TWI415052B - 開關裝置與應用該開關裝置之移位暫存器電路 - Google Patents

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Description

開關裝置與應用該開關裝置之移位暫存器電路
本發明係有關於一種開關裝置與應用該開關裝置之移位暫存器電路，尤指一種開關裝置與應用該開關裝置之具低功率消耗與高驅動能力之移位暫存器電路。
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display；LCD)是目前廣泛使用的一種平面顯示器，其具有外型輕薄、省電以及低輻射等優點。液晶顯示裝置的工作原理係利用改變液晶層兩端的電壓差來改變液晶層內之液晶分子的排列狀態，用以改變液晶層的透光性，再配合背光模組所提供的光源以顯示影像。一般而言，液晶顯示裝置包含複數畫素單元、源極驅動器以及移位暫存器電路。源極驅動器係用來提供複數資料訊號至複數畫素單元。移位暫存器電路包含複數級移位暫存器以產生複數閘極訊號饋入複數畫素單元，據以控制複數資料訊號的寫入運作。因此，移位暫存器電路即為控制資料訊號寫入操作的關鍵性元件。
傳統液晶顯示裝置內設置有大量基於薄膜電晶體的開關裝置，故薄膜電晶體的逆向漏電流即為液晶顯示裝置運作的高功率消耗主因之一，從而導致高面板操作溫度，如此不但會降低顯示品質，也會縮短面板使用壽命。尤其若為降低液晶顯示裝置的製造成本而將移位暫存器電路整合於包含畫素陣列之顯示面板上，亦即基於GOA(Gate-driver On Array)架構將移位暫存器電路之複數級移位暫存器配合複數閘極線而依序設置於顯示面板之相當狹長的邊框區域，則低訊號傳輸能力更會顯著降低面板顯示品質。
依據本發明之實施例，其揭露一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線。此種移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之第N級移位暫存器包含上拉單元與輸入單元。電連接於第N閘極線之上拉單元係用來根據系統時脈與驅動控制電壓以上拉第N閘極訊號，其中第N閘極線係用以傳輸第N閘極訊號。電連接於上拉單元之輸入單元係用來根據控制訊號與輸入訊號以輸出驅動控制電壓。輸入單元包含第一電晶體與第二電晶體。第一電晶體具有一用來接收輸入訊號的第一端、一用來接收控制訊號的閘極端、及一第二端。第二電晶體具有一電連接於第一電晶體之第二端的第一端、一電連接於第一電晶體之第一端的閘極端、及一用來輸出驅動控制電壓的第二端。
依據本發明之實施例，另揭露一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線。此種移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之第N級移位暫存器包含上拉單元、輸入單元、及下拉單元。電連接於第N閘極線之上拉單元係用來根據系統時脈與驅動控制電壓以上拉第N閘極訊號，其中第N閘極線係用以傳輸第N閘極訊號。電連接於上拉單元之輸入單元係用來根據第一輸入訊號以輸出驅動控制電壓。電連接於輸入單元之下拉單元係用來根據控制訊號與第二輸入訊號以下拉驅動控制電壓。下拉單元包含第一電晶體、第二電晶體與第三電晶體。第一電晶體具有一電連接於輸入單元的第一端、一用來接收控制訊號的閘極端、及一第二端。第二電晶體具有一電連接於第一電晶體之第二端的第一端、一用來接收第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收電源電壓的第二端。第三電晶體具有一電連接於第一電晶體之第一端的第一端、一電連接於第二電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於第一電晶體之第二端的第二端。
本發明另揭露一種開關裝置，用以控制第一節點與第二節點間的連接/斷開狀態。此種開關裝置包含第一電晶體、第二電晶體、及第三電晶體。第一電晶體包含一電連接於第一節點的第一端、一用來接收第一控制訊號的閘極端、及一第二端。第二電晶體包含一電連接於第一電晶體之第二端的第一端、一用來接收第二控制訊號的閘極端、及一電連接於第二節點的第二端。第三電晶體包含一電連接於第一電晶體之第一端的第一端、一電連接於第二電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於第一電晶體之第二端的第二端。
下文依本發明開關裝置與應用該開關裝置之移位暫存器電路，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。
第1圖為本發明第一實施例之移位暫存器電路的示意圖。如第1圖所示，基於雙向掃描機制之移位暫存器電路100包含複數級移位暫存器，為方便說明，移位暫存器電路100只顯示第(N-2)級移位暫存器111、第(N-1)級移位暫存器112、第N級移位暫存器113、第(N+1)級移位暫存器114以及第(N+2)級移位暫存器115，其中只有第N級移位暫存器113顯示內部功能單元架構，其餘級移位暫存器係類同於第N級移位暫存器113，不另贅述。在移位暫存器電路100的運作中，第N級移位暫存器113係用來根據第(N-1)級移位暫存器112產生之閘極訊號SGn-1、第(N+1)級移位暫存器114產生之閘極訊號SGn+1、第(N-2)級移位暫存器111產生之閘極訊號SGn-2、第(N+2)級移位暫存器115產生之閘極訊號SGn+2、及第一系統時脈CK1以產生閘極訊號SGn，其餘級移位暫存器可同理類推。請注意，第1圖所示之第一系統時脈CK1、第二系統時脈CK2、第三系統時脈CK3、及第四系統時脈CK4可具有週期性依序錯開之脈波。
第N級移位暫存器113包含第一輸入單元120、第二輸入單元125、上拉單元130、第一下拉單元135、第二下拉單元140、以及第三下拉單元145。第一輸入單元120電連接於第(N-1)級移位暫存器112以接收閘極訊號SGn-1，其係用來根據閘極訊號SGn-1與第一控制訊號Sctr1以輸出驅動控制電壓VQn。第二輸入單元125電連接於第(N+1)級移位暫存器114以接收閘極訊號SGn+1，其係用來根據閘極訊號SGn+1與反相於第一控制訊號Sctr1之第二控制訊號Sctr2以輸出驅動控制電壓VQn。
電連接於第一輸入單元120、第二輸入單元125與閘極線GLn之上拉單元130係用來根據驅動控制電壓VQn與第一系統時脈CK1以上拉閘極訊號SGn，其中閘極線GLn係用以傳輸閘極訊號SGn。第一下拉單元135電連接於第一輸入單元120與第二輸入單元125，並電連接於第(N+2)級移位暫存器115以接收閘極訊號SGn+2。第一下拉單元135係用來根據閘極訊號SGn+2以下拉驅動控制電壓VQn。電連接於第一輸入單元120、第二輸入單元125與閘極線GLn之第二下拉單元140係用來根據驅動控制電壓VQn以下拉閘極訊號SGn。第三下拉單元145電連接於第一輸入單元120與第二輸入單元125，並電連接於第(N-2)級移位暫存器111以接收閘極訊號SGn-2。第三下拉單元145係用來根據閘極訊號SGn-2以下拉驅動控制電壓VQn。
在第1圖的實施例中，第一輸入單元120包含第一電晶體121、第二電晶體122與第三電晶體123，第二輸入單元125包含第四電晶體126、第五電晶體127與第六電晶體128，第一下拉單元135包含第七電晶體136，第三下拉單元145包含第八電晶體146，上拉單元130包含第九電晶體131。請注意，上述或以下所述之每一電晶體可為薄膜電晶體(Thin Film Transistor)或場效電晶體(Field Effect Transistor)。
第一電晶體121包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第(N-1)級移位暫存器112以接收閘極訊號SGn-1，閘極端用來接收第一控制訊號Sctr1。第二電晶體122包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體121之第二端，閘極端電連接於第一電晶體121之第一端，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第三電晶體123包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體121之第一端，閘極端電連接於第二電晶體122之閘極端，第二端電連接於第一電晶體121之第二端。基本上，第一電晶體121、第二電晶體122與第三電晶體123係組合為第一開關裝置，用來根據閘極訊號SGn-1及第一控制訊號Sctr1以控制第一電晶體121之第一端與第二電晶體122之第二端間的連接/斷開狀態，當第一開關裝置導通時，由於第一電晶體121之導通通道係並聯於第三電晶體123之導通通道，故可降低第一開關裝置之導通電阻以降低第一開關裝置的導通壓降，從而提高其驅動能力，當第一開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。
第四電晶體126包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第(N+1)級移位暫存器114以接收閘極訊號SGn+1，閘極端用來接收第二控制訊號Sctr2。第五電晶體127包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第四電晶體126之第二端，閘極端電連接於第四電晶體126之第一端，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第六電晶體128包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第四電晶體126之第一端，閘極端電連接於第五電晶體127之閘極端，第二端電連接於第四電晶體126之第二端。基本上，第四電晶體126、第五電晶體127與第六電晶體128係組合為第二開關裝置，用來根據閘極訊號SGn+1及第二控制訊號Sctr2以控制第四電晶體126之第一端與第五電晶體127之第二端間的連接/斷開狀態，同理，第二開關裝置之運作不但具高驅動能力亦可降低功率消耗。
第七電晶體136包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第二電晶體122之第二端與第五電晶體127之第二端，閘極端電連接於第(N+2)級移位暫存器115以接收閘極訊號SGn+2，第二端用來接收電源電壓Vss。第八電晶體146包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第二電晶體122之第二端與第五電晶體127之第二端，閘極端電連接於第(N-2)級移位暫存器111以接收閘極訊號SGn-2，第二端用來接收電源電壓Vss。第九電晶體131包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端用來接收第一系統時脈CK1，閘極端電連接於第二電晶體122之第二端與第五電晶體127之第二端，第二端電連接於閘極線GLn。
第2圖為第1圖所示之移位暫存器電路執行閘極訊號前向掃描運作的相關訊號波形示意圖，其中橫軸為時間軸。在第2圖中，由上往下的訊號分別為第一系統時脈CK1、第二系統時脈CK2、第三系統時脈CK3、第四系統時脈CK4、閘極訊號SGn-1、驅動控制電壓VQn、閘極訊號SGn、閘極訊號SGn+1、閘極訊號SGn+2、第一控制訊號Sctr1、以及第二控制訊號Sctr2。如第2圖所示，於移位暫存器電路100執行閘極訊號前向掃描運作中，第一控制訊號Sctr1具有可導通第一電晶體121之第一電壓準位，而第二控制訊號Sctr2具有可截止第四電晶體126之第二電壓準位。
於時段T1內，閘極訊號SGn-1之高準位電壓可導通第二電晶體122與第三電晶體123，並配合已導通之第一電晶體121將驅動控制電壓VQn快速上拉至第一高電壓Vh1。於時段T2內，第一系統時脈CK1之電壓昇緣可透過第九電晶體131之元件電容耦合作用將驅動控制電壓VQn上拉至第二高電壓Vh2，從而導通第九電晶體131以將閘極訊號SGn上拉至高準位電壓。請注意，第二高電壓Vh2約為系統時脈之高準位電壓的二倍。於時段T3內，第一系統時脈CK1之電壓降緣可透過第九電晶體131之元件電容耦合作用將驅動控制電壓VQn下拉至約為第一高電壓Vh1，或者閘極訊號SGn+1之高準位電壓可導通第五電晶體127與第六電晶體128以使第二輸入單元125輸出約為第一高電壓Vh1的驅動控制電壓VQn，此時驅動控制電壓VQn仍可導通第九電晶體131，故閘極訊號SGn即隨第一系統時脈CK1而下降至低準位電壓。於時段T4內，閘極訊號SGn+2之高準位電壓可導通第七電晶體136以下拉驅動控制電壓VQn至電源電壓Vss。
由上述可知，當第一電晶體121、第二電晶體122與第三電晶體123所組合之第一開關裝置於時段T1內導通時，第一電晶體121之導通通道係並聯於第三電晶體123之導通通道以降低第一開關裝置之導通電阻，從而降低第一開關裝置之導通壓降，故可將驅動控制電壓VQn快速上拉至比習知技術更高的第一高電壓Vh1。當第一開關裝置於時段T2、T3內截止時，雖然第一開關裝置之二端間承受第二高電壓Vh2或第一高電壓Vh1的壓差，但仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。至於移位暫存器電路100執行閘極訊號逆向掃描運作的工作原理可根據上述閘極訊號前向掃描運作而同理類推，不再贅述。
第3圖為本發明第二實施例之移位暫存器電路的示意圖。如第3圖所示，基於單向掃描機制之移位暫存器電路200包含複數級移位暫存器，為方便說明，移位暫存器電路200只顯示第(N-2)級移位暫存器211、第(N-1)級移位暫存器212、第N級移位暫存器213、第(N+1)級移位暫存器214以及第(N+2)級移位暫存器215，其中只有第N級移位暫存器213顯示內部功能單元架構，其餘級移位暫存器係類同於第N級移位暫存器213，不另贅述。在移位暫存器電路200的運作中，第N級移位暫存器213係用來根據第(N-1)級移位暫存器212產生之閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1、第(N+1)級移位暫存器214產生之閘極訊號SGn+1、及第一系統時脈CK1以產生閘極訊號SGn與驅動控制電壓VQn，其餘級移位暫存器可同理類推。請注意，第3圖所示之第二系統時脈CK2係反相於第一系統時脈CK1。
第N級移位暫存器213包含輸入單元220、上拉單元230、第一下拉單元235、以及第二下拉單元240。輸入單元220電連接於第(N-1)級移位暫存器212以接收閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1，其係用來根據閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1以輸出驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元220與閘極線GLn之上拉單元230係用來根據驅動控制電壓VQn與第一系統時脈CK1以上拉閘極訊號SGn，其中閘極線GLn係用以傳輸閘極訊號SGn。第一下拉單元235電連接於輸入單元220，並電連接於第(N+1)級移位暫存器214以接收閘極訊號SGn+1。第一下拉單元235係用來根據閘極訊號SGn+1以下拉驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元220與閘極線GLn之第二下拉單元240係用來根據驅動控制電壓VQn以下拉閘極訊號SGn。在第3圖的實施例中，輸入單元220包含第一電晶體221、第二電晶體222與第三電晶體223，第一下拉單元235包含第七電晶體236，上拉單元230包含第九電晶體231。
第一電晶體221包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第(N-1)級移位暫存器212以接收閘極訊號SGn-1，閘極端電連接於第(N-1)級移位暫存器212以接收驅動控制電壓VQn-1。在另一實施例中，第一電晶體221之閘極端係電連接於第(N-1)級移位暫存器212以接收閘極訊號SGn-1。第二電晶體222包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體221之第二端，閘極端電連接於第一電晶體221之第一端，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第三電晶體223包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體221之第一端，閘極端電連接於第二電晶體222之閘極端，第二端電連接於第一電晶體221之第二端。基本上，第一電晶體221、第二電晶體222與第三電晶體223係組合為一開關裝置，用來根據閘極訊號SGn-1及驅動控制電壓VQn-1以控制第一電晶體221之第一端與第二電晶體222之第二端間的連接/斷開狀態，當該開關裝置導通時，由於第一電晶體221之導通通道係並聯於第三電晶體223之導通通道，故可降低該開關裝置之導通電阻以降低該開關裝置的導通壓降，從而提高其驅動能力，當該開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。此外，當閘極訊號SGn-1具高準位電壓以導通第二電晶體222與第三電晶體223時，驅動控制電壓VQn-1約為系統時脈之高準位電壓的二倍，故可顯著降低第一電晶體221之導通電阻以進一步降低該開關裝置的導通壓降，據以進一步提高其驅動能力。
第七電晶體236包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第二電晶體222之第二端，閘極端電連接於第(N+1)級移位暫存器214以接收閘極訊號SGn+1，第二端用來接收電源電壓Vss。第九電晶體231包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端用來接收第一系統時脈CK1，閘極端電連接於第二電晶體222之第二端，第二端電連接於閘極線GLn。移位暫存器電路200執行閘極訊號掃描運作的工作原理，可根據上述移位暫存器電路100執行閘極訊號前向掃描運作的工作原理而同理類推，不再贅述。
第4圖為本發明第三實施例之移位暫存器電路的示意圖。如第4圖所示，基於單向掃描機制之移位暫存器電路300包含複數級移位暫存器，為方便說明，移位暫存器電路300只顯示第(N-2)級移位暫存器311、第(N-1)級移位暫存器312、第N級移位暫存器313、第(N+1)級移位暫存器314以及第(N+2)級移位暫存器315，其中只有第N級移位暫存器313顯示內部功能單元架構，其餘級移位暫存器係類同於第N級移位暫存器313，不另贅述。在移位暫存器電路300的運作中，第N級移位暫存器313係用來根據第(N-1)級移位暫存器312產生之閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1、第(N+1)級移位暫存器314產生之閘極訊號SGn+1、及第一系統時脈CK1以產生閘極訊號SGn與驅動控制電壓VQn，其餘級移位暫存器可同理類推。請注意，第4圖所示之第二系統時脈CK2係反相於第一系統時脈CK1。
第N級移位暫存器313包含輸入單元320、上拉單元330、第一下拉單元335、以及第二下拉單元340。輸入單元320電連接於第(N-1)級移位暫存器312以接收閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1，其係用來根據閘極訊號SGn-1與驅動控制電壓VQn-1以輸出驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元320與閘極線GLn之上拉單元330係用來根據驅動控制電壓VQn與第一系統時脈CK1以上拉閘極訊號SGn，其中閘極線GLn係用以傳輸閘極訊號SGn。第一下拉單元335電連接於輸入單元320，並電連接於第(N+1)級移位暫存器314以接收閘極訊號SGn+1。第一下拉單元335係用來根據閘極訊號SGn+1以下拉驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元320與閘極線GLn之第二下拉單元340係用來根據驅動控制電壓VQn以下拉閘極訊號SGn。在第4圖的實施例中，輸入單元320包含第一電晶體321與第二電晶體322，第一下拉單元335包含第七電晶體336，上拉單元330包含第九電晶體331。
第一電晶體321包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第(N-1)級移位暫存器312以接收閘極訊號SGn-1，閘極端電連接於第(N-1)級移位暫存器312以接收驅動控制電壓VQn-1。在另一實施例中，第一電晶體321之閘極端係電連接於第(N-1)級移位暫存器312以接收閘極訊號SGn-1。第二電晶體322包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體321之第二端，閘極端電連接於第一電晶體321之第一端，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。基本上，第一電晶體321與第二電晶體322係組合為一開關裝置，用來根據閘極訊號SGn-1及驅動控制電壓VQn-1以控制第一電晶體321之第一端與第二電晶體322之第二端間的連接/斷開狀態，當該開關裝置導通時，閘極訊號SGn-1具高準位電壓以導通第二電晶體322，驅動控制電壓VQn-1約為系統時脈之高準位電壓的二倍以導通第一電晶體321，亦即可顯著降低第一電晶體321之通道電阻以降低該開關裝置的導通壓降，從而提高其驅動能力，當該開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。
第七電晶體336包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第二電晶體322之第二端，閘極端電連接於第(N+1)級移位暫存器314以接收閘極訊號SGn+1，第二端用來接收電源電壓Vss。第九電晶體331包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端用來接收第一系統時脈CK1，閘極端電連接於第二電晶體322之第二端，第二端電連接於閘極線GLn。移位暫存器電路300執行閘極訊號掃描運作的工作原理，可根據上述移位暫存器電路100執行閘極訊號前向掃描運作的工作原理而同理類推，不再贅述。
第5圖為本發明第四實施例之移位暫存器電路的示意圖。如第5圖所示，基於雙向掃描機制之移位暫存器電路400包含複數級移位暫存器，為方便說明，移位暫存器電路400只顯示第(N-2)級移位暫存器411、第(N-1)級移位暫存器412、第N級移位暫存器413、第(N+1)級移位暫存器414以及第(N+2)級移位暫存器415，其中只有第N級移位暫存器413顯示內部功能單元架構，其餘級移位暫存器係類同於第N級移位暫存器413，不另贅述。在移位暫存器電路400的運作中，第N級移位暫存器413係用來根據第(N-1)級移位暫存器412產生之閘極訊號SGn-1、第(N+1)級移位暫存器414產生之閘極訊號SGn+1、第(N-2)級移位暫存器411產生之閘極訊號SGn-2、第(N+2)級移位暫存器415產生之閘極訊號SGn+2、及第一系統時脈CK1以產生閘極訊號SGn，其餘級移位暫存器可同理類推。請注意，第5圖所示之第一系統時脈CK1、第二系統時脈CK2、第三系統時脈CK3、及第四系統時脈CK4可具有週期性依序錯開之脈波。
第N級移位暫存器413包含第一輸入單元420、第二輸入單元425、上拉單元430、第一下拉單元435、第二下拉單元440、以及第三下拉單元445。第一輸入單元420電連接於第(N-1)級移位暫存器412以接收閘極訊號SGn-1，其係用來根據閘極訊號SGn-1以輸出驅動控制電壓VQn。第二輸入單元425電連接於第(N+1)級移位暫存器414以接收閘極訊號SGn+1，其係用來根據閘極訊號SGn+1以輸出驅動控制電壓VQn。
電連接於第一輸入單元420、第二輸入單元425與閘極線GLn之上拉單元430係用來根據驅動控制電壓VQn與第一系統時脈CK1以上拉閘極訊號SGn，其中閘極線GLn係用以傳輸閘極訊號SGn。第一下拉單元435電連接於第一輸入單元420與第二輸入單元425，並電連接於第(N+2)級移位暫存器415以接收閘極訊號SGn+2。第一下拉單元435係用來根據閘極訊號SGn+2與第一控制訊號Sctr1以下拉驅動控制電壓VQn。電連接於第一輸入單元420、第二輸入單元425與閘極線GLn之第二下拉單元440係用來根據驅動控制電壓VQn以下拉閘極訊號SGn。第三下拉單元445電連接於第一輸入單元420與第二輸入單元425，並電連接於第(N-2)級移位暫存器411以接收閘極訊號SGn-2。第三下拉單元445係用來根據閘極訊號SGn-2與反相於第一控制訊號Sctr1之第二控制訊號Sctr2以下拉驅動控制電壓VQn。
在第5圖的實施例中，第一下拉單元435包含第一電晶體436、第二電晶體437與第三電晶體438，第三下拉單元445包含第四電晶體446、第五電晶體447與第六電晶體448，第一輸入單元420包含第七電晶體421，第二輸入單元425包含第八電晶體426，上拉單元430包含第九電晶體431。第七電晶體421包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第(N-1)級移位暫存器412以接收閘極訊號SGn-1，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第八電晶體426包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第(N+1)級移位暫存器414以接收閘極訊號SGn+1，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第九電晶體431包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端用來接收第一系統時脈CK1，閘極端電連接於第七電晶體421之第二端與第八電晶體426之第二端，第二端電連接於閘極線GLn。
第一電晶體436包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第七電晶體421之第二端與第八電晶體426之第二端，閘極端用來接收第一控制訊號Sctr1。第二電晶體437包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體436之第二端，閘極端電連接於第(N+2)級移位暫存器415以接收閘極訊號SGn+2，第二端用來接收電源電壓Vss。第三電晶體438包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體436之第一端，閘極端電連接於第二電晶體437之閘極端，第二端電連接於第一電晶體436之第二端。基本上，第一電晶體436、第二電晶體437與第三電晶體438係組合為第一開關裝置，用來根據閘極訊號SGn+2及第一控制訊號Sctr1以控制第一電晶體436之第一端與第二電晶體437之第二端間的連接/斷開狀態，當第一開關裝置導通時，由於第一電晶體436之導通通道係並聯於第三電晶體438之導通通道，故可降低第一開關裝置之導通電阻以降低第一開關裝置的導通壓降，從而提高其驅動能力，亦即可快速將驅動控制電壓VQn下拉至電源電壓Vss，當第一開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。
第四電晶體446包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第七電晶體421之第二端與第八電晶體426之第二端，閘極端用來接收第二控制訊號Sctr2。第五電晶體447包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第四電晶體446之第二端，閘極端電連接於第(N-2)級移位暫存器411以接收閘極訊號SGn-2，第二端用來接收電源電壓Vss。第六電晶體448包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第四電晶體446之第一端，閘極端電連接於第五電晶體447之閘極端，第二端電連接於第四電晶體446之第二端。基本上，第四電晶體446、第五電晶體447與第六電晶體448係組合為第二開關裝置，用來根據閘極訊號SGn-2及第二控制訊號Sctr2以控制第四電晶體446之第一端與第五電晶體447之第二端間的連接/斷開狀態，同理，第二開關裝置之運作不但具高驅動能力亦可降低功率消耗。
在移位暫存器電路400執行閘極訊號前向掃描的運作過程中，驅動控制電壓VQn之下拉運作係透過第一下拉單元435之第一開關裝置以快速將驅動控制電壓VQn下拉至電源電壓Vss，而當第一開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。在移位暫存器電路400執行閘極訊號逆向掃描的運作過程中，驅動控制電壓VQn之下拉運作係透過第三下拉單元445之第二開關裝置以快速將驅動控制電壓VQn下拉至電源電壓Vss，而當第二開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。至於移位暫存器電路400執行閘極訊號掃描運作的其餘工作原理，可根據上述移位暫存器電路100執行閘極訊號前向掃描運作的工作原理而同理類推，不再贅述。
第6圖為本發明第五實施例之移位暫存器電路的示意圖。如第6圖所示，基於單向掃描機制之移位暫存器電路500包含複數級移位暫存器，為方便說明，移位暫存器電路500只顯示第(N-2)級移位暫存器511、第(N-1)級移位暫存器512、第N級移位暫存器513、第(N+1)級移位暫存器514以及第(N+2)級移位暫存器515，其中只有第N級移位暫存器513顯示內部功能單元架構，其餘級移位暫存器係類同於第N級移位暫存器513，不另贅述。在移位暫存器電路500的運作中，第N級移位暫存器513係用來根據第(N-1)級移位暫存器512產生之閘極訊號SGn-1、第(N+1)級移位暫存器514產生之閘極訊號SGn+1、及第一系統時脈CK1以產生閘極訊號SGn，其餘級移位暫存器可同理類推。請注意，第6圖所示之第二系統時脈CK2係反相於第一系統時脈CK1。
第N級移位暫存器513包含輸入單元520、上拉單元530、第一下拉單元535、以及第二下拉單元540。輸入單元520電連接於第(N-1)級移位暫存器512以接收閘極訊號SGn-1，其係用來根據閘極訊號SGn-1以輸出驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元520與閘極線GLn之上拉單元530係用來根據驅動控制電壓VQn與第一系統時脈CK1以上拉閘極訊號SGn，其中閘極線GLn係用以傳輸閘極訊號SGn。第一下拉單元535電連接於輸入單元520，並電連接於第(N+1)級移位暫存器514以接收閘極訊號SGn+1。第一下拉單元535係用來根據閘極訊號SGn+1以下拉驅動控制電壓VQn。電連接於輸入單元520與閘極線GLn之第二下拉單元540係用來根據驅動控制電壓VQn以下拉閘極訊號SGn。在第6圖的實施例中，第一下拉單元535包含第一電晶體536、第二電晶體537與第三電晶體538，輸入單元520包含第七電晶體521，上拉單元530包含第九電晶體531。第七電晶體521包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第(N-1)級移位暫存器512以接收閘極訊號SGn-1，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第九電晶體531包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端用來接收第一系統時脈CK1，閘極端電連接於第七電晶體521之第二端，第二端電連接於閘極線GLn。
第一電晶體536包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第七電晶體521之第二端，閘極端電連接於第(N+1)級移位暫存器514以接收閘極訊號SGn+1。第二電晶體537包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體536之第二端，閘極端電連接於第(N+1)級移位暫存器514以接收閘極訊號SGn+1，第二端用來接收電源電壓Vss。第三電晶體538包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端電連接於第一電晶體536之第一端，閘極端電連接於第二電晶體537之閘極端，第二端電連接於第一電晶體536之第二端。基本上，第一電晶體536、第二電晶體537與第三電晶體538係組合為一開關裝置，用來根據閘極訊號SGn+1以控制第一電晶體536之第一端與第二電晶體537之第二端間的連接/斷開狀態，當該開關裝置導通時，由於第一電晶體536之導通通道係並聯於第三電晶體538之導通通道，故可降低該開關裝置之導通電阻以降低該開關裝置的導通壓降，從而提高其驅動能力，亦即可快速將驅動控制電壓VQn下拉至電源電壓Vss，當該開關裝置截止時，仍可利用雙電晶體抑制逆向漏電流的特性以降低功率消耗。移位暫存器電路500執行閘極訊號掃描運作的其餘工作原理，可根據上述移位暫存器電路100執行閘極訊號前向掃描運作的工作原理而同理類推，不再贅述。
請注意，第5圖所示第一下拉單元435與第三下拉單元445的開關裝置之電路結構亦可應用於第1圖之第一下拉單元135與第三下拉單元145，而第6圖所示第一下拉單元535的開關裝置之電路結構則可應用於第3圖之第一下拉單元235與第4圖之第一下拉單元335。
綜上所述，在本發明移位暫存器電路之輸入單元或下拉單元的電路中，所使用的開關裝置不論是基於雙電晶體結構或基於三電晶體結構，均可於導通時提供高驅動能力，並可於截止時抑制逆向漏電流，故不但可提高面板顯示品質，也可降低功率消耗。此外，若為降低製造成本而將移位暫存器電路整合於包含畫素陣列之顯示面板上，亦即基於GOA架構，則上述低功率消耗與高驅動能力不但可使顯示面板保持在低操作溫度以延長面板使用壽命，亦可提高訊號傳輸能力以進一步提昇顯示品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500．．．移位暫存器電路
111、211、311、411、511．．．第(N-2)級移位暫存器
112、212、312、412、512．．．第(N-1)級移位暫存器
113、213、313、413、513．．．第N級移位暫存器
114、214、314、414、514．．．第(N+1)級移位暫存器
115、215、315、415、515．．．第(N+2)級移位暫存器
120、420．．．第一輸入單元
121、221、321、436、536．．．第一電晶體
122、222、322、437、537．．．第二電晶體
123、223、438、538．．．第三電晶體
125、425．．．第二輸入單元
126、446．．．第四電晶體
127、447．．．第五電晶體
128、448．．．第六電晶體
130、230、330、430、530．．．上拉單元
131、231、331、431、531．．．第九電晶體
135、235、335、435、535．．．第一下拉單元
136、236、336、421、521．．．第七電晶體
140、240、340、440、540．．．第二下拉單元
145、445．．．第三下拉單元
146、426．．．第八電晶體
220、320、520．．．輸入單元
CK1．．．第一系統時脈
CK2．．．第二系統時脈
CK3．．．第三系統時脈
CK4．．．第四系統時脈
GLn-2、GLn-1、GLn、GLn+1、GLn+2．．．閘極線
Sctr1．．．第一控制訊號
Sctr2．．．第二控制訊號
SGn-4、SGn-3、SGn-2、SGn-1、SGn、SGn+1、SGn+2、SGn+3、SGn+4．．．閘極訊號
Vh1．．．第一高電壓
Vh2．．．第二高電壓
VQn．．．驅動控制電壓
Vss‧‧‧電源電壓
第1圖為本發明第一實施例之移位暫存器電路的示意圖。
第2圖為第1圖所示之移位暫存器電路執行閘極訊號前向掃描運作的相關訊號波形示意圖，其中橫軸為時間軸。
第3圖為本發明第二實施例之移位暫存器電路的示意圖。
第4圖為本發明第三實施例之移位暫存器電路的示意圖。
第5圖為本發明第四實施例之移位暫存器電路的示意圖。
第6圖為本發明第五實施例之移位暫存器電路的示意圖。
100．．．移位暫存器電路
111．．．第(N-2)級移位暫存器
112．．．第(N-1)級移位暫存器
113．．．第N級移位暫存器
114．．．第(N+1)級移位暫存器
115．．．第(N+2)級移位暫存器
120．．．第一輸入單元
121．．．第一電晶體
122．．．第二電晶體
123．．．第三電晶體
125．．．第二輸入單元
126．．．第四電晶體
127．．．第五電晶體
128．．．第六電晶體
130．．．上拉單元
131．．．第九電晶體
135．．．第一下拉單元
136．．．第七電晶體
140．．．第二下拉單元
145．．．第三下拉單元
146．．．第八電晶體
CK1．．．第一系統時脈
CK2．．．第二系統時脈
CK3．．．第三系統時脈
CK4．．．第四系統時脈
GLn-2、GLn-1、GLn、GLn+1、GLn+2．．．閘極線
Sctr1．．．第一控制訊號
Sctr2．．．第二控制訊號
SGn-4、SGn-3、SGn-2、SGn-1、SGn、SGn+1、SGn+2、SGn+3、SGn+4．．．閘極訊號
VQn．．．驅動控制電壓
Vss．．．電源電壓

Claims (20)

  1. 一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線，該移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之一第N級移位暫存器包含：一上拉單元，電連接於該些閘極線之一第N閘極線，該上拉單元係用來根據一系統時脈與一第N驅動控制電壓以上拉該些閘極訊號之一第N閘極訊號，其中該第N閘極線係用以傳輸該第N閘極訊號；以及一第一輸入單元，電連接於該上拉單元，該第一輸入單元係用來根據一第一控制訊號與一第一輸入訊號以輸出該第N驅動控制電壓，該第一輸入單元包含：一第一電晶體，包含一用來接收該第一輸入訊號的第一端、一用來接收該第一控制訊號的閘極端、及一第二端；以及一第二電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第一電晶體之第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動控制電壓的第二端；其中該第一電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，該第一電晶體之閘極端係電連接於該第(N-1)級移位暫存器以接收一第(N-1)驅動控制電壓。
  2. 一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線， 該移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之一第N級移位暫存器包含：一上拉單元，電連接於該些閘極線之一第N閘極線，該上拉單元係用來根據一系統時脈與一第N驅動控制電壓以上拉該些閘極訊號之一第N閘極訊號，其中該第N閘極線係用以傳輸該第N閘極訊號；以及一第一輸入單元，電連接於該上拉單元，該第一輸入單元係用來根據一第一控制訊號與一第一輸入訊號以輸出該第N驅動控制電壓，該第一輸入單元包含：一第一電晶體，包含一用來接收該第一輸入訊號的第一端、一用來接收該第一控制訊號的閘極端、及一第二端；一第二電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第一電晶體之第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動控制電壓的第二端；以及一第三電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第一端的第一端、一電連接於該第二電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於該第一電晶體之第二端的第二端。
  3. 如請求項2所述之移位暫存器電路，其中該第一電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，該第一電晶體之閘極端係電連接於該第(N-1)級移位暫存器以接收一第(N-1)驅動控制電壓。
  4. 如請求項2所述之移位暫存器電路，還包含：一第二輸入單元，電連接於該上拉單元，該第二輸入單元係用來根據一第二輸入訊號與一反相於該第一控制訊號之第二控制訊號以輸出該N驅動控制電壓，該第二輸入單元包含：一第四電晶體，包含一用來接收該第二輸入訊號的第一端、一用來接收該第二控制訊號的閘極端、及一第二端；一第五電晶體，包含一電連接於該第四電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第四電晶體之第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動控制電壓的第二端；以及一第六電晶體，包含一電連接於該第四電晶體之第一端的第一端、一電連接於該第五電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於該第四電晶體之第二端的第二端。
  5. 如請求項4所述之移位暫存器電路，其中該第一電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，該第四電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號。
  6. 如請求項4所述之移位暫存器電路，還包含：一第一下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元，該第一下拉單元係用來根據一第三輸入訊號以下拉該第 N驅動控制電壓；一第二下拉單元，電連接於該第一輸入單元、該第二輸入單元與該第N閘極線，該第二下拉單元係用來根據該第N驅動控制電壓以下拉該第N閘極訊號；以及一第三下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元，該第三下拉單元係用來根據一第四輸入訊號以下拉該第N驅動控制電壓。
  7. 如請求項6所述之移位暫存器電路，其中：該第一電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號；該第四電晶體之第一端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號；該第一下拉單元包含一第七電晶體，該第七電晶體包含一電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元的第一端、一電連接於該些級移位暫存器之一第(N+2)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+2)閘極訊號的閘極端、及一用來接收一電源電壓之第二端；該第三下拉單元包含一第八電晶體，該第八電晶體包含一電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元的第一端、一電連接於該些級移位暫存器之一第(N-2)級移位暫存器以接收該些 閘極訊號之一第(N-2)閘極訊號的閘極端、及一用來接收該電源電壓之第二端；以及該上拉單元包含一第九電晶體，該第九電晶體包含一用來接收該系統時脈的第一端、一電連接於該第N閘極線的第二端、及一用來接收該第N驅動控制電壓的閘極端。
  8. 如請求項1或2所述之移位暫存器電路，還包含：一第一下拉單元，電連接於該第一輸入單元，該第一下拉單元係用來根據該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器所輸出之該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號以下拉該第N驅動控制電壓；以及一第二下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第N閘極線，該第二下拉單元係用來根據該第N驅動控制電壓以下拉該第N閘極訊號。
  9. 一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線，該移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之一第N級移位暫存器包含：一上拉單元，電連接於該些閘極線之一第N閘極線，該上拉單元係用來根據一系統時脈與一第N驅動控制電壓以上拉該些閘極訊號之一第N閘極訊號，其中該第N閘極線係用以傳輸該第N閘極訊號；一第一輸入單元，電連接於該上拉單元，該第一輸入單元係用 來根據一第一控制訊號與一第一輸入訊號以輸出該第N驅動控制電壓，該第一輸入單元包含：一第一電晶體，包含一用來接收該第一輸入訊號的第一端、一用來接收該第一控制訊號的閘極端、及一第二端；以及一第二電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第一電晶體之第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動控制電壓的第二端；一第一下拉單元，電連接於該第一輸入單元，該第一下拉單元係用來根據該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器所輸出之該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號以下拉該第N驅動控制電壓；以及一第二下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第N閘極線，該第二下拉單元係用來根據該第N驅動控制電壓以下拉該第N閘極訊號。
  10. 一種移位暫存器電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線，該移位暫存器電路包含複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之一第N級移位暫存器包含：一上拉單元，電連接於該些閘極線之一第N閘極線，該上拉單元係用來根據一系統時脈與一驅動控制電壓以上拉該些閘極訊號之一第N閘極訊號，其中該第N閘極線係用以傳輸該第N閘極訊號； 一第一輸入單元，電連接於該上拉單元，該第一輸入單元係用來根據一第一輸入訊號以輸出該驅動控制電壓；以及一第一下拉單元，電連接於該第一輸入單元，該第一下拉單元係用來根據一第一控制訊號與一第三輸入訊號以下拉該驅動控制電壓，該第一下拉單元包含：一第一電晶體，包含一電連接於該第一輸入單元的第一端、一用來接收該第一控制訊號的閘極端、及一第二端；一第二電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一用來接收該第三輸入訊號的閘極端、及一用來接收一電源電壓的第二端；以及一第三電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第一端的第一端、一電連接於該第二電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於該第一電晶體之第二端的第二端。
  11. 如請求項10所述之移位暫存器電路，其中該第二電晶體之閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號，該移位暫存器電路還包含：一第二下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第N閘極線，該第二下拉單元係用來根據該驅動控制電壓以下拉該第N閘極訊號。
  12. 如請求項10所述之移位暫存器電路，其中該第一輸入單元包含 一第七電晶體，該第七電晶體之一第一端與一閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，該第七電晶體之一第二端係用來輸出該驅動控制電壓。
  13. 如請求項10所述之移位暫存器電路，還包含：一第二輸入單元，電連接於該上拉單元與該第一下拉單元，該第二輸入單元係用來根據一第二輸入訊號以輸出該驅動控制電壓；一第二下拉單元，電連接於該第一輸入單元、該第二輸入單元與該第N閘極線，該第二下拉單元係用來根據該驅動控制電壓以下拉該第N閘極訊號；以及一第三下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元，該第三下拉單元係用來根據一第四輸入訊號與一反相於該第一控制訊號之第二控制訊號以下拉該驅動控制電壓。
  14. 如請求項13所述之移位暫存器電路，其中該第三下拉單元包含：一第四電晶體，包含一電連接於該第一輸入單元與該第二輸入單元的第一端、一用來接收該第二控制訊號的閘極端、及一第二端；一第五電晶體，包含一電連接於該第四電晶體之第二端的第一端、一用來接收該第四輸入訊號的閘極端、及一用來接收該電源電壓的第二端；以及 一第六電晶體，包含一電連接於該第四電晶體之第一端的第一端、一電連接於該第五電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於該第四電晶體之第二端的第二端。
  15. 如請求項14所述之移位暫存器電路，其中該第二電晶體之閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N+2)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+2)閘極訊號，該第五電晶體之閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-2)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-2)閘極訊號。
  16. 如請求項13所述之移位暫存器電路，其中：該第一輸入單元包含一第七電晶體，該第七電晶體之一第一端與一閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N-1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，該第七電晶體之一第二端係用來輸出該驅動控制電壓；以及該第二輸入單元包含一第八電晶體，該第八電晶體之一第一端與一閘極端係電連接於該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器以接收該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號，該第八電晶體之一第二端係用來輸出該驅動控制電壓。
  17. 如請求項10所述之移位暫存器電路，其中該上拉單元包含一第九電晶體，該第九電晶體包含一用來接收該系統時脈的第一端、一電連接於該第N閘極線的第二端、及一用來接收該驅動 控制電壓的閘極端。
  18. 一種開關裝置，用以控制一第一節點與一第二節點間的連接/斷開狀態，該開關裝置包含：一第一電晶體，包含一電連接於該第一節點的第一端、一用來接收一第一控制訊號的閘極端、及一第二端；一第二電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一用來接收一第二控制訊號的閘極端、及一電連接於該第二節點的第二端；以及一第三電晶體，包含一電連接於該第一電晶體之第一端的第一端、一電連接於該第二電晶體之閘極端的閘極端、及一電連接於該第一電晶體之第二端的第二端。
  19. 如請求項18所述之開關裝置，其中該第一電晶體、該第二電晶體與該第三電晶體係為薄膜電晶體或場效電晶體。
  20. 如請求項18所述之開關裝置，其中該第二電晶體之閘極端係電連接於該第一電晶體之第一端，並以該第一節點之一節點電壓作為該第二控制訊號。
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