CN101556776B - 一种实现像素薄膜晶体管快速放电的驱动电路 - Google Patents

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本发明公开了一种实现像素薄膜晶体管快速放电的驱动电路，所述驱动电路，用于通过提高关机时的像素电极关断电压，并将该提高的像素电极关断电压提供给栅极驱动器芯片进行控制，以实现液晶板中像素薄膜晶体管的快速放电。采用本发明，解决了关机画面异常的问题，提高了关机画面的品质。

Description

一种实现像素薄膜晶体管快速放电的驱动电路 
技术领域
本发明涉及实现像素快速放电的技术，尤其涉及一种薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)中实现像素TFT快速放电的驱动电路。
背景技术
目前，TFTLCD的发光机制通常为：通过对TFTLCD上各个像素施加不同的电压使像素达到不同亮度，从而实现像素的不同灰度。现有TFTLCD基本结构的组成结构如图1所示。图1中，TFTLCD的基本结构包括源极驱动器芯片1、栅极驱动器芯片2和液晶板3。并且液晶板3上包括大量的像素。其中，源极驱动器芯片1施加用于驱动液晶板3的数据线即信号线的驱动电压，通常以接收显示数据的方式来驱动液晶板3的列显示；栅极驱动器芯片2施加用于驱动液晶板3的栅极线即扫描线的驱动电压，通常控制逐行扫描，一般以30Hz以上的帧率对液晶板3进行逐行扫描，并根据亮或不亮的帧信号对源极驱动器芯片1同步施加相应于帧信号的不同电压。这里需要指出的是，虽然图1中未显示，但是现有TFTLCD的基本结构还包括：向源极驱动器芯片1和栅极驱动器芯片2提供各种控制信号的周边电路，比如外围驱动电路板PCB，其作为控制电路，用于产生像素电极开启电压Von、像素电极关断电压Voff、数字电源电压(DVDD)，并提供给栅极驱动器芯片2进行控制。
具体来说，开机后，首先帧控制信号STV产生，随即行控制信号CPV开始工作，Von在CPV的上升沿被送到液晶板3的第一条栅极线上面，从而将第一行栅极线打开，即通过栅极驱动器芯片2将Von送到第一行栅极线上，来打开该行上面的所有像素TFT，随即源极驱动器芯片1将对应该行的数据电压一并送入该行对应的像素上面，对像素电极进行充电，每个像素内部的液晶根据 得到的数据电压进行对应地旋转，从而使得该像素显示对应的灰度；CPV呈周期性的变化，当CPV第二个上升沿来到时，Von被送到液晶板3的第二条栅极线上面，意味着将打开第二行栅极线，同时将第一行栅极线关闭，而关闭第一行栅极线就是通过栅极驱动器芯片2将Voff送到第一行栅极线上，将第一行栅极线上面的各像素TFT关闭而实现的。像素TFT关闭意味着该像素电极上的电荷被锁住，进而使得该灰度持续一帧的时间，待下一个STV信号过来时接收新的数据电压，进而生成新的灰度。
举例来说，现有TFTLCD中的像素驱动电路的组成结构如图2所示。该像素驱动电路位于图1所示的液晶板3中。图2中，现有TFTLCD中的像素驱动电路包括像素电极P和TFT。这里，像素由液晶电容Clc、液晶电阻Rlc、存储电容Cs和TFT构成。液晶电容Clc一端连接到像素电极P，另一端连接到公共电极Vcom，而像素电极P又与TFT漏极相连。其中，TFT的源极连接到TFTLCD的数据线上，TFT的栅极连接到TFTLCD的栅极线上。
这里，针对像素TFT而言，像素TFT具有开关功能，当像素的栅极电压为Von时，像素TFT的栅极电压VgT与像素TFT的源极电压VsT差值很大，像素TFT导通，从而使得该像素电极与其对应的数据线处于连通状态，那么当关机时，该像素电极上所存储的电荷可以得到充分和迅速地释放；当像素的栅极电压为Voff时，VgT与VsT差值很小，像素TFT断开，则该像素电极与对应的数据线处于关断状态，二者无法连通。
综上所述，针对现有TFTLCD中的像素驱动电路而言，关机时，当像素的栅极电压为Voff时，最初像素TFT是断开的；随着关机导致TFTLCD中的电源部分放电，Voff也不断放电。也就是说Voff由负电压慢慢向零电压靠近，从而使VgT与VsT差值不断增大，像素TFT由关断状态逐渐打开至半导通，此时，像素电极与其对应的数据线处于半连通状态。而且，由于Voff始终很小，导致VgT与VsT差值依旧很小，产生的漏极电流很小。那么，在像素电极与其对应的数据线处于半连通状态，而且Voff很小导致漏极电流很小的情况下，像素电极在关机前所存储的电荷无法进行充分和迅速地释放，导致关机画面有图像残留的现象。也就是诱发了关机画面的异常。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现像素TFT快速放电的驱动电路，解决了关机画面异常的问题，提高了关机画面的品质。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种实现像素薄膜晶体管快速放电的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路，用于通过提高关机时的像素电极关断电压，并将所述提高的像素电极关断电压提供给栅极驱动器芯片进行控制，以实现液晶板中像素薄膜晶体管的快速放电。
其中，所述驱动电路包括相连的绝缘栅型场效应三极管(MOS管)和复位芯片；其中，
所述MOS管，用于在所述驱动电路正常工作情况下处于关断状态；在驱动电路电源关断情况下，从所述复位芯片接收低电平的电压后，导通MOS管；
所述复位芯片，用于在驱动电路电源关断情况下，在接收的输入电压低于极限电压的状态下，使复位芯片置低电平，并将所述低电平的电压输出给所述MOS管。
其中，所述MOS管导通后，用于将MOS管漏极端的电压提高至MOS管源极端电压；并且此时所述MOS管漏极端的电压等于所述关机时的像素电极关断电压，所述MOS管源极端电压等于所述像素电极开启电压，将关机时的像素电极关断电压提高至像素电极开启电压。
其中，所述驱动电路还包括开关二极管和蓄能电容；所述开关二极管的一端连接到所述驱动电路中的第一连接点，另一端连接到所述驱动电路中的第二连接点；所述蓄能电容的一端连接到所述第二连接点，另一端接地；所述MOS管的源极端连接到第二连接点，栅极端连接到所述复位芯片；
开关二极管用于将接收的所述像素电极开启电压输出后，提供给蓄能电容和MOS管；蓄能电容用于从开关二极管接收输入电压后存储电荷；MOS管用于将从开关二极管接收的输入电压输出。
其中，所述MOS管进一步用于将MOS管的栅极端连接到所述复位芯片，MOS管将从所述开关二极管接收的输入电压，通过MOS管的漏极端输出。
其中，所述驱动电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端连接到所述第一连接点，另一端连接到所述驱动电路中的第三连接点；所述第二分压电阻的一端连接到所述第三连接点，另一端接地；所述复位芯片的电压输入端连接到所述第三连接点，复位芯片的电压输出端连接到所述MOS管的栅极端，复位芯片的接地端接地；
第一分压电阻用于将接收的所述像素电极开启电压输出后，提供给第二分压电阻和复位芯片；复位芯片将从第一分压电阻接收的输入电压，通过与MOS管的栅极端相连的所述电压输出端输出，并通过MOS管的栅极端输入，提供给MOS管。
其中，所述MOS管的类型为P沟道增强型MOS管。
本发明的TFT LCD像素驱动电路是通过提高关机时的Voff，并将该提高的Voff提供给栅极驱动器芯片进行控制，以实现液晶板中像素TFT快速放电的驱动电路。该驱动电路是利用MOS管和复位芯片的特性来实现像素TFT快速放电的。这里，所谓MOS管指绝缘栅极场效应三极管。具体来说，当该驱动电路正常工作时，使MOS管处于关断状态；当该驱动电路电源关断时，随着该驱动电路中电源电压的下降，复位芯片置低电平，使MOS管导通，促使MOS管漏极端的电压置高，且近似等于MOS管源极端的电压。并且MOS管漏极端的电压等于关机时的Voff，MOS管源极端的电压等于Von。
综上所述，该驱动电路关断时，可以使关机时的Voff提高至接近Von，那么栅极驱动器芯片通过该提高的Voff进行控制，将该提高的Voff作为像素的栅极电压，可以达到像素的栅极电压为Von时的关机效果。也就是说，由于关机时的Voff提高至接近Von，VgT与VsT差值很大，像素TFT瞬间导通，从而使该像素电极与其对应的数据线处于连通状态，那么关机时，该像素电极上所存 储的电荷可以得到充分和迅速地释放。采用本发明，解决了关机画面异常的问题，提高了关机画面的品质。
附图说明
图1为现有TFTLCD基本结构的组成结构示意图；
图2为现有TFTLCD中的像素驱动电路的组成结构示意图；
图3为P沟道增强型MOS管的转移特性曲线示意图；
图4为本发明一实施例的TFTLCD中的像素驱动电路的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：本发明的TFT LCD像素驱动电路是通过提高关机时的Voff，并将该提高的Voff提供给栅极驱动器芯片进行控制，以实现液晶板中像素TFT快速放电的驱动电路。并且该驱动电路是利用MOS管和复位芯片的特性来实现像素TFT快速放电的。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
一种实现像素TFT快速放电的驱动电路，该驱动电路，用于通过提高关机时的像素电极关断电压，并将该提高的像素电极关断电压提供给图1所示的栅极驱动器芯片2进行控制，以实现图1所示的液晶板3中像素薄膜晶体管的快速放电。该驱动电路进一步用于提高关机时的像素电极关断电压至像素电极开启电压，并提供给图1所示的栅极驱动器芯片2进行控制，以实现图1所示的液晶板3中像素薄膜晶体管的快速放电。那么栅极驱动器芯片通过该提高的Voff进行控制，将该提高的Voff作为像素的栅极电压，可以达到像素的栅极电压为Von时的关机效果。也就是说，由于关机时的Voff提高至接近Von，VgT 与VsT差值很大，像素TFT瞬间导通，从而使像素电极与其对应的数据线处于连通状态，那么关机时，该像素电极上所存储的电荷可以得到充分和迅速地释放。采用本发明，解决了关机画面异常的问题，提高了关机画面的品质。
这里，该驱动电路包括相连的MOS管和复位芯片。其中，MOS管用于在该驱动电路正常工作情况下，不工作，处于关断状态；在该驱动电路电源关断情况下，从复位芯片接收低电平的电压，并将该低电平的电压确定为MOS管的栅极电压VgM，在VgM和MOS管的源极电压VsM之间的差值小于预设的MOS管开启电压的状态下，导通MOS管，将MOS管漏极端的电压提高，并接近MOS管源极端电压。并且此时MOS管漏极端的电压等于关机时的Voff，MOS管源极端电压等于Von，将关机时的Voff提高至Von。
复位芯片用于在该驱动电路电源关断情况下，随着驱动电路电源电压的下降，在接收的输入电压低于极限电压的状态下，使复位芯片置低电平，并将该低电平的电压输出给MOS管。那么，当复位芯片将该低电平的电压作为VgM 提供给与复位芯片相连的MOS管时，并且在VsM不变的情况下，使VgM和VsM 之间的差值变小；当VgM和VsM之间的差值小于预设的MOS管开启电压时，导通该MOS管。
这里，需要指出的是，该MOS管的类型可以为P沟道增强型MOS管。
实施例一为：TFTLCD像素驱动电路中，主要包括相连的复位芯片和MOS管，并且MOS管的类型为P沟道增强型MOS管。这里需要指出的是，针对P沟道增强型MOS管而言，P沟道增强型MOS管的特性为：当MOS管的栅极电压和源极电压之间的差值VgsM小于一定的阀值时就会导通P沟道增强型MOS管，这个阀值称为P沟道增强型MOS管的开启电压，以UGS(th)表示。另外，图3所示为P沟道增强型MOS管的转移特性曲线示意图。图3中，横坐标代表VgsM，纵坐标代表MOS管的漏极电流IdM，转移特性曲线与横坐标的交点代表UGS(th)。从图3可直观得出P沟道增强型MOS管的转移特性为：在UGS(th) 范围内，随着VgsM降低，IdM增大。针对复位芯片而言，复位芯片的特性为：当输入电压低于复位芯片的极限电压时，复位芯片置低电平，并输出低电平。那么，当复位芯片将该低电平作为VgM提供给与复位芯片相连的P沟道增强型MOS管时，并且在VsM不变的情况下，使VgsM变小；当VgsM小于UGS(th)时，导通该P沟道增强型MOS管。
本实施例的TFTLCD像素驱动电路的组成结构如图4所示。图4中，TFTLCD像素驱动电路包括的元器件有：开关二极管D；第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；蓄能电容C；P沟道增强型MOS管M；复位芯片IC。另外，图4中，s代表源极，g代表栅极，d代表漏极。
那么，本实施例的TFTLCD像素驱动电路中，Von作为该驱动电路电源输入端的输入电压；关机时的Voff作为该驱动电路电源输出端的输出电压。开关二极管D的一端连接到该驱动电路中的第一连接点P1，另一端连接到该驱动电路中的第二连接点P2；而且开关二极管D将接收的Von输出后，提供给蓄能电容C和P沟道增强型MOS管M，P沟道增强型MOS管M将从开关二极管D接收的输入电压输出，该输出电压即为关机时的Voff。
蓄能电容C的一端连接到该驱动电路中的第二连接点P2，另一端接地。P沟道增强型MOS管M的s端连接到该驱动电路中的第二连接点P2，P沟道增强型MOS管M的g端连接到复位芯片IC，P沟道增强型MOS管M将从开关二极管D接收的输入电压，通过其d端输出，该输出电压即为关机时的Voff。
第一分压电阻R1的一端连接到该驱动电路中的第一连接点P1，另一端连接到该驱动电路中的第三连接点P3；第二分压电阻R2的一端连接到该驱动电路中的第三连接点P3，另一端接地；而且第一分压电阻R1将接收的Von输出后，提供给第二分压电阻R2和复位芯片IC。复位芯片IC的电压输入端VDD连接到该驱动电路中的第三连接点P3，复位芯片IC的电压输出端RST连接到P沟道增强型MOS管M的g端，复位芯片IC的接地端GND接地；并且，复位芯片IC将从第一分压电阻R1接收的输入电压，通过与P沟道增强型MOS管M的g端相连的RST输出，并通过P沟道增强型MOS管M的g端输入，提供给P沟道增强型MOS管M。
以下对本实施例的TFTLCD像素驱动电路的工作原理进行具体阐述。该驱动电路的工作原理包括以下几方面内容。
第一方面，在该驱动电路的初始预先设置阶段。
设置Von为20V，第一分压电阻R1为1.5kΩ，第二分压电阻R2为500Ω， 复位芯片IC的极限电压为4.5V，UGS(th)为-16V。
第二方面，在该驱动电路的电源处于正常工作状态的阶段。
由于两块分压电阻的电阻分压，因此VR2＝5V。根据复位芯片的输出电压等于输入电压的特性，则VgM＝Vout＝Vin＝VR2＝5V。此时VsM＝Von＝20V，VgsM＝VgM-VsM＝-15V＞UGS(th)；则P沟道增强型MOS管M不工作，处于断开状态。
第三方面，在该驱动电路的电源由正常工作状态过渡到断开状态的阶段。
电源开始放电，则Von和VR2降低。当Von下降至18V时，也就是VR2下降至4.5V，达到复位芯片IC的极限电压时，复位芯片IC将发出一个复位信号，将输出电压置0并持续一段时间。此时VgM＝Vout＝0V；并且，由于蓄能电容C的存在，s端电压下降较缓慢，此时VsM≈20V；那么VgsM＝VgM-VsM≈-20V＜UGS(th)，则P沟道增强型MOS管M导通，P沟道增强型MOS管M开始工作，处于正常工作状态。随即，P沟道增强型MOS管M的漏极电流产生，此时，P沟道增强型MOS管M的漏极电压VdM≈VsM≈20V。由于此时VdM＝关机时的Voff，VsM＝Von，因此关机时的Voff≈Von。也可以理解为将关机时的Voff抬高至Von。
这里，关机时的Voff提高至接近Von，将该提高的Voff提供给图1所示的栅极驱动器芯片2进行控制，那么栅极驱动器芯片通过该提高的Voff进行控制，将该提高的Voff作为像素的栅极电压，可以达到像素的栅极电压为Von时的关机效果。也就是说，由于关机时的Voff提高至接近Von，使VgT与VsT差值很大，像素TFT瞬间导通，从而使像素电极与其对应的数据线处于连通状态，那么关机时，该像素电极上所存储的电荷可以在无阻碍的情况下，得到充分和迅速地释放。从而达到改善关机画面异常问题。
第四方面，在该驱动电路的电源断开一段时间后的阶段。
P沟道增强型MOS管M工作一段时间后，当VsM下降至16V以下时，VgsM＝VgM-VsM＞-16V；则P沟道增强型MOS管M停止工作，处于断开状态，关机时的Voff自行完成放电工作。
该驱动电路的电源输入端取其他参考电压，将关机时的Voff提高至0V以 上也能实现同样功用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种实现像素薄膜晶体管快速放电的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路，用于通过提高关机时的像素电极关断电压，并将所述提高的像素电极关断电压提供给栅极驱动器芯片进行控制，以实现液晶板中像素薄膜晶体管的快速放电，所述驱动电路包括：相连的绝缘栅型场效应三极管和复位芯片；
其中，
所述绝缘栅型场效应三极管，用于在所述驱动电路正常工作情况下处于关断状态；在驱动电路电源关断情况下，从所述复位芯片接收低电平的电压后，导通绝缘栅型场效应三极管；所述复位芯片，用于在驱动电路电源关断情况下，在接收的输入电压低于极限电压的状态下，使复位芯片置低电平，并将所述低电平的电压输出给所述绝缘栅型场效应三极管。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述绝缘栅型场效应三极管导通后，用于将绝缘栅型场效应三极管漏极端的电压提高至绝缘栅型场效应三极管源极端电压；并且此时所述绝缘栅型场效应三极管漏极端的电压等于所述关机时的像素电极关断电压，所述绝缘栅型场效应三极管源极端电压等于所述像素电极开启电压，将关机时的像素电极关断电压提高至像素电极开启电压。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括开关二极管和蓄能电容；所述开关二极管的一端连接到所述驱动电路中的第一连接点，另一端连接到所述驱动电路中的第二连接点；所述蓄能电容的一端连接到所述第二连接点，另一端接地；所述绝缘栅型场效应三极管的源极端连接到第二连接点，栅极端连接到所述复位芯片；
开关二极管用于将接收的所述像素电极开启电压输出后，提供给蓄能电容和绝缘栅型场效应三极管；蓄能电容用于从开关二极管接收输入电压后存储电荷；绝缘栅型场效应三极管用于将从开关二极管接收的输入电压输出。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述绝缘栅型场效应三极管进一步用于将绝缘栅型场效应三极管的栅极端连接到所述复位芯片，绝缘栅型场效应三极管将从所述开关二极管接收的输入电压，通过绝缘栅型场效应三极管的漏极端输出。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端连接到所述第一连接点，另一端连接到所述驱动电路中的第三连接点；所述第二分压电阻的一端连接到所述第三连接点，另一端接地；所述复位芯片的电压输入端连接到所述第三连接点，复位芯片的电压输出端连接到所述绝缘栅型场效应三极管的栅极端，复位芯片的接地端接地；
第一分压电阻用于将接收的所述像素电极开启电压输出后，提供给第二分压电阻和复位芯片；复位芯片将从第一分压电阻接收的输入电压，通过与绝缘栅型场效应三极管的栅极端相连的所述电压输出端输出，并通过绝缘栅型场效应三极管的栅极端输入，提供给绝缘栅型场效应三极管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述绝缘栅型场效应三极管的类型为P沟道增强型绝缘栅型场效应三极管。
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