TWI408655B - 影像顯示系統與顯示面板及其閘極線電路 - Google Patents
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Description
本案係關於一種顯示系統與顯示面板上的電路,尤指一種影像顯示系統與顯示面板及其閘極線電路。
請參照第一圖,其所繪示為習知顯示面板示意圖。顯示面板包括陣列式排列的複數個畫素元件101~126,每個畫素元件101~126中皆包括一儲存單元c101~c126以及一開關單元m101~m126。其中,開關單元m101~m126為電晶體,而儲存單元c101~c126則為電容器。再者,顯示面板上包括有複數條閘極線(gate line)g1~g3以及複數條資料線(data line)d1~d6。經由閘控制單元(gate control unit)控制開關單元m101~m126,資料線d1~d6上的畫素資料可以順利的儲存於儲存單元c101~c126內。當然,隨著顯示面板的尺寸變大,畫素元件、閘極線、與資料線也會越多。
一般來說,上述的顯示面板可應用於一主動陣列式有機發光二極體(active matrix organic light emitting diode,簡稱AMOLED)顯示器或者一液晶顯示器(liquid crystal display,簡稱LCD)。
請參照第二圖A,其所繪示為習知閘極線電路示意圖。閘極線電路包括一閘極驅動器(gate driver)230、一閘極線240以及n個畫素元件211~21n。由第二圖A可知,n個開關單元m211~m21n可控制n個畫素元件211~21n。再者,閘極驅動器230的輸出端連接至閘極線240,而閘極線240連接至n個開關單元m211~m21n(電晶體)的閘極。為了要控制每個開關單元m211~m21n的開啟(on)與關閉(off),閘極驅動器230會在閘極線240上產生高準位與低準位交替的驅動信號(driving signal)。當驅動信號為高準位時,n個開關單元m211~m21n開啟;反之,當驅動信號為低準位時,n個開關單元m211~m21n關閉。其中,閘控制單元中包括多個閘極驅動器,而本發明的實施例皆以一個閘極驅動器來作解釋。
請參照第二圖B,其所繪示為習知閘極線電路的等效電路。由第二圖B可知,每個開關單元m211~m21n皆可等效為電容器cl~cn,而閘極線可等效為複數個電阻rl~rn串接。由於驅動信號高準位與低準位的交替非常快速,因此,在閘極驅動器230輸出端上的驅動信號上升緣坡度與下降緣坡度會非常的陡峭(sharp)。然而,由於驅動信號必須傳遞至最後一個(第n個)開關單元cn,因此,當驅動信號傳遞至最後一個開關單元cn時,其上升緣坡度與下降緣坡度會變得不陡峭。
請參照第二圖C,其所繪示為曲線I與曲線II。其中,曲線I為第一個開關單元cl閘極上的閘極電壓示意圖;以及,曲線II為最後一個開關單元cn閘極上的閘極電壓示意圖。很明顯地,當驅動信號由高準位轉換至低準位Δt1的時間之後,由曲線I可知,第一開關單元cl的閘極電壓可視為完全關閉;而由曲線II可知,最後一個開關單元cn的閘極電壓太高而尚未完全關閉。也就是說,於Δt1的時間時,第一畫素元件已經完全關閉,而最後一個畫素元件尚未完全關閉。因此,會導致顯示面板因不同回踢電壓效應(feed-through voltage effect)所呈現的亮度或者影像不均勻。
為了改善上述缺點,顯示面板的設計人員會在閘極線上串接一大電阻(R)。請參照第三圖A,其所繪示為習知閘極線電路的等效電路。由第三圖A可知,於閘極驅動器230輸出端與第一開關單元cl之間串接一大電阻(R),而驅動信號必須先經過此大電阻(R)後傳遞至第一開關單元c1。由於閘極線上串接一大電阻(R)可增加第一開關單元c1的充放電時間常數(time constant),因此,可以減緩驅動信號於第一開關單元cl閘極電壓上的上升緣以及下降緣。
請參照第三圖B,其所繪示為曲線III與曲線IV。其中,曲線III為第一個開關單元cl閘極上的閘極電壓示意圖;以及,曲線IV為最後一個開關單元cn閘極上的閘極電壓示意圖。由曲線III可知,當驅動信號由高準位轉換至低準位Δt2的時間之後,第一開關單元cl上的閘極電壓可視為已經完全關閉;由曲線IV可知,最後一個開關單元cn也已接近完全關閉,亦即,第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。也就是說,於Δt2的時間時,第一畫素元件與最後一個畫素元件幾乎同時關閉。因此,可解決顯示面板所呈現的亮度或者影像不均勻的問題。
同理,請參照第四圖,其所繪示為習知另一種閘極線電路的等效電路。由第四圖可知,於閘極驅動器輸出端與接地端之間並聯一大電容器(C),而驅動信號必須先經過此大電容器(C)後傳遞至第一開關單元cl。由於閘極線上並聯一大電容器(C)可增加第一開關單元cl的充放電時間常數(time constant),因此,也可以減緩驅動信號於第一開關單元cl閘極上的上升緣以及下降緣。
然而,於顯示面板上設計一大電容器(C)會佔據顯示面板上大區域的佈局面積;再者,於顯示面板上設計一大電阻(R)除了會增加大區域的佈局面積之外也會增加顯示面板的消耗功率。
本發明的目的在於提出一種顯示面板上的閘極線電路,利用小面積的控制電路將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度平緩的驅動信號。
本發明提出一種顯示面板,包括:一閘極線電路,包括:一閘極驅動器,該閘極驅動器的輸出端可產生一第一驅動信號,該第一驅動信號為一高準位與一低準位交替的信號,且具有一第一上升緣與一第一下降緣;一控制電路,該控制電路的輸入端連接至該閘極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號,並於該控制電路的輸出端產生一第二驅動信號,該第二驅動信號具有一第二上升緣與一第二下降緣,該第二上升緣之坡度較該第一上升緣之坡度為平緩,該第二下降緣之坡度較該第一下降緣之坡度為平緩;以及,一閘極線,連接於該控制電路的輸出端;其中,該控制電路至少包括一電容器,可於該第一驅動信號的該第一上升緣時以一第一方向充電該電容器;且可於該第一驅動信號的該第一下降緣時以一第二方向充電該電容器。
再者,本發明更提出一種影像顯示系統,包括:上一段落的顯示面板;以及,一電源供應器,耦接至該顯示面板並提供電源至該顯示面板。
本發明提出一閘極線電路,包括一控制電路連接於閘極驅動器輸出端以及第一個開關單元之間。用以減緩驅動信號的上升緣與下降緣的坡度,並且,本發明的控制電路皆可利用電晶體來實現,因此佈局面積可以有效地降低。
請參照第五圖A,其所繪示為本發明控制電路的第一實施例。控制電路300包括一第一P型電晶體(P1)、一第一N型電晶體(N1)、一第二P型電晶體(P2)、一第二N型電晶體(N2)、一第三P型電晶體(P3)、一第三N型電晶體(N3)、以及一第四電晶體(M4)。其中,第一P型電晶體(P1)與第一N型電晶體(N1)連接形成一第一反相器(inverter)310;第二P型電晶體(P2)與第二N型電晶體(N2)連接形成一傳輸閘(transmission gate)320;第三P型電晶體(P3)與一第三N型電晶體(N3)連接形成一第二反相器330;以及,第四電晶體(M4)的源極與汲極相互連接形成一電容器340,而第四電晶體(M4)的閘極可視為電容器的第一端,第四電晶體(M4)的汲極可視為電容器的第二端。再者,控制電路300的輸入端為第一反相器310的輸入端,而控制電路300的輸出端為第二反相器330的輸出端。
第一P型電晶體(P1)與第一N型電晶體(N1)的閘極相互連接成為第一反相器310的輸入端;第一P型電晶體(P1)的源極連接至一電壓源(Vcc);第一P型電晶體(P1)與第一N型電晶體(N1)的汲極相互連接並成為第一反相器310的輸出端;第一N型電晶體(N1)的源極連接至接地端。
第二P型電晶體(P2)與第二N型電晶體(N2)的閘極分別連接至接地端與電壓源;第二P型電晶體(P2)與第二N型電晶體(N2)的源極相互連接成為傳輸閘320的輸入端;第二P型電晶體(P2)與第二N型電晶體(N2)的汲極相互連接成為傳輸閘320的輸出端。
第三P型電晶體(P3)與第三N型電晶體(N3)的閘極相互連接成為第二反相器330的輸入端;第三P型電晶體(P3)的源極連接至一電壓源(Vcc);第三P型電晶體(P3)與第三N型電晶體(N3)的汲極相互連接並成為第二反相器330的輸出端;第三N型電晶體(N3)源極連接至接地端。
請參照第五圖B,其所繪示為第一實施例控制電路的等效電路示意圖。由於傳輸閘320中第二P型電晶體(P2)與第二N型電晶體(N2)閘極分別連接至接地端與電壓源(Vcc),因此,傳輸閘320可視為開啟狀態並且可等效為一電阻322,且傳輸閘320的輸入端與輸出端即為電阻322的二端。由第五圖B可知,第一反相器310輸出端與第二反相器330輸入端之間串接一電阻322,而第二反相器330的輸入端與輸出端之間並聯一電容器340。
請參照第五圖C,其所繪示為本發明第一實施例的閘極線電路的等效電路。當閘極驅動器230產生的驅動信號由低準位快速地上升至高準位時,第二反相器330會輸出高準位,然而由於電容器340並聯於第二反相器330的輸入端與輸出端之間,因此,第二反相器330無法快速地上升至高準位。此時,第二反相器330輸出端會產生一第一充電電流(I1)由電容器340經電阻322至第一反相器310輸出端,因此,電容器340上的電壓會緩慢地上升至高準位。此時,可視為電容器340被第一方向的充電至高準位。
亦即,當電容器340被第一方向充電時,第二反相器330輸出端會緩慢地上升至高準位。因此,控制電路300可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為較平緩的驅動信號。因此,可使得第一開關單元c1至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟。
反之,當驅動信號由高準位快速地下降至低準位時,第二反相器會輸出低準位,然而由於電容器340並聯於第二反相器的輸入端與輸出端之間,且電容器340上已儲存一高準位的電壓,因此,第二反相器330輸出端無法快速地下降至低準位。
為了要將第二反相器330輸出端下降至低準位,第一反相器310輸出端會產生一第二充電電流(I2)由電阻322經電容器340至第二反相器330輸出端,此時,電容器340會將原先儲存的高準位電壓放電,並且利用第二充電電流(I2)反向地充電至高準位電壓。此時,可視為電容器340被第二方向的充電至高準位。
亦即,當電容器340被第二方向充電時,第二反相器330輸出端會緩慢地下降至低準位。也就是說,控制電路可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因此,可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。
由於本發明控制電路300中的電容器340可雙向的充電,因此,電容器340的佈局面積可以有效地減小並達成平緩驅動信號的目的。
再者,請參照第六圖A與B,其所繪示為本發明控制電路的第二實施例及其等效電路示意圖。其中,控制電路400包括一第一反相器410、一第二反相器420、一第三反相器430、一電阻440、一電容器450。
再者,控制電路400的輸入端為第一反相器410的輸入端,而控制電路400的輸出端為第二反相器420的輸出端。第一反相器410輸出端連接至第二反相器420輸入端;第二反相器420輸出端連接至第三反相器430輸入端;而第三反相器430輸入端與輸出端之間串接電容器450與電阻440。
其中,第一反相器410、第二反相器420、第三反相器430、電容器450皆可由第一實施例所示的電晶體組成,當然所有的反相器也可以由全N型電晶體或者全P型電晶體所組成。
再者,電阻440是由第四P型電晶體(P4)與第四N型電晶體(N4)連接形成一傳輸閘(transmission gate);第四P型電晶體(P4)與第四N型電晶體(N4)的閘極分別連接至接地端與電壓源;第四P型電晶體(P4)與第四N型電晶體(N4)的源極相互連接成為傳輸閘的輸入端;第四P型電晶體(P4)與第四N型電晶體(N4)的汲極相互連接成為傳輸閘的輸出端。而電阻440的二端即為傳輸閘的輸出端與輸入端。
請參照第六圖C,其所繪示為本發明第二實施例的閘極線電路的等效電路。當閘極驅動器230產生的驅動信號由低準位快速地上升至高準位時,控制電路400的第二反相器420會輸出高準位,然而由於串接的電容器450與電阻440連接於第三反相器430的輸入端與輸出端之間,因此,第二反相器420無法快速地上升至高準位。此時,第二反相器420輸出端會產生一第三充電電流(I3)由電容器450經電阻440至第三反相器430輸出端,因此,電容器450上的電壓會緩慢地上升至高準位。此時,可視為電容器450被第一方向的充電至高準位。
亦即,當電容器450被第一方向充電時,第二反相器420輸出端會緩慢地上升至高準位。因此,控制電路400可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因此,可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟。
反之,當驅動信號由高準位快速地下降至低準位時,第二反相器420會輸出低準位i然而由於串接的電阻與電容器連接於第三反相器的輸入端與輸出端之間,且電容器450上已儲存一高準位的電壓,因此,第二反相器420輸出端無法快速地下降至低準位。
為了要將第二反相器420輸出端下降至低準位,第三反相器430輸出端會產生一第四充電電流(I4)由電阻440經電容器450至第二反相器420輸出端,此時,電容器450會將原先儲存的高準位電壓放電,並且利用第四充電電流(I4)反向地充電至高準位電壓。此時,可視為電容器450被第二方向的充電至高準位。
亦即,當電容器450被第二方向充電時,第二反相器420輸出端會緩慢地下降至低準位。也就是說,控制電路可將坡度陡峭的驅動信號轉換成為坡度較平緩的驅動信號。因此,可使得第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全關閉。
由於本發明控制電路400中的電容器450可雙向的充放電,因此,電容值不需要太大,因此電容器450的佈局面積可以有效地減小並達成平緩驅動信號上升/下降緣坡度的目的。
當控制電路將平緩的驅動信號傳遞至所有的開關單元cl~cn,第一開關單元cl至最後一個開關單元cn幾乎可同時完全開啟與關閉。因此,第一畫素元件與最後一個畫素元件具有相同的回踢電壓效應。因此,可解決顯示面板所呈現的亮度或者影像不均勻的問題。
請參照第七圖,其所繪示為本發明顯示面板示意圖。顯示面板包括陣列式排列的複數個畫素元件701~726,每個畫素元件701~726中皆包括一儲存單元c701~c726以及一開關單元m701~m726。其中,開關單元m701~m726為電晶體,而儲存單元c701~c726則為電容器。
顯示面板上包括有一資料控制單元750以及一閘控制單元760。閘控制單元760具有複數條閘極線g1~g3,而資料控制單元750具有複數條資料線d1~d6。經由閘控制單元控制開關單元m701~m726,資料線d1~d6上的畫素資料可以順利的儲存於儲存單元c701~c726內。當然,隨著顯示面板的尺寸變大,畫素元件、閘極線、與資料線也會越多。再者,本發明的閘控制單元760更包括複數個閘極驅動器以及複數個控制電路,例如第一閘極驅動器761與第一控制電路762、第二閘極驅動器763與第二控制電路764、及第三閘極驅動器765以及第三控制電路766,而控制電路的輸出端即連接至相對應的閘極線g1~g3。
再者,請參照第八圖,其所繪示為本發明的影像顯示系統。影像顯示系統800包括一顯示面板820以及一電源供應器810。其中,電源供應器810可提供顯示面板820所需的電源,而顯示面板820如前述第七圖所繪示之顯示面板,其包括上述的閘極線路,使得影像顯示系統800可以解決顯示面板所呈現的亮度或者影像不均勻的問題。
再者,影像顯示系統800可以是手機、數位相機、個人數位助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、全球定位系統(GPS)、車用顯示器、航空用顯示器、數位相框(Digital Photo Frame)或可攜式DVD放影機等裝置中之任一種。
綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例說明如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明的精神和範圍之內,當可作各種更動與潤飾,因此,本發明的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下:
101~126...畫素元件
c101~c126...儲存單元
m101~m126...開關單元
211~21n...畫素元件
m211~m21n...開關單元
230...閘極驅動器
240...閘極線
300、400...控制電路
310...第一反相器
320...傳輸閘
322...電阻
330...第二反相器
340...電容器
410...第一反相器
420...第二反相器
430...第三反相器
440...電阻
450...電容器
701~726...畫素元件
c701~c726...儲存單元
m701~m726...開關單元
750...資料控制單元
760...閘控制單元
761...第一閘極驅動器
762...第一控制電路
763...第二閘極驅動器
764...第二控制電路
765...第三閘極驅動器
766...第三控制電路
800...影像顯示系統
810...電源供應器
820...顯示面板
本案得藉由下列圖式及說明,俾得一更深入之了解:
第一圖所繪示為習知顯示面板示意圖。
第二圖A所繪示為習知閘極線電路示意圖。
第二圖B所繪示為習知閘極線電路的等效電路。
第二圖C所繪示為第一個開關單元與最後一個開關單元閘極上的閘極電壓示意圖。
第三圖A所繪示為習知閘極線電路的等效電路。
第三圖B所繪示為第一個開關單元與最後一個開關單元閘極上的閘極電壓示意圖。
第四圖所繪示為習知另一種閘極線電路的等放電路。
第五圖A所繪示為本發明控制電路的第一實施例。
第五圖B所繪示為第一實施例控制電路的等效電路示意圖。
第五圖C所繪示為本發明第一實施例的閘極線電路的等效電路。
第六圖A所繪示為本發明控制電路的第二實施例。
第六圖B所繪示為第二實施例控制電路的等效電路示意圖。
第六圖C所繪示為本發明第二實施例的閘極線電路的等效電路。
第七圖所繪示為本發明的顯示面板。
第八圖所繪示為本發明的影像顯示系統。
230...閘極驅動器
300...控制電路
310...第一反相器
322...電阻
330...第二反相器
340...電容器
Claims (13)
- 一種顯示面板,包括:一閘極線電路,包括:一閘極驅動器,該閘極驅動器的輸出端可產生一第一驅動信號,該第一驅動信號為一高準位與一低準位交替的信號,且具有一第一上升緣與一第一下降緣;一控制電路,該控制電路的輸入端連接至該閘極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號,並於該控制電路的輸出端產生一第二驅動信號,該第二驅動信號具有一第二上升緣與一第二下降緣,該第二上升緣之坡度較該第一上升緣之坡度為平緩,該第二下降緣之坡度較該第一下降緣之坡度為平緩;以及一閘極線,連接於該控制電路的輸出端;其中,該控制電路包括:一第一反相器,該第一反相器的輸入端為該控制電路的輸入端;一電阻;一電容器;以及一第二反相器,該第二反相器的輸入端與該第一反相器的輸出端連接該電阻,該第二反相器的輸入端與該第二反相器的輸出端之間連接該電容器,且該第二反相器的輸出端為該控制電路的輸出端;其中,該電容器可於該第一驅動信號的該第一上升緣時以一第一方向充電該電容器;且可於該第一驅動信號的該第一下降緣時以一第二方向充電該電容器。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,更包括複數個開關單元,連接於該閘極線並可根據該第二驅動信號來開啟關閉該些開關單元。
- 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板,其中,該些開關單元位於該顯示面板上複數個畫素元件內,可控制該些畫素元件內的複數個儲存單元接收相對應的複數個畫素資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該第一反相器包括:一第一P型電晶體,該第一P型電晶體的源極連接至一電壓源;以及一第一N型電晶體,該第一P型電晶體與該第一N型電晶體閘極相互連接成為該第一反相器的輸入端,該第一P型電晶體與該第一N型電晶體的汲極相互連接並成為該第一反相器的輸出端,以及,該第一N型電晶體的源極連接至一接地端。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該電阻包括:一第二P型電晶體,該第二P型電晶體的閘極連接至一接地端;以及一第二N型電晶體,該第二N型電晶體的閘極連接至一電壓源,該第二P型電晶體與該第二N型電晶體的源極相互連接成為該電阻的第一端,以及,該第二P型電晶體與該第二N型電晶體的汲極相互連接成為該電阻的第二端。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板,其中該電容器由一第四電晶體所組成,且該第四電晶體的閘極為該電容器的第一端,該第四電晶體的汲極與源極相互連接並成為該電容器的第二端。
- 一種顯示面板,包括:一閘極線電路,包括:一閘極驅動器,該閘極驅動器的輸出端可產生一第一驅動信號,該第一驅動信號為一高準位與一低準位交替的信號,且具有一第一上升緣與一第一下降緣;一控制電路,該控制電路的輸入端連接至該閘極驅動器的輸出端用以接收該第一驅動信號,並於該控制電路的輸出端產生一第二驅動信號,該第二驅動信號具有一第二上升緣與一第二下降緣,該第二上升緣之坡度較該第一上升緣之坡度為平緩,該第二下降緣之坡度較該第一下降緣之坡度為平緩;以及一閘極線,連接於該控制電路的輸出端;其中,該控制電路包括:一第一反相器,該第一反相器的輸入端為該控制電路的輸入端;一第二反相器,該第二反相器的輸入端連接至該第一反相器的輸出端,且該第二反相器的輸出端為該控制電路的輸出端;一電阻;一電容器;以及一第三反相器,該第三反相器的輸入端連接至該第二 反相器的輸出端,且該第三反相器的輸入端與該第三反相器的輸出端之間連接串連的該電阻與該電容器;其中,該電容器可於該第一驅動信號的該第一上升緣時以一第一方向充電該電容器;且可於該第一驅動信號的該第一下降緣時以一第二方向充電該電容器。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板,其中該第一反相器包括:一第一P型電晶體,該第一P型電晶體的源極連接至一電壓源;以及一第一N型電晶體,該第一P型電晶體與該第一N型電晶體閘極相互連接成為該第一反相器的輸入端,該第一P型電晶體與該第一N型電晶體的汲極相互連接並成為該第一反相器的輸出端,以及,該第一N型電晶體的源極連接至一接地端。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板,其中該電阻包括:一第二P型電晶體,該第二P型電晶體的閘極連接至一接地端;以及一第二N型電晶體,該第二N型電晶體的閘極連接至一電壓源,該第二P型電晶體與該第二N型電晶體的源極相互連接成為該電阻的第一端,以及,該第二P型電晶體與該第二N型電晶體的汲極相互連接成為該電阻的第二端。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板,其中該第三反相器包括: 一第三P型電晶體,該第三P型電晶體的源極連接至一電壓源;以及一第三N型電晶體,該第三P型電晶體與該第三N型電晶體閘極相互連接成為該第三反相器的輸入端,該第三P型電晶體與該第三N型電晶體的汲極相互連接並成為該第三反相器的輸出端,以及,該第三N型電晶體的源極連接至一接地端。
- 如申請專利範圍第1項或第7項所述之顯示面板,其中該顯示面板為一主動陣列式有機發光二極體面板或者一液晶顯示面板。
- 一種影像顯示系統,包括:如申請專利範圍第1項或第7項所述之顯示面板;以及一電源供應器,耦接至該顯示面板並提供電源至該顯示面板。
- 如申請專利範圍第12項所述之影像顯示系統,該影像顯示系統係為一手機、一數位相機、一個人數位助理、一筆記型電腦、一桌上型電腦、一電視、一全球定位系統(GPS)、一車用顯示器、一航空用顯示器、一數位相框(Digital Photo Frame)或一可攜式DVD放影機。
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