TWI397051B

TWI397051B - 降低功率消耗之液晶顯示器裝置及其驅動方法

Info

Publication number: TWI397051B
Application number: TW97150696A
Authority: TW
Inventors: Cheng Lung Chiang; Ming Cheng Chiu
Original assignee: Himax Tech Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-05-21
Also published as: TW201025255A

Description

降低功率消耗之液晶顯示器裝置及其驅動方法

在此所描述之實施例係有關於一種顯示器裝置，尤其是有關於一種低溫多晶矽(LTPS)顯示器裝置，其具有加強效能之時序控制以降低功率消耗。

近來，種種不同的顯示器裝置及產品，在半導體裝置及這些裝置的使用者介面的急速開發下，經歷了重大的改變。液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)裝置，譬如是薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)LCD裝置，已然迅速成為顯示器裝置的主流。概括而言，傳統的薄膜電晶體(TFT)可分類為非晶矽(Amorphous Silicon；a-Si)薄膜電晶體(TFT)或多晶矽薄膜電晶體(TFT)。A-Si與LTPS兩者皆為將TFT整合於玻璃基板上之技術。低溫多晶矽(LTPS)之技術與傳統a-Si技術有所不同。最顯著的差異處在於電性特性與製程的複雜度。在低溫多晶矽(LTPS)技術中，電子移動率(Electron Mobility)可提升至高於200cm² /V-sec。因此，薄膜電晶體(TFT)之尺寸可以縮減，顯示器的孔徑比(Aperture Ratio)可以提升，並且功率消耗亦可以降低。

一般而言，對於非晶矽TFT顯示器裝置而言，每一資料通道僅驅動一個像素。反之，對於LTPS TFT顯示器裝置而言，其對於資料驅動器乃提供有多工器，因此一資料通道於一時間可以驅動一個以上的像素。然而，LTPS TFT顯示器裝置的負載主要是落在這些多工器以及多工器之後的面板像素內。在任何對於LTPS TFT之功率消耗所作的改善之中，這些多工器之時序控制將會扮演著舉足輕重的角色。因此，可提升功率節省效率之適應LTPS時序控制乃有其必要性。

在此係描述一種顯示器裝置及一種驅動該顯示器裝置之驅動方法，其具有改善的多工器時序控制以降低功率消耗。

根據一方面，一種液晶顯示器裝置可包括複數條資料線、複數條閘極線，以及至少一個多工器，每一該多工器係包括複數個開關，分別連接至該等對應之資料線與接受複數個時脈訊號之控制，該至少一個多工器係組態以接收一影像訊號並且選擇性地透過該等開關將該影像訊號輸出至該等資料線當中之一。於一驅動週期內，該等閘極線當中之一係被確立，以及該等開關係同時導通，繼而僅有該等開關當中之第一開關保持導通以將該影像訊號傳送至該對應之資料線，以及繼而該等開關當中之該第一開關係切斷以及其餘開關循序地於一時間導通以將該影像訊號傳送至該等對應之資料線。

根據另一方面，本發明係揭露一種液晶顯示器裝置之驅動方法。該液晶顯示器裝置係包括資料線、閘極線，以及一多工器，該多工器具有開關分別連接至對應之該等資料線，該多工器係組態來接收一影像訊號以及選擇性地透過開等開關來將該影像訊號輸出至該等資料線當中之一。該驅動方法包括：確立該等閘極線當中之一、同時使該等開關導通、使該等開關當中之第一開關導通以將該影像訊號傳送至該對應之資料線，以及循序地於一時間使其餘開關導通以將該影像訊號傳送至該等對應之資料線。

上述及其他特徵、方面，以及實施例係於以下實施方式中描述。

第1圖係依據一實施例之一顯示器裝置之方塊圖。如圖所示，該顯示器裝置100，譬如為一低溫多晶矽(LTPS)LCD裝置，可包括一閘極驅動器110、一資料驅動器120、複數個多工器MUX1、MUX2、…MUXm，以及一LCD面板130，該LCD面板130具有複數個像素單元，該等像素單元係位於複數條閘極線GL1、GL2、…、GLn與複數條資料線群GDL1、GDL2、…、GDLm(其中m及n皆為非零整數)之交會處。LCD面板130，舉例而言，可為一低溫多晶矽(LTPS)面板。該LCD面板130內的該等像素單元中的每一個像素單元可包括一個薄膜電晶體(TFT)以及一個耦合至一參考電壓V_COM 之電容器。該資料線群GDLi(其中i為介於1與m的非零整數)可包括複數條資料線DLi1、DLi2、…、DLip(其中p為非零整數，並在此範例實施例中p=6)。然而，須注意，於其餘實施例中，資料線群GDL1至GDLm可包括不同數目的資料線。

閘極驅動器110，其連接至該等閘極線GL1、GL2、…、GLn，可組態以對LCD面板上的該等TFT進行導通及切斷控制，以允許來自資料驅動器120之影像訊號可以施加至每一畫素。閘極驅動器110，其對來自一時序控制器(未顯示)的閘極控制訊號SCTRLG作回應，可以循序地將閘極驅動訊號SGL1、SGL2、…、SGLn分別施加至該等閘極線GL1、GL2、…、GLn，從而使與這些閘極線相對應的像素內的TFT導通。此外，閘極驅動器110可從該時序控制器接收一閘極輸出致能訊號GOE。該閘極輸出致能訊號GOE可以作為一控制閘極驅動器110之輸出的訊號，亦即控制該等閘極驅動訊號SGL1、SGL2、…、SGLn從該閘極驅動器110之對外輸出。明確言之，當閘極輸出致能訊號GOE位於第一狀態(譬如為高狀態)時，該閘極驅動器110可以被致能以提供該等閘極訊號SGL1、SGL2、…、SGLn，以令該等閘極線GL1至GLn可分別驅動至該等閘極驅動訊號SGL1、SGL2、…、SGLn之電位；而當閘極輸出致能訊號GOE位於第二狀態(譬如為低狀態)時，該閘極驅動器110可停止提供該等閘極訊號SGL1、SGL2、…、SGLn，並使該等閘極線GL1至GLn位於低狀態。

資料驅動器120可以組態以分別透過該等多工器MUX1至MUXm來施加影像訊號至該等閘極線群GDL1、GDL2、…、GDLm。該資料驅動器120可從該時序控制器接收一包含影像資料的資料控制訊號SCTRLD，將其轉換成為影像訊號SIM1、SIM2、…、SIMm，並將這些影像訊號SIM1至SIMm分別施加至該等多工器MUX1至MUXm。

多工器MUXj，其譬如是形成於該低溫多晶矽面板130上，乃可包括複數個開關SWj1、SWj2、…、SWjp。該等開關SWj1、SWj2、…、SWjp可分別連接至對應之資料線DLj1、DLj2、…DLjp，並接受複數個時脈訊號CKH1、CKH2、…CKHp之控制(其中j為介於1至m之任何整數)。這些時脈訊號CKH1、CKH2、…、CKHp可作為對該影像訊號SIMj通過該等開關SWj1、SWj2、…、SWjp至該等資料線DLj1、DLj2、…、DLjp的傳輸之控制用訊號。明確而言，當時脈訊號CKHk()位於第一狀態(譬如為高狀態)時，該開關SWjk導通，於是MUXj傳送SIMj至資料線DLjk；反之，當時脈訊號CKHk()位於第二狀態(譬如為低狀態)時，該開關SWjk切斷，於是MUXj停止傳送SIMj至資料線DLjk。由於與閘極線GLj相連的每一畫素的TFT在其所對應的閘極驅動訊號SGLj可施加至閘極線GLj的時候會導通，因此可在閘極驅動訊號SGLj為高狀態的期間內，將時脈訊號CKH1至CKHp循序地設定為高狀態，以令影像訊號SIMj可以循序地提供至該等資料線DLj1、DLj2、…、DLjp。

此外，該閘極驅動器120可以從該時序驅動器接收一資料輸出致能訊號DOE。該資料輸出致能訊號DOE是用以提示何時施加資料至該像素。換言之，資料輸出致能訊號DOE是一藉由控制影像訊號SIM1至SIMm之輸出而來對資料驅動器120之輸出進行控制的訊號。明確言之，當資料輸出致能訊號DOE位於第一位準(譬如為高位準)時，資料驅動器120能夠輸出影像訊號SIM1至SIMm，以使多工器MUX1至MUXm之輸入能夠分別拉抬至影像訊號SIM1至SIMm之位準；而當資料輸出致能訊號DOE位於第二位準(譬如為低位準)時，資料驅動器120則停止輸出該等影像訊號SIM1至SIMm。

第2圖係一時序圖，其顯示第1圖之顯示器裝置100之代表訊號之波形之一實施例，其中LCD面板可以由一線反轉(line inversion)(亦稱作閘極反轉(gate inversion)或列反轉(row inversion))方法來驅動。參考第2圖，閘極輸出致能訊號GOE係具有週期P_GOE ，每一週期係等於一水平同步週期H_SYN 。每一週期P_GOEi 可以由一致能區間T_Ei 與一失能區間T_Di ()來組成。在致能區間T_E1 、T_E2 、…T_En 期間，閘極驅動訊號SGL1至SGNn可以循序地導通，使得相對應閘極線GL1至GLn所連接的TFT導通；在失能期間T_D1 至T_Dn ，閘極驅動訊號SGL1至SGLn可以拉為低電位，從而切斷TFT。

由於LCD面板130係受線反轉方法之驅動，每一水平同步週期H_SYN 參考電壓V_COM 之極性皆會反轉一次。舉例而言，如圖所示，在閘極輸出致能訊號GOE之第一失能區間的期間內的時間點t_MT1 時，電壓V_COM 之極性改變。

在失能區間T_D1 期間內的時間點t_CSB1 之時，其為一電荷共享週期T_CS1 之起點，所有的時脈訊號CKH1至CKHp可以同時設定為一高位準，藉以將所有資料線DL11至DL1p電性相連，其中上述之極性改變時間t_MT1 較佳的情況是等於此起點時間t_CSB1 。同一時間，資料輸出致能訊號DOE可以設定為低位準，因此資料驅動器120不提供影像訊號。結果，資料線DL11至DL16可以互相分享當中先前(即於t_CSB 之前)所儲存的殘餘電荷，並達到該等資料線DL11至DL16之先前電壓之平均位準。

繼而於時間點t_EB1 ，閘極輸出致能訊號GOE進入第一致能區間T_E1 ，因此閘極驅動器110開始將閘極線GL1f確立為高狀態。

繼而於時間點t_DB1 ，其為一驅動週期T_DR1 之起點，該資料輸出致能訊號DOE係從低狀態轉為高狀態，從而使得影像訊號SIM1能夠被提供至多工器MUX1。於此同時，時脈訊號CKH1至CKH6仍然全部維持為高位準，因此電荷共享過程持續進行。結果，連接至多工器MUX1之資料線DL11至DL16可以往影像訊號SIM1之位準提升。

之後隨即於時間點t_CSF1 ，其為上述電荷共享週期T_CS1 之終點，除了第一時脈訊號外的所有時脈訊號(即CKH2至CKH6)，皆可同時由高狀態轉為低狀態，如此使得影像訊號SIM1停止從資料驅動器通過多工器MUX1傳輸至資料線DL12至DL16，從而終止了電荷共享。

於此同時，資料輸出致能訊號DOE仍可維持為高狀態，因此影像訊號SIM1可以被輸出。結果，影像訊號SIM1可以通過第一開關SWj1(其因第一時脈訊號CKH1之高電位設定而導通)而傳送至第一資料線DL11，此過程持續到時間點tCB1(第一時脈訊號CKH1切換至低狀態)為止。

繼而於時間點t_CB2 ，第二時脈訊號CKH2係確立為高狀態，直到時間點t_CF2 再度轉回低狀態為止。在時間點t_CB2 與t_CF2 之間，影像訊號SIM1可以僅傳送至第二資料線DL12。繼而於時間區間t_CB3 至t_CF3 、t_CB4 至t_CF4 、t_CB5 至t_CF5 、t_CB6 至t_CF6 ，時脈訊號CKH3、CKH4、…、CKH6可以循序地切換為高狀態，以使影像訊號SIM1可以循序地傳送至資料線DL13、DL14、…、DL16。結果，一條對應於第一閘極線之畫面線係被顯示。

類似的程序可以在致能區間T_E2 至T_En 期間進行，於這些期間內，閘極線GL2至GLn可以分別驅動至高位準，而在此為簡便起見係省略其說明。

本實施例之一重要特徵在於電荷共享週期T_CSi 與驅動週期T_DRi 可以彼此接合。於此實施例中，電荷共享週期T_CSi 與驅動週期T_DRi 可以於驅動週期T_DRi 之起始時間t_DRBi 與電荷共享週期TCSi之終點時間t_CSFi 之間重疊。此兩時間t_DRBi 與t_CSFi 可彼此靠近到避免資料線DLi2至DLip於電荷共享週期T_CSi 內過於受到影像訊號SIMi之驅動。在其餘實施例中，此兩時間t_DRBi 與t_CSFi 可以設定為同一時間點。

須注意，在此實施例中，參考電壓V_COM 可每隔一水平同步週期H_SYN 就切換極性一次以實施線反轉(其中t_MTi =t_CSBi )。然而，本發明並不限制於此。舉例而言，在另一具有固定參考電壓V_COM 之實施例中，可以改為藉由切換影像訊號S_IM1 至S_IMm 來實施線反轉。在這樣的實施例中，所有時脈訊號切換為高狀態之時期，即為所謂的電荷共享週期T_CSi 的起始時間，仍然可以每隔一水平同步週期H_SYN 即與影像訊號SIM1至SIMm之切換時間同步進行。

亦須注意，在此使用線反轉方法的實施例中，參考電壓V_COM 可以隨每一水平週期H_SYN 來作切換。然而，此處所描述之實施例並不僅僅限制為線反轉方法而已，而可應用至畫面反轉(Frame Inversion)方法、資料反轉(Data Inversion)(或稱為行反轉(Column Inversion)或源極反轉(Source Inversion))方法、點反轉(Dot Inversion)方法，以及其餘可相比之驅動方法。在其餘的驅動方法中，參考電壓V_COM 的極性不需要隨每一水平週期H_SYN 來作切換。在這些實施例中，電荷共享週期T_CSi ，即所有時脈訊號接為高狀態之時期，仍然可以在閘極輸出致能訊號GOE的失能區間T_Di 的期間內開始，即在任何閘極線驅動至高狀態以前開始。

對一不具備有多工器的顯示器裝置而言，必須將一影像訊號SIMi在水平同步週期的致能區間期間內連續地提供至一對應的資料線DLi。然而，在具有多工器MUX1至MUXp的顯示器裝置內，每一影像訊號可以在一水平同步週期之致能區間期間內循序地傳送至資料線DLi1至DLip。換言之，每一資料線被提供資料的時間僅為該水平同步週期之一部份而已，亦即約為1/p倍的第2圖中之驅動週期，其遠較沒有多工器下的時間為短。因此，所述顯示裝置的功率消耗可以降低。

此外，由於在電荷共享週期內，所有的時脈訊號皆同時為高狀態，功率消耗可以進一步降低。意思是，因電荷共享的緣故，每一資料線之位準可以在驅動週期期間被拉至影像訊號之位準之前，就先被拉至先前電壓之平均位準。每一資料線於驅動週期內驅動所需之電壓差異於是遠較沒有電荷共享之情況為低，所以功率可以降低。

此外，由於電荷共享週期與驅動週期彼此接合而非分開，即電荷共享週期係延伸到達驅動週期，因此電荷共享週期相較與驅動週期分開的情況為長。結果，可以更完全地實施電荷回收，因而可以更進一步降低功率消耗。此外，由於此接合，第一時脈訊號可以從電荷共享週期到驅動週期連續地保持為高狀態，因此第一時脈訊號之驅動機制有所簡化。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．液晶顯示器裝置

110．．．閘極驅動器

120．．．資料驅動器

130．．．LCD面板

CKH1-CKH6．．．時脈訊號

DL11-DLm6．．．資料線

DOE．．．資料輸出致能訊號

GDL1-GDLm．．．資料線群

GL1-GLn．．．閘極線

GOE．．．閘極輸出致能訊號

H_SYN ．．．水平同步週期

MUX1-MUXm．．．多工器

P_GOE ．．．GOE週期

SCTRLD．．．資料控制訊號

SCTRLG．．．閘極控制訊號

SGL1-SGLn．．．閘極訊號

SIM．．．影像訊號

SIM1-SIMm．．．影像訊號

SW11-SWm6．．．開關

T_CB1 -T_CBn ．．．時脈訊號高狀態起點

T_CF1 -T_CFn ．．．時脈訊號高狀態終點

T_CSB1 -T_CSBn ．．．電荷共享週期起點

T_CSF1 -T_CSFn ．．．電荷共享週期終點

T_D1 -T_Dn ．．．失能區間

T_DRB1 -T_DRBn ．．．驅動週期起點

T_DRF1 -T_DRFn ．．．驅動週期終點

T_E1 -T_En ．．．致能區間

t_EB1 ．．．第一致能區間起點

T_MT1 ．．．切換時間

V_COM ．．．參考電壓

根據本發明的各種特點、功能以及實施例，皆可以從上述詳細說明，並同時參考所附圖式而達較佳之瞭解，該等圖式係包含：

第1圖係依據一實施例之一顯示器裝置之方塊圖。

第2圖係一時序圖，其顯示第1圖之顯示器裝置之代表訊號之波形之一實施例。