CN110992896A - 用于半导体显示的栅驱动电路单元、驱动电路及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体显示技术领域，具体为一种显示面板的栅驱动单元，驱动电路及显示装置。本发明通过若干个TFT和1个平板电容，实现面板显示中对开关TFT栅极驱动的功能单元，其包括正向输入模块、反向输入模块、上拉模块、下拉模块和一个反相器；通过驱动单元间的连接，实现栅极驱动信号的移位寄存功能，形成显示面板的栅极驱动电路。本发明通过较少的TFT及电容，实现对显示面板栅极的稳定驱动，有利于实现较高的空间利用率，窄边框，降低功耗，提高显示面板的生产效率和良品率。
Description
技术领域
本发明属于半导体显示技术领域，具体涉及一种显示面板的栅驱动单元，驱动电路及显示装置。
背景技术
以液晶显示和OLED显示为代表的显示器，是由RGB三个亚像素单元组成的像素单元，在平面内周期性排列形成的二维矩阵。显示矩阵的水平和竖直方向分别为Gate线和Data线。其中的电视信号，在经过一些列数据转换之后，输入到每一条Data线。而每一行Gate线则需要专门的驱动控制电路，控制其上的TFT处于开启或关闭状态，从而配合电视信号的输入。在显示技术发展的早期，Gate线的驱动电路（栅驱动电路）是由专门的驱动IC来完成的。
随着显示面板制造技术的不断进步，目前的生产工艺可以实现将栅驱动电路直接制造在玻璃基板上。这可以在一定程度上降低面板组件的制造成本。也可以在一定程度上减小驱动电路对空间的占用率。这样制造的驱动电路是由一个个相同的驱动单元（GOA单元）通过一定方式连接而成的。因此GOA单元中TFT的数量，将决定天线和显示面板驱动电路的大小、边框的宽度，以及产品的良品率。
基于以上背景，本发明通过若干个TFT和1个平板电容，实现面板显示中所用到的GOA单元的功能。并通过GOA单元间的连接，实现移位寄存功能。在此基础上形成显示面板的栅极驱动电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的用于半导体显示的栅驱动电路单元、驱动电路及显示装置，以实现对显示面板栅极的稳定驱动，提高空间利用率。
本发明提供的用于显示面板的栅驱动电路单元（记为GOA单元），包括正向输入模块，反向输入模块，上拉模块和下拉模块；其中：
正向输入模块由晶体管M1构成，晶体管M1的栅极为电压信号的输入端，漏极接高电平VDD，源极与pu点连接；
反向输入模块由晶体管M2构成，晶体管M2的栅极为Reset信号的输入端，漏极与pu点连接，源极与低电平VSS连接；
上拉模块由晶体管M3构成，晶体管M3的栅极与pu点连接，M源漏极中的一端连接时钟信号CLK，另一端与电路的输出端相连接；
下拉模块由晶体管M4、M5、M6和电容C1构成，晶体管M4的栅极与晶体管M3的栅极以及pu点相连；晶体管M4的漏极与晶体管M5和晶体管M6的漏极连接在pd点；同时，这三个TFT的源极连接低电平VSS。
此外，pu点的连接由晶体管M7和晶体管M8构成的反相器的输入端，pd点连接反相器的输出端。这样可以保证在晶体管M3和晶体管M4开启时，晶体管M5和晶体管M6关闭。从而保证电路的稳定输出。而当晶体管M3和晶体管M4关闭时，晶体管M5和晶体管M6打开，同时对电容C1两端进行放电。
本发明还提供一种基于上述栅驱动电路单元的驱动电路。由多个栅驱动电路单元连接而成；栅驱动电路单元相当于移位寄存器单元；具体的连接方式是，第一级移位寄存单元的输入端作为整个移位寄存器的信号输入端V1；输出端连接下一级移位寄存单元的输入端；从第二级开始，每一级移位寄存单元的输出端，连接上一单元的reset端和下一单元的输入端。通过这种方式，实现栅驱动信号的移位寄存功能。形成半导体显示面板的栅极驱动电路。如图9所示（图中为5个栅驱动电路单元），其仿真结果如图10所示。
本发明还提供一种基于上述栅驱驱动电路的显示装置。如图11所示，栅驱驱动电路中的每一个驱动电路单元的输出端，连接二维显示面板中每一条栅极线。当驱动电路位于显示面板的一侧时，每一个驱动电路单元的输出端连接显示面板中的一条栅极线。也可以把驱动电路制造在显示面板的两侧。一侧的栅极驱动电路驱动奇数行栅极线，另一侧的驱动电路驱动偶数行的栅极线。驱动电路单元之间的连接方式与图9中的连接方式相同。
本发明通过较少的薄膜晶体管（TFT）及电容，实现了对显示面板栅极的稳定驱动，有利于实现较高的空间利用率，窄边框，降低功耗，提高显示面板的生产效率和良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所涉及的一种栅极驱动电路单元。
图2为本发明中由P沟道TFT构成的饱和负载反相器。
图3为本发明中由P沟道TFT构成的电阻负载反相器。
图4 为本发明中由N沟道TFT构成的自举负载反相器。
图5 为本发明中由N沟道TFT构成的饱和负载反相器。
图6 为本发明中由N沟道TFT构成的电阻负载反相器。
图7 为本发明中由TFT构成的CMOS反相器。
图8 为本发明中图1所示电路的输入/输出结果。
图9为本发明中由栅驱动电路单元构成的驱动电路。
图10为本发明中图9所示驱动电路的输入/输出结果。
图11为本发明中基于栅驱动电路的显示装置示意图。
具体实施方式
本发明提供的用于显示面板的栅驱动电路单元，如图1中所示，包括由M1构成的正向输入模块，由M2构成的反向输入模块，由M3构成的上拉模块，由M4，M5,M6和C1构成的下拉模块，以及M7和M8构成的反相器。其中的反相器也可以是图2-图7中的一种或几种的组合。V1端是信号输入端，Vo端是信号输出端。反相器的输入端与M3的栅极相连。反相器的输出端与pd点相连。图8为上述GOA单元在工作时，输入/输出信号的时序图。对于图1中所示的驱动单元电路。
当图8中所示的输入信号V1为高电平时，M1开启，VDD信号从M1输入，pu点电位升高，使得M3和M4开启，pd处于低电位，M5和M6处于关闭状态。此时，CLK输入低电压，CLKB输入高电压。驱动电路单元输出Vo为低电压。
当图8中所示的输入信号V1从高电压变为低电压后，M1关闭，CLK输入高电位，由于电容C1的自举效应，使得pu点电位进一步升高，M3和M4继续保持开启，pd仍处于低电位，M5和M6继续处于关闭状态。此时，CLK输入高电压，CLKB输入低电压。驱动电路单元的输出Vo为高电压。
当图8中所示的输入信号V1继续保持低电压时，M1保持关闭状态，Reset信号使得M2开启，pu点电位降低，使得M3和M4关闭。此时，CLK输入低电压，CLKB输入高电压。由于电容C2的自举效应，使得pd处电位升高，M5和M6开启，对C1两端进行放电。驱动电路单元输出Vo为低电压。
之后，CLK和CLKB端交替输入高、低电压。电路的功能要求M3和M4开启的时候，M5和M6关闭。因此，在pu点和pd点之间，通过一个反相器进行连接。以保证每个GOA单元在输出一次高电位之后，在面板的一个扫描周期内，保持输出低电位。
Claims (3)
1.一种用于显示面板的栅驱动电路单元，记为GOA单元，其特征在于，包括正向输入模块，反向输入模块，上拉模块和下拉模块；其中：
正向输入模块由晶体管M1构成，晶体管M1的栅极为电压信号的输入端，漏极接高电平VDD，源极与pu点连接；
反向输入模块由晶体管M2构成，晶体管M2的栅极为Reset信号的输入端，漏极与pu点连接，源极与低电平VSS连接；
上拉模块由晶体管M3构成，晶体管M3的栅极与pu点连接，M源漏极中的一端连接时钟信号CLK，另一端与电路的输出端相连接；
下拉模块由晶体管M4、M5、M6和电容C1构成，晶体管M4的栅极与晶体管M3的栅极以及pu点相连；晶体管M4的漏极与晶体管M5和晶体管M6的漏极连接在pd点；同时，这三个TFT的源极连接低电平VSS；
此外，pu点的连接由晶体管M7和晶体管M8构成的反相器的输入端，pd点连接反相器的输出端；这样在晶体管M3和晶体管M4开启时，晶体管M5和晶体管M6关闭，保证电路的稳定输出；当晶体管M3和晶体管M4关闭时，晶体管M5和晶体管M6打开，同时对电容C1两端进行放电。
2.一种基于权利要求1所述的栅驱动电路单元的栅驱驱动电路，其特征在于，由多个如权利要求1所述的栅驱动电路单元连接而成，栅驱动电路单元相当于移位寄存器单元；其连接方式是，第一级移位寄存单元的输入端作为整个移位寄存器的信号输入端V1；输出端连接下一级移位寄存单元的输入端；从第二级开始，每一级移位寄存单元的输出端，连接上一单元的reset端和下一单元的输入端，实现栅驱动信号的移位寄存功能。
3.一种基于权利要求2所述的栅驱驱动电路的显示装置，其特征在于，栅驱驱动电路中的每一个驱动电路单元的输出端，连接二维显示面板中每一条栅极线；把驱动电路布置于显示面板的一侧，每一个驱动电路单元的输出端连接显示面板中的一条栅极线；或者把驱动电路布置在显示面板的两侧，一侧的栅极驱动电路驱动奇数行栅极线，另一侧的驱动电路驱动偶数行的栅极线。
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