TWI405176B - 放電電路及具有其之顯示裝置 - Google Patents

Description

放電電路及具有其之顯示裝置

本發明係關於顯示裝置之放電電路，且更特定言之係關於可高速放電液晶顯示器(LCD)之閘控斷開電壓(gate off voltage)的放電電路。

本發明主張2008年6月11日向韓國智慧財產權局申請的韓國專利申請案第10-2008-0054856號之優先權，該申請案以引用的方式併入本文中。

一般而言，液晶顯示器(LCD)係一種類別之平板顯示器(FPD)，其藉由使用液晶來顯示影像。由於LCD比其他FPD薄且輕，使用低驅動電壓且具有低功率消耗，故其廣泛用於可攜式電腦及其他可攜式裝置中。

圖1為習知之LCD之方塊圖。

參看圖1，該LCD包括時序控制電路101、閘極驅動電路102、源極驅動電路103、灰階電壓產生電路104、液晶面板105，及閘控導通/斷開電壓產生電路106。

時序控制電路101接收紅(R)、綠(G)及藍(B)色彩信號RGB、水平同步信號HSYNC、垂直同步信號VSYNC及時脈信號CLK，且產生複數個控制信號以用於控制閘極驅動電路102及源極驅動電路103之操作。

閘極驅動電路102回應於自時序控制電路101輸入之控制信號而操作，且自閘控導通/斷開電壓產生電路106接收閘控導通電壓VGH及閘控斷開電壓VGL以控制液晶面板105之操作。閘控導通電壓VGH/閘控斷開電壓VGL用於接通/切斷在液晶面板105中所包括之薄膜電晶體(TFT)。

源極驅動電路103自灰階電壓產生電路104接收具有複數個電壓位準之灰階電壓，且回應於自時序控制信號101輸入之控制信號而將灰階電壓傳送至液晶面板105。

液晶面板105包括：複數個閘極線G0至Gn，其中n及m為自然數；及複數個資料線D1至Dm，其垂直於閘極線G0至Gn而排列。另外，液晶面板105包括在資料線D1至Dm與閘極線G0至Gn之交叉點處的複數個像素。

該等像素中之每一者包括TFT、儲存電容器Cst，及液晶電容器Cp。TFT具有分別連接至閘極線G0至Gn及資料線D0至Dm的閘極及源極。此外，液晶電容器Cp之第一端子及儲存電容器Cst之第一端子並聯連接至TFT之汲極。液晶電容器Cp之其他端子連接至共同電極，且儲存電容器Cst之其他端子連接至前一閘極線。

一般而言，TFT充當開關元件。當TFT接通時，用自灰階電壓產生電路104經由資料線而施加之灰階電壓來對液晶電容器Cp充電。當TFT處於切斷狀態時，其防止經充電於液晶電容器Cp中之電壓的洩漏。接通TFT所需之電壓被稱為閘控導通電壓(gate on voltage)VGH，且切斷TFT所需之電壓被稱為閘控斷開電壓(gate off voltage)VGL。

將簡要描述圖1之LCD之驅動特性。

參看圖1，當將閘控導通電壓VGH施加至第一列閘極線G1時，連接至第一列閘極線G1之所有第一列TFT(TFT1)被接通。此時，將自源極驅動電路103經由資料線D1至Dm而施加之灰階電壓經由該等TFT(TFT1)分別施加至液晶電容器Cp1及儲存電容器Cst1。因此，用對應於灰階電壓與共同電極電壓之間的電壓差之電壓來對液晶電容器Cp1充電，且用對應於灰階電壓與前一閘極線G0之閘控斷開電壓VGL之間的電壓差之電壓來對儲存電容器Cst1充電。此外，亦對連接至第一列閘極線G1之下一列閘極線之儲存電容器Cst2充電。

在此狀態中，在外部電源電壓歸因於外部脈衝或電力故障而切斷以使得液晶面板105之驅動電路被異常停止之狀況下，儲存電容器Cst之充電電壓及液晶電容器Cp之充電電壓在短時間內被完全放電。此係因為，TFT因電源電壓切斷而被切斷以使得其汲極被浮置，且因此儲存電容器Cst之充電電壓及液晶電容器Cp之充電電壓自然被放電。因此，即使使用者切斷電源電壓，仍會因逐漸放電而產生殘影現象(image sticking)。

根據TFT之閘極電壓通道電流特性，將電荷放電所用的時間可長可短。在液晶面板之驅動電路中，在外部電源電壓被切斷後，閘控斷開電壓VGL在幾十毫秒至幾百毫秒內降至0 V(接地電壓位準)。自此時開始，將經充電於液晶面板105中之電荷放電以使得螢幕變為正常的黑或正常的白。

以此方式，在液晶面板105(即，驅動電路)因外部電源切斷而被切斷之狀況下，必須將閘控斷開電壓VGL快速放電至0 V以便防止螢幕上之殘影現象。根據已知方法，藉由使用安置於驅動電路內部之電阻器R或在驅動電路外部之模組(如圖2中所說明)來將閘控斷開電壓VGL放電。

然而，使用電阻器R(如圖2中所說明)之典型方法受到電阻器R之電阻的很大影響。舉例而言，當電阻器R之電阻高時，閘控斷開電壓VGL之放電速度變得較慢，且因此發生殘影現象。另一方面，當電阻器R之電阻低時，閘控斷開電壓VGL之放電速度增加。然而，在正常狀態中，過量的漏電流(leakage current)自閘控斷開電壓VGL流動至接地電壓端子。因此，對產生閘控斷開電壓VGL之升壓電路強加負擔。

本發明之一實施例係針對提供：一種放電電路，該放電電路可藉由在外部電壓歸因於脈衝或電力故障或處於備用模式(驅動電路不操作之非操作狀態模式)而被切斷且不被施加至顯示面板時將一為負電壓之閘控斷開電壓高速放電至接地電壓位準來防止殘影現象；及一種包括該放電電路之顯示裝置。

根據本發明之一態樣，提供一種在一裝置中之放電電路，該裝置包括一基於一輸入之負電壓而操作之驅動電路，該放電電路包括：一放電單元，其連接於一接收該負電壓之第一輸入端子與一接收一接地電壓之第二輸入端子之間，且經組態以回應於一控制信號而將該負電壓放電至該第二輸入端子之該接地電壓；及一控制單元，其連接於該第一輸入端子與一接收對應於該驅動電路之正常操作模式及異常操作模式之一操作電壓的第三輸入端子之間，且經組態以回應於用於確定該驅動電路之該正常操作模式中之操作狀態及非操作狀態的一操作信號而產生該控制信號。

根據本發明之一態樣，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括：一顯示面板；一閘控導通/斷開電壓產生電路，其經組態以向該顯示面板產生閘控導通電壓及閘控斷開電壓；及一放電電路，其經組態以根據該顯示面板之操作模式而將閘控斷開電壓放電，其中該放電電路包括：一放電單元，其連接於一接收該閘控斷開電壓之第一輸入端子與一接收一接地電壓之第二輸入端子之間，且經組態以回應於一控制信號而將該閘控斷開電壓放電至該第二輸入端子之該接地電壓；及一控制單元，其連接於該第一輸入端子與一接收對應於該顯示面板之正常操作模式及異常操作模式之一操作電壓的第三輸入端子之間，且經組態以回應於用於確定該顯示面板之該正常操作模式中之操作狀態及非操作狀態的一操作信號而產生該控制信號。

藉由以下描述可瞭解本發明之其他目標及優點，且參看本發明之實施例，本發明之其他目標及優點將變得顯而易見。此外，熟習本發明所屬技術者將明白，本發明之該等目標及優點可藉由所主張之方法及其組合來實現。

根據下文中陳述的參看隨附圖式對實施例之以下描述，本發明之優點、特徵及態樣將變得顯而易見。在以下描述中，驅動電路另外被描述為顯示面板，例如驅動液晶面板之驅動積體晶片(IC)，但本發明不限於此實施例。驅動電路包括所有在操作中接收負電壓之電路，且可包括至少一電晶體及電容器(負電壓經充電於其中)。

圖4為包括根據本發明之一實施例之放電電路的顯示裝置之方塊圖。

參看圖4，根據本發明之實施例之放電電路220用以在包括在操作中接收負電壓VGL之驅動電路210之顯示裝置中將負電壓VGL放電至接地電壓位準。舉例而言，驅動電路210可為顯示面板之驅動電路。

圖5為根據本發明之第一實施例之放電電路的電路圖。

如圖5中所說明，放電電路220包括放電單元221及控制單元222。放電單元221連接於接收負電壓VGL之第一輸入端子與接收接地電壓GND之第二輸入端子之間，且回應於控制信號而將負電壓VGL放電至第二輸入端子處之接地電壓GND。

控制單元222連接於第一輸入端子與接收對應於驅動電路210之正常操作模式及異常操作模式之操作電壓VCI的第三輸入端子之間，且回應於用於確定驅動電路210之正常操作模式中之操作狀態及非操作狀態的操作信號DPOP而產生控制信號。

控制單元222包括上拉驅動器P1及下拉驅動器RR。上拉驅動器P1連接於節點N與第三輸入端子之間，且回應於操作信號DPOP而將操作電壓VCI傳送至節點N。下拉驅動器RR連接於節點N與第一輸入端子之間。舉例而言，上拉驅動器P1係由p通道電晶體來組態，且下拉驅動器RR係由電阻器來組態。

放電單元221包括p通道電晶體P2。電晶體P2具有連接至節點N之閘極、連接至第一輸入端子之汲極及連接至第二輸入端子之源極。電晶體P2回應於自節點N輸出之控制信號而將負電壓VGL(即，閘控斷開電壓)快速放電至第二輸入端子處之接地電壓GND，藉此使負電壓VGL偏移至接地電壓位準。

控制單元222可由圖6之結構來組態。

圖6為根據本發明之第二實施例之放電電路的電路圖。

如圖6中所說明，控制單元222包括上拉驅動器P1及下拉驅動器P3。上拉驅動器P1連接於節點N與第三輸入端子之間，且回應於操作信號DPOP而將操作電壓VCI傳送至節點N。下拉驅動器P3連接於節點N與第一輸入端子之間。同樣，上拉驅動器P1係由p通道電晶體來組態。然而，下拉驅動器P3係由二極體連接式p通道電晶體來組態。下拉驅動器P3具有共同連接至第一輸入端子之閘極及汲極，及連接至節點N之源極，以藉此提供二極體連接式結構。因此，下拉驅動器P3用作電阻器。

由於放電電路220必須在相對高之電壓下操作，故圖5及圖6之p通道電晶體可由高電壓電晶體來組態。

圖7為包括根據本發明之一實施例之放電電路的LCD之方塊圖。為了便利起見，該LCD在下文中將被描述為顯示裝置之一實例。

參看圖7，根據本發明之實施例之LCD包括時序控制電路101、閘極驅動電路102、源極驅動電路103、灰階電壓產生電路104、液晶面板105、閘控導通/斷開電壓產生電路106，及放電電路220。

除了放電電路220連接至閘控導通/斷開電壓產生電路106之閘控斷開電壓輸出端子之外，圖5之LCD具有與圖1之習知LCD相同的組態。因此，相似參考數字始終用來指相似元件，且將省略其重複描述。

參看圖5及圖6，顯示裝置包括液晶面板105、向液晶面板105產生閘控導通/斷開電壓之閘控導通/斷開電壓產生電路106，及根據液晶面板105之操作模式而將閘控斷開電壓VGL放電之放電電路220。放電電路220包括放電單元221及控制單元222。

放電單元221連接於接收閘控斷開電壓VGL之第一輸入端子與接收接地電壓GND之第二輸入端子之間，且回應於控制信號而將閘控斷開電壓VGL放電至第二輸入端子處之接地電壓GND。控制單元222連接於第一輸入端子與接收對應於液晶面板105之正常操作模式及異常操作模式之操作電壓VCI的第三輸入端子之間，且回應於用於確定液晶面板105之正常操作模式中之操作狀態及非操作狀態的操作信號DPOP而產生控制信號。

下文中，將結合圖8來描述根據本發明之實施例之放電電路220的操作。

正常操作模式

根據由驅動電路(例如，閘極驅動電路102)控制的液晶面板105之狀態而將正常操作模式被劃分為操作狀態及非操作狀態(包括備用模式)。操作狀態係指驅動電路因電源電壓之平穩提供而正常操作以使得液晶面板105操作的狀態。非操作狀態係指使用者藉由操縱電力開關而正常停止驅動電路且因此液晶面板105不操作的狀態。

圖8A為說明當液晶面板處於正常操作模式中之操作狀態時根據本發明之實施例之放電電路的操作之電路圖。參看圖8A，當液晶面板105處於操作狀態時，操作信號DPOP具有接地電壓位準。因此，電晶體P1被接通，且因此經由第三輸入端子將電源電壓之操作電壓VCI施加至節點N以使得電晶體P2被切斷。因此，中斷介於第一輸入端子與第二輸入端子之間的電流路徑，且因此閘控斷開電壓VGL維持其位準而不會被放電至第二輸入端子。

圖8B為說明當液晶面板處於正常操作模式中之非操作狀態時根據本發明之實施例之放電電路的操作之電路圖。參看圖8B，當液晶面板105處於非操作狀態時，操作信號DPOP具有電源電壓位準。因此，電晶體P1被切斷，且藉由下拉驅動器RR將閘控斷開電壓VGL施加至節點N。因此，電晶體P2被接通。因此，提供介於第一輸入端子與第二輸入端子之間的電流路徑以使得將閘控斷開電壓VGL放電至第二輸入端子處的接地電壓GND。

異常操作模式

異常操作模式表示在由驅動電路210或閘極驅動電路102(其係為驅動電路)控制的液晶面板105之正常操作模式中由於外部電源電壓歸因於外部脈衝或電力故障而被異常切斷而停止驅動電路。

圖8C為說明當液晶面板處於異常操作模式中之操作狀態時根據本發明之實施例之放電電路的操作之電路圖。參看圖8C，當液晶面板105處於操作狀態時，操作信號DPOP具有接地電壓位準。此時，外部電源電壓被切斷，且因此第三輸入端子接收接地電壓而非電源電壓。

因此，電晶體P1維持接通狀態，且接下來在因電源電壓切斷而施加接地電壓時被切斷。因此，藉由下拉電阻器R將閘控斷開電壓VGL施加至節點N以使得電晶體P2被接通。因此，提供介於第一輸入端子與第二輸入端子之間的電流路徑，且因此將閘控斷開電壓VGL放電至第二輸入端子處的接地電壓。

如圖8中所說明，當液晶面板105處於正常操作模式中的非操作狀態且自正常操作模式進入異常操作模式時，根據本發明之實施例之放電電路經由電晶體P2將閘控斷開電壓VGL快速放電至第二輸入端子。

圖3為說明當應用僅由圖2之電阻器來組態之放電電路時在習知驅動電路中測得之閘控導通/斷開電壓的曲線圖。圖9為說明當應用根據本發明之實施例之放電電路時在驅動電路中測得之閘控導通/斷開電壓的曲線圖。在圖3及圖9中，參考'VCL'代表共同電極電壓。

在習知技術中，自圖3可看出，在異常操作模式中，即，當模組被異常停止(外部電源電壓被切斷且因此驅動電路被停止)時，閘控斷開電壓VGL逐漸被放電。另一方面，自圖9可看出，較之習知放電電路，根據本發明之實施例之放電電路較快速地將閘控斷開電壓VGL放電。

如上文所描述，本發明之實施例像圖5及圖6中所說明那樣組態該放電電路。因此，根據本發明之實施例之放電電路在液晶面板之驅動電路正常操作時防止漏電流自閘控斷開電壓VGL流動至第二輸入端子(接地電壓端子)，且在驅動電路因外部電源電壓VCI切斷而被停止時將液晶面板之閘控斷開電壓VGL快速放電至第二輸入端子，藉此移除發生在液晶面板中的殘影現象。

本發明之實施例在液晶面板之驅動電路正常操作時可藉由中斷介於接收閘控斷開電壓(負電壓)之第一輸入端子與接收接地電壓之第二輸入端子之間的電流路徑而防止介於第一輸入端子與第二輸入端子之間的漏電流，且在外部電源電壓被切斷以使得液晶面板之驅動電路被停止時可藉由提供介於第一輸入端子與第二輸入端子之間的電流路徑而將閘控斷開電壓快速放電至第二輸入端子，藉此移除發生在液晶面板中的殘影現象。

雖然已關於特定實施例描述了本發明，但熟習此項技術者將明白，在不脫離以下申請專利範圍中所界定之本發明之精神及範疇的情況下，可作出各種改變及修改。此外，在本發明之實施例中，已作為顯示面板之驅動電路之一實例而描述控制液晶面板之驅動電路，但此等實施例僅為了便利起見，且可應用於在接收藉以操作之負電壓之後必須在操作中將負電壓放電的半導體電路(裝置)。

101．．．時序控制電路

102．．．閘極驅動電路

103．．．源極驅動電路

104．．．灰階電壓產生電路

105．．．液晶面板

106．．．閘控導通/斷開電壓產生電路

200．．．負電壓產生電路

210．．．驅動電路

220．．．放電電路

CLK．．．時脈信號

Cp1．．．液晶電容器

Cp2．．．液晶電容器

Cst1．．．儲存電容器

Cst2．．．儲存電容器

D1．．．資料線

D2．．．資料線

D3．．．資料線

Dm．．．資料線

DPOP．．．操作信號

HSYNC．．．水平同步信號

G0．．．閘極線

G1．．．閘極線

G2．．．閘極線

Gn．．．閘極線

Gn-1．．．閘極線

GND．．．接地電壓

N．．．節點

P1．．．上拉驅動器

P2．．．p通道電晶體

P3．．．下拉驅動器

R．．．電阻器

RGB．．．色彩信號

RR．．．下拉驅動器

TFT1．．．薄膜電晶體

TFT2．．．薄膜電晶體

VCI．．．操作電壓

VCL．．．共同電極電壓

VGH．．．閘控導通電壓

VGL．．．閘控斷開電壓

VSYNC．．．垂直同步信號

圖1為習知液晶顯示器(LCD)之方塊圖。

圖2為習知放電電路之電路圖。

圖3為用於闡釋習知放電電路之特性之例示性圖。

圖4為包括根據本發明之一實施例之放電電路的顯示裝置之方塊圖。

圖5為根據本發明之一第一實施例之放電電路的電路圖。

圖6為根據本發明之第二實施例之放電電路的電路圖。

圖7為包括根據本發明之一實施例之放電電路的LCD之方塊圖。

圖8A至圖8C為說明根據本發明之實施例之放電電路的操作特性之電路圖。

圖9為用於描述根據本發明之實施例之放電電路的特性之例示性圖。

DPOP．．．操作信號

GND．．．接地電壓

N．．．節點

P1．．．上拉驅動器

P2．．．p通道電晶體

P3．．．下拉驅動器

VCI．．．操作電壓

VGL．．．閘控斷開電壓

Claims (16)

1. 一種在一裝置中之放電電路，該裝置包括一基於一輸入之負電壓而操作之驅動電路，該放電電路包含：一放電單元，其連接於一接收該負電壓之第一輸入端子與一接收一接地電壓之第二輸入端子之間，且經組態以回應於一控制信號而將該負電壓放電至該第二輸入端子之該接地電壓；及一控制單元，其連接於該第一輸入端子與一接收對應於該驅動電路之一正常操作模式及一異常操作模式之一操作電壓的第三輸入端子之間，且經組態以回應於用於確定該驅動電路之該正常操作模式中之一操作狀態及一非操作狀態以及該驅動電路之該異常操作模式的一操作信號而產生該控制信號，其中該操作信號於該驅動電路在該操作狀態中時具有一接地電壓位準，於該驅動電路在該非操作狀態中時具有一電源電壓位準，且於該驅動電路在該異常操作模式中時具有該接地電壓位準。
2. 如請求項1之放電電路，其中該控制單元包含：一上拉驅動器，其連接於一節點與該第三輸入端子之間，且經組態以回應於該操作信號而將該操作電壓傳送至該節點；及一下拉驅動器，其連接於該節點與該第一輸入端子之間。
3. 如請求項2之放電電路，其中該上拉驅動器包含一p通道 電晶體。
4. 如請求項2之放電電路，其中該下拉驅動器包含一電阻器。
5. 如請求項2之放電電路，其中該下拉驅動器包含一個二極體連接式p通道電晶體。
6. 如請求項1之放電電路，其中該放電單元包含一p通道電晶體。
7. 如請求項1之放電電路，其中該操作電壓在該驅動電路之該操作狀態及該非操作狀態中具有該電源電壓位準，且在該驅動電路之該異常操作模式中具有該接地電壓位準。
8. 一種顯示裝置，其包含：一顯示面板；一閘控導通/斷開電壓產生電路，其經組態以將一閘控導通電壓及一閘控斷開電壓輸出至該顯示面板；及一放電電路，其經組態以根據該顯示面板之一操作模式而將該閘控斷開電壓放電，其中該放電電路包含：一放電單元，其連接於一接收該閘控斷開電壓之第一輸入端子與一接收一接地電壓之第二輸入端子之間，且經組態以回應於一控制信號而將該閘控斷開電壓放電至該第二輸入端子之該接地電壓；及一控制單元，其連接於該第一輸入端子與一接收對應於該顯示面板之一正常操作模式及一異常操作模式之 一操作電壓的第三輸入端子之間，且經組態以回應於用於確定該顯示面板之該正常操作模式中之一操作狀態及一非操作狀態以及該顯示面板之該異常操作模式的一操作信號而產生該控制信號，其中該操作信號於該顯示面板在該操作狀態中時具有一接地電壓位準，於該顯示面板在該非操作狀態中時具有一電源電壓位準，且於該顯示面板在該異常操作模式中時具有該接地電壓位準。
9. 如請求項8之顯示裝置，其中該控制單元包含：一上拉驅動器，其連接於一節點與該第三輸入端子之間，且經組態以回應於該操作信號而將該操作電壓傳送至該節點；及一下拉驅動器，其連接於該節點與該第一輸入端子之間。
10. 如請求項9之顯示裝置，其中該上拉驅動器包含一p通道電晶體。
11. 如請求項9之顯示裝置，其中該下拉驅動器包含一電阻器。
12. 如請求項9之顯示裝置，其中該下拉驅動器包含一個二極體連接式p通道電晶體。
13. 如請求項8之顯示裝置，其中該放電單元包含一p通道電晶體。
14. 如請求項8之顯示裝置，其中該操作電壓在該顯示面板之該操作狀態及該非操作狀態中具有該電源電壓位準， 且在該顯示面板之該異常操作模式中具有該接地電壓位準。
15. 如請求項8之顯示裝置，其中該閘控斷開電壓為一負電壓。
16. 如請求項8之顯示裝置，其中該顯示面板為一液晶顯示器。