TWI408659B - 液晶顯示面板上的驅動器以及相關控制方法 - Google Patents

液晶顯示面板上的驅動器以及相關控制方法 Download PDF

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Description

液晶顯示面板上的驅動器以及相關控制方法
本發明是有關於一種液晶顯示面板上的驅動器與相關方法，且特別是有關於一種液晶顯示面板上驅動器之間的低電壓擺幅(low swing voltage)以及低轉態速度(slow high-low transition)的傳遞信號。
請參照第一圖，其所繪示為習知液晶顯示面板及其驅動器示意圖。一般來說，液晶顯示面板(LCD panel)10可分為顯示區12與非顯示區14。顯示區12中包括薄膜電晶體陣列(TFT array)，而非顯示區14包括一閘驅動器(gate driver)20、一主源驅動器(master source driver)40與一僕源驅動器(slave source driver)60用以控制薄膜電晶體陣列中的電晶體。
以解析度為800*480的液晶顯示面板為例，閘驅動器20需要480條連線連接至薄膜電晶體陣列用以控制每一列(row)的動作，因此，閘驅動器20又可稱為列驅動器(row driver)；主源驅動器40與僕源驅動器60可統稱為行驅動器(column driver)。以紅色、綠色、藍色(RGB)進行控制的薄膜電晶體陣列為例，主源驅動器40與僕源驅動器60共需要2400(800*3)條連線連接至薄膜電晶體陣列以控制每一行(column)的動作，因此，主源驅動器40需要1200條連線而僕源驅動器60需要1200條連線。
習知技術之液晶顯示面板10外的電路板80上的顯示控制電路(display controller)82會分別輸出第一數位影像信號與第二數位影像信號至主源驅動器40與僕源驅動器60；而第一數位影像信號與第二數位影像信號是利用二軟板(Flexible Print Circuit，FPC)42、44傳遞至液晶顯示面板10上的主源驅動器40與僕源驅動器60。主源驅動器40會根據第一數位影像信號產生一閘驅動信號至閘驅動器20。
一般來說，習知的顯示控制電路82所輸出的第一數位影像信號與第二數位影像信號為TTL或CMOS邏輯準位，亦即高準位約為3.3V而低準位約為0V。同理，主源驅動器40輸出的閘驅動信號也為TTL或CMOS邏輯準位。
再者，連接於液晶顯示面板10與電路板80之間的軟板42、44的價格與其面積成正比，因此，軟板42、44也是需要考量的一個重大成本因素。
本發明的目的係提出一種液晶顯示面板上的驅動器，其中傳遞的信號具有低電壓擺幅(low swing voltage)以及低轉態速度(slow high-low transition)。
本發明提出一種液晶顯示面板，連接至一顯示控制電路，包括：一主源驅動器，用以接收來自該顯示控制電路之具有一第一電性規格的一數位影像信號，並將該數位影像信號轉換成為一第二電性規格的一閘驅動信號與一僕源驅動信號；一閘驅動器，用以接收該第二電性規格的該閘驅動信號；以及，一僕源驅動器，用以接收該第二電性規格的該僕源驅動信號；其中，該主源驅動器、該僕源驅動器與該閘驅動器驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列。
本發明更提出一種低電磁干擾之液晶驅動信號傳輸方法，包含：接收一數位影像信號，其具有一第一電性規格；根據該數位影像信號產生一第二電性規格的一閘驅動信號與一僕源驅動信號；以及，分別利用該數位影像信號、該第二電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列。
為了使　鈞局能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參照第二圖，其所繪示為本發明液晶顯示面板及其驅動器之實施例。液晶顯示面板(LCD panel)100包含顯示區112與非顯示區114。顯示區112中包括薄膜電晶體陣列，而非顯示區114包括閘驅動器120、主源驅動器140及僕源驅動器160，用以驅動薄膜電晶體陣列中的電晶體。
電路板180上的顯示控制電路182僅利用一軟板150傳遞一數位影像信號至主源驅動器140。主源驅動器140根據數位影像信號產生一僕源驅動信號與一閘驅動信號分別傳遞至僕源驅動器160與閘驅動器120。而數位影像信號、閘驅動信號與僕源驅動信號皆為TTL或CMOS邏輯準位。由於軟板150的價格是與其面積成正比，利用單一軟板傳遞數位影像信號可以降低成本，而且可以提升整體信號之品質，詳細理由揭露如下。
由於閘驅動信號與僕源驅動信號皆為TTL或CMOS邏輯準位，且其頻率約為幾十MHz，因此，快速高低準位的變換所引起的電磁干擾(Electro Magnetic Interference，EMI)非常地嚴重。為了解決電磁干擾的問題，可在液晶顯示面板上的僕源驅動信號與閘驅動信號的線路(trace)上包覆一屏蔽金屬(shielding metal)，用以降低電磁干擾。
本發明更揭露將TTL或CMOS邏輯準位的閘驅動信號與僕源驅動信號轉換為低電壓擺幅(low swing voltage)以及低轉態速度(slow high-low transition)的閘驅動信號與僕源驅動信號，用以降低電磁干擾並且可不需使用屏蔽金屬。
請參照第三圖，其所繪示為本發明液晶顯示面板及其驅動器的另一實施例。主源驅動器190中包括一主電路(main circuit)192與一轉換輸出單元194。主電路192的動作原理與第二圖中主源驅動器140皆相同。亦即，主電路192接收由顯示控制電路182輸出的數位影像信號，並且輸出TTL或CMOS邏輯準位的僕源驅動信號與閘驅動信號至轉換輸出單元194。
轉換輸出單元194可接收TTL或CMOS邏輯準位的閘驅動信號與僕源驅動信號並轉換為低電壓擺幅以及低轉態速度的閘驅動信號與僕源驅動信號。對應地，閘驅動器120與僕源驅動器160中包含轉換輸入單元122、162，其可將接收的低電壓擺幅以及低轉態速度的閘驅動信號與僕源驅動信號轉換成為TTL或CMOS邏輯準位的閘驅動信號與僕源驅動信號。
很明顯地，於液晶顯示面板100上線路所傳遞的信號為低電壓擺幅以及低轉態速度的閘驅動信號與僕源驅動信號。因此，本實施例可以實現節省屏蔽金屬且整體電磁干擾可有效地降低。
請參照第四圖A，其所繪示為本發明轉換輸出單元示意圖。轉換輸出單元包括第一PMOS電晶體(Mp1)、第二PMOS電晶體(Mp2)、第一NMOS電晶體(Mn1)、第二NMOS電晶體(Mn2)。舉例而言，第一PMOS電晶體(Mp1)源極連接至3.3V電壓源，第一PMOS電晶體(Mp1)閘極與汲極連接形成二極體連接電晶體(diode connected transistor)；第二NMOS電晶體(Mn2)源極連接至接地端，第二NMOS電晶體(Mn2)閘極與汲極連接形成二極體連接電晶體。
第二PMOS電晶體(Mp2)與第一NMOS電晶體(Mn1)形成一緩衝器(buffer)196。第二PMOS電晶體(Mp2)源極連接至第一PMOS電晶體(Mp1)汲極，第一NMOS電晶體(Mn1)閘極連接至第二PMOS電晶體(Mp2)閘極，成為緩衝器196輸入端；第二PMOS電晶體(Mp2)汲極連接至第一NMOS電晶體(Mn1)汲極，成為緩衝器196輸出端；第一NMOS電晶體(Mn1)源極連接至第二NMOS電晶體(Mn2)汲極。
由第四圖A可知，由於第一PMOS電晶體(Mp1)與第二NMOS電晶體(Mn2)為二極體連接電晶體。第一PMOS電晶體(Mp1)汲極電壓為V1，第二NMOS電晶體(Mn2)汲極電壓為V2，Vcc>V1>V2>0。因此，第四圖A的轉換輸出單元可將電壓擺幅由3.3V降低為(V1-V2)。
請參照第四圖B，其所繪示為本發明另一轉換輸出單元示意圖。轉換輸出單元包括第一緩衝器202、第二緩衝器204、第三緩衝器206、第一延遲單元208、與第二延遲單元210。第一緩衝器202、第二緩衝器204與第三緩衝器206可與第四圖A中的緩衝器196相同，其可接收的高低電壓源分別為V1與V2；且第一延遲單元208與第二延遲單元210具有相異的延遲時間(delay time)。
信號輸入端直接連接至第一緩衝器202輸入端；信號輸入端連接至第一延遲單元208輸入端，而第一延遲單元208輸出端連接至第二緩衝器204輸入端；信號輸入端亦連接至第二延遲單元210輸入端，而第二延遲單元210輸出端連接至第三緩衝器206輸入端。
於此實施例中，第四圖B的轉換輸出單元除了可將電壓擺幅由3.3V降低為(V1-V2)之外，更可將具有第一轉態速度降低為第二轉態速度。
請參照第五圖，其所繪示為根據本發明具體實施例之轉換輸入單元示意圖。轉換輸入單元包括比較器220、第一電阻(R1)、與第二電阻(R2)。第一電阻(R1)與第二電阻(R2)串接於3.3V電源電壓與接地端之間，且第一電阻(R1)與一第二電阻(R2)連接形成一分壓電路，可提供一臨限電壓(Vth)至比較器220的正極輸入端。而信號端連接至比較器220的負極輸入端，於此實施例中，轉換輸入單元可將電壓擺幅由(V1-V2)提高為3.3V之外，更可將第二轉態速度提高為第一轉態速度。
第六圖繪示根據本發明具體實施例之低電磁干擾之液晶驅動信號傳輸方法流程圖。於步驟610，主源驅動器經由一軟板接收顯示控制電路所輸出的數位影像信號，根據數位影像信號轉換產生另一規格的閘驅動信號與僕源驅動信號，例如可為高速傳收邏輯規格(High-Speed Transceiver Logic，HSTL)或者殘餘連續終結邏輯規格(Stub Series Terminated Logic，SSTL)；而數位影像信號例如可符合低電壓差動信號規格；而該另一規格的閘驅動信號與僕源驅動信號的電壓擺幅與轉態速度小於TTL或CMOS邏輯規格的電壓擺幅與轉態速度，且該另一規格的閘驅動信號與僕源驅動信號的轉態速度係為可調整的。於步驟620，閘驅動器接收該另一規格的閘驅動信號，之後，閘驅動器可將該另一規格的閘驅動信號轉換成為TTL或CMOS邏輯規格的閘驅動信號，TTL或CMOS邏輯規格的閘驅動信號可操作於第一準位與第二準位之間，該另一規格的該閘驅動信號可操作於第三準位與第四準位之間，第一準位大於第三準位，第三準位大於第四準位，以及，第四準位大於第二準位。於步驟630，僕源驅動器接收該另一規格的僕源驅動信號，之後，僕源驅動器可將該另一規格的僕源驅動信號轉換成為TTL或CMOS邏輯規格的僕源驅動信號。於步驟640，主源驅動器、閘驅動器、僕源驅動器分別利用數位影像信號、該另一規格的閘驅動信號與僕源驅動信號驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列。
本發明的優點在於提出一種液晶顯示面板上的驅動器，於液晶顯示面板上線路傳遞的信號具有低電壓擺幅以及可調整之低轉態速度，使得液晶顯示面板上的電磁干擾有效地降低。應了解到，本發明並未限定驅動器之間信號的規格，其可為高速傳收邏輯規格(High-Speed Transceiver Logic，HSTL)或者殘餘連續終結邏輯規格(Stub Series Terminated Logic，SSTL)。本發明也不應侷限於特定的顯示控制電路輸出的數位影像信號之規格，舉例而言，可為低電壓差動信號規格(Low Voltage Differential Signal，LVDS)。
綜上所述，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，當可作各種更動與潤飾，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。
 本案圖式中所包含之各元件列示如下：
10．．．液晶顯示面板
12．．．顯示區
14．．．非顯示區
20．．．閘驅動器
40．．．主源驅動器
42、44．．．軟板
60．．．僕源驅動器
80．．．電路板
82．．．顯示控制電路
100．．．液晶顯示面板
112．．．顯示區
114．．．非顯示區
120．．．閘驅動器
122、162．．．轉換輸入單元
140．．．主源驅動器
160．．．僕源驅動器
150．．．軟板
180．．．電路板
182．．．顯示控制電路
190．．．主源驅動器
192．．．主電路
194．．．轉換輸出單元
196‧‧‧緩衝器
202‧‧‧第一緩衝器
204‧‧‧第二緩衝器
206‧‧‧第三緩衝器
208‧‧‧第一延遲單元
210‧‧‧第二延遲單元
220‧‧‧比較器
本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：
第一圖所繪示為習知液晶顯示面板及其驅動器示意圖。
第二圖所繪示為本發明液晶顯示面板及其驅動器之實施例。
第三圖所繪示為本發明液晶顯示面板及其驅動器的另一實施例
第四圖A所繪示為本發明具體實施例之轉換輸出單元示意圖。
第四圖B所繪示為本發明另一具體實施例之轉換輸出單元示意圖。
第五圖所繪示為本發明具體實施例之轉換輸入單元示意圖。
第六圖繪示根據本發明具體實施例之低電磁干擾之液晶驅動信號傳輸方法流程圖。
100．．．液晶顯示面板
112．．．顯示區
114．．．非顯示區
120．．．閘驅動器
122、162．．．轉換輸入單元
160．．．僕源驅動器
150．．．軟板
180．．．電路板
182．．．顯示控制電路
190．．．主源驅動器
192．．．主電路
194．．．轉換輸出單元

Claims (22)

  1. 一種液晶顯示面板，連接至一顯示控制電路，包括：一主源驅動器，包括：一主電路，接收來自該顯示控制電路之具有一第一電性規格的一數位影像信號，並轉換成為該第一電性規格的一閘驅動信號與一僕源驅動信號；以及一轉換輸出單元，接收該第一電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號，並轉換為一第二電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號；一閘驅動器，用以接收該第二電性規格的該閘驅動信號；以及一僕源驅動器，用以接收該第二電性規格的該僕源驅動信號；其中，該主源驅動器、該僕源驅動器與該閘驅動器驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列；其中，該轉換輸出單元包括：一緩衝器，該緩衝器接收該第一電性規格的該閘驅動信號並轉換為該第二電性規格的該閘驅動信號；該第一電性規格的該閘驅動信號操作於一第一準位與一第二準位之間，該第二電性規格的該閘驅動信號可操作於一第三準位與一第四準位之間，該第一準位大於該第三準位，該第三準位大於該第四準位，以及，該第四準位大於該第二準位。
  2. 如申請專利範圍1所述之液晶顯示面板，其中該第二電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號的電壓擺幅與轉態速度小於一TTL或一CMOS邏輯規格的電壓擺幅與轉態 速度。
  3. 如申請專利範圍1所述之液晶顯示面板，其中該第二電性規格為一高速傳收邏輯規格或者一殘餘連續終結邏輯規格。
  4. 如申請專利範圍1所述之液晶顯示面板，其中該第一電性規格係為一TTL或一CMOS邏輯規格。
  5. 如申請專利範圍4所述之液晶顯示面板，其中該閘驅動器更包括一轉換輸入單元，用以接收該第二電性規格的該閘驅動信號並轉換成為該TTL或該CMOS邏輯規格的該閘驅動信號。
  6. 一種液晶顯示面板，連接至一顯示控制電路，包括：一主源驅動器，包括：一主電路，接收來自該顯示控制電路之具有一第一電性規格的一數位影像信號，並轉換成為該第一電性規格的一閘驅動信號與一僕源驅動信號；以及一轉換輸出單元，接收該第一電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號，並轉換為一第二電性規格的該閘驅動信號與該僕源驅動信號；一閘驅動器，用以接收該第二電性規格的該閘驅動信號；以及一僕源驅動器，用以接收該第二電性規格的該僕源驅動信號；其中，該主源驅動器、該僕源驅動器與該閘驅動器驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列；其中該轉換輸出單元包括：一第一緩衝器；一第一延遲單元；一第二緩衝器，該第二緩衝器的輸入端連接至該 第一延遲單元輸出端；一第二延遲單元；以及一第三緩衝器，該第三緩衝器的輸入端連接至該第二延遲單元輸出端；該第一緩衝器輸入端、該第一延遲單元輸入端、該第二延遲單元輸入端接收該第一電性規格的該閘驅動信號；且該第一緩衝器輸出端、該第二緩衝器輸出端、該第三緩衝器輸出端輸出該第二電性規格的該閘驅動信號。
  7. 如申請專利範圍6所述之液晶顯示面板，其中該第二電性規格為一高速傳收邏輯規格或者一殘餘連續終結邏輯規格。
  8. 如申請專利範圍7所述之液晶顯示面板，其中該第一電性規格係為一TTL或一CMOS邏輯規格。
  9. 如申請專利範圍8所述之液晶顯示面板，其中該TTL或該CMOS邏輯規格的該閘驅動信號可操作於一第一準位與一第二準位之間，該第二電性規格的該閘驅動信號可操作於一第三準位與一第四準位之間，該第一準位大於該第三準位，該第三準位大於該第四準位，以及，該第四準位大於該第二準位。
  10. 如申請專利範圍6所述之液晶顯示面板，其中該僕源驅動器更包括一轉換輸入單元，用以接收該第二電性規格的該僕源驅動信號並轉換成為該TTL或該CMOS邏輯規格的該僕源驅動信號。
  11. 如申請專利範圍10所述之液晶顯示面板，其中該轉換輸入單元包括：一比較器，該比較器的第一端可接收一參考電壓，該 比較器的第二端可接收該第二電性規格的該僕源驅動信號，該比較器的輸出端可輸出該TTL或該CMOS邏輯規格的該僕源驅動信號。
  12. 如申請專利範圍11所述之液晶顯示面板，其中該TTL或該CMOS邏輯規格的該僕源驅動信號可操作於一第一準位與一第二準位之間，該第二電性規格的該僕源驅動信號可操作於一第三準位與一第四準位之間，該第一準位大於該第三準位，該第三準位大於該第四準位，以及，該第四準位大於該第二準位。
  13. 如申請專利範圍6所述之液晶顯示面板，其中該數位影像信號符合一低電壓差動信號規格。
  14. 如申請專利範圍6所述之液晶顯示面板，其中該主源驅動器係經由一軟板接收具有該第一電性規格的數位影像信號。
  15. 一種低電磁干擾之液晶驅動信號傳輸方法，包含：利用一主源驅動器接收一數位影像信號，其具有一第一電性規格；根據該數位影像信號產生一第二電性規格的一閘驅動信號至一閘驅動器與產生該第二電性規格的一僕源驅動信號至一僕源驅動器；以及分別利用該主源驅動器、該僕源驅動器與該閘驅動器驅動該液晶顯示面板的一薄膜電晶體陣列；其中，該僕源驅動器包括一轉換輸入單元，其包括：一比較器，該比較器的第一端可接收一參考電壓，該比較器的第二端可接收該第二電性規格的該僕源驅動信號，該 比較器的輸出端可輸出該第一電性規格的該僕源驅動信號。
  16. 如申請專利範圍15所述之方法，其中該第二電性規格為高速傳收邏輯規格或者殘餘連續終結邏輯規格。
  17. 如申請專利範圍15所述之方法，其中該第一電性規格係為一低電壓差動信號規格。
  18. 如申請專利範圍15所述之方法，其中該第二電性規格的閘驅動信號與僕源驅動信號的電壓擺幅與轉態速度小於TTL或CMOS邏輯規格的電壓擺幅與轉態速度。
  19. 如申請專利範圍15所述之方法，其中該第二電性規格的閘驅動信號與僕源驅動信號的轉態速度係為可調整的。
  20. 如申請專利範圍15所述之方法，更包括將該第二電性規格的該閘驅動信號轉換成為該TTL或該CMOS邏輯規格的該閘驅動信號之步驟。
  21. 如申請專利範圍15所述之方法，更包括將該第二電性規格的該僕源驅動信號轉換成為該TTL或該CMOS邏輯規格的該僕源驅動信號之步驟。
  22. 如申請專利範圍15所述之方法，其中該接收該數位影像信號之步驟係經由一軟板接收具有該第一電性規格之數位影像信號。
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