面板的扫描驱动电路及其方法
技术领域
本发明有关于一种用于显示面板的驱动电路及其方法,特别有关于一种用于显示面板的扫描驱动电路及其方法。
背景技术
为了有效缩小且简化显示器的扫描驱动单元的设计,并同时维持其高效能的控制能力,现今的技术中已出现将扫描驱动电路直接设置在一玻璃基板上的电路设计,例如:已知的薄膜晶体管液晶显示器的扫描驱动电路中,请参考图1a所示,其为已知液晶屏幕的扫描驱动电路内电压控制电路的方块示意图,包含一上拉(pull up)控制电路10、一上拉电路11、一下拉(pull down)控制电路12、一下拉电路13。其目的在于输出扫描讯号至后续电连接的扫描线(图上未绘出),以决定与此扫描线连接多个像素中的晶体管开关开启与否,就一般的主动式矩阵式显示器而言,上述动作即是决定与此扫描线连接的像素是否接受由数据线传来的影像讯号的更新。当需开启扫描线上所连接的晶体管开关时,上拉控制电路10即会控制上拉电路11输出一讯号VGH,讯号VGH为一足以开启晶体管开关的电压电平,举例而言,若像素中的晶体管开关为一N型的晶体管,则讯号VGH可为高于该N型晶体管开启所需临界电压的一适当电压电平;反之,当需关闭扫描线上所连接的晶体管开关时,下拉控制电路12即会控制下拉电路13输出一讯号VGL,讯号VGL为一足以关闭晶体管开关的电压电平,其中,上拉控制电路10及下拉控制电路12需避免上拉电路11和下拉电路13同时输出讯号VGH及讯号VGL至同一扫描线上。为了能够达到准确地控制电压电平的目的,且又不占据太多的电路空间,即发展出晶体管场效应晶体管以做为上拉电路与下拉电路的元件,请参考图1b所示,其为已知以两颗场效应晶体管做为液晶屏幕的扫描驱动电路内电压控制电路的方块示意图,其中,两场效应晶体管15、17的栅极分别电连接于上拉控制电路10、下拉控制电路12上,藉由上拉控制电路10与下拉控制电路12的控制以使讯号VGH或讯号VGL可分别经由相对应的场效应晶体管15、17输出至扫描线,进而以开启或是关闭扫描线上对应的多个像素中的晶体管开关(未绘示于图中),而达到控制该多个像素显示影像数据的更新的目的。然而,此场效应晶体管15、17虽然具有较小的电路体积,但在长期用以进行开启或关闭的情况下容易产生临界电压改变的问题。例如,在需要输出讯号VGL至扫描线的情形下,用以电连接上拉控制电路10的场效应晶体管15中的栅极处在低电压电平,而用以电连接下拉控制电路12的场效应晶体管17的栅极则处在高电压电平,故,在长时间的使用后,场效应晶体管15、17将会产生不同方向的电压应力的问题,且此问题尤其是以长久处在高电压电平下的场效应晶体管17为更明显,其因为一般的显示面板同一时间下仅更新一条或少数几条扫描线上的像素影像数据,意即,通常仅有一条或是少数几条扫描线的输出讯号系为VGH讯号,而其他的扫描线皆是在输出讯号为VGL讯号的状态。若单就同一扫描线而言,在大部分的时间中处于输出讯号为VGL讯号的状态,因此场效应晶体管15大部分的时间处于关闭状态(即其栅极端接收于低于其开启临界电压的电压电平),而场效应晶体管17大部分时间处于开启状态(即其栅极端接收于高于其开启临界电压的电压电平),当使用的时间越久,场效应晶体管17临界电压将逐渐升高,最终,下拉控制电路将无法使场效应晶体管17开启,亦无法正常输出讯号VGL至扫描线,造成面板无法正常显示。
而为了解决上述位场效应晶体管因长期开启而造成其临界电压不断升高的问题,在另一已知技术中是再增加一场效应晶体管与上述的场效应晶体管电连接,请参考图1c所示,其为已知以三颗场效应晶体管做为液晶屏幕的待一个扫描驱动电路内电压控制电路的方块示意图,此电路架构相较于已知的两颗场效应晶体管的电路架构而言,其为新增一颗场效应晶体管19以与原本的场效应晶体管17配合并与下拉控制电路12电连接,依在不同的时序下,下拉控制电路12控制场效应晶体管17、19使其交替输出讯号VGL,相较于上一段落中的已知电路架构,此电路设计下的场效应晶体管17、19只需要分别在约莫原本一半的工作时间中进行作动,减轻因场效应晶体管长期处在特定电压电平而造成临界电压升高的问题。然而,此种方法虽能使得场效应晶体管17、19减轻一半的负担,然而,由于在一个帧时间中,一扫描线输出VGL的时间远大于VGH的时间,即下拉电路开启的时间会远大其关闭的时间,因此电连接于上拉控制电路10的场效应晶体管15栅极仍处在大部分时间仍处于低电压电平,而电连接于下拉控制电路12的场效应晶体管17、19的栅极大部分时间仍处在高电压电平的情形下,因此对于场效应晶体管15、17、19而言,在长时间的使用后,依旧必须面临到在的临界电压偏移问题。
有鉴于此,本发明针对上述问题,提出一种面板的扫描驱动电路及其方法,其利用切换单元以交互选择的方式选取场效应晶体管,使得在不同的时序下可将不同的场效应晶体管电连接至上拉控制单元与下拉控制单元,进而改善习知的电压电平随着时间而产生偏移的问题。
附图说明
图1a为已知液晶屏幕的单一个扫描驱动电路内电压控制单元的方块示意图。
图1b为已知以两颗场效应晶体管做为液晶屏幕的扫描驱动电路内电压控制单元的方块示意图。
图1c为已知以三颗场效应晶体管做为液晶屏幕的扫描驱动电路内电压控制单元的方块示意图。
图2a为本发明的单一个扫描驱动电路的方块示意图。
图2b为以多工器、场效应晶体管取代本发明的切换单元、开关调整单元的电路示意图。
图3为本发明的扫描驱动电路的方法流程图。
图4a为本发明电路作为一位移暂存器内电路方块示意图。
图4b为图4a的时序图。
图4c为串接四个位移暂存器的扫描驱动电路方块示意图。
图4d为图4c的时序图。
主要元件符号说明
10上拉控制电路
11上拉电路
12下拉控制电路
13下拉电路
15场效应晶体管
17场效应晶体管
19场效应晶体管
20上拉控制单元
21第一开关调整单元
22下拉控制单元
23第二开关调整单元
30切换单元
21’第一场效应晶体管
23’第二场效应晶体管
30’多工器
20’上拉控制单元
22’下拉控制单元
30’’多工器
251第一场效应晶体管
252第二场效应晶体管
26控制讯号电路
40扫描驱动电路
40’位移暂存器
41第一位移暂存器
42第二位移暂存器
43第三位移暂存器
44第四位移暂存器
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种面板的扫描驱动电路及其方法,其利用一切换单元以使每一个控制单元所相对应的开关调整单元得以互换,以避免开关调整单元在长期使用后,因始终保持在一固定的电压电平而造成固定方向的电压偏移。
本发明的另一目的在于提供一种面板的扫描驱动电路及其方法,其在无需额外增加开关调整单元的前提下,仍可获得较为精准的电压电平,且亦较不易发生电压电平偏移的情形。
为达上述的目的,本发明提供一种面板的扫描驱动电路,包括有一上拉控制单元与一下拉控制单元,此二控制单元同时与一切换单元电连接,并透过此切换单元与二开关调整单元电连接,而开关调整单元与上拉控制单元、下拉控制单元之间并无固定的电连接关系,而是透过切换电路在一设定的时间条件下进行切换。
另外,本发明亦提供一种面板的扫描驱动电路的控制方法,其在第一时间中,上拉控制单元控制第一开关调整单元以决定其电压电平,且下拉控制单元的控制第二开关调整单元以决定其电压电平,而在第二时间中,藉由切换单元的切换,将上拉控制单元切换以与第二开关调整单元电连接,且将下拉控制单元切换以与第一开关调整单元电连接,使得第一开关调整单元与第二开关调整单元可在不同的电压电平下工作,而有效降低了因为长期处在相同电压电平下而造成的电压电平偏移问题。
下面藉由具体实施例配合附图详加说明,以便更容易地了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
具体实施方式
为了避免用于开关的场效应晶体管因长期在固定电压电平下工作而产生临界电压偏移的问题,本发明提供一种面板的扫描驱动电路及其方法,以达成上述的目的。有关于本发明的实施方式将详述于下。
首先,本发明提供一种面板的扫描驱动电路,请同时参考)图2a与图2b所示,其分别为本发明的单一个扫描驱动电路的方块示意图与以多工器、场效应晶体管取代本发明的切换单元、开关调整单元的电路示意图,包括有一控制讯号电路26、一上拉控制单元20、一下拉控制单元22、一切换单元30、第一开关调整单元21与第二开关调整单元23,其中,控制讯号电路26提供第一电压电平与第二电压电平,使上拉控制单元20与下拉控制单元22得以控制第一开关调整单元21与第二开关调整单元23,切换单元30则是用以切换控制单元20、22与开关调整单元21、23的电连接关系,而开关调整单元21、23则是依据控制单元20、22以进行开启或关闭的工作。详而言之,首先,与扫描驱动电路40电连接的一时序控制单元50产生一时序讯号而使得扫描驱动电路40的上拉控制单元20与下拉控制单元22可在特定的时序下接收第一电压电平、第二电压电平,以使与上拉控制单元20、下拉控制单元22电连接的切换单元30可于一设定的时序间隔中,切换第一开关调整单元21、第二开关调整单元23与上拉控制单元20、下拉控制单元22的电连接关系,藉以控制二开关调整单元21、23工作时的电压电平,因此,扫描驱动电路40可在不同的时序讯号下控制横向像素与纵向像素显现的顺序。当上拉控制电路单元20与开关调整单元21电连接时,开关调整单元21即执行已知架构中上拉电路的功能,同时间,下拉控制电路单元22与开关调整单元23电连接,开关调整单元23执行已知架构中下拉电路的功能;在切换单元30切换控制单元20、22与二开关调整单元21、23的电连接关系后,调整单元21、23所执行的功能也随之切换。
上述的切换功能在实际的电路设计中,可直接藉由一多工器以实现,而第一开关调整单元与第二开关调整单元则皆可为场效应晶体管,因此,针对单一扫描讯号的控制,本发明可在无须额外增加场效应晶体管的数目的设计下,仅利用二颗场效应晶体管配合上多工器的作动,即可达到电压电平维持的目的,且亦可减低场效应晶体管临界电压偏移的程度。以下,将揭示本发明以多工器、场效应晶体管取代本发明的切换单元、开关调整单元的电路架构。
请同时参考图2a与图2b所示,图2b为以多工器、场效应晶体管取代本发明的切换单元、开关调整单元的电路示意图,其中,主要的电路架构与图2b中所揭示(例如其中的高型控制电路单元20、下拉控制单元22与控制讯号电路26的电连接关系均与图2a相同)相同。但,在图2b中是以多工器30’取代切换单元30、第一场效应晶体管21’取代第一开关调整单元21、第二场效应晶体管23’取代第二开关调整单元23。多工器依一选择讯号来决定控制单元20、22与第一场效应晶体管21’、第二场效应晶体管23’的电连接关系。假设以一帧时间(Frame Time)做为切换频率的设定为例,在第一帧时间中,透过多工器30’的切换,上拉控制单元20与第一场效应晶体管21’电连接,而下拉控制单元22与第二场效应晶体管23’电连接,当需输出讯号VGH讯号至扫描线上时,上拉控制单元20开启第一场效应晶体管21’,下拉控制单元22关闭第一场效应晶体管23’,当需输出讯号VGL讯号至扫描线上时,上拉控制单元20关闭第一场效应晶体管21’,下拉控制单元22开启第一场效应晶体管23’﹔在下一帧时间中,上拉控制单元20改与第二场效应晶体管23’电连接,而下拉控制单元22则与第一场效应晶体管21’电连接。需注意的是,一般讯号VGH、VGL乃由外部电路所提供并在适当的控制下经由上拉电路和下拉电路输出至扫描线上,而本发明所提供的扫描线驱动电路和已知架构的另一不同点乃在于已知驱动电路架构中担任上拉电路的晶体管只会用于控制讯号VGH是否输出至扫描线上,下拉电路的晶体管只会用于控制讯号VGL是否输出至扫描线上,举图1b或c为例,外部电路提供给晶体管15会一直维持为VGH,供给经由晶体管17或19的电压会一直维持为VGL;然而本发明所提供的驱动电路中,两个开关调整单元会轮流用于控制VGH、VGL的输出,举图2a或2b为例,外部电路提供给第一开关调整单元21(或晶体管21’)的电压则必须视第一开关调整单元21(或晶体管21’)所执行的功能而定,当第一开关调整单元21(或晶体管21’)执行上拉电路功能时,外部电路提供讯号VGH予第一开关调整单元21(或晶体管21’),执行上拉电路功能时,外部电路提供讯号VGL予第一开关调整单元21(或晶体管21’),第二开关调整单元的情形与第一开关调整单元类似,不再赘述。
而上述的例子中,切换频率是依据不同的帧以进行转换,即为在奇数、偶数帧的切换时,亦同时进行电路连接关系的切换,然而,除了上述以帧做为切换的依据外,亦可视不同产品规格的要求,而将切换频率设定为适合的时序。利用此切换的功能,可使得第一场效应晶体管21’与第二场效应晶体管23’在不同的时序间隔设定中,可于分别在不同的电压电平下交替执行工作,以减轻长期操作于固定的电压电平下,所导致的晶体管临界电压偏移的问题。
接续,请同时参考图2a、图2b与图3所示,其中,图为本发明的单一个扫描驱动电路的方法流程图,在步骤S01中,当在奇数帧时,上拉控制单元20与第一开关调整单元21进行电连接,且下拉控制单元22与第二开关调整单元23进行电连接,于此时,需开启像素晶体管开关时,讯号VGH会经由第一开关调整单元21输出至扫描线,需关闭像素晶体管开关的讯号时,VGL则会经由第二开关调整单元23输出。在步骤S02中,当奇数帧转换为偶数帧时,透过切换单元30以将上拉控制单元20电连接至第二开关调整单元23,且将下拉控制单元22电连接至第一开关调整单元21,需开启像素晶体管开关时,讯号VGH会经由第二开关调整单元23输出至扫描线,需关闭像素晶体管开关的讯号时,讯号VGL则会经由第一开关调整单元21输出。而由于在扫描驱动电路中的奇数与偶数帧为不停地变换,因此,上述的步骤S01与步骤S02则不停地循环,以使得第一开关调整单元21与第二开关调整单元23随着不同帧的状态下,轮流执行已知架中上拉电路及下拉电路的功能,第一开关调整单元21与第二开关调整单元23开启的时间大致相用,不会出现已知架构中下拉电路开启时间远大于上拉电路开启时间的问题,第一开关调整单元21与第二开关调整单元23使用寿命得以延长。另外,除了如上述的步骤S01为奇数帧,而步骤S02中为偶数帧的情况外,若当步骤S01为奇数帧时,则步骤S02则为偶数帧。
此外,本发明可应用在显示面板的扫描驱动电路上,请参考图4a、图4b、图4c与图4d所示,其中,图4a为本发明提供的驱动电路用于担任扫描电路中的位移暂存器的示意图,图4b则为图4a的时序图,图4c则为串接四个位移暂存器的扫描驱动电路方块示意图,而图4d则为图4c的时序图。首先,在图4a中包含一控制讯号电路26、一上拉控制单元20’与一下拉控制单元22’,其中上拉控制单元20’与下拉控制单元22’均与一多工器30’’电连接,并且透过此多工器30’’以与两颗场效应晶体管251、252电连接,此一整体的电路称为一位移暂存器40’,且此位移暂存器40’会产生相对应的扫描讯号输出,另外,此位移暂存器40’电连接于一控制讯号电路所产生的控制单元讯号A、B,其中,控制单元讯号A用于提供第一场效应晶体管251所需的讯号VGH/VGL、控制讯号电路B则是用于提供第二场效应晶体管252所需的讯号VGH/VGL,并可用于控制多工器30’’切换上拉控制电路20’、下拉控制电路22’与晶体管251、252的电性连接关系,当然,亦可使用另一独立的讯号来控制多工器30’’的切换。
依据上述的电连接切换关系,再请同时参考图4a与图4b,在奇数帧下,控制讯号A提供一高电压电平(即讯号VGH)予第一场效应晶体管251、控制讯号B提供一低高压电平(即讯号VGL)予第二场效应晶体管252,多工器30’’此时将上拉控制电路20’与晶体管251电性连接,并将下拉控制电路22’则与晶体管252电性连接,此时第一场效应晶体管251即执行上拉电路的功能,而第二场效应晶体管即执行下拉电路的功能。相同地,在偶数帧下,控制讯号A提供一高电压电平(即讯号VGH)予第二场效应晶体管252、控制讯号B提供一低高压电平(即讯号VGL)予第一场效应晶体管251,多工器30’’此时将上拉控制电路20’与晶体管251电性连接,并将下拉控制电路22’则与晶体管252电性连接,第二场效应晶体管252即执行上拉电路的功能,而第一场效应晶体管251即执行下拉电路的功能。而当偶数帧的作动完成后,再次返回奇数帧中以进行上述的控制模式,并且,不停地反复进行奇数帧与偶数帧的切换。
而在图4c中所示为串接有四个位移暂存器的扫描驱动电路,其中,电连接的四个位移暂存器41、42、43、44受到控制讯号电路A、B的控制,而第一位移暂存器41可产生与其相应的第一输出,同理,第二位移暂存器42可产生与其相应的第二输出,第三位移暂存器43可产生与其相应的第三输出,第四位移暂存器44可产生与其相应的第四输出,而因为所有位移暂存器41-44内部的电路架构、控制讯号电路A、B在每一个位移暂存器41-44中的控制的等等关联性皆与上述图4a相同,故不在此赘述。虽然不同的扫描线输出讯号VGH的时间点不同,但各自相对应位移暂存器内的场效应晶体管皆轮流执行上拉电路、下拉电路的功能,其工作寿命得以延长。
综合上述可知,本发明所揭示的面板的扫描驱动电路及其方法,利用一多工器的切换,以有效避免场效应晶体管在同一电平下长期工作所引起的电压偏移,且在无新增其他元件的电路设计下,亦可保持面板原本驱动电路的尺寸设计,可广泛应用在现行各种的面板扫描驱动电路控制中。
以上所述系藉由实施例说明本发明的特点,其目的在使熟悉本技术领域者能了解本发明的内容并据以实施,而非限定本发明的专利范围。故,凡其他未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效修饰或修改,仍应包含在权利要求范围中。