显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显示器

摘要

本发明公开了显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显示器，该显示器的共用电压供应电路，包括有：共用电压供应单元，接收第一共用电压，并根据第一控制信号提供第一储能电压，以控制是否提供第一共用电压至输出端；第一切换单元，电性耦接于共用电压供应单元，分别接收第一电压与第二电压；及第二切换单元，电性耦接于共用电压供应单元，分别接收第一电压与第二电压；其中第一切换单元与第二切换单元由第一储能电压分别导通各自的电性通路，以对应输出第二电压与第一电压至共用电压供应单元，并使得共用电压供应单元能输出一个帧的第一共用电压，其中第一电压不同于第二电压。本发明提升共用电压供应电路的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压供应电路、供应方法及其显示装置，且尤其涉及一 种显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显示器。

背景技术

在目前的共用电压供应电路的设计中，可通过电容耦合驱动器 (Capacitance Coupling Driver，CCD)技术来降低耗电量。所述的电容耦合驱 动器技术的原理为将每一列的像素的共用电压区分为交流共用电压(AC VCOM)与直流共用电压(DC VCOM)。在每次数据写入完成，像素薄膜晶体 管关闭后，AC VCOM信号再行翻转，此时因为电容耦合效应会将像素电压 推升或拉低至正确的电平，如此一来，数据的写入电压只需为原来的1/2(比 如从5V～-5V变为5V～0V)，因此可以达到省电的效果。

由于不同制造工艺的薄膜晶体管具有各自优缺点，因此，如何选择适合 的薄膜晶体管以制作符合设计需求的共用电压供应电路，这也是研发人员需 要考虑的。举例来说，非晶硅薄膜晶体管(简称α-TFT)的均匀性虽佳，但是 α-TFT的电子移动率较差，若要使用α-TFT制作共用电压供应电路，所需 的电路布局面积较大，较难符合窄化边框宽度的设计需求。因此，现行的电 容耦合驱动器技术都是应用于低温多晶硅(LTPS)的产品上，但低温多晶硅薄 膜晶体管(简称LTPS-TFT)虽然具有较高的电子移动率，却因为受到结晶化制 造工艺的限制，而无法做大面积，特别是LTPS-TFT的制造工艺所需光掩膜 数较多，相对的制造成本较高。

另外，由于非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管(简称α-IGZO TFT)具有较高的电 子移动率，一般来说，大约为含氢非晶硅(简称α-Si:H)的10倍。所述的α -IGZO TFT的均匀性亦较LTPS-TFTF为佳，且因为制造工艺与α-Si:H相似， 所以很容易在现行的α-Si:H产线生产。然而在目前以α-IGZO TFT作设计的 共用电压供应电路中，通常是以0伏特当作TFT的关闭电压。但是有时会因 为所述的关闭电压的飘移情形而造成严重的漏电路径，进而可能导致所述的 共用电压供应电路发生输出失效的问题。

发明内容

本发明提出一种显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显示 器，利用具有双电压供应的切换电路，改善共用电压供应电路可能因晶体管 的关闭电压的飘移情形所导致输出失效的问题。

因此，本发明的显示器的共用电压供应电路包括有：共用电压供应单元、 第一切换单元与第二切换单元。所述的共用电压供应单元可接收第一共用电 压并根据第一控制信号提供第一储能电压，以控制是否提供第一共用电压至 输出端。所述的第一切换单元电性耦接于共用电压供应单元。所述的第一切 换单元分别接收第一电压与第二电压。所述的第二切换单元电性耦接于共用 电压供应单元。所述的第二切换单元分别接收第一电压与第二电压，其中第 一切换单元与第二切换单元由第一储能电压分别导通第一切换单元与第二 切换单元的电性通路，以对应输出所述的第二电压与第一电压至所述的共用 电压供应单元，并使得所述的共用电压供应单元能输出一个帧的第一共用电 压，其中第一电压不同于第二电压。

另外，本发明的显示器的共用电压供应方法，包括有下列步骤：首先， 根据第一控制信号提供第一储能电压，以控制输出第一共用电压；接着，由 第一储能电压分别导通第一切换单元与第二切换单元，以分别接收第一电压 与第二电压，并分别提供第一电压与第二电压至影响输出的开关元件；以及 根据所接收的第一电压与第二电压所形成的压差关闭所述的开关元件，以使 得所输出的第一共用电压能维持一个帧，其中所述的第一电压大于所述的第 二电压。

另外，本发明的显示器的共用电压供应电路包括有：共用电压供应单元、 第一切换单元与第二切换单元。共用电压供应单元具有接收第一控制信号的 控制级与接收第一共用电压的输出级。所述的控制级根据第一控制信号提供 第一储能电压，以控制所述的输出级输出第一共用电压。第一切换单元电性 耦接于所述的控制级，而第一切换单元分别接收第一电压与第二电压。第二 切换单元电性耦接于所述的控制级，而第二切换单元分别接收第一电压与该 第二电压。其中所述的控制级具有第一输出端与第二输出端，所述的输出级 分别电性耦接于第一输出端与第二输出端。第一切换单元与第二切换单元由 第一储能电压分别导通第一切换单元与第二切换单元的电性通路，以使所述 的控制级的第一输出端输出第二电压至所述的输出级，进而使所述的输出级 输出第一共用电压，其中第一电压不同于第二电压。

此外，本发明的液晶显示器包括有多条扫描线、多条数据线、多个显示 像素单元与多个共用电压供应单元。所述的多条扫描线与所述的多条数据线 彼此相跨越。多个显示像素单元分别电性耦接于所述的扫描线与数据线。多 个共用电压供应单元分别电性耦接于所述的扫描线与显示像素单元。每个共 用电压供应单元接收共用电压并根据所述的扫描线提供的控制信号提供储 能电压，以控制是否输出所述的共用电压，其中每个共用电压供应单元电性 耦接有第一切换单元与第二切换单元，以分别接收第一电压与第二电压，且 第一切换单元与第二切换单元由第一储能电压分别导通第一切换单元与第 二切换单元的电性通路，以对应输出第二电压与第一电压至共用电压供应单 元，并使得共用电压供应单元能输出一个帧的共用电压，其中第一电压不同 于第二电压。

综上所述，本发明的显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显 示器，利用具有双电压供应的切换电路，并分别施加所述的双电压于影响共 用电压供应电路输出的晶体管元件的两端，以使所述的晶体管元件的栅极电 压差为负值。藉此，以降低或解决所述的晶体管元件可能因产生关闭电压的 飘移情形，而导致共用电压供应电路发生输出失效的问题，进而提升共用电 压供应电路的稳定性。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出为本发明实施例的电路方块图。

图2A示出为本发明实施例的部分信号波形示意图。

图2B示出为本发明实施例的第一电压与第二电压的信号波形示意图。

图3示出为本发明实施例的信号波形模拟示意图。

图4示出为本发明实施例的液晶显示器电路示意图。

图5示出为本发明实施例的共用电压供应方法的步骤流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

10      共用电压供应单元

11      共用电压供应单元

10a     控制级

10b     输出级

100     共用电压供应电路

12      第一输出端

14      第二输出端

20      第一切换单元

22      第一切换单元

30      第二切换单元

32      第二切换单元

400     液晶显示器

40      显示像素单元

42      显示像素单元

C1      第一储能元件

C2      第二储能元件

C3      第三储能元件

C4～C5  储能元件

Cst     储存电容器

Clc     液晶电容器

DL      数据线

GATE(n-1)第一控制信号

GATE(n) 第二控制信号

QH      第一储能电压

QL      第二储能电压

SL      扫描线

T1～T17 开关元件

TFT1    晶体管元件

TFT2    晶体管元件

VSS1    第一电压

VSS2    第二电压

Vclk1   第一时钟脉冲信号

Vclk2   第二时钟脉冲信号

Vcom1   共用电极端

Vcom2   共用电极端

Vcom_out输出端

VcomH   第一共用电压

VcomL   第二共用电压

S501～S505  方法步骤说明

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明实施例的电路方块图。如图1所示，本发明 实施例的显示器的共用电压供应电路100包括有共用电压供应单元10、第一 切换单元20与第二切换单元30。

共用电压供应单元10大致上可由控制级10a与输出级10b构成。所述 的控制级10a包括有开关元件T5、开关元件T6、开关元件T9、开关元件T10、 开关元件T11、开关元件T12、开关元件T13、开关元件T14、开关元件T15、 开关元件T16、开关元件T17、第一储能元件C1、第二储能元件C2、储能 元件C4与储能元件C5。所述的输出级10b包括有开关元件T7、开关元件 T8与第三储能元件C3。所述的开关元件T5、开关元件T6与开关元件T9～T17 可为NMOS型的薄膜晶体管开关，但不以此为限。所述的第一储能元件C1、 第二储能元件C2、第三储能元件C3、储能元件C4与储能元件C5可为电容 器。

更具体的说，在共用电压供应单元的控制级10a中，开关元件T5的漏 极端分别电性耦接于开关元件T1的源极端与开关元件T2的源极端。

开关元件T6的栅极端电性耦接于第二输出端14，而开关元件T5的源 极端亦电性耦接于第二输出端14。开关元件T6的漏极端分别电性耦接于开 关元件T3的漏极端与开关元件T4的漏极端。

开关元件T9的栅极端与漏极端电性耦接于彼此并接收第二时钟脉冲信 号Vclk2。开关元件T10的漏极端电性耦接于开关元件T9的源极端。开关 元件T11的栅极端电性耦接于开关元件T10的源极端。开关元件T12的漏极 端电性耦接于开关元件T11的源极端。开关元件T12的栅极端电性耦接于开 关元件T10的栅极端，并接收第一控制信号GATE(n-1)。

开关元件T13的栅极端与漏极端电性耦接于彼此并接收第一时钟脉冲信 号Vclk1。开关元件T14的漏极端电性耦接于开关元件T13的源极端。开关 元件T14的栅极端电性耦接于开关元件T10的栅极端。开关元件T15的栅极 端电性耦接于开关元件T14的源极端。开关元件T16的源极端电性耦接于开 关元件T15的源极端。开关元件T16的栅极端电性耦接于开关元件T12的栅 极端。开关元件T16的漏极端电性耦接于开关元件T12的源极端，并接收第 一电压VSS1。开关元件T17的栅极端与漏极端电性耦接于彼此并接收第二 控制信号GATE(n)。开关元件T17的源极端分别电性耦接于开关元件T15的 漏极端与开关元件T11的漏极端。

第一储能元件C1的第一端分别电性耦接于开关元件T7的栅极端与开关 元件T5的栅极端。第一储能元件C1的第二端电性耦接于储能元件C4的第 一端、开关元件T11的源极端以及开关元件T12的漏极端。

第二储能元件C2的第一端分别电性耦接于开关元件T6的栅极端与开关 元件T8的栅极端。第二储能元件C2的第二端电性耦接于储能元件C5的第 一端、开关元件T15的源极端以及开关元件T16的源极端。储能元件C5的 第二端电性耦接于储能元件C4的第二端。

在共用电压供应单元的输出级10b中，开关元件T7接收第一共用电压 VcomH，并分别电性耦接于开关元件T6与开关元件T5，于开关元件T7导 通时，由输出端Vcom_out输出第一共用电压VcomH。

开关元件T8的源极端接收第二共用电压VcomL。开关元件T8分别电 性耦接于开关元件T6与开关元件T5。更进一步说，开关元件T8的栅极端 分别电性耦接第二输出端14，而开关元件T6的栅极端与开关元件T5的源 极端亦电性耦接于第二输出端14。于开关元件T8导通时，由输出端Vcom_out 输出第二共用电压VcomL。

第三储能元件C3第一端电性耦接于第一输出端12，而第一储能元件C1 的第一端亦电性耦接于第一输出端12。第三储能元件C3第二端电性耦接于 第二输出端14，而第二储能元件C2的第一端亦电性耦接于第二输出端14。 值得一提的是，第三储能元件C3与第一储能元件C1共同提供所述的第一储 能电压QH，而第三储能元件C3与第二储能元件C2共同提供所述的第二储 能电压QL。

第一切换单元20电性耦接于共用电压供应单元10。第一切换单元20分 别接收第一电压VSS1与第二电压VSS2。第一切换单元20包括有开关元件 T1与开关元件T2。开关元件T1分别接收第一电压VSS1与第二储能电压 QL。更进一步说，开关元件T1的漏极端接收第一电压VSS1，其栅极端接 收第二储能电压QL(或者说，开关元件T1的栅极端电性耦接于第二输出端 14)。开关元件T2电性耦接于开关元件T1。开关元件T2分别接收第二电压 VSS2与第一储能电压QH。更进一步说，开关元件T2的漏极端接收第二电 压VSS2，其栅极端接收第一储能电压QH(或者说，开关元件T2的栅极端电 性耦接于第一输出端12)，其源极端电性耦接于开关元件T1的源极端。

第二切换单元30电性耦接于共用电压供应单元10。第二切换单元30分 别接收第一电压VSS1与第二电压VSS2。第二切换单元30包括有开关元件 T3与开关元件T4。开关元件T3分别接收第一电压VSS1与第一储能电压 QH。更进一步说，开关元件T3的源极端接收第一电压VSS1，其栅极端接 收第一储能电压QH(或者说，开关元件T3的栅极端电性耦接于第一输出端 12)。开关元件T4电性耦接于开关元件T3，开关元件T4分别接收第二电压 VSS2与第二储能电压QL。更进一步说，开关元件T4的源极端接收第二电 压VSS2，其栅极端接收第二储能电压QL(或者说，开关元件T4的栅极端电 性耦接于第二输出端14)，其漏极端电性耦接于开关元件T3的漏极端。另外， 共用电压供应单元10、第一切换单元20与第二切换单元30中所使用的开关 元件较佳者为铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)薄膜晶体管。

接着，请一并参照图1与图2A，图2A为本发明实施例的部分信号波形 示意图。以下先大致说明共用电压供应电路100的动作原理，首先，第一切 换单元20与第二切换单元30由第一储能电压QH分别导通第一切换单元20 与第二切换单元30的电性通路，以对应输出第二电压VSS2与第一电压VSS1 至共用电压供应单元10，并使得共用电压供应单元10能输出一个帧的第一 共用电压VcomH，其中第一电压VSS1不同于第二电压VSS2。请参照图2B， 图2B为本发明实施例的第一电压与第二电压的信号波形示意图。如图2B所 示，第一电压VSS1的电压值较佳者是大于第二电压VSS2的电压值，且第 一电压VSS1的电压值与第二电压VSS2的电压值皆小于0伏特。

从另一方面说，控制级10a具有第一输出端12与第二输出端14。输出 级10b分别电性耦接于第一输出端12与第二输出端14。第一切换单元20与 第二切换单元30由第一储能电压QH分别导通第一切换单元20与第二切换 单元30的电性通路，以使控制级10a的第一输出端12输出第二电压VSS2 至输出级10b，进而使输出级10b的输出端Vcom_out输出第一共用电压 VcomH。

举例来说，共用电压供应单元10的输出级10b可用以接收第一共用电 压VcomH，而控制级10a根据第一控制信号GATE(n-1)提供第一储能电压 QH至第一切换单元20与第二切换单元30，以控制输出级10b是否提供第 一共用电压VcomH至输出端Vcom_out。同样的，共用电压供应单元10的 输出级10b还接收第二共用电压VcomL，而控制级10a根据第二控制信号 GATE(n)提供第二储能电压QL至第一切换单元20与第二切换单元30，以控 制输出级10b是否提供第二共用电压VcomL至输出端Vcom_out。

更具体的说，当共用电压供应单元10的控制级10a接收第一控制信号 GATE(n-1)的电平上升时，开关元件T9、T10、T11、T12、开关元件T5、与 开关元件T7为导通。第二时钟脉冲信号Vclk2通过所述的开关元件T9与 T10，以对第三储能元件C3与第一储能元件C1充电，进而使第三储能元件 C3与第一储能元件C1开始储能。当共用电压供应单元10的控制级10a所 接收第一控制信号GATE(n-1)的电平下降时，则由第三储能元件C3与第一 储能元件C1共同提供所述的第一储能电压QH。

接着，第一储能电压QH可使第一切换单元20的开关元件T2导通，而 使第二电压VSS2通过并到达开关元件T6的栅极端。第一储能电压QH还可 使第二切换单元30的第三开关元件T3导通，而使第一电压VSS1通过并到 达第六开关元件T6的源极端。藉此，于共用电压供应单元10输出第一共用 电压VcomH时，开关元件T6的栅极电压差为第二电压VSS2减去第一电压 VSS1，而使开关元件T6的栅极电压差为负值，其中所述的栅极电压差可例 如是开关元件T6的栅极端与源极端之间的电压差。如此一来，可使开关元 件T6不易受到关闭电压飘移的影响而产生漏电的情形，进而导致共用电压 供应单元10的输出失效。

另外，当共用电压供应单元10的控制级10a接收第二控制信号GATE(n) 的电平上升时，开关元件T13、T14、T15、T16、T17、开关元件T6与开关 元件T8为导通。第一时钟脉冲信号Vclk1通过所述的开关元件T13与T14， 以对第三储能元件C3与第二储能元件C2充电，进而使第三储能元件C3与 第二储能元件C2开始储能。当共用电压供应单元10的控制级10a所接收第 一控制信号GATE(n)的电平下降时，则由第三储能元件C3与第二储能元件 C2提供所述的第二储能电压QL。

接着，第二储能电压QL可使第一切换单元20的开关元件T1导通，而 使第一电压VSS1通过并到达开关元件T5的源极端。第二储能电压QL还可 使第二切换单元30的开关元件T4导通，而使第二电压VSS2通过并到达开 关元件T5的栅极端。藉此，于共用电压供应单元10输出第二共用电压VcomL 时，开关元件T5的栅极电压差为第二电压VSS2减去第一电压VSS1，而使 开关元件T5的栅极电压差为负值，其中所述的栅极电压差可例如是开关元 件T5的栅极端与源极端之间的电压差。如此一来，可使开关元件T5不易受 到关闭电压飘移的影响而产生漏电的情形，进而导致共用电压供应单元10 的输出失效。

请一并参照图1与图3，图3为本发明实施例的部分信号波形模拟示意 图。如图3所示，当第一控制信号GATE(n-1)的电平上升时，开关元件T9、 T10、T11、T12、开关元件T5与开关元件T7为导通。第二时钟脉冲信号 Vclk2通过所述的开关元件T9与T10，以对第三储能元件C3与第一储能元 件C1充电，进而使第三储能元件C3与第一储能元件C1开始储能，以使第 一储能电压QH上升并维持一个帧的时间。经由模拟可得知，虽然图2中的 第一储能电压QH仍有部分漏电的情形发生，但仍可使得共用电压供应单元 10能输出一个帧的第一共用电压VcomH，而不致于使输出端Vcom_out的输 出失效。

请参照图4，图4为本发明实施例的液晶显示器的电路示意图。如图4 所示，液晶显示器400包含有扫描线SL、数据线DL、显示像素单元40、显 示像素单元42、第一切换单元20、第一切换单元22、第二切换单元30、第 二切换单元32、共用电压供应单元10与共用电压供应单元11。共用电压供 应单元10分别电性耦接于扫描线SL与显示像素单元40。共用电压供应单 元11分别电性耦接于扫描线SL与显示像素单元42。所述的共用电压供应 单元10与共用电压供应单元11可具有彼此相同或相似的电路架构。同样的， 第一切换单元20与第一切换单元22可具有彼此相同或相似的电路架构，而 第二切换单元30与第二切换单元32可具有彼此相同或相似的电路架构。显 示像素单元40与显示像素单元42可具有彼此相同或相似的电路架构。

请对应参照如图4所示出的实施例，数据线DL与所述的扫描线SL相 跨越。显示像素单元40分别电性耦接于扫描线SL与数据线DL。更进一步 说，显示像素单元40包括有晶体管元件TFT1、晶体管元件TFT2、储存电 容器Cst与液晶电容器Clc。储存电容器Cst与液晶电容器Clc的第一端分别 电性耦接于晶体管元件TFT2的漏极端。储存电容器Cst与液晶电容器Clc 的第二端分别电性耦接于共用电极端Vcom1、Vcom2。显示像素单元40中 的晶体管元件TFT1、TFT2的栅极端电性耦接于扫描线SL。晶体管元件TFT2 的源极端电性耦接于晶体管元件TFT1的漏极端。晶体管元件TFT1的源极 端电性耦接于数据线DL。另外，本发明实施例中的液晶显示器400所列出 的各构件的电路架构、数量仅是举例说明，并不以此为限。

共用电压供应单元10、第一切换单元20与第二切换单元30的电路动作 原理已描述如前，于此不再赘述。共用电压供应单元10电性耦接于显示像 素单元40，并根据扫描线SL提供的控制信号进而输出共用电压至显示像素 单元40的共用电极端Vcom1、Vcom2。所述的共用电极端Vcom1可接收交 流型态的共用电压，而共用电极端Vcom2可接收直流型态的共用电压。

请一并参照图1与图5，图5为本发明实施例的共用电压供应方法的步 骤流程图。如图5所示，首先，在步骤S501中，共用电压供应单元10根据 第一控制信号GATE(n-1)，以及通过第二时钟脉冲信号Vclk2对第一储能元 件C1与第三储能元件C3充电，以提供第一储能电压QH至第一切换单元 20与第二切换单元30，以控制输出端Vcom_out输出第一共用电压VcomH。 另外，共用电压供应单元10还根据第二控制信号GATE(n)，以及通过第一 时钟脉冲信号Vclk1对储能元件C2与储能元件C3充电，以提供第二储能电 压QL至第一切换单元20与第二切换单元30，以控制输出端Vcom_out输出 第二共用电压VcomL。

接着，在步骤S503中，由第一储能电压QH分别导通第一切换单元20 的开关元件T2与第二切换单元30的开关元件T3，以使开关元件T2所接收 的第二电压VSS2提供至影响输出的开关元件T6，以及使开关元件T3所接 收的第一电压VSS1提供至影响输出的开关元件T6，而影响输出的原因已描 述如前，于此不再赘述。值得一提的是，此时所述的开关元件T6的栅极电 压差为负值。

另外，当共用电压供应单元10根据第二控制信号GATE(n)，以及通过 第一时钟脉冲信号Vclk1对第二储能元件C2与第三储能元件C3充电，以提 供第二储能电压QL至第一切换单元20与第二切换单元30时，由第二储能 电压QL分别导通第一切换单元20的开关元件T1与第二切换单元30的开 关元件T4，以使开关元件T1所接收的第一电压VSS1提供至影响输出的开 关元件T5，以及使开关元件T4所接收的第二电压VSS2提供至影响输出的 开关元件T5，同样的，影响输出的原因已描述如前，于此不再赘述。值得一 提的是，此时所述的开关元件T5的栅极电压差亦为负值。

接着，在步骤S505中，共用电压供应电路100根据接收的第一电压VSS1 与第二电压VSS2所形成的压差关闭所述的开关元件T6，以使得共用电压供 应电路100所输出的第一共用电压VcomH能维持一个帧，其中第一电压 VSS1大于第二电压VSS2。

如上所述，共用电压供应电路100还根据接收的第一电压VSS1与第二 电压VSS2所形成的压差关闭所述的开关元件T5，以使得所输出的第二共用 电压VcomL能维持一个帧。举例来说，所述的开关元件T5与开关元件T6 根据接收的第二电压VSS2减去第一电压VSS1所形成的压差而关闭。

综上所述，本发明的显示器的共用电压供应电路、供应方法及其液晶显 示器，利用具有双电压供应的切换电路，并分别施加所述的双电压于影响共 用电压供应电路输出的晶体管元件的两端，以使所述的晶体管元件的栅极电 压差为负值。藉此，以降低或解决所述的晶体管元件可能因产生关闭电压的 飘移情形，而导致共用电压供应电路发生输出失效的问题，进而提升共用电 压供应电路的稳定性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动 与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。