TWI294612B - Apparatus for gate switch of amorphous lcd - Google Patents

Description

1294612 15753twf.doc/r 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種液晶顯示器的開關裝置，且特別 是有關於一種非晶矽液晶顯示器之閘極開關裝置。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)利用液態晶體的原理和現象所作 成的顯不器，一般液態晶體雖能如液體般自由流動，但其 分子排列仍維持一定規則，然而光學特性不穩定很容 外力（如電場、溫度、壓力）的影響，產生明_光電效 應。若依驅動模式來區分，則可分為單純矩陣式 (Simple-Matdx)和主動矩陣式（Active_Matrix)，主動 矩陣式可為三端子式的結構，三端子式的代表產品為金氧 半場效電晶體（MOSFET)和薄膜電晶體（TFT)，在所 有，動矩陣式的種類中，TFT型是目前被視為最具潛力的 產口口’廣被發展中的技術有非晶石夕（Amorphous ) _TFT和 低溫多晶石夕-TFT兩種液晶產品。 μ在應用方面，TFT型LCD應用廣泛，從最小的電子計 异機、手錶、遊樂機及一般電氣用品的儀表，甚至於中型可攜 f包子子典、文字處理機及筆記型電腦，或則是大型工作站及 而晝質壁挂卜式電視。 然而’在習知技術中設計高解析度TFT_LCD驅動器 裝置時’相對所需求驅動器的通道數也必須增加，故將會 增加驅動器之成本，並且也因連接點之增加進而提高生產 製造麼合之困難度。 為了解決上述的問題，在低溫多晶矽TFT之驅動系統 1294612 15753twf.d〇c/r 中、，因其電子移動速度夠快，故可利用薄膜電晶體為開 ，源極驅動器裝置設計成具有切換功能之共用源極輪出信 號，使驅動1C之每一輪出通道可分時驅動多條液晶資& 、、泉達到Ifg減源極驅動器（s〇urce driver)通道數， 成降低成本之目的。 …清參照圖5，圖5綠示為習知的低溫多晶石夕液晶顯示 動電路’左側為閘極驅動器5〇0，下方為源極驅動 :。間極驅動器、500約共定址信號，且此信號配合時 郝及關閉薄膜電晶體的閘極，控制薄膜 之v通，以使源極驅動器510所提供 對儲存電容充電’使儲存電容上之灰階資料： 子:亚將儲存電容之灰階資料電壓轉送或讀入，成 置的電顧’而完成—個像素單元(通常一個 示:、早括薄膜電晶體、儲存電容及液晶顯示裝置)的顯 北用=ί^薄M電晶體之優良導電特性為開關，採用 動器51。輸出通道之概念，可將源極驅動器510 =原極輸出通道數減少三分之二的目標（為原來的三分之 ;° 非曰曰矽薄膜電晶體之液晶顯示器中(以後簡稱 夂由於非石夕晶薄膜電晶體於導通時阻抗 後大右要減小阻抗則必須要加 必加大電晶體面積且像辛置开^甩曰曰體的見度，4势 於設計高解析“非its可能因此下降，這對 點，故使用舊二器來說是相當致命的缺 又4 Τ易作為開關切換，並且會增加 5 1294612 15753twf.doc/r 呑又叶及1產的困難度。 【發明内容】 置，二”-種液晶顯示器之開關裝 時序，❹條子閑極=2:=^切換，配合_ 本Ιχ月的再—目的是提供— 並利用顯亍線對多條子閘極線作切換， ::=r’配合驅動時序，使多條顺^ 閘極器之開關裝置，適用於-锋 以m 開關。其中多個第—開關包括第-端 以及弟一端，並接收開關 ^弟知 ，顧，每—個第—開關:第==端 端;以及=第=關崎通或截止第-端以及第二 筮山 開關，母一個第二開關包括第：妓m 弟四端，接收反相開關信號 =弟—㈣及 別1對！的墟至第—開關之第一^:開闕之第三端分 第四端輕接至第-電位，相據H,母—個第二開關之 第三端以及該第^ 開關信號導通或截止該 依照本發㈣魏實施觸述 置，=之Γ開關以及第二開關係為薄：^ 4本發_難實關所 α - 從日日.、、負不斋之開關裝 6 1294612 15753twf.doc/r

二端’並利關示區之邊材空fa1，製作多個非㈣τ 關。 J 依照本發明的較佳實施例所述之非晶石夕液晶顯示器之 閘極開關衣置’上述之閘極祕有—祕錢，該問極信 號產生對應多個非晶;^抓開關數目的方波信號。°

依照本發明的較佳實施例所述之非晶石夕液晶顯示器之 閘極開難置’上述之關信號為分時導通信號，當多個 開關信號其中之-開啟時，其他的開關信號則為關閉。 依照本發明的較佳實施例所述之非晶石夕液晶顯示器之 閘極開置，上狀多侧關錢的導通範圍，應在 應之閘極信號開啟後才開啟，關後才義，產生^子閉 極線之信號為對應之閘極信號以及開關信號的交隼。f 本發明因採用非晶石夕液晶顯示器之閉極開關裂置 此可減少軸電路輸出閘極線的數目，並利用顯示哭之 材具f較大之空間，將此閘極開置做成較植二: 晶石夕薄膜電晶體開關’再配合驅動IC之分時驅動 換液晶顯示器之閘極關裝置，達到—條閘極線 子閘極線作切換的功能，進而節省成本，又可降低生產困 難度。 “為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 。 【實施方式】 本發明較佳實施例所設計的非晶矽液晶顯示器之閘極 8 1294612 15753twf.doc/r 開關裝置 乃在非晶矽液晶顯示器中 圍顯干卩A日日頌不斋T，利用液晶顯示器包 =£的兩列邊框部分(在此 間，製作開關裝置，將閘極㈣之非顯不&工 經由開闕信號的控制，切分成二:30:所提供之間極信號 閘極信f卢可此田一心成夕又卞序，進而達成多條子 JU /、 么卞閘極輸出信號之目的。雖妙太奋 =兩邊材多餘之非顯示區空間，製作二= 可^使^。’液晶顯不器上任何一種多餘之非顯示區空間均 路，ίίϊΐ1，圖1為非晶石夕液晶顯示器之主動矩陣電 在虛針的部分為本發雜佳實 =0。-個閘極驅動器100之一條輸出通道二=: =子閘極線’並藉由控制線上的開關信號（〇ei、至 驅晶石夕薄膜電晶體開關(T1、Τ2至Tm)，分別 ^動弟i子閘極線L1 ’第二條子閘極線口 抗：if。然而一般非晶矽薄膜電晶體，其導通之‘ Τηΐ Λ 像素單元内之非晶秒薄膜電晶體（如： R I)，其受限於像素單元面積大小，致使 達數百萬Ω(ΜΩ)，難以有效成為開關（因

必須推動整條閘極之負載）。 Η VU 曰曰 本發^之實施例可將開關裝置所用之非轉薄膜電^ a曰 士（如.n、T2、Tm等）設計於顯示器之兩側邊材位置 面積足以做出寬與長比值為低阻抗的非晶矽薄膜電 肢使在製作開關時不致造成太大的功率損耗。 本發明之動作原理，請參照圖丨及圖2對照說明如下， 八中圖2繪示為本發明較佳實施例之非晶矽液晶顯示器之 1294612 15753twf.doc/r 閘極開關之驅動時序圖。請先參照圖卜 作，當開關信號om使非晶石夕薄膜電晶體τ = 極線u即被閘極驅動器、100之輸出G1驅動 ; 石夕薄膜電=(如:Tnl)對儲存電容進行充電。經』: 定的導通㈣後，’線G1先變為低準位，將 L1也拉至低準位制閉非晶”料㈣Τ1 料。之後開關信號QE2使非料薄膜電晶體τ2開關導通貝 子閘極線L2即被閘極驅動器、⑽之輸出間極線 ㈣1為高準⑻’並重複第—列非晶韻膜電晶體對儲存 電谷充電及_讀。至最後開關信號〇Em使非晶 膜電晶體Tm開關導通’子閘極線Lm即被閘極驅動器觸 之輸出閘極線G1驅動，依序對像素單元充電。 請參照圖2 ’為本發明裝置之驅動時序，可更、生姑夺 達動作原理。關信號㈣、⑽、⑽，閘極線ω = 之信號，以及子閘極線LI、L2、L3、L21、L22、^之 信號。其中子閘極線L1、L2、L3、ui、L22、LB之 號文開關信號控制，依序輸出驅動閘極所需之定電壓 (高電位），至像素單元充電結紐，恢復至卿（低電 =)’使像素單元之灰階電壓獲得保存。特別的是當問極 各G1之彳§號先被驅動後，開關信號〇Ει才開始動作至 VGG’(此為相對於定電壓VGG之電位，通常比^g高 閘極線G1之信號關閉時，將子閘極線u之信號拉至=EE ，再將開關信號⑽下拉至VEE為關閉開 : = 以避免像素單元内之非晶矽薄膜電晶體誤動 1294612 15753twf.doc/r

上述之閑極線G1之信號，可產生3個連續的方波信 说’母-個連續的方波信號對應開關信號〇E =210，開關信號〇E2的一個方波信號22〇與開關信號 〇E3的一個方波信號230，且開關信號OEb 0E2、0E3 為分?導通信號，在-個時間内只導通一個開關信號。且 開關#號的導通範圍(舉一個例子)為閘極線之信號先 被開啟，開關信號0E1才被開啟，閘極線⑺之. 關閉、，開關信號0E1才被關閉，產生的子間極線^之信 號’為閘極線G1之信號與開關信號〇El的交集。 發!?另—實施例是將圖1虛_示^極_ 石㈣成如圖3所不之設計’請參照圖3，除使用非晶 ’ 、％日日體ΤΙ、T2及T3 ’並再加一組非晶石夕薄膜電晶 體TG^l、TG2—、TG3，土給予與⑽、㈣、〇E3之反向 開關域(為〇L涵），當開關信號涵、涵、函於 =iarive)時^能將子閉極線u、U、L3經由非晶石夕 =^體TG卜TG2、TG3導通將鱗拉至低電位，確 ΪΪ ίί間極開關裝置120後的像素單元之非晶石夕薄膜電 日日體（如：Tnl)能正常關閉。 之ριΓιίΐ*1 H4為本發明另一實施例之液晶顯示器 之開關衣置之驅動日守序圖，在閘極線G1 (或G2)之 ^出正高壓VGG時’而後瞻t號⑽,〇E2,. ^開開關至VGG，（此為相對於定電壓vgg之電位’通 A之位，使子閘極線U之信號，子閘極線 ,弟m條子閘極線之信號，依序在時間 ta、Mtc輸出正高壓VGG，使源極之輸出灰階資料電壓 11 1294612 15753twf.doc/r 寫入至像素單&。而在其他時間，開關信號㈣、㈣、 OEm—輸出低壓至VEE，(此為關閉開關的低電位广致使非 曰曰二石夕賴電晶體Τω、TG2、TGm導通，將子祕線u、 η之信號位準拉至低電位（負壓VEE)，使像素單 兀之灰階電賴得保存，達成絲掃描水平線的作用。 其中值得-提的是間極線G1之信號的導通範圍4〇〇 應大於開關信號OE1，OE2，，〇Em導通範圍(指·、42〇、 就是說閘極線G1之信號導通時，開關信號 ，”..，0Em須在此時間内完成切換動作。且這些開 =，E2，，0Em，為一分時導通信號，當開關信 幵啟’開關4吕號0E2至〇Em則為關閉。並在開關 = OEl與〇E2之間，開關信號〇E2與〇E3之間保有一 間隔，使得每一 +閘極線導通週期不至重複，即一次導通 一個子閘極線。 明，考圖6，圖6為目前一般手機液晶顯示器之驅動 ’、、、'先，首先利用單顆驅動晶片61〇輸出源極線63〇及閘極 ^ 620 ’其中的閘極線62〇，均經由玻璃兩側走線，將閘極 k號連接至其控制地點，閘極線62〇愈多，也將佔用愈多 之邊材650，進而浪費成本。如使用本發明之開關裝置， =解析度176RGBX240為例（240條閘極線），若選用3 1 木子閘極線共用一條閘極線，則可節省（24〇_24〇/3_3 ) :157間極線，達到同時降低驅動IC μ極線輸出數目與玻 走線面知成本。當然減低驅動線數也進一步降低生產壓 口之困難度’提升生產良率，又進_步節省生產成本之優 點0 12 1294612 15753twf.doc/r 請參考圖7，圖7為手機雙面板之玻璃接線，以背面 板730為解析度96RGB X 96，在一般傳統之液晶顯示器設 計，需透過軟板FPC連接至背面板730，需要96x3+96：=384 條走線在狹窄之通道間距離，增加壓合之困難度。採用新 設計液晶顯示器之開關裝置，若使用三條子閘極線共用一 條閘極線’則在FPC上走線將減少為96χ3+96/3+3=323 條’因此加大了通道間距離，改善Fpc與背面板之壓合狀 況。

牡明的貫施例中所提到的閘極開關裝置，所使用 到的電晶體均為非晶⑪薄膜電晶體，然而也可以使用任一 種可使用的薄膜電晶體，如低溫多晶石夕薄膜電晶體，在此 不以此為限。 、’、丁上所述，在本發明之非晶石夕液晶顯示器之閉極開 裝置^要於現有#晶石夕液晶顯示器，利用邊材或其它可 利用空j ’多設計—組非晶々薄膜電晶體作為關裝置，

單之開關信號，即可因共用閘極輸出線而降低驅 動态閘極通這數之目的，進而節省成本。 把定^^㈣已讀佳實施编露如上，然其並非用以 二2 =任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 一 Β §可作些許之更動與潤飾，因此本發明之俾嗜 視後附之申請專利範_界定者為準。χ…又 【圖式簡單說明】 圖1為非晶矽液晶顯示器之主動矩， 的部分為本發服佳實施例之腿開職置。 13 1294612 15753twf.doc/r 圖2繪示為本發明較佳實施例之非晶矽液晶顯示器之 閘極開關之驅動時序。 圖3繪示為本發明另一實施例之液晶顯示器之開關裝 置。 圖4為本發明另一實施例之液晶顯示器之開關裝置之 驅動時序圖。 圖5繪示為習知的低溫多晶矽液晶顯示器（LCD)之 主動電路。 圖6為目前一般手機液晶顯示器之驅動系統。 圖7為手機雙面板之玻璃接線。 【主要元件符號說明】 100 :閘極驅動器 110 :源極驅動器 120 :閘極開關裝置 210〜230 :方波信號(指導通範圍） 300:閘極線G1 310 :子閘極線L1 400〜430 :導通範圍 500 :閘極驅動器 510 :源極驅動器 610 ·早顆驅動晶片 620 :閘極線 630 :源極線 640 :主要的面板 14 1294612 15753twf.doc/r 650 :邊材 710 :單顆驅動晶片 720 :主要的面板 730 :子面板

Claims (1)

1. 1294612 十、申請專利範圍： 1·一種液晶顯示器之開關裝置，適用於一閘極線搿多 條子閘極線作切換，該開關裝置包括： 、夕 夕個弟一開關，每一該些第一開關包括一第一端以及 一第二端，並接收一開關信號，每一該些第一開關之讀第 一端耦接至該閘極線，每一該些第一開關之該第二端^ · 1對1的耦接至該些子閘極線，根據該開關信號導通 止該第一端至該第二端的電路；以及 S 夕個弟一開關，每一該些第二開關包括一第三端以及 一，四端，並接收一反相開關信號，每一該些第二開關 該第三端分別1對1的耦接至該些第一開關之第二端，^ 一該些第二開關之該第四端耦接至一第一電位，根據讀母 相開關信號導通或截止該第三端至該第四端的電略。w反 2·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器之開 置，其中該些第一開關以及該些第二開關係為—薄二二裴 體。 賴電晶 置， 板的 3·如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示器之開 其中該些第一開關以及該些第二開關係製作於二^敦 四周邊框的兩列邊材上。 — 4·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器之開關I 置’其中該閘極線具有一閘極信號，該閘極信號導通範圍 須大於該些開關信號導通範圍。 5·如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示器之開關事 16 1294612 15753twfl. doc/006 ί 〜_____/f “丨丨叫 ίφϊφ·· 96-11-21 置，其中該些開關信號為—分 號其6中如之申一^，其他的開關信號則^閉礙開關信 6.如申凊專利範圍第5 』 置’其中每-該些開關信號裝 號保有一間隔。 T 個&通之開關信 置，盆中該:Π:第2項所述之液晶顯示器之開關裝 膜電晶I弟—開關以及該些第二開關係為-非晶石夕薄 顯示器之開關裝 8.如申請專利範圍第1項所述之液晶 置，其中該第一電位係為低電位。 9.-種非晶矽液晶顯示器之閘極開關農置 於 ::示= 觸電路，將一 _多條子= 切換’而液晶顯示器包_示區的兩觸框部分係稱 材’該閘極開關裝置的特徵在於： 多個非晶矽薄膜電晶體(丁FT)開關，每一個該些非曰 TFT開關包括-第—端以及—第二端，且接收 : 號’每-該些非晶石夕TFT開關之第—端輕接至該^線°， 根據該開關信號導通或截止該第一端以及該第二端，並利 用顯示區之該邊材空間，製作該些非晶矽TFT開關。 10·如申請專利範圍第9項所述之非晶矽液晶顯示器 之閘極開關裝置’其中該閘極線具有—閘極信號，該閘極 信號產生對應多個非晶矽TFT開關數目的方波信號。 11·如申請專利範圍第9項所述之非晶矽液晶顯示器 17 •1294612 96-11-21 15753twfl.doc/006 之閘極開關裝置，其中該些開關信號為一分時導通信號， 當該些開關信號其中之一開啟時，其他的開關信號則為關 閉。 12.如申請專利範圍第11項所述之非晶矽液晶顯示器 之閘極開關裝置，其中每一該些開關信號的導通範圍，應 在對應之該閘極信號開啟後才開啟，關閉後才關閉，產生 的該子閘極線之信號為對應之該閘極信號以及該開關信號 的交集。 18