CN107274847A - 显示装置、源极驱动电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置、源极驱动电路及其控制方法，该源极驱动电路包括：数模转换模块，用于将数据信号转换为模拟电压；放大模块，用于在开关信号的控制下对所述模拟电压进行放大；以及输出模块，所述输出模块连接至所述放大模块和输出端之间，用于为像素单元提供源极驱动信号，其中，所述输出模块包括多个并联的控制单元，所述控制单元按照导通电阻由大到小的次序依次导通。相对于现有技术，本发明实施例的源极驱动电路可有效降低电路的过冲效应，降低电路的噪声。

Description

显示装置、源极驱动电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，具体地涉及一种显示装置、源极驱动电路及其控制方法。
背景技术
近年来，随着显示技术的不断进步，液晶显示器已经成为市场上最常见的显示装置。对一般的液晶显示器而言，液晶驱动电路包括源极驱动电路和栅极驱动电路。
图1示出现有技术中显示装置中源极驱动电路的结构示意图。图中仅示出多个数据通道D1-Dn的源极驱动电路，n为非零自然数。该源极驱动电路包括移位寄存器110、对应于每个数据通道上的锁存器120、数模转换器130、输出缓冲器140以及输出模块150，其中，输出缓冲器140包括受控于开关信号open的运算放大器(图中未示出)，输出模块150包括受控于输出控制信号outen的晶体管T1。具体地，移位寄存器110分别与多个数据通道的锁存器120电连接，移位寄存器110依次选通一个数据通道的锁存器120，并将数据信号传输到相应的数据线上。以第一数据通道为例，第一数据通道的锁存器120、数模转换器130、输出缓冲器140以及输出模块150顺次连接。现有技术中，为了降低源极驱动电路的功耗，在其输出信号电平达到期望电平值时，会通过控制开关信号open由高电平跳变为低电平来关闭运算放大器。
图2示出了图1所示的源极驱动电路的时序图。在t1时刻，开关信号open和输出控制信号outen由低电平跳变为高电平，运算放大器开启，晶体管T1导通，该运算放大器和晶体管T1所在数据通道导通，但由于运算放大器重新开启时，在输出负载上会引起过冲效应，如图2所示，从t1时刻开始的一段时间内，源极驱动电路输出的源极驱动信号out产生较大的过冲电压，选定在时间轴上相距2.876μs的两点A、B，A、B两点间的电压差为793.1mV，可知在源极驱动信号out的电压为4.8V时，产生的过冲电压为793.1mV，这是由于瞬间充放电电流的不匹配导致的，它会恶化源极驱动电路的噪声性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低过冲效应、低功耗的显示装置、源极驱动电路及其控制方法。
根据本发明的一方面，提供一种源极驱动电路，包括：数模转换模块，用于将数据信号转换为模拟电压；放大模块，用于在开关信号的控制下对所述模拟电压进行放大；以及输出模块，所述输出模块连接至所述放大模块和输出端之间，用于为像素单元提供源极驱动信号，其中，所述输出模块包括多个并联的控制单元，所述控制单元按照导通电阻由大到小的次序依次导通。
优选地，所述输出模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元包括第一晶体管，所述第二控制单元包括第二晶体管，所述第一晶体管的第一通路端和所述第二晶体管的第一通路端连接至所述放大模块，所述第一晶体管的第二通路端与所述第二晶体管的第二通路端连接至所述输出端。
优选地，所述第一晶体管的导通电阻大于所述第二晶体管的导通电阻。
优选地，所述第一控制单元还包括第一电阻，所述第二控制单元还包括第二电阻，所述第一电阻连接至所述放大模块和所述第一晶体管的第一通路端之间，所述第二电阻连接至所述放大模块和所述第二晶体管的第二通路端之间。
优选地，所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻相等，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。
优选地，所述放大模块包括运算放大器，所述运算放大器的第一输入端连接至所述数模转换模块，所述运算放大器的第二输入端连接至所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接至所述输出模块，所述运算放大器的电源端接收所述开关信号，所述运算放大器的接地端接地。
优选地，还包括锁存器，锁存器用于锁存所述数据信号，并在锁存信号有效时将所述数据信号提供给所述数模转换模块。
优选地，各所述控制单元同时关闭。
根据本发明的第二方面，提供一种控制方法，用于控制根据前文所述的任一源极驱动电路，包括：控制数模转换模块将数据信号转换为模拟电压；利用开关信号控制放大模块将所述模拟电压进行放大；以及通过在放大模块开启时将输出模块的控制单元依次导通以及在放大模块关闭时将输出模块的控制单元同时关断，来控制输出模块为像素单元提供源极驱动信号。
根据本发明的第三方面，提供一种显示装置，其包括如前文所述的任一源极驱动电路。
本发明的有益效果为：
相对于现有技术，根据本发明的显示装置、源极驱动电路及其控制方法可有效降低源极驱动信号的过冲电压，降低电路的过冲效应，在降低电路功耗的基础上优化电路的噪声性能。
附图说明
图1示出了现有技术中显示装置中源极驱动电路的结构示意图。
图2示出了图1所示的源极驱动电路的时序图。
图3示出本发明第一实施例提供的源极驱动电路的结构示意图。
图4a示出根据本发明第一实施例的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
图4b示出根据本发明第二实施例的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
图4c示出根据本发明第三实施例提供的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
图5示出了本发明第一实施例提供的源极驱动电路的时序图。
图6示出本发明第四实施例提供的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本发明。
此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本发明的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。
图3示出了本发明实施例的显示装置中源极驱动电路的结构示意图。
如图3所示，图中仅示出了一条数据通道的源极驱动电路，该源极驱动电路200包括锁存器210、数模转换模块220、放大模块230以及输出模块240。
锁存器210用于接收、存储数据信号data，并在锁存信号有效时将数据信号data提供给数模转换模块220。
数模转换模块220与锁存器210相连，用于接收锁存器210提供的数据信号data，并将该数据信号data转换为模拟电压V1。
放大模块230例如包括运算放大器OPA，该运算放大器OPA的第一输入端连接至数模转换模块220，用于接收模拟电压V1，运算放大器OPA的第二输入端连接至运算放大器OPA的输出端，运算放大器OPA的输出端连接至输出模块240，运算放大器OPA的电源端接收开关信号open，运算放大器OPA的接地端接地。当开关信号open为高电平时，运算放大器OPA开启，用于对接收到的模拟电压V1进行放大，并将得到的放大后的模拟电压V2通过输出端提供给输出模块240；当开关信号open为低电平时，运算放大器OPA关闭。当开关信号open由低电平变为高电平时，在运算放大器OPA开启的瞬间，运算放大器OPA输出端处充放电电流不匹配，因此模拟电压V2将会存在一个电压值改变并逐渐恢复至稳定电压值的过程。
输出模块240连接在放大模块230和源极驱动电路200的输出端之间，用于接收放大后的模拟电压V2，并产生源极驱动信号out。
图4a示出根据本发明第一实施例的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
如图4a所示，输出模块240包括并联的第一控制单元241和第二控制单元242，第一控制单元241包括第一晶体管T1，第二控制单元242包括第二晶体管T2，第一晶体管T1和第二晶体管T2的控制端分别接收第一输出控制信号outen1和第二输出控制信号outen2，第一晶体管T1的第一通路端和第二晶体管T2的第一通路端连接至第一节点Q1，第一晶体管T1的第二通路端与第二晶体管T2的第二通路端连接至第二节点Q2，第一节点Q1连接至放大模块，用于接收经放大后的模拟电压V2，所述第二节点Q2连接至源极驱动电路的输出端，用于为像素单元提供源极驱动信号out。其中，第一晶体管T1的导通电阻大于第二晶体管T2的导通电阻，因此第一晶体管T1的导通电流较小，使得源极驱动信号out的电压变化速率较缓；且当输出模块240工作时，第一输出控制信号outen1先于第二输出控制信号outen2由低电平变为高电平，因此当运算放大器OPA重新开启时，第一晶体管T1的先导通，此时源极驱动信号out的电压变化速率较缓，随后第二晶体管T2与第一晶体管T1同时导通，使得源极驱动信号out能够跟随运算放大器OPA输出的模拟电压V2以达到稳定值。第一输出控制信号outen1和第二输出控制信号outen2的电平跳变时刻的间隔时间例如为1-5μs，然而本公开实施例不限于此，在另外的替代实施例中，二者电平跳变时刻的间隔时间可根据具体实施情况进行调整。
图4b示出根据本发明第二实施例的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
如图4b所示，输出模块340包括并联的第一控制单元341、第二控制单342以及第三控制单元343，第一控制单元341包括第一晶体管T1，第二控制单元342包括第二晶体管T2，第三控制单元343包括第三晶体管343，第一晶体管T1、第二晶体管T2以及第三晶体管T3的控制端分别接收第一输出控制信号outen1、第二输出控制信号outen2以及第三输出控制信号outen3，第一晶体管T1的第一通路端、第二晶体管T2的第一通路端以及第三晶体管T3的第一通路端连接至第一节点Q1，第一晶体管T1的第二通路端、第二晶体管T2的第二通路端以及第三晶体管T3的第二通路端连接至第二节点Q2，第一节点Q1连接至放大模块，用于接收经放大后的模拟电压V2，所述第二节点Q2连接至源极驱动电路的输出端，用于为像素单元提供源极驱动信号out。其中，第一晶体管T1的导通电阻大于第二晶体管T2的导通电阻，第二晶体管T2的导通电阻大于第三晶体管T3的导通电阻，且当输出模块340工作时，第一输出控制信号outen1先于第二输出控制信号outen2由低电平变为高电平，二者电平跳变时刻的间隔时间例如为1-5μs，第二输出控制信号outen2先于第三输出控制信号outen3由低电平变为高电平，二者电平跳变时刻的间隔时间例如为1-5μs，然而本公开实施例不限于此，在另外的替代实施例中，电平跳变时刻的间隔时间可根据具体实施情况进行调整。
图4c示出根据本发明第三实施例提供的源极驱动电路中采用的输出模块的结构示意图。
如图4c所示，输出模块440包括并联的第一控制单元441和第二控制单元441，第一控制单元441包括第一晶体管T1，第二控制单元442包括第二晶体管T2，第一晶体管T1和第二晶体管T2的控制端分别接收第一输出控制信号outen1和第二输出控制信号outen2，第一晶体管T1的第一通路端和第二晶体管T2的第一通路端分别经由第一电阻R1和第二电阻R2连接至第一节点Q1，第一晶体管T1的第二通路端与第二晶体管T2的第二通路端连接至第二节点Q2，第一节点Q1连接至放大模块，用于接收经放大后的模拟电压V2，所述第二节点Q2连接至源极驱动电路的输出端，用于为像素单元提供源极驱动信号out。其中，第一晶体管T1的导通电阻等于第二晶体管T2的导通电阻，第一电阻R1的阻值大于第二电阻R2的阻值，且当输出模块440工作时，第一输出控制信号outen1先于第二输出控制信号outen2由低电平变为高电平，二者电平跳变时刻的间隔时间例如为1-5μs，然而本公开实施例不限于此，在另外的替代实施例中，二者电平跳变时刻的间隔时间可根据具体实施情况进行调整。
图5示出了图3所示的源极驱动电路的时序图。
如图3、图4a和图5所示，在t1时刻，开关信号open由低电平跳变为高电平，第一输出控制信号outen1由低电平跳变为高电平，第二输出控制信号为低电平，运算放大器OPA开启，第一晶体管T1导通，由于第一晶体管T1电阻大且驱动能力较弱，因而可降低由于运算放大器OPA重新开启在输出负载上会引起的过冲效应。
在t1时刻至t2时刻，开关信号open和第一输出控制信号outen1为高电平，第二输出控制信号outen2为低电平，源极驱动信号out的电压随时间逐渐降低。
在t2时刻，开关信号open和第一输出控制信号outen1为高电平，第二输出控制信号outen2由低电平跳变为高电平，运算放大器OPA保持开启，第一晶体管T1和第二晶体管T2均导通，第二晶体管T2电阻较小，此时第一晶体管T1和第二晶体管T2同时用于为像素单元提供源极驱动信号out。对于源极驱动信号out，选定与t2时刻对应的点A，以及与点A在时间轴上相距2.906μs的点B，A、B两点间的电压差为316.8mV，可知在源极驱动信号out的电压为4.8V时，产生的过冲电压为316.8mV。
在t2时刻至t3时刻，开关信号open、第一输出控制信号outen1以及第二输出控制信号outen2均保持高电平，运算放大器OPA保持开启，第一晶体管T1和第二晶体管T2继续导通，源极驱动信号out的电压逐渐增大并保持稳定。
在t3时刻，开关信号open、第一输出控制信号outen1以及第二输出控制信号outen2均由高电平变化为低电平，运算放大器OPA、第一晶体管T1以及第二晶体管T2同时关断，完成此次输出过程。
源极驱动信号的电压为4.8V时，相对于现有技术，本发明实施例提供的源极驱动电路产生的过冲电压降低了约60％，较好地改善了过冲效应，在降低电路功耗的同时减小噪声对其他电路模块的影响，且结构简单，易于实现。
图6示出了本发明实施例的显示装置的结构示意图。
如图6所示，本发明实施例的显示装置500包括显示面板510、栅极驱动电路520、源极驱动电路530以及时序控制电路540，其中，源极驱动电路530请参见本发明第一至第三实施例中任一所提供的源极驱动电路。
显示面板510包括排成m×k阵列的m×k个像素单元511、k条分别传输栅极驱动信号G[1]至G[k]的扫描线以及m条分别传输数据信号D[1]至D[m]的数据线，m和k分别为非零自然数。每个像素单元211中包含像素电极以及用于导通或关断该像素电极的晶体管，所述晶体管例如为薄膜晶体管。在显示面板510中，位于同一行(所述“行”例如对应图中所示的横向方向)的像素单元中的各晶体管的栅极相连并向显示面板的边缘区域引出一条扫描线，k行像素单元分别通过对应的扫描线输出栅极驱动信号G[1]至G[k]；位于同一列(所述“列”例如对应图中所示的纵向方向)的像素单元中的各晶体管的源极相连并引出一条数据线，m列像素单元分别通过对应的数据线输出数据信号D[1]至D[m]；各像素单元中，晶体管的漏极与像素电极相连。
与显示面板集成与同一基板上的栅极驱动电路520包括多个栅极驱动单元GIA[1]至GIA[k]，栅极驱动单元GIA[1]至GIA[k]分别通过k条扫描线对显示面板1100中各行像素单元施加栅极驱动信号G[1]至G[k]，从而逐行地触发显示面板510中的各行像素单元，使被触发的像素单元行中的所有像素单元中的晶体管同时导通，以接收由源极驱动电路530通过数据线提供的数据信号D[1]至D[m]。
时序控制电路540用于对源极驱动电路530和栅极驱动电路520提供多个时钟信号以及启动信号(Start Vertical,STV)等控制信号(启动信号例如包括前级启动信号和后级启动信号)，其中，启动信号例如是一帧的开启信号。
上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种源极驱动电路，其特征在于，包括：
数模转换模块，用于将数据信号转换为模拟电压；
放大模块，用于在开关信号的控制下对所述模拟电压进行放大；以及
输出模块，所述输出模块连接至所述放大模块和输出端之间，用于为像素单元提供源极驱动信号，
其中，所述输出模块包括多个并联的控制单元，所述控制单元按照导通电阻由大到小的次序依次导通。
2.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其特征在于，所述输出模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元包括第一晶体管，所述第二控制单元包括第二晶体管，所述第一晶体管的第一通路端和所述第二晶体管的第一通路端连接至所述放大模块，所述第一晶体管的第二通路端与所述第二晶体管的第二通路端连接至所述输出端。
3.根据权利要求2所述的源极驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管的导通电阻大于所述第二晶体管的导通电阻。
4.根据权利要求2所述的源极驱动电路，其特征在于，所述第一控制单元还包括第一电阻，所述第二控制单元还包括第二电阻，所述第一电阻连接至所述放大模块和所述第一晶体管的第一通路端之间，所述第二电阻连接至所述放大模块和所述第二晶体管的第二通路端之间。
5.根据权利要求4所述的源极驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻相等，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。
6.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其特征在于，所述放大模块包括运算放大器，所述运算放大器的第一输入端连接至所述数模转换模块，所述运算放大器的第二输入端连接至所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接至所述输出模块，所述运算放大器的电源端接收所述开关信号，所述运算放大器的接地端接地。
7.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其特征在于，还包括锁存器，锁存器用于锁存所述数据信号，并在锁存信号有效时将所述数据信号提供给所述数模转换模块。
8.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其特征在于，各所述控制单元同时关闭。
9.一种控制方法，用于控制根据权利要求1至8任一项所述的源极驱动电路，其特征在于，包括：
控制数模转换模块将数据信号转换为模拟电压；
利用开关信号控制放大模块将所述模拟电压进行放大；以及
通过在放大模块开启时将输出模块的控制单元依次导通以及在放大模块关闭时将输出模块的控制单元同时关断，来控制输出模块为像素单元提供源极驱动信号。
10.一种显示装置，其特征在于，其包括如权利要求1至8任一项所述的源极驱动电路。
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