顯示裝置的驅動裝置及驅動方法
2023-04-26 18:42:21
專利名稱：顯示裝置的驅動裝置及驅動方法
技術領域：
本發明涉及顯示裝置，及其驅動裝置及驅動方法，特別涉及薄膜電晶體液晶顯示裝置(thin film transistor liquid crystal display；以下稱『TFT-LCD』)，及其驅動TFT-LCD的裝置和方法。
TFT-LCD是一種，通過給兩個基片(兩個基片以預定間隔基本上平行設置之間的具有各向異性電容率的液晶物質施加以電場，並通過調整其電場強度來控制通過基片的光量，從而獲得所希望得到的圖像信號的圖像顯示裝置。近來，TFT-LCD以其低耗電量、薄型、低重量、高清晰度等優點，成為過去廣泛使用的陰極射線管(cathode ray tube；CRT)的替代品，倍受市場青睞。
圖1是表示TFT-LCD的略圖。
如圖1中所示，TFT-LCD一般是由LCD面板10、柵極驅動器(gatedriver)20、數據驅動器(data driver)30以及定時信號發生器(timing generator)40構成。
LCD面板10上形成有多個柵極線(gate line)G1、G2、……、Gn，及與該柵極線絕緣相交的多個數據線(data line)D1、D2、……、Dm。在由柵極線與數據線圍成的領域(稱之為『像素』)中，各形成有多個TFT 12。每個TFT 12的柵極電極、源極電極和漏極電極分別與柵極線、數據線和像素極(未圖示)連接。形成有像素極以及公共極的相對應的基片之間，注入有液晶物質。這兩個基片注入到該兩個基片之間的液晶物質能以等價地作用為液晶電容器C1。
柵極驅動器20，為了接通或斷開TFT而把柵極開/關電壓施加到柵極線中。這時，柵極接通電壓順次施加到LCD面板的柵極線中，因此，與柵極線連接的TFT也就順次接通。
數據驅動器30，把顯示圖像信號的灰度(gray)電壓施加到各柵極線上。
定時信號發生器40，通過從圖像控制器(未圖示)接收垂直同步信號(Vsync)、水平同步信號(Hsync)、時鐘信號(CLK)和數據信號(DATA)，而把各種定時控制信號輸出到柵極驅動器20和數據驅動器30。
下面，對上述TFT-LCD的動作過程進行說明。
首先，向與柵極線連接的柵極電極施加柵極接通(on)電壓，以接通TFT，然後，把顯示圖像信號的灰度電壓，通過數據線施加到源極，以使該灰度電壓傳送到漏極。結果，灰度電壓就被傳到像素電極，這樣，就因像素電極與共同電極之間的電位差而形成電場。該電場強度的大小，受灰度電壓大小的控制，而透過基片的光量是受電場強度控制的。
隨著TFT-LCD的大型化，因各數據線具有的寄生電容成份越來越大，使階調電壓不能充分傳送到數據線，其結果發生了灰度電壓不能充分傳送到各像素的問題。為了改善這種數據線的充電特性，過去採用了將各數據線預先充電到預定的電壓電平的預充電(precharging)方法。
即，在TFT-LCD中，先對對應於第n個水平線(像素線)的圖像數據進行採樣，然後，把上述採樣的數據寫入到各數據線，與此同時，對對應於第n+1個水平線的圖像數據進行採樣。這時，預充電是在第n個水平線和第n+1個水平線的數據寫入時間(數據允許區間)之間的區間內進行的。
這種數據線預充電技術，公布在美國專利第5,426,447號和第5,510,807號。
在上述美國專利中，與前述相同，在第n個水平線與第n+1個水平線的數據允許(data enable)期間，即，在無效數據區間對數據線進行預充電，並且採用了塊尋址(block addressing)方式。
塊尋址方式，是把一個像素線分成具有多個數據線的塊(block)並順次選擇塊的方式。比如，在具有640個數據線的顯示裝置中，首先，把全部數據線分成各具有64個數據線的10個塊，然後，在單個水平期間內順次選擇具有64個數據線的10個塊，從而把圖像數據寫入到所選定的塊中的數據線。
圖2是表示在第n個水平線和第n+1個水平線的數據允許區間之間進行預充電的傳統預充電方式的圖。在圖2中，有效數據區間是指在一個水平線中寫入被採樣的圖像數據的區間(數據允許區間)。
如圖2所示，過去的預充電方法是在有效數據區間(數據允許區間)之間的區間，即，只是在無效數據區間P1、P2、……期間進行預充電，所以，在預充電區間P1、P2、……不夠充分大時，會發生如下問題在傳統的預充電方法中，由於必須在比較短的預充電區間內使LCD面板內的全部數據線達到符合要求的電壓電平，所以，就需要相當大的電流進行預充電，因此，也就給系統的電流驅動能力以相當大的負擔。比如，在具有1024×3(R、G、B)數據線的彩色XGA顯示器中，當各數據線的寄生容量為80pF時，在XGA液晶顯示裝置中，為了在允許的最大充電時間(約4.6μ秒)內對一個水平線預充1024×3×80pF＝245.7pF大的電容量，因此需要相當大的最大電流。
另外，過去的預充電是在兩個相鄰的數據允許區間之間進行，因此，如果相鄰的兩個有效數據區間之間沒有無效數據區間，即，兩個相鄰的有效數據區間相重疊時，就存在不能使用這種方法的問題。
隨著TFT-LCD的大型化，在有些TFT-LCD中，把柵極接通信號寫入到柵極線時，採用了，首先選擇柵極塊、然後向所選擇的柵極塊內的各柵極線寫入柵極接通信號的方法。具有這種結構的TFT-LCD，在美國專利第5,028,916號、第4,714,921號、以及第5,426,447號中得到公開。在上述專利中公開的柵極驅動器結構中需要多個總線(bus line)，所以，不僅柵極驅動器的線路面積增大，而且在製造驅動器時會發生斷線(line open)等缺陷。
本發明是為了解決上述諸問題而提出的。
本發明的一個目的是提供一種顯示裝置、和用於驅動該顯示裝置的裝置和方法，其降低預充電所需的最大電流，給預充電信號發生器的結構設計以更多的自由度，在無效數據區間小的系統中也能夠有效地進行預充電。
本發明的另一目的是提供一種顯示裝置、和用於驅動該顯示裝置的裝置和方法，其減少柵極驅動器中的總線的個數和線路面積，從而減少線路缺陷等的發生。
為了實現上述目的，根據本發明一方面的液晶顯示裝置包括液晶顯示裝置面板，其具有含有多個柵極線、多個數據線、具有與上述柵極線相連接的柵極電極和與上述數據線相連接的源極的薄膜電晶體；柵極驅動器，用以向柵極線順次提供柵極驅動信號，以接通薄膜電晶體；和，數據驅動器，把上述R個數據線分成包含Y個數據線的X個塊，在給第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時，給第n+1個塊中的數據線施加預充電電壓。
在此，上述數據驅動器包括塊選擇信號發生器，用以產生在上述X個塊中選擇相應的一個塊的塊選擇信號；圖像信號發生器，用以產生向選定的塊中的數據線施加的圖像信號；預充電信號發生器，用以產生向選定的塊中數據線施加的預充電電壓；X個圖像信號選擇開關組，用以把上述各圖像信號施加到X個塊中相應的一個塊中；和，X個預充電選擇開關組，用以把上述各預充電電壓施加到X個塊中相應的一個塊中。其中，上述塊選擇信號中的第n個塊選擇信號，同時接通第n個圖像信號選擇開關組和第n+j個預充電選擇開關組。
在此，上述預充電電壓可以是同一個電壓電平，也可以是各自具有第1電壓電平和第2電壓電平的第1預充電信號和第2預充電信號。
當預充電電壓為同一個電壓電平時上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組，至少包括各源極中施加有上述圖像信號、包含在塊中的Y個數據線與漏極連接以及在柵極中施加有第n個塊選擇信號的Y個第1金屬氧化物半導體(以下稱MOS)電晶體；上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組，至少包括各源極中施加有上述預充電電壓、包含在塊中的Y個數據線與漏極連接以及在柵極中施加有第n-j個塊選擇信號的Y個第2MOS電晶體。
另外，當預充電信號包括第1預充電信號和第2預充電信號時上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組，至少包括各源極中施加有上述圖像信號、包含在塊中的Y個數據線與漏極連接以及在柵極中施加有第n個塊選擇信號的Y個第1MOS電晶體；上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組，至少包括各源極中施加有上述第1預充電信號或第2預充電信號、包含在塊中的Y個數據線與漏極連接以及在柵極中施加有第n-j個塊選擇信號的Y個第2MOS電晶體。
在這裡，上述第1及第2MOS電晶體，最好是在上述液晶顯示裝置面板的基片上以薄膜電晶體形式製造而成的，特別是，上述薄膜電晶體最好是由多晶矽或單晶矽製造。
根據本發明一方面的液晶顯示裝置的驅動裝置包括柵極驅動器，為了接通薄膜電晶體而把柵極驅動信號順次提供給柵極線；和，數據驅動器，把數據線分成包括Y個數據線的X個塊，在向第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中的數據線施加預充電電壓。
在此，上述數據驅動器包括塊選擇信號發生器，用以產生在上述X個塊中選擇相應的一個塊的塊選擇信號；圖像信號發生器，用以產生向選定的塊中的數據線施加的圖像信號；預充電信號發生器，用以產生向選定的塊中數據線施加的預充電電壓；X個圖像信號選擇開關組，用以把上述各圖像信號施加到X個塊中相應的一個塊中；和，X個預充電選擇開關組，用以把上述各預充電電壓施加到X個塊中相應的一個塊中。其中，上述塊選擇信號中的第n個塊選擇信號，同時接通第n個圖像信號選擇開關組和第n+j個預充電選擇開關組。
在這裡，上述j較佳地是為1，這時，為了給第i個像素線的第一個塊預充電而施加到第一個預充電選擇開關組中的塊選擇信號，可以使用為了給第i-1個像素線的最後塊施加圖像信號而施加到最後圖像信號選擇開關組中的塊選擇信號。
另外，為了第i個像素線的第一個塊的預充電，施加到第一個預充電選擇開關組中的塊選擇信號，可以使用另外產生的第一個塊用預充電信號。這時，上述第一個塊用預充電信號最好是在一個水平同步信號區間的無效數據區間內產生的。
根據本發明一方面的顯示裝置的驅動裝置包括掃描驅動器，用以把掃描信號順次施加到多個掃描線中；和，數據驅動器，把多個數據線分成包括Y個數據線的X個塊，在向第n個塊中包含的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中包含的數據線中施加預充電信號。
另外，根據本發明一方面的液晶顯示裝置的驅動方法包括如下步驟為了接通薄膜電晶體而向柵極線順次地提供柵極驅動信號；和，把多個數據線分成包含Y個數據線的X個塊，在向第n個塊中包含的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中包含的數據線中施加預充電電壓。
另外，根據本發明另一方面的液晶顯示裝置包括液晶顯示裝置面板，其包括具有R個柵極線、與上述柵極線絕緣相交的多個數據線、及具有與上述柵極線連接的柵極電極和與上述數據線連接的源極的多個薄膜電晶體；數據驅動器，用以向上述數據線施加顯示圖像的灰度電壓；和，柵極驅動器，為了接通上述薄膜電晶體而向柵極線順次提供柵極驅動信號。在此，上述R個柵極線被分成最多可包含Y個柵極線的多個塊，該多個塊分成最多可包含X個塊的Z個組，並與上述柵極驅動器連接。
這時，上述柵極驅動器包括組選擇信號發生器，產生在上述Z個組中選擇一個組的組選擇信號；塊選擇信號發生器，產生從上述組中包含的X個塊中選擇一個塊的塊選擇信號；副信號發生器，產生從上述塊中包含的Y個柵極線中選擇一個信號的副信號(sub signal)；和，門陣列(gate array)，用以接收上述組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號，然後輸出上述柵極驅動信號。
另外，根據本發明另一特徵的顯示裝置的驅動裝置包括數據驅動器，用以向數據線施加圖像信號；及，掃描驅動器，用以把掃描信號順次地提供給R個掃描線，使上述施加到數據線中的圖像信號顯示出來。在這裡，上述R個掃描線被分成，最多可包含Y個掃描線的多個塊，該多個塊分成最多可包含X個塊的Z個組，並與上述掃描驅動器連接。
另外，根據本發明另一特徵的液晶顯示裝置的驅動方法包括如下步驟把R個柵極線分成最多包含Y個柵極線的多個塊，把該多個塊分成最多包含X個塊的Z個組；從上述Z個組中選擇一個組；從上述選定的組包含的X個塊中選擇一個塊；和，從上述選定的塊包含的Y個柵極線中選擇一個信號，並為了接通上述薄膜電晶體而施加柵極信號。
參照構成說明書一部分的說明本發明實施例的附圖，來解釋本發明的原理，附圖中圖1表示傳統薄膜電晶體液晶顯示裝置；圖2是表示在第n個水平線與第n+1個水平線的數據允許區間之間進行預充電的過去的預充電方法的圖；圖3是表示用於塊尋址的數據驅動器的圖；圖4是表示根據本發明優選實施例的數據驅動器的圖；圖5是表示根據本發明第1優選實施例的選擇開關組的詳細圖；圖6a至圖6d是表示根據本發明第1優選實施例的預充電效果的圖；圖7是表示根據本發明第2優選實施例的選擇開關組的詳細圖；圖8a至圖8e是表示根據本發明第2優選實施例的預充電效果的圖；圖9是表示在本發明優選實施例中第一個塊的預充電信號從外部另外施加方式的時序圖；圖10是表示過去的預充電方式與本發明實施的預充電方式中預充電信號發生器的電流變化的圖；圖12是表示根據本發明優選實施例的柵極驅動器的圖；圖12是表示圖11的柵極驅動器的各種信號波型的圖；及圖13是表示根據本發明實施例的柵極驅動器的變形例的圖。
下面參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。
首先，參照圖3對塊尋址方法進行說明。
圖3是表示用於塊尋址的數據驅動器的圖。
如圖3所示，用於塊尋址的數據驅動器包括塊選擇信號發生器100；圖像信號處理器200；和，開關組300a，300b……。
在圖3中，全部數據線被分成X個塊，各塊包括Y個數據線。
塊選擇信號發生器100輸出用於在X個塊中選擇一個塊的塊選擇信號BS1、BS2、……、BSx。在這裡，信號BS1、BS2、……、BSx是用於分別選擇第1塊、第2塊、……、第x塊的信號。這些塊信號被分別施加到開關組300a、300b、……、300x，接收到高(high)狀態(或low狀態)塊選擇信號的開關組被接通。這時，塊選擇信號發生器100順次地選擇X個塊。
圖像信號處理器200向選定的塊中寫入圖像數據SIG1、SIG2、……、SIGy。即，從圖像信號處理器200中輸出的圖像數據，通過經塊選擇信號發生器100接通的開關組300而施加到LCD面板的數據線中。
在塊尋址方式中，當把數據線總數設為R時，塊的數X與各塊中包含的數據線的數Y滿足下面的數學式數學式1X×Y≥R比如，具有1024×3(＝3072)個數據線的XGA顯示面板，可以分成各塊分別與192個數據線相連接的16個塊，這時，X×Y＝3072，所以不產生多餘的數據線。另外，也可以設Y＝220，X＝14，使X×Y＞3072，這時，與第一個塊或最後塊連接的數據線數規定為小於220。
下面根據本發明的實施例，參照附圖4對數據驅動器進行說明。
如圖4所示，根據本發明實施例的數據驅動器包括塊選擇信號發生器100；圖像信號處理器200；預充電信號發生器400；圖像信號選擇開關組320a、320b、……；和，預充電信號選擇開關組340a、340b、……。
塊選擇信號發生器100把塊選擇信號BS1、BS2、……、BSx輸出到圖像信號選擇開關組320a、320b、……和預充電信號選擇開關組340a、340b、……。這時，第n個塊選擇信號被施加到第n個圖像信號選擇開關組和第n+1個預充電信號選擇開關組，使上述開關接通。
圖像信號處理器200向選定的塊中施加圖像數據SIG1、SIG2、……、SIGy。即，從圖像信號處理器200中輸出的圖像數據，通過經塊選擇信號發生器100的塊選擇信號而接通的開關組而施加到LCD面板的數據線中。
預充電信號發生器400向預充電選擇開關組340a、340b、……中施加具有預定電壓電平的預充電信號PC。該預充電信號，通過經上述塊選擇信號發生器100的塊選擇信號而接通的預充電選擇開關組而施加到LCD面板的數據線中。
在圖4中表示的本發明實施例中，當施加選擇第n個塊的信號時，該信號傳送到與Y個圖像信號線連接的第n個圖像信號選擇開關組和與預充電信號線連接的第n+1個預充電選擇開關組，從而使上述開關接通。那麼，圖像信號SIG1、SIG2、……、SIGy就傳送到與第n個圖像信號選擇開關組連接的LCD面板的數據線，及預充電信號PC傳送到與第n+1個預充電選擇開關組連接的LCD面板的數據線，從而以預定的電壓電平對上述數據線進行預充電(或預放電)。這時，預充電(或預放電)的規定電壓電平，可以是與圖像信號的中間值相同的一個值，也可以是與欲寫到各數據線的圖像信號相接近的兩個或以上的值。
如上所述，在本發明的實施例中，如果圖像信號傳送到與第n個塊連接的數據線，那麼，與此同時與第n+1個塊連接的數據線，就按規定的電壓電平進行預充電。
圖5是表示根據本發明第1實施例的圖4的圖像信號選擇開關組與預充電選擇開關組的詳細圖。
如圖5所示，根據本發明第1實施例的圖像信號選擇開關組350n、350n+1和預充電選擇開關組360n、360n+1是由多個金屬氧化物半導體(metaloxide semiconductor；以下稱MOS)電晶體構成。
在圖5中，第n個塊的圖像信號選擇開關組350n由Y個MOS電晶體構成，這些MOS電晶體的源極上分別連接有圖像信號SIG1、SIG2、……、SIGy，柵極共同連接有第n個塊選擇信號BSn。另外，這些MOS電晶體的漏極分另與LCD面板的數據線連接。
另外，第n+1個塊的預充電信號選擇開關組360n+1是由Y個MOS電晶體構成，這些MOS電晶體的源極上分別連接有預充電信號(PC)，柵極共同連接有第n個塊選擇信號BSn。另外，這些MOS電晶體的漏極分別與LCD面板的數據線連接。
在圖5中，如果第n個塊選擇信號(BSn)為高(high)狀態，那麼第n個圖像信號選擇開關組350n的電晶體與第n+1個預充電選擇開關組360n+1的電晶體被接通。隨之，圖像信號SIG1、SIG2、……、SIGy被傳送到與第n個圖像信號選擇開關組350n的電晶體的漏極相連接的數據線，預充電信號(PC)被傳送到與第n+1個預充電選擇開關組360n+1的電晶體的漏極相連接的數據線。
根據這種本發明第1實施例的預充電(或預放電)方式的效果，參照圖6a至圖6d說明如下圖6a及圖6c分別表示在第n-1個塊區間，以圖像信號的最大值(Vmax)和最小值(Vmin)的中間值(Vcenter)進行預充電/預放電時，在第n個塊區間施加到數據線的圖像信號的變化量。圖6b及圖6d分別表示在第n-1個塊區間，沒進行預充電/預放電時，在第n個塊區間施加到數據線的圖像信號的變化量。
從圖6a至圖6d可以看出，若在前一塊中進行預充電/預放電，那麼，就能夠得到比沒有進行預充電/預放電時更加滿意的最終圖像。
圖7是表示根據本發明第2實施例的圖像信號選擇開關組與預充電選擇開關組的詳細圖。
如圖7所示，根據本發明第2實施例的圖像信號選擇開關組370n、370n+1和預充電選擇開關組380n、380n+1是由多個MOS電晶體構成的。
在圖7中，第n個塊的圖像信號選擇開關組370n由Y個MOS電晶體構成，這些MOS電晶體的源極上分別連接有圖像信號SIG1、SIG2、……、SIGy，柵極共同與第n個塊選擇信號BSn連接。另外，這些MOS電晶體的漏極與各LCD面板的數據線連接。
另外，第n+1個塊的預充電信號選擇開關組380+1由Y個MOS電晶體構成，這些MOS電晶體中的單數MOS電晶體的源極共同與第1預充電信號(PC1)連接，雙數MOS電晶體的源極共同與第2預充電信號(PC2)連接。另外，這些MOS電晶體的柵極共同與第n個塊選擇信號BSn連接，漏極與各LCD面板的數據線連接。
在圖7中，第1預充電信號(PC1)與第2預充電信號(PC2)最好是分別為圖像信號的最大值與中間值之間的值(以下稱該值為『陽值』)和最小值與中間值之間的值(以下稱該值為『陰值』)，並且，上述PC1與PC2分別以幀為單位轉換成陽值或陰值。
在圖7中，當第n個塊選擇信號BSn為高狀態時，第n個圖像信號選擇開關組370n的各電晶體和第n+1個預充電選擇開關組380n+1的各電晶體被接通，隨之，圖像信號SIG1、SIG2、……、SIGY被傳送到與第n個圖像信號選擇開關組370n的各電晶體的漏極相連的數據線，預充電信號PC1、PC2被傳送到與第n+1個預充電選擇開關組380n+1的各電晶體的漏極相連接的數據線。
根據這種本發明第2實施例的預充電(或預放電)方式的效果，參照圖8a至圖8e說明如下圖8a及圖8c是在第n-1個塊區間以第1充電信號PC1(或第2充電信號PC2)進行預充電/預放電時，在第n個塊區間施加到數據線的圖像信號的變化量，圖8b及圖8d分別表示，在沒進行預充電/預放電時，在第n個塊區間施加到數據線的圖像信號的變化量。另外，圖8e是根據美國專利第5,426,447號和第5,510,607號記載的方法進行預充電/預放電時，施加到數據線的圖像信號的變化量的圖。
在圖8e中，LCD面板的所有數據線在第一個塊被選定之前的區間被預充電，並且，該被充電的值維持到第n個塊被選定並且圖像信號被施加到數據線上時。但是，如前所述，根據上述美國專利，當預充電區間小時，為了以預定的電壓電平進行預充電，因此，需要提供相當高的電流。
因此，從圖8a至圖8e可以看出，在前一塊中進行預充電/預放電能比不進行預充電/預放電時得到更加滿意的圖像。
另外，在本發明第1實施例及第2實施例中，像素線的第一個塊可以使用前一像素線的最後塊選擇信號進行預充電(或預放電)，也可以使用另外產生的第一個塊用預充電信號。
圖9是表示從外部另外施加第一個塊的預充電信號的時序圖；如圖9所示，一個水平同步信號(HSYNC)區間(1H)由無效(invalid)數據區間和有效(valid)數據區間構成。在圖9中，塊選擇信號BS1、BS2、BS3、……、BS7分別是用於選擇分別施加圖像信號SIG1、SIG2、……SIG7的第一塊、第二塊、……、第七塊的信號，該各塊信號，與前述相同，為了預充電(或預放電)也施加到下面的塊。這些塊選擇信號BS1、BS2、BS3、……、BS7隻有在有效數據區間才變成高狀態。圖9中，塊選擇信號(Bse)是為了對第一塊進行預充電而使用的塊選擇信號，所以在無效數據區間變成高狀態。
另外，圖5及圖7中所示的選擇開關組，可以製作成與LCD分離的一個模塊(或晶片)，然後與LCD面板的數據線連接而成，也可以直接利用LCD面板上的薄膜電晶體製作而成。這時，薄膜電晶體可以採用多晶矽或單晶矽。以上通過以向第n個塊施加圖像信號時與對第n+1個塊連接的各數據線進行預充電或預放電為例對本發明的實施例進行了說明。除此以外，理所當然地，可在與第n+j個塊連接的各數據線中進行預充電或預放電。在這裡，j可以是1、2、3中的任何一個，也可以是其組合，但是應比塊的數(X)小。這種狀態時的數據驅動器的詳細結構，該領域的專業人員可以通過圖5及圖7想像到，在此省略該圖。
另外，在這種情況下，像素線的第一個塊，可以使用前一像素線的最後塊中第j-1個以前的選擇信號進行預充電(或預放電)，也可以使用另外產生的第一個塊用預充電信號。
與過去使用的在各水平線時間之間預充電的方法相比，以上說明的本發明實施例的預充電方式能進行多次預充電，所以能夠減少系統的電流。比如，當在具有3072個數據線的彩色XGA顯示面板中各數據線的寄生容量為80pF時，要想一次性地對全部數據線進行預充電，就需以80pF×3072＝245.76nF進行預充電。但是，按照本發明的方法實施，如果分成16個塊並順次地進行預充電，那麼，每次只以15.36nF進行預充電，所以就能大大減少所需電流。
圖10是表示傳統的預充電方式與根據本發明預充電方式的電流變化的圖。
從圖10可看出，即使預充電信號發生器中消耗的電能為一定的值，但在本發明中因最大電流值小，所以能夠給預充電信號發生器設計以更多的自由度。另外，從圖10可看出，在過去的預充電方法中，預充電只能在無效數據區間內進行，但是，在本發明中，因在有效數據區間內也可以進行預充電，所以在無效區間小的系統(或沒有的系統)中也能有效地進行預充電。
以上對根據本發明實施例的數據驅動器做了說明，但本發明並不局限於上述示例，理所當然地也可以有多種變化及變更。
比如，在本發明的實施例中以LCD中使用的驅動裝置為例進行了說明，但是，也可將本發明應用於在數據線中施加圖像信號時需要預充電的所有顯示裝置中。
另外，圖5及圖7中的選擇開關組是以MOS電晶體體現的，除此以外，當然也可以用雙極型電晶體或傳輸門電路等實現。
下面根據本發明的實施例對柵極驅動器做詳細說明。
圖11是表示根據本發明實施例的柵極驅動器的詳細圖。
如圖11所示，根據本發明實施例的柵極驅動器包括組選擇信號發生器510；塊選擇信號發生器520；副信號發生器530；和，門(gate)陣列540。
門陣列540由多個AND門A1、A2、A3、……構成，這些AND(「與」)門的各輸出端與LCD的各柵極線連接。該門陣列分成Z個門組，各門組分成X個門塊。各門塊包含Y個AND門。
組選擇信號發生器510為了在門陣列的Z個組中選擇一個組而輸出組選擇信號Sg。該組選擇信號Sg通過Z個總線傳送到各門組中。
塊選擇信號發生器520為了在組內的X個塊中選擇一個塊而輸出塊選擇信號Sb。該塊選擇信號Sb通過X個總線向各組內的門塊共同傳送。
副信號發生器530為了在組內的Y個AND門中選擇一個AND門而輸出副信號Ss。該副信號通過Y個總線向各門塊的AND門傳送。
門陣列540的各AND門接收這些組選擇信號、塊選擇信號及副信號，並對該信號進行AND運算。該門陣列的輸出信號傳送到LCD面板的柵極線。
圖12是表示根據本發明實施例的柵極驅動器中，分別從組選擇信號發生器510、塊選擇信號發生器520、副信號發生器530輸出的組選擇信號Sg、塊選擇信號Sb、副信號Ss和門陣列540中輸出的輸出信號(out)的波型圖。
如圖12所示，當一個組選擇信號在高狀態區間時，X個(圖12中是4個)塊選擇信號順次變成高狀態，然後再變成低狀態。之後，當一個塊選擇信號在高狀態區間時，Y個副信號順次變成高狀態，然後再變成低狀態。
該各組選擇信號、塊選擇信號及副信號，分別被施加到圖11中AND門的輸入端中，各AND門的輸出信號，如圖12所示，順次變成高狀態，然後再變成低狀態。該AND門的輸出信號作為柵極驅動信號，被施加到LCD面板的各柵極線。
如上所述，根據本發明實施例的柵極驅動器，門陣列540的各AND門與R個柵極線相連接，這時，與AND門相連的R個柵極線，首先被分成最多包含Y個的多個塊，把該多個塊再分成最多包含X個塊的Z個組。這時，滿足式Z×X×Y≥R。
比如，當為具有768個柵極線的XGA顯示面板時，根據本發明實施例，首先把全部柵極線分成包含12個柵極線的64個塊，然後把上述64個塊分成包含8個塊的8個組，之後可與門陣列連接。即，可把Z、X、Y設為8、8、12。如此構成柵極驅動器時，只需要8+8+12＝28個總線，所以與過去技術相比總線大為減少。
另外，在當柵極線數R是1024個的SXGA時，根據本發明實施例，如果選擇滿足「Z×X×Y≥R」的適當的數而構成柵極驅動器，那麼就可以減少總線的數。這時，X、Y、Z最好是選擇最小的信號傳送線數(即，X+Y+Z的值)。
另外，當全部柵極線的個數R小於組數Z、塊數X及可在各塊中包含的柵極線數Y的乘積時，可以使包含在第一塊或最後塊(或柵極線)的數比別的組小，然後連接到門陣列即可。
上面根據本發明實施例的柵極驅動器做了說明，除此以外當然可有多種變化及變更。
比如，圖11中的門陣列540的AND門，可以用如圖13所示的NAND(「與非」)門551，及與該NAND串聯的反相器(inverter)552、553、554替代。這時，NAND門551、反相器552、553、554可以等效地以AND門體現。如圖13所示，用多個反相器和NAND門等效地構成AND門，那麼，可以提高供應給LCD面板中柵極線的柵極信號的電流驅動能力。這是因為，與NAND 551連接的反相器552、553、554的大小如圖13所示逐漸增大時，即，逐漸增大電流的驅動能力，就可把柵極接通信號有效地傳送給柵極線。
另外，圖11及圖13中所示的AND門、NAND門及反相器等元件，可由NMOS電晶體、PMOS電晶體、傳輸門電路或由它們組合的元件而製成。
另外，圖11及圖13中所示的柵極驅動器，可以製作成與LCD分離的一個模塊(或晶片)，然後與LCD面板的柵極線連接而成，也可以直接利用LCD面板上的薄膜電晶體製作而成。這時，薄膜電晶體可以採用多晶矽或單晶矽。另外，也可以在LCD面板的基片上直接利用薄膜電晶體製造門陣列，而其它的元件以另外獨立的模塊製造。
在上述說明的實施例中，是先把柵極線分成塊，然後再把塊分成組而構成柵極驅動器，當然也可以把該組再繼續分成上位組。這時，為了選擇上位組而需要選擇信號發生器，並且在門陣列的AND門中需要更多的輸入管腳。
在本發明的實施例中，以使用在TFT-LCD中的柵極驅動器(掃描驅動器)為例做了說明，但是，本發明的柵極驅動器(掃描驅動器)也可以使用在垂直線中施加圖像信號、在水平線中施加用於把該水平信號順次傳送的掃描信號的其他顯示裝置(比如，PDP顯示面板、FED等)中。
通過上述說明不難看出本發明的優點。即，根據本發明，在上一塊區間預充電後，再把圖像信號施加到數據線，所以能夠減小預充電所需的最大電流，並且在無效區間小的系統中也能有效地進行預充電。
另外，本發明把柵極線分成多個塊，把該各塊再分成多個組，然後施加組選擇信號、塊選擇信號及副信號，使柵極信號順次地施加到柵極線中，所以，能夠減少總線的數和線路的面積，從而可減少線路缺陷。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示裝置面板，其包括多個柵極線、與上述多個柵極線絕緣相交的多個數據線、以及具有與上述柵極線相連接的柵極和與上述數據線相連接的源極的薄膜電晶體；柵極驅動器，用以把柵極驅動信號順次地提供給上述柵極線，以接通上述薄膜電晶體；和數據驅動器，把上述多個數據線分成具有預定數個數據線的X個塊，在向第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中的數據線施加預充電電壓。
2.按照權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特徵是上述數據驅動器包括塊選擇信號發生器，產生用於從上述X個塊中選擇相對應的一個塊的塊選擇信號；圖像信號發生器，用以產生向所選擇的塊中的數據線施加的圖像信號；預充電電壓信號發生器，用以產生向所選擇的塊中的數據線施加的預充電電壓；X個圖像信號選擇開關組，用以為了把上述各圖像信號施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關；和X個預充電選擇開關組，用以為了把上述各預充電電壓施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關，其中，上述塊選擇信號中的第n個塊選擇信號同時接通第n個圖像信號選擇開關組和第n+j個預充電選擇開關組。
3.按照權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述預充電電壓是一個電壓電平。
4.按照權利要求3所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述預充電電壓是上述圖像信號的最大值與上述圖像信號的最小值的中間值。
5.按照權利要求3所述的液晶顯示裝置，其特徵是，在上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組包括，在各源極中被施加有上述圖像信號、漏極上連接有Y個數據線、柵極中被施加有第n個塊選擇信號的至少Y個第1MOS電晶體；在上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組包括，在各源極中被施加有上述預充電電壓、漏極上連接有Y個數據線、柵極中被施加有第n+j個塊選擇信號的至少Y個第2MOS電晶體。
6.按照權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述第1MOS電晶體及第2MOS電晶體，是在上述液晶顯示裝置面板的基片上以薄膜電晶體製造的。
7.按照權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述薄膜電晶體是由多晶矽或單晶矽製成的。
8.按照權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述預充電電壓包含，各具有第1電壓電平和第2電壓電平的第1預充電信號和第2預充電信號。
9.按照權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述第1預充電信號和第2預充電信號，分別是上述圖像信號的最大值與上述圖像信號中間值之間的值，及上述圖像信號的最小值與上述圖像信號的中間值之間的值。
10.按照權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特徵是，在上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組包括，在源極上被施加有上述圖像信號、漏極上連接Y個數據線、及柵極上被施加有第n個塊選擇信號的至少Y個第1MOS電晶體；在上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組包括，在各源極上被施加有上述第1預充電信號或第2預充電信號、漏極上連接Y個數據線、及柵極上被施加有第n+j個塊選擇信號的至少Y個第2MOS電晶體。
11.按照權利要求10所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述第1預充電信號被施加到與上述各第2MOS電晶體中的第單數個數據線相連接的MOS電晶體的源極上；上述第2預充電信號被施加到與上述各第2MOS電晶體中的第偶數個數據線相連接的MOS電晶體的源極上。
12.按照權利要求11所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述第1及第2MOS電晶體，是在上述液晶顯示裝置面板的基片上以薄膜電晶體製造的。
13.按照權利要求12所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述薄膜電晶體是由多晶矽或單晶矽製造的。
14.一種液晶顯示裝置的驅動裝置，包括多個柵極線、與上述多個柵極線絕緣相交的多個數據線、由上述柵極線與數據線交叉而形成的矩陣形態的多個像素、及形成於上述各像素上且具有與上述柵極線相連接的柵極以及與上述數據線相連接的源極的薄膜電晶體，所述液晶顯示裝置的驅動裝置包括柵極驅動器，用以把柵極驅動信號順次地提供給上述柵極線，以接通上述薄膜電晶體；和數據驅動器，把上述多個數據線分成具有規定數據線個數的X個塊，在向第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中的數據線施加預充電電壓。
15.按照權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述數據驅動器包括塊選擇信號發生器，用以產生在上述X個塊中選擇相對應的一個塊的塊選擇信號；圖像信號發生器，用以產生施加到選定的塊中的數據線中的圖像信號；預充電信號發生器，用以產生向所選定塊中的上述數據線施加的預充電電壓；X個圖像信號選擇開關組，用以為了把上述各圖像信號施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關；和X個預充電選擇開關組，用以為了把上述各預充電電壓施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關，其中，上述塊選擇信號中的第n個塊選擇信號同時接通第n個圖像信號選擇開關組和第n+j個預充電信號選擇開關組。
16.按照權利要求15所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述j是1。
17.按照權利要求16所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，用以為了給第i個像素線的第一塊預充電而施加到第一預充電選擇開關組的塊選擇信號，使用用以為了給第i-1個像素線的最後塊中施加圖像信號而施加至最後塊中圖像信號選擇開關塊組中的塊選擇信號。
18.按照權利要求15所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，用於為了給第i個像素線的第一塊預充電而施加到第一預充電選擇開關組的塊選擇信號採用另外生成的第一個塊用預充電信號。
19.按照權利要求18所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述第一個塊用預充電信號是在一個水平同步信號區間內的無效數據區間生成的。
20.按照權利要求15所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述預充電電壓是一個電壓電平。
21.按照權利要求20所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組包括其第1接線端中施加有上述圖像信號、第2接線端連接有Y個數據線、及第3接線端中施加有第n個塊選擇信號的至少Y個第1開關元件；上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組包括其第1接線端中施加有上述預充電電壓、第2接線端連接有Y個數據線、及第3接線端中施加有第n-j個塊選擇信號的至少Y個第2開關元件，其中，上述第1及第2開關元件，各自根據與上述第3接線端連接的塊選擇信號，把施加到上述第1接線端的圖像信號及預充電電壓施加到數據線。
22.按照權利要求21所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述第1及第2開關元件是，各源極上施加有上述圖像信號及預充電電壓、漏極上連接有Y個數據線、及柵極上施加有上述塊選擇信號的MOS電晶體。
23.按照權利要求15所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述預充電電壓包括具有第1電壓電平和第2電壓電平的第1預充電信號和第2預充電信號。
24.按照權利要求23所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述第1預充電信號和第2預充電信號的大小以幀(frame)為單位轉換。
25.按照權利要求23所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述X個圖像信號選擇開關組中的第n個選擇開關組包括第1接線端上被施加有上述圖像信號、第2接線端上連接有Y個數據線、及第3接線端中被施加有第n個塊選擇信號的至少Y個第1開關元件；上述X個預充電選擇開關組中的第n個選擇開關組包括各第1接線端上被施加有上述第1預充電信號或第2預充電信號、第2接線端上連接有Y個數據線、及第3接線端上被施加有第n-j個塊選擇信號的至少Y個第2開關元件，其中，上述第1及第2開關元件，分別根據與上述第3接線端連接的塊選擇信號，把施加到上述第1接線端的圖像信號及第1和第2預充電信號施加到數據線。
26.按照權利要求25所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述第1及第2開關元件是，各源極上被施加有上述圖像信號及第1、第2預充電信號、漏極上連接有Y個數據線、及柵極上被施加有上述塊選擇信號的MOS電晶體。
27.一種顯示裝置的驅動裝置，包括傳送掃描信號的多個掃描線和與該多個掃描線絕緣相交並傳送圖像信號的多個數據線，所述顯示裝置的驅動裝置包括掃描驅動器，用以把上述掃描信號順次施加到掃描線；和數據驅動器，把上述多個數據線分成具有預定數據線的X個塊，在向第n個塊的數據線中施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中的數據線施加預充電信號。
28.按照權利要求27所述的顯示裝置的驅動裝置，其特徵是上述數據驅動器包括塊選擇信號發生器，用以產生從上述X個塊中選擇相對應的一個塊的塊選擇信號；圖像信號發生器，用以產生向所選擇的塊中的數據線施加的圖像信號；預充電電壓信號發生器，用以產生向所選擇的塊中的數據線施加的預充電電壓；X個圖像信號選擇開關組，用以為了把上述各圖像信號施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關；和X個預充電選擇開關組，用以為了把上述各預充電電壓施加到X個塊中相對應的一個塊中而開/關，其中，上述塊選擇信號中的第n個塊選擇信號同時接通第n個圖像信號選擇開關組和第n+j個預充電選擇開關組。
29.一種液晶顯示裝置的驅動方法，該液晶顯示裝置包括多個柵極線、與上述多個柵極線絕緣相交的多個數據線、由上述柵極線與數據線交叉形成的矩陣形態的多個像素、及形成於各像素中且具有與上述柵極線相連接的柵極以及與上述數據線相連接的源極的薄膜電晶體，所述液晶顯示裝置的驅動方法包括如下步驟為了接通上述薄膜電晶體而把柵極驅動信號順次地向上述柵極線提供；和把上述多個數據線分成具有規定數據線的X個塊，在向第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時，向第n+j個塊中的數據線施加預充電電壓。
30.按照權利要求29所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵是，上述j是1。
31.按照權利要求30所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵是，在向第i個像素線的最後塊中的數據線中施加圖像信號的同時，向第i+1個像素線的第一個塊中的數據線中施加預充電電壓。
32.按照權利要求29所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵是，第i個像素線的第一個塊採用另外製作的第一個塊用預充電信號。
33.一種液晶顯示裝置，其包括液晶顯示裝置面板，其包括R個柵極線、與上述柵極線絕緣相交的多個數據線、及具有與上述柵極線相連的柵極和與上述數據線相連的源極的多個薄膜電晶體；數據驅動器，用以向上述數據線施加顯示圖像的灰度(gray)電壓；和柵極驅動器，用以把柵極驅動信號順次提供給上述柵極線，以接通上述薄膜電晶體，其中，上述R個柵極線分為最多可包括Y個柵極線的多個塊，上述多個塊分為最多可包括X個塊的Z個組，並與上述柵極驅動器相連接。
34.按照權利要求33所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述柵極驅動器包括組選擇信號發生器，用以產生從上述Z個組中選擇一個組的組選擇信號；塊選擇信號發生器，用以產生從包括在上述組中的上述X個塊中選擇一個塊的塊選擇信號；副信號發生器，用以產生從包括在上述塊中的Y個柵極線中選擇一個信號的副信號；和門陣列，用以接收上述組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號，從而輸出上述柵極驅動信號。
35.按照權利要求34所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述門陣列接收上述組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號，並進行AND(「與」)運算。
36.按照權利要求35所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述門陣列包括輸入端與各上述組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號連接，輸出端與上述柵極線中的一個相連接的多個AND門。
37.按照權利要求35所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述門陣列包括多個NAND(「與非」)門，用以輸入上述各組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號；和多個反相器，用以把上述各NAND門輸出信號轉換後輸出到上述柵極線。
38.按照權利要求37所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述反相器包括，與NAND門串聯的第1、第2、第3反相器，並且是按第3變換器、第2變換器、第1變換器的順序，其電流驅動能力變大。
39.按照權利要求34所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述X、Y及Z滿足X×Y×Z≥R，並且，X、Y及Z的和為最小的自然數。
40.按照權利要求39所述的液晶顯示裝置，其特徵是，當上述X、Y及Z滿足X×Y×Z＞R時，上述Z個組中，包含在第一組中或最後組中的柵極線數比包含在其它組中的柵極線數少。
41.按照權利要求34所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述柵極驅動器是在上述液晶顯示裝置面板的基片上以薄膜電晶體製成的。
42.按照權利要求34所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述門陣列是在上述液晶顯示裝置面板的基片上以薄膜電晶體製成的。
43.按照權利要求33所述的液晶顯示裝置，其特徵是，上述Z個組進一步分為最多可包括W個組的V個分離的組，並且，上述W、X、Y及V滿足V×W×X×Y≥R，其中，W、X、Y及V的和為最小的自然數。
44.一種顯示裝置的驅動裝置，包括傳送掃描信號的R個掃描線和傳送圖像信號的多個數據線，所述顯示裝置的驅動裝置包括數據驅動器，用以給上述數據線施加圖像信號；和掃描驅動器，用以給上述掃描線順次提供上述掃描信號，以顯示施加到上述數據線上的圖像信號，其中，上述R個掃描線分為最多可包含Y個掃描線的多個塊，上述多個塊可分為最多包括X個塊的Z個組，並與上述掃描驅動器連接。
45.按照權利要求44所述的顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述掃描驅動器包括組選擇信號發生器，用以產生從上述Z個組中選擇一個組的組選擇信號；塊選擇信號發生器，用以產生從包含在上述組中的X個塊中選擇一個塊的塊選擇信號；副信號發生器，用以產生從包含在塊中的Y個掃描線中選擇一個掃描線的副信號；和門陣列，用以接收上述組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號，從而輸出掃描信號。
46.按照權利要求45所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述門陣列接收上述各組選擇信號、上述塊選擇信號及上述副信號，並進行AND運算。
47.按照權利要求46所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述X、Y及Z滿足X×Y×Z≥R，其中，X、Y及Z的和為最小的自然數。
48.一種液晶顯示裝置的驅動方法，該液晶顯示裝置包括R個柵極線、與上述柵極線絕緣相交的多個數據線、及具有與上述柵極線相連接的柵極以及與上述數據線相連接的源極的多個薄膜電晶體，所述液晶顯示裝置的驅動方法包括如下步驟把上述R個柵極線分成最多可包含Y個柵極線的多個塊，並把上述多個塊分成最多包含X個塊的Z個組；從上述Z個組中選擇一個組；從上述選定的、包含在該組中的上述X個塊中選擇一個塊；和從上述選定的塊中包含的Y個柵極線中選擇一個信號，並為了接通上述薄膜電晶體而施加柵極信號。
49.按照權利要求48所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，上述X、Y及Z滿足X×Y×Z≥R，其中，X、Y及Z的和為最小的自然數。
50.按照權利要求49所述的液晶顯示裝置的驅動裝置，其特徵是，當上述X、Y及Z滿足X×Y×Z＞R時，上述Z個組中的第一組或最後組中包含的柵極線的數比其它的組中包含的柵極線的數少。
全文摘要
在包括多個柵極線、多個數據線以及具有與柵極線連接的柵極和與數據線連接的源極的薄膜電晶體的液晶顯示裝置面板中,把多個數據線分成n個塊,並順次施加圖像信號。這時,在向第n個塊中的數據線施加圖像信號的同時,向第n+j個塊中的數據線施加預充電信號。
文檔編號G02F1/136GK1246698SQ9911849
公開日2000年3月8日 申請日期1999年9月3日 優先權日1998年9月3日
發明者鄭柄厚 申請人:三星電子株式會社