专利名称：液晶显示器的驱动装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器，特别涉及一种液晶显示器的驱动装置及其驱动方法。
在过去，随着显示器显示画面尺寸的增加，传统显示器本身的体积也随之变的相当庞大，将造成使用者在摆设上的种种困扰，而且，传统显示器在工作时所发出的辐射，也会对人体造成伤害。为了有效解决这些问题，液晶显示器成了使用者最佳的选择。但是，随着液晶显示器尺寸与分辨率的增加，虽然本身体积的困扰获得解决，却必须面临到其它的问题。
如
图1(a)所示为一种常见液晶显示器的结构。该液晶显示器的结构主要包括了薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor Array，简称为TFT Array)100、以及驱动电路。而驱动电路还包括数据移动缓存器(Data ShiftRegister)105、扫描移动缓存器(Scan Shift Register)110、数据开关(DataSwitch)115-1--115-n、N位(bit)数字模拟转换器(Digital to AnalogConverter)120-1--120-n。
其中，薄膜晶体管阵列100为液晶显示器的显示区域，由许多个如图1(b)所示的显示单元(Cell)所组成，显示单元排列方式为阵列的形式，每个显示单元包括有一电容结构1001与一薄膜晶体管1002，其中该电容结构1001用以存放液晶显示器的模拟显示信号(Video Signal)。其中，薄膜晶体管阵列100中有数条列扫描线(Scan line)，每一条列扫描线可以控制该列中所有显示单元中薄膜晶体管的开启与关闭。再者，薄膜晶体管阵列100中有数条行数据线(Data line)，用以将模拟显示信号输入至其中薄膜晶体管被开启的显示单元。
扫描移动缓存器110由许多缓存单元110-1--110-m串接而成，每个缓存单元都可对应连接至一条列扫描线，因此扫描移动缓存器110可以依序驱动相对应的列扫描线并进而控制该列中所有显示单元的薄膜晶体管的开启与关闭。
再者，数据移动缓存器105由许多缓存单元105-1--105-n串接而成，每个缓存单元都可对应至一个数据开关115-1--115-n，因此数据移动缓存器105可以依序激活各个数据开关115-1--115-n。其中，每个数据开关都由N个晶体管所组成。而在图1(a)中，每个数据开关仅绘示一个晶体管来作代表，当数据开关开启时即代表同时有N条数据线(Din)的数字显示信号通过开启的数据开关。
N位数字模拟转换器120-1--120-n，耦接至对应的数据开关115-1--115-n，当对应的数据开关115-1--115-n被开启时，N位数字模拟转换器120-1--120-n即可接收N条数据线(Din)的数字显示信号。并在进行数字模拟转换后，产生模拟显示信号输入至薄膜晶体管阵列100中对应的行数据线。
请再参照图1(a)。首先，当第一笔数字显示信号由N条数据线(Din)输入时，只有第一个数据开关115-1被数据移动缓存器105激活，所以数字显示信号通过该数据开关115-1，并通过第一个N位数字模拟转换器120-1转换为第一笔模拟显示信号。因此，该第一笔模拟显示信号只会进入薄膜晶体管阵列100第一行数据线上。同时，扫描移动缓存器110只驱动薄膜晶体管阵列100第一列扫描线，因此，该第一笔模拟显示信号只存入到第一列扫描线与第一行数据线所对应的显示单元100-1-1。
接着，当第二笔数字显示信号由N条数据线(Din)输入时，只有第二个数据开关115-2被数据移动缓存器105激活，数字显示信号即可通过第二个数据开关115-2，并通过第二个N位数字模拟转换器120-2转换为第二笔模拟显示信号。因此，该第二笔模拟显示信号只会进入薄膜晶体管阵列100第二行数据线上。同时，扫描移动缓存器110只驱动薄膜晶体管阵列100第一列扫描线。所以，该第二笔模拟显示信号只存到第一列扫描线与第二行数据线所对应的显示单元100-1-2。
通过数据移动缓存器105分别依序激活所有的数据开关115-1--105-n，第一列的所有显示单元将存放着其所对应的模拟显示信号。当第一列单元被填满后，扫描移动缓存器110将激活薄膜晶体管阵列100第二列的显示单元，并依照上述的方法将模拟显示信号存入第二列的显示单元中。依此类推，当扫描移动缓存器110分别激活各列的显示单元后，薄膜晶体管阵列内的所有单元将存放着所对应的模拟显示信号，而液晶显示器将显示出一页完整图像。
当薄膜晶体管阵列100中的每个显示单元依序不断的被更新存放入新的显示信号时，液晶显示器所显示出的画面则是不停的更换新的图像，由于快速地更换图像，再加上人类天生的视觉暂留现象，使得人们可以看到显示器上显示出动态的影像，当然也可以显示出静态的图像。当图像的更新的速度不足时，则可能观察到液晶显示器上有闪烁的现象发生。
如上所述的显示信号传递方式称为串行输入(Series Input)、串行输出(Series Output)，即每个显示信号依序串行输入液晶显示器中，而依序串行输出并存入薄膜晶体管阵列100中。因此，常用手段必须等到前一笔显示信号确定存放完毕后，再进行下一笔显示信号的输入。而薄膜晶体管阵列100中每一显示单元中的电容在存放模拟显示信号时，都需要一段电阻电容充放电时间，如此才能够保证每一个模拟显示信号都完全存入显示单元。
但是，当液晶显示器的分辨率(Resolution)提高时，意味着薄膜晶体管阵列100中的显示单元增加了。因此每一列所需的电阻电容充放电时间便会增加，所以会造成数据开关115的激活周期(Open Period)增长，直接影响到液晶显示器画面更新的速度。在常见液晶显示器中为了得到更佳的画面更新速度，势必缩短其电阻电容充放电的时间，这样可能会造成模拟显示信号无法完全输入至显示单元造成液晶显示器画质受到影响。
液晶显示器为了保持或提升画面更新的速度，常见另一个做法是将薄膜晶体管阵列分成数个群组(Band)，每个群组分别由不同的驱动电路来控制，当液晶显示器在工作时，同时有阵列串行输入、串行输出的信号在进行，因此，用来传送信号的驱动电路也相对增加。
再者，常见薄膜晶体管阵列100与驱动电路由于加工过程的不同，所以并不能够在单一过程中同时完成薄膜晶体管阵列100与驱动电路。因此，薄膜晶体管阵列100与驱动电路为分开的二个装置，并利用排线来进行薄膜晶体管阵列100与驱动电路之间的联机，因此，加工过程就必须花费较高的制作成本。
本发明公开一种液晶显示器的驱动装置，用以连接至一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，至少包括一N位数据线，用以依序输入数笔数字显示信号；数个数据开关，并接于该N位数据线；一数据移动缓存器，信号连接于这些数据开关，用以依序开启这些数据开关其中之一；数个闩锁装置，每一该闩锁装置信号连接至这些数据开关其中之一，用以在这些数据开关依序开启时闩锁住相对应的数字显示信号；数个致能开关，每一该致能开关信号连接至这些闩锁装置其中之一，这些致能开关由一致能信号控制这些致能开关的开启；以及数个N位数字模拟转换器，每一该N位数字模拟转换器信号连接于相对应的该致能开关与该行数据线，用以在这些致能开关开启时，接收这些数字显示信号并转换为数笔模拟显示信号并输入至对应的这些行数据线。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置中该薄膜晶体管阵列、这些数据开关、这些闩锁装置、这些致能开关以及这些N位数字模拟转换器都形成于一显示器基板上。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置中这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置中还包括一扫描移动缓存器连接于这些列扫描线，用以在该致能信号激活时同时驱动这些列扫描线其中之一。
本发明还公开了一种液晶显示器的驱动方法，用以驱动一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，至少包括下列步骤接收依序输入的数笔数字显示信号；将每一该数字显示数据暂存于数个闩锁装置其中之一；以及同时将这些闩锁装置内的这些数字显示信号转换为数笔模拟显示信号并输入至对应的这些行数据线。
根据上述构想，本发明所述的驱动方法，其中还包括将这些模拟显示信号输入至相对应的这些行数据线时，开启这些列扫描线其中之一。
根据上述构想，本发明所述的驱动方法，其中这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
本发明还公开一种液晶显示器的驱动装置，用以连接至一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，至少包括一N位数据线，用以依序输入数笔数字显示信号；数个闩锁装置，信号连接于该N位数据线，其是用以分别暂存相对应的该数字显示数据；以及数个N位数字模拟转换器，信号连接于该N位数据线，其是用以同时接收这些闩锁装置所暂存的这些数字显示信号并转换为数笔模拟显示信号而输入至对应的这些行数据线。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置，其中该薄膜晶体管阵列、这些闩锁装置以及这些N位数字模拟转换器都形成于一显示器基板上。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置，其中这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置还包括有数个数据开关，并接于该N位数据线与这些闩锁装置之间；以及一数据移动缓存器，连接于这些数据开关，用以依序开启这些数据开关其中之一。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置还包括数个致能开关，连接于这些闩锁装置与这些N位数字模拟转换器之间，并由一致能信号控制使得这些N位数字模拟转换器可同时接收这些数字显示信号。
根据上述构想，本发明所述的驱动装置，其中还包括一扫描移动缓存器连接于这些列扫描线，用以在这些模拟显示信号输入至对应的这些行数据线时，驱动这些列扫描线其中之一。
图2为本发明液晶显示器的结构图。
100 薄膜晶体管阵列105 数据移动缓存器100-1-1--100-m-n显示单元1001 电容结构1002 薄膜晶体管105-1--105-n 缓存单元110 扫描移动缓存器110-1--110-m 缓存单元115-1--115-n 数据开关120-1--120-n N位数字模拟转换器200 薄膜晶体管阵列205 数据移动缓存器200-1-1--200-m-n显示单元205-1--205-n 缓存单元210 扫描移动缓存器210-1--210-m 缓存单元215-1--215-n 数据开关220-1--220-n N位数字模拟转换器225-1--225-n N位闩锁装置230 1--230-n 致能开关由于制造过程的进步，多晶硅结构可以在低温环境的下利用激光热退火(Laser Annealing)过程来形成。因此，利用低温多晶硅(Low TemperaturePoty-Si)制造过程可大幅地改善薄膜晶体管的电气特性，并可直接将驱动电路形成于薄膜晶体管阵列所在的玻璃基板上。
请参照图2，图中所示为本发明的液晶显示器的结构。在此液晶显示器结构，主要包括了薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor Array，简称为TFTArray)200与驱动电路。
而驱动电路包括有数据移动缓存器(Data Shift Register)205、扫描移动缓存器(Scan Shift Register)210、数据开关(DataSwitch)215-1--215-n、嵌入式N位(bit)数字模拟转换器220-1--220-n、N位闩锁装置225-1--225-n、输入开关230-1--230-n。其中，嵌入式N位数字模拟转换器220-1--220-n、N位闩锁装置(可用嵌入式N位静态随机存取内存来完成)225-1--225-n、致能开关230-1--230-n以及数据开关215-1--215-n都与薄膜晶体管阵列200利用相同的制造过程而同时形成于相同的玻璃基板上。
其中，数据移动缓存器205中串接的缓存单元205-1--205-n都可对应至一个数据开关215-1--215-n。因此数据移动缓存器205可以依序激活各个数据开关215-1--215-n。其中，每个数据开关都由N个晶体管所组成。而在图2中，每个数据开关仅绘示一个晶体管来作代表，当数据开关开启时即代表同时有N条数据线(Din)的数字显示信号通过开启的数据开关。
N位闩锁装置225-1--225-n，耦接至对应的数据开关215-1--215-n，用以在对应的数据开关开启时闩锁(Latch)N条数据线(Din)的数字显示信号。由于静态随机存取内存相较于显示单元中的电容构造，其具有较快的存取速度。因此，数据移动缓存器205可以以更快的速度来依序将数字显示信号储存入闩锁装置，也就是嵌入式N位静态随机存取内存225-1-225-n的中。
致能开关230-1--230-n耦接于对应的N位静态随机存取内存225-1--225-n，用以在所有的N位静态随机存取内存225-1--225-n都接收到数字显示信号后。经由一致能信号的开启，可同时将所有N位闩锁装置225-1--225-n内的数字显示信号传送出去。其中，每个致能开关230-1--230-n都由N个晶体管所组成。而在图2中，每个致能开关230-1--230-n仅绘示一个晶体管来作代表，当致能开关230-1--230-n开启时即代表同时有N条数据线的数字显示信号通过开启的致能开关230-1--230-n。
N位数字模拟转换器220-1--220-n，耦接至对应的致能开关230-1--230-n，当致能开关230-1--230-n被开启时，N位数字模拟转换器220-1--220-n即可同时接收所有的数字显示信号，并在数字模拟转换后，同时产生所有的模拟显示信号输入至薄膜晶体管阵列200中所有的行数据线。
首先，当第一笔N位数字显示信号进入时，只有第一个数据开关215-1被数据移动缓存器205激活，数字显示信号通过该数据开关215-1，并暂存到第一个N位闩锁装置225-1。接着，当第二笔数字显示信号进入时，只有第二个数据开关215-2被数据移动缓存器205激活，N位数字显示信号通过该数据开关215-2，并只存入到第二个N位闩锁装置225-2，依此类推，直到第n个N位闩锁装置225-n闩锁到第n笔数字显示信号为止。
通过数据移动缓存器205分别依序激活所有的数据开关215-1--215-n，每个N位闩锁装置225-1--225-n都依序存放着数字显示信号。当所有的N位闩锁装置225-1--225-n都存放完毕并将数据闩锁住后，致能信号将所有的致能开关230-1--230-n同时开启，N位数字模拟转换器220-1--220-n即可同时接收所有的数字显示信号。并在数字模拟转换后，同时产生所有的模拟显示信号输入至薄膜晶体管阵列200中所有的行数据线，在此并列输出的信号对像素单元充电时，第二笔显示信号已同时存放进闩锁装置中。
在此时，扫描移动缓存器210只驱动薄膜晶体管阵列200中的第一列扫描线，因此，所有的模拟显示信号可同时输入至第一列扫描线上的所有显示单元200-1-1--200-1-n。如此一来，存放在N位闩锁装置225内的所有数字显示信号将在同一时间内通过输入开关230，经由嵌入式N位数字模拟转换器220转换为模拟显示信号，并存放入薄膜晶体管阵列200中的第一列扫描线上的显示单元200-1-1--200-1-n。依此类推，薄膜晶体管阵列200中的每一列扫描线上的显示单元将可同时存入模拟显示信号。最后，液晶显示器将显示出一页完整图像。
因此，本发明的驱动方法，为利用N位闩锁装置的存取，产生串行输入、并行输出(Parallel Output)的信号传输方式。
依照上述的方法，所有数字显示信号串行输入至N位闩锁装置225-1--225-n，当所有N位闩锁装置225-1--225-n都存放着数字显示信号后，致能开关230-1--230-n将同时开启，所有N位闩锁装置225-1--225-n内的数字显示信号则并行输出，并存入薄膜晶体管阵列200中同一列扫描线的显示单元中。
由于此种液晶显示器的驱动装置及其方法采用串行输入、并行输出，当数字显示信号串行输入时，先暂存于N位闩锁装置225-1--225-n中，而所使用的N位闩锁装置225-1--225-n所需的存取时间非常短。因此，于此步骤所花费的时间非常短暂。当所有静态随机存取内存都存入数字显示信号后，于同一时间并行输出至薄膜晶体管阵列内，由于为并行输出，故只需要花费一段电阻电容充放电的时间，该电阻电容充放电的时间即为主要时间花费的部分。
同样存放一列显示信号，却只需要花费一段电阻电容充放电的时间，大大的减少电阻电容充放电所造成时间延迟的次数，如此一来，当液晶显示器的分辨率必须提高时，则不需要将薄膜晶体管阵列分成数个群组，可大大减少液晶显示器的驱动电路的使用，就算电阻电容充放电的时间较久，也不会对显示器更新画面的速度造成影响。
此外，由于所使用的薄膜晶体管阵列属于低温多晶硅(Low TemperaturePoly-Silicon，简称为LTPS)的薄膜晶体管，低温多晶硅的薄膜晶体管的电子移动率(mobility)较常见薄膜晶体管的电子移动率大上好几十倍，因此，该低温多晶硅薄膜晶体管可以被使用在电路上，如此一来，低温多晶硅薄膜晶体管阵列与液晶显示器的驱动电路将可整合在一起，例如嵌入式N位静态随机存取内存与嵌入式N位数字模拟转换器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明，例如该N位闩锁装置除了可用嵌入式N位静态随机存取内存来完成外，尚可利用其它闩锁电路来完成，故凡其它未脱离本发明技术构思下所完成的等效改变或修饰，均应包括在保护范围内。
权利要求
1.一种液晶显示器的驱动装置，用以连接至一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，其特征在于，至少包括一N位数据线，用以依序输入数笔数字显示信号；数个数据开关，并接于该N位数据线；一数据移动缓存器，信号连接于这些数据开关，用以依序开启这些数据开关其中之一；数个闩锁装置，每一该闩锁装置信号连接至这些数据开关其中之一，用以在这些数据开关依序开启时闩锁住相对应的数字显示信号；数个致能开关，每一该致能开关信号连接至这些闩锁装置其中之一，这些致能开关由一致能信号控制这些致能开关的开启；以及数个N位数字模拟转换器，每一该N位数字模拟转换器信号连接于相对应的该致能开关与该行数据线，用以在这些致能开关开启时，接收这些数字显示信号并转换为数笔模拟显示信号并输入至对应的这些行数据线。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该薄膜晶体管阵列、这些数据开关、这些闩锁装置、这些致能开关以及这些N位数字模拟转换器都形成于一显示器基板上。
3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
4.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，还包括一扫描移动缓存器连接于这些列扫描线，用以在该致能信号激活时同时驱动这些列扫描线其中之一。
5.一种液晶显示器的驱动方法，用以驱动一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，其特征在于，至少包括下列步骤接收依序输入的数笔数字显示信号；将每一该数字显示数据暂存于数个闩锁装置其中之一；以及同时将这些闩锁装置内的这些数字显示信号转换为数笔模拟显示信号并输入至对应的这些行数据线。
6.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，还包括将这些模拟显示信号输入至相对应的这些行数据线时，开启这些列扫描线其中之一。
7.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
8.一种液晶显示器的驱动装置，用以连接至一薄膜晶体管阵列的数条列扫描线以及数条行数据线，其特征在于，至少包括一N位数据线，用以依序输入数笔数字显示信号；数个闩锁装置，信号连接于该N位数据线，其是用以分别暂存相对应的该数字显示数据；以及数个N位数字模拟转换器，信号连接于该N位数据线，其是用以同时接收这些闩锁装置所暂存的这些数字显示信号并转换为数笔模拟显示信号而输入至对应的这些行数据线。
9.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，该薄膜晶体管阵列、这些闩锁装置以及这些N位数字模拟转换器都形成于一显示器基板上。
10.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，这些闩锁装置为数个静态随机存取内存。
11.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，还包括有数个数据开关，并接于该N位数据线与这些闩锁装置之间；以及一数据移动缓存器，连接于这些数据开关，用以依序开启这些数据开关其中之一。
12.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，还包括数个致能开关，连接于这些闩锁装置与这些N位数字模拟转换器之间，并由一致能信号控制使得这些N位数字模拟转换器可同时接收这些数字显示信号。
13.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，还包括一扫描移动缓存器连接于这些列扫描线，用以在这些模拟显示信号输入至对应的这些行数据线时，驱动这些列扫描线其中之一。
全文摘要
本发明涉及一种液晶显示器的驱动装置及其驱动方法，采用串行输入、并行输出的方式，当数字显示信号串行输入时，先暂存于静态随机存取内存中，而所使用的静态随机存取内存所需的存取时间非常短。因此，并列输出时只需要花费一段电阻电容充放电的时间，即可达成一条列扫描线的更新。也即，本发明可以有效改善液晶显示器在做显示画面更新时的速度。再者，利用本发明，也可解决模拟显示信号进入薄膜晶体管阵列时，由于电阻电容充放电所造成的延迟对液晶显示器本身效能的限制。
文档编号G09G3/36GK1402218SQ0214208
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月26日 优先权日2002年8月26日
发明者林孝义, 纪庆清 申请人:统宝光电股份有限公司