專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種液晶顯示器，特別是提出一種包括新型的驅(qū)動電路的液晶顯示器，通過減少液晶顯示器中軟性電路板的接腳數(shù)以及液晶顯示器面板上信號線的數(shù)目，使液晶顯示器所需的面積大幅減少并進而減少驅(qū)動所需的功率及降低成本。
背景技術(shù)：
一個數(shù)據(jù)驅(qū)動電路(source driver)必須接收快速的數(shù)字序列數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)成并行較慢的數(shù)字信號，再將其轉(zhuǎn)成模擬電壓以驅(qū)動液晶顯示器(LCD)面板。一個面板，通常由很多點像素(pixels)所組成，舉例來說一個SVGA的液晶顯示器面板有800(水平)X600(垂直)個像素，要將所有的數(shù)據(jù)正確的寫入像素中，面板(panel)上的數(shù)據(jù)驅(qū)動電路需要800個的單元電路，每個單元電路具備1位的移位寄存器(shift register)、3組(R、B、G)n位的取樣鎖存器(sample latches)及保存鎖存器(hold latches)、3個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)及3個模擬緩沖器。因此，數(shù)據(jù)驅(qū)動電路將需要很大的面積，所以，減少需求面積在設(shè)計如上述數(shù)據(jù)驅(qū)動電路時顯得相當重要，這也是欲提高分辨率時，首先會遇上的問題，尤其是將數(shù)據(jù)驅(qū)動電路制造在面板上(driver onpanel)的新型顯示器系統(tǒng)，如硅單晶液晶顯示器(LCOS)、低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器(LTPS TFT-LCD)、有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)…等。
圖1為一典型的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器(LTPS TFT-LCD)的方塊圖。如圖1所示，此種液晶顯示器揭示在美國專利號US6,256,024，其由驅(qū)動電路及像素單元結(jié)合而成用以接收電壓比驅(qū)動電路的電壓(Vdd)小的數(shù)字信號輸入，其包含水平移位寄存器(horizontal shift register)122、一組取樣開關(guān)102-1到102-n、一組電壓電平移位器(level shifters)104-1到104-n、一組鎖存器(latches)106-1到106-n、一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DACs)108-1到108-n、一組模擬緩沖器(buffers)110-1到110-n、像素116、數(shù)據(jù)線114-1到114-n、掃描線112-1到112-n以及垂直移位寄存器(verticalshift register)120。
垂直移位寄存器120作為垂直掃描及驅(qū)動電路，用以控制掃描線112-1到112-n實現(xiàn)垂直掃描。
水平移位寄存器122接收一水平開始脈沖Hst以及一水平時序脈沖Hck，并依據(jù)水平開始脈沖Hst以及水平時序脈沖Hck，產(chǎn)生取樣脈沖以隨著時間對輸入數(shù)字信號取樣。取樣開關(guān)102-1到102-n的數(shù)目和液晶顯示器中數(shù)據(jù)線114的數(shù)目相等，依據(jù)水平移位寄存器122輸出的取樣脈沖，對在數(shù)據(jù)總線線的數(shù)字數(shù)據(jù)取樣。電壓電平移位器104-1到104-n用以轉(zhuǎn)換由取樣開關(guān)102-1到102-n送入的數(shù)字數(shù)據(jù)的電壓到和驅(qū)動電路的電壓Vdd相等。鎖存器106-1到106-n用以在一水平時序周期內(nèi)保存電壓電平移位器104-1到104-n所轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器108-1到108-n接收鎖存器106-1到106-n所送入的數(shù)字數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)成模擬電壓。模擬緩沖器110-1到110-n從數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器108-1到108-n接收模擬電壓，并將模擬電壓寫入像素116中。
由于將電壓電平移位器加入到低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器中，可使數(shù)字數(shù)據(jù)在進入各級的驅(qū)動電路之前，均可以低于驅(qū)動電路電壓的信號幅值傳送，待信號被取樣開關(guān)選入各級驅(qū)動電路之后，再由電壓電平移位器將其放大，因此可大幅降低數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在線的動態(tài)消耗功率。但是在上述結(jié)構(gòu)中，大部個的電壓電平移位器必需耦接一對互補的信號，因此一N位的數(shù)字信號，就需要2N條信號線，如此將增加功率的消耗，并且增加了液晶顯示器面板的面積及液晶顯示器中軟性電路板的接腳數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種包括新型的驅(qū)動電路的液晶顯示器，通過減少液晶顯示器中軟性電路板的接腳數(shù)以及液晶顯示器面板上信號線的數(shù)目，使液晶顯示器所需的面積大幅減少，進而減少驅(qū)動所需的功率并降低成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液晶顯示器，其由驅(qū)動電路及像素單元結(jié)合而成，用以接收數(shù)字信號輸入，本發(fā)明的液晶顯示器脈沖發(fā)生裝置、一組取樣裝置、一組比較裝置、一組鎖存裝置以及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置。脈沖發(fā)生裝置用以產(chǎn)生取樣脈沖以隨著時間依據(jù)像素對輸入數(shù)字信號取樣。取樣裝置，依據(jù)脈沖發(fā)生裝置輸出的取樣脈沖，對數(shù)字輸入信號取樣。每個比較裝置和一取樣裝置相連，每個比較裝置具有第一輸入端和第二輸入端，第一輸入端由對應(yīng)的取樣裝置接收取樣后的數(shù)字數(shù)據(jù)，第二輸入端接收參考電壓，比較裝置在比較接收的數(shù)字數(shù)據(jù)和參考電壓的高低后輸出比較結(jié)果。每個鎖存裝置和一比較裝置相連，用以保存(hold)比較裝置的比較結(jié)果。每個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置和一鎖存裝置相連，用以將存儲在鎖存器裝置中的信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的模擬信號，并將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置中的模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。
另外，本發(fā)明的液晶顯示器可視實際需要加入一組模擬緩沖裝置，每個模擬緩沖裝置和上述一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置相連，經(jīng)由上述模擬緩沖裝置將上述模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。


圖1為一典型的低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器(LTPS TFT-LCD)的方塊圖。
圖2為本發(fā)明實施例的液晶顯示器(LCD)的方塊圖。
圖3為本發(fā)明實施例中比較器的范例的電路圖。
圖4為本發(fā)明實施例中鎖存器及電壓電平移位器的范例的電路圖。
圖5是一根據(jù)本發(fā)明第2、3及4圖的時序圖。
符號說明122、222水平移位寄存器；102-1～102-n、202-1～202-n取樣開關(guān)；104-1～104-n、208-1～208-n電壓電平移位器；106-1～106-n、206-1～206-n鎖存器；108-1～108-n、210-1～210-n數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器；110-1～110-n、212-1～212-n模擬緩沖器；116、230像素；120、220垂直移位寄存器；114-1～114-n、216-1～216-n數(shù)據(jù)線；112-1～112-n、214-1～214-n掃描線；204-1～204-n比較器；234～液晶；232、Q302、Q304、Q306、Q308、Q310、Q312、Q314、Q316、Q318、Q320、Q322、Q324、Q326、Q328、Q330、Q332、Q334、Q336、Q338、Q410、Q412、Q414、Q416、Q418、Q420晶體管；402、404、406、408～緩沖器；Vref～參考電壓；SR_out0、SR_out1、SR_out2、SD、Q_out1、Q_out2信號；Hst～水平開始脈沖；Hck～水平時序脈沖具體實施方式
圖2為本發(fā)明實施例的液晶顯示器(LCD)的方塊圖。本實例的液晶顯示器由驅(qū)動電路及像素單元結(jié)合而成，用以接收電壓比驅(qū)動電路的電壓(Vdd)小的數(shù)字信號輸入，所接收的數(shù)字信號為一N位數(shù)字數(shù)據(jù)(如為彩色顯示，則所有數(shù)據(jù)線的數(shù)目等于R、B、G乘以并行程序的數(shù)目)。如圖2所示，本實例的液晶顯示器包含水平移位寄存器(horizontal shift register)222、一組取樣開關(guān)202-1到202-n、一組比較器(comparators)204-1到204-n、一組鎖存器(latches)206-1到206-n、一組電壓電平移位器(level shifters)208-1到208-n、一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DACs)210-1到210-n、一組模擬緩沖器(buffers)212-1到212-n、像素230、數(shù)據(jù)線216-1到216-n、掃描線214-1到214-n以及垂直移位寄存器(vertical shift register)220。
如圖2所示，水平移位寄存器222作為水平掃描裝置，其接收一水平開始脈沖Hst以及一水平時序脈沖Hck，并依據(jù)水平開始脈沖Hst以及水平時序脈沖Hck，產(chǎn)生取樣脈沖以隨著時間對輸入數(shù)字信號取樣。
每個取樣開關(guān)202和液晶顯示器中的一條數(shù)據(jù)線216相對，取樣開關(guān)202的數(shù)目和液晶顯示器中數(shù)據(jù)線216的數(shù)目相等(在此實施例中都為n)，依據(jù)水平移位寄存器222輸出的取樣脈沖，對在數(shù)據(jù)總線的數(shù)字信號取樣。
每個比較器204和一取樣開關(guān)202相連，每個比較器204由對應(yīng)的取樣開關(guān)202接收取樣后的數(shù)字信號及參考電壓Vref，此參考電壓約等于數(shù)字數(shù)據(jù)幅值的1/2，比較器204-1到204-n在比較接收的數(shù)字信號和參考電壓Vref的高低后輸出比較結(jié)果。
鎖存器206-1到206-n用以在一水平時序周期內(nèi)保存比較裝置204-1到204-n所輸出的比較結(jié)果。電壓電平移位器208-1到208-n用以轉(zhuǎn)換鎖存器206-1到206-n所保存的數(shù)字信號的電壓到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所需的控制電壓范圍。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器210-1到210-n接收數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器208-1到208-n所送入的數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)成模擬電壓。模擬緩沖器212-1到212-n從數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器210-1到210-n接收模擬電壓，并驅(qū)動數(shù)據(jù)線216-1到216-n將模擬電壓寫入像素230中。
另一方面，垂直移位寄存器220作為垂直掃描及驅(qū)動裝置，用以控制掃描線214-1到214-n實現(xiàn)垂直掃描。液晶顯示器中多個像素230排列成矩陣方式，每一個像素230則主要包括了液晶234以及晶體管232。晶體管232的漏極與柵極分別連接至數(shù)據(jù)線216-1到216-n與掃描線214-1到214-n，其源極連接至液晶234，另外，數(shù)據(jù)線和掃描線則連接到水平移位寄存器222和垂直移位寄存器220，并且依據(jù)對應(yīng)的影像數(shù)據(jù)和掃描數(shù)據(jù)控制各像素的動作。
要注意的是在本發(fā)明中，模擬緩沖器212-1到212-n可視實際需要與否而予以取消。
圖3為本發(fā)明實施例中比較器的范例的電路圖。圖2中的水平移位寄存器222產(chǎn)生一對互補的信號來控制每個比較器何時由對應(yīng)的取樣開關(guān)202接收數(shù)字信號SD，在此實施例中，數(shù)字信號SD的幅值約在0-3.3伏之間，下文以水平移位寄存器222產(chǎn)生用以控制比較器204-2的一對互補信號SR_out1及SR_out2為例進行說明。
如圖3所示，比較器204-2由19個晶體管Q302、Q304、Q306、Q308、Q310、Q312、Q314、Q316、Q318、Q320、Q322、Q324、Q326、Q328、Q330、Q332、Q334、Q336、Q338組成。晶體管Q304的源極接收數(shù)字信號SD輸入，晶體管Q302的源極接收參考電壓Vref輸入，晶體管Q302、Q304以及Q316的柵極接收信號SR_out1輸入，晶體管Q306、Q322以及Q328的柵極接收信號SR_out2輸入，晶體管Q318的柵極接收前一級的移位寄存器SR_out0(此信號為水平移位寄存器222產(chǎn)生用以控制比較器204-1的信號)控制信號輸入，晶體管Q316、Q324、Q330、Q334以及Q338的源極接收電源輸入，晶體管Q306、Q320、Q326、Q332以及Q336的源極接到共通電極，在此實施例中為接地。
晶體管Q332和Q334的漏極連接處以及晶體管Q336和Q338的漏極連接處產(chǎn)生一對互補信號Q_out1及Q_out2輸出，在本發(fā)明中，可將比較器輸出的互補信號對Q_out1及Q_out2輸入下一級(鎖存器)，亦可選擇只將其中的一輸入下一級，也因為可以只將互補信號對中的一個輸入下一級，因此，可減少信號線的數(shù)目。在此以將信號Q_out1輸入鎖存器為例說明鎖存器及電壓電平移位器的范例。
除了利用圖3的電路來實現(xiàn)本發(fā)明的比較器外，還可利用其它可比較數(shù)字信號和參考電壓的電路來實現(xiàn)本發(fā)明的比較器。
圖4為本發(fā)明實施例中鎖存器及電壓電平移位器范例的電路圖。圖4中的鎖存器430為圖2中鎖存器組206-1到206-n中任一個的范例，電壓電平移位器440則為圖2中相對該鎖存器的數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器的范例，舉例而言，若鎖存器430為圖2中鎖存器206-2的范例，那么電壓電平移位器440則為圖2中數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器208-2的范例。
如圖所示，鎖存器430由4個反相器(Inverter)402、404、406及408組成，電壓電平移位器440則由6個晶體管Q410、Q412、Q414、Q416、Q418以及Q420組成。
反相器404及406的輸入端連接到比較器的輸出端(參考圖3)接收信號Q_out1輸入，反相器404的輸出端連接到反相器402及408的輸入端，反相器402的輸出端再和反相器404及406的輸入端相連，反相器406及408的輸出端連接至電壓電平移位器440。
電壓電平移位器440中晶體管Q410及Q412的漏極接到緩沖器408的輸出端，晶體管Q418及Q430的漏極接到緩沖器406的輸出端，晶體管Q410及Q412的源極和晶體管Q414、Q416、Q418及Q420的漏極接到共通電極，在此實施例中為接地。晶體管Q418和Q420的源極連接處產(chǎn)生數(shù)字信號D_out輸出的下一級(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)。
除了利用圖4的電路來實現(xiàn)本發(fā)明的鎖存器外，還可利用其它可將數(shù)據(jù)保存的電路來實現(xiàn)本發(fā)明的鎖存器。另外，在每個電壓電平移位器電路之后，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器之前，可視實際的需要增加不等數(shù)目的緩沖器(buffer)或者反相器(inverter)。
圖5是一根據(jù)本發(fā)明第2、3及4圖的時序圖。橫軸為時間，縱軸為幅值。信號50為讀入比較器的數(shù)字信號SD，信號52為水平移位寄存器222產(chǎn)生的信號SR_out1，信號54為存儲在鎖存器430中的信號。
當?shù)谝淮嗡揭莆患拇嫫?22產(chǎn)生的信號SR_out1工作時，數(shù)字信號SD(1)被讀入比較器中，在和參考電壓比較后，在水平移位寄存器222產(chǎn)生的信號SR_out1關(guān)斷時，將數(shù)字信號1存儲在鎖存器430中。當?shù)诙嗡揭莆患拇嫫?22產(chǎn)生的信號SR_out1工作時，數(shù)字信號SD(0)被讀入比較器中，在和參考電壓比較后，在水平移位寄存器222產(chǎn)生的信號SR_out1關(guān)斷時，將數(shù)字信號0存儲在鎖存器430中。當?shù)谌渭暗谒拇嗡揭莆患拇嫫?22產(chǎn)生的信號SR_out1工作時，數(shù)字信號SD(1及1)分別被讀入比較器中，在和參考電壓比較后，在水平移位寄存器222產(chǎn)生的信號SR_out1關(guān)斷時，將數(shù)字信號11分別存儲在鎖存器430中。
綜上所述，本發(fā)明的液晶顯示器，由于將比較器器加入到液晶顯示器中，通過減少液晶顯示器中軟性電路板的接腳數(shù)以及液晶顯示器面板上信號線的數(shù)目，使液晶顯示器所需的面積大幅度減少，進而達到減少驅(qū)動所需的功率并降低成本的目的。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍以所提出的權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，其由一驅(qū)動電路及復(fù)數(shù)像素單元結(jié)合而成用以接收一數(shù)字信號輸入，其包括一脈沖發(fā)生裝置，用以產(chǎn)生一取樣脈沖以隨著時間依據(jù)一像素對一輸入數(shù)字信號取樣；一組取樣裝置，依據(jù)該脈沖發(fā)生裝置輸出的取樣脈沖，對該數(shù)字輸入信號取樣；一組比較裝置，每個比較裝置和上述一取樣裝置相連，每個比較裝置具有一第一輸入端和一第二輸入端，該第一輸入端由對應(yīng)的取樣裝置接收取樣后的數(shù)字數(shù)據(jù)，該第二輸入端接收一參考電壓，上述比較裝置在比較接收的數(shù)字數(shù)據(jù)和該參考電壓的高低后輸出一比較結(jié)果；一組鎖存裝置，每個鎖存裝置和上述一比較裝置相連，上述鎖存裝置保存上述比較裝置的比較結(jié)果；以及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，每個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置和上述一鎖存裝置相連，上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置將存儲在上述鎖存器裝置中的復(fù)數(shù)信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的模擬信號，并將上述模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，還包括一組模擬緩沖裝置，每個模擬緩沖裝置和上述一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置相連，經(jīng)由上述模擬緩沖裝置將上述模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，還包括一組電壓電平移位器，用以放大上述鎖存裝置中保存的信號成為高壓數(shù)字信號后輸入上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中該參考電壓約為上述數(shù)字數(shù)據(jù)幅值的1/2。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中上述取樣裝置為復(fù)數(shù)開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中該脈沖發(fā)生裝置為一移位寄存器。
7.一種液晶顯示器，其由一驅(qū)動電路及復(fù)數(shù)像數(shù)單元結(jié)合而成用以接收一數(shù)字信號輸入，其包括一移位寄存器，用以產(chǎn)生一取樣脈沖以隨著時間依據(jù)一像素對一輸入數(shù)字信號取樣；一數(shù)據(jù)總線線；一組開關(guān)，其數(shù)目和液晶顯示器中復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)線的數(shù)目相等，依據(jù)該移位寄存器輸出的取樣脈沖，對在該數(shù)據(jù)總線線的一數(shù)字數(shù)據(jù)取樣；一組比較器，每個比較器和上述一開關(guān)相連，每個比較器具有一第一輸入端和一第二輸入端，該第一輸入端由對應(yīng)的開關(guān)接收取樣后的數(shù)字數(shù)據(jù)，該第二輸入端接收一參考電壓，上述比較器在比較接收的數(shù)字數(shù)據(jù)和該參考電壓的高低后輸出一比較結(jié)果；一組鎖存器，每個鎖存器和上述一比較器相連，上述鎖存器保存(hold)將上述比較器的比較結(jié)果；以及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，每個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和上述一鎖存器相連，上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將存儲在上述鎖存器中的復(fù)數(shù)信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的模擬信號，并將上述模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，還包括一組模擬緩沖器，每個模擬緩沖器和上述一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器相連，經(jīng)過上述模擬緩沖器將上述模擬信號寫入對應(yīng)的像素中。
9.如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，還包括一組電壓電平移位器，每個數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器耦接在上述一鎖存器以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器之間，用以放大上述保存的信號成為高壓數(shù)字信號后輸入上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求7項所述的液晶顯示器，其中該參考電壓約為上述數(shù)字數(shù)據(jù)幅值的1/2。
全文摘要
液晶顯示器，由驅(qū)動電路及像素單元結(jié)合而成，包括脈沖發(fā)生裝置、一組取樣裝置、一組比較裝置、一組鎖存裝置及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置。脈沖發(fā)生裝置用以產(chǎn)生取樣脈沖以隨著時間依據(jù)像素對輸入數(shù)字信號取樣。取樣裝置依據(jù)脈沖發(fā)生裝置輸出的取樣脈沖，對數(shù)字輸入信號取樣。每個比較裝置具有第一和第二輸入端，第一輸入端由對應(yīng)的取樣裝置接收取樣后的數(shù)字數(shù)據(jù)，第二輸入端接收參考電壓，比較裝置在比較接收的數(shù)字數(shù)據(jù)和參考電壓的高低后輸出比較結(jié)果。每個鎖存裝置和一比較裝置相連，以保存比較裝置的比較結(jié)果。每個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置用以將存儲在相對應(yīng)的鎖存器裝置中的信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬信號，并將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置中的模擬信號寫入對應(yīng)像素中。
文檔編號G02F1/13GK1553247SQ03136340
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者孫文堂 申請人:友達光電股份有限公司