CN113066417B - 栅极驱动电路、驱动装置和显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种栅极驱动电路、驱动装置和显示装置，其中，栅极驱动电路包括m个开关组、信号转换电路和m个信号发生电路，每一开关组包括n个开关单元，信号转换电路循环输出电压信号，同时每个信号发生电路控制对应每个受控节点连接的n个开关单元开启，使电压信号依次反馈至每条栅极线，实现逐行扫描驱动，栅极驱动电路仅需信号转换电路和m个信号发生电路即可完成栅极驱动，降低了成本同时简化了制造工艺。

Description

栅极驱动电路、驱动装置和显示装置

技术领域

本申请属于栅极驱动技术领域，尤其涉及一种栅极驱动电路、驱动装置和显示装置。

背景技术

目前，传统的栅极驱动电路通过设置依次排列的N个移位寄存器，N个移位寄存器对应连接显示面板的N条扫描线，并输出行扫描信号以逐次开启各行像素单元。

但是，栅极驱动电路驱动每一行像素单元需要一个移位寄存器，导致成本高并且制造工艺复杂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种栅极驱动电路，旨在解决传统的栅极驱动电路存在的成本高以及制造工艺复杂的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种栅极驱动电路，应用于显示面板，栅极驱动电路包括：

m个开关组，每一所述开关组包括n个开关单元，每个所述开关单元的输出端用于与所述显示面板的一条栅极线对应连接，每一所述开关组的n个开关单元的受控端共接构成一个受控节点，每一所述m个开关组中的第i个开关单元的输入端共接构成第i个输入节点，其中，m和n为正整数，i＝1,2,…,n，所述输入节点包括n个；

信号转换电路，所述信号转换电路分别与n个所述输入节点连接，用于将接收到的第一时钟脉冲信号转换为预设电压大小的电压信号并依次输出至n个所述输入节点并循环；

m个信号发生电路，所述m个信号发生电路的信号输出端分别与m个受控节点一一连接，用于依次输出行扫描信号至每个所述受控节点，以依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线。

在一个实施例中，所述信号发生电路为移位寄存器，m个所述移位寄存器依次连接，m个所述移位寄存器根据起始信号和第二时钟脉冲信号依次输出行扫描信号至每个所述受控节点，以依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线。

在一个实施例中，所述信号转换电路包括计数器和译码器；

所述计数器，用于根据所述第一时钟脉冲信号依次输出n个预设进制的计数值并循环；

所述译码器，用于将所述预设进制的计数值进行译码转换并依次输出所述电压信号至n个所述输入节点并循环。

在一个实施例中，所述第一时钟脉冲信号与所述第二时钟脉冲信号的占空比的比值为n：1，n大于1。

在一个实施例中，移位寄存器为双向移位寄存器。

在一个实施例中，所述栅极驱动电路还包括用于输入行扫描方向控制信号的第一信号输入端，所述第一信号输入端分别与m个移位寄存器的信号端连接；

所述m个移位寄存器，还用于根据所述行扫描方向控制信号以第一方向依次输出所述行扫描信号或者以第二方向依次输出所述行扫描信号，所述第一方向和所述第二方向反向。

在一个实施例中，所述栅极驱动电路还包括N个与门和用于输入使能信号的第二信号输入端，所述第二信号输入端分别与每一所述与门的第一信号输入端连接，每一所述与门的第二信号输入端与一个所述开关单元的输出端连接，其中，N＝m×n；

每一所述与门，用于在所述使能信号为高电平时输出所述电压信号，在所述使能信号为低电平时截止时输出所述电压信号。

在一个实施例中，所述栅极驱动电路还包括N个电平转换器、N个输出缓冲器、用于输入行输出高电平信号的第三信号输入端和用于输入行输出低电平信号的第四信号输入端，每一所述电平转换器分别连接所述第三信号输入端和第四信号输入端，每一所述电平转换器还与一个所述与门连接，所述N个输出缓冲器分别与N个电平转换器一一对应连接；

所述电平转换器，用于将所述与门输出的所述电压信号转换为行输出高电平信号和行输出低电平信号；

所述输出缓冲器，用于对所述电平转换器输出的电平信号进行功率放大。

本申请实施例的第二方面提了一种驱动装置，驱动装置包括时序控制器、源极驱动电路和如上所述的栅极驱动电路；

所述时序控制器分别与所述源极驱动电路和所述栅极驱动电路连接，所述源极驱动电路与所述显示面板的多条数据线连接，所述栅极驱动电路与所述显示面板的多条栅极线连接。

本申请实施例的第三方面提了一种显示装置，显示装置包括显示面板和如上所述的驱动装置。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的栅极驱动电路通过信号转换电路和m个信号发生电路组成二级驱动电路，m个信号发生电路分别控制每个受控节点连接的n个开关单元开启，同时，信号转换电路循环依次输出电压信号至n个输入节点，使电压信号依次反馈至每条栅极线，实现逐行扫描驱动，栅极驱动电路仅需信号转换电路和m个信号发生电路即可完成栅极驱动，降低了成本同时简化了制造工艺。

附图说明

图1为本申请实施例提供的栅极驱动电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的栅极驱动电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的栅极驱动电路的结构示意图；

图4为图2所示的栅极驱动电路中时钟脉冲信号的波形示意图；

图5为本申请实施例提供的栅极驱动电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的栅极驱动电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例的第一方面提了一种栅极驱动电路100，应用于显示面板。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的栅极驱动电路100的其中一种结构示意图，本实施例中，栅极驱动电路100包括：

m个开关组，每一开关组包括n个开关单元，每个开关单元的输出端用于与显示面板的一条栅极线对应连接，每一开关组的n个开关单元的受控端共接构成一个受控节点，每一m个开关组中的第i个开关单元的输入端共接构成第i个输入节点，其中，m和n为正整数，i＝1,2,…,n，输入节点包括n个；

信号转换电路110，信号转换电路100分别与n个输入节点连接，用于将接收到的第一时钟脉冲信号CLK1转换为预设电压大小的电压信号并依次输出至n个输入节点并循环；

m个信号发生电路，所述m个信号发生电路的信号输出端分别与m个受控节点一一连接，用于依次输出行扫描信号至每个所述受控节点，以依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线。

本实施例中，信号转换电路110包括n个输出通道IO1～IOn，每一输出通道与一输入节点连接，m个信号发生电路包括第一信号发生电路121至第m信号发生电路，m个开关组中的第i个开关单元共接构成第i个输入节点，即第一开关组的第一组第一开关单元11、第二开关组的第二组第一开关单元直至第m开关组的第m组第一开关单元的输入端共接形成第一输入节点，第一开关组的第一组第二开关单元12、第二开关组的第二组第二开关单元直至第m开关组的第m组第二开关单元的输入端共接形成第二输入节点，每一开关组包括n个开关单元，i＝1,2,…,n，从而构成n个输入节点，n个输入节点依次排列，并分别与信号转换电路110的n个输出通道IO1～IOn依次连接，即第一输入节点与输出通道IO1连接，第二输入节点与输出通道IO2的输出端连接，直至第n输入节点与输出通道IOn连接。

同时，每一开关组的各开关单元的受控端共接，m个开关组形成m个受控节点，m个受控节点分别与m个信号发生电路的信号端一一连接，即第一开关组的各开关单元的受控端形成的第一受控节点与第一信号发生电路的信号端连接，第二开关组的各开关单元的受控端形成的第二受控节点与第一信号发生电路的信号端连接，直至第m位开关组的各开关单元的受控端形成的第m受控节点与第m移位寄存器的输出端连接。

开关单元可以理解为构成等同于m行n列的开关阵列，m个信号发生电路用于逐行输出行扫描信号以控制每一行的n个开关单元同时导通和关断，同时，信号转换电路110从输出通道IO1～IOn依次输出电压信号至各个输入节点，并循环输出，从而实现电压信号依次输出至显示面板1的各栅极线中，实现逐行扫描。

例如，以第一信号发生电路121至第m信号发生电路为扫描方向，第一信号发生电路121输出行扫描信号至第一组第一开关单元11至第一组第n开关单元，n个开关单元同时触发导通，在第二信号发生电路122输出行扫描信号前，信号转换电路110根据接收到的第一时钟脉冲信号CLK1从输出通道IO1～IOn依次输出电压信号，从而依次输出n个电压信号至显示面板1的第一栅极线至第n栅极线，接着第二信号发生电路122输出行扫描信号至第二开关组第一开关单元至第二组第n开关单元，n个开关单元同时触发导通，信号转换电路110再次从输出通道IO1～IOn依次输出电压信号，从而依次输出n个电压信号至显示面板1的第n+1栅极线至第2n栅极线，以此类推，m个信号发生电路依次输出行扫描信号控制m个开关组的依次导通，输出通道IO1～IOn作为整体在两个行扫描信号输出间隔之间循环输出，从而输出总个数为m*n的电压信号至显示面板1的多个栅极线，其中，m*n大于等于显示面板的栅极线的数量，以对显示面板1进行逐行开启控制，其中，电压信号用于实现显示面板逐行驱动，电压信号的电压大小大于或者等于显示面板1内部的薄膜晶体管的开启电压，从而使得不同行的薄膜晶体管逐行开启，进而实现数据信号的输入和显示面板的驱动显示。

通过设置信号转换电路110、m个信号发生电路以及m个开关组，栅极驱动电路100只需一个信号转换电路110和m个信号发生电路即可实现电压信号的逐行输出，实现对显示面板的逐行驱动，从而达到降低设计成本和简化制造工艺的目的。

n的个数即输出通道的个数可根据设计成本、走线需求以及显示面板1的类型对应设计，例如当显示面板1包括依次排列的1080个栅极线，n可选择4、6、8、10等，但是选择10时，走线复杂，根据成本和走线需求最佳选择4，即栅极驱动电路100需要一个信号转换电路110和1080/4＝274个信号发生电路，根据不同类别的显示面板1、设计成本和走线需求可对应选择n的个数，具体不做限制。

各开关单元可选择具备受控通断的开关电路，在一个实施例中，开关单元为电子开关管，可选择三极管、MOS管，为了实现高效驱动，在一个实施例中，开关单元为MOS管。

信号发生电路可为信号源或者移位寄存器等信号发生电路，在一个实施例中，如图2所示，所述信号发生电路为移位寄存器，m个所述移位寄存器依次连接，m个所述移位寄存器根据起始信号和第二时钟脉冲信号依次输出行扫描信号至每个所述受控节点，以依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线。

m个信号发生电路包括第一移位寄存器1211至第m移位寄存器12，第一移位寄存器1211输出行扫描信号至第一开关组的第一组第一开关单元11至第一组第n开关单元，n个开关单元同时触发导通，同时行扫描信号作为第二移位寄存器1221的起始信号，在第一开关组的各输出端依次输出电压信号后，第二移位寄存器输出行扫描信号，并作为下一个移位寄存器的起始信号，从而实现逐行开启输出行扫描信号，m个移位寄存器依次输出行扫描信号控制m个开关组的依次导通，输出通道IO1～IOn作为整体在两个行扫描信号输出间隔之间循环输出，从而输出总个数为m*n的电压信号至显示面板1的多个栅极线，

信号转换电路110对接收到的第一时钟脉冲信号CLK1进行信号转换，例如二进制转换、译码转换，并根据第一时钟脉冲信号CLK1对应开通输出通道并逐次输出电压信号至对应连接的输入节点，信号转换电路110可采用触发器、译码器112等信号处理单元，具体结构根据需求进行设计。

如图3所示，在一个实施例中，信号转换电路110包括计数器111和译码器112；

计数器111，用于根据第一时钟脉冲信号CLK1依次输出n个预设进制的计数值并循环；

译码器112，用于将预设进制的计数值进行译码转换并依次输出电压信号至n个输入节点并循环。

本实施例中，计数器111对第一时钟脉冲信号CLK1的上升沿进行计数，每检测到一个上升沿时计数值加1，当计数至预设数值时，归零重新计数，实现循环检测计数，同时反馈对应计数值至译码器112，译码器112根据循环反馈的计数值的大小依次循环开通输出通道IO1～IOn，并通过输出通道IO1～IOn循环输出n个电压信号至各输入节点，从而输出N个电压信号至显示面板的N个栅极线，其中，译码器112中输出通道与计数值形成映射关系，一个计数值对应一个输出通道，同一时刻只有一个输出通道开通，并输出一个电压信号，实现逐行开启。

计数器111和译码器112可根据所需输出通道进行选择，当输出通道为4个时，计数器111可选择二进制计数器，即依次循环计数00、01、10、11，译码器112可选择二进制译码器，二进制译码器根据接收到的计数值对应依次开通输出通道IO1～IO4，并依次循环输出电压信号，同时，当所需通道为8时，则可选择二进制计数器和3-8译码器，计数器111依次循环计数000、001、010、011、100、101、110、111，3-8译码器根据接收到的计数值对应依次开通输出通道IO1～IO8，并依次循环输出电压信号，计数器111和译码器112的类型可根据需求对应选择。

在一个实施例中，为了实现n个输出通道作为整体在两个行扫描信号输出间隔之间循环输出，如图4所示，第一时钟脉冲信号CLK1与第二时钟脉冲信号CLK2的占空比的比值为n：1，n大于1。

具体地，在第一个时钟脉冲信号的上升沿到来时，第一移位寄存器1211输出行扫描信号至第一开关组的各开关单元，同时，第一行扫描信号的上升沿在两个行扫描信号之间设置有n个，即信号转换电路110根据上升沿的个数在两个行扫描信号之间通过输出通道IO1～IOn依次输出n个电压信号至第一开关组的第一组第一开关单元11至第一组第n开关单元，并经各开关单元依次输出至显示面板1的第一栅极线至第n栅极线，以此类推，每一行扫描信号输出后，n个电压信号依次循环输出，最终输出N个第一行扫描信号至显示面板1的N个栅极线上，实现逐行开启。

其中，n的大小根据不同类别的显示面板1、设计成本和走线需求可对应选择n的个数，具体不做限制。

同时，为了保证各栅极线接收到的电压信号持续时间相同，第一时钟脉冲信号CLK1和第二时钟脉冲信号CLK2的上升沿对齐，避免下一开关组接收到提前或者滞后的行扫描信号导致提前开启或者滞后开启，从而导致各栅极线接收到的电压信号持续时间不等，造成显示面板画面异常。

为了实现双向扫描驱动，在一个实施例中，移位寄存器为双向移位寄存器，即m个移位寄存器可根据接收到的行扫描方向控制信号U/D对应从第一移位寄存器1211至第m移位寄存器12依次开启，或者从第m移位寄存器12至第一移位寄存器1211依次开启，以对应触发各个开关组的顺序开启，对应地，信号转换电路110的输出通道可对应移位寄存器的扫描方向对应控制输出通道的开通顺序，即当m个移位寄存器可根据接收到的行扫描方向控制信号对应从第一移位寄存器1211至第m移位寄存器12依次开启时，信号转换电路110可以控制输出通道IO1～IOn依次循环开通并输出电压信号，当m个移位寄存器根据接收到的行扫描方向控制信号对应从第m移位寄存器12至第一移位寄存器1211依次开启，信号转换电路110可以控制输出通道IOn～IO1依次循环开通并输出电压信号，因此，如图5所示，在一个实施例中，栅极驱动电路100还包括用于输入行扫描方向控制信号U/D的第一信号输入端，第一信号输入端分别与m个移位寄存器的信号端连接；

m个移位寄存器，还用于根据行扫描方向控制信号U/D以第一方向依次输出行扫描信号或者以第二方向依次输出行扫描信号，第一方向和第二方向反向。

如图6所示，为了实现使能输出，在一个实施例中，栅极驱动电路100还包括N个与门(U1至UN)和用于输入使能信号OE的第二信号输入端，第二信号输入端分别与每一与门的第一信号输入端连接，每一与门的第二信号输入端与一个开关单元的输出端连接，其中，N＝m×n；

每一与门，用于在使能信号OE为高电平时输出电压信号，在使能信号OE为低电平时截止时输出电压信号，即使能信号OE为高电平时允许电压信号的输出，实现使能控制。

请继续参阅图6，在一个实施例中，栅极驱动电路100还包括N个电平转换器(包括L/S1至L/S N)、N个输出缓冲器(包括BUF1至BUF N)、用于输入行输出高电平信号Vgh的第三信号输入端和用于输入行输出低电平信号Vgl的第四信号输入端，每一电平转换器分别连接第三信号输入端和第四信号输入端，每一电平转换器还与一个与门连接，N个输出缓冲器分别与N个电平转换器一一对应连接；

电平转换器，用于将与门输出的电压信号转换为行输出高电平信号和行输出低电平信号；

输出缓冲器，用于对电平转换器输出的电平信号进行功率放大。

本实施例中，电平转换器依次连接，并将电压信号中的0V低电平和3.3V分别转换为约-8V的低电平信号Vgl以及约30V的高电平信号Vgh，实现电平转换的功能，同时，输出缓冲器用于通过模拟缓冲放大器增加第一行扫描信号的驱动能力。

本申请还提出一种驱动装置2，如图7所示，该驱动装置2包括时序控制器300、源极驱动电路200和栅极驱动电路100，该栅极驱动电路100的具体结构参照上述实施例，由于本驱动装置2采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，时序控制器300分别与源极驱动电路200和栅极驱动电路100连接，源极驱动电路200与显示面板1的多条数据线连接，栅极驱动电路100与显示面板1的多条栅极线连接。

本实施例中，时序控制器300把从外部接收的数据信号、控制信号以及时钟信号转换成适合于栅极驱动电路100和源极驱动电路200的数据信号、控制信号、时钟信号，实现显示面板1的图像显示。

本申请还提出一种显示装置，该显示装置包括显示面板1和驱动装置2，该驱动装置2的具体结构参照上述实施例，由于本显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种栅极驱动电路，其特征在于，应用于显示面板，包括：

m个开关组，每一所述开关组包括n个开关单元，每个所述开关单元的输出端用于与所述显示面板的一条栅极线对应连接，每一所述开关组的n个开关单元的受控端共接构成一个受控节点，每一所述m个开关组中的第i个开关单元的输入端共接构成第i个输入节点，其中，m和n为正整数，i＝1,2,…,n，所述输入节点包括n个；

信号转换电路，所述信号转换电路分别与n个所述输入节点连接，用于将接收到的第一时钟脉冲信号转换为预设电压大小的电压信号并依次输出至n个所述输入节点并循环；

m个信号发生电路，所述m个信号发生电路的信号输出端分别与m个受控节点一一连接，用于依次输出行扫描信号至每个所述受控节点；

每一所述行扫描信号输出后，依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，在下一行扫描信号输出前，n个所述电压信号依次循环输出，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线；

所述信号发生电路为移位寄存器，m个所述移位寄存器依次连接，m个所述移位寄存器根据起始信号和第二时钟脉冲信号依次输出行扫描信号至每个所述受控节点，以依次触发与每个所述受控节点连接的n个开关单元开启，使所述电压信号依次反馈至每条所述栅极线；

前一所述移位寄存器输出的行扫描信号作为下一个所述移位寄存器的起始信号，以驱动级联的所述移位寄存器逐行开启输出行扫描信号。

2.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述信号转换电路包括计数器和译码器；

所述计数器，用于根据所述第一时钟脉冲信号依次输出n个预设进制的计数值并循环；

所述译码器，用于将所述预设进制的计数值进行译码转换并依次输出所述电压信号至n个所述输入节点并循环。

3.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述第一时钟脉冲信号与所述第二时钟脉冲信号的占空比的比值为n：1，n大于1。

4.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，移位寄存器为双向移位寄存器。

5.如权利要求4所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述栅极驱动电路还包括用于输入行扫描方向控制信号的第一信号输入端，所述第一信号输入端分别与m个移位寄存器的信号端连接；

所述m个移位寄存器，还用于根据所述行扫描方向控制信号以第一方向依次输出所述行扫描信号或者以第二方向依次输出所述行扫描信号，所述第一方向和所述第二方向反向。

6.如权利要求1～5任一项所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述栅极驱动电路还包括N个与门和用于输入使能信号的第二信号输入端，所述第二信号输入端分别与每一所述与门的第一信号输入端连接，每一所述与门的第二信号输入端与一个所述开关单元的输出端连接，其中，N＝m×n；

每一所述与门，用于在所述使能信号为高电平时输出所述电压信号，在所述使能信号为低电平时截止时输出所述电压信号。

7.如权利要求6所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述栅极驱动电路还包括N个电平转换器、N个输出缓冲器、用于输入行输出高电平信号的第三信号输入端和用于输入行输出低电平信号的第四信号输入端，每一所述电平转换器分别连接所述第三信号输入端和第四信号输入端，每一所述电平转换器还与一个所述与门连接，所述N个输出缓冲器分别与N个电平转换器一一对应连接；

所述电平转换器，用于将所述与门输出的所述电压信号转换为行输出高电平信号和行输出低电平信号；

所述输出缓冲器，用于对所述电平转换器输出的电平信号进行功率放大。

8.一种驱动装置，其特征在于，包括时序控制器、源极驱动电路和如权利要求1～7任一项所述的栅极驱动电路；

所述时序控制器分别与所述源极驱动电路和所述栅极驱动电路连接，所述源极驱动电路与所述显示面板的多条数据线连接，所述栅极驱动电路与所述显示面板的多条栅极线连接。

9.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和如权利要求8所述的驱动装置。

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