TW574519B - Matrix display devices - Google Patents

Description

574519 五、發明説明（ 本發明係有關於一矩陣顯示裝置，其包含在選擇電極相 又上的一影像元件矩陣，以便選取影像元件及信號線的列 而提供資料；其可進一步包含驅動裝置，其中選擇信號與 貝料仏唬可提供給該影像元件，該矩陣顯示裝置包含電荷 重新分配數位-類比轉換器裝置，用以轉換一多位元數位 貧料信號，該數位_類比轉換器裝置包含至少一轉換開 關。 裝 一上述類型的矩陣顯示裝置，而更明確而言，一液晶矩 陣顯示是在專利案號USP 5·448·258中描述，其内容在此僅 列出供參考。該顯示裝置在傳統類型矩陣顯示裝置上具有 許多優點，其中經由欄位址導線而藉由一欄驅動電路將資 7信號提供給該等影像元件可包含類比電壓信號，特別是 提供給顯示器的影像信號是一數位信號的情況。在提供給 欄位址導線之前，將數位影像資訊信號轉換成類比（調㈤ 信號的需要便可移除。欄驅動電路可使 現，藉此使它能以相當高速工作，而且可使用薄膜;= TFTs而万便整合在顯示面板的—基材上。影像元件的_ 電晶體包含-傳導性TFTs類型，而且是與驅動電路所使 用的類型相同，並且可同時製造。 電荷重新分配數位-類比轉換可使用一影像元件的電容 器元件而以-連續方式執行，其在_具體實施例中是藉著 將一顯示元件分成兩非連續部分所嬅 a Η刀所後侍的子元件構成。該 寺廷荷重新分配元件可經由一切換信號將兩咖之中一 第-者啟動而在影像元件位址週數内操作，如此m ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 公董 574519 A7

連續多位元資料信號之中的―卜位元而對該等訴電容器 元件之中的一第一者充電’然後會在相關欄導線上出現。 TFF可藉由移除切換信號關_ ’及經由—進一步切換信號 而使第二TFT導通’所以—電容器元件的電荷可在兩電容 器元件之間共用。此TFT然後可被關閉，而且第一 tft可 再次導通’如此可根據連續多位元資料信號的第二位元而 對一電容器元件充電，然後可在第—TFT關閉及第二τρτ 導通之後’在欄導線上提供’如此允許重新在兩電容器元 件之間共用電荷。週期可於所有位元重複，以致於在第二 TFT的最後操作之後，—電壓位準可根據多位元資料信號 而在電容器元件上獲得。TFTs (開關）可用於選取及造成有 關數位-類比轉換。然而，電容器的供應量會減少間隙。 既然每個影像元件的兩TFTs是始終需要，所以如果這些 電容器可藉著將-顯示元件分成兩子元件而獲得，此亦便 可保持。 本發明的一目的是要提供在開始段落中描述的一改敗矩 陣顯示裝置。 提供上述限制的開始段落中描述的一改良矩陣顯示裝置 的本發明另一目的、及藉此造成的問題可至少某些程度上 的克服。 & 根據本發明，在開始段落中描述的一矩陣顯示裝置特徵 疋S數位-類比轉換器裝置的數位_類比轉換至少包含信號 線電容。該信號線電容能以數種方式使用。例如可分成數 個/人包極，以便根據該等次電極佔用的區域而獲得數位·

冢紙張尺度適®緖準(CNS) A4規格(21G X 297公釐T 574519 A7 B7 五、發明説明（3 ) " -- 頦比轉換。另一方面，連續充電重新分配可引用。 $本發明可提供許多優點。影像元件每列所需的列位址導 、、’、數里了保持相同。既然可使用每個影像元件兩取 代，所以每個顯示元件的TFTs數量可減少幾乎％%，一 TFT對於導致較大間隙的每信號線（兩或多個，其是因數 位-類比轉換的種類而定）的一些TFTs成本上是足夠的。既 然數位-類比轉換不再因專屬的電容器或分開顯示元件的 電容而定，所以設計的較大自由度便可獲得。 本發明的進一步及重要的優點是要克服在usp 5.448.258 的顯示裝置發現操作上的限制。因為在此已知裝置中，影 像元件的每列是由兩列位址導線操作，而且每列位址導線 是由影像元件的相鄰列所使用，所以當兩電容器元件包含 顯示子元件時，垂直掃描方向便不能相反，而不致於破壞 心要的頜示。如果影像元件陣列是從底部到頂端驅動，而 不疋從頂端到底邵驅動，那麼當上述列的影像元件定址 時’在一列中的影像元件轉換電路的輸入TFT可在該列的 轉換處理完成之後導通，藉此使儲存的電壓改變。另一方 面，在本發明的顯示裝置中，影像元件的每列是經由一相 對列位.址導線驅動，而且垂直掃描方向可顛倒。此能力在 許多應用方面是很有用。例如，使用一矩陣顯示裝置的投 射顯示器系統是已知設計，所以他們能以相反方向在地面 安裝或在天花板上安裝。當垂直掃描顛倒時，顯示裝置可 適於使用在此一應用。一類似需求可在汽車導航系統中找 到’其中顯示器可安裝在儀表板的上面或下方。 ________ _6_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公复) 574519 五、發明説明（4 在一車父佳具體實施例中， ^ ^ 母“唬線包含至少兩次電極， 该寺/人笔極是由轉換開關 由轉換開關互接的許"，例的母個信號線是分成 Η編， 午夕科，每個部分具有它本身的電容 4貝（例如在一比率4 : 2 · 1、 ^ ·)。*另一端具有一固定電壓值 日守，表示一灰值的某此兩# β 何I可藉著將二進位資料連續提 供、、令4吕唬線的一端而引用。余 ⑤際灰色值疋因資料位元數量 與互接的電極零件數量而定。 在包何重新分配數位-類比 :換精由使用信號線電容器元件而以一連續方式執行之 二，一掃描線可活化，以便將相對灰色值傳輸給影像元 在根據連續數位·類比轉換的—進—步具體實施例中， 當分開的子掃描線選取與每信號線有關的影像元件時，至 少兩信號線可藉由轉換開關而互接。 間 由 關 可 義 在目前根據平行數位-類比轉換的另-具體會施例中-孩數位-類比轉換器裝置的數位類比轉換可在列選擇期 藉由激勵的轉換開關數量。數位_類比轉換器裝置包含 轉換開關到一共同點互接的數個電容器。當一進—步開 元«該共同點連接到-參考電壓時，一選擇開關然後 在孩共同點與信號線之間提供。該等電容器的比率可定 數位-類比轉換。 另一方面，不同寬度的攔次電極可決定該數位-類比轉 換。當一進一步開關元件將該共同點重新連接到_參考電 壓時，轉換開關目前可在每個次電極與共同點之間提供。 根據本發明的矩陣顯示裝置具體實施例現將經由與附圖 -7- 本紙張尺度適用中®目家鮮(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 574519 A7 -—— _ B7 五、發明説明一- 有關的範例而說明，其t . 圖1係根據本發明的一矩陣顯示裝置具體實施例方塊 圖， 圖2是一部分矩陣顯示裝置截面圖， 圖3係根據本發明而顯示在一裝置中的單攔之一電路結 構圖， 圖4係描述運用於顯示器的列與欄位址導線及轉換開關 之波形範例， 圖5係根據本發明而顯示在一裝置中的單欄之另一電路 結構圖， 圖6.係描述運用於圖5顯示器的列與欄位址導線及轉換 開關之波形範例；及 圖7 ' 8和9係描述本發明的進一步具體實施例。 請即參考圖1，矩陣顯示裝置包含一液晶顯示裝置，其 具有在一顯示面板1〇中形成的影像元件12之一列與欄陣 列。影像元件12包括液晶顯示元件，該液晶顯示元件是由 在第一及第二（玻璃）基材（1、2 )的相對表面上分別具有的 間隔電極形成，而且在該等基材之間具有雙絞向列液晶材 料3 (參考圖2 )。在第一基材上的影像元件電極包含在陣 列中所有顯示元件的一電極層4的相對部分，而顯示元件 的其他電極包含在第二基材2及其定址電路上具有的個別 電極層（未在圖2顯示）。影像元件12包括措關 TFTs 16，該TFTs 16是連接到在第二基材上具有的列導線 18 ( 1至r)及欄導線19 ( 1至c)組，其中用以驅動影像元

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 574519 五、發明説明（6 件的驅動信號是從一週邊驅動電路提供，該週邊驅動電路 包含一列驅動電路21及一欄驅動電路25，其兩者包含數 位迅路，而且整合在顯示面板1〇上。列驅動電路的操作可 藉著將切換波形信號提供給列導線而在每個攔中經由列導 線而接著掃描影像元件列，其操作可於連續欄重複，而且 可經由從提供一輸入信號24的時序與控制電路23提供的 時序仏唬所控制。輸入信號可以是例如一電視信號或一電 腦視訊信的類比或數位視訊（影像）資料。控制與資料信號 可沿著匯流排26、27而在控制電路23與列驅動電路21^ 欄驅動電路25之間交換，而進一步控制線28、29可控制 傳輸閘極（轉換開關）31，而且可如同TFT電晶體Μ實 施。橄驅動電路可提供數位影像資料（如果使用類比幸^ 入，可經由一類比-數位轉換器），而且其操作可提供給^ 導線19組，適於一列中相對影像元件並聯，而且與列掃描 同步，一連續多位元數位的資料信號可形成。提供給搁: 動電路25的數位信號可被解多工，而且當適於影像元件的 相關攔時，來自（視訊）資訊的一整個線路取樣可儲存在電 路25的閂閘電路。當在傳統顯示時，將（视訊）資訊寫到影 像元件可逐列發生，其中視訊資訊的一绰 ^ J 、，果路可藉由欄驅動 電路25取樣，而且隨後可經由攔導線而耷 于R _馬到一選取列的影 像元件12，選取列的識別可由列驅動兩 ^ 兒谷21決定。然 而，不像傳統顯示，藉由攔驅動電路提仳认 σ … 〃、、、、ό 一 _示元件襴 導線的影像資訊是一連續多位元數位开< + 从枣成，而不是類比 (振幅調變）形式。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） 574519 A7 五、發明説明（一 ---一·'—-- —攔導線具有沿著該等攔導線（信號線19)長度分配的一電 ^每個攔電容包含在顯示内的信號線及其他電極之間的 私各圖2係描述在該等信號線19之中一者跨過一列導 、、泉或掃描線18點上的矩陣顯示截面圖。攔電容包括在信號 線與掃描線之間的電容，而且兩電極是由在顯示的信號線 7共電極4之間電容的一介質層2〇分開，在此情況，液 晶層3可形成介質層、薄膜電晶體源極的源-閘極電容、 及在信號線與影像電極之間的電容。既然主動矩陣顯示具 有一般結構，所以攔電容在沿著信號線可一致性分配。 根據本發明的一第一具體實施例，信號線19包含（在此 範例是2)次電極19a、19b，該等次電極可由轉換開關（薄 膜電晶體）32互接，請參考圖3。 母個k號線可在此範例分成兩部分，該等部分具有實質 相等長度’而且結果可由實質相等的電容器表示。進一步 轉換開關裝置31可在信號線的兩端上提供。該等開關裝置 之中的一者的提供允許將來自攔驅動電路25 (藉由圖3的 一輸出放大器33顯示）的數位資料傳輸給信號線的上半 邵。另一開關裝置31允許信號線的下半部連接到一預定電 位。轉換處理是由3個轉換開關信號a、B、C控制，一 連串位址信號可用以定址在圖4所述一欄内的兩像素。假 设開關裝置是η型TFTs，而且當運用於裝置閘極端的切換 仏號是在一高電位狀態時時，該等η型TFTs可導通。或 者’ P型電晶體或CMOS傳輸閘可使用。控制信號通常（但 是非必然）在一顯示的所有欄是共通的。 ^張尺度適用中國國冢標準(CNS) A4規格(21^7¾--- 574519 A7 B7 五、發明説明（8 如圖4所示，定址可使用欄驅動電路25開始，以便將 一電壓提供給信號線，以表示轉換數位資料最低有效位元 的狀怨，而轉換開關裝置31 (A、C)可同時到一高電位狀 態，為了要是對應TFTs導通。對應數位資料最低有效位 元的電％可傳輸給信號線的上半邵，而且信號線的下半部 可充遠到例如接地電位的一預定電壓，為了要重置信號線 的該較低半部。由信號A、C控制的TFTs然後會關閉，而 且由信號B控制的TFT可導通。共用電荷可在攔電容的兩 半部之間發生，而且電容器的電壓會相等。控制信號B然 後返回低位準，始它相關的電晶體關閉，表示數位資料下 一位元的一電壓可在攔驅動電路25的輸出放大器33上產 生，而且控制信號A會進入高電位，以度允許第二位元傳 輸給信號線的上半部。控制信號A然後可返回低位準，而 且控制信號B會進入高電位，以允許電荷共用可在攔電容 的兩元件之間發生。此處理可依序於數位資料的每位元重 複，在此情況是一 4位元轉換。當信號B於最後轉換進入 高位準時m荷共用可完&，造成轉換的電壓可在信 號線的兩半部分出㉟。在此點上，適當的掃描線可用來選 取選取電壓位準’為了要將此轉換電壓經由 TFT 16傳輸給顯示元件。 圖5係顯示分開信號線19的另—方法，以形成用於一 數位-類比轉換器的電容器，該分開可使用二進位加權值 造成-組電容器。雖然信號線部分的長度顯示增加將信號 線向下移’但是只要由欄驅動電路提供的資料位元順序與 574519 五、發明説明（9 ) 欄部分的順序-致，它們在此特殊順序是不必要。在此範 例中，4個分開電容器的形成可提供一 4位元資料轉換。 轉換開關裝置32是位在信號線部分之間，而且-額外轉換 開關裝置31疋連接在櫊驅動電路(轉換開關裝置在此再次 是η型TFFs)的信號線與輪出放大器^之間。 右要執行胃料轉換，所有控制信號最初是高位準，所 以所有開關可關閉。表示數位資料的最高有效位元的-電 壓可藉由欄驅動電路而提供給信號線，而且此可傳輸給信 號線的最低部分。由信號〇控制的開關然後可開啟，而且 表示數位資料的下-有效位元的—電壓可藉由搁驅動電路 而提供給的信號線的上部&。α ρ刀 由信唬c控制的開關然後可 開啟，而且表示數位資斜的Τ . 貝村的下一有效位元的一電壓可提供 給信號線的其餘部分。此處理可重複，直到信號線的所有 部分充電料應在數位資料巾他們相對位元狀態的電壓位 在此點上，由仏唬B、C和D控制的電晶體可導通， 而且私何共用可在所有部分的所需轉換電壓造成信號線部 分之間發生。在顯示的適當掃描線然後可選取，而且轉換 的電壓可轉輸給顯示元件。 在圖7的範例中，兩（或如需要可更多）欄可經由單一輸 出放大抑33而支援表示數位資料位元的電壓。信號線具有 貫負相等長度，而且結果可由實質相等的電容器表示。轉 換開關裝i 31(A、C)可在信號線的兩端上提供。該等開 關裝置（31A) <中一者的提供可將來自攔趨動電路乃（由 圖7的鈿出放大态33顯示）的數位資料傳輸給該等信號線 -------------12- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X 297公羡) 574519 五、發明説明（10 ) 之中的—者。其他開關裝置31C允許信號線的較低半部連 接到-就電位。轉換處理可由—進—步轉換開關裝置 則空制，而且是以有關圖3、4的具體實施例所述處理的 -，似方式描述’兩攔的開_ C可同時切換。然而，目前 當最後共用電荷完成時，此便會造成在該等信號線之中的 -者上出現的轉換電壓。在顯示的—適當子掃描綠18a钬 後可選取，而且該轉換電壓可傳輸給（在此範例）在列中一 半的顯示元件。對於在列中的另—半像素而言，在顯示的 子掃描線m選取之後’轉換處理可重複，而且轉換的電 壓可傳輸給在列中另一半的顯示元件。 圖8係顯示電荷共用是如何藉由使用—信號線及一部分 欄驅動電路獲得。轉換電路包含經由轉換開關互接到 -共通節點心4個電容器，每個部分具有它本身的電 容值（例如以-比率8C: 4C: 2C: lc)。該等電容器可藉由 關閉開關31C而先放電(在此情況，雖然是串聯操作開 關，但是並聯是可能的）。表示一灰色值的某充電量可藉 由提供二進位資料而引用’以決定轉換開目m的狀態 (開啟或關閉）。實際灰色值是因資料位元數量及啟動的轉 換開關31B數量而定，其可決定在節點32上的電壓（在零 與vref之間）、及c與欄電壓的電容比率。在電容33藉由 關閉開關31A充電之後’數位·類比轉換可藉著關閉；關 3B，而開關3A、31C開啟，而在電容器幻與信號線的電容 器元件之間的電荷重新分配而確定。然後，一掃描線的激 立可將對應灰色值傳輸給影像元件（未在圖顯示）。在節電 — — -13 _ 冢紙張尺度適财關家鮮(CNS) A4規格(21G X 297公釐 574519 A7 __—_ B7 . 五、發明説明（u ) 32上的電壓V_能以15C/(15C+Cco1)的一因素而減少，其中 Cco1是欄電容。既然VCQl並未在一代替位置上改變很大，所 以此可認為是一固定電壓減少，而選取Vref值。 攔次電極19的欄電容可使用在圖9的具體實施例，而 不是使用經由轉換開關互接的電容器，該等攔次電極具有 一一進位寬度比率8W : 4w : 2w : w。次電極現能以圖8電 答器33所述的一類似方式而充當電容器。輸入4位元資 料可關閉或開啟開關31B、31C，以便將欄電容充電或無充 電到對應位元值的一值。然後，再者，藉由關關開關 31B，而開關31A、31C開啟，數位_類比轉換可藉由在襴 次電極19之間的電荷重分配而確定。在此範例中，在節電 32上沒有電壓會減少，如此額外開關31，（圖8 )可實施。 當數位-類比轉換藉由關閉開關3]3，而開關3a、31C開 啟，而由在攔次電極之間的電荷重新分配確定時，tft開 關16便可開啟，以便將電壓值傳輸給影像元件12。此具 體貫施例是非常適於反射顯示裝置，其中既然次電極19通 $可由影像電極涵蓋，所以次電極19的額外空間可提供。 其他修改對於在技藝中熟諳此技者是顯然的。例如，在 貧料轉換開始之前，如果欄驅動電路輸出重置電壓，在圖 3、4具體貫施例的開關31C可移除，而且其餘的量開關 31 (A、B)可同時開啟，為了要重置轉換電路。

Claims (1)

1. 574519

   個信號線包含至少不同寬度的次電極，每個次電極可 由該等轉換開關互接到一共同點，該共同點可經由一 進一步開關而互接到一參考電壓。 7. 如申凊專利範圍第5或6項之矩陣顯示裝置，其特徵 為泫_示裝置包含用以在選擇期間將二進位資料提供 給該等轉換開關的裝置，而且在提供該資料之後，可 主動給進一步開關，該裝置可進一步包含用以將該數 位-類比轉換器裝置放電的裝置。 8. 如申請專利範圍第1項之矩陣顯示裝置，其特徵為對 於在一列的影像元件而言，至少雨信號線可由該等轉 換開關互接’違等影像元件是與由分開的子掃描線選 取的每個信號線有關。 9. 如申請專利範圍第8項之矩陣顯示裝置，其特徵為該 顯示裝置包含：裝置，用以在影像元件的單一列選擇 期間，可使用一交替方式而在一子列選擇期間將二進 位資料提供給該選擇開關；及裳置，用以將在不同子 列選擇之間的重新分配信號提供給該等轉換開關。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)