CN1904997B - 显示装置、驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于显示装置的驱动设备，包括：信号控制器，用于合成分别具有第一和第二信号电平的第一和第二信号，以输出具有第三到第五信号电平的合成信号；信号提取单元，用于从该合成信号中提取第一和第二控制信号；选通驱动器，用于基于该第一控制信号而生成选通信号；和数据驱动器，用于基于该第二控制信号而生成数据信号。

Description

显示装置、驱动装置及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年7月25日提交的韩国专利申请第2005-0067258号的优先权，由此通过引用而在这里合并其全部公开。
技术领域
本公开涉及显示装置、驱动装置及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括被提供有场生成电极的一对面板、以及安排在这两个面板之间的具有介电各向异性的液晶(LC)层。所述场生成电极一般包括以矩阵形式排列并与例如薄膜晶体管(TFT)的开关元件相连而被每行提供有数据电压的多个像素电极、以及覆盖面板表面并被提供有公共电压的公共电极。彼此协同生成电场的一对场生成电极和安排在其间的LC层形成所谓LC电容器，其中所述LC电容器与开关元件一起作为像素的基本元素。
LCD将数据电压施加到场生成电极，以生成到LC层的电场，并且电场的强度可通过调节LC电容器两端的数据电压而得到控制。由于电场确定LC分子的方向而LC分子方向又确定穿过LC层的光的透射率，所以LCD显示期望的图像。为了防止由于长时间施加单向电场而导致的图像恶化，数据电压相对于公共电压的极性按照每帧、每行、或每像素发生反转。
用于LCD的驱动设备由至少一个集成电路(IC)芯片形成，其被安装在LCD上或与LCD面板组件集成在一起。然而，随着IC芯片的输出端子数目的增加，IC芯片的价格以及尺寸都增加。所以，希望IC芯片能减少IC芯片的输出端子的数目。
发明内容
本发明的实施例提供了一种能够减少输出端子数目的驱动设备以及包括上述驱动设备的液晶显示器(LCD)。
在本发明的实施例中，提供了一种用于显示装置的驱动设备，包括：信号控制器，用于合成分别具有第一和第二信号电平的第一和第二信号，以输出具有第三到第五信号电平的合成信号；信号提取单元，用于从该合成信号中提取第一和第二控制信号；选通驱动器，用于基于该第一控制信号而生成选通信号；和数据驱动器，用于基于该第二控制信号而生成数据信号。
该合成信号可以基于第一和第二控制信号的信号电平的组合而生成。
所述第一和第二控制信号可以具有相对于第三到第五信号电平中的一个信号电平彼此相同的信号电平。
所述第三到第五信号电平可以分别是高电平、中电平、和低电平，并且当该合成信号具有中电平时，所述第一和第二控制信号可具有彼此相等的信号电平。
当所述第一和第二控制信号具有第一信号电平时，该合成信号具有第三信号电平，当该第一控制信号具有第一信号电平而该第二控制信号具有第二信号电平时，该合成信号具有第四信号电平，当该第一控制信号具有第二信号电平而该第二控制信号具有第一信号电平时，该合成信号具有第五信号电平，并且所述第一和第四信号电平可以是低电平，所述第二和第五信号电平可以是高电平，而所述第三信号电平可以是中电平。
所述第一和第二控制信号可以各自通过不同的信号线被传递到所述选通和数据驱动器。
该信号提取单元可以包括第一和第二信号提取器，用于分别提取所述第一和第二控制信号。
该第一信号提取器可以包括至少一个PMOS晶体管和多个NMOS晶体管，并且NMOS晶体管的数目可大于PMOS晶体管的数目。
该PMOS晶体管和NMOS晶体管可具有彼此串联连接的输出和输入端子，并且可具有彼此相连并被提供有该合成信号的控制端子。
该第二信号提取器可包括多个PMOS晶体管和至少一个NMOS晶体管，并且其中PMOS晶体管的数目可大于NMOS晶体管的数目。
所述PMOS晶体管和NMOS晶体管可具有彼此串联连接的输出和输入端子，并且可具有彼此相连并被提供有该合成信号的控制端子。
所述第一和第二信号提取器之一可包括非门。
该第一控制信号可以是扫描开始信号，并且该第二控制信号可以是水平同步开始信号。
在本发明的实施例中，提供了一种驱动设备，包括：信号控制器，用于合成具有两个信号电平的至少三个信号，以输出具有至少四个信号电平的合成信号；和信号提取单元，用于从该合成信号中提取所述至少三个信号。
该信号提取单元可包括多个PMOS晶体管和多个NMOS晶体管。
该驱动设备还可包括数据驱动器和选通驱动器，用于基于来自该信号提取单元的三个信号而分别输出数据信号和选通信号。
在本发明的实施例中，提供了一种显示装置，包括：信号控制器，用于合成分别具有第一和第二信号电平的第一和第二信号，以输出具有第三到第五信号电平的合成信号；信号提取单元，用于从该合成信号中提取第一和第二控制信号；选通驱动器，用于基于该第一控制信号而生成选通信号；和数据驱动器，用于基于该第二控制信号而生成数据信号。
该第一控制信号可以是扫描开始信号，并且该第二控制信号可以是水平同步开始信号。
在本发明的实施例中，提供了一种显示装置的驱动方法，包括：合成具有两个信号电平的第一和第二控制信号，以输出具有三个信号电平的合成信号；从该合成信号中提取所述第一和第二控制信号；基于所提取的第一控制信号而输出选通信号；和基于所提取的第二控制信号而输出数据信号。
附图说明
通过结合附图的以下描述，可更详细地理解本发明的示范实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图；
图3是根据本发明实施例的LCD的驱动设备的方框图；
图4示出了根据本发明实施例的LCD的驱动设备的驱动信号的波形；
图5是根据本发明实施例的第一信号提取器的电路图；
图6是根据本发明实施例的第二信号提取器的电路图；和
图7示出了表示图5和6中示出的电路的输入-输出特性的波形。
具体实施方式
其后将参考附图更全面地描述本发明的示范实施例。然而，本发明可以以许多不同形式实施，并且不应被解释为限于这里提出的实施例。
现在将参考图1和2来描述根据本发明实施例的驱动设备及其LCD。
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图，而图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图。
参考图1，根据本发明实施例的LCD包括与选通驱动器400和数据驱动器500相连的LC面板组件300、与数据驱动器500相连的灰度电压发生器800、以及控制上述元件的信号控制器600。
在图2所示结构图中，该LC面板组件300包括下面板100、上面板200、和安排在其间的LC层3。在图1和2所示视图中，下面板100包括多根信号线G1到Gn和D1到Dm、以及与它们相连并基本上以矩阵形式排列的多个像素PX。
信号线G1到Gn和D1到Dm被提供在下面板100上，并包括发送选通信号(称为扫描信号)的多根选通线G1到Gn以及发送数据信号的多根数据线D1到Dm。选通线G1到Gn基本上沿行方向延伸并基本上彼此平行，而数据线D1到Dm基本上沿列方向延伸并基本上彼此平行。
每个像素PX，例如与第i选通线Gi(i＝1，2，...，n)和第j数据线Dj(j＝1，2，...，m)相连的像素PX，包括与显示信号线G1-Gn和D1-Dm相连的开关元件Q、以及与开关元件Q相连的LC电容器CLC和存储电容器CST。存储电容器CST可省略。
例如TFT的开关元件Q被提供在下面板100上，并具有三个端子：与选通线G1到Gn之一相连的控制端子；与数据线D1到Dm之一相连的输入端子；以及与LC电容器CLC和存储电容器CST相连的输出端子。
LC电容器CLC包括作为两个端子提供在下面板100上的像素电极191和提供在上面板200上的公共电极270。安排在两个电极191和270之间的LC层3起到LC电容器CLC的电介质的作用。像素电极191与开关元件Q相连，并且公共电极270被提供有公共电压Vcom并覆盖上面板200的表面。与图2所示不同的是，公共电极270可被提供在下面板100上，并且两个电极191和270可具有带或条的形状。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极191和分离的信号线(未示出)，该分离的信号线被提供在下面板100上，经由绝缘体而与像素电极191重叠，并被提供有例如公共电压Vcom的预定电压。可替换地，存储电容器CST包括像素电极191和称为先前选通线的相邻选通线，该选通线经由绝缘体而与像素电极191重叠。
为了显示彩色图像，每个像素唯一地代表三原色之一，也就是空间划分，或者每个像素依次代表三原色，也就是时间划分，使得三原色的空间或时间之和被识别为期望的颜色。一组三原色的例子包括红、绿、和蓝色。图2示出了空间划分的例子，其中每个像素在上面板200中面向像素电极191的区域中包括代表三原色之一的滤色镜230。可替换地，滤色镜230可被提供在下面板100上的像素电极191之上或之下。
一个或多个偏光镜(polarizers)(未示出)被附连到面板100和200中的至少一个。
再次参考图1，灰度电压发生器800生成与像素的透射率相关的两组参考灰度电压。每组灰度电压包括相对于公共电压Vcom具有正极性的灰度电压、和相对于公共电压Vcom具有负极性的灰度电压。然而，灰度电压发生器800可仅生成一组参考灰度电压。
选通驱动器400与面板组件300的选通线G1到Gn相连，并合成选通开电压Von和选通关电压Voff，以生成用于施加到选通线G1到Gn的选通信号。
数据驱动器500与面板组件300的数据线D1到Dm相连，并将从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选出的数据电压施加到数据线D1到Dm。然而，当灰度电压发生器800生成参考灰度电压时，数据驱动器500可通过划分参考灰度电压而生成用于所有灰度的灰度电压，并从所生成的灰度电压中选择数据电压。
信号控制器600控制选通驱动器400和数据驱动器500。
每个驱动单元400和500可包括附连到LC面板组件300的、放置在面板组件300上或载带封装(TCP)类型的挠性印刷电路(FPC)膜上的至少一个集成电路(IC)芯片。可替换地，至少一个处理单元400、500、600、和800可以和信号线G1到Gn和D1到Dm以及开关元件Q一起与面板组件300相集成。作为进一步的替换，所有处理单元400、500、600、和800可以被集成在单一IC芯片中，但是至少一个处理单元400、500、600、和800或至少一个处理单元400、500、600、和800中的至少一个电路元件可被安排在该单一IC芯片之外。
向信号控制器600提供输入图像信号R、G和B，并且信号控制器600从外部图形控制器(未示出)输入用于控制其显示的控制信号。输入图像信号R、G和B包括每个像素PX的亮度信息，并且该亮度具有预定数目的灰度，例如1024(＝210)、256(＝28)、或64(＝26)。输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、和数据使能信号DE。
在生成选通控制信号CONT1和数据控制信号CONT2、并基于输入控制信号和输入图像信号R、G和B而将图像信号R、G和B处理为适于面板组件300的操作之后，信号控制器600将选通控制信号CONT1输出到选通驱动器400，并将处理后的图像信号DAT和数据控制信号CONT2输出到数据驱动器500。
选通控制信号CONT1包括用于指明扫描开始的扫描开始信号STV、和用于控制选通开电压Von的输出时间的至少一个时钟信号。选通控制信号CONT1还可包括用于定义选通开电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于指明一组像素PX的数据传输开始的水平同步开始信号STH、用于指示向数据线D1到Dm施加数据电压的装载信号LOAD、和数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2还可包括用于相对于公共电压Vcom反转数据电压的极性的反相信号RVS。
响应于来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500接收来自信号控制器600的用于这组像素PX的数字图像数据DAT分组、以及从灰度电压发生器800提供的两组灰度电压之一。数据驱动器500将该图像数据DAT变换为从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选择的模拟数据电压，并将该数据电压施加到数据线D1到Dm。
选通驱动器400响应于来自信号控制器600的选通控制信号CONT1而将选通开电压Von施加到选通线G1到Gn，由此导通与其相连的开关元件Q。施加到数据线D1到Dm的数据电压通过激活的开关元件Q而被提供到像素PX。
数据电压和公共电压Vcom之间的差值被表示为LC电容器CLC两端的电压，其被称为像素电压。LC电容器CLC中的LC分子具有取决于像素电压的幅度的方向，并且分子方向决定穿过LC层3的光的极性。偏光镜将光极性变换为光透射率，使得像素PX显示由图像数据DAT代表的亮度。
通过以由“1H”标示、并等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期的水平周期为单位重复该过程，所有选通线G1到Gn在一帧期间被依次提供选通开电压Von，由此向所有像素PX施加数据电压。
当一帧结束之后开始下一帧时，控制施加到数据驱动器500的反相控制信号RVS，使得数据电压的极性反转(其被称为“帧反相”)。也可控制该反相控制信号RVS，使得一帧中在数据线中流动的数据电压的极性在一帧期间发生反转(例如线反相和点反相)、或者一个分组中的数据电压的极性发生反转(例如列反相和点反相)。
接下来，当根据本发明实施例的LCD的驱动设备包括IC芯片时，将参考图3到6描述降低了其输出端子数目的该驱动设备。
图3是根据本发明实施例的LCD的驱动设备的方框图，图4示出了根据本发明实施例的LCD的驱动设备的驱动信号的波形，图5是根据本发明实施例的第一信号提取器的电路图，而图6是根据本发明实施例的第二信号提取器的电路图。图7示出了表明图5和6中示出的电路的输入-输出特性的波形。
根据本发明实施例的LCD的驱动设备包括单一IC芯片610、第一和第二信号提取器410和510、以及选通移位寄存器420和数据移位寄存器520。
单一IC芯片610是执行信号控制器600、灰度电压发生器800、和数据驱动器500的一些功能的IC芯片。所以，单一IC芯片610从外部图形控制器(未示出)接收输入图像信号R、G和B以及输入控制信号CONT，并基于输入控制信号CONT而将该输入图像信号R、G和B处理为适于LCD的操作。然后，单一IC芯片610将处理后的图像信号DAT变换为数据信号Vd，并将它们发送到数据移位寄存器520。
单一IC芯片610可包括将数字图像数据DAT变换为模拟数据信号Vd的数模变换器(未示出)。
单一IC芯片610基于输入控制信号CONT而生成作为扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH的合成的合成信号STS，并通过信号线将其输出到第一和第二信号提取器410和510。除了扫描开始信号STV之外的选通控制信号CONT1’被输入到选通移位寄存器420，而除了水平同步开始信号STH之外的数据控制信号CONT2’被输入到数据移位寄存器520。
合成信号STS具有三个逻辑电平：高、中和低。扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH具有两个逻辑电平：高和低。在下表1中示出了信号STS、STV和STH的关系。
【表1】
  STS   STV   STH
  高   高   低
  中   低   低
  低   低   高
如图4所示，合成信号STS的高电平、中电平、和低电平分别具有与H1、MD和L1对应的电压电平。例如，高、中和低电平的电压值分别是大约3V、0V、和-3V。与扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH不同，扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH的高和低电平分别具有对应于H2和L2的电压电平，并且高电平大约为8.5V，而低电平大约为0V。
第一信号提取器410从信号IC芯片610接收合成信号STS，并从合成信号STS中提取扫描开始信号STV，以将该扫描开始信号STV传递到选通移位寄存器410。
参考图5，第一信号提取器410包括PMOS(p沟道金属氧化物半导体)晶体管QP、多个NMOS(n沟道金属氧化物半导体)晶体管QN、和非门INT。PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN是具有三个端子的开关元件。PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN的输出端子和输入端子彼此依次串联连接。PMOS晶体管QP的输入端子与驱动电压Vp相连，而最后一个NMOS晶体管QN的输出端子与地电压Vs相连。PMOS和NMOS晶体管QP和QN的控制端子彼此相连，并被提供有合成信号STS。PMOS晶体管QP的输出端子和第一个NMOS晶体管QN的输入端子之间的端子与非门INT相连。非门INT的输出端子的电压Vout1起到扫描开始信号STV的作用。
参考图7，当合成信号STS为高电平H1时，PMOS晶体管QP截止，而NMOS晶体管QN导通。由此，由于输出电压Vout1具有高电平，所以扫描开始信号STV具有低电平L2。当合成信号STS为中电平MD时，输出电压Vout1具有高电平，由此扫描开始信号STV具有低电平L2。在图5中，PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN如同电阻器一样工作，并起到分压器的作用，用于基于PMOS和NMOS晶体管QP和QN的数目而划分驱动电压Vp。
第一信号提取器410可包括多个PMOS晶体管，并且PMOS和NMOS晶体管QP和QN的数目可变化。
第二信号提取器510从信号IC芯片610接收合成信号STS，并从合成信号STS中提取水平同步开始信号STH，以将水平同步开始信号STH传递到数据移位寄存器520。
参考图6，第二信号提取器510包括多个PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN。如上所述，PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN是具有三个端子的开关元件。PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN的输出端子和输入端子彼此依次串联连接。第一个PMOS晶体管QP的输入端子与驱动电压Vp相连，而NMOS晶体管QN的输出端子与地电压Vs相连。PMOS和NMOS晶体管QP和QN的控制端子彼此相连，并被提供有合成信号STS。最后一个PMOS晶体管QP的输出端子和NMOS晶体管QN的输入端子之间的端子输出输出电压Vout2作为水平同步开始信号STH。
参考图7，当合成信号STS为高电平H1时，PMOS晶体管QP截止，而NMOS晶体管QN导通，由此，输出具有低电平L2的输出电压Vout2作为水平同步开始信号STH。当合成信号STS为低电平L2时，PMOS晶体管QP导通，而NMOS晶体管QN截止，由此，水平同步开始信号STH变为高电平H2。当合成信号STS为中电平MD时，水平同步开始信号STH变为高电平H2。在图6中，PMOS晶体管QP和NMOS晶体管QN如同电阻器一样工作，并起到分压器的作用，用于基于PMOS和NMOS晶体管QP和QN的数目而划分驱动电压Vp。
第二信号提取器510可包括多个NMOS晶体管，并且PMOS和NMOS晶体管QP和QN的数目可变化。
第一和第二信号提取器410和510以及选通和数据移位寄存器420和520可与LC面板组件300集成到一起。
选通移位寄存器420基于来自第一信号提取器410和单一IC芯片610的扫描开始信号STV和选通控制信号CONT1’而生成选通信号Vg，从而依次扫描选通线G1到Gn。
数据移位寄存器520基于第二信号提取器510和单一IC芯片610提供的水平同步开始信号STH、数据信号Vd、和数据控制信号CONT2’而将数据信号Vd施加到数据线D1到Dm。
如上所述，由于单一IC芯片610合成例如扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH的两个信号以生成一个信号STS、并通过一根信号线输出合成信号STS，所以降低了单一IC芯片610的输出端子的数目。
在本发明的实施例中，单一IC芯片610合成扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH。然而，单一IC芯片610可合成除了扫描开始信号STV和水平同步开始信号STH之外的其它信号，以通过一根信号线输出。
此外，单一IC芯片610可合成至少三个信号以生成具有至少四个电平的一个合成信号，并且在该情况下，提取相应的至少三个信号的电路可包括PMOS晶体管和NMOS晶体管的各种组合。
尽管已将LCD用作实施例而描述了本发明，但是其可改编为例如等离子显示装置(PDP)、有机发光显示器(OLED)等的各种显示装置。
根据本发明，由于IC芯片合成两个信号而生成一个信号，并通过一根信号线而输出所合成的信号，所以降低了IC芯片的输出端子数目。
尽管已参考附图而在这里描述了示意性实施例，但是应该理解本发明不限于这些精确的实施例，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以由本领域普通技术人员在这里进行各种其它改变和修改。所有这些改变和修改都意欲被包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于显示装置的驱动设备，包括：
信号控制器，用于合成分别具有第一和第二信号电平的第一和第二控制信号，以输出具有第三到第五信号电平的合成信号；
信号提取单元，用于从该合成信号中提取第一和第二控制信号；
选通驱动器，用于基于该第一控制信号而生成选通信号；和
数据驱动器，用于基于该第二控制信号而生成数据信号，
其中所述第三到第五信号电平分别是中电平、低电平和高电平，并且当该合成信号具有中电平时，所述第一和第二控制信号具有彼此相等的信号电平。
2.根据权利要求1的驱动设备，其中该合成信号是基于所述第一和第二控制信号的信号电平的组合而生成的。
3.根据权利要求1的驱动设备，其中所述第一和第二控制信号具有相对于第三到第五信号电平中的一个信号电平彼此相同的信号电平。
4.根据权利要求1的驱动设备，其中当所述第一和第二控制信号具有第一信号电平时，该合成信号具有第三信号电平，当该第一控制信号具有第一信号电平而该第二控制信号具有第二信号电平时，该合成信号具有第四信号电平，当该第一控制信号具有第二信号电平而该第二控制信号具有第一信号电平时，该合成信号具有第五信号电平，并且
所述第一和第四信号电平是低电平，所述第二和第五信号电平是高电平，而所述第三信号电平是中电平。
5.根据权利要求1的驱动设备，其中所述第一和第二控制信号各自通过不同的信号线被传递到所述选通和数据驱动器。
6.根据权利要求1的驱动设备，其中该信号提取单元包括第一和第二信号提取器，用于分别提取所述第一和第二控制信号。
7.根据权利要求6的驱动设备，其中该第一信号提取器包括至少一个PMOS晶体管和多个NMOS晶体管，并且NMOS晶体管的数目大于PMOS晶体管的数目。
8.根据权利要求7的驱动设备，其中所述PMOS晶体管和NMOS晶体管具有彼此串联连接的输出和输入端子，并且具有彼此相连并被提供有该合成信号的控制端子。
9.根据权利要求6的驱动设备，其中该第二信号提取器包括多个PMOS晶体管和至少一个NMOS晶体管，并且其中PMOS晶体管的数目大于NMOS晶体管的数目。
10.根据权利要求9的驱动设备，其中所述PMOS晶体管和NMOS晶体管具有彼此串联连接的输出和输入端子，并且具有彼此相连并被提供有该合成信号的控制端子。
11.根据权利要求6的驱动设备，其中所述第一和第二信号提取器之一包括非门。
12.根据权利要求9的驱动设备，其中该第一控制信号是扫描开始信号，并且该第二控制信号是水平同步开始信号。
13.一种显示装置，包括：
信号控制器，用于合成分别具有第一和第二信号电平的第一和第二控制信号，以输出具有第三到第五信号电平的合成信号；
信号提取单元，用于从该合成信号中提取第一和第二控制信号；
选通驱动器，用于基于该第一控制信号而生成选通信号；和
数据驱动器，用于基于该第二控制信号而生成数据信号，
其中所述第三到第五信号电平分别是中电平、低电平和高电平，并且当该合成信号具有中电平时，所述第一和第二控制信号具有彼此相等的信号电平。
14.根据权利要求13的显示装置，其中该第一控制信号是扫描开始信号，并且该第二控制信号是水平同步开始信号。
15.一种显示装置的驱动方法，包括：
合成两个信号电平的第一和第二控制信号，以输出具有三个信号电平的合成信号；
从该合成信号中提取所述第一和第二控制信号；
基于所提取的第一控制信号而输出选通信号；和
基于所提取的第二控制信号而输出数据信号，
其中所述三个信号电平分别是中电平、低电平和高电平，并且当该合成信号具有中电平时，所述第一和第二控制信号具有彼此相等的信号电平。
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