TWI437532B - 閘極驅動器及相關之顯示裝置 - Google Patents

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TWI437532B TW100123416A TW100123416A TWI437532B TW I437532 B TWI437532 B TW I437532B TW 100123416 A TW100123416 A TW 100123416A TW 100123416 A TW100123416 A TW 100123416A TW I437532 B TWI437532 B TW I437532B
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Description

閘極驅動器及相關之顯示裝置
本發明係指一種閘極驅動器及相關之顯示裝置，尤指一種透過提供一放電路徑，調變閘極驅動訊號波形的閘極驅動器及相關之顯示裝置。
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，已被廣泛地應用在各式電腦系統、行動電話、個人數位助理(PDA)等資訊產品上。液晶顯示器的工作原理係利用液晶分子在不同排列狀態下，對光線具有不同的偏振或折射效果，因此可經由不同排列狀態的液晶分子來控制光線的穿透量，進一步產生不同強度的輸出光線，及不同灰階強度的紅、綠、藍光。
請參考第1圖，第1圖為先前技術一薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)液晶顯示器10之示意圖。液晶顯示器10包含一液晶顯示面板(LCD Panel)100、一源極驅動器102、一閘極驅動器104以及一電壓產生器106。液晶顯示面板100係由兩基板(Substrate)構成，而於兩基板間填充有液晶材料(LCD layer)。一基板上設置有複數條資料線(Data Line)108、複數條垂直於資料線108的掃描線(Scan Line，或稱閘線，Gate Line)110以及複數個薄膜電晶體112，而於另一基板上設置有一共用電極(Common Electrode)用來經由電壓產生器106提供一共用訊號Vcom。薄膜電晶體112係以矩陣的方式分佈於液晶顯示面板100上，每一資料線108對應於液晶顯示面板100上之一行(Column)，而掃描線110對應於液晶顯示面板100上之一列(Row)，且每一薄膜電晶體112係對應於一畫素(Pixel)。此外，液晶顯示面板100之兩基板所構成的電路特性可視為一等效電容114。
在第1圖中，閘極驅動器104依序產生閘極驅動訊號VG_1～VG_M，以逐列開啟薄膜電晶體112，進而更新等效電容114中儲存之畫素資料。詳細來說，請參考第2圖，第2圖為閘極驅動器104之示意圖。閘極驅動器104包含有一邏輯電路105及緩衝器107_1～107_M。負載模組109_1～109_M為各負載之等效電路。邏輯電路105透過控制緩衝器107_1～107_M中電晶體之開關，輪流接通負載模組109_1～109_M至一高電壓VGG及一低電壓VEE，作為閘極驅動訊號VG_1～VG_M中的方波。
然而，由於等效電容114與薄膜電晶體112之閘極間存在寄生電容，當閘極驅動訊號VG_1～VG_M中的方波位於後緣時，閘極驅動訊號VG_1～VG_M之電壓變化透過寄生電容耦合至等效電容114，使得等效電容114儲存偏差的影像內容。為了改善後緣之耦合效應，閘極驅動器104可透過波形重整，調整閘極驅動訊號VG_1～VG_M中方波的波形，如第3圖所示。在第3圖中，閘極驅動訊號VG_1～VG_M中方波之後緣被調變，以避免閘極驅動訊號VG_1～VG_M之急遽變化影響儲存的畫素內容。當然，欲產生第3圖之調變波形，閘極驅動器104須增加額外的控制電路。
因此，如何以經濟省電的方法重整閘極驅動訊號的波形，已成為業界的努力目標之一。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種閘極驅動器及相關之顯示裝置。
本發明揭露一種閘極驅動器，包含有一閘極驅動邏輯電路，用來產生複數個開關訊號；以及複數個輸出模組，當中每一者係包含有一調變電路，耦接於一第一電源與一第二電源之間，用來回應於該複數個開關訊號當中之一開關訊號，而於一中介端產生一中介訊號；一緩衝器，耦接於該第一電源與該第二電源之間，用來回應於該中介訊號而於一輸出端產生一閘極驅動訊號；以及一調變開關，耦接於該輸出端及該中介端之間，用來控制該輸出端與該中介端當中之電連接；其中於該閘極驅動訊號之一調變期間內，該調變開關導通，以將該輸出端透過該調變電路而耦接至該第二電源，藉以調變該閘極驅動訊號之波形。
本發明另揭露一種顯示裝置，包含上述之閘極驅動器，以及一面板，用於接收該閘極驅動器之控制以顯示影像。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一顯示裝置40之示意圖。顯示裝置40包含有一面板400及一閘極驅動器410。閘極驅動器410用來產生閘極驅動訊號VG_1～VG_M，以指示面板400上各列畫素更新顯示內容的時序。由於閘極驅動訊號VG_1～VG_M係逐列掃描面板400上的薄膜電晶體，因此閘極驅動訊號VG_1～VG_M可依序乘載方波。以下將會詳述，閘極驅動訊號VG_1～VG_M係經過「調變」，而使得每一方波之末緣較為和緩地下降，因而呈現譬如是削角之形狀。在經過此調變操作後，可以改善閘極驅動訊號VG_1～VG_M之下降邊緣之耦合效應以及解決影像偏差之問題。
請參考第5A圖，第5A圖為依據一實施例之閘極驅動器410之方塊架構之示意圖。閘極驅動器410包含有一閘極驅動邏輯電路500及輸出模組510_1～510_M。閘極驅動邏輯電路500用來產生開關訊號SW1～SWM。輸出模組510_1～510_M分別包含有調變電路512_1～512_M、緩衝器514_1～514_M及調變開關516_1～516_M。調變電路512_1～512_M分別用來回應開關訊號SW1～SWM，以產生中介訊號VM1～VM-1。緩衝器514_1～514_M分別用來回應於中介訊號VM1～VM-1，以產生閘極驅動訊號VG_1～VG_M。調變開關516_1～516_M分別用來提供輸出端NO1～NOM至中介端NM1～NMM之放電路徑。此外，閘極驅動器410另包含有一斷電開關530，耦接於一第一電源52與各輸出模組510_1～510_M之間。
於閘極驅動訊號VG_1～VG_M各自之一調變期間內，對應的調變開關SW1～SWM分別導通，以將輸出端NO1～NOM透過調變電路512_1～512_M而耦接至一第二電源522，藉以調變閘極驅動訊號VG_1～VG_M之波形。此外，於閘極驅動訊號VG_1～VG_M的調變期間內，斷電開關530亦同步地切斷第一電源520至調變電路512_1～512_M及緩衝器514_1～514_M之供電路徑。
綜合上述，相較第2圖所示之閘極驅動器104，閘極驅動器410新增調變電路512_1～512_M及調變開關516_1～516_M，以對閘極驅動訊號VG_1～VG_M的波形進行調變。於閘極驅動訊號VG_1～VG_M中方波之後緣(調變期間)，面板400上負載電容CL1～CLM之電荷透過調變開關516_1～516_M與調變電路512_1～512_M而放電至第二電源522。由於放電係一漸進過程，閘極驅動訊號VG_1～VG_M中方波之後緣呈和緩變化狀，因此可達到降低耦合現象的目的。
請參考第5B圖，第5B圖閘極驅動器410之細部架構之示意圖，以顯示依據調變電路512_1～512_M以及輸出模組510_1～510_M之細部電路結構。具體言之，調變電路512_1～512_M皆包含有一電壓上拉區塊與一電壓下拉區塊，例如第一型場效電晶體513_1～513_M與第二型場效電晶體515_1～515_M。電壓上拉區塊與電壓下拉區塊用以接收開關訊號SW1～SWM之控制，而分別輸出中介訊號VM1～VMM之不同位準。
此外，在第5B圖之實施例中，調變電路512_1～512_M具有與輸出模組510_1～510_M相類似的結構。輸出模組510_1～510_M皆包含有一電壓上拉區塊與一電壓下拉區塊，例如第一型場效電晶體518_1～518_M與第二型場效電晶體519_1～519_M。電壓上拉區塊與電壓下拉區塊用以接收中介訊號VM1～VMM之控制，而分別輸出閘極驅動訊號VG_1～VG_M之不同位準。值得注意的是，雖然在此調變電路512_1～512_M具有與輸出模組510_1～510_M之類似之結構，然本發明不限於此。只要於調變期間，調變電路512_1～512_M可提供閘極驅動訊號VG_1～VG_M至第二電源522之放電路徑即可。
請參考第5C圖，其為依據一實施例之第5B圖所示之閘極驅動器410中任一輸出模組510_i(其中i=1~M)中，開關訊號SWi、斷電開關530之控制訊號SWA_i、調變開關516_i的控制訊號SWB_i，以及閘級驅動訊號VG_i之操作時脈圖。如第5C圖所示，於一時間P1，斷電開關530導通、調變開關516_i切斷、第一型場效電晶體518_i導通而第二型場效電晶體519_i切斷，此時控制第一電源520之第一電壓V1對閘級驅動訊號VG_i充電，因此閘極驅動器410會對面板400的第i條線充電。接下來，於一時間P2，斷電開關530轉為切斷、調變開關516_i維持切斷、第一型場效電晶體518_i維持導通而第二型場效電晶體519_i維持切斷，此時斷電開關530可將第一電源520之第一電壓V1斷開。接下來，於一時間P3，斷電開關530為持切斷、調變開關516_i轉為導通，第一場效電晶體518_i之狀態無關，而第二型場效電晶體519_i維持切斷，此時閘級驅動訊號VG_i電荷經由調變開關516_i與第二型場效電晶體515_i放電，同時可以調整調變開關516_i導通時間調整輸出波型。
接下來，於一時間P4，斷電開關530維持切斷、調變開關516_i轉為導通、第一型場效電晶體518_i切斷而第二型場效電晶體519_i轉為導通。接下來，於一時間P5，斷電開關530維持切斷、調變開關516_i轉為切斷、第一型場效電晶體518_i維持切斷而第二型場效電晶體519_i維持導通，此時閘級驅動訊號VG_i可到達第二電源522之位準，結束調整輸出波型。
接下來，於一時間P6，斷電開關轉為530導通、調變開關516_i切斷、第一型場效電晶體518_i切斷而第二型場效電晶體519_i導通，此時回復第一電源520供應至緩衝器514_i。依此類推，重復時間P1～P6之運作往下掃瞄，完成後續的驅動動作。
值得注意的是，為了隔離第一電源520，只要任一個調變開關516_1～516_M有調變動作，斷電開關530就必須隨之斷路。而由於斷電開關530為輸出模組510_1～510_M所共用，於所有閘極驅動訊號VG_1～VG_M的調變期間，斷電開關530皆須切斷。舉例來說，請參考第5D圖，第5D圖為調變閘極驅動訊號VG_X、VG_X+1時，開關訊號SWX、SWX+1、斷電開關530、調變開關516_X、516_X+1與閘極驅動訊號VG_X、VG_X+1之時序圖。斷電開關530於時間點t1、t4與時間點t5、t8之間斷路，調變開關516_X於時間點t2、t3之間斷路，以及調變開關516_X+1於時間點t6、t7之間斷路。如此一來，閘極驅動訊號VG_X、VG_X+1分別於於時間點t2、t3與時間點t6、t7之間，由第一電源520之一第一電壓V1和緩地下降。
第5A圖所示的斷電開關530為輸出模組510_1～510_M共用，然本發明並不限制於此。於其他實施例中，輸出模組510_1～510_M亦可包含專屬的斷電開關630_1～630，如第6A圖所示。在此情況下，斷電開關630_1～630_M僅須於對應的源極驅動訊號VG_1～VG_M的調變期間，亦即調變開關516_1～516_M的導通期間，依序斷路即可，如第6B圖所示。須注意的是，無論是第5A圖或第6A圖所示的調變開關516_1～516_M，皆由閘極驅動邏輯電路500產生之調變訊號控制，調變訊號於對應之閘極驅動訊號之調變期間處於一導通控制狀態，其相關操作為本領域具通常知識者所熟知，在此不贅述。
另外，無論是第5A圖或第6A圖所示的輸出模組510_1～510_M皆可分別另包含本地調變開關718_1～718_M，如第7A圖及第7B圖所示。本地調變開關718_1~718_M較佳地分別受所述的本地調變訊號控制，本地調變訊號較佳地為對應的閘極驅動訊號VG_1~VG_M之一反相訊號。舉例來說，欲調變閘極驅動訊號VG_X、VG_X+1時，控制本地調變開關718_X、718_X+1之本地調變訊號LM_X、LM_X+1係分別為閘極驅動訊號VG_X、VG_X+1之反相訊號，如第8圖所示。在此情況下，調變開關516_1~516_M由一全域調變訊號控制，全域調變訊號於所有閘極驅動訊號之調變期間，皆處於一導通控制狀態。
在先前技術中，閘極驅動訊號VG_1~VG_M之電壓變化透過寄生電容耦合至等效電容114，使得等效電容114儲存偏差的影像內容，因此亟欲透過波形重整減輕耦合現象。相較之下，本發明透過開關操作，於閘極驅動訊號VG_1~VG_M之後緣，切斷電源供應，並透過調變電路510_1~510_M與調變開關516_1~516_M，提供對應負載電容CL1~CLM一放電路徑，使得閘極驅動訊號VG_1~VG_M可以緩和的速率下降，可減輕耦合現象。
綜上所述，本發明在不新增額外複雜控制電路的前提下，透過提供對應負載電容一放電路徑，和緩閘極驅動訊號之後緣，以經濟、省電的方式達成調變目的。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
CL1~CLM‧‧‧負載電容
NO1~NOM‧‧‧輸出端
NM1~NMM‧‧‧中介端
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
VGG‧‧‧高電壓
VEE‧‧‧低電壓
VG_1~VG_M、VG_i、VG_x、VG_X、VG_X+1‧‧‧閘極驅動訊號
VM1~VMM‧‧‧中介訊號
SW1~SWM、SWi、SWX、SWX+1‧‧‧開關訊號
t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8‧‧‧時間點
LM_X、LM_X+1‧‧‧本地調變訊號
10‧‧‧液晶顯示器
100‧‧‧液晶顯示面板
102‧‧‧源極驅動器
105‧‧‧邏輯電路
106‧‧‧電壓產生器
108‧‧‧資料線
109_1~109_M‧‧‧負載模組
110‧‧‧掃描線
112‧‧‧薄膜電晶體
114‧‧‧等效電容
40‧‧‧顯示裝置
400‧‧‧面板
104、410‧‧‧閘極驅動器
500‧‧‧閘極驅動邏輯電路
510_1~510_M‧‧‧輸出模組
512_1~512_M‧‧‧調變電路
513_1~513_M‧‧‧第一型場效電晶體
515_1~515_M‧‧‧第二型場效電晶體
107_1~107_M、514_1~514_M‧‧‧緩衝器
518_1~518_M‧‧‧第一型場效電晶體
519_1~519_M‧‧‧第二型場效電晶體
516_1~516_M、516_X、516_X+1‧‧‧調變開關
520‧‧‧第一電源
522‧‧‧第二電源
530、630_1~630_M‧‧‧斷電開關
718_1~718_M‧‧‧本地調變開關
SWA_i、SWB_i‧‧‧控制訊號
P1~P6‧‧‧時間
第1圖為先前技術一液晶顯示器之示意圖。
第2圖為第1圖之液晶顯示器中一閘極驅動器之示意圖。
第3圖為一閘極驅動訊號之時序圖。
第4圖為本發明實施例一顯示裝置之示意圖。
第5A圖為為依據一實施例之第4圖之閘極驅動器之方塊架構之示意圖。
第5B圖第4圖之一閘極驅動器之細部架構之示意圖。
第5C圖為第5B圖所示之閘極驅動器中任一輸出模組中，一開關訊號、一斷電開關之一控制訊號、一調變開關之一控制訊號以及一閘級驅動訊號之操作時脈圖。
第5D圖為第5A圖之閘極驅動器之相關訊號之時序圖。
第6A圖為第5A圖之閘極驅動器之一變化實施例之示意圖。
第6B圖為第6A圖之閘極驅動器之相關訊號之時序圖。
第7A圖與第7B圖為第5A圖之閘極驅動器之變化實施例之示意圖。
第8圖為第7A圖之閘極驅動器之相關訊號之時序圖。
CL1~CLM‧‧‧負載電容
NO1~NOM‧‧‧輸出端
NM1~NMM‧‧‧中介端
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
VG_1~VG_M‧‧‧閘極驅動訊號
VM1~VMM‧‧‧中介訊號
SW1~SWM‧‧‧開關訊號
400‧‧‧面板
410‧‧‧閘極驅動器
500‧‧‧閘極驅動邏輯電路
510_1~510_M‧‧‧輸出模組
512_1~512_M‧‧‧調變電路
513_1~513_M‧‧‧第一型場效電晶體
515_1~515_M‧‧‧第二型場效電晶體
514_1~514_M‧‧‧緩衝器
518_1~518_M‧‧‧第一型場效電晶體
519_1~519_M‧‧‧第二型場效電晶體
516_1~516_M‧‧‧調變開關
520‧‧‧第一電源
522‧‧‧第二電源
530‧‧‧斷電開關

Claims (14)

  1. 一種閘極驅動器，包含有：一閘極驅動邏輯電路，用來產生複數個開關訊號；以及複數個輸出模組，當中每一者係包含有：一調變電路，耦接於一第一電源與一第二電源之間，用來回應於該複數個開關訊號當中之一開關訊號，而於一中介端產生一中介訊號；一緩衝器，耦接於該第一電源與該第二電源之間，用來回應於該中介訊號而於一輸出端產生一閘極驅動訊號；以及一調變開關，耦接於該輸出端及該中介端之間，用來控制該輸出端與該中介端當中之電連接，其中於該閘極驅動訊號之一調變期間內，該調變開關導通。
  2. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該調變開關係用以將該輸出端透過該調變電路而耦接至該第二電源，藉以調變該閘極驅動訊號之波形。
  3. 如請求項2所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者各自之該閘極驅動訊號之該調變期間係位於該閘極驅動訊號之一方波之一後緣。
  4. 如請求項1所述之閘極驅動器，其另包含有一至多個斷電開 關，當中每一者係耦接於該第一電源與該複數個輸出模組當中之一至多個對應者各自的該緩衝器之間，並於該一至多個對應輸出模組各自的閘極驅動訊號的調變期間內切斷該緩衝器與該第一電源之間的電連接。
  5. 如請求項4所述之閘極驅動器，其中該一至多個斷電開關當中每一者更耦接於該第一電源與該複數個輸出模組當中之一至多個對應者各自的該調變電路之間，並更於該一至多個對應輸出模組各自的閘極驅動訊號的調變期間內切斷該調變電路與該第一電源之間的電連接。
  6. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該調變開關係接收複數個調變訊號當中之一對應者之控制以導通或切斷，該對應的調變訊號係於該輸出模組之該閘極驅動訊號之該調變期間內處於一導通控制狀態。
  7. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中至少之一者之該輸出模組另包含一本地調變開關，與該調變開關以串接方式耦接於該中介端及該輸出端之間，用來接收複數個本地調變訊號當中之一對應者之控制以導通或切斷。
  8. 如請求項7所述之閘極驅動器，其中該對應的本地調變訊號係為該輸出模組之該閘極驅動訊號之一反相訊號。
  9. 如請求項7所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該調變開關係接收一全域調變訊號之控制，該全域調變訊號係於該複數個輸出模組當中每一者之該閘極驅動訊號之該調變期間內處於一導通控制狀態。
  10. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該緩衝器係包含有一電壓上拉區塊與一電壓下拉區塊，兩者串接於該第一電源與該第二電源之間，用以接收該中介訊號之控制，而分別輸出該閘極驅動訊號之不同位準。
  11. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該緩衝器係包含有一第一型場效電晶體與一第二型場效電晶體串接於該第一電源與該第二電源之間，且兩者之閘極係相耦接至該中介訊號。
  12. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該調變電路係包含有一電壓上拉區塊與一電壓下拉區塊，兩者串接於該第一電源與該第二電源之間，用以接收該開關訊號之控制，而分別輸出該中介訊號之不同位準。
  13. 如請求項1所述之閘極驅動器，其中該複數個輸出模組當中每一者之該調變電路係包含一第一型場效電晶體與一第二型場效 電晶體，，兩者串接於該第一電源與該第二電源之間，且兩者之閘極係相耦接至該開關訊號。
  14. 一種薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)液晶顯示器，包含申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器，以及一面板，用於接收該閘極驅動器之控制以顯示影像。
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