CN102890905B - 栅极驱动器及相关的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栅极驱动器，包括有一栅极驱动逻辑电路，用来产生多个开关信号；以及多个输出模块，当中每一者是包括有一调变电路，用来回应在所述多个开关信号当中的一开关信号，而在一中介端产生一中介信号；一缓冲器，用来回应所述中介信号，而在一输出端产生一栅极驱动信号；以及一调变开关，用来控制所述输出端与所述中介端当中的电连接，其中在所述栅极驱动信号的一调变期间内，所述调变开关导通，用以调变所述栅极驱动信号的波形。

Description

栅极驱动器及相关的显示装置

技术领域

本发明涉及一种栅极驱动器及相关的显示装置，尤其涉及一种通过提供一放电路径，调变栅极驱动信号波形的栅极驱动器及相关的显示装置。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，已被广泛地应用在各式计算机系统、移动电话、个人数字助理(PDA)等信息产品上。液晶显示器的工作原理是利用液晶分子在不同排列状态下，对光线具有不同的偏振或折射效果，因此可经由不同排列状态的液晶分子来控制光线的穿透量，进一步产生不同强度的输出光线，及不同灰阶强度的红、绿、蓝光。

请参考图1，图1为背景技术一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示器10的示意图。液晶显示器10包括一液晶显示面板(LCD Panel)100、一源极驱动器102、一栅极驱动器104以及一电压产生器106。液晶显示面板100是由两衬底(Substrate)构成，而在两衬底间填充有液晶材料(LCDlayer)。一衬底上设置有复数条数据线(Data Line)108、复数条垂直在数据线108的扫描线(Scan Line，或称栅线，Gate Line)110以及多个薄膜晶体管112，而在另一衬底上设置有一共用电极(Common Electrode)用来经由电压产生器106提供一共用信号Vcom。薄膜晶体管112是矩阵的方式分布在液晶显示面板100上，每一数据线108对应在液晶显示面板100上的一行(Column)，而扫描线110对应在液晶显示面板100上的一列(Row)，且每一薄膜晶体管112是对应在一像素(Pixel)。此外，液晶显示面板100的两衬底所构成的电路特性可视为一等效电容114。

在图1中，栅极驱动器104依序产生栅极驱动信号VG_1～VG_M，用以逐列开启薄膜晶体管112，进而更新等效电容114中储存的像素数据。详细来说，请参考图2，图2为栅极驱动器104的示意图。栅极驱动器104包括有一逻辑电路105及缓冲器107_1～107_M。负载模块109_1～109_M为各负载的等效电路。逻辑电路105通过控制缓冲器107_1～107_M中晶体管的开关，轮流接通负载模块109_1～109_M到一高电压VGG及一低电压VEE，作为栅极驱动信号VG_1～VG_M中的方波。

然而，由于等效电容114与薄膜晶体管112的栅极间存在寄生电容，当栅极驱动信号VG_1～VG_M中的方波位在后缘时，栅极驱动信号VG_1～VG_M的电压变化通过寄生电容耦合到等效电容114，使得等效电容114储存偏差的影像内容。为了改善后缘的耦合效应，栅极驱动器104可通过波形重整，调整栅极驱动信号VG_1～VG_M中方波的波形，如图3所示。在图3中，栅极驱动信号VG_1～VG_M中方波的后缘被调变，用以避免栅极驱动信号VG_1～VG_M的急遽变化影响储存的像素内容。当然，欲产生第3图的调变波形，栅极驱动器104须增加额外的控制电路。

因此，如何用以经济省电的方法重整栅极驱动信号的波形，已成为本领域的努力目标之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在提供一种栅极驱动器及相关的显示装置，以在不新增额外复杂控制电路前提下通过提供对应负载电容一放电路径，和缓栅极驱动信号的后缘，而得以经济、省电的方式达成调变目的。

本发明公开一种栅极驱动器，包括有一栅极驱动逻辑电路，用来产生多个开关信号；以及多个输出模块，当中每一者是包括有一调变电路，耦接在一第一电源与一第二电源之间，用来回应在所述多个开关信号当中的一开关信号，而在一中介端产生一中介信号；一缓冲器，耦接在所述第一电源与所述第二电源之间，用来回应所述中介信号而在一输出端产生一栅极驱动信号；以及一调变开关，耦接在所述输出端及所述中介端之间，用来控制所述输出端与所述中介端当中的电连接；其中在所述栅极驱动信号的一调变期间内，所述调变开关导通，用以将所述输出端通过所述调变电路而耦接到所述第二电源，由以调变所述栅极驱动信号的波形。

本发明还公开一种显示装置，包括上述的栅极驱动器，以及一面板，用在接收所述栅极驱动器的控制用以显示影像。

附图说明

图1为背景技术一液晶显示器的示意图。

图2为图1的液晶显示器中一栅极驱动器的示意图。

图3为一栅极驱动信号的时序图。

图4为本发明实施例一显示装置的示意图。

图5A为依据一实施例的图4的栅极驱动器的方块架构的示意图。

图5B为图4的一栅极驱动器的细部架构的示意图。

图5C为图5B所示的栅极驱动器中任一输出模块中，一开关信号、一断电开关的一控制信号、一调变开关的一控制信号以及一栅极驱动信号的工作频率图。

图5D为图5A的栅极驱动器的相关信号的时序图。

图6A为图5A的栅极驱动器的一变化实施例的示意图。

图6B为图6A的栅极驱动器的相关信号的时序图。

图7A与图7B为图5A的栅极驱动器的变化实施例的示意图。

图8为图7A的栅极驱动器的相关信号的时序图。

其中，附图标记说明如下：

CL1、CL2、CLM-1、CLM            负载电容

NO1、NO2、NOM-1、NOM            输出端

NM1、NM2、NMM-1、NMM            中介端

V1                              第一电压

V2                              第二电压

VGG                             高电压

VEE                             低电压

VG_1、 VG_2、 VG_x、 VG_X、     栅极驱动信号

VG_X+1、VG_M-1、VG_M、VG_i

VM1、VM2、VMM-1、VMM            中介信号

SW1、SW2、SWX、SWX+1、SWM-1、   开关信号

SWM、SWi

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8  时间点

LM_X、LM_X+1                    本地调变信号

10                              液晶显示器

100                             液晶显示面板

102                             源极驱动器

105                             逻辑电路

106                             电压产生器

108                             数据线

109_1、109_2、109M-1、109_M     负载模块

110                             扫描线

112                             薄膜晶体管

114                             等效电容

40                              显示装置

400                                   面板

104、410                              栅极驱动器

500                                   栅极驱动逻辑电路

510_1、510_2、510_M-1、510_M          输出模块

512_1、512_2、512_M-1、512_M          调变电路

513_1、513_2、513_M-1、513_M          第一型场效晶体管

515_1、515_2、515_M-1、515_M          第二型场效晶体管

107_1、107_2、107M-1、107_M、514_1、  缓冲器

514_2、514_ M-1、514_M

518_1、518_2、518_M-1、518_M          第一型场效晶体管

519_1、519_2、519_M-1、519_M          第二型场效晶体管

516_1、516_2、516_X、516_X+1、516_    调变开关

M-1、516_M

520                                   第一电源

522                                   第二电源

530、630_1、630_2、630_M-1、630_M     断电开关

718_1、718_2、718_M-1、718_M          本地调变开关

SWA_i、SWB_i                          控制信号

P1～P6                                时间

具体实施方式

请参考图4，图4为本发明实施例一显示装置40的示意图。显示装置40包括有一面板400及一栅极驱动器410。栅极驱动器410用来产生栅极驱动信号VG_1～VG_M，用以指示面板400上各列像素更新显示内容的时序。由于栅极驱动信号VG_1～VG_M是逐列扫描面板400上的薄膜晶体管，因此栅极驱动信号VG_1～VG_M可依序乘载方波。以下将会详述，栅极驱动信号VG_1～VG_M是经过「调变」，而使得每一方波的末缘较为和缓地下降，因而呈现譬如是削角的形状。在经过此调变工作后，可以改善栅极驱动信号VG_1～VG_M的下降边缘的耦合效应以及解决影像偏差的问题。

请参考图5A，图5A为依据一实施例的栅极驱动器410的方块架构的示意图。栅极驱动器410包括有一栅极驱动逻辑电路500及输出模块510_1～510_M。栅极驱动逻辑电路500用来产生开关信号SW1～SWM。输出模块510_1～510_M分别包括有调变电路512_1～512_M、缓冲器514_1～514_M及调变开关516_1～516_M。调变电路512_1～512_M分别用来回应开关信号SW1～SWM，用以产生中介信号VM1～VM-1。缓冲器514_1～514_M分别用来回应在中介信号VM1～VM-1，用以产生栅极驱动信号VG_1～VG_M。调变开关516_1～516_M分别用来提供输出端NO1～NOM到中介端NM1～NMM的放电路径。此外，栅极驱动器410还包括有一断电开关530，耦接在一第一电源52与各输出模块510_1～510_M之间。

在栅极驱动信号VG_1～VG_M各自的一调变期间内，对应的调变开关SW1～SWM分别导通，用以将输出端NO1～NOM通过调变电路512_1～512_M而耦接到一第二电源522，由以调变栅极驱动信号VG_1～VG_M的波形。此外，在栅极驱动信号VG_1～VG_M的调变期间内，断电开关530也同步地切断第一电源520到调变电路512_1～512_M及缓冲器514_1～514_M的供电路径。

综合上述，相较于图2所示的栅极驱动器104，栅极驱动器410新增调变电路512_1～512_M及调变开关516_1～516_M，以对栅极驱动信号VG_1～VG_M的波形进行调变。在栅极驱动信号VG_1～VG_M中方波的后缘(调变期间)，面板400上负载电容CL1～CLM的电荷通过调变开关516_1～516_M与调变电路512_1～512_M而放电到第二电源522。由于放电是一渐进过程，栅极驱动信号VG_1～VG_M中方波的后缘呈和缓变化状，因此可达到降低耦合现象的目的。

请参考图5B，图5B栅极驱动器410的细部架构的示意图，用以显示依据调变电路512_1～512_M以及输出模块510_1～510_M的细部电路结构。具体言之，调变电路512_1～512_M都包括有一电压上拉区块与一电压下拉区块，例如第一型场效晶体管513_1～513_M与第二型场效晶体管515_1～515_M。电压上拉区块与电压下拉区块用以接收开关信号SW1～SWM的控制，而分别输出中介信号VM1～VMM的不同位准。

此外，在图5B的实施例中，调变电路512_1～512_M具有与输出模块510_1～510_M相类似的结构。输出模块510_1～510_M都包括有一电压上拉区块与一电压下拉区块，例如第一型场效晶体管518_1～518_M与第二型场效晶体管519_1～519_M。电压上拉区块与电压下拉区块用以接收中介信号VM1～VMM的控制，而分别输出栅极驱动信号VG_1～VG_M的不同位准。值得注意的是，虽然在此调变电路512_1～512_M具有与输出模块510_1～510_M的类似的结构，然本发明不限在此。只要在调变期间，调变电路512_1～512_M可提供栅极驱动信号VG_1～VG_M到第二电源522的放电路径即可。

请参考图5C，其为依据一实施例的图5B所示的栅极驱动器410中任一输出模块510_i(其中i＝1～M)中，开关信号SWi、断电开关530的控制信号SWA_i、调变开关516_i的控制信号SWB_i，以及栅极驱动信号VG_i的工作频率图。如图5C所示，在一时间P1，断电开关530导通、调变开关516_i切断、第一型场效晶体管518_i导通而第二型场效晶体管519_i切断，此时控制第一电源520的第一电压V1对栅极驱动信号VG_i充电，因此栅极驱动器410会对面板400的第i条线充电。接下来，在一时间P2，断电开关530转为切断、调变开关516_i维持切断、第一型场效晶体管518_i维持导通而第二型场效晶体管519_i维持切断，此时断电开关530可将第一电源520的第一电压V1断开。接下来，在一时间P3，断电开关530为持切断、调变开关516_i转为导通，第一场效晶体管518_i的状态无关，而第二型场效晶体管519_i维持切断，此时栅极驱动信号VG_i电荷经由调变开关516_i与第二型场效晶体管515_i放电，同时可以调整调变开关516_i导通时间调整输出波型。

接下来，在一时间P4，断电开关530维持切断、调变开关516_i转为导通、第一型场效晶体管518_i切断而第二型场效晶体管519_i转为导通。接下来，在一时间P5，断电开关530维持切断、调变开关516_i转为切断、第一型场效晶体管518_i维持切断而第二型场效晶体管519_i维持导通，此时栅极驱动信号VG_i可到达第二电源522的位准，结束调整输出波型。

接下来，在一时间P6，断电开关转为530导通、调变开关516_i切断、第一型场效晶体管518_i切断而第二型场效晶体管519_i导通，此时回复第一电源520供应到缓冲器514_i。依此类推，重复时间P1～P6的运作往下扫瞄，完成后续的驱动动作。

值得注意的是，为了隔离第一电源520，只要任一个调变开关516_1～516_M有调变动作，断电开关530就必须随之断路。而由于断电开关530为输出模块510_1～510_M所共享，在所有栅极驱动信号VG_1～VG_M的调变期间，断电开关530都须切断。举例来说，请参考图5D，图5D为调变栅极驱动信号VG_X、VG_X+1时，开关信号SWX、SWX+1、断电开关530、调变开关516_X、516_X+1与栅极驱动信号VG_X、VG_X+1的时序图。断电开关530在时间点t1、t4与时间点t5、t8之间断路，调变开关516_X在时间点t2、t3之间断路，以及调变开关516_X+1在时间点t6、t7之间断路。如此一来，栅极驱动信号VG_X、VG_X+1分别在在时间点t2、t3与时间点t6、t7之间，由第一电源520的一第一电压V1和缓地下降。

图5A所示的断电开关530为输出模块510_1～510_M共享，然本发明并不限制在此。在其它实施例中，输出模块510_1～510_M也可包括专属的断电开关630_1～630，如图6A所示。在此情况下，断电开关630_1～630_M仅须在对应的源极驱动信号VG_1～VG_M的调变期间，即调变开关516_1～516_M的导通期间，依序断路即可，如图6B所示。须注意的是，无论是图5A或图6A所示的调变开关516_1～516_M，都由栅极驱动逻辑电路500产生的调变信号控制，调变信号在对应的栅极驱动信号的调变期间处在一导通控制状态，其相关工作为本领域的技术人员所熟知，在此不赘述。

另外，无论是图5A或图6A所示的输出模块510_1～510_M都可分别还包括本地调变开关718_1～718_M，如图7A及图7B所示。本地调变开关718_1～718_M较佳地分别受所述的本地调变信号控制，本地调变信号较佳地为对应的栅极驱动信号VG_1～VG_M的一反相信号。举例来说，欲调变栅极驱动信号VG_X、VG_X+1时，控制本地调变开关718_X、718_X+1的本地调变信号LM_X、LM_X+1是分别为栅极驱动信号VG_X、VG_X+1的反相信号，如图8所示。在此情况下，调变开关516_1～516_M由一全域调变信号控制，全域调变信号在所有栅极驱动信号的调变期间，都处在一导通控制状态。

在背景技术中，栅极驱动信号VG_1～VG_M的电压变化通过寄生电容耦合到等效电容114，使得等效电容114储存偏差的影像内容，因此亟欲通过波形重整减轻耦合现象。相较之下，本发明通过开关工作，在栅极驱动信号VG_1～VG_M的后缘，切断电源供应，并通过调变电路510_1～510_M与调变开关516_1～516_M，提供对应负载电容CL1～CLM一放电路径，使得栅极驱动信号VG_1～VG_M可以缓和的速率下降，可减轻耦合现象。

综上所述，本发明在不新增额外复杂控制电路前提下，通过提供对应负载电容一放电路径，和缓栅极驱动信号的后缘，用以经济、省电的方式达成调变目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种栅极驱动器，其特征在于，该栅极驱动器包括有：

一栅极驱动逻辑电路，用来产生多个开关信号；以及

多个输出模块，当中每一者包括有：

一调变电路，耦接在一第一电源与一第二电源之间，用来回应在所述多个开关信号当中的一开关信号，而在一中介端产生一中介信号；

一缓冲器，耦接在所述第一电源与所述第二电源之间，用来回应所述中介信号而在一输出端产生一栅极驱动信号；以及

一调变开关，耦接在所述输出端及所述中介端之间，用来控制所述输出端与所述中介端当中的电连接，其中在所述栅极驱动信号的一调变期间内，所述调变开关导通。

2.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述调变开关是用以将所述输出端通过所述调变电路而耦接到所述第二电源，由以调变所述栅极驱动信号的波形。

3.如权利要求2所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者各自的所述栅极驱动信号的所述调变期间是位在所述栅极驱动信号的一方波的一后缘。

4.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，该栅极驱动器还包括有一到多个断电开关，当中每一者是耦接在所述第一电源与所述多个输出模块当中的一到多个对应者各自的所述缓冲器之间，并在所述一到多个对应输出模块各自的栅极驱动信号的调变期间内切断所述缓冲器与所述第一电源之间的电连接。

5.如权利要求4所述的栅极驱动器，其特征在于，所述一到多个断电开关当中每一者还耦接在所述第一电源与所述多个输出模块当中的一到多个对应者各自的所述调变电路之间，并还在所述一到多个对应输出模块各自的栅极驱动信号的调变期间内切断所述调变电路与所述第一电源之间的电连接。

6.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述调变开关是接收多个调变信号当中的一对应者的控制用以导通或切断，所述对应的调变信号是在所述输出模块的所述栅极驱动信号的所述调变期间内处在一导通控制状态。

7.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中至少之一者的所述输出模块还包括一本地调变开关，与所述调变开关用以串接方式耦接在所述中介端及所述输出端之间，用来接收多个本地调变信号当中的一对应者的控制用以导通或切断。

8.如权利要求7所述的栅极驱动器，其特征在于，所述对应的本地调变信号是为所述输出模块的所述栅极驱动信号的一反相信号。

9.如权利要求7所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述调变开关是接收一全域调变信号的控制，所述全域调变信号是在所述多个输出模块当中每一者的所述栅极驱动信号的所述调变期间内处在一导通控制状态。

10.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述缓冲器是包括有一电压上拉区块与一电压下拉区块，两者串接在所述第一电源与所述第二电源之间，用以接收所述中介信号的控制，而分别输出所述栅极驱动信号的不同位准。

11.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述缓冲器是包括有一第一型场效晶体管与一第二型场效晶体管串接在所述第一电源与所述第二电源之间，且两者的栅极是相耦接到所述中介信号。

12.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述调变电路包括有一电压上拉区块与一电压下拉区块，两者串接在所述第一电源与所述第二电源之间，用以接收所述开关信号的控制，而分别输出所述中介信号的不同位准。

13.如权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述多个输出模块当中每一者的所述调变电路包括一第一型场效晶体管与一第二型场效晶体管，两者串接在所述第一电源与所述第二电源之间，且两者的栅极是相耦接到所述开关信号。

14.一种显示装置，包括权利要求1所述的栅极驱动器，以及一面板，用在接收所述栅极驱动器的控制用以显示影像。