CN107331360B - Goa电路及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及GOA电路及液晶显示装置。该GOA电路包括：多个级联的GOA单元，第N级GOA单元包括上拉控制单元，上拉单元，下拉单元，下拉维持单元，以及自举电容(Cb)；所述上拉单元，下拉维持单元和自举电容(Cb)分别与该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和栅极信号输出端(G(N))连接，所述上拉控制单元和下拉单元分别与该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))连接；所述下拉维持单元包括：第一薄膜晶体管(T61)，第二薄膜晶体管(T62)，第三薄膜晶体管(T64)，第四薄膜晶体管(T43)，以及第五薄膜晶体管(T33)。本发明还提供了相应的液晶显示装置。本发明的GOA电路及液晶显示装置，减少了TFT数量，减少了布局空间，益于GOA产品窄边框设计。

Description

GOA电路及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及一种GOA电路及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
主动式液晶显示器中，每个子像素具有一个薄膜晶体管(TFT)，其栅极(Gate)连接至水平扫描线，漏极(Drain)连接至垂直方向的数据线，源极(Source)则连接至像素电极。在水平扫描线上施加足够的电压，会使得该条水平扫描线上的所有TFT打开，此时该条水平扫描线上的像素电极会与垂直方向上的数据线连通，从而将数据线上的显示信号电压写入像素，控制不同液晶的透光度进而达到控制色彩的效果。目前主动式液晶显示面板水平扫描线的驱动主要由面板外接的芯片(IC)来完成，外接的IC可以控制各级水平扫描线的逐级充电和放电。GOA技术，即Gate Driver ON Array(阵列基板行驱动)技术，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。
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单元的主要结构包括上拉单元，上拉控制单元，下拉单元和下拉维持单元，以及负责电位抬高的自举(Boast)电容等；上拉单元主要负责将时钟信号(Clock)输出为栅极信号；上拉控制单元负责控制上拉单元的打开时间，一般连接前面级GOA电路传递过来的级传信号或者栅极信号；下拉单元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；下拉维持单元则负责将栅极输出信号和上拉单元的栅极信号(通常称为Q点)维持在关闭状态(即负电位)；自举电容则负责Q点的二次抬升，这样有利于上拉单元的G(N)输出。
随着TFT性能的提升，GOA技术目前已经普遍应用于液晶面板中，GOA技术具有很多的优点，可以节省行驱动芯片，提升客户良率，实现无边框设计等。目前普通的GOA电路架构如图1所示，主要由上拉控制单元T11，上拉单元(包含T21，T22)，下拉单元T41,和下拉维持单元(包含T61/T62/T63/T64，T33，T43)，自举电容Cb等组成。图2为现有的普通GOA电路架构的输入信号和节点波形示意图，图2中，CK和XCK表示输入GOA单元的时钟信号的波形，XCK和CK相位相反，VSS表示GOA单元所连接的恒压低电平的波形，ST(N-1)和ST(N)分别表示相应GOA单元的级传信号的波形，G(N-1)，G(N)和G(N+1)分别表示相应GOA单元的栅极信号输出端的行扫描信号波形，Q(N)和P(N)表示相应GOA单元的节点Q和节点P处的波形。
图1所示仅为现有GOA电路架构一种基本电路架构，图2所示为一种适合该电路架构的输入信号和节点波形，可具体结合图2来理解电路工作过程。其中，对于第N级GOA单元，其上拉控制单元连接第N-4级GOA单元的级传信号输出端ST(N-4)和栅极信号输出端G(N-4)；上拉单元连接时钟信号CK和第N级GOA单元的级传信号输出端ST(N)，负责将时钟信号CK通过第N级的栅极信号输出端G(N)输出至对应的水平扫描线以及输出第N级GOA单元的级传信号；下拉单元T41负责拉低第N级的栅极信号输出端G(N)的电位；低频时钟信号LC2和恒压低电平信号VSS1输入下拉维持单元，低频时钟信号LC2可以为恒压高电平信号，恒压低电平信号VSS1的波形可以如图2中的VSS所表示，下拉维持单元用于维持拉低第N级的栅极信号输出端G(N)的电位和上拉单元的节点Q(N)的电位，以使栅极信号输出端G(N)所输出栅极信号维持在关闭状态。其中下拉维持单元的主要组成部分是反相器100，目前最常用的就是图1中的达林顿结构，但是达林顿结构需要较多的TFT，空间上并不经济。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种GOA电路，改进GOA电路设计，减少TFT数量。
本发明的另一目的在于提供一种液晶显示装置，改进GOA电路设计，减少TFT数量。
为实现上述目的，本发明提供了一种GOA电路，包括：多个级联的GOA单元，其中第N级GOA单元对第N级水平扫描线的充电进行控制，该第N级GOA单元包括上拉控制单元，上拉单元，下拉单元，下拉维持单元，以及自举电容；所述上拉单元，下拉维持单元和自举电容分别与该第N级GOA单元的第一节点和栅极信号输出端连接，所述上拉控制单元和下拉单元分别与该第N级GOA单元的第一节点连接；所述下拉维持单元包括：
第一薄膜晶体管，其栅极输入一低频时钟信号，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点和输入所述低频时钟信号；
第二薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点和输入一恒压低电平信号；
第三薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的级传信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点和输入所述恒压低电平信号；
第四薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的第二节点，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点和输入所述恒压低电平信号；
第五薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的第二节点，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的栅极信号输出端和输入所述恒压低电平信号。
其中，所述上拉控制单元包括：第六薄膜晶体管，其栅极连接第N－m级GOA单元的级传信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点和该第N－m级GOA单元的栅极信号输出端，m为自然数。
其中，所述第六薄膜晶体管的栅极连接第N－4级GOA单元的级传信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点和该第N－4级GOA单元的栅极信号输出端。
其中，所述上拉单元包括：
第七薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的栅极信号输出端和输入一时钟信号；
第八薄膜晶体管，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的级传信号输出端和输入所述时钟信号。
其中，所述下拉单元包括：第九薄膜晶体管，其栅极连接第N+m级GOA单元的栅极信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点和输入所述恒压低电平信号。
其中，所述第九薄膜晶体管的栅极连接第N+4级GOA单元的栅极信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点和输入所述恒压低电平信号。
其中，所述低频时钟信号为恒压高电平信号。
本发明还提供了一种液晶显示装置，其包括上述的GOA电路。
综上，本发明的GOA电路及液晶显示装置，减少了TFT数量，减少了布局空间，益于GOA产品窄边框设计。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有的普通GOA电路架构示意图；
图2为现有的普通GOA电路架构的输入信号和节点波形示意图；
图3为本发明GOA电路一较佳实施例的架构示意图；
图4为本发明新电路结构与现有普通电路结构的输出波形对比示意图。
具体实施方式
参见图3，其为本发明GOA电路一较佳实施例的架构示意图。本发明的GOA电路包括多个级联的GOA单元，其中第N级GOA单元对第N级水平扫描线的充电进行控制，如图3所示，该第N级GOA单元包括上拉控制单元，上拉单元，下拉单元，下拉维持单元，以及自举电容Cb；上拉单元，下拉维持单元和自举电容Cb分别与节点Q(N)和栅极信号输出端G(N)连接，上拉控制单元和下拉单元分别与节点Q(N)连接。
下拉维持单元包括：薄膜晶体管T61，其栅极输入一低频时钟信号LC2，源极和漏极分别连接节点P(N)和输入低频时钟信号LC2；薄膜晶体管T62，其栅极连接节点Q(N)，源极和漏极分别连接节点P(N)和输入一恒压低电平信号VSS1；薄膜晶体管T64，其栅极连接级传信号输出端ST(N)，源极和漏极分别连接该节点P(N)和输入恒压低电平信号VSS1；薄膜晶体管T43，其栅极连接节点P(N)，源极和漏极分别连接节点Q(N)和输入恒压低电平信号VSS1；薄膜晶体管T33，其栅极连接节点P(N)，源极和漏极分别连接栅极信号输出端G(N)和输入恒压低电平信号VSS1。低频时钟信号LC2可以为恒压高电平信号。
本发明通过改进GOA电路设计，发明一种新的反向器结构，可以减少反相器需要的TFT个数，同时不影响反相效果。相较于现有技术，本发明的反相器200中去掉了T63,将T64的栅极接ST(N)，这样可以减少反相器中的一个TFT，同时不影响G(N)输出效果。当ST(N)下拉的时候，可以更进一步将P(N)点拉到低电位，减少Q(N)点漏电，不影响G(N)输出，同时节省了一个TFT，减少了布局(Layout)空间，益于GOA产品窄边框的设计。相较于现有技术，本发明的改进之处在于反相器200，其反相效果与现有技术相同，因此本发明GOA电路工作时的时钟信号可沿用现有技术的方案。
在此较佳实施例中，上拉控制单元包括薄膜晶体管T11，其栅极连接第N－4级GOA单元的级传信号输出端ST(N－4)，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的节点Q(N)和该第N－4级GOA单元的栅极信号输出端G(N－4)。上拉单元包括：薄膜晶体管T21，其栅极连接第N级GOA单元的节点Q(N)，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的栅极信号输出端G(N)和输入一时钟信号CK；薄膜晶体管T22，其栅极连接第N级GOA单元的节点Q(N)，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的级传信号输出端ST(N)和输入时钟信号CK。下拉单元包括薄膜晶体管T41，其栅极连接第N+4级GOA单元的栅极信号输出端G(N+4)，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的节点Q(N)和输入恒压低电平信号VSS1。
根据本发明的目的及发明点，实施例可以有很多，上述实施例以最简单的GOA电路举例，减少反相器200中的TFT数量而不影响输出效果，减少了布局空间，益于GOA产品窄边框的设计。其它由本发明衍生出来的实施例也应在保护范围内。本领域技术人员可以理解，虽然在此较佳实施例中，上拉控制单元接收第N－4级GOA单元的级传信号和行扫描信号作为控制信号，下拉单元则接收第N+4级GOA单元的行扫描信号作为控制信号，但是上拉控制单元、下拉单元及上拉单元等都可以根据具体应用情况变化设计。例如，上拉控制单元中的薄膜晶体管T11，其栅极可以连接第N－m级GOA单元的级传信号输出端，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的节点Q(N)和该第N－m级GOA单元的栅极信号输出端，m为自然数；下拉单元包括中的薄膜晶体管T41，其栅极可以连接第N+m级GOA单元的栅极信号输出端，源极和漏极分别连接第N级GOA单元的节点Q(N)和输入恒压低电平信号VSS1。
通过将本发明的GOA电路应用于液晶显示装置中，有益于实现液晶显示装置的窄边框设计。
参见图4，其为本发明新电路结构与现有普通电路结构的输出波形对比示意图，其中横轴表示时间，纵轴表示电压。本发明的新GOA电路结构在减少一个TFT的基础上，与现有普通GOA电路结构相比栅极信号输出端G(N)的输出基本无恶化。
综上，本发明的GOA电路及液晶显示装置，减少了TFT数量，减少了布局空间，益于GOA产品窄边框设计。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种GOA电路，其特征在于，包括：多个级联的GOA单元，其中第N级GOA单元对第N级水平扫描线的充电进行控制，该第N级GOA单元包括上拉控制单元，上拉单元，下拉单元，下拉维持单元，以及自举电容(Cb)；所述上拉单元，下拉维持单元和自举电容(Cb)分别与该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和栅极信号输出端(G(N))连接，所述上拉控制单元和下拉单元分别与该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))连接；所述下拉维持单元包括：
第一薄膜晶体管(T61)，其栅极输入一低频时钟信号(LC2)，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点(P(N))和输入所述低频时钟信号(LC2)；
第二薄膜晶体管(T62)，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点(P(N))和输入一恒压低电平信号(VSS1)；
第三薄膜晶体管(T64)，其栅极连接该第N级GOA单元的级传信号输出端(ST(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第二节点(P(N))和输入所述恒压低电平信号(VSS1)；
第四薄膜晶体管(T43)，其栅极连接该第N级GOA单元的第二节点(P(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和输入所述恒压低电平信号(VSS1)；
第五薄膜晶体管(T33)，其栅极连接该第N级GOA单元的第二节点(P(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的栅极信号输出端(G(N))和输入所述恒压低电平信号(VSS1)；
所述上拉控制单元包括：第六薄膜晶体管(T11)，其栅极连接第N－m级GOA单元的级传信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和该第N－m级GOA单元的栅极信号输出端，m为自然数；
所述下拉单元包括：第九薄膜晶体管(T41)，其栅极连接第N+m级GOA单元的栅极信号输出端，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和输入所述恒压低电平信号(VSS1)；
所述低频时钟信号(LC2)为恒压高电平信号。
2.如权利要求1所述的GOA电路，其特征在于，所述第六薄膜晶体管(T11)的栅极连接第N－4级GOA单元的级传信号输出端(ST(N－4))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和该第N－4级GOA单元的栅极信号输出端(G(N－4))。
3.如权利要求1所述的GOA电路，其特征在于，所述上拉单元包括：
第七薄膜晶体管(T21)，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的栅极信号输出端(G(N))和输入一时钟信号(CK)；
第八薄膜晶体管(T22)，其栅极连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的级传信号输出端(ST(N))和输入所述时钟信号(CK)。
4.如权利要求1所述的GOA电路，其特征在于，所述第九薄膜晶体管(T41)的栅极连接第N+4级GOA单元的栅极信号输出端(G(N+4))，源极和漏极分别连接该第N级GOA单元的第一节点(Q(N))和输入所述恒压低电平信号(VSS1)。
5.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的GOA电路。
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