用于液晶显示器的驱动装置和包括它的液晶显示器的制作方法

专利名称：用于液晶显示器的驱动装置和包括它的液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液晶显示器的驱动装置和包括它的液晶显示器。
技术背景最近，诸如液晶显示器("LCD")、有机发光显示器("OLED")、和等离 子显示面板("PDP")之类的平板显示器已经开发出来，作为具有大尺寸和 重量的阴极射线管("CRT")的替代品。PDP是利用气体放电生成的等离子体显示字符或图像的设备。OLED是 将电场施加于特殊发光有机或高分子材料显示字符或图像的设备。LCD是将 电场施加于位于两个面板之间的液晶层和调节电场的强度以便调整穿过液晶 层的光的透射率来显示图像的设备。LCD包括含有包括开关元件的像素和显示信号线的面板组件、和栅极驱 动器，即，为显示信号线的栅极线提供栅极信号以便导通和截止开关元件的 移位寄存器。移位寄存器包括相互连接的多级，和每级包括多个晶体管。 移位寄存器与多个时钟信号的一个时钟信号同步，和依次将栅极导通电 压和栅极截止电压提供给栅极线。考电压，响应该预定参考电压，利用电荷泵电路生成栅极电压，并且将生成 的栅极电压提供给栅极驱动器和生成时钟信号的时钟信号发生器。但是，在帧与帧之间存在未生成时钟信号的空闲时间，和栅极导通电压 显著增大，使得栅极导通电压可能接近或超过栅极电压发生器的操作规程的 极限值。发明内容本发明致力于解决上述问题，和本发明的一些方面提供了满足其栅极电 压发生器的操作规定的用于液晶显示器的驱动装置和包括它的液晶显示器。按照一个示范性实施例，本发明提供了包括生成栅极导通电压的栅极导 通电压发生器、和生成栅极截止电压的栅极截止电压发生器的用于液晶显示 器的驱动装置。二电阻、与第一电阻和第二电阻之间的触点连接的电压跟随器、与电压跟随 器的输出端连接的电荷泵电路、和与电荷泵电路连接的栅极导通电压输出端。按照一个示范性实施例，第 一和第二电阻的阻值是相同的。按照一个示范性实施例，电荷泵电路包括依次连接在电压跟随器的输出 端与栅极导通电压输出端之间的第一、第二、第三和第四二极管、 一端与第 一二极管和第二二极管之间的第 一节点连接和另 一端接收开关电压的第 一 电 容器、 一端与第二二极管和第三二极管之间的第二节点连接和另一端接收参 考电压的第二电容器、 一端与第三二极管和第四二极管之间的第三节点连接 和另一端接收开关电压的第三电容器、和一端与第四二极管和栅极导通电压 输出端之间的第四节点连接和另 一端接收参考电压的第四电容器。按照一个示范性实施例，驱动装置进一步包括接收栅极导通电压和栅极 截止电压和生成多个时钟信号的时钟信号发生器。按照一个示范性实施例，驱动装置进一步包括根据时钟信号生成栅极电 压的栅极驱动器。按照一个示范性实施例，栅极驱动器包括依次生成栅极电压的多个级， 和多个级可以集成在液晶显示器上。按照一个示范性实施例，参考电压大约是12V,和栅极导通电压包括从 大约0V到大约12V的值。按照另一个示范性实施例，本发明提供了包括如下的液晶显示器布置 成矩阵的多个像素、与像素连接的多个开关元件、生成依次导通和截止开关 元件的驱动电压的栅极驱动器、和包括生成栅极导通电压的栅极导通电压发 生器和生成栅极截止电压的栅极截止电压发生器的栅极电压发生器。栅极导第一电阻和第二电阻之间的触点连接的电压跟随器、与电压跟随器的输出端 连接的电荷泵电路、和与电荷泵电路连接的栅极导通电压输出端。 按照 一个示范性实施例，第 一和第二电阻的阻值是相同的。 按照一个示范性实施例，电荷泵电路包括依次连接在电压跟随器的输出端与栅极导通电压输出端之间的第一、第二、第三和第四二极管、 一端与第 一二极管和第二二极管之间的第一节点连接和另一端接收开关电压的第一电容器、 一端与第二二极管和第三二极管之间的第二节点连接和另一端接收参 考电压的第二电容器、 一端与第三二极管和第四二极管之间的第三节点连接 和另一端接收开关电压的第三电容器、和一端与第四二极管和栅极导通电压 输出端之间的第四节点连接和另 一端接收参考电压的第四电容器。按照一个示范性实施例，液晶显示器进一步包括接收栅极导通电压和栅 极截止电压和生成多个时钟信号的时钟信号发生器。按照 一个示范性实施例，栅极驱动器根据时钟信号生成驱动电压。 按照一个示范性实施例，栅极驱动器包括依次生成驱动电压的多个级， 和这些级可以集成在液晶显示器上。


通过结合附图对本发明的示范性实施例进行如下详细描述，本发明的上面和/或其它方面、特征和优点将更加显而易见，在附图中 图1是按照本发明的液晶显示器的示范性实施例的方块图； 图2是按照本发明的液晶显示器的像素的示范性实施例的等效电路图； 图3是按照本发明的栅极驱动器的示范性实施例的方块图； 图4是按照本发明的如图3所示的栅极驱动器的移位寄存器的第j级的示范性实施例的示范性电路图；图5是按照本发明的如图3所示的栅极驱动器的示范性实施例的信号波形；图6是按照本发明的如图1所示的栅极电压发生器的栅极导通电压发生 器的示范性实施例的示范性电路图；图7是传统栅极导通电压发生器的电路图；和图8是比较按照本发明的示范性实施例和现有技术的栅极导通电压发生 器的栅极导通电压的信号波形图。
具体实施方式
现在参照示出本发明实施例的附图更充分地描述本发明。但是，本发明 可以以许多不同形式具体化，不应该理解为局限于本文给出的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开变得详尽和完整，向本领域的普通 技术人员充分传达本发明的范围。相同的标号自始至终表示相同的元件。应该明白，当一个元件被称为"在"另一个元件"上"时，它可以直接在其 它元件上或在它们之间可能存在中间元件。相反，当一个元件被称为"直接在" 另一个元件"上"时，则不存在中间元件。正如本文所使用的那样，术语"和/ 或"包括一个或多个相关列出术语的任何和所有組合。应该明白，尽管术语"第一"、"第二"、"第三"等在本文中可以用于描述各 种各样的元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和 /或部分不应该受这些术语限制。这些术语只用于将一个元件、部件、区域、 层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的 第一元件、部件、区域、层或部分可以不违背本发明教义地命名为第二元件、 部件、区域、层或部分。本文使用的术语只用于描述特定实施例，而无意限制本发明。正如本文 所使用的那样，单数形式"一个"、"一种"和"该"也有意包括复数形式，除非在 上下文中另有清楚说明。还应该明白，术语"包含"或"包括"当用在本说明书 中，规定存在所述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件、和/或部件，但 不排除存在或附加一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、 部件和/或它们的群组。而且，像"下，，或"底，，和"上"或"顶，，那样的关系术语在本文中可以用于描述 像例示在图中那样， 一个元件与另一个元件的关系。应该明白，除了描绘在 图中的取向之外，这些关系术语还有意包含设备的不同取向。例如，如果将 一个图中的设备颠倒过来，那么，描述成在其它元件"下"侧的元件将变成在 其它元件的"上"侧。因此,视图的特定取向而定，示范性术语"下"可以包含"下" 和"上，，两个取向。类似地，如果将一个图中的设备颠倒过来，那么，描述成"在" 其它元件"下面，，或"下方"的元件将变成"在"其它元件的"上面"。因此，示范性 术语"在…下面"或"在…下方"可以包含"在…下"和"在…下面"两个取向。除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本 发明所属的领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。还应该明白，像定 义在常用词典中的那些那样的术语应该解释为具有与在现有技术和本公开的 背景下它们的含义一致的含义，而不应该在理想化或过分正式的意义上加以 解释，除非本文明确这样定义。本文将参照作为本发明的理想化实施例的示范性例示的横截面例示描述 本发明的示范性实施例。这样，可能发生由，例如，制造技术和/或公差引起 的与例示形状的偏离。因此，本发明的实施例不应该理解为局限于本文例示 的区域的特定形状，而应该包括由，例如，制造引起的形状偏差。例如，例 示或描述成平坦的区域通常可能具有粗糙和/或非线性特征。此外，例示的尖 角可能是圆的。因此，例示在图中的区域是示意性的，它们的形状无意例示 区域的准确形状和无意限制本发明的范围。在下文中，将参照附图详细描述本发明。按照本发明示范性实施例的液晶显示器将参照图1和2来描述。图1是按照本发明的液晶显示器的示范性实施例的方块图，和图2是按照本发明的液晶显示器的像素的示范性实施例的等效电路图。参照图1,按照本发明示范性实施例的液晶显示器包括液晶面板组件300、与之连接的栅极驱动器400和数据驱动器500、与栅极驱动器400连接 的栅极电压发生器700和时钟信号发生器750、与数据驱动器500连接的灰 度电压发生器800、和控制上述元件的信号控制器600。参照等效电路，液晶面板组件300包括多条信号线Gl - Gn和Dl - Dm、 和与信号线Gl - Gn和Dl - Dm连接和排列成矩阵结构的多个像素PX。另一 方面，参照图2，液晶面板组件300包括面对面的上下面板100和200、和在 下面板100与上面板200之间形成的液晶("LC")层3。信号线Gl - Gn和Dl - Dm包括发送栅极信号(即，扫描信号)的多条 栅极线Gl-Gn、和发送数据信号的多条数据线Dl-Dm。栅极线Gl - Gn 沿着行方向延伸和相互平行，而数据线Dl - Dm沿着列方向延伸和相互平行。参照图2,与第i条栅极线Gi (i= 1, 2， ...， n)和第j条数据线Dj (j =1, 2, ...， m)连接的每个像素PX包括与信号线Gi和Dj连接的开关元件 Q和与开关元件Q连接的LC电容器Clc和存储电容器Cst。按照一个示范性 实施例，可以省略存储电容器Cst。开关元件Q位于下面板100上和包括三个端子(即，与栅极线Gi连接 的控制端、与数据线Dj连接的输入端、和与LC电容器Clc和存储电容器Cst 连接的输出端)。LC电容器Clc包括位于下面板100上的像素电极191和位于上面板200 上的公共电极270作为两个端子。LC层3位于两个电极191和270之间，起LC电容器Clc的电介质作用。像素电极191与开关元件Q连接，并将公共电 压Vcom提供给公共电极270,和公共电极270覆盖上面板200的整个表面。 与图2不同，按照另一个示范性实施例，公共电极270配备在下面板100上， 和电极191和270的至少一个是条形或带形。存储电容器Cst是LC电容器Clc的辅助电容器。存储电容器Cst包括像 素电极191和分立信号线，分立信号线配备在下面板100上，通过绝缘体(未 示出)与像素电极191重叠，并且提供诸如公共电压Vcom之类的预定电压。 可替代地，按照另一个示范性实施例，存储电容器Cst包括像素电极191和 通过绝缘体与像素电极191重叠、称之为"前一条"栅极线的相邻栅极线。对于彩色显示，每个像素PX唯一地代表原色之一 (即，空分)，或每个 像素顺序地依次代表原色(即，时分)，以便原色的空间或时间作为所需颜色 而被识别。 一组原色的例子包括红色、绿色、和蓝色。图2例示了每个像素 包括代表面对像素电极191的上面板200的一个区域中的一种原色的滤色器 230的空分的例子。可替代地，按照另一个示范性实施例，滤色器230可以 配备在下面板IOO上的像素电极191的上面或下面。按照一个示范性实施例，将一个或多个极化器(未示出)附在面板组件 300的外表面上。再次参照图1,灰度电压发生器800生成两组与像素PX的透射率有关的 多个(参考)灰度电压。 一组中的(参考)灰度电压相对于公共电压Vcom 具有正极性，而另一组中的(参考)灰度电压相对于公共电压Vcom具有负极性。栅极驱动器400与像素PX中的开关元件Q —起集成在LC面板组件300 上，与LC面板组件300的栅极线Gl - Gn连接，并合成栅极导通电压Von 和栅极截止电压Voff,生成施加于栅极线Gl - Gn的栅极信号。栅极电压发生器700包括生成栅极导通电压Von的栅极导通电压发生器 710和生成4册极截止电压Voff的^t册极截止电压发生器720,并且将棚-极导通 电压Von输出到时钟信号发生器750,和将栅极截止电压Voff输出到时钟信 号发生器750和栅极驱动器400。时钟信号发生器750接收栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff，生成 具有不同相位的多个时钟信号CLK1和CKL2,并且将时钟信号CLK1和 CKL2输出到栅极驱动器400。栅极驱动器500与LC面板组件300的数据线Dl - Dm连接，并且将从 灰度电压发生器800提供的灰度电压中选择的数据信号施加于数据线Dl-而不是所有灰度电压时，数据驱动器500可以划分参考灰度电压，以生成所有灰度电压和从灰度电压中选择数据电压。信号控制器600控制栅极驱动器400和数据驱动器500。 按照一个示范性实施例，驱动设备的每一个、数据驱动器500、信号控在附在LC面板组件300上的带载包("TCP (tape carrier package)")类型的柔 性印刷电路("FPC")薄膜上的至少一个集成电路("IC")芯片。可替代地， 按照另一个示范性实施例，驱动设备的至少一个、数据驱动器500、信号控 制器600、和灰度电压发生器800的至少一个可以与信号线Gl - Gn和Dl -Dm和开关元件Q—起集成在LC面板组件300上。而且，栅极驱动器400、 数据驱动器500、信号控制器600、和灰度电压发生器800可以集成在单个IC 芯片上，但驱动设备400、 500、 600、和800的至少一个或驱动设备400、 500、 600、和800的至少一个中的至少一个电路元件可以位于单个IC芯片之外。 现在，详细描述上述LCD的操作。将输入图像信号R、 G和B和来自外部图形控制器(未示出)的控制显 示器的输入控制信号提供给信号控制器600。输入控制信号包括垂直同步信 号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、和数据使能信号DE。根据输入控制信号和输入图像信号R、 G和B,信号控制器600生成栅 极控制信号C0NT1和数据控制信号C0NT2,并且将图^象信号R、 G和B处 理成适合LC面板组件300的操作。信号控制器600将栅极控制信号C0NT1 发送到栅极驱动器400，并且将所处理的图像信号DAT和数据控制信号 C0NT2发送到数据驱动器500。栅极控制信号C0NT1包括用于指示开始扫描的扫描开始信号STV和用 于控制栅极导通电压Von的输出间隔的至少一个时钟信号。按照一个示范性 实施例，扫描控制信号C0NT1可以包括用于定义栅极导通电压Von的持续 时间的输出使能信号0E。数据控制信号C0NT2包括为一行[组]像素PX通知数据发送开始的水平 同步开始信号STH、指令数据线Dl - Dm数据信号的应用的装载信号LOAD、和数据时钟信号HCLK。按照另一个示范性实施例，数据控制信号CONT2 号RVS。响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2,数据驱动器500从信 号控制器600接收该行[组]像素PX的数字图像信号DAT的分组，将数字图 像信号DAT转换成从灰度电压中选择的模拟数据信号，并且将模拟数据信号 施加于数据线Dl - Dm。栅极驱动器400响应来自信号控制器600的扫描控制信号CONT1,将栅 极导通电压Von施加于栅极线Gl - Gn,从而导通与之连接的开关晶体管Q。 然后，通过激活开关晶体管Q将施加于数据线Dl - Dm的数据信号提供给像 素PX。施加于像素PX的数据信号的电压与公共电压Vcom之间的差值表示成 称为像素电压的像素PX的LC电容器Clc的充电电压。LC电容器Clc中的 LC分子具有取决于像素电压幅度的取向，和分子取向决定穿过LC层3的光 的极性。极化器将光极化转换成光透射率，以便像素PX包括通过数据信号 的灰度表示的亮度。通过以水平周期(也称为"1H"和其是等于水平同步信号Hsync和数据使 能信号DE的一个周期)为单位重复这个过程，依次将栅极导通电压Von提 供给所有栅极线Gl - Gn，从而将数据信号施加于所有像素PX，以显示一帧 的图像。当一帧完成之后开始下一帧时，控制施加于数据驱动器500的反向控制 信号RVS，以便使数据信号的极性反向(称为"帧反向，，)。也可以控制反向控 制信号RVS，以便使流入数据线中的数据信号的极性在一帧内周期性地反向 (例如，行反向和点反向)，或使一个分组中的数据信号的极性反向(例如， 列反向和点反向)。现在，参照图3 - 5更详细地描述按照本发明示范性实施例的液晶显示器 的栅极驱动器。图3是按照本发明的栅极驱动器的示范性实施例的方块图，图4是如图 3所示的栅极驱动器的移位寄存器的第j级的示范性实施例的电路图，和图5 是按照本发明、如图3所示的栅极驱动器的信号的波形。参照图3，栅极驱动器400是包括排列成直线和与栅极线Gl - Gn连接的存器。将扫描开始信号STV、栅极截止电压Voff、时钟 信号CLK1和CLK2、和初始化信号INT施加于栅极驱动器400。每条栅极线 Gl - Gn的末端与NMOS晶体管T14连接，并且施加有栅极截止电压Voff。每级410都包括设置端S、栅极截止电压端GV、一对时钟端CK1和CK2、 重置端R、帧重置端FR、栅极输出端OUTl、和进位输出端OUT2。但是， 最后虚级(final dummy stage )不含有重置端R和帧重置端FR。按照一个示范性实施例，每级410，例如第j级STj的设置端S，提供有前 一级STj-l的进位输出，即前一个进位输出，和其重置端提供有后一级STj+l 的栅极输出，即后一个栅极输出Gout(j+l)。它的时钟端CK1和CK2分别接 收时钟信号CLK1和CLK2，栅极电压端GV接收栅极截止电压Voff,和帧重 置端FR接收初始化信号INT。栅极输出端OUT1输出栅极输出Gout(j)和进 位输出端OUT2输出进位输出Cout(j )。但是，取代前一个栅极输出，将垂直同步开始信号STV提供给左移位寄 存器400的初始级ST1的设置端S。另外，当第j级的时钟端CK1和CK2分 別接收到时钟信号CLK1和CLK2时，第(j-l)级STj-l和第(j+l)级STj+l的时 钟端CK1接收时钟信号CLK2,和其时钟端CK2接收时钟信号CKL1。按照一个示范性实施例，每个时钟信号CLK1和CLK2是用于高间隔 (high interval)的栅极导通电压Von和低间隔(low interval)的栅极截止电 压Voff,以便驱动像素的开关元件Q。如图5所示，按照一个示范性实施例， 时钟信号CLK1和CLK2的占空度和相位差分别是约50 %和180G。参照图4,按照本发明示范性实施例的栅极驱动器400的每级410,例如， 第j级STj包括输入单元420、上拉驱动单元430、下拉驱动单元440、和输 出单元450。输入单元420、上拉驱动单元430、下拉驱动单元440、和输出 单元450的每一个都至少包括NMOS晶体管T1-T15,其起由每个晶体管 Tl - T15的栅极的输入控制的每个晶体管的漏极与源极之间的导电路径的作 用。上拉驱动单元430和输出单元450进一步包括电容器C1-C3。按照本发 明的另一个示范性实施例，可以用PMOS晶体管取代NMOS晶体管。另夕卜， 电容器CI-C3可以是在制造方法期间形成的栅极与漏极或源极之间的寄生 电容。输入单元420包括依次串联在设置端S与栅极电压端GV之间的三个晶 体管Tll、 T10、和T5。晶体管Til和T5的栅极与时钟端CK2连接，和晶体管T10的栅极与时钟端CK1连接。晶体管Tll与晶体管T10之间的触点与 触点Jl连接，和晶体管T10与晶体管T5之间的触点与触点J2连接。上拉驱动单元430包括连接在设置端S与触点Jl之间的晶体管T4、连 接在时钟端CKl与触点J3之间的晶体管T12、和连接在时钟端CKl与触点 J4之间的晶体管T7。晶体管T4包括共同与设置端S连接的栅极和漏极和与 触点Jl连接的源极，和晶体管T12包括共同与时钟端CKl连接的栅极和漏 极和与触点J3连接的源极。晶体管T7包括与触点J3连接以及通过电容器 CI与时钟端CKl连接的栅极、与时钟端CKl连接的漏极和与触点J4连接的 源极。电容器C2连接在触点J3与触点J4之间。下拉驱动单元440包括通过其源极施加栅极截止电压Voff以便输出到触 点Jl _ J4的晶体管T6、 T9、 T13、 T8、 T3、和T2。晶体管T6的栅极和漏极 分别与帧重置端FR和触点Jl连接，和晶体管T9的栅极和漏极分别与重置 端R和触点J1连接。晶体管T13和T8的栅极共同与触点J2连接，和它们的 漏极分别与触点J3和J4连接。晶体管T3的栅极与触点J4连接，晶体管T2 的栅极与重置端R连接，和晶体管T3和T2的漏极共同与触点J2连接。输出单元450包括晶体管Tl和T15和电容器C3。晶体管Tl和T15的 漏极和源极与时钟端CK1和输出端0UT1和OUT2连接，和它们的栅极与触 点J1连接。电容器C3连接在晶体管T1的栅极与源极，即，触点J1与触点 J2之间。晶体管Tl的源极也与触点J2连接。现在参照图3-5详细描述级410的示范性实施例的操作。为了便于描述，将与时钟信号CLK1和CLK2的高电平相对应的电压称 为"高压"，和与它的低电平相对应的具有与栅极截止电压Voff相同的幅度的 电压称为"低压"。首先，当时钟信号CLK2和前一个栅极输出信号Gout(j-l)都是高电平时， 导通晶体管Tll和T5和晶体管T4。两个晶体管Tll和T4将高压传递到触 点Jl,和晶体管T5将低压传递到触点J2。因此，导通晶体管T1和T15,从 而将时钟信号CLK1发送到输出端0UT1和0UT2。此时，由于触点J2上的 电压和时钟信号CLK1都是低电平，所以输出电压Gout(j)和Cout(j)是低电平。 同时，电容器C3充电到幅度与高压和低压之间的差值相对应的电压。在当前示范性实施例中，时钟信号CLK1和后一个栅极输出Gout(j+l)是 低电平，和触点J2上的电压也是低电平，从而具有与其连接的栅极的晶体管TIO、 T9、 T12、 T13、 T8、和T2一皮截止。随后，当时钟信号CLK2变成低电平时，晶体管T11和T5截止，和当时 钟信号CLK1同时变成高电平时，晶体管T1的输出电压和触点J2上的电压 是高压。因此，即使将高压施加于晶体管T10的栅极，由于其与触点J2连接 的源极电压也是高压，所以电压差变成零，从而使晶体管T10保持截止。于 是，触点J1处在浮置状态，和触点J1被电容器C3升高和高压相同的电压。另一方面，由于时钟信号CLK1和触点J2都是高压，所以晶体管T12、 T13、和T8导通过。因此，晶体管T12和晶体管T13串联在高压与低压之间， 因此，触点J3上的电压变成由两个晶体管T12和T13导通时在电阻性状态下 的阻值划分的电压值。在当前示范性实施例中，当晶体管T13导通时处在电 阻性状态下的阻值被设置得非常大，例如是晶体管T12的10，000倍时，触点 J3上的电压大致上与高压相同。于是，晶体管T7被导通而与晶体管T8串联， 从而触点J4上的电压变成由两个晶体管T7和T8导通时在电阻性状态下的阻 值划分的电压值。因此，当两个晶体管T7和T8导通时处在电阻性状态下的 阻值大致上被设置成彼此相同时，触点J4上的电压变成高压与低压之间的中 间值，从而使晶体管T3保持截止。由于后一个栅极输出Gout(j+l)仍然保持 低电平，晶体管T9和T2被截止。于是，输出端OUTl和OUT2仅连接到时 钟信号CLK1，和与低压截止而输出高压。另外，电容器C1和C2充电到与在其两端形成的电压差相对应的电压， 和触点J3上的电压^f氐于触点J5上的电压。随后，当后一个栅极输出Gout(j+l)和时钟信号CLK2变成高电平和时钟 信号CLK1变成低电平时，晶体管T9和T2导通以将低压传递到触点Jl和 J2。此时，随着电容器C3放电，触点Jl上的电压降低到低压，和触点J1上 的电压完全变成低压需要花费一些时间。于是，在后一个栅极输出Gout(j+l) 变成高电平之后两个晶体管T1和T15暂时导通，从而使输出端0UT1和0UT2 与时钟信号CLK1连接，以输出低压。接着，当由于电容器C3完全放电，触 点Jl上的电压达到低压时，晶体管T14截止，使输出端OUT2与时钟信号 CLK1截止，从而使进位输出Cout(j)处在浮置状态和保持低电平。同时，由 于输出端OUT1与晶体管Tl的截止状态无关地通过晶体管T2与低压连接， 所以输出低电压。这里，由于后一级STj+l的栅极输出Gout(j+l)施加于与前 一条栅极线Gj连接的晶体管T14,所以晶体管T14被导通，致使栅极截止电压Voff输出到栅极线Gj。然后，使栅极线Gj再次处在低压上。另一方面，晶体管T12和T13截止，从而使触点J3处在浮置状态。另外， 由于触点J5上的电压低于触点J4上的电压，和触点J3上的电压通过电容器 Cl保持低于触点J5上的电压，因此使晶体管T7截止。同时，晶体管T8截 止和触点J4上的电压下降，从而使晶体管T3保持截止。另外，晶体管TIO 与时钟信号CLK1的低压连接和触点J2上的电压是低电平，因此，使晶体管 T10保持截止。随后，由于晶体管T12和T7因时钟信号CLK1的高压而导通，和因此 触点J4上的电压的升高使晶体管T3导通，以将低压传递到接触J2，输出端 0UT1继续输出低压。也就是说，即使后一个栅极输出Gout(j+l)是低电平， 也使触点J2上的电压成为低压。另夕卜，晶体管T10的栅极与时钟信号CLK1的高压连接和触点J2上的电 压是低压，因此，晶体管T10被导通，y5将触点J2上的电压传递到触点Jl。 另一方面，两个晶体管Tl和T14的漏极与时钟端CK1连接，以连续地施加 时钟信号CLK1。特别是，晶体管T1相对于其余晶体管做得较大，从而使它 的栅极与漏极之间的寄生电容也大，以致于漏极的电压变化可能影响栅极电 压。于是，在时钟信号CLK1处在高压时由于晶体管Tl的栅极与漏极之间的 寄生电容引起的栅极电压的升高可能使晶体管Tl导通。因此，通过将触点 J2上的低压传送到触点Jl，防止晶体管Tl导通，以便使晶体管Tl的栅极电 压保持低压。然后，触点Jl上的电压在前一个进位输出Cout(j-l)变成高电平之前一直 保持低压，当时钟信号CLK1是高电平和时钟信号CLK2是低电平时，触点 J2上的电压通过晶体管T3为低压，和当时钟信号CLK1是低电平和时钟信 号CLK2是高电平时，触点J2上的电压通过晶体管T5为低压。另外，将从最后虚级STn+l输出的初始化信号INT提供给晶体管T6, 以将栅极截止电压Voff传递到触点Jl，从而再次将触点Jl上的电压设置成 低压。每级410响应前一个进位信号Cout(j-l)和后一个栅极输出Gout(j+l),生 成与时钟信号CLK1和CLK2同步的进位信号Cout(j)和栅极输出Gout(j)。接着，参照图6到8详细描述按照本发明示范性实施例的栅极导通电压 发生器。图6是如图1所示的栅极电压发生器的栅极导通电压发生器的示范性实施例的电路图，图7是传统栅极导通电压发生器的电路图，和图8是比较按照本发明和现有技术的栅极导通电压发生器的栅极导通电压的信号波形图。参照图6，按照本发明示范性实施例的栅极导通电压发生器710包括连 接在参考电压AVDD与地电压之间的多个电阻Rl和R2、与两个电阻Rl和 R2的触点连接的电压跟随器VF、和电荷泵电路711。电荷泵电路711包括连接在电压跟随器VF与栅极导通电压输出端GVO 之间的第一、第二、第三和第四二极管Dl-d4、和第一、第二、第三和第四 电容器C1、 C2、 C3、和C4。第一、第二、和第三电容器C1、 C2、和C3每 一个的一端分别连接在第一二极管Dl与第二二极管d2之间、在第二二极管 d2与第三二极管d3之间、和在第三二极管d3与第四二极管d4之间，和第 四电容器C4的一端连接在栅极导通电压输出端GVO与第四二极管d4之间。 第一和第三电容器Cl和C3的另一端接收开关电压SW,和第二和第四电容 器C2和C4的另 一端接收参考电压AVDD。在当前示范性实施例中，栅极导通电压Von大约是28V，和栅极截止电 压Voff大约是-10V。此外，参考电压AVDD大约是12V,和开关电压SW是 其值在大约0V到12V范围内的周期函数。下面利用上述示范性值描述生成栅极导通电压的过程。即使二极管Dl - d4的阈值电压一般在大约0.5V到0.7V的范围内，为了 便于计算，也可以当作OV来计算。也就是说，由于二极管Dl-d4是线性电 路，可以从下一个计算结果中减去作为四个二极管D1-d4的阈值电压之和 的大约2.0到2.8V的电压。另一方面，两个电阻R1和R2的阻值相同，于是，参考电压AVDD被两 个电阻R1和R2平分，致使电压跟随器VF达到6V。电压跟随器VF将6V传递到第一二极管Dl的阴极端，和因为二极管Dl -d4的阈值电压是0V,所以所有节点Nl - N4的电压都变成6V。这里，开关电压SW是OV,和在每个电容器C1 - C4中充电的电压相对 于节点N1-N4变成6V、 -6V、 6V、和-6V。接着，如果开关电压SW改变成12V,则第一和第三电容器C1和C3的 另一端改变成12V，和第一节点N1和第三节点N3的电压改变成18V。此外， 第一和第三节点Nl和N3的电压按原样分别传递到第二和第四节点N2和N4，使得第二和第四节点N2和N4的电压也变成18V。接着，当开关电压SW变成0V时，第一节点Nl的电压下降到6V,致 使第二二极管d2截止。但是，此时，第三节点N3的电压下降，和第二节点 N2的18V的电压传递到第三节点N3，致使第三节点的电压变成18V。此时， 因为第四二极管d4因第三节点N3的短暂电压降而截止，第四二极管d4被 浮置，致使第四节点d4的电压保持在之前电压上。接着，当开关电压SW变成12V时，第一节点Nl的电压变成18V,第 三节点N3的电压因将12V加入18V的之前电压中而变成30V,致使第四二 极管d4导通，并且将这个电压传递到第四节点N4，于是，按30V输出栅极 导通电压Von。当开关电压SW再次变成OV时，第三节点N3的电压改变成18V,和第 四二极管d4的阳极电压小于阴极电压，致使第四二极管d4被浮置。于是， 第四电容器C4处在浮置状态和继续输出30V的之前电压。从该结果中减去二极管Dl - d4的阈值电压之和2.0V至2.8V,致使栅极 导通电压的结果变成大约27.2V至28V。将以这种方式生成的栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff输入时钟信 号发生器750中，时钟信号发生器750根据栅极导通电压Von生成时钟信号 CLK1和CLK2，并且将时钟信号CLK1和CLK2输出到栅极驱动器400。参照图7,包括含有多个二极管d5-d8和多个电容器C5-C8的电荷泵 电路712的传统栅极导通电压发生器与按照本发明示范性实施例的栅极导通 电压发生器710相同。但是，与按照本发明示范性实施例的栅极导通电压发生器710不同，参 考电压AVDD在被电阻R3降低之后直接输入二极管d5的阳极中。当负载发生变化时，电荷泵电路712的输入端，即，第五二极管d5受此 影响，并且使栅极导通电压Vonc升高。这将参照图8作详细描述。如图8所示的时钟信号CLK是时钟信号CLK1和CLK2之一。如图8所示，在帧与帧之间存在不输出时钟信号CLK的空闲时间BT。 时钟信号发生器750和栅极驱动器400在空闲时间BT内不工作，和在栅极 导通电压发生器710与其它驱动电路、栅极驱动器400和时钟信号发生器750 之间发生短暂截止。如图7所示的电路含有从参考电压AVDD经过电荷泵电路712到输出端GVO的电流路径。但是，在空闲时间BT内没有电流流过。因此，没有由电 阻R3产生的电压降地按原样将参考电压AVDD传递到二极管d5的阳极。但 是，开关电压SW此时连续地施加到电荷泵电路712,并且生成大于在除了 空闲时间BT之外的其它时间内生成的栅极导通电压Vonc的栅极导通电压 Vonc。与参照图6的描述一样，当电荷泵电路711接收到6V时，栅极导通电压 发生器710生成30V，当图7中的电荷泵电路712接收到12V时，按照现有 技术的栅极导通电压发生器因加上6V而产生36V。于是，栅极导通电压发生 器710生成接近或超过栅极导通电压发生器710的操作规定的极限值的栅极 导通电压Vonc，致使它的寿命缩短。而且，如图8中的虚线轮廓所示，如果 根据栅极导通电压Vonc生成的时钟信号CLK也超过极限值，则栅极驱动器 400的晶体管Tl - T15和开关元件Q受到过度的压力，可能致使它们的寿命 缩短。但是，按照本发明示范性实施例的栅极导通电压发生器710包括在电荷 泵电路711之前的防止受负载的变化影响的电压跟随器VF。也就是说，由于 电压跟随器VF的输入阻抗是无穷大和它的输出阻抗是零，所以电压跟随器 VF起将分隔它的前面部分和后面部分的作用。因此，电压跟随器VF将均匀 的电压输入电荷泵电路711中，致使电荷泵电路711接收到6V。于是，输出 其值与极限值之间存在足够余量的栅极导通电压Von,其结果是，在空闲时 间BT内测量到其值增加了 1.5V的栅极导通电压Von。而且，如图7所示的电阻R3串联在参考电压AVDD与电荷泵电路712 之间，和用于生成6V电压降的阻值存在小的极限值。例如，电阻R3的阻值 大约是300Q(欧姆)，20mA(毫安)的电流流过电阻R3，和消耗120mW(毫 瓦)的功率。此外，当数值超过100mW的极限值时，电阻R3受到过度的压 力。但是，因为在如图6所示的示范性实施例中两个电阻R1和R2的阻值彼 此相等，所以两个电阻Rl和R2的选才奪相对容易。也就是说，如果两个电阻Rl和R2的阻值大于因为功率小于 100mW的极限值，所以选择的余地很大，并且可以减轻对电阻的压力。如上所述，将电压跟随器VF布置在电荷泵电路711的前面，以便可以 阻止由负载变化引起的影响，从而防止栅极导通电压Vonc在空闲时间BT内过分增大。而且，使用具有相同阻值的两个电阻来划分参考电压，以便可以 使对电阻的压力减到最小。虽然通过参照本发明的 一些示范性实施例已经对本发明进行了图示和描 述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式和细节上对其作各种各 样的改变，而不偏离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于液晶显示器的驱动装置，该驱动装置包含生成栅极导通电压的栅极导通电压发生器和生成栅极截止电压的栅极截止电压发生器，该栅极导通电压发生器包含连接在预定参考电压与地电压之间的第一和第二电阻；与第一电阻和第二电阻之间的触点连接的电压跟随器；与电压跟随器的输出端连接的电荷泵电路；和与电荷泵电路连接的栅极导通电压输出端。
2. 根据权利要求1所述的驱动装置，其中，该第一和第二电阻包括相同 的阻值。
3. 根据权利要求2所述的驱动装置，其中， 该电荷泵电路包含第一、第二、第三和第四二极管，依次连接在电压跟随器的输出端与栅 极导通电压输出端之间；第一电容器，其一端与第一二极管和第二二极管之间的第一节点连接,和 另一端接收开关电压；第二电容器，其一端与第二二极管和第三二极管之间的第二节点连接,和另一端接收参考电压；第三电容器，其一端与第三二极管和第四二极管之间的第三节点连接，和 另一端接收开关电压；和第四电容器，其一端与第四二极管和栅极导通电压输出端之间的第四节 点连接，和另 一端接收参考电压。
4. 根据权利要求3所述的驱动装置，进一步包含 时钟信号发生器，其接收栅极导通电压和栅极截止电压，并生成多个时钟信号。
5. 根据权利要求4所述的驱动装置，进一步包含 栅极驱动器，其根据时钟信号生成栅极电压。
6. 根据权利要求5所述的驱动装置，其中，该栅极驱动器包括依次生成 栅极电压的多个级，和这些级被集成在液晶显示器上。
7. 根据权利要求1所述的驱动装置，其中，参考电压大约是12V,和开关压包括从大约OV到大约12V的值。
8. —种液晶显示器，包含配置成矩阵的多个像素和与所述像素连接的多个开关元件； 生成用于依次导通和截止开关元件的驱动电压的栅极驱动器；和 包括生成栅极导通电压的栅极导通电压发生器和生成栅极截止电压的栅 极截止电压发生器的栅极电压发生器，该栅极导通电压发生器包含 连接在预定参考电压与地电压之间的第 一和第二电阻； 与第 一 电阻和第二电阻之间的触点连接的电压跟随器； 与电压跟随器的输出端连接的电荷泵电路；和 与电荷泵电路连接的栅极导通电压输出端。
9. 根据权利要求8所述的液晶显示器，其中，第一和第二电阻包括相同 的阻值。
10. 根据权利要求9所述的液晶显示器，其中， 该电荷泵电路包含第一、第二、第三和第四二极管，依次连接在电压跟随器的输出端与栅极导通电压输出端之间；第 一 电容器，其一端与第一二极管和第二二极管之间的第 一节点连接,和另一端接收开关电压；第二电容器，其一端与第二二极管和第三二极管之间的第二节点连接，和另一端接收参考电压；第三电容器，其一端与第三二极管和第四二极管之间的第三节点连接,和另一端接收开关电压；和第四电容器，其一端与第四二极管和栅极导通电压输出端之间的第四节点连接,和另 一端接收参考电压。
11. 根据权利要求IO所述的液晶显示器，进一步包含 时钟信号发生器，其接收栅极导通电压和栅极截止电压并生成多个时钟信号。
12. 根据权利要求11所述的液晶显示器，其中 该栅极驱动器根据时钟信号生成驱动电压。
13. 根据权利要求12所述的液晶显示器，其中该栅极驱动器包括依次生成驱动电压的多个级， 和这些级被集成在液晶显示器上。
全文摘要
本发明涉及用于液晶显示器的驱动装置和包括它的液晶显示器。栅极导通电压发生器包括连接在预定参考电压与地电压之间的第一和第二电阻、与第一电阻和第二电阻之间的触点连接的电压跟随器、与电压跟随器的输出端连接的电荷泵电路、和与电荷泵电路连接的栅极导通电压输出端。将电压跟随器布置在电荷泵电路的前面，以便阻止由负载变化引起的影响，从而防止栅极导通电压在空闲时间内过分增大。而且，使用具有相同阻值的两个电阻来划分参考电压，以便可以使对电阻的压力减到最小。
文档编号G09G3/36GK101329851SQ20081012530
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者全明河, 南儇佑, 成焕俊, 朴佼玹, 权赫泰 申请人:三星电子株式会社