CN105139823A - 一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路 - Google Patents
一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，包括：正边沿计数器，用于输出第一控制信号；负边沿计数器，用于输出第二控制信号；移位寄存器，用于接收一栅启动信号，并根据第一和第二控制信号输出多个时钟信号；预充电控制器，用于输出一预充电脉宽调制信号；以及电平转换器，用于根据预充电脉宽调制信号对至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。相比于现有技术，本发明藉由预充电控制器输出预充电脉宽调制信号，使得电平转换器可对至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。如此一来，预充电之后的时钟信号可提前打开薄膜晶体管的栅极从而给像素(pixel)充电，使像素更快地充至期望的电压电位，降低驱动电路的功耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器，尤其涉及一种用于该薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路。
背景技术
在薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay,TFT-LCD)中，每个像素具有一个薄膜晶体管(ThinFilmTransistor,TFT)，该薄膜晶体管的栅极电性连接至水平方向的扫描线，漏极电性连接至垂直方向的数据线，而源极电性连接至一像素电极。若在水平方向的某一条扫描线施加足够的正电压，会使得该条扫描线上的所有TFT打开，此时该条扫描线对应的像素电极会与垂直方向的数据线连接，从而将数据线的视讯信号电压写入像素，进而控制不同液晶的透光度以达到控制色彩的效果。
当前，现有的很多驱动电路主要是由液晶面板外黏接集成电路(例如，栅极驱动IC或源极驱动IC)来完成。相比之下，阵列基板行驱动(GatedriverOnArray,GOA)技术是直接将薄膜晶体管的栅极驱动电路(GateDriverICs)制作在阵列基板(ArraySubstrate)上，以代替由外接硅芯片制作的驱动芯片的一种技术。由于GOA电路可直接制作于液晶面板周围，与传统的TFT-LCD相比，不仅简化了制程工艺，而且还可降低产品成本。
另一方面，在现有技术中，若采用单边驱动的GOA电路结构，每一行对应一个GOA驱动单元，由于GOA驱动单元采用了较多的薄膜晶体管，对于设有GOA驱动单元的面板一侧，其边框设计就会较宽，这样不利于窄边框设计。此外，鉴于单个GOA驱动单元的驱动能力有限，尤其是同一扫描线控制的薄膜晶体管数量较多时，往往会造成最远端的栅极控制信号出现延迟情形。现有的一种解决方案是在于，采用双边驱动(Dual-sidedrive)的GOA电路结构，每一行采用两个GOA驱动单元进行驱动，每个GOA驱动单元分别设置于面板的两侧。然而，现有的双边驱动架构往往功耗较高，无法满足客户对于功耗的参数规格要求。例如，当对某一机种B116XAN04进行功耗测试时，若薄膜晶体管的阈值电压分别为21V和-8V，双边驱动时的GOA电路功耗为284.4mW；当断开右侧的GOA电路时，其左侧GOA电路功耗为154.1mW；当断开左侧的GOA电路时，其右侧GOA电路功耗为168.8mW，功耗相对偏高。
有鉴于此，如何设计一种薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，或对现有的驱动电路进行改进，以克服现有技术中的上述功耗过大的缺陷，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路所存在的上述缺陷，本发明提供了一种采用预充电脉宽调制信号进行预充电操作的薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路。
依据本发明的一个方面，提供了一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，包括：
一正边沿计数器，用于接收一时钟使能信号，并输出一第一控制信号；
一负边沿计数器，用于接收所述时钟使能信号，并输出一第二控制信号；
一移位寄存器，电性耦接至所述正边沿计数器和所述负边沿计数器，所述移位寄存器还用于接收一栅启动信号，并根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出多个时钟信号，其中相邻的两时钟信号之间具有一固定的相位差；
一预充电控制器，用于接收一预充电信号，并根据预设的控制策略输出一预充电脉宽调制信号；以及
一电平转换器，电性耦接至所述移位寄存器和所述预充电控制器，用于接收所述多个时钟信号，并根据所述预充电脉宽调制信号对所述多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。
在其中的一实施例，所述预充电脉宽调制信号在不同的预充电期间具有不同的脉冲宽度。
在其中的一实施例，所述预充电脉宽调制信号包括多个脉冲，每一脉冲仅对应于所述多个时钟信号中的奇数时钟信号，以实现所述奇数时钟信号的预充电操作。
在其中的一实施例，所述预充电脉宽调制信号包括多个脉冲，每一脉冲仅对应于所述多个时钟信号中的偶数时钟信号，以实现所述偶数时钟信号的预充电操作。
在其中的一实施例，所述薄膜晶体管液晶显示器采用双侧驱动机制，所述电平转换器输出的、经过预充电操作之后的时钟信号同时被传送至两侧的第一GOA(GateOnArray，阵列基板行驱动)电路和第二GOA电路。
在其中的一实施例，当所述预充电脉冲调制信号对应于奇数预充电操作时，第一GOA电路对应的数据传送期间小于第二GOA电路对应的数据传送期间。
在其中的一实施例，当所述预充电脉冲调制信号对应于偶数预充电操作时，第一GOA电路对应的数据传送期间大于第二GOA电路对应的数据传送期间。
在其中的一实施例，所述移位寄存器包括多个级联的D触发器，藉由所述D触发器的翻转操作来形成具有固定相位差的所述多个时钟信号。
采用本发明的薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，其正边沿计数器接收一时钟使能信号并输出一第一控制信号，其负边沿计数器接收该时钟使能信号并输出一第二控制信号，移位寄存器电性耦接至正边沿计数器和负边沿计数器，用于接收一栅启动信号并根据第一控制信号和第二控制信号输出多个时钟信号，预充电控制器接收一预充电信号并根据预设的控制策略输出一预充电脉宽调制信号，电平转换器电性耦接至移位寄存器和预充电控制器，用来接收多个时钟信号并根据预充电脉宽调制信号对多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。
相比于现有技术，本发明的驱动电路设有预充电控制器，藉由其接收一预充电信号，并根据诸如奇数预充电方式或偶数预充电方式输出一预充电脉宽调制信号，电平转换器根据预充电脉宽调制信号对多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。如此一来，预充电之后的上述时钟信号可提前打开薄膜晶体管的栅极从而给像素(pixel)充电，使像素在实际的充电时间内更快地充至期望的电压电位，降低驱动电路的功耗。此外，预充电脉宽调制信号的脉宽是可调节的，在不同的预充电期间能够输出不同的脉冲宽度，控制方式非常灵活。试验数据表明，采用了本发明的驱动电路后，GOA电路的功耗可从原来的284.4mW降至227.2mW，即，节省了约20％的电能。再者，本发明的驱动电路还可与源驱动器进行配合，例如，当预充电脉冲调制信号实行奇数预充电方式时，第一GOA电路对应的源驱动器的数据传送期间小于第二GOA电路对应的源驱动器的数据传送期间；又如，当预充电脉冲调制信号实行偶数预充电方式时，第一GOA电路对应的源驱动器的数据传送期间大于第二GOA电路对应的源驱动器的数据传送期间。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出现有技术的一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路的关键信号的控制时序图；
图2示出依据本发明的一实施方式，用于薄膜晶体管液晶显示器的、可降低GOA电路功耗的驱动电路的结构框图；
图3示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的一实施例的各关键信号的控制时序图；
图4示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的另一实施例的各关键信号的控制时序图；
图5示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的又一实施例的各关键信号的控制时序图；
图6示出采用图5的控制时序之后，源驱动器输出的数据与多个时钟信号相配合的波形示意图；
图7示出在图2的驱动电路中，移位寄存器的结构组成的示意性实施例；以及
图8示出基于图7的移位寄存器的逻辑电路的各关键信号的控制时序和波形示意图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出现有技术的一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路的关键信号的控制时序图。
参照图1，VST表示栅启动信号，VCE表示时钟使能信号，CLK1、CLK2、CLK3和CLK4表示具有固定相位差的多个时钟信号，t1、t2、t3和t4分别表示时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4的上升沿(risingedge)。则，t1～t2的时间期间等于t2～t3的时间期间，也等于t3～t4的时间期间。控制信号STV与栅启动信号VST的波形完全相同。如我们所知晓的，当薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的分辨率较高时，同一扫描线上的部分薄膜晶体管往往会因为扫描频率过高而导致对像素的充电时间不足。
实验测试表明，即使采用双边驱动(Dual-sidedrive)的GOA电路结构，每一行采用两个GOA驱动单元进行驱动，每个GOA驱动单元分别设置于面板的两侧以便驱动每行扫描线上的一半数量的薄膜晶体管，仍然会存在功耗偏高的情形，无法满足客户的参数规格要求。以某一机种B116XAN04为例，若薄膜晶体管的阈值电压分别为21V和-8V，双边驱动时的GOA电路功耗加总为284.4mW。当断开右侧的GOA电路时，其左侧GOA电路功耗为154.1mW；当断开左侧的GOA电路时，其右侧GOA电路功耗为168.8mW，并不能达到客户对于电路的功耗要求。
为了解决现有技术中的上述问题，本发明揭示了一种采用预充电脉宽调制信号进行预充电操作的薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路。其中，图2示出依据本发明的一实施方式，用于薄膜晶体管液晶显示器的、可降低GOA电路功耗的驱动电路的结构框图。
参照图2，该驱动电路1包括一正边沿计数器(positiveedgecounter)100、一负边沿计数器(negativeedgecounter)102、一移位寄存器(shifterregister)104、一预充电控制器(pre-chargecontroller)106以及一电平转换器(levelshifter)108。
具体而言，正边沿计数器100用于接收一时钟使能信号VCE，并输出一第一控制信号。负边沿计数器102也接收上述时钟使能信号VCE，并输出一第二控制信号。移位寄存器104电性耦接至正边沿计数器100和负边沿计数器102。移位寄存器104还用于接收一栅启动信号VST，并根据来自正边沿计数器100的第一控制信号和来自负边沿计数器102的第二控制信号输出多个时钟信号。其中任意相邻的两时钟信号之间具有一固定的相位差。预充电控制器106用于接收一预充电信号PCP，并根据预设的控制策略输出一预充电脉宽调制信号。电平转换器108电性耦接至移位寄存器104和预充电控制器106。电平转换器108用于接收来自移位寄存器104的多个时钟信号，并根据来自预充电控制器106的预充电脉宽调制信号对多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。
由上述可知，本发明增加设置了预充电控制器106，藉由其接收一预充电信号，并输出一预充电脉宽调制信号，使得电平转换器108可利用所输出的预充电脉宽调制信号对至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。如此一来，预充电之后的上述时钟信号可提前打开薄膜晶体管的栅极从而给像素充电，降低了GOA电路的功耗。
以下，结合图3至图5分别示意性地说明预充电控制器的预充电策略。其中，图3示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的一实施例的各关键信号的控制时序图。
参照图3，在该实施例中，预充电脉宽调制信号PCP在不同的预充电期间具有不同的脉冲宽度。例如，预充电脉宽调制信号PCP的前两个正脉冲的脉冲宽度为T1，而后三个正脉冲的脉冲宽度为T2，且T2大于T1。对应地，时钟信号CLK1和CLK2的预充电时间基本相等(如虚线圆圈位置所示)，以及时钟信号CLK3和CLK4的预充电时间也基本相等(如虚线圆圈位置所示)。此外，从控制时序也可得知，上一级时钟信号的正脉冲被拉低是由下一级时钟信号的上升沿来驱动。并且，下一级时钟信号的上升沿执行预充电操作时也会将上一级时钟信号的正脉冲拉低。
图4示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的另一实施例的各关键信号的控制时序图。
将图4与图3进行比较，其主要区别是在于，预充电脉宽调制信号PCP1的脉冲相对于时钟使能信号并不是连续的。换言之，预充电脉宽调制信号PCP1虽然包括多个脉冲，但每一脉冲仅对应于多个时钟信号中的奇数时钟信号，以实现奇数时钟信号的预充电操作。在此，预充电脉冲调制信号PCP1的每个正脉冲的脉冲宽度均相等且为Todd。在时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4中，CLK1和CLK3为奇数时钟信号，CLK2和CLK4为偶数时钟信号。
图5示出在图2的驱动电路中，基于预充电脉宽调制信号的又一实施例的各关键信号的控制时序图。图6示出采用图5的控制时序之后，源驱动器输出的数据与多个时钟信号相配合的波形示意图。
将图5与图3进行比较，其主要区别是在于，预充电脉宽调制信号PCP1的脉冲相对于时钟使能信号并非连续。类似于图4，在图5的实施例中，预充电脉宽调制信号PCP1包括多个脉冲，且每一脉冲仅对应于多个时钟信号中的偶数时钟信号(CLK2、CLK4)，以实现偶数时钟信号的预充电操作。在此，预充电脉冲调制信号PCP2的每个正脉冲的脉冲宽度均相等且为Teven。
进一步参照图6，在一些实施例中，薄膜晶体管液晶显示器采用双侧驱动机制，第一GOA(GateOnArray，阵列基板行驱动)电路和第二GOA电路分别设置在面板两侧。电平转换器输出的、经过预充电操作之后的时钟信号同时被传送至两侧的第一GOA电路和第二GOA电路。在图6中，预充电脉宽调制信号对应于偶数预充电操作模式，第一GOA电路对应的数据(DATA)传送期间A大于第二GOA电路对应的数据(DATA)传送期间B。在另一些实施例中，预充电脉宽调制信号对应于奇数预充电操作模式，第一GOA电路对应的数据传送期间小于第二GOA电路对应的数据传送期间。由于第一GOA电路和第二GOA电路对应的数据传送期间交替变化，大约可节省2～5％的电源功率。
图7示出在图2的驱动电路中，移位寄存器的结构组成的示意性实施例。图8示出基于图7的移位寄存器的逻辑电路的各关键信号的控制时序和波形示意图。
参照图7和图8，在该示意性的移位寄存器架构中，其包括4个级联的D触发器，藉由这些D触发器的翻转操作来形成具有固定相位差的多个时钟信号。在此，具有固定相位差的多个时钟信号为OUT1、OUT2、OUT3和OUT4。预充电脉宽调制信号对这些时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作，预充电操作之后的时钟信号可分别对应为CLK1、CLK2、CLK3和CLK4。
从图7可知，第一行第一个D触发器的输入端接收一栅启动信号YDIO(VST)，时钟信号为正边沿计数器输出的信号，输出信号为RST1作为第二行第一个D触发器的复位信号。第二行第一个D触发器的输入端接收栅启动信号YDIO(VST)，时钟信号为负边沿计数器输出的信号，输出信号为OUT1。
第一行第二个D触发器的输入端接收信号RST1，时钟信号仍为正边沿计数器输出的信号，输出信号为RST2作为第二行第二个D触发器的复位信号。第二行第二个D触发器的输入端接收信号OUT1，时钟信号仍为负边沿计数器输出的信号，输出信号为OUT2。类似地，复位信号RST3和RST4分别为第一行第三个D触发器和第四个D触发器的输出信号。第二行第三个D触发器和第四个D触发器分别输出信号OUT3和OUT4。如此一来，信号OUT1、OUT2、OUT3和OUT4之间具有一固定的相位差，形成一移位式的时钟序列。
如图8所示，控制信号YDIO和栅启动信号VST的波形完全一致，只是高电平的电压值可能有所不同。预充电脉宽调制信号PCP(虚线矩形框所示)包括多个不同脉宽的脉冲，其中，时钟信号CLK2、CLK3和CLK4靠前端的脉冲的预充电期间相对较短(虚线椭圆框所示)，而时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4靠后端的脉冲的预充电期间相对较长(虚线圆圈所示)。本领域的技术人员应当理解，复位信号RST1、RST2、RST3和RST4、输出信号OUT1、OUT2、OUT3和OUT4以及其他信号的波形对应于图7中的逻辑电路。
采用本发明的薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，其正边沿计数器接收一时钟使能信号并输出一第一控制信号，其负边沿计数器接收该时钟使能信号并输出一第二控制信号，移位寄存器电性耦接至正边沿计数器和负边沿计数器，用于接收一栅启动信号并根据第一控制信号和第二控制信号输出多个时钟信号，预充电控制器接收一预充电信号并根据预设的控制策略输出一预充电脉宽调制信号，电平转换器电性耦接至移位寄存器和预充电控制器，用来接收多个时钟信号并根据预充电脉宽调制信号对多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。
相比于现有技术，本发明的驱动电路设有预充电控制器，藉由其接收一预充电信号，并根据诸如奇数预充电方式或偶数预充电方式输出一预充电脉宽调制信号，电平转换器根据预充电脉宽调制信号对多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。如此一来，预充电之后的上述时钟信号可提前打开薄膜晶体管的栅极从而给像素(pixel)充电，使像素在实际的充电时间内更快地充至期望的电压电位，降低驱动电路的功耗。此外，预充电脉宽调制信号的脉宽是可调节的，在不同的预充电期间能够输出不同的脉冲宽度，控制方式非常灵活。试验数据表明，采用了本发明的驱动电路后，GOA电路的功耗可从原来的284.4mW降至227.2mW，即，节省了约20％的电能。再者，本发明的驱动电路还可与源驱动器进行配合，使数据传送期间交替变化，以便节省2～5％的电源功率。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种用于薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路，其特征在于，该驱动电路包括：
一正边沿计数器，用于接收一时钟使能信号，并输出一第一控制信号；
一负边沿计数器，用于接收所述时钟使能信号，并输出一第二控制信号；
一移位寄存器，电性耦接至所述正边沿计数器和所述负边沿计数器，所述移位寄存器还用于接收一栅启动信号，并根据所述第一控制信号和所述第二控制信号输出多个时钟信号，其中相邻的两时钟信号之间具有一固定的相位差；
一预充电控制器，用于接收一预充电信号，并根据预设的控制策略输出一预充电脉宽调制信号；以及
一电平转换器，电性耦接至所述移位寄存器和所述预充电控制器，用于接收所述多个时钟信号，并根据所述预充电脉宽调制信号对所述多个时钟信号中的至少部分时钟信号的上升沿进行预充电操作。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述预充电脉宽调制信号在不同的预充电期间具有不同的脉冲宽度。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述预充电脉宽调制信号包括多个脉冲，每一脉冲仅对应于所述多个时钟信号中的奇数时钟信号，以实现所述奇数时钟信号的预充电操作。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述预充电脉宽调制信号包括多个脉冲，每一脉冲仅对应于所述多个时钟信号中的偶数时钟信号，以实现所述偶数时钟信号的预充电操作。
5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述薄膜晶体管液晶显示器采用双侧驱动机制，所述电平转换器输出的、经过预充电操作之后的时钟信号同时被传送至两侧的第一GOA(GateOnArray，阵列基板行驱动)电路和第二GOA电路。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，当所述预充电脉冲调制信号对应于奇数预充电操作时，第一GOA电路对应的数据传送期间小于第二GOA电路对应的数据传送期间。
7.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，当所述预充电脉冲调制信号对应于偶数预充电操作时，第一GOA电路对应的数据传送期间大于第二GOA电路对应的数据传送期间。
8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述移位寄存器包括多个级联的D触发器，藉由所述D触发器的翻转操作来形成具有固定相位差的所述多个时钟信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151209 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |