TW511047B - Scan driving circuit and method for an active matrix liquid crystal display - Google Patents

Description

【發明領域】

本發明係有關一種液曰顧+哭Γ ί ; η η · d P 饮日日〆員不裔(Liquid Crystal Display; LCD)丄特別是關於一種主動矩陣型Uctive matrix)液晶顯不器的掃描驅動電路（scan ^丨丫丨 circuit)及驅動方法。 【發明·背景】 曰主動矩陣型液晶顯示器包含一製作在面板上的薄膜電 晶體（Thin Film Transistor; TFT)陣列（array)，受控於 外來的行及列信號操縱，以顯示影像。第一圖係一個主動 矩陣型液晶顯示器的顯像系統的方塊圖，其中，信號匯流 排1 0 1傳送顯示資料及同步信號給液晶控制器2 〇 1，後者經 L號匯流排2 0 6將顯示資料及同步信號轉送資料驅動器 (data driver )202、啟動掃描驅動器203動作的首線標識 信號（First Line Marker; FLM) 2 0 7及掃描驅動器20 3動作 的時脈信號（clock) 2 0 8傳給掃描驅動器（scan dr iver) 2 0 3，以及液晶交流化信號20 9傳給電源電路2〇4， 資料驅動器2 0 2產生之色調電壓經汲極（dra i η)匯流排21 0 傳送給液晶面板205，掃描驅動器203產生掃描線之選擇/ 不選擇信號經閘極（g a t e)匯流排2 1 1傳送給液晶面板2 〇 5， 電源電路2 0 4產生之電壓中，選擇電壓位準Vgon 212及不 選擇電壓位準Vgoff 213供給掃描驅動器2 0 3，液晶面板 205之對向電極電壓214及資料驅動器202之色調電壓215供 給液晶面板2 0 5。T F T液晶面板2 0 5係由〉及極匯流排2 1 〇與閘

511047 五、發明說明（2) 極匯流排211交叉成矩陣狀，交叉處由TFT開關元件216及 像素（pixel)液晶217構成像素單元（ceii)。τη裝置216之 閘極連接閘極匯流排21 1，:汲極連接汲極匯流排21〇，源極 2 1 8為像素液晶2 1 7之一側電極，而像素液晶2丨7之對向 電極2 1 9連接於對向電極線21 4。 液晶控制器2 0 1將#號匯流排1 〇 1傳送之顯示數據及 步信號變換為驅動T F T液晶顯示器用之顯示數據及液晶 動#號，以信號匯流排2 0 6轉送供給資料驅動器2 q 2顯示. 據及液晶驅動信號’以F L Μ 2 0 7及時脈信號2 〇 8轉送供^ ^ 描驅動器2 0 3液晶驅動信號，及以液晶交流化信號2〇 9 τ 供給電源電路2 0 4。資料驅動器2 〇 2依序取進以信號匯济f 206轉送之顯示數據，完成取進一掃描線之顯示資料時，_ 變換為對應於一掃描線之顯示資料的色調電壓，自沒極； 流排210輸出，資料驅動器20 2按每一掃描線重複此動作匯 同步於資料驅動器2 0 2經汲極匯流排2 1 〇輸出色調電壓至 晶面板205，掃描驅動器203依序將選擇電壓附加於閘極= 流排2 1 1。將選擇電壓V g ο η施加於閘極匯流排2 11時，液丄 面板2 05内之TFT裝置216成為被選擇狀態，將經由汲極匯曰曰 流排2 1 0之色調電壓施加於像素液晶2 1 7，由施加於此液曰 217之實際電壓值將液晶之扭角變化，控制光透過率，以 實施色調顯示。又，經閘極匯流排2 1 1施加不選擇電壓 Vgofi時，液晶面板2 0 5内之TFT裝置216成為非被選擇狀 態，實施保持施加於液晶2 1 7之電壓的動作。依此重複— 畫面期間，即完成選擇全部TFT裝置2 1 6。

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影像的解析度取決於像素數量的多寡，而一條掃描 控制一列TFT裝置的開啟與關閉，當TFT陣列中的像素愈、' 多，則所需啲掃描線數量愈多，液晶面板的接腳數量隨之 增加，將掃描驅動器的線路連接至液晶面板就更加困難。 除了減少液晶面板的外接線路有明顯的困難，目前的驅動 器電路都不是直接製作在面板上，因此，電路的整合與簡 化不能達成’當新的技術被開發出來，例如低溫多晶石夕 (Low Temperature Poly Silicon; LTPS)製程被應用於製 作液晶顯示器，其許多優點亦無法發揮。隨著液晶顯示器 的解析度及複雜度不斷地提高，這些問題日趨嚴重。因 此，以較少的控制信號即可為液晶顯示器提供足夠數量的 知描線的掃描驅動電路及驅動方法乃為所冀。 【發明目的與概述】 本發明的主要 器的掃描驅動電路 晶顯示器的面板上 入端之間，該等控 數 一組控制信 及驅動方 ’耦合於 制信號輸 號從該面 元件，以 面板所需 端，操縱該等開關 動該等掃描線，該 承上，本發明的另 半裝置充作該等開關元件 承上，本發明的再一 g g 提出一種主動矩陣型液晶顯示 法，將多個開關元件製作在液 多條掃描線及多個控制信號輸 入端的數量少於該等掃描線的 板外輕合至該等控制信號輸入 驅動該等掃描線。因此，為驅 提供的接腳數減少。 的在於使用相同導電型的金氧 以簡化電路組成及其製程。 的在於該等開關元件係由低溫

第6頁 511047 五、發明說明（4) 多晶矽金氧半裝置組成，以降低生產成本及製程困難度。 承上，本發明的又一目的在於提供循序式或往返= 脈波信號作為該組控制信號的驅動波形。 \巧 【詳細說明】 第二圖係本發明的一個掃描驅動電路實施例 圖，此，顯像系統的資料驅動器2 〇2及其操作方式盥習、忍 藝相同，本發明專注於該系統的掃描驅動電路與掃ζ知技 法。如同已知者，此液晶顯示器含有一製作在面^ TFT陣列耦合多條掃描線，例如圖中所示的 線81。連接第一列TFT裝置的閘極，亦 一第條知也 TFT裝置911的閘極連接至掃描線81〇，依% ^直yr的 -行的TFT裝置912的問極連接至掃据m 樣地，其他的掃描線亦是如此，直到最後一條掃描線 840，最後一列第一行的TFT裝置941至最後」行的^FT裝置 9 42的閘極連接至掃描線840。為簡化圖式的緣故，圖中的 TFT陣列僅顯示部份的TFT裝置，其餘未顯示者亦同。 此等掃描線的驅動係利用來自面板外的多個控制信號 來達成，這些控制信號操縱許多開關元件，以選^開^或^ 關閉掃描線。在第二圖的實施例中’控制信號分為A、b及 C三組，A組包括A1、A2、至An，共有N個，b組包&β1、 Β2、至Bm，共有Μ個，C組包括Cl、C2、至Ci=有！個。 並且，B及C組的每一控制信號皆有一互補的信^。另外， 提供一不選擇電壓信號Vgof f。開關元件的配置^，係使每

第7頁 五'發明說明（5^ " ' " - 制ί ί描線連接至二傳輸電路’其一提供開啟掃描線的控 ^ 另一提供關閉掃描線的控制信號。例如，在第一 條掃描線81 〇的右側，串聯的㈣^裝置614及61 5耦合於掃描 線8 1 0與控制信號線Α丨之間，該二開關元件6丨4及6丨5的閘 極分別耗合控制信號C 1及β 1，將β 1及c 1當作兩組串聯的類 比開關’ A 1則是通過這兩個開關的訊號，當控制信號β丨及 Cl開啟M〇S裝置61 5及6 1 4，控制信號A1被傳輸呈掃描線 8 1 0，因而藉其電壓位準開啟掃描線8 1 〇。而在掃描線8 i 〇 的另一側，掃描線810與不選擇電壓信號線Vgoff之間形成 另一傳輸電路，其包含二分支，一為串聯的M〇s裝置611及 612，另一為MOS裝置613，該三開關元件61 1、612及6 13的 閘極分別耦合控制信號B1、C 1及C 1，當控制信號B 1及C1同 時開啟時，右側的傳輸電路（M0S裝置614及615)導通控制 信號線A 1至掃描線8 1 0，反之，當控制信號B丨丨任何一 個關閉時，則右侧的傳輸電路（M0S裝置614及615)被關 閉，此時左側的傳輸電路因為M〇s裝置611及612開啟或MOS 裝置6 13開巧，而導通不選擇電壓信號線Vg〇ff至掃描線 810，因而第一列的TFT裝置不被選擇。其他的掃描線亦是 相同的情況’只是安排的控制信號不同而已。 為比較清楚地與習知的液晶面板對照，在第二圖中將 TFT陣列以虛線方框9 0 0標示出，然而該陣列兩側的M〇s裝 置與該陣列係一同製作在面板上的，此與習知技藝不同， 請參閱第一圖的褒置，習知的液晶面板2 〇 5並不包含掃描 驅動電路’所有的掃描驅動電路皆係製作在面板2 〇 5以外

511047 五、發明說明（6) ~ -- 的掃描驅動器2 0 3之中。 在第二圖的實施例中，一個完整的掃描驅動器被分為 掃描脈波驅動電路（s c a n p u 1 s e d r丨v丨n g c丨r c u丨t)及掃描 驅動，路（scan driving circuit)兩部份，前者係將掃描 驅動器中除了類比開關以外的電路，例如位移暫存器 (shi ft register)及位準位移器（level shi f ter)，以積 體電路裝置來實現，用來產生控制信號，例如前述的A、B 及C控制信號，後者則是直接以M〇s裝置製作在面板上，這 些M0S裝置皆為相同的導電型，即同為pM〇s裝置或NM〇s裝 置’當應用在低溫多晶石夕液晶顯示器時，這些Μ 〇 S裝置被 使用相容的製程於製作T F Τ陣列時一併製成。 在此實施例中，Α組控制信號有ν個，Β組控制信號有Μ 個，C組控制信號有I個，因此可以驅動的掃描線數量最多 為I X Μ X Ν條。而為將這些控制信號輸入液晶面板所需的 輸入端數量，Α組控制信號為Ν個，Β及C組控制信號因為有 互補信號，因此分別為2 X Μ個及2 X I個，控制信號的總輸 入端為2χ (Ι + Μ) + Ν個。若在液晶面板上直接製作互補信號 產生電路，例如反相器，則所有的互補控制信號皆可在面 板上直接產生，因此’控制信號的總輸入端將進一步減少 為Ι+Μ + Ν個。為比較清楚地顯示連接線路簡化的程度，此 處提供許多不同數量的A、Β及C控制信號可以支援的各種 解析度的掃描線數量’表列如下：

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五、發明說明（7) I 格式標準 h l· l·

VGA l· l·

XGA A I B I B I C I 一+—+—+—4 接腳數I掃描線總數 QCIF QVGA SVGA 11 0 | 4 ：1 4 1 4 1 4 | 26 1 160 + - —+- + - + - + - + - — - + - — 1 1 2 | 5 1 5 14 1 4 | 30 1 240 + - —+- + - + - + - + - 1 1 6 | 5 1 5 1 6 1 6 | 38 1 480 + - —+- + - + - + -+ - 11 5 | 8 | 1 8 1 5 1 5 | 41 1 600 + - —+- + _ + - + - + - - + - — 11 6| 8 ,18 16 |6| 44 1 768

π I H I H I H

H I SXGA |16|8|8|8|8| 48

L

I 1024 I j_______I 很明顯地，若使用習知的掃描驅動電路，則其接腳數與掃 描線的數量相同，但使用本發明的掃描驅動電路時，接腳 數被大幅地降低，並且，此一效果在解析度愈高時愈明 顯。 本發明的另一個觀點，係將掃描線的控制信號視為定 址的開關操作信號，如同在第二圖中所示的，B及C控制信 號耦合至開關元件的控制輸入端，即M0S裝置的閘極，因 此可以將B及C視為兩組串聯的類比開關，A則是通過這兩

第10頁 511047 五、發明說明（8) ^固，關的信號’當B及C打開，藉由a的電壓位準來開啟掃 ^線，而關閉則是以通過B與c 的“〇以來達成。當订丁 陣列右側Cl及B1控制的M0S裝置614及615被打開時，第一 3條掃描+線被選擇到’而分別連接到外來的控制信號“ η ^ Φ此時，當A1控制信號線上的電壓拉昇至TFT裝置的 而以至虹為關閉的電位，則第-條掃描線81〇 ΪΓ /?楚9U至912被開啟，如此，逐次地變換Α組控制 二^ ’使付弟一至N條掃描線上的TFT裝置被依序地開啟； 二μH閉之後，B1亦隨之關閉，接著開啟β2，於是接下來 ^條掃描線（即第Ν謂條掃描線）被選擇到，Μ仏又再 二操作，此時，先前B1及C1選擇到的前面N條 ^ ^線因為左侧的開關C1 &B1被打開而耦合至不選擇電壓 二‘ if〇 f t们亦即，此N條掃描線處於不被選擇的狀態。依 征_义‘广芬u逐^地切換至心後，C1關閉，而C2打開，再 二别’L 的操作。因此，每個C定址Μ個B，每個B定址 Ν個\而(：有Η固，故所有的掃描線有ΙχΜχΝ條。 圭品沾二Ξ ί在一個QVGA 24 0條掃描線的實施例中，一個 ^ β二正、驅動信號的波形及時序，圖中C1至C4、B1至 斤1 r a ί 為來自面板外的控制信號，在Α1至Α12中， 度表示一條掃描線時間。如圖中所*，C1至C4 \ ^ ζ ，在每個C開啟的期間，Β1至Β5循序地開啟， 啟Λ期w，A1至Α12循序地開啟。此-驅動方法 係使各、、且控制彳§號逐次地循序開啟。 另一個驅動方法實施例如第四圖所示，其中C控制信

$ 11頁 511047 五、發明說明（9) 號亦循序地開啟，但在相鄰的C開啟期間，B 1至B 5係與前 一 C週期相反的次序開啟，因而在一個晝面的時間内，B 1 至B 5形成一種往返式的驅動波形，同樣地，在相鄰的B開 啟期間，A 1至A 1 2亦以前一 B週期相反的次序開啟，而在一 個畫面的時間内形成一種往返式的驅動波形。此一驅動方 法的特點在於，任意相鄰的兩條掃描線的變換對A、B及C 控制信號而言都只有其中一個切換，亦即，當A切換時， 其他控制信號B及C皆不切換，B或C切換時亦同。並且，在 啟動信號Vs結束之後，等待一延遲時間TVL，才開始開啟 控制信號，而在完成一個晝面的驅動波形後，至下一個畫 面的啟動信號結束之前，亦等待一延遲時間TVR。 以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之 目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以 上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能 的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者 以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本 發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決 定0

第12頁 511047 圖式簡單說明 對於熟習本技藝之人士而言，從以下所作的詳細敘述 配合伴隨的圖式，本發明將能夠更清楚地被瞭解，其上述 及其他目的及優點將會變得更明顯，其中： 第一圖係一個傳統的液晶顯示器的顯像系統方塊圖； 第二圖係本發明的一個掃描驅動電路實施例的示意 圖， 第，三圖係第二圖的電路所使用的一個控制信號實施例 的波形；及 第四圖係第二圖的電路所使用的另一個控制信號實施 例的波形。 圖號說明： 101 信號匯流排 201 液晶控制器 2 0 2 資料驅動器 2 0 3 掃描驅動器 2 04 電源電路 2 0 5 面板 2 0 6 信號匯流排 2 0 7 首線標識信號 2 08 時脈信號 2 0 9 液晶交流化信號 210 汲極匯流排 211 閘極匯流排

第13頁 511047 圖式簡單說明 212 選擇電壓Vgon 213 不選擇電壓Vgof f 2 1 4 對向電極電壓線 215 色調電壓 216 TFT裝置 2 17 像素液晶 218 源極 219 對向電極 611-615 M0S 裝置 7 0 0 不選擇電壓Vgof f 8 1 0 - 8 4 0 掃描線 900 TFT陣列 911-942 M0S 裝置

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Claims (1)

1. 511047 六、申請專利範圍 1 · 一種主動矩陣型液晶顯示器的掃描驅動電路，其中 該液晶顯示器含有第一數量的掃描線製作在一面板上，該 掃描驅動電路包括： 小於該第一數量的第二數量的控制信號輸入端製作在 該面板上，俾從該面板外輸入多個控制信號；及 製作在該面板上的多個開關元件，耦合於該等掃描線 與控制信號輸入端之間，使得該組控制信號操縱該多個開 關元件而驅動該等掃描線。 2 ·如申請專利範圍第1項之電路，其中該多個開關元 件係相同導電型的金氧半裝置。 3. 如申請專利範圍第1項之電路，其中該多個開關元 件係低溫多晶矽金氧半裝置。 4. 如申請專利範圍第1項之電路，其中該多個開關元 件包含介於該等掃描線與控制信號輸入端之間的串聯的類 比開關元件。 5. —種製作在一主動矩陣型液晶顯示器面板上的掃描 驅動電路，包括： 一條掃描線； 多條控制信號線，俾從該面板外輸入多個控制信號； 及 一開關電路，具有一輸出端連接該掃描線，及多個輸 入端連接該多條控制信號線，藉由該多個控制信號操縱該 開關電路而驅動該掃描線。 6. 如申請專利範圍第5項之電路，其中該開關電路係

   第15頁 511047 六、申請專利範圍 由相同導電型的金氧半裝置組成。 7. 如申請專利範圍第5項之電路，其中該開關電路係 由低溫多晶矽金氧半裝置組成。 二 8. 如申請專利範圍第5項之電路，其中該開關電路包 含多個類比開關元件串聯連接在該掃描線與該多條控制信 號線的其中一條之間。 9 · 一種製作在一主動矩陣型液晶顯示器面板上的掃描 驅動電路，包括： 一條掃描線； 一條第一控制信號線，俾從該面板外輸入第一控制信 號； 第一傳輸電路，具有一信號輸入端連接該第一控制信 號線、一信號輸出端連接該掃描線、及至少一控制信號輸 入端俾開關該第一傳輸電路； 一條不選擇電壓信號線，俾提供一不選擇電壓信號； 第二傳輸電路，具有一信號輸入端連接該不選擇電壓 信號線、一信號輸出端連接該掃描線、及至少一控制信號 輸入端俾開關該第二傳輸電路；及 Z對互補的第二控制信號線，分別連接至該第一及第 二傳輸電路的該控制信號輸入端，俾從該面板外輸入Z對 互補的第二控制信號，以決定該掃描線被導通至該第一控 制信號線或不選擇電壓信號線。 10.如申請專利範圍第9項之電路，其中該第一及第二 傳輸電路係由相同導電型的金氧半裝置組成。

   第16頁 511047 六、申請專利範圍 11.如申請專利範圍第9項之電路，其中該第一及第二 傳輸電路係由低溫多晶矽金氧半裝置組成。 1 2.如申請專利範圍第9項之電路，其中該第一傳輸電 路包含多個開關元件串聯連接在其信號輸入端與輸出端之 間，每一開關元件受控於一第二控制信號。 13.如申請專利範圍第9項之電路，其中該第二傳輸電 路包含N，個分支並聯連接在其信號輸入端與輸出端之間， 每一分支對應地受控於一第二控制信號的互補信號。 1 4. 一種主動矩陣型液晶顯示器的掃描驅動方法，其 中該液晶顯示器含有第一數量的掃描線製作在一面板上， 該等掃描線耦合製作在該面板上的多個開關元件，來自該 面板外、小於該第一數量的第二數量的控制信號耦合至該 多個開關元件，該等控制信號分為第一至第Z組，第二至 第Z組控制信號包含互補的信號對，操縱該多個開關元件 使得第一組控制信號因此被選擇性地耦合至該等掃描線， 該方法包括下列步驟： 提供一起始信號； 循序地開啟第Z組控制信號； 在第Z組控制信號的每一信號的開啟期間，循序地開 啟第Z - 1組控制信號； 在第Z - 1組控制信號的每一信號的開啟期間，循序地 開啟第Z - 2組控制信號；及 依此類推，直到在第二組控制信號的每一信號的開啟 期間，循序地開啟第一組控制信號。

   第17頁 511047 六、申請專利範圍 1 5. —種主動矩陣型液晶顯示器的掃描驅動方法，其 中該液晶顯示器含有第一數量的掃描線製作在一面板上， 該等掃描線耦合製作在該面板上的多個開關元件，來自該 面板外、小於該第一數量的第二數量的控制信號耦合至該 多個開關元件，該等控制信號分為第一至第N組，第二至 第N組控制信號包含互補的信號對，操縱該多個開關元件 使得第一組控制信號因此被選擇性地耦合至該等掃描線， 該方法包括下列步驟： 提供一起始信號； 循序地開啟第Z組控制信號；及 在第Z組控制信號的每一信號的開啟期間，逐步地開 啟第Z - 1組至第一組控制信號； 其中，任意相鄰二掃描線的變換對該等控制信號而言 都只有其中一個切換。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，更包括在該起始 信號後等待一延遲時間。 17.如申請專利範圍第15項之方法，更包括在完成第Z 組控制信號後等待一第二延遲時間。

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