TWI415060B - 影像顯示系統 - Google Patents

Description

影像顯示系統

本發明係關於一種影像顯示系統，特別關於一種影像顯示系統內之閘極驅動器。

第1圖係顯示傳統之閘極驅動電路，包括複數閘極驅動器101以及邏輯電路102，分別用以根據垂直起始脈波STV或前一級閘極驅動器所輸出之閘極驅動信號以及ENBV信號產生各級之閘極驅動信號(gate driving signal)G1、G2...GN。第2圖係顯示如第1圖所示之傳統的閘極驅動器詳細電路圖。如圖所示，閘極驅動器101至少必須包括25個電晶體(包含反相器等邏輯元件內的電晶體)。然而，由於傳統的閘極驅動器包括了大量的電晶體，其大幅增加閘極驅動器所需的電路面積，因此不利於現今窄邊界甚至無邊界之顯示器面板的發展。

因此，需要一種全新的閘極驅動電路，具有大幅減少的電晶體數量，同時可維持輸出穩定的閘極驅動信號，適用於窄邊界甚至無邊界之顯示器面板。

根據本發明之另一實施例，一種影像顯示系統，包括一閘極驅動電路。該閘極驅動電路包括複數級閘極驅動器，分別用以產生一閘極驅動信號以驅動一畫素矩陣之一列畫素。其中各級閘極驅動器分別接收一時脈信號以及一第一重置信號，一第一級閘極驅動器接收一垂直起始脈波作為該級之一輸入信號，其它級閘極驅動器接收前一級閘極驅動器所產生之該閘極驅動信號作為該級之該輸入信號，各級閘極驅動器更接收後一級閘極驅動器所產生之該閘極驅動信號作為該級之一第二重置信號，並且其中各級閘極驅動器分別根據該時脈信號、該第一重置信號、以及各級之該輸入信號與該第二重置信號產生該閘極驅動信號。

為使本發明之製造、操作方法、目標和優點能更明顯易懂，下文特舉幾個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

實施例：

第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動電路。如圖所示，閘極驅動電路300包括複數閘極驅動器301，分別用以根據垂直起始脈波STV或前一級閘極驅動器所輸出之閘極驅動信號產生各級之閘極驅動信號G1、G2、G3、G4等。值得注意的是，為了簡化起見，第3圖僅顯示4級閘極驅動器，然其並非用以限定本發明的範圍，本發明所提出之閘極驅動電路方可包括更多或更少級之閘極驅動器。任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

如圖所示，各級之閘極驅動分別用以產生一閘極驅動信號G1~G4用以驅動一畫素矩陣1300(參考第10圖)之一列畫素。閘極驅動電路1100(可為第3圖之閘極驅動電路300或第8圖之閘極驅動電路800)分別自一控制晶片1400(參考第10圖)接收一時脈信號CLK1或CLK2以及一第一重置信號RST，其中時脈信號CLK1與CLK2分別用以提供給奇數與偶數級之閘極驅動器301。第一級閘極驅動器自控制晶片1400(參考第10圖)接收垂直起始脈波STV作為該級之一輸入信號，其它級閘極驅動器接收前一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號(例如，G1~G3)作為該級之輸入信號。根據本發明之一實施例，各級閘極驅動器更接收後一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號(例如，G2~G4)作為該級之一第二重置信號。因此，在本發明之實施例中，各級閘極驅動器301分別根據時脈信號CLK1或CLK2、第一重置信號RST、以及各級之輸入信號與第二重置信號產生閘極驅動信號G1~G4。值得注意的是，根據本發明之一實施例，閘極驅動電路可將最後一級之閘極驅動器設置為冗餘(dummy)的閘極驅動器，因此最後一級之閘極驅動器可接收特定的信號作為第二重置信號，或者不接收第二重置信號(如圖中的第四級閘極驅動器所示)。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動器方塊圖。如圖所示，閘極驅動器301可包括輸入電路411、重置電路412、儲存電路413以及輸出電路414。輸入電路411用以接收輸入信號。如上述，第一級之閘極驅動器的輸入信號為垂直起始脈波STV，而其它級閘極驅動器的輸入信號為前一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號(於第4圖中以信號Gst代表)。重置電路412用以接收第一重置信號RST與第二重置信號G(n+1)(即下一級閘極驅動器所輸出的閘極驅動信號(G2~G4))。輸入電路411與重置電路412耦接於一節點N1，並且根據輸入電路411與重置電路412之一輸出信號於該節點產生一控制信號Ctrl。儲存電路413耦接至該節點，用以儲存控制信號Ctrl。輸出電路414耦接至儲存電路413，用以接收時脈信號CLK1/CLK2與控制信號Ctrl，並且根據時脈信號CLK1/CLK2與控制信號Ctrl產生閘極驅動信號Gn。

根據本發明之一實施例，重置電路412可具有兩階段之重置功能。具體說來，重置電路412可先根據第一重置信號RST於一第一時間(例如，第一重置信號RST具有高(或低)電壓位準時)重置控制信號Ctrl(例如，重置控制信號Ctrl為0伏特)，舉例而言，於畫面的一開始或於影像顯示系統(參考第10圖)開啟時重置控制信號Ctrl，用以清除系統啟動時在節點上未知的浮動電壓。除此之外，重置電路可更根據第二重置信號G(n+1)於一第二時間重置控制信號Ctrl，例如，可於信號G(n+1)具有高(或低)電壓位準時將控制信號Ctrl的電壓位準重置至0伏特。如此一來，閘極驅動器所輸出之閘極驅動信號Gn在產生既定的脈衝用以驅動對應之畫素列後，其電壓位準可被重置，而不會一直隨著時脈信號CLK1/CLK2擺動。

第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動器詳細電路圖。如圖所示，輸入電路411可包括第一電晶體M1，耦接於第一電壓源VDD與節點N1之間，用以接收輸入信號STV/Gst。重置電路412包括第二電晶體M2與第三電晶體M3。第二電晶體M2耦接於第二電壓源(接地點)與節點N1之間，用以接收第一重置信號RST。第三電晶體M3耦接於第二電壓源與節點N1之間，用以接收第二重置信號G(n+1)。根據本發明之一實施例，第一電晶體M1、第二電晶體M2以及第三電晶體M3分別根據輸入信號STV/Gst、第一重置信號RST以及第二重置信號G(n+1)導通或不導通，用以根據第一電壓源VDD以及第二電壓源(接地點)於節點N1產生對應之控制信號Ctrl，其中控制信號Ctrl根據第一電晶體M1、第二電晶體M2以及第三電晶體M3的導通狀態，可以是具有高電壓位準(VDD)或低電壓位準(接地)之信號。根據本發明之一實施例，儲存電路413可以是一電容器513，耦接於該節點與第二電壓源之間，用以儲存控制信號Ctrl。輸出電路414包括第四電晶體M4與第五電晶體M5。第四電晶體M4具有一第一極用以接收控制信號Ctrl以及一第二極用以接收時脈信號CLK1/CLK2或CKV1/CKV2(參考第8圖，以下將作相關之介紹)。第五電晶體M5具有一第一極用以接收控制信號Ctrl以及一第二極耦接至第二電壓源。根據本發明之一實施例，第四電晶體M4與第五電晶體M5分別根據控制信號Ctrl導通或不導通，用以根據時脈信號CLK1/CLK2以及第二電壓源的電壓位準產生閘極驅動信號Gn。

第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之信號波形圖。根據本發明之一實施例，將如第4、5或7(以下將作詳細介紹)圖所示之閘極驅動器應用於如第3圖所示之閘極驅動電路，則可得到如第6圖所示之信號波形圖。

第7圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之閘極驅動器詳細電路圖。根據本發明之另一實施例，儲存電路可以是一閂鎖器(latch)713，用以儲存控制信號Ctrl。值得注意的是，閘極驅動器的其餘部分皆與第5圖所示之閘極驅動器相同，各元件之操作可參考第5圖與其相關的敘述內容，因此不再贅述。

結合第5、7圖所示之閘極驅動器詳細電路圖，以及第6圖所示之信號波形圖，以下將舉一實例針對閘極驅動器電路作更詳細的介紹。根據本發明之一實施例，第二電晶體M2首先可根據第一重置信號RST的電壓位準而導通，用以重置節點N1的電壓為低電壓位準(接地)。接著，第一電晶體M1可根據輸入信號STV/Gst(即，前一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號)的電壓位準而導通，其中當第一電晶體M1導通時，節點N1的電壓可具有高電壓位準(VDD)，用以控制輸出電路414的電晶體M4根據時脈信號CLK1/CLK2輸出該級之閘極驅動信號Gn。接著，第三電晶體M3可根據第二重置信號G(n+1)(即，下一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號)的電壓位準而導通，其中當第三電晶體M3導通時，節點N1的電壓可具有低電壓位準(接地)，將控制信號Ctrl的電壓位準重置至0伏特，用以控制輸出電路414的電晶體M5將閘極驅動信號Gn之電壓位準重置為具有低電壓位準(接地)。如此一來，閘極驅動器所輸出之閘極驅動信號Gn之電壓位準不會一直隨著時脈信號CLK1/CLK2或CKV1/CKV2擺動。而節點N1的電壓可儲存於儲存電路413(例如，第5圖所示之電容器513或第7圖所示之閂鎖器713)，藉此傳送至輸出電路414。其中值得注意的是，在本發明之實施例中，電晶體M1、M2、M3、M4、M5的種類可根據上述對應之功能與結果彈性地被選擇，因此並不限於使用N型或P型或任意特定類型之電晶體。此外，電晶體M1、M2、M3、M4、M5也可以開關取代，用以分別根據對應之信號RST、STV/Gst、G(n+1)與Ctrl控制其導通狀態，以提供上述對應之功能與結果。因此本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

第8圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之閘極驅動電路。值得注意的是，閘極驅動器又可稱為一靜態閂鎖閘極驅動器(Static Latch Gate Driver，SLGD)，並且可應用於各種不同架構的閘極驅動電路，例如第3圖所示之閘極驅動電路300以及如第8圖所示之閘極驅動電路800。如圖所示，閘極驅動電路800包括複數閘極驅動器801以及邏輯電路802，分別用以根據垂直起始脈波STV或前一級閘極驅動器所輸出之閘極驅動信號以及控制信號ENBV產生各級之閘極驅動信號G1、G2、G3、G4等，其中邏輯電路802係用以根據ENBV信號適當地調整閘極驅動信號之脈波寬度，以及/或適當地調整閘極驅動信號之電壓範圍。值得注意的是，為了簡化起見，第8圖僅顯示4級閘極驅動器，然其並非用以限定本發明的範圍，本發明所提出之閘極驅動電路方可包括更多或更少級之閘極驅動器。任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

如圖所示，各級之閘極驅動分別用以產生一閘極驅動信號G1~G4用以驅動一畫素矩陣1300(參考第10圖)之一列畫素。各級閘極驅動器801分別自控制晶片(參考第10圖)接收一時脈信號CKV1或CKV2以及一第一重置信號RST，其中時脈信號CKV1與CKV2分別用以提供給奇數與偶數級之閘極驅動器801。第一級閘極驅動器自控制晶片1400(參考第10圖)接收垂直起始脈波STV作為該級之一輸入信號，其它級閘極驅動器接收前一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號(例如，G1~G3)作為該級之輸入信號，並且根據本發明之一實施例，各級閘極驅動器更接收後一級閘極驅動器所產生之閘極驅動信號(例如，G2~G4)作為該級之一第二重置信號。因此，在本發明之實施例中，各級閘極驅動器801分別根據時脈信號CKV1或CKV2、第一重置信號RST、以及各級之輸入信號與第二重置信號產生閘極驅動信號G1~G4。值得注意的是，根據本發明之一實施例，閘極驅動電路可將最後一級之閘極驅動器設置為冗餘(dummy)的閘極驅動器，因此最後一級之閘極驅動器可接收特定的信號作為第二重置信號，或者不接收第二重置信號(如圖中的第四級閘極驅動器所示)。

根據本發明之另一實施例，第4圖所示之閘極驅動器方塊圖，以及第5、7圖所示之閘極驅動器詳細電路圖同樣可應用於如第8圖所示之閘極驅動器801中，其中各元件之操作可參考對應之圖示與其相關的敘述內容，因此不再贅述。第9圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之信號波形圖。在此實施例中，將如第4、5或7圖所示之閘極驅動器應用於如第8圖所示之閘極驅動電路，則可得到如第9圖所示之信號波形圖。

據本發明之一實施例，由第5圖與第7圖所示的詳細電路圖中可以發現，本發明所提出之閘極驅動器電路僅需要5個至9個電晶體(包含閂鎖器所使用之4個電晶體)，相較於如第2圖所示之傳統閘極驅動器，其至少需要使用25個電晶體，本發明所提出之閘極驅動器大幅度地減少了電晶體數量，不僅簡化了電路設計的複雜度，更可以提供穩定的閘極驅動信號輸出，因此閘極驅動器所需的電路面積也隨之大幅度地縮小了。此外，由於本發明所提出之閘極驅動器與傳統的閘極驅動器接收相同的信號，因此不需要額外的電路修改，即可直接應用於現今的影像顯示系統架構中。

第10圖係顯示根據本發明之一實施例所述之影像顯示系統的多種實施方式。如圖所示，影像顯示系統可包括一顯示器面板1001，其中顯示器面板1001包括一閘極驅動電路1100、一資料驅動電路1200、一畫素矩陣1300以及一控制晶片1400可根據前述多種實施方式與其變形實現。其中閘極驅動電路1100可根據如第3圖所示之閘極驅動電路300或如第8圖所示之閘極驅動電路800實現。資料驅動電路1200可包括複數級資料驅動器，分別用以產生一資料驅動信號用以提供影像資料至畫素矩陣1300之各欄畫素。控制晶片1400用以產生時脈信號CLK1/CLK2或CKV1/CKV2、第一重置信號RST、以及垂直起始脈波STV。

此外，本發明之影像顯示系統可能包括一電子裝置1000。電子裝置1000可包括上述顯示器面板1001與一輸入單元1002。輸入單元1002用於接收影像信號，以控制顯示器面板1001顯示影像。根據本發明之實施例，電子裝置1000有多種實施方式，包括：一行動電話、一數位相機、一個人數位助理、一行動電腦、一桌上型電腦、一電視機、一汽車用顯示器、一可攜式光碟撥放器、或任何包括影像顯示功能的裝置。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

101、301、801．．．閘極驅動器

102、802．．．邏輯電路

300、800、1100．．．閘極驅動電路

411．．．輸入電路

412．．．重置電路

413．．．儲存電路

414．．．輸出電路

513．．．電容器

713．．．閂鎖器

1000．．．電子裝置

1001．．．顯示器面板

1002‧‧‧輸入單元

1200‧‧‧資料驅動電路

1300‧‧‧畫素矩陣

1400‧‧‧控制晶片

CLK1、CLK2、CKV1、CKV2、Ctrl、ENBV、G1、G2、G3、G4、Gn、G(n+1)、GN、RST、Gst‧‧‧信號

M1、M2、M3、M4、M5‧‧‧電晶體

N1‧‧‧節點

STV‧‧‧垂直起始脈波

VDD‧‧‧電壓源

第1圖係顯示傳統之閘極驅動電路。

第2圖係顯示如第1圖所示之傳統的閘極驅動器詳細電路圖。

第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動電路。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動器方塊圖。

第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之閘極驅動器詳細電路圖。

第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之信號波形圖。

第7圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之閘極驅動器詳細電路圖。

第8圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之閘極驅動電路。

第9圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之信號波形圖。

第10圖係顯示根據本發明之一實施例所述之影像顯示系統的多種實施方式。

300．．．閘極驅動電路

301．．．閘極驅動器

CLK1、CLK2、G1、G2、G3、G4、RST．．．信號

STV．．．垂直起始脈波

Claims (8)

1. 一種影像顯示系統，包括：一閘極驅動電路，包括：複數級閘極驅動器，分別用以產生一閘極驅動信號以驅動一畫素矩陣之一列畫素，其中各級閘極驅動器分別接收一時脈信號以及一第一重置信號，一第一級閘極驅動器接收一垂直起始脈波作為該級之一輸入信號，其它級閘極驅動器接收前一級閘極驅動器所產生之該閘極驅動信號作為該級之該輸入信號，各級閘極驅動器更接收後一級閘極驅動器所產生之該閘極驅動信號作為該級之一第二重置信號，並且其中各級閘極驅動器分別根據該時脈信號、該第一重置信號、以及各級之該輸入信號與該第二重置信號產生該閘極驅動信號，並且其中各閘極驅動器包括：一輸入電路，用以接收該輸入信號；一重置電路，用以接收該第一重置信號與該第二重置信號，其中該輸入電路與該重置電路耦接於一節點，並且根據該輸入電路與該重置電路之一輸出信號於該節點產生一控制信號；一儲存電路，耦接至該節點，用以儲存該控制信號；以及一輸出電路，耦接至該儲存電路，用以接收該時脈信號與該控制信號，並且根據該時脈信號與該控制信號產生該閘極驅動信號， 並且其中該輸出電路包括：一第一電晶體，具有一第一極用以接收該控制信號以，一第二極用以接收該時脈信號，以及一第三極耦接至該閘極驅動器一輸出端：以及一第二電晶體，具有一第一極用以接收該控制信號，一第二極耦接至該第二電壓源，以及一第三極耦接至該輸出端，其中該第一電晶體與該第二電晶體分別根據該控制信號導通或不導通，用以根據該時脈信號以及該第二電壓源產生該閘極驅動信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，更包括一顯示器面板，其中該顯示器面板包括：該閘極驅動電路；該畫素矩陣；以及一控制晶片，用以產生該時脈信號、該第一重置信號、以及該垂直起始脈波。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該輸入電路包括：一第三電晶體，耦接於一第一電壓源與該節點之間，用以接收該輸入信號；並且該重置電路包括：一第四電晶體，耦接於一第二電壓源與該節點之間，用以接收該第一重置信號；以及一第五電晶體，耦接於該第二電壓源與該節點之間，用以接收該第二重置信號，其中該第三電晶體、該第四電晶體以及該第五電晶體 分別根據該輸入信號、該第一重置信號以及該第二重置信號導通或不導通，用以根據該第一電壓源以及該第二電壓源於該節點產生對應之該控制信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該儲存電路包括：一電容器，耦接於該節點與該第二電壓源之間，用以儲存該控制信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該儲存電路包括：一閂鎖器，用以儲存該控制信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該重置電路根據該第一重置信號與該第二電壓源於一第一時間重置該控制信號，並且根據該第二重置信號與該第二電壓源於一第二時間重置該控制信號。
7. 如申請專利範圍第2項所述之影像顯示系統，更包括一電子裝置，其中包括：該顯示器面板；以及一輸入單元，用以接收信號以令該顯示器面板顯示影像。
8. 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示系統，其中該電子裝置為一行動電話、一數位相機、一個人數位助理、一行動電腦、一桌上型電腦、一電視機、一汽車用顯示器、或一可攜式光碟撥放器。