專利名稱：液晶顯示裝置的電荷中和控制電路及其方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種電荷中和電路，且特別是關于一種利用蓄能元件中和電荷的電路裝置，解決液晶顯示器之潮汐現(xiàn)象的發(fā)明。
背景技術：
在薄膜晶體管制造工藝中，主要工藝包括涂敷光阻材料、曝光、顯影、成膜、蝕刻等過程。其中涂敷光阻材料的步驟由于主要以轉盤承載玻璃基板以涂敷光阻材料，容易造成玻璃基板中間區(qū)域涂敷的光阻材料較周圍所涂敷的光阻材料薄；另一方面，在蝕刻的步驟時，玻璃基板的中間區(qū)域作背光通道蝕刻(Back Channel Etching(BCE))的蝕刻速度比周圍區(qū)域來的快，造成完成后的薄膜晶體管的通道關閉漏電電流較低。雖然此種玻璃基板在切割制成面板組裝成模塊后，系以像素電容存取圖像數(shù)據，然而在電源關閉時的通道關閉漏電電流依不同區(qū)分布而不同，放電的速度自然也不同。因此，位于玻璃基板中間區(qū)域的像素電容在電源關閉時需要較長的時間釋放電荷。
參考圖1所示，圖1是在玻璃基板上以薄膜晶體管工藝生產的液晶面板示意圖，包括液晶面板100，其中以分割成四個區(qū)域的右上角像素區(qū)102為例，封閉不規(guī)則曲線110表示通道關閉漏電電流較低與較高的分界線。在電源關閉時，由于110包圍的區(qū)域需要較長的時間釋放電荷，意即圖像自對應的像素消退的時間較長，對使用者而言，會看到殘留的畫面如潮汐般消退，以102區(qū)塊為例，消退的方向系圖1中的箭頭方向所示。
另外，通常液晶顯示器所用的薄膜晶體管工藝，造成薄膜晶體管柵極所對應的導通電流(Ion)與關閉漏電電流(Ioff)相差約10的5次方到6次方倍，例如晶體管柵極電壓在導通狀態(tài)時為24V，則Ion約為mA數(shù)量級，而晶體管柵極電壓在關閉狀態(tài)時為-6V，則關閉漏電電流Ioff約為pA數(shù)量級。在顯示器電源關閉的同時，由于Ioff較Ion小很多，所以對于高分辨率面板而言，更容易觀察到圖像殘留潮汐現(xiàn)象；更詳細的說，當關上電源瞬間因薄膜晶體管膜厚不同造成電容不同，所需的放電時間也不相同，因此液晶旋轉回復的時間亦不同，故在面板上出現(xiàn)如海潮退潮般殘影畫面。此時薄膜晶體管本身也切換至關閉狀態(tài)，在像素電容中的電荷只能通過漏電電流經由數(shù)據掃描線放電，然而由上所述可知Ioff是pA數(shù)量級，放電速度對于使用者的肉眼來說，就出現(xiàn)明顯的不均勻消退的殘留圖像，也即潮汐現(xiàn)象。此現(xiàn)象非純粹將Ioff電流提高就可改善，因為在工藝上將薄膜晶體管本身規(guī)格Ioff提高的結果，會造成其它圖像特性變差，例如出現(xiàn)顫動現(xiàn)象(flicker)。因此針對薄膜晶體管的潮汐現(xiàn)象，需要在電路設計上求改善。
參考圖2A，該圖表示公知技術中于電源關閉時將晶體管柵極電壓加速拉至接地電位GND的電路200，其中利用蓄能元件，在電源關閉同時使柵極電壓逐漸拉到GND電位的電壓趨勢快速地拉到GND。由圖2B及圖2C可分別看出電路改良前后柵極電位回歸接地電平在響應上的差別。然而，以這樣的機制僅適用于薄膜晶體管關閉時，可迅速將其柵極電壓接到GND電平；若是薄膜晶體管開啟電壓無法有效導通薄膜晶體管的柵極，則潮汐現(xiàn)象仍然存在。因此，需要一種有效整合電路，使得柵極電壓在電源關閉時仍足夠將像素上的電荷有效地相互中和，以解決液晶面板的潮汐現(xiàn)象問題。

發(fā)明內容
綜上所述，本發(fā)明的一個目的在于提供一種電荷中和控制電路，適用于液晶顯示面板，在不需變更面板成膜工藝的條件下，消除因薄膜晶體管在關閉時無法提供有效的放電路徑而造成的潮汐現(xiàn)象。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種電荷中和控制電路，該電路為整合于液晶面板所具有的特定應用集成電路(ASIC)，控制薄膜晶體管導通的時間點，以及所有液晶面板上的薄膜晶體管柵極全開之時機，使液晶面板在關機后有足夠高的晶體管啟動電平，有效將像素上的電荷中和，以消除潮汐現(xiàn)象。
根據本發(fā)明提供的電荷中和控制電路，適用于消除液晶顯示面板的潮汐現(xiàn)象，利用內建于特定應用集成電路(ASIC)的一個信號開關檢測單元(signal-off detector)來檢測控制信號的狀態(tài)。當該信號開關檢測單元檢測不到主控制單元的輸出信號時，表示系統(tǒng)處于關閉狀態(tài)，此時柵極全開信號(All-gate-on)為低致能電平，而將液晶面板上所有的薄膜晶體管之柵極全數(shù)導通，此時通過回路使液晶儲存電容積存的電量經由薄膜晶體管的源極端釋出，與像素中的儲存電容及其它蓄能元件的電荷中和。
根據本發(fā)明提供的電荷中和控制電路，適配于液晶面板的特定應用集成電路(ASIC)中，該電荷中和控制電路包括信號檢測元件以及柵極延遲單元，其中該信號檢測單元耦接至主要控制單元，并提供兩個低電平致能信號，其中一個是電源致能信號DC-DC.ENA，耦接至電源輸入端的切換裝置處將輸入電壓關掉，以及耦接至VGH延遲單元，使VGH在關掉電源之前有延遲時間，以維持薄膜晶體管的柵極打開所需的臨界電壓。其余例如模擬電壓源、晶體管關閉電壓、以及共同電壓等其它電源部分，則設定在DC-DC.ENA信號送出的同時關閉。該信號檢測單元另外送出一個柵極全數(shù)開啟(All-gate-on)信號使得所有薄膜晶體管的柵極打開，并決定此動作時間點，經由柵極延遲單元來控制在DC-DC.ENA產生時刻的特定時間間隔之后開始動作。
一般在液晶面板的系統(tǒng)中，正常的關機程序依下列順序依次關閉電源背光模塊、信號提供模塊、以及電源模塊。根據本發(fā)明之關機電源時序，系以下方所述的順序操作。當DC-DC.ENA動作后，模擬電壓源VDDA、柵極掃描線電壓VEEG以及共同電壓Vcom等均要先關倬，其電壓均隨時間遞減至零電位GND。另一方面，為了讓薄膜晶體管的柵極全數(shù)開啟，必須將VGH關閉時延后，使得有足夠高的電壓電平使柵極打開。而VGH與DC-DC.ENA動作后的時間差由VGH延遲單元調整。柵極全數(shù)開啟的時機必須在VDDA遞減至GND之后，才強迫所有的柵極打開，通過晶體管源極側的路徑迅速達到電荷中和；柵極全數(shù)開啟的時機最晚必須在VGH電壓達到能打開晶體管的柵極的最小電壓之前。
綜上所述，本發(fā)明中的電荷中和控制電路可整合至液晶面板的特定應用集成電路(ASIC)模塊上，以解決潮汐現(xiàn)象的問題，運用特定應用集成電路(ASIC)內部電路配合外部電路達成，因此可以減少印刷線路板上元件的使用數(shù)，達到降低成本的效果，以及精簡印刷線路板的布圖設計。根據本發(fā)明中的電荷中和電路，控制VGH打開時機，以及柵極全開的時機，使得面板關機指令下達后有足夠的VGH電平讓薄膜晶體管保時開啟，有效地將像素上的電荷量中和掉，以解決潮汐問題。另外，由于薄膜晶體管的成膜工藝等原因造成面板上各區(qū)域分布的晶體管特性不同而引起之潮汐現(xiàn)象，在不變更工藝的條件下，利用本發(fā)明即能改善。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1是依照公知技術所繪之液晶顯示面板的潮汐現(xiàn)象示意圖。
圖2A是依照公知技術所繪之快速放電電路方塊示意圖。
圖2B是依照公知技術所繪之電容放電曲線圖。
圖2C是依照公知技術所繪之電容快速放電曲線圖。
圖3是依照本發(fā)明的一較佳實施例所繪之像素電容所對應薄膜晶體管之電荷中和示意圖。
圖4是依照本發(fā)明的一較佳實施例所繪之解決潮汐現(xiàn)象整合電路方框示意圖。
圖5是依照本發(fā)明的一較佳實施例的解決潮汐現(xiàn)象電路之控制信號示意圖。
圖6是依照本發(fā)明的一較佳實施例的薄膜晶體管的電位響應示意圖。
主要元件符號說明100液晶面板102像素區(qū)塊110通道關閉漏電電流較低與較高的分界線200快速放電電路301數(shù)據掃描線302柵極掃描線310電荷蓄能元件320晶體管400解決潮汐現(xiàn)象電路
410特定應用集成電路412主控制單元414信號開關檢測單元416柵極開啟延遲單元420電源供應模塊430VGH延遲控制單元具體實施方式
請參照圖4，圖4是依照本發(fā)明一較佳實施例的電荷中和電路裝置示意圖，適用于消除液晶顯示面板系統(tǒng)400的潮汐現(xiàn)象，利用內建于特定應用集成電路(ASIC)410中一個信號開關檢測單元(signal-off detector)414來檢測信號的狀態(tài)。當該信號開關檢測單元414檢測不到主控制單元412信號時，表示液晶面板系統(tǒng)處于關閉狀態(tài)，此時柵極全開信號(All-gate-on)為低電平，而將所有的薄膜晶體管之柵極全數(shù)導通。參考圖3，圖3是表示本發(fā)明一較佳實施例中的通過回路使液晶儲存電容310所積存的電荷經由薄膜晶體管320的源極端中和之示意圖。其中301系源極驅動線，302系柵極驅動線；若薄膜晶體管320的源極不能控制如本發(fā)明的方法使電荷中和，也即該柵極驅動在線之信號不能適時使該柵極在電荷中和之前保持開啟，則由于工藝造成關閉時漏電電流過小且不均的因素，該晶體管上的電荷則必須經由源極驅動線301的路徑緩慢放電，面板上各區(qū)域的晶體管放電速度亦不同而產生潮汐現(xiàn)象。
請再參照圖4，根據本發(fā)提供的電荷中和控制電路，適配于液晶面板的特定應用集成電路(ASIC)410中，該電荷中和控制電路包括信號檢測單元414以及柵極開啟延遲單元416，其中該信號檢測單元414耦接至主要控制單元412，并提供兩個低電平致能信號，其中一個是電源致能信號DC-DC.ENA，分別耦接至電源供應模塊420的電源輸入端的切換裝置處將輸入電壓關掉，以及耦接至晶體管柵極開啟電平(VGH)延遲單元430，使VGH在關掉電源之前有延遲時間，以維持薄膜晶體管的柵極打開所需的臨界電壓。其余例如模擬電壓源VDDA、晶體管柵極關閉電平VGL、以及共同電壓VCOM等其它電源部分，則設定與DC-DC.ENA信號同時關掉。該信號檢測單元414另外送出一個所有柵極全部開啟(All gate on)信號使得所有薄膜晶體管的柵極打開，并決定動作時間點，此時間點可由柵極延遲單元來控制在DC-DC.ENA的特定時間間隔之后開始動作。
一般在液晶面板的系統(tǒng)中，正常的關機程序依下列順序依次關閉電源背光模塊、信號提供模塊、以及電源模塊。根據本發(fā)明之關機電源時序，按以下所述的電源順序操作，如圖5所示。當DC-DC.ENA動作后，模擬電壓源VDDA、柵極掃描線電壓VEEG以及共同電壓Vcom等均要先關倬，其電壓均隨時間遞減至零電位GND。另一方面，為了讓薄膜晶體管的柵極全數(shù)開啟，必須將VGH關閉時延后，使得有足夠的電壓電平使柵極打開。而VGH與DC-DC.ENA動作后的時間差由VGH延遲單元調整。柵極全數(shù)開啟的時機必須在VDDA遞減至GND之后，才強迫所有的柵極打開，通過晶體管源極側的路徑迅速達到電荷中和；柵極全數(shù)開啟的時機最晚必須在VGH電壓達到能打開晶體管的柵極的最小電壓之前。如圖6所示，其中所柵極開啟信號范圍的起點與終點需分別晚于VGH延遲控制范圍的起點與終點。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何發(fā)明所屬技術領域的普通專業(yè)人員，在不脫離本發(fā)明之思想和范圍內，當可作些許之更動與改進，因此本發(fā)明之保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種電荷中和控制電路，適用于液晶顯示裝置，上述液晶顯示裝置至少具有電源模塊、主控制單元、以及圖像顯示單元，上述電源模塊供應上述液晶顯示裝置所需之多個電壓電平電源，上述主控制單元控制上述圖像顯示單元的多個柵極驅動信號以及多個源極驅動信號，其特征是上述電荷中和控制電路包括信號延遲單元，耦接至上述圖像顯示單元；以及信號檢測單元，耦接至上述主控制單元，其中上述信號檢測單元自上述主控制單元得知上述液晶顯示裝置是否關機，并提供失能信號至上述電源模塊，使上述電壓電平電源除像素晶體管開啟電平之外失能，并經過第一延遲時間之后使上述像素晶體管開啟電平失能，在上述第一延遲時間之內使上述圖像顯示單元中多個像素晶體管上的電荷經由其源極中和掉，以及提供柵極全開信號至上述信號延遲單元，上述柵極全開信號經由上述信號延遲單元延遲第二延遲時間后輸出至上述圖像顯示單元。
2.根據權利要求1所述之電荷中和控制電路，其特征是上述第一延遲時間早于上述像素晶體管開啟電平遞減至柵極臨界電壓時，且上述第二延遲時間晚于上述液晶顯示裝置之模擬電壓源遞減至零電平之后。
3.根據權利要求1所述之電荷中和控制電路，其特征是上述主控制單元、上述信號檢測單元以及上述信號延遲單元系整合于特定應用集成電路(ASIC)上。
4.一種電荷中和控制方法，使液晶顯示裝置具有的每一像素晶體管之柵極電荷于柵極關閉之后有效得到釋放，其特征是包括檢測到上述液晶顯示裝置停止顯示圖像；提供第一信號指示上述液晶顯示裝置之電源模塊失能，并指示像素晶體管開啟電平在第一延遲時間之后關閉；以及提供第二信號指示所有上述像素晶體管在第二延遲時間之后開啟其柵極。
5.根據權利要求4所述之電荷中和控制方法，其特征是還包括指定所有上述像素晶體管的柵極全數(shù)開啟的時間點在供應上述液晶顯示裝置的模擬電壓源遞減至零電平之后，以通過上述像素晶體管的源極端在上述第一延遲時間之內達到電荷中和；以及指定所有上述像素晶體管的柵極全數(shù)開啟的時間點在上述像素晶體管開啟電平電壓達到能打開上述像素晶體管的柵極的最小電壓之前。
6.根據權利要求4所述之電荷中和控制方法，其特征是上述像素晶體管系以薄膜晶體管的工藝形成。
7.一種特定應用集成電路(Applied Specific IntegratedCircuit，ASIC)，適用于電容充放裝置，具有多個電容，其特征是包括主控制單元；信號檢測單元，接收上述主控制單元輸出之第一失能信號，并輸出第二失能信號至上述特定應用集成電路外部之電源供應模塊，使上述電源供應模塊的一部分電源同時失能，并使上述電源供應模塊所供應的用以控制開關上述電容的另一部分電源在第一延遲時間之后失能；以及延遲單元，接收上述信號檢測單元輸出之第二信號，將上述第二信號延遲第二延遲時間之后輸出至上述電容充放裝置，使所有上述電容的開關全數(shù)開啟。
8.一種液晶面板系統(tǒng)，用以操作液晶面板，至少由多個源極驅動信號以及多個柵極驅動信號控制，包括控制電路，輸出多個數(shù)據及多個控制信號；像素陣列，耦接至上述控制電路，具有多個像素以陣列方式排列而成，其中每一上述像素對應一晶體管以接受控制電路提供的上述數(shù)據至少其中之一以及上述控制信號至少其中之一以顯示圖像；電源模塊，用以提供上述液晶面板所需之多個電壓電平電源并接收上述控制電路輸出的上述控制信號的至少一部分，其特征是當上述控制電路檢測到上述液晶面板停止顯示圖像的信號，則送出第一信號以及第二信號，上述第一信號指示上述電源模塊失能，并指示像素晶體管開啟電平在第一延遲時間之后關閉，上述第二信號指示所有上述像素所對應的上述晶體管在第二延遲時間之后開啟其柵極。
9.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是上述晶體管系以薄膜晶體管成膜技術制成。
10.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是指示上述像素晶體管開啟電平在上述第一延遲時間之后關閉的方法包括以第一延遲裝置達成。
11.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是指示所有上述像素所對應的上述薄膜晶體管在上述第二延遲時間之后開啟其柵極的方法包括以第二延遲裝置達成。
12.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是上述第一信號指示除上述像素晶體管開啟電平之外的上述電壓電平電源關閉。
13.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是上述第一信號及上述第二信號系低電平致能信號。
14.根據權利要求8所述之液晶面板系統(tǒng)，其特征是上述主控制單元、上述信號檢測單元、以及上述延遲單元系整合于特定應用集成電路(ASIC)上。
全文摘要
提供一種電荷中和控制電路及其方法，適用于液晶顯示裝置，包括失能信號檢測單元以及延遲單元，在檢測到該液晶面板停止顯示圖像的信號時，送出第一信號以及第二信號，該第一信號指示電源模塊失能，并指示像素晶體管開啟電平在第一延遲時間之后關閉，該第二信號指示所有這些像素所對應的這些晶體管在第二延遲時間之后開啟其柵極。因此，像素晶體管之柵極可在第一延遲時間之內將所儲存的電荷有效地自其源極端中和掉，而解決液晶面板中薄膜晶體管成膜時因膜厚不均，各像素晶體管放電速度不同而產生的潮汐現(xiàn)象。
文檔編號G02F1/13GK1755783SQ20041008006
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權日2004年9月27日
發(fā)明者黃信忠, 黃俊穎, 陳益正 申請人:中華映管股份有限公司