TWI409744B - 閘極驅動器及顯示面板 - Google Patents

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TWI409744B TW097133567A TW97133567A TWI409744B TW I409744 B TWI409744 B TW I409744B TW 097133567 A TW097133567 A TW 097133567A TW 97133567 A TW97133567 A TW 97133567A TW I409744 B TWI409744 B TW I409744B
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Description

閘極驅動器及顯示面板
本發明係有關於一種閘極驅動器(gate driver),特別是有關於一種應用於顯示面板之閘極驅動器。
由於映像管具有畫質優良和價格低廉的特點,故一直被採用為電視和電腦的顯示器。隨著科技的進步,陸續開發出新的平面顯示器。平面顯示器的主要優點在於,當具有大尺寸的顯示面板時,平面顯示器的總體積並不會因此而有顯著的改變。一般而言,平面顯示器包含,液晶顯示器(liquid crystal display;LCD)、電漿顯示器(plasma display panel;PDP)、場發射顯示器(field emission display;FED)以及電發光顯示器(electroluminescent display;EL)。
液晶顯示器的反轉方式包括,圖框反轉(frame inversion)、線反轉(line inversion)、行反轉(column inversion)以及點反轉(dot inversion)。為了使液晶顯示器呈現影像,液晶顯示器具有一閘極驅動器,其接收電壓VDD 、VSS 、VGH 以及VEE ,並產生掃描信號予畫素單元。
第1A圖為電壓VDD 、VSS 、VGH 以及VEE 的時序圖。一般而言,電壓VEE 係比電壓VGH 更早被活化(assert)。然而,若電壓VGH 比電壓VEE 早活化時(如第1B圖所示),則閘極驅動器將產生不正確的掃描信號予畫素單元。
本發明提供一種閘極驅動器,包括一移位暫存器、一 位準轉換器、一輸出緩衝器以及一處理單元。移位暫存器產生一移位信號。位準轉換器根據一第一操作電壓、一第二操作電壓以及移位信號,產生一位準信號。輸出緩衝器根據位準信號,提供一掃描信號。當第一操作電壓等於一第一預設值,並且第二操作電壓大於一第二預設值,處理單元使位準信號隨著第二操作電壓而變化。第二預設值小於第一預設值。
本發明更提供一種顯示面板,包括一閘極驅動器、一源極驅動器以及一顯示區。閘極驅動器提供至少一掃描信號予至少一閘極電極,並包括一移位暫存器、一位準轉換器、一輸出緩衝器以及一處理單元。移位暫存器產生一移位信號。位準轉換器根據一第一操作電壓、一第二操作電壓以及移位信號,產生一位準信號。輸出緩衝器根據位準信號,提供掃描信號。當第一操作電壓等於一第一預設值,並且第二操作電壓大於一第二預設值,處理單元使位準信號隨著第二操作電壓而變化。第二預設值小於第一預設值。源極驅動器提供至少一資料信號予至少一源極電極。顯示區根據掃描信號,接收資料信號,並根據資料信號呈現畫面。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
第2圖為本發明之顯示面板之示意圖。如圖所示,顯 示面板200包括,一閘極驅動器(gate driver)210、一源極驅動器(source driver)220以及一顯示區230。閘極驅動器210提供至少一掃描信號予至少一閘極電極。源極驅動器220提供至少一資料信號予至少一源極電極。顯示區230根據掃描信號接收資料信號,並根據資料信號而呈現相對應之畫面。在本實施例中,顯示區230具有畫素單元P11 ~Pmn 。畫素(pixel)單元P11 ~Pmn 透過閘極電極G1 ~Gn 以及源極電極S1 ~Sm ,接收掃描信號以及資料信號。
第3圖為本發明之閘極驅動器之一可能實施例。如圖所示,閘極驅動器210包括,一移位暫存器310、一位準轉換器(level shifter)320、一輸出緩衝器(output buffer)330、一處理單元340以及一轉換單元350。
移位暫存器310具有複數移位暫存胞(未顯示)。每一移位暫存胞可提供一移位信號,因此,移位暫存器310可提供複數移位信號。由於移位暫存器係為本領域人士所深知,故不再贅述。另外,為了方便說明,以下僅以單一移位信號為例。
位準轉換器320根據操作電壓VGH 、VEE 以及移位信號SSR ,提供位準信號SLS 。在本實施例中,位準轉換器320轉換移位信號SSR 的位準,以產生位準信號SLS 。舉例而言,當移位信號SSR 為高位準(如3.3V)時,經過位準轉換器320轉換後,位準信號SLS 約為操作電壓VGH (如20V)。當移位信號SSR 為低位準(如0V)時,經過位準轉換器320轉換後,位準信號SLS 為操作電壓VEE (如-5V)。在本實施例中,位 準轉換器320可具有複數位準轉換胞(未顯示)。該等位準轉換胞一對一地接收移位暫存器310的移位暫存胞所產生的移位信號,用以產生複數位準信號。為方便說明,以下僅以單一位準信號為例。
輸出緩衝器330根據位準信號SLS 提供掃描信號SS 。如第3圖所示,輸出緩衝器330僅具有單一級。在其實施例中,輸出緩衝器330可具有複數級。在本實施例中,輸出緩衝器330具有P型電晶體331及N型電晶體332。P型電晶體331與N型電晶體332串聯於操作電壓VGH 與VEE 之間。當操作電壓VGH 等於一第一預設值,並且操作電壓VEE 大於一第二預設值時,處理單元340控制輸出緩衝器330,使得N型電晶體332被導通。因此,掃描信號SS 約等於電壓VEE
如第3圖所示,轉換單元350耦接於處理單元340與輸出緩衝器330之間,用以反相位準信號SLS 。在本實施例中,轉換單元350包括反相器351及352。反相器351及352反相位準信號SLS ,並將反相結果分別傳送至P型電晶體331以及N型電晶體332。在其它實施例中,轉換單元350可能僅具有單一反相器(未顯示),用以將反相結果同時傳送至P型電晶體331以及N型電晶體332。
在本實施例中,處理單元340耦接於位準轉換器320與輸出緩衝器330之間。當操作電壓VGH 等於第一預設值,並且操作電壓VEE 大於第二預設值時,處理單元340控制位準信號SLS ,使其隨著操作電壓VEE 而變化。第二預 設值係小於第一預設值。當操作電壓VGH 等於第一預設值,並且操作電壓VEE 小於第二預設值時,處理單元340直接將位準信號SLS 傳送至輸出緩衝器330。
第4圖為本發明之處理單元之一可能實施例。如圖所示,處理單元340包括,一比較模組410以及一開關模組420。比較模組410將操作電壓VEE 與一第二預設值(如-0.5V)作比較。開關模組420根據比較結果,將操作電壓VEE 作為位準信號SLS
在本實施例中,開關模組420具有反相器421及N型電晶體422。反相器421反相比較模組410的比較結果。N型電晶體422之閘極耦接反相器421,其源極接收操作電壓VEE ,其汲極輸出操作電壓VEE
舉例而言,當操作電壓VEE 大於第二預設值時,比較模組410輸出低位準,使得N型電晶體422被導通,因此,位準信號SLS 隨著操作電壓VEE 而變化。當操作電壓VEE 小於第二預設值時,比較模組410輸出高位準,使得N型電晶體422不被導通,因此,位準信號SLS 被直接地傳送至轉換單元350。
當操作電壓VGH 等於第一預設值,並且操作電壓VEE 大於第二預設值時,位準轉換器520可能產生不正確的位準信號,因而造成閂鎖問題(latch-up issue)。輸出緩衝器330將因閂鎖問題而產生不正確的掃描信號。為了解決閂鎖問題,當操作電壓VGH 等於第一預設值,並且操作電壓VEE 大於第二預設值時,處理單元340控制位準信號SLS , 使其隨著操作電壓VEE 而變化。
第5圖為閘極驅動器之另一可能實施例。如圖所示,閘極驅動器210具有移位暫存器510、一位準轉換器520、一輸出緩衝器530、一處理單元540以及一轉換單元550。移位暫存器510、位準轉換器520、輸出緩衝器530以及轉換單元550之動作原理同移位暫存器310、位準轉換器320、輸出緩衝器330以及轉換單元350,故不再贅述。
第6圖為處理單元之另一可能實施例。如圖所示,處理單元540包括,一重置模組610、一比較模組620以及一邏輯模組630。當操作電壓VGH 等於第一預設值時,重置模組610活化通知信號SNS 。比較模組620將操作電壓VEE 與第二預設值作比較。當操作電壓VEE 大於第二預設值,並且操作電壓VGH 等於第一預設值時,邏輯模組630活化重置信號SRES 。在本實施例中,邏輯模組630係為及閘(AND gate)。
當操作電壓VEE 大於第二預設值,並且操作電壓VGH 等於第一預設值時,閂鎖問題可能會發生在輸出緩衝器530,因而造成輸出緩衝器530產生不正確的掃描信號。為了解決閂鎖問題,當操作電壓VEE 大於第二預設值,並且操作電壓VGH 等於第一預設值時,重置信號SRES 會被活化,用以重置移位暫存器510。因此,位準信號SLS 會隨著操作電壓VEE 而變化,以避免輸出緩衝器530發生閂鎖問題。當操作電壓VEE 小於第二預設值,並且操作電壓VGH 等於第一預設值時,停止活化重置信號SRES ,因此,移位 暫存器510開始產生移位信號SSR ,並且輸出緩衝器530正常地提供掃描信號SS
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,任何所屬技術領域中具有通常知識者,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。
200‧‧‧顯示面板
210‧‧‧閘極驅動器
220‧‧‧源極驅動器
230‧‧‧顯示區
P11 ~Pmn ‧‧‧畫素單元
G1 ~Gn ‧‧‧閘極電極
S1 ~Sm ‧‧‧源極電極
310、510‧‧‧移位暫存器
320、520‧‧‧位準轉換器
330、530‧‧‧輸出緩衝器
340、540‧‧‧處理單元
350、550‧‧‧轉換單元
331、531‧‧‧P型電晶體
332、422、532‧‧‧N型電晶體
351、352、421‧‧‧反相器
410、620‧‧‧比較模組
420‧‧‧開關模組
610‧‧‧重置模組
630‧‧‧邏輯模組
第1A、1B圖為電壓VDD 、VSS 、VGH 以及VEE 的時序圖。
第2圖為本發明之顯示面板之示意圖。
第3圖為本發明之閘極驅動器之一可能實施例。
第4圖為本發明之處理單元之一可能實施例。
第5圖為閘極驅動器之另一可能實施例。
第6圖為處理單元之另一可能實施例。
210‧‧‧閘極驅動器
310‧‧‧移位暫存器
320‧‧‧位準轉換器
330‧‧‧輸出緩衝器
331‧‧‧P型電晶體
332‧‧‧N型電晶體
340‧‧‧處理單元
350‧‧‧轉換單元
351、352‧‧‧反相器

Claims (18)

  1. 一種閘極驅動器,包括:一移位暫存器,產生一移位信號;一位準轉換器,根據一第一操作電壓、一第二操作電壓以及該移位信號,產生一位準信號;一輸出緩衝器,根據該位準信號,提供一掃描信號;以及一處理單元,當該第一操作電壓等於一第一預設值,並且該第二操作電壓大於一第二預設值,該處理單元使該位準信號隨著該第二操作電壓而變化,該第二預設值小於該第一預設值,其中該處理單元,包括:一比較模組,用以比較該第二操作電壓與該第二預設值;以及一開關模組,根據比較結果,將該第二操作電壓作為該位準信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器,其中該開關模組,包括:一反相器,用以反相比較結果;以及一N型電晶體,其閘極耦接該反相器,其源極接收該第二操作電壓,該汲極輸出該第二操作電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器,其中該輸出緩衝器,包括:一P型電晶體;以及一N型電晶體,與該P型電晶體串聯於該第一及第二 操作電壓之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之閘極驅動器,其中當該第二操作電壓大於該第二預設值時,該N型電晶體被導通。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之閘極驅動器,更包括一轉換單元,耦接於該處理單元與該輸出緩衝器之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之閘極驅動器,其中該轉換單元,包括:一第一反相器,耦接於該開關模組與該P型電晶體之閘極之間;以及一第二反相器,耦接於該開關模組與該N型電晶體之閘極之間。
  7. 一種閘極驅動器,包括:一移位暫存器,產生一移位信號;一位準轉換器,根據一第一操作電壓、一第二操作電壓以及該移位信號,產生一位準信號;一輸出緩衝器,根據該位準信號,提供一掃描信號;以及一處理單元,當該第一操作電壓等於一第一預設值,並且該第二操作電壓大於一第二預設值,該處理單元使該位準信號隨著該第二操作電壓而變化,該第二預設值小於該第一預設值,其中該處理單元,包括:一重置模組,當該第一操作電壓等於該第一預設值時,活化一通知信號; 一比較模組,比較該第二操作電壓與該第二預設值;以及一邏輯模組,當該第一操作電壓等於該第一預設值,並且該第二操作電壓小於該第二預設值時,活化一重置信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之閘極驅動器,更包括一轉換單元,該轉換單元耦接於該位準轉換器與該輸出緩衝器之間,用以反相該位準信號,該輸出緩衝器包括一P型電晶體以及一N型電晶體,該P型電晶體與該N型電晶體串聯於該第一及第二操作電壓之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之閘極驅動器,其中該轉換單元,包括:一第一反相器,耦接於該位準轉換器與該P型電晶體之閘極之間;以及一第二反相器,耦接於該位準轉換器與該N型電晶體之閘極之間。
  10. 一種顯示面板,包括:一閘極驅動器,提供至少一掃描信號予至少一閘極電極,並包括:一移位暫存器,產生一移位信號;一位準轉換器,根據一第一操作電壓、一第二操作電壓以及該移位信號,產生一位準信號;一輸出緩衝器,根據該位準信號,提供該掃描信號;以及 一處理單元,當該第一操作電壓等於一第一預設值,並且該第二操作電壓大於一第二預設值,該處理單元使該位準信號隨著該第二操作電壓而變化,該第二預設值小於該第一預設值,其中該處理單元,包括:一比較模組,用以比較該第二操作電壓與該第二預設值;以及一開關模組,根據比較結果,將該第二操作電壓作為該位準信號;以及一源極驅動器,提供至少一資料信號予至少一源極電極;以及一顯示區,根據該掃描信號,接收該資料信號,並根據該資料信號呈現畫面。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板,其中該開關模組,包括:一反相器,用以反相比較結果;以及一N型電晶體,其閘極耦接該反相器,其源極接收該第二操作電壓,該汲極輸出該第二操作電壓。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板,其中該輸出緩衝器,包括:一P型電晶體;以及一N型電晶體,與該P型電晶體串聯於該第一及第二操作電壓之間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示面板,其中當該第二操作電壓大於該第二預設值時,該N型電晶體被導 通。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示面板,其中該閘極驅動器更包括一轉換單元,耦接於該處理單元與該輸出緩衝器之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示面板,其中該轉換單元,包括:一第一反相器,耦接於該開關模組與該P型電晶體之閘極之間;以及一第二反相器,耦接於該開關模組與該N型電晶體之閘極之間。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板,其中該處理單元,包括:一重置模組,當該第一操作電壓等於該第一預設值時,活化一通知信號;一比較模組,比較該第二操作電壓與該第二預設值;以及一邏輯模組,當該第一操作電壓等於該第一預設值,並且該第二操作電壓小於該第二預設值時,活化一重置信號。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示面板,其中該閘極驅動器更包括一轉換單元,該轉換單元耦接於該位準轉換器與該輸出緩衝器之間,用以反相該位準信號,該輸出緩衝器包括一P型電晶體以及一N型電晶體,該P型電晶體與該N型電晶體串聯於該第一及第二操作電壓之間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之顯示面板,其中該轉換單元,包括:一第一反相器,耦接於該位準轉換器與該P型電晶體之閘極之間;以及一第二反相器,耦接於該位準轉換器與該N型電晶體之閘極之間。
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