TWI689904B - 閘極驅動裝置 - Google Patents

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TWI689904B
TWI689904B TW107141082A TW107141082A TWI689904B TW I689904 B TWI689904 B TW I689904B TW 107141082 A TW107141082 A TW 107141082A TW 107141082 A TW107141082 A TW 107141082A TW I689904 B TWI689904 B TW I689904B
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林志隆
李家倫
陳福星
鄭貿薰
吳柏融
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友達光電股份有限公司
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Abstract

閘極驅動裝置包括多個移位暫存電路。第N級的移位暫存電路包括輸出級電路、第一電壓調整器、第二電壓調整器、第三電壓調整器以及第四電壓調整器。輸出級電路依據第一控制信號以及第二控制信號以提供時脈信號或第一模式選擇信號產生第N級閘極驅動信號。第一電壓調整器依據第二模式選擇信號以調整第一控制信號。第二電壓調整器依據切換信號以及反向時脈信號以調整第一控制信號。第三電壓調整器依據第一控制信號以調整第二控制信號。第四電壓調整器依據反向時脈信號以調整第二控制信號。

Description

閘極驅動裝置
本發明是有關於一種閘極驅動裝置，且特別是有關於一種用以驅動顯示面板的閘極驅動裝置。
在同步發光的主動式的發光二極體畫素電路中，需在補償階段中同時開啟所有的畫素，以便能對畫素中薄膜電晶體的導通電壓的變異同時進行補償的動作。在接下來的資料接入階段，則需逐列的開啟畫素電路，以逐列的針對畫素電路進行資料寫入的動作。
在習知的技術領域中，同步發光的畫素電路，常面臨到多種問題。第一，同步發光的畫素電路中需要設置特殊的信號以指示補償階段以及資料接入階段的進行；第二，在應用於高解析度的顯示面板時，需要足夠長的資料寫入時間；第三，當閘極驅動電路中應用低溫度多晶矽製程所製造的薄膜電晶體時，在當薄膜電晶體被斷開時，仍可具有相對高電子移動率，並容易造成電路節點上產生漏電的現象。
本發明提供一種閘極驅動裝置，可應用於高解析度的顯示面板上。
本發明的閘極驅動裝置包括多個移位暫存電路。移位暫存電路相互串聯耦接，並分別產生多個閘極驅動信號，其中第N級的移位暫存電路包括輸出級電路、第一電壓調整器、第二電壓調整器、第三電壓調整器以及第四電壓調整器。輸出級電路具有第一控制端以及第二控制端以分別接收第一控制信號以及第二控制信號。輸出級電路依據第一控制信號以及第二控制信號以提供時脈信號或第一模式選擇信號對輸出端充電以產生第N級閘極驅動信號。第一電壓調整器耦接至第一控制端，依據第二模式選擇信號以提供閘極高電壓以調整第一控制信號。第二電壓調整器耦接至第一控制端，依據切換信號以及反向時脈信號以提供前級閘極驅動信號或起始脈波信號以調整第一控制信號。第三電壓調整器耦接至第二控制端，依據第一控制信號以提供閘極高電壓以調整第二控制信號。第四電壓調整器耦接至第二控制端，依據反向時脈信號以調整第二控制信號。
基於上述，本發明的閘極驅動裝置透過多個電壓調整器以調整控制端上的控制信號，並藉由控制信號控制輸出級電路以產生閘極驅動信號。如此，閘極驅動器可在補償階段產生具有一致波形的多個閘極驅動信號，並在之後的寫入階段產生分別依序致能的多個閘極驅動信號。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:移位暫存電路
110:輸出級電路
120~150:電壓調整器
CE1、CE2:控制端
Q[N]、P[N]:控制信號
OE:輸出端
SS1、SS2:模式選擇信號
CK:時脈信號
CHA:切換信號
XCK:反向時脈信號
G[N]:第N級閘極驅動信號
T1~T10:電晶體
C1、C2:電容
VGH:閘極高電壓
VGL:閘極低電壓
G[N-1]:前級閘極驅動信號
ST:起始脈波信號
G[N+1]:後級閘極驅動信號
TA0~TA5:時間區間
圖1繪示本發明實施例的閘極驅動裝置的示意圖。
圖2繪示本發明實施例的閘極驅動裝置的動作波形圖。
圖3A至圖3F繪示本發明實施例的移位暫存電路的等效電路圖。
起參照圖1，圖1繪示本發明實施例的閘極驅動裝置的示意圖。其中，閘極驅動裝置包括相互串聯耦接的多個移位暫存電路所構成，並分別產生多個閘極驅動信號。以第N級的移位暫存電路100為例，移位暫存電路100包括輸出級電路110以及多個電壓調整器120~150。輸出級電路110具有第一控制端CE1以及第二控制端CE2。第一控制端CE1以及第二控制端CE2分別接收第一控制信號Q[N]以及第二控制信號P[N]。輸出級電路110依據第一控制信號Q[N]以及第二控制信號P[N]以提供時脈信號CK或模式選擇信號SS2以對輸出端OE充電，並藉以產生第N級閘極驅動信號G[N]。
在本實施例中，輸出級電路110包括電晶體T5、T10、 電容C1以及C2。電晶體T5的第一端接收時脈信號CK，電晶體T5的第二端耦接至輸出端OE，電晶體T5的控制端耦接至第一控制端CE1。電晶體T10的第一端耦接至輸出端OE，電晶體T10的第二端接收模式選擇信號SS2，電晶體T10的控制端耦接至第二控制端CE2。此外，電容C1串接於電晶體T5的控制端與輸出端OE間，電容C2串接於電晶體T10的控制端與輸出端OE間。
電壓調整器120耦接至第一控制端CE1。電壓調整器120依據模式選擇信號SS1以提供閘極高電壓VGH以調整第一控制信號Q[N]，其中，當模式選擇信號SS1為低電壓準位時，電壓調整器120可提供閘極高電壓VGH以拉高第一控制信號Q[N]的電壓值。在本實施例中，模式選擇信號SS1、SS2用以指示移位暫存電路100操作於補償階段或是寫入階段。
在本實施例中，電壓調整器120包括電晶體T3以及T4，電晶體T3以及T4依序串聯於第一控制端CE1以及閘極高電壓VGH間。電晶體T3以及T4的控制端共同接收模式選擇信號SS1。
在本發明其他實施例中，電壓調整器120可僅包括單一個電晶體。事實上，電壓調整器120中可透過設置一個或多個相互串聯的電晶體，其數量沒有固定的限制。而透過多個串接的電晶體的電路架構，可降低節點間的漏電現象。
電壓調整器130耦接至第一控制端CE1。電壓調整器130依據切換信號CHA以及反向時脈信號XCK以提供前級閘極驅動信號G[N-1]或起始脈波信號ST以調整第一控制信號Q[N]。其中， 當反向時脈信號XCK以及切換信號CHA皆為低電壓準位時，電壓調整器130可依據前級閘極驅動信號G[N-1]或起始脈波信號ST以調整第一控制信號Q[N]的電壓值。
附帶一提的，當移位暫存電路100為第一級的移位暫存電路時，電壓調整器130可依據切換信號CHA以及反向時脈信號XCK以提供起始脈波信號ST以調整第一控制信號Q[N]的電壓值，在另一方面，當移位暫存電路100非為第一級的移位暫存電路時，電壓調整器130可依據切換信號CHA以及反向時脈信號XCK以提供前級閘極驅動信號G[N-1]以調整第一控制信號Q[N]的電壓值。
在本實施例中，電壓調整器130包括電晶體T1以及T2。電晶體T1以及T2相互串接，其中，電晶體T1接收前級閘極驅動信號G[N-1]或起始脈波信號ST，並受控於反向時脈信號XCK。電晶體T2則耦接至第一控制端CE1，並受控於切換信號CHA。值得一提的，圖1中電晶體T1以及T2的來排列順序是可以交換的，圖1的繪示僅只是說明用範例，不用以限縮本發明的範疇。
電壓調整器140耦接至第二控制端CE2。電壓調整器140依據第一控制信號Q[N]以提供閘極高電壓VGH以調整第二控制信號P[N]。其中，在當第一控制信號Q[N]為低電壓準位時，電壓調整器140提供閘極高電壓VGH以拉高第二控制信號P[N]的電壓值。
在本實施例中，電壓調整器140包括電晶體T8以及T9。電晶體T8以及T9串接在第二控制端CE2以及閘極高電壓VGH 間。值得一提的，電壓調整器140中包括的電晶體的數量也可以是一個或是超過兩個。圖1的繪示僅只是說明用的範例，不用以限縮本發明的範疇。
電壓調整器150耦接至第二控制端CE2。電壓調整器150依據反向時脈信號XCK以調整第二控制信號P[N]。電壓調整器150包括電晶體T6以及T7，電晶體T6以及T7的控制端共同耦接至電晶體T6的第一端，並形成二極體組態的耦接形式。在本實施例中，電晶體T6以及T7所建構的二極體的陰極接收反向時脈信號XCK，其陽極則耦接至第二控制端CE2。
在本發明其他實施例中，電壓調整器150中所包括的電晶體的數量可以是一個或是超過兩個，圖1的繪示僅只是說明用的範例，不用以限縮本發明的範疇。
關於移位暫存電路100的動作細節，請同時參照圖2以及圖3A至圖3F，其中圖2繪示本發明實施例的閘極驅動裝置的動作波形圖，圖3A至圖3F繪示本發明實施例的移位暫存電路的等效電路圖。
請參照圖2以及圖3A，在初始時間區間TA0中，當反向時脈信號XCK為低電壓準位(等於閘極低電壓VGL)時，電晶體T6以及T7反向導通，並使第二控制信號P[N]的電壓值等於VGL+|VTH_T6|，其中VTH_T6為電晶體T6的導通電壓。接著，反向時脈信號XCK轉態高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)，電晶體T1以及T2被切斷，且基於模式選擇信號SS1轉態至低電壓準位， 電壓調整電路120中的電晶體T3、T4被導通，電壓調整電路120並提供閘極高電壓VGH以拉高第一控制信號Q[N]。此時，輸出級電路110中的電晶體T10依據第二控制信號P[N]被導通，而輸出級電路110中的電晶體T5依據第一控制信號Q[N]被斷開，輸出級電路110對應產生為高電壓準位的第N級閘極驅動信號G[N]。而在此同時，後級移位暫存器所產生的後級閘極驅動信號G[N+1]同樣為高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)。
附帶一提，在初始時間區間TA0中，電壓調整器140中的電晶體T8、T9依據等於高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)的第一控制信號Q[N]而被斷開。
接著請參照圖2以及圖3B。在時間區間TA1中，閘極驅動裝置進入補償階段。在此同時，切換信號CHA轉態為高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)，模式選擇信號SS2則轉態為低電壓準位(等於閘極低電壓VGL)。而基於模式選擇信號SS2轉態為低電壓準位，輸出級電路110依據第二控制信號P[N]以提供模式選擇信號SS2以對輸出端OE充電，並使第N級閘極驅動信號G[N]的電壓值被拉低至等於閘極低電壓VGL。
對應第N級閘極驅動信號G[N]的拉低動作，透過電容C2的耦合效應，第二控制信號P[N]的電壓值對應被拉低至等於VGL+|VTH_T6|-△V。其中△V的大小依據電容C2的電容值與第二控制端CE2上的等效電容值的比值來決定。
值得注意的，在此時與前級閘極驅動信號G[N-1]或起始脈 波信號ST相關聯的電壓調整器130中的電晶體T1、T2都是被斷開的，因此，閘極驅動裝置中所有的移位暫存電路可同步產生等於閘極低電壓VGL的閘極驅動信號，也就是說，此時的後級閘極驅動信號G[N+1]的電壓值等於閘極低電壓VGL。
接著請參照圖2以及圖3C。在時間區間TA2，閘極驅動裝置結束補償階段，並準備進入寫入階段。在時間區間TA2中，模式選擇信號SS2轉態為高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)。透過輸出級電路110中維持被導通的電晶體T10，第N級閘極驅動信號G[N]的電壓值依據模式選擇信號SS2被拉高至閘極高電壓VGH。並且，透過電容C2的耦合效應，第二控制信號P[N]的電壓值被拉升至等於VGL+|VTH_T6|，且基於電壓調整器120中的電晶體T3、T4持續被導通的情況下，第一控制信號Q[N]的電壓值維持等於閘極高電壓VGH。
在另一方面，基於所有移位暫存電路所接收的模式選擇信號SS2是相同的，因此，在時間區間TA2，第N+1級閘極驅動信號G[N+1]的電壓值依據模式選擇信號SS2同步被拉高至閘極高電壓VGH。如此一來，閘極驅動裝置可使所有的閘極驅動信號同時被致能(拉低)，並可執行所有畫素電路的薄膜電晶體的補償動作。
接著請參照圖2以及圖3D。在時間區間TA3，閘極驅動裝置進入寫入階段的第一子階段。在時間區間TA3中，模式選擇信號SS1轉態為高電壓準位(等於閘極高電壓VGH)，且切換信號 CHA轉態為低電壓準位(等於閘極低電壓VGL)。在此同時，電壓調整器130依據切換信號CHA以及反向時脈信號XCK而被導通，並接收為低電壓準位(等於閘極低電壓VGL)的起始脈波信號ST。透過被導通的電晶體T1、T2，第一控制信號Q[N]的電壓值依據起始脈波信號ST被拉低，在此時，第一控制信號Q[N]的電壓值等於VGL+|VTH_T1|，其中，VTH_T1為電晶體T1的導通電壓。
隨著第一控制信號Q[N]的電壓值被拉低，電壓調整器140中的電晶體T8、T9被導通。如此一來，第二控制信號P[N]的電壓值依據閘極高電壓VGH被拉高。在本實施例中，第二控制信號P[N]在時間區間TA3可被拉高為等於略低於閘極高電壓VGH的電壓VGM。其中，VGH>VGM>VGL+|VTH_T6|。而在此同時，電晶體T5維持被導通，電晶體T10維持被斷開，第N級閘極驅動信號G[N]的電壓值維持等於閘極高電壓VGH。
值得一提的，電壓調整器130可以接收起始脈波信號ST，或也可以接收前級閘極驅動信號G[N-1]。電壓調整器130可以依據所屬的移位暫存電路的位置來決定接收起始脈波信號ST或前級閘極驅動信號G[N-1]。簡單來說明，當電壓調整器130屬於第一級的移位暫存電路時，電壓調整器130可以接收起始脈波信號ST，而當電壓調整器130非屬於第一級的移位暫存電路時，電壓調整器130則可以接收前級閘極驅動信號G[N-1]。
接著請參照圖2以及圖3E。在時間區間TA4，閘極驅動裝置進入寫入階段的第二子階段。在時間區間TA4中，起始脈波 信號ST的電壓值被拉高至閘級高電壓VGH。反向時脈信號XCK以及切換信號CHA則轉態為高電壓準位，並斷開電壓調整器130中的電晶體T1、T2。在另一方面，時脈信號CK由閘極高電壓VGH轉態為閘極低電壓VGL。透過維持被導通的電晶體T5，第N級閘極驅動信號G[N]的電壓值被拉低為閘極低電壓VGL。
在此請注意，基於第N級閘極驅動信號G[N]的電壓值的被拉低動作，透過電容C1所產生的耦合效應，第一控制信號Q[N]的電壓值可進一步的被拉低至VGL+|VTH_T1|-△V。而在第一控制信號Q[N]的電壓值可進一步的被拉低的條件下，電壓調整器140中的電晶體T8、T9可被導通，並使第二控制信號P[N]的電壓值被拉高至閘極高電壓VGH。
接著請參照圖2以及圖3F。在時間區間TA5，閘極驅動裝置進入電壓保持階段。在時間區間TA5中，第N級閘極驅動信號G[N]被傳遞至後級的移位暫存電路，成為後級的移位暫存電路的前級閘極驅動信號，並驅使後級的移位暫存電路所產生的第N+1級閘極驅動信號G[N+1]被拉低為閘級低電壓VGL。此外，電晶體T1依據週期性轉態的時脈信號CK週期性的導通，對第一控制信號Q[N]週期性的充電，以維持第一控制信號Q[N]的電壓值等於閘極低電壓VGL。電晶體T5依據被拉低的第一控制信號Q[N]被斷開。在另一方面，依據週期性轉態的反向時脈信號XCK，電壓調整器150透過對第二控制信號P[N]週期性的充電。以驅使第二控制信號P[N]的電壓值下降並維持在VGL+|VTH_T6|，並使電晶體T10被 導通。第N級閘極驅動信號G[N]則依據模式選擇信號SS2轉態，並維持在閘極高電壓VGH。
由上述說明不難得知，透過逐級的傳送被拉低的閘極驅動信號，在寫入階段中，閘極驅動裝置可產生依序被致能(拉低)的閘極驅動信號，並依序對多個畫素行執行資料寫入動作。
綜上所述，本發明提供移位暫存電路，並透過多級串接的移位暫存電路來形成閘極驅動信號。本發明提出的閘極驅動信號可在補償階段提供共同致能的多個閘極驅動信號，並在寫入階段產生依序致能的閘極驅動信號，以提供足夠長的時間來執行資料寫入動作。可有效搭配同步式主動有機發光二極體的顯示面板，並應用在高解析度的顯示面板上。此外，在本發明實施例中，並透過多個串聯的電晶體來建構電壓調整器，可減少內部節點的漏電現象，節省電力的消耗。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100：移位暫存電路 110：輸出級電路 120~150：電壓調整器 CE1、CE2：控制端 Q [N]、P [N]：控制信號 OE：輸出端 SS1、SS2：模式選擇信號 CK：時脈信號 CHA：切換信號 XCK：反向時脈信號 G [N]：第N級閘極驅動信號 T1~T10：電晶體 C1、C2：電容 V GH：閘極高電壓 G [N-1]：前級閘極驅動信號 ST：起始脈波信號

Claims (17)

  1. 一種閘極驅動裝置，包括：多個移位暫存電路，該些移位暫存電路相互串聯耦接，分別產生多個閘極驅動信號，其中第N級的移位暫存電路包括：一輸出級電路，具有一第一控制端以及一第二控制端以分別接收一第一控制信號以及一第二控制信號，依據該第一控制信號以及該第二控制信號以提供一時脈信號或一第一模式選擇信號至一輸出端以產生一第N級閘極驅動信號；一第一電壓調整器，耦接至該第一控制端，依據一第二模式選擇信號以提供一閘極高電壓以調整該第一控制信號；一第二電壓調整器，耦接至該第一控制端，依據一切換信號以及一反向時脈信號以提供一前級閘極驅動信號或一起始脈波信號以調整該第一控制信號；一第三電壓調整器，耦接至該第二控制端，依據該第一控制信號以提供該閘極高電壓以調整該第二控制信號；以及一第四電壓調整器，耦接至該第二控制端，依據該反向時脈信號以調整該第二控制信號，其中N為正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中在一補償階段，該第二電壓調整器依據該切換信號被切斷，該第一電壓調整器依據該第二模式選擇信號被導通，並提供該閘極高電壓以拉高該第一控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的閘極驅動裝置，其中在該補償階段，該第三電壓調整器依據該第一控制信號被切斷，該第四電壓調整器被切斷，並拉低該第二控制信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的閘極驅動裝置，其中在該補償階段，該輸出級電路依據該第二控制信號以提供該第一模式選擇信號至該輸出端，並產生該第N級閘極驅動信號。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的閘極驅動裝置，其中在一寫入階段的一第一子階段，該第一電壓調整器依據該第二模式選擇信號被斷開，該第二電壓調整器依據該切換信號以及被拉低的該反向時脈信號被導通，以傳輸該前級閘極驅動信號或該起始脈波信號以拉低該第一控制信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的閘極驅動裝置，其中在該寫入階段的該第一子階段，該第三電壓調整器依據該第一控制信號被導通，並提供該閘極高電壓以拉高該第二控制信號，該第四電壓調整器被導通。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的閘極驅動裝置，其中在該寫入階段的一第二子階段，該第二電壓調整器依據被拉高的該反向時脈信號被切斷，該第一控制信號依據被拉低的該時脈信號被拉低一偏移值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的閘極驅動裝置，其中該輸出級電路依據該第一控制信號以提供該時脈信號至該輸出端，並產生該第N級閘極驅動信號。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的閘極驅動裝置，其中在一電壓保持階段，該第二電壓調整器依據該時脈信號週期性的被導通，並週期性對該第一控制信號充電，該第一電壓調整器以及該第三電壓調整器維持被切斷，該第四電壓調整器依據該反向時脈信號週期性的被導通，並週期性對該第二控制信號充電。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的閘極驅動裝置，其中在該電壓保持階段，該輸出級電路依據該第二控制信號以提供該第一模式選擇信號以產生該第N級閘極驅動信號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中該輸出級電路包括：一第一電晶體，其第一端接收該時脈信號，該第一電晶體的第二端耦接至該輸出端，該第一電晶體的控制端接收該第一控制信號；一第一電容，耦接在該第一電晶體的控制端與該輸出端間；一第二電晶體，其第一端耦接至該輸出端，該第二電晶體的第二端接收該第一模式選擇信號，該第二電晶體的控制端接收該第二控制信號；以及一第二電容，耦接在該第二電晶體的控制端與該輸出端間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中該第一電壓調整器包括：至少一電晶體，耦接在該第一控制端以及該閘極高電壓間，該至少一電晶體的控制端接收該第二模式選擇信號。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中該第二電壓調整器包括：一第一電晶體，其第一端接收該前級閘極驅動信號或該起始脈波信號，該第一電晶體的控制端接收該反向時脈信號；以及一第二電晶體，其第一端耦接至該第一電晶體的第二端，該第二電晶體的第二端耦接至該第一控制端，該第二電晶體的控制端接收該切換信號。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中該第三電壓調整器包括：至少一電晶體，耦接在該第二控制端以及該閘極高電壓間，該至少一電晶體的控制端接收該第一控制信號。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中該第四電壓調整器包括：一二極體，其陰極接收該反向時脈信號，陽極耦接至該第二控制端。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的閘極驅動裝置，其中該二極體包括：一第一電晶體，其第一端以及控制端接收該反向時脈信號；以及一第二電晶體，其第一端耦接至該第一電晶體的第二端，該第二電晶體的控制端接收該反向時脈信號，該第二晶體的第二端耦接至該第二控制端。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動裝置，其中在一補償階段，該些閘極驅動信號同時被致能，在一寫入階段，該些閘極驅動信號依序被致能，在一電壓保持階段，該些閘極驅動信號保持在被禁能的電壓值，其中，該補償階段、該寫入階段以及該電壓保持階段依序發生。
TW107141082A 2018-06-14 2018-11-19 閘極驅動裝置 TWI689904B (zh)

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