TWI402819B - 具雙閘極驅動架構之液晶顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明相關於一種液晶顯示裝置，尤指一種具雙閘極驅動架構之液晶顯示裝置。
液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)具有低輻射、體積小及低耗能等優點，已逐漸取代傳統的陰極射線管(cathode ray tube,CRT)顯示器，因而被廣泛地應用在筆記型電腦、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、平面電視，或行動電話等資訊產品上。液晶顯示器之驅動方式是利用源極驅動電路(source driver)和閘極驅動電路(gate driver)來驅動面板上的畫素以顯示影像。液晶顯示面板之畫素結構依據驅動模式的不同，主要可區分為單閘型(single-gate)畫素結構與雙閘型(double-gate)畫素結構兩種。在相同的解析度下，相較於具有單閘型畫素結構之液晶顯示面板，具有雙閘型畫素結構的液晶顯示面板的閘極線數目增加為兩倍，而資料線數目則縮減為二分之一，因此具有雙閘型畫素結構的液晶顯示面板使用較多的閘極驅動晶片與較少的源極驅動晶片。由於閘極驅動晶片之成本與耗電量均較源極驅動晶片為低，因此採用雙閘型畫素結構設計可降低生產成本及耗電量。
請參考第1圖和第2圖，第1圖和第2圖為先前技術中具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置100和200的示意圖。液晶顯示裝置100和200皆包含一時序控制器(timing controller)130、一源極驅動電路110、一閘極驅動電路120、複數條資料線DL1
～DLm
，以及複數條閘極線GL1
～GLn
。時序控制器130可產生源極驅動電路110運作所需之水平同步訊號HSYNC、水平起始訊號STH、掃描順序訊號UPDN，以及輸出致能訊號OEH。源極驅動電路110可依據掃描順序訊號UPDN來輸出垂直起始訊號STVU或STVD至閘極驅動電路120以控制閘極線GL1
～GLn
之驅動順序。舉例來說，當掃描順序訊號UPDN為邏輯0時，源極驅動電路110係輸出垂直起始訊號STVU，此時閘極驅動電路120會依序輸出閘極驅動訊號SG1
～SGn
以由上至下來掃描閘極線GL1
～GLn
；當掃描順序訊號UPDN為邏輯1時，源極驅動電路110係輸出垂直起始訊號STVD，此時閘極驅動電路120會依序輸出閘極驅動訊號SGn
～SG1
以由下至上來掃描閘極線GL1
～GLn
。
第1圖所示之液晶顯示裝置100另設置一畫素矩陣140，其包含複數個畫素單元PXU
和PXD
，每一畫素單元包含一薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)開關TFT、一液晶電容CLC
和一儲存電容CST
，分別耦接於相對應之資料線、相對應之閘極線，以及一共同電壓VCOM
。在液晶顯示裝置100中，奇數行畫素單元PXU
耦接至相對應之奇數條閘極線GL1
、GL3
、...、GLn-1
，而偶數行畫素單元PXD
則耦接至相對應之偶數條閘極線GL2
、GL4
、...、GLn
(假設n為正偶數)。第2圖所示之液晶顯示裝置200另設置一畫素矩陣240，其包含複數個畫素單元PXU
和PXD
，每一畫素單元包含一薄膜電晶體開關TFT、一液晶電容CLC
和一儲存電容CST
，分別耦接於相對應之資料線、相對應之閘極線，以及一共同電壓VCOM
。在液晶顯示裝置200中，奇數行畫素單元PXD
耦接至相對應之偶數條閘極線GL2
、GL4
、...、GLn
，而偶數行畫素單元PXU
則耦接至相對應之奇數條閘極線GL1
、GL3
、...、GLn-1
。
雖然畫素矩陣140和240採用不同佈局，液晶顯示裝置100和200皆採用雙閘極驅動架構，由兩相鄰閘極線來控制一相對應之列畫素單元，而每一條資料線輸出資料至兩相鄰之奇數行和偶數行畫素單元。源極驅動電路110輸出至每一條資料線之資料可能為奇數筆資料或偶數筆資料，因此需使用兩條閘極線來控制每一列畫素單元，如此奇數行畫素單元才能正確地接收到奇數筆資料，而偶數行畫素單元才能正確地接收到偶數筆資料。先前技術之源極驅動電路110包含一資料處理器114、一奇數資料栓鎖器111、一偶數資料栓鎖器112，以及一多工器電路116。資料處理器114可接收原始影像資料DATA，再分別由奇數資料栓鎖器111和偶數資料栓鎖器112來擷取奇數筆資料和偶數筆資料，多工器電路116則依據時序控制器130傳來之輸出致能訊號OEH來輸出奇數筆資料或偶數筆資料。由於雙閘極驅動架構之畫素矩陣可能採用不同佈局，若依據顯示裝置100中畫素矩陣140之佈局來設計源極驅動電路110，液晶顯示裝置200會發生資料錯誤；若依據顯示裝置200中畫素矩陣240之佈局來設計源極驅動電路110，液晶顯示裝置100會發生資料錯誤。
舉例來說，假設源極驅動電路110係依據顯示裝置200中畫素矩陣240之佈局來設計，此時液晶顯示裝置200運作時之時序圖如第3圖所示。水平起始訊號STH控制掃描每一條閘極線的起始時間點，在每一條閘極線的掃描期間輸出致能訊號OEH會轉態一次。首先說明當掃描順序訊號UPDN為邏輯0時源極驅動電路110之輸出資料順序：當輸出致能訊號OEH為邏輯0時，源極驅動電路110係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
；當輸出致能訊號OEH為邏輯1時，源極驅動電路110係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
。此時(UPDN=0)閘極驅動電路120會由上至下依序驅動閘極線GL1
～GLn
，由閘極線GL1
控制之偶數畫素PXU
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
；由閘極線GL2
控制之奇數畫素PXD
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
，依此類推。然而，若將第3圖所示之時序圖應用於顯示裝置100，由閘極線GL1
控制之奇數畫素PXU
首先被開啟，並錯誤地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
；由閘極線GL2
控制之偶數畫素PXD
接著被開啟，並錯誤地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
，依此類推。
同理，接著說明了當掃描順序訊號UPDN為邏輯1時源極驅動電路110之輸出資料順序：當輸出致能訊號OEH為邏輯1時，源極驅動電路110係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
；當輸出致能訊號OEH為邏輯0時，源極驅動電路110係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
。此時(UPDN=1)閘極驅動電路120會由下至上依序驅動閘極線GLn
～GL1
：由閘極線GLn
控制之奇數畫素PXD
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
；由閘極線GLn-1
控制之偶數畫素PXU
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
，依此類推。然而，若將第3圖所示之時序圖應用於顯示裝置100，由閘極線GLn
控制之偶數畫素PXD
首先被開啟，並錯誤地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
；由閘極線GLn-1
控制之奇數畫素PXU
接著被開啟，並錯誤地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
，依此類推。
因此，在先前技術之雙閘極液晶顯示裝置中，特定源極驅動電路需搭配特定液晶顯示面板才能正常顯示影像。在其它應用中，則是需要修改光罩以改變畫素矩陣之佈局，或是修改源極驅動電路之設計，才不會因為資料錯誤而造成顯色異常。然而，修改光罩或更動電路設計皆會增加生產成本。
本發明提供一種具雙閘極驅動架構之液晶顯示裝置，其包含一第一閘極線，用來傳送一第一閘極驅動訊號；一第二閘極線，相鄰且平行於該第一閘極線，用來傳送一第二閘極驅動訊號；一資料線，垂直於該第一和第二閘極線，用來傳送一第一資料和一第二資料；一第一畫素，耦接於該資料線和該第一閘極線，用來依據該第一閘極驅動訊號和該第一資料以顯示畫面；一第二畫素，耦接於該資料線和該第二閘極線，用來依據該第二閘極驅動訊號和該第二資料以顯示畫面；一閘極驅動電路，用來依據一垂直起始訊號來輸出該第一和該第二閘極驅動訊號；以及一源極驅動電路，用來依據一掃描順序訊號來產生該垂直起始訊號。該源極驅動電路包含一邏輯電路，用來依據該掃描順序訊號和一致能訊號來產生一奇偶選擇訊號；以及一多工器電路，用來接收一第一資料和一第二資料，並依據該奇偶選擇訊號來輸出該第一資料或該第二資料其中之一至該資料線。
請參考第4圖和第5圖，第4圖為本發明第一實施例中具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置300的示意圖，而第5圖為本發明第二實施例中具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置400的示意圖。液晶顯示裝置300和400皆包含一時序控制器330、一源極驅動電路310、一閘極驅動電路320、複數條資料線DL1
～DLm
，和複數條閘極線GL1
～GLn
。時序控制器330可產生源極驅動電路310運作所需之水平同步訊號HSYNC、水平起始訊號STH、掃描順序訊號UPDN，以及致能訊號ODD_EN。源極驅動電路310可依據掃描順序訊號UPDN來輸出垂直起始訊號STVU或STVD至閘極驅動電路320以控制閘極線GL1
～GLn
之驅動順序。舉例來說，當掃描順序訊號UPDN為邏輯0時，源極驅動電路310係輸出垂直起始訊號STVU，此時閘極驅動電路320會依序輸出閘極驅動訊號SG1
～SGn
以由上至下來掃描閘極線GL1
～GLn
；當掃描順序訊號UPDN為邏輯1時，源極驅動電路310係輸出垂直起始訊號STVD，此時閘極驅動電路320會依序輸出閘極驅動訊號SGn
～SG1
以由下至上來掃描閘極線GLn
～GL1
。
第4圖所示之液晶顯示裝置300另設置一畫素矩陣140，其包含複數個畫素單元PXU
和PXD
，每一畫素單元包含一薄膜電晶體開關TFT、一液晶電容CLC
和一儲存電容CST
，分別耦接於相對應之資料線、相對應之閘極線，以及一共同電壓VCOM
。在液晶顯示裝置300中，奇數行畫素單元PXU
耦接至相對應之奇數條閘極線GL1
、GL3
、...、GLn-1
，而偶數行畫素單元PXD
則耦接至相對應之偶數條閘極線GL2
、GL4
、...、GLn
。第5圖所示之液晶顯示裝置400另設置一畫素矩陣240，其包含複數個畫素單元PXU
和PXD
，每一畫素單元包含一薄膜電晶體開關TFT、一液晶電容CLC
和一儲存電容CST
，分別耦接於相對應之資料線、相對應之閘極線，以及一共同電壓VCOM
。在液晶顯示裝置400中，奇數行畫素單元PXD
耦接至相對應之偶數條閘極線GL2
、GL4
、...、GLn
，而偶數行畫素單元PXU
則耦接至相對應之奇數條閘極線GL1
、GL3
、...、GLn-1
。
雖然畫素矩陣採用不同佈局，本發明之液晶顯示裝置300和400皆採用雙閘極驅動架構，由兩相鄰閘極線來控制一相對應之列畫素單元，而每一條資料線輸出資料至兩相鄰之奇數行和偶數行畫素單元。由於源極驅動電路310輸出至每一條資料線之資料可能為奇數筆資料或偶數筆資料，因此需使用兩條閘極線來控制每一列畫素單元，如此奇數行畫素單元才能正確地接收到奇數筆資料，而偶數行畫素單元才能正確地接收到偶數筆資料。本發明之源極驅動電路310包含一資料處理器114、一奇數資料栓鎖器111、一偶數資料栓鎖器112、一多工器電路116，以及一邏輯電路118。資料處理器
114可接收原始影像資料DATA，再分別由奇數資料栓鎖器111和偶數資料栓鎖器112來擷取奇數筆資料和偶數筆資料。邏輯電路118可依據時序控制器330傳來之掃描順序訊號UPDN和致能訊號ODD_EN來產生一奇偶選擇訊號O/E_S，多工器電路116再依據奇偶選擇訊號O/E_S來輸出奇數筆資料或偶數筆資料。在本發明中，邏輯電路118可為一互斥或閘(exclusive OR gate)，或包含其它具類似功能之邏輯元件。
第6圖至第8圖說明了本發明液晶顯示裝置之運作：第6圖顯示了本發明中控制訊號之真值表，說明了掃描順序訊號UPDN、致能訊號ODD_EN和奇偶選擇訊號O/E_S之邏輯準位和多工器電路116動作之間的關係；第7圖和第8圖則顯示了本發明液晶顯示裝置運作時之時序圖。
如第6圖所示，透過適當設定掃描順序訊號UPDN和致能訊號ODD_EN之值，本發明之源極驅動電路310可適用於不同佈局之畫素矩陣。舉例來說，若搭配液晶顯示裝置300中之畫素矩陣140，本發明可將致能訊號ODD_EN設為邏輯1，此時液晶顯示裝置300之運作如第7圖所示。首先說明當掃描順序訊號UPDN為邏輯0時源極驅動電路310之輸出資料順序：當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯1時，源極驅動電路310係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
；當奇偶選擇訊
號O/E_S為邏輯0時，源極驅動電路310係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
。此時(UPDN=0)閘極驅動電路320會由上至下依序驅動閘極線GL1
~GLn
，由閘極線GL1
控制之奇數畫素PXU
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
；由閘極線GL2
控制之偶數畫素PXD
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
，依此類推。同理，接著說明了當掃描順序訊號UPDN為邏輯1時源極驅動電路310之輸出資料順序：當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯0時，源極驅動電路310係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
；當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯1時，源極驅動電路310係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
。此時(UPDN=1)閘極驅動電路320會由下至上依序驅動閘極線GLn
~GL1
：由閘極線GLn
控制之偶數畫素PXD
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
；由閘極線GLn-1
控制之奇數畫素PXU
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
，依此類推。
另一方面，若應用於液晶顯示裝置400中之畫素矩陣240，本發明可將致能訊號ODD_EN設為邏輯0，此時液晶顯示裝置400之運作如第8圖所示。首先說明當掃描順序訊號UPDN為邏輯0時源極驅動電路310之輸出資料順序：當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯0時，源極驅動電路310係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
；當奇偶選擇訊號O/E_S為邏
輯1時，源極驅動電路310係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
。此時(UPDN=0)閘極驅動電路320會由上至下依序驅動閘極線GL1
~GLn
，由閘極線GL1
控制之偶數畫素PXU
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
；由閘極線GL2
控制之奇數畫素PXD
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
，依此類推。同理，接著說明了當掃描順序訊號UPDN為邏輯1時源極驅動電路310之輸出資料順序：當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯1時，源極驅動電路310係輸出奇數筆資料D1
、D3
、...、Dm-1
；當奇偶選擇訊號O/E_S為邏輯0時，源極驅動電路310係輸出偶數筆資料D2
、D4
、...、Dm
。此時(UPDN=1)閘極驅動電路320會由下至上依序驅動閘極線GLn
~GL1
：由閘極線GLn
控制之奇數畫素PXD
首先被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之奇數筆資料D1
；由閘極線GLn-1
控制之偶數畫素PXU
接著被開啟，並正確地接收資料線DL1
傳來之偶數筆資料D2
，依此類推。
在本發明之雙閘極液晶顯示裝置中，可針對不同畫素陣列佈局之液晶顯示面板來設定掃描順序訊號UPDN和致能訊號ODD_EN之值，再利用邏輯電路118來產生相對應之奇偶選擇訊號O/E_S。因此，本發明不需要修改光罩或更動電路設計，即能確保資料正確性，在不同應用中皆能正常顯示影像。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、300、400．．．液晶顯示裝置
111．．．奇數資料栓鎖器
112．．．偶數資料栓鎖器
110、310．．．源極驅動電路
120、320．．．閘極驅動電路
114．．．資料處理器
116．．．多工器電路
118．．．邏輯電路
CLC
．．．液晶電容
CST
．．．儲存電容
TFT．．．薄膜電晶體開關
STH．．．水平起始訊號
OEH．．．輸出致能訊號
DATA．．．影像資料
O/E_S．．．奇偶選擇訊號
130、330．．．時序控制器
140、240．．．畫素矩陣
PXU
、PXD
．．．畫素單元
DL1
～DLm
．．．資料線
GL1
～GLn
．．．閘極線
VCOM
．．．共同電壓
HSYNC．．．水平同步訊號
UPDN．．．掃描順序訊號
ODD_EN．．．致能訊號
STVU、STVD．．．垂直起始訊號
第1圖為先前技術中一具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置的示意圖。
第2圖為先前技術中另一具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置的示意圖。
第3圖為先前技術之液晶顯示裝置運作時之時序圖。
第4圖為本發明第一實施例中具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置的示意圖。
第5圖為本發明第二實施例中具有雙閘型畫素結構之液晶顯示裝置的示意圖。
第6圖為本發明中控制訊號之真值表。
第7圖和第8圖為本發明液晶顯示裝置運作時之時序圖。
111‧‧‧奇數資料栓鎖器
112‧‧‧偶數資料栓鎖器
114‧‧‧資料處理器
116‧‧‧多工器電路
118‧‧‧邏輯電路
CLC
‧‧‧液晶電容
CST
‧‧‧儲存電容
TFT‧‧‧薄膜電晶體開關
STH‧‧‧水平起始訊號
UPDN‧‧‧掃描順序訊號
ODD_EN‧‧‧致能訊號
O/E_S‧‧‧奇偶選擇訊號
140‧‧‧畫素矩陣
300‧‧‧液晶顯示裝置
310‧‧‧源極驅動電路
320‧‧‧閘極驅動電路
330‧‧‧時序控制器
DL1
~DLm
‧‧‧資料線
GL1
~GLn
‧‧‧閘極線
PXU
、PXD
‧‧‧畫素單元
HSYNC‧‧‧水平同步訊號
DATA‧‧‧影像資料
VCOM
‧‧‧共同電壓
STVU、STVD‧‧‧垂直起始訊號
Claims (6)
- 一種具雙閘極驅動架構之液晶顯示裝置，其包含：一第一閘極線，用來傳送一第一閘極驅動訊號；一第二閘極線，相鄰且平行於該第一閘極線，用來傳送一第二閘極驅動訊號；一資料線，垂直於該第一和第二閘極線，用來傳送一第一資料和一第二資料；一第一畫素，耦接於該資料線和該第一閘極線，用來依據該第一閘極驅動訊號和該第一資料以顯示畫面；一第二畫素，耦接於該資料線和該第二閘極線，用來依據該第二閘極驅動訊號和該第二資料以顯示畫面；一閘極驅動電路，用來依據一垂直起始訊號來輸出該第一和該第二閘極驅動訊號；以及一源極驅動電路，用來依據一掃描順序訊號來產生該垂直起始訊號，該源極驅動電路包含：一邏輯電路，用來依據該掃描順序訊號和一致能訊號來產生一奇偶選擇訊號；以及一多工器電路，用來接收一第一資料和一第二資料，並依據該奇偶選擇訊號來輸出該第一資料或該第二資料其中之一至該資料線。
- 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其另包含一時序控制器(timing controller)，用來提供該掃描順序訊號。
- 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該第一畫素包含：一第一薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)開關，其包含：一控制端，耦接於該第一閘極線；一第一端，耦接於該資料線；以及一第二端；一第一液晶電容，耦接於該第一薄膜電晶體之第二端和一共同電壓之間；以及一第一儲存電容，耦接於該第一薄膜電晶體之第二端和該共同電壓之間；且該第二畫素包含：一第二薄膜電晶體開關，其包含：一控制端，耦接於該第二閘極線；一第一端，耦接於該資料線；以及一第二端；一第二液晶電容，耦接於該第二薄膜電晶體之第二端和該共同電壓之間；以及一第二儲存電容，耦接於該第二薄膜電晶體之第二端和該共同電壓之間。
- 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該邏輯電路包含一互斥或閘(exclusive OR gate)。
- 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該閘極驅動電路係依據該垂直起始訊號來改變輸出該第一和該第二閘極驅動訊號之順序。
- 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該源極驅動電路另包含：一資料處理器，用來接收一原始影像資料；一第一資料栓鎖器，用來擷取該原始影像資料以提供該第一資料；以及一第二資料栓鎖器，用來擷取該原始影像資料以提供該第二資料。
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