移位電阻電路及其操作方法
2023-10-08 21:53:49 2
專利名稱：移位電阻電路及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種移位電阻電路，特別是涉及一種在液晶顯示器件的驅動電路中的移位電阻電路及其操作方法。
背景技術：
液晶顯示(LCD)器件通過用電場控制通過液晶層的光量來顯示圖像。LCD器件包括具有以矩陣型設置的多個液晶單元和驅動LCD板的驅動電路的液晶顯示(LCD)板。
LCD板包括相互交叉的柵線和數據線，並且液晶單元設置在柵線和數據線的交叉點附近。LCD板也包括用於將電場施加到各液晶單元的公共電極和像素電極。各像素電極通過開關元件的薄膜電晶體(TFT)的源極端和漏極端連接到一條數據線上，並且TFT的柵極端連接到一條柵線上。
驅動電路包括用於驅動柵線的柵驅動器和用於驅動數據線的數據驅動器。柵驅動器通過順序將掃描信號提供到柵線上來驅動LCD板的液晶單元。當掃描信號提供到一條柵線上時，數據驅動器將視頻信號提供到各條數據線上。因此，LCD器件根據視頻信號通過提供在像素電極與公共電極之間的電場控制通過各液晶單元的光量，從而顯示圖像。
用於LCD器件的TFT根據用於TFT的半導體層的材料分為非晶矽TFT或多晶矽TFT。
因為非晶矽的均勻性相對較高，所以非晶矽TFT更穩定。然而，因為非晶矽TFT的遷移率相對較低，難以使用非晶矽TFT實現具有高解析度的LCD器件。換句話說，當非晶矽TFT用於製造LCD器件時，例如柵驅動器和數據驅動器的外圍驅動電路必須被分別單獨製造並安裝在LCD器件中，這樣就會增加其製造成本。
通過比較，因為多晶矽TFT具有較高的電荷遷移率，多晶矽TFT可以用於具有高解析度的LCD器件。而且，外圍驅動電路可以嵌入液晶板中。因而，可以減少製造成本。因此，使用多晶矽TFT的LCD器件變得更為流行。
圖1示出了根據現有技術使用多晶矽薄膜電晶體的LCD器件。
參照圖1，LCD包括圖像顯示單元12；具有數據移位電阻14、柵移位電阻16和取樣開關陣列15的LCD板10；具有與控制電路和數據驅動集成電路(IC)集成的控制晶片22以及電平移位陣列24的印刷電路板(PCB)20；以及用於電連接LCD板10和PCB 20的軟性印刷電路(FPC)膜18。
圖像顯示單元12通過以矩陣型設置的多個液晶單元顯示圖像。各液晶單元包括位於柵線(GL)和數據線(DL)的交叉點附近的開關元件的多晶矽TFT。因為多晶矽的遷移率比非晶矽的遷移率高大約100倍，多晶矽TFT的響應速度快。所以，通過點序方式(dot sequential scheme)驅動液晶單元。
數據線(DL)從由數據移位電阻14驅動的取樣開關陣列15接收視頻信號，並且柵線(GL)從柵移位電阻16接收掃描脈衝。
數據移位電阻14包括多個級，各級具有連接到取樣開關陣列15的取樣開關的輸出端。如圖2所示，多個級從屬地互相耦合。因此，各級通過移位從控制晶片22輸出的源起始脈衝順序將取樣信號提供到取樣開關。
參照圖2，各級ST1至STn從屬地連接到源起始脈衝輸入線並且也連接到四相時鐘信號提供線的三條時鐘信號提供線上。
圖3示出了提供到多個級ST1至STn的四相時鐘信號C1至C4的例子。數據移位電阻通過使用四相時鐘信號C1至C4的三個時鐘信號將起始脈衝SP移位一個時鐘。從級ST1至STn輸出的輸出信號SO1至SOn被提供為緊隨其後的級的取樣信號和起始脈衝。
柵移位電阻16包括多個級，各級具有連接到各條柵線的輸出端。按照數據移位電阻14所描述的相似方式，柵移位電阻16中的多個級從屬地互相耦合，並且各級通過移位從控制晶片22輸出的起始脈衝將掃描脈衝提供到一條柵線上。
取樣開關陣列15包括多個取樣開關(未示出)，各取樣開關具有連接到一條數據線DL的輸出端，並且由來自數據移位電阻14的取樣信號驅動。取樣開關陣列15響應取樣信號對從控制晶片22輸出的視頻信號取樣，並且將取樣結果提供到數據線DL上。
LCD板10的數據移位電阻14、取樣開關陣列15和柵移位電阻16通過相似的工序形成，因為它們是用多晶矽電晶體構造的。可以通過構造具有相同類型的多晶矽TFT(例如NMOS或PMOS TFT而不用CMOS TFT)的LCD板10來減少這種LCD器件的製造成本。
當使用CMOS TFT時，因為CMOS TFT包括P溝道和N溝道，可以實現寬範圍的工作電壓和高電路集成度。然而，使用CMOS TFT製造LCD板需要許多工序，從而增加了製造成本並降低了可靠性。因此，與CMOS TFT相比，PMOS或NMOS TFT被廣泛用於製造LCD板10，以降低製造成本並提供高的可靠性。
包含在控制晶片22中的控制電路(未示出)將外部提供的視頻數據傳輸到數據驅動IC(未示出)並將驅動控制信號提供到數據移位電阻14和柵移位電阻15。數據驅動IC(未示出)將從控制電路(未示出)輸入的視頻數據轉換為數字視頻數據並通過FPC膜18將該數字視頻數據提供到取樣開關陣列15。
電平移位陣列24放大驅動控制信號(即從控制電路輸入的時鐘信號)的振幅寬度(或振幅電壓)，並將放大的驅動控制信號提供到數據移位電阻14和柵移位電阻16。例如，電平移位陣列24將從控制電路產生的、具有低於10V的振幅電壓的時鐘信號電平移位到具有包括負電壓的高於10V的振幅電壓的時鐘信號。這是因為具有高於10V的振幅電壓的時鐘信號需要來驅動LCD板10中的TFT。換句話說，當PMOS TFT用於LCD板10時，具有包括負電壓的高於10V的振幅電壓的驅動控制信號需要來驅動包含在取樣開關陣列15和圖像顯示單元12中的PMOS TFT。
然而，通常難以通過使用例如控制晶片22的外部晶片來產生這種具有包括負電壓的高於10V的振幅寬度的時鐘信號。換句話說，難以製造能夠產生具有高於10V的振幅寬度或負電壓的時鐘信號的集成晶片。
因此，根據現有技術的電平移位陣列24被製造為單獨晶片並設置在PCB20上，用於電平移位從控制晶片22輸入的驅動控制信號。在這種情況下，因為具有包括正和負電壓的高於10V的振幅電壓的時鐘信號應該從外部電路提供到液晶板10的數據移位電阻14和柵移位電阻16，PCB 20上的電路結構變得複雜並且消耗大量的電力。
發明內容
因此，本發明涉及一種移位電阻電路及其操作方法，能夠基本上克服因現有技術的局限和缺點帶來的一個或多個問題。
本發明的優點是提供一種移位電阻電路及其操作方法，其通過使用從外部電路輸入的、具有低振幅電壓的時鐘信號來消耗較少的電力，以便減少模塊中的驅動負載。
本發明的附加優點和特徵將在後面的描述中得以闡明，通過以下描述，將使它們對於本領域普通技術人員在某種程度上顯而易見，或者可通過實踐本發明來認識它們。本發明的這些和其他優點可通過書面描述及其權利要求以及附圖中具體指出的結構來實現和得到。
為了實現這些和其它優點，按照本發明的目的，作為具體和廣義的描述，一種移位電阻電路包括用於接收起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出的OR柵單元；用於響應OR柵單元的輸出信號電平移位時鐘信號的振幅電壓的電平移位單元；以及用於將電平移位單元的輸出傳輸到下一級作為輸入信號的緩衝器。
在本發明的另一個方面，一種移位電阻電路的操作方法包括將起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出輸入到OR柵單元；通過OR柵單元的輸出信號限定操作時間並通過電平移位單元電平移位時鐘信號的振幅電壓；以及使用緩衝器將電平移位單元的輸出傳輸到下一級。
在本發明的又一個方面，一種顯示器件包括用於顯示圖像的圖像顯示單元和用於產生時鐘信號的控制晶片；以及電連接到圖像顯示單元和控制晶片的移位電阻電路，其中移位電阻電路包括用於電平移位時鐘信號的振幅電壓的電平移位單元。
應該理解，上面的概括性描述和下面的詳細描述都是示意性和解釋性的，意欲對本發明的權利要求提供進一步的解釋。
本申請所包括的附圖用於提供對本發明的進一步理解，並且包括在該申請中並且作為本申請的一部分，示出了本發明的實施方式並且連同說明書一起用於解釋本發明的原理。
在附圖中圖1示出了根據現有技術使用多晶矽薄膜電晶體的液晶顯示器件的方框圖；圖2示出了如圖1所示的移位電阻的詳細方框圖；圖3示出了圖2所示的移位電阻的輸入/輸出信號的波形圖。
圖4示出了根據本發明的實施方式的移位電阻的方框圖；圖5示出了包含在圖4所示的移位電阻的各級中的移位電阻電路的圖；以及圖6示出了圖5所示的移位電阻電路的輸入/輸出信號的波形圖。
具體實施例方式
現在要詳細說明本發明的最佳實施方式，所述實施方式的實施例示於附圖中。在可能的情況下，所有附圖都用相同的附圖標記表示相同或相似的部件。
圖4示出了根據本發明的實施方式的移位電阻的方框圖。
如圖4所示，移位電阻包括多個級，各級連接到兩相時鐘信號提供線HCK、HCKB。各級通過移位預定輸入信號順序產生取樣信號。即，第一級ST1接收起始脈衝HST並且第二級至第n級ST2至STn的各級接收前一級的輸出信號。
更詳細地說，多個級ST1至STn從屬地連接到起始脈衝輸入線並且各級連接到兩相時鐘信號提供線HCK、HCKB。兩相時鐘信號HCK、HCKB互相補充。各級ST1至STn使用兩相時鐘信號HCK、HCKB將起始脈衝移位一個時鐘，並且輸出移位的起始脈衝。級ST1至STn的輸出信號SO1至SOn用作緊隨其後的級的取樣信號和起始脈衝。
在本實施方式中，從外部電路輸入的、具有低於10V的振幅電壓的時鐘信號用作兩相時鐘信號。為了使用這種具有低振幅電壓的時鐘信號，移位電阻包括一單元。該電平移位單元包括OR柵，以便當所有包括反饋信號的輸入信號具有高的狀態時工作。因此，可以最小化或避免不必要的電力消耗。
圖5示出了包含在圖4所示的移位電阻的各級中的移位電阻電路的圖，以及圖6示出了圖5所示的移位電阻電路的輸入/輸出信號的波形圖。為了說明移位電阻電路的操作，僅舉例描述接收起始脈衝(HST)的第一級和連接到第一級的第二級。
參照圖5，移位電阻電路500包括接收起始脈衝和反饋時鐘信號的OR柵單元510，由OR柵510的輸出信號操作的電平移位單元520，以及用於產生取樣信號並將電平移位單元520的輸出傳輸到下一級的緩衝器530。
在本實施方式中，從外部電路輸入的、具有低於10V的振幅電壓的兩相時鐘信號HCK、HCKB可以被用來驅動移位電阻電路500，在該電路中由OR柵單元510控制的電平移位單元520在特定的時間段中工作，從而減少了電力的消耗。此外，因為電平移位單元包含在與具有低振幅電壓的兩相時鐘信號一起輸入的移位電阻電路中，可以實現小體積的顯示器件。
以下，將參照圖5和圖6說明具有OR柵510、電平移位單元520和緩衝器530的移位電阻電路及其操作方法。
OR柵510包括NOR柵電路512和串聯連接到NOR柵電路512的逆變器電路514。NOR柵電路512包括兩個PMOS電晶體T1、T2，以及兩個NMOS電晶體T3、T4。兩個PMOS電晶體T1、T2與兩個NMOS電晶體T3、T4串聯連接。兩個PMOS電晶體T1和T2串聯連接並且兩個NMOS電晶體T3和T4並聯連接。NOR柵電路512的輸出連接到包括NMOS電晶體T5和PMOS電晶體T6的逆變器電路514。
OR柵單元510的輸入信號是輸入到第一級的起始脈衝HST、或前一級和反饋信號的輸出信號。如圖5所示，反饋信號是在兩相時鐘信號HCK、HCKB輸入到電平移位單元520之後，從緩衝器530中的第一逆變器輸出的信號(IV)。反饋信號被反饋到NOR柵的T1和T4。即，反饋信號(II)輸入到T1和T4並且起始脈衝(HST)(I)輸入到T2和T3。最後，通過具有T5和T6的逆變器電路514產生OR柵的輸出(III)。
除了當所有輸入信號是「低」時，OR柵單元都輸出「高」。因此，OR柵單元產生如圖6所示的輸出波形。即，當起始脈衝(HST)是「高」或反饋時鐘信號是「高」時，OR柵單元輸出「高」。OR柵單元510的輸出(III)決定電平移位單元520工作的持續時間(工作時間)。
因為NMOS電晶體D1的柵極連接到OR柵單元510的輸出端，當NMOS電晶體D1的柵極沒有導通時，電平移位單元520不工作。因而，NMOS電晶體D1決定電平移位單元520的工作時間。因此，僅當OR柵單元510輸出「高」時，電平移位單元520才工作。如上所述，因為OR柵單元510控制電平移位單元520的工作時間，可以最小化或避免不必要的能耗。
電平移位單元520將具有低於10V的振幅電壓的時鐘信號轉換為具有高於10V的振幅電壓的時鐘信號。這是因為具有高於10V的振幅電壓的時鐘信號應該被提供來驅動LCD板中的TFT。
根據現有技術，電平移位單元被製造為單獨晶片並且該晶片設置在PCB上，因而複雜化了PCB上的電路結構。此外，因為具有包括正和負電壓的高於10V的振幅寬度的時鐘信號應該從外部電路提供到LCD板的移位電阻，消耗了大量的電力。
然而，在本實施方式中，電平移位單元520包含在移位電阻電路500中並且僅在預定時間段中工作。因此，可以最小化或避免不必要的電力消耗。
如圖5所示，電平移位單元520包括多個NMOS電晶體D1至D4以及PMOS電晶體D5至D7。為了電平移位單元520的穩定工作，恆定偏置電壓HBIAS，即5V，施加到D3和D4。
然而，電平移位單元不限於圖5所示的構造，並且電平移位單元可以包含不同的構造以達到相同的結果。
電平移位單元520僅在預定時間段響應OR柵單元510電平移位輸入到D1或D2的時鐘信號。即，具有低於10V的振幅寬度的時鐘信號被電平移位到如圖6所示的具有高於10V的振幅寬度的時鐘信號。
電平移位單元520的輸出通過傳遞電路(pass circuit)532被輸入到緩衝器530。緩衝器530包括以層疊形式連接的三個逆變器電路並且第一逆變器電路534的輸出被反饋到OR柵單元510的T1和T4。緩衝器530的最後輸出信號被輸入到取樣電路和下一級作為起始脈衝HST。並且緩衝器530將電平移位單元520的輸出放大作為普通緩衝器信號。
如圖6所示，輸入到第二級的時鐘信號HCKB被電平移位並且第二級以上述相同的方式通過使用第一級的輸出信號和反饋時鐘信號輸出其最後輸出信號。然後，第二級的輸出信號輸入到第三級作為起始脈衝。
在本實施方式中，移位電阻電路使用從外部電路輸入的、具有低振幅電壓的時鐘信號，並且包括僅在預定時間段工作的電平移位單元，從而減少驅動電路的工作負載和電力消耗。此外，因為包括電平移位單元的移位電阻電路與具有低振幅電壓的兩相時鐘信號一起輸入，可以實現小體積的顯示器件。
可以清楚地理解，對於本領域的普通技術人員來說，本發明具有各種變型和改進。因而，本發明意欲覆蓋所有落入所附權利要求以及等效物所限定的範圍內的變型和改進。
權利要求
1.一種移位電阻電路，包括OR柵單元，用於接收起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出；電平移位單元，用於響應所述OR柵單元的輸出信號電平移位時鐘信號的振幅電壓；以及緩衝器，用於將所述電平移位單元的輸出傳輸到下一級作為輸入信號。
2.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述時鐘信號是一個兩相時鐘信號並且所述兩相時鐘信號互相補充。
3.根據權利要求2所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述兩相時鐘信號具有低於10V的振幅電壓並且從外部電路輸入。
4.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述OR柵單元包括NOR柵電路和串聯連接到所述NOR柵電路的逆變器電路。
5.根據權利要求4所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述NOR柵電路包括串聯連接的兩個PMOS電晶體(T1、T2)以及串聯連接到所述兩個PMOS電晶體的、並聯連接的兩個NMOS電晶體(T3、T4)，並且所述逆變器電路包括NMOS電晶體(T5)和PMOS電晶體(T6)。
6.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述電平移位單元包括多個NMOS電晶體和多個PMOS電晶體，並且預定偏置電壓被額外施加到所述電平移位單元。
7.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述反饋信號是在所述時鐘信號輸入到所述電平移位單元之後從所述緩衝器中的第一逆變器輸出的信號。
8.根據權利要求5所述的移位電阻電路，其特徵在於，通過將所述反饋信號輸入到T1和T4、將所述起始脈衝輸入到T2和T3、並將輸出傳遞通過T5和T6產生所述OR柵單元的輸出信號。
9.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述電平移位單元僅當OR柵單元產生高狀態時工作。
10.根據權利要求1所述的移位電阻電路，其特徵在於，所述緩衝器包括以層疊形式連接的多個逆變器電路並且所述第一逆變器電路的輸出被反饋到所述OR柵單元的電晶體。
11.一種移位電阻電路的操作方法，包括將起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出輸入到OR柵單元；通過所述OR柵單元的輸出信號限定工作時間並通過電平移位單元電平移位時鐘信號的振幅電壓；以及使用緩衝器將所述電平移位單元的輸出傳輸到下一級。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述時鐘信號是一個兩相時鐘信號並且所述兩相時鐘信號互相補充。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述兩相時鐘信號具有低於10V的振幅電壓並且從外部電路輸入。
14.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述反饋信號是在所述時鐘信號輸入到所述電平移位單元之後從所述緩衝器中的第一逆變器輸出的信號。
15.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述電平移位單元僅當所述OR柵單元產生高狀態時工作。
16.一種顯示器件，包括用於顯示圖像的圖像顯示單元和用於產生時鐘信號的控制晶片；以及電連接到所述圖像顯示單元和控制晶片的移位電阻電路，其中所述移位電阻電路包括用於電平移位所述時鐘信號的振幅電壓的電平移位單元。
17.根據權利要求16所述的顯示器件，其特徵在於，所述移位電阻電路還包括OR柵單元，用於接收起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出；以及緩衝器，用於將所述電平移位單元的輸出傳輸到下一級作為輸入信號。
18.根據權利要求17所述的顯示器件，其特徵在於，所述電平移位單元響應所述OR柵單元的輸出信號電平移位所述時鐘信號的振幅電壓。
19.根據權利要求17所述的顯示器件，其特徵在於，所述反饋信號是從所述緩衝器輸出的信號。
20.根據權利要求17所述的顯示器件，其特徵在於，所述顯示器件是液晶顯示器。
全文摘要
本發明公開了一種移位電阻電路及其操作方法。所述移位電阻電路包括用於接收起始脈衝、或前一級和反饋信號的輸出的OR柵單元；用於響應OR柵單元的輸出信號電平移位時鐘信號的振幅電壓的電平移位單元；以及用於將電平移位單元的輸出傳輸到下一級作為輸入信號的緩衝器。
文檔編號H03K19/00GK1741119SQ200510072390
公開日2006年3月1日 申請日期2005年5月31日 優先權日2004年5月31日
發明者林敬文 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社