液晶显示装置及其控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及显示装置技术领域，特别涉及一种液晶显示装置及其控制电路。


背景技术：

2.液晶显示装置(liquid crystal display，lcd)是利用液晶分子的排列方向在电场的作用下发生变化的现象改变光源透光率的显示装置。由于具有显示质量好、体积小和功耗低的优点，液晶显示装置已经广泛地应用于诸如高清数字电视、台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机等电子设备中。
3.随着显示技术的发展，显示面板趋向于高集成度和低成本方向。现有技术将集成栅极驱动电路(gate-driver in array,gia)直接集成在显示面板的阵列基板上，gia电路通常包括多个级联栅极驱动单元，每个栅极驱动单元对应于与扫描线对应的一行或多行像素，以实现用于显示面板的扫描驱动器。这种集成技术可以节省栅极驱动电路占用的区域，以实现显示面板的窄边框。然而，在采用金属氧化物薄膜晶体管的液晶显示装置中，为了保证内部电路安全和显示效果良好，对于gia信号的开关机时序有着特殊要求。例如液晶显示装置关机时，时钟信号clk跟随电平信号vgh1，时序信号v1跟随电平信号vgh2，此时要求时钟信号 clk和时序信号v1具有不同的掉电速度，即电平信号vgh1和电平信号 vgh2具有不同的掉电速度，传统方案设置两个电平移位单元，一个用于提供起始信号stv、时钟信号clk等关机时序相同的gia信号，另一个电平移位单元仅用于生成时序信号v1等关机时序与前者不同的信号，这样做不仅占用电路面积、浪费资源，而且还会增加生产和开发的成本。
4.因此，期待一种改进的液晶显示装置及其控制电路，能够解决上述问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种液晶显示装置及其控制电路，能够实现液晶显示装置对gia信号的关机时序要求。
6.本实用新型提供一种液晶显示装置的控制电路，所述液晶显示装置包括显示面板以及向所述显示面板提供驱动信号的驱动电路，其中，所述控制电路包括：
7.功率单元，提供第一电平信号；
8.时序控制单元，与所述功率单元耦接，提供时序控制信号；
9.电平移位单元，与所述功率单元以及所述时序控制单元耦接，根据所述时序控制信号生成原始栅极控制信号以及第一栅极控制信号；
10.时序调控单元，与所述功率单元以及所述电平移位单元耦接，接收所述原始栅极控制信号以及所述第一电平信号，并根据所述第一电平信号的有效状态，将所述原始栅极控制信号和第二电平信号之一作为第二栅极控制信号提供至所述驱动电路；其中
11.所述液晶显示装置关机时，所述第二电平信号的掉电速度慢于所述原始栅极控制信号。
12.进一步地，所述时序调控单元包括接收所述第一电平信号的第一输入端、接收所
述原始栅极控制信号的第二输入端，以及提供所述第二栅极控制信号的输出端，所述时序调控单元包括：
13.耦接于所述第一输入端和地之间的电容；
14.第一晶体管，所述第一晶体管的控制端耦接至所述第一输入端，第一端耦接至所述电容的第一端，第二端作为所述时序调控单元的输出端，
15.第二晶体管，所述第二晶体管的控制端耦接于所述第一输入端，第一端耦接至所述第二输入端，第二端耦接至所述第一晶体管的第二端；其中，
16.所述电容的第一端提供所述第二电平信号。
17.进一步地，所述时序调控单元被配置为：
18.接收到第一状态的第一电平信号时，将所述原始栅极控制信号作为所述第二栅极控制信号输出；
19.接收到第二状态的第一电平信号时，将所述第二电平信号作为所述第二栅极控制信号输出。
20.进一步地，所述第一电平信号处于第一状态时，
21.所述第一晶体管关断，所述第二晶体管导通，所述时序调控单元将所述原始栅极控制信号作为所述第二栅极控制信号输出；其中，
22.所述第一电平信号为所述电容充电。
23.进一步地，所述第一电平信号处于第二状态时，
24.所述第一晶体管导通，所述第二晶体管关断，所述时序调控单元将所述第二电平信作为所述第二栅极控制信号输出；其中，
25.导通的所述第一晶体管为存储于所述电容中的电荷提供电流路径；
26.所述电容释放的电荷与所述第一电平信号叠加，以减缓所述第二电平信号的掉电速度。
27.进一步地，调整所述电容的容值，改变所述第二电平信号的掉电速度。
28.进一步地，所述第一栅极控制信号选自起始信号以及时钟信号中的任意一者或两者的结合；
29.所述原始栅极控制信号选自第一原始时序信号以及第二原始时序信号。
30.进一步地，所述时序调控单元还包括：
31.二极管，所述二极管的第一端耦接至所述第一输入端，第二端耦接至所述电容的第一端。
32.进一步地，所述第一晶体管包括第一体二极管，所述第一体二极管的第一端耦接至所述第一晶体管的第一端，第二端耦接至所述第一晶体管的第二端；
33.所述第二晶体管包括第二体二极管，所述第二体二极管的第一端耦接至所述第二晶体管的第一端，第二端耦接至所述第二晶体管的第二端。
34.本实用新型还提供一种液晶显示装置，其中，所述液晶显示装置包括：
35.显示面板，以及用于向所述显示面板提供栅极驱动信号的栅极驱动电路；以及，
36.如上所述的控制电路，所述控制电路与所述栅极驱动电路耦接，并向所述栅极驱动电路提供第一栅极控制信号以及第二栅极控制信号；其中，
37.所述栅极驱动电路集成在所述显示面板上。
38.综上所述，本技术实施例的液晶显示装置，仅使用一个电平移位单元就能够实现gia信号对关机时序的不同要求，令第二栅极控制信号的掉电速度比第一栅极控制信号慢，在关机时可以令显示面板中的电荷充分释放，有效改善关机闪烁现象，同时降低生产和开发成本。
39.可选地，本技术实施例的时序调控单元，包括两个晶体管、一个电容以及一个二极管，电路结构简单，相比于增加一个电平移位单元，本技术实施例占用的面积更小，有效降低生产成本。
40.可选地，本技术实施例的时序调控单元的控制逻辑简单，第一电平信号以及原始栅极控制信号既是不同阶段的输出信号或者间接生成输出信号，又作为选择输出哪路信号的控制信号控制第一晶体管以及第二晶体管的导通和关断，输入输出信号较少，需要增加的信号线也很少，进一步节约电路面积，降低生产成本。
41.在一种可行的实施例中，还可以通过调整电容的容值，改变第二电平信号的掉电速度，以改变第二电平信号的掉电时间，使得本技术实施例的时序调控电路可以适用于多种应用场景。
附图说明
42.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
43.图1示出液晶显示装置部分信号的关机时序图；
44.图2示出了根据本实用新型实施例的液晶显示装置的结构示意图；
45.图3示出图2中时序调控单元的电路结构图；
46.图4示出图3时序调控单元的时序图；
47.图5示出了不同液晶显示装置中时序信号的波形对比图。
具体实施方式
48.以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件或者模块采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
49.应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的，或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
50.同时，在本专利说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应当可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。
51.在本技术中，晶体管可以包括选自双极晶体管或场效应晶体管的一种，晶体管的第一端和第二端分别是电流路径上的高电位端和低电位端，控制端用于接收控制信号以控
制晶体管的导通和关断。mosfet (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)包括第一端、第二端和控制端，在mosfet的导通状态，电流从第一端流至第二端。p型mosfet的第一端、第二端和控制端分别为源极、漏极和栅极，n型mosfet的第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如元器件的种类、耦接关系、结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
52.此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.图1示出液晶显示装置部分信号的关机时序图。液晶显示装置包括显示面板、控制电路以及驱动电路。其中，显示面板包括彼此交叉的多条栅极扫描线和多条源极数据线，且二者的交叉位置形成一个像素单元，每个像素单元至少包括一个tft(thin film transistor,薄膜晶体管)。控制电路包括功率单元、时序控制单元以及电平移位单元，功率单元为其它单元提供工作电压等信号，时序控制单元向电平移位单元提供时序控制信号，电平移位单元根据时序控制信号生成对应的gia信号，并将 gia信号提供至驱动电路。驱动电路包括集成栅极驱动单元和源极驱动单元，在每个帧周期中，集成栅极驱动单元依次扫描多条栅极扫描线，经由栅极扫描线选通薄膜晶体管，然后源极驱动单元经由源极数据线将与灰阶相对应的电压施加至像素单元，从而改变液晶分子的取向，液晶分子的取向改变使得像素单元的透光率发生相应的变化。
54.图1中，从上至下分别是起始信号stv、时钟信号clk、时序信号 v1以及电平信号vgl。应当理解，图1仅示出了每类信号的其中之一，同类信号在工作阶段具有相同或相似的周期、幅度以及占空比，在关机后也具有相同或相似的掉电时序。实际应用中每类信号可以包含多个信号，示例性地，液晶显示装置包括起始信号stv1、起始信号stv2、时钟信号clk1、时钟信号clk2、时钟信号clk3、时钟信号clk4、时序信号 v1、时序信号v2、电平信号vgl以及电平信号vsq等。
55.在图1中可以看到，t0时刻液晶显示装置关机，起始信号stv、时钟信号clk及电平信号vgl拉高至预设电压vpre1，时序信号v1拉高至预设电压vpre2。起始信号stv、时钟信号clk以及电平信号vgl掉电速度较快，在t1时刻均已降至0v，此时要求时序信号v1的电位大于预设电压vpre3。直至t2时刻，时序信号v1的电位才下降至0v。
56.t0时刻后，起始信号stv、时钟信号clk以及电平信号vgl跟随电平信号vgh1(未示出)，时序信号v1跟随电平信号vgh2(未示出)，gia 信号的关机时序要求电平信号vgh1和电平信号vgh2具有相同的电压和不同的掉电速度。一些技术方案中，采用两个电平移位单元，其中一个用于提供起始信号stv、时钟信号clk以及电平信号vgl，另一个电平移位单元用于提供时序信号v1，从而实现液晶显示装置的关机时序要求，额外的电平移位单元仅用于提
供时序信号v1，不利于实现电路的小型化，造成资源的浪费，同时还会增加生产和开发的成本。
57.鉴于上述问题，本技术提供了一种改进的液晶显示装置及其控制电路，如图2所示。液晶显示装置200包括显示面板210、驱动电路220 以及控制电路230。
58.其中，显示面板210包括成阵列排布的多个像素单元，每个像素单元主要包括薄膜晶体管、储存电容以及液晶电容。每个像素单元通过栅极线以及源极线与驱动电路耦接。响应于通过栅极线提供的栅极驱动信号，像素单元可以经由源极线接收数据信号，将与灰阶相对应的电压施加至像素单元，从而改变液晶分子的取向，液晶分子的取向改变使得像素单元的透光率发生相应的变化，从而显示与数据信号对应的亮度。
59.驱动电路220与控制电路230耦接，根据控制电路230提供的控制信号生成驱动信号，并将驱动信号提供至显示面板210。驱动信号例如包括栅极驱动信号以及源极数据信号。
60.驱动电路220包括集成栅极驱动单元221以及源极驱动单元222。集成栅极驱动单元221例如集成于显示面板上，接收栅极控制信号，基于该栅极控制信号生成栅极驱动信号，并将栅极驱动信号提供至对应的栅极线。其中，栅极控制信号例如包括第一栅极控制信号以及第二栅极控制信号。
61.源极驱动单元222接收源极信号，根据源极信号生成对应的数据信号，并将该数据信号提供至对应的数据线。源极信号例如包括源极控制信号和帧数据。
62.控制电路230用于向驱动电路220提供栅极控制信号(如gia信号)、源极信号(未示出)等控制信号。控制电路230包括功率单元231、时序控制单元232、电平移位单元233以及时序调控单元234。
63.时序控制单元(tcon，timing controller)232耦接至功率单元 (power ic)231，接收工作电压等信号，并生成时序控制信号。
64.电平移位单元(level shift)233耦接至功率单元231，接收电平信号vgl、电平信号vgh以及电平信号vsq等信号，还耦接至时序控制单元232，接收时序控制信号，根据时序控制信号生成对应的栅极控制信号，并将栅极控制信号提供至驱动电路220。例如电平移位单元233 生成起始信号stv、时钟信号clk、时序信号v1in以及时序信号v2in，并将起始信号stv以及时钟信号clk提供至集成栅极驱动单元221，将时序信号v1in以及时序信号v2in提供至时序调控单元234。其中，第一栅极控制信号包括起始信号stv以及时钟信号clk，原始栅极控制信号包括时序信号v1in以及时序信号v2in。
65.应当理解，为便于叙述，此处可能仅示出了每类信号的其中之一，同类信号在工作阶段具有相同或相似的周期、幅度以及占空比，在关机后也具有相同或相似的掉电时序。实际应用中每类信号可以包含多个信号，示例性地，液晶显示装置包括起始信号stv1、起始信号stv2、时钟信号clk1、时钟信号clk2、时钟信号clk3、时钟信号clk4、时序信号 v1以及时序信号v2，还可以包括电平信号vgl以及电平信号vsq等信号。
66.时序调控单元234包括第一输入端、第二输入端以及输出端。第一输入端耦接至功率单元231，接收电平信号vgh1，第二输入端耦接至电平移位单元233，接收时序信号v1in以及时序信号v2in，输出端向集成栅极驱动单元221提供时序信号v1out以及时序信号v2out。其中，时序信号v1out以及时序信号v2out例如为第二栅极控制信号。
67.当电平信号vgh1处于有效状态，时序调控单元234将时序信号v1in 以及时序信号v2in作为时序信号v1out以及时序信号v2out提供至集成栅极驱动单元221。当电平信号vgh1掉电后，时序控制单元234将电平信号vgh2作为时序信号v1out以及时序信号v2out提供至集成栅极驱动单元。其中，电平信号vgh2的掉电速度比电平信号vgh1慢，但二者处于高电平状态时电位相同。
68.本技术实施例的液晶显示装置，仅使用一个电平移位单元就能够实现gia信号对关机时序的不同要求，令时序信号v1out以及时序信号 v2out的掉电速度比起始信号stv和时钟信号clk慢，在关机时可以令显示面板中的电荷充分释放，有效改善关机闪烁现象。
69.进一步地，参见图3和图4，图3示出图2中时序调控单元的电路结构图，图4示出图3时序调控单元的时序图。时序调控单元234包括晶体管q1、晶体管q2、二极管d1以及电容c1。
70.二极管d1的第一端即为时序调控单元234的第一输入端，接收电平信号vgh1，电容c1的第一端耦接至二极管d1的第二端，第二端接地。晶体管q1的第一端耦接至电容c1的第一端，第二端作为时序调控单元 234的输出端提供时序信号v1out以及时序信号v2out。晶体管q2的第一端即为时序调控单元234的第二输入端，接收时序信号v1in以及时序信号v2in，第二端耦接至晶体管q1的第二端。晶体管q1以及晶体管q2 的控制端均耦接至二极管d1的第一端，接收电平信号vgh1。
71.在本实施例中，晶体管q1还包括体二极管d3，体二极管d3的第一端耦接至晶体管q1的第二端，第二端耦接至晶体管q1的第一端。晶体管q2还包括体二极管d2，体二极管d2的第一端耦接至晶体管q2的第一端，第二端耦接至晶体管q2的第二端。示例性地，晶体管q1选自p 型场效应管，晶体管q2选自n型场效应管。
72.参见图4，在t0时刻前，即液晶显示装置200的工作阶段，电平信号vgh1为高电平状态，电容c1存储电荷，其第一端的电平信号vgh2 也为高电平状态。此时晶体管q1的控制端和第一端电压相等，晶体管 q1关断。
73.时序信号v1in以及时序信号v2in例如为方波信号，当时序信号v1in以及时序信号v2in处于低电平状态时，晶体管q2的第一端为低电平，控制端电压vgh1为高电平，晶体管q2导通，时序信号v1out以及时序信号v2out也为低电平。当时序信号v1in以及时序信号v2in翻转至高电平状态时，晶体管q2的体二极管d2导通，时序信号v1out以及时序信号v2out也为高电平。
74.因此，当液晶显示装置200处于工作阶段时，晶体管q1关断，时序调控单元234将时序信号v1in以及时序信号v2in作为时序信号v1out 以及时序信号v2out输出。
75.t0时刻，液晶显示装置200关机，电平信号vgh1、电平信号vgh2、时序信号v1in、时序信号v2in、时序信号v1out以及时序信号v2out 均掉电。其中，时序信号v1in以及时序信号v2in由电平移位单元233 生成，其掉电速度与电平信号vgh1相同，即晶体管q2的控制端与第一端电压相同，从而关断晶体管q2。
76.电平信号vgh1掉电，晶体管q1的控制端电压减小，电平信号vgh1 与电平信号vgh2的差值的绝对值大于晶体管q1的阈值电压，晶体管q1 导通，电平信号vgh2，经过晶体管q1提供至输出端，将电平信号vgh2 作为时序信号v1out以及时序信号v2out输出。
77.同时，晶体管q1导通还为存储在电容c1中的电荷提供电流路径，电容c1释放的存储电荷与电平信号vgh1叠加，使得电平信号vgh2的掉电速度变慢。可见，电平信号vgh1的电
位在t1时刻已下降至0v，电平信号vgh2的电位直至t2时刻才下降至0v，从而令时序信号v1out以及时序信号v2out的掉电速度慢于时钟信号clk和起始信号stv，满足液晶显示装置200对关机时序的要求。
78.本技术实施例的时序调控单元，包括两个晶体管、一个电容以及一个二极管，电路结构简单，相比于增加一个电平移位单元，占用的面积更小，降低生产成本。
79.可选地，本技术实施例的时序调控单元中，控制逻辑简单，电平信号vgh1、时序信号v1in以及时序信号v2in，既是不同阶段的输出信号或者间接生成输出信号，又作为选择输出哪路信号的控制信号控制晶体管q1以及晶体管q2的导通和关断，输入输出信号较少，需要增加的信号线也很少，进一步节约电路面积，降低生产成本。
80.在一种可行的实施例中，还可以通过调整电容c1的容值，改变电平信号vgh2的掉电速度，以改变电平信号vgh2的掉电时间t2，以及t1 时刻电平信号vgh2的电位。从而在液晶显示装置200关机时，改变与电平信号vgh1相关的起始信号stv、时钟信号clk，以及和电平信号vgh2 相关时序信号v1out以及时序信号v2out的掉电时序。使得本技术实施例的时序调控电路可以适用于多种应用场景。
81.从图4中可以看出，t0时刻后，电平信号vgh2的电压始终大于时序信号v1in和时序信号v2in，因此体二极管d2第二端电位始终大于第一端电位，体二极管d2也不会导通。时序信号v1in和时序信号v2in 不会泄露至输出端，对时序信号v1out以及时序信号v2out造成不良影响。
82.应当理解，t0时刻后，电平信号vgh1和电平信号vgh2从同一电位开始下降，还需要经过预定时间二者差值的绝对值才大于晶体管q1的阈值电压，令晶体管q1导通，在本实施例中该预定时间较短可以忽略不计，因而未在图4中示出。
83.图5示出了不同液晶显示装置中时序信号的波形对比图，从上至下分别为控制电路仅包括一个电平移位单元的液晶显示装置的时序信号 vls1的波形图、控制电路包括两个电平移位单元的液晶显示装置的时序信号vls2的波形图，以及采用本技术实施例的控制电路的液晶显示装置的时序信号vls3的波形图。
84.t0时刻前，液晶显示装置处于工作阶段，时序信号例如均为方波信号。
85.t0时刻，液晶显示装置关机，时序信号vls1掉电速度较快，t4时刻其电位已下降至预设电压vref，时序信号vls2的掉电速度较慢，t5 时刻其电位才下降至预设电压vref，时序信号vls3的掉电速度也较慢， t6时刻才下降至预设电压vref，在图5中可以看到，t5时刻与t6时刻重合，表明采用本技术实施例的控制电路的液晶显示装置的时序信号 vls3的掉电时序可以达到控制电路包括两个电平移位单元的液晶显示装置的时序信号vls2基本相同的效果，足以满足液晶显示装置关机时对掉电时序的要求。
86.进一步的，通过调整时序调控电路中电容的容值，可以改变时序信号vls3电位下降至预设电压vref的时间，例如t0至t4时间段约30ms， t0至t5时间段约76ms，t0至t6时间段约148ms。
87.综上所述，本技术实施例的液晶显示装置，仅使用一个电平移位单元就能够实现gia信号对关机时序的不同要求，令时序信号v1out以及时序信号v2out的掉电速度比起始信号stv和时钟信号clk慢，在关机时可以令显示面板中的电荷充分释放，有效改善关机闪烁现象，同时降低生产和开发成本。
88.可选地，本技术实施例的时序调控单元，包括两个晶体管、一个电容以及一个二极管，电路结构简单，相比于增加一个电平移位单元，占用的面积更小，有效降低生产成本。
89.可选地，本技术实施例的时序调控单元的控制逻辑简单，电平信号 vgh1、时序信号v1in以及时序信号v2in，既是不同阶段的输出信号或者间接生成输出信号，又作为选择输出哪路信号的控制信号控制晶体管 q1以及晶体管q2的导通和关断，输入输出信号较少，需要增加的信号线也很少，进一步节约电路面积，降低生产成本。
90.在一种可行的实施例中，还可以通过调整电容c1的容值，改变电平信号vgh2的掉电速度，以改变电平信号vgh2的掉电时间t2，以及t1 时刻电平信号vgh2的电位，使得本技术实施例的时序调控电路可以适用于多种应用场景。
91.应当说明，本领域普通技术人员可以理解，本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当
……
时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语，而是在其与启动动作所发起的反应动作 (reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟，例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值 (element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。当结合信号状态使用时，信号的实际电压值或逻辑状态(例如“1”或“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。
92.依照本实用新型的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求及其等效物所界定的范围为准。