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TW201638926A - 閘極驅動電路及其顯示裝置與閘極驅動方法 - Google Patents

閘極驅動電路及其顯示裝置與閘極驅動方法 Download PDF

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TW201638926A
TW201638926A TW104123887A TW104123887A TW201638926A TW 201638926 A TW201638926 A TW 201638926A TW 104123887 A TW104123887 A TW 104123887A TW 104123887 A TW104123887 A TW 104123887A TW 201638926 A TW201638926 A TW 201638926A
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方柏翔
程智修
黃如琳
劉益全
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Abstract

一種閘極驅動電路及其顯示裝置與閘極驅動方法。顯示裝置包括多個像素、資料驅動電路以及閘極驅動電路。閘極驅動電路包括M組閘極通道。M組閘極通道中的每一組閘極通道包括控制電路以及輸出緩衝器。控制電路從電源供應電路接收電源供應電壓以及產生經調變供應電壓。輸出緩衝器連接至控制電路，輸出緩衝器由經調變供應電壓供電以輸出閘極訊號至顯示面板的閘極線，其中閘極訊號的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓成形，以及在預先充電週期時維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。

Description

閘極驅動電路及其顯示裝置與閘極驅動方法
本發明是有關於一種閘極驅動電路、具有閘極驅動電路的顯示裝置、以及閘極驅動方法。
隨著各種顯示器技術的快速進步，目前顯示器設備已發展朝向高亮度、寬視角、快速的反應速度、高解析度、以及大尺吋全彩的顯示器。
一般液晶顯示器中，閘極驅動電路輸出閘極訊號至掃描線，並且掃描線連接到顯示器中像素的每個薄膜電晶體(Thin Film Transistors，TFTs)的閘極端。資料驅動電路施加資料電壓至像素，並且閘極訊號打開薄膜電晶體以將資料線上的資料電壓存入儲存電容中，使得像素得以顯示對應資料電壓的影像。近幾年隨著顯示面板在尺寸上的成長，掃描線上的負擔也變得沉重。為了補償，一些製造廠轉向藉由調變提供給閘極驅動電路的電源訊號的電源調變技術，以及預先充電技術，例如，增加閘極訊號的脈衝寬度。 然而，此些技術會造成閘極訊號的輸出準位下降並且影響顯示品質。
本發明提供一種閘極驅動電路，顯示裝置以及閘極驅動方法，用以維持預先充電效應以及寫入資料至儲存電容的速度。
本發明的實施例所述一種閘極驅動電路用以驅動顯示面板，包括M組閘極通道，其中M是大於1的整數。M組閘極通道中的每一組閘極通道包括控制電路以及輸出緩衝器。控制電路從電源供應電路接收電源供應電壓並且產生經調變供應電壓。輸出緩衝器連接控制電路，並且輸出緩衝器由經調變供應電壓供電以輸出閘極訊號至顯示面板的閘極線。閘極訊號的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓而被削角，以及在預先充電週期時維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。
在本發明的一實施例中，上述的M組閘極通道的控制電路調變電源供應電壓，以使得閘極訊號的每一個驅動脈衝在預先充電週期時被維持在預設準位。
在本發明的一實施例中，上述的M組閘極通道的控制電路是彼此獨立，並且M組閘極通道中的每一組閘極通道的控制電路獨立地產生經調變供應電壓。
在本發明的一實施例中，上述的閘極驅動電路，根據掃描線的數目調整預先充電週期的長度。
在本發明的一實施例中，上述的M組閘極通道的每一組閘極通道的控制電路與輸出緩衝器是製造在相同的晶片上。
在本發明的一實施例中，上述的M組閘極通道的每一組閘極通道的控制電路可以結合(integrated)在相應的輸出緩衝器中。
本發明的實施例所述一種顯示裝置，包括：多個像素、資料驅動電路以及閘極驅動電路。多個像素配置於顯示面板可以回應(in response)於多個閘極訊號而接收資料訊號並顯示對應資料訊號的影像。資料驅動電路施加資料訊號至像素。閘極驅動電路根據多個經調變供應電壓依序地施加閘極訊號至像素。閘極驅動電路包括M組閘極通道，其中M是大於1的整數。M組閘極通道中的每一組閘極通道包括：控制電路以及輸出緩衝器。控制電路從電源供應電路接收電源供應電壓並且產生該些經調變供應電壓中的一經調變供應電壓。輸出緩衝器連接至控制電路，並且輸出緩衝器由經調變供應電壓供電以輸出該些閘極訊號中的一閘極訊號至顯示面板的閘極線。閘極訊號的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓而被削角，以及在預先充電週期時維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。
本發明的實施例所述一種閘極驅動方法，用於顯示面板，包括下列步驟：將多個閘極通道分為M組閘極通道，其中M是大於1的整數，M組閘極通道中的每一組閘極通道包括控制電路以及輸出緩衝器；由該控制電路從電源供應電路接收電源供應 電壓以及產生經調變供應電壓；以及由經調變供應電壓供電的該輸出緩衝器輸出閘極訊號至顯示面板的閘極線，其中閘極訊號的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓而被削角，而在預先充電週期時維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。
基於上述，根據本發明的實施例，藉由將閘極驅動電路中的閘極通道分組以及調變閘極驅動電路中的電源供應電壓，本發明的閘極驅動電路、顯示裝置以及閘極驅動方法能維持預先充電效應以及寫入資料至儲存電容的速度。
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‧‧‧閘極驅動電路
120‧‧‧資料驅動電路
140‧‧‧顯示面板
160‧‧‧電源供應電路
1000‧‧‧顯示裝置
310、312、510_1、510_2、510_k‧‧‧控制電路
410、412、414、416、610_1、610_2、610_k‧‧‧輸出緩衝器
Ch(1)、Ch(2)、Ch(n)、Ch(n+1)、Ch(n+M-2)、Ch(n+M-1)‧‧‧閘極通道
CS‧‧‧儲存電容
DL1、DLn‧‧‧資料線
Px11、Px1n、Pxn1、Pxnn‧‧‧像素
S902、S904、S906‧‧‧閘極驅動方法的步驟
Sd(1)、Sd(2)、Sd(3)、Sd(4)、Sd(k)‧‧‧輸入訊號
Sd’(1)、Sd’(2)、Sd’(3)、Sd’(4)、Sd’(k)‧‧‧閘極訊號
SL1、SLn‧‧‧掃描線
TFT‧‧‧薄膜電晶體
V(1)、V(2)、V(k)‧‧‧經調變供應電壓
VCC‧‧‧電源供應電壓
VH‧‧‧高準位
VL‧‧‧低準位
圖1是依照本發明一實施例所繪示的具有閘極驅動電路的顯示裝置的示意圖。
圖2是依照本發明一實施例所繪示的電源供應電路調變電源供應電壓訊號時的電源供應訊號以及閘極訊號的時序圖。
圖3是依照本發明一實施例所繪示的閘極驅動電路的示意圖。
圖4是繪示圖3中閘極驅動電路的訊號的時序圖。
圖5是依照本發明另一實施例所繪示的閘極驅動電路的示意圖。
圖6是繪示圖5中閘極驅動電路的訊號的時序圖。
圖7是繪示圖3中閘極驅動電路調變電源供應電壓時的電源供應電壓以及閘極通道輸出訊號的時序圖。
圖8是繪示圖5中閘極驅動電路調變電源供應電壓時的閘極通道輸出訊號的時序圖。
圖9是依照本發明一實施例所繪示的用於顯示面板的閘極驅動方法的流程圖。
在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接(或連接)」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接(或連接)於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。
圖1是依照本發明一實施例所繪示的具有閘極驅動電路的顯示裝置的示意圖。請參照圖1，顯示裝置1000包括閘極驅動電路100，資料驅動器120，顯示面板140以及電源供應電路160。顯示裝置1000中的顯示面板140可以是液晶顯示面板(liquid crystal display panel)，有機發光二極體顯示面板(organic light emitting display panel)，或是採用其他合適技術的顯示面板，本發明並不限制顯示裝置1000中使用的顯示面板的類型。在本實施例中，顯示面板140包括多個像素Px11至Pxnn，多個掃描線SL1至SLn，以及多個資料線DL1至DLn。顯示面板140接收資料訊號以回應閘極訊號以及顯示對應資料訊號的影像。資料驅動電路120施加資料訊號至像素Px11至Pxnn。在本實施例中，閘極驅動電路100包括多個閘極通道Ch(1)至Ch(n)。閘極驅動電路100可接收電源供應電壓VCC並且根據閘極控制訊號依序地施加閘極訊號至像素Px11至Pxnn。每個像素Px11至Pxnn包括薄膜電晶體TFT以及儲存電容CS，例如圖1中繪示的像素Px11。由閘極驅動電路100依序地提供的閘極訊號可以打開薄膜電晶體TFT並且存入資料在資料線DL1至DLn中，使得顯示面板140得以顯示影像。須注意的是，為了更清楚的描述，在圖1中省略了顯示裝置1000中的其他元件，例如，時序控制器。
近幾年，顯示面板140在尺寸上的成長，在掃描線SL1至SLn上的負載需要被補償以維持顯示品質。在電源供應電壓VCC提供給閘極驅動電路100之前，電源供應電路可以調變電源供應電壓VCC，並且藉由提前打開薄膜電晶體的儲存電容CS的預先充電技術，可以增加閘極通道Ch(1)至Ch(n)輸出的閘極訊號的脈衝寬度。圖2是依照本發明一實施例所繪示的電源供應電路160調變電源供應電壓訊號時的電源供應訊號以及閘極訊號的時序圖。請參照圖2，在每個時間周期，電源供應電路160調變電源 供應電壓VCC的波形。在閘極通道Ch(n+1)執行預先充電操作時，由於電源供應電路160調變電源供應電壓VCC時造成閘極通道Ch(n)的閘極訊號的下降緣，閘極通道Ch(n+1)的閘極訊號在預先充電週期也會有下降緣。其結果是，薄膜電晶體TFT的等效電阻增加並且薄膜電晶體TFT的預先充電效應被降級。接著，資料線DL1至DLn寫入資料至儲存電容CS的速度可被減緩。
基此，在本發明的一範例實施例中，電源供應電路160不調變電源供應電壓，但是閘極驅動電路100中的控制電路組獨立地執行波形的調變。圖3是依照本發明一實施例所繪示的閘極驅動電路的示意圖。請參照圖3，在本實施例中，閘極驅動電路100包括M組閘極通道，其中M是大於1的整數。在圖3的範例實施例中，因為閘極通道被分為兩組，M相等於2。兩組閘極通道中的每一組閘極通道包括：控制電路，例如控制電路310與312，從電源供應電路160接收電源供應電壓VCC，並且藉由調變電源供應電壓VCC產生經調變供應電壓，例如經調變供應電壓V(1)與V(2)。在本實施例中，兩組閘極通道中的每一組閘極通道更包括連接至控制電路310或控制電路312的輸出緩衝器。舉例來說，兩組閘極通道的其中之一組閘極通道包括連接至控制電路310的輸出緩衝器410與414，以及兩組閘極通道的另一組閘極通道包括連接至控制電路312的輸出緩衝器412與416。在兩組閘極通道的每一組閘極通道中，例如，輸出緩衝器由經調變供應電壓V(1)與V(2)供電以輸出閘極訊號Sd’(1)、Sd’(2)、Sd’(3)與Sd’(4)至顯示 面板140的閘極線SL1…SLn，以回應輸入訊號Sd(1)、Sd(2)、Sd(3)與Sd(4)。
圖4是繪示圖3中閘極驅動電路的訊號的時序圖。在本實施例中，如圖4所示，閘極訊號Sd’(1)、Sd’(2)、Sd’(3)與Sd’(4)的驅動脈衝在充電週期根據經調變供應電壓V(1)與V(2)成形。換句話說，閘極訊號Sd’(1)、Sd’(2)、Sd’(3)與Sd’(4)的驅動脈衝的下降波度被減緩。此外，在預先充電週期，維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。請同時參照圖3與圖4。在本發明的一範例實施例中，在兩組閘極通道控制電路310與312可以調變電源供應電壓VCC，以使得閘極訊號的每一個驅動脈衝在預先充電週期時維持在預設準位。須理解的是，在一些實施例中，可以根據閘極驅動電路100中掃描線的數目調整預先充電週期的長度。
在本發明一些實施例中，如圖3所示，在兩組閘極通道中的控制電路310與312是彼此獨立，並且在兩組閘極通道中的每一組控制電路310與312也是獨立地產生每一個經調變供應電壓V(1)與V(2)。須注意的是，在本發明一些實施例中，兩組閘極通道的每一組閘極通道中的控制電路310與312以及輸出緩衝器可以被製造在相同的晶片上。在其他實施例中，也需注意的是，兩組閘極通道的每一組閘極通道中的控制電路310與312可以被結合在相應的輸出緩衝器410、412、414與416中。此外，須注意的是，圖3中未繪示閘極驅動電路100所包含的其他元件，像是邏輯電路(logic circuits)、準位暫存器(level registers)、以及位移 暫存器(shift registers)，上述元件可以根據閘極驅動電路100與顯示裝置1000的應用而被包含使用。
須理解的是，閘極通道的分組並不只限於兩組。在以下的範例實施例中，閘極通道的分組被概括為M=k的群組。圖5是依照本發明另一實施例所繪示的閘極驅動電路的示意圖。請參照圖5。在本實施例中，閘極驅動電路100包括M組閘極通道，其中M是大於1的整數。在圖5的範例實施例中，因為閘極通道被分為k個群組，M相等於k。在k組閘極通道的每一組閘極通道包括從電源供應電路160接收電源供應電壓VCC的控制電路510_1、510_2、…、510_k，以藉由電源供應電壓VCC產生的經調變供應電壓V(1)至V(k)。在本實施例中，在k組閘極通道中的每一組閘極通道更包括，例如，連接至控制電路510_1至510_k的輸出緩衝器610_1、610_2、…、610_k。在k組閘極通道的每一組閘極通道中，輸出緩衝器610_1至610_k是由經調變供應電壓V(1)至V(k)所供電以輸出閘極訊號Sd’(1)至Sd’(k)到顯示面板140的閘極線SL1…SLn，以回應輸入訊號Sd(1)至Sd(k)。
圖6是繪示圖5中閘極驅動電路的訊號的時序圖。如圖5所示，在本實施例中，閘極訊號Sd’(1)至Sd’(k)的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓V(1)至V(k)成形。此外，在預先充電週期時，維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。請同時參照圖5與圖6，在本發明的一範例實施例中，在k組閘極通道中的控制電路510至51k可以調變電源供應電壓VCC，以使得閘極訊號中的每一個 驅動脈衝可以在預先充電週期維持在預設準位。圖5中閘極驅動電路的其他特徵已於先前圖3的閘極驅動電路中敘述，在此不再贅述。
為了更佳的說明閘極驅動電路100的運作以及預先充電週期的長度是如何被調整，圖7是繪示圖3中閘極驅動電路調變電源供應電壓VCC時的電源供應電壓VCC以及閘極通道輸出訊號Sd’(1)至Sd’(4)的時序圖，以及圖8是繪示圖5中閘極驅動電路調變電源供應電壓VCC時的閘極通道輸出訊號Sd’(1)至Sd’(k)的時序圖。請參照圖7。電源供應電路160未調變電源供應電壓VCC並且閘極通道被分為M組(例如，M=2)，其中每一組閘極通道具有獨立地波形調變電路(例如，控制電路310至312)，並且此波形調變機制是內建於閘極驅動電路160中，閘極通道Ch(n+1)輸出的預先充電電壓準位未如圖2中落下。圖8中M=k組閘極通道的時序圖可以由圖7中相似的推導而得到。圖8中繪製在圖5中由經調變供應電壓V(1)至V(k)控制時，閘極通道Ch(n)、Ch(n+1)、…、Ch(n+M-2)、以及Ch(n+M-1)輸出的閘極訊號。在圖8中，閘極通道分為M=k組時，閘極通道輸出的預先充電電壓準位並未如圖2中落下，並且閘極訊號維持在預先定義的高準位。也就是說，如圖7與圖8所示，閘極訊號的驅動脈衝的波形在預先充電週期被維持，並且閘極訊號的驅動脈衝在充電週期根據經調變供應電壓而被削角。此外，閘極訊號的預先充電週期可以根據M-1掃描線的總充電周期預先定義。也就是說，預先充電週期 的長度可以根據掃描線的數目而調整。
基於上述，可以獲得用於顯示面板140的閘極驅動方法。圖9是依照本發明一實施例所繪示的用於顯示面板的閘極驅動方法的流程圖。在步驟S902中，將多個閘極通道分為M組閘極通道，其中M是大於1的整數。在步驟S904中，對於M組閘極通道中的每一組閘極通道，控制電路從電源供應電路接收電源供應電壓並且產生經調變供應電壓。在步驟S906中，對於M組閘極通道中的每一組閘極通道，由經調變供應電壓供電的輸出緩衝器輸出閘極訊號至顯示面板的閘極線，其中閘極訊號的驅動脈衝在充電週期時根據經調變供應電壓而被削角，以及在預先充電週期時維持閘極訊號的驅動脈衝的波形。
在本發明的一範例實施例中，M組閘極通道中的控制電路調變電源供應電壓，以使得閘極訊號的每一個驅動脈衝在預先充電週期時維持在預設準位。
在本發明的一範例實施例中，M組閘極通道的控制電路是彼此獨立，並且M組閘極通道中的每一組閘極通道的控制電路獨立地產生經調變供應電壓。
在本發明的一範例實施例中，根據掃描線的數目調整預先充電週期的長度。
在本發明的一範例實施例中，M組閘極通道的每一組閘極通道的控制電路與輸出緩衝器是製造在相同的晶片上。
在本發明的一範例實施例中，M組閘極通道的每一組閘 極通道的控制電路可以結合在相應的輸出緩衝器中。
綜上所述，本發明的閘極驅動電路、顯示裝置以及閘極驅動方法，藉由將閘極驅動電路中的閘極通道分組並且調變閘極驅動電路中的電源供應電壓，可以維持預先充電效應以及資料寫入至儲存電容的速度。
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。
Sd(1)、Sd(2)、Sd(3)、Sd(4)‧‧‧輸入訊號
Sd’(1)、Sd’(2)、Sd’(3)、Sd’(4)‧‧‧閘極訊號
V(1)、V(2)‧‧‧經調變供應電壓
VCC‧‧‧電源供應電壓
VH‧‧‧高準位
VL‧‧‧低準位

Claims (18)

  1. 一種閘極驅動電路，用以驅動一顯示面板，包括：M組閘極通道，M是大於1的整數，其中該M組閘極通道中的每一組閘極通道包括：一控制電路，從一電源供應電路接收一電源供應電壓，並且產生一經調變供應電壓；以及一輸出緩衝器，連接至該控制電路，該輸出緩衝器由該經調變供應電壓供電以輸出一閘極訊號至該顯示面板的一閘極線，其中該閘極訊號的一驅動脈衝在一充電週期時根據該經調變供應電壓而被削角，以及在一預先充電週期時維持該閘極訊號的該驅動脈衝的波形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動電路，其中在該M組閘極通道的該些控制電路調變該電源供應電壓，以使得該些閘極訊號的每一個該驅動脈衝在該預先充電週期時被維持在一預設準位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動電路，其中該M組閘極通道的該些控制電路是彼此獨立，並且該M組閘極通道中的每一組閘極通道的該控制電路獨立地產生該經調變供應電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動電路，其中根據掃描線的數目調整該預先充電週期的長度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動電路，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路與該輸出緩衝器是製 造在相同的晶片上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的閘極驅動電路，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路結合在相應的輸出緩衝器中。
  7. 一種顯示裝置，包括：多個像素，配置於一顯示面板，用以回應於多個閘極訊號而接收多個資料訊號並顯示對應該些資料訊號的一影像；一資料驅動電路，施加該些資料訊號至該些像素；以及一閘極驅動電路，根據多個經調變供應電壓依序地施加該些閘極訊號至該些像素，該閘極驅動電路包括：M組閘極通道，M是大於1的整數，其中該M組閘極通道中的每一組閘極通道包括：一控制電路，從一電源供應電路接收一電源供應電壓並且產生該些經調變供應電壓中的一經調變供應電壓；以及一輸出緩衝器，連接至該控制電路，該輸出緩衝器由該經調變供應電壓供電以輸出該些閘極訊號中的一閘極訊號至該顯示面板的一閘極線，其中該閘極訊號的一驅動脈衝在一充電週期時根據該經調變供應電壓而被削角，以及在一預先充電週期時維持該閘極訊號的該驅動脈衝的波形。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的顯示裝置，其中在該M組閘極通道的該些控制電路調變該電源供應電壓，以使得該些閘極訊號的每一個該驅動脈衝在該預先充電週期時被維持在一預設準 位。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的顯示裝置，其中該M組閘極通道的該些控制電路是彼此獨立，並且該M組閘極通道中的每一組閘極通道的該控制電路獨立地產生該經調變供應電壓。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的顯示裝置，其中根據掃描線的數目調整該預先充電週期的長度。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的顯示裝置，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路與該輸出緩衝器是製造在相同的晶片上。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的顯示裝置，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路結合在相應的輸出緩衝器中。
  13. 一種閘極驅動方法，用於一顯示面板，該閘極驅動方法包括：將多個閘極通道分為M組閘極通道，其中M是大於1的整數，而該M組閘極通道中的每一組閘極通道包括一控制電路以及一輸出緩衝器；由該控制電路從一電源供應電路接收一電源供應電壓並且產生一經調變供應電壓；以及由該經調變供應電壓供電的該輸出緩衝器輸出一閘極訊號至該顯示面板的一閘極線，其中該閘極訊號的一驅動脈衝在一充電週期時根據該經調變供應電壓而被削角，以及在一預先充電週期 時維持該閘極訊號的該驅動脈衝的波形。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的閘極驅動方法，其中在該M組閘極通道的該些控制電路調變該電源供應電壓，以使得該些閘極訊號的每一個該驅動脈衝在該預先充電週期時被維持在一預設準位。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的閘極驅動方法，其中該M組閘極通道的該些控制電路是彼此獨立，並且該M組閘極通道中的每一組閘極通道的該控制電路獨立地產生該經調變供應電壓。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的閘極驅動方法，其中根據掃描線的數目調整該預先充電週期的長度。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的閘極驅動方法，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路與該輸出緩衝器是製造在相同的晶片上。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的閘極驅動方法，其中該M組閘極通道的每一組閘極通道的該控制電路結合在相應的輸出緩衝器中。
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