TWI420457B - 顯示面板閘極驅動電壓供給裝置及方法 - Google Patents

Description

顯示面板閘極驅動電壓供給裝置及方法

本發明係關於一種顯示面板閘極驅動電壓供給裝置及方法，特別有關一種對驅動電壓進行電荷共享的顯示面板閘極驅動電壓供給裝置及方法。

現今平面顯示技術已廣泛應用於各類型產品的顯示面板，如液晶顯示裝置(liquid crystal display device)、行動電話(mobile phone)及多媒體播放器(media player)等。隨著製程的進步，目前已可將閘極驅動電路製作在面板的陣列(array)基板上，而取代閘極驅動IC的實裝製程，此種技術稱為GOA(gate on array)技術，可減少製程及零件的成本。

第1圖顯示一種習知的顯示面板閘極驅動電壓供給裝置10的示意圖。顯示面板1上具有複數個閘極驅動電路，如151、152等等。該顯示面板閘極驅動電壓供給裝置10包含時序控制器(T-CON)12、位準移位器(level shifter)14、以及與該位準移位器14耦接的第一驅動電壓供給線101及第二驅動電壓供給線102。時序控制器12輸出電壓控制訊號(如CKV、CKVB)至位準移位器14。位準移位器14具有兩端分別固定以第一額定電壓、第二額定電壓輸入，如27V、-13V。

習知的顯示面板閘極驅動電壓供給裝置10中，位準移位器14係根據該電壓控制訊號選擇第一額定電壓於第一驅動電壓供給線101上傳輸及選擇第二額定電壓於第二驅動電壓供給線102上傳輸。例如：當電壓控制訊號為高位準時，選擇第一額定電壓27V輸出，當電壓控制訊號為低位準時，選擇第二額定電壓-13V輸出，而當電壓控制訊號CKV為高位準時，電壓控制訊號CKVB為低位準，反之，當電壓控制訊號CKV為低位準時，電壓控制訊號CKVB為高位準。因此，第一驅動電壓供給線101上之第一電壓供給訊號CKV1有40V的電壓變化，而第二驅動電壓供給線102上之第二電壓供給訊號CKVB1亦有40V的電壓變化。

如第1圖所示，該兩驅動電壓供給線101、102上的第一電壓供給訊號CKV1及第二電壓供給訊號CKVB1提供電壓予顯示面板1上的各個閘極驅動電路，如151、152等等，以輸出掃描訊號Gout1、Gout2予顯示面板1上之掃描線或閘極線。

由於第一驅動電壓供給線101上之第一電壓供給訊號CKV1電壓變化為-13V到27V，同時第二驅動電壓供給線102上之第二電壓供給訊號CKVB1電壓變化為27V到-13V，操作的電壓差約為40V，消耗功率過高，特別耗電，不符合綠色產品的設計要求。

因此，如何改善顯示面板閘極驅動電壓供給裝置之消耗功率過高的問題，以降低耗電量，實為目前產業中亟待解決的問題。

本發明之目的在於提供一種顯示面板閘極驅動電壓供給裝置及方法，以改善供給面板驅動電壓時消耗功率過高的問題，進而降低耗電量。

根據前述目的，本發明提供一種顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，用於提供一閘極驅動電壓予一顯示面板，該顯示面板閘極驅動電壓供給裝置包含：一時序控制器，用以提供一電壓控制訊號及一開關控制訊號；一第一驅動電壓供給線；一第二驅動電壓供給線；一位準移位器，分別與該第一驅動電壓供給線及該第二驅動電壓供給線耦接，該位準移位器接收該時序控制器提供之該電壓控制訊號，並根據該電壓控制訊號選擇一第一額定電壓於該第一驅動電壓供給線傳輸及選擇一第二額定電壓於該第二驅動電壓供給線傳輸；以及一第一開關，耦接於該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線之間，該第一開關受到該時序控制器提供之該開關控制訊號控制而閉合或打開，其中當該第一開關為閉合時，該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線電性連接，而使該第一額定電壓及該第二額定電壓進行電荷共享。

本發明之另一方面提供一種顯示面板閘極驅動電壓供給方法，包含步驟：提供一電壓控制訊號及一開關控制訊號；根據該電壓控制訊號選擇一第一額定電壓於一第一驅動電壓供給線傳輸及選擇一第二額定電壓於一第二驅動電壓供給線傳輸；以及根據該開關控制訊號以使該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線之間電性連接或斷接，其中當該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線電性連接時，該第一額定電壓及該第二額定電壓進行電荷共享。

由於該兩驅動電壓供給線上之電壓會進行電荷分享，因此可減少位準移位器進行充電時所需的功率消耗，故本發明能夠改善顯示面板閘極驅動 電壓供給裝置之消耗功率過高的問題，降低耗電量。

第2圖顯示本發明第一實施例之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20的示意圖。第3圖顯示第2圖中位準移位器24之細部電路的示意圖。第4圖顯示本發明第一實施例之驅動電壓的時序圖。第5圖顯示本發明顯示面板閘極驅動電壓供給方法的流程圖。

請參閱第2圖及第3圖，如第2圖所示，顯示面板2上具有複數個閘極驅動電路，如251、252等等。顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20包含一時序控制器(T-CON)22、一位準移位器(level shifter)24、以及與該位準移位器24耦接的一第一驅動電壓供給線201及一第二驅動電壓供給線202。而且，該顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20更包含耦接於該兩驅動電壓供給線201、202之間的一第一開關231。如第3圖所示，位準移位器24內對應第一驅動電壓供給線201及第二驅動電壓供給線202分別設置有一第二開關232及一第三開關233。

如第2圖及第3圖所示，時序控制器22提供電壓控制訊號(如CKV、CKVB)及開關控制訊號(如CS、CS’)，電壓控制訊號CKV、CKVB輸出至位準移位器24，開關控制訊號CS用以控制第一開關231，開關控制訊號CS’用以控制第二開關232及第三開關233。

請參閱第2圖、第3圖及第4圖，位準移位器24係用以根據時序控制器22提供的電壓控制訊號調整其電壓位準。具體而言，位準移位器24具有兩端分別輸入具固定電壓值之第一額定電壓及第二額定電壓，如27V、-13V，位準移位器24係根據時序控制器22提供的電壓控制訊號CKV、CKVB選擇第一額定電壓於第一驅動電壓供給線201上傳輸及選擇第二額定電壓於第二驅動電壓供給線202上傳輸。例如：當電壓控制訊號CKV、CKVB在高位準(如3.3V)時，位準移位器24選擇第一額定電壓27V輸出，當電壓控制訊號CKV、CKVB在低位準(如0V)時，位準移位器24選擇第二額定電壓-13V輸出。而且，當電壓控制訊號CKV為高位準時，則電壓控制訊號CKVB為低位準，反之，當電壓控制訊號CKV為低位準時，則電壓控制訊號CKVB為高位準。例如：當電壓控制訊號CKV為3.3V而電壓控制訊號CKVB為0V時，位準移位器24可以對應電壓控制訊號CKV 輸出27V的第一電壓供給訊號CKV1於第一驅動電壓供給線201上傳輸，對應電壓控制訊號CKVB輸出-13V的第二電壓供給訊號CKVB1於第二驅動電壓供給線202上傳輸。

在顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20中，第二開關232及第三開關233係與第一開關231呈相反操作，亦即當第一開關231閉合(close；即接通)時，第二開關232及第三開關233會打開(open；即斷開)，而當第一開關231打開時，第二開關232及第三開關233會閉合。時序控制器22提供開關控制訊號CS用以控制第一開關231，提供開關控制訊號CS’用以控制第二開關232及第三開關233，而開關控制訊號CS與開關控制訊號CS’極性相反，亦即當開關控制訊號CS為高位準時，則開關控制訊號CS’為低位準，反之，當開關控制訊號CS為低位準時，則開關控制訊號CS’為高位準。

當開關控制訊號CS為高位準時，第一開關231受開關控制訊號CS控制而閉合，第一驅動電壓供給線201與第二驅動電壓供給線202會因此電性連接。此時，開關控制訊號CS’為低位準，第二開關232及第三開關233會打開，因此兩驅動電壓供給線201、202與位準移位器24形成斷路，停止輸出第一額定電壓及第二額定電壓。此時，因為第一驅動電壓供給線201與第二驅動電壓供給線202上有電位差異，一為27V另一為-13V，藉由第一開關231之導通，兩供給線201、202上寄生電容之電荷會進行中和，亦即進行電荷分享(charge sharing)，因此第一驅動電壓供給線201上之第一電壓供給訊號CKV1與第二驅動電壓供給線202上之第二電壓供給訊號CKVB1會達到某個位準V1，V1≒(CKV1+CKVB1)/2。電荷分享階段結束時，V1≒(27V-13V)/2，約為7V。

當開關控制訊號CS轉為低位準時，第一開關231受開關控制訊號CS控制而打開，兩驅動電壓供給線201、202之間的耦接會斷開。此時，開關控制訊號CS’為高位準，第二開關232及第三開關233會閉合，因此兩驅動電壓供給線201、202與位準移位器24形成通路，開始以第一額定電壓及第二額定電壓進行充電。此時，位準移位器24要送出電壓至兩驅動電壓供給線201、202時，僅需提供由位準V1提升至第一額定電壓(如：由7V提升至27V)的電荷以及由位準V1降至第二額定電壓(如：由7V降至-13V)的電荷。相較於沒有進行電荷分享的情況，位準移位器24則需提供由-13V 提升至27V以及由27V降至-13V的電荷，因此本發明能夠減少消耗功率。

如第4圖所示，第一驅動電壓供給線201上之第一電壓供給訊號CKV1及第二驅動電壓供給線202上之第二電壓供給訊號CKVB1的電壓變化分為兩個階段，即(1)電壓分享階段T1：位準移位器24停止輸出第一額定電壓及第二額定電壓，電荷分享即在T1時間內完成。(2)實際充電階段T2：位準移位器24開始以第一額定電壓及第二額定電壓進行充電，使第一電壓供給訊號CKV1及第二電壓供給訊號CKVB1達到27V或-13V。

本發明中，由於兩驅動電壓供給線201、202上之電壓會進行電荷分享，因此可減少位準移位器24進行充電時所需的功率消耗，可減少至少50%的功率消耗，因此能夠改善顯示面板閘極驅動電壓供給裝置之消耗功率過高的問題，降低耗電量。而且，本發明可降低位準移位器24的操作溫度，提升該元件的穩定度及延長其使用壽命。

此外，如第2圖所示，該兩驅動電壓供給線201、202上的第一電壓供給訊號CKV1及第二電壓供給訊號CKVB1提供電壓予顯示面板2上的各個閘極驅動電路，如251、252等等，以輸出掃描訊號Gout1、Gout2予顯示面板2上之掃描線(閘極線)。

此外，如第4圖所示，時序控制器22提供的開關控制訊號CS，可利用電壓控制訊號CKV及CKV’比較而得。訊號CKV’之波形與訊號CKV相同，但領先訊號CKV一段時間T1，開關控制訊號CS在訊號CKV’的上升及下降緣作觸發，在訊號CKV的上升及下降緣停止，使得開關控制訊號CS的脈衝寬度為T1。需注意的是，開關控制訊號CS不限於以上述方式製得，亦可以其他方式實施。

此外，第一開關231可為薄膜電晶體開關，設置於顯示面板2上，薄膜電晶體開關之源極與汲極分別連接到第一驅動電壓供給線201及第二驅動電壓供給線202，而其閘極接收開關控制訊號CS。

請參閱第5圖並配合以上說明，本發明之顯示面板閘極驅動電壓供給方法包含下列步驟。

步驟S502：提供電壓控制訊號CKV、CKVB及開關控制訊號CS、CS’。

步驟S504：根據電壓控制訊號CKV、CKVB選擇額定電壓，如27V、-13V，在此步驟中，根據電壓控制訊號CKV、CKVB選擇一第一額定電壓 (27V)於一第一驅動電壓供給線201傳輸及選擇一第二額定電壓(-13V)於一第二驅動電壓供給線202傳輸。

步驟S506：根據開關控制訊號CS控制一第一開關231以進行電荷共享，在此步驟中，根據開關控制訊號CS以控制耦接於該兩驅動電壓供給線201、202的第一開關231，其中當第一開關231受開關控制訊號CS控制而閉合(close；即接通)時，第一驅動電壓供給線201與第二驅動電壓供給線202會電性連接，而使第一額定電壓(27V)及第二額定電壓(-13V)進行電荷共享。

第6圖顯示本發明第二實施例之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20’的示意圖。本發明第二實施例之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置20’與第一實施例的差異在於：第二實施例中，第一開關231’、第二開關232’及第三開關233’皆設置於顯示面板2’上。第二開關232’設於第一驅動電壓供給線201上，第三開關233’設於第二驅動電壓供給線202上，第二開關232’及第三開關233’介於第一開關231’與位準移位器24’間。該等開關231’、232’、233’皆可為薄膜電晶體開關。將該等開關231’、232’、233’都設在顯示面板2’上，因無需另外客製適用的位準移位器，可進一步降低位準移位器的成本。

第7圖顯示時序控制器22提供的開關控制訊號CS、CSB的時序圖。開關控制訊號CSB低位準之訊號寬度可較開關控制訊號CS高位準之訊號寬度稍寬，以配合控制之時間差，然該兩訊號寬度相同的控制訊號亦可實施。

如第7圖所示，在M1時刻時，開關控制訊號CSB為低位準，第二開關232’及第三開關233’打開(open；即斷開)，開關控制訊號CS為高位準，第一開關231’閉合(close；即接通)，該兩驅動電壓供給線201、202間開始進行電荷共享。在M2時刻時，開關控制訊號CS為低位準，第一開關231’打開，電荷共享結束。在M3時刻時，開關控制訊號CSB為高位準，第二開關232’及第三開關233’閉合，位準移位器24’分別輸出第一額定電壓及第二額定電壓至第一驅動電壓供給線201及第二驅動電壓供給線202，進行充電。在M4時刻時，開關控制訊號CSB轉為低位準，第二開關232’及第三開關233’打開，該兩驅動電壓供給線201、202之電壓處於浮動(floating) 狀態。在M5時刻時，開關控制訊號CS為高位準，第一開關231’閉合，開始進行電荷共享，直到M6時刻結束電荷共享。

綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明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，當可作各種之更動與潤飾，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。

1‧‧‧顯示面板

2、2’‧‧‧顯示面板

10‧‧‧顯示面板閘極驅動電壓供給裝置

12‧‧‧時序控制器

14‧‧‧位準移位器

20、20’‧‧‧顯示面板閘極驅動電壓供給裝置

22‧‧‧時序控制器

24、24’‧‧‧位準移位器

101‧‧‧第一驅動電壓供給線

102‧‧‧第二驅動電壓供給線

151‧‧‧閘極驅動電路

152‧‧‧閘極驅動電路

201‧‧‧第一驅動電壓供給線

202‧‧‧第二驅動電壓供給線

231、231’‧‧‧第一開關

232、232’‧‧‧第二開關

233、233’‧‧‧第三開關

251‧‧‧閘極驅動電路

252‧‧‧閘極驅動電路

CKV‧‧‧電壓控制訊號

CKV’‧‧‧訊號

CKVB‧‧‧電壓控制訊號

CKV1‧‧‧第一電壓供給訊號

CKVB1‧‧‧第二電壓供給訊號

CS、CS’‧‧‧開關控制訊號

CSB‧‧‧開關控制訊號

Gout1‧‧‧掃描訊號

Gout2‧‧‧掃描訊號

M1~M6‧‧‧時刻

T1‧‧‧電壓分享階段

T2‧‧‧實際充電階段

V1‧‧‧電壓位準

S502、S504、S506‧‧‧步驟

第1圖顯示一種習知的顯示面板閘極驅動電壓供給裝置的示意圖。

第2圖顯示本發明第一實施例之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置的示意圖。

第3圖顯示第2圖中位準移位器之細部電路的示意圖。

第4圖顯示本發明第一實施例之驅動電壓的時序圖。

第5圖顯示本發明顯示面板閘極驅動電壓供給方法的流程圖。

第6圖顯示本發明第二實施例之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置的示意圖。

第7圖顯示時序控制器提供的開關控制訊號的時序圖。

2‧‧‧顯示面板

20‧‧‧顯示面板閘極驅動電壓供給裝置

22‧‧‧時序控制器

24‧‧‧位準移位器

201‧‧‧第一驅動電壓供給線

202‧‧‧第二驅動電壓供給線

231‧‧‧第一開關

251‧‧‧閘極驅動電路

252‧‧‧閘極驅動電路

CKV‧‧‧電壓控制訊號

CKVB‧‧‧電壓控制訊號

CKV1‧‧‧第一電壓供給訊號

CKVB1‧‧‧第二電壓供給訊號

CS‧‧‧開關控制訊號

CS’‧‧‧開關控制訊號

Gout1‧‧‧掃描訊號

Gout2‧‧‧掃描訊號

Claims (7)

1. 一種顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，用於提供一閘極驅動電壓予一顯示面板，該顯示面板閘極驅動電壓供給裝置包含：一時序控制器，用以提供一電壓控制訊號及一開關控制訊號；一第一驅動電壓供給線，耦接至該顯示面板上的複數條閘極線；一第二驅動電壓供給線，與該等閘極線耦接；一位準移位器，分別與該第一驅動電壓供給線及該第二驅動電壓供給線耦接，該位準移位器接收該時序控制器提供之該電壓控制訊號，並根據該電壓控制訊號選擇一第一額定電壓於該第一驅動電壓供給線傳輸及選擇一第二額定電壓於該第二驅動電壓供給線傳輸；一第一開關，耦接於該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線之間，該第一開關受到該時序控制器提供之該開關控制訊號控制而閉合或打開；一第二開關，設於該第一驅動電壓供給線上；以及一第三開關設於該第二驅動電壓供給線上；其中當該第一開關閉合時，該第二開關及該第三開關打開，而當該第一開關打開時，該第二開關及該第三開關閉合；當該第一開關為閉合時，該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線電性連接，而使該第一額定電壓及該第二額定電壓進行電荷共享。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，其中該第二開關及該第三開關係設置於該位準移位器內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，其中該第一開關、該第二開關及該第三開關係設置於該顯示面板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，其中該第一額定電壓及該第二額定電壓中其一者為正電壓，另一者為負電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板閘極驅動電壓供給裝置，其中該第一開關係包含一薄膜電晶體開關。
6. 一種顯示面板閘極驅動電壓供給方法，包含步驟：提供一電壓控制訊號及一開關控制訊號；根據該電壓控制訊號選擇一第一額定電壓於一第一驅動電壓供給線傳 輸及選擇一第二額定電壓於一第二驅動電壓供給線傳輸；將一第一開關耦接於該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線之間，將一第二開關設於該第一驅動電壓供給線上，將一第三開關設於該第二驅動電壓供給線上；根據該開關控制訊號控制該第一開關、第二開關和該第三開關打開和閉合，其中當該第一開關閉合時，該第二開關及該第三開關打開，而當該第一開關打開時，該第二開關及該第三開關閉合；以及利用該開關控制訊號控制該第一開關以使該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線之間電性連接或斷接，其中當該第一開關閉合而使該第一驅動電壓供給線與該第二驅動電壓供給線電性連接時，該第一額定電壓及該第二額定電壓進行電荷共享。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板閘極驅動電壓供給方法，其中該第一額定電壓及該第二額定電壓中其一者為正電壓，另一者為負電壓。