CN101399022A - 栅极驱动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栅极驱动装置及方法，装置包括：栅极关断电源输入端、栅极启动电源输入端及栅极驱动集成电路，所述栅极关断电源输入端连接所述栅极驱动集成电路，所述栅极驱动集成电路连接所述栅极启动电源输入端，电流脉冲生成单元设置于栅极驱动集成电路内部。方法包括：在施加栅极启动电压及栅极关断电压的时刻，给所述栅极启动电压及栅极关断电压增加一电流脉冲，使栅极启动电压电流升高，并使栅极关断电压的电流减小。本发明通过电流脉冲生成单元在栅极启动电压及栅极关断电压增加一个电流脉冲，进而增加瞬间驱动能力，减少栅线延迟，提高画面品质。

Description

栅极驱动装置及方法

技术领域

本发明涉及一种栅极驱动装置及方法，属于薄膜晶体管液晶显示器的驱动技术领域。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)驱动电路中，直流-直流电压变换器(DC/DC)使用电荷泵电路或者脉宽调制(PWM)电路产生栅极启动电压Von与栅极关断电压Voff。由于薄膜晶体管(TFT)矩阵驱动电路中的电阻和电容的原因，会出现栅极启动电压Von及栅极关断电压Voff延迟现象，使栅极驱动电压的波形变形，从而造成栅极启动电压Von与栅极关断电压Voff的瞬间驱动能力不足，如图5所示。研究表明，栅极驱动电压延迟将影响显示的分辨率，进一步对画面品质有不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种栅极驱动装置及方法，通过在栅极驱动电路上增加电流脉冲，进而增加瞬间驱动能力，有效减少栅极驱动电压延迟。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种栅极驱动装置，包括栅极启动电源输入端，用于向栅极驱动集成电路输出栅极启动电压；栅极关断电源输入端，用于向栅极驱动集成电路输出栅极关断电压；电流脉冲生成单元，连接在所述栅极启动电源输入端和栅极关断电源输入端之间，设置于所述栅极驱动集成电路内，用于在栅极启动电源输入端输出栅极启动电压时输出电流脉冲以提高栅极启动电压的电流，或在栅极关断电源输入端输出栅极关断电压时输出电流脉冲以减小栅极关断电压的电流，以减小栅极驱动电压的延迟。

所述开关单元包括第一单刀双掷开关，其公共连接端连接所述电感，第一静触点连接输入电源端，第二静触点连接所述第二单向导通二极管的正极；第二单刀双掷开关，其公共连接端连接所述第一单向导通二极管的负极，第一静触点接地，第二静触点连接所述第三单向导通二极管的负极。

在上述技术方案基础上，所述输入电源端为外电路PCB板的供电电源端，电压值为5V或3.3V。

为了实现上述目的，本发明第二方面提供了一种栅极驱动方法，包括：

步骤1：在输出栅极启动电压或栅极关断电压之前的一设定时间内，对电流脉冲生成单元进行充电；

步骤2：在输出栅极启动电压或栅极关断电压时，所述电流脉冲生成单元放电，输出电流脉冲以提高栅极启动电压的电流或减小栅极关断电压的电流，以减小栅极驱动电压的延迟。

其中，所述设定时间为3μs-5μs。

本发明针对栅极启动电压及栅极关断电压的延迟而造成的驱动能力不足，提出了一种设计合理、有效解决以及代价较小的栅极驱动装置及方法，通过在栅极启动电压和栅极关断电压上增加一个电流脉冲，使栅极启动电压的电流升高，同时使栅极关断电压的电流降低，从而增加栅极驱动电压的驱动能力，减少栅极驱动电压的延迟，进一步改善画面品质。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明栅极驱动装置的结构示意图；

图2为本发明栅极驱动装置一实施例的电路示意图；

图3为本发明栅极驱动装置另一实施例的电路示意图；

图4为本发明实际的栅极驱动电压波形图；

图5为现有技术中实际的栅极驱动电压波形图。

附图标记说明：

Voff—栅极关断电源输入端；        D1—单向导通二极管；

Von—栅极启动电源输入端；         D2—单向导通二极管；

T/CON—时序控制器；               D3—单向导通二极管；

L—电感；                         Vdd—输入电源端；

S1—第一单刀双掷开关；            S2—第二单刀双掷开关；

a—第一单刀双掷开关静触点；       b—第一单刀双掷开关静触点；

c—第二单刀双掷开关静触点；       d—第二单刀双掷开关静触点。

具体实施方式

图1为本发明栅极驱动装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括栅极启动电源输入端Von、栅极关断电源输入端Voff、电流脉冲生产单元及栅极驱动集成电路(Gate Drive IC，简称GDIC)。栅极关断电源输入端Voff连接栅极驱动集成电路，栅极驱动集成电路连接栅极启动电源输入端Von，电流脉冲生成单元连接在栅极启动电源输入端Von及栅极关断电源输入端Voff之间，并设置于栅极驱动集成电路内部，用于在栅极启动电源输入端Von输出栅极启动电压时输出电流脉冲以提高栅极启动电压的电流，或在栅极关断电源输入端Voff输出栅极关断电压时输出电流脉冲以减小栅极关断电压的电流，以减小栅极驱动电压的延迟。

本发明通过电流脉冲生成单元生成一个电流脉冲，使栅极启动电压的电流升高，使栅极关断电压的电流降低，从而能够缩短栅极的充电和放电时间，减少栅极驱动电压的延迟。

图2为本发明栅极驱动装置一实施例的电路示意图。如图2所示，电流脉冲生成单元包括输入电源端Vdd、开关单元、电感L、第一单向导通二极管D1、第二单向导通二极管D2、第三单向导通二极管D3，图中还包括时序控制器T/CON。其中，开关单元的第一端1与输入电源端Vdd连接，第四端4接收时序控制器T/CON发出的第一控制信号和第二控制信号，开关单元第七端7接地。电感L的一端与开关单元的第二端2连接；第一单向导通二极管D1的正极与电感L的另一端连接，负极与开关单元的第三端3连接；第二单向导通二极管D2的正极与开关单元的第六端6连接，负极与栅极关断电源输入端Voff连接；第三单向导通二极管D3的正极与栅极开启电源输入端Von连接，负极与开关单元的第五端5连接。

开关单元接收时序控制器T/CON发出的第一控制信号之后处于第一工作方式，输入电源端Vdd通过由开关单元的第一端1、开关单元的第二端2、电感L、第一单向导通二极管D1、开关单元的第三端3、开关单元第七端7及接地端构成的第一电路回路对电感L进行充电；开关单元接收时序控制器T/CON发出的第二控制信号之后处于第二工作方式，电感L通过由第一单向导通二极管D1、开关单元的第三端3、开关单元的第五端5、栅极驱动集成电路及开关单元的第六端6构成的第二电路回路进行放电。

本发明所述栅极驱动装置的工作过程分为二个阶段：电感L充电阶段和电感L放电阶段。其工作原理为：在施加栅极启动电压或栅极关断电压之前的一段设定的时间内，时序控制器T/CON发出控制信号控制开关单元处于第一工作方式，此时，来自电路板的电源Vdd提供5V或3.3V电压，通过第一电路回路对电感L充电，流过电感L的电流增加。设定的时间为3μs-5μs，可由电感的参数决定。

在施加栅极启动电压或栅极关断电压的时刻，时序控制器T/CON发出控制信号控制开关单元处于第二种工作方式，电感L通过第二电路回路放电，放电过程中，栅极启动电压向栅极驱动集成电路输出的电流升高或栅极关断电压向栅极驱动集成电路输出的电流降低，这个升高或降低的电流维持时间较短，为电流脉冲，此电流脉冲能够缩短栅极的充电和放电时间，减少栅极驱动电压的延迟。

图3为本发明栅极驱动装置另一实施例的电路原理图。本实施例在上一实施例的基础上，以单刀双掷开关控制电路的工作状态，如图3所示，开关单元包括第一单刀双掷开关S1及第二单刀双掷开关S2，第一单刀双掷开关S1的公共连接端连接电感L，第一单刀双掷开关S1的第一静触点a连接直流电源Vdd，第二静触点b连接第二单向导通二极管D2的正极；第二单刀双掷开关S2的公共连接端连接第一单向导通二极管D1的负极，第二单刀双掷开关S2的第一静触点c直接接地，第二单刀双掷开关S2的第二静触点d连接第三单向导通极管D3的负极。

本实施例提供的栅极驱动装置的工作原理为：

第一单刀双掷开关S1及第二单刀双掷开关S2在时序控制器T/CON的控制下同时在第一静触点与第二静触点之间进行切换，Vdd为来自于外电路PCB板的直流电源，电压值为5V或3.3V。在施加栅极启动电压及栅极关断电压之前的一段设定的时间内，第一单刀双掷开关S1连接第一静触点a，第二单刀双掷开关S2连接第一静触点c，直流输入电源Vdd通过电感L，第一单向导通二极管D1对地的导通电路对电感L进行充电，流过电感L的电流增加。在施加栅极启动电压或栅极关断电压的时刻，第一单刀双掷开关S1连接第二静触点b，第二单刀双掷开关S2连接第二静触点d，由于电感L对于电流的保持特性，如图3所示，电感L中的电流向下通过第一单向导通二极管D1流经栅极驱动集成电路，从栅极驱动集成电路流出后，一路电流由第二单向导通二极管D2流至栅极关断电源输入端Voff，再经过薄膜晶体管驱动电路中的直流/直流电压变换器(DC/DC)电路流向栅极启动电源输入端Von，通过第三单向导通二极管D3回至栅极驱动集成电路；另一路电流流向第一单刀双掷开关S1的第二静触点b至电感L。这样使栅极启动电压的电流升高和栅极关断电压的电流降低，此电流为电流脉冲形式，它能够缩短栅极的充电和放电时间，增加栅极启动电压和栅极关断电压的瞬间驱动能力，也就是说减少了栅极延迟。放电完毕后，第一单刀双掷开关S1及第二单刀双掷开关S2处于悬空状态。

在上述技术方案基础上，本发明还提出了一种栅线驱动方法，在施加栅极启动电压或栅极关断电压的时刻，给栅极启动电压及栅极关断电压增加一电流脉冲，使栅极启动电压的电流升高，使栅极关断电压的电流降低，进而增加栅极电压的瞬间驱动能力，来达到减少栅线延迟的目的。如图4所示，1’为未增加电流脉冲的栅极驱动电压波形，2’为增加电流脉冲后的栅极驱动电压波形，通过比较1’与2’两个波形可以得知，给栅极驱动电压增加电流脉冲能够减少栅极驱动电压的延迟，增强其驱动能力。

具体地，在施加栅极启动电压及栅极关断电压之前的一设定时间内对电感充电，其中设定时间为3μs-5μs，在施加所述栅极启动电压及栅极关断电压的时刻，电感放电，使栅极启动电压的电流升高，使栅极关断电压的电流降低，这个增加的电流能够缩短栅极的充电、放电时间，也即减少了栅极驱动电压的延迟。

本发明所述栅极驱动方法中，向薄膜晶体管驱动电路中的栅极启动电压及栅极关断电压增加电流脉冲的装置设置在栅极驱动集成电路的内部，不仅增加栅极驱动电压的瞬间驱动能力，而且减少栅极驱动电压的延迟现象，进一步提高高分辨率显示效果，提高画面的品质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种栅极驱动装置，其特征在于，包括：

栅极启动电源输入端，用于向栅极驱动集成电路输出栅极启动电压；

栅极关断电源输入端，用于向栅极驱动集成电路输出栅极关断电压；

电流脉冲生成单元，连接在所述栅极启动电源输入端和栅极关断电源输入端之间，设置于所述栅极驱动集成电路内，用于在栅极启动电源输入端输出栅极启动电压时输出电流脉冲以提高栅极启动电压的电流，或在栅极关断电源输入端输出栅极关断电压时输出电流脉冲以减小栅极关断电压的电流，以减小栅极驱动电压的延迟。

2.根据权利要求1所述的栅极驱动装置，其特征在于，所述电流脉冲生成单元包括：

输入电源端；

开关单元，其第一端与所述输入电源端连接，第四端接收时序控制器发出的第一控制信号和第二控制信号，第七端接地；

电感，其一端与所述开关单元的第二端连接；

第一单向导通二极管，其正极与所述电感的另一端连接，负极与所述开关单元的第三端连接；

第二单向导通二极管，其正极与所述开关单元的第六端连接，负极与所述栅极关断电源输入端连接；

第三单向导通二极管，其正极与所述栅极开启电源输入端连接，负极与所述开关单元的第五端连接。

3.根据权利要求2所述的栅极驱动装置，其特征在于，所述开关单元包括：

第一单刀双掷开关，其公共连接端连接所述电感，第一静触点连接所述输入电源端，第二静触点连接所述第二单向导通二极管的正极；

第二单刀双掷开关，其公共连接端连接所述第一单向导通二极管的负极，第一静触点接地，第二静触点连接所述第三单向导通二极管的负极。

4.根据权利要求2或3所述的栅极驱动装置，其特征在于，所述输入电源端为外电路PCB板的供电电源端，电压值为5V或3.3V。

5.一种栅极驱动方法，其特征在于，包括：

步骤1：在输出栅极启动电压或栅极关断电压之前的一设定时间内，对电流脉冲生成单元进行充电；

步骤2：在输出栅极启动电压或栅极关断电压时，所述电流脉冲生成单元放电，输出电流脉冲以提高栅极启动电压的电流或减小栅极关断电压的电流，以减小栅极驱动电压的延迟。

6.根据权利要求5所述的栅极驱动方法，其特征在于，步骤1中所述设定时间为3μs-5μs。

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