TWI333658B - Method of driving transistor and shift register performing the same - Google Patents

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Nam-Soo Kang
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Description

1333658 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領.域】 本發明係關於用以顯示影傻海 〜m之顯不裝置，且更尤指一種 用於該等顯示裝置之位移暫 硒仔态以及一種驅動該位移暫存 器内電晶體之方法。 【先前技術】 -般而言，液晶顯示裝置配有一閘驅動器積體電路，該 閘驅動器積體電路係藉由捲帶式封裝（Tcp)或玻璃覆晶封 裝(C〇G)予以安裝在-液晶顯示面板上。該等配有一閘驅動 器積體電路之液晶顯示裝置其缺點例如高製造成本和設計 液晶顯示裝置時之架構陸游 ^ 不l T心朱稱p早礙。為了克服該等缺點，已開發 利用一種"積體電路閘數f少 一 更j (gate-IC_less)"架構之液晶顯 不裝置’其中液晶顯示面把P 6 板上未文裝該閘驅動器積體電 路。在該等具有”積體電路閘數更少•，架構之液晶顯示裝置 中，一使用非晶石夕薄膜電晶體（a_siTFT)之驅動電路卻是用 來執行與閘驅動器積體雷 買瓶冤路所執行之功能實質相同之功 能。 顯不裝置中一含有非晶矽薄臈電晶體之位移暫存器電路 實施例係揭露在美國專利荦第 寸不』茶弟5,517,542號和美國早期公開 列物第2002-0149318中。访、， 該吳國早期公開刊物第 2002-01493 18號所揭露之位銘蕲六 二位移暫存器電路其每一級皆包含 七個非晶矽薄膜電晶體。 圖1係一描繪一例如暮國旦 吳國早期公開列物第2002-0149318 號所揭露之傳統位移暫存哭內 子。σ円其中一級的電路圖，且圖2係
1.DOC 1333658 二：具有數級之位移暫存器的方塊圖。在-具有該位 子器之顯不裝置中，位移暫存器取代間驅動器積體電 =。換句換話說，位移暫存器係整合在一薄膜電晶體液晶 』不面板中以執行如同閘驅動器積體電路所作的運作。 參考圖1和2,位移暫存器中的每一級皆包含一上拉部件 110、-下拉部件120、一上拉驅動器13〇以及一下拉驅動器 140。。本」級從—前級接收—閘線驅動信號g〇uTni (或掃描 線驅動k號）’且該本級產生一閘線驅動信號g〇UTn。 在本級為位移暫存器中第—級的情況下，第 '級接收一 由時序控制|§ (未不）所產生的啟始信號STV，且該第一級產 生一第一間線驅動信號（}01;丁1。在本級為位移暫存器中第 -級的情況下’第二級接收由第—級所產生之第—間線驅 動信號G〇UTl，且該第二級產生―第二閘線驅動信號 GOUT2。同樣地，在本級為第N級的情況下，本級接收由一 第（N-1)級所產生之第⑺-丨）級線驅動信號（}〇口丁^，且該第
N級產生一第N閘線驅動信號g〇UTn。依相同方式，具有N 級之位移暫存器循序產生閘線驅動信號GOUTi、 GOUT2、…、GOUTN。 位移暫存器亦接收外部提供之時脈信號CKV- CKVB以 及電壓信號，且位移暫存器中的每一級皆具有用於接收那 些信號和其它控制信號之多重輸入端以及一用於產生對應 於閘線駆動彳5说之輸出端。底下說明圖2位移暫存器之整體 運作。 第一級SRC〗接收由時序控制器（未示）所產生之啟始信號 1333658 STV、一閘開啟電壓VON、一閘關閉電壓VOFF、以及一第 一時序信號CKV。<一級SRC 1產生用於選擇一第一閘線之 第一閘線驅動信號GOUTi。第一閘線驅動信號GOUT!係送 至第一閘線以及第二級SRC2之一個輸入端（IN)。 第二級SRC2接收由第一級SRC1所產生之第一閘線驅動 信號GOUT!、閘開啟電壓VON、閘關閉電壓VOFF、以及一 第二時序信號CKVB。該第二級SRC2產生用於選擇一第二 閘線之第二閘線驅動信號GOUT2。第二閘線驅動信號 GOUT2係送至第二閘線以及第三級SRC3之一個輸入端 (IN)。 類似地，第N級SRCN接收由第（N-1)級所產生之閘線驅動 信號GOUTn」、閘開啟電壓VON、閘關閉電壓VOFF、以及 第二時脈信號CKVB。第N級SRCN產生用於選擇一第N閘線 之第N閘線驅動信號GOUTn。該第N閘線驅動信號GOUTn 係送至第N閘線以及第（N+1)級SRCn+!之一個輸入端（IN)。
圖3係一用於說明圖1和2所示傳統位移暫存器運作之時 序圖。參考圖1·、2和3，位移暫存器接收第一時脈信號CKV 和第二時脈信號CKVB並將閘線驅動信號循序輸出至置於 TFT基板上之閘線。第二時脈信號CKVB相對於第一時脈信 號CKV具有180°之相位差。第一和第二時脈信號CKV、 CKVB之振幅範圍約為-8伏特至24伏特。時序控制器（未示） 之輸出信號振幅範圍約為〇伏特至3伏特。因此，時序控制 器（未示）之輸出信號係經放大而使第一和第二時脈信號 CKV、CKVB之振幅範圍約為-8伏特至24伏特。 1333658 由於上拉部件110之NMOS電晶體Q1包含非晶矽，故 NMOS電晶體Q1具有較大的電晶體尺寸。這是因為，為了 驅動大螢幕尺寸之液晶顯示裝置，大電壓振幅（例如-14伏特 至20伏特）因NMOS電晶體Q1之非晶矽具有非常小之電子遷 移率而應予以施加至NMOS電晶體Q1。例如，在一榮幕尺 寸為12.1B寸（XGA)之液晶顯示面板中，一閘線之雜散電容值 約為250PF至3 00PF。因此，為了驅動一依據最小設計準則4 微米而設計之非晶矽薄膜電晶體，非晶矽薄膜電晶體之通 道寬度在非晶矽薄膜電晶體之通道長度大約4微米時應為 約5500微米。 因此，NMOS非晶矽薄膜電晶體Q1之閘極與汲極之間的 雜散電容增加。雜散電容值大約為3PF。該值導致使用NMOS 非晶矽薄膜電晶體之閘驅動器電路故障。故障之發生如下 所述。 雜散電容係與一遭受大振幅電壓（例如由-14伏特至20伏 特）施加之時脈信號CKV或CKVB之一端呈電性連接，且雜 散電容（或耦合電容）係電性連接在NMOS非晶矽薄膜電晶 體Q1之汲極與閘極之間而將非期待之電壓信號施加於該 NMOS非晶矽薄膜電晶體Q1之閘極。 假設沒有用於將NMOS非晶矽薄膜電晶體Q1之閘極電壓 位準維持在閘關閉電壓位準VOFF的構件，則將振幅介於約 -14伏特與20伏特之間的時脈信號CKV或CKVB施加至 NMOS非晶矽薄膜電晶體Q1之閘極。在這種情況下，NMOS 電晶體Q1之閘極電壓位準變得介於約-14伏特至20伏特，且 O:\90\90991.DOC -10- 1333658 輪出仏號等於20伏特（最大值）減Vth (譲非晶石夕電晶體 Q之臨限電壓）將該輪出信號施加至液晶顯示面板之間 線導致不正常之影像顯示。 為了使上拉電晶體Qk閘極電麼位準維持在間關閉電塵 位準V〇FF，使用一保持電晶師。保持電晶體Q5為-非 晶石夕薄膜電晶體。同樣地，一執行下拉功能之下拉薄膜電 晶體Q2係用於使掃招；γ古骑· A p 尺评彻彳。唬在上拉電晶體Q1運作後之週期 之大部分期間維持在閘關閉電壓位準v 〇 F f ^ 由於非晶石夕電晶體包含一 _ M〇SFET，故保持電晶體Μ '、了垂直同步週期減二水平同步週期，以外之週期期 間經由保持電晶體Q5之閘極接收一與閘開啟電壓爾(直 流電厘信號）呈比例之直流電壓信號。另外，下拉電晶體Q2 * 了 f直同纟週期減二水平同步週期，之外的週期期 間I由下拉電晶體Q2之閘極接收一與問開啟電壓v⑽（直 流電壓信號)呈比例之直流電壓信號。之後，—垂直同步週 期代表一介於兩連續圖框之間的時間週期。亦即，一垂直 同步週期忍指該介於垂直同步信號(Vsync)之間的時間週 期。垂直同步信號（Vsync)代表一圖框開始之時點。一水平 『步週期代表一介於兩連續掃描線之間的時間週期。亦 P 水平同步週期意指該介於水平同步信號（Hsync)之間 的時間週期。該水平同步信號（Hsync)代表一圖框之掃描 開始之時點。 ' 田閘驅動器積體電路使用一非晶矽電晶體時，下拉電晶 體Q2和保持電晶體Q5會因直流電壓信號於大部分運作週
O:\90V90991.DOC -11 - 1333658 期施加至下拉電晶體Q2和保持電晶體以之閘極而退化。 當直流電壓信號於一預定週期持續施加至非晶矽電晶體 (下拉電晶體Q2和保持電晶體Q5)之閘極時，下拉電晶體Q2 和保持電晶體Q5會退化，而使得液晶顯示裝置之顯示品質 良差。換句話說，由於非晶矽電晶體（下拉電晶體q2和保持 電晶體Q5)之臨限電壓（VTH)因非晶矽之退化而升高，故正 常閘極對源極電壓VGS在非晶矽電晶體（下拉電晶體Q2和保 持電晶體Q5)具有一預定臨限電壓VTH，時變得無法開啟非 晶矽電晶體（下拉電晶體q2和保持電晶體Q5)。 圖4圖不一非晶矽薄膜電晶體之臨限電壓在直流閘極對 源極電壓施加至該非晶矽薄膜電晶體之閘極時之變化。如 圖4所示，當一直流閘極對源極電壓施加至非晶矽薄膜電晶 體乏閘極時，非晶矽電晶體之臨限電壓（Vth)因非晶矽電晶 體之退化而升向。在升高之臨限電壓（Vth)達到直流閘極對 源極電壓VGS_DC的情況下，非晶矽電晶體即使受到一正常 閘極對源極電壓V G s之施加仍無法開啟。 【發明内容】 、上所述及其匕先刖技藝之缺點和缺陷係根據本發明藉 由-種位移暫存器和一種驅動一電晶體之方法予以克服或 減少。在-具體實施例中’一位移暫存器具有複數級，每 一級皆提供-閘線驅動信號予-顯示面板之對應閘線，且 該等級中每-級皆包含—上拉部件，該上拉部件係用於反 應一第一控制信號和一時脈信號以產生一具有一第一狀態 之本閉線驅動信號’-下拉部件，該下拉部件係用於反應 1333658 p第二控制信號以產生該具有_第二狀態之本閘線驅動信 號’-上拉驅動器’該上拉驅動器係用於反應一由一前級 提供之間線驅動信號、-由次隨級提供之次隨開線驅動信 唬、和-由外部提供之輸入電壓信號以產生該用來控制上 拉部件的第-控制信號，以及一下拉驅動器，該下拉驅動 益係用於反應-由該上拉驅動器提供之第三控制信號和輸 入電壓信號以產生該用來控制下拉部件之第二控制信號， 其中該第二控制信號在介於與輸入電麼信號相關聯之第一 與第二電壓位準之間擺動，該輸入電屋信號在預定電壓位 準之間擺動。 上拉部件包含-上拉電晶體，該上拉電晶體在—接收時 脈信號之端點與-產生本閘線驅動信號之端點之間具有一 導通路徑，並且具有一從該上拉驅動器接收該第—控· 號之閘極》上拉驅動器包含一保持電晶體用來使上㈣曰曰: 體之閘極电壓位準維持在一經選擇之電壓位準。保持電晶 體具有-閘極，該閘極從下拉驅動器接收第二控制芦號。 保持電晶體中閘極對源極電愿之振幅大於保持電晶體臨 ^ 電麼的兩倍。輸入電麼信號之振幅大於保持電晶體臨限電 ㈣七倍。下拉部件包含一下拉電晶體，該下拉電晶體在 一產生本閉線驅動信號之端點與一具有一經選擇之電麼位 準之端點之間具有-導通路徑。下拉電晶體具有—間極， 該閘極從下拉驅動器接收第二控制信號。 下拉驅動器包含-反相器，該反相器係用於反應輸入電 壓信號和來自下拉驅動器之第三控制信號以產生_第四控 -13- 1333658 制k號，以及一退化補償部件，該退化補償部件係用於反 應輸入電壓信號、來自上拉驅動器之第三控制信號、和來 自反相器之第四控制信號以產生第二控制信號。該反相器 包含一第一電晶體，該第一電晶體在一接收輪入電壓信號 《端點與一第一節點之間具有一導通路徑，第—電晶體運 作成為一個二極體，以及一第二電晶體，該第二電晶體在 第「節點與一具有一經選擇之電壓位準之端點之間具有一 導通路控並具有-接收來自上拉驅動器之第三控制信號之 閘=，其中該反相器從第一節點產生第四控制信號。退化 補償部件包含一第；；：啻θ ^ 第一電阳體，該第三電晶體在接收輸入電 /唬之端點與一第二節點之間具有-導通路徑並具有一 從反相器接收第四控制作扶夕μ & 徑制彳。唬之閘極，以及一第四電晶體， 二I:晶體在第二節點與具有經選擇之電壓位準之端點 導通路徑並具有—從上拉驅動器接收第二控制 閘極，其中退化補償部件從第二節點產生第二控制 之施例中，一驅動一具有閘極”及極和源極 2 :的方法包含將-第-電壓信號送至該沒極、將— 二：4信號送至該源極、並且將一第二電遷信號送至兮 控制-介於沒極與源極之間的導電路#，其中第: 仏號在預定電壓位準 與源極之間建^心致在電晶體之閉極 在第-對源極電•信號以-經選擇之週期 的振幅大於Γ常Γ立準之間擺動。該閉極對源極電壓信號 大於正常電晶體臨限電壓的兩倍。
O:\90\9099I.DOC -14- 1333658 【實施方式】 本發明現在將引用附圖在底下予以作更完整之說明，其 中表示出本發明之實例性具體實施例。然而，本發係以許 多形式予以體現且不應予以推斷成侷限於本文所提之具體 實施例。 後文將引用附圖詳細說明本文之較佳具體實施例。 圖5A係一根據本發明之非晶矽TFT之等效電路圖，且圖 5B圖示一把加至該非晶矽TFT之閘極對源極電壓信號之波 形。參照圖5A和5B，一汲極電壓（vd)係施加至非晶矽TFT 之汲極（D) ’ 一源極電壓（Vs)係施加至非晶矽TFT之源極 (S) ’以及一閘極電壓（Vg)係施加至非晶矽TFT之閘極（g)。 當閘極電壓（Vg)施加至非晶矽TFT之閘極（G)時，非晶矽 TFT取決於閘極對源極電壓（Vgs)，一介於閘極電壓與 源極電壓（Vs)之間的電壓差，而呈開啟或關閉。例如，當 施加至非晶矽TFT之閘極（G)之閘極對源極電壓（Vgs)低於 非晶矽TFT之臨限電壓時，非晶矽呈關閉。當施加至非晶矽 TFT之閘極（G)之閘極對源極電壓（Vgs)高於非晶矽TFT之臨 限電麼時，非晶矽TFT呈開啟。 在本具體實施例中，如圖5B所示之閘極對源極電壓 (Vgs-ac)係在非晶石夕TFT之閘極（G)與源極⑻之間建立。閘 極對源極電壓（Vgs—ac)信號係一脈波信號，該脈波信號以— 預疋週期在一最大電壓位準Max( Vgs)與一最小電壓位準 Min(VgS)之間擺動。施加至非晶矽TFT之閘極（G)之閘極電 壓（Vg)亦為一脈波信號，該脈波信號以一預定週期在一最
-15- 1333658 大電壓位準與一最小電壓位準之間擺動’以致閘極對源極 電壓（Vgs一ac)係在非晶矽TFT之閘極與源極之間建立。藉由 在非aa石夕TFT中&供閘極對源極電麼（VgS_ac)，非晶碎tft 即使在非晶石夕TFT發生退化時仍正常運作。 由於該介於非晶矽TFT之閘極（G)與源極（S)之間的閘極 對源極電壓（Vgs_ac)以該預定週期在最大電壓位準 Max(VgS)與最小電壓位準Min(Vgs)之間擺動，非晶矽電晶 體即使其正常之臨限電壓因非晶矽電晶體之退化而提升 '△Vth’時仍得以開啟。如圖5B所示，由於提升後之臨限電壓 (△Vth_ac)小於最大電壓位準Max(Vgs)，非晶石夕電晶體即使 正常之臨限電壓（Vtho)因非晶矽電晶體之退化而提升 '△Vthf時仍得以開啟。底下之方程式1呈現其說明。
Max(VgS).[Vtho+AVth]>〇 方程式 1 在此，，Vtho,表示非晶矽電晶體之正常臨限電壓，， 表示退化之非晶矽電晶體之臨限電壓與非晶矽電晶體之正 常臨限電壓之間的電壓差 為了提供閘極對源極電壓
一位移暫存器中非晶矽TFT之閘極（G)。
以及一下拉驅動器240。本級從_ —剛級接收一閘線驅動信號 -16- 1333658
GOUTn-K或一掃描線驅動信號），並產生一本閘線驅動信號 GOUTN。當本級為位移暫存器之第一級時，該第一級接收 一從一時序控制器（未示）產生之啟始信號，並產生一第一閘 線驅動信號GOUT,。當本級為位移暫存器之第二級時，該 第二級接收該從第一級產生之第一閘線驅動信號GOUTi並 產生一第二閘線驅動信號GOUT2。同樣地，當本級為第N 級時，該第N級接收一從第（N-1)級產生之第（N-1)閘線驅動 信號GOUTN_!並產生第N閘線驅動信號GOUTN。位移暫存器 之該等級係經配置以循序產生該等閘線驅動信號，且位移 暫存器係整合在一薄膜電晶體液晶顯示面板内。 上拉部件210包含一 NMOS上拉電晶體Q1。一時脈端 (CKV端或CKVB端）係連接至NM0S上拉電晶體Q1之汲極， NMOS上拉電晶體Q1之閘極係連接至一第一節點N1，以及 一輸出端OUT係連接至NM0S上拉電晶體Q1之源極。
下拉部件220包含一NMOS下拉電晶體Q2。輸出端OUT係 連接至NMOS下拉電晶體Q2之汲極，NMOS下拉電晶體Q2 之閘極係連接至下拉驅動器240，以及NMOS下拉電晶體Q2 之源極電極係連接至一閘關閉電壓（VOFF)端。 上拉驅動器230包含一電容C和NMOS電晶體（Q3、Q4、 Q5)。尤甚者，電容C係連接於第一節點N1與輸出端OUT之 間。NMOS電晶體Q3之汲極係連接至一閘開啟電壓（VON) 端，NMOS電晶體Q3之閘極係連接至一前級之輸出端 OUTu，以及NMOS電晶體Q3之源極係連接至第一節點 N1。例如，閘開啟電壓（VON)為一用於位移暫存器之電源 -17- 1333658 電壓信號。注意到提供前級閘線驅動信號GOUTN_i之前級係 一緊接本級或本級之前該等級中其中一級之後的次一級。 上拉驅動器230之NMOS電晶體Q4具有一連接至第一節 點N1之汲極，一連接至一控制端CT之閘極、以及一連接至 閘關閉電壓（VOFF)端之源極。該閘關閉電壓（VOFF)舉例為 一用於位移暫存器之電源電壓信號。該控制端CT從一次隨 級接收一閘線驅動信號。注意到該提供本身輸出信號（亦即 閘線驅動信號）予本級之次隨級係緊接本級或本級之後任 一級之後。NMOS電晶體Q5之汲極係連接至第一節點N1， NMOS電晶體Q4之閘極係連接至下拉NMOS電晶體Q2之閘 極，以及NMOS電晶體Q5之源極係連接至閘關閉電壓（VOFF) 端。 下拉驅動器240包含一反相器242和一退化補償部件 244。該反相器242包含兩個NMOS電晶體Q6和Q7，且該退 化補償區塊244包含兩個NMOS電晶體MA和MB。 在反相器242中，NMOS電晶體Q6之閘極和汲極係共接至 閘開啟電壓（V.ON)端。NMOS電晶體Q7之汲極係連接至 NMOS電晶體Q6之源極，NMOS電晶體Q7之閘極係經由第 一節點N1連接至NMOS電晶體Q3之源極，以及NMOS電晶 體Q7之源極係連接至閘關閉電壓（VOFF)端。 在退化補償部件244中，NMOS電晶體MA之汲極係連接至 閘開啟電壓（VON)端，NMOS電晶體MA之閘極係連接至 NMOS電晶體Q6之源極和NMOS電晶體Q7之汲極。NMOS電 晶體MA之源極係連接至一第三節點N3，該第三節點N3係 O:\90\9099I.DOC -18- 1333658 連接至下拉電晶體Q2和·保持電晶體Q5之閘極。NMOS電晶 體MB之汲極係連接至第三節點N3。NMOS電晶體MB之閘 極係連接至第一節點N1，且NMOS電晶體MB之源極係連接 至閘關閉電壓（VOFF)端。退化補償區塊244提供一脈波型電 壓信號予下拉電晶體Q2和保持電晶體Q5之閘極。該脈波型 電壓信號在預定之最大與最小電壓值之間擺動。 後文詳細說明圖6所示該級之運作。當閘開啟電壓信號 VON之最大電壓施加至閘開啟電壓VON端時，NMOS電晶 體Q6開啟且NMOS電晶體MA之閘極電容係以底下方程式2 之電壓予以充電。 V(MA_Gate)=Max(VON)-Vth(Q6) 方程式 2 在此，，V(MA_Gate)'表示施加至NMOS電晶體MA閘極之 電壓，，Max(VON)'表示閘開啟電壓信號VON之最大電壓， 且'Vth(Q6)’表示NMOS電晶體Q6之臨限電壓。當NMOS電晶 體MA閘極之閘極電容以電壓V(MA_Gate)予以充電時，與 下拉電晶體Q2和保持電晶體Q5之閘極連接之第三節點N3 具有底下方程式3之電壓。 V(N3) =Y(MA_Gate)-Vth(MA) =Max(VON)-Vth(Q6)-Vth(MA) 方程式 3 在此，'V(N3)'表示位於第三節點N3之電壓，且'Vth(MA)’ 表示NMOS電晶體MA之臨限電壓。 當開啟電壓信號之最小電壓施加至閘開啟電壓VON端 時，NMOS電晶體Q6關閉且施加至NMOS電晶體MA之閘極 電容因介於NMOS電晶體MA汲極之電壓位準與第三節點 O:\90\9099I.DOC -19- 1333658 N3之電壓位準之間的耦·合效應而降低。由於開啟電壓信號 之最小電壓小於位於第三節點N3之電壓，第三節點N3依據 如 ’V(MA_Gate)>Min(VON)+Vth(MA)·之類的條件而放電 (在此'Min(VON)'表示開啟電壓信號VON之最小電壓）。 在NMOS電晶體MA為對稱電晶體的情況下，NMOS電晶 體MA總雜散電容值之一半實質等於介於NMOS電晶體MA 之閘極與源極之間的雜散電容Cgs且亦實質等於介於NMOS 電晶體MA之閘極與汲極之間的雜散電容Cgd。在此種情況 下，當最小開啟電壓信號Min (VON)施加至閘開啟電壓VON 端時，第三節點N3具有底下方程式4之電壓。 V(N3)=Min(VON) + 3 x Vth(MA) 方程式 4 這是因為NMOS電晶體MA之閘極放電直到NMOS電晶體 MA之閘極電壓V (MA_Gate)達到，最小開啟電壓信號Min (VON)加NMOS電晶體MA之臨限電壓Vth (MA)'的電壓值。 位於第三節點N3之電壓V (N3)係施加至下拉電晶體Q2和保 持電晶體Q 5之閘極。 在本具體實施例中，為了維持位於上拉電晶體Q1閘極之 閘關閉電壓位準，下拉非晶矽電晶體Q2在時脈信號（CKV或 CKVB)之電壓位準於'一垂直同步週期減一水平同步週期， 之週期期間從低位準變為高位準時開啟。同樣地，下拉非 晶矽電晶體Q5於'一垂直同步週期減二水平同步週期’之週 期期間在時脈信號（CKV或CKVB)之電壓位準由低位準變 為高位準時開啟。 為了開啟下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)，下拉電晶體 O:\90\90991.DOC -20- 1333658 Q2 (或保持電晶體Q5)中閘極對源極電壓Vgs之最大值應大 於下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)之正常臨限電壓Vtho 與臨限電壓差AVtli的加總。臨限電壓差AVth表示正常臨限 電壓Vtho與一退化之下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)之 臨限電壓之間的電壓差。這是藉由底下之方程式5予以表 示。
Max(Vgs)-[Vtho+AVth]>0 方程式5
"Max (Vgs)”在此表示下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5) 中閘極對源極電壓Vgs之最大值。由於下拉電晶體Q2或保 持電晶體Q5即使臨限電壓差AVth之值達到'(Max(Vgs)+ Min(Vgs))/2'時仍應維持開啟狀態，底下之方程式6應予以 滿足。
Max(Vgs)-[ {Max(Vgs)+Min(Vgs)}/2+Vtho]>0 因此，{Max(Vgs)-Min(Vgs)}/2>Vtho 所以，Max(Vgs)-Min(Vgs)>2 x Vtho 方程式 6 根據方程式6，當下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)中閘 極對源極電壓Vgs之振幅大於正常臨限電壓Vtho的兩倍 時，下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)即使在下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)退化時仍正常運作。 閘極對源極電壓Vgs之最大值Max (Vgs)和閘極對源極電 壓Vgs之最小值Min (Vgs)係分別藉由底下之方程式7和8予 以表示。
Max(Vgs)=Max(V〇N)-Vth(Q6)-Vth(MA)-VOFF 方程式 7 Min(Vgs)=Min(V〇N) + 3 x Vth(MA)-VOFF 方程式 8 O:\90\90991.DOC -21 - 1333658 由方程式6至8可得到底下之方程式9。 [Max(V0N)-Vth(Q6)-Vth(MA)-V0FF] -[Min(V0N)+3 x Vth(MA)-V0FF]>2 x Vtho 方程式 9 在NMOS電晶體Q6之臨限電壓實質等於NMOS電晶體MA 之臨限電壓Vth (ΜΑ)且NMOS電晶體ΜΑ之臨限電壓Vth (ΜΑ)實質等於下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)之正常臨 限電壓的情況下，底下之方程式1 〇可由方程式9得到
Max(VON)-Min(V〇N)>7 X Vtho 方程式 10 根據方程式10，當閘開啟電壓VON之振幅大於下拉電晶 體Q2 (或保持電晶體Q5)之正常臨限電壓Vtho之七倍時，下 拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)即使在下拉電晶體Q2 (或保 持電晶體Q5)退化時仍正常運作。 圖7係一時序圖，其表不施加至非晶碎薄膜電晶體’亦即 本具體實施例中之下拉電晶體Q 2或保持電晶體Q 5 ’之閘極 對源極電壓信號之波形。例如，在圖7之閘極對源極電壓信 號中，脈波信號在一最大電壓位準MAX (Vgs)與一最小電 壓位準MIN (Vgs)之間擺動並具有一實質等於時脈CK週期 一半之預定週期。 在本實施例中，閘極對源極電壓信號之上升緣與時脈信 號CK之上升緣同步，且閘極對源極電壓信號之電壓位準以 其週期（H)之一半βΗ)由最大電壓位準MAX (Vgs)變為最小 電壓位準MIN (Vgs)。接著，閘極對源極電壓信號之電壓位 準在時脈信號CK之電壓位準由高位準變為低位準時從最 小電壓位準MIN (Vgs)變為最大電壓位準MAX (Vgs)。因
O:\90\90991.DOC -22- 此，閘極對源極電屢Vgs之上升緣與時脈⑶之轉變同步。 、句話說’間極對源極電塵Vgs在時脈π由低位準變為高 位準或由高位準變為低位準時具有最大值。 .间 •施加至下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)之閘極對源極 4 vgs其振幅為下拉電晶體Q2 (或保持電晶體⑼之正常 臨限電壓Vtho的兩倍。 圖8係一時序圖，其表示另一施加至非晶石夕薄膜電晶體之 閘極對源極電壓實施例之波形。參照圖8，閘極對源極電壓 L號在最大電壓位準MAX (Vgs)與最小電位準MW (Vgs) 之間擺動具有一與時脈。〖之週期實質相等之預定週期。 在本實&例中’閘極對源極電麼與時脈ck同步，使得間 極對源極電壓信號之上升緣與時脈CK之上升緣同步且間 極對源極電㈣號之τ降緣與時脈CK之下降緣同步。本實 鈿例之閘極對源極電壓信號其振幅亦大於下拉電晶體Q2 (或保持電晶體Q5)之正常臨限電壓¥化〇的兩倍。 圖9和10係表不其它施加至非晶矽薄膜電晶體之閘極對 源極電壓實施例之時序圖。如圖9和1〇所示，閘極對源極電 壓，相位領先時脈CK之相位。在圖9中，閘極對源極電壓 信號上升緣之相位領先時脈⑶轉變之相位。在圖附，間 極對源極電壓信號上升緣之相位領先時脈ck上升緣之相 位。 雖然已說明本發明之實例性具體實施例，瞭解到本發明 應不侷限於這些較佳具體實施例，而是本行人士可在本發 月如後文申叫專利範圍所提之精神和範轉内作各種改變和 -23- 修改。 【圖式簡單說明】， 本發明之上述及其它目的和優點將 說明配合附圖而立即變得明顯，其中s 5丨用底下之詳細 圖1係一電路圖，且袁_ v 八义不—傳統位移暫存器之一紐. 圖2係-方塊圖，其表示 ° 、’， 圖3係一時序圖，以用/相驅動器電路； 圖_ -非曰㈣:：說明圖1中該級之運作； 施加至該非晶矽镇/ :體在—直流間極對源極電壓 S5A# ''膜電晶體之閘極時臨限電壓之變化； 圖圖A係—根據本發明之非晶㈣膜電晶體之等效電路 圖5B圖示一閘極對 雷懕⑯电“唬之波形，該閘極對源極 冤壓L號係施加至圖5 a φ兮兆a功法时& ^ 圃）A肀該非日日矽溽膜電晶體之閘極； —級； 系電路圖，其表示一根據本發明之位移暫存器中的 一施加至非晶矽薄膜電晶體之閘 圖7係一時序圖，其表示 極對源極電壓信號； 圖8係一時序圖，其表示另一施加至非晶矽薄膜電晶體之 閘極對源極電壓信號； 圖9係一時序圖，其表示再一施加至非晶矽薄膜電晶體之 閘極對源極電壓信號；以及 圖10係一時序圖，其表示又一施加至非晶矽薄骐電晶體 之閘極對源極電壓信號。 【圖式代表符號說明】
O:\90\9099I.DOC -24- 1333658 110 上拉部件 120 下拉部件 130 上拉驅動器 140 下拉驅動器 210 上拉部件 220 下拉部件 230 上拉驅動器 240 下拉驅動器 242 反相器 244 退化補償部件 O:\90\9099! -25-

Claims (1)

1333658 第093102923號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年8月） ---- 拾、申請專利範圍：. kh月j修疋本 1. 一種具有複數級之位移暫存器，其中各級皆提供一閘線 驅動仏號予一顯示面板中一條相對應之閘線，該等級中 各級皆包含： 一上拉部件，該上拉部件反應一第一控制信號和一時 脈l號以產生一具有一第一狀態之本閘線驅動信號； -下拉部件，該下拉部件反應—第二控制信號，以產 生該具有第_狀態之本閘線驅動信號； 錄上狃驅勁器反應 口 d 工租驅動 ' ^ 叫^思則級运 出之她連前級閘線驅動信號、—由_贼連次隨級送出之 田比連次隨閘線驅動信號、和_由外部提供之輸人電壓信 號’以產生該用來控制上拉部件之第一控制信號丨以： 一下拉驅動器，該下拉驅動器反應該第—㈣信號和 輸入電壓信號，以產生用來控制該下拉部件 信號， 斤一徑制 其中該第二控制信號在擺幅介於預定電壓位準 2. 3. 電壓信號相關之第-與第二電壓位準之間擺動: δ月專利範圍第1項之位移暫存器， ^ %松 r孩第二控制 =係—週期與料脈信號之週㈣之脈波信 如申請專利範圍第!項之位移暫存器，其中 信號係一週期鱼# # Β[? π % ^弟一控制 脈波信號。 +只質相同之 4. 如申請專利範圍第 項之位移暫存器 ，其中該第 二控制 90991-990820.doc 1333658 信號係一上升緣皆與該時脈信號轉移同步之脈波信號。 5. 如申請專利範圍第!項之位移暫存器，其中該第：：制 信號係一上升、緣皆與該時脈信號之上升緣同步之脈波 信號》 6. 如申請專利範圍第i項之.位移暫存器，其中該第二控制 信號係一相位領先該時脈信號之相位而使得第二控制 信號之各上升緣皆以-經過選擇之時間週期領先該時 脈信號之各轉移的脈波信號。 7. 如申請專利範圍第旧之位移暫存器，其中該第二控制 信號係一相位領先該時脈信號之相位而使得第二控制 信號口之各上升緣皆以一經過選擇之時間週期領先該時 脈#號之各上升緣的脈波信號。 、 8. 如申請專利範圍第旧之位移暫存器，其中該上拉部件 包含-具有一導通路徑介於一接收該時脈信號之端點 與一產生該本閘線驅動信號之端點之間的上拉雷曰 體、以及—從該上拉驅動器接收該第一控制信號之間 極；且該上拉驅動器包含一用來使該上拉電晶體之間極 電壓位準維持於一經過選擇之電壓位準的保持電晶 體’該保持電晶體具有-從該下拉驅動器接收該第 制信號之閘極。 I 9. 如申請專利範圍第8項之位移暫存器，其中該保持電曰 體之閘極對源極電壓振幅係大於該保持電晶體;; 壓的兩倍。 电 1〇.如申請專利範圍第8項之位移暫存器，纟中該輸入電壓 O:\90\90991 -990820.DOC -2 - 1333658 信號之振幅大於一保持電晶體臨限電屋的七倍。 11.=申明專利乾圍第以之位移暫存器，其中該下拉部件 已含一具有—導通路徑介於一產生該本閘線驅動信號 之端點與—具有一經過選擇之電麼位準之端點之間的 下拉電晶體、以及—自該下拉驅動器接收 號之閘極。 木化市j ^ A如申請專利範圍第_之位移暫存器，其中該下拉電晶 體之閉極對源極電麼振幅係大於該下拉電晶體臨限電 壓的兩倍。 13. ^申請專利範圍第⑽之位移暫存器，其中該輸入電屬 尨號之振幅大於該下拉電晶體臨限電麼的七倍。 如申請專利範圍第旧之位移暫存器，其中該下拉 器包含： 邦 一反相器’該反相器反應該輸入電壓信號和該出自上 拉：動器之第一控制信號以產生一第三控制信號；以及 —一退化補償部件’該退化補償部件係反應該輸入電壓 =號1出自上拉驅動器之第一控制信號、以及出自反相 器之第—控制信號以產生該第二控制信號。 15.如申請專利範圍第14項之位移暫存器，其中該反相 含： % BB體，§亥第一電晶體在一接收該輸入電壓信 0知點與第一節點之間具有一導通路徑，該第—電 晶體運作為一個二極體；以及 一第二電晶體，該第二電晶體具有一介於該第一節點 O:\90\9099l .990S20.DOC -3· 電壓位準經過選擇之端點之間的導通路徑以及一 接收該出自上拉驅動器之第一控制信號的閘極， 其中該反相器產生該出自第一節點的第三控制信號。 16.如申請專利範圍第15項之位移暫存器，其中該退化補償 部件包含： 一第三電晶體，該第三電晶體具有一介於該接收輸入 電壓信號之端點與一第二節點之間的導通路徑和一接 收該來自反相器之第三控制信號的閉極；以及 一第四電晶體，該第四電晶體具有一介於該第二節點 與該具有經過選擇之電壓位準之端點之間的導通路徑 和一接收該來自上拉驅動器之第一控制信號的閘極， 其中該退化補償部件產生出自該第二節點之第二控 制信號。 17. 如申請專利範圍第16項之位移暫存器，其中該第二控制 信號係送至-位於該下拉部件中之下拉電晶體的間極 和一位於該上拉驅動器中之保持電晶體的閘極，該輸入 電壓之振幅大於該下拉電晶體或保持電晶體之臨限電 壓的七倍。 18. —種驅動一具有閘極、汲極和源極之電晶體之方法，嗜 方法包含： 將一第一電壓信號施加至該汲極； 將一第二電壓信號施加至該源極；以及 將一第三電壓信號施加至該閘極，以 徑制一介於該汲 極與源極之間的導電路徑， O:\90\90991 -990820.DOC 4 - 19. 其中該第芝番r· -建立在該二號在預定電塵位準之間擺動，以致 懕护躲v电晶體之開極與源極之間的閘極對源極電 壓镜以一經诉，理裡 二過選擇之週期在第一與第二電壓位準 間擺動。 如申請專利範圍第I8項之方法，其中該閘極對源極電壓 信號之振幅大於該電晶體正常臨限電壓的兩倍。
-5- 1333658 第093102923號專利申請案 中文圖式替換本(99年8月） 拾壹：圖式 ^年月日修正本 如 ft 9 0 οει §)i s ? ocqI-^js CO Of 0H. so ¾ ό B ό , ό ό ID ό ΙΛ It, 90991-fig-990820.doc 1333658
CKVCKVB VSS VDD STV
圖2 90991-fig-990820.doc 1333658 CKVB： GOUTn-i： C： CKV： GOUTn ： GOUTn+i: 90991-fig-990820.doc 1333658 Δ Vth
眷4
90991 -fig-990820.doc -4- 1333658 D〇 —Vd O G
S O Vs 圖5A Vgs
圖5B 90991-fig-990820.doc 1333658 T—1 j TO ?i ow^)L s ocoz. 3 IN 90· VW 赢/ ' f V. g i. i SO & m s ¾ ό 6 ό νολ 0rH_i8 ό δ ό SA 6 90991-fig-990820.doc 1333658 m \—\ MAX(Vgs)——h-, Vgs: I MIN(Ygs)- L CK：
Λ MAX(Vgs) Vgs： MIN(Vgs) CK：
90991-fig-990820.doc 1333658 CK：
MAX(Vgs) Vgs： MIN(Vgs)
圖9 1H
MAX(Vgs) Vgs： MIN(Vgs) CK： 90991-flg-990820.doc 圖10
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