CN1779774A - 栅线驱动电路和显示装置及其驱动装置和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种栅线驱动电路、显示装置、驱动装置和驱动方法。在栅线驱动电路、显示装置、驱动装置和驱动方法中，移位寄存器响应进位信号顺次地移动高电平数据，并输出高电平数据。电平转换器基于高电平数据对外部提供的第一电压进行电平转换。输出缓冲器缓冲电平转换了的第一电压，并将被缓冲的电平转换了的第一电压输出到延迟部分。延迟部分延迟被缓冲的电平转换了的第一电压，并将被延迟的电平转换了的第一电压输出到栅线。因此，用于栅线驱动电路的输出级的延迟部分用来延迟栅信号，从而防止由反冲电压导致的显示品质的劣化。

Description

栅线驱动电路和显示装置及其驱动装置和驱动方法
                           技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCD)。更具体地说，本发明涉及一种在驱动电路的输出级具有阻抗的栅线驱动电路、具有该驱动电路的LCD装置、用于该显示装置的驱动装置和用于该显示装置的驱动方法。
                           背景技术
LCD装置将可调节的电场施加到具有各向异性的介电常数的液晶材料。这种液晶材料置于两个基板层之间，从而调节穿透液晶材料的光的量，从而显示优质的图像。在LCD装置中，施加可调节的电场的数据信号由施加到栅接线端的栅信号电压控制。可调节的数据信号电压逐渐地改变液晶材料的偏振状态，以使LCD装置显示各种灰度等级。
为了实现此，LCD装置典型地包括源驱动器集成电路(IC)及驱动源驱动IC的源印刷电路板(PCB)、栅驱动IC及驱动栅驱动IC的栅PCB。
近来，为了降低制造成本和简化制造工艺，已增加了源驱动IC和栅驱动IC的输出通道的数目。例如，在SXGA 642×342分辨率的LCD面板中使用的源驱动器IC已采用642个输出通道代替384个输出通道，将IC的数目从十个单元减小到六个。相似地，栅驱动IC已采用342个输出通道代替256个输出通道，将这些IC的数目从四个单元减小到三个。
然而，当这些多通道IC用于LCD面板中时，它们连接到可变长度的扇出。这些扇出的变化的长度引起变化的幅度的反冲电压，这劣化了LCD装置的显示特性。
另外，随着LCD面板的尺寸变大，由于栅电压的阻容延迟(RC延迟)增加，所以反冲电压也增加，因而增加了失真。
                           发明内容
本发明能够以多种方式实施，包括作为一种方法和一种装置。下面讨论本发明的各种实施例。
本发明的一方面，将栅信号输出到形成于显示面板上的多个栅线的栅线驱动电路包括移位寄存器、电平转换器、输出缓冲器和延迟部分。
移位寄存器响应进位信号按一线时间间隔顺次地移动高电平数据，并输出所移动的高电平数据。电平转换器基于来自移位寄存器的高电平数据对外部提供的第一电压进行电平转换，并输出电平转换了的第一电压。输出缓冲器缓冲来自电平转换器的电平转换了的第一电压，并输出缓冲了的第一电压。延迟部分对来自输出缓冲器的缓冲了的第一电压强制延迟预定的时间，并将延迟了的第一电压输出到栅线。
本发明的另一方面，显示装置包括显示面板、数据驱动器部分和栅驱动器部分。
显示面板包括多个栅线、多个数据线、形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中并电连接到栅线和数据线的多个开关元件以及分别电连接到多个开关元件的多个像素。配置数据驱动器部分以将数据信号输出到数据线，配置栅驱动器部分以将栅信号强制延迟，并将强制延迟了的栅信号输出到栅线。
本发明的另一方面，显示装置包括显示面板、数据驱动器部分、栅驱动器部分和多个扇出。
显示面板包括多个栅线、多个数据线、形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中并电连接到栅线和数据线的多个开关元件以及分别电连接到多个开关元件的多个像素。配置数据驱动器部分以将数据信号输出到数据线，配置栅驱动器部分以将栅信号强制延迟，并将强制延迟了的栅信号输出到栅线。多个扇出将栅驱动器部分的输出级与栅线电连接，并具有基本相同的长度。
本发明的另一方面，驱动装置包括显示装置。该显示装置包括显示面板、数据驱动器部分和栅驱动器部分。
显示面板包括多个栅线、多个数据线、多个结合到栅线和数据线的开关元件和多个分别结合到多个开关元件的像素。配置数据驱动器部分以将数据信号输出到数据线，配置栅驱动器部分以将栅信号强制延迟，并将强制延迟了的栅信号输出到栅线。
本发明的另一方面，提供了一种驱动显示面板的驱动方法，该显示面板包括多个栅线、多个数据线、形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中并电连接到栅线和数据线的多个开关元件以及多个电连接到多个开关元件的液晶电容器，该驱动方法如下。将数据信号提供到多个数据线，响应外部提供的进位信号将强制延迟了的栅信号提供到多个栅线以将数据信号充进液晶电容器。
                             附图说明
通过参照下面结合附图考虑的详细描述，本发明的上述和其它优点将变得更加清楚，附图中：
图1是示出了LCD的单位单元的电路图；
图2是示出了施加到LCD的单位单元的栅电压和数据电压的波形图；
图3是示出了 数据电压和在LCD的单位单元处观察到的实际数据电压的波形图；
图4是示出了由图3中的反冲电压导致的显示特性劣化的视图；
图5是示出了相继施加到行方向栅线的栅电压的波形图；
图6是示出了根据本发明实施例的LCD装置的框图；
图7是示出了图6中的栅线驱动电路的框图；
图8是示出了从图7中栅线驱动电路输出的栅电压的波形图；
图9是示出了施加到图6中的LCD的单位单元的栅电压和数据电压的波形图；
图10是示出了当施加图9中的栅电压时施加到液晶层的实际数据电压的波形图；
图11是示出了根据本发明的实施例具有改善了的反冲电压特性的LCD装置的视图；
图12是示出了施加到图11中的任一栅线的栅电压的波形图；
图13是根据本发明实施例的LCD装置的框图；
图14是示出了连接图13中的栅线驱动电路和栅线的扇出的视图；
图15是示出了在传统装置的单元中观察到的反冲电压和实施例的反冲电压的波形图，所有的情形具有相同的列方向。
                      具体实施方式
下面，参照附图详细解释本发明的实施例。
图1是示出了LCD的单位单元的电路图。图2是示出了施加到单位单元的栅电压和数据电压的波形图。图3是示出了 数据电压和在LCD的单位单元处观察到的实际数据电压的波形图。
参见图1和图2，在第n帧期间，数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比具有正恒定电平，在第(n+1)帧期间，数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比具有负恒定电平。在第(n+2)帧期间，数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比又具有正恒定电平。
为了使形成在LCD面板上的开关元件薄膜晶体管(TFT)导通/截止，将栅电压Vg施加到栅线GL。
由于失真和其它影响，实际数据电压波形Vd经常看起来如图3所示。值得注意的是，实际数据电压波形Vd的正、负电平略有变化。更具体地说，在第n帧期间当栅电压Vg施加到开关元件TFT时，在单位单元处的电压变化称为第一反冲电压ΔVp1。ΔVp1表示通过数据线DL提供的数据电压Vd和实际施加到液晶层的电压之间的电压差。
在第(n+1)帧期间当栅电压Vg施加到开关元件TFT时，在单位单元处的电压变化称为第二反冲电压ΔVp2，第二反冲电压ΔVp2的幅度大于第一反冲电压ΔVp1的幅度。ΔVp2表示通过数据线DL提供的数据电压Vd和实际施加到液晶层的电压之间的电压差。如所说的那样，第二反冲电压ΔVp2大于第一反冲电压ΔVp1。
图4是示出了由图3中的反冲电压导致的图像缺陷的平面视图。可以看到，幅度随所关联的扇出的长度而变化的反冲电压产生图像失真。图5是示出了按次序施加到行方向栅线的栅电压的波形图。
参见图4和图5，当栅线驱动电路为每个栅线产生栅电压时，分别与列方向栅线和行方向栅线对应的反冲电压产生相当大的图像失真。
为了便于表示，不同的反冲电压ΔVp1、ΔVp2也共同地简称为Vk。在LCD面板30的邻近于栅驱动器20的极左边的部分中，在数据驱动器10的相对短的扇出40处的单位单元的反冲电压Vk相对高。相反地，在数据驱动器10的相对长的扇出50处的单位单元的反冲电压Vk相对低。中间长度的扇出60产生幅度在短扇出40产生的反冲电压Vk和长扇出50产生的反冲电压Vk的幅度之间的反冲电压Vk。总之，在LCD面板30的同一列方向的单位单元中，反冲电压的幅度根据单位单元的扇出长度而变化。另外，在LCD面板30的行方向的单位单元中，与左列部分对应的反冲电压Vk最高，与右列部分对应的反冲电压Vk最低。因此，单位单元的反冲电压沿LCD面板30的行改变。
总之，根据扇出的长度，反冲电压沿LCD面板30的列改变。相似地，反冲电压也沿LCD面板30的行改变。由此得出，LCD面板30的单位单元的均方根(RMS)电压根据在LCD面板30上的位置而改变。
实施例1
图6是示出了根据本发明示例性实施例的液晶显示装置的框图。
参见图6，根据本发明示例性实施例的LCD装置包括源驱动器部分100、栅驱动器部分200和LCD面板300。
源驱动器部分100包括多个源驱动器芯片110，并将多个数据电压提供给LCD面板300。源驱动器芯片110可直接集成在LCD面板300的外围区域附近，或者安装在额外的柔性印刷电路板(FPCB)上。
栅驱动器部分200包括多个栅线驱动电路(或栅驱动器芯片)210，并顺次地为LCD面板300提供多个强制延迟的栅电压。栅驱动器芯片210可直接集成在LCD面板300的外围区域附近，或者安装在额外的FPCB上。
LCD面板300包括多个栅线GL；多个数据线DL；多个开关元件TFT，每个开关元件TFT形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中；多个电结合到开关元件TFT的液晶电容器Clc；多个电结合到开关元件TFT的存储电容器Cst。
开关元件TFT通过栅线GL接收强制延迟了的栅电压，并通过数据线DL接收数据电压。根据强制延迟了的栅电压打开或关闭到液晶电容器Clc的电源，以充数据电压。当开关元件TFT导通时，存储电容器Cst存储通过开关元件TFT施加的数据电压，而当开关元件TFT截止时，存储电容器Cst为液晶电容器Clc提供所充的数据电压。
图7是进一步示出了栅线驱动电路210的细节的框图。图8是示出了从图7中的栅线驱动电路输出的示例性栅电压的波形图。
参见图6至图8，栅线驱动电路(或栅驱动器芯片)210包括移位寄存器212、电平转换器214、输出缓冲器216和延迟部分218，并且栅线驱动电路(或栅驱动器芯片)210将强制延迟了的电压顺次地提供给多个栅线GL。
移位寄存器212在规则的一线间隔中响应竖向起动信号STV和进位输入信号(CARRY IN)之一和栅时钟信号(GATE CLK)来顺次地移动高电平数据，从而将所移动的数据顺次地输出到电平转换器214，并将进位输出信号顺次地输出到下一个移位寄存器。详细地说，当栅驱动器芯片210电结合到包括第一栅线的栅线时，移位寄存器212基于竖向起动信号STV和栅时钟信号(GATE CLK)操作，竖向起动信号STV和栅时钟信号(GATE CLK)由外部提供。当栅驱动器芯片210电结合到包括其它栅线GL的栅线GL时，移位寄存器212基于进位输出信号(CARRY OUT)和栅时钟信号(GATE CLK)操作，进位输出信号(CARRY OUT)从前面的栅驱动器芯片提供，用作当前移位寄存器212的进位输入信号。
电平转换器214基于移位寄存器212的输出来转换外部提供的栅导通电压Von的电平，然后电平转换器214将电平转换了的栅导通电压Von输出到输出缓冲器216，以使开关元件TFT导通。
输出缓冲器216缓冲电平转换了的栅导通电压Von，并将电平转换了的栅导通电压Von输出到延迟部分218。
延迟部分218强制延迟缓冲了的栅导通电压Von，并将信号相继地输出到栅线GL。更具体地说，延长了栅导通电压Von的上升和下降时间，但是不改变栅导通电压Von的持续时间。在这个实施例中，可定时电压Von使得相继的脉冲交叠，如图8所示。
延迟部分218包括和栅线GL一样多的多个阻抗元件。在本实施例中，阻抗元件包括电阻。每个电阻可具有彼此相等的阻抗或不同的阻抗。
在这个实施例中，每个电阻具有不同的阻抗，也就是在栅线的中间部分的电阻具有相对大的阻抗，在栅线的外面部分的电阻具有相对小的阻抗。
当每个电阻具有相同的阻抗时，每个电阻阻抗的典型的范围为每个所结合的栅线的阻抗的大约百分之二十到大约百分之三十。在本实施例中，延迟部分218的阻抗大约为2kΩ。
图9是示出了施加到图6中的LCD 300的单位单元的栅电压和数据电压的波形图。
参见图6和图9，在第n帧期间数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比具有正恒定电平，在第(n+1)帧期间数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比具有负恒定电平。在第(n+2)帧期间数据电压Vd与公共接线端电压Vcom相比又具有正恒定电平。
栅电压Vg可在一个“线持续时间”内触发和施加，“线持续时间”由一帧持续时间和形成在LCD面板300上的多个栅线GL的数目限定。例如，当LCD面板具有642×342的分辨率和大约16.7ms(或1/60sec)的一帧持续时间时，栅电压Vg触发大约48.8ns(或16.7ms/342)。
图10是示出了当施加图9中的栅电压时施加到液晶层的实际数据电压的波形图。与图3相似，延迟部分218产生具有相对小的反冲电压ΔVp3的Vg信号，ΔVp3可称为第三反冲电压。与ΔVp1一样，ΔVp3表示通过数据线DL提供的数据电压Vd和实际施加到液晶层的电压之间的电压差。
同样，延迟部分218也产生相对小的第四反冲电压ΔVp4，与ΔVp2一样，ΔVp4也是通过数据线DL提供的数据电压Vd和实际施加到液晶层的电压之间的电压差。
图11是示出了根据本发明的实施例具有改善了的反冲电压特性的LCD装置的平面图。图12是示出了随机施加到图11中的栅线的栅电压的波形图。
参见图11和图12，因为栅驱动器芯片210为每个栅线输出强制延迟了的栅电压，所以与列方向栅线或行方向栅线对应的反冲电压Vk与图4示出的LCD相比具有相对少量的失真。
另外，在邻近于栅驱动器部分200的LCD面板300的极左列中，栅驱动器芯片210的相对短扇出的反冲电压Vk和相对长扇出的反冲电压Vk基本彼此相等。
因此，虽然在LCD面板300的相同行方向上扇出的长度彼此不同，但是单位单元的反冲电压Vk具有相对稳定的幅度偏差。
沿LCD面板300的相同行的单位单元在左部分和右部分具有相对均匀的反冲电压，反冲电压Vk的变化小。因而，由于减小了LCD面板300上的列方向的反冲电压的位置差，LCD面板300的RMS电压可均匀地分布，也可更加均匀地保持相邻列的亮度。
另外，由于减小了LCD面板300上的行方向的反冲电压的位置差，沿LCD面板300的行方向的RMS电压也可均匀地分布，可均匀地保持相邻行的亮度。
实施例2
图13是示出了根据本发明示例性实施例的LCD装置的框图。图14是示出了连接图13中的栅线驱动电路和栅线的扇出的平面图。
参见图13和图14，根据本发明示例性实施例的LCD装置包括源驱动器部分400、栅驱动器部分500和LCD面板600。
源驱动器部分400包括多个源驱动器芯片410，并将多个数据电压提供到LCD面板600。
栅驱动器部分500包括多个栅驱动器芯片510，并将多个栅电压相继地提供到LCD面板600。以一致的长度形成结合栅驱动器芯片的输出级和相对应的栅线的扇出的通路。
详细地，在栅驱动器芯片510的中间部分的扇出的长度和结合到栅驱动器芯片510的第一扇出或最后扇出的长度相同。因此，第一扇出和最后扇出通常是直的，然而第一扇出和最后扇出之间的扇出可具有各种形状诸如曲线、锯齿线、矩形摆线等。
在本实施例中，当栅线GL形成在阵列基板上时，扇出形成在LCD面板600的阵列基板的外围区域中。可选择地，扇出可形成在额外的FPCB上。多个导线形成在FPCB上，栅驱动器芯片510安装在FPCB上。FPCB电连接栅线GL和栅驱动器芯片510。
LCD面板600包括多个栅线GL；多个数据线DL；多个开关元件TFT，每个开关元件TFT形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中；多个电结合到开关元件TFT的液晶电容器Clc；多个电结合到开关元件TFT的存储电容器Cst。
开关元件TFT通过栅线GL接收强制延迟了的栅电压，并通过数据线DL接收数据电压。通过延迟了的栅电压打开或关闭到液晶电容器Clc的电源，以充数据电压Vd。当开关元件导通时，存储电容器Cst存储通过开关元件TFT施加的数据电压Vd，而当开关元件截止时，存储电容器Cst为液晶电容器Clc提供所充的数据电压Vd。根据本发明的这个实施例，为了减小反冲电压的偏离，在栅驱动器芯片的各输出级处形成多个具有几千欧的阻抗的阻抗元件，从而从栅驱动器芯片输出强制延迟了的栅电压，并施加到各栅线。
另外，根据本发明的另外实施例，为了减小反冲电压的偏离，基本等长度地形成结合栅驱动器芯片的输出级和相对应的栅线的扇出的通路，以补偿各扇出的阻抗，因而改善了显示特性。
本发明的示例性实施例可单独应用于各种LCD装置，并且可同时应用于一个LCD装置。例如，扇出可形成在邻近于阵列基板的外围区域中或形成在FPCB上。然而，由于外围区域或FPCB的尺寸是受限制的，所以优选地将两个示例性实施例应用到一个LCD装置。图15是示出了在传统装置的沿相同列方向的单元中观察到的反冲电压和本发明的示例性实施例的反冲电压的波形图。
在图15中，第一反冲电压曲线曲线I表示与传统装置的栅电压对应的反冲电压，第二反冲电压曲线曲线II表示与本发明的实施例的栅电压对应的反冲电压，所述本发明的实施例包括使用延迟了的栅电压的一种情形和使用具有相同长度的扇出的另一种情形。
参见图15，当施加栅电压而没有任何补偿时，在与最短路径的扇出对应的单元处的反冲电压最大。相反，在与最长路径的扇出对应的单元处的反冲电压最小。
带有补偿的情况下，诸如延迟栅电压或形成具有相同长度的扇出，沿相同列观察到的反冲电压基本一致。如上所述，由于在基本相同的时间将栅电压施加到与同一数据线对应的各栅线，所以栅线驱动电路可减小反冲电压并使亮度偏差最小化。
已经描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，本发明由权利要求限定，而不限于上面的描述中提出的具体细节，在不脱离如权利要求的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作出多种明显的变化。

Claims (17)

1、一种栅线驱动电路，将栅信号输出到形成在显示面板上的多个栅线，包括：
移位寄存器，响应进位信号按时间间隔顺次地移动高电平数据，并输出移动了的高电平数据；
电平转换器，基于来自所述移位寄存器的高电平数据对外部提供的第一电压进行电平转换，并输出电平转换了的第一电压；
输出缓冲器，缓冲来自所述电平转换器的所述电平转换了的第一电压，并输出缓冲了的第一电压；和
延迟电路，将来自所述输出缓冲器的所述缓冲了的第一电压延迟预定的时间，并将延迟了的第一电压输出到所述栅线。
2、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述时间间隔根据所述栅线的数目和一帧持续时间来限定。
3、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述延迟电路包括阻抗元件。
4、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述延迟电路的阻抗值在电结合到所述延迟电路的所述栅线之一的阻抗的大约百分之二十到大约百分之三十的范围内。
5、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述延迟电路包括具有大约2千欧的电阻的电阻元件。
6、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述电平转换了的第一电压的电压电平高于所述第一电压的电压电平。
7、如权利要求1所述的栅线驱动电路，其中，所述第一电压大约3.3伏，所述缓冲了的第一电压在大约20伏到大约40伏的范围内。
8、一种显示装置，包括：
显示面板，具有：
多个栅线；
多个数据线；
多个开关元件，形成在被相邻的所述栅线和相邻的所述数据线包围的区域中，所述开关元件电连接到所述栅线和所述数据线；和
多个像素，分别电连接到所述多个开关元件；
数据驱动器，配置所述数据驱动器以将数据信号输出到所述数据线；和
栅驱动器，配置所述栅驱动器以延迟栅信号，并将延迟了的栅信号输出到所述栅线。
9、如权利要求8所述的显示装置，其中，所述栅驱动器包括用于延迟所述栅信号的阻抗元件。
10、如权利要求9所述的显示装置，其中，所述阻抗元件与结合到所述栅驱动器的输出级的所述栅线对应地设置。
11、如权利要求9所述的显示装置，其中，所述阻抗元件的阻抗在结合到所述输出级的所述栅线的阻抗的大约百分之二十到大约百分之三十的范围内。
12、如权利要求9所述的显示装置，其中，所述阻抗元件包括具有大约2千欧的电阻的电阻元件。
13、如权利要求8所述的显示装置，还包括用于电连接所述栅驱动器和所述栅线的扇出，所述扇出具有基本相同的长度。
14、一种显示装置，包括：
显示面板，包括：
多个栅线；
多个数据线；
多个开关元件，形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中，所述开关元件电连接到所述栅线和所述数据线；和
多个像素，分别电连接到所述多个开关元件；
数据驱动器，配置所述数据驱动器以将数据信号输出到所述数据线；
栅驱动器，配置所述栅驱动器以强制延迟栅信号，所述栅驱动器具有输出级，配置所述输出级以将强制延迟了的栅信号输出到所述栅线；和
多个扇出，将所述栅驱动器的所述输出级电连接到所述栅线，所述扇出具有基本相同的长度。
15、一种用于驱动具有显示面板的LCD装置的驱动装置，所述显示面板包括多个栅线、多个数据线、结合到所述栅线和所述数据线的多个开关元件和分别结合到所述多个开关元件的多个像素，所述驱动装置包括：
数据驱动器，配置所述数据驱动器以将数据信号输出到所述数据线；和
栅驱动器，配置所述栅驱动器以延迟栅信号，并将延迟了的栅信号输出到所述栅线。
16、一种用于驱动LCD面板的驱动方法，所述LCD面板包括多个栅线、多个数据线、形成在被相邻的栅线和相邻的数据线包围的区域中并且连接到所述栅线和所述数据线的多个开关元件和电连接到所述多个开关元件的多个液晶电容器，所述方法包括：
将数据信号提供到所述多个数据线；和
响应外部提供的进位信号将延迟了的栅信号提供到所述多个栅线，以将所述数据信号充进所述液晶电容器。
17、如权利要求16所述的方法，其中，所述延迟了的栅信号的提供包括：
响应所述进位信号按时间间隔顺次地移动高电平数据，从而顺次地输出移动了的高电平数据；
基于所述高电平数据对外部提供的第一电压进行电平转换，从而输出电平转换了的第一电压；
缓冲所述电平转换了的第一电压，从而输出被缓冲的电平转换了的第一电压；和
将所述被缓冲的电平转换了的第一电压延迟预定的时间，从而将延迟了的电平转换了的第一电压提供到所述栅线。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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