CN102956269B - 移位寄存器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移位寄存器用以提供多栅极信号，且包含第一级移位寄存单元及第二级移位寄存单元。该第一级移位寄存单元包含第一上拉单元、第一驱动单元、第一下拉单元、第一控制单元及第一辅助下拉单元。该第二级移位寄存单元包含第二上拉单元、第二驱动单元、第二下拉单元及第二辅助下拉单元。该第一上拉单元及该第二上拉单元皆耦接于该第一驱动单元及该第二驱动单元，以控制该第一驱动单元及该第二驱动单元产生栅极信号。该第一辅助下拉单元及该第二辅助下拉单元皆耦接于该第一控制单元，以根据该第一控制单元输出的控制信号下拉该栅极信号。
Description
技术领域
本发明关于一种移位寄存器，尤指一种具多级移位寄存单元的移位寄存器。
背景技术
液晶显示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)的工作原理利用改变液晶层两端的电压差来改变液晶层内的液晶分子的排列状态，用以改变液晶层的透光性，再配合背光模组所提供的光源以显示图像。一般而言，液晶显示器包含多像素单元、源极驱动器以及栅极驱动器。源极驱动器用来提供多数据信号至多像素单元。栅极驱动器包含多级移位寄存器电路以产生多栅极信号馈入多像素单元，来控制多数据信号的写入运作。因此，移位寄存器电路即为控制数据信号写入操作的关键性元件。
随着目前市场上对于显示器有厚度较薄及边框较窄的需求，会希望将显示器内部的移位寄存器电路的体积/面积缩减，以符合对于显示器厚度越来越薄及边框越来越窄的需求。然而，现有的移位寄存器电路为了维持电路稳定性，无法减少元件，因此在显示器中仍占用相当大的体积/面积，而使显示器的厚度及显示器边框的宽度难以降低。
发明内容
本发明的实施例公开一种具多级移位寄存单元的移位寄存器，用以提供多栅极信号，该移位寄存器包含第一级移位寄存单元、第二级移位寄存单元、第一控制单元及第一辅助下拉单元。该第一级移位寄存单元包含第一上拉单元、第一驱动单元。该第一上拉单元具有一输出端用以输出第一驱动控制电压。该第一驱动单元具有一电连接于该第一上拉单元的该输出端的控制端，一用以接收第一时钟信号的第一端，及一耦接于第一栅极线的第二端，根据该第一驱动控制电压与该第一时钟信号产生一第一栅极信号。该第二级移位寄存单元包含第二上拉单元、第二驱动单元、第二下拉单元。该第二上拉单元具有一输出端电连接于该第一上拉单元的该输出端。该第二驱动单元具有一电连接于该第二上拉单元的该输出端的控制端，一用以接收第二时钟信号的第一端，及一耦接于一第二栅极线的第二端，根据该第一驱动控制电压与该第二时钟信号产生一第二栅极信号。该第二下拉单元包含第三开关及第四开关，第三开关具有一耦接于该第二驱动单元的第二端的第一端，一用以接收一第四栅极信号的控制端，及一耦接于一供电压端的第二端，第四开关具有一耦接于该第二驱动单元的控制端的第一端，一用以接收该第四栅极信号的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。该第一控制单元，耦接于该供电压端，具有一输入端用以接收第一系统信号，以及一输出端用以产生第一控制信号。该第一辅助下拉单元，包含第五开关以及第六开关，第五开关具有一耦接于该第二栅极线的第一端，一耦接于该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端，第六开关，具有一耦接于该第一栅极线的第一端，一耦接于该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一上拉单元包含一第一开关，具有一控制端，一第一端耦接于该第一开关的该控制端，用以接收一第六栅极信号，以及一第二端作为该第一上拉单元的该输出端。
该第二上拉单元包含一第二开关，具有一控制端，一第一端耦接于该第二开关的该控制端，用以接收一第五栅极信号，以及一第二端作为该第二上拉单元的该输出端。
该第一级移位寄存单元为第N级移位寄存单元，其中第N级上拉单元用以接收第N-2级栅极信号，第N级下拉单元用以接收第N+2级栅极信号，第N级驱动单元用以输出第N级栅极信号，N为一自然数。
该第一上拉单元包含一第一开关以及一第八开关，其中该第一开关具有一用以接收一第六栅极信号的第一端，一第二端作为该第一上拉单元的该输出端，以及一控制端，该第八开关具有一用以接收一第二驱动控制电压的控制端，一用以接收一第三时钟信号的第一端，及一耦接于该第一开关的该控制端的第二端。
该第二上拉单元包含一第二开关以及一第九开关，其中该第二开关具有一用以接收一第五栅极信号的第一端，一第二端作为该第二上拉单元的该输出端，以及一控制端，该第九开关具有一用以接收一第二驱动控制电压的控制端，一用以接收一第四时钟信号的第一端，及一耦接于该第二开关的该控制端的第二端。
该第一级移位寄存单元为第N级移位寄存单元，其中第N级上拉单元用以接收第N-(K-2)级栅极信号，第N级下拉单元用以接收第N+(K-1)级栅极信号，第N级驱动单元用以输出第N级栅极信号，且第N级上拉单元用以接收第N-2级驱动控制电压，N为一自然数且K为一不小于2的自然数。
该第一控制单元包含：一第十开关，具有一耦接于该第一开关的该第二端的第一端，一耦接至该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；一第十一开关，具有一用以接收该第一系统信号的第一端，一耦接于该第十一开关的该第一端的控制端，及一耦接于该第十开关的该控制端的第二端；及一第十二开关，具有一耦接于该第十一开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一控制单元包含：一第十开关，具有一耦接于该第一开关的该第二端的第一端，一耦接至该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；一第十一开关，具有一用以接收该第一系统信号的第一端，一耦接于该第十一开关的该第一端的控制端，及一第二端；一第十二开关，具有一耦接于该第十一开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；一第十三开关，具有一耦接于该第十一开关的该第一端的第一端，一耦接于该第十一开关的该第二端的控制端，及一耦接于该第十开关的该控制端的第二端；及一第十四开关，具有一耦接于该第十三开关的该第二端的第一端，一耦接于该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一系统信号为一栅极高电压。
还包含：一第二控制单元，耦接于该供电压端，具有一输入端用接收一第二系统信号，以及一输出端用以产生一第二控制信号；以及一第二辅助下拉单元，包含：一第十五开关，具有一耦接于该第二栅极线的第一端，一耦接于该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；以及一第十六开关，具有一耦接于该第一栅极线的第一端，一耦接于该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一系统信号为一第一系统时钟信号，且该第二系统信号为一第二系统时钟信号。
该第二控制单元还包含：一第十七开关，具有一耦接于该第一开关的该第二端的第一端，一耦接至该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；一第十八开关，具有一用以接收该第二系统信号的第一端，一耦接于该第十八开关的该第一端的控制端，及一耦接至该第十七开关的该控制端的第二端；及一第十九开关，具有一耦接于该第十八开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第二控制单元还包含：一第十七开关，具有一耦接于该第一开关的该第二端的第一端，一耦接至该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；一第十八开关，具有一用以接收该第二系统信号的第一端，一耦接于该第十八开关的该第一端的控制端，及一第二端；一第十九开关，具有一耦接于该第十八开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；一第二十开关，具有一耦接于该第十八开关的该第一端的第一端，一耦接于该第十八开关的该第二端的控制端，及一耦接于该第十七开关的该控制端的第二端；及一第二十一开关，具有一耦接于该第二十开关的该第二端的第一端，一耦接于该第十九开关的该控制端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一级移位寄存单元另包含一第一下拉单元，包含：一第七开关，具有一耦接于该第一驱动单元的该第二端的第一端，一用以接收一第三栅极信号的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
该第一级移位寄存单元另包含一第一储能单元，具有一耦接于该第一驱动单元的该控制端的第一端，及一耦接于该第一栅极线的第二端，用以根据该第一驱动控制电压执行一充电程序或一放电程序。
该第二级移位寄存单元另包含一第二储能单元，具有一耦接于该第二驱动单元的该控制端的第一端，及一耦接于该第二栅极线的第二端，用以根据该第一驱动控制电压执行一充电程序或一放电程序。
本发明实施例，通过移位寄存单元的共用缩减布局面积。因此，移位寄存器的布局面积在不影响操作稳定性的情况下大幅缩减，来达成窄边框显示器。
附图说明
图1A为本发明第一实施例移位寄存器的功能方块图。
图1B为本发明第一实施例移位寄存器的电路示意图。
图1C为本发明第二实施例移位寄存器的电路示意图。
图1D为图1B以及图1C的移位寄存器的时序图。
图2为本发明第三实施例移位寄存器的电路示意图。
图3A为本发明第四实施例移位寄存器的电路示意图。
图3B为图3A移位寄存器的时序图。
其中，附图标记：
20、320第一上拉单元30第一驱动单元
40第一下拉单元50、250第一控制单元
60第一辅助下拉单元70、270第二控制单元
80第一储能单元90第二辅助下拉单元
100、2100、3100、4100第一级移位寄存单元
120、3120第二上拉单元130第二驱动单元
140第二下拉单元160第二辅助下拉单元
180第二储能单元
200、2200、3200、4200第二级移位寄存单元
1000、2000、3000、4000移位寄存器
LC1第一系统时钟信号LC2第二系统时钟信号
GL1第一栅极线GL2第二栅极线
GS1第一栅极信号GS2第二栅极信号
GS3第三栅极信号GS4第四栅极信号
GS5第五栅极信号GS6第六栅极信号
K(N)第二控制信号P(N)第一控制信号
HC1第一时钟信号HC2第二时钟信号
HC3第三时钟信号HC4第四时钟信号
Q第一驱动控制电压Q2第二驱动控制电压
T1第一开关T2第二开关
T3第三开关T4第四开关
T5第五开关T6第六开关
T7第七开关T8第八开关
T9第九开关T10第十开关
T11第十一开关T12第十二开关
T13第十三开关T14第十四开关
T15第十五开关T16第十六开关
T17第十七开关T18第十八开关
T19第十九开关T20第二十开关
T21第二十一开关VGH栅极高电压
VSS供电压端
具体实施方式
请一并参考图1A及图1B，图1A为本发明第一实施例移位寄存器1000的功能方块图，图1B为本发明第一实施例移位寄存器1000的电路示意图。移位寄存器1000用以提供多级栅极信号至多条栅极线，且包含第一级移位寄存单元100、第二级移位寄存单元200、第一控制单元50、第二控制单元70、第一辅助下拉单元60、及第二辅助下拉单元90。
第一级移位寄存单元100包含第一上拉单元20、第一驱动单元30。第一上拉单元20用以输出第一驱动控制电压Q，第一驱动单元30电性连接于第一上拉单元20与第一级栅极线GL1之间，依据第一时钟信号HC1输出第一栅极信号GS1。第一级移位寄存单元100更选择性地包含第一下拉单元40，所述的第一下拉单元40电连接至供电压端VSS用以下拉第一驱动单元30的电平。
第一级移位寄存单元200包含第二上拉单元120、第二驱动单元130、第二下拉单元140。第二上拉单元120电性连接至第一上拉单元20用以延长第一驱动控制电压Q输出时间，第二驱动单元130电性连接于第二上拉单元120与第二栅极线GL2之间，依据第二时钟信号HC2输出第二栅极信号GS2。第二下拉单元140电连接至供电压端VSS以及第一上拉单元20的输出端用以下拉第二驱动单元130的电平。
第一控制单元50耦接于供电压端VSS，具有输入端用接收第一系统信号LC1，以及输出端用以产生第一控制信号P(N)。第一辅助下拉单元60耦接于供电压端VSS，且电连接于第一栅极线GL1、第二栅极线GL2、以及第一控制单元50的输出端之间。第一辅助下拉单元60用以轮流下拉第一栅极信号GS1以及第二栅极信号GS2的电压电平。
第二控制单元70耦接于供电压端VSS，具有输入端用接收第二系统信号LC2，以及输出端用以产生第二控制信号K(N)。第二辅助下拉单元90耦接于供电压端VSS，且电连接于第一栅极线GL1、第二栅极线GL2、以及第二控制单元70的输出端之间。第二辅助下拉单元90用以轮流下拉第一栅极信号GS1以及第二栅极信号GS2的电压电平。
移位寄存器1000用以提供多级栅极信号至多条栅极线，第一级移位寄存单元100包含第一上拉单元20、第一驱动单元30。第一上拉单元20包含第一开关T1，第一开关T1具有控制端、第一端及用以输出第一驱动控制电压Q的第二端，第一开关T1的控制端耦接于第一开关T1的第一端，用以接收第六栅极信号GS6。第一驱动单元30具有耦接于第一开关T1的第二端的控制端、用以接收第一时钟信号HC1的第一端，及耦接于第一栅极线GL1的第二端，第一驱动单元30于被第一驱动控制电压Q开启时将第一时钟信号HC1输出至第一栅极线GL1以产生第一栅极信号GS1。第一级移位寄存单元100包含第一下拉单元40，第一下拉单元40包含第七开关T7，其中第七开关T7具有耦接于第一驱动单元30的第二端的第一端、用以接收第三栅极信号GS3的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。通过第一下拉单元40的设置，第一驱动单元30的第二端的电平可以被快速地下拉。
第二级移位寄存单元200包含第二上拉单元120、第二驱动单元130、第二下拉单元140。第二上拉单元120包含第二开关T2，第二开关T2具有控制端、第一端及用以输出第一驱动控制电压Q的第二端，第二开关T2的控制端耦接于第二开关T2的第一端，用以接收第五栅极信号GS5。第二驱动单元130具有耦接于第二开关T2的第二端的控制端、用以接收第二时钟信号HC2的第一端，及耦接于第二栅极线GL2的第二端，第二驱动单元130于被第一驱动控制电压Q开启时将第二时钟信号HC2输出至第二栅极线GL2以产生第二栅极信号GS2。第二下拉单元140包含第三开关T3以及第四开关T4，其中第三开关T3具有耦接于第二驱动单元130的第二端的第一端、用以接收第四栅极信号GS4的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端，第四开关T4具有耦接于第二开关T2的第二端的第一端，用以接收第四栅极信号GS4的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。通过第二下拉单元140的设置，第二驱动单元130的控制端以及第二端的电平可以被快速地下拉。
第一控制单元50耦接于供电压端VSS，具有输入端用接收第一系统信号LC1，以及输出端用以产生第一控制信号P(N)。第一辅助下拉单元60包含第五开关T5以及第六开关T6，第五开关T5具有耦接于第二栅极线GL2的第一端，耦接于第一控制单元50的输出端的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。第六开关T6具有耦接于第一栅极线GL1的第一端，耦接于第一控制单元50的输出端的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。
第一控制单元50包含第十开关T10，第十一开关T11及第十二开关T12。第十开关T10具有耦接于第一开关T1的第二端的第一端，耦接至第一控制单元50的输出端的控制端，及耦接于该第一栅极线GS1的第二端。第十一开关T11具有用以接收第一系统信号LC1的第一端、耦接于第十一开关T11的第一端的控制端，及耦接于第十开关T10的控制端的第二端。第十二开关T12具有耦接于第十一开关T11的第二端的第一端，用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。
第二控制单元70耦接于供电压端VSS，具有输入端用接收第二系统信号LC2，以及输出端用以产生第二控制信号K(N)。第二辅助下拉单元90包含第十五开关T15以及第十六开关T16，第十五开关T15具有耦接于第二栅极线GL2的第一端，耦接于第二控制单元70的输出端的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。第十六开关T16具有耦接于第一栅极线GL1的第一端，耦接于第二控制单元70的输出端的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。
第二控制单元70包含第十七开关T17，第十八开关T18及第十九开关T19。第十七开关T17具有耦接于第一开关T1的第二端的第一端，耦接至第二控制单元70的输出端的控制端，及耦接于该第一栅极信号GS1的第二端。第十八开关T18具有用以接收第二系统信号LC2的第一端、耦接于第十八开关T18的第一端的控制端，及耦接于第十七开关T17的控制端的第二端。第十九开关T19具有耦接于第十八开关T18的第二端的第一端、用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。在本实施例中，供电压端VSS可为低电位或偏负电位，而不限定于特定的电位。
第一储能单元80具有耦接于第一开关T1的第二端的第一端，及耦接于第一栅极线GL1的第二端，用来根据第一驱动控制电压Q执行一充电程序或一放电程序。第二储能单元180具有耦接于第二驱动单元130的控制端的第一端，及耦接于第二栅极线GL2的第二端，用来根据第一驱动控制电压Q执行一充电程序或一放电程序。例如，当第六栅极信号GS6为高电平或当第五栅极信号GS5为高电平时，第一驱动控制电压Q会被拉至高电平而对第一储能单元80及第二储能单元180充电。
移位寄存器1000中，可交替地通过第一控制单元50控制第一辅助下拉单元60，及通过第二控制单元70控制第二辅助下拉单元90，将第一驱动控制电压Q及第一栅极信号GS1下拉，故可避免因单独地长期使用第一控制单元50及第一辅助下拉单元60，造成电荷堆积现象，导致开启第一控制单元50及第一辅助下拉单元60时需要更大的电压。
在第一实施例中，若第一栅极信号GS1为第N级的栅极信号，则第二栅极信号GS2可为第(N+1)级的栅极信号，第三栅极信号GS3可为第(N+2)级的栅极信号，第四栅极信号GS4可为第(N+3)级的栅极信号，第五栅极信号GS5可为第(N-1)级的栅极信号，第六栅极信号GS6可为第(N-2)级的栅极信号，且第一驱动控制电压Q可为第N级的驱动控制电压，N为一自然数。
图1C为本发明第二实施例移位寄存器2000的电路示意图。如图1C所示，移位寄存器2000包含第一级移位寄存单元2100及第二级移位寄存单元2200。移位寄存器2000与移位寄存器1000的差别在于，在第一级移位寄存单元2100中，第一控制单元250包含第十开关T10，第十一开关T11，第十二开关T12，第十三开关T13，以及第十四开关T14。第十开关T10具有耦接于第一开关T1的第二端的第一端，耦接至第一控制单元250的输出端的控制端，及耦接于第一栅极信号GS1的第二端。第十一开关T11具有用以接收第一系统信号LC1的第一端、耦接于第十一开关T11的第一端的控制端，及第二端。第十二开关T12具有耦接于第十一开关T11的第二端的第一端，用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。第十三开关T13具有耦接于第十一开关T11的第一端的第一端，耦接于第十一开关T11的第二端的控制端，及耦接于第十开关T10的控制端的第二端。第十四开关T14具有耦接于第十三开关T13的第二端的第一端，用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。
第二控制单元270包含第十七开关T17，第十八开关T18，第十九开关T19，第二十开关T20，以及第二十一开关T21。第十七开关T17具有耦接于第一开关T1的第二端的第一端，耦接至第二控制单元270的输出端的控制端，及耦接于第一栅极信号GS1的第二端。第十八开关T18具有用以接收第二系统信号LC2的第一端、耦接于第十八开关T18的第一端的控制端，及第二端。第十九开关T19具有耦接于第十八开关T18的第二端的第一端，用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。第二十开关T20具有耦接于第十八开关T18的第一端的第一端，耦接于第十八开关T18的第二端的控制端，及耦接于第十七开关T17的控制端的第二端。第二十一开关T21具有耦接于第二十开关T20的第二端的第一端，用以接收第一驱动控制电压Q的控制端，及耦接于供电压端VSS的第二端。
在第二实施例中，若第一栅极信号GS1为第N级的栅极信号，则第二栅极信号GS2可为第(N+1)级的栅极信号，第三栅极信号GS3可为第(N+2)级的栅极信号，第四栅极信号GS4可为第(N+3)级的栅极信号，第五栅极信号GS5可为第(N-1)级的栅极信号，第六栅极信号GS6可为第(N-2)级的栅极信号，且第一驱动控制电压Q可为第N级的驱动控制电压，N为一自然数。
本发明的第一实施例与第二实施例中，通过第五开关T5的控制端耦接于第十开关T10的控制端，第十五开关T15的控制端耦接于第十七开关T17的控制端，第二级移位寄存单元200可共用第一级移位寄存单元100的第一驱动控制电压Q、第一控制信号P(N)、及第二控制信号K(N)。由于在移位寄存器的每一级移位寄存单元的元件中，控制单元及开关占用的面积相对很大，例如第一控制单元50、第二控制单元70，通过第二级移位寄存单元200与第一级移位寄存单元100共用第一控制单元50以及第二控制单元70的设置，在移位寄存器1000以及移位寄存器2000中将有约一半的移位寄存单元的面积可被缩减，故通过上述的方法，移位寄存器1000以及移位寄存器2000的整体面积可被大幅缩减。
此外，本发明的第一实施例与第二实施例中，公开通过在第二级移位寄存单元200中的第二开关T2的第二端耦接于第一级移位寄存单元100中的第一开关T1的第二端以共用第一驱动电压Q，来延长第一驱动电压Q高准位时间，使得第一下拉单元40以及第二下拉单元140有足够时间释放储存于第一驱动单元30以及第二驱动单元130的电荷，达到更好的下拉效果。于本发明的另一实施例中，由于第二级移位寄存单元200中的第二开关T2的第二端耦接于第一级移位寄存单元100中的第一开关T1的第二端以共用第一驱动电压Q，延长第一驱动电压Q高准位时间，第一驱动单元30有足够时间释放电荷，更可省去第一下拉单元40以缩减移位寄存器的面积。
请参考图1D，图1D为图1B以及图1C的移位寄存器的时序图。如第1D图所示，当第一系统信号LC1为高电平，第一驱动控制电压Q为低电平时，第十二开关T12会被关闭，而第十一开关T11会被开启，因此第十一开关T11的第二端的第一控制信号P(N)为高电平，因而开启了第一辅助下拉单元60中的第五开关T5及第六开关T6，以通过供电压端VSS将第一驱动控制电压Q下拉，因而加速关闭第一驱动单元30。
当第一驱动控制电压Q(N)的电平升高至高电平时，第十二开关T12会被开启，因此第一控制信号P(N)会被拉至供电压端VSS的电平而呈现低电平，而关闭第一辅助下拉单元60中的第五开关T5及第六开关T6，使第一驱动控制电压Q不致发生经由第五开关T5及第六开关T6漏电至供电压端VSS的情形，确保第一栅极线GL1所收到的信号具有正确的波形。又，由于第二系统信号LC2与第一系统信号LC1在逻辑上为反相，因此当第一系统信号LC1由高电平转为低电平时，第二系统信号LC2会由低电平转为高电平，此时若第一驱动控制电压Q为低电平，则第二控制信号K(N)为低电平，且第一控制信号P(N)为高电平。
当第二系统信号LC2为高电平且第一驱动控制电压Q为低电平时，第十九开关T19会被关闭，且第十八开关T18会被开启，因此第十八开关T18的第二端的第二控制信号K(N)为高电平，而开启了第二辅助下拉单元90中的第十五开关T15、第十六开关T16，以通过供电压端VSS将第一驱动控制电压Q下拉，因而加速关闭第一驱动单元30。当第一驱动控制电压Q的电平升高至高电平时，第十九开关T19会被开启，因此第二控制信号K(N)会被拉至供电压端VSS的电位而呈现低电平，而关闭第二辅助下拉单元90中的第十五开关T15及第十六开关T16，使第一驱动控制电压Q不致发生经由第十五开关T15、第十六开关T16漏电至供电压端VSS的情形，确保第一栅极线GL1所收到的信号具有正确的波形。
请参考图2，图2为本发明第三实施例移位寄存器3000的电路图。如图2所示，移位寄存器3000包含第一级移位寄存单元3100及第二级移位寄存单元3200。移位寄存器3000与移位寄存器2000的差别在于，移位寄存器3000的第一级移位寄存单元3100中，第一上拉单元320另包含一第八开关T8，第八开关T8具有用以接收第二驱动控制电压Q2的控制端、用以接收第三时钟信号HC3的第一端，及耦接于第一开关T1的控制端的第二端。第一开关T1的第一端用以接收第六栅极信号GS6。第一开关T1根据第八开关T8的输出端的电位而被开启或关闭，亦即，第八开关T8用以控制第一开关T1是否接收第六栅极信号GS6。
移位寄存器3000的第二级移位寄存单元3200中，第二上拉单元3120另包含一第九开关T9，第九开关T9具有用以接收第二驱动控制电压Q2的控制端、用以接收第四时钟信号HC4的第一端，及耦接于第二开关T2的控制端的第二端。第二开关T2的第一端用以接收第五栅极信号GS5。第二开关T2根据第九开关T9的输出端的电位而被开启或关闭，亦即，第九开关T9用以控制第二开关T2是否接收第五栅极信号GS5。
请回头参考图1D，图1D为图2的移位寄存器的时序图。如图1D所示，当第一系统信号LC1为高电平，第一驱动控制电压Q为低电平时，第十二开关T12会被关闭，而第十一开关T11会被开启，因此第十一开关T11的第二端的第一控制信号P(N)为高电平，因而开启了第一辅助下拉单元60中的第五开关T5及第六开关T6，以通过供电压端VSS将第一驱动控制电压Q下拉，因而加速关闭第一驱动单元30。
本发明的第三实施例中，所述的第一栅极信号GS1可为第N级栅极信号、第二栅极信号GS2可为第N+1级栅极信号、第三栅极信号GS3可为第N+(K-1)级栅极信号、第四栅极信号GS4可为第N+K级栅极信号、第五栅极信号GS5可为第(N-(K-3))级栅极信号、第六栅极信号GS6可为第(N-(K-2))级栅极信号。其中，K为不小于2的自然数，第一驱动控制电压Q可为第N级的驱动控制电压，第二驱动控制电压Q2可为第N-2级的驱动控制电压，N为一自然数且K为一不小于2的自然数。。
本发明的第三实施例中，通过第五开关T5的控制端耦接于第十开关T10的控制端，第十五开关T15的控制端耦接于第十七开关T17的控制端，第二级移位寄存单元3200可共用第一级移位寄存单元3100的第一驱动控制电压Q、第一控制信号P(N)、及第二控制信号K(N)。由于在移位寄存器的每一级移位寄存单元的元件中，控制单元及开关占用的面积相对很大，例如第一控制单元250、第二控制单元270，通过第二级移位寄存单元3200与第一级移位寄存单元3100共用第一控制单元250以及第二控制单元270的设置，在移位寄存器3000中将有约一半的移位寄存单元的面积可被缩减，故通过上述的方法，移位寄存器3000的整体面积可被大幅缩减。
此外，本发明的第三实施例中，公开通过在第二级移位寄存单元200中的第二开关T2的第二端耦接于第一级移位寄存单元100中的第一开关T1的第二端以共用第一驱动电压Q，来延长第一驱动电压Q高准位时间，使得第一下拉单元40以及第二下拉单元140有足够时间释放储存于第一驱动单元30以及第二驱动单元130的电荷，达到更好的下拉效果。于本发明的另一实施例中，由于第二级移位寄存单元200中的第二开关T2的第二端耦接于第一级移位寄存单元100中的第一开关T1的第二端以共用第一驱动电压Q，延长第一驱动电压Q高准位时间，第一驱动单元30有足够时间释放电荷，更可省去第一下拉单元40以缩减移位寄存器的面积。
请参考图3A，图3A为本发明第四实施例移位寄存器4000的电路示意图。如图3A所示，移位寄存器4000包含第一级移位寄存单元4100及第二级移位寄存单元4200。移位寄存器4000与移位寄存器1000的差别在于，移位寄存器4000并不包含第二控制单元70及第二辅助下拉单元90。通过第四实施例的设置，可进一步减少显示器中移位寄存器电路的体积，而使显示器可作更轻薄的设计。
请参考图3B，图3B为图3A移位寄存器4000的时序图。如图3B所示，第一系统信号LC1为一固定的高准位电压栅极高电压VGH，例如是30V，当第一驱动控制电压Q为低电平时，第十二开关T12会被关闭，而第十一开关T11会被开启，因此第十一开关T11的第二端的第一控制信号P(N)为高电平，因而开启了第一辅助下拉单元60中的第五开关T5及第六开关T6，以通过供电压端VSS将第一驱动控制电压Q及第一栅极信号GS1下拉，因而关闭第一驱动单元30。
当第一驱动控制电压Q的电平为高电平时，第十二开关T12会被开启，因此第一控制信号P(N)会被拉至供电压端VSS的电平而呈现低电平，而关闭第一辅助下拉单元50中的第五开关T5及第六开关T6，使第一驱动控制电压Q不致发生经由第五开关T5及第六开关T6漏电至供电压端VSS的情形。
综上所述，在本发明的实施例中，通过在第二级移位寄存单元200、2200、3200、4200中，第二开关T2的第二端分别耦接于第一级移位寄存单元100、2100、3100、4100中第一开关T1的第二端，且第五开关T5的控制端分别耦接于第十开关T10的控制端的设置，第二级移位寄存单元200、2200、3200、4200与第一级移位寄存单元100、2100、3100、4100共用的第一驱动控制电压Q及第一控制信号P(N)，亦即每二级移位寄存单元中就有一移位寄存单元的面积被缩减。因此，移位寄存器1000、2000、3000、4000的整体面积可在不影响操作稳定性的情况下被大幅缩减。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变更与修改，故本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (16)
1.一种具有多级移位寄存单元的移位寄存器，用以提供多栅极信号，其特征在于，包含：
一第一级移位寄存单元，包含：
一第一上拉单元具有一输出端用以输出一第一驱动控制电压；以及
一第一驱动单元，具有一电连接于该第一上拉单元的该输出端的控制端，一用以接收一第一时钟信号的第一端，及一耦接于一第一栅极线的第二端，根据该第一驱动控制电压与该第一时钟信号产生一第一栅极信号；
一第二级移位寄存单元，包含：
一第二上拉单元具有一输出端电连接于该第一上拉单元的该输出端；
一第二驱动单元，具有一电连接于该第二上拉单元的该输出端的控制端，一用以接收一第二时钟信号的第一端，及一耦接于一第二栅极线的第二端，根据该第一驱动控制电压与该第二时钟信号产生一第二栅极信号；以及
一第二下拉单元包含：
一第三开关，具有一耦接于该第二驱动单元的第二端的第一端，一用以接收一第四栅极信号的控制端，及一耦接于一供电压端的第二端；及
一第四开关，具有一耦接于该第二驱动单元的控制端的第一端，一用以接收该第四栅极信号的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；
一第一控制单元，耦接于一供电压端，具有一输入端用以接收一第一系统信号，以及一输出端用以产生一第一控制信号；以及
一第一辅助下拉单元，包含
一第五开关，具有一耦接于该第二栅极线的第一端，一耦接于该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；以及
一第六开关，具有一耦接于该第一栅极线的第一端，一耦接于该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；
该第一上拉单元包含一第一开关，具有一控制端，一第一端耦接于该第一开关的该控制端，用以接收一第六栅极信号，以及一第二端作为该第一上拉单元的该输出端。
2.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第二上拉单元包含一第二开关，具有一控制端，一第一端耦接于该第二开关的该控制端，用以接收一第五栅极信号，以及一第二端作为该第二上拉单元的该输出端。
3.如权利要求2所述的移位寄存器，其特征在于，该第一级移位寄存单元为第N级移位寄存单元，其中第N级上拉单元用以接收第N-2级栅极信号，第N级下拉单元用以接收第N+2级栅极信号，第N级驱动单元用以输出第N级栅极信号，N为一自然数。
4.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第一上拉单元包含一第一开关以及一第八开关，其中该第一开关具有一用以接收一第六栅极信号的第一端，一第二端作为该第一上拉单元的该输出端，以及一控制端，该第八开关具有一用以接收一第二驱动控制电压的控制端，一用以接收一第三时钟信号的第一端，及一耦接于该第一开关的该控制端的第二端。
5.如权利要求4所述的移位寄存器，其特征在于，该第二上拉单元包含一第二开关以及一第九开关，其中该第二开关具有一用以接收一第五栅极信号的第一端，一第二端作为该第二上拉单元的该输出端，以及一控制端，该第九开关具有一用以接收一第二驱动控制电压的控制端，一用以接收一第四时钟信号的第一端，及一耦接于该第二开关的该控制端的第二端。
6.如权利要求5所述的移位寄存器，其特征在于，该第一级移位寄存单元为第N级移位寄存单元，其中第N级上拉单元用以接收第N-(K-2)级栅极信号，第N级下拉单元用以接收第N+(K-1)级栅极信号，第N级驱动单元用以输出第N级栅极信号，且第N级上拉单元用以接收第N-2级驱动控制电压，N为一自然数且K为一不小于2的自然数。
7.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第一控制单元包含：
一第十开关，具有一耦接于该第一上拉单元的第一端，一耦接至该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；
一第十一开关，具有一用以接收该第一系统信号的第一端，一耦接于该第十一开关的该第一端的控制端，及一耦接于该第十开关的该控制端的第二端；及
一第十二开关，具有一耦接于该第十一开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
8.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第一控制单元包含：
一第十开关，具有一耦接于该第一上拉单元的第一端，一耦接至该第一控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；
一第十一开关，具有一用以接收该第一系统信号的第一端，一耦接于该第十一开关的该第一端的控制端，及一第二端；
一第十二开关，具有一耦接于该第十一开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；
一第十三开关，具有一耦接于该第十一开关的该第一端的第一端，一耦接于该第十一开关的该第二端的控制端，及一耦接于该第十开关的该控制端的第二端；及
一第十四开关，具有一耦接于该第十三开关的该第二端的第一端，一耦接于该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
9.如权利要求7或8所述的移位寄存器，其特征在于，该第一系统信号为一栅极高电压。
10.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，还包含：
一第二控制单元，耦接于该供电压端，具有一输入端用以接收一第二系统信号，
以及一输出端用以产生一第二控制信号；以及
一第二辅助下拉单元，包含：
一第十五开关，具有一耦接于该第二栅极线的第一端，一耦接于该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；以及
一第十六开关，具有一耦接于该第一栅极线的第一端，一耦接于该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
11.如权利要求10所述的移位寄存器，其特征在于，该第一系统信号为一第一系统时钟信号，且该第二系统信号为一第二系统时钟信号。
12.如权利要求10所述的移位寄存器，其特征在于，该第二控制单元还包含：
一第十七开关，具有一耦接于该第一上拉单元的第一端，一耦接至该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；
一第十八开关，具有一用以接收该第二系统信号的第一端，一耦接于该第十八开关的该第一端的控制端，及一耦接至该第十七开关的该控制端的第二端；及
一第十九开关，具有一耦接于该第十八开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
13.如权利要求10所述的移位寄存器，其特征在于，该第二控制单元还包含：
一第十七开关，具有一耦接于该第一上拉单元的第一端，一耦接至该第二控制单元的该输出端的控制端，及一耦接于该第一栅极信号的第二端；
一第十八开关，具有一用以接收该第二系统信号的第一端，一耦接于该第十八开关的该第一端的控制端，及一第二端；
一第十九开关，具有一耦接于该第十八开关的该第二端的第一端，一用以接收该第一驱动控制电压的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端；
一第二十开关，具有一耦接于该第十八开关的该第一端的第一端，一耦接于该第十八开关的该第二端的控制端，及一耦接于该第十七开关的该控制端的第二端；及
一第二十一开关，具有一耦接于该第二十开关的该第二端的第一端，一耦接于该第十九开关的该控制端的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
14.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第一级移位寄存单元另包含一第一下拉单元，包含：
一第七开关，具有一耦接于该第一驱动单元的该第二端的第一端，一用以接收一第三栅极信号的控制端，及一耦接于该供电压端的第二端。
15.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第一级移位寄存单元另包含一第一储能单元，具有一耦接于该第一驱动单元的该控制端的第一端，及一耦接于该第一栅极线的第二端，用以根据该第一驱动控制电压执行一充电程序或一放电程序。
16.如权利要求1所述的移位寄存器，其特征在于，该第二级移位寄存单元另包含一第二储能单元，具有一耦接于该第二驱动单元的该控制端的第一端，及一耦接于该第二栅极线的第二端，用以根据该第一驱动控制电压执行一充电程序或一放电程序。
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- 2013-02-19 US US13/771,042 patent/US8811567B2/en active Active
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