CN101004881A - 平面显示器、显示器驱动装置以及移位暂存器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种平面显示器、显示器驱动装置以及移位暂存器，此移位暂存器用于驱动平面显示器。移位暂存器接收输入讯号以及时脉讯号。此移位暂存器包括延迟单元以及缓冲单元。延迟单元用以将该输入讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出。缓冲单元接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，其中，缓冲单元用固定的第一电压以及第二电压操作。

Description

平面显示器、显示器驱动装置以及移位暂存器

技术领域

本发明是有关于一种移位暂存器，且特别是有关于一种平面显示器、显示器驱动装置以及移位暂存器。

背景技术

平面显示器(例如LCD)具有重量轻、厚度薄、体积小、低辐射和省电的特性，这些特性使其在办公室或家庭中可以节省使用空间，并降低长时间观看对人眼所造成的疲劳感。因此，平面显示器具有全面取代传统阴极射线管(CRT)的特点。

图1A为***面显示器驱动电路，例如液晶荧幕垂直扫描的闸极驱动器，请参考图1A。此图包括5级相同的移位暂存器，分别是SR1、SR2、SR3、SR4以及SR5。每一个移位暂存器包括输入端In、时脉讯号输入端CKA以及CKB以及输出端Out。图1A中包括了4个时脉讯号线，分别输入第一时脉讯号CK1、第二时脉讯号CK2、第三时脉讯号CK3以及第四时脉讯号CK4。另外，图1A还包括了起始脉冲线SP。

图1B为习知应用低温多晶硅技术以实现于玻璃基板上的移位暂存器图1A中SR1的详细电路图。此电路包括薄膜晶体管101、102、103以及电容104。薄膜晶体管101的第一源汲极为SR1的输入端In。薄膜晶体管101的第二源汲极耦接薄膜晶体管102的闸极。薄膜晶体管101的闸极为时脉讯号输入端CKA，并且耦接薄膜晶体管103的闸极。薄膜晶体管102的第一源汲极为时脉讯号输入端CKB。薄膜晶体管102的第二源汲极为SR1的输出端Out。薄膜晶体管103的第一源汲极耦接薄膜晶体管102的第二源汲极。薄膜晶体管103的第二源汲极为低电位的电源输入端VSS。

图1C为图1A电路时序图，请同时参考图1A、图1B以及图1C。我们必须先假设时脉讯号电压振幅在低准位＝VSS，时脉讯号电压振幅在高准位＝VDD，VDD＞VSS。首先，In输入一个起始脉冲SP，此时时脉讯号CK1为高准位VDD，薄膜晶体管101以及103开始导通，使得高电位储存于电容104上。当时脉讯号CK1由高准位转为低准位，此时时脉讯号CK3也由低准位转为高准位。由于电容104储存高电位，使得薄膜晶体管102闸极接收到高准位，将时脉讯号CK3的高准位VDD导通至输出端Out。使下一级的移位暂存器SR2开始接收到高电位。

虽然习知已有了一种移位暂存器的架构，但是此种架构有一个缺点，请参见图1B。图1B中可以看到时脉讯号CKB必须由薄膜晶体管102的源汲极输入，如此会导致时脉讯号产生器必须要很强的驱动能力，然而增强驱动能力势必要增加布局面积来达成。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种移位暂存器，用以减低时脉讯号所需提供的驱动能力。

本发明的再一目的是提供一种显示器驱动装置，用以减少晶片布局面积。

本发明的又一目的是提供一种平面显示器，可以减低成本。

本发明提出一种移位暂存器，用于驱动平面显示器，该移位暂存器接收输入讯号以及时脉讯号，此移位暂存器包括延迟单元以及缓冲单元。延迟单元用以将该输入讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出。缓冲单元接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，其中，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作。

依照本发明的较佳实施例所述的一种移位暂存器，上述的该延迟单元包括第一开关元件、电荷储存元件以及第二开关元件。第一开关元件包括第一端以及第二端，第一端为延迟单元的输入端，根据该时脉讯号，以决定是否导通第一端与第二端之间的电路。电荷储存元件一端耦接第一电位，其另一端耦接第二端。第二开关元件包括第三端以及第四端，第三端耦接第二端，第四端为延迟单元的输出端，根据时脉讯号的反相讯号，以决定是否导通第三端与第四端之间的电路。

依照本发明的较佳实施例所述的一种移位暂存器，上述的缓冲单元包括第三开关元件以及第四开关元件。第三开关元件包括第一控制端、第五端以及第六端，第一控制端耦接第四端，第五端耦接第二电位。第四开关元件包括第二控制端、第七端以及第八端，第二控制端耦接时脉讯号，第七端耦接第六端，第八端耦接第一电位。

本发明提出一种显示器驱动装置，包括N个移位暂存器，每一个该些移位暂存器包括输入节点、输出节点、延迟单元以及缓冲单元。延迟单元输入端耦接该输入节点，用以将该输入节点讯号延迟时脉讯号的一半周期后输出。缓冲单元输出端耦接该输出节点，用以接收延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，其中，N为自然数，第N个移位暂存器的输入节点耦接第N-1个移位暂存器的输出节点，另外，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作。

本发明提出一种平面显示器，包括显示器驱动装置以及显示面板。显示器驱动装置包括N个移位暂存器，每一个该些移位暂存器具有输入节点、输出节点、延迟单元以及缓冲单元。延迟单元输入端耦接该输入节点，用以将该输入节点讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出。缓冲单元输出端耦接该输出节点，用以接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，其中，N为自然数，第N个移位暂存器的输入节点耦接第N-1个移位暂存器的输出节点，另外，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作。显示面板接收该显示器驱动装置内部该些输出节点的讯号，用以显示画面。

本发明因延迟单元采用固定的电压供应，且因为时脉讯号只需提供至晶体管的闸极，因此时脉讯号面对的负载较小，所以时脉讯号不需要提供太多的驱动能力就可以使移位暂存器正常运作，使时脉产生器的体积缩小，因此可以减少布局面积，降低成本。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A绘示为习知应用低温多晶硅技术以实现于玻璃基板上的移位暂存器的电路图。

图1B为图1A中SR1的详细电路图。

图1C绘示为习知图1A电路操作波形图。

图2A绘示为本发明一实施例的平面显示器电路方块图。

图2B绘示为本发明一实施例的显示器驱动装置图。

图2C绘示为本发明一实施例的移位暂存器电路图。

图3A绘示为本发明一实施例的移位暂存器电路图。

图3B绘示为本发明一实施例图3A移位暂存器电路操作波形。

图4绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图5绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图6绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图7绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图8绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图9A绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

图9B绘示为本发明一实施例移位暂存器电路图。

SR、SR1、SR2、SR3：移位暂存器

10：栓锁电路

12：讯号控制电路

14：缓冲电路

101、102、121、122、141、142、301、302、303、304、305、306、307、308：P型晶体管

VDD、VSS：固定电源电位

CLK1、CLK2、CLK3：时脉讯号

INPUT、Sin：输入节点

OUT0、OUT1、OUT2、Out1、Out2：输出节点

20：显示面板

22A、22B：显示器驱动装置

Delay、200、800：延迟单元

Buffer、210、810：缓冲单元

a、b、A、B、C、D：节点

CK、XCK：时脉讯号

Vcc、Vss：电压源

201、202、211、212、812：晶体管

Cap：电荷储存元件

C1、C2：电容

INV：反相器

900：开关元件

具体实施方式

本发明提出一种平面显示器，如图2A，包括显示面板20以及显示器驱动装置22A以及22B。显示器驱动装置22A以及22B的内部包括了许多的移位暂存器SR。显示器驱动装置22A以及22B耦接显示面板20，用以驱动面板以显示画面。其中，显示器驱动装置22A较详细的电路绘示在图2B。此驱动装置包括了多数个移位暂存器SR，其中每一个移位暂存器SR内部又包括延迟单元Delay以及缓冲单元Buffer。其中，较详细的移位暂存器SR的电路绘示在图2C。

请参考图2C本发明的移位暂存器，此电路可以分成两个部分，第一个部分为延迟单元200，第二个部分为缓冲单元210。图上还标立了几个节点，分别是Sin、CK、XCK、a、b、Vcc以及Vss。其中Sin为输入节点，CK以及XCK是互为反相的时脉讯号，Vcc(高电位)以及Vss(低电位)则是固定的电压源。而延迟单元200的功能是将输入讯号Sin延迟时脉讯号的一半周期后输出。缓冲单元210，接收延迟单元200的输出讯号，也就是节点b的讯号，提供额外的驱动能力并输出。

请同时参考图1A的缓冲电路14以及图2B的缓冲单元210，值得注意的是，缓冲单元210是用固定的Vcc以及Vss操作。然而习知图1A的缓冲电路14却是在晶体管142的源极/汲极加上时脉讯号。另外，本发明所提出的移位暂存器总共使用四个晶体管，分别于延迟单元200使用两个晶体管201、202以及一个电荷储存元件Cap(电容)作取样保持(Sample and Hold)，以及缓冲单元210使用两个晶体管211以及212作为输出增加驱动力。

为了说明的方便性，我们将图2C单一个移位暂存器架构改为图3A放置两个图2B的移位暂存器，分别是SR1以及SR2，并根据图3B的操作波形作为对应，请读者同时参照图3A以及图3B。图3A包括了八个P型晶体管，分别是301、302、303、304、305、306、307以及308。另外图上还包括了两个电容，分别是C1以及C2。另外，为了说明方便，图3A上面标立了几个节点，分别是输入节点Sin、节点A、节点B、节点C、节点D、输出节点Out1以及Out2。时脉讯号CK以及XCK分别加在各个移位暂存器SR1、SR2的延迟单元上。另外，Vcc(高电位)以及Vss(低电位)分别表示固定的电压源。

首先，当输入节点Sin开始由高电位转为低电位时，时脉讯号CK亦开始由高电位转为低电位，时脉讯号XCK开始由低电位转为高电位。此时晶体管301闸极接收到低电位开始导通，晶体管302的闸极接收到高电位而截止。电容C1经由晶体管301被放电至低电位。缓冲单元内的晶体管304的闸极也接收到时脉讯号CK的低电位而导通，使得输出节点Out1维持在高电位。

当时脉讯号CK开始由低电位转为高电位时，另一时脉讯号XCK也开始由高电位转为低电位，此时晶体管301截止，晶体管302导通，节点B的高电位藉由节点A上的电容开始放电使得晶体管303的闸极接收到低电位，此时晶体管303开始导通。由于时脉讯号CK此时为高电位使得晶体管304截止，节点A上储存的资料(低电位)，藉由缓冲单元晶体管303以及304输出至输出节点Out1。

同样的，当XCK为低电位被晶体管305闸极接收到时，使得晶体管305开始导通，节点C上的电容C2开始对输出节点放电，此时电容C2上储存了移位暂存器SR1输出的资料(低电位)，而晶体管306的闸极由于耦接时脉讯号CK为高电位，使其截止，此时便将资料(低电位)保持(Hold)在电容C2上。缓冲单元内的晶体管308的闸极也接收到时脉讯号XCK的低电位而导通，使得输出节点Out2维持在高电位。

当时脉讯号XCK开始由低电位转为高电位时，另一时脉讯号CK也开始由高电位转为低电位，此时晶体管305截止，晶体管306导通，节点D的高电位藉由节点C上的电容开始放电使得晶体管307的闸极接收到低电位，此时晶体管307开始导通。由于时脉讯号XCK此时为高电位使得晶体管308截止，节点C上储存的资料(低电位)，藉由缓冲单元晶体管307以及308输出至输出节点0ut2。如此反复操作，便能将资料(低电位)一级一级的传输下去。

上面实施例仅为一例，仍有许多种实施方式，例如图4的实施方式，将所有晶体管改为N型晶体管，并且将原本的Vss(低电位)与Vcc(高电位)互换，其操作模式几乎相同，读者应可自行推演。本发明仍可使用互补型晶体管(CMOS)的实施方式，如图5以及图6，其操作模式几乎相同，读者应可自行推演。

其中，图2B实施例仍可以改为如图7的实施方式。图7中的电容器原本耦接Vcc改为耦接一参考电位Vref，操作原理相同，故不予赘述。图8为本发明实施例另一种实施方式，图8与图2B的不同处在于，图2B中缓冲单元210内的晶体管212的闸极耦接时脉讯号CK，然而图8内的缓冲单元810的晶体管812的闸极耦接反相器INV输出，反相器输入耦接延迟单元800的输出，其操作相似于图2B，故不予赘述。

另外，图9A以及图9B为本发明实施例的一种实施方式，图9A与图7的不同点在于图9A比图7多了一个开关元件900。本实施例图9A的电路实施在图9B中例如是SR1，SR1的输出为Out1，下一级输出便是Out2，再下一级的输出为Out3。当图9A电路如图9B串接多个的时候，控制开关元件900的控制端必须耦接输出Out3。以此实施例来实施，可以进一步提供更稳定的输出电压。

综上所述，在本发明因延迟单元采用固定的电压供应，并且时脉讯号皆为驱动闸极，如此可减低时脉讯号电路输出的负载效应，除了减少布局面积来降低成本之外，时脉讯号电压的改变亦不会影响输出端，可减轻输出端震荡的现象。。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (22)

1.一种移位暂存器，用于驱动平面显示器，该移位暂存器接收一输入讯号以及一时脉讯号，包括：

一延迟单元，包括输入端以及输出端，用以将输入讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出；以及

一缓冲单元，接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，

其中，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作。

2.根据权利要求1所述的移位暂存器，其中该延迟单元包括：

一第一开关元件，包括一第一端以及一第二端，该第一端为该延迟单元的输入端，根据该时脉讯号，以决定是否导通该第一端与该第二端之间的电路；

一电荷储存元件，其一端耦接一第三电压，其另一端耦接该第二端；以及

一第二开关元件，包括一第三端以及一第四端，该第三端耦接该第二端，该第四端为该延迟单元的输出端，根据时脉讯号，以决定是否导通该第三端与该第四端之间的电路。

3.根据权利要求2所述的移位暂存器，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该时脉讯号，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

4.根据权利要求2所述的移位暂存器，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；

一反相器，其输入端耦接第四端；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该反相器的输出端，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

5.根据权利要求3所述的移位暂存器，其中该缓冲单元更包括：

一第五开关元件，包括一第九端、一第十端，该第九端耦接该第六端，该第十端耦接该第一电压。

6.根据权利要求5所述的移位暂存器，其中当该移位暂存器串接多级，该第五开关更包括一第三控制端，且该第三控制端耦接该移位暂存器下一级移位暂存器缓冲单元输出。

7.根据权利要求3所述的移位暂存器，其中该第三开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极是为该第一控制端，其第一源汲极是为该第五端，其第二源汲极是为该第六端。

8.根据权利要求3所述的移位暂存器，其中该第四开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极是为该第二控制端，其第一源汲极是为该第七端，其第二源汲极是为该第八端。

9.根据权利要求4所述的移位暂存器，其中该第三开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极是为该第一控制端，其第一源汲极是为该第五端，其第二源汲极是为该第六端。

10.根据权利要求4所述的移位暂存器，其中该第四开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极是为该第二控制端，其第一源汲极是为该第七端，其第二源汲极是为该第八端。

11.根据权利要求2所述的移位暂存器，其中该第一开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极接收该时脉讯号，其第一源汲极是为该第一端，其第二源汲极是为该第二端。

12.根据权利要求2所述的移位暂存器，其中该第二开关元件是为一P型晶体管与一N型晶体管二者其一，其闸极接收该时脉讯号的反相讯号，其第一源汲极是为该第三端，其第二源汲极是为该第四端。

13.根据权利要求2所述的移位暂存器，其中该电荷储存元件是为一电容，且该第三电压等于该第一电压。

14.一种显示器驱动装置，包括：

N个移位暂存器，每一个该些移位暂存器包括：

一输入节点；

一输出节点；

一延迟单元，其输入端耦接该输入节点，用以将该输入节点讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出；以及

一缓冲单元，其输出端耦接该输出节点，用以接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，

其中，N为自然数，第N个移位暂存器的输入节点耦接第N-1个移位暂存器的输出节点，另外，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作。

15.根据权利要求14所述的显示器驱动装置，其中该延迟单元包括：

一第一开关元件，包括一第一端以及一第二端，该第一端为该延迟单元的输入端，根据该时脉讯号，以决定是否导通该第一端与该第二端之间的电路；

一电荷储存元件，其一端耦接一第三电压，其另一端耦接该第二端；以及

一第二开关元件，包括一第三端以及一第四端，该第三端耦接该第二端，该第四端为该延迟单元的输出端，根据时脉讯号，以决定是否导通该第三端与该第四端之间的电路。

16.根据权利要求15所述的显示器驱动装置，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该时脉讯号，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

17.根据权利要求15所述的显示器驱动装置，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；

一反相器，其输入端耦接第四端；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该反相器的输出端，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

18.根据权利要求15所述的显示器驱动装置，其中该电荷储存元件是为一电容，且该第三电压等于该第一电压。

19.一种平面显示器，包括：

一显示器驱动装置，包括N个移位暂存器，每一个该些移位暂存器包括：

一输入节点；

一输出节点；

一延迟单元，其输入端耦接该输入节点，用以将该输入节点讯号延迟该时脉讯号的一半周期后输出；以及

一缓冲单元，其输出端耦接该输出节点，用以接收该延迟单元的输出讯号，提供额外的驱动能力并输出，

其中，N为自然数，第N个移位暂存器的输入节点耦接第N-1个移位暂存器的输出节点，另外，该缓冲单元是用固定的一第一电压以及一第二电压操作；以及

一显示面板，接收该显示器驱动装置内部该些输出节点的讯号，用以显示画面。

20.根据权利要求19所述的移位暂存器，其中该延迟单元包括：

一第一开关元件，包括一第一端以及一第二端，该第一端为该延迟单元的输入端，根据该时脉讯号，以决定是否导通该第一端与该第二端之间的电路；

一电荷储存元件，其一端耦接一第三电压，其另一端耦接该第二端；以及

一第二开关元件，包括一第三端以及一第四端，该第三端耦接该第二端，该第四端为该延迟单元的输出端，根据时脉讯号，以决定是否导通该第三端与该第四端之间的电路。

21.根据权利要求20所述的移位暂存器，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该时脉讯号，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

22.根据权利要求20所述的移位暂存器，其中该缓冲单元包括：

一第三开关元件，包括一第一控制端、一第五端以及一第六端，该第一控制端耦接该第四端，该第五端耦接该第二电压；

一反相器，其输入端耦接第四端；以及

一第四开关元件，包括一第二控制端、一第七端以及一第八端，该第二控制端耦接该反相器的输出端，该第七端耦接该第六端，该第八端耦接该第一电压。

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