算時的資 科〇 〇 0 1 111 1 ’和數位輸入資料，〇 〇 〇 1 1111 ’相同，所以比 車父器30會將比較信號c〇mp啟動為高邏輯值。取樣控制部 根據控制器的控制信號Crt Sig來啟動切換部Q1，然後透 過阻抗R，對後段的薄膜電晶體施以方形波電壓產生部i 5 〇 所產生的方形波電壓。由掃描信號v g啟動的薄膜電晶體會 對放電狀態的液晶電容器C施以方形波電壓並充電。當取曰

第12頁 479218 五、發明說明（ίο) 樣結束後，取樣控制部會輸出低階信號，切換部Q1會被關 閉，並停止液晶電容器C的充電。從此刻開始，一直到啟 動放電切換Q 2之前，液晶電容器C都可以維持取樣的電 位，顯示所選擇的調階。 在以上的說明中，以位元時機取樣的電壓具體實現了 由最低位位元算起第3 1階的調階。本發明灰階LCD驅動器 使用實質的方形波電壓，具體實現了多階化。 綜合上述，本發明的雜音少，波形製作容易，採用可 具體實現的方形波電壓，形成可實現液晶多階化的燈壓， 其功能如下所述。 以最低位位元取樣的電壓受雜音的影響少，可指定較 多的取樣位元數，更進一步具體實現多階化。 產生方形波電壓的迴路結構比舊式產生燈壓的迴路結 構簡單。方形波電壓的迴路結構是一種小型迴路，能夠以 最小的面積，將灰階LCD驅動器安裝在液晶顯示器的基板 上。 本發明所採用的方形波電壓很容易就可以提昇輸出 (包力）’所以不易感受到負荷的變動。因此，本發明的 相容性佳’可適用於不同解析度的液晶顯示器。 雖然本發明以上述應用型態揭露，然並非用以限定本 毛月任何#悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神及範 圍内’當可作些許之更動與潤飾。因此，本發明之保護範 圍當視申請專利範圍所界定者為準。

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Claims (1)

1. 膜電 479218 六、申請專利範圍 ----- 1 · 一種灰階LCD驅動器，其包含·· 一資料儲存部，係用以儲存調階指定用數（n)位元 之數位資料； 一計數器，係用以產生計數資料； 方形波電壓產生部，可產生做為驅動電壓的方形 一比，态，係用以輸出比較信號，當儲存於資料儲存 部的數位資料和計數器所算出的計數f料相同肖，比較器 輸出比較信號，用以控制取樣切換部； 一積分迴路，由液晶電容器和阻抗形成，透過取樣切 換。卩’將方形波電壓整流成燈壓； 一放電切換部，可由控制器的控制信號啟動，將儲存 於液晶電容器上的電荷釋放出來。 2·如申請專利範圍第}項所述之灰階LC])驅動器，該驅 動電壓係由薄膜電晶體產生。 一 4.如申請專利範圍第2項所述之灰階LCD驅動器 膜電晶體與取樣切換部之間可連接阻抗。 5 · 士申明專利範圍第1項所述之灰階L C D驅動器 電切換部係由薄膜電晶體形成。 6.如申專利範圍第5項所述之灰階L C D驅動器 電切換部介於阻抗與液晶電容器之間。

   第14頁 該薄 該放 該放