TWI292507B - Switching signal generator - Google Patents

Description

1292507 五、發明說明（1) 發明領域 本案係為一種切換信號產生器，尤指一種應用於主動 陣列顯示器之切換信號產生器。 發明背景 隨著科技的進步，電腦設備的工作速度與效能正快速 的發展中，無論在工作上或在家中，人們在處理事務時， 對電腦的依賴程度也較以前大大的提高。其中，電腦設備 中的顯示器係為電腦對使用者溝通最直接的橋樑，電腦本 身想要告知使用者的所有訊息，可以直接地透過顯示器讓 使用者知道。因此，人們除了對電腦工作速度與效能的要 求提高外，對於顯示器品質的要求亦隨之提高。 在過去，隨著顯示器顯示晝面尺寸的增加，傳統映像 管顯示器本身的體積也隨之變的相當龐大，將造成使用者 在擺設上的種種困擾，而且，傳統顯示器在運作時所發出 的輻射，也會對人體造成傷害。為了有效解決這些問題， 液晶顯示器成了使用者最佳的選擇。 如第1圖（a)所示為一種習知液晶顯示器之結構。該液 晶顯示器之結構主要包含了薄膜電晶體陣列（Th i n F i 1 m Transistor Array，簡稱為TFT Array)100、以及驅動電 路。而驅動電路更包含：資料移動暫存器（Data Shift Register)105 、掃描移動暫存器（Scan Shift Register)

1292507 五、發明說明（2) 110、資料開關（Data Switch)115-1〜115-n、N 位元（bit) 數位類比轉換器（Digital to Analog Converter)120-1〜 1 2 0 - η 〇 其中，薄膜電晶體陣列1 0 0係為液晶顯示器之顯示區 域，由許多個如第1圖（b)所示之顯示單元（Cell)所組成， 顯示單元排列方式為陣列之形式，每個顯示單元係包含有 一電容結構1001與一薄膜電晶體1 0 0 2，其中該電容結構 1 0 0 1係用以存放液晶顯示器之類比式顯示訊號（V i d e 〇 S i gna 1 )。其中，薄膜電晶體陣列1 0 0中有複數條列掃描線 (S c a η 1 i n e )，每一條列掃描線可以控制該列中所有顯示 單元中薄膜電晶體的開啟與關閉。再者，薄膜電晶體陣列 100中有複數條行資料線（Data 1 ine)，用以將類比式顯示 訊號輸入至其中薄膜電晶體被開啟的顯示單元。 掃描移動暫存器110係由許多暫存單元110-1〜11 ο-m串 接而成，每個暫存單元皆可對應連接至一條列掃描線，因 此掃描移動暫存器1 1 0可以依序的驅動相對應的列掃描線 並進而控制該列中所有顯示單元之薄膜電晶體的開啟與關 再者，資料移動暫存器105係由許多暫存單元105-1〜 1 0 5 - η串接而成，每個暫存單元皆可對應至一個資料開關 1 1 5 - 1〜1 1 5 - η，因此資料移動暫存器1 0 5可以依序的啟動各 個資料開關1 1 5 - 1〜1 1 5 - η。其中，每個資料開關皆由Ν個電 晶體所組成。而在第1圖（a)中，每個資料開關僅繪示一個 電晶體來作代表，當資料開關開啟時即代表同時有N條資

1292507 明 說 明 發 五 線 料 位 資 的 應 。對關， 至 Η接 f耦 資， 的η 啟0-2 過I 通0- 號2 11 訊器 示換 顯轉 式比 位類 數位 的數 (3)1)元 關，(D 開時線 料啟 料後 收 接 -1可 5 P 1艮 1 η 關 - ο 開2 1Χ 料~ 11 資 - ο 的2 應器 對換 當轉 ， 比 -η類 15位 7數 7元 15位 IX 一 開 被 資 條 數 行 進 在 並 〇 Jgu # 訊 示 顯 式 位 數 的 晶 膜 薄 至 入 輸 號 訊 示 顯 式 比 類 生 產 對 換中 轉ο ί ο 比J1 類歹 L 位Ρ 體 1- 。第 線照 料參 資再 行請 的 應 線 料 資 條 Ν 由 訊 示5-顯11 ^ i 位開 數料 筆資 一個 第一 當第 ，有 先只 首 ， 。時 a)入 輸 \)y η 圖 lgb !# 存1 暫5-動11 移關 料開 資料 動第 啟 >過 05透 11 Μ 0 並 所個 該 過 通 號 訊 示 顯 式 位 數 以 器 換 轉 比 類 位 數 元 位 Ν ο 11 。列 &lu祕 訊體 示晶 顯電 式膜 比薄存 類入暫 筆進動 一會移 第只描 為號掃 換訊， 轉示時 第 該 此 因 比 類 Λ-r 4- 被資 薄 區 馬 只 ο 11 tilS 口 料列 資陣 行體 一 晶 膜 線 第 ο ο 第。Di Γν 線 存1料 t ο資 只10條 號元Η 訊單由 示示號 顯顯訊 式之示 比應顯 類對式 筆所位 一線數 該資二 ，行第 此一當 因第， ’與著 線線接 务曰 +日 ¾^ 掃掃 時 入動透式 5-第 11過 關通 開可 料即 資號 個訊 二示 第顯 有式 只位 ，數 器 換 轉 比 類 位 數 元 位 N 個二 第 過 類 Ar二 第 該 此 因 〇 lgu # 訊 示 顯 器 存 暫 ^3 移 料 資 被 列 檢啟 3$ Q^N mm 料 資 個 並 1 一° 類入 ^IIUL ΛΜ4Ι 二會 第只 為號 換訊 轉示 -2顯 ο式 2 Ϊ 比 第 上ο 線10 料列 資陣 行體 二晶 第電 ο 膜 1薄 列 體 晶 電11二 膜器第 區 馬 只 第 到 存 只 ituu !# 訊 示 顯 式 比 類 存 暫 移 描 掃 時 同 該料 ，資 以行 所二 。第 線與 描線 掃描 列掃 一列 1292507 五、發明說明（4) 線所對應之顯示單元1 0 0 - 1 - 2。 透過資料移動暫存器1 0 5分別依序啟動所有的資料開 關1 1 5 - 1〜1 0 5 - η，第一列之所有顯示單元將存放著其所對 應之類比式顯示訊號。當第一列單元被填滿後，掃描移動 暫存器1 1 0將啟動薄膜電晶體陣列1 0 0第二列之顯示單元， 並依照上述之方法將類比式顯示訊號存入第二列的顯示單 元中。依此類推，當掃描移動暫存器1 1 0分別啟動各列之 顯示單元後，薄膜電晶體陣列内之所有單元將存放著所對 應之類比式顯示訊號，而液晶顯示器將顯示出一頁完整圖 像。 當薄膜電晶體陣列1 0 0中的每個顯示單元依序不斷的 被更新存放入新的顯示訊號時，液晶顯示器所顯示出的晝 面則是不停的更換新的圖像，由於快速地更換圖像，再加 上人類天生的視覺暫留現象，使得人們可以看到顯示器上 顯示出動態的影像，當然亦可以顯示出靜態的圖像。當圖 像的更新的速度不足時，吾人則可能觀察到液晶顯示器上 有閃爍的現象發生。 請參見第一圖（c )，其係第一圖（a )所示之資料移動暫 存器及掃描移動暫存器之電路示意圖，由圖中可知習知移 動暫存器係由複數個正反器所組合而成，而該等正反器就 是第一圖（a)中所示之暫存單元，其必須根據液晶顯示器 之驅動電路所產生之一時脈信號（圖中簡稱C L K )及一啟動 脈波信號（start pulse signal)(圖中簡稱ST)來運作，該 等正反器主要係受該時脈信號之控制而將該啟動脈波信號

1292507 五、發明說明（5) 依序轉換成致能信號（enable signal)輸出，用來依序啟 動各個相對應之資料開關或是列掃描線。換言之，驅動電 路必須相對應產生資料移動暫存器及掃描移動暫存器所需 之兩個時脈信號並輸入已形成於面板上之該等移動暫存 器，如此將造成接腳數目過多且移動暫存器電路過於複雜 之缺失。而如何改善上述習用缺失，係為發展本案之一主 要目的。 發明概述 本案係為一種切換信號產生器，應用於一主動陣列顯 示器中，該主動陣列顯示器包含有一信號線以及複數個受 控開關，而該切換信號產生器至少包含有一延遲單元組， 該延遲單元組係信號連接於該等受控開關，其係接收一原 始切換信號而產生複數個切換信號以分別輸出至該等受控 開關，而相鄰之切換信號間具有一固定相位延遲，使該等 受控開關依序導通而使該信號線上之信號被依序送出。 根據上述構想，本案切換信號產生器中該切換信號產 生器係包含一薄膜電晶體陣列，且該薄膜電晶體陣列可具 有複數條列掃描線及複數條行資料線。 根據上述構想，本案切換信號產生器中該延遲單元組 係由複數個延遲單元所串接而成，且該原始切換信號輸入 該等延遲單元後係輸出與該輸入信號相差該固定相位延遲 之切換信號。

1292507 五、發明說明（6) 根據上述構想，本案切換信號產生器中該信號線係為 一資料線，其係並接於該複數個受控開關，用以依序輸入 複數筆數位式顯示訊號。 根據上述構想，本案切換信號產生器中該主動陣列顯 示器係包含複數個數位類比轉換器，其係信號連接於相對 應之該等受控開關與該薄膜電晶體陣列之該等行資料線， 用以在該等受控開關受該切換信號之控制而開啟時，接收 該等數位式顯示訊號並轉換為複數筆類比式顯示訊號並輸 入至對應之該等行資料線。 根據上述構想，本案切換信號產生器中該該等受控開 關係與該薄膜電晶體陣列之該等列掃描線信號連接，用以 產生該等切換信號來控制該等受控開關之開啟，使依序驅 動該薄膜電晶體陣列之該等列掃描線。 簡單圖式說明 本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了 解： 第一圖（a )( b ):其係為一種習知液晶顯示器之結構示意 圖。 第一圖（c ):其係第一圖（a)所示之資料移動暫存器及掃描 移動暫存器之電路示意圖。 第二圖：其係本案切換信號產生器應用於主動陣列顯示器

第10頁 1292507 五、發明說明（7) 之電路結構不意圖。 第三圖：其係原始切換信號經由該延遲單元組所產生之切 換信號波形示意圖。 本案圖式中所包含之各元件列示如下： 1 0 0 :薄膜電晶體陣列 1 0 5 :資料移動暫存器 100-1-1〜100-m-n:顯示單元 1 0 0 1 :電容結構 1 0 0 2 :薄膜電晶體 1 0 5 - ；1〜1 0 5 - η :暫存單元 1 1 0 :掃描移動暫存器 110-1〜110-m··暫存單元 1 1 5 - 1〜1 1 5 - η :資料開關 1 2 0 - 1〜1 2 0 - n : Ν位元數位類比轉換器 20-1〜η、21-1〜m:受控開關 2 2 - ：1〜η :數位類比轉換器 2 3 :薄膜點晶體陣列 2 4 :第一切換信號產生器 24-1〜η:延遲單元 2 5 :第二切換信號產生器 25_1〜in:延遲單元

1292507 五、發明說明（8) 較佳實施例說明 為解決習知顯示器驅動電路必須相對應產生資料移動 暫存器及掃描移動暫存器所需之兩個時脈信號並輸入已形 成於面板上之該等移動暫存器，本發明係提供一種切換信 號產生器，能有效改善驅動電路晶片接腳數目過多且電路 過於複雜之缺失。 請參閱第二圖，其係本案切換信號產生器應用於主動 陣列顯示器之電路結構示意圖，該電路結構係由一 N位元 資料線（圖中以D i η表示）、複數個受控開關2 0 - 1〜η及2 1 - 1 〜m、複數個Ν位元數位類比轉換器2 2 - 1〜η、薄膜電晶體陣 列2 3、第一切換信號產生器2 4及第二切換信號產生器2 5所 構成。 該第一切換信號產生器2 4係由至少一組延遲單元2 4 - 1 〜η所串接而成，該延遲單元2 4 - 1〜η係分別與相對應之該等 受控開關2 0 - ；1〜η信號連接，其係接收一原始切換信號（圖 中以ST表示），並使ST依序輸入該等延遲單元24-1〜η，而 產生複數個切換信號以分別輸出至該等受控開關，而相鄰 之切換信號間具有一固定相位延遲，使該等受控開關依序 導通而使該Ν位元資料線Din上之複數筆數位式顯示訊號信 號被依序送出。 至於該等受控開關2 0 - ；1〜η係信號連接於該延遲單元 2 4 - ；1〜η、該等Ν位元數位類比轉換器2 2 - ；1〜η及並接於該資 料線D i η，可用來依序接收由資料線所輸入之複數筆數位

第12頁 1292507 五、發明說明（9) 顯示訊號，並於受該切換信號之驅動而開啟時將該數位顯 „ 示訊號傳送至所對應之該等N位元數位類比轉換器2 2 - ；1〜η 中，進而將該等數位式顯示訊號轉換成類比式顯示訊號並 輸入至對應之該等行資料線。 而在圖中，每個資料受控開關2 0 - ；1〜η僅繪示一個電晶 體來作代表，當資料開關開啟時即代表有資料線（D i η )的 數位式顯示訊號通過開啟的資料開關。 該第二切換信號產生器2 5也是由至少一組延遲單元 、 25-1〜m所串接而成，該延遲單元25-1〜m係分別與相對應之 該等受控開關2 1 - ；1〜m信號連接，其只需接收一原始切換信 ‘ 號ST，使ST依序輸入該等延遲單元25-：1〜m，而產生複數個 _ 切換信號以分別輸出至該等受控開關2 1 - ；1〜m，而相鄰之切 換信號間具有一固定相位延遲，藉由所產生之該等切換信 號依序驅動該等受控開關2 1 - 1〜m，而依序的驅動相對應的 列掃描線並進而控制該列中所有顯示單元之薄膜電晶體的 開啟與關閉。 而在圖中，每個列掃描受控開關2 1 - 1〜m僅繪示一個電 晶體來作代表，當列掃描受控開關開啟時即代表其所相對 應之列掃描線被驅動。 請再參照第三圖。首先，當第一切換信號產生器2 4接 收該原始切換信號ST並輸入延遲單元2 4-1後將會產生一切 換信號S 1此時只有第一個資料受控開關2 0 - 1被啟動，所以 _ 第一筆數位式顯示訊號由N條資料線（D i η )輸入時將可通過 “ 該資料受控開關2 0 - 1 ，並透過第一個Ν位元數位類比轉換 --

第13頁 1292507 五、發明說明（ίο) 器2 2 - 1轉換為第一筆類比式顯示訊號。因此，該第一筆類 比式顯示訊號只會進入薄膜電晶體陣列2 3第一行資料線 上。同理，第二切換信號產生器2 5只驅動薄膜電晶體陣列 2 3第一列掃描線，因此，該第一筆類比式顯示訊號只存入 到第一列掃描線與第一行資料線所對應之顯示單元2 3 - 1 -1 ° 接著，將切換信號S 1輸入該第一切換信號產生器2 4中 之延遲單元24-2後將會產生另一切換信號S2此時只有第二 個資料受控開關2 0 - 2被啟動，故第二筆數位式顯示訊號由 N條資料線（D i η )輸入時，即可通過第二個資料受控開關 20-2，並透過第二個Ν位元數位類比轉換器22-2轉換為第 二筆類比式顯示訊號。因此，該第二筆類比式顯示訊號只 會進入薄膜電晶體陣列2 3第二行資料線上。同時，第二切 換信號產生器2 5只驅動薄膜電晶體陣列2 3第一列掃描線。 所以，該第二筆類比式顯示訊號只存到第一列掃描線與第 二行資料線所對應之顯示單元2 3 - 1 - 2。 由第三圖之切換信號之波形示意圖可知，透過第一切 換信號產生器2 4中之延遲單元2 4 - ；1〜η可分別依序啟動所有 的資料受控開關2 0 - ；1 - η，第一列之所有顯示單元將存放著 其所對應之類比式顯示訊號。當第一列單元被填滿後，經 由第二切換信號產生器2 5之延遲單元2 5 - 2所產生之切換信 號將會啟動薄膜電晶體陣列2 3第二列之顯示單元，並依照 上述之方法將類比式顯示訊號存入第二列的顯示單元中。 依此類推，當第二切換信號產生器2 5分別啟動各列之顯示

第14頁 1292507 五、發明說明（11) 單元後，薄膜電晶體陣列内之所有單元將存放著所對應之 類比式顯示訊號，而液晶顯示器將顯示出一頁完整圖像。 綜合上面所述，本案所提之切換信號產生器藉由一延 遲單元組來取代習知資料移動暫存器及掃描移動暫存器， 使驅動電路只需產生一時脈信號即可供切換信號產生器來 控制薄膜電晶體陣列之複數條列掃描線及行資料線之開 關，能有效減少驅動電路晶片接腳數目且移動暫存器的電 路結構也較簡單不複雜，故本案發明得由熟習此技藝之人 士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所 欲保護者。

第15頁 1292507 圖式簡單說明 第一圖（a )( b):其係為一種習知液晶顯示器之結構示意 圖。 第一圖（c ):其係第一圖（a)所示之資料移動暫存器及掃描 移動暫存器之電路示意圖。 第二圖：其係本案切換信號產生器應用於主動陣列顯示器 之電路結構不意圖。 第三圖：其係原始切換信號經由該延遲單元組所產生之切 換信號波形示意圖。

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Claims (1)

1292507 六、申請專利範圍 1 . 一種切換信號產生器，應用於一主動陣列顯示器中，該 主動陣列顯示器包含有一信號線以及複數個受控開關，而 該切換信號產生器至少包含有一延遲單元組，該延遲單元 組係信號連接於該等受控開關，其係接收一原始切換信號 而產生複數個切換信號以分別輸出至該等受控開關，而相 鄰之切換信號間具有一固定相位延遲，使該等受控開關依 序導通而使該信號線上之信號被依序送出。 2.如申請專利範圍第1項所述之切換信號產生器，其中該 該切換信號產生器係包含一薄膜電晶體陣列，且該薄膜電 晶體陣列係具有複數條列掃描線及複數條行資料線。 3 .如申請專利範圍第1項所述之切換信號產生器，其中該 延遲單元組係由複數個延遲單元所串接而成，且該原始切 換信號輸入該等延遲單元後係輸出與該輸入信號相差該固 定相位延遲之切換信號。 4. 如申請專利範圍第3項所述之切換信號產生器，其中該 信號線係為一資料線，其係並接於該複數個受控開關，用 以依序輸入複數筆數位式顯示訊號。 5. 如申請專利範圍第4所述之切換信號產生器，其中該主 動陣列顯示器係包含複數個數位類比轉換器，其係信號連 接於相對應之該等受控開關與該薄膜電晶體陣列之該等行 資料線，用以在該等受控開關受該切換信號之控制而開啟 時，接收該等數位式顯示訊號並轉換為複數筆類比式顯示 訊號並輸入至對應之該等行資料線。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之切換信號產生器，其中該

第17頁 1292507 六、申請專利範圍 該等受控開關係與該薄膜電晶體陣列之該等列掃描線信號 連接，用以產生該等切換信號來控制該等受控開關之開 啟，使依序驅動該薄膜電晶體陣列之該等列掃描線。 ΙΙ·1Ι 第18頁