CN102368380A - 液晶显示面板与栅极驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示面板包含：N条栅极线，其中N为大于2的偶数；一第一栅极驱动电路，包含N/2+1个串接的第一移位缓存单元，用以输出N个栅极信号至该N条栅极线。本发明仅需要N/2+1个移位缓存单元(shift register)即可实现输出N个栅极信号至该N条栅极线。极大地简化了栅极驱动电路，减小输入的频率讯号(时钟讯号)的电阻电容失真(RC distortion)，减小栅极驱动电路所占用的基板(Board)区域，提高栅极驱动电路的信赖性。

Description

液晶显示面板与栅极驱动电路
技术领域
本发明是有关于液晶显示面板，特别是有关于一种液晶显示面板的栅极驱动电路。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display；LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，已逐渐取代传统的阴极射线管(cathode ray tube display；CRT)显示器，因而被广泛地应用在笔记型计算机、个人数字助理(personal digital assistant；PDA)、平面电视，或行动电话等信息产品上。传统液晶显示器的方式是利用外部驱动芯片来驱动面板上的画素以显示影像，但为了减少组件数目并降低制造成本，近年来逐渐发展成将驱动电路的结构直接制作于显示面板上，例如应用将栅极驱动电路整合于液晶面板(gate on array；GOA)的技术。
请参阅图1，中国台湾专利公开的第201044368号先前技术中一采用GOA技术的液晶显示装置100。液晶显示装置100包含一源极驱动电路110、一栅极驱动电路120、一时序控制器130、数条数据线DL(1)～DL(M)、数条栅极线GL(1)～GL(N)，以及一像素矩阵。像素矩阵包含数个像素单元PX，每一像素单元PX包含一薄膜晶体管(thin film transistor；TFT)开关TFT、一液晶电容CLC和一储存电容CST，分别耦接于相对应的数据线、相对应的栅极线，以及一共同电压VCOM。时序控制电路130可产生源极驱动电路110和栅极驱动电路120运作所需的讯号，例如起始脉冲讯号VST和频率讯号CK、XCK。源极驱动电路110可产生对应于显示影像的之数据驱动讯号SD(1)～SD(M)。栅极驱动电路120包含有复数级串接的移位缓存单元SR(1)～SR(N)，其输出端OUT(1)～OUT(N)分别耦接于相对应的之栅极线GL(1)～GL(N)，可依据频率讯号CK、XCK和起始脉冲讯号VST，依序输出开启晶体管开关所需的栅极驱动讯号SG(1)～SG(N)。为了提供足够的驱动能力，移位缓存单元SR(1)～SR(N)一般会使用大尺寸的输出薄膜晶体管。
请参阅图2，中国台湾专利公开第201112211号公开了先前技术中一液晶显示装置200的简化方块示意图。图2仅显示了液晶显示装置200的部分结构，包含数条栅极线GL(1)～GL(N)、一栅极驱动电路210和一时序控制器(timingcontroller)220。栅极线GL(1)～GL(N)设于液晶显示装置200的显示区域230内，可分别依据栅极驱动讯号GS(1)～GS(N)来驱动画素。栅极驱动电路210设于液晶显示装置200的非显示区域240内，其包含复数级移位缓存单元SR(1)～SR(N)，可依据时序控制器220所产生的起始脉冲讯号VST(1)和频率讯号CK、XCK来输出栅极驱动讯号GS(1)～GS(N)至相对应的栅极线GL(1)～GL(N)，其中N为正整数。液晶显示装置200采用单边布局单端驱动的架构，亦即栅极驱动电路210系设置于栅极线GL(1)～GL(N)的一侧，并从同一侧来驱动栅极线GL(1)～GL(N)。
图3为先前技术的液晶显示装置200在运作时的时序图。在驱动液晶显示装置200时，第一级移位缓存单元SR(1)依据时序控制器220所产生的起始脉冲讯号VST(1)来输出第一级栅极驱动讯号GS(1)，而第二级至第N级移位缓存单元SR(2)～SR(N)则分别依据前一级移位缓存单元SR(1)～SR(N-1)所产生的起始脉冲讯号VST(2)～VST(N)来输出第二级至第N级栅极驱动讯号GS(2)～GS(N)。图3说明了液晶显示装置200在显示数个画面中两相邻画面F(N)和F(N+1)时，起始脉冲讯号VST(1)～VST(N)的时序图。
众所周知，将栅极驱动电路在液晶显示装置(TFT-LCD)面板上的技术(GOA：Gate on Array/GIP：Gate in panel)能降低集成电路(IC)成本，可减小面板(Panel)周边基板面积(Board Area)大小，但是同时面板上GOA的复杂电路的稳定性，信赖性，功耗等等，也成了设计者们很头疼的问题。一般的GOA电路输出一个栅极讯号(Gate line signal)就需要至少一个移位缓存单元(shift register)实现，故N条栅极线(gate line)，就会需要N个以上的移位缓存单元(shift register)单元才能形成完成的电路循环结构。而外部的讯号线也会因为需要同时进入到N个以上的移位缓存单元(shift register)而使讯号(signal)的功耗及延迟更严重。
为了降低输入讯号的电阻电容失真(RC distortion)，提高电路的信赖性，同时在满足保证电路驱动的前提下，进一步简化GOA的电路，也能进一步减小电路所占空间，便有需要提供一种GOA电路架构，能够解决前述问题。
发明内容
本发明提供一种液晶显示面板，包含：N条栅极线，其中N为大于2的偶数；一第一栅极驱动电路，包含N/2+1个串接的第一移位缓存单元，用以输出N个栅极信号至该N条栅极线。
本发明仅需要N/2+1个移位缓存单元(shift register)即可实现输出N个栅极信号至该N条栅极线。极大地简化了栅极驱动电路，减小输入的频率讯号(时钟讯号)的电阻电容失真(RC distortion)，减小栅极驱动电路所占用的基板(Board)区域，提高栅极驱动电路的信赖性。
本发明更提供一种栅极驱动电路，只包含：N/2+1个串接的移位缓存单元，用以输出N个栅极信号至N条栅极线，其中N为大于2的偶数。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1为先前技术采用GOA技术的液晶显示装置的示意图；
图2为先前技术的液晶显示装置的简化方块示意图；
图3为先前技术的液晶显示装置在运作时的时序图；
图4为本发明第一实施例的液晶显示面板的平面示意图；
图5为本发明第一实施例的栅极驱动电路的示意图：
图6为本发明第一实施例的移位缓存单元(shift register)示意图；
图7为本发明第一实施例的移位缓存单元的输入讯号波形时序图；
图8为本发明第一实施例的移位缓存单元的输出讯号波形时序图；
图9为本发明第二实施例的液晶显示面板的平面示意图；
图10为本发明第三实施例的液晶显示面板的平面示意图；
图11为本发明第三实施例的缓冲(Buffer)电路的示意图；以及
图12为本发明第三实施例的缓冲(Buffer)单元的示意图。
具体实施方式
请参阅图4，其显示本发明第一实施例的液晶显示面板310。液晶显示面板310具有N条栅极线(扫瞄线)GL(1)～GL(N)，以及M条数据线DL(1)～DL(M)。栅极线(gate line)GL(1)～GL(N)与数据线(data line)DL(1)～DL(M)定义出N*M个画素，其中N及M为大于2的偶数。栅极线GL(1)～GL(N)电性连接于栅极驱动电路312，而数据线DL(1)～DL(M)电性连接于源极驱动电路314。
液晶显示面板310包含排列为数组的多个画素单元，各个画素单元至少包括栅极线、数据线、薄膜晶体管、液晶电容以及储存电容。薄膜晶体管是用来作为画素单元的开关组件，而栅极线与数据线则是用来提供其所选定的画素单元适当的操作电压，以分别驱动各个画素单元而显示影像。此外，液晶电容是由一画素电极(pixel electrode)、一共享电极(common electrode)及两电极之间的液晶层所构成，且当施加电压于画素电极与共享电极时，液晶层中的液晶分子会依电场方向及大小重新排列，而使透过液晶显示面板的光线呈现不同的亮度阶调。
请参阅图5，其显示本发明第一实施例的栅极驱动电路312示意图。栅极驱动电路包含N/2+1个串接的移位缓存单元312a，该些移位缓存单元312a用以输出N个栅极信号Gout(1)～Gout(N)至该N条栅极线GL(1)～GL(N)。本发明仅需要N/2+1个移位缓存单元(shift register)312a即可实现输出N个栅极信号Gout(1)～Gout(N)至该N条栅极线GL(1)～GL(N)。极大地简化了栅极驱动电路，减小输入的频率讯号(时钟讯号)的电阻电容失真(RC distortion)，减小栅极驱动电路所占用的基板(Board)区域，提高栅极驱动电路的信赖性。
请参阅图6，其显示本发明第一实施例的移位缓存单元(shift register)312a。第N/2个移位缓存单元(shift register)312a由外部输入起始脉冲讯号[STV(N)]、频率讯号(CLK1、CLK2、CLK3)、关闭电压(Voff)讯号与栅极讯号[Gout(N+1)]，通过上述移位缓存单元(shift register)312a，输出栅极讯号[Gout(N)]、起始脉冲讯号[STV(N+2)]与栅极讯号[Gout(N-1)]。晶体管T1及T15为上拉单元，以输出栅极讯号[Gout(N)]与栅极讯号[Gout(N-1)]。晶体管T4为进位单元，以输出起始脉冲讯号[STV(N+2)]。晶体管T2、T6、T7、T8、T9及T11为保持单元，使栅极讯号的输出保持在所需的电位。晶体管T3、T5、T12、T13及T16为放电单元，将高(High)的电位拉至低(Low)的电位。晶体管T14为放电复位(Reset)单元。晶体管T10提供起始脉冲讯号(STV)的信号进入的缓冲作用。详细而言，晶体管T1的栅极(gate electrode)通过电容分别与晶体管T2、T3的漏极(drain electrode)、晶体管T1的源极(source electrode)、晶体管T15的栅极相连接；晶体管T1的栅极与晶体管T5的漏极、晶体管T4的栅极、晶体管T11的漏极、晶体管T13的源极、晶体管T14的漏极、晶体管T10的源极相连接。晶体管T1的漏极分别与晶体管T4、T6的漏极、晶体管T8、T11的栅极相连接。晶体管T2的栅极与晶体管T6的栅极相连接。晶体管T2的源极与晶体管T16、T5、T7、T9、T12、T14的源极相连接。晶体管T3的栅极与晶体管T5的栅极相连接。晶体管T6的栅极与晶体管T8的源极、晶体管T9的漏极相连接。晶体管T7的栅极与晶体管T9的栅极、晶体管T11的源极、晶体管T12的漏极相连接。晶体管T10的栅极与晶体管T10、T13的漏极相连接。晶体管T12的栅极与晶体管T13、T16的栅极相连接。晶体管T15的源极与晶体管T16的漏极相连接。
移位缓存单元(shift register)312a的输入讯号波形时序如图7所示，移位缓存单元(shift register)312a的输出讯号波形如图8所示。由于讯号输入的移位缓存单元数目减半，因此讯号的延迟效应也会大大的降低，提升了栅极驱动电路的信赖性和稳定性。
请参阅图9，其显示本发明第二实施例的液晶显示面板410的平面示意图。第二实施例的液晶显示面板310’大体上类似于第一实施例的液晶显示面板310，第二实施例的液晶显示面板310’与第一实施例之液晶显示面板310的差异为液晶显示面板310’采用双边驱动的设计，以提升栅极驱动电路312、312’的充电和放电的速度。在左侧的栅极驱动电路312’中可设计成与右侧相同的栅极驱动电路312，亦即栅极驱动电路312’亦包含N/2+1个串接的移位缓存单元，且栅极驱动电路312’的移位缓存单元大体上类似于栅极驱动电路312的移位缓存单元312a，可输出N个栅极信号至该N条栅极线，以提升栅极驱动电路的驱动能力。
请参阅图10，其显示本发明的第三实施例的液晶显示面板510。第三实施例的液晶显示面板510大体上类似于第二实施例之液晶显示面板310’，第三实施例的液晶显示面板510与第二实施例的液晶显示面板310’的差异在液晶显示面板510左侧仅设计充电和放电的缓冲(Buffer)电路520，亦即栅极驱动电路512和缓冲电路520分别位在液晶显示面板510的右侧和左侧，以提升电路的驱动能力。
请参阅图11，其显示本发明第三实施例的缓冲(Buffer)电路520。类似地，要输出N条栅极信号Gout(1)～Gout(N)，亦仅需要N/2+1个串接的缓冲(Buffer)单元520a即可实现输出N个栅极信号至该N条栅极线。请参阅图12，其显示本发明第三实施例的缓冲(Buffer)单元520a。第N/2个缓冲(Buffer)单元520a由外部输入频率讯号(CLK2、CLK3)、接地电压VGL讯号与栅极讯号[Gout(N+1)]，通过上述缓冲(Buffer)单元520a，输出栅极讯号[Gout(N)]与栅极讯号[Gout(N-1)]。通过晶体管T17、T18及T19，以输出栅极讯号[Gout(N)]与栅极讯号[Gout(N-1)]。详细而言，晶体管T17的栅极(gate electrode)与晶体管T18的漏极(drain electrode)相连接。晶体管T17的源极(source electrode)与晶体管T19的漏极相连接。晶体管T18的漏极与晶体管T19的漏极相连接。
综上所述，仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (12)

1.一种液晶显示面板的栅极驱动电路，其特征在于，包含：
一第一栅极驱动电路，包含N/2+1个串接的第一移位缓存单元，用以输出N个栅极信号至N条栅极线，其中該N条栅极线，其中N为大于2的偶数。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板的栅极驱动电路，其特征在于第N/2个该移位缓存单元由外部输入第N个起始脉冲讯号、多个频率讯号、一关闭电压讯号及第N+1个栅极讯号，并输出第N个栅极讯号、第N+2个起始脉冲讯号及第N-1个栅极讯号。
3.根据权利要求2所述的液晶显示面板的栅极驱动电路，其特征在于第N/2个该第一移位缓存单元包含第一及第十五晶体管为上拉单元，以输出第N个栅极讯号及第N-1个栅极讯号；一第四晶体管为进位单元，以输出第N+2个起始脉冲讯号；第二、第六、第八和第十一晶体管为保持单元，使该栅极讯号的输出保持在所需的电位；第三、第五、第十二、第十三及第十六晶体管为放电单元，将高的电位拉至低的电位；第十四晶体管为放电复位单元，；以及第十晶体管提供起始脉冲讯号的信号进入的缓冲作用，其中第一晶体管的栅极通过电容分别与第二及第三晶体管的漏极、第一晶体管的源极、第十五晶体管的栅极相连接；第一晶体管的栅极与第五晶体管的漏极、第四晶体管的栅极、第十一晶体管的漏极、第十三晶体管的源极、第十四晶体管的漏极、第十晶体管的源极相连接；第一晶体管的漏极分别与第四及第六晶体管的漏极、第八及第十一晶体管的栅极相连接；第二晶体管的栅极与第六晶体管的栅极相连接；第二晶体管的源极与第十六、第五、第七、第九、第十二及第十四晶体管的源极相连接；第三晶体管的栅极与第五晶体管的栅极相连接；第六晶体管的栅极与第八晶体管的源极、第九晶体管的漏极相连接；第七晶体管的栅极与第九晶体管的栅极、第十一晶体管的源极、第十二晶体管的漏极相连接；第十晶体管的栅极与第十及第十三晶体管的漏极相连接；第十二晶体管的栅极与第十三及第十六晶体管的栅极相连接；以及第十五晶体管的源极与第十六晶体管的漏极相连接。
4.一种液晶显示器，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的栅极驱动电路。
5.根据权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于另包含一第二栅极驱动电路，其包含N/2+1个串接的第二移位缓存单元，用以输出N个栅极信号至该N条栅极线。
6.根据权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于上述第一栅极驱动电路和第二栅极驱动电路分别位在所述的液晶显示面板的右侧和左侧。
7.根据权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于第N/2个该第二移位缓存单元由外部输入第N个起始脉冲讯号、多个频率讯号、一关闭电压讯号及第N+1个栅极讯号，并输出第N个栅极讯号、第N+2个起始脉冲讯号及第N-1个栅极讯号。
8.根据权利要求2所述的液晶显示面板的栅极驱动电路，其特征在于第N/2个该第二移位缓存单元包含第一及第十五晶体管为上拉单元，以输出第N个栅极讯号及第N-1个栅极讯号；一第四晶体管为进位单元，以输出第N+2个起始脉冲讯号；第二、第六、第八和第十一晶体管为保持单元，使该栅极讯号的输出保持在所需的电位；第三、第五、第十二、第十三及第十六晶体管为放电单元，将高的电位拉至低的电位；第十四晶体管为放电复位单元，；以及第十晶体管提供起始脉冲讯号的信号进入的缓冲作用，其中第一晶体管的栅极通过电容分别与第二及第三晶体管的漏极、第一晶体管的源极、第十五晶体管的栅极相连接；第一晶体管的栅极与第五晶体管的漏极、第四晶体管的栅极、第十一晶体管的漏极、第十三晶体管的源极、第十四晶体管的漏极、第十晶体管的源极相连接；第一晶体管的漏极分别与第四及第六晶体管的漏极、第八及第十一晶体管的栅极相连接；第二晶体管的栅极与第六晶体管的栅极相连接；第二晶体管的源极与第十六、第五、第七、第九、第十二及第十四晶体管的源极相连接；第三晶体管的栅极与第五晶体管的栅极相连接；第六晶体管的栅极与第八晶体管的源极、第九晶体管的漏极相连接；第七晶体管的栅极与第九晶体管的栅极、第十一晶体管的源极、第十二晶体管的漏极相连接；第十晶体管的栅极与第十及第十三晶体管的漏极相连接；第十二晶体管的栅极与第十三及第十六晶体管的栅极相连接；以及第十五晶体管的源极与第十六晶体管的漏极相连接。
9.根据权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于另包含一缓冲电路，其包含N/2+1个串接的缓冲单元，用以输出N个栅极信号至该N条栅极线。
10.根据权利要求9所述的液晶显示面板，其特征在于上述第一栅极驱动电路和缓冲电路分别位在所述的液晶显示面板的右侧和左侧。
11.根据权利要求9所述的液晶显示面板，其特征在于第N/2个该缓冲单元由外部输入多个频率讯号、一接地电压讯号及第N+1个栅极讯号，并输出第N个栅极讯号、第N+2个起始脉冲讯号及第N-1个栅极讯号。
12.根据权利要求11所述的液晶显示面板，其特征在于该缓冲单元包含第一至第三晶体管，以输出第N个栅极讯号及第N-1个栅极讯号，其中第十七晶体管的栅极与第十八晶体管的漏极相连接；以及第十七晶体管的源极与第十九晶体管的漏极相连接；以及第十八晶体管的漏极与第十九晶体管的漏极相连接。
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