CN203260300U - 一种阵列基板栅极驱动电路及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阵列基板栅极驱动(GOA)电路及显示装置，其中，该GOA电路包括对GOA电路的关键TFT受到温度影响导致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元，温度补偿单元设置在GOA电路关键TFT周围；温度补偿单元包括电容和PN结。本实用新型公开一种显示装置包括由所述温度补偿单元构成的GOA电路。采用本实用新型，使GOA电路的设计受温度变化的影响大大降低，确保正常的栅极输出，提高显示装置屏幕的显示效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及驱动电路，尤其涉及一种阵列基板栅极驱动（GOA）电路及显示装置。
背景技术
所谓GOA指Gate on Glass，通过采用集成半导体电路技术取代传统驱动IC，在玻璃基板（Glass）上制作出显示装置的栅极驱动电路。现有的GOA电路是由一系列的薄膜晶体管（TFT）开关组合而成，由于栅极输出脉冲的高电平为20V以上，因此GOA电路中关键尺寸的TFT往往需要很大的宽长比，以满足充电和放电的需要，但是由于TFT本身对于温度的敏感性，宽长比的尺寸越大，则受温度变化的影响就越大，例如上拉单元的TFT的宽长比一般大于2500：1，当温度大幅升高或降低时，TFT特性就会出现漂移，导致输出信号出现相应的波动，从而影响正常的栅极信号输出，严重时可造成显示装置出现灰度不均的线、显示不均（Mura）等现象，从而造成较差的显示效果。总之，GOA电路对于温度的敏感性已经成为限制其进一步发展所面临的严峻问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种GOA电路及显示装置，由于GOA电路能实现温度补偿功能，因此使GOA电路的设计受温度变化的影响大大降低，确保正常的栅极输出，提高显示装置屏幕的显示效果。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种阵列基板栅极驱动电路，所述电路包括：对阵列基板栅极驱动电路的关键TFT受到温度影响导致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元；
所述温度补偿单元设置在所述阵列基板栅极驱动电路关键TFT周围；所述 温度补偿单元包括电容和PN结。
其中，所述关键TFT设置在所述阵列基板栅极驱动电路的信号输出端侧，与所述信号输出端相连。
其中，所述PN结与所述关键TFT的栅极相连，所述电容与所述PN结相连。
其中，所述PN结具体为：一个PN结的结构、或者由一组PN结的串联集所构成的PN结集的结构。
一种显示装置，包括上述阵列基板栅极驱动电路。
本实用新型的GOA电路包括对GOA电路的关键TFT受到温度影响导致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元。温度补偿单元设置在GOA电路关键TFT周围；温度补偿单元包括电容和PN结。
采用本实用新型，由于在GOA电路的TFT附近增加了温度补偿单元，能实现温度补偿功能，因此使GOA电路的设计受温度变化的影响大大降低，在温度变化的情况下仍能输出稳定的信号，以确保正常的栅极信号输出，提高显示装置屏幕的显示效果。
附图说明
图1为现有的GOA电路的组成结构示意图；
图2为本实用新型的带有温度补偿功能的GOA电路的组成结构示意图；
图3为本实用新型的温度变化下TFT特性曲线发生漂移的示意图；
图4为本实用新型的PN结正向电压随温度变化的关系曲线图。
具体实施方式
本实用新型的基本思想是：GOA电路包括对GOA电路的关键TFT受到温度影响导致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元。温度补偿单元设置在GOA电路关键TFT周围；温度补偿单元包括电容和PN结。
本实用新型的GOA电路，包括对GOA电路的关键TFT受到温度影响导 致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元。所述温度补偿单元设置在GOA电路关键TFT周围；温度补偿单元由在现有GOA电路的关键TFT周围增加的电容和PN结所构成。
这里需要指出的是：本实用新型提出的GOA电路是一种全新设计的GOA电路，通过在长宽比较大的关键TFT附近增加温度补偿单元，使其对TFT在温度变化情况下产生的特性漂移进行补偿，减少和抵消关键尺寸TFT由于温度变化而产生的特性变化，保证GOA电路在不同温度下能够输出稳定的栅极信号，使GOA整个驱动电路对于温度变化能够有较好的稳定性，也就是说，采用本实用新型，由于GOA电路能实现温度补偿功能，因此使GOA电路的设计受温度变化的影响大大降低，在温度变化的情况下仍能输出稳定的信号，以确保正常的栅极信号输出，提高显示装置屏幕的显示效果。
进一步的，所述关键TFT设置在所述GOA电路的信号输出端一侧，与所述信号输出端即OUTPUT端相连。
进一步的，所述PN结与所述关键TFT的栅极相连，增加的电容与所述PN结相连。
进一步的，所述温度补偿单元为：采用所述PN结正向压降的温变特性调节所述关键TFT的栅极电压变化的单元。
进一步的，所述温度补偿单元进一步为：关键TFT的温度在超过常温达到高温导致充电电流升高的情况下，采用PN结的温变特性能使PN结两端的压降产生降低而降低关键TFT的栅极端的电压，使关键TFT栅极端的充电电流降低，从而能对高温造成的栅极端的充电电流增加的情况进行补偿。
这里需要指出的是，由于采用温度补偿单元，能对高温造成的栅极端的充电电流增加的情况进行补偿，即当PN结在高温下带来的压降效果等同于高温对于关键TFT半导体特性的影响时，栅极端电流与常温时一样尽量保持不变，从而关键TFT的栅极端的输出信号达到稳定输出，则最终OUTPUT输出的电流保持不变，GOA电路对于温度的影响可降到最低。
进一步的，所述温度补偿单元进一步为：关键TFT的温度在低于常温达到 低温导致充电电流降低的情况下，采用PN结的温变特性能使PN结两端的压降产生升高而提升关键TFT的栅极端的电压，使关键TFT栅极端的充电电流升高，从而能对低温造成的栅极端的充电电流下降的情况进行补偿。
这里需要指出的是：由于采用温度补偿单元，能对低温造成的栅极端的充电电流下降的情况进行补偿，即当PN结在低温下带来的压降效果等同于低温对于关键TFT半导体特性的影响时，栅极端电流与常温时一样尽量保持不变，从而关键TFT的栅极端的输出信号达到稳定输出，则最终OUTPUT输出的电流保持不变，GOA电路对于温度的影响可降到最低。
进一步的，所述PN结进一步为：一个PN结的结构、或者由一组PN结的串联集所构成的PN结集的结构。
本发明实施例还提供了一种显示装置，其包括上述任意一种阵列基板栅极驱动电路。所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
本实用新型实施例对GOA电路中的关键TFT，如图2中的关键TFT M3和关键TFT M4的周围电路部分进行修改和升级，增加了温度补偿单元，使得在高温和低温的情况下GOA电路都能保持将稳定的信号输出。这里，温度补偿单元，是通过在现有GOA电路基础上，在关键TFT周围增加电容和PN结所组成的电路支路来实现。其中，所述PN结为一块单晶半导体，其中一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区域的统称。以下分别具体阐述。
如图2所示，在关键TFT M3的栅极端，增加由电容C2和PN结组成的电路支路，形成温度补偿单元。
关键TFT M3的作用是：输出OUTPUT的高脉冲，一般电压达到20V以上，因此一般地，关键TFT M3的宽长比需要达到2500：1以上才能够满足电流通过的需要，而宽长比越大的TFT对于温度越敏感。
这里，当温度升高时，如果没有温度补偿单元，则关键TFT M3的TFT特性曲线会整体向上漂移，如图3所示，在同样的栅极开启电压下，将能够提供更高的充电电流（Ion），使OUTPUT值发生变化。但是，本实用新型实施例在关键TFT M3周围增加了温度补偿单元，增加了温度补偿单元后，当温度上升时，一般地从-50℃到150℃的范围内，PN结的正向压降随温度变化的关系呈反比关系，温度越高，压降越小，以图4所示的一组实验数据为例，电压的变化和温度的变化呈线性关系。
对比本实用新型和现有技术来说，如图1为现有的GOA电路，以10T1C为例，图1中仅是很多行栅极驱动中的一行电路示意图，上一行的输出接入当前行的INPUT端，下一行的输出接入当前行的RESET端。
该电路工作的实现原理为：1）INPUT信号为高时，即本行的驱动信号来临，TFT M1开启对电容C1充电，PU节点电压升高；2）当CLK信号为高时，关键TFT M3导通OUTPUT输出CLK的脉冲信号，OUTPUT端输出本行的栅极信号，同时C1的电容两端电压保持作用（Bootstrapping）将PU节点电压进一步拉高；3）当OUTPUT端CLK脉冲信号输出完毕，RESET高电位到达，将TFT M2和关键TFT M4打开，对PU节点和OUTPUT端放电；4）通过CLKB控制PD节点电位上升，相应TFT打开，以保证对PU节点和OUTPUT端上的电荷进行随时释放，使OUTPUT端输出在该行非工作时间内不会有噪音（Noise）发生。
有上述分析可见：上述实现原理1）和2），由于TFT对温度变化的敏感，使充电电流持续升高，使OUTPUT值发生变化。上述实现原理3）和4），由于TFT对温度变化的敏感，使OUTPUT端上的电荷释放过快，OUTPUT端上的栅极信号输出不稳定。
总之，现有的GOA电路存在的问题是：由于宽长比较大的TFT对于温度的敏感性，造成整个GOA电路对于温度的敏感性过高。当所制作出的显示装置用于极端温度环境（如高温或低温）时，会出现画面特性不稳定，有时在屏幕上甚至出现规律性的线条、大面积显示不均等情况，导致显示装置屏幕的整 体品质的下降。其根本原因在于GOA电路对于温度敏感性过高。
本实用新型实施例通过对典型性的TFT如关键TFT M3和关键TFT M4进行温度补偿，避免宽长比较大的TFT对于温度的敏感性过高，从而最终达到稳定OUTPUT端输出信号的效果，实现GOA整个驱动电路对于温度变化的稳定性。
如图3所示为本实用新型温度变化下TFT特性曲线发生漂移的示意图，实线表示关键TFT M3在25℃时的TFT特性曲线，虚线表示关键TFT M3在60℃时的TFT特性曲线。在室温25℃下，INPUT端信号为高，TFT M1打开，PU点电压上拉，PN结打开，第一电容C1和第二电容C2同时充电，X点的电位和PU点一样，且Vx=VC2+Vpn；当工作环境发生变化，温度上升，例如升高到60℃，则此时PN结正向压降比室温时低，为Vpn’，由于电容两端的电压有保持的左右，第二电容C2两端的电压还是VC2，则此时X点的电压为Vx’=VC2+Vpn’，因此有Vx’-Vx=Vpn’-Vpn。
新增电阻R0作用是当PU点和X点电压有差异时可以进行一定的分压。此时关键TFT M3的曲线由图中的25℃的实线变成60℃的虚线，则按照原来曲线V1的栅极电压对应的充电电流Ion，此时在高温曲线上只需要达到V2即可以满足充电电流。（如果没有温度补偿单元，则栅极（X点）此时的电压仍然为V1，在高温曲线上对应的充电电流就远大于常温下的情况。）此时温度补偿单元上的PN结发生压降变化，变为Vpn’，栅极（X点）的电压下降，则根据高温下虚线的曲线，则充电电流会降低，对高温造成的充电电流增加的情况进行补偿，同时由于PN结的单向导通性，不必考虑温度补偿单元对于关键TFT M3栅极的反充电。
当PN结降低的电压正好等于图3中两条曲线的漂移时，即当PN结在高温下带来的压降效果等同于高温对于半导体特性的影响时，则OUTPUT输出的电流保持不变，GOA电路对于温度的影响可降到最低。
要想达到上述最佳效果，一个PN结的作用往往无法满足，因此图2中的PN结实际上指的是一组PN结的串联集。
例如假定X点电压为13V，其在常温曲线上的对应电流为0.5mA，则在高温曲线上找到0.5mA对应的电压约为11V，即高温下栅极电压11V既可满足0.5mA的电流，电压变化为13V-11V=2V，以图4中的某个PN结实验结果为例，从25℃到60℃时PN结的电压降约70mV，则共需要2V/0.07V≈29个PN结进行串联，即可完成对高温情况的补偿。
同理，当温度降低时，PN结两端的电压降会升高，从而提升栅极（X点）的电压，提高充电电流，对关键TFT M3由于温度变化引起TFT特性变化而造成充电电流下降的情况进行补偿。最终，通过此温度补偿单元完成对关键TFTM3的高低温的补偿，使关键TFT M3相关的电路达到稳定的效果。
同理，对于另一个关键TFT M4，一般的宽长比也能达到600：1以上，因此TFT本身对于温度也是较敏感的，在关键TFT M4的栅极增加同样的温度补偿单元，在温度变化时同样能够起到调节关键TFT M4控制的电流的左右，从而保证OUTPUT的放电电流在不同温度下达到相对稳定的效果。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种阵列基板栅极驱动电路，其特征在于，所述电路包括：对阵列基板栅极驱动电路的关键TFT受到温度影响导致充电电流不稳定进行补偿的温度补偿单元；
所述温度补偿单元设置在所述阵列基板栅极驱动电路关键TFT周围；所述温度补偿单元包括电容和PN结。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述关键TFT设置在所述阵列基板栅极驱动电路的信号输出端侧，与所述信号输出端相连。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述PN结与所述关键TFT的栅极相连，所述电容与所述PN结相连。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述PN结具体为：一个PN结的结构、或者由一组PN结的串联集所构成的PN结集的结构。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4所述的阵列基板栅极驱动电路。
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