專利名稱：液晶顯示器的驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以驅(qū)動具有薄膜晶體管矩陣陣列(TFT陣列)的有源矩陣型液晶顯示器的源極線的驅(qū)動電路。
從傳統(tǒng)上看，業(yè)已提出如圖6所示的用以驅(qū)動有源矩陣型液晶顯示器的源極線的電路。
圖6中標(biāo)號21表示定時產(chǎn)生電路，它接收水平和垂直的同步信號HD和VD來作為參考定時信號。水平和垂直同步信號HD和CD與下文描述的模擬視頻信號同步。
移位寄存器22接收來自定時產(chǎn)生電路21的取樣時鐘脈沖CK和起動脈沖PST。
模擬視頻信號SVa要供給取樣門電路23。門電路23具有多個門部分。這些門部分對該視頻信號SVa取樣以得到象素信號。此外，這些門部分接收來自移位寄存器電路22的門脈沖PSG，以在每一水平周期內(nèi)對一行的象素信號取樣。
鎖存門電路24接收由門電路23所取樣的一行的象素信號。來自定時產(chǎn)生電路21的鎖存脈沖PLG在水平消隱期內(nèi)供給門電路24。于是，由門電路23供給的一行的象素信號被鎖存并在下一個水平周期內(nèi)得以保存。
由門電路24輸出的一行的象素信號通過輸出電路25同時供給TFT陣列中相應(yīng)的源極線ls。
圖7示出對應(yīng)于一個象素信號的門電路23和24以及輸出電路25的具體的局部結(jié)構(gòu)的電路圖。也就是說，整個門電路23和24以及輸出電路25是由預(yù)定個數(shù)的上述結(jié)構(gòu)組成的。標(biāo)號G23和G24指的是“門”。標(biāo)號C23和C24指的是“電容器”。標(biāo)號A25指的是一個緩沖器。
請返回到圖6，定時產(chǎn)生電路21向柵極驅(qū)動電路26提供控制信號。然后，掃描脈沖按順序提供給柵極線1g。柵極線1g是按照與“通過輸出電路25向TFT陣列10的源極線ls提供的一行象素信號相應(yīng)的位置排列的。
按照圖6所示的驅(qū)動電路，輸入該模擬視頻信號SVa。于是，如若一行的象素的數(shù)目增加，象具有一個大屏幕和高質(zhì)量圖象的TFT陣列10那樣，則一個象素信號所允許的取樣時間變短，因而，門電路23的電容器C23的充電時間變得不足夠，結(jié)果，視頻信號SVa不可能準(zhǔn)確地被取樣。也就是說，TFT陣列10不可能與該視頻信號SVa相應(yīng)地準(zhǔn)確地被驅(qū)動。因此，很難得出質(zhì)量好的顯示。
日本未經(jīng)審查的特許公開63-182695和63-18695已公開了一種響應(yīng)數(shù)字視頻信號而驅(qū)動液晶顯示器的電路。前一個公開文件揭示了一種驅(qū)動電路，用以選取與輸入的多灰度等級的數(shù)字視頻信號相對應(yīng)的驅(qū)動電壓，并將其輸出給液晶顯示器。后一公開文件揭示了一種驅(qū)動電路，用以根據(jù)由多個比特表示的一個數(shù)值、接收為液晶顯示器的每個象素規(guī)定顯示亮度的數(shù)據(jù)、然后輸出具有與該數(shù)據(jù)相對應(yīng)的脈寬的驅(qū)動信號。
本發(fā)明提供一種液晶顯示器的驅(qū)動電路，用以驅(qū)動具有薄膜晶體管矩陣陣列的有源矩陣型液晶顯示器的源極線。該驅(qū)動電路包括一個移位寄存器電路，用以接順序儲存一行的數(shù)字視頻信號，每個數(shù)字視頻信號是由一系列預(yù)定比特的象素數(shù)據(jù)組成的;一個鎖存器電路，用以對儲存在移位寄存器電路內(nèi)的一行數(shù)字視頻信號保存一個水平周期;一個轉(zhuǎn)換電路，用以將構(gòu)成鎖存器電路輸出的一行數(shù)字視頻信號的每個象素數(shù)據(jù)分為高位比特和低位比特;根據(jù)高位比特指示的一個數(shù)值選取相鄰的兩個不同的直流電壓，根據(jù)低位比特指示的一個數(shù)值在兩個不同的直流電壓之間執(zhí)行脈寬調(diào)制，以及向該矩陣陣列中相應(yīng)的源極線供給模擬視頻信號;以及一個比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路，用以向該轉(zhuǎn)換電路輸出比較數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有與低位比特的位數(shù)相等的比特位數(shù)，并與該低位比特比較。
圖1 示出本發(fā)明的一個實施例的方框圖;
圖2A和2B示出移位寄存器電路、鎖存器電路和轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)的電路圖;
圖3 示出這個實施例中轉(zhuǎn)換電路的電路圖;
圖4A、4B和4C是解釋轉(zhuǎn)換電路工作情況的示意圖;
圖5 示出該實施例中比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生器和脈寬調(diào)制器的電路圖;
圖6 示出傳統(tǒng)的實例的方框圖;
圖7 示出該傳統(tǒng)實例中主要部分的電路圖。
本發(fā)明的液晶顯示器驅(qū)動電路基本上包括一個定時產(chǎn)生電路、一個柵極驅(qū)動電路、一個輸出電路以及一個電源電路。定時產(chǎn)生電路輸出用以判定信號處理的定時的信號。柵極驅(qū)動電路驅(qū)動一個待驅(qū)動的有源矩陣型液晶顯示器的薄膜晶體管矩陣陣列(TFT陣列)的柵極線。輸出電路適當(dāng)調(diào)整要供給該TFT陣列源極的模擬視頻信號的電平。電源電路則輸出直流電壓。
根據(jù)本驅(qū)動電路，一行的數(shù)字視頻信號按順序存入移位寄存器電路，由鎖存器電路保存一個水平周期，然后由轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號以輸送到該TFT陣列的源極線上。不像傳統(tǒng)實例那樣，這里不進行從該模擬視頻信號中對象素信號取樣的處理。因此，即使一行的象素數(shù)增加，該TFT陣列能夠相應(yīng)于該視頻信號而充分和準(zhǔn)確地被驅(qū)動。
可由本發(fā)明驅(qū)動電路所驅(qū)動的有源矩陣型液晶顯示器的一個實例是這樣的象素電極形成如同在一個液晶片內(nèi)的一個矩陣，薄膜晶體管分別地與各自的象素電極相連接，以對其施加或不施加電壓，這樣，就形成了一個薄膜晶體管矩陣陣列(例如，日本未經(jīng)審查的特許公開59492/1986)。
現(xiàn)在參照圖1對本發(fā)明的一個實施例進行描述。
圖1中標(biāo)號1指的是一個定時產(chǎn)生電路。定時產(chǎn)生電路1接收水平和垂直同步信號HD和VD作為參考定時信號。水平和垂直同步信號HD和VD與下面將要描述的數(shù)字視頻信號SVd同步。
標(biāo)號2指的是一個移位寄存器電路。移位寄存器電路2按順序儲存一行由一系列預(yù)定比特的象素數(shù)據(jù)所組成的數(shù)字視頻信號。此外，移位寄存器電路2接收數(shù)字視頻信號SVd。數(shù)字視頻信號SVd是由分別具有8比特D0-D7的象素數(shù)據(jù)Pl-Pm所組成的。移位寄存器電路2還接收來自定時產(chǎn)生電路1的時鐘脈沖CLK，并在每個水平周期內(nèi)按順序儲存一行的數(shù)字視頻信號SVd(見圖2A)。
鎖存器電路3接收在每個水平周期內(nèi)存儲在移位寄存器電路2內(nèi)的一行象素數(shù)據(jù)(見圖2B)。鎖存脈沖PL由定時產(chǎn)生電路1在水平消隱期內(nèi)供給鎖存器電路3，使得由移位寄存器電路2供給的一行的象素數(shù)據(jù)(Ll-Lm)被鎖存并在下一個水平周期內(nèi)被保存。
轉(zhuǎn)換電路4接收從鎖存器電路3輸出的一行的象素數(shù)據(jù)。
轉(zhuǎn)換電路4將構(gòu)成鎖存器電路3輸出的一行數(shù)字視頻信號的每個像素數(shù)據(jù)分別地分為高位比特和低位比特，然后根據(jù)高位比特所表示的數(shù)值選取相鄰的兩個不同的直流電壓，以及根據(jù)低位比特所表示的數(shù)值，在這兩個不同的直流電壓之間執(zhí)行脈寬調(diào)制，以向該矩陣陣列的相應(yīng)源極線供給模擬視頻信號。也就是說，轉(zhuǎn)換電路4把8比特的每個像素數(shù)據(jù)分別分為較高位的4比特數(shù)據(jù)DH(D7-D4)和較低位的4比特數(shù)據(jù)DL(D3-D0)。
4個高比特位數(shù)據(jù)DH選取相鄰的兩個不同電壓VA和VB，該電壓供給處于電壓V0(最小電壓Vmin)、V1、V2、……V16(最大電壓Vmax)的TFT陣列的源極線。這些電壓Vo(Vmin)、V1、V2、……V16是按相等的時間間隔在Vmax與Vmin之間予以提供的。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)DH表示的數(shù)值為n(n＝0-15)，則VA＝Vn+1，VB＝Vn。
脈寬調(diào)制在根據(jù)如上所述的低位比特數(shù)據(jù)DL選定的電壓VA與VB之間進行。然后，脈寬調(diào)制信號被積分和輸出。
轉(zhuǎn)換電路4包括單元電路41、42…4m，它們對應(yīng)于一行的象素數(shù)據(jù)的個數(shù)(見圖2B)。如圖3所示，每個單元電路都具有一個切換電路41、一個脈寬調(diào)制器(PWM)43、兩個切換元件42N和42P以及一個積分電路44。切換電路41選取直流電壓。PWM43將低位比特數(shù)據(jù)與來自比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路5輸出的比較數(shù)據(jù)DR相比較，然后輸出相應(yīng)于上述比較的結(jié)果的、具有不同脈寬的信號。切換元件42N和42P響應(yīng)從PWM43輸出的信號對從切換電路41輸出的直流電壓進行切換。積分電路44響應(yīng)從切換部件42N和42P輸出的信號，輸出模擬象素信號。
圖3示出轉(zhuǎn)換電路4的的一個象素部分的組成結(jié)構(gòu)。
在圖3中，切換電路41接收電壓V0-V16，根據(jù)4個高位比特的數(shù)據(jù)DH(見圖4A)選取和輸出電壓VA和VB。
由切換電路41選取的電壓VA和VB分別供給N型溝道場效應(yīng)晶體管42N的漏極和P型溝道場效應(yīng)晶體管42P的源極。
標(biāo)號43指的是脈寬調(diào)制器(PWM)。PWM43接收的4個低比特位數(shù)據(jù)DL和比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路5(見圖1)輸出的4個比特比較數(shù)據(jù)DR(DR3-DRO)。也就是說，比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路5向轉(zhuǎn)換電路4輸出用以與低位比特相比較的比較數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)所含比特數(shù)與低位比特的位數(shù)相等。
圖5是比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路5和脈寬調(diào)制器43的具體結(jié)構(gòu)圖。
比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路5是一個4比特十六進制計數(shù)器，它是由串聯(lián)連接的D觸發(fā)器51-54構(gòu)成的。D觸發(fā)器51的時鐘端接收來自定時產(chǎn)生電路1的時鐘脈沖CLK。D觸發(fā)器51-54輸出端的信號DRO-DR3-組成4比特的比較數(shù)據(jù)DR。4比特比較數(shù)據(jù)DR在時鐘脈沖CLK的16個時鐘脈沖的一個周期里從到重復(fù)。
脈寬調(diào)制器43是一個4比特比較器，由它使數(shù)據(jù)DL與比較數(shù)據(jù)DR相比較。脈寬調(diào)制器輸出信號S PWM。若數(shù)據(jù)DL小于比較數(shù)據(jù)DR，則信號S PWM具有低電平“0”。若數(shù)據(jù)DL大于比較數(shù)據(jù)DR，則信號S PWM具有高電平“1”。在這種情況下，每當(dāng)時鐘脈沖CLK供給比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生器5時，都要使比較數(shù)據(jù)DR加1。如果比較數(shù)據(jù)DR大于數(shù)據(jù)DL，則信號S PWM的電平從高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。于是，信號S WPM具有高電平“1”的時間對應(yīng)于時鐘脈沖CLK的16個時鐘脈沖的周期內(nèi)的數(shù)據(jù)DL。也就是說，脈寬調(diào)制器43輸出的信號S PWM是通過在數(shù)據(jù)DL上進行脈寬調(diào)制而產(chǎn)生的。
返回到圖3，從脈寬調(diào)制器43輸出的信號S PWM輸送到場效應(yīng)晶體管42N和42P的柵極上。在這種情況下，如果信號S PWM為高電平“1”，則場效應(yīng)晶體管42N導(dǎo)通。如果信號S PWM為低電平“0”，則場效應(yīng)晶體管42P導(dǎo)通。因此，由于信號S PWM是通過在數(shù)據(jù)DL上進行脈寬調(diào)制而產(chǎn)生的，因而通過在數(shù)據(jù)DL上進行在電壓VA與VB之間的脈寬調(diào)制而產(chǎn)生的信號被輸出到場效應(yīng)晶體管42N的源極與場效應(yīng)晶體管42P的漏極的節(jié)點上(見圖4B)。
積分器電路44接收通過在電壓VA與VB之間脈寬調(diào)制而產(chǎn)生的信號。如上所述，電壓VA和VB是根據(jù)象素數(shù)據(jù)4個高位比特的數(shù)據(jù)DL執(zhí)行的。為此，從積分電路44輸出的信號被轉(zhuǎn)換成為具有與8比特的象素數(shù)據(jù)相對應(yīng)的模擬象素信號(見圖4C)。
返回到圖1，轉(zhuǎn)換電路4輸出模擬象素信號，該信號具有與鎖存電路3提供的一行數(shù)字象素數(shù)據(jù)相對應(yīng)的電平。模擬象素信號同時通過輸出電路6分別地輸送到相對應(yīng)的源極線ls上。輸出電路6是一個與每條源極線相連接的電壓跟隨器。
標(biāo)號7指的是一個柵極驅(qū)動電路。柵極驅(qū)動電路7接收來自定時產(chǎn)生電路1的控制信號。掃描脈沖按順序供給柵極線lg。柵極線lg按照從輸出電路6在每個水平周期供給TFT陣列10的源極線ls的一行象素信號相對應(yīng)的位置而排列的。
于是，一行的數(shù)字視頻信號按順序儲存在移位寄存器電路2內(nèi)，由鎖存電路3保存一個水平周期，然后由轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號，以被提供給TFT陣列10的源極線ls。此外，使掃描脈沖按順序輸送給柵極線lg。柵極線lg是按照提供給TFT陣列10的源極線ls的一行視頻信號相對應(yīng)的位置而排列的。TFT陣列10的每個象素是響應(yīng)與視頻信號SVd的每個象素數(shù)據(jù)相對應(yīng)的模擬象素信號而被驅(qū)動的，因而一幅圖象得到了顯示。
根據(jù)本實施例，不必執(zhí)行從模擬視頻信號SVd進行象素信號取樣的處理。因此，即使一行的象素數(shù)目被增加，TFT陣列可以足夠地和準(zhǔn)確地相應(yīng)于視頻信號SVd而得到驅(qū)動。
如上所述，比較數(shù)據(jù)DR與數(shù)據(jù)DL相比較，以執(zhí)行脈寬調(diào)制。比較數(shù)據(jù)DR與時鐘脈沖CLK同步，以按順序被增加一量化的階寬。在一個水平周期內(nèi)要求脈寬調(diào)制重復(fù)大約10次，以得到穩(wěn)定的模擬視頻信號。
根據(jù)本實施例，在電壓VA與VB之間由4個低位比特的數(shù)據(jù)DL進行脈寬調(diào)制。因此，與由本身為8比特的象素數(shù)據(jù)進行脈寬調(diào)制相比，一個脈寬調(diào)制所需的時間可以減少。對于由自身為8比特的象素數(shù)據(jù)進行的脈寬調(diào)制，如果時鐘脈沖CLK的周期是10毫微秒，則10個脈寬調(diào)制所需的時間為10毫微秒×256步×10次＝25.6微秒。對于本實施例，如果時鐘脈沖CLK的周期是10毫微秒，則10個脈寬調(diào)制所需的時間為10毫微秒×16步×10次＝1.6微秒。為此，本實施例的結(jié)構(gòu)可使時鐘脈沖的周期比較長。此外，即使使用廉價的時鐘脈沖產(chǎn)生器，象素數(shù)據(jù)也能很好地轉(zhuǎn)換成為模擬視頻信號。
雖然在本實施例中，8比特的象素數(shù)據(jù)被分為4個高位比特數(shù)據(jù)和4個低位比特數(shù)據(jù)，但是比特數(shù)的劃分是不受限制的。也就是說，這種劃分取決于時鐘脈沖CLK的周期等。簡單地說，將象素數(shù)據(jù)的比特分為4個高位比特和4個低位比特以減少與脈寬調(diào)制有關(guān)的比特數(shù)。
雖然在上述實施例中使用了8比特的象素數(shù)據(jù)，但是象素數(shù)據(jù)的比特數(shù)是不受限制的。如果比特數(shù)增加，則本發(fā)明變得更有效。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述使用了數(shù)字視頻信號。不像傳統(tǒng)實例那樣，不必執(zhí)行從模擬視頻信號對象素信號取樣的處理。因此，即使一行的像素數(shù)目增加，TFT陣列也可以足夠地和準(zhǔn)確地相應(yīng)于視頻信號受到驅(qū)動。此外，象素數(shù)據(jù)被分為高位和低位比特數(shù)據(jù)。根據(jù)高位比特數(shù)據(jù)選取相鄰的兩個不同的直流電壓，根據(jù)低位比特數(shù)據(jù)在這兩個不同的直流電壓之間執(zhí)行脈寬調(diào)制。因而，即使象素數(shù)據(jù)的比特數(shù)增多，脈寬調(diào)制所需的時間也很少增加，因此，時鐘脈沖的周期可以長些。也就是說，即使象素數(shù)據(jù)的比特數(shù)增加，使用廉價的時鐘脈沖產(chǎn)生器也能很好地將象素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M視頻信號。
權(quán)利要求
1.一種用以驅(qū)動具有一薄膜晶體管矩陣陣列的有源矩陣型液晶顯示器的源極線的液晶顯示器驅(qū)動電路，其特征在于包括一個用以按順序地儲存一行的數(shù)字視頻信號的移位寄存器電路，每個數(shù)字視頻信號是由一系列預(yù)定比特的象素數(shù)據(jù)所組成的；一個用以將儲存在該移位寄存器電路內(nèi)的一行視頻信號保存一個水平周期的鎖存器電路；一個轉(zhuǎn)換電路，用以將構(gòu)成從該鎖存器電路輸出的一行的數(shù)字視頻信號的每個象素數(shù)據(jù)分為高位比特和低位比特，根據(jù)該高位比特表示的一個數(shù)值來選取相鄰的兩個不同的直流電壓，根據(jù)該低位比特表示的一個數(shù)值執(zhí)行在這兩個不同的直流電壓之間的脈寬調(diào)制，以及向該矩陣陣列中相應(yīng)的源極線供給模擬視頻信號；以及一個比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路，用以向該轉(zhuǎn)換電路輸出比較數(shù)據(jù)，該比較數(shù)據(jù)具有等于該低位比特的位數(shù)的比特數(shù)，并與該低位比特進行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換電路含有個數(shù)對應(yīng)于一行象素數(shù)據(jù)個數(shù)的單元電路，該單元電路具有一個切換電路，用以選取兩個不同的直流電壓;一個脈寬調(diào)制器，用以將該低位比特與比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路輸出的比較數(shù)據(jù)相比較，然后輸出與該比較結(jié)果相應(yīng)的、具有不同脈沖寬度的信號;兩個切換元件，用以響應(yīng)從該脈寬調(diào)制器輸出的信號、分別對從該切換電路輸出的兩個不同的直流電壓進行切換;以及一個積分電路，用以響應(yīng)從上述的各切換元件輸出的信號而輸出模擬象素信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路是一個16進制計數(shù)器，該計數(shù)器是由串聯(lián)連接的4個D觸發(fā)器構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述脈寬調(diào)制器是一個4比特的比較器;所述的比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路是一個16進制計數(shù)器，該計數(shù)器是由串聯(lián)連接的4個D觸發(fā)器所構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動電路，其特征在于所述的切換元件是N型溝道場效應(yīng)晶體管和P型溝道場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
有薄膜晶體管矩陣陣列的液晶顯示器的源極線的驅(qū)動電路包括按順序儲存一行數(shù)字視頻信號的移位寄存器電路，將儲存在移位寄存器電路內(nèi)的一行視頻信號保存一水平周期的鎖存電路；將構(gòu)成從鎖存器電路輸出的一行數(shù)字視頻信號的各像素數(shù)據(jù)分為高位和低位比特，根據(jù)高位比特數(shù)值選相鄰的兩不同直流電壓，根據(jù)低位比特數(shù)值執(zhí)行兩不同直流電壓間的脈寬調(diào)制，向矩陣陣列相應(yīng)源極線供應(yīng)模擬視頻信號的轉(zhuǎn)換電路；及向轉(zhuǎn)換電路輸出比較數(shù)據(jù)的比較數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路。
文檔編號H04N5/66GK1052565SQ9010605
公開日1991年6月26日 申請日期1990年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月14日
發(fā)明者福田秀典 申請人:夏普公司