CN100399133C

CN100399133C - 液晶显示板保护电路以及液晶显示器

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Publication number: CN100399133C
Application number: CNB2004100397027A
Authority: CN
Inventors: 江博仁; 刘竹育; 郑江崇仁; 曾贵圣; 张立勋
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: CN1564060A

Abstract

一种液晶显示板保护电路，适用液晶显示板。液晶显示板包含多个显示单元，分别连接在数据电极、栅极电极以及共用电极之间。开关装置，具有连接到数据电极以与栅极电极中的至少一者的第一端，以及第二端，当第一端以及第二端中的一者的电平超过阈值电压电平时，则开关装置导通。静电放电防护装置连接在开关装置的第二端以及共用电极之间，具有电容性负载以及电阻性负载。

Description

液晶显示板保护电路以及液晶显示器

技术领域

本发明有关于一种液晶显示器及其保护电路，特别是有关于一种具有静电放电(ESD)防护电路的液晶显示板保护电路以及液晶显示器。

背景技术

目前所常规的液晶显示器包含了一个排成数组状的多个像素(pixel)，每个像素中的液晶受到其上的施加电压所控制，可以改变液晶的透射率，以表现出屏幕上所需求的灰度。

图1表示常规液晶显示板(liquid crystal display panel，以下简称LCD面板)及其***驱动电路的等效电路示意图。如图所示，LCD面板1上是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、...Dm表示)以与栅极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元100。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm)以及存储电容(C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1-Gn)和数据电极(D1-Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关断同一行(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，以此控制数据电极(D1-Dm)上的视频信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。而存储电容连接到对应的薄膜晶体管与电压电平为共用电极电压VCOM的共用电极14。

除此之外，在图1中同时表示出LCD面板1的驱动电路部分。栅极驱动器(gate driver)10根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一行上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器12根据待显示的图像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视频信号到该列的m个显示单元上。当栅极驱动器10完成一次所有n行扫描在线的扫描操作后，即表示完成单一帧(frame)的显示操作。因此，重复扫描各扫描线并且送出视频信号，便可以达到连续显示图像的目的。其中，信号CTR表示栅极驱动器10所接收的扫描控制信息；信号LD表示数据驱动器12的数据锁存(latch)信号，信号DATA则表示输入图像信息。

一般在数据电极D1、D2、...、Dm上所传送的视频信号，依据与共用电极电压VCOM之间的关系，可以分为正极性视频信号(positive video signal)和负极性视频信号(negative video signal)两种。正极性视频信号是指其电位高于共用电极电压VCOM，而依据其所代表的灰度值不同而具有对应的电压电平，一般愈接近共用电极电压VCOM者对应于较低的灰度值。相对地，负极性视频信号是指其电位低于共用电极电压VCOM，而依据其所代表的灰度值不同而具有对应的电压电平。同样地，愈接近共用电极电压VCOM者对应于较低的灰度值。同一灰度值分别以正极性视频信号和负极性视频信号表示时，原则上显示效果是一样的，不过实际上仍然有些差异。另外，为了防止液晶分子持续地受到单一极性电场偏压，导致液晶分子寿命减短，因此单一显示单元在奇数帧和偶数帧时，会分别接收到相反极性的视频信号。

在液晶显示板的制造过程中，绝缘的玻璃基板存在着静电放电干扰的问题。静电放电的存在会导致液晶显示板电路的受损。因此，在电路的设计中，必须加入缓冲ESD电压的设计才能避免ESD的破坏。

美国专利编号6,175,394公开了一种具有ESD防护电路的液晶显示板。ESD防护电路连接在栅极电极或数据电极以及防护环之间，其为一栅极浮接的薄膜晶体管。

美国专利编号6,493,047公开了一种具有ESD防护电路的液晶显示板。ESD防护电路具有一开关装置以及耦接至开关装置的控制端，连接在栅极电极或数据电极以及共用电极之间。

传统技术在于液晶显示板的栅极电极以及数据电极与共用电极14之间，加入一短路环15(short ring)的设计，以将ESD电流经由短路环释放至共用电极14。

图2是显示传统短路环15的电路图。短路环包括正极端以及负极端彼此反相相接的两二极管16与18，而二极管16与18的正极端以及负极端的连接点分别连接在栅极电极(G1-Gn)以及数据电极(D1-Dm)通往显示单元100的电路路径上以及共用电极14之间。当栅极电极(G1-Gn)或数据电极(D1-Dm)的电压电平因为ESD激化而超过二极管16的导通电压时，则二极管16导通，因此栅极电极(G1-Gn)或数据电极(D1-Dm)的ESD电流经由导通的二极管16而流至共用电极14。由于共用电极14的体积较大，足以承受所述ESD电流，因此可避免显示单元100受到ESD电流的破坏，达到ESD防护的目的。

然而，在液晶显示板的制造过程中，共用电极14亦可能发生ESD事件的来源。当于共用电极14上发生ESD事件时，大量的ESD电流将导通二极管18而流至显示单元100，因此传统短路环15并无法防止来源为共用电极的ESD事件对显示单元的破坏。另外，传统技术将共用电极14视为电接地，然而实际上共用电极本身并未接地，因此所能负荷的电流量有限，当ESD电流较大时，有回注至其它信号电路的危险。

发明内容

有鉴于此，为了解决所述问题，本发明主要目的在于提供一种液晶显示板防护电路，于短路环与共用电极之间设置一缓冲电路，能够减缓ESD事件对显示单元电路电平变化的影响。

为实现所述的目的，本发明提出一种液晶显示板保护电路，适用液晶显示板。液晶显示板包含显示单元，连接在数据电极、栅极电极以及共用电极之间。开关装置，具有连接到数据电极以与栅极电极中的至少一者的第一端，以及第二端，当第一端以及第二端中的一者的电平超过阈值电压电平时，则开关装置导通。静电放电防护装置连接在开关装置的第二端以及共用电极之间，具有电容性负载以及电阻性负载。

再者，本发明提出一种液晶显示器。液晶显示板包括多个显示单元，分别连接于对应的多个数据电极和多个栅极电极以及共用电极之间。栅极驱动器用以送出扫描信号至栅极电极。数据驱动器用以输出视频信号至数据电极。多个开关装置分别具有连接到对应的数据电极的第一端，以及第二端，当第一端以及第二端中的一者的电平超过阈值电压电平时，则开关装置导通。静电放电防护装置连接在开关装置的第二端以及共用电极之间，具有电容性负载以及电阻性负载。

附图说明

为使本发明的所述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下：

图1表示常规薄膜晶体管液晶显示板及其***驱动电路的等效电路示意图。

图2是表示传统短路环的电路图。

图3是表示根据本发明实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。

图4是表示根据本发明实施例所述的开关装置26、27与ESD防护电路28的电路图。

符号说明：

1、3-LCD面板

10、20-栅极驱动器

12、22-数据驱动器

14、24～共用电极

15～短路环

26、27～开关装置

16、18、261、262～二极管

28～ESD防护电路

100、200-显示单元

281～电阻性负载

282～电容性负载

2611、2621～正极端

2612、2622～负极端

A～第一端

B～第二端

C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm～存储电容

D1、D2、...Dm～数据电极

G1、G2、...Gn～栅极电极

Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm～薄膜晶体管

VCOM～共用电极电压

具体实施方式

实施例：

图3是表示根据本发明实施例所述的液晶显示器的等效电路示意图。如图所示，LCD面板3是由纵横交错的数据电极(以D1、D2、...Dm表示)以与栅极电极(以G1、G2、...Gn表示)交织而成，每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个显示单元(display unit)，例如数据电极D1和栅极电极G1可以用来控制显示单元200。如图所示，每个显示单元的等效电路主要包括控制数据进入用的薄膜晶体管(Q11-Q1m、Q21-Q2m、...、Qn1-Qnm)以及存储电容(C11-C1m、C21-C2m、...、Cn1-Cnm)。薄膜晶体管的栅极和漏极分别连接栅极电极(G1-Gn)和数据电极(D1-Dm)，通过栅极电极(G1-Gn)上的扫描信号，可以导通关断同一行(亦即同一扫描线)上的所有薄膜晶体管，以此控制数据电极(D1-Dm)上的视频信号(video signal)是否可以写入到对应的显示单元中。而存储电容连接到对应的薄膜晶体管与电压电平为共用电极电压VCOM的共用电极24。

除此之外，在图3中同时表示出LCD面板3的驱动电路部分。栅极驱动器(gate driver)20是根据既定的扫描顺序，送出各栅极电极G1、G2、...、Gn上的扫描信号。当某一栅极电极上载有扫描信号时，会使得同一行上或同一扫描在线所有显示单元内的薄膜晶体管呈导通状态。当某一扫描线被选择时，数据驱动器22根据待显示的图像数据，经由数据电极D1、D2、...Dm，送出对应的视频信号到该列的m个显示单元上。当栅极驱动器20完成一次所有n列扫描在线的扫描操作后，即表示完成单一帧(frame)的显示操作。因此，重复扫描各扫描线并且送出视频信号，便可以达到连续显示图像的目的。其中，信号CTR表示栅极驱动器20所接收的扫描控制信息；信号LD表示数据驱动器22的数据锁存(latch)信号，信号DATA则表示输入图像信息。

为了防止发生于数据电极、栅极电极或共用电极的ESD电流对显示单元所造成的损坏，根据本发明的液晶显示器于共用电极与数据电极以与栅极电极之间加入了开关装置(传统短路环)26、27与ESD防护电路28的设计。

图4是表示根据本发明实施例所述的开关装置26、27与ESD防护电路28的电路图。开关装置26具有连接到各数据电极(D1-Dm)与栅极电极(G1-Gn)的第一端A以及一第二端B，而开关装置27(总开关装置)连接在各开关装置26与ESD防护电路28之间。根据本发明实施例，开关装置26与27的电路结构相同，皆为一双向限流装置，包括二极管261与262。

二极管261的正极端2611连接到二极管262的负极端2622，而二极管261的负极端2612连接到二极管262的正极端2621。二极管261的正极端2611与二极管262的负极端2622的连接点即为第一端A，而二极管261的负极端2612与二极管262的正极端2621的连接点即为第二端B。第一端A以及第二端B分别连接在栅极电极(G1-Gn)以及数据电极(D1-Dm)通往显示单元200的电路路径上以及ESD防护电路28之间。

当二极管261与262一者的正极端2611、2621所接收的电压电平超过二极管的阈值电压后，则二极管261或262将会导通。另外，ESD防护电路28包括并联的电阻性负载281以及电容性负载282，连接在开关装置27以及共用电极24之间。

当ESD脉冲出现在数据电极(D1-Dm)、栅极电极(G1-Gn)或共用电极24时，于开关装置26、27与ESD防护电路28所构成的电流路径上，ESD脉冲会先对电容性负载282充电，因此仅有少部分ESD电流经由电阻性负载281通过开关装置26、27与ESD防护电路28所构成的电流路径，随后电容性负载282再慢慢释放存储于此的能量。因此，当ESD脉冲出现在共用电极24时，可以延长ESD脉冲经由数据电极或栅极电极进入显示单元200的时间，有效的降低了进入显示单元200以及数据电极或栅极电极的瞬间ESD电流量，达到了防护液晶显示板3的周边驱动电路以及内部显示单元的目的。再者，若ESD脉冲出现在数据电极(D1-Dm)或栅极电极(G1-Gn)时，ESD脉冲同样能经由开关装置26、27与ESD防护电路28所构成的电流路径释放至共用电极24，具有与传统技术相同的ESD防护效果。

再者，若ESD脉冲过大，可能会造成电容性负载282损坏，此时液晶显示板仍可继续操作，但ESD防护电路28可能会失去ESD防护功能，因此电路设计者需设计适当的ESD承受能力的电容性负载。

再者，当液晶显示板执行一般操作时，由于共用电极24的电平维持一固定电压，在固定直流电平的情况下，电容性负载的效应将不明显，因此不会影响到液晶显示板3执行一般操作时的效能。

根据本发明实施例所述的ESD防护电路，能够避免发生ESD事件时的瞬间ESD电流或ESD电压变化对内部电路的冲击，且无论ESD事件发生于数据电极(D1-Dm)或栅极电极(G1-Gn)，或是共用电极24，皆具有ESD防护的作用，有效的解决了传统技术的问题。另外，本发明实施例中所使用的防护电路，在实施上并不需要增加太多组件，非常适合于产业的利用。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims

1.一种液晶显示板保护电路，适用一液晶显示板，所述液晶显示板包含一显示单元，连接在一数据电极、一栅极电极以及一共用电极之间，所述液晶显示板保护电路包括：

一双向限流装置，具有连接到所述数据电极以与栅极电极中的至少一者的一第一端，以及一第二端，当所述第一端以及第二端中的一者的电平超过一阈值电压电平时，则所述双向限流装置导通；以及

一静电放电防护装置，连接在所述双向限流装置的第二端以及所述共用电极之间，该静电放电防护装置具有并联的电容性负载和电阻性负载。

2.如权利要求1所述的液晶显示板保护电路，其中所述双向限流装置包括：

一第一二极管，具有一第一正极端以及一第一负极端；以及

一第二二极管，具有连接到所述一第一正极端的第二负极端以及连接到所述第一负极端的第二正极端，其中所述第一正极端以及第二负极端的连接点为所述第一端，而所述第一负极端以及第二正极端的连接点为所述第二端。

3.如权利要求1所述的液晶显示板保护电路，其中所述电容性负载连接在所述双向限流装置以及所述共用电极之间。

4.如权利要求3所述的液晶显示板保护电路，其中所述电阻性负载连接到所述电容性负载的两端。

5.一种液晶显示器，包括：

一液晶显示板，包括多个显示单元，分别连接在对应的多个数据电极和多个栅极电极以及一共用电极之间；

一栅极驱动器，用以送出扫描信号至所述栅极电极；

一数据驱动器，用以输出视频信号至所述数据电极；

多个双向限流装置，分别具有连接到对应的所述数据电极的一第一端，以及一第二端，当所述第一端以及第二端中的一者的电平超过一阈值电压电平时，则所述双向限流装置导通；以及

6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述双向限流装置包括：

一第一二极管，具有一第一正极端以及一第一负极端；以及

7.如权利要求5所述的液晶显示器，还包括一总开关装置，连接在所述双向限流装置的第二端以及所述静电放电防护装置之间。

8.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述电容性负载连接在所述双向限流装置以及所述共用电极之间。

9.如权利要求8所述的液晶显示器，其中所述电阻性负载连接到所述电容性负载的两端。

10.一种液晶显示器，包括：

一液晶显示板，包括多个显示单元，分别连接对应的多个数据电极和多个栅极电极以及一共用电极之间；

一栅极驱动器，用以送出扫描信号至所述栅极电极；

一数据驱动器，用以输出视频信号至所述数据电极；

多个双向限流装置，分别具有连接到对应的所述数据电极以与栅极电极的一第一端，以及一第二端，当所述第一端以及第二端中的一者的电平超过一阈值电压电平时，则所述双向限流装置导通；以及

一静电放电防护装置，连接在所述双向限流装置的第二端以及所述共用电极之间，该静电放电防护装置包括并联的电容性负载和电阻性负载。

11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中所述双向限流装置包括：

一第一二极管，具有一第一正极端以及一第一负极端；以及

12.如权利要求10所述的液晶显示器，还包括一总开关装置，连接在所述双向限流装置的第二端以及所述静电放电防护装置之间。

13.如权利要求10所述的液晶显示器，其中所述电容性负载连接在所述双向限流装置以及所述共用电极之间。

14.如权利要求10所述的液晶显示器，其中所述电阻性负载连接到所述电容性负载的两端。