TWI404006B - 液晶驅動電路及具有液晶驅動電路之液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

液晶驅動電路及具有液晶驅動電路之液晶顯示裝置

本發明係關於一種液晶驅動電路及具有液晶驅動電路之液晶顯示裝置，特別關於一種液晶部份驅動裝置，其組態為一非晶矽所製成之一薄膜電晶體閘極驅動器，且能夠於待機時執行部分驅動，並特別關於一種具有液晶部份驅動裝置之液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置具有相對低功率消耗，然而近來，仍需更進一步的減少功率消耗，特別是在行動電話領域或其類似的產品，這是由於對長時間操作之需求所造成的結果。舉例來說，即使是不使用背光源而具有低功率消耗的反射式液晶顯示裝置，仍需更進一步的將功率消耗減少。

眾所皆知，一液晶顯示裝置係使用一移位電晶體以減少功率消耗並減少液晶顯示裝置之線路空間，藉以提升空間效率，其中顯示列係依序藉由移位暫存器來選取，薄膜電晶體係藉由液晶來驅動顯示。。

只有當之前導線的一訊號輸入至相關的導線時才執行這樣的選擇性驅動，且在美國專利6,064,713係已揭露使用一電阻器作為高阻抗。在美國專利6,064,713中，並使用提升電容(bootstrap)技術以得到足夠的驅動電壓。

部份驅動的方法係已經被提出並且已實際應用來減少消耗功率，其係於待機時不讓整個液晶顯示元件執行顯示動作，而僅有一部分元件執行顯示動作。

在部分驅動的方法中係推遞導線來執行顯示動作，一設置在導線上的開關係可被選擇性地驅動而開啟，因此掃描資料係可提供至薄膜電晶體。

承上所述，部分驅動的方法並無法在一玻璃基板上形成由非晶矽電晶體製成閘極之GOG(gated river on glass，閘極驅動器在玻璃上)電路來實現。

此乃因為由非晶矽電晶體所構成之移位暫存器在閘極偏壓持續使用下會產生劣化，導致門檻值變化、影像品質改變，或導致操作的異常。也就是說，當部分驅動時，設置在導線上的電晶體開關在部分驅動時間內，需要持續使用閘極偏壓以使電晶體開啟，使用閘極偏壓的時間係與劣化程度成正比，從而無法保證長時間的正常操作。

本發明之目的在於提供一種液晶部份驅動裝置，以在部份驅動中將元件的劣化最小化，甚至適用於由非晶矽構成之GOG電路，並提供一種具有液晶部份驅動裝置之液晶顯示裝置。

依本發明之一種液晶驅動電路包含一第一移位暫存器以及一驅動裝置，第一移位暫存器係推遞一顯示影像之畫素陣列的導線位址，並輸出一致能訊號以僅驅動應顯示之導線；驅動裝置係相對應於該致能訊號，並輸出一導線驅動訊號，以驅動第一移位暫存器所致能之導線。

驅動裝置可以是一電晶體開關，其閘極係連接至第一移位暫存器之一輸出端，藉以控制導線驅動訊號之通過。或者，驅動裝置可以是一第二移位暫存器，第二移位暫存器係包含一允許導線掃描之致能開關，，第二移位暫存器並輸出一該畫素陣列之導線驅動訊號，其中，該第一移位暫存器之致能訊號輸出係經由該致能開關而連接於一內部端子。

驅動裝置係可由一第二移位暫存器所構成，其係相對於第一移位暫存器，而設置於畫素陣列之反側，並輸出一驅動畫素陣列之導線驅動訊號。致能開關係設置於第一移位暫存器之同側，第一移位暫存器之致能訊號連接於畫素陣列之導線。

因此，依本發明之液晶驅動電路及液晶顯示裝置，致能訊號係僅輸出於移位暫存器將要驅動的應顯示導線上，導線驅動訊號係藉由一分別的驅動裝置並依據致能訊號來提供，因此，即使當驅動電路由非晶矽所形成，部分驅動仍能夠執行。高電壓應用於各電晶體閘極的時間有效地縮短，因而可防止劣化，且可延長壽命

各導線位址並非直接指定在部份驅動實現，但是其係依序地指定使用一移位暫存期，因此，連接至外部的導線數量會大量減少，且利潤增加與成本降低得以實現。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種影像顯示系統。

[第一實施例]

圖1係顯示依據本發明較佳實施例之一液晶驅動電路之一簡化設定圖，其係接露如何傳送驅動訊號至一畫素陣列10的二行導線(第n條與第n＋1條)上，其中在畫素陣列10中的液晶顯示元件係設置為一矩陣形式。

針對第n條導線，係依據移位暫存器21的輸出，並經由致能開關/緩衝區31，將一致能導線上的訊號Pe1作為輸出至畫素陣列10之一訊號Rn。同樣地，針對第n＋1條導線，係依據移位暫存器22的輸出，並經由致能開關/緩衝區32，將一致能導線上的訊號Pe2做為輸出至畫素陣列10之一訊號Rn＋1。

移位暫存器除了具有相關導線之節點(Rn節點)之輸出，並具有一致能輸出Ren。致能輸出Ren係對一虛擬電容器(dummy capacitor)Cd充電，並輸入至之前與之後的移位暫存器。

圖2係顯示部份移位暫存器的一具體電路以及致能開關/緩衝區，在此電路圖中，係以電晶體皆為n通道型，並特別針對第n條導線作為說明，其餘導線皆具有與第n條導線相似的設定。

之前導線的一致能輸出Ren－1係提供至一電晶體Q1的汲極，且電晶體Q1的汲極與閘極係連接，之後導線的一致能輸出Ren＋1係提供至一電晶體Q2的閘極，一重設位準電壓Vreset係供給至源極，電晶體Q1的源極係連接電晶體Q2之汲極。一連接節點N1係連接至二電容器C1、C2之一端，並連接至二電晶體Q3、Q6之閘極。連接節點N1更連接一電晶體Q4之汲極，且重設位準電壓Vreset之電位係供給於電晶體Q4之源極。一脈衝訊號P係提供於電晶體Q3之汲極，且電晶體Q3之源極係連接至一電晶體Q5之汲極。一反向脈衝訊號invP提供於電容器C1之另一端，電晶體Q6之源極係連接至電晶體Q7之汲極，且這個連接點係作為擷取輸出訊號Rn的輸出節點，重設訊號reset係輸入至電晶體Q4、Q5、Q7之閘極。一連接節點NE1係電晶體Q3與Q5之連接點，其係連接至電容器C2之另一端。致能輸出Ren的致能訊號係於連接節點NE1產生，且虛擬電容器Cd係連接於連接節點NE1以及重設位準電壓Vreset之間，虛擬電容器Cd係用以維持移位暫存器之運作，其電容值需要維持在一數值以有效地吸收寄生電容。

因此，關於顯示於圖2之電路以及顯示於圖1之區塊圖之間的關係，是在於電晶體Q6係對應至致能開關/緩衝區以執行閘極驅動，且其他部分係對應至移位暫存器以及虛擬電容器。

液晶驅動電路的運作將參考時序圖圖3來加以說明。

重設訊號reset係應用於電晶體Q4、Q5、Q7之閘極以進行前述之重設動作。但是，這些電晶體在沒有執行重設動作時，其運作是可被忽略的，這是由於重設動作係讓全部導線共同導通，且在各視框期間內僅執行一次，藉以排出電路中不需要的電荷，進而確保電路的運作。

在圖3中，實線表示忽略掃描的情況，虛線表示依序操作移位暫存器的情況。

針對如同從圖2出現的第n條導線並考慮之前一導線的運作，由於要得到第n條導線之訊號Rn與致能輸出Ren的輸出之前需要之前一導線的訊號Rn－1。在之後導線的致能輸出Ren＋1上的致能訊號亦輸入至電晶體Q2之閘極，但由於在第n條導線上的訊號係低位準，使電晶體Q2係於關閉狀態。

另外，由於在之前一條導線之致能輸出Ren－1係高位準，因而開啟(turned on)電晶體Q1，並增加Rn節點之電壓，此電壓係小於電晶體Q1之門檻值電壓之高位準，且電晶體Q3與Q6係開啟。當執行掃描時，只要致能導線上的訊號Pe1變為高位準，則輸出訊號Rn變為高位準。其中若輸出訊號Rn仍處於低狀態，即使因沒有供應致能導線上的脈衝訊號Pe而忽略掃描，電晶體Q6係仍開啟。

當忽略掃描時，一掃描脈衝P1係供應使電晶體Q3係開啟，因此在節點NE1的致能輸出Ren變為高位準，且對虛擬電容器Cd充電。同時如圖3所示，在Rn－1節點的下降時序時Rn節點的電位能更增加。由於電容器C2以及電晶體Q3係構成一提升電容電路，也就是說，在第n－1條導線與第n條導線的二個期間，可從二階段的位準變化而得到一訊號。

二系統的訊號P1、P2係可作為掃描脈衝以確保各導線的運作。如從圖2所示，一反轉脈衝invP亦被使用，其係藉由設置於各移位暫存器之一反轉裝置而產生以形成一反轉訊號，或準備一提供導線之獨立訊號以作為掃描脈衝。

在以下的例子中，對於各導線，一對順向與逆向訊號係交替地從四個導線取得，這四個訊號P1、invP1、P2、invP2係由供給導線提供。

這個關係適用於類似的任意連續二期間，且類似的運作係重複作動於各導線。

移位暫存器藉由使用圖2之電路來依序開啟各導線的節點，但是並沒有驅動各相關導線，且除非致能開關Q6被開啟，否則也沒有被執行顯示動作。因此藉由移位暫存器來推遞顯示開始導線以及開啟致能該關可以部份地驅動。

高電位能係僅在必要的時序供給至各電晶體之閘極，且經由致能開關而提供至畫素陣列之導線之脈衝並沒有被供給至電晶體，其中此電晶體係設定致能開關之組態但應用於與致能導線Pe相關之電晶體之汲極，因此，即使電晶體由非晶矽所形成，電晶體的劣化係被壓抑，且驅動電路的壽命得以延長。

[第二實施例]

圖4至圖6顯示依據本發明第二較佳實施例之液晶驅動電路之設定與運作，圖4係顯示設定的簡化圖，圖4設定與圖1之設定不同，且不同之處在於移位暫存器係設置於液晶畫素陣列10的兩端，一端係移動至將顯像的導線，且另一端係提供選取訊脈衝至畫素陣列之閘極導線。

圖4係顯示對於第n條導線與第n＋1條導線之設定，其中在右側之二移位暫存器51、52係分別為推遞導線之第二移位暫存器，而在左側的移位暫存器41、42係分別為對畫素陣列10執行導線驅動之第一移位暫存器。一開關SW係設置於畫素陣列10旁以根據掃描訊號來連接第二移位暫存器之輸出導線以及第一移位暫存器之輸出導線。

圖5係顯示圖4設定之一電路圖，其係揭露第n條導線，但其他導線亦具有同樣的設定。

於左側所示之五個電晶體Q11~Q15之移位暫存器，就電路而言係與圖2所揭露之包含有電晶體Q1~Q5之移位暫存器部分具有相同的構成，因此這些電晶體的對應參考符號係相差10。然而，構成的不同之處在於之前導線及之後導線的移位暫存器所輸出的訊號Rn－1、Rn＋1係作為將輸入的訊號，藉以取代圖1中的致能輸出的致能訊號Ren＋1、Ren＋1，僅得到的輸出係為訊號Rn。

另外，於右側包含五個電晶體Q21~Q25之移位暫存器係與圖2所揭露之包含電晶體Q1~Q5移位暫存器部分與虛擬電容器Cd之電路具有相同的構成，因此這些電晶體的對應參考符號係相差20，然而，與對應於圖2之電容器C1、C2者由於與致能訊號有關，其係被標示為Ce21以及Ce22。

此設定與圖2之設定不同之處在於當左側之移位暫存器的輸出訊號Rn供給至畫素陣列10之後，在的移位暫存器的輸出訊號Rn係連接至作為致能開關之電晶體Q31之一端。致能輸出Ren係在右端移位暫存器之輸出，其係連接至電晶體Q31之另一端。且一掃描訊號係用以掃描畫素陣列，其係提供至開關電晶體之閘極。

產生掃描訊號的電路設定具有閘極導線，閘極導線係連接各導線之間極，閘極導線係連接至電晶體Q41之汲極，電晶體Q41之源極與閘極係連接，且一掃描致能訊號Scan Enable 1係提供至電晶體Q41之源極，且電晶體Q41之源極係連接至一電容器Csc與一電晶體Q42源極之連接點。再者，掃描致能訊號Scan Enable 2係提供至電容器Csc之另一端，重設位準電壓Vreset的電位能係應用於電晶體Q42之汲極，且用以重置掃描之一掃描重置訊號Scan Reset係應用於閘極。

電路的運作將使用時序圖圖6來說明。

在各視框開始時係可重置各移位暫存器，在右側的移位暫存器係先運作以推遞目標導線位址，若到了第n條導線，節點NE22係藉由二階段提升電容動作使得其本身位準增加，致能輸出Ren的致能訊號係因而產生，且虛擬電容器係被充電。

第n條導線係作為部分驅動的開始導線，當掃描致能訊號Scan Enable 1變為高位準，掃描訊號位準係透過連接至電晶體Q41的二極體增加，當掃描致能訊號Scan Enable 2在掃描致能訊號Scan Enable 1變為高位準期間變為高位準，用以掃描之電容器Csc係被充電且電容器之電荷增加至掃描訊號，其中掃描訊號係二階段地增加。

然後，電晶體Q31係電性導通，且節點NE22之電壓位準係作為驅動畫素陣列之第n條導線的訊號Rn。

當決定訊號Rn的值時，這個值係被傳送至下一條導線之移位暫存器，其亦被提供於脈衝P1、P2，因此在左側之移位暫存器依序推遞導線，藉以驅動畫素陣列，因而實現部分驅動。

因此，當在右側之移位暫存器到達應被部份驅動的導線位址時，其輸出係作為驅動畫素陣列的訊號，所以，在左側之移位暫存器係依序推遞畫素陣列的導線，因而可實現部分地驅動。

為了停止部分的驅動，掃描重置訊號係提供以關閉電晶體Q31，且訊號ereset係提供於在右側之移位暫存器以降低致能輸出Ren的電位能，因而停止訊號Rn供給至之後導線。如從圖6所示，在左側之移位暫存器之運作係因而在次二導線完全停止。

藉由採取這樣的設定，類似於第一實施例，高電壓並沒有需要連續地應用於移位暫存器之電晶體之閘極，因而可防止非晶矽電晶體之劣化，且具有高空間效率之液晶顯示裝置可被應用於空間有大量限制之各類裝置，由於二移位暫存器係設置於液晶顯示螢幕之兩旁，特別可應用於行動電話等等。

[第三實施例]

依據本發明第三較佳實施例之液晶驅動電路將參考圖7至圖9來說明。

圖7係顯示依據本發明第三較佳實施例之液晶驅動電路之一示意設定，其係顯示類似於其他實施例之第n與第n＋1條導線，由參考字元61與62所標示之在左側之第一移位暫存器，係推遞一目標位址導線。第一移位暫存器的輸出與使掃描有效的掃描訊號Scan係經及閘(AND)運算，及閘之輸出與之前導線的致能訊號係經或閘(OR)運算，且參考字元71與72所標示之第二移位暫存器，係依據或閘之輸出以輸出用來驅動畫素陣列10之訊號，這個電路係藉由使掃描有效的掃描訊號與致能訊號來供給高驅動電壓至畫素陣列。另外，雖然及閘和或閘顯示於圖7，但僅是為了功能上的說明而已。

在圖8係顯示一具體電路，並顯示設定係對第n條導線，但是其他導線亦具有同樣的設定。

由五個電晶體Q51~Q55所設定之第一移位暫存器的對應部分係產生致能輸出Ren的致能訊號，但以電路而言，其係與圖2中由電晶體Q1~Q5並排除用以輸出訊號Rn部份的移位暫存器具有完全相同的構成。因此這些電晶體的對應參考符號係相差50。所以，根據與圖2完全相同的運作，係可依序執行空掃描，且當輪到關導線時，係在致能輸出Ren上輸出用以致能相關導線的致能訊號。

致能輸出Ren係連接至與圖5相同設定之致能開關Q31，其中電晶體之另一端係作為第二移位暫存器之輸入。用以產生針對各導線致能開關之閘極之掃描訊號之電路設定係與圖5相同，因而具有相同的參考符號，因此以下不在重複地說明。

在致能開關Q31另一端的第二移位暫存器亦具有本質上與第一移位暫存器相同的設定，但是由致能開關Q31提供之致能輸出Ren係連接節點N61，節點N61係電晶體Q61之汲極與電晶體Q62之源極的連接點。用以驅動畫素陣列10上相關導線的輸出訊號Rn係藉由第二移位暫存器而得到。

圖8設定的操作將根據時序圖圖9來做說明。

第一移位暫存器係針對各導線輸出用以使相關導線有效的訊號，且致能輸出Ren的位準係二階段地係在節點NE52針對第N條導線而增加。然而，由於除非致能開關Q31開啟，否則致能輸出Ren上這些位準的致能訊號並不會影響第二移位暫存器，因此可執行俗稱的「空掃描」。

當相關導線被提供有如圖6中對於圖5之設定之掃描致能訊號Scan Enable lsignal 1、Scan Enable lsignal 2時，電晶體Q1將開啟。致能輸出Ren係應用於前述之第二移位暫存器之內部節點N61，節點N61係電路的內部端點因而具有高阻抗。之前導線之輸出訊號Rn－1係透過電晶體Q61提供至節點，其係藉由電容器C62與電晶體Q63之二步驟提升電容動作而增加，因此，可在節點N62產生高電壓(約15伏特)，使畫素陣列經由相關導線來驅動。

在本實施例中，由於在第一移位暫存器可得到致能輸出，且致能輸出係僅在掃描指令時藉由致能開關連接至第二移位暫存器，且導線驅動訊號係藉由第二移位暫存器的作動而產生，因此亦較容易地實現部分的驅動。再者，由於高電壓係僅在一有限期間應用於電晶體之閘極，所以即使電晶體係由非晶矽所製成仍可壓抑電晶體之劣化，。因此，可長時間的穩定驅動運作。

在以上各實施例中，各移位暫存器具有實質上相同的設定，但具有相似效果的變化與等效物也可適用。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10．．．畫素陣列

21~22、41~42、51~52、61~62、71~72．．．移位暫存器

31、32．．．致能開關/緩衝區

C1、C2、C11、C12、Ce21、Ce22、C61、C62、Ce61、Ce62、C1、C2、Csc．．．電容器

Cd．．．虛擬電容器

Q1~Q7、Q11~Q15、Q31、Q21~Q27、Q41~Q42、Q51~Q55、Q61~Q65．．．電晶體

N1、NE1、N11、N12、NE21、NE22、NE51、NE52、N61、N62．．．節點

SW．．．開關

P、P1、P2．．．脈衝訊號

invP、invP1、invP2．．．反向脈衝訊號

Pe、Pe1、Pe2．．．致能導線上的訊號

Rn－2、Rn－1、Rn、Rn＋1、Rn＋2．．．訊號

Ren－2、Ren－1、Ren、Ren＋1、Ren＋2．．．致能輸出

Scan Enable 1、Scan Enable 2．．．掃描致能訊號

Scan Reset．．．掃描重置訊號

reset．．．重設訊號

ereset．．．訊號

Vreset．．．重設位準電壓

圖1係顯示依據本發明第一較佳實施例之一液晶驅動電路之一示意設定之一區塊圖；圖2係顯示圖1設定細節之一電路圖；圖3係說明圖2運作之一時序圖；圖4係顯示依據本發明第二較佳實施例之一液晶驅動電路之一示意設定之一區塊圖；圖5係顯示圖4設定細節之一電路圖；圖6係說明圖5運作之一時序圖；圖7係顯示依據本發明第三較佳實施例之一液晶驅動電路之一示意設定之一區塊圖；圖8係顯示圖7設定細節之一電路圖；以及圖9係說明圖8運作之一時序圖；

10．．．畫素陣列

21、22．．．移位暫存器

31、32．．．致能開關/緩衝區

Cd．．．虛擬電容器

Pe1、Pe2．．．致能導線上的訊號

Rn、Rn＋1．．．訊號

Ren－1、Ren、Ren＋1、Ren＋2．．．致能輸出

Claims (8)

1. 一種液晶驅動電路，包含：一第一移位暫存器，係推遞一顯示影像之畫素陣列的導線位址，並輸出一致能訊號以僅驅動應顯示之該導線；以及一驅動裝置，係相對應於該致能訊號輸出一導線驅動訊號，以驅動該第一移位暫存器所致能之該導線，該驅動裝置包含：一第二移位暫存器，其輸出驅動該畫素陣列之該導線驅動訊號；以及一致能開關，係一電晶體開關，其一端連接該第一移位暫存器，另一端連接該第二移位暫存器，且一掃描訊號提供至該致能開關之閘極，以控制該導線驅動訊號之通過。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中該驅動裝置及該第一移位暫存器係相對該畫素陣列設置於同側，且該第一移位暫存器之致能訊號係經由該致能開關而傳送至該驅動裝置之一內部端子。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中該第二移位暫存器係相對於該第一移位暫存器，而設置於該畫素陣列之反側，該致能開關係設置於該第一移位暫存器之同側，且該第一移位暫存器之該致能訊號係經由該致能開關傳送至該畫素陣列之該導線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中該 第一移位暫存器係包含連接至該致能訊號輸出之導線之一輔助電容器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中該第一移位暫存器係包含一提升電路，該提升電路係藉由一電晶體以及連接於該電晶體之該閘極與該汲極間之一電容器，以得到該導線之該致能訊號輸出，其中該導線之該致能訊號輸出的變化係依據一之前導線之該致能訊號輸出。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中該液晶驅動電路係形成於一玻璃基板上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中設定該液晶驅動電路之一電晶體係由非晶矽所製成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶驅動電路，其中一畫素陣列係由該液晶驅動電路所驅動。