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TWI539435B - 驅動電路 - Google Patents

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TWI539435B
TWI539435B TW103129940A TW103129940A TWI539435B TW I539435 B TWI539435 B TW I539435B TW 103129940 A TW103129940 A TW 103129940A TW 103129940 A TW103129940 A TW 103129940A TW I539435 B TWI539435 B TW I539435B
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塗俊達
戴志偉
陳勇志
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友達光電股份有限公司
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Description

驅動電路
本發明係關於一種驅動電路，特別關於一種具有高驅動能力的驅動電路。
顯示裝置中的閘極驅動器或源極驅動器通常是由多個相互串連的移位暫存器及其他電路所組成的。近年來，由於薄膜電晶體(thin-film transistor,TFT)製程的發展，許多顯示裝置中的電路都逐漸以薄膜電晶體製程來製作。然而，薄膜電晶體製程中的電路往往受限於製程，只能全部都是N型半導體或者全部都是P型半導體。因此在某些電路運作上，以薄膜電晶體製程製作的開關的驅動能力(driving ability)會受限於輸入/輸出電壓以及控制電壓(或稱閘極電壓gate voltage,VG)。而開關的驅動能力不足會導致移位暫存器的電路的傳遞延遲(propagation delay,tp)變長，因此降低/限制了顯示裝置的畫面更新率(frame rate)。
鑒於前述問題，本發明提出一種驅動電路，所述的驅動電路具有一個電容，電容的兩端分別電性連接至一驅動電路輸出級的控制端與一個加壓訊號。藉由將加壓訊號的電位變化耦合至控制端的控制電壓，使得驅動電路輸出級的驅動能力(driving ability)上升。
依據本發明一個或多個實施例的一種驅動電路，包括多個移位暫存器，這些移位暫存器中的第i個移位暫存器包括：重置電路、輸入開關、電容與輸出電路。重置電路用以依據控制電壓選擇性地調整重置電壓。輸入開關電性連接至所述多個移位暫存器中的第(i-2)個移位暫存器，用以選擇性地以接收第(i-2)個移位暫存器所輸出的第(i-2)個驅動訊號調整控制電壓。電容電性連接於加壓訊號與輸入開關之間，用以將加壓訊號的電壓變化疊加至控制電壓。輸出電路電性連接至輸入開關的第二端與重置電路，用以依據控制電壓與重置電壓，選擇性地將第i個輸入訊號輸出以作為第i個移位暫存器的第i個驅動訊號。其中加壓訊號的正緣領先於第i個輸入訊號的負緣。
於本發明一個或多個實施例所揭露的驅動電路的移位暫存器中，藉由電容將加壓訊號的電位變化疊加/耦合到控制電壓而提高控制電壓的電位，使得移位暫存器的輸出級中的開關具有較高的驅動力。因此移位暫存器的訊號傳遞延遲可以被縮短，而可以使應用此驅動電路的顯示裝置提供更高的畫面更新率。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
1000‧‧‧驅動電路
1100~1900、1500’‧‧‧移位暫存器
1510‧‧‧重置電路
1511~1514‧‧‧開關
1520‧‧‧輸入開關
1530‧‧‧電容
1540‧‧‧輸出電路
1541‧‧‧第一輸出開關
1542‧‧‧第二輸出開關
1550‧‧‧第一重置開關
1560‧‧‧第二重置開關
1570‧‧‧第三重置開關
G(3)~G(9)‧‧‧驅動訊號
Q(5)‧‧‧控制電壓
T1~T4‧‧‧時間點
VRST‧‧‧重置電壓
HC5‧‧‧輸入訊號
VBOOST‧‧‧加壓訊號
VGH‧‧‧高電壓
VSS‧‧‧低電壓
第1圖係依據本發明一實施例的驅動電路示意圖。
第2圖係依據本發明一實施例的移位暫存器電路示意圖。
第3圖係依據本發明一實施例的重置電路示意圖。
第4圖係依據本發明一實施例的輸出電路示意圖。
第5圖係依據本發明一實施例中的第五個移位暫存器中各訊號的時序圖。
第6圖係依據本發明再一實施例的移位暫存器示意圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
關於本發明一實施例的一種驅動電路，請參照第1圖，其係依據本發明一實施例的驅動電路示意圖。如第1圖所示，驅動電路1000可以包括多個移位暫存器1100~1900，其中，移位暫存器1100是第一個移位暫存器，移位暫存器1200是第二個移位暫存器，而移位暫存器1900是第九個移位暫存器，依此類推。以第五個移位暫存器1500為例，請參照第2圖，其係依據本發明一實施例的移位暫存器電路示意圖。如第2圖所示，移位暫存器1500可以包括：重置電路1510、輸入開關1520、電容1530與輸 出電路1540。其中輸入開關1520電性連接至所述多個移位暫存器中的第三個移位暫存器1300，而電容1530電性連接於一個加壓訊號VBOOST與輸入開關1520之間，而輸出電路1540電性連接至輸入開關1520與重置電路1510。關於移位暫存器1500中每個電路元件的作用與互動方式，茲敘述如下。
重置電路1510用以依據控制電壓Q(5)選擇性地調整重置電壓VRST。請參考第3圖，其係依據本發明一實施例的重置電路示意圖。如第3圖所示，重置電路1510可以包括開關1511、開關1512、開關1513與開關1514。其中開關1511的第一端與控制端都與高電壓VGH電性連接。開關1512的第一端與開關1511的第二端電性連接，開關1512的控制端用來接收控制電壓Q(5)，而開關1512的第二端與低電壓VSS電性連接。開關1513的第一端也與高電壓VGH電性連接，而開關1513的控制端與開關1511的第二端電性連接。開關1514的第一端與開關1513的第二端電性連接，而開關1514的控制端也用來接收控制電壓Q(5)，開關1514的第二端與低電壓VSS電性連接。在開關1513的第二端與開關1514的第一端相連處的電壓，被定義為重置電壓VRST。於本實施例中，開關1511至開關1514都以N型電晶體來舉例說明。
當控制電壓Q(5)的電位是低電位時，開關1512與開關1514因此不導通，因此開關1511的第二端的電位會被提高至高電壓VGH減去開關1511的門檻電壓VTH1，從而開關1513的 第二端的電位會被提高至高電壓VGH減去開關1511的門檻電壓VTH1，再減去開關1513的門檻電壓VTH3。反之，當控制電壓Q(5)的電位是高電位時，開關1512與開關1514因此導通，從而把開關1511的第二端的電位與開關1513的第二端的電位都拉低至低電壓VSS。
輸入開關1520用以選擇性地以接收第三個移位暫存器1300所輸出的第三個驅動訊號G(3)以調整控制電壓Q(5)。請回到第2圖，輸入開關1520的第一端與控制端可以電性連接以接收第三個驅動訊號G(3)，而輸入開關1520的第二端的電位也就是控制電壓Q(5)。其中，當第三個驅動訊號G(3)的電位比控制電壓Q(5)的電位加上輸入開關1520的門檻電壓VTH0還要高的時候，輸入開關1520會被導通，最終使得控制電壓Q(5)的電位會被拉高至第三個驅動訊號G(3)的電位減去輸入開關1520的門檻電壓VTH0。反之，當第三個驅動訊號G(3)的電位比控制電壓Q(5)的電位加上輸入開關1520的門檻電壓VTH0還要低的時候，輸入開關1520不會被導通，在這種狀況下第三個驅動訊號G(3)的電位變化不會影響控制電壓Q(5)的電位。
電容1530用以將加壓訊號VBOOST的電壓變化疊加至控制電壓Q(5)。實做上，由第2圖可知控制電壓Q(5)與任何其他電壓源沒有直接的電流路徑(例如電阻或電感或導線)，因此當加壓訊號VBOOST有一個步階變化(step variation)時，加壓訊號VBOOST的電位變化會反映於控制電壓Q(5)。舉例來說，假設 一開始控制電壓Q(5)的電位是2伏特，而加壓訊號VBOOST的電位是0伏特，當加壓訊號VBOOST的電位從0伏特快速地變化到2伏特時，控制電壓Q(5)的電位大致會被提高到4伏特或接近4伏特。電容1530就是利用這種稱為「耦合」(coupling)的效應，可以將加壓訊號VBOOST的電壓變化疊加至控制電壓Q(5)。
輸出電路1540用以依據控制電壓Q(5)與重置電壓VRST，選擇性地將第五個輸入訊號HC5輸出以作為第五個移位暫存器1500的第五個驅動訊號G(5)。以下請參考第4圖，其係依據本發明一實施例的輸出電路示意圖。如第4圖所示，輸出電路1540可以包括第一輸出開關1541與第二輸出開關1542。其中第一輸出開關1541具有第一端、控制端與第二端。第一輸出開關1541的第一端用以接收第五個輸入訊號HC5。第一輸出開關1541的控制端，電性連接至輸入開關1520的第二端以接收控制電壓Q(5)。而第一輸出開關1541的第二端的電位就是第五個驅動訊號G(5)。因此第一輸出開關1541可用以依據控制電壓Q(5)選擇性地導通或不導通，從而將該第五個輸入訊號HC5輸出為第五個驅動訊號G(5)。而第二輸出開關1542具有第一端、第二端與控制端。第二輸出開關1542的第一端電性連接至第一參考電壓，於本實施例中，這個第一參考電壓也就是低電壓VSS。第二輸出開關1542的控制端電性連接至重置電路1510，用以接收重置電壓VRST。而第二輸出開關1542的第二端電性連接至第一輸出開關1541的第二端。第二輸出開關1542可以依據重置電壓VRST選 擇性地導通或不導通，從而將第一參考電壓(也就是低電壓VSS)輸出為第五個驅動訊號G(5)。於本實施例中，加壓訊號VBOOST的正緣(rising edge/positive edge)領先於第五個輸入訊號HC5的負緣(falling edge/negative edge)。
於本發明一實施例中，加壓訊號VBOOST可以是前述多個移位暫存器中的第六個移位暫存器1600所輸出的第六個驅動訊號G(6)或是第六個移位暫存器1600所接收的第六輸入訊號HC6。以第六個驅動訊號G(6)作為加壓訊號VBOOST為例，請參照第5圖，其係依據本發明一實施例中的第五個移位暫存器中各訊號的時序圖。其中G(3)至G(9)分別為第三個驅動訊號至第九個驅動訊號。如第5圖所示，其中於第一時間點T1，第三個驅動訊號G(3)的電位由低電壓VL變成高電壓VH，因此控制電壓Q(5)的電位也相應地由低電壓VL被提高至高電壓VH減去輸入開關1520的門檻電壓VTH0。因此從第一時間點T1開始，第五個移位暫存器1500中的第一輸出開關1541被導通。接著，在第二時間點T2，第五輸入訊號HC5的電位由低電壓VL變成高電壓VH，因此第五驅動訊號G(5)的電位也因此提高，同時由於第一輸出開關1541的控制端與第二端之間的寄生電容，控制電壓Q(5)的電位又被進一步提高，從而使第一輸出開關1541的導通率上升，並且容許第五驅動訊號G(5)的電位被提高至大約等於高電壓VH。再來，在第三時間點T3時，由於第六個驅動訊號G(6)的電位由低電壓VL變成高電壓VH，因此控制電壓Q(5)的電位又再 次被提高。接著在第四時間點T4時，由於第五輸入訊號HC5的電位由高電壓VH變成低電壓VL，因此控制電壓Q(5)的電位被相應地拉低，然而由於先前電容1530有把第六個驅動訊號G(6)的電位變化耦合(疊加)至控制電壓Q(5)，因此於第四時間點T4開始的控制電壓Q(5)的電位會稍高於第一時間點T1至第二時間點T2之間的控制電壓Q(5)的電位。如此可以使第五驅動訊號G(5)被拉低所需花費的時間被縮短。於本發明另一實施例中，可以在第一輸出開關1541的控制端與第二端之間額外設置一個電容，以增進第一輸出開關1541的控制端與第二端之間的寄生電容的功效。
由上述各訊號互相之間的關係，可以知道當電容1530的電容值越大，則在第三時間點T3時控制電壓Q(5)的電位被提高的幅度會越大。因此，假設第一輸出開關1541的通道的寬長比(W/L ratio of the channel)固定不動，則電容1530的電容值越大，第一輸出開關1541的導通率(或者說驅動力)就越高。另一方面來說，當電容1530的電容值越大時，第一輸出開關1541的通道的寬長比可以適度的下降而不會影響到第一輸出開關1541的導通率(或者說驅動力)。
於本發明另一實施例中，加壓訊號VBOOST也可以是前述多個移位暫存器中的第七個移位暫存器1700所輸出的第七個驅動訊號G(7)或是第七個移位暫存器1700所接收的第七輸入訊號HC7。其作動原理大致如前一實施例，於此不再贅述。
於本發明再一實施例中的移位暫存器，以第五個移位暫存器為例，請參照第6圖，其係依據本發明再一實施例的移位暫存器示意圖。如第6圖所示，第五個移位暫存器1500’相較於第2圖的第五移位暫存器1500，更具有第一重置開關1550與第二重置開關1560。其中第一重置開關1550的第一端電性連接至低電壓VSS，其第二端電性連接至第一輸出開關1541的第二端，而其控制端用來接收第九個移位暫存器1900所輸出的第九個驅動訊號G(9)。因此，當控制電壓Q(5)的電位是低電壓，且第九個驅動訊號G(9)的電位是高電壓時，第五個驅動訊號G(5)會被拉低至低電壓VSS(也就是第一參考電壓)。換句話說，第一重置開關1550受控於第九個驅動訊號G(9)而將第五個驅動訊號G(5)的電壓位準拉低至第一參考電壓。
第二重置開關1560的第一端電性連接至第五個驅動訊號G(5)，其第二端電性連接至控制電壓Q(5)，而其控制端用來接收第九個驅動訊號G(9)。因此，當第九個驅動訊號G(9)的電位是高電壓的時候，控制訊號Q(5)的電位會被調整至與第五個驅動訊號G(5)的電位相同。換句話說，第二重置開關1560受控於第九個驅動訊號G(9)而將該控制電壓Q(5)的電壓位準調整為第五個驅動訊號G(5)的電壓位準。也就是說，第五個移位暫存器1500更依據第九個移位暫存器1900所輸出的第九個驅動訊號G(9)來重置第五個驅動訊號G(5)。
同樣的，從第6圖可以看到，第五個移位暫存器1500’ 相較於第2圖中的第五個移位暫存器1500，更包括有一個第三重置開關1570。第三重置開關1570的第一端電性連接至第五個驅動訊號G(5)，而其第二端電性連接至輸入開關1520的第二端，其控制端電性連接至重置電路1510，因此可以知道第三重置開關1570可以受控於重置電壓VRST而選擇性地將控制電壓Q(5)的電壓位準調整為第五個驅動訊號G(5)的電壓位準。
於本發明一個或多個實施例所揭露的驅動電路的移位暫存器中，藉由電容1530，將加壓訊號VBOOST的電位變化疊加/耦合到控制電壓，使得移位暫存器的輸出級中的開關具有較高的導通率/驅動力。因此移位暫存器的訊號傳遞延遲(propagation delay)可以被縮短，而可以使應用此驅動電路的顯示裝置提供更高的畫面更新率。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1500‧‧‧第五個移位暫存器
1510‧‧‧重置電路
1520‧‧‧輸入開關
1530‧‧‧電容
1540‧‧‧輸出電路
HC5‧‧‧第五個輸入訊號
G(3)‧‧‧第三個驅動訊號
G(5)‧‧‧第五個驅動訊號
Q(5)‧‧‧控制電壓
VRST‧‧‧重置電壓
VBOOST‧‧‧加壓訊號
VGH‧‧‧高電壓
VSS‧‧‧低電壓

Claims (10)

  1. 一種驅動電路，包括：多個移位暫存器，其中該些移位暫存器中的第i個移位暫存器包括：一重置電路，用以依據一控制電壓選擇性地調整一重置電壓；一輸入開關，電性連接至該些移位暫存器中的第(i-2)個移位暫存器，用以選擇性地以接收該第(i-2)個移位暫存器所輸出的一第(i-2)個驅動訊號調整該控制電壓；一電容，電性連接於一加壓訊號與該輸入開關之間，用以將該加壓訊號的一電壓變化疊加至該控制電壓；以及一輸出電路，電性連接至該輸入開關與該重置電路，用以依據該控制電壓與該重置電壓，選擇性地將一第i個輸入訊號輸出以作為該第i個移位暫存器的一第i個驅動訊號；其中該加壓訊號的正緣領先於該第i個輸入訊號的負緣，該加壓訊號不同於該第i個驅動訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該加壓訊號係該些移位暫存器中的第(i+1)個移位暫存器所輸出的一第(i+1)個驅動訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該加壓訊號係該些移位暫存器中的第(i+2)個移位暫存器所輸出的一第(i+2)個驅動訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該加壓訊號係該些移位暫存器中的第(i+1)個移位暫存器所接收的一第(i+1)個輸入訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該加壓訊號係該些移位暫存器中的第(i+2)個移位暫存器所接收的一第(i+2)個輸入訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該第i個移位暫存器更依據該些移位暫存器中的第(i+4)個移位暫存器所輸出的第(i+4)個驅動訊號，重置該第i個驅動訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的驅動電路，其中該第i個移位暫存器更包括：一第一重置開關，受控於該第(i+4)個驅動訊號而將該第i個驅動訊號的電壓位準拉低至一第一參考電壓；以及一第二重置開關，受控於該第(i+4)個驅動訊號而將該控制電壓的電壓位準調整為該第i個驅動訊號的電壓位準。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述的驅動電路，其中該第i個移位暫存器更包括：一第三重置開關，受控於該重置電壓而將該控制電壓的電壓位準調整為該第i個驅動訊號的電壓位準。
  9. 如申請專利範圍第1項至第7項其中之一所述的驅動電路，其中該第i個移位暫存器中的該輸出電路包括：一第一輸出開關，包括：一第一端，用以接收該第i個輸入訊號；一控制端，電性連接至該輸入開關的該第二端；以及一第二端，用以選擇性地將該第i個輸入訊號輸出為該第i個驅動訊號；以及一第二輸出開關，包括：一第一端，電性連接至一第一參考電壓；一控制端，電性連接至該重置電路，用以接收該重置電壓；以及一第二端，電性連接至該第一輸出開關的該第二端，用以選擇性地將該第一參考電壓輸出為該第i個驅動訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的驅動電路，其中該第i個移位暫存器中的該電容的電容值與該第一輸出開關的通道的寬長比(W/L ratio)負相關。
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