TWI399720B - Display drive circuit - Google Patents

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Jin-Wook Kim
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Magnachip Semiconductor Ltd
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Description

顯示器驅動電路
本發明是有關於一種顯示器驅動電路，特別是有關於一種可防止閉鎖效應之顯示器驅動電路。
目前，LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶的透光度隨施加電壓而變化的原理將各個裝置產生的各種電氣訊號轉換為視覺訊息並傳遞的電子元件，由於自身不能發光，因而需要倚賴背光源，但作為一種平面顯示器，其消耗電力低、便於攜帶，因此使用頻率逐漸增加。
用於驅動上述LCD的驅動裝置，係由驅動LCD的面板的驅動電壓及用於驅動LCD面板周邊裝置的各種電壓的多個電壓生成部構成，由此按照規定時序供應所產生的各種電壓，從而將電氣訊息轉換為視覺訊息進行顯示。
請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖、第3圖及第4圖，其中，第1圖係為習知之顯示器驅動電路方塊路，第2A圖及第2B圖係為第一電壓生成部之電晶體的電路圖及剖視圖，第3圖係為第二電壓生成部之方塊圖，第4圖係為第二電壓生成部之電路圖。
首先，如第1圖所示，習知技術所提供之顯示器驅動電路係包含用於生成不同之電壓的一第一電壓生成部110、一第二電壓生成部120及第三電壓生成部130。在此，第一電壓生成部110與顯示器面板(圖未示)及第二電壓生成部120連接，並接收從外部供應的輸入電壓VCI而輸出用於驅動顯示器面板的第一源電壓VCH供應予顯示器面板。
上述第二電壓生成部120與上述之顯示器面板、第一電壓生成部110及第三電壓生成部130電性連接，並接收輸入電壓VCI而輸出用於開/關顯示器面板的各個單元(cell)的第一及第二驅動電壓VGH、VGL，藉此開/關顯示器面板。又，第三電壓生成部130與顯示器面板及第二電壓生成部120連接，並接收輸入電壓VCI以輸出用於驅動顯示器面板的第二源電壓VCL供應給顯示器面板。
承上所述，第二電壓生成部120應在第一電壓生成部110及第三電壓生成部130生成第一及第二源電壓VCH、VCL之後生成第二驅動電壓VGL。此時，如圖2A所示，組成第一電壓生成部110之電晶體M1為連接的電容器C1進行充電而需要傳遞大小恆定的電壓，但最初施加輸入電壓VCI時會發生過電流，從而導致閉鎖效應的發生。意即，結合圖2B所示的電晶體M1的剖面可知，電晶體M1在第一源電壓VCH大於輸入電壓VCI的正常狀態下使電流只透過圖中的路徑(1)流動。但是，在最初施加輸入電壓VCI時，作為輸出電壓的第一源電壓VCH被電壓初值為0V的電容器C1初始化而變成0V，從而透過圖中的路徑(2)在電晶體M1的內部產生過電流。
由最初施加輸入電壓VCI時產生的過電流，N阱(N Well)的電洞(Hole)透過電晶體M1內部圖示的路徑(2)被填滿，而被填滿的電洞透過圖示的路徑(3)流入電路板的下部，導致電路板下部的電壓上升。此時，上述電路板下部係第二電壓生成部120產生的第二驅動電壓VGL的產生區域，因此電路板下部的電壓上升表示第二驅動電壓VGL上升。特別是，顯示器驅動電路輸出的第一及第二源電壓VCH、VCL和第一及第二驅動電壓VGH、VGL應按順序輸出，但是當電路板下部的電壓即透過圖示的路徑(3)上升時，由於在第二驅動電壓VGL輸出之前第二驅動電壓VGL具備一定的電壓值，因而導致發生閉鎖效應(latch-up)。而且，如第3圖所示，上述第二電壓生成部120包含邏輯訊號生成部121、電平轉換部122以及充電部123，在充電部123的動 作完成之後輸出第二驅動電壓VGL。
第4圖所示之電平轉換部122之電路圖，透過圖示的路徑(1)在電平轉換部122產生從第一及第二源電壓VCH、VCL及第一驅動電壓VGH向第二驅動電壓VGL的穿越電流。由於透過路徑(1)產生的穿越電流，上述第二驅動電壓VGL提前輸出，從而導致閉鎖效應的發生。
請參閱第5圖，其係為習知之另一實施例示意圖，為了防止如上的閉鎖效應的產生，習知技術在電路板的下部設置蕭特基二極體240(Schottky diode)，透過將蕭特基二極體240連接至第二電壓生成部220，使第二電壓生成部220輸出的第二驅動電壓VGL在應該輸出之前的時間內變成接地電壓。這時，蕭特基二極體240的正極連接第二電壓生成部220的第二驅動電壓VGL輸出端子(未圖示)，而負極接地。
由此，依圖2A、2B和圖3、4所示的原因所產生的第二驅動電壓VGL高於蕭特基二極體240的通電電壓時，透過使蕭特基二極體240的負極接地，從而使得第二驅動電壓VGL變成接地電壓而變成0V，進而防止閉鎖效應的產生。
但是，上述蕭特基二極體240不是在製作顯示器驅動電路時一同製作，而是單獨製作後黏附到顯示器驅動電路，因此單獨的蕭特基二極體240將帶來相應的成本的增加，又，為了將上述蕭特基二極體240黏附於所述顯示器驅動電路，需要在驅動電路上預留相應的設置空間，從而導致顯示器驅動電路規模增大。
有鑑於習知技藝之各項問題，為了能夠兼顧解決之，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出一種顯示器驅動電路，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。
有鑑於此，本發明之目的就是在提供一種顯示器驅動電路，其將第二電壓生成部輸出的第二驅動電壓接通到包含接地連接的多個開關機構的防閉鎖部，由此在預設時間內使第二驅動電壓變成接地電壓，從而防止閉鎖效應的產生，並能夠減小電路規模。
根據本發明之目的，提出一種顯示器驅動電路，其特徵包含：顯示器驅動電路自外部接收具有相同大小之輸入電壓且分別生成具有不同電壓之一第一電壓生成部、一第二電壓生成部及一第三電壓生成部；顯示器驅動電路係與該第二電壓生成部電性連接，並接收由第二電壓生成部輸出的電壓中之低位電壓且在預設時間內使低位電壓變成接地電壓之防閉鎖部。
這時，本發明第一實施例提供的顯示器驅動電路的防閉鎖部包含：一控制邏輯部、一電平轉換部及開關機構。控制邏輯部係用於輸出控制訊號，控制訊號係由第二電壓生成部輸出之低位電壓控制，電平轉換部係與控制邏輯部電性連接並接收控制邏輯部輸出之一控制訊號並輸出對應於控制訊號之閘極電壓，開關機構包含一閘極、一源極及一汲極，閘極係與電平轉換部連接，源極與第二電壓生成部連接，汲極係接地。其中，尤其，開關機構的源極與第二電壓生成部的輸出低位電壓之輸出端子連接，上述開關機構是N型金氧半導體(NMOS)電晶體或者P型金氧半導體(PMOS)電晶體中的某一個電晶體。
此外，本發明第二實施例提供之防閉鎖部包含一控制邏輯部、一解碼部、一電平轉換部及開關部。控制邏輯部輸出之控制訊號係由第二電壓生成部輸出的電壓中低位電壓控制，解碼部係與控制邏輯部電性連接並接收控制訊號及預設之一解碼訊號以輸出複數個選擇訊號，電平轉換部係與控制邏輯部及解碼部電性連接，並自控制邏輯部及解碼部分別接收控制訊號及選擇訊號以輸出複數個閘極電壓，開關部與電平轉換部電性連接，並接收閘 極電壓，使第二電壓生成部輸出之低位電壓轉變為接地電壓。其中，開關部包含多個開關機構，此些開關機構之閘極與電平轉換部連接，源極與第二電壓生成部連接，汲極係接地。上述多個開關機構中之源極係與第二電壓生成部中之低位電壓的輸出端子連接，多個開關機構是NMOS電晶體或PMOS電晶體。
茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
110‧‧‧第一電壓生成部
120‧‧‧第二電壓生成部
121‧‧‧邏輯訊號生成部
122‧‧‧電平轉換部
123‧‧‧充電部
130‧‧‧第三電壓生成部
210‧‧‧第一電壓生成部
220‧‧‧第二電壓生成部
230‧‧‧第三電壓生成部
240‧‧‧蕭特基二極體
310‧‧‧第一電壓生成部
320‧‧‧第二電壓生成部
330‧‧‧第三電壓生成部
340‧‧‧防閉鎖部
341‧‧‧控制邏輯部
342‧‧‧電平轉換部
343‧‧‧控制邏輯部
344‧‧‧解碼部
345‧‧‧電平轉換部
346‧‧‧開關部
第1圖係為習知之顯示器驅動電路方塊路；第2A至2B圖係為習知第一電壓生成部之晶體體的電路圖及剖視圖；第3圖係為習知第二電壓生成部之方塊圖；第4圖係為習知第二電壓生成部之電路圖；第5圖係為習知之另一實施例示意圖；第6圖係為本發明之顯示器驅動電路之實施例方塊圖；第7圖係為本發明之顯示器驅動電路之第二電壓生成部之第一實施例方塊圖；以及第8圖係為本發明之顯示器驅動電路之第二電壓生成部之第二實施例方塊圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明實施例之顯示器驅動電路，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第6圖，其係為本發明之顯示器驅動電路之實施例方塊圖。圖中，顯示器驅動電路包含：第一電壓生成部310、第二電壓生成部320、第三電壓生成部330及防閉鎖部340。第一電壓生成部310與第二電壓生成部320連接 ，並接收由外部供應的輸入電壓VCI而將其變換為一定大小的電壓，由此產生驅動顯示器面板(圖未示)之第一源電壓VCH，並將第一源電壓VCH提供給所述顯示器面板。此時，上述第一源電壓VCH係為供應予顯示器面板之高位電壓，其電壓值為5.5V。第二電壓生成部320與第一電壓生成部310、第三電壓生成部330及防閉鎖部340連接而接收輸入電壓VCI，並在第一電壓生成部310及第三電壓生成部330分別生成第一及第二源電壓VCH、VCL之後，將輸入電壓VCI變換為一定大小的電壓而生成第一及第二驅動電壓VGH、VGL並透過第一及第二輸出端子N1、N2輸出。
此時，上述第二電壓生成部320中生成的第一及第二驅動電壓VGH、VGL係用於開/關構成顯示器面板的各個單元之電壓，作為高位電壓的第一驅動電壓VGH值為16.5V，而作為低位電壓的第二驅動電壓VGL值為-13.5V。
第三電壓生成部330與第二電壓生成部320連接，並接收輸入電壓VCI而將其變換為一定大小的電壓以應用於顯示器面板的第二源電壓VCL，而後將第二源電壓VCL與第一源電壓VCH一起供應予顯示器面板。第二源電壓VCL與第一源電壓VCH係為顯示器面板中之低位電壓，其電壓值為-2.75V。故顯示器面板接收可從5V直接變換為-2.75V的第一及第二源電壓VCH、VCL而運作，藉此將電氣訊號變換為視覺訊息以進行顯示。
上述防閉鎖部340連接於第二電壓生成部320中用以輸出第二驅動電壓VGL之第二輸出端子N2，由此接收第二電壓生成部320輸出的第二驅動電壓VGL，即使第二驅動電壓VGL在其應該產生的時間之前，現有的第一電壓生成部110及第二電壓生成部120產生問題而提前生成，也能在預設時間內使其變成接地電壓，從而防止閉鎖效應的發生。
請參閱第7圖，其係為本發明之顯示器驅動電路之第二電壓生成部之第一實施例方塊圖。圖中，本發明所提供的顯示器驅動電路防閉鎖部340包含：控 制邏輯部341、電平轉換部342及開關機構M0。控制邏輯部341係與電平轉換部342電性連接，控制邏輯部341係用以產生並輸出控制訊號C，控制訊號C係用以控制第二驅動電壓VGL，第二電壓生成部320係產生第二驅動電壓VGL，第二驅動電壓VGL係用以關閉顯示器面板，且第二驅動電壓VGL係為低位電壓。電平轉換部342與控制邏輯部341及開關機構M0電性連接且接收控制邏輯部341所輸出之控制訊號C，控制邏輯部341所輸出之控制訊號C係對應閘極極電壓VL。
上述開關機構M0的閘極與電平轉換部342電性連接，源極與第二電壓生成部320的第二輸出端子N2連接，汲極係接地。此外，開關機構M0使用NMOS電晶體或者PMOS電晶體，且根據開關機構M0的種類可自由改變電路連接方式。開關機構M0接收由電平轉換部342輸出的閘極電壓VL並根據閘極電壓VL開/關，由此可使閘極電壓VL由第二電壓生成部320的第二輸出端子N2輸出或者閘極電壓VL與第一電壓生成部310及第二電壓生成部320產生的第二驅動電壓VGL以形成接地電壓。
舉例而言，上述第一及第三電壓生成部310、330還未產生第一及第二源電壓VCH、VCL時，不應產生第二驅動電壓VGL，控制邏輯部341輸出控制訊號C使第一電壓生成部310的電晶體及第二電壓生成部320的穿越電流產生的第二驅動電壓VGL變成接地電壓。
控制訊號C係由電平轉換部342接收，並輸出開啟開關機構M0的閘極電壓VL。此時，接收閘極極電壓VL的開關機構M0被接通而使第二驅動電壓VGL變成接地電壓，如此可防止由第二驅動電壓VGL引起的閉鎖效應的產生，進而防止顯示器驅動電路的損壞。又，防閉鎖部340可在同一基板上製作第一至第三電壓生成部310、320、330，相對於現有的防止閉鎖效應的產生而單獨製作蕭特基二極體240並使其黏附於電路板的模式相比，本發明可以減小 驅動電路的大小，節省的空間可使透過軟性電路板連接驅動電路和顯示器面板更加容易，並且可以縮短生產工程、節省成本，進而提升生產效率。
請參閱第8圖，其係為本發明之顯示器驅動電路之第二電壓生成部之第二實施例方塊圖。圖中，本發明第二實施例中的顯示器驅動電路的第二電壓生成部340包含：控制邏輯部343、解碼部344、電平轉換部345及開關部346。控制邏輯部343與解碼部344及電平轉換部345連接，並產生控制訊號C，控制訊號C係用以控制第二驅動電壓VGL輸出，且控制訊號C亦傳輸予解碼部344及電平轉換部345。第二電壓生成部320輸出的第二驅動電壓VGL係用以關閉顯示器面板之低位電壓。解碼部344與控制邏輯部343及電平轉換部345電性連接，接收控制邏輯部343的控制訊號C並接收預先設定的解碼訊號D0以輸出多個選擇訊號D1~D8。此時，由控制邏輯部343輸出的控制訊號C是用以關閉開關部346的訊號時，解碼部344不會輸出多個選擇訊號D1~D8。在上述情形下，解碼訊號D0是用於選擇開關部346具備的多個開關機構M1~M8的訊號，M1~M8的訊號係由用戶預先設定輸入。
電平轉換部345與控制邏輯部343、解碼部344及開關部346連接，並接收由控制邏輯部343輸出控制訊號C而產生對應控制訊號C的多個閘極極電壓VL1~VL8，此時輸出之閘極極電壓VL1~VL8對應解碼部344接收之選擇訊號D1~D8並輸出對應控制訊號C的電壓。當控制邏輯部343輸出的控制訊號C係用以關閉開關部346的訊號時，電平轉換部345輸出用以關閉開關部346之閘極極電壓VL1~VL8。開關部346係由多個開關機構M1~M8構成，並與電平轉換部345及第二電壓生成部320的第二輸出端子N2電性連接，而且接收多個閘極極電壓VL1~VL8使第二驅動電壓VGL變成接地電壓。
各個開關機構M1~M8的閘極與電平轉換部345連接，源極與第二電壓生成部320的第二輸出端子N2連接，汲極接地。藉由上述，開關機構M1~M8由第一 至第八閘極極電壓VL1~VL8開/關，進而使第二驅動電壓VGL轉為接地電壓。第一至第八開關機構M1~M8係使用NMOS電晶體或者PMOS電晶體體，並可根據所選擇的電晶體改變電路連接方式。第二實施例所提供的防閉鎖部340的工作流程如下：第一電壓生成部310及第三電壓生成部330還未產生第一及第二源電壓VCH及VCL時，意即第二驅動電壓VGL未產生之時間內，控制邏輯部341輸出控制訊號C，以使由第一電壓生成部310的電晶體及第二電壓生成部320之穿越電流所生成的第二驅動電壓VGL轉為接地電壓。
使第二驅動電壓VGL轉為接地電壓的控制訊號C係由解碼部344及電平轉換部345接收，且解碼部344之輸出係對應預設解碼訊號D0，解碼訊號D0之選擇訊號係D1~D8。
若設定只使用開關部346的開關機構M1~M8中的其中四個開關機構M1~M4，解碼部344之解碼訊號D0輸出代碼為“11110000”的選擇訊號D1~D8，若設定使用6個開關機構M1~M6時，則輸出代碼為“11111100”的選擇訊號D1~D8。電平轉換部345係接收解碼部輸出之選擇訊號D1~D8，並輸出對應選擇訊號D1~D8之閘極極電壓VL1~VL8。電平轉換部345接收之選擇訊號D1~D8為“11110000”時，輸出的第一至第四閘極極電壓VL1~VL4為高電平(High Level)，而輸出的第五至第八閘極極電壓VL5~VL8為低電平(Low Level)，並傳輸予開關部346。此時，接收第一至第八閘極極電壓VL1~VL8之開關部346係依據第一至第八閘極極電壓VL1~VL8開/關，第二驅動電壓VGL變成接地電壓。第一至第四閘極極電壓VL1~VL4係高電平而第五至第八閘極極電壓VL5~VL8係低電平時，第一至第四開關機構M1~M4開啟，使第二驅動電壓變成接地電壓，此時，第五至第八開關機構M5~M8係關閉。
若第一及第三電壓生成部310、330已產生第一及第二源電壓VCH、VCL而需產生第二驅動電壓VGL時，控制邏輯部341輸出控制訊號C，使第二電壓生 成部320產生之第二驅動電壓VGL係供應予顯示器面板而非為接地功能。
此時，根據控制訊號C、解碼部344及電平轉換部345不工作或電平轉換部345輸出之低電平閘極極電壓VL1~VL8代碼為“00000000”時，則關閉全部開關機構M1~M8，進而將第二驅動電壓VGL供應予顯示器面板而非接地。
藉由上述，本發明的第二實施例所提供之防閉鎖部340透過上述之工作過程，在第二驅動電壓VGL產生的時間提前時，在此提前的時間段內使第二驅動電壓VGL變成接地電壓。當第二驅動電壓VGL解除接地狀態時，將第二驅動電壓VGL提供給顯示器面板，從而防止閉鎖效應，進而可防止顯示器驅動電路的損壞。防閉鎖部340可將第一電壓生成部310、第二電壓生成部320及第三電壓生成部330在製作於同一基板上，相對於目前為防止閉鎖效應的產生而單獨製作之蕭特基二極體240並將蕭特基二極體240黏附於電路板的模式相比，本發明可以減小驅動電路的大小，節省製作空間以使軟性電路板更易連接驅動電路及顯示器面板，並可縮短生產工程、節省材料費，進而提升生產效率。
以上說明的本發明的示例性實施例僅僅是為了舉例說明，本領域的技術人員在不脫離本發明的技術思想的範圍之內可進行各種置換、變形及變更，但此類置換、變形及變更都屬於本發明權利要求所要求保護的範圍。
綜上所述，本發明所提供的顯示器驅動電路將第二電壓生成部輸出的第二驅動電壓接通到包含接地連接多個開關機構之防閉鎖部，藉此在預設時間內使第二驅動電壓變成接地電壓，從而防止閉鎖效應的產生的同時可提升顯示器驅動電路的可靠性。更進一步來說，本發明所提供的顯示器驅動電路可在製作顯示器驅動電路時同時製作防閉鎖部，從而使顯示器驅動電路和顯示器面板的連接變得更容易，並可減小驅動電路的大小，同時亦可以簡化顯示器驅動電路的生產工程，節省成本。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
310‧‧‧第一電壓生成部
320‧‧‧第二電壓生成部
330‧‧‧第三電壓生成部
340‧‧‧防閉鎖部
341‧‧‧控制邏輯部
342‧‧‧電平轉換部
343‧‧‧控制邏輯部
344‧‧‧解碼部
345‧‧‧電平轉換部

Claims (8)

  1. 一種顯示器驅動電路，其包含：該顯示器驅動電路自外部接收具有相同大小之輸入電壓且分別生成具有不同電壓之一第一電壓生成部、一第二電壓生成部及一第三電壓生成部；與該第二電壓生成部電性連接，且為了使由該第二電壓生成部輸出的電壓中之低位電壓在預設時間內變成接地電壓，而輸出用於控制該低位電壓之供應之一控制訊號之一防閉鎖部，在該第二電壓生成部未接收該第一電壓生成部及該第三電壓生成部之一源電壓時，由該防閉鎖部之一控制邏輯部輸出該控制訊號，在該第二電壓生成部從該第一電壓生成部及該第三電壓生成部接收該源電壓時，該第二電壓生成部輸出高位電壓及該低位電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該防閉鎖部包含：一電平轉換部，係與該控制邏輯部電性連接並接收該控制邏輯部輸出之該控制訊號並輸出對應於該控制訊號之閘極電壓；以及一開關機構，包含一閘極、一源極及一汲極，該閘極係與該電平轉換部連接，該源極與該第二電壓生成部連接，該汲極係接地。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器驅動電路，其中該開關機構之該源極係與該第二電壓生成部之一輸出端子電性連接，該第二電壓生成部係用以輸出該低位電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示器驅動電路，其中該開關機構係為N型金氧半導體(NMOS)電晶體或P型金氧半導體(PMOS)電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器驅動電路，其中該防閉鎖部包含：一解碼部，係與該控制邏輯部電性連接並接收該控制訊號及預設之一解碼訊號以輸出複數個選擇訊號； 一電平轉換部，係與該控制邏輯部及該解碼部電性連接，並自該控制邏輯部及該解碼部分別接收該控制訊號及該複數個選擇訊號以輸出複數個閘極極電壓；以及一開關部，與該電平轉換部電性連接，並接收該複數個閘極極電壓，使該第二電壓生成部輸出之該低位電壓轉變為接地電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器驅動電路，其中該開關部係包含複數個開關機構，每一該複數個開關機構包含一閘極、一源極及一汲極，該閘極係與該電平轉換部電性連接，該源極係與該第二電壓生成部連接，該汲極係接地。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器驅動電路，其中該複數個開關機構之該複數個源極與該第二電壓生成部之該低位電壓的一輸出端子電性連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器驅動電路，其中該複數個開關機構係為N型金氧半導體(NMOS)電晶體或P型金氧半導體(PMOS)電晶體。
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