CN104409063B - 显示面板、栅极驱动器与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板、栅极驱动器与控制方法，本发明的显示面板包含多条栅极线与栅极驱动器。栅极驱动器包含多个串接的驱动级，其中第N级驱动级包含驱动单元与输入控制单元。驱动单元根据控制节点的控制电压位准而传送第一频率信号，以输出栅极驱动信号。输入控制单元根据第二频率信号而传送多个驱动级中第(N‑1)级驱动级输出的栅极驱动信号至控制节点，以调整控制电压位准至第一电压位准和第二电压位准中的一者。第一频率信号的上升边缘与第二频率信号的下降边缘之间具有预定时间区间，且于预定时间区间内，输入控制单元将控制电压位准下拉至第一电压位准。

Description

显示面板、栅极驱动器与控制方法

技术领域

本发明涉及一种显示面板，特别是涉及一种显示面板的栅极驱动器。

背景技术

近来，各种液晶显示器的产品已经相当地普及。为了有效地提高液晶显示器的可视面积，适用于窄边框的显示面板技术不断地被提出。

于一些技术中，由于电容耦合效应的影响，造成用以驱动显示面板的栅极驱动器中某些控制节点较不稳定，进而导致栅极驱动器的操作失效。

因此，如何能改善栅极驱动器中因控制节点较不稳定而造成操作失效的问题，并可适用于窄边框的产品应用，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的一方式提供了一种显示面板。显示面板包含多条栅极线与栅极驱动器。栅极驱动器包含多个串接的驱动级，且每一驱动级耦接至多条栅极线中的对应者。多个驱动级中第N级驱动级包含驱动单元与输入控制单元。驱动单元用以根据控制节点的控制电压位准而选择性传送第一频率信号，以输出第一栅极驱动信号。输入控制单元用以根据第二频率信号而选择性地传送多个驱动级中第(N-1)级驱动级输出的第二栅极驱动信号至控制节点，以调整控制电压位准至第一电压位准和第二电压位准中的一者。其中N为正整数，且第一电压位准低于第二电压位准。第一频率信号的上升边缘与第二频率信号的下降边缘之间具有预定时间区间，且于预定时间区间内，输入控制单元将控制电压位准下拉至第一电压位准。

本发明的另一方式提供了一种栅极驱动器。栅极驱动器包含多个串接的驱动级。多个驱动级中的每一者包含第一开关、第二开关与第一电容。第一开关的第一端用以接收第一频率信号，第一开关的第二端用以输出第一栅极驱动信号，且第一开关的控制端耦接至控制节点。第二开关的第一端用以接收前级驱动级所输出的第二栅极驱动信号，第二开关的第二端耦接至控制节点，且第二开关的一控制端用以接收第二频率信号。第一电容的第一端耦接至控制节点，且第一电容的第二端耦接至第一开关的第二端。第一频率信号的上升边缘与第二频率信号的下降边缘之间具有预定时间区间，且于预定时间区间内，第二开关为导通以将控制节点的电压位准维持于低电压位准。

本发明的另一方式提供了一种控制方法。控制方法适用于一种栅极驱动器，其中栅极驱动器包含多个串接的驱动级，且多个驱动级中每一者包含第一开关与第二开关。控制方法包含下列步骤：根据第一频率信号导通第二开关而选择性地传送前级驱动级输出的第一栅极驱动信号至控制节点，以调整控制电压位准至第一电压位准与第二电压位准中的一者，其中第一电压位准低于第二电压位准；以及根据控制节点的控制电压位准导通第一开关而接收第二频率信号，以输出第二栅极驱动信号，其中第一频率信号的下降边缘与第二频率信号的上升边缘之间具有预定时间区间，且于预定时间区间内，经由第二开关将控制电压位准下拉至第一电压位准。

综上所述，本发明所揭示的显示面板与栅极驱动器及其控制方法可适用于窄边框的产品应用，并在电容耦合效应下的操作可靠度得以改善。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例所示出的一种显示面板的示意图；

图2为根据本发明的一实施例所示出的一种栅极驱动器的示意图；

图3为根据本发明的一实施例所示出的一种驱动级的示意图；

图4为根据本发明的一实施例所示出的一种控制方法的流程图；

图5为根据本发明的一实施例示出图3所示的驱动级于图4所示的控制方法中的操作的信号时序示意图；

图6A为根据本发明的一实施例所示出在期间T1内图3的驱动级中各开关的状态示意图；

图6B为根据本发明的一实施例所示出在期间T2内图3的驱动级中各开关的状态示意图；

图6C为根据本发明的一实施例所示出在期间T3内图3的驱动级中各开关的状态示意图；以及

图6D为根据本发明的一实施例所示出在期间T4内图3的驱动级中各开关的状态示意图。

附图标记

100：显示面板 120：影像显示区

122：像素阵列 124：像素

140：源极驱动器 160：栅极驱动器

DL1～DLN：数据线 GL1～GLM：栅极线

200：栅极驱动器 220：驱动级

G[1]：栅极驱动信号 G[2]：栅极驱动信号

G[3]：栅极驱动信号 G[n]：栅极驱动信号

G[n-1]：栅极驱动信号 HC1：频率信号

HC2：频率信号 HC3：频率信号

STV：初始信号 300：驱动级

320：驱动单元 340：输入控制单元

360：稳压单元 Q1：开关

Q2：开关 Q3：开关

Q4：开关 Q：控制节点

S：节点 Q[n]：控制电压位准

C1：电容 C2：电容

VSS：系统电压 400：方法

S420：步骤 S440：步骤

T1：期间 T2：期间

T3：期间 T4：期间

TD：预设时间区间 V1：电压位准

V2：电压位准 VH：电压位准

VL：电压位准 ΔV1：电压差

ΔV2：电压差 CP：寄生电容

具体实施方式

以下举实施例并配合所附附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等效果的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。

关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围。

另外，关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指两个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指两个或多个元件相互操作或动作。

请参照图1，图1为根据本发明的一实施例所示出的一种显示面板的示意图。如图1所示，显示面板包含影像显示区120、源极驱动器140与栅极驱动器160。影像显示区120包含由多条数据线DL1～DLN与多条栅极线GL1～GLM配置而形成的像素阵列122以及多个像素124，且多个像素124配置于像素阵列122中。

源极驱动器140耦接多条数据线DL1～DLN，并用以输出数据信号通过数据线DL1～DLN传送至影像显示区120给对应的像素124，而栅极驱动器160耦接栅极线GL1～GLM，并用以依序输出栅极驱动信号至栅极线GL1～GLM，通过栅极线GL1～GLM传送至影像显示区120给对应的像素124。

请参照图2，图2为根据本发明的一实施例所示出的一种栅极驱动器的示意图。如图2所示，栅极驱动器200包含多个驱动级220。多个驱动级220彼此互相串接，并根据频率信号HC1、频率信号HC2与频率信号HC3中的两者以及前一级驱动级220产生相应的栅极驱动信号G[n]，其中频率信号HC1、频率信号HC2与频率信号HC3彼此之间具有一预定相位差。

举例而言，如图2所示，第一级驱动级220用以根据频率信号HC3、频率信号HC1与初始信号STV而产生栅极驱动信号G[1]。第二级驱动级220用以根据频率信号HC1、频率信号HC2与第一级驱动级220输出的栅极驱动信号G[1]产生栅极驱动信号G[2]。第三级驱动级220用以根据频率信号HC2、频率信号HC3与栅极驱动信号G[2]产生栅极驱动信号G[3]。依此类推，栅极驱动器200可依序输出栅极驱动信号G[1]～G[M]至前述的多条栅极线GL1～GLM。

以下段落将提出各个实施例，来说明上述驱动级220的功能与应用，但本发明并不仅以下所列的实施例为限。

请参照图3，图3为根据本发明的一实施例所示出的一种驱动级的示意图。以下以图2所示的多级驱动级220中的一第N级驱动级220配合图3所示实施例为例进行说明，其中N为正整数。

如图3所示，驱动级300包含驱动单元320、输入控制单元340以及稳压单元360。驱动单元320用以根据控制节点Q上的控制电压位准Q[n]而选择性地传送频率信号HC1，以输出栅极驱动信号G[n]。输入控制单元340用以根据频率信号HC3而选择性地传送第(N-1)级驱动级所输出的栅极驱动信号G[n-1]，借此调整控制电压位准Q[n]至电压位准VL与电压位准VH中的一者。于各个实施例中，上述的电压位准VL低于电压位准VH。稳压单元360用以在频率信号HC1与频率信号HC3皆处于电压位准VL时，下拉栅极驱动信号G[n]至电压位准VL。于各个实施例中，前述的频率信号HC1的上升边缘与频率信号HC3的下降边缘之间经设置以具有预定时间区间。借由此种设置方式，驱动级300在电容耦合效应的影响下仍可具有稳定电路操作。具体操作与相关说明将于后所述。

详细而言，如图3所示，驱动单元320包含电容C1与开关Q1，且输入控制单元340包含开关Q2。电容C1的第一端耦接至控制节点Q，且电容C1的第二端用以输出栅极驱动信号G[n]。开关Q1的第一端用以接收频率信号HC1，开关Q1的第二端耦接至电容C1的第二端，且开关Q1的控制端耦接于控制节点Q，开关Q1根据控制节点Q的控制电压位准Q[n]而选择性地传送频率信号HC1，使得频率信号HC1经由开关Q1的第二端输出作为栅极驱动信号G[n]。开关Q2的第一端用以接收栅极驱动信号G[n-1]，开关Q2的第二端耦接至控制节点Q，且开关Q2的控制端用以接收频率信号HC3。

再者，稳压单元360包含电容C2、开关Q3与开关Q4。电容C2的第一端用以接收频率信号HC1。开关Q3的第一端耦接至电容C2的第二端，开关Q3的第二端用以接收系统电压VSS，且开关Q3的控制端耦接至控制节点Q，开关Q3根据控制节点Q上的控制电压位准Q[n]而选择性地导通，进而传送系统电压VSS至电容C2的第二端。于各个实施例中，系统电压VSS可设置以具有电压位准VL的位准，但本发明不并以此为限。开关Q4的第一端耦接至电容C1的第二端，开关Q4的第二端用以接收系统电压VSS，且开关Q4的控制端电性耦接至电容C2的第二端，开关Q4根据电容C2的第二端上的电压位准而选择性地导通，进而传送系统电压VSS至电容C1的第二端。

图4为根据本发明的一实施例所示出的一种控制方法的流程图。控制方法400可适用于前述的栅极驱动器200与驱动级300，但不以此为限。图5为根据本发明的一实施例示出图3所示的驱动级于图4所示的控制方法中的操作的信号时序示意图。图6A为根据本发明的一实施例所示出在期间T1内图3的驱动级中各开关的状态示意图。为了方便说明，请一并参照图4、图5与图6A，驱动级300的操作将与控制方法400一并说明。

如图4所示，控制方法400包含步骤S420以及步骤S440。于步骤S420中，开关Q2根据频率信号HC3而导通，以选择性地传送栅极驱动信号G[n-1]至控制节点Q，进而将控制电压位准Q[n]调整至电压位准VL与电压位准VH中的一者。于步骤S440中，开关Q1根据控制电压位准Q[n]导通而接收频率信号HC1，以输出栅极驱动信号G[n]。

举例而言，如图5与图6A所示，于时间T1内，第(N-1)级驱动级300所输出的栅极驱动信号G[n-1]位于高电压位准(例如为电压位准VH)，频率信号HC3处于高电压位准，且频率信号HC1处于低电压位准(例如为电压位准VL)。因此，开关Q2为导通而传送栅极驱动信号G[n-1]至控制节点Q，且控制节点Q上的控制电压位准Q[n]因此被拉升至电压位准VH。同时，由于控制电压位准Q[n]被拉升至电压位准VH，开关Q3导通而传送系统电压VSS至电容C2的第二端(即节点S)，故节点S的电压位准被拉低至电压位准VL，使得开关Q4关断。

请一并参照图5与图6B，图6B为根据本发明的一实施例所示出在期间T2内图3的驱动级中各开关的状态示意图。

如图5与图6B所示，于期间T2内，频率信号HC3切换至电压位准VL，且频率信号HC1切换至电压位准VH。因此，开关Q2为关断。由于控制节点Q上的控制电压位准Q[n]于先前期间T1已先被拉升至电压位准VH，故开关Q1与开关Q3可保持导通，进而使得开关Q4保持关断。如此一来，频率信号HC1将经由电容C1而对控制节点Q再次充电，进而拉升控制节点Q上的控制电压位准Q[n]至电压位准V1，其中电压位准V1可表示为：V1＝VH+ΔV1，ΔV1为一电压差。此外，由于开关Q1为导通，第N级驱动级300所输出的栅极驱动信号G[n]会跟随频率信号HC1作动而切换至电压位准VH。

请一并参照图5与图6C，图6C为根据本发明的一实施例所示出在期间T3内图3的驱动级300中各开关的状态示意图。

如图5与图6C所示，于期间T3内，频率信号HC3与频率信号HC1皆处于电压位准VL。因此，开关Q2为关断。由于控制电压位准Q[n]于期间T2时已先被拉升至电压位准V1，故开关Q1与开关Q3仍可保持导通，并使开关Q4保持关断。如此一来，由于频率信号HC1切换至电压位准VL，第N级驱动级300所输出的栅极驱动信号G[n]会跟随频率信号HC1作动而切换至电压位准VL。同时，控制节点Q上的控制电压位准Q[n]经由电容C1被下拉至电压位准VH。于另一些实施例中，控制节点Q更经由开关Q1的寄生电容CP耦接至开关Q1的第一端。如此，控制节点Q将同时经由电容C1与寄生电容CP放电，而使控制电压位准Q[n]被下拉至电压位准V2，其中电压位准V2可表示为V2＝VH-ΔV2，ΔV2为一电压差。

请一并参照图5与图6D，图6D为根据本发明的一实施例所示出在期间T4内图3的驱动级中各开关的状态示意图。

如图5所示，于期间T4内，频率信号HC3切换至电压位准VH，且频率信号HC1先维持电压位准VL一段期间后在切换至电压位准VH。因此，开关Q2为导通而传送具有电压位准VL的栅极驱动信号G[n-1]至控制节点Q，而下拉控制节点Q上的控制电压位准Q[n]至电压位准VL。如此，开关Q1与开关Q3为关断。此时，由于频率信号HC1处于电压位准VH，开关Q4将被导通传送系统电压VSS至电容C1的第二端。如此一来，栅极驱动信号G[n]可稳定地被下拉至电压位准VL。

如图5所示，频率信号HC1的上升边缘与频率信号HC3的下降边缘经设置以具有预定时间区间TD。于预定时间区间TD内，频率信号HC1将开始转态至电压位准VH，以使得驱动级300可继续执行下一周期的操作。由于在预定时间区间TD内，频率信号HC3处于电压位准VH，开关Q3为导通而将传送栅极驱动信号G[n-1]持续至控制节点Q，使得控制电压位准Q[n]得以稳定维持于电压位准VL。如此一来，控制节点Q受到寄生电容CP与频率信号HC1的影响得以降低，进而提高驱动级300的操作可靠度。

上述的预定时间区间TD可根据频率信号HC3的致能期间(即处于电压位准VH的时间)与频率信号HC1的致能期间所重叠的比例而定。例如，预定时间区间TD可设置以让频率信号HC3的致能期间与频率信号HC1的致能期间之间有约10％～50％的重叠比例。上述仅为例示，本发明并不以此为限，本领域具有通常知识的人员可视实际应用调整预定时间区间TD的时间长度。

在一些类似技术中，频率信号HC1与频率信号HC3的相位彼此之间设置为互相相反。换句话说，当频率信号HC1处于电压位准VL时，频率信号HC3处于电压位准VH；且当频率信号HC1处于电压位准VH时，频率信号HC3处于电压位准VL。当频率信号HC1从电压位准VL切换至电压位准VH时，开关Q2为关闭。同时，频率信号HC1经由寄生电容CP传送至控制节点Q，而使得控制节点Q上的控制电压位准Q[n]拉升至电压位准VH。如此，开关Q1会被不正确地导通，而相应产生不必要的漏电流。换言之，若频率信号HC1与频率信号HC3两者的相位为互相相反时，开关Q1将产生漏电流而造成不必要的功率消耗。进一步地，当漏电流过大时，驱动级300的操作将会失效。

相对于上述的类似技术，本发明的输入控制单元340可于预定时间区间TD内将控制电压位准Q[n]下拉至电压位准VL，而使控制节点Q受到电容耦合效应的影响明显降低，故可改善驱动级300的操作可靠度。再者，借由上述的设置方式，电容C1与电容C2不需特别使用大电容即可让驱动级300可具有一定的操作可靠度。进一步地，驱动级300中借由4个开关Q1～Q4即可完成输出栅极驱动信号G[n]的操作，而使得驱动级300可适用于窄边框的产品应用。

综上所述，本发明所揭示的显示面板与栅极驱动器及其控制方法可适用于窄边框的产品应用，并在电容耦合效应下的操作可靠度得以改善。

虽然本发明已以实施方式揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种的变更与修饰，因此本发明的保护范围应当由所附的权利要求书所界定为准。

Claims (13)

1.一种显示面板，其特征在于，包含：

多条栅极线；以及

一栅极驱动器，包含多个串接的驱动级，其中所述驱动级中每一者电性耦接所述栅极线中的一对应栅极线，其中所述驱动级中的一第N级驱动级包含：

一驱动单元，用以根据一控制节点的一控制电压位准而选择性传送一第一频率信号，以输出一第一栅极驱动信号；以及

一输入控制单元，用以根据一第二频率信号而选择性地传送所述驱动级中的一第(N-1)级驱动级输出的一第二栅极驱动信号至所述控制节点，以调整所述控制电压位准至一第一电压位准和一第二电压位准中的一者，其中N为一正整数，且所述第一电压位准低于所述第二电压位准；

其中所述第一频率信号的一上升边缘与所述第二频率信号的一下降边缘之间具有一预定时间区间，且于所述预定时间区间内，所述输入控制单元将所述控制电压位准下拉至所述第一电压位准；

所述输入控制单元包含：

一开关，用以在所述预定时间区间内传送所述第二栅极驱动信号至所述控制节点，以将所述控制电压位准下拉至所述第一电压位准。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第二频率信号于所述第二电压位准时，所述开关还用以传送所述第二栅极驱动信号至所述控制节点，以将所述控制电压位准上拉至所述第二电压位准。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，在所述第一频率信号处于所述第一电压位准且所述第二频率信号处于所述第二电压位准时，所述开关为导通，且所述控制电压位准经所述开关下拉至所述第一电压位准。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述驱动单元包含：

一第一电容，其中所述第一电容的一第一端耦接至所述控制节点，且所述第一电容的一第二端用以输出所述第一栅极驱动信号；以及

一第一开关，用以根据所述控制电压位准而选择性地传送所述第一频率信号至所述第一电容的所述第二端。

5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，于所述第一频率信号处于所述第二电压位准时，所述控制电压位准经由所述第一电容上拉至一第三电压位准，其中所述第三电压位准高于所述第二电压位准。

6.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述第N级驱动级还包含：

一稳压单元，用以在所述第一频率信号与所述第二频率信号皆处于所述第一电压位准时，将所述栅极驱动信号下拉至所述第一电压位准。

7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述稳压单元包含：

一第二电容，其中所述第二电容的一第一端用以接收所述第一频率信号；

一第二开关，用以根据所述控制电压位准而选择性地传送一系统电压至所述第二电容的一第二端；以及

一第三开关，用以根据所述第二电容的所述第二端的电压准位而选择性地导通，以传送所述系统电压至所述第一电容的所述第二端。

8.一种栅极驱动器，其特征在于，包含多个串接的驱动级，其中所述驱动级中的每一者包含：

一第一开关，其中所述第一开关的一第一端用以接收一第一频率信号，所述第一开关的一第二端用以输出一第一栅极驱动信号，且所述第一开关的一控制端耦接至一控制节点；

一第二开关，其中所述第二开关的一第一端用以接收一前级驱动级所输出的一第二栅极驱动信号，所述第二开关的一第二端耦接至所述控制节点，且所述第二开关的一控制端用以接收一第二频率信号；以及

一第一电容，其中所述第一电容的一第一端耦接至所述控制节点，且所述第一电容的一第二端耦接至所述第一开关的所述第二端，

其中所述第一频率信号的一上升边缘与所述第二频率信号的一下降边缘之间具有一预定时间区间，且于所述预定时间区间内，所述第二开关为导通以将所述控制节点的电压位准维持于一低电压位准。

9.根据权利要求8所述的栅极驱动器，其特征在于，还包含：

一第二电容，其中所述第二电容的一第一端用以接收所述第一频率信号；

一第三开关，其中所述第三开关的一第一端耦接至所述第二电容的一第二端，所述第三开关的一第二端用以接收一系统电压，且所述第三开关的一控制端耦接至所述控制节点；以及

一第四开关，其中所述第四开关的一第一端耦接至所述第一电容的所述第二端，所述第四开关的一第二端用以接收所述系统电压，且所述第四开关的一控制端耦接至所述控制节点。

10.一种控制方法，其特征在于，适用于一种栅极驱动器，所述栅极驱动器包含多个串接的驱动级，其中所述驱动级中每一者包含一第一开关与一第二开关，所述控制方法包含：

根据一第一频率信号导通所述第二开关而选择性地传送一前级驱动级输出的一第一栅极驱动信号至一控制节点，以调整所述控制节点的一控制电压位准至一第一电压位准与一第二电压位准中的一者，其中所述第一电压位准低于所述第二电压位准；以及

根据所述控制节点的所述控制电压位准导通所述第一开关而接收一第二频率信号，以输出一第二栅极驱动信号，

其中所述第一频率信号的一下降边缘与所述第二频率信号的一上升边缘之间具有一预定时间区间，且于所述预定时间区间内，经由所述第二开关将所述控制电压位准下拉至所述第一电压位准；

调整所述控制电压位准的步骤包含：

在所述预定时间区间内导通所述第二开关，以传送所述第一栅极驱动信号至所述控制节点，而将所述控制电压位准下拉至所述第一电压位准。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，调整所述控制电压位准的步骤包含：

在所述第一频率信号处于所述第二电压位准时，导通所述第二开关，以传送所述第一栅极驱动信号至所述控制节点，而将所述控制电压位准上拉至所述第二电压位准。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述驱动级中每一者还包含一第一电容，其中所述第一电容的一第一端耦接于所述控制节点，所述第一电容的一第二端用以输出所述第二栅极驱动信号，输出所述第二栅极驱动信号的步骤包含：

根据所述控制电压位准导通所述第一开关，以将所述第二频率信号传送至所述第一电容的所述第二端；以及

在所述第二频率信号处于所述第二电压位准时，经由所述第一电容将所述控制电压位准上拉至一第三电压位准，以输出所述第二栅极驱动信号，其中所述第三电压位准高于所述第二电压位准。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包含：

在第一频率信号处于所述第二电压位准且所述第二频率信号处于所述第一电压位准时，关断所述第一开关并导通所述第二开关，以将所述控制电压位准下拉至所述第一电压位准。