TWI453719B - 閘極驅動器 - Google Patents

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Description

閘極驅動器
本發明係有關於一種閘極驅動器，尤指一種所產生的掃描訊號具有一緩降邊緣的閘極驅動器。
液晶顯示面板通常由排列成行列矩陣形式的像素所組成。每一像素包含一薄膜電晶體及一像素電極，其共同形成於一基板上。位於同一列之薄膜電晶體的閘極藉由一掃描線連接在一起，再由閘極驅動器來控制。位於同一行之薄膜電晶體的源極則藉由一資料線連接在一起，再由源極驅動器來控制。
第1圖為一像素結構的示意圖。其中，薄膜電晶體102的閘極G連接至掃描線，而其汲極D則連接至資料線。當薄膜電晶體102所連接到的掃描線上有掃描信號輸入時，資料信號即藉由資料線通過薄膜電晶體102的通道而將電荷儲存於儲存電容Cs內。儲存完成後，掃描信號即降低回復為原來位準，因而關閉薄膜電晶體102。然而，薄膜電晶體的閘極G與汲極D間以及閘極G與源極S間通常具有雜散電容Cp。當掃描信號即將降低位準以關閉薄膜電晶體102的時候，雜散電容Cp往往會拉低汲極D和源極S電壓位準，因而影響到儲存電容Cs內的電荷量。此種現象一般稱為饋通(feed through)效應，其會造成顯示顏色的不均勻(mura)。
為了改善饋通效應，有人提出一種削角電路以將掃描信號波形的下降邊緣作修正，以得到一緩降邊緣。然而，目前所採用之削角技術雖然可用以降低饋通效應，然而，削角技術需控制複雜的時序，且所需之削角電路會增加電路面積及功率消耗。因而，並不適於高解析度液晶顯示面板之驅動器。
因此，本發明的目的之一在於提供一種所產生的掃描訊號具有一緩降邊緣的閘極驅動器，其係利用內部訊號來使得掃描訊號能夠具有緩降邊緣，且具有簡單的電路結構，以解決先前技術的問題。
依據本發明一實施例，一閘極驅動器包含有一電位移轉器以及一緩衝器，其中該電位移轉器用來產生至少一控制訊號；以及該緩衝器用來至少依據該至少一控制訊號、一高位準閘極電壓、一低位準閘極電壓以及一內部訊號來產生一掃描訊號，以驅動一顯示面板上的一掃描線，其中該掃描訊號的波形具有一緩降邊緣，以及該內部訊號係得自於一輸出致能訊號。
請參考第2A圖，第2A圖為依據本發明一實施例之閘極驅動器200的示意圖。如第2A圖所示，閘極驅動器200包含有一電位移轉器210以及一緩衝器220，其中緩衝器220包含有一反相器222、一控制電路224以及一驅動電路226，控制電路224包含有N型電晶體M1以及P型電晶體M2，而驅動電路226包含有N型電晶體M4以及P型電晶體M3。於本實施例中，閘極驅動器200係應用於一液晶顯示面板，且閘極驅動器200係接收一輸入訊號Vin(輸入訊號Vin可來自於前級的移位暫存器)以產生一掃描訊號Vs至液晶顯示面板上的一掃描線中。
在第2A圖所示之閘極驅動器200中，VGH 、VGN 、VGL 分別為高位準閘極電壓、中位準閘極電壓以及低位準閘極電壓，亦即在電壓的高低比較上，VGH >VGN >VGL 。另外，OEB為一輸出致能(Output Enable，OE)訊號的反相訊號，其中輸出致能訊號為閘極驅動器200中的一內部訊號，且輸出致能訊號OE如第3圖所示包含有複數個脈波寬度，其用來控制掃描訊號輸入至每一條掃描線(G1~G3)的時間。由於輸出致能訊號OE為本領域的習知技術，熟悉此項技藝者應能了解其意義，故在此不再贅述。
請同時參考第2A圖以及第4圖，第4圖為閘極驅動器200中部分訊號的時序圖。在閘極驅動器200的操作中，首先，電位移轉器會產生兩個控制訊號LS_out以及LS_outB，其中LS_out與LS_outB互為反相訊號，且LS_out為控制掃描訊號之電壓準位的控制訊號，亦即當LS_out為高電壓準位時，驅動電路226接收LS_outB與反相LS_out以使得掃描訊號Vs也是高電壓準位(VGH )；而當LS_out為低電壓準位時，驅動電路226接收LS_outB與反相LS_out以使得掃描訊號Vs也是低電壓準位(VGL ，關閉對應掃描線上薄膜電晶體)。在控制訊號LS_out為高電壓準位的時間內，亦即掃描訊號Vs致能的時間內(時間t0~t1)，電晶體M1與M3是導通的，而電晶體M2與M4則是非導通的，此時反相器222的供應電壓端點的電壓VGNH 的準位為(VGN -Vt)，其中Vt為電晶體M1的臨界電壓。如上所述，在時間t0~t1之間，反相器222的供應電壓VGNH 為(VGN -Vt )，亦即具有較低的供應電壓。
接著，在時間點t1，控制訊號LS_out轉變為低電壓準位(亦即掃描訊號Vs也要關閉對應掃描線上薄膜電晶體)，電晶體M3變為非導通，而電晶體M1與M4則是導通的，此時由於反相器222具有較低的供應電壓(VGN -Vt)，因此反相器222的驅動力較不足，電晶體M4無法迅速完全導通，因此無法將掃描訊號Vs的準位迅速拉低至VGL ，因此使得掃描訊號Vs具有一緩降邊緣。
然而，會了避免掃描訊號Vs的緩降邊緣過長而使得兩條不同的掃描線會有同時開啟的情形，在時間點t2，電晶體M2導通而使得反相器222的供應電壓端點的電壓VGNH 迅速被拉升至VGH ，亦即反相器222的供應電壓VGNH 為VGH ，因此具有較高的驅動力以迅速將掃描訊號Vs的準位拉低至VGL ，亦即在第4圖所示之掃描訊號Vs的緩降邊緣後緊接著一陡降邊緣。
另外，需注意的是，第4圖所示之訊號時序圖僅為一範例說明，其僅是用來表達該些訊號之間的關係，亦即第4圖在訊號的時間長短或是時間比例上並非實際的應用例子。
如上所述，閘極驅動器200可以利用簡單的電路架構來使得掃描訊號Vs具有一緩降邊緣，且為了避免緩降邊緣過長的情形，更利用反相的輸出致能訊號OEB來使得掃描訊號Vs的緩降邊緣後緊接著陡降邊緣。如此一來，除了可以避免饋通(feed through)效應以及顏色不均勻(mura)的問題，更可以確保掃描訊號在驅動上的正確性。
此外，於本發明的另一實施例中，閘極驅動器200中的N型電晶體M1可以被替換為如第2B圖所示的一二極體，耦接於VGN 與VGNH 之間，這些設計上的變化均應隸屬與本發明的範疇。
另外，請參考第5圖，第5圖為依據本發明另一實施例之閘極驅動器500的示意圖。如第5圖所示，閘極驅動器500包含有一電位移轉器512以及一緩衝器520，其中緩衝器520包含有一控制電路522、一驅動電路524、一反相器526以及一N型電晶體M6，控制電路522包含有兩個串聯的P型電晶體M1與M2以及一個N型電晶體M3，驅動電路524包含有一P型電晶體M4以及一N型電晶體M5。於本實施例中，閘極驅動器500係應用於一液晶顯示面板，且閘極驅動器500係接收一輸入訊號Vin(輸入訊號Vin可來自於前級的移位暫存器)以產生一掃描訊號Vs至液晶顯示面板上的一掃描線中。
於第2A圖的實施例類似，在第5圖所示之閘極驅動器500中，VGH 、VGN 、VGL 分別為高位準閘極電壓、中位準閘極電壓以及低位準閘極電壓，亦即在電壓的高低比較上，VGH >VGN >VGL 。另外，OEB為一輸出致能(Output Enable，OE)訊號的反相訊號，其中輸出致能訊號為閘極驅動器500中的一內部訊號，且輸出致能訊號OE如第3圖所示包含有複數個脈波寬度，其用來控制掃描訊號輸入至每一條掃描線(G1~G3)的時間。
閘極驅動器500中訊號LS_out、OEB與Vs的操作時序亦與第2A圖所示之閘極驅動器200類似，因此，參考第4、5圖，在閘極驅動器500的操作中，首先，電位移轉器512會產生兩個控制訊號LS_out以及LS_outB，在控制訊號LS_out為高電壓準位的時間內，亦即掃描訊號Vs致能的時間內(時間t0~t1)，電晶體M3、M4是導通的，而電晶體M1、M2、M5、M6則是非導通的。
接著，在時間點t1，控制訊號LS_out轉變為低電壓準位(亦即掃描訊號Vs也要關閉對應掃描線上薄膜電晶體)，電晶體M3立刻變為非導通，且電晶體M1、M4、M6變為是導通的，同時控制訊號LS_outB的高電壓準位會使電晶體M4不導通，特別地，由於由於反相器526具有較低的供應電壓(VGN )，因此反相器526的驅動力較不足，電晶體M6無法迅速完全導通，因此無法將掃描訊號Vs的準位迅速拉低至VGL ，因此使得掃描訊號Vs具有一緩降邊緣。
會了避免掃描訊號Vs的緩降邊緣過長而使得兩條不同的掃描線會有同時開啟的情形，因此，在時間點t2，電晶體M2被導通以使得電晶體M5也立刻被導通，進而使得掃描訊號Vs的準位迅速被拉低至VGL ，亦即在第4圖所示之掃描訊號Vs的緩降邊緣後緊接著一陡降邊緣。
如上所述，閘極驅動器500可以利用簡單的電路架構來使得掃描訊號Vs具有一緩降邊緣，且為了避免緩降邊緣過長的情形，更利用反相的輸出致能訊號OEB來使得掃描訊號Vs的緩降邊緣後緊接著陡降邊緣。如此一來，除了可以避免饋通(feed through)效應以及顏色不均勻(mura)的問題，更可以確保掃描訊號在驅動上的正確性。
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。
102．．．薄膜電晶體
200、500．．．閘極驅動器
210、512．．．電位移轉器
220、520．．．緩衝器
222、526．．．反相器
224、522．．．控制電路
226、524．．．驅動電路
M1~M6．．．電晶體
D1．．．二極體
第1圖為像素結構的示意圖。
第2A圖為依據本發明一實施例之閘極驅動器的示意圖。
第2B圖為依據本發明一實施例之閘極驅動器的示意圖。
第3圖為輸出致能訊號的示意圖。
第4圖為閘極驅動器中部分訊號的時序圖。
第5圖為依據本發明另一實施例之閘極驅動器的示意圖。
200．．．閘極驅動器
210．．．電位移轉器
220．．．緩衝器
222．．．反相器
224．．．控制電路
226．．．驅動電路
M1~M4．．．電晶體

Claims (9)

  1. 一種閘極驅動器，包含有：一電位移轉器，用來產生至少一控制訊號；以及一緩衝器，耦接於該電位移轉器，用來至少依據該至少一控制訊號、一高位準閘極電壓、一低位準閘極電壓以及一內部訊號來產生一掃描訊號，以驅動一顯示面板上的一掃描線，其中該掃描訊號的波形具有一緩降邊緣，以及該內部訊號係得自於一輸出致能(Output Enable，OE)訊號；其中該至少一控制訊號包含有一第一控制訊號以及一第二控制訊號，該第一控制訊號與該第二控制訊號互為反相，且該緩衝器包含有：一反相器，用來對該第二控制訊號進行反相操作以產生一反相第二控制訊號；一控制電路，用來至少依據該高位準閘極電壓以及該內部訊號來提供一供應電壓至該反相器；以及一驅動電路，用以輸出該掃描訊號，並包含有一第一P型電晶體以及一第一N型電晶體，串接於該高位準閘極電壓與該低位準閘極電壓之間，其中該第一P型電晶體由該第一控制訊號來控制，且該第一N型電晶體由該反相第二控制訊號來控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器，其中該掃描訊號的波 形於該緩降邊緣之後緊接一陡降邊緣。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器，其中該控制電路依據該高位準閘極電壓、該內部訊號以及一中位準閘極電壓來提供該供應電壓至該反相器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之閘極驅動器，其中該控制電路包含有：一第二P型電晶體，耦接於該高位準閘極電壓以及該反相器之一供應電壓端點之間，且由該內部訊號來控制；以及一第二N型電晶體，耦接於該高位準閘極電壓以及該反相器之一供應電壓端點之間，且由該中位準閘極電壓來控制。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之閘極驅動器，其中該控制電路包含有：一第二P型電晶體，耦接於該高位準閘極電壓以及該反相器之一供應電壓端點之間，且由該內部訊號來控制；以及一二極體，耦接於該中位準閘極電壓以及該反相器之該供應電壓端點之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動器，其中該內部訊號為該輸出致能訊號的一反相訊號。
  7. 一種閘極驅動器，包含有：一電位移轉器，用來產生至少一控制訊號；以及一緩衝器，耦接於該電位移轉器，用來至少依據該至少一控制訊號、一高位準閘極電壓、一低位準閘極電壓以及一內部訊號來產生一掃描訊號，以驅動一顯示面板上的一掃描線，其中該掃描訊號的波形具有一緩降邊緣，以及該內部訊號係得自於一輸出致能(Output Enable，OE)訊號；其中該至少一控制訊號包含有一第一控制訊號以及一第二控制訊號，該第一控制訊號與該第二控制訊號互為反相，且該緩衝器包含有：一控制電路，用來依據該第二控制訊號以產生一第三控制訊號；一驅動電路，用以輸出該掃描訊號，並包含有一第一P型電晶體以及一第一N型電晶體，串接於該高位準閘極電壓與該低位準閘極電壓之間，其中該第一P型電晶體由該第一控制訊號來控制，且該第一N型電晶體由該第三控制訊號來控制；一反相器，用來對該第二控制訊號進行反相操作以產生一反相第二控制訊號；以及一第二N型電晶體，耦接於該驅動電路之輸出端以及該低位準閘極電壓之間，且由該反相第二控制訊號來控制。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之閘極驅動器，其中該控制電路包含 有彼此串接於該高位準閘極電壓與該低位準閘極電壓之間的一第二P型電晶體、一第三P型電晶體以及一第三N型電晶體，其中該第二P型電晶體與該第三N型電晶體係由該第二控制訊號來控制，且該第三P型電晶體係由該內部訊號來控制。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之閘極驅動器，其中該反相器的供應電壓係為一中位準閘極電壓。
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