发明内容
根据本发明的示例性实施例,栅极驱动器包括移位寄存器单元和选通信号发生单元。移位寄存器单元顺序输出扫描信号。选通信号发生单元基于扫描信号产生正常选通信号(normal gate signal)和反相选通信号、控制对正常选通信号和反相选通信号的电荷共享操作、并产生具有上升沿和下降沿的输出选通信号,在上升沿和下降沿处,输出选通信号的电压电平增加和减少电荷共享电压。
输出选通信号的电压电平可以被电荷共享电压增加并且可以进一步被正常选通信号增加以达到高电平,以及可以被电荷共享电压减少并且可以进一步被正常选通信号减少以达到低电平。
电荷共享电压可以具有在正常选通信号和反相选通信号之间的电压电平。
选通信号发生单元可以包括:第一和第二逻辑运算电路部,基于扫描信号产生一对具有彼此相反的相位的输出信号;第一和第二电平移位器部,对第一和第二逻辑运算电路部的输出信号执行电平移位操作;第一和第二输出缓冲器部,缓冲第一和第二电平移位器部的输出信号;以及电荷共享电路单元,控制对由第一输出缓冲器部输出的正常选通信号和由第二输出缓冲器部输出的反相选通信号的电荷共享操作。
第一逻辑运算电路部可以包括与门,其对多个扫描信号中的一个和外部反相导通控制信号执行与运算以输出运算结果,以及第二逻辑运算电路部可以包括与非门,其对扫描信号和外部反相导通控制信号执行与非运算以输出运算结果。
电荷共享电路单元可以包括:第一电容器,由正常选通信号对其充电;第二电容器,其与第一电容器共享电容以及由反相选通信号对其充电;第一开关元件,其将反相选通信号的输入切换到第二电容器;以及第二开关元件,其切换第一和第二电容器中充电电压的输出。
第一开关元件可以使用N-MOS晶体管,以及第二开关元件可以使用P-MOS晶体管。
第一和第二开关元件可由开关信号控制并执行彼此相反的开关操作。
开关信号可以控制第一和第二开关元件以使在正常选通信号的上升沿和下降沿处执行对第一和第二电容器的电荷共享操作。
可以通过对外部导通控制信号和外部延迟导通控制信号执行异或运算来产生开关信号。
根据本发明的示例性实施例,驱动显示设备的方法包括:顺序产生扫描信号;基于扫描信号产生正常选通信号和反相选通信号;控制对正常选通信号和反相选通信号的电荷共享操作;产生具有电压电平的输出选通信号,其中,该电压电平被电荷共享电压增加并进一步被正常选通信号增加以达到高电平、以及被电荷共享电压减少并进一步被正常选通信号减少以达到低电平;以及将输出选通信号施加到显示面板的栅极线。
扫描信号可以与栅极时钟信号同步,并且可以具有一个水平周期。
产生输出选通信号可以包括:对多个扫描信号中的一个和外部导通控制信号执行逻辑运算以产生一对具有彼此相反的相位的输出信号,以及将该对输出信号的电压电平移位为适于驱动显示面板中的像素的电压电平。
该对输出信号可以包括:通过对扫描信号和外部反相导通控制信号执行与运算产生的输出信号,以及通过对扫描信号和外部反相导通控制信号执行与非运算产生的输出信号。
在高电平期间,该对输出信号的电压电平可以被移位为导通电压的电压电平,以及在低电平期间,该对输出信号的电压电平可以被移位为截止电压的电压电平。
可以控制电荷共享操作以使在开关信号的高部期间执行电荷共享操作,该开关信号通过对外部导通控制信号和外部延迟导通控制信号执行异或运算而产生。
电荷共享电压可以具有在正常选通信号以及反相选通信号之间的电压电平。
具体实施方式
下文中,将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。然而,本发明可以以多种不同形式实现并不应局限于本文阐述的实施例而构造。在整个说明书中,相同的参考标号表示相同元件。
图1是示出根据本发明示例性实施例的LCD的框图。参照图1,根据本发明示例性实施例的LCD包括LCD面板100和液晶驱动电路1000。多个像素被布置在LCD面板100上的矩阵中。液晶驱动电路1000控制多个像素的操作。
LCD面板100包括:多条栅极线GL1-GLn、多条数据线DL1-DLm、以及多个像素。多条栅极线GL1-GLn在第一方向(例如,基本上为横向)延伸以及多条数据线DL1-DLm在第二方向(例如,基本上为纵向)延伸。每个像素包括薄膜晶体管TFT和液晶电容器C1c。每个像素可以进一步包括储能电容器Cst。薄膜晶体管TFT的栅电极被连接到栅极线GL,其源电极被连接到数据线DL,以及其漏电极被连接到液晶电容器C1c的像素电极(未示出)。
薄膜晶体管TFT是用于独立地控制每个像素的开关元件。通过施加到栅极线GL的选通信号(例如,导通电压Von)导通薄膜晶体管TFT,以及其将来自数据线DL的数据信号(例如,分级电压)施加到液晶电容器C1c和储能电容器Cst。液晶电容器C1c包括彼此面对面的像素电极和共用电极(未示出),并在它们之间安置有作为电介质的液晶层。当薄膜晶体管TFT导通时,数据信号在液晶电容器C1c中充电并控制液晶分子的对准。储能电容器Cst包括彼此面对面的像素电极(未示出)和储能电极(未示出),并在它们之间安置有作为电介质的绝缘膜。储能电容器Cst存储在液晶电容器C1c中充电的数据信号直到下一个数据信号被充电为止。储能电容器Cst的存储电极连接到沿平行于栅极线GL延伸的方向延伸的存储线(未示出)。如果有必要,可以省略储能电容器Cst和储能线。通过向每个像素提供红色滤色器R、绿色滤色器G、以及蓝色滤色器B中的一种,每个像素可以唯一地显示三原色(例如,红、绿、以及蓝)中的一种。在多个像素区之间提供黑色矩阵(未示出)以阻止光泄漏。黑色矩阵可以被提供到对应于信号线GL和DL形成的区域。
液晶驱动电路1000可以被提供在LCD面板100外。液晶驱动电路1000包括分级电压发生器200、数据驱动器300、驱动电压发生器400、栅极驱动器500、以及控制上述元件的信号控制单元600。部分液晶驱动电路1000,例如,数据驱动器300和栅极驱动器500可以被提供在LCD面板100上的像素区外。可以使用非晶硅栅(ASG)方法将栅极驱动器500直接形成在LCD面板100的下部基板上。可选地,栅极驱动器500可以被分开制造,以及可以利用板上芯片封装(COB)方法、带式自动接合(TAB)方法、玻璃覆晶封装(COG)方法、或者其它类似方法被安置在LCD面板100的下部基板上。栅极驱动器500可由分别连接到多条栅极线GL1-GLn的多个驱动芯片形成,并被安置在下部基板上。
信号控制单元600从外部图形控制器(未示出)接收输入图像信号和输入控制信号。例如,信号控制单元600接收包括图像数据R、G、和B的输入图像信号,以及包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟MCLK、以及数据使能信号DE的输入控制信号。信号控制单元600根据LCD面板100的操作环境正确地处理输入图像信号以产生内部图像数据R’、G’、和B’。此外,信号控制单元600基于输入控制信号产生数据控制信号CONT1和栅极控制信号CONT2。将图像数据R’、G’、和B’以及数据控制信号CONT1施加到数据驱动300。数据控制信号CONT1包括:用于表示图像数据R’、G’、以及B’的传输开始的水平同步起始信号STH、用于指示将数据信号提供到对应数据线的负载信号LOAD、用于相对于共用电压反转分级电压的极性的反相信号RVS、以及数据时钟信号DCLK。栅极控制信号CONT2被施加到栅极驱动器500,以及包括:用于指示导通电压Von的输出开始的垂直同步起始信号STV、栅极时钟信号CPV、以及导通控制信号OE。导通控制信号OE限定施加到栅极线的选通信号的脉冲宽度。
分级电压发生器200对伽玛电压GVDD进行划分以产生分级电压的多个电平,并将分级电压的多个电平输出到数据驱动器300。分级电压发生器200包括多个在高势能电源(例如,伽玛电压GVDD)和低势能电源(例如,接地电压VSS)之间串连的电阻器(例如,电阻器串)。可变电阻器可以附加地连接在该多个电阻器之间以更精确地控制从多个串连的电阻器之间的节点输出的划分电压的间隔。分级电压发生器200可以产生一对具有相反极性(例如,正分级电压和负分级电压)的分级电压并将具有相反极性的分级电压提供给数据驱动器300。尽管分级电压发生器200已被描述为包括电阻器串,但本发明不限于此。例如,分级电压发生器200可以包括各种能够利用伽玛电压GVDD和接地电压VSS产生多个分级电压的电压划分单元。虽然分级电压发生器200可以被提供为数据驱动器300外的单独模块,但是本发明并不限于此。例如,分级电压发生器200可以与数据驱动器300集成。
数据驱动器300使用由分级电压发生器200提供的分级电压将数字图像数据R’、G’、和B’转换为模拟图像数据,并将图像数据作为数据信号施加给相应的数据线DL1-DLm。使用正分级电压或者负分级电压能够产生数据信号DS。根据信号控制单元600的反相信号RVS,可以反转数据信号DS的极性,并将其施加给相应的数据线DL1-DLm。相对于共用电压Vcom具有正极(+)和负极(-)的一对数据信号可以被可选地施加给连续的点、连续的线、连续的列、或者连续的帧。共用电压被施加给共用电极以防止像素降级。
通过使用由外部电源提供的外部电压,驱动电压发生器400能够产生并输出各种驱动电压以驱动LCD面板100。例如,驱动电压发生器400产生导通薄膜晶体管(TFT)的导通电压Von和截止TFT的截止电压Voff,并将导通电压Von和截止电压Voff提供到栅极驱动器500。驱动电压发生器400产生共用电压Vcom并将该共用电压Vcom施加到共用电极和存储电极。由分级电压发生器200提供的伽玛电压GVDD可以由驱动电压发生器400产生。
栅极驱动器500根据垂直同步起始信号STV开始操作。栅极驱动器500与栅极时钟信号CPV同步,并将包括由驱动电压发生器400提供的导通电压Von和截止电压Voff的模拟选通信号顺序输出到形成在LCD面板100中的多条栅极线GL1-GLm。可以在栅极时钟信号CPV的高部期间输出具有导通电压Von的电压电平的选通信号。
图2是示出根据本发明示例性实施例的栅极驱动器的框图。参照图2,栅极驱动器500包括:移位寄存器单元510和选通信号发生单元,该信号发生单元包括逻辑运算电路单元520、电平移位器单元530、输出缓冲器单元540、以及电荷共享电路单元550。移位寄存器单元510顺序输出响应于从信号控制单元600输出的栅极控制信号STV和CPV的扫描信号。选通信号发生单元基于该扫描信号产生正常选通信号和反相选通信号、控制正常选通信号和反相选通信号的电荷共享操作、以及产生具有上升沿和下降沿的输出选通信号,在上升沿和下降沿处,输出选通信号的电平上升和下降电荷共享电压。逻辑运算电路单元520包括第一和第二逻辑运算电路部520-1和520-2,用于基于扫描信号产生具有彼此相反相位的一对输出信号。电平移位器单元530包括第一和第二电平移位器部530-1和530-2,用于将第一和第二逻辑运算电路部520-1和520-2的输出信号的电压电平移位为适于驱动像素的电压电平。输出缓冲器单元540包括第一和第二输出缓冲器部540-1和540-2,用于缓冲第一和第二电平移位器部530-1和530-2的输出信号。电荷共享电路单元550控制对正常选通信号和反相选通信号的电荷共享操作。正常选通信号是从第一输出缓冲器部540-1输出的原始选通信号,以及反相选通信号是从第二输出缓冲器部540-2的输出并具有与选通信号相反的相位。
移位寄存器单元510根据垂直同步起始信号STV开始操作,并顺序产生并输出与栅极时钟信号CPV同步的扫描信号。移位寄存器单元510包括多个从属连接的移位寄存器。例如,多个移位寄存器的第一移位寄存器根据垂直同步起始信号STV开始操作,以及多个移位寄存器的第二移位寄存器根据第一移位寄存器的输出信号(例如,进位信号)开始操作。以这种方式,所有的移位寄存器可以被顺序驱动。
逻辑运算电路单元520包括第一和第二逻辑运算电路部520-1和520-2。第一和第二逻辑运算电路部520-1和520-2对从移位寄存器单元510输入的扫描信号以及从信号控制单元600输入的导通控制信号OE执行逻辑运算,并产生一对具有彼此相反的相位的输出信号。逻辑运算电路单元520根据导通控制信号OE控制扫描信号的脉冲宽度。导通控制信号OE的反相信号可以用于控制时序。第一逻辑运算电路部520-1可以包括与门,其对扫描信号和反相导通控制信号OE’执行与运算以输出运算结果。第二逻辑运算电路部520-2可以包括与非门,其对扫描信号和反相导通控制信号OE’执行与非运算以输出运算结果。
电平移位器单元530包括第一电平移位器部530-1和第二电平移位器部530-2。第一电平移位器部530-1对第一逻辑运算电路部520-1的输出信号执行电平移位。第二电平移位器部530-2对第二逻辑运算部520-2的输出信号执行电平移位。第一和第二电平移位器部530-1和530-2的输出信号可以被移位为导通电压Von或截止电压Voff的电压电平。
输出缓冲器单元540包括第一输出缓冲器部540-1和第二输出缓冲器部540-2。第一输出缓冲器部540-1缓冲并输出第一电平移位器部530-1的输出信号。第二输出缓冲器部540-2缓冲并输出第二电平移位器部530-2的输出信号。来自第一输出缓冲器部540-1的输出信号(例如,正常选通信号)具有与来自第二输出缓冲器部540-2的输出信号(例如,反相选通信号)的相位相反的相位。从时序来说,正常选通信号的上升部对应于反相选通信号的下降部,以及正常选通信号的下降部对应于反相选通信号的上升部。
电荷共享电路单元550控制正常选通信号和反相选通信号的电荷共享操作,并输出具有上升沿和下降沿的输出选通信号,在上升沿以及下降沿处,输出选通信号的电压电平上升或下降电荷共享电压。输出选通信号被输出到连接到电荷共享电路单元550的栅极线。输出选通信号Gout_1-Gout_n的电压电平增加正常选通信号和反相选通信号的电荷共享电压,然后进一步增加正常选通信号以达到高电平。输出选通信号的电平下降正常选通信号和反相选通信号的电荷共享电压,然后进一步减少正常选通信号以达到低电平。
栅极驱动器500可以包括多个分别连接到多条栅极线GL1-GLn的栅极驱动芯片。在下文中,连接到第n条栅极线GLn的第n个栅极驱动芯片被用作例证性的目的以描述栅极驱动器500的配置和操作。
图3是示出根据本发明示例性实施例的栅极驱动芯片的电路图。图4是图3示出的电荷共享电路中使用的开关信号的波形图。图5是示出图3示出的移位寄存器的操作的时序图。图6是示出图3示出的逻辑运算电路的操作的时序图。图7是示出图3示出的电荷共享电路的操作的时序图。
参照图3,栅极驱动芯片包括移位寄存器511、第一逻辑运算电路521-1、第二逻辑运算电路521-2、第一电平移位器531-1、第二电平移位器531-2、第一输出缓冲器541-1、第二输出缓冲器541-2、以及电荷共享电路551。
电荷共享电路551包括第一电容器C1、第二电容器C2、第一开关元件SW1、以及第二开关元件SW2。第一电容器C1通过正常选通信号充电。第二电容器C2与第一电容器C1共享电容并通过反相选通信号充电。第一开关元件SW1将反相选通信号的输入切换到第二电容器C2,以及第二开关元件SW2切换在第一和第二电容器C1和C2中充电的电压的输出。第一和第二开关元件SW1和SW2可以被开关信号SS控制并执行彼此相反的开关操作。例如,第一开关元件SW1可以包括在开关信号SS的高部期间导通的P-MOS晶体管。第二开关元件SW2可以包括在开关信号SS的低部期间导通的N-MOS晶体管。设定开关信号SS的时序以使在从第一输出缓冲器541-1输出的正常选通信号的上升部和下降部期间由第一和第二电容器C1和C2执行电荷共享操作。如图4所示,通过对指示选通信号的输出的导通控制信号OE以及通过将导通控制信号OE延迟预定的时间量而获得的延迟导通控制信号OE-D执行异或运算来获得开关信号SS。开关信号SS在导通控制信号OE的上升沿和下降沿处具有上升沿,并具有与延迟导通信号OE-D的延迟时间一样长的高部。在高部期间执行电荷共享操作。
参照图5,移位寄存器511根据垂直同步起始信号STV开始操作,产生与栅极时钟信号CPV的上升沿同步的扫描信号SP,并将该扫描信号提供到第一逻辑运算电路521-1以及第二逻辑运算电路521-2。扫描信号SP在高部期间的脉冲宽度可以与栅极时钟信号CPV的脉冲周期相同。扫描信号SP可以具有一个水平周期。在前一个扫描信号的下降沿处,开始下一个扫描信号的上升沿。
第一逻辑运算电路521-1对扫描信号SP和反相导通控制信号OE’执行与运算并输出脉冲信号G1作为运算结果。第二逻辑运算电路521-2对扫描信号SP和反相导通控制信号OE’执行与非运算并输出脉冲信号G1’作为运算结果。如图6所示,第一逻辑运算电路521-1输出脉冲信号G1,其在扫描信号SP的高部和反相导通控制信号OE’的高部的重叠时间段期间具有高部。第二逻辑运算电路521-2输出脉冲信号G1’,其在扫描信号SP的高电平期间和反相导通控制信号OE’的高电平期间的重叠时间段期间具有低部
。第一和第二逻辑运算电路521-1和521-2输出具有彼此相反相位的脉冲信号G1和G1’。
从第一和第二逻辑运算电路521-1和521-2输出的脉冲信号G1和G1’被分别输入到第一和第二电平移位器531-1和531-2,并且其电压电平被移位为适于驱动像素的电压电平。输出脉冲信号的高部被移位为导通电压Von的电压电平,以及低部被移位为截止电压Voff的电压电平以导通或截止每个像素中的TFT。第一和第二电平移位器531-1和531-2的输出信号被第一和第二输出缓冲器541-1和541-2缓冲预定的时间量,然后被输出到电荷共享电路551。
参照图7,在导通控制信号OE的下降沿处,开关信号SS的电压电平从低电平移位到高电平。因此,第一开关元件SW1被闭合以及第二开关元件SW2被断开。结果是,第一输出缓冲器541-1的输出信号(例如,正常选通信号G2)在第一电容器C1中充电,以及第二输出缓冲器541-2的输出信号(例如,反相选通信号G2’)在第二电容器C2中充电。第一和第二电容器C1和C2彼此电连接并且共享电容。因此,将正常选通信号G2和反相选通信号G2’的电荷共享电压被施加到第二开关元件SW2的输入端,其对应于输出端。当开关信号SS的电压电平在延迟导通控制信号OE-D的下降沿处从高电平移位为低电平时,第一开关元件SW1断开,以及第二开关元件SW2闭合。从第一输出缓冲器541-1输出的正常选通信号G2,以及在第一和第二电容器C1和C2中充电的电荷共享电压被输出到栅极线GLn。因此,输出到第n条栅极线GLn的最终选通信号的电压电平(例如,输出选通信号Gout-n的电压电平)增加了具有在正常选通信号G2和反相选通信号G2’之间的电压电平(例如,平均电压)的电荷共享电压,并进一步增加正常选通信号G2,从而达到高部的电压电平。
正常选通信号G2和反相选通信号G2’的电荷共享操作不仅在输出选通信号Gout-n的上升部期间被执行,而且还在其下降部期间被执行’。在下降部期间,第一开关元件SW1闭合,以及第二开关元件SW2断开。结果是,第一输出缓冲器541-1的输出信号(例如,正常选通信号G2)在第一电容器C1中充电以及第二输出缓冲器541-2的输出信号(例如,反相选通信号G2’)在第二电容器C2中充电。然后,第一开关元件SW1断开以及第二开关元件SW2闭合。结果是,由第一输出缓冲器541-1输出的正常选通信号G2以及在第一和第二电容器C1和C2中充电的电荷共享电压被输出到栅极线GLn。因此,输出选通信号Gout_n的电压电平减少了具有正常选通信号G2和反相选通信号G2’的平均电压电平的电荷共享电压,并且进一步减少了正常选通信号G2,从而达到低部的电压电平。
从电荷共享电路551输出的输出选通信号Gout_n的电压电平增加了和减少了具有正常选通信号G2和反相选通信号G2’的平均电压电平的电荷共享电压。因此,输出信号的电压电平被逐步改变,并且导通脉冲的上升时间和下降时间增加。结果是,尽管与传统LCD相比,输出选通信号Gout_n的电压电平被进一步增加了,但回扫电压并没有过多地增加。在栅极驱动器500附近的面板区中没有产生过多的回扫电压。因此,可以防止诸如垂直白色条纹的缺陷图像(例如,由在栅极驱动500附近的面板区中的过多的回扫电压导致的发白现象)。此外,可以通过利用传统液晶驱动电路的导通控制信号OE来执行电荷共享电路551的操作控制。因而,除栅极驱动器500以外,传统LCD的液晶驱动电路可以不被改变地利用。
在本发明的至少一个示例性实施例中,通过对正常选通信号和反相选通信号执行电荷共享操作以使输出选通信号的电压电平在上升沿和下降沿处被逐步改变。因此,即使当输出选通信号的电压电平增加时,也不产生过多的回扫电压。
此外,根据本发明的至少一个示例性实施例,与传统的LCD相比,即使输出选通信号的电压电平被进一步增加,也不过多地产生回扫电压。因此,可以防止由输出选通信号的输出电平的增加导致的过多回扫电压造成的缺陷图像,同时也防止由于输出选通信号的输出电压的增加而造成信号延迟。
在上述实施例中,虽然LCD被示例为显示设备,但是本发明并不限于此。本发明可以应用于各种其中单元像素被布置为矩阵形式的显示设备。例如,本发明也可应用于各种诸如等离子显示面板(PDP)、有机EL(电发光)等的显示设备。
尽管已经参照附图和示例性实施例描述了本发明,但应该注意,在不背离本发明的技术精神的情况下,本领域的技术人员可以对本发明作出各种变化和改进。