TWI399730B - 閘極驅動波形控制 - Google Patents

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Description

閘極驅動波形控制
本發明係有關液晶顯示器(LCD)，特別是雙閘極(double/dual gate)液晶顯示器的閘極驅動波形控制。
液晶顯示器(LCD)通常由排列成行列矩陣形式的像素單元(或簡稱像素)所組成。每一像素包含一薄膜電晶體(TFT)及一像素電極，其共同形成於一基板(或面板)上。位於同一列薄膜電晶體的閘極藉由一閘極線連接在一起，再由閘極(或掃描)驅動器來控制。位於同一行薄膜電晶體的源極藉由一源極線連接在一起，再由源極(或資料)驅動器來控制。共電極(common electrode)則是形成於另一基板(或面板)上。液晶(liquid crystal,LC)密封於像素電極基板與共電極基板之間，藉由控制兩基板之間的電壓差而得以顯示出每一像素。
閘極驅動器與源極驅動器分別由多個驅動積體電路(IC)晶片所組成。由於源極驅動IC晶片的價格通常較閘極驅動IC晶片來得高，因此，如果能降低源極驅動IC晶 片的數目(即使必須增加閘極驅動IC晶片數目)，則可以降低整個液晶顯示器的製造成本。鑑於此，因而有雙閘極液晶顯示器架構的提出；在此種架構中，源極驅動IC晶片(或源極線)的數目減半，而閘極驅動IC晶片(或閘極線)的數目則加倍。整體而言，雙閘極液晶顯示器的成本將比傳統液晶顯示器來得低。於操作雙閘極液晶顯示器時，於一個水平掃描週期(通常簡稱為1H)內，連接於同一源極線的薄膜電晶體係依次開啟(turn on)，而非如傳統液晶顯示器之薄膜電晶體係同時開啟的。
因此，雙閘極液晶顯示器的時序控制器(T－con)就必須提供較傳統液晶顯示器加倍頻率的閘極驅動信號，才能讓同一源極線的薄膜電晶體於單一水平掃描週期內可以來得及依次開啟。然而，高頻通常會伴隨造成電路的複雜、較大電路面積及高成本。因此亟需提出一種新穎的閘極驅動波形控制，使得雙閘極液晶顯示器除了可以保有其原本雙閘極架構的優點外，同時也不會增加電路複雜度、面積及成本。
鑑於上述，本發明的目的之一在於提出一種新穎的閘 極驅動波形控制，使得雙閘極液晶顯示器除了可以保有其雙閘極架構的優點外，同時也不會增加其電路複雜度、面積及成本。
根據本發明實施例所提供的雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器及其方法，閘極驅動信號產生電路(例如耦接之移位暫存器)根據水平同步信號以產生閘極驅動信號。在一實施例中，使用相位控制電路(例如且(AND)邏輯閘)接收移位暫存器的輸出，以決定移位暫存器輸出與水平同步信號之間的相位關係。再者，使用位準移位器以調整閘極驅動信號的電壓位準，且使用輸出緩衝器以緩衝經電壓位準調整後之閘極驅動信號。
第一A圖顯示雙閘極(double/dual gate)液晶顯示器(LCD)100，其包含排列成行列矩陣形式的像素電極(pixel electrode)10。除了像素電極10外，每一像素單元(或簡稱像素)還具有一個對應的切換元件(例如薄膜電晶體(TFT))12。位於同一列的相鄰薄膜電晶體(例如12A與12B)係共同連接於同一源極線(例如S1)，其由源極驅動器14所驅動；而位於相鄰行的薄膜電晶體 (例如12A與12B)之源極則藉由共享的源極線(S1)連接在一起。位於同一列的部分薄膜電晶體12(例如第一列的奇順位薄膜電晶體)係藉由一閘極線(例如G1)連接在一起並受閘極驅動器16的驅動；而該列的另一部份薄膜電晶體12(例如第一列的偶順位薄膜電晶體)則藉由另一閘極線(例如G2)連接在一起並受閘極驅動器16的驅動。這兩個閘極線(例如G1與G2)形成一閘極線組，用以掃描控制相鄰像素列。在本實施例中，雙閘極液晶顯示器100具有單邊閘極驅動器16，其設置於像素的單一邊緣處。時序控制器(T－con)20用以控制閘極驅動器16及源極驅動器14的操作。
第一B圖顯示根據本發明第一實施例之(第一A圖)閘極驅動器16的部分詳細電路圖，第一C圖則顯示第一B圖閘極驅動器16的閘極驅動波形。
在本實施例中，閘極驅動器16主要包含多個移位暫存器(SR)160。每一個移位暫存器160具有一輸入端用以接收輸入信號，一時脈端用以接收時脈信號，及一輸出端用以產生輸出信號。移位暫存器160係根據時脈信號而將輸入信號轉移至輸出端。移位暫存器160可以使用D型 正反器(flip－flop)電路來實施。根據本實施例，最上端的第一個移位暫存器160接收垂直同步信號STV，而第二個及其之後的移位暫存器160則是接收其前一個移位暫存器160的輸出信號。奇順位移位暫存器160係直接受控於水平同步信號CKV，此信號係由時序控制器20(第一A圖)所提供；而偶順位移位暫存器160係受控於反相水平同步信號CKVB，此信號可以由反相器(inverter)或反相(NOT)邏輯閘162來產生，其可以設置於閘極驅動器16內。在本實施例中，水平同步信號CKV較佳的工作週期(duty cycle)大約為，但不限定於，50%。移位暫存器160的輸出信號耦接至邏輯電路164。在本實施例中，每一個邏輯電路164包含一個且(AND)邏輯閘，其一個輸入端接收相對應移位暫存器160的輸出，且(AND)邏輯閘的另一個輸入端則接收水平同步信號CKV或反相水平同步信號CKVB。詳言之，奇順位之且(AND)邏輯閘164接收水平同步信號CKV，而偶順位之且(AND)邏輯閘164則接收反相水平同步信號CKVB。受控於信號CKV或CKVB的且(AND)邏輯閘164係作為一種相位控制電路，用以決定所產生閘極驅動波形G1－G4與水平同步信號CKV之間的相位關係。例如，最上端的第一個且(AND)邏輯閘(或者奇順位之且(AND)邏輯閘)164藉由位準
移位器(level shifter,L/S)166及輸出緩衝器168而輸出閘極驅動信號G1，此信號於水平掃描的前半個週期內變為主動，如第一C圖所示(其中的位準移位器166及輸出緩衝器168將於後面詳述)；第二個且(AND)邏輯閘(或者偶順位之且(AND)邏輯閘)164也是藉由位準移位器166及輸出緩衝器168而輸出閘極驅動信號G2，然而此信號則於水平掃描的後半個週期內變為主動。從而，所產生的閘極驅動信號G1－G2m之波形彼此不互為重疊。再者，源極驅動器14(第一A圖)則於相關閘極驅動信號的主動週期內提供有效資料Si以顯示於顯示器上。例如，當第一閘極驅動信號G1為主動時，源極驅動器14藉由源極線S1而將第一有效資料L1送出；而當第二閘極驅動信號G2為主動時，源極驅動器14則藉由源極線S1而將第二有效資料L2送出。藉此，閘極驅動信號G1－G2m係根據原始水平同步信號CKV所產生，而非像傳統雙閘極液晶顯示器由時序控制器來產生雙倍頻的控制信號。因此，根據本發明實施例之雙閘極液晶顯示器，其除了可以保有雙閘極架構的優點外，同時也不需增頻而增加電路的複雜度、面積及成本。
繼續參閱第一B圖。閘極驅動器16通常含有多個位準移位器(L/S)166，其分別耦接至邏輯電路164的輸出。位準移位器166係用以將低壓位準格式(例如3v/0v或5V/0V)調整為高壓位準格式(例如20v/－5v)，藉以使得調整後的格式可以和薄膜電晶體12(第一A圖)的規格相符合。再者，閘極驅動器16通常還含有多個數位輸出緩衝器168，其分別耦接至位準移位器166的輸出。輸出緩衝器168係用以增加驅動液晶顯示器像素的能力。緩衝器168可以使用偶數個數位反相器經串聯來達到。
第一D圖顯示根據本發明第二實施例之(第一A圖)閘極驅動器16的部分詳細電路圖，第一E圖則顯示第一D圖閘極驅動器16的閘極驅動波形。
在本實施例中，閘極驅動器16的結構類似於第一B圖所示，然而省略了邏輯電路(例如第一B圖之且(AND)邏輯閘164)。本實施例之組成元件(例如移位暫存器160、位準移位器166及輸出緩衝器168)的連接及操作皆與第一B圖類似，不同的是移位暫存器160的輸出係直接耦接至位準移位器166，因此，在此省略各組成要件的相關說明。由於本實施例未使用第一B圖之邏輯電路164 以控制所產生閘極驅動波形G1－G4與水平同步信號CKV之間的相位關係，因此所產生的閘極驅動信號G1－G2m之波形會彼此互相重疊，如第一E圖所示。例如，最上端的第一個移位暫存器(或者奇順位之移位暫存器)160藉由位準移位器(L/S)166及輸出緩衝器168而輸出閘極驅動信號G1，此信號於水平掃描的一開始起點處變為主動並持續保持一個水平掃描週期的時間，如第一E圖所示；第二個移位暫存器(或者偶順位之移位暫存器)160也是藉由位準移位器166及輸出緩衝器168而輸出閘極驅動信號G2，然而此信號則是在水平掃描的中點處變為主動並持續保持一個水平掃描週期的時間。再者，源極驅動器14(第一A圖)則於相關閘極驅動信號的主動週期之後半段時間內提供有效資料Si以顯示於顯示器上。例如，於第一閘極驅動信號G1之主動週期的後半段時間內，源極驅動器14藉由源極線S1而將第一有效資料L1送出；而於第二閘極驅動信號G2之主動週期的後半段時間內，源極驅動器14則藉由源極線S1而將第二有效資料L2送出。藉此所產生的結果會與第一實施例相同，亦即，閘極驅動信號G1－G2m係根據原始水平同步信號CKV所產生，而非像傳統雙閘極液晶顯示器由時序控制器來產生雙倍頻的控制信號。因此，根據本發明實施例之雙閘極液晶顯示器，其除了可以 保有雙閘極架構的優點外，同時也不需增頻而增加電路的複雜度、面積及成本。
第二A圖顯示雙閘極液晶顯示器200，其類似於第一A圖的架構，不同的是，本實施例具有兩個雙邊(two－sided)閘極驅動器：一個奇閘極驅動器(16)設置於像素的一邊，另一個偶閘極驅動器(18)設置於像素的另一邊。詳言之，奇閘極驅動器(16)係用以提供奇順位閘極驅動信號G1、G3...，而偶閘極驅動器(18)則是用以提供偶順位閘極驅動信號G2、G4...。
第二B圖顯示根據本發明第三實施例之(第二A圖)奇閘極驅動器(16)及偶閘極驅動器(18)的部分詳細電路圖，第二C圖則顯示第二B圖奇/偶閘極驅動器16/18的閘極驅動波形。
在本實施例中，奇閘極驅動器(16)的結構類似於第一B圖，不同的是，所有的移位暫存器160均受控於水平同步信號CKV，且所有的邏輯電路164(例如且(AND)邏輯閘)也都是接收水平同步信號CKV。因此，奇閘極驅動器(16)產生如第二C圖所示的奇順位閘極驅動信號 G1、G3...，其波形同於第一C圖所示。至於另一偶閘極驅動器(18)，其結構也類似於第一B圖，不同的是，所有的移位暫存器160均受控於反相水平同步信號CKVB，且所有的邏輯電路164(例如且(AND)邏輯閘)也都是接收反相水平同步信號CKVB。再者，最上端的第一個移位暫存器160係接收移位(shifted)垂直同步信號STVR，此信號可藉由另一額外移位暫存器161根據水平同步信號CKV，而將垂直同步信號STV轉移而得。因此，偶閘極驅動器(18)產生如第二C圖所示的偶順位閘極驅動信號G2、G4...，其波形同於第一C圖所示。
第二D圖顯示根據本發明第四實施例之(第二A圖)奇閘極驅動器(16)、偶閘極驅動器(18)的部分詳細電路圖，第二E圖則顯示第二D圖奇/偶閘極驅動器16/18的閘極驅動波形。
在本實施例中，奇/偶閘極驅動器16/18的結構類似於第二B圖所示，然而省略了邏輯電路(例如第二B圖之且(AND)邏輯閘164)。本實施例之組成元件(例如移位暫存器160、位準移位器166及輸出緩衝器168)的連接及操作皆與第二B圖類似，不同的是，移位暫存器160 的輸出係直接耦接至位準移位器166，因此，在此省略各組成要件的相關說明。由於本實施例未使用第二B圖之邏輯電路164以控制所產生閘極驅動波形與水平同步信號CKV之間的相位關係，因此所產生的閘極驅動信號G1－G2m之波形會彼此互相重疊，如第二E圖所示。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100‧‧‧雙閘極液晶顯示器
10‧‧‧像素電極
12、12A、12B‧‧‧切換元件(薄膜電晶體)
14‧‧‧源極驅動器
16、18‧‧‧閘極驅動器
160‧‧‧移位暫存器(SR)
161‧‧‧移位暫存器(SR)
162‧‧‧反相器
164‧‧‧邏輯電路(相位控制電路)
166‧‧‧位準移位器(L/S)
168‧‧‧緩衝器
20‧‧‧時序控制器
S1－Sn‧‧‧源極線
G1－G2m‧‧‧閘極線
Si‧‧‧有效資料
STV‧‧‧垂直同步信號
STVR‧‧‧移位垂直同步信號
CKV‧‧‧水平同步信號
CKVB‧‧‧反相水平同步信號
第一A圖顯示具單邊閘極驅動器之雙閘極液晶顯示器。
第一B圖顯示根據本發明第一實施例之閘極驅動器(第一A圖)的部分詳細電路圖。
第一C圖顯示第一B圖閘極驅動器的閘極驅動波形。
第一D圖顯示根據本發明第二實施例之閘極驅動器(第一A圖)的部分詳細電路圖。
第一E圖顯示第一D圖閘極驅動器的閘極驅動波形。
第二A圖顯示具雙邊閘極驅動器之雙閘極液晶顯示器。
第二B圖顯示根據本發明第三實施例之奇閘極驅動器及偶 閘極驅動器(第二A圖)的部分詳細電路圖。
第二C圖顯示第二B圖奇/偶閘極驅動器的閘極驅動波形。
第二D圖顯示根據本發明第四實施例之奇/偶閘極驅動器(第二A圖)的部分詳細電路圖。
第二E圖顯示第二D圖奇/偶閘極驅動器的閘極驅動波形。
16‧‧‧閘極驅動器
160‧‧‧移位暫存器(SR)
162‧‧‧反相器
164‧‧‧邏輯電路(相位控制電路)
166‧‧‧位準移位器(L/S)
168‧‧‧緩衝器
G1－G4‧‧‧閘極線
STV‧‧‧垂直同步信號
CKV‧‧‧水平同步信號
CKVB‧‧‧反相水平同步信號

Claims (9)

  1. 一種雙閘極(double gate)液晶顯示器之閘極驅動器，包含：一閘極驅動信號產生電路，其根據水平同步信號以產生複數個閘極驅動信號，上述之閘極驅動信號產生電路包含：複數個移位暫存器(shift register)，其中第一移位暫存器接收一垂直同步信號，每一個該移位暫存器的輸出耦接至下一個移位暫存器的輸入，其中奇順位之移位暫存器直接受控於該水平同步信號，且偶順位之移位暫存器直接受控於反相水平同步信號；及一相位控制電路，其接收該移位暫存器的輸出，用以決定該移位暫存器輸出與該水平同步信號之間的相位關係，該相位控制電路包含：複數個且(AND)邏輯閘，每一個該邏輯閘具有一第一輸入端用以接收相對應之該移位暫存器的輸出，且每一個該邏輯閘具有一第二輸入端；其中，奇順位之且(AND)邏輯閘的第二輸入端接收該水平同步信號，且偶順位之且(AND)邏輯閘的第二輸入端接收該反相水平同步信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，更包含一反相器(inverter)，用以將該水平同步信號反相以得到該反相水平同步信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，更包含複數個位準移位器(level shifter)，其分別接收該移位暫存器的輸出。
  4. 如申請專利範圍第3項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，更包含複數個緩衝器，其分別接收該位準移位器的輸出。
  5. 一種雙閘極(double gate)液晶顯示器之閘極驅動器，包含：一閘極驅動信號產生電路，其根據水平同步信號以產生複數個閘極驅動信號；上述之閘極驅動器包含一奇閘極驅動器，用以產生奇順位之閘極驅動信號；並包含一偶閘極驅動器，用以產生偶順位之閘極驅動信號；其中該奇閘極驅動器包含複數個奇移位暫存器，其中第一奇移位暫存器接收一垂直同步信號，每一個該奇移位暫 存器的輸出耦接至下一個奇移位暫存器的輸入，該奇移位暫存器直接受控於該水平同步信號；及該偶閘極驅動器包含複數個偶移位暫存器，其中第一偶移位暫存器接收一移位(shifted)垂直同步信號，每一個該偶移位暫存器的輸出耦接至下一個偶移位暫存器的輸入，該偶移位暫存器直接受控於反相水平同步信號；一反相器(inverter)，用以將該水平同步信號反相以得到該反相水平同步信號；及一額外移位暫存器，用以將該垂直同步信號轉移得到該移位垂直同步信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，更包含複數個位準移位器(level shifter)，其分別接收該奇移位暫存器或偶移位暫存器的輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，更包含複數個緩衝器，其分別接收該奇位準移位器或偶位準移位器的輸出。
  8. 一種雙閘極(double gate)液晶顯示器之閘極驅動器，包含： 一閘極驅動信號產生電路，其根據水平同步信號以產生複數個閘極驅動信號；上述之閘極驅動器包含一奇閘極驅動器，用以產生奇順位之閘極驅動信號；並包含一偶閘極驅動器，用以產生偶順位之閘極驅動信號；其中該奇閘極驅動器包含複數個奇移位暫存器，其中第一奇移位暫存器接收一垂直同步信號，每一個該奇移位暫存器的輸出耦接至下一個奇移位暫存器的輸入，該奇移位暫存器直接受控於該水平同步信號；及該偶閘極驅動器包含複數個偶移位暫存器，其中第一偶移位暫存器接收一移位(shifted)垂直同步信號，每一個該偶移位暫存器的輸出耦接至下一個偶移位暫存器的輸入，該偶移位暫存器直接受控於反相水平同步信號；一相位控制電路，其接收該奇/偶移位暫存器的輸出，用以決定該奇/偶移位暫存器輸出與該水平同步信號/該反相水平同步信號之間的相位關係；上述之相位控制電路包含：複數個且(AND)邏輯閘，每一個該邏輯閘具有一第一輸入端用以接收相對應之該奇/偶移位暫存器的輸出，且每一個該邏輯閘具有一第二輸入端； 其中，對於該奇閘極驅動器，奇順位之且(AND)邏輯閘的第二輸入端接收該水平同步信號；對於該偶閘極驅動器，偶順位之且(AND)邏輯閘的第二輸入端接收該反相水平同步信號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述雙閘極液晶顯示器之閘極驅動器，其中上述之閘極驅動信號產生電路直接根據該水平同步信號以產生該複數個閘極驅動信號。
TW097119139A 2008-05-06 2008-05-23 閘極驅動波形控制 TWI399730B (zh)

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