CN101976555B - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种液晶显示装置及其驱动方法。该液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元。该液晶面板具有一像素阵列。该栅极驱动单元用以产生复数个驱动信号来驱动该像素阵列。该频率产生器电性耦接至该栅极驱动单元。该温度补偿单元电性耦接至该栅极驱动单元以及该频率产生器，其用以根据温度变化调整该频率产生器的输出来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号。

Description

液晶显示装置及其驱动方法

技术领域

本发明是关于一种显示装置及其驱动方法，特别是有关一种能解决温度降低所导致导通电流降低的液晶显示装置及其驱动方法。

背景技术

液晶显示装置包括复数条栅极线、复数条源极线以及呈矩阵排列的复数个像素。该等栅极线、该等源极线以及该等像素是制作于一液晶面板上。各像素是由与其耦接的栅极线以及源极线控制以显示影像。该等栅极线是由复数个外加的栅极驱动集成电路(gate driver integrated circuit，gatedriver IC)提供所需的驱动信号。近来发展GIP(gate in panel)架构的液晶显示装置，该架构不采用外加的栅极驱动集成电路，而是将与栅极驱动集成电路具有相同功能的驱动电路直接制作于该液晶面板上，由于以面板上的驱动电路来代替外加的栅极驱动集成电路，可省下使用栅极驱动集成电路的成本，且该驱动电路可于制作栅极线、源极线以及像素的制程中完成，无需额外制程。

目前用于GIP架构的驱动电路包括复数个位移缓存单元(shift register)电性串联耦接。请参阅图1，是绘示公知的位移缓存单元540以及一频率产生器(clock generator)56的电路图。位移缓存单元540包括一SR正反器5400、一上拉薄膜晶体管(pull up thin film transistor，pull up TFT)T3以及一下拉薄膜晶体管(pull down thin film transistor，pull down TFT)T4。请参阅图2，是绘示频率产生器56的输出波形CLK。当上拉薄膜晶体管T3导通时，栅极线输出Gno即为频率产生器56的输出波形CLK。输出波形CLK为一脉波，其高准位以及低准位分别为第一电压VGH以及第二电压VEEG。当频率产生器56的输出波形CLK为第一电压VGH且输出端Q为高准位时，上拉薄膜晶体管T3导通而下拉薄膜晶体管T4截止，栅极线输出Gno为第一电压VGH。当输出端

为高准位时，上拉薄膜晶体管T3截止而下拉薄膜晶体管T4导通，栅极线输出Gno为一第三电压VGL。

请参阅图3，是绘示图1的上拉薄膜晶体管T3的栅极电压VGS与导通电流IDS在不同温度下的关系曲线图。由图3可以看出，当栅极电压VGS固定时，温度越低导通电流IDS越低。因此温度降低时会影响图1的上拉薄膜晶体管T3的导通电流IDS，而导通电流IDS降低会造成栅极线输出Gno的导通延迟或与该条栅极线输出Gno电性耦接的像素充电不足的现象。

因此需要对上述公知GIP架构的液晶显示装置因温度降低造成导通电流IDS降低的缺点提出解决方法。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种液晶显示装置及其驱动方法，其能解决公知GIP架构的液晶显示装置因温度降低造成导通电流降低的问题。

根据本发明的液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元。该液晶面板具有一像素阵列。该栅极驱动单元用以产生复数个驱动信号来驱动该像素阵列。该频率产生器电性耦接至该栅极驱动单元。该温度补偿单元电性耦接至该栅极驱动单元以及该频率产生器，其用以根据温度变化调整该频率产生器的输出来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号。

根据本发明的液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元，该液晶面板具有一像素阵列，该驱动方法包括：

利用该温度补偿单元根据温度变化调整该频率产生器的一输出；

传送该频率产生器的该输出至该栅极驱动单元；

根据该输出补偿该栅极驱动单元的复数个驱动信号；

传送该等驱动信号至该像素阵列；以及

以该等驱动信号驱动该像素阵列。

本发明的液晶显示装置及其驱动方法能根据温度变化来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号，改善驱动信号过低导致导通延迟或像素充电不足的现象。

附图说明

图1是绘示公知的位移缓存单元以及一频率产生器的电路图；

图2是绘示频率产生器的输出波形；

图3是绘示薄膜晶体管的栅极电压VGS与导通电流IDS在不同温度下的关系曲线图；

图4是绘示根据本发明一实施例的液晶显示装置的示意图；

图5是绘示根据本发明一第一实施例的温度补偿单元、位移缓存单元以及频率产生器的电路图；

图6是绘示频率产生器的输出波形；

图7是绘示第二运算放大器的输入与输出波形图；

图8是绘示根据本发明一第二实施例的温度补偿单元、位移缓存单元以及频率产生器的电路图；以及

图9是绘示根据本发明的液晶显示装置的驱动方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图就本发明的具体实施例进行详细说明。

请参阅图4，是绘示根据本发明一实施例的液晶显示装置4的示意图。液晶显示装置4包括一液晶面板40、一栅极驱动单元44、一频率产生器46、一温度补偿单元48以及一源极驱动单元50。液晶面板40具有一像素阵列42制作于其上。像素阵列42包括n条栅极线G1-Gn、m条源极线D1-Dm以及n*m个像素52。由于采用GIP架构，栅极驱动单元44也制作于液晶面板40上，其电性耦接至栅极线G1-Gn，用以产生复数个驱动信号来驱动像素阵列42。源极驱动单元50电性耦接至源极线D1-Dm，用以提供显示数据给像素阵列42。频率产生器46电性耦接至栅极驱动单元44。温度补偿单元48电性耦接至栅极驱动单元44以及频率产生器46，用以调整频率产生器46的输出来补偿栅极驱动单元44的驱动信号。

栅极驱动单元44包括复数个位移缓存单元440电性串联耦接，每一个位移缓存单元440是对应至像素阵列42的其中一列，即对应至栅极线G1-Gn的其一。请参阅图5，是绘示根据本发明一第一实施例的温度补偿单元48、位移缓存单元440以及频率产生器46的电路图。位移缓存单元440是包括一SR正反器4400、一上拉薄膜晶体管T5、一下拉薄膜晶体管T6以及一第一电容C1。SR正反器4400具有一第一输入端Si及一第二输入端Ri，其中第一输入端Si是耦接至一起始信号(当位移缓存单元440为第一级，未图示)或一前一级位移缓存单元440的栅极线输出(当位移缓存单元440为第二至N级，未图示)，第二输入端Ri是耦接至一后一级位移缓存单元440的栅极线输出(当位移缓存单元440为第一至N-1级，未图标)或一结束信号(当位移缓存单元440为第N级，未图示)。上拉薄膜晶体管T5的栅极G是电性耦接至SR正反器4400的一第一输出端Q。上拉薄膜晶体管T5的漏极D是电性耦接至频率产生器46。上拉薄膜晶体管T5的源极S是电性耦接至下拉薄膜晶体管T6的漏极D。下拉薄膜晶体管T6的栅极G是电性耦接至SR正反器4400的一第二输出端Q。下拉薄膜晶体管T6的源极S是电性耦接至一第三电压VGL。第一电容C1电性耦接于上拉薄膜晶体管T5的栅极G及源极S之间。该位移缓存单元440的栅极线输出Gno电性耦接至图4所示的栅极线Gn，作为栅极线Gn的驱动信号来源。

请参阅图6，是绘示频率产生器46的输出波形CLK。输出波形CLK为一脉波，其高准位以及低准位分别为第一电压VGH以及第二电压VEEG。一般来说，第一电压VGH通常为频率产生器46产生的最高电压，第二电压VEEG为频率产生器46产生的最低电压，第三电压VGL(如图5所示)则非由频率产生器46产生，而是由外部电源直接提供。

请同时再参阅图5以及图6，温度补偿单元48包括一电流/电压转换器480以及一负电压调整器482。电流/电压转换器480电性耦接至上拉薄膜晶体管T5的漏极D，其用以将导通电流IDS的变化转换成节点B的电压VB变化。负电压调整器482电性耦接至电流/电压转换器480，其用以根据节点B的电压VB变化来调整频率产生器46的输出波形CLK，更明确而言，是调整输出波形CLK的第二电压VEEG使其变得更低，即第一电压VGH与第二电压VEEG之间的电压差变大，亦即使输出波形CLK的幅度变大，藉此第一电容C1两端的栅极电压VGS变大，使得导通电流IDS上升，进而解决因为温度下降造成导通电流IDS下降的问题。

电流/电压转换器480包括一第一运算放大器OP1、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3以及一二极管D1。第一运算放大器OP1、第一电阻R1以及第二电阻R2组成一非反相放大器。二极管D1用以防止负电压进入运算放大器OP1。当温度降低时，导通电流IDS也会下降，此时节点A的电压VA上升，根据下式可知节点B的电压VB也会上升：

$\mathrm{VB}=(1+\frac{R2}{R1})\mathrm{VA}$

负电压调整器482包括一第二运算放大器OP2、一三角波产生器4820、一第四电阻R4、一第五电阻R5、一第二电容C2、一第一金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)M1以及一第二金氧半场效晶体管M2。第二运算放大器OP2是用以比较二输入端之值。当第二运算放大器OP2的输出为低准位时，第一金氧半场效晶体管M1导通，第二金氧半场效晶体管M2截止，电压VDDA沿着路径P1对第二电容C2充电，使得第二电容C2的电压VC2提高。相反地，当第二运算放大器OP2的输出为高准位时，第一金氧半场效晶体管M1截止，第二金氧半场效晶体管M2导通，第二电容C2的电压VC2沿着路径P2放电。综上可知，当第二运算放大器OP2的输出为低准位时，第二电容C2充电，当第二运算放大器OP2的输出为高准位时，第二电容C2放电。

请同时参阅图5以及图7，其中图7是绘示第二运算放大器OP2的输入与输出波形图。当温度下降前，节点B的电压为VB1，其与三角波产生器4820的输出电压VTRI经过第二运算放大器OP2的比较后，节点C的波形为脉波电压PWM1，脉波电压PWM1低准位持续的时间为T1。当温度下降后，节点B的电压上升为VB2，其与三角波产生器的输出电压VTRI经过第二运算放大器OP2的比较后，节点C的波形为脉波电压PWM2，脉波电压PWM2低准位持续的时间为T2。从图中可知，时间T2是大于时间T1，且从上述可知，第二运算放大器OP2的输出为低准位时，第二电容C2充电，代表温度下降后，第二电容C2的充电时间增加，因此第二电容C2的电压VC2提高。当电容C2放电后，可使横跨第五电阻R5的电压变得更低，亦即使第二电压VEEG变得更低，第一电压VGH与第二电压VEEG之间的电压差变大，亦即使输出波形CLK的幅度变大，藉此第一电容C1两端的电压VGS变大，导通电流IDS亦随之上升。

请同时参阅图6以及图8，是绘示根据本发明一第二实施例的温度补偿单元48’、位移缓存单元440以及频率产生器46的电路图。位移缓存单元440以及频率产生器46与图5相同，此不再赘述。温度补偿单元48’包括一温度传感器484以及负电压调整器482。温度传感器484是用以感测上拉薄膜晶体管T5或下拉薄膜晶体管T6的温度，因此其较佳设置处为靠近上拉薄膜晶体管T5或下拉薄膜晶体管T6。温度传感器484具有一负温度系数，即温度上升时，输出电压下降。温度下降时，输出电压上升。因此当温度下降时，节点B’的电压VB’上升，负电压调整器482电性耦接至温度传感器484，其用以根据节点B’的电压VB’变化来调整频率产生器46的输出波形CLK，更明确而言，是调整输出波形CLK的第二电压VEEG使其变得更低，即使得第一电压VGH与第二电压VEEG之间的电压差变大，亦即使输出波形CLK的幅度变大，藉此第一电容C1两端的电压VGS变大，导通电流IDS上升，进而解决因为温度下降造成导通电流IDS下降的问题。负电压调整器482的作动原理与图5相同，此不再赘述。

请参阅图9，是绘示根据本发明的液晶显示装置的驱动方法流程图。该液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元，该液晶面板具有一像素阵列，该驱动方法包括：

步骤S900中，利用该温度补偿单元根据温度变化调整该频率产生器的一输出；

步骤S910中，传送该频率产生器的该输出至该栅极驱动单元；

步骤S920中，根据该输出补偿该栅极驱动单元的复数个驱动信号；

步骤S930中，传送该等驱动信号至该像素阵列；以及

步骤S940中，以该等驱动信号驱动该像素阵列。

该栅极驱动单元包括复数个位移缓存单元电性串联耦接，每一该等位移缓存单元是对应至该像素阵列的其中一列。该频率产生器的输出为一脉波，该脉波的高准位以及低准位分别为一第一电压以及一第二电压，该温度补偿单元是增加该第一电压以及该第二电压的电压差来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号。

于一实施例中，该温度补偿单元包括一电流/电压转换器以及一负电压调整器电性耦接至该电流/电压转换器，于上述步骤S900中包括：

该电流/电压转换器将该栅极驱动单元的导通电流的变化转换成一电压变化；以及

该负电压调整器根据该电压变化来调整该频率产生器的该第二电压，使得第一电压与第二电压之间的电压差变大，亦即使脉波的幅度变大。

于另一实施例中，该温度补偿单元包括一温度传感器以及一负电压调整器电性耦接至该温度传感器，于上述步骤S900中包括：

该温度传感器感测该栅极驱动单元的温度变化并将感测的温度变化转换成一电压变化；以及

该负电压调整器根据该电压变化来调整该频率产生器的该第二电压，使得第一电压与第二电压之间的电压差变大，亦即使脉波的幅度变大。

综上所述，虽然本发明已用较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前述的申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

一液晶面板，具有一像素阵列；

一栅极驱动单元，用以产生复数个驱动信号来驱动该像素阵列；该栅极驱动单元包括复数个位移缓存单元电性串联耦接，每一该等位移缓存单元是对应至该像素阵列的其中一列；

一频率产生器，电性耦接至该栅极驱动单元；该频率产生器的输出为一脉波，该脉波的高准位以及低准位分别为一第一电压以及一第二电压；以及

一温度补偿单元，电性耦接至该栅极驱动单元以及该频率产生器，用以根据温度变化调整该频率产生器的输出来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号；该温度补偿单元是增加该第一电压以及该第二电压的电压差来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号；

其中，每一该等位移缓存单元包括：

一正反器，具有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中该第一输入端是耦接至一起始信号或一前一级位移缓存单元的一栅极线输出，该第二输入端是耦接至一后一级位移缓存单元的一栅极线输出或一结束信号；

一上拉薄膜晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该上拉薄膜晶体管的该栅极是电性耦接至该正反器的该第一输出端，该上拉薄膜晶体管的该漏极是电性耦接至该频率产生器；

一下拉薄膜晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该下拉薄膜晶体管的该栅极是电性耦接至该正反器的该第二输出端，该下拉薄膜晶体管的源极是电性耦接至该频率产生器所输出的一第三电压，该下拉薄膜晶体管的该漏极是电性耦接至该上拉薄膜晶体管的该源极；以及

一第一电容，电性耦接于该上拉薄膜晶体管的该栅极以及该上拉薄膜晶体管的该源极之间；

其中，所述温度补偿单元包括一负电压调整器和一电流/电压转换器，该转换器的一输入端电性耦接至该上拉薄膜晶体管的该漏极，且该转换器的输出端电性耦接该负电压调整器，用以将该上拉薄膜晶体管的导通电流的变化转换成一电压变化，该负电压调整器中的运算放大器接收该电压变化和该负电压调整器中三角波产生器输出的电压，经比较后输出一脉波电压以调整该频率产生器的该第二电压。

2.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

一液晶面板，具有一像素阵列；

一栅极驱动单元，用以产生复数个驱动信号来驱动该像素阵列；该栅极驱动单元包括复数个位移缓存单元电性串联耦接，每一该等位移缓存单元是对应至该像素阵列的其中一列；

一频率产生器，电性耦接至该栅极驱动单元；该频率产生器的输出为一脉波，该脉波的高准位以及低准位分别为一第一电压以及一第二电压；以及

一温度补偿单元，电性耦接至该栅极驱动单元以及该频率产生器，用以根据温度变化调整该频率产生器的输出来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号；该温度补偿单元是增加该第一电压以及该第二电压的电压差来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号；

其中，每一该等位移缓存单元包括：

一正反器，具有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中该第一输入端是耦接至一起始信号或一前一级位移缓存单元的一栅极线输出，该第二输入端是耦接至一后一级位移缓存单元的一栅极线输出或一结束信号；

一上拉薄膜晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该上拉薄膜晶体管的该栅极是电性耦接至该正反器的该第一输出端，该上拉薄膜晶体管的该漏极是电性耦接至该频率产生器；

一下拉薄膜晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该下拉薄膜晶体管的该栅极是电性耦接至该正反器的该第二输出端，该下拉薄膜晶体管的源极是电性耦接至该频率产生器所输出的一第三电压，该下拉薄膜晶体管的该漏极是电性耦接至该上拉薄膜晶体管的该源极；以及

一第一电容，电性耦接于该上拉薄膜晶体管的该栅极以及该上拉薄膜晶体管的该源极之间；

其中，所述温度补偿单元包括一负电压调整器和一温度传感器，该温度传感器的输出端电性耦接该负电压调整器，用以感测该上拉薄膜晶体管或该下拉薄膜晶体管的温度变化，用以将感测的温度变化转换成一电压变化，该负电压调整器中的运算放大器接收该电压变化和该负电压调整器中三角波产生器输出的电压，经比较后输出一脉波电压以调整该频率产生器的该第二电压。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，该温度传感器具有一负温度系数。

4.一种液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，该液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元，该液晶面板具有一像素阵列，该驱动方法包括：

利用该温度补偿单元根据温度变化调整该频率产生器的一输出；该输出步骤进一步包括：

该温度补偿单元的一电流/电压转换器将该栅极驱动单元的导通电流的变化转换成一电压变化；以及

该温度补偿单元的一负电压调整器中的运算放大器接收该电压变化和该负电压调整器中三角波产生器输出的电压，经比较后输出一脉波电压以调整该频率产生器的第二电压；

传送该频率产生器的该输出至该栅极驱动单元；

根据该输出补偿该栅极驱动单元的复数个驱动信号；

传送该等驱动信号至该像素阵列；以及

以该等驱动信号驱动该像素阵列；

其中，该频率产生器的该输出为一脉波，该脉波的高准位以及低准位分别为一第一电压以及一第二电压，该温度补偿单元是增加该第一电压以及该第二电压的电压差来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号。

5.一种液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，该液晶显示装置包括一液晶面板、一栅极驱动单元、一频率产生器以及一温度补偿单元，该液晶面板具有一像素阵列，该驱动方法包括：

利用该温度补偿单元根据温度变化调整该频率产生器的一输出；该输出步骤进一步包括：

该温度补偿单元的一温度传感器感测该栅极驱动单元的温度变化并将感测的温度变化转换成一电压变化；以及

该温度补偿单元的一负电压调整器中的运算放大器接收该电压变化和该负电压调整器中三角波产生器输出的电压，经比较后输出一脉波电压以调整该频率产生器的第二电压；

传送该频率产生器的该输出至该栅极驱动单元；

根据该输出补偿该栅极驱动单元的复数个驱动信号；

传送该等驱动信号至该像素阵列；以及

以该等驱动信号驱动该像素阵列；

其中，该频率产生器的该输出为一脉波，该脉波的高准位以及低准位分别为一第一电压以及一第二电压，该温度补偿单元是增加该第一电压以及该第二电压的电压差来补偿该栅极驱动单元的该等驱动信号。

6.如权利要求4或5所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，该栅极驱动单元包括复数个位移缓存单元电性串联耦接，每一该等位移缓存单元是对应至该像素阵列的其中一列。

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