CN104409038A - 栅极驱动电路及其单元和一种amoled显示器 - Google Patents

Abstract

一种栅极驱动电路，包括级联的至少一个栅极驱动电路单元，该单元包括：驱动模块，用于通过开关状态切换，将第一信号的有效电平传送到栅极驱动电路单元的扫描信号输出端，从而输出扫描信号；输入模块，与驱动模块耦合形成自举节点，响应第一脉冲信号和第二脉冲信号的电平控制切换开关状态；低电平维持模块，用于通过其低电平维持控制端切换的开关状态，在该栅极驱动电路单元输出扫描信号后将驱动模块的扫描信号输出端维持在低电平；发光控制模块，其包括发光控制信号输出端，用于向本级像素电路提供发光控制信号；发光控制模块耦合至所述自举节点，用于通过切换开关状态，调整其输出的发光控制信号。实现了同时输出扫描信号和发光控制信号。

Description

栅极驱动电路及其单元和一种AMOLED显示器

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体涉及一种栅极驱动电路及其单元和一种AMOLED显示器。

背景技术

近几年里，窄边框显示技术发展迅速，并且开始逐步成为主流的平板显示技术。尤其对于智能手机和平板等中小尺寸薄膜晶体管(TFT)显示屏而言，窄边框显示技术的应用更加广泛。窄边框显示技术的核心是TFT集成的栅扫描驱动电路(Gate-driver on array，简称GOA)设计。采用GOA电路之后，不仅可以显著地缩小显示器的边框尺寸，使得整个TFT显示面板更加紧凑、美观，而且还可以减少TFT平板上行列驱动芯片的数量，以及相应的连接线数量。此外，显示模组的后道封装工艺也能够减少。于是，显示器的制造成本可以较大幅度地降低、由于后道模组工艺发生的不良率降低，TFT屏幕的可靠性也可能得到提高。此外，由于引出线数量减少，引线间节距不再严重地限制高分辨率显示器的实现。

传统的a-Si或者poly-Si等技术由于迁移率、可靠性或者均匀性不适合于实现高分辨率TFT显示面板。而近年来涌现的氧化物TFT技术则具有突出的优势，例如其迁移率较高、特性均匀以及可靠性高。例如近年来广泛受到关注的铟镓锌氧化物晶体管(indium gallium zinc oxide TFT，简称IGZO-TFT)，铝锌氧化物晶体管(AZO)，铟锌氧化物晶体管(IZO)等等。因此，IGZO等氧化物TFT特别适合于高分辨率、大尺寸TFT显示面板的实现。我国的TFT产业界也在积极地开展IGZO-TFT技术的研制，但是总体而言，我国在IGZO等氧化物TFT技术上的知识产权积累仍然不足。

传统的IGZO等氧化物TFT设计的GOA电路主要是针对TFT LCD。现在以有源有机发光二极管显示(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)为代表的新型的平板显示器等正在蓬勃地兴起之中，这些新型的平板显示器的特点是主动发光、功耗更低、对比度更好等，因此它们极有可能取代TFT LCD成为下一代显示技术。和TFT LCD一样，AMOLED面板也需要借助于GOA技术实现窄边框显示。但是现有的GOA电路技术主要还是针对TFTLCD，这种情况下像素的结构相对简单，于是对应地GOA电路的输出也较为单一。在AMOLED的场合下，由于要补偿TFT特性漂移等效应对OLED发光的影响，因此其像素结构较为复杂。对应地，AMOLED像素也需要较多的控制线，而这些控制信号也是常规的GOA电路无法提供的。因此，亟待研究适合于AMOLED显示的新型的GOA电路。

发明内容

本申请提供一种栅极驱动电路及其单元和一种显示器，以实现栅极驱动电路及其单元同时提供扫描信号和发光控制信号。

根据第一方面，一种实施例中提供一种栅极驱动电路及其单元，栅极驱动电路包括级联的至少一个栅极驱动电路单元，栅极驱动电路单元包括：驱动模块、输入模块、低电平维持模块和发光控制模块，其中，

驱动模块用于通过开关状态切换，将第一信号的有效电平传送到栅极驱动电路单元的扫描信号输出端，从而输出扫描信号；输入模块与驱动模块耦合形成自举节点，自举节点响应第一脉冲信号和第二脉冲信号的电平控制切换开关状态；低电平维持模块，用于通过其低电平维持控制端切换的开关状态，在该栅极驱动电路单元输出扫描信号后将驱动模块的扫描信号输出端维持在低电平；发光控制模块包括发光控制信号输出端，用于向本级像素电路提供发光控制信号；发光控制模块耦合至自举节点，用于通过切换开关状态，调整其输出的发光控制信号；第一脉冲信号的有效电平到来时间早于第一信号的有效电平到来时间，第一信号的有效电平到来时间早于第二脉冲信号的有效电平到来时间；第一信号的有效电平与第一脉冲信号和第二脉冲信号的有效电平不交叠。

根据第二方面，一种实施例中提供一种AMOLED显示器，包括：由多个像素构成的二维像素阵列，以及与阵列中每个像素相连的第一方向的多条数据线和第二方向的多条栅极扫描线；数据驱动电路，为数据线提供数据信号；上述的栅极驱动电路，为所述栅极扫描线提供栅极驱动信号。

依据上述实施例的栅极驱动电路，由于栅极驱动电路单元还包括耦合在自举节点的发光控制模块，使得在本级栅极驱动电路单元切换开关状态时，也能够调整发光控制模块输出的发光控制信号，即实现了由栅极驱动电路单元同时输出扫描信号和发光控制信号，相应地，能够减少像素电路控制线的数量，降低像素电路结构的复杂度。

附图说明

图1a为一种电压型AMOLED像素电路结构示意图；

图1b为一种具有补偿功能的AMOLED像素电路结构示意图；

图1c为图1b所示像素电路的一种工作时序图；

图1d为AMOLED像素驱动电流的瞬态响应对比示意图；

图2为本申请实施例一公开的一种栅极驱动电路单元电路结构图；

图3为本申请实施例一公开的另一种栅极驱动电路单元电路结构图；

图4为本申请实施例一栅极驱动电路单元的一种工作时序图；

图5为本申请实施例二公开的一种栅极驱动电路单元结构框图；

图6为本申请实施例二公开的一种栅极驱动电路结构示意图；

图7为本申请实施例二公开的一种栅极驱动电路的一种工作时序图；

图8为本申请实施例二公开的一种栅极驱动电路单元的一种模拟工作时序图。

具体实施方式

为便于本领域普通技术人员理解本申请的发明构思，首先对AMOLED像素电路进行简单说明。请参考图1a至图1d，图中，V_DD为高电平，GND为地，I_OLED为OLED的驱动电流。图1a为一种结构简单的电压型AMOLED像素电路，包括了两个晶体管(TFT)：TD1和TD2，其中，TD1用于像素阵列的寻址，TD2用于产生驱动发光元件OLED的电流信号。通过简单的分析可以知道，这种AMOLED像素电路的驱动电流与TD2的电学特性相关，当TD2发生了阈值电压的退化，或者迁移率退化之后，OLED上的驱动电流将相应地改变。换言之，由于TD2的退化，相同的数据电压V_DATA将对应于不同值的OLED驱动电流，即OLED的亮度将不同，这会损害AMOLED面板的发光质量。为改善AMOLED像素的驱动效果，许多的研究者提出了各式的具有VTH或者迁移率补偿功能的AMOLED像素电路。譬如，图1b即为一种典型的具有补偿功能的AMOLED像素电路：在通常的数据电流I_DATA(或者数据电压)、栅极扫描信号V_SCAN之外，一般还需要有发光控制信号E[n]的控制。图1c是图1b所示的具有补偿功能的AMOLED像素电路的工作时序图。图1c表明，发光控制信号V_EM与栅极扫描信号V_SCAN大体上逻辑相反。但是，根据补偿原理的不同，发光控制信号的上升沿和栅极扫描信号的下降沿之间可能需要存在有一定的时间间隔(偏差量)。图1d比较了如图1a所示的普通AMOLED像素电路和如图1b所示的具有补偿功能的AMOLED像素电路中的驱动电流。图1d分别示出了阈值电压ΔV_TH漂移量为0,1，2，3V时，AMOLED像素驱动电流的瞬态响应。图1d上图表明，普通的AMOLED像素电路中，随着阈值电压的漂移，OLED的驱动电路呈现出显著的分散性，当阈值电压漂移达到4V时，其驱动电流的退化幅度超过90％；图1d下图表明，当采用具有补偿功能的AMOLED像素电路之后，即使阈值电压存在4V的漂移，OLED的驱动电流仍然保持着较为稳定的值。因此，实用的AMOLED像素电路必须是有补偿功能的。但是，对于如图1b所示的具有补偿功能的AMOLED像素电路，TFT面板不仅需要有栅极扫描信号，而且还需要与栅极扫描信号反相的发光控制信号。

通常，栅极驱动电路(单元)不仅可以输出扫描信号S[n](用于向像素电路提供栅极扫描信号V_SCAN)，而且其电路内部一般还有两路相关信号：自举节点Q上电压和低电平维持控制端的电压。利用这三种信号并配合外部的时钟信号，能够较灵活地产生AMOLED面板所需要的发光控制信号E[n]等其他信号来。此外，由于AMOLED像素电路需要一定的时间来做TFT或者OLED的特性漂移补偿，因此，对GOA产生的信号有一定要求，例如S[n]和E[n]具有一定的偏移量。而S[n]和E[n]的偏移量也可能通过上述三种信号的波形控制来实现。

为使本申请的申请目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

首先对一些术语进行说明：

本申请中的晶体管可以为双极型晶体管或场效应晶体管。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。显示器中的晶体管通常为一种场效应晶体管：薄膜晶体管(TFT)。下面以晶体管为场效应晶体管为例对本申请做详细的说明，在其它实施例中晶体管也可以是双极型晶体管。

偏差量是指两路信号之间，其中一路的有效电平结束时到另一路有效电平开始时之间的时间间隔。譬如当有效电平为高电平时，其中一路的下降沿与另一路的上升沿之间的时间间隔。

交叠是指两路信号至少在某一相同时刻都处于有效电平状态，因此，不交叠为两路信号没有共同处于有效电平状态的时刻。

本实施中有效电平为高电平，在其它可替换的实施例中，也可以根据选取的晶体管确定有效电平为低电平。

实施例一：

请参考图2，为本实施例公开的一种栅极驱动电路单元电路结构图，包括：驱动模块20、输入模块10、低电平维持模块30和发光控制模块40，其中，

输入模块10与驱动模块20耦合形成自举节点Q，自举节点Q响应第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2的电平控制切换开关状态。例如用于从第一脉冲信号输入端输入第一脉冲信号V_I1，给自举节点Q充电提供驱动电压；还用于从第二脉冲信号输入端输入第二脉冲信号V_I2，将自举节点Q耦合至低电平端。在一种具体实施例中，输入模块10可以包括用于输入第一脉冲信号V_I1的第一晶体管T1以及用于输入第二脉冲信号V_I2的第三晶体管T3，其中，第一晶体管T1的控制极(例如栅极)耦合至第一极(例如漏极)，用于输入第一脉冲信号V_I1；第一晶体管T1的第二极(例如源极)耦合至第三晶体管T3的第一极(例如漏极)形成自举节点Q；第三晶体管T3的控制极(例如栅极)用于输入第二脉冲信号V_I2，第二极(例如源极)用于耦合至低电平端。在其它实施例中，也可以是其它现有的输入方式。需要说明的是，自举节点Q完成充电和放电过程即完成了栅极驱动电路单元开关状态的切换。

驱动模块20用于通过开关状态切换，将第一信号V_A的有效电平传送到栅极驱动电路单元的扫描信号输出端，从而输出扫描信号S[n]。在自举节点Q充电获得驱动电压后，将第一信号V_A传送到栅极驱动电路单元的信号输出端。在一种具体实施例中，驱动模块20可以包括用于耦合到栅极驱动电路单元的扫描信号输出端的第二晶体管T2和用于存储驱动控制端Q电荷的第一电容C1，例如，第二晶体管T2的控制极(例如栅极)耦合至自举节点Q，第一极(例如漏极)用于输入第一信号V_A，第二极(例如源极)为栅极驱动电路单元的扫描信号输出端；第一电容C1分别耦合至第二晶体管T2的控制极(例如栅极)和第二极(例如源极)之间。在其它实施例中，也可以是其它现有的驱动方式。

低电平维持模块30用于通过其低电平维持控制端切换的开关状态，在该栅极驱动电路单元输出扫描信号后将驱动模块20的扫描信号输出端维持在低电平。在一具体实施例中，低电平维持模块30包括第五晶体管T5和第八晶体管T8，第五晶体管T5和第八晶体管T8的控制极(例如栅极)为其低电平维持控制端，耦合至发光控制模块40的发光控制信号输出端；第五晶体管T5和第八晶体管T8的第二极(例如源极)用于耦合至低电平端；第五晶体管T5的第一极(例如漏极)耦合至扫描信号输出端；第八晶体管T8的第一极(例如漏极)耦合至自举节点Q；在低电平维持控制端获得有效电平时，第五晶体管T5和第八晶体管T8导通，分别将扫描信号输出端和自举节点Q耦合至低电平端，维持扫描信号输出端和自举节点Q的低电平。在另一具体实施例中，低电平维持模块30还可以包括第四晶体管T4，第四晶体管T4的第一极(例如漏极)耦合至扫描信号输出端，第二极(例如源极)用于耦合至低电平端，控制极(例如栅极)用于输入第二脉冲信号V_I2，第四晶体管T4响应第二脉冲信号V_I2的有效电平导通将扫描信号输出端耦合至低电平端，当然，也能实现第一电容C1的放电过程。在其它实施例中，也可以是其它现有的低电平维持方式，或者增加/减少若干元器件。

需要说明的是，上述各个模块只是以示例的方式原理性地阐述栅极驱动电路单元，各模块均可采用现有的技术方案，因此，上述各模块中，有些细节并未详细描述，本领域普通技术人员依据现有的技术方案能够实现栅极驱动电路单元各模块之间的连接。

发光控制模块40包括发光控制信号输出端，用于向本级像素电路提供发光控制信号E[n]；发光控制模块40耦合至自举节点Q，用于通过切换开关状态，调整其输出的发光控制信号E[n]。

本实施例中，各时钟信号的时序关系应满足如下条件：第一脉冲信号V_I1的有效电平到来时间早于第一信号V_A的有效电平到来时间，第一信号V_A的有效电平到来时间早于第二脉冲信号V_I2的有效电平到来时间；第一信号V_A的有效电平与第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2的有效电平不交叠。

请参考图2和图3，在具体实施例中，发光控制模块40包括：第六晶体管T6、第七晶体管T7和第九晶体管T9，其中，第六晶体管T6的第一极(例如漏极)和第七晶体管T7的第一极(例如漏极)用于耦合至高电平端；第六晶体管T6的第二极(例如源极)耦合至第七晶体管T7的控制极(例如栅极)；第六晶体管T6的控制极(例如栅极)用于耦合至高电平端(如图3所示)或者用于输入第一信号V_A(如图2所示)；第七晶体管T7的第二极(例如源极)耦合至第九晶体管T9的第一极(例如漏极)形成发光控制信号输出端；第九晶体管T9的控制极(例如栅极)耦合至自举节点Q；第九晶体管T9的第二极(例如源极)用于耦合至低电平端；低电平维持模块30的低电平维持控制端耦合至发光控制信号输出端。

为方便后续的描述，本实施例、后续实施例以及其它实施例中，假设各时钟信号和脉冲信号的高电平(高电位)值为V_H，低电平(低电位)值为V_SS。

请参考图4，为本实施例栅极驱动电路单元模拟的工作时序图，下面将结合图4具体说明图2和图3所示栅极驱动电路单元的工作工程。

(Ⅰ)对于驱动模块20和输入模块10

第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2的有效电平(例如高电平，下同)相继到来时，本级栅极驱动电路单元处于选通阶段，完成本级栅极驱动电路单元信号输出端输出扫描信号S[n]的上拉和下拉过程，该阶段为栅极驱动电路单元驱动模块20和输入模块10的工作阶段。

第一脉冲信号V_I1的有效电平到来时，第一信号V_A和第二脉冲信号V_I2均为低电平。此时，第一晶体管T1导通，第一脉冲信号V_I1通过导通的第一晶体管T1对自举节点Q充电，并将电荷存储在第一电容C1中，由于Q点被上拉到高电平电压，于是第二晶体管T2被打开，此时，第二晶体管T2的控制极-第二极(例如栅极-源极，下同)之间也存储了高电平电压。

第一信号V_A的有效电平到来时，第一脉冲信号V_I1的有效电平结束，变为低电平，此时，第二脉冲信号V_I2依旧为低电平。与第二晶体管T2控制极(例如栅极)相连的第一晶体管T1和第三晶体管T3均处于关闭状态，因此，第二晶体管T2的控制极(例如栅极)处于悬浮状态；第二晶体管T2的第一极(例如漏极)电压被上拉到与第一信号V_A等幅值的高电平电压，第二晶体管T2的栅极-源极之间的电压被自举到更高的电位。

第二脉冲信号V_I2的有效电平到来时，第三晶体管T3和第四晶体管T4均导通，于是，第二晶体管T2的控制极(例如栅极)和第一极(例如漏极)分别被第三晶体管T3和第四晶体管T4耦合到低电平端，从而该两极的电位被下拉到低电平电压V_SS。

(Ⅱ)对于低电平维持模块30

在扫描信号输出端电位下拉至低电平V_L之后，本级栅极驱动电路单元进入非选通状态。扫描信号输出端的输出扫描信号S[n]的电位必须维持在低电平，以避免与扫描信号输出端相连的显示器像素中的开关晶体管误导通，导致图像信息写入错误，该过程为维持阶段。

此外，对于驱动模块20，第二晶体管T2的栅极和源极的电压容易受到时钟馈通效应的影响，它们的电压会跟随第一信号V_A的改变而浮动。而对于GOA电路而言，在栅极扫描信号之外，大部分的时候GOA电路的输出应该是处于低电平维持状态。第二晶体管T2的栅极和源极的电压的浮动可能会在栅极驱动电路链路中传递，导致GOA输出的栅极扫描信号在低电平维持部分出现幅值较大的噪声电压，而且这种噪声电压有可能逐级累积，最终导致GOA电路输出的逻辑紊乱。

为了抑制时钟馈通效应的影响，在GOA电路中引入了低电平维持模块30，在其低电平维持控制端获得有效电平时，第五晶体管T5和第八晶体管T8导通，分别将自举节点Q和扫描信号输出端耦合至低电平端，维持在低电平电压V_SS，从而维持GOA电路输出的栅极扫描信号的低电平电压。

需要说明的是，在低电平维持阶段，发光控制信号E[n]应保持高电平，因此，在本实施例中，低电平维持控制端耦合至发光控制信号输出端，低电平维持控制端的有效电平由发光控制信号E[n]提供。

以上主要为产生GOA的栅极扫描信号S[n]。发光控制模块40则用于产生GOA的发光控制信号E[n]。

(Ⅲ)对于发光控制模块40

大体上，发光控制信号E[n]的电平逻辑与栅极扫描信号S[n]是相反的：当栅极扫描信号S[n]为低电平时，发光控制信号E[n]为高电平；反之在栅极扫描信号S[n]为高电平时，发光控制信号E[n]为低电平。这种时序的控制主要是因为AMOLED像素电路有驱动电流补偿和发光这两个阶段。因此，以上这两个状态分别对应于发光和驱动电流补偿阶段栅极扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]的电平状态。

如图2和图3所示的栅极驱动电路单元电路中，发光控制模块40包括第六晶体管T6、第七晶体管T7和第九晶体管T9。下面将根据栅极驱动电路单元工作的阶段来阐释发光信号控制部分的工作原理。

(3.1)Q点为高电平阶段

在预充电或者自举时段，Q点为高电平，因此第九晶体管T9被打开，发光控制信号输出端被耦合到低电平端，发光控制信号E[n]被下拉到低电平电压。

在一种具体实施例中，请参考图2，由于在Q点的预充电阶段，第一信号V_A为低电平，因此第六晶体管T6为关闭状态，第七晶体管T7的控制极(例如栅极)变成悬浮，于是第七晶体管T7的控制极(例如栅极)电位会随着E[n]电压的降低而降低，第七晶体管T7的导通能力下降，这有利于发光控制信号E[n]被更充分地下拉到低电平电压。而在Q点的自举阶段，第一信号V_A变为高电平，于是第六晶体管T6被打开，第七晶体管T7的栅极被上拉到高电平电压V_H，第七晶体管T7的控制极-第二极之间(例如栅极-源极之间)建立起电压差V_H-V_L。

另一种具体实施例中，请参考图3，第六晶体管T6的控制极(例如栅极)与第一极(例如漏极)耦合，均用于耦合至高电平端，用于输入高电平电压V_H，于是，第六晶体管T6和第七晶体管T7在高电平V_H的控制下保持导通。在Q点的预充电阶段，由于第六晶体管T6导通，第七晶体管T7等效于一个数值较小的电阻。在Q点的预充电阶段，导通的第九晶体管T9将第七晶体管T7的第二极(例如源极)即发光控制信号E[n]输出端耦合至低电平端；而在Q点的自举阶段，第九晶体管T9被更充分地打开，于是第九晶体管T9可以等效为一个更小的电阻，而第七晶体管T7的控制极(例如栅极)保持高电平电压V_H，于是，第七晶体管T7的控制极-第二极之间(例如栅极-源极之间)也建立起电压差。

(3.2)Q点被下拉到低电平

在自举节点Q被下拉到低电平时，第一信号V_A为低电平。

在一种具体实施例中，请参考图2，由于第一信号V_A为低电平，于是，第六晶体管T6再次关闭，第七晶体管T7的控制极(例如栅极)成为悬浮状态。但是由于T7已经在(3.1)阶段预先被开启，所以第七晶体管T7等效于一个数值较小的电阻。而第七晶体管T7的第二极(例如源极)耦合的是AMOLED面板上整行像素中发光控制晶体管的控制极(例如栅极)，因此，第七晶体管T7的第二极(例如源极)上所连接的负载可以等效于一系列串联在一起的RC串。高电平电压V_H通过导通的第七晶体管T7管给发光控制信号输出端上的RC负载充电，将发光控制信号输出端的电位上拉到高电平。

在另一种具体实施例中，请参考图3，由于自举节点Q被下拉到低电平，第九晶体管T9断开，而第六晶体管T6和第七晶体管T7在高电平V_H的控制下导通。此时，第七晶体管T7也等效于一个数值较小的电阻，而第七晶体管T7的第二极(例如源极)耦合的是AMOLED面板上整行像素中发光控制晶体管的控制极(例如栅极)，于是，高电平电压V_H可以通过导通的第七晶体管T7给发光控制信号输出端上的RC负载充电，将发光控制信号输出端的电位上拉到高电平。

请参考图4，栅极驱动电路单元扫描信号输出端上的负载为电阻1500欧姆，电容150pF；发光控制信号输出端上的负载为电阻1500欧姆，电容150pF；第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2分别超前和滞后于扫描信号S[n]一个脉冲宽度。扫描信号S[n]的脉冲输出后，其电压变化为低电平时，发光控制信号E[n]的电压开始上升并且快速地达到高电平电压。换言之，S[n]和E[n]的状态变化过程几乎同步的，期间并没有插入新的时间偏差量(offset)，所以相应的其偏差量为0。发光控制信号E[n]的上升过程较快，这是因为通过自举效应，第七晶体管T7具有较强的上拉能力。

通过简单的分析就可以得到，如果不采用图2所示的这种第六晶体管T6和第七晶体管T7上拉结构，那么由于发光控制信号输出端上存在较大的负载电阻和电容，于是输出电压上升速度将严重地受限，而且其幅度较之V_H也会低一个阈值电压左右。在自举节点Q预充电或者自举阶段，E[n]的低电平能够下拉到接近V_L，这主要是因为第九晶体管T9的栅极受到自举节点Q的调制，由于自举节点Q的电压幅度较高，因此第九晶体管T9具有较强的下拉能力。

需要说明的是，上述实施例中可能存在直流通路的问题即Q点为高电平时，第七晶体管T7和第九晶体管T9同时导通，于是E[n]的低电平取决于T7和T9的导通电阻的分压，其实际值高于V_L；另外，扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]不存在偏差量，而当扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]存在偏差量时，请参考图3，发光控制模块40应优选还包括：第十晶体管T10。第十晶体管T10的控制极(例如栅极)耦合至自举节点Q；第十晶体管T10的第一极(例如漏极)耦合至第七晶体管T7的控制极(例如栅极)；第十晶体管T10的第二极(例如源极)用于耦合至低电平端。在这种改进的发光控制模块40作用下，第七晶体管T7的控制极和第二极(例如栅极和源极)分别由第十晶体管T10和第九晶体管T9连接到低电平电压，于是在自举节点Q的预充电或自举时段，第七晶体管T7的栅极-源极电压差等于0，其工作于关断区域。虽然这个时段(Q点为高电平时段)中，第六晶体管T6仍然处于开启状态，但是相比于第七晶体管T7，第六晶体管T6只是起到辅助作用，其宽长比的设计值一般远小于第七晶体管T7的宽长比，于是第七晶体管T7的控制极(例如栅极)电位还是能够更好地被拉低。另外，扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]在偏差量期间，自举节点Q为高电平，第九晶体管T9和第十晶体管T10分别将发光扫描信号S[n]和第七晶体管T7的控制极(例如栅极)下拉到低电平电压。于是，扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]在偏差量期间均较好地保持着低电平状态。另一方面，当Q点为低电平时，第九晶体管T9和第十晶体管T10处于关闭状态，第六晶体管T6和第七晶体管T7被打开，而且第七晶体管T7的控制极(例如栅极)会由于自举效应而抬高到高于V_H的状态，于是发光控制信号E[n]能够无电平损失地被抬高到V_H。

需要说明的是，图2所示的实施例中未示出第十晶体管T10，根据上述描述，本领域普通技术人员应当理解，在优选的实施例中，图2所示的栅极驱动电路单元也可以包括第十晶体管T10，具体连接关系与上述实施例相同，在此不再赘述。

综上所述，本实施例公开的栅极驱动电路单元电路结构简单，而且用作栅极驱动电路单元时，不仅能够产生出来栅极扫描信号，还能够产生具有较强驱动能力的发光控制信号，而且所产生的发光控制信号与栅极扫描信号之间具有正确的时序配合关系，能够满足AMOLED面板驱动的要求。

实施例二：

级联上述实施例公开的栅极驱动电路单元，本实施例公开了一种栅极驱动电路。请参考图5，为本实施例栅极驱动电路单元的一种电路结构框图，每级栅极驱动电路单元需要有5个输入信号：高电平信号V_H、低电平信号V_SS、第一信号V_A(时钟信号)、第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2，其输出两路信号：扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]。

根据栅极驱动电路与有源TFT面板的时序配合关系，通过简单的推理可以得到，采用图5所示的栅极驱动电路单元组成完整的栅极驱动电路时，高电平和低电平端子可以短接到一起；近邻级的时钟信号之间应该具有一定的相位偏斜；各级栅极驱动电路单元第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2可以取自近邻的栅极驱动电路单元。

从图4所示的单级栅极驱动电路单元的时序图可知，栅极驱动电路单元输出的扫描信号S[n]的有效电平截取自第一信号V_A(时钟信号)的某一次高电平脉冲。因此，第一信号V_A的设置应该根据所要求的扫描信号来确定。例如，当所要求的扫描信号S[n]是交叠的，则要求一组交叠的时钟信号；当所要求的栅极扫描信号是非交叠的，则要求一组不交叠的时钟信号。

请参考图6，为本实施例公开的一种栅极驱动电路，其中，S[n]和E[n]分别表示第n级栅极驱动电路单元的输出扫描信号和发光控制信号，n＝1、2、3、4……。该栅极驱动电路包括：

多个级联的栅极驱动电路单元。

多条时钟线(CLK1和CLK2等)，用于向各级栅极驱动电路单元传输所需时钟信号(第一信号V_A)。

启动信号线STV，耦合至首级栅极驱动电路单元的第一脉冲信号V_I1的输入端，用于向首级栅极驱动电路单元发送启动信号以启动栅极驱动电路开始工作。

高电平线和公共地线分别耦合至每一级栅极驱动电路单元的高电平端和低电平端，为每一级栅极驱动电路单元提供高电平信号和低电平信号。

具体地，本级栅极驱动电路单元的第一脉冲信号V_I1应该对应地取自超前该级栅极驱动电路单元的扫描信号，本级栅极驱动电路单元的第二脉冲信号V_I2应该对应地取自滞后该级栅极驱动电路单元的扫描信号。在具体实施例中，超前和滞后的级数基于本级欲输出扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]的时序确定。在一种实施例中，本级栅极驱动电路单元的第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2分别由其前一级和后一级的栅极驱动电路单元的扫描信号输出端提供。在另一种实施例中，本级欲输出扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]的偏差量为k倍第二脉冲信号V_I2的有效电平宽度，本级栅极驱动电路单元的第二脉冲信号V_I2则由滞后其k+1级的栅极驱动电路单元的扫描信号输出端提供，其中，k为不超过栅极驱动电路单元总数的正整数。下文具体说明：

在第一种实施例中，请参考图6，CLK1和CLK2提供的为两个占空比为50％的时钟信号，它们的脉冲不交叠。对于第m级栅极驱动电路单元而言，其第一脉冲信号V_I1输入节点连接到第m-1级栅极驱动电路单元的输出扫描信号输出端，其第二脉冲信号V_I2输入节点连接到第m+1级栅极驱动电路单元的输出扫描信号输出端。奇数级栅极驱动电路单元的第一信号V_A由时钟线CLK1提供，偶数级栅极驱动电路单元的第一信号V_A由时钟线CLK2提供。对于包括n级单元的栅极驱动电路，其输出包括n级的扫描信号S[1]～S[n]，以及n级的发光控制信号E[1]～E[n]。请参考图7，为该实例栅极驱动电路的模拟结果。其中，S[0]和S[5]是第0行和第5行的栅极扫描信号，S[1]～S[4]以及E[1]～E[4]是栅极驱动电路的输出信号。而且在各级扫描信号S[1]～S[4]输出端和发光控制信号E[1]～E[4]输出端都分别挂接了阻值为1500负载电阻，容值为150pF的负载电容。图7表明，本实施例公开的栅极驱动电路不仅能够正常地输出栅极扫描信号S[1]～S[4]，而且能够产生时序正确的发光控制信号E[1]～E[4]。该实施例中，扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]之间无偏差量。

在另一种实施例中，当各级栅极驱动电路单元欲输出扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]需要存在偏差量时，可以通过调整第一脉冲信号V_I1和第二脉冲信号V_I2的时序关系来实现。与上述实施例不同之处在于，以调整第二脉冲信号V_I2的时序来控制本级栅极驱动电路单元欲输出扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]的偏差量。在第一种实施例中，第m级栅极驱动电路单元第二脉冲信号V_I2由第m+1级扫描信号提供，于是，第m级栅极驱动电路单元自举节点Q电压在第m+1级栅极驱动电路单元的扫描信号S[n]有效电平到来时被下拉到低电平电压，E[n]信号跟随着变成高电平。请参考图4，自举节点Q的电压波形来看，其波形为“单肩”状，总的来说，Q点单肩状波形对应的S[n]和E[n]的偏差量为0。而在本实施例中，当本级栅极驱动电路单元欲输出扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]的偏差量为k倍(例如2倍)第二脉冲信号V_I2的有效电平宽度时，则可将第m级栅极驱动电路单元第二脉冲信号V_I2输入端连接到第m+3级的扫描信号S[n]输出端，即由第m+3级的扫描信号S[n]提供第m级栅极驱动电路单元的第二脉冲信号V_I2，此时，第m级栅极驱动电路单元自举节点Q所存储的电压被延缓到第m+3级扫描信号S[n]到来才进行放电。请参考图8，为第m级栅极驱动电路单元的模拟工作时序图，S[n]和E[n]的偏移量为2个脉冲宽度，扫描信号S[n]输出端上的负载为电阻1500欧姆，电容150pF；E[n]输出端上的负载为电阻1500欧姆，电容150pF。由于第二脉冲信号V_I2延迟到来，自举节点Q放电时间延迟，因此，自举节点Q的电压波形变为“双肩状”。自举节点Q的右肩宽度为2倍脉冲宽度，S[n]和E[n]的偏差量亦为2倍脉冲宽度。各级自举节点Q的右肩宽度以及S[n]和E[n]的偏差量都可以通过本级第二脉冲信号V_I2对应地调节，具体为第m级的第二脉冲信号V_I2由第m+(k+1)级扫描信号S[n]提供即可。图8表明该实施例栅极驱动电路的逻辑正确，而且能够正确地产生S[n]和E[n]的偏移。

综上所述，本实施例公开的栅极驱动电路具有如下特点：

(1)本实施例公开的栅极驱动电路不仅能够产生栅极扫描信号(作为栅极驱动电路时)，还能够产生具有较强驱动能力的发光控制信号，而且所产生的发光控制信号与栅极扫描信号之间具有正确的时序配合关系，能够满足AMOLED面板驱动的要求。

(2)低电平维持模块低电平维持模块控制端的状态切换信号与发光控制信号是复用的，于是整体的电路结构简单，有利于窄边框有源TFT面板的实现。

(3)在优选的实施例中，可以方便地调节扫描信号S[n]和发光控制信号E[n]之间的偏差量，可以用于不同类型的AMOLED面板。

(4)相对于没有将栅极驱动电路(共n级栅极驱动电路单元，用作栅极驱动电路)集成于TFT面板上的有源TFT面板而言，节省将近2n个的外接引脚。因此，本实施例公开的栅极驱动电路对于形成窄边框的AMOLED显示面板是极为有利的。

基于上述栅极驱动电路，本实施例还公开了一种AMOLED显示器，包括：由多个像素构成的二维像素阵列，以及与阵列中每个像素相连的第一方向的多条数据线和第二方向的多条栅极扫描线；数据驱动电路，为数据线提供数据信号；上述各实施例的栅极驱动电路，为栅极扫描线提供栅极驱动信号。

上述各实施例中，以IGZO-TFT为优选的晶体管，在其它可替代的实施例中，本申请的技术方案也适用于其它能够具有相同、等效或类似逻辑功能的晶体管，譬如铝锌氧化物晶体管(AZO)，铟锌氧化物晶体管(IZO)等等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种栅极驱动电路，包括级联的至少一个栅极驱动电路单元，栅极驱动电路单元包括：

驱动模块(20)，用于通过开关状态切换，将第一信号(V_A)的有效电平传送到栅极驱动电路单元的扫描信号输出端，从而输出扫描信号(S[n])；

输入模块(10)，与驱动模块(20)耦合形成自举节点(Q)，所述自举节点(Q)响应第一脉冲信号(V_I1)和第二脉冲信号(V_I2)的电平控制切换开关状态；

低电平维持模块(30)，用于通过其低电平维持控制端切换的开关状态，在该栅极驱动电路单元输出扫描信号后将驱动模块(20)的扫描信号输出端维持在低电平；

其特征在于，还包括：发光控制模块(40)，其包括发光控制信号输出端，用于向本级像素电路提供发光控制信号(E[n])；所述发光控制模块(40)耦合至所述自举节点(Q)，用于通过切换开关状态，调整其输出的发光控制信号(E[n])；

第一脉冲信号(V_I1)的有效电平到来时间早于第一信号(V_A)的有效电平到来时间，第一信号(V_A)的有效电平到来时间早于第二脉冲信号(V_I2)的有效电平到来时间；

所述第一信号(V_A)的有效电平与第一脉冲信号(V_I1)和第二脉冲信号(V_I2)的有效电平不交叠。

2.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述发光控制模块(40)包括：第六晶体管(T6)、第七晶体管(T7)和第九晶体管(T9)；

第六晶体管(T6)的第一极和第七晶体管(T7)的第一极用于耦合至高电平端；第六晶体管(T6)的第二极耦合至第七晶体管(T7)的控制极；第六晶体管(T6)的控制极用于耦合至高电平端或者用于输入第一信号(V_A)；

第七晶体管(T7)的第二极耦合至第九晶体管(T9)的第一极形成发光控制信号输出端；第九晶体管(T9)的控制极耦合至自举节点(Q)；第九晶体管(T9)的第二极用于耦合至低电平端；

所述低电平维持模块(30)的低电平维持控制端耦合至所述发光控制信号输出端。

3.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述发光控制模块(40)还包括：第十晶体管(T10)；

第十晶体管(T10)的控制极耦合至自举节点(Q)；第十晶体管(T10)的第一极耦合至第七晶体管(T7)的控制极；第十晶体管(T10)的第二极用于耦合至低电平端。

4.如权利要求1-3任意一项所述的栅极驱动电路，其特征在于，栅极驱动电路包括多级级联的栅极驱动电路单元；

本级栅极驱动电路单元的第一脉冲信号(V_I1)和第二脉冲信号(V_I2)分别由超前和滞后其的栅极驱动电路单元的扫描信号输出端提供；

超前和滞后的级数基于本级欲输出扫描信号(S[n])和发光控制信号(E[n])的时序确定。

5.如权利要求4所述的栅极驱动电路，其特征在于，本级栅极驱动电路单元的第一脉冲信号(V_I1)和第二脉冲信号(V_I2)分别由其前一级和后一级的栅极驱动电路单元的扫描信号输出端提供。

6.如权利要求4所述的栅极驱动电路，其特征在于，本级欲输出扫描信号(S[n])和发光控制信号(E[n])的偏差量为k倍第二脉冲信号(V_I2)的有效电平宽度，本级栅极驱动电路单元的第二脉冲信号(V_I2)由滞后其k+1级的栅极驱动电路单元的扫描信号输出端提供；所述k为正整数。

7.如权利要求1-3任意一项所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述输入模块(10)包括：第一晶体管(T1)和第三晶体管(T3)；

第一晶体管(T1)的控制极耦合至第一极，用于输入第一脉冲信号(V_I1)；第一晶体管(T1)的第二极耦合至第三晶体管(T3)的第一极形成自举节点(Q)；

第三晶体管(T3)的控制极用于输入第二脉冲信号(V_I2)，第二极用于耦合至低电平端。

8.如权利要求1-3任意一项所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述低电平维持模块(30)包括：第五晶体管(T5)和第八晶体管(T8)，或者还包括：第四晶体管(T4)；

第五晶体管(T5)和第八晶体管(T8)的控制极为其低电平维持控制端，耦合至发光控制模块(40)的发光控制信号输出端；第五晶体管(T5)和第八晶体管(T8)的第二极用于耦合至低电平端；第五晶体管(T5)的第一极耦合至扫描信号输出端；第八晶体管(T8)的第一极耦合至自举节点(Q)；

第四晶体管(T4)的第一极耦合至扫描信号输出端，第二极用于耦合至低电平端，控制极用于输入第二脉冲信号(V_I2)。

9.如权利要求1-3任意一项所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述驱动模块(20)包括第二晶体管(T2)和第一电容(C1)；

第二晶体管(T2)的控制极耦合至自举节点(Q)，第一极用于输入第一信号(V_A)，第二极为栅极驱动电路单元的扫描信号输出端；

第一电容(C1)分别耦合至第二晶体管(T2)的控制极和第二极之间。

10.一种AMOLED显示器，其特征在于，包括：由多个像素构成的二维像素阵列，以及与阵列中每个像素相连的第一方向的多条数据线和第二方向的多条栅极扫描线；

数据驱动电路，为数据线提供数据信号；

如权利要求1-9任意一项所述的栅极驱动电路，为所述栅极扫描线提供栅极驱动信号。