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CN104537991A - 正反向扫描的栅极驱动电路 - Google Patents

正反向扫描的栅极驱动电路 Download PDF

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CN104537991A CN201410841923.XA CN201410841923A CN104537991A CN 104537991 A CN104537991 A CN 104537991A CN 201410841923 A CN201410841923 A CN 201410841923A CN 104537991 A CN104537991 A CN 104537991A
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Abstract

本发明公开一种用于液晶显示之具正反双向扫描的栅极驱动电路,所述栅极驱动电路包括级联的多个GOA单元，每级GOA单元包括上拉控制电路、上拉电路、下拉电路、下拉维持电路、重置电路及自举电容,其特征在于藉由上拉控制电路之输入的正向及反向扫描控制信号以达到控制液晶显示之扫描方向，决定让该些GOA单元是由上往下级依序输出扫描讯号或者是由下往上依序输出扫描讯号。再者，本发明藉由下拉维持电路之电路点P(N)和K(N)的双端依赖，以及三段分压结构的全新设计，确保下拉维持电路在作用和非作用期间处于合适的电位，能够有效的维持关键节点Q(N)及栅极输出信号G(N)在低电位处于低电位保持。

Description

正反向扫描的栅极驱动电路
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种用于液晶显示的GOA(Gate Driver on Array,阵列基板行扫描驱动)电路及液晶显示装置。
背景技术
近年来，阵列基板行扫描驱动(GOA)技术已开始应用，可以运用液晶显示面板的原有制程将水平扫描线的驱动电路制作在显示区周围的基板上，使之能替代外接IC来完成水平扫描线的驱动。GOA技术可以减少外围驱动芯片的数量及其压封工序，使得平板显示(Flat Panel Display,FPD)成本降低，同时可以使得质量轻、厚度薄且外观対称的窄边框面板得以实现，显示模组更为紧凑有利于简化源极驱动电路的设计，提高显示面板的分辨率、増加实现柔性显示面板的可能性。
现有的GOA电路通常包括级联的多个GOA单元，每一级GOA单元对应驱动一级水平扫描线。GOA单元主要包括有上拉电路、上拉控制电路,下传电路、下拉电路和下拉维持电路,以及负责电位抬升的自举(Boast)电容。其中，上拉电路主要负责将时钟信号(Clock)输出为栅极(Gate)信号并且利用一控制电路以控制上拉电路的打开时间点，该上拉控制电路一般连接前级GOA单元传递过来的下传信号或者栅极信号。下拉电路负责在第一时间将栅极信号拉低为低电位，即关闭栅极信号。下拉维持电路则负责将栅极输出信号和上拉电路的栅极信号(通常称为Q点)维持在负电位,并且可利用一自举电容将Q点的电压再次抬升，这样有利于上拉电路的栅极输出。
虽然现有的GOA电路已有采用三段式分压的下拉维持电路，但是GOA电路的稳定性问题仍是显示装置目前面临的一个较大问题，主要由电路的器件稳定性引起。另一方面，使用者对于显示设备之扫描方式也具有多样性之需求。
发明内容
有监于此，本发明的目的在于提供一种用于液晶显示之具正反双向扫描的栅极驱动电。
本发明的另一目的在于提供一种具电路稳定性之用于液晶显示装置的双向扫描栅极驱动电路。
为达到上述发明目的，本发明之一实施例通过对单级GOA电路设置正反向扫描之上拉控制电路以引入正向及反向扫描控制信号以其DC电位对GOA电路之关键节点Q进行充电，此两个信号相当于在一讯框(Frame)里之反相的信号。依此，如果GOA电路之正向启始脉冲信号没有正常工作时，可以用反向的启始脉冲信号使GOA电路继续工作。
本发明之一实施例提供一种用于液晶显示装置的栅极驱动电路,所述栅极驱动电路包括级联的多个GOA单元，所述GOA单元产生一或多个扫描讯号并依序输出至一液晶显示装置，其特征在于,每个GOA单元包含:一上拉控制电路,其包含串联的一第一晶体管和一第二晶体管，其中上述第一晶体管的漏极及上述第二晶体管的源极分别连接并输入一由上往下级依序输出的扫描控制讯号和一由下往上级依序输出的扫描控制讯号,上述第一晶体管和上述第二晶体管的栅极分别连接上一级GOA单元之栅极信号和下一级GOA单元之栅极信号G；一上拉电路,其漏极接收复数个时钟信号，而其栅极信号点,即是关键节点Q(N)连接上述第一晶体管的源极及第二晶体管的漏极，根据所述上拉控制电路之扫描控制信号及上一级GOA单元或下一级GOA单元传递过来的栅极信号以对所述关键节点Q(N)的电压进行充电并控制上拉电路的打开时间然后输出一正向扫描GOA单元之栅极信号或一反向扫描GOA单元之栅极信号；一自举电容(Cb),其将所述关键节点Q(N)的电压再次抬升；一下拉电路,其漏极和源极分别连接所述关键节点Q(N)和一输入直流低电压,其栅极连接并接收下一级GOA单元传递过来的栅极信号以对所述关键节点Q(N)的电压进行放电；一下拉维持电路,其使所述关键节点Q(N)及栅极输出信号G(N)维持在低电位,以及一重置电路,对所述关键节点Q(N)进行电位清零的操作。
在一实施例中，所述下拉维持电路新增晶体管以增强确保下拉维持电路在作用和非作用期间处于合适的电位，能够有效的维持关键节点Q(N)及栅极输出信号G(N)在低电位处于低电位保持。
在另一实施例中，所述GOA单元电路将单级的正反向扫描电路改成双级的正反向扫描，分别改成双级的上拉电路、双级的下拉电路及双级的自举电容(Cb,并运用两关键节点Q(N)和Q(N+1)以达到电路性能的优化。
在另一实施例中，所述下拉维持电路新增晶体管以保证双级的下拉维持电路在输出期间的独立性，并且增强整体电路的稳定性。
在另一实施例中，将单一输入直流低电压VSS改成分别的两输入直流低电压VSS1和输入直流低电压VSS2以增强对Q(N)的电位下拉，使得栅极信号的关闭机制更好，保证电路的长期稳定性操作。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为本申请实施例一之栅极驱动单元电路的电路图；
图2为本申请实施例二之栅极驱动单元电路的电路图；
图3为本申请实施例三之栅极驱动单元电路的电路图；
图4为本申请实施例四之栅极驱动单元电路的电路图；
图5为本申请实施例四之另一栅极驱动单元电路的电路图；
图6为本申请实施例四之栅极驱动单元电路在正向扫描模式下的时序图；
图7为本申请实施例四之栅极驱动单元电路在反向扫描模式下的时序图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」、「水平」、「垂直」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参阅图1，图1为本发明的一种用于液晶显示的栅极驱动电路,所述栅极驱动电路包括级联的多个GOA单元，该第N级GOA单元包括上拉控制电路100、上拉电路200、下拉电路400、下拉维持电路500、重置电路600及自举电容(Cb)。如图所示，上拉控制电路100和重置电路600分别与上拉电路200之栅极信号点Q(N)连接。下拉电路400、下拉维持电路500及自举电容(Cb)分别与上拉电路200之栅极信号点Q(N)和所述第N级水平扫描线G(N)连接。上拉控制电路100之一晶体管T1的栅极和第N-1级GOA单元的输出信号G(N-1)连接，T1的源极是连接上拉电路200之栅极信号点Q(N),正向扫描控制信号UD经由T1的漏极引入。上拉控制电路100之另一晶体管T0的栅极和第N+1级GOA单元的输出信号G(N+1)连接，T0的漏极连接上拉电路200之栅极信号点Q(N),而反向扫描控制信号DU经由T0的源极引入。上拉电路200之晶体管T2的漏极和源极分别连接第一时钟信号CKN和所述第N级水平扫描线G(N)连接。下拉电路(400)之晶体管T3的栅极和GOA单元的第N+1级的输出信号G(N+1)连接，其漏极和源极分别连接上拉电路200之栅极信号点,即是关键节点Q(N),和输入直流低电压VSS。这样电路的设计方式主要针对时钟讯号例如CKN的占空比(Duty Cycle)设置需要小于50％的设计，使得Q(N)点的电位会分为几个阶段而充电,并利于所述关键节点Q(N)第一时间的放电,确保下拉维持电路在作用和非作用期间处于合适的电位。所述下拉维持电路500包括用于输入第一时钟信号(CKN)之晶体管(T5,T19)及第二时钟信号(XCKN)之晶体管(T18,T9),所述第一时钟信号(CKN)及第二时钟信号(XCKN)为互补信号，在第一时钟信号(CKN)及第二时钟信号(XCKN)的控制下，使所述关键节点Q(N)及栅极输出信号G(N)维持在低电位直到下次关键节点(Q)被充电。
正向扫描时，所述正向扫描控制信号(UD)设为高电位，所述反向扫描控制信号设为(DU)低电位，当上一级GOA单元传递过来的栅极信号为高电位时，启动上拉电路(200)以对所述关键节点Q(N)进行充电以输出高电位至上述该级GOA单元之栅极信号G(N)。反向扫描时，所述正向扫描控制信号(UD)设为低电位，所述反向扫描控制信号(DU)设为高电位，当下一级GOA单元传递过来的栅极信号为高电位时，启动上拉电路(200)以对所述关键节点Q(N)进行充电以输出高电位至上述该级GOA单元之栅极信号G(N)。
如图1所示,下拉维持电路500包括第一晶体管T15，其栅极连接第一电路点P(N)，其漏极和源极分别连接第N级水平扫描线G(N)和输入直流低电压VSS；第二晶体管T16，其栅极连接第一电路点P(N)，其漏极和源极分别连接上拉电路200之栅极信号点Q(N)和输入直流低电压VSS；第三晶体管T17，其栅极连接上拉电路200之栅极信号点Q(N)，其漏极和源极分别连接第二电路点K(N)和第一电路点P(N)；第四晶体管T18，其栅极连接第二时钟信号XCKN，其漏极和源极分别连接第一时钟信号CKN和第一电路点P(N)；第五晶体管T19，其栅极连接第一时钟信号CKN，其漏极和源极分别连接第二时钟信号XCKN和第二电路点K(N)；第六晶体管T5，其源极连接第一电路点P(N，其栅极和漏极均连接第一时钟信号CKN；第七晶体管T6，其栅极连接第一电路点P(N)，其漏极和源极分别连接第一时钟信号CKN和第一电路点P(N)；第八晶体管(T9)，其源极连接第二电路点K(N)，其栅极和漏极均连接第二时钟信号XCKN；第九晶体管T10，其栅极连第二电路点K(N)，其漏极和源极分别连接第二时钟信号XCKN和第二电路点K(N)；第十晶体管T13，其栅极连接第二电路点K(N)，其漏极和源极分别连接上拉电路200之栅极信号点Q(N)和输入直流低电压VSS；第十一晶体管T14，其栅极连接第二电路点K(N)，其漏极和源极分别连接第N级水平扫描线G(N)和输入直流低电压VSS；第十二晶体管T11和第十三晶体管T7串联，其中第十二晶体管T11的栅极连接第一电路点P(N)，其漏极和源极分别连接第一电路点P(N)和第十三晶体管T7的漏极；第十三晶体管T7的栅极连接所述关键节点Q(N)，其漏极和源极分别连接第一电路点P(N)和输入直流低电压VSS；第十四晶体管T12和第十五晶体管T8串联，其中第十四晶体管T12的栅极连接第二电路点K(N)，其漏极和源极分别连接第二电路点K(N)和第十五晶体管T8的漏极，其中第十五晶体管T8的栅极连接上拉电路200之栅极信号点Q(N)，其漏极和源极分别连接第二电路点K(N)和输入直流低电压VSS。
下拉维持电路500之分压结构的全新设计，特别是第十三晶体管T7和第十五晶体管T8可令在作用期间的P(N)和K(N)的电位比VSS更低，有效的防止Q(N)和G(N)的漏电，同时非作用期间提供给P(N)和K(N)一个适当的高电位，以确保P(N)和K(N)在非作用期间能够产生较高的电位，这样可以很好的维持Q(N)和G(N)的在非作用期间低电位，保证电路的正常输出。P(N)和K(N)的电位会随CKN和XCKN在变化时的电位变化交替作用。
重置电路600之晶体管(T4)是为了对电路的关键节点Q(N)进行电位清零的设置，防止电路长时间操作的电荷积累而致使电路失效。同时长时间操作的电荷积累也会对G(N)的输出造成影响，可能引起不确定性的严重波纹电流(Ripple)，经重置电路600将电位清零的设置可以降低此种情况发生。
请参阅图2，图2为本申请实施例二之栅极驱动单元电路的电路图。实施例二是在图1所示实施例一的电路基础上针对下拉维持电路(500)进行的一种修改，主要新增晶体管T20和晶体管T21以增强Q(N)在第一阶段的P(N)和K(N)电位下拉,这样可以有效降低下拉维持电路的失效风险。
请参阅图3，图3为本申请实施例三之栅极驱动单元电路的电路图。实施例三是在图2所示的实施例二上的另外一种变型案例，将单级的正反向扫描电路改成双级的正反向扫描，分别改成双级的上拉电路200和210、下拉电路400和410及自举电容(Cb)300和310,运用关键节点Q(N)和Q(N+1)以达到电路性能的优化。
请参阅图4，图4为本申请实施例四之栅极驱动单元电路的电路图。实施例四是在是在图3所示之实施例三的基础上针对下拉维持电路500进行的另一种设计方案。主要是新增晶体管T26和晶体管T27,即电路700和710以保证下拉维持电路500在输出期间的独立性，并且增强整体电路的稳定性。
请参阅图5，图5为本申请实施例四之另一栅极驱动单元电路的电路图。本实施例是在图4的基础上将单一输入直流低电压VSS改成分别的两输入直流低电压VSS1和输入直流低电压VSS2。当下拉电路400负责在第一时间将栅极信号拉低为低电位，即关闭栅极信号时，因VSS1和VSS2是一个恒定的低电位，两者的电位绝对值均略小于时钟信号的绝对值,即CKN,XCKN或LC1或LC2的绝对值,因此可增强对Q(N)的电位下拉，使得栅极信号的关闭机制更好，保证电路的长期稳定性操作。
请参阅图6，图6为本申请实施例四之栅极驱动单元电路在正向扫描模式下的时序图。CK(N)是电路的时钟驱动讯号，可以看出这里示意之波形的占空比为小于50％的设计，来实现关键节点Q(N)和Q(N+1)的充电之电压图型呈现凸字形的结构，然占空比需根据实际电路做调整占空比的大小，从而稳定输出电流和电压为主。从图中可以看出，这里时序图是针对N型晶体管而言，如果是P型晶体管，电路中的电位对于节点高低电位系全部互换，但是电位的时序不变。
请参阅图7，图7为本申请实施例四之栅极驱动单元电路在反向扫描模式下的时序图。其水平扫描线G(N+2)、G(N+2)和G(N)以及关键节点Q(N)和Q(N+1)的前后时序正好与图6中所示相反,至于其他时序大致与图6中所示之正向扫描模式下的时序相似。
综上所述，本发明藉由上拉控制电路之输入的正向及反向扫描控制信号以达到控制液晶显示之扫描方向，决定让该些GOA单元是由上往下级依序输出扫描讯号或者是由下往上依序输出扫描讯号而实现显示设备之扫描方式多样性的需求。再者，本发明藉由下拉维持电路之电路点P(N)和K(N)的双端依赖，以及三段分压结构的全新设计，确保下拉维持电路在作用和非作用期间处于合适的电位，能够有效的维持上拉电路之栅极信号点Q(N)和水平扫描线G(N)处于低电位保持。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作如图1所示更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种用于液晶显示装置的栅极驱动电路,所述栅极驱动电路包括级联的多个GOA单元，所述GOA单元产生一或多个扫描讯号并依序输出至一液晶显示装置，其特征在于,每个GOA单元包含:
一上拉控制电路(100),其包含串联的一第一晶体管(T1)和一第二晶体管(T0)，其中所述第一晶体管(T1)的漏极及所述第二晶体管(T0)的源极分别连接并输入一由上往下级依序输出的扫描控制讯号(UD)和一由下往上级依序输出的扫描控制讯号(DU),所述第一晶体管(T1)和所述第二晶体管(T0)的栅极分别连接上一级GOA单元之栅极信号G(N-1)和下一级GOA单元之栅极信号G(N+1)；
一上拉电路(200),其漏极接收多个时钟信号(CKN)，而其栅极信号点,即是关键节点Q(N)连接上述第一晶体管(T1)的源极及第二晶体管(T0)的漏极，根据所述上拉控制电路(100)之扫描控制信号(UD)或(DU)及上一级GOA单元或下一级GOA单元传递过来的栅极信号以对上述关键节点Q(N)的电压进行充电并控制上拉电路(200)的打开时间然后输出一正向扫描GOA单元之栅极信号G(N)或一反向扫描GOA单元之栅极信号G(N)，上述GOA单元之栅极信号G(N)对应于液晶显示装置的第N级水平扫描线；
一自举电容(Cb),其将上述关键节点Q(N)的电压再次抬升；
一下拉电路(400),其漏极和源极分别连接上述关键节点Q(N)和一输入直流低电压(VSS),其栅极连接并接收下一级GOA单元传递过来的栅极信号以对所述关键节点Q(N)的电压进行放电；
一下拉维持电路(500),其包括用于输入第一时钟信号(CKN)之第三及第四晶体管(T5,T19)及第二时钟信号(XCKN)之第五及第六晶体管(T18,T9),所述第一时钟信号(CKN)及第二时钟信号(XCKN)为反相信号，在第一时钟信号(CKN)及第二时钟信号(XCKN)的控制下，使所述关键节点Q(N)及栅极输出信号G(N)维持在低电位直到下次关键节点(Q)被充电；以及
一重置电路(600),对所述关键节点Q(N)进行电位清零的操作。
2.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述下拉维持电路(500)更包括:第七晶体管(T15)，其栅极连接第一电路点(P(N))，其漏极和源极分别连接第N级水平扫描线(G(N))和输入直流低电压(VSS)；第八晶体管(T16)，其栅极连接第一电路点(P(N))，其漏极和源极分别连接所述关键节点(Q(N))和输入直流低电压(VSS)；第九晶体管(T17)，其栅极连接所述关键节点(Q(N))，其漏极和源极分别连接第二电路点(K(N))和第一电路点(P(N))；第十晶体管(T6)，其栅极连接第一电路点(P(N)，其漏极和源极分别连接第一时钟信号(CKN)和第一电路点(P(N))；第十一晶体管(T10)，其栅极连第二电路点(K(N))，其漏极和源极分别连接第二时钟信号(XCKN)和第二电路点(K(N))；第十二晶体管(T13)，其栅极连接第二电路点(K(N))，其漏极和源极分别连接所述关键节点(Q(N))和输入直流低电压(VSS)；第十三晶体管(T14)，其栅极连接第二电路点(K(N))，其漏极和源极分别连接第N级水平扫描线(G(N))和输入直流低电压(VSS)；第十四晶体管(T11)和第十五晶体管(T7)串联，其中第十四晶体管(T11)的栅极连接第一电路点(P(N)，其漏极和源极分别连接第一电路点(P(N))和第十五晶体管(T7)的漏极，其中第十五晶体管(T7)的栅极连接所述关键节点(Q(N))，其漏极和源极分别连接第一电路点(P(N))和输入直流低电压(VSS)；第十六晶体管(T12)和第十七晶体管(T8)串联，其中第十六晶体管(T12)的栅极连接第二电路点(K(N))，其漏极和源极分别连接第二电路点(K(N))和第十七晶体管(T8)的漏极，其中第十七晶体管(T8)的栅极连接所述关键节点(Q(N))，其漏极和源极分别连接第二电路点(K(N))和输入直流低电压(VSS)。
3.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，正向扫描时，所述正向扫描控制信号(UD)设为高电位，所述反向扫描控制信号设为(DU)低电位，当上一级GOA单元传递过来的栅极信号为高电位时，启动上拉电路(200)以对所述关键节点Q(N)进行充电以输出高电位至上述该级GOA单元之栅极信号G(N)。
4.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，反向扫描时，所述正向扫描控制信号(UD)设为低电位，所述反向扫描控制信号(DU)设为高电位，当下一级GOA单元传递过来的栅极信号为高电位时，启动上拉电路(200)以对所述关键节点Q(N)进行充电以输出高电位至上述该级GOA单元之栅极信号G(N)。
5.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述下拉维持电路(500)更包括两晶体管(T20和T21)以增强所述关键节点Q(N)在第一阶段的P(N)和K(N)电位下拉的作用。
6.如权利要求5所述的栅极驱动电路，其特征在于，将单级GOA单元电路改成双级GOA单元电路，该双级GOA单元电路包括上拉控制电路(100)、上拉电路(200和210)、下拉电路(400和410)、下拉维持电路(500)、重置电路(600)及自举电容(300和310)。
7.如权利要求6所述的栅极驱动电路，其特征在于，将将单一输入直流低电压(VSS)改成分别的两输入直流低电压(VSS1)和输入直流低电压(VSS2)。
8.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的用于液晶显示的栅极驱动电路。
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