圖像顯示系統與顯示面板的製作方法

2023-12-04 17:00:11

專利名稱：圖像顯示系統與顯示面板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示系統與顯示面板上的電路，尤其涉及一種圖像顯示系統與顯
示面板及其柵極線電路。
背景技術：
請參照圖1，其所示出為公知顯示面板示意圖。顯示面板包括陣列式排列的多個像 素組件101 126，每個像素組件101 126中皆包括一儲存單元clOl c126以及一開關 單元ml01 ml26。其中，開關單元m101 m126為電晶體，而儲存單元c101 c126則為 電容器。再者，顯示面板上包括有多條柵極線(gate line)gl g3以及多條數據線(data line)dl d6。經由柵控制單元(gatecontrol unit)控制開關單元m101 ml26，數據線 dl d6上的像素數據可以順利的儲存於儲存單元c101 cl26內。當然，隨著顯示面板的 尺寸變大，像素組件、柵極線、與數據線也會越多。 —般來說，上述的顯示面板可應用於一有源陣列式有機發光二極體(active matrix organic light emitting diode，簡稱AMOLED)顯示器或者一液晶顯示器(liquid crystal display,簡稱1XD)。 請參照圖2A，其所示出為公知柵極線電路示意圖。柵極線電路包括一柵極驅動器 (gate driver) 230、一柵極線240以及n個像素組件211 21n。由圖2A可知，n個開關單 元m211 m21n可控制n個像素組件211 21n。再者，柵極驅動器230的輸出端連接至柵 極線240，而柵極線240連接至n個開關單元m211 m21n(電晶體)的柵極。為了要控制 每個開關單元m211 m21n的開啟(on)與關閉(off)，柵極驅動器230會在柵極線240上 產生高電平與低電平交替的驅動信號(driving signal)。當驅動信號為高電平時，n個開關 單元m211 m21n開啟；反之，當驅動信號為低電平時，n個開關單元m211 m21n關閉。其 中，柵控制單元中包括多個柵極驅動器，而本發明的實施例皆以一個柵極驅動器來作解釋。
請參照圖2B，其所示出為公知柵極線電路的等效電路。由圖2B可知，每個開關單 元m211 m21n皆可等效為電容器cl cn，而柵極線可等效為多個電阻rl rn串接。由 於驅動信號高電平與低電平的交替非常快速，因此，在柵極驅動器230輸出端上的驅動信 號上升沿坡度與下降沿坡度會非常的陡峭(sharp)。然而，由於驅動信號必須傳遞至最後一 個(第n個)開關單元cn，因此，當驅動信號傳遞至最後一個開關單元cn時，其上升沿坡度 與下降沿坡度會變得不陡峭。 請參照圖2C，其所示出為曲線I與曲線II。其中，曲線I為第一個開關單元cl柵極 上的柵極電壓示意圖；以及，曲線II為最後一個開關單元cn柵極上的柵極電壓示意圖。很 明顯地，當驅動信號由高電平轉換至低電平Atl的時間之後，由曲線I可知，第一開關單元 cl的柵極電壓可視為完全關閉；而由曲線II可知，最後一個開關單元cn的柵極電壓太高 而尚未完全關閉。也就是說，於Atl的時間時，第一像素組件已經完全關閉，而最後一個像 素組件尚未完全關閉。因此，會導致顯示面板因不同饋通電壓效應(feed-throughvoltage effect)所呈現的亮度或者圖像不均勻。
為了改善上述缺點，顯示面板的設計人員會在柵極在線串接一大電阻R。請參照圖 3A，其所示出為公知柵極線電路的等效電路。由圖3A可知，於柵極驅動器230輸出端與第 一開關單元cl之間串接一大電阻R，而驅動信號必須先經過此大電阻R後傳遞至第一開關 單元cl。由於柵極在線串接一大電阻R可增加第一開關單元cl的充放電時間常數(time constant)，因此，可以減緩驅動信號於第一開關單元cl柵極電壓上的上升沿以及下降沿。
請參照圖3B，其所示出為曲線III與曲線IV。其中，曲線III為第一個開關單元 cl柵極上的柵極電壓示意圖；以及，曲線IV為最後一個開關單元cn柵極上的柵極電壓示 意圖。由曲線III可知，當驅動信號由高電平轉換至低電平At2的時間之後，第一開關單 元cl上的柵極電壓可視為已經完全關閉；由曲線IV可知，最後一個開關單元cn也已接近 完全關閉，亦即，第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。也就是說， 於At2的時間時，第一像素組件與最後一個像素組件幾乎同時關閉。因此，可解決顯示面 板所呈現的亮度或者圖像不均勻的問題。 同理，請參照圖4，其所示出為公知另一種柵極線電路的等效電路。由圖4可知， 於柵極驅動器輸出端與接地端之間並聯一大電容器C，而驅動信號必須先經過此大電容器 C後傳遞至第一開關單元cl。由於柵極在線並聯一大電容器C可增加第一開關單元cl的 充放電時間常數(time constant)，因此，也可以減緩驅動信號於第一開關單元cl柵極上 的上升沿以及下降沿。 然而，於顯示面板上設計一大電容器C會佔據顯示面板上大區域的布局面積；再 者，於顯示面板上設計一大電阻R除了會增加大區域的布局面積之外也會增加顯示面板的 消耗功率。

發明內容
本發明的目的在於提出一種顯示面板上的柵極線電路，利用小面積的控制電路將
坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度平緩的驅動信號。 本發明提出一種顯示面板，包括一柵極線電路，包括一柵極驅動器，該柵極驅 動器的輸出端可產生一第一驅動信號，該第一驅動信號為一高電平與一低電平交替的信 號，且具有一第一上升沿與一第一下降沿；一控制電路，該控制電路的輸入端連接至該柵 極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號，並於該控制電路的輸出端產生一第二驅動信 號，該第二驅動信號具有一第二上升沿與一第二下降沿，該第二上升沿的坡度較該第一上 升沿的坡度為平緩，該第二下降沿的坡度較該第一下降沿的坡度為平緩；以及， 一柵極線， 連接於該控制電路的輸出端；其中，該控制電路至少包括一電容器，可於該第一驅動信號的 該第一上升沿時以一第一方向充電該電容器；且可於該第一驅動信號的該第一下降沿時以 一第二方向充電該電容器。 再者，本發明還提出一種圖像顯示系統，包括上一段落的顯示面板；以及，一電
源供應器，耦接至該顯示面板並提供電源至該顯示面板。 本發明可解決顯示面板所呈現的亮度或者圖像不均勻的問題。


圖1所示出為公知顯示面板示意圖。
5































圖2A所示出為公知4 圖2B所示出為公知4
W及線電路示意圖。 W及線電路的等效電路。
圖2C所示出為第一個開關單元與最後一個開關單元柵極上的柵極電壓示意圖, 圖3A所示出為公知柵極線電路的等效電路。
圖3B所示出為第一個開關單元與最後一個開關單元柵極上的柵極電壓示意圖,
圖4所示出為公知另一種柵極線電路的等效電路。
圖5A所示出為本發明控制電路的第一實施例。
圖5B所示出為第一實施例控制電路的等效電路示意圖。
圖5C所示出為本發明第一實施例的柵極線電路的等效電路。
圖6A所示出為本發明控制電路的第二實施例。
圖6B所示出為第二實施例控制電路的等效電路示意圖。
圖6C所示出為本發明第二實施例的柵極線電路的等效電路。
圖7所示出為本發明的顯示面板。
圖8所示出為本發明的圖像顯示系統。
並且，上述附圖中的附圖標記說明如下
101 126像素組件 m101 m126開關單元 m211 m21n開關單元 230柵極驅動器 300 、400控制電路 320傳輸門 330第二反相器 410第一反相器 430第三反相器 450電容器 701 726像素組件 m701 m726開關單元 760柵控制單元 762第一控制電路 764第二控制電路 766第三控制電路 810電源供應器
c101 c126儲存單元 211 21n像素組件
240柵極線 310第一反相器 322電阻 340電容器 420第二反相器 440電阻
c701 c726儲存單元 750數據控制單元 761第一柵極驅動器 763第二柵極驅動器 765第三柵極驅動器 800圖像顯示系統 820顯示面板
具體實施例方式
本發明提出一柵極線電路，包括一控制電路連接於柵極驅動器輸出端以及第一個 開關單元之間。用以減緩驅動信號的上升沿與下降沿的坡度，並且，本發明的控制電路皆可 利用電晶體來實現，因此布局面積可以有效地降低。 請參照圖5A，其所示出為本發明控制電路的第一實施例。控制電路300包括一第 一P型電晶體P1、一第一N型電晶體N1、一第二P型電晶體P2、一第二N型電晶體N2、一第三P型電晶體P3、一第三N型電晶體N3、以及一第四電晶體M4。其中，第一 P型電晶體PI 與第一 N型電晶體Nl連接形成一第一反相器(inverter) 310 ;第二 P型電晶體P2與第二 N 型電晶體N2連接形成一傳輸門(transmission gate) 320 ;第三P型電晶體P3與一第三N 型電晶體N3連接形成一第二反相器330 ;以及，第四電晶體M4的源極與漏極相互連接形成 一電容器340，而第四電晶體M4的柵極可視為電容器的第一端，第四電晶體M4的漏極可視 為電容器的第二端。再者，控制電路300的輸入端為第一反相器310的輸入端，而控制電路 300的輸出端為第二反相器330的輸出端。 第一 P型電晶體Pl與第一 N型電晶體Nl的柵極相互連接成為第一反相器310的 輸入端；第一 P型電晶體Pl的源極連接至一電壓源Vcc ;第一 P型電晶體Pl與第一 N型晶 體管Nl的漏極相互連接並成為第一反相器310的輸出端；第一 N型電晶體Nl的源極連接 至接地端。 第二P型電晶體P2與第二N型電晶體N2的柵極分別連接至接地端與電壓源；第
二 P型電晶體P2與第二 N型電晶體N2的源極相互連接成為傳輸門320的輸入端；第二 P
型電晶體P2與第二 N型電晶體N2的漏極相互連接成為傳輸門320的輸出端。 第三P型電晶體P3與第三N型電晶體N3的柵極相互連接成為第二反相器330的
輸入端；第三P型電晶體P3的源極連接至一電壓源Vcc ;第三P型電晶體P3與第三N型晶
體管N3的漏極相互連接並成為第二反相器330的輸出端；第三N型電晶體N3源極連接至
接地端。 請參照圖5B，其所示出為第一實施例控制電路的等效電路示意圖。由於傳輸門 320中第二 P型電晶體P2與第二 N型電晶體N2柵極分別連接至接地端與電壓源Vcc，因 此，傳輸門320可視為開啟狀態並且可等效為一電阻322，且傳輸門320的輸入端與輸出端 即為電阻322的二端。由圖5B可知，第一反相器310輸出端與第二反相器330輸入端之間 串接一電阻322，而第二反相器330的輸入端與輸出端之間並聯一電容器340。
請參照圖5C，其所示出為本發明第一實施例的柵極線電路的等效電路。當柵極驅 動器230產生的驅動信號由低電平快速地上升至高電平時，第二反相器330會輸出高電平， 然而由於電容器340並聯於第二反相器330的輸入端與輸出端之間，因此，第二反相器330 無法快速地上升至高電平。此時，第二反相器330輸出端會產生一第一充電電流I1由電容 器340經電阻322至第一反相器310輸出端，因此，電容器340上的電壓會緩慢地上升至高 電平。此時，可視為電容器340被第一方向的充電至高電平。 亦即，當電容器340被第一方向充電時，第二反相器330輸出端會緩慢地上升至高 電平。因此，控制電路300可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為較平緩的驅動信號。因此，可 使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟。 反之，當驅動信號由高電平快速地下降至低電平時，第二反相器會輸出低電平，然 而由於電容器340並聯於第二反相器的輸入端與輸出端之間，且電容器340上已儲存一高 電平的電壓，因此，第二反相器330輸出端無法快速地下降至低電平。 為了要將第二反相器330輸出端下降至低電平，第一反相器310輸出端會產生一 第二充電電流12由電阻322經電容器340至第二反相器330輸出端，此時，電容器340會將 原先儲存的高電平電壓放電，並且利用第二充電電流I2反向地充電至高電平電壓。此時， 可視為電容器340被第二方向的充電至高電平。
亦即，當電容器340被第二方向充電時，第二反相器330輸出端會緩慢地下降至低 電平。也就是說，控制電路可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因 此，可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。
由於本發明控制電路300中的電容器340可雙向的充電，因此，電容器340的布局 面積可以有效地減小並達成平緩驅動信號的目的。 再者，請參照圖6A與B，其所示出為本發明控制電路的第二實施例及其等效電路 示意圖。其中，控制電路400包括一第一反相器410、一第二反相器420、一第三反相器430、 一電阻440、一電容器450。 再者，控制電路400的輸入端為第一反相器410的輸入端，而控制電路400的輸出 端為第二反相器420的輸出端。第一反相器410輸出端連接至第二反相器420輸入端；第 二反相器420輸出端連接至第三反相器430輸入端；而第三反相器430輸入端與輸出端之 間串接電容器450與電阻440。 其中，第一反相器410、第二反相器420、第三反相器430、電容器450皆可由第一實 施例所示的電晶體組成，當然所有的反相器也可以由全N型電晶體或者全P型電晶體所組 成。 再者，電阻440是由第四P型電晶體P4與第四N型電晶體N4連接形成一傳輸門 (transmission gate);第四P型電晶體P4與第四N型電晶體N4的柵極分別連接至接地 端與電壓源；第四P型電晶體P4與第四N型電晶體N4的源極相互連接成為傳輸門的輸入 端；第四P型電晶體P4與第四N型電晶體N4的漏極相互連接成為傳輸門的輸出端。而電 阻440的二端即為傳輸門的輸出端與輸入端。 請參照圖6C，其所示出為本發明第二實施例的柵極線電路的等效電路。當柵極驅 動器230產生的驅動信號由低電平快速地上升至高電平時，控制電路400的第二反相器420 會輸出高電平，然而由於串接的電容器450與電阻440連接於第三反相器430的輸入端與 輸出端之間，因此，第二反相器420無法快速地上升至高電平。此時，第二反相器420輸出 端會產生一第三充電電流13由電容器450經電阻440至第三反相器430輸出端，因此，電 容器450上的電壓會緩慢地上升至高電平。此時，可視為電容器450被第一方向的充電至 高電平。 亦即，當電容器450被第一方向充電時，第二反相器420輸出端會緩慢地上升至高 電平。因此，控制電路400可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因 此，可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟。
反之，當驅動信號由高電平快速地下降至低電平時，第二反相器420會輸出低電 平，然而由於串接的電阻與電容器連接於第三反相器的輸入端與輸出端之間，且電容器450 上已儲存一高電平的電壓，因此，第二反相器420輸出端無法快速地下降至低電平。
為了要將第二反相器420輸出端下降至低電平，第三反相器430輸出端會產生一 第四充電電流14由電阻440經電容器450至第二反相器420輸出端，此時，電容器450會將 原先儲存的高電平電壓放電，並且利用第四充電電流I4反向地充電至高電平電壓。此時， 可視為電容器450被第二方向的充電至高電平。 亦即，當電容器450被第二方向充電時，第二反相器420輸出端會緩慢地下降至低 電平。也就是說，控制電路可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因此，可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。 由於本發明控制電路400中的電容器450可雙向的充放電，因此，電容值不需要太
大，因此電容器450的布局面積可以有效地減小並達成平緩驅動信號上升/下降沿坡度的目的。 當控制電路將平緩的驅動信號傳遞至所有的開關單元cl cn，第一開關單元cl 至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟與關閉。因此，第一像素組件與最後一個像素 組件具有相同的饋通電壓效應。因此，可解決顯示面板所呈現的亮度或者圖像不均勻的問 題。 請參照圖7，其所示出為本發明顯示面板示意圖。顯示面板包括陣列式排列的多個 像素組件701 726，每個像素組件701 726中皆包括一儲存單元c701 c726以及一開 關單元m701 m726。其中，開關單元m701 m726為電晶體，而儲存單元c701 c726則 為電容器。 顯示面板上包括有一數據控制單元750以及一柵控制單元760。柵控制單元760 具有多條柵極線gl g3，而數據控制單元750具有多條數據線dl d6。經由柵控制單 元控制開關單元m701 m726，數據線dl d6上的像素數據可以順利的儲存於儲存單元 c701 c726內。當然，隨著顯示面板的尺寸變大，像素組件、柵極線、與數據線也會越多。 再者，本發明的柵控制單元760還包括多個柵極驅動器以及多個控制電路，例如第一柵極 驅動器761與第一控制電路762、第二柵極驅動器763與第二控制電路764、及第三柵極驅 動器765以及第三控制電路766，而控制電路的輸出端即連接至相對應的柵極線gl g3。
再者，請參照圖8，其所示出為本發明的圖像顯示系統。圖像顯示系統800包括一 顯示面板820以及一電源供應器810。其中，電源供應器810可提供顯示面板820所需的電 源，而顯示面板820如前述圖7所示出的顯示面板，其包括上述的柵極線路，使得圖像顯示 系統800可以解決顯示面板所呈現的亮度或者圖像不均勻的問題。 再者，圖像顯示系統800可以是手機、數位相機、個人數字助理、筆記型計算機、 臺式計算機、電視、全球定位系統(GPS)、車用顯示器、航空用顯示器、數字相框(Digital Photo Frame)或可攜式DVD放影機等裝置中的任一種。 綜上所述，雖然本發明已以優選實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何 本領域普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍之內，當可作各種更動與潤飾，因此， 本發明的保護範圍當視所附的權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
一種顯示面板，包括一柵極線電路，包括一柵極驅動器，該柵極驅動器的輸出端可產生一第一驅動信號，該第一驅動信號為一高電平與一低電平交替的信號，且具有一第一上升沿與一第一下降沿；一控制電路，該控制電路的輸入端連接至該柵極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號，並於該控制電路的輸出端產生一第二驅動信號，該第二驅動信號具有一第二上升沿與一第二下降沿，該第二上升沿之坡度較該第一上升沿的坡度為平緩，該第二下降沿的坡度較該第一下降沿的坡度為平緩；以及一柵極線，連接於該控制電路的輸出端；其中，該控制電路至少包括一電容器，可於該第一驅動信號的該第一上升沿時以一第一方向充電該電容器；且可於該第一驅動信號的該第一下降沿時以一第二方向充電該電容器。
2. 如權利要求1所述的顯示面板，還包括多個開關單元，連接於該柵極線並可根據該 第二驅動信號來開啟關閉所述多個開關單元；其中，所述多個開關單元位於該顯示面板上 多個像素組件內，可控制所述多個像素組件內的多個儲存單元接收相對應的多個像素數 據。
3. 如權利要求1所述的顯示面板，其中該控制電路還包括 一第一反相器，該第一反相器的輸入端為該控制電路的輸入端； 一電阻；以及一第二反相器，該第二反相器的輸入端與該第一反相器的輸出端連接該電阻，該第二 反相器的輸入端與該第二反相器的輸出端之間連接該電容器，且該第二反相器的輸出端為 該控制電路的輸出端。
4. 如權利要求3所述的的顯示面板，其中該第一反相器包括 一第一 P型電晶體，該第一 P型電晶體的源極連接至一電壓源；以及一第一 N型電晶體，該第一 P型電晶體與該第一 N型電晶體柵極相互連接成為該第一 反相器的輸入端，該第一 P型電晶體與該第一 N型電晶體的漏極相互連接並成為該第一反 相器的輸出端，以及，該第一 N型電晶體的源極連接至一接地端。
5. 如權利要求3所述的顯示面板，其中該電阻包括一第二 P型電晶體，該第二 P型電晶體的柵極連接至一接地端；以及一第二 N型電晶體，該第二 N型電晶體的柵極連接至一電壓源，該第二 P型電晶體與該第二 N型電晶體的源極相互連接成為該電阻的第一端，以及，該第二 P型電晶體與該第二 N型電晶體的漏極相互連接成為該電阻的第二端。
6. 如權利要求l所述的的顯示面板，其中該電容器由一第四電晶體所組成，且該第四 電晶體的柵極為該電容器的第一端，該第四電晶體的漏極與源極相互連接並成為該電容器 的第二端。
7. 如權利要求1所述的顯示面板，其中該控制電路還包括 一第一反相器，該第一反相器的輸入端為該控制電路的輸入端；一第二反相器，該第二反相器的輸入端連接至該第一反相器的輸出端，且該第二反相 器的輸出端為該控制電路的輸出端；一電阻；以及一第三反相器，該第三反相器的輸入端連接至該第二反相器的輸出端，且該第三反相 器的輸入端與該第三反相器的輸出端之間連接串連的該電阻與該電容器。
8. 如權利要求7所述的顯示面板，其中該第一反相器包括 一第一 P型電晶體，該第一 P型電晶體的源極連接至一電壓源；以及一第一 N型電晶體，該第一 P型電晶體與該第一 N型電晶體柵極相互連接成為該第一 反相器的輸入端，該第一 P型電晶體與該第一 N型電晶體的漏極相互連接並成為該第一反 相器的輸出端，以及，該第一 N型電晶體的源極連接至一接地端。
9. 如權利要求7所述的顯示面板，其中，該電阻包括一第二 P型電晶體，該第二 P型電晶體的柵極連接至一接地端；以及一第二 N型電晶體，該第二 N型電晶體的柵極連接至一電壓源，該第二 P型電晶體與該第二 N型電晶體的源極相互連接成為該電阻的第一端，以及，該第二 P型電晶體與該第二 N型電晶體的漏極相互連接成為該電阻的第二端；以及 該第三反相器包括一第三P型電晶體，該第三P型電晶體的源極連接至一電壓源；以及一第三N型電晶體，該第三P型電晶體與該第三N型電晶體柵極相互連接成為該第三反相器的輸入端，該第三P型電晶體與該第三N型電晶體的漏極相互連接並成為該第三反相器的輸出端，以及，該第三N型電晶體的源極連接至一接地端。
10. —種圖像顯示系統，包括 如權利要求1所述的顯示面板；以及一電源供應器，耦接至該顯示面板並提供電源至該顯示面板；其中，該圖像顯示系統為 一手機、一數位相機、一個人數字助理、一筆記型計算機、一臺式計算機、一電視、一全球定 位系統、一車用顯示器、一航空用顯示器、一數字相框或一可攜式DVD放影機。
全文摘要
本發明涉及一種圖像顯示系統與顯示面板，該顯示面板包括柵極線電路，包括柵極驅動器，該柵極驅動器的輸出端可產生第一驅動信號，該第一驅動信號為高電平與低電平交替的信號，且具有第一上升沿與第一下降沿；控制電路，該控制電路的輸入端連接至該柵極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號，並於該控制電路的輸出端產生第二驅動信號，該第二驅動信號具有第二上升沿與第二下降沿；以及，柵極線，連接於該控制電路的輸出端；其中，該控制電路至少包括電容器，可於該第一驅動信號的第一上升沿時以第一方向充電該電容器；且可於該第一驅動信號的第一下降沿時以第二方向充電該電容器。本發明可解決顯示面板所呈現的亮度或者圖像不均勻的問題。
文檔編號H03K19/20GK101770737SQ20091000170
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者劉炳麟 申請人:統寶光電股份有限公司