TWI381343B - 顯示裝置及其閘極驅動器 - Google Patents

Description

顯示裝置及其閘極驅動器

本發明係關於一種閘極驅動器，特別是關於一種具有輸入緩衝器的閘極驅動器。

液晶顯示裝置包含基板與相關之驅動裝置，更進一步來說，基板包括複數條資料線與複數條掃描線，以及由交錯的複數條資料線與複數條掃描線所界定而呈現矩陣型態的複數個畫素。為了使基板顯示一畫面，源極驅動器與閘極驅動器分別提供資料訊號與掃描訊號至對應的該些資料線與掃描線，而使得每一畫素能分別顯示對應的亮度與顏色。此外，閘極驅動器可以配置在顯示裝置的基板上。

第1A圖為在顯示裝置的基板上配置複數個閘極驅動器的一示意圖。第1A圖繪示出在基板110上配置了閘極驅動器113、115與117，三者皆藉著在基板110上的走線與參考電源電壓VSH、VSL相耦接。然而，因基板110上的走線具有電阻值，此將導致電流在流經走線時產生電壓降，也就是說在走線上將產生電壓準位飄移(IR drop)的現象，以致在走線的不同位置上具有相異的電壓值。亦即閘極驅動器113接收輸入電壓VSH1與VSL1，閘極驅動器115接收輸入電壓VSH2與VSL2，且閘極驅動器117接收輸入電壓VSH3與VSL3。

承上所述，由於電流流經走線而產生電壓降之故，閘極驅動器113、115與117的輸入電壓不一致，導致閘極驅動器113、115與117輸出至對應畫素的電壓偏離預期的電壓值。

然而，複數個閘極驅動器在基板上的配置亦可有其它的型式，如第1B圖所示，第1B圖為複數個閘極驅動器在顯示裝置的基板上的另一配置示意圖。第1B圖繪示出在基板120上配置了閘極驅動器123、125與127，藉著在基板120上的走線，閘極驅動器123耦接參考電源電壓VSH、VSL並接收輸入電壓VSH4與VSL4，閘極驅動器125耦接閘極驅動器123並接收輸入電壓VSH5與VSL5，且閘極驅動器127同樣亦耦接閘極驅動器125並接收輸入電壓VSH6與VSL6。

承上所述，由於電流流經走線時產生電壓降，以致在走線的不同位置上具有相異的電壓值(亦即電壓準位漂移)。閘極驅動器123、125與127的輸入電壓不一致，導致個別的閘極驅動器輸出至對應畫素的電壓偏離預期的電壓值。

本發明之目的在於提供一種閘極驅動器，由於其應用緩衝電壓輸出模組以緩衝參考電源電壓，故可有效地解決在相異的閘極驅動器之間，其輸入電壓不一致的問題，因而提高閘極驅動器輸出電壓的穩定度。

本發明之另一目的在於提供一種顯示裝置，分別提供複數個補償訊號至對應之次畫素電路中的電容，以提高次畫素間的對比度，因而能顯示更銳利更鮮明的高品質影像。

本發明之閘極驅動器包括接收一參考電源電壓並輸出一緩衝電壓的第一輸入緩衝器、輸出複數個掃描啟動訊號與複數個補償啟動訊號的控制電路、複數個補償輸出緩衝器與複數個掃描輸出緩衝器。其中複數個補償輸出緩衝器分別接收該些補償啟動訊號之一並分別輸出一補償訊號，並且複數個掃描輸出緩衝器接收該些掃描啟動訊號之一並分別輸出一掃描訊號。其中，每一個補償輸出緩衝器接收該第一緩衝電壓以作為電源。

本發明另提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括了基板、以第一方向形成於該基板上的複數條掃描線、以第二方向形成於該基板上的複數條資料線、設置於該複數條掃描線與該複數條資料線所定義之矩陣區域中之複數個畫素、形成於基板上且與該複數條掃描線實質上平行的複數條補償線、與該些資料線耦接的源極驅動器，以及閘極驅動器。其中，每一個畫素更包含第一次畫素電路，該第一次畫素電路包含一第一開關及一第一儲存電容，該第一儲存電容之第一端藉由該第一開關耦接於對應之資料線，且該第一儲存電容之第二端耦接於對應之補償線。除此之外，該閘極驅動器進一步包括緩衝電壓輸出模組、掃描訊號輸出模組、補償訊號輸出模組與控制模組。更詳細地說，緩衝電壓輸出模組耦接至一參考電源電壓並輸出一緩衝電壓，掃描訊號輸出模組耦接至該些掃描線，另外，補償訊號輸出模組藉由接收該緩衝電壓以作為電源並提供補償訊號至該些補償線，且該控制模組輸出訊號至該掃描訊號輸出模組與該補償訊號輸出模組。

承上所述，第2圖為依據本發明之一實施例之液晶顯示裝置的畫素之電路示意圖。液晶顯示裝置通常包括例如為玻璃材質的基板以及設置於基板上之複數條掃描線、複數條資料線、複數條補償線、複數個畫素、源極驅動器與閘極驅動器。上述之元件的配置可約略地描述如下：複數條掃描線與複數條資料線係以交錯的方式排列；而複數個畫素形成於複數條掃描線與複數條資料線所劃分之矩陣區域中；且複數條補償線實質平行於複數條掃描線；源極驅動器可耦接於該些資料線，且閘極驅動器可耦接於該些掃描線與補償線。以下將對複數個畫素的構成與電性配置作更詳細且具體地描述。

請參考第2圖，上述的說明中提及之畫素200包括了次畫素電路210、220兩者，其中次畫素電路210包括開關211、液晶電容Clc1與儲存電容Cst1，且次畫素電路220同樣地亦包括開關221、液晶電容Clc2與儲存電容Cst2。此外，畫素200耦接於資料線DL、掃描線GL_n以及補償線VSTL1、VSTL2。該資料線DL與掃描線GL_n係以不同的方向交錯地配置，並且上述之補償線VSTL1、VSTL2可以平行於掃描線GL_n的方式來配置。

就次畫素電路210的詳細電性配置而言，儲存電容Cst1的一端藉由開關211與來自源極驅動器(未繪示)的對應之資料線DL耦接，同時儲存電容Cst1的另一端與對應之補償線VSTL1耦接。此外開關211可依據掃描線上的掃描訊號，決定是否導通，以對液晶電容Clc1與儲存電容Cst1充放電。同樣地，儲存電容Cst2的一端藉由開關221與對應之資料線DL耦接，同時儲存電容Cst2的另一端耦接於對應之補償線VSTL2。

在電路運作方面，開關211、221將依據掃描線GL_N上的掃描信號決定導通或關閉。當開關211、221導通時，液晶電容Clc1、Clc2與儲存電容Cst1、Cst2接收來自資料線DL之資料訊號的電壓，並據此改變其上的液晶分子之跨壓。除此之外，在本實施例中，儲存電容Cst1、Cst2之第二端分別接收來自補償線VSTL1、VSTL2的補償信號S1、S2，用以補償儲存電容Cst1、Cst2上的電壓。

在本實施例之更進一步說明中，第3A圖為依據本發明之一實施例之閘極驅動器於第一畫面的掃描訊號與補償訊號之時序圖，且第3B圖為依據本發明之一實施例於第二畫面之閘極驅動器的掃描訊號與補償訊號之時序圖。在第一畫面中，掃描訊號G1~G3以及補償信號S1~S4依序地致能。在此實施例中，掃描訊號G1~G3的位準可例如分別為高位準20V與低位準－7V，且補償訊號S1~S4的位準可例如分別為高位準8V與低位準4V，當進行到第二畫面時，補償訊號S1~S4個別的相位皆與第一畫面時反相。參照第2圖之液晶顯示裝置的畫素之電路示意圖，次畫素電路210、220中，開關211、221接收掃瞄線GL_n上的掃描信號G1，儲存電容Cst1、Cst2於第一畫面與第二畫面時間，分別接收位於補償線VSTL1、VSTL2上的補償訊號S1、S2以微調對應次畫素的亮度，依此方式將可提高顯示畫面的對比度、銳利度與鮮明度。需注意的是，在此所述之掃描訊號G1~G3以及補償信號S1~S4的相位與位準的變化方式僅為例示性的且容許有更多不同的變化與修飾。以下將就產生掃描信號以及補償信號的閘極驅動器進行更詳細的描述。

請參考第4圖，第4圖為依據本發明之一實施例之顯示裝置的電路方塊圖。顯示裝置300包括基板310以及閘極驅動器380。閘極驅動器380包括控制訊號輸入模組320、緩衝電壓輸出模組330、控制模組340、掃描訊號輸出模組350與補償訊號輸出模組370。其中緩衝電壓輸出模組330中可包括做為輸入緩衝器bf1的兩個運算放大器以個別地接收來自基板310之走線上的參考電源電壓VSH、VSL，並個別輸出緩衝電壓VBH1、VBL1至補償訊號輸出模組370，其中緩衝電壓輸出模組330之運算放大器可配置為單增益緩衝器來使用。另一方面，控制模組340包括移位暫存器341與位準移位器343，且控制模組340接收參考電源電壓VDD、VSS以作為電源，並接收來自控制訊號輸入模組320的控制訊號Ctrl以分別輸出掃描啟動訊號GS1~GSN(N為一正整數)與補償啟動訊號CS1~CSN(N為一正整數)至掃描訊號輸出模組350與補償訊號輸出模組370。

承上所述，掃描訊號輸出模組350接收參考電源電壓VGH、VGL作為電源，並接收來自控制訊號輸入模組320的掃描啟動訊號GS1~GSN，而輸出掃描信號G1~Gn至對應的掃描線。同時補償訊號輸出模組370亦接收緩衝電壓VBH1、VBL1作為電源，並接收來自控制模組340的補償啟動訊號CS1~CSN，而輸出補償訊號S1~Sn至對應的補償線。更進一步來說，掃描訊號輸出模組350與補償訊號輸出模組370分別由掃描輸出緩衝器bf2與補償輸出緩衝器bf3所構成。上述之補償訊號S1~Sn可對對應的次畫素電路中之儲存電容進行補償，而提高次畫素的亮度及對比。也由於補償訊號輸出模組370接收穩定的緩衝電壓VBH1、VBL1以作為電源，在走線上電壓準位漂移的問題將不會造成補償訊號S1~Sn的失真，而影響到補償訊號S1~Sn對次畫素亮度及對比的補償效果。

需注意的是，由於本實施例之閘極驅動器係整合於晶片上，亦即控制訊號輸入模組、緩衝電壓輸出模組、控制模組、掃描訊號輸出模組與補償訊號輸出模組皆整合於此晶片上，相較於習知閘極驅動器無法遏止走線上電壓準位漂移的問題，本實施例之閘極驅動器利用緩衝電壓輸出模組緩衝參考電源電壓，故能有效地改善電壓準位漂移的情形，同時也簡化製程並節省成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110、120、310．．．基板

113、123、115、125、117、127．．．閘極驅動器

210、220．．．次畫素電路

211、221．．．開關

300．．．顯示裝置

310．．．基板

320．．．控制訊號輸入模組

330．．．緩衝電壓輸出模組

340．．．控制模組

350．．．掃描訊號輸出模組

370．．．補償訊號輸出模組

380．．．閘極驅動器

bf1．．．輸入緩衝器

bf2．．．掃描輸出緩衝器

bf3．．．補償輸出緩衝器

Cst1、Cst2．．．儲存電容

Clc1、Clc2．．．液晶電容

Ctrl．．．控制訊號

DL．．．資料線

GL－n．．．掃描線

G1~Gn．．．掃描信號

GS1~GSN．．．掃描啟動訊號

S1~Sn．．．補償訊號

CS1~CSN．．．補償啟動訊號

VSTL1、VSTL2．．．補償線

VSH1、VSL1、VSH2、VSL2、VSH3、VSL3、VSH4、VSL4、VSH5、VSL5、VSH6、VSL6．．．輸入電壓

VSH、VSL、VDD、VSS、VGH、VGL．．．參考電源電壓

VBH1、VBL1．．．緩衝電壓

第1A圖為在顯示裝置的基板上配置複數個閘極驅動器的示意圖。

第1B圖為在顯示裝置的基板上配置複數個閘極驅動器的另一示意圖。

第2圖為依據本發明之一實施例之顯示裝置的畫素之電路示意圖。

第3A圖為依據本發明之一實施例之閘極驅動器於第一畫面的掃描訊號與補償訊號之時序圖。

第3B圖為依據本發明之一實施例之閘極驅動器於第二畫面的掃描訊號與補償訊號之時序圖。

第4圖為依據本發明之一實施例之顯示裝置的電路方塊圖。

300．．．顯示裝置

310．．．基板

320．．．控制訊號輸入模組

330．．．緩衝電壓輸出模組

340．．．控制模組

350．．．掃描訊號輸出模組

370．．．補償訊號輸出模組

380．．．閘極驅動器

bf1．．．輸入緩衝器

bf2．．．掃描輸出緩衝器

bf3．．．補償輸出緩衝器

CS1~CSN．．．補償啟動訊號

Ctrl．．．控制訊號

G1~Gn．．．掃描信號

GS1~GSN．．．掃描啟動訊號

S1~Sn．．．補償訊號

VSH、VSL、VDD、VSS、VGH、VGL．．．參考電源電壓

VBH1、VBL1．．．緩衝電壓

Claims (23)

1. 一種閘極驅動器，包括：一第一輸入緩衝器，用以接收一第一參考電源電壓並輸出一第一緩衝電壓；一控制電路，用以輸出複數個掃描啟動訊號與複數個補償啟動訊號；複數個補償輸出緩衝器，分別用以接收該些補償啟動訊號之一並分別輸出一補償訊號，其中，每一個補償輸出緩衝器接收該第一緩衝電壓以作為電源；以及複數個掃描輸出緩衝器，分別用以接收該些掃描啟動訊號之一並分別輸出一掃描訊號。
2. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，更包含一第二輸入緩衝器，用以接收一第二參考電源電壓並輸出一第二緩衝電壓。
3. 如申請專利範圍第2項之閘極驅動器，其中，該第二緩衝電壓用以輸出至該複數個補償輸出緩衝器以作為電源。
4. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該輸入緩衝器為一單增益緩衝器。
5. 如申請專利範圍第4項之閘極驅動器，其中，該單增益緩衝器包含一運算放大器。
6. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該閘極驅動器設置於一基板上。
7. 如申請專利範圍第6項之閘極驅動器，其中，該參考電源電壓藉由該基板之走線傳輸至該第一輸入緩衝器。
8. 如申請專利範圍第6項之閘極驅動器，其中，該基板為一玻璃基板。
9. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該控制電路包含一移位暫存器與一位準移位器。
10. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該複數個掃描輸出緩衝器分別接收一第三參考電源電壓及一第四參考電源電壓以作為電源。
11. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該控制電路接收一第五參考電源電壓及一第六參考電源電壓以作為電源。
12. 如申請專利範圍第1項之閘極驅動器，其中，該閘極驅動器係整合於一晶片中。
13. 一種顯示裝置，包括：一基板；複數條掃描線，以第一方向形成於該基板上；複數條資料線，以第二方向形成於該基板上；複數條補償線，形成於該基板上，且與該複數條掃描線實質上平行；複數個畫素，形成於該複數條掃描線與該複數條資料線所定義之矩陣區域中，其中，每一個畫素更包含一第一次畫素電路，該第一次畫素電路包含一第一開關及一第一儲存電容，其中，該第一儲存電容之第一端藉由該第一開關與對應之資料線耦接，且該第一儲存電容之第二端與對應之補償線耦接；一源極驅動器，與該些資料線耦接；以及一閘極驅動器，包含：一緩衝電壓輸出模組，耦接至一參考電壓源並輸出一緩衝電壓；一掃描訊號輸出模組，耦接至該些掃描線；一補償訊號輸出模組，耦接至該些補償線，其中，該補償訊號輸出模組藉由接收該緩衝電壓以作為電源；以及一控制模組，耦接至該掃描訊號輸出模組與該補償訊號輸出模組。
14. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，每一個該畫素更包含一第二次畫素電路，該第二次畫素電路包含一第二開關及一第二儲存電容，其中，該第二儲存電容之第一端藉由該第二開關與對應之資料線耦接，且該第二儲存電容之第二端與對應之補償線耦接。
15. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該控制模組輸出一掃描啟動訊號及一補償啟動訊號，用以致能對應之掃描訊號輸出模組及補償訊號輸出模組。
16. 如申請專利範圍第15項之顯示裝置，其中，該掃描訊號輸出模組輸出一掃描訊號及該補償訊號輸出模組輸出一補償訊號，該掃描訊號及該補償訊號係用以驅動該些畫素之一。
17. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該複數條掃描線與該複數條補償線交錯排列。
18. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該參考電壓源包含一第一參考電源電壓與一第二參考電源電壓。
19. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該緩衝電壓輸出模組包含一單增益緩衝器。
20. 如申請專利範圍第19項之顯示裝置，其中，該單增益緩衝器包含一運算放大器。
21. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該參考電壓源藉由該基板之走線耦接至該緩衝電壓輸出模組。
22. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該控制模組包含一移位暫存器與一位準移位器。
23. 如申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中，該閘極驅動器係整合於一晶片中。