CN103413534B - 液晶显示器及其栅极信号的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液晶显示器，包括，一电源电路，提供栅极开启电压信号；及一栅极驱动器；还包括一分别与电源电路和栅极驱动器相连接的切角电路，该切角电路包括，一切角控制逻辑电路，当所述的切角控制逻辑电路将接收的切角电压信号经逻辑运算后得到的切角控制信号由高准位变为低准位时，使得栅极开启电压信号开始放电而且具有切角的波形；并所述栅极开启电压信号放电的放电时间和所述的具有切角的波形的斜率随所述显示器操作环境温度的不同而不同。通过增加随温度可适应调整的切角电路，来降低液晶显示器在操作环境温度升高后栅极配线导致讯号的下降时间，进而改善液晶显示器在操作环境温度升高后的再写入问题。

Description

液晶显示器及其栅极信号的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器及其栅极信号的驱动方法，特别涉及一种液晶显示器的栅极驱动电路及其驱动方法。

背景技术

液晶显示器因具有低辐射性、体积轻薄和耗电低等特点，已广泛应用于显示器、笔记本电脑和电视等领域。

如图1所示为现有技术液晶显示器的示意图，该显示器包括一矩阵式液晶面板100，该面板在垂直方向配置有m条源极信号线S1至Sm，在水平方向配置有n条栅极信号线G1至Gn，由多个该栅极信号线和该源极信号线分隔界成多个像素单元且呈矩阵分布（图中未示），在每一像素单元中，还设置有像素电极以及一作为信号切换开关的TFT（图中未示），该TFT的栅极连接至该栅极信号线以接受扫描信号、源极连接至源极信号线以接受数据信号、漏极连接至像素电极；一与该源极信号线相连接的源驱动器S-Dr；一与该栅极信号线相连接的栅驱动器G-Dr；一分别对源驱动器S-Dr和栅驱动器G-Dr信号进行控制的控制器30以及为源驱动器S-Dr和栅驱动器G-Dr提供电压的电源电路10。

液晶面板的源极信号线与栅极信号线是用金属材料制作，源与栅极信号两者相交重迭区域会有寄生电容和寄生电阻产生。当信号经过液晶面板的扫面线的传输后，信号的波形将会因寄生电阻及寄生电容延迟的影响而产生变形，导致位于前端及末端的栅极驱动器的信号具有不同的波形。如图2所示为显示面板100的电性等效电路，将图中第一条栅极信号线G1与第一条源极信号线S1两者相较重叠区域产生的寄生电容和寄生电阻定义为电容C11和电阻R11，将第一条栅极信号线G1与第二条源极信号线S2两者相较重叠区域产生的寄生电容和寄生电阻定义为电容C12和电阻R12，依次类推，第一条栅极信号线G1与第m条源极信号线Sm两者相较重叠区域产生的寄生电容和寄生电阻定义为电容C1m和电阻R1m和。同理，第n条栅极信号线Gn与第m条源极信号线Sm两者相较重叠区域产生的寄生电容和寄生电阻定义为电容Cnm和电阻Rnm。从图2中等效电路的第一条栅极信号线G1电性来分析，栅极信号线的寄生电阻R1=R11+R12+…+R1m，寄生电容C1=C11+C12+…+C1m，此栅极信号线犹如一个RC组成的等效电路，此等效电路如一个低通滤波器特性，低通滤波器截止频率Fc=1/2*pi*RC，此RC组成的电路R与C参数值会决定截止频率的大小，一般低通滤波器是对高频信号产生一个很高的阻抗阻止高频信号通过；而对低频信号产生一个很低的阻抗让低频信号通过。源极信号线输入端连接于源极驱动器输出方波信号102；栅极信号线输入端连接于栅极驱动器输出方波信号101，栅极的方波信号可以用一个主频信号在加上多个不同的高频信号来组合表示，所以栅极的方波信号经过栅极信号线的低通滤波器特性电路后，呈现出主频信号而非方波信号。通常栅极驱动器输出方波信号101增加切角波形103，让栅极驱动器输出的方波切角波形与远端的非方波信号两者在下降波形尽量相近，此切角波形103通常可改善像素寄生电容而产生像素电压降效应，来降低闪烁感与均一性。此栅极信号线等效电路如一个低通滤波器而让方波信号产生高频失真，也就是栅极信号线远端产生一个非方波信号104/105，其信号的上升时间非方波信号104与下降时间非方波信号105因栅极信号线的低通滤波特性而增大，若栅极与源极驱动器两者波形相对的相位差时间不足时，在下降时间非方波信号105若会随温度改变而增大时，下降时间非方波信号105容易发生再写入现像。再写入现像是薄膜晶体管TFT的栅极信号电压准位未能使得通道电流关闭，导致源极信号电压再次写入已经写入已完成的液晶像素，导致已完成的液晶像素再次被充放电而呈现出错误电压，此错误液晶电压驱使像素呈现出错误光学现像，此谓液晶像素再写入现像，均发生在栅极信号走线远端与源极信号走线近端地方的液晶像素现像。

主要是因为矩阵式液晶面板的源极信号线栅极信号线工艺实现上使用金属材料制作，金属是一群原子以晶格结构形成的晶体，金属的每个原子外壳由一层一层的电子组成的。当施加电压于金属两端时，金属两端到受到电场的影响，处于外层的电子能脱离原子核的吸引力形成电流，使得金属能够导电。当温度升高下的自由电子会呈加速运动，增加自由电子与晶格发生碰撞机会，其动能会遭受损失而增加金属阻抗，这就是电阻在温升后会阻抗增加原因。金属之环境温度接近室温条件下，一般金属的电阻通常与温度成正比。

由图2中矩阵式面板的等效电路在金属之环境温度升高条件下，可以清楚知道图2中矩阵式面板的等效电路中的阻抗会随温度升高而增加，此电阻R11、电阻R12到电阻R1m增加会改变此等效电路的低通滤波器特性，低通滤波的截止频率与RC导数成正比，也就是说当电阻增加后，低通滤波的截止频率会缩小，截止频率会缩小意味着失真后的信号之上升时间与下降时间会增大。

栅极信号走线末端的波形受到温度升高而增大栅极信号下降时间，此栅极信号下降时间增加在面板上会发生再写入现像。如图3所示为在栅极信号走线末端与源极信号走线前端地方的液晶像素的驱动波形图，横坐标为时间T，总坐标为电压V，如第m条源极信号线输入端连接于源极驱动器输出方波信号102，第1条栅极信号线输入端连接于栅极驱动器输出方波信号101，并在该方波信号101上增加一切角波形103，栅极驱动器输出方波信号101经过栅极信号走线在最末端的波形会产生失真，室温下失真后的栅极信号之上升时间的波形为波形104与下降时间的波形为波形105；当温度升高后失真后的栅极信号之上升时间的波形为波形104’与下降时间的波形为波形105’。为避免栅极与源极驱动器两者波形失真导致相互干扰，一般会将栅极与源极驱动器两者波形相对的相位调适一个安全的时间Tgs。此Tgs时间为源极驱动器波形变化时间会落后栅极驱动器波形变化时间。此Tgs时间差是越大越不容易发生再写入现像，但此Tgs时间差越大代表薄膜晶体管对像素的有效充电时间会缩短。当温升后失真后的栅极信号之下降时间的波形105’会导致薄膜晶体管的截止电流处于太大状态，此时的源极驱动器输出方波信号102又处于变动状态，两者状态使得此区域的像素因薄膜晶体管的截止电流太大而充放电了错误的源极信号，如图中A指向的位置，源极信号102呈现了像素再写入现像。

为了改善再写入现象，可将薄膜晶体管TFT设计更大的充电能力，但会增大薄膜晶体管面积而降低面板开口率。或降低液晶显示器的栅极配线走线阻抗，但会增加制程时间或增加栅极配线面积降低液晶面板开口率。

发明内容

发明目的：在不改变现有技术TFT的充电能力和不降低液晶面板开口率的同时，为了改善当液晶面板温度升高时，栅极配线电阻会随温度升高而阻抗升高，将改变导致栅极配线最远程处波形失真更严重，栅极与源极驱动器两者波形相对的相位差时间不足时，温度升高后面板就有可能发生再写入现像。增加随温度可适应调整的切角电路，来降低温升后栅极配线导致讯号的下降时间，进而改善温升后的再写入问题。

发明内容:为了上述发明目的，本发明提供一种液晶显示器，包括，一电源电路，提供栅极开启电压信号；及一栅极驱动器；还包括一分别与电源电路和栅极驱动器相连接的切角电路，该切角电路包括，一切角控制逻辑电路，当所述的切角控制逻辑电路将接收的切角电压信号经逻辑运算后得到的切角控制信号由高准位变为低准位时，使得栅极开启电压信号开始放电而且具有切角的波形；并所述栅极开启电压信号放电的放电时间和所述的具有切角的波形的斜率随所述显示器操作环境温度的不同而不同。

进一步，所述的切角电路还包括一负电阻系数的热敏电阻，可用于调整所述的切角电压信号的电压值的大小。

进一步，所述的切角电路进一步包括，一由所述切角控制逻辑电路输出的切角延迟信号控制的第一控制开关，以及分别于第一控制开关和所述的栅极开启电压信号相连接的第四控制开关，当所述的切角延迟信号由高准位变为低准位时，关闭所述第一控制开，进而关闭第四控制开关使栅极开启电压信号不被输出；一由所述的切角控制信号控制的第二控制开关，与第二控制开关相连接的第三控制开关，以及与所述第三控制开关相连接的放电电阻，当所述切角控制信号由高准位变为低准位时，第二控制开关闭时，并开启第三控制开关，并使所述的栅极开启电压信号通过所述的放电电阻开始进行放电。

进一步，所述的放电电阻为负电阻系数的热敏电阻，可用于调整所述的切角的波形的斜率。

进一步，所述的切角延迟信号设为低准位的时间不随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

进一步，所述的负电阻系数热敏电阻的阻值的设定是根据所述的液晶显示器在常温操作环境下依据充电、闪烁及面板均一性参数而设定，再依据所述的液晶显示器的操作环境温度升高或降低后，所述的液晶显示器的液晶面板配线阻抗参数的变化而设定热敏电阻的温度系数。

进一步，所述的切角控制信号设为低准位的时间随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

进一步，所述的切角电路的切角频率信号不会随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

本发明还给出了一种栅极信号的驱动方法，适用于上述液晶显示器，并包括上述所述的切角电路，其驱动方法包括如下步骤：

步骤1：切角电路接收栅极开启电压信号、切角电压信号以及切角频率信号；

步骤2：切角控制逻辑电路将接收的切角电压信号以及切角频率信号进行逻辑运算并输出控制第一控制开关的切角延迟信号和控制第二控制开关的切角控制信号；

步骤3：分别根据切角延迟信号和切角控制信号关闭第一控制开关、第四控制开关以及第二控制开关并开启第三控制开关,使得栅极开启电压信号开始放电且具有切角的波形。

有益效果：通过对液晶显示器操作环境温度升高后的温度变化与只需要透过温度变换与切角信号设定即可改善栅极配线导致讯号的下降时间，进而使得当液晶显示器操作环境温度升高后液晶显示器的显示面板不发生再写入现像。同时，也解决了当液晶显示器操作环境温度升高后导致栅极与源极驱动器两者波形相对的相位差时间补需要设定成更长时间的问题。

附图说明

图1为现有液晶显示器的示意图；

图2为现有液晶面板的等效电路简略图；

图3为现有液晶面板的栅极信号走线末端与源极信号走线前段地方的液晶像素的驱动波形图；

图4为本发明液晶显示器的示意图；

图5为本发明的切角电路图；

图6为本发明的切角电路的时序图；

图7为本发明的驱动流程图；

图中，10、电源电路，50、为切角电路，30、控制器，100、液晶面板，102、源极驱动器输出的方波信号，101、栅极驱动器输出的方波信号，103、切角波形，104、室温下失真后的栅极信号之上升时间的波形，105、室温下失真后的栅极信号之下降时间的波形；104’、温度升高后失真后的栅极信号之上升时间的波形，105’、温度升高后失真后的栅极信号之下降时间的波形。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明提出一种液晶显示器及其栅极信号的驱动方法，通过本发明的栅极信号的驱动方法有效的改善了当液晶面板温度升高时，栅极配线电阻会随温度升高而阻抗升高，将导致栅极配线最远端处波形失真更严重，易使液晶面板发生再写入现像的问题。

参照图4为本发明的液晶显示器的示意图，在现有技术的基础上通过增加切角电路，避免了因液晶面板温度升高而导致发生再写入现象的问题。如图5所示，液晶显示器包括：电源电路10，为切角电路50提供栅极电压VGH_DC，为源极驱动器S-Dr提供源极信号电压Vs；该切角电路50分别与电源电路10、栅极驱动器G-Dr以及控制器30相连接，其中，控制器30为切角电路50提供控制频率信号OE2，切角电路50为栅极驱动器G-Dr提供栅极驱动电压；控制器30还为栅极驱动器G-Dr及源极驱动器S-Dr提供控制信号。栅极驱动器G-Dr和源极驱动器S-Dr分别为液晶面板100提供栅极信号和源极信号，分别通过栅极信号线G1…Gn和源极信号线S1…Sm传输。该多个该栅极信号线和该源极信号线分隔界定将显示面板100分隔成呈矩阵分布的多个像素单元（图中未示），每一像素单元中，还设置有像素电极以及一作为信号切换开关的TFT（图中未示），该TFT的栅极连接至该栅极信号线以接受扫描信号、源极连接至源极信号线以接受数据信号、漏极连接至像素电极。

由于，电源电路10、控制器30、栅极驱动器G-Dr、源极驱动器S-Dr以及液晶面板100为已熟知的模块，故不多加赘述。接下来对切角电路50进行详解的介绍。如图5所示为切角电路的电路结构图，该切角电路包括一切角控制逻辑电路501，切角控制逻辑电路501的输入端输入控制器30提供的控制频率信号OE2以及切角电压Vset，该设定电压Vset由电阻R5和电阻R8对参考电压Vref的分压决定。逻辑电路501的输出切角延迟信号G_Slice_Delay端和输出切角控制信号G_Slice端分别通过电阻R7和电阻R9与第一控制开关Q1的栅极和第二控制开关Q2的栅极相连接，第一控制开关Q1的源极通过电阻R4与第四控制开关Q4的栅极相连接，同时，第一控制开关Q1的源极通过电阻R4和电阻R1与第四开关Q4的漏极相连接，电源回路10为第四控制开关Q1的漏极提供直流栅极开启电压VGH_DC,第四开关Q4的源极输出电压VGH_M至栅极驱动器G-Dr的输入端；第二控制开关Q2的源极与第三控制开关Q3的栅极相连接，电源电路的输出端通过电阻R6为第二控制开关Q2的源极与第三控制开关Q3的栅极提供一电压VDD；第三控制开关Q3的源极通过放电电阻（即电阻R2和电阻R3）输出电压VGH_M至栅极控制器G-Dr的输入端。其中，电阻R2和电阻R3并联；第一控制开关Q1的漏极、第二开关Q2的漏极以及第三开关Q3的漏极分别与地相连接；第四控制开关Q4为PMOS晶体管，第一控制开关Q1、第三控制开关Q3以及第二控制开关Q2为NPN型晶体管；电阻R8、电阻R2以及电阻R3为负温度系数的热敏电阻，R8与R5是可独立控制切角电压Vset；电阻R2与电阻R3是可独立控制切角放电斜率，当放电电阻（电阻R2与电阻R3）阻值小时，输出电压VGH_M放电斜率会增大，也就是输出电压VGH_M在单位时间内被放掉较大电压而使的VGH_M电压变的较低。其中，此热敏电阻阻值的选定，先于常温下依据充电、闪烁与面板均一性等参数，将最佳电阻阻值设定好，再依据温升/降后之面板配线阻抗参数变化，选定热敏电阻之温度系数。

当控制器30将控制频率信号即切角频率信号OE2输入逻辑控制电路501的输入端时，逻辑控制电路501将切角电压Vset与切角频率信号OE2两者控制信号分别进行逻辑运算后成输出切角控制信号G_Slice与切角延迟信号G_Slice_Delay，并分别控制第二控制开关Q2与第一控制开关Q1，其中，切角延迟信号G_Slice_Delay仅根据切角频率信号OE2的输入而进行逻辑运算后输出；而切角控制信号G_Slice是根据切角频率信号OE2和切角电压Vset的输入进行逻辑运算后输出，即切角频率信号OE2和切角电压Vset决定切角控制信号G_Slice。在电路如图5所示，电阻R8与电阻R5是可独立控制切角电压Vset，其中电阻R8是一个热敏电阻，此电阻R8热敏电阻会随环境温度而改变电阻R8的电阻值，也就是说，切角电压Vset也会随环境温度而改变。

如图6所示为切角电路的驱动时序图，当切角电路操作于室温环境下，其电阻R8与电阻R5产生的切角电压定义为Vset1；当切角电路操作于更高环境温度下，其电阻R8与电阻R5产生的切角电压定义为Vset2，由于电阻R8是负温度系数的热敏电阻，所以使得操作环境温度升高下切角设定Vset电压降低，即可推得上述切角电压Vset1的电压值大于切角电压Vset2的电压值。当切角电路操作于室温环境下，其切角电压Vset1与切角频率信号OE2所产生的逻辑电路501的输出切角控制信号定义为G_Slice1；当切角电路操作于更高环境温度下，其切角电压Vset2与切角频率信号OE2所产生的的切角控制逻辑电路501的输出切角控制信号定义为G_Slice2。当操作环境在室温下，切角控制逻辑电路501会将切角控制信号G_Slice1设为低准位时间与将切角频率信号OE2设为低准位时间两者相同；当操作环境温度升高下，切角控制逻辑电路501会将切角控制信号G_Slice2设为低准位时间会变长。但切角控制信号G_Slice2设为低准位时间不能超过切角延迟信号G_Slice_Delay设为低准位时间，切角延迟信号G_Slice_Delay是依据切角斜率信号OE2低准位时间再做一个延迟时间而来，切角延迟信号G_Slice_Delay不会随温度改变而改变，电源回路提供的电压VGH_DC是一个固定电压值，是不会随温度改变而改变。而切角电路的输出VGH_M电压是通过栅极驱动器G-Dr加于液晶面板的薄膜晶体管的栅极，是电源电路提供的直流栅极开启电压VGH_DC通过切角电路所产生的输出电压，输出电压VGH_M是一个变动的电压值，随温度而变动。

当切角延迟信号G_Slice_Delay为低准位时间内第一控制开关Q1被关闭而导致第四控制开关Q4的栅极电压与源极电压相同而第四控制开关Q4被关闭，第四控制开关Q4关闭代表直流栅极开启电压VGH_DC与输出端两者断开。反之当G_Slice_Delay为高准位时间内第一控制开关Q1被开启而第四控制开关Q4也被开启，第四控制开关Q4开启代表直流栅极开启电压VGH_DC与切角的输出电压电压VGH_M相同。当切角控制信号G_Slice1或G_Slice2也为低准位时间内第二控制开关Q2被关闭，第二控制开关Q2被关闭导致第三控制开关Q3被开启，此时切角输出电压VGH_M会呈现指数函数的RC放电特性，其中RC放电的电阻R=电阻R2+电阻R3，其中RC放电的电容C为电压VGH_M路径上的所有电容之和。反之当切角电压G_Slice也为高准位时间内第二控制开关Q2被开启，第二控制开关Q2被开启导致第三控制开关Q3被关闭，此时切角输出电压VGH_M无放电路径。

通过增加切角电路，切角电压与切角斜率信号会侦测面板的操作温度而进行及时调整，藉由切角电压与切角斜率信号改变来改善温度升高后面板的栅极驱动电压，进而改善了再写入问题，同时，栅极电压切角信号的调整降低液晶显示器的闪烁感并增进画面显示质量。

根据本发明的第一具体实施例也为一种栅极信号的驱动方法，于此实施列中，该驱动方法应用于第一实施例的液晶显示器，该显示器包括电源电路、控制器、栅极驱动器G-Dr、源极驱动器S-Dr以及液晶面板以及切角电路，该切角电路包括一切角控制逻辑电路、第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关以及放电电阻，但并不以此为限。

如图7所示，给出了根据本发明的第一实施例的种栅极信号的驱动方法的流程图。具体的驱动步骤如下：

步骤S701：切角电路接收栅极开启电压信号、切角电压信号以及切角频率信号；

步骤S702：切角控制逻辑电路将接收的切角电压信号以及切角频率信号进行逻辑运算并输出控制第一控制开关的切角延迟信号和控制第二控制开关的切角控制信号；

当切角延迟信号和切角控制信号由高准位变为低准位时，该驱动方法执行步骤S703：分别根据切角延迟信号和切角控制信号关闭第一控制开关、第四控制开关以及第二控制开关并开启第三控制开关,使得栅极开启电压信号开始放电且具有切角的波形。

综上所述，相比现有技术，根据本发明的栅极信号的驱动方法除了能够有效的避免再写入现象、降低液晶显示器的闪烁感并增进画面显示质量，还具有不降低面板开口率的同时满足液晶面板晶体管的充电能力，简化整体面板显示系统的设计流程，减少制程时间。

Claims (8)

1.一种液晶显示器，包括，一电源电路，提供栅极开启电压信号；及一栅极驱动器；其特征在于：还包括一分别与电源电路和栅极驱动器相连接的切角电路，该切角电路包括，一切角控制逻辑电路，当所述的切角控制逻辑电路将接收的切角频率信号和切角电压经逻辑运算后得到的切角控制信号由高准位变为低准位时，使得栅极开启电压信号开始放电而且具有切角的波形；并所述栅极开启电压信号放电的放电时间和所述的具有切角的波形的斜率随所述显示器操作环境温度的不同而不同；所述的切角电路进一步包

括，一由所述切角控制逻辑电路输出的切角延迟信号控制的第一控制开关，以及分别与第一控制开关和所述的栅极开启电压信号相连接的第四控制开关，当所述的切角延迟信号由高准位变为低准位时，关闭所述第一控制开关，进而关闭第四控制开关使栅极开启电压信号不被输出；一由所述的切角控制信号控制的第二控制开关，与第二控制开关相连接的第三控制开关，以及与所述第三控制开关相连接的放电电阻，当所述切角控制信号由高准位变为低准位时，第二控制开关闭时，并开启第三控制开关，并使所述的栅极开启电压信号通过所述的放电电阻开始进行放电。

2.根据权利要求1上所述的液晶显示器，其特征在于：所述的切角电路还包括一负电阻系数的热敏电阻，可用于调整所述的切角电压信号的电压值的大小。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述的放电电阻为负电阻系数的热敏电阻，可用于调整所述的切角的波形的斜率。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述的切角延迟信号设为低准位的时间不随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

5.根据权利要求2或3所述的液晶显示器，其特征在于：所述的负电阻系数热敏电阻的阻值的设定是根据所述的液晶显示器在常温操作环境下依据充电、闪烁及面板均一性参数而设定，再依据所述的液晶显示器的操作环境温度升高或降低后，所述的液晶显示器的液晶面板配线阻抗参数的变化而设定热敏电阻的温度系数。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述的切角控制信号设为低准位的时间随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述的切角电路的切角频率信号不会随所述的液晶显示器操作环境的温度改变而改变。

8.一种栅极信号的驱动方法，包括如权利要求1所述的切角电路，其驱动方法包括如下步骤：

步骤1：切角电路接收栅极开启电压信号、切角电压信号以及切角频率信号；

步骤2：切角控制逻辑电路将接收的切角电压信号以及切角频率信号进行逻辑运算并输出控制第一控制开关的切角延迟信号和控制第二控制开关的切角控制信号；

步骤3：分别根据切角延迟信号和切角控制信号关闭第一控制开关、第四控制开关以及第二控制开关并开启第三控制开关,使得栅极开启电压信号开始放电且具有切角的波形。