CN100437730C

CN100437730C - 液晶显示装置及其驱动电路与相关方法

Info

Publication number: CN100437730C
Application number: CNB2005100558377A
Authority: CN
Inventors: 陈鸿祥; 黄俊颖
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: CN1835061A

Abstract

一种液晶显示装置的驱动电路，其包含有：一驱动信号产生器，用来产生一负栅极电压(gate low voltage，VGL)信号，该负栅极电压信号的电压摆幅(voltage swing)实质上是为零；一驱动信号调校电路(drive signalmodifier)，耦合于该驱动信号产生器，用来依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，该修正驱动信号的电压摆幅实质上是不为零；以及一栅极驱动电路，耦合于该驱动信号调校电路，用以依据该修正驱动信号来驱动该液晶显示装置的多条扫描线。

Description

液晶显示装置及其驱动电路与相关方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，特别涉及一种液晶显示装置的驱动电路及驱动方法。

背景技术

由于液晶显示装置具有重量轻、功率消耗低以及无辐射污染等优点，故被广泛地应用于多种便携式(portable)信息产品(如笔记型计算机、个人数字助理(PDA)等等)、家庭消费电子产品(如液晶电视)、航天仪器以及医疗仪器等领域。

现有的液晶显示装置通常包含有一液晶显示面板(LCD panel)，其上设置有彼此交错的多条数据线(data line)与多条扫描线(scan line/gateline)；一电源供应器(power supply)，用来提供该液晶显示装置所需的各种驱动电压信号，如正栅极电压(gate high voltage，VGH)信号、负栅极电压(gate low voltage，VGL)信号、共享电压(common voltage，VCOM)信号、源极驱动电压(source driving voltage)信号等等；一栅极驱动电路(gate driving circuit)，用来驱动该多条扫描线；以及一源极驱动电路(source driving circuit)，用来驱动该多条数据线。其中，该栅极驱动电路包含有多个栅极驱动集成电路(gate driver IC)，用来依序提供扫描信号至该多条扫描线，而该源极驱动电路则包含有多个源极驱动集成电路(sourcedriver IC)，分别用来提供相对应的源极驱动电压信号至这些数据线。

一般而言，栅极驱动电路中的这些驱动集成电路，是分别封装在多个带状载座封装体(tape carrier package，又称为栅极载座封装体，gate TCP)中，并通过相连接于该多个带状载座封装体的一印刷电路板(printedcircuit board，又称为栅极印刷电路板，gate PCB)上的信号线以序列方式串接。而源极驱动电路中的这些源极驱动集成电路则是分别设置在另外多个带状载座封装体(又称为源极带状载座封装体，source TCP)中，且通常是通过与这些源极带状载座封装体相连接的一印刷电路板(又称为源极印刷电路板，source PCB)上的信号线以平行方式彼此连结。

实际上，业界常会采行一种线覆阵列基板(wire-on-array，WOA)的架构，以进一步降低液晶显示装置的制造成本。线覆阵列基板(WOA)架构是将原先在栅极印刷电路板上用来传递信号至这些栅极驱动集成电路的信号线，利用玻璃走线(line-on-glass，LOG)方式直接设置在液晶显示面板上。此外，线覆阵列基板架构通常还会利用玻璃附晶技术(chip-on-glass，COG，或称为晶粒玻璃接合技术)将栅极驱动电路中的多个栅极驱动集成电路直接设置在该液晶显示面板上。如此一来，便可省却前述的栅极印刷电路板，故又称为无栅极印刷电路板(gate PCB-less)架构。

图1所绘示为现有采用线覆阵列基板(WOA)架构的一液晶显示装置100简化后的内部示意图。如图所示，液晶显示装置100包含有一液晶显示面板110；一源极印刷电路板(source PCB)120；多个源极带状载座封装体(如130A、130B)，连接于液晶显示面板110的一第一侧与源极印刷电路板120之间；多个源极驱动集成电路(如140A、140B)，分别封装在这些源极带状载座封装体中；多个栅极驱动集成电路(如150A、150B)，利用玻璃附晶技术(COG)直接设置在液晶显示面板110的一第二侧；以及一电源供应器160，用来提供液晶显示面板110所需的各种驱动电压。实作上，这些栅极驱动集成电路亦可分别封装在与液晶显示面板110的该第二侧相连接的多个栅极带状载座封装体(gate TCP)中。

液晶显示面板110通常包含一下基板(lower substrate)112、用来设置彩色滤光片(color filter)的一上基板(upper substrate，未显示)、以及介于上下两基板间的液晶材料层(LCD layer，未显示)。下基板112又称为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)基板或阵列(array)基板，其上设置有彼此交错的多条数据线11及多条扫描线12。这些数据线11是分别电连接于对应的源极驱动集成电路，而这些扫描线12则分别电连接于对应的栅极驱动集成电路。如图1所示，源极驱动集成电路140A、140B是经由源极印刷电路板120上的一源极总线22接收电源供应器160所输出的源极驱动电压。而这些栅极驱动集成电路150A、150B则是依序经由源极印刷电路板120、第一源极带状载座封装体130A以及以玻璃走线(LOG)方式直接设置在下基板112上的一栅极总线24来接收电源供应器160所输出的栅极驱动电压。

图2所绘示为液晶显示面板110中一单一像素单元200的等效电路图。如图2所示，像素单元200包含有一薄膜晶体管(TFT)210，电连接于一扫描线12与一数据线11之间；一液晶单元(liquid crystal cell)，其可等效地视为一液晶电容C_LC；以及一储存电容(storage capacitor)C_ST。除此之外，在实作上，数据线11与扫描线12之间还会有一寄生电容(parasiticcapacitor)C_GS存在。因此，当加诸在数据线11上的源极驱动电压信号转态时，会造成所谓的电容耦合效应(capacitor coupling effect)。亦即，在数据线11上的信号会通过该寄生电容C_GS耦合至扫描线12上，而产生回流电流(return current)回灌(feed through)至对应的栅极驱动集成电路。由于设置在玻璃基板上的栅极总线24的走线阻抗，比一般在印刷电路板(PCB)上的走线阻抗大数十倍，故各栅极驱动集成电路接受到的回流电压(feed through voltage)会有所不同，因而导致各栅极驱动集成电路所接收到的负栅极电压(gate low voltage，VGL)信号不一致。

图3所绘示为源极驱动电压信号与负栅极电压(VGL)信号之间的对应关系。在图3中，信号310代表理想中电源供应器160所输出的负栅极电压信号，其电压摆幅(voltage swing)实质上是为零。然而，当数据线11上的源极驱动电压信号330转态时，前述的电容耦合效应会影响栅极驱动集成电路150A，使其输出的负栅极电压信号中产生许多突波(spur)，如322、324、326、328等，而变成如信号320的波形。栅极驱动集成电路150A所输出的负栅极电压信号会输入下一级栅极驱动集成电路150B，如图所示，两者所输入的负栅极电压信号会存在有明显的电压差距(voltage gap)h。如此一来，会造成液晶显示面板110中产生区块不均(Block Mura)的现象，亦即不同水平区块间的图像亮度会有差异，而影响到图像的画质。

Song等人在美国专利申请案US 2004/0145552中提出一种液晶显示装置及其驱动方法，来避免前述的区块不均情形发生。Song等人所提出的方法是在栅极总线24连接到第一级栅极驱动集成电路150A前的位置上，设置一高阻抗的信号限制组件(signal-limiting element)，例如一高电阻值的电阻，以限制栅极总线24上的电流大小。根据Song等人的揭露，若该信号限制组件的阻抗值远大于栅极总线24的总走线阻抗，则几可无视在栅极总线24的走线阻抗对各栅极驱动集成电路的影响。如此一来，各栅极驱动集成电路便可得到约略相同的驱动电压，而避免液晶显示面板110的水平区块间产生图像亮度差异的情形。

然而，该信号限制组件的阻抗通常高达数百欧姆，除了会消耗较多的电功率外，还会产生较多的热，对液晶显示装置的使用期限与功率消耗可能有负面的影响。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种液晶显示装置的驱动电路，以解决上述问题。

依据本发明的实施例，是揭露一种液晶显示装置的驱动电路，其包含有：一驱动信号产生器(drive signal generator)，用来产生一负栅极电压(VGL)信号，该负栅极电压信号的电压摆幅实质上是为零；一驱动信号调校电路(drive signal modifier)，耦合于该驱动信号产生器，用来依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，该修正驱动信号的电压摆幅实质上是不为零；以及一栅极驱动电路(gate driving circuit)，耦合于该驱动信号调校电路，用以依据该修正驱动信号来驱动该液晶显示装置的多条扫描线。

依据本发明的实施例，另揭露一种液晶显示装置的驱动方法，其包含有：提供一负栅极电压(VGL)信号，其电压摆幅实质上是为零；依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，其电压摆幅实质上是不为零；以及依据该修正驱动信号来驱动该液晶显示装置的多条扫描线。

在本发明的实施例中，另揭露一种液晶显示装置，其包含有：一液晶显示面板，具有彼此交错的多条数据线与多条扫描线；一驱动信号产生器(drivesignal generator)，用来产生一负栅极电压(VGL)信号，该负栅极电压信号的电压摆幅实质上是为零；一驱动信号调校电路(drive signal modifier)，耦合于该驱动信号产生器，用来依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，该修正驱动信号的电压摆幅实质上是不为零；一栅极驱动电路(gate drivingcircuit)，耦合于该驱动信号调校电路，用以依据该修正驱动信号来驱动该多条扫描线；以及一源极驱动电路(source driving circuit)，耦合于该驱动信号产生器，用来驱动该多条数据线。

附图说明

图1为现有采用线覆阵列基板(WOA)架构的一液晶显示装置简化后的内部示意图。

图2为图1的液晶显示面板中一单一像素单元的等效电路图。

图3为图1的液晶显示装置的源极驱动电压信号与负栅极电压信号间的对应关系。

图4为本发明一实施例的液晶显示装置简化后的内部示意图。

图5为本发明的驱动信号调校电路的一实施例的示意图。

图6为寄生电容效应对本发明的驱动信号调校电路输出的负栅极修正电压信号所产生的影响。

附图符号说明

11、41-数据线

12、42-扫描线

22、52-源极总线

24、54-栅极总线

100、400-液晶显示装置

110、410-液晶显示面板

112、412-下基板

120、420-源极印刷电路板

130A、130B、430A、430B-源极带状载座封装体

140A、140B、440A、440B-源极驱动集成电路

150A、150B、450A、450B-栅极驱动集成电路

160-电源供应器

200-像素单元

210-薄膜晶体管

310、320-负栅极电压信号

322、324、326、328-突波

330-源极驱动电压信号

440-源极驱动电路

450-栅极驱动电路

460-驱动信号产生器

470、500-驱动信号调校电路

510-电阻单元

520-电容单元

610、620-负栅极修正电压信号

具体实施方式

请参考图4，其所绘示为本发明一实施例的液晶显示装置400简化后的内部示意图。液晶显示装置400包含有一液晶显示面板410；一源极印刷电路板(source PCB)420；多个源极带状载座封装体(source TCP，如430A、430B)，连接于液晶显示面板410的一第一侧与源极印刷电路板420之间；一源极驱动电路(source driving circuit)440；一栅极驱动电路(gate drivingcircuit)450；一驱动信号产生器(drive signal generator)460；以及一驱动信号调校电路(drive signal modifier)470，电连接于驱动信号产生器460与栅极驱动电路450之间。

在实际应用上，源极驱动电路440通常包含有多个源极驱动集成电路(如440A、440B)，分别封装在这些源极带状载座封装体中，而栅极驱动电路450则包含有多个利用玻璃附晶技术(COG)直接设置在液晶显示面板410的一第二侧的栅极驱动集成电路(如450A、450B)。实作上，栅极驱动电路450的这些栅极驱动集成电路亦可分别封装在与液晶显示面板410的该第二侧相连接的多个栅极带状载座封装体(gate TCP)中。如图4所示，液晶显示面板410包含有一下基板(lower substrate)412、用来设置彩色滤光片(colorfilter)的一上基板(upper substrate，未显示)、以及介于上下两基板间的液晶材料层(LCD layer，未显示)。如前所述，下基板412又称为薄膜晶体管(TFT)基板或阵列(array)基板，其上设置有彼此交错的多条数据线41及多条扫描线42。其中，这些数据线41是分别电连接于对应的源极驱动集成电路，而这些扫描线42则分别电连接于对应的栅极驱动集成电路。

在本实施例中，驱动信号产生器460是用来产生液晶显示面板410所需的各种驱动信号，如正栅极电压(gate high voltage，VGH)信号、负栅极电压(gate low voltage，VGL)信号、共享电压(common voltage，VCOM)信号、源极驱动电压(source driving voltage)信号、地电压(groundvoltage，GND)信号等等。其中，驱动信号产生器460所输出的该负栅极电压(VGL)信号的电压摆幅(voltage swing)实质上是为零。通常驱动信号产生器460可用一电源供应器(power supply)来实现，但本发明并不局限于此。如图4所示，驱动信号产生器460所产生的源极驱动电压，是经由源极印刷电路板420上的一源极总线52传递至源极驱动电路440中的各源极驱动集成电路。

驱动信号调校电路470则是用来依据驱动信号产生器460所输出的该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，以下称为负栅极修正电压(modifiedgate low voltage，MVGL)信号，其中，该负栅极修正电压信号的电压摆幅实质上是不为零。更进一步来说，驱动信号调校电路470是藉由调整该负栅极电压信号的电平(voltage level)来产生该负栅极修正电压信号。请注意，本发明是利用该负栅极修正电压信号取代驱动信号产生器460所输出的该负栅极电压信号，来驱动栅极驱动电路450。

如图4所示，驱动信号调校电路470输出的该负栅极修正电压信号，是经由第一源极带状载座封装体(source TCP)430A以及利用玻璃走线(LOG)方式直接设置在下基板412上的一栅极总线54，传递至栅极驱动电路450。在本实施例中，栅极驱动电路450中的多个栅极驱动集成电路会将该负栅极修正电压信号依序传递至下一级栅极驱动集成电路，以使各栅极驱动集成电路依据该负栅极修正电压信号来驱动对应的扫描线。在电路设计上，可将驱动信号调校电路470设置在源极印刷电路板420或第一源极带状载座封装体430A中，或是以玻璃附晶技术(COG)直接设置在下基板412上。

实作上，驱动信号调校电路470可利用模拟或数字技术来实现。举例而言，驱动信号调校电路470可用一电阻-电容网络(RC network)来实现，如图5所示。在图5的实施例中，电阻-电容网络500包含有一电阻组件510以及一电容组件520。电阻组件510的第一端耦合于驱动信号产生器460所输出的该负栅极电压信号，而其第二端则耦合于栅极驱动电路450中的第一栅极驱动集成电路450A。电容组件520的一端接地，而另一端则是耦合于电阻组件510的该第二端。在本实施例中，是利用电阻-电容网络500作为一RC震荡电路来产生一震荡信号，以作为该负栅极修正电压信号。

图6所绘示为寄生电容效应对本发明的负栅极修正电压信号所产生的影响。在图6中，信号610代表驱动信号调校电路470输入第一栅极驱动集成电路450A的该负栅极修正电压信号，而信号620则代表第一栅极驱动集成电路450A受前述的寄生电容效应影响所输出的负栅极修正电压信号。很明显地，输入栅极驱动集成电路450A的负栅极修正电压信号610，与栅极驱动集成电路450A输出的负栅极修正电压信号620(亦即下一级栅极驱动集成电路450B所输入的负栅极修正电压信号)两者间的电压差距会大幅缩小。依此类推，栅极驱动电路450中的每一驱动集成电路与下一级驱动集成电路所接受到的负栅极修正电压信号受寄生电容效应影响的程度会大幅缩小。如此一来，便可大幅改善液晶显示面板410中的区块不均(Block Mura)现象，进而提升液晶显示装置400的图像画质。

如前所述，驱动信号调校电路470亦可利用数字技术来实现。例如，可利用一数字电路检测源极驱动电路440所输出的信号的边缘，并在该输出信号的边缘发生时交替性地调整驱动信号产生器460输出的该负栅极电压(VGL)信号的电压电平。如此一来，便可将该负栅极电压(VGL)信号在两种电压电平间交替切换，进而达成与前述的电阻-电容网络500实质上相同的功效。在实际应用上，任何能用来实现前述驱动信号调校电路470功能的数字电路，均包含在本发明的实施例内。

由上述可知，本发明是藉由架构简单的驱动信号调校电路470来调整驱动信号产生器460输出的负栅极电压(VGL)信号，以降低寄生电容效应对各级栅极驱动集成电路所输入的驱动信号(即前述的负栅极修正电压(MVGL)信号)造成的影响。因此，本发明可在不变更制程的情形下，有效解决液晶显示面板410中的区块不均(Block Mura)问题，进而节省变更工艺所需的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种液晶显示装置的驱动电路，包含有：

一驱动信号产生器，用来产生一负栅极电压信号，该负栅极电压信号的电压摆幅为零；

一驱动信号调校电路，耦合于该驱动信号产生器，用来依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，该修正驱动信号的电压摆幅不为零；以及

一栅极驱动电路，耦合于该驱动信号调校电路，用以依据该修正驱动信号来驱动该液晶显示装置的多条扫描线。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其中，驱动信号产生器是为一电源供应器。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该驱动信号调校电路是藉由调整该负栅极电压信号的电平来产生该修正驱动信号。

4.如权利要求3所述的驱动电路，其另包含有一源极驱动电路，耦合于该驱动信号产生器，用来驱动该液晶显示装置的多条数据线；

其中，该驱动信号调校电路是依据该源极驱动电路的输出信号来调整该负栅极电压信号的电平。

5.如权利要求3所述的驱动电路，其中，该驱动信号调校电路为一电阻-电容网络。

6.如权利要求3所述的驱动电路，其中，该驱动信号调校电路包含有：

一电阻组件，其第一端耦合于该负栅极电压信号，其第二端耦合于该栅极驱动电路；以及

一电容组件，其一端接地，另一端耦合于该电阻组件的该第二端。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其中，该修正驱动信号是经由玻璃走线传递至该栅极驱动电路。

8.一种液晶显示装置，其包含有：

一液晶显示面板，具有彼此交错的多条数据线与多条扫描线；

一驱动信号调校电路，耦合于该驱动信号产生器，用来依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，该修正驱动信号的电压摆幅不为零；

一栅极驱动电路，耦合于该驱动信号调校电路，用以依据该修正驱动信号来驱动该多条扫描线；以及

一源极驱动电路，耦合于该驱动信号产生器，用来驱动该多条数据线。

9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其中，该栅极驱动电路是以玻璃附晶技术设置于该液晶显示面板上。

10.如权利要求8所述的液晶显示装置，其另包含有：

一印刷电路板；

其中，该驱动信号产生器是设置在该印刷电路板上。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其另包含有：

一带状载座封装体，连接于该印刷电路板与该液晶显示面板之间，用来承载该源极驱动电路。

12.如权利要求8所述的液晶显示装置，其中，该驱动信号产生器为一电源供应器。

13.如权利要求8所述的液晶显示装置，其中，该驱动信号调校电路是藉由调整该负栅极电压信号的电平来产生该修正驱动信号。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，该驱动信号调校电路是依据该源极驱动电路的输出信号来调整该负栅极电压信号的电平。

15.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，该驱动信号调校电路为一电阻-电容网络。

16.如权利要求13所述的液晶显示装置，其中，该驱动信号调校电路包含有：

17.一种液晶显示装置的驱动方法，其包含有：

提供一负栅极电压信号，其电压摆幅为零；

依据该负栅极电压信号产生一修正驱动信号，其电压摆幅不为零；以及

依据该修正驱动信号来驱动该液晶显示装置的多条扫描线。

18.如权利要求17所述的驱动方法，其中，产生该修正驱动信号的步骤另包含有：

调整该负栅极电压信号的电平以产生该修正驱动信号。

19.如权利要求18所述的驱动方法，其中，该液晶显示装置另包含有一源极驱动电路，用来驱动该液晶显示装置的多条数据线，而其中：

依据该源极驱动电路的输出信号来调整该负栅极电压信号的电平。

20.如权利要求18所述的驱动方法，其中：

利用一电阻-电容网络来调整该负栅极电压信号的电平。