CN102005197B - 液晶显示器驱动电路及相关驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器驱动电路及相关驱动方法。所述液晶显示器的驱动电路包含一温度感测器和一功率集成电路。温度感测器用来侦测液晶显示器的操作环境温度，并依此产生相对应的一温度信号。功率集成电路用来提供多组时钟脉冲信号以驱动液晶显示器的一栅极驱动电路，并依据温度信号来调整多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度。

Description

液晶显示器驱动电路及相关驱动方法

技术领域

本发明相涉及一种液晶显示器驱动电路及相关驱动方法，尤指一种可改善低温起始不良的液晶显示器驱动电路及相关驱动方法。

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，已逐渐取代传统的阴极射线管显示器(cathode ray tube display，CRT)，因而被广泛地应用在笔记型电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平面电视，或移动电话等资讯产品上。

请参考图1和图2，图1为现有技术中一液晶显示器100的示意图，而图2为现有技术中一液晶显示器200的示意图。液晶显示器100和200各包含一液晶显示面板110、一时序控制器(timing controller)120、一源极驱动电路(source driver)130、一栅极驱动电路(gate driver)140、多条数据线DL₁～DL_m、多条栅极线GL₁～GL_n，以及一像素矩阵。像素矩阵设于液晶显示面板110上且包含多个像素单元PX，每一像素单元包含一薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)开关TFT、一液晶电容C_LC和一储存电容C_ST，分别耦接于相对应的数据线、相对应的栅极线，以及一共同电压V_COM。时序控制器120可产生源极驱动电路130和栅极驱动电路140运作所需的控制信号和时钟脉冲信号，使得源极驱动电路130能依此产生对应于显示影像的数据驱动信号SD₁～SD_m，以及使得栅极驱动电路140能依此产生开启薄膜晶体管开关TFT所需的栅极驱动信号SG₁～SG_n。

在图1所示的液晶显示器100中，栅极驱动电路140为外部驱动电路，其通过多组栅极驱动集成电路(gate driver IC)142来输出栅极驱动信号SG₁～SG_n；在图2所示的液晶显示器200中，栅极驱动电路140利用整合于液晶面板(gate on array，GOA)的技术来制作，亦即将栅极驱动电路140整合于设置像素单元PX的液晶显示面板110上，并通过多组移位寄存(shift register)单元SR₁～SR_n来分别输出栅极驱动信号SG₁～SG_n，因此能减少芯片使用量和信号走线。

传统栅极驱动集成电路架构和GOA架构都需要移位寄存单元与电位移位器(level shifter)，电位移位器用来提收信号电位以增加其驱动能力。传统栅极驱动集成电路使用CMOS工艺将移位寄存单元与电压电位移位器整合在单一芯片。在GOA架构中，移位寄存单元利用TFT工艺来制作，并将电位移位器整合在脉冲宽度调制集成电路(PWM IC)中。由于薄膜晶体管开关的导通电流ION和其栅极电压VGH成正比，且会随着外在环境温度下降而变小，亦即薄膜晶体管的开启速度会因温度降低而变慢，因此GOA液晶显示器在低温环境下容易发生低温起始不良(cold-start)的问题。在低温操作环境下，现有技术一般会通过拉高薄膜晶体管开关的栅极电压VGH来增加薄膜晶体管开关的导通电流ION，如此会造成额外的功率消耗。

发明内容

本发明提供一种液晶显示器的驱动电路，其包含一温度感测器，用来侦测该液晶显示器的操作环境温度并依此产生相对应的一温度信号；以及一功率集成电路，用来提供多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器的一栅极驱动电路，并依据该温度信号来调整该多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度。

本发明另提供一种液晶显示器的驱动方法，其包含当该液晶显示器的操作环境温度不超过一预定值时，提供具一第一有效脉冲宽度的多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器；以及当该液晶显示器的操作环境温度超过该预定值时，提供具一第二有效脉冲宽度的多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器，其中该第一有效脉冲宽度大于该第二有效脉冲宽度。

附图说明

图1和图2为现有技术中液晶显示器的示意图；

图3为本发明中液晶显示器的示意图；

图4为本发明实施例中温度感测器和功率集成电路的示意图；

图5A和图5B为本发明液晶显示器驱动方法的示意图。

其中，附图标记

350  温度感测器            110、310  液晶显示面板

360  功率集成电路          120、320  时序控制器

370  电位移位单元          130、330  源极驱动电路

380  脉冲宽度调整单元      140、340  栅极驱动电路

142  栅极驱动集成电路      SW1、SW2  开关

PX   像素单元              SR₁～SR_n  移位寄存单元

C_LC  液晶电容              DL₁～DL_m  数据线

C_ST  储存电容              GL₁～GL_n  栅极线

DTS  端点                  R1、R2、R3  电阻

C    电容                  RT  热敏电阻

TFT  薄膜晶体管开关        AVDD2、AVDD2  电压源

100、200、300液晶显示器    COMP1、COMP2  比较器

具体实施方式

图3为本发明中一液晶显示器300的示意图。液晶显示器300包含一液晶显示面板310、一时序控制器320、一源极驱动电路330、一栅极驱动电路340、一温度感测器350、一功率集成电路(power IC)360、多条数据线DL₁～DL_m、多条栅极线GL₁～GL_n，以及一像素矩阵。像素矩阵设于液晶显示面板310上且包含多个像素单元PX，每一像素单元包含一薄膜晶体管开关TFT、一液晶电容C_LC和一储存电容C_ST，分别耦接于相对应的数据线、相对应的栅极线，以及一共同电压V_COM。时序控制器320可产生源极驱动电路330、栅极驱动电路340和功率集成电路360运作所需的起始脉冲信号VST和参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n等，使得源极驱动电路330能依此产生对应于显示影像的数据驱动信号SD₁～SD_m，以及使得功率集成电路360能依此产生栅极驱动电路340运作所需的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’。在液晶显示器300中，栅极驱动电路340利用GOA技术来制作，亦即将栅极驱动电路340整合于设置像素单元PX的液晶显示面板310上。依据起始脉冲信号VST和输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’，栅极驱动电路340可通过多组移位寄存单元SR₁～SR_n来分别产生开启薄膜晶体管开关TFT所需的栅极驱动信号SG₁～SG_n。

温度感测器350用来侦测液晶显示器300的操作环境温度，并依此产生相对应的一温度信号Sg。功率集成电路360包含一电位移位单元370和一脉冲宽度调整单元380。电位移位单元370可提升参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的电位，而脉冲宽度调整单元380可依据温度信号Sg来调整参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的有效脉冲宽度。因此，功率集成电路360提供的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’其电压电位较参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n为高，且有效脉冲宽度会随温度而有所不同。

在本发明中，参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的电位会以一预定周期在一致能电位和一除能电位之间切换，致能电位是指导通薄膜晶体管开关所需的电位，而有效脉冲宽度是指参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n实际上维持在致能电位的期间。换而言之，本发明在低温操作环境下增加薄膜晶体管开关的导通时间，以补偿薄膜晶体管开关的导通电流随温度下降的特性，进而改善低温起始不良的情形。

举例来说，假设将判定低温起始的临界温度设为25℃：当温度感测器350侦测到液晶显示器300的操作环境温度高于25℃时，脉冲宽度调整单元380会提供具较小有效脉冲宽度的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’；当温度感测器350侦测到液晶显示器300的操作环境温度低于25℃时，脉冲宽度调整单元380会提供具较大有效脉冲宽度的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’，以加强驱动栅极驱动电路340的能力。同时，依据输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’，移位寄存单元SR₁～SR_n在低温时所产生的栅极驱动信号SG₁～SG_n亦会具较大有效脉冲宽度，进而改善面板像素低温起始不良的情形。

依据温度信号Sg，脉冲宽度调整单元380可通过削角方式来调整参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的有效脉冲宽度，例如在参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的波形下降边缘进行放电，并通过调整放电起始点、强度和时间长度来在参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的波形下降边缘造成不同的削角效果，进而改变有效脉冲宽度。图4为本发明实施例中温度感测器350和功率集成电路360的示意图。温度感测器350包含一电阻R1、一热敏电阻RT、一比较器COMP1，以及一开关SW1。热敏电阻RT为可变电阻的一种，其电阻值会随着温度变化而改变。通过电阻R1、热敏电阻RT和一电压源AVDD1所组成的分压电路可提供对应于目前液晶显示器300操作环境温度的一参考电压V_REF1至比较器COMP1的正输入端，比较器COMP1的负输入端则接收对应于低温起始临界温度(例如25℃)的一电压V_TH。开关SW1可为一金属氧化物半导体晶体管开关：在常温操作环境下(V_REF1＞V_TH)时，比较器COMP1会输出具致能电位的温度信号Sg以导通开关SW1；在低温操作环境下(V_REF1＜V_TH)时，比较器COMP1会输出具除能电位的温度信号Sg以关闭开关SW1。

在图4所示的实施例中，脉冲宽度调整单元380具备削角功能，其包含一电容C、电阻R2和R3、一比较器COMP2，以及一开关SW2。当开关SW1不导通时，电压源AVDD2可通过电阻R2来充电电容C；当开关SW1导通时，电容C内存能量可传送至端点DTS，并在端点DTS的电位(比较器COMP2的正输入端)高于参考电压V_REF2的电位(比较器COMP2的负输入端)时通过电阻R3来放电，进而在参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的波形下降边缘开始削角；当端点DTS的电位低于参考电压V_REF2的电位时，开关SW2不导通而削角停止。电容C和电阻R2的值可决定削角斜率，而参考电压V_REF和电容C的值可决定削角时间长短。电容C的充电时间T_CHARGE和放电时间T_DISCHARGE可由下列公式来表示：

$T_{\mathrm{CHARGE}}=-R2\×C\×\ln \left(\frac{\mathrm{AVDD}2-V_{\mathrm{REF}2}}{\mathrm{AVDD}2\×\frac{R2}{R2+R3}}\right)$

$T_{\mathrm{DISCHARGE}}=-R3\×C\×\ln \left(\frac{\mathrm{AVDD}2\×\frac{R3}{R2+R3}}{V_{\mathrm{REF}2}}\right)$

图5A和图5B为本发明液晶显示器驱动方法的示意图，图5A为低温操作环境下(例如温度低于25℃)所提供的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’，而图5B为常温操作环境下(例如温度高于25℃)所提供的输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’。如图5A和图5B所示，通过本发明的脉冲宽度调整单元380，低温下输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’的有效宽度W1大于常温下输出时钟脉冲信号CK₁’～CK_n’的有效宽度W2，因此能增加薄膜晶体管开关在低温时的导通时间。

依据对应于操作环境温度的温度信号Sg，本发明的脉冲宽度调整单元380能以不同方式调整参考时钟脉冲信号CK₁～CK_n的有效脉冲宽度，例如图4所示以削角放电方式来缩短信号的有效脉冲宽度。然而，图4所示仅为本发明的实施例，并不限定本发明的范畴。

在低温操作环境下，本发明以有效脉冲宽度较大的信号来开启薄膜晶体管开关，亦即薄膜晶体管开关在低温时的导通时间较长，以补偿薄膜晶体管开关的导通电流随温度下降的特性，进而改善低温起始不良的情形。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种液晶显示器的驱动电路，其特征在于，其包含： 

一温度感测器，用来侦测该液晶显示器的操作环境温度并依此产生相对应的一温度信号；其中，该温度感测器进一步包括一第一电阻、一热敏电阻、一第一比较器以及一第一开关，在常温操作环境下时，该第一比较器会输出具致能电位的温度信号以导通该第一开关；在低温操作环境下时，该第一比较器会输出具除能电位的温度信号以关闭该第一开关；以及 

一功率集成电路，用来提供多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器的一栅极驱动电路，并依据该温度信号来调整该多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度；该功率集成电路包含：一电位移位单元，用来提升该多组时钟脉冲信号的电位；以及一调整单元，其依据该温度信号来对该多组时钟脉冲信号进行削角，进而调整该多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度； 

其中，该调整单元进一步包含一电容、一第二电阻和一第三电阻、一第二比较器，以及一第二开关，当该第一开关不导通时，电压源可通过该第二电阻来充电电容；当该第一开关导通时，该第二比较器的正输入端的电位高于给定参考电压的电位时，该电容通过该第三电阻来放电，进而在该多组时钟脉冲信号的波形下降边缘开始削角；当该第二比较器的正输入端的电位低于给定参考电压时，该第二开关不导通削角停止。 

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于： 

当该液晶显示器的操作环境温度不超过一预定值时，该功率集成电路输出具一第一有效脉冲宽度的该多组时钟脉冲信号；而 

当该液晶显示器的操作环境温度超过该预定值时，该功率集成电路利用削角方式来在该多组时钟脉冲信号的波形下降边缘进行放电，进而输出具一第二有效脉冲宽度的该多组时钟脉冲信号，且该第一有效脉冲宽度大于该第二有效脉冲宽度。 

3.一种权利要求1或2所述的液晶显示器的驱动电路的驱动方法，其特征在于，其包含： 

当该液晶显示器的操作环境温度不超过一预定值时，提供具一第一有效脉冲宽度的多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器；以及 

当该液晶显示器的操作环境温度超过该预定值时，提供具一第二有效脉冲宽度的多组时钟脉冲信号以驱动该液晶显示器，其中该第一有效脉冲宽度大于该第二有效脉冲宽度。 

4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，其另包含： 

当该液晶显示器的操作环境温度超过该预定值时，对该多组时钟脉冲信号进行削角以缩小该多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度。 

5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，其另包含： 

依据该液晶显示器的操作环境温度来调整该多组时钟脉冲信号的削角斜率或削角时间长短。 

6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，其另包含： 

在该多组时钟脉冲信号的有效脉冲宽度期间扫描该液晶显示器的像素。 

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