CN101656039A - 列数据驱动电路、具有它的显示器装置及其驱动方法 - Google Patents

列数据驱动电路、具有它的显示器装置及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种配置成将对应于图像数据的电压或电流施加至显示面板的列数据驱动器、具有该列数据驱动器的显示器装置以及该显示器装置的驱动方法。该列数据驱动电路包括：预充电单元，其配置成响应于对应于图像数据的多个预置信号预充电多个列线中的至少一个列线；以及驱动单元，其配置成响应于对应于所述图像数据的数据信号顺序地驱动所述多个列线。

Description

列数据驱动电路、具有它的显示器装置及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本发明要求2008年8月19日申请的韩国专利申请第10-2008-0080969号的优先权，该申请以其整体通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种显示器装置，并且更加具体地涉及一种配置成将对应于图像数据的电压或电流施加至显示面板的列数据驱动器、具有该列数据驱动器的显示器装置以及该显示器装置的驱动方法。
背景技术
一般而言，作为显示器装置之一的液晶显示器装置(LCD)通过使用电场控制具有介电各向异性的液体分子的光透射率而显示图像。为此目的，LCD包括具备以矩阵形式排列的多个像素的液晶面板，以及配置成驱动该液晶面板的驱动电路。
液晶面板包括多个栅极线(在下文中称为“行线”)以及与多个栅极线交叉的多个列线(在下文中称为“列线”)。像素布置在行线与列线彼此交叉的区域中。形成像素电极和公共电极，以便将电场施加至像素中的每一个。像素中的每一个接触开关元件例如薄膜晶体管(在下文中称为TFT)。
驱动电路包括：行数据驱动器，其配置成驱动行线；列数据驱动器，其配置成驱动列线；定时控制器，其配置成供应用以控制行数据驱动器和列数据驱动器的控制信号；以及公共电极电压产生器，其配置成将公共电极电压供应至液晶面板。
图1为包括传统列数据驱动器的LCD的框图。图1例示性地图示了在M×N矩阵中具有2×3配置的液晶面板(M和N为正整数)。
参看图1，传统LCD包括液晶面板110、行数据驱动器120、列数据驱动器130以及定时控制器(未图示)。
液晶面板110包括多个行线RL1至RLm、多个列线CL1至CLn以及布置在行线RL1至RLm与列线CL1至CLn彼此交叉的区域中的多个像素Px。像素Px包括开关112和液晶111。
行数据驱动器120控制在液晶面板110的行方向上的每一像素的开关112。具体而言，行数据驱动器120响应于从定时控制器供应的栅极控制信号将扫描脉冲顺序地输出至开关112。
列数据驱动器130将对应于响应于定时控制器的数据控制信号而输入的图像数据的数据信号输出至列线CL1至CLn。
列数据驱动器130包括数字模拟转换器(DAC)133、缓冲器132_1至132_3以及列开关SW1至SW3。DAC 133接收图像数据以将其转换为模拟信号。缓冲器132_1至132_3接收从DAC 133输出的各个模拟信号(数据信号)以驱动液晶面板110的列线。列开关SW1至SW3分别将通过缓冲器132_1至132_3缓冲的数据信号传送至相应列线CL1至CLn。
图2为说明图1的LCD的操作的操作波形图。
参看图2，列开关SW1至SW3一般同时接通或切断。行线RL1至RLm顺次将扫描脉冲传送至开关112。当列开关SW1至SW3接通时，对应于数据信号的电压或电流被施加至列线CL1至CLn。此时，由于像素的时间延迟(RC延迟)而存在回转。回转是对像素充电的关键因素。当回转过慢时，难以正确地显示图像。
图3为另一传统LCD的框图。图3的传统LCD的列数据驱动器中的缓冲器的数目与图1的传统LCD相比被减少。
参看图3，列数据驱动器140包括DAC 143、缓冲器142以及多个列开关SW1至SW3。多个列开关SW1至SW3连接至一个缓冲器142。因此，为了将从缓冲器142输出的数据信号相应地传送至多个列线CL1至CL3，在启用行线RL1的同时将缓冲器142的数据信号通过列开关SW1至SW3顺序地传送至列线CL1至CL3。这样的操作方法被称为时间共享方法。
图4为图3的LCD的图示时间共享方法的操作波形图。列线CL1至CL3中的每一个的波形图中的实线表示数据信号实际上从列数据驱动器的缓冲器输出的持续时间，而虚线则表示缓冲器的数据信号因为每一列开关SW1至SW3被切断而处于浮动状态的持续时间。
如图4所示，在使用时间共享方法的图3的传统LCD中，应在同一行线(例如，RL1或RL2)的启动期间使用列开关SW1至SW3执行时间共享操作。因此，缓冲器142的回转裕度与图1的传统LCD相比变得更差。
尽管在图3中的缓冲器(亦即，时间共享通道)的数目(k)为3，但可以取决于列数据驱动器和液晶面板的特性而将数目(k)任意地改变为(例如)k＝2、6、12等。然而，随着执行时间共享操作的缓冲器的数目变大，缓冲器的数据信号的稳定时间裕度(亦即，输出电压或输出电流的稳定时间裕度)变短，因为用于稳定的允许时间与数目(k)成反比。
为解决上述限制，已开发了使用低温多晶硅(LTPS)技术的液晶面板来减少由液晶面板中的寄生电阻和电容引起的信号延迟时间或稳定时间，这导致与现有TFT面板相比成本增加。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种列数据驱动电路、具有该列数据驱动电路的显示器装置及其驱动方法，其即使在典型的TFT面板中也仍然可以通过使用时间共享方法减少列数据驱动器中的缓冲器的数目来减小芯片大小和功耗。
根据本发明的一个方面，提供了一种列数据驱动电路，其包括：预充电单元，其配置成响应于对应于图像数据的多个预置信号预充电多个列线中的至少一个列线；以及驱动单元，其配置成响应于对应于所述图像数据的数据信号顺序地驱动所述多个列线。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示器装置，其包括：显示面板，其包括布置在多个行线与多个列线彼此交叉的区域中的像素；行数据驱动器，其配置成驱动所述多个行线；以及列数据驱动器，其配置成驱动所述多个列线。在此，所述列数据驱动器包括：预充电单元，其配置成响应于对应于图像数据的多个预置信号预充电多个列线中的至少一个列线；以及驱动单元，其配置成响应于对应于所述图像数据的数据信号顺序地驱动所述多个列线。
根据本发明的又一个方面，提供了一种显示器装置的驱动方法，所述显示器装置包括显示面板，所述显示面板包括布置在多个行线与多个列线彼此交叉的区域中的多个像素，所述驱动方法包括：使用数据信号驱动所述多个列线中的一个列线，并且同时响应于多个预置信号预充电其它列线；以及响应于所述数据信号顺序地驱动由预置信号预充电的列线。
附图说明
图1为传统液晶显示器装置(LCD)的框图；
图2为图示图1的LCD的操作的操作波形图；
图3为另一传统LCD的框图；
图4为图3的LCD的操作波形图；
图5为根据本发明的第一实施例的列数据驱动电路的框图；
图6为图示在图5中产生预置信号的方法的曲线图；
图7为根据本发明的第二实施例的列数据驱动电路的框图；
图8为包括图7的列数据驱动电路的显示器装置的框图；
图9为图8的显示器装置的操作波形图；
图10为根据本发明的第三实施例的列数据驱动电路的框图；
图11为包括图10的列数据驱动电路的显示器装置的框图；
图12为图11的显示器装置的操作波形图；以及
图13图示了控制像素的公共电极电压(VCOM)的方法。
具体实施方式
本发明的其它目标和优点可以通过以下描述来理解，并且参考本发明的实施例而变得明显。这里描述的所有变量(例如，“n”、“m”和“k”)为自然数。贯穿本说明书，相同的标号(或参考符号)表示相同的要素。
图5为根据本发明的第一实施例的列数据驱动电路200的框图。在第一实施例中，将例示性地描述驱动一个列线的驱动电路。
参看图5，根据本发明的第一实施例的列数据驱动电路200包括：预充电单元210，其配置成响应于对应于图像数据DATA_DIG的预置信号P_SET1至P_SETN中的相应预置信号预充电列线CL；以及驱动单元220，其配置成响应于对应于图像数据DATA_DIG的数据信号DATA_ANA驱动列线CL。
预充电单元210包括：预置信号选择器211，其配置成选择预置信号P_SET1至P_SETN中的对应于当前输入的图像数据DATA_DIG的预置信号；以及预置信号传送单元212，其配置成传送从预置信号选择器211输出的预置信号P_SET1至P_SETN中之一以从而预充电列线CL。
预置信号选择器211可以包括解码器。或者，预置信号选择器211可以包括多路复用器。预置信号传送单元212可以包括传送门。该传送门可以设置有NMOS晶体管和PMOS晶体管。具体而言，传送门可以包括彼此并联连接的NMOS晶体管和PMOS晶体管。亦即，传送门具有一个晶体管的源极连接至另一晶体管的漏极的结构。互补控制信号被输入至NMOS晶体管和PMOS晶体管的栅极。
驱动单元220包括：缓冲器221，其配置成缓冲数据信号DATA_ANA，数据信号DATA_ANA是从数字信号的图像数据DATA_DIG转换的模拟信号；以及数据信号传送单元222，其配置成将缓冲器221的输出信号(亦即，被缓冲的数据信号)传送至列线CL以从而驱动列线CL。缓冲器221可以使用单位增益放大器来实施，并且在面板的RC负载与驱动电路之间缓冲数据信号DATA_ANA。数据信号传送单元222配置有传送门，其等同于预置信号传送单元212。
预置信号P_SET1至P_SETN可以预置成对应于图像数据DATA_DIG，如图6中所示。例如，当图像数据DATA_DIG具有6位数据(亦即，从“000000”至“111111”)时，预置信号P_SET1至P_SETN具有分别对应于“000000”至“111111”的数据的电压或电流电平。更具体而言，预置信号P_SET1具有对应于“001111”的电平；预置信号P_SET2具有对应于“010111”的电平；预置信号P_SET3具有对应于“011111”的电平；并且预置信号P_SETN具有对应于“111111”的电平。预置信号P_SET1至P_SETN的电压或电流电平可以取决于γ校正曲线或DAC条件以及共享列线的数目而变化。
此外，根据本发明的第一实施例的列数据驱动电路200进一步包括配置成将数字信号的图像数据DATA_DIG转换为模拟信号的数据信号DATA_ANA的D/A转换器230。D/A转换器230接收n位图像数据DATA_DIG和2n数目的模拟信号，并且选择性地输出该2n数目的模拟信号中的对应于当前输入的图像数据的模拟信号。
图7为根据本发明的第二实施例的列数据驱动电路300的框图。在第二实施例中，将例示性地描述驱动三个列线的驱动电路。
参看图7，类似于根据第一实施例的列数据驱动电路200，根据本发明的第二实施例的列数据驱动电路300包括预充电单元310和驱动单元320。然而，在第二实施例中，所有列线CL1至CL3被预充电，但首先通过驱动单元320驱动的列线未被预充电。亦即，列线CL1至CL3中的通过驱动单元320使用数据信号DATA_ANA驱动的列线(例如，第二列线CL2)未被预充电单元310预充电。因此，预充电单元310仅被提供用于预充电列线CL1和CL3。
图8为包括图7的列数据驱动电路300的显示器装置的框图。
参看图8，该显示器装置包括显示面板410、行数据驱动器400和列数据驱动器300。显示面板410包括布置在多个行线RL1至RLm与多个列线CL1至CLn彼此交叉的区域中的像素。行数据驱动器400驱动多个行线RL1至RLm。列数据驱动器300驱动多个列线CL1至CLn。
列数据驱动器300可以具有与图7中所示的列数据驱动电路相同的配置。详细地，列数据驱动器300包括：预充电单元310，其配置成根据对应于图像数据DATA_DIG的多个预置信号P_SET1至P_SETN预充电列线CL1和CL3；以及驱动单元320，其配置成响应于对应于图像数据DATA_DIG的数据信号DATA_ANA驱动列线CL1至CL3。
在考虑制造成本时，显示面板410可以基于比低温多晶硅(LTPS)便宜的非晶硅。而且，显示面板410可以基于LTPS。像素Px可以包括液晶411和开关412。或者，像素Px可以由有机发光(OLE)材料而非液晶形成。
本发明的显示器装置进一步包括配置成根据图像数据DATA_DIG产生预置信号P_SET1至P_SETN的预置信号产生器(未示出)。该预置信号产生器可以提供在具有列数据驱动器300的集成电路内部或外部。
在图8中，尽管一个缓冲器321执行时间共享操作以驱动三个列线CL1至CL3，但它仅仅是例示性地图示。因此，通过时间共享方法驱动的列线的数目不限于三个，而是可以取决于显示面板410的特性(例如，RC延迟)而适当地调整。
图9为图8的显示器装置的操作波形图。
参看图9，行数据驱动器400将扫描脉冲顺序地施加至行线RL1至RLm以从而启用行线RL1至RLm。例如，行线RL1的启用持续时间(亦即，行线RL1被启用至逻辑高电平的水平持续时间)在时间上三等分。在这个持续时间期间，第一控制信号GA、RA和BA顺次启动至逻辑高电平。
当输入逻辑高电平的第一控制信号GA时，通过驱动单元320的数据传送单元322_2将数据信号DATA_ANA传送至第二列线CL2，使得第二列线CL2根据数据信号DATA_ANA被驱动。此时，同时输入逻辑高电平的第二控制信号RD和BD，由此预充电单元310的预置信号传送单元312_1和312_2使用对应于图像数据DATA_DIG的预置信号预充电第一列线CL1和第三列线CL3。亦即，使用选择的预置信号预先驱动第一列线CL1和第三列线CL3，而使用实际数据信号DATA_DIG驱动第二列线CL2。
在完成第一列线CL1和第三列线CL3的预充电之后，第二控制信号RD和BD改变为逻辑低电平以切断预置信号传送单元312_1和312_2。因此，通过预置信号选择器311_1和311_2选择的预置信号不能被传送至第一列线CL1和第三列线CL3，而是被预置信号传送单元312_1和312_2切断。
当输入逻辑高电平的第一控制信号RA时，数据信号传送单元322_1被接通以将数据信号DATA_ANA传送至第一列线CL1。亦即，根据通过数据信号传送单元322_1所接收的数据信号DATA_ANA，驱动使用相应预置信号而预充电的第一列线CL1。
以与驱动第一列线CL1的方法相同的方式驱动第三列线CL3。亦即，当输入逻辑高电平的第一控制信号BA时，数据信号传送单元322_3被接通以将从缓冲器321输出的数据信号DATA_ANA传送至第三列线CL3。根据通过数据信号传送单元322_3所传送的数据信号DATA_ANA，驱动由相应预置信号预充电的第三列线CL3。
在图9中示出了通过该驱动方法所获得的列线CL1至CL3的操作波形图。在列线CL1至CL3的操作波形图中，实线表示预置信号或数据信号通过预充电单元310或驱动单元320传送以驱动列线CL1至CL3的持续时间，并且虚线表示预置信号传送单元312_1和312_2以及数据信号传送单元322_1和322_3皆被切断使得它们与列线隔离的浮动持续时间。
比较图9的操作波形图与图4的操作波形图，它们之间的大差异是在驱动数据信号之前将相应列线预充电至预定电平。通过预充电操作，将要由驱动单元320的缓冲器321驱动的电荷的数量可以减少，并且由此稳定时间裕度可以不管显示面板410的相同时间延迟而得以改进。
在图9中，例示性地图示了列线CL1至CL3的驱动顺序，然而，可以不管该驱动顺序而通过同一驱动方法执行列线CL1至CL3中的任一个。此外，尽管图示了列线CL1至CL3通过预充电单元310同时预充电，但这仅仅是例示性地图示。因此，必要时预充电的列线的数目可以变化。
图10为根据本发明的第三实施例的列数据驱动电路500的框图。在第三实施例中，将例示性地描述驱动三个列线的驱动电路。
参看图10，列数据驱动电路500配置成预充电所有列线CL1至CL3，其不同于图7的列数据驱动电路300。亦即，通过从预充电单元传送的相应预置信号在水平持续时间内预充电所有列线CL1至CL3。
图11为包括图10的列数据驱动电路500的显示器装置的框图。
参看图11，该显示器装置包括显示面板610、行数据驱动器600和列数据驱动器500。显示面板610包括布置在多个行线RL1至RLm与多个列线CL1至CLn彼此交叉的区域中的像素Px。行数据驱动器600驱动多个行线RL1至RLm。列数据驱动器500驱动多个列线CL1至CLn。
列数据驱动器500具有与图10中所示的列数据驱动电路相同的配置。
根据显示面板610的驱动方法中的公共电极电压VCOM的控制方法，像素Px的公共电极电压VCOM随着列线交替，如图13所示。此时，公共电极的电压电平在特定行线被驱动的同时(亦即，在该特定行线被启用时的一个水平持续时间(亦即，1H持续时间)期间)变化。在持续时间TA期间的公共电极电压VCOM可能不同于在持续时间TC期间的公共电极电压VCOM。因为在持续时间TA期间的公共电极电压VCOM不同于在持续时间TC期间的公共电极电压VCOM，所以尽管用于驱动相应列线的目标电压或电流可以达到精确值，但累积于像素Px中的电荷的数量被偏移，由此终究影响了图像质量。
因此，根据数据信号DATA_ANA驱动的列线CL1至CLn的驱动顺序在行线RL1至RLm中的每一个被启用的每一水平持续时间中交替地改变。结果，在每一行线中出现的在列线之间的偏移值彼此抵消，使得可以改进图像质量。
图12为图11的显示器装置的操作波形图。参看图12，根据数据信号DATA_ANA驱动的列线的驱动顺序在每一行线RL1至RLm被启用的每一水平持续时间1H至3H中交替地改变。例如，驱动顺序在水平持续时间1期间以CL1、CL2和CL3的顺序改变，在水平持续时间2期间以CL2、CL1和CL3的顺序改变，并且接着在水平持续时间3期间以CL3、CL2和CL1的顺序改变。
使用列线的时间共享技术的传统驱动方法大大地受面板的时间延迟影响，并且由此仅适用于具有短寄生延迟时间的面板如基于LTPS的面板。尽管基于非晶硅的面板在制造成本方面低于基于LTPS的面板，但用作基于非晶硅的面板中的像素的开关的TFT的接通电阻相当高，从而一般需要几十个微秒来对像素充电。为此原因，列线的时间共享驱动方法应当限制性地应用于特定种类的面板。
然而，根据本发明，可以不管面板的寄生时间延迟而时间共享列线。这允许列数据驱动器的面积由于缓冲器数目的减少而显著减小，并且还允许功耗减小。
如上所述，尽管已在优选实施例中具体描述了本发明的技术观念，但是要注意的是，前述实施例仅为解释的目的而提供，而不是对本发明的技术观念进行限制。具体地，本发明的实施例例示性地图示了LCD，然而，本发明可以应用于全部平板显示器(FPD)领域，诸如LTPS、有机发光二极管(OLED)以及等离子体显示面板(PDP)驱动器。尽管已关于特定实施例对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员而言将会明显的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种列数据驱动电路，包括：
预充电单元，其配置成响应于对应于图像数据的多个预置信号预充电多个列线中的至少一个列线；以及
驱动单元，其配置成响应于对应于所述图像数据的数据信号顺序地驱动所述多个列线。
2.如权利要求1所述的列数据驱动电路，其中，所述预充电单元包括：
预置信号选择单元，其配置成选择对应于所述图像数据的所述预置信号中之一；以及
预置信号传送单元，其配置成将从所述预置信号选择单元输出的所选预置信号传送至所述列线。
3.如权利要求2所述的列数据驱动电路，其中，所述预置信号选择单元包括解码器和多路复用器中之一。
4.如权利要求2所述的列数据驱动电路，其中，所述预置信号传送单元包括传送门。
5.如权利要求1所述的列数据驱动电路，其中，所述驱动单元包括：
缓冲器，其配置成缓冲所述数据信号；以及
数据信号传送单元，其配置成将通过所述缓冲器输出的所述数据信号传送至所述列线。
6.如权利要求5所述的列数据驱动电路，其中，所述数据信号传送单元包括传送门。
7.如权利要求1所述的列数据驱动电路，进一步包括：
数字模拟(DA)转换器，其配置成将数字信号的图像数据转换成模拟信号的数据信号。
8.一种显示器装置，包括：
显示面板，其包括布置在多个行线与多个列线彼此交叉的区域中的像素；
行数据驱动器，其配置成驱动所述多个行线；以及
列数据驱动器，其配置成驱动所述多个列线，
其中，所述列数据驱动器包括：
预充电单元，其配置成响应于对应于图像数据的多个预置信号预充电多个列线中的至少一个列线；以及
驱动单元，其配置成响应于对应于所述图像数据的数据信号顺序地驱动所述多个列线。
9.如权利要求8所述的显示器装置，其中，所述预充电单元包括：
预置信号选择单元，其配置成选择对应于所述图像数据的所述预置信号中之一；以及
预置信号传送单元，其配置成将从所述预置信号选择单元输出的所选预置信号传送至所述列线。
10.如权利要求9所述的显示器装置，其中，所述预置信号选择单元包括解码器和多路复用器中之一。
11.如权利要求9所述的显示器装置，其中，所述预置信号传送单元包括传送门。
12.如权利要求8所述的显示器装置，其中，所述驱动单元包括：
缓冲器，其配置成缓冲所述数据信号；以及
数据信号传送单元，其配置成将通过所述缓冲器输出的所述数据信号传送至所述列线。
13.如权利要求12所述的显示器装置，其中，所述数据信号传送单元包括传送门。
14.如权利要求8所述的显示器装置，进一步包括：
数字模拟(DA)转换器，其配置成将数字信号的图像数据转换成模拟信号的数据信号。
15.如权利要求8所述的显示器装置，其中，所述像素包括液晶或有机发光材料。
16.如权利要求8所述的显示器装置，进一步包括：
预置信号产生器，其配置成根据所述图像数据产生所述预置信号。
17.如权利要求8所述的显示器装置，其中，所述显示面板包括基于非晶硅的显示面板。
18.如权利要求8所述的显示器装置，其中，所述显示面板包括基于低温多晶硅(LTPS)的显示面板。
19.一种显示器装置的驱动方法，所述显示器装置包括显示面板，所述显示面板包括布置在多个行线与多个列线彼此交叉的区域中的多个像素，所述驱动方法包括：
响应于数据信号驱动所述多个列线中的一个列线，并且同时响应于预置信号预充电其它列线；以及
响应于所述数据信号顺序地驱动由所述预置信号预充电的所述列线。
20.如权利要求19所述的驱动方法，其中，所述多个列线中的所述一个列线在分别启用所述多个行线的每一水平持续时间中改变。
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