TWI742855B - 閘極驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種閘極驅動裝置。閘極驅動裝置包括多個閘極驅動單元。第n級閘極驅動單元在第一時間區間對偏壓節點進行充電。第n級閘極驅動單元在第二時間區間提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號，並依據第n級複本訊號防止偏壓節點發生電壓洩漏。在落後於第二時間區間的第三時間區間，第n級閘極驅動單元對偏壓節點的電壓值進行放電。第二時間區間落後於第一時間區間並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。

Description

閘極驅動裝置

本發明是有關於一種驅動裝置，且特別是有關於一種閘極驅動裝置。

薄膜電晶體液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Displays，TFT-LCDs）已成為現代顯示科技產品的主流。相對於多晶矽薄膜電晶體（Poly-Si TFT），使用非晶矽薄膜電晶體（a-Si TFT）所製作的顯示器能夠降低生產成本，且能夠在低溫下製作在大面積的玻璃基板上，均勻性好且能提高生產速率。

隨著系統整合式玻璃面板（System-on-Glass，SOG）的概念被陸續提出，近來許多產品將顯示器驅動電路中的閘極驅動裝置整合在玻璃基板上，即為GOA（Gate Driver on Array）電路。GOA具有諸多優勢，除了可以減少顯示器邊框的面積以達成窄邊框之外，更能夠減少閘極掃描驅動IC的使用，降低購買IC成本及避免玻璃與IC貼合時斷線問題，用以提升產品良率。

然而，當顯示器應用在汽車產品上時，可能會遇到長期使用及廣範的溫度操作的問題，如在極端低溫（例如是攝氏-40度）與極端高溫（例如是攝氏70度）。由此可知，如何設計出在極端溫度下仍具有高信賴性的驅動裝置，是目前驅動裝置的開發重點之一。

本發明提供一種在極端溫度下具有高信賴性的閘極驅動裝置。

本發明的閘極驅動裝置包括多個閘極驅動單元。所述多個閘極驅動單元串聯耦接。所述多個閘極驅動單元中的第n級閘極驅動單元包括電源電路、輸出電路以及偏壓控制電路。電源電路經配置以在第一時間區間依據第n-m級複本訊號對將偏壓節點的低偏壓值充電至第一偏壓值。輸出電路藉由偏壓節點與電源電路耦接，經配置以在第二時間區間依據偏壓節點以及對應的外部時脈提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號。第二時間區間落後於第一時間區間並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。偏壓控制電路耦接於偏壓節點。偏壓控制電路具有第一穩壓節點。偏壓控制電路經配置以在第二時間區間將偏壓節點的電壓值由第一偏壓值抬升到第二偏壓值，並且依據第n級複本訊號在第一穩壓節點提供穩壓電壓值以防止偏壓節點發生電壓洩漏。偏壓控制電路在落後於第二時間區間的第三時間區間，將偏壓節點的電壓值下拉到低偏壓值。n以及m分別為正整數。n-m大於或等於1。

基於上述，在第一時間區間，第n級閘極驅動單元依據第n-m級複本訊號對將偏壓節點進行充電。在第二時間區間，第n級閘極驅動單元依據偏壓節點的偏壓值以及對應的外部時脈提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號。第二時間區間落後於第一時間區間並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。因此，偏壓節點能夠在更早的時間點被充電。如此一來，閘極驅動裝置的偏壓節點能夠在低溫條件下達到足夠的電壓。第n級閘極驅動單元還在第二時間區間依據第n級複本訊號提供穩壓電壓值以防止偏壓節點發生電壓洩漏。如此一來，閘極驅動裝置能夠在高溫條件下防止偏壓節點發生電壓洩漏。

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。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的裝置與方法的範例。

請參考圖1，圖1是依據本發明第一實施例所繪示的閘極驅動裝置示意圖。在本實施例中，閘極驅動裝置100包括彼此串聯耦接的多個閘極驅動單元。舉例來說，在所述多個閘極驅動單元當中，第n級閘極驅動單元GU(n)會依據外部時脈CK1、系統高電壓VDD以及第(n-8)級複本訊號ST(n-8)提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號ST(n)。第(n-8)級複本訊號ST(n-8)來自於第(n-8)級閘極驅動單元（未示出）。第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)會依據外部時脈CK2、系統高電壓VDD以及第(n-7)級複本訊號ST(n-7)提供第(n+1)級閘極驅動訊號G(n+1)以及第(n+1)級複本訊號ST(n+1)，第(n-7)級複本訊號ST(n-7)來自於第(n-7)級閘極驅動單元（未示出）。依此類推。

請參考圖2，圖2是依據本發明第一實施例所繪示的第n級閘極驅動單元的電路示意圖。在本實施例中，第n級閘極驅動單元GU(n)包括電源電路110、輸出電路120以及偏壓控制電路130。電源電路110在第一時間區間依據第(n-m)級複本訊號ST(n-m)將偏壓節點A(n)的低偏壓值（例如是-15伏特，本發明並不以此為限）充電至第一偏壓值（例如是15伏特，本發明並不以此為限）。輸出電路120與電源電路110耦接於偏壓節點A(n)。輸出電路120會依據偏壓節點A(n)的第二偏壓值以及外部時脈CK1提供第n級閘極驅動訊號G(n)以及第n級複本訊號ST(n)。在本實施例中，第二時間區間落後於第一時間區間，並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。在本實施例中，第二時間區間的時間長度可以是預設時間長度的整數倍。本發明並不以預設時間長度為限。n以及m分別為正整數，並且n-m大於或等於1。在本實施例中，m等於8，本發明並不以m的數值為限。

順帶一提，由於第二時間區間落後於第一時間區間並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。也就是說，偏壓節點A(n)能夠在更早的時間點被充電。如此一來，閘極驅動裝置100的偏壓節點A(n)能夠在低溫條件下達到足夠的電壓。

在本實施例中，偏壓控制電路130耦接於偏壓節點A(n)。在第二時間區間，偏壓控制電路130將偏壓節點A(n)的電壓值進一步由第一偏壓值抬升到第二偏壓值（例如是30~40伏特，本發明並不以此為限）。

在第二時間區間，偏壓控制電路130接收來自於輸出電路120的第n級複本訊號ST(n)。偏壓控制電路130依據第n級複本訊號ST(n)提供穩壓電壓值以防止偏壓節點A(n)發生電壓洩漏。在本實施例中，偏壓控制電路130具有穩壓節點B(n)。在第二時間區間，偏壓控制電路130依據第n級複本訊號ST(n)在穩壓節點B(n)提供穩壓電壓值（例如是15~30伏特，本發明並不以此為限）。如此一來，閘極驅動裝置能夠在高溫條件下防止偏壓節點A(n)發生電壓洩漏。

除此之外，在落後於第二時間區間的第三時間區間，偏壓控制電路130會反應於第n級放電控制訊號DS(n)將偏壓節點A(n)的電壓值下拉到低偏壓值。

在本實施例中，第n級閘極驅動單元GU(n)還包括放電控制電路140。放電控制電路140耦接於偏壓節點A(n)。在第三時間區間，放電控制電路140依據偏壓節點A(n)以及參考時脈RK1提供第n級放電控制訊號DS(n)。

進一步來說明閘極驅動單元的電路配置，請同時參考圖3A以及圖3B。圖3A是依據本發明第二實施例所繪示的第n級閘極驅動單元的電路示意圖。圖3B是依據本發明第二實施例所繪示的第(n+1)級閘極驅動單元的電路示意圖。在本實施例中，第n級閘極驅動單元GU(n)包括電源電路210、輸出電路220、偏壓控制電路230以及放電控制電路240。電源電路210包括電晶體M1。電晶體M1的第一端接收系統高電壓VDD。電晶體M1的第二端耦接至偏壓節點A(n)。電晶體M1的控制端接收第(n-8)級複本訊號ST(n-8)。當接收到高電壓準位的第(n-8)級複本訊號ST(n-8)時，電晶體M1會將系統高電壓VDD的電壓值提供至偏壓節點A(n)，藉以將偏壓節點A(n)的電壓值抬升到第一偏壓值。在另一方面，當接收到低電壓準位的第(n-8)級複本訊號ST(n-8)時，電晶體M1則不會將系統高電壓VDD的電壓值提供至偏壓節點A(n)。

輸出電路220包括輸出電晶體M2、複本電晶體M3以及放電電晶體M4。輸出電晶體M2的第一端接收外部時脈CK1。輸出電晶體M2的控制端耦接於偏壓節點A(n)。輸出電晶體M2的第二端輸出第n級閘極驅動訊號G(n)。輸出電晶體M2會反應於偏壓節點A(n)的電壓準位將外部時脈CK1作為第n級閘極驅動訊號G(n)，並輸出第n級閘極驅動訊號G(n)。複本電晶體M3的第一端接收外部時脈CK1。複本電晶體M3的控制端耦接於偏壓節點A(n)。複本電晶體M3的第二端輸出第n級複本訊號ST(n)。複本電晶體M3會反應於偏壓節點A(n)的電壓準位將外部時脈CK1作為第n級複本訊號ST(n)，並輸出第n級複本訊號ST(n)。放電電晶體M4的第一端耦接於偏壓節點A(n)。放電電晶體M4的第二端耦接於系統低電壓VSS2。放電電晶體M4的控制端接收第(n+k)級複本訊號ST(n+k)。放電電晶體M4會依據第(n+k)級複本訊號ST(n+k)將偏壓節點A(n)的電壓值下拉到系統低電壓VSS2。在本實施例中，k等於9。

偏壓控制電路230包括電容器C以及第一穩壓及放電電路231。電容器C的第一端耦接至偏壓節點A(n)。電容器C的第二端耦接至輸出電路220。在第二時間區間，電容器C的第二端會接收到第n級閘極驅動訊號G(n)，使得第n級閘極驅動單元G(n)藉由電容耦合方式將偏壓節點A(n)的電壓值抬升到第二偏壓值。在第二時間區間，第一穩壓及放電電路231反應於第n級放電控制訊號DS(n)的第一電壓準位（例如是低電壓準位）進入截止狀態。在截止狀態中，第一穩壓及放電電路231會反應於第n級複本訊號ST(n)的電壓值以在穩壓節點B(n)產生穩壓電壓值（例如是15伏特，本發明並不以此為限）。

第一穩壓及放電電路231包括穩壓電晶體M5、M6。穩壓電晶體M5的第一端耦接於偏壓節點A(n)。穩壓電晶體M5的第二端耦接於穩壓節點B(n)以接收第n級複本訊號ST(n)。穩壓電晶體M5的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。穩壓電晶體M6的第一端耦接於穩壓電晶體M5的第二端。穩壓電晶體M6的第二端耦接於系統低電壓VSS1。穩壓電晶體M6的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。

第一穩壓及放電電路231還包括下拉電晶體M7。下拉電晶體M7的第一端耦接於電容器C的第二端。下拉電晶體M7的第二端耦接於系統低電壓VSS2。下拉電晶體M7的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。系統低電壓VSS1不同於系統低電壓VSS2。在本實施例中，系統低電壓VSS1（例如是-15伏特，本發明並不以此為限）低於系統低電壓VSS2（例如是-12伏特，本發明並不以此為限）。

此外，偏壓控制電路230還包括第二穩壓及放電電路232。在第二時間區間，第二穩壓及放電電路232反應於第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)的第一電壓準位進入截止狀態，並反應於第n級複本訊號ST(n)的電壓值提供在穩壓節點C(n)產生穩壓電壓值。在第三時間區間，第二穩壓及放電電路232反應於第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)的第二電壓準位進入導通狀態，藉以將偏壓節點A(n)的電壓值下拉到-15伏特。第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)是藉由第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)來提供。第二穩壓及放電電路232包括穩壓電晶體M8、M9。穩壓電晶體M8的第一端耦接於偏壓節點A(n)。穩壓電晶體M8的第二端耦接於穩壓節點C(n)以接收第n級複本訊號ST(n)。穩壓電晶體M8的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。穩壓電晶體M9的第一端耦接於穩壓電晶體M8的第二端。穩壓電晶體M9的第二端耦接於系統低電壓VSS1。穩壓電晶體M9的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。

第二穩壓及放電電路232還包括下拉電晶體M10。下拉電晶體M10的第一端耦接於電容器C的第二端。下拉電晶體M10的第二端耦接於系統低電壓VSS2。下拉電晶體M10的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。

在本實施例中，放電控制電路240包括電晶體M11~M16。電晶體M11的第一端以及控制端用以接收第一參考時脈。電晶體M12的第一端用以接收第一參考時脈。電晶體M12的控制端耦接於電晶體M11的第二端。電晶體M12的第二端被作為放電控制電路240的輸出端。電晶體M13的第一端耦接於電晶體M11的第二端。電晶體M13的控制端耦接於偏壓節點A(n)。電晶體M13的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M14的第一端耦接於電晶體M12的第二端。電晶體M14的控制端耦接於偏壓節點A(n)。電晶體M14的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M15的第一端耦接於電晶體M11的第二端。電晶體M15的控制端耦接於第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)的偏壓節點A(n+1)。電晶體M15的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M16的第一端耦接於電晶體M12的第二端。電晶體M16的控制端耦接於偏壓節點A(n+1)。電晶體M16的第二端耦接於系統低電壓VSS1。

在本實施例中，第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)包括電源電路210’、輸出電路220’、偏壓控制電路230’以及放電控制電路240’。電源電路210’包括電晶體M1’。 電晶體M1’的第一端接收系統高電壓VDD。電晶體M1’的第二端耦接至偏壓節點A(n+1)。電晶體M1’的控制端接收第(n-7)級複本訊號ST(n-7)。

輸出電路220’包括輸出電晶體M2’、複本電晶體M3’以及放電電晶體M4’。輸出電晶體M2’的第一端接收外部時脈CK2。輸出電晶體M2’的控制端耦接於偏壓節點A(n+1)。輸出電晶體M2’的第二端輸出第(n+1)級閘極驅動訊號G(n+1)。複本電晶體M3’的第一端接收外部時脈CK2。複本電晶體M3’的控制端耦接於偏壓節點A(n+1)。複本電晶體M3’的第二端輸出第(n+1)級複本訊號ST(n+1)。放電電晶體M4’的第一端耦接於偏壓節點A(n+1)。放電電晶體M4’的第二端耦接於系統低電壓VSS2。放電電晶體M4’的控制端接收第(n+10)級複本訊號ST(n+10)。

偏壓控制電路230’包括電容器C’、第一穩壓及放電電路231’以及第二穩壓及放電電路232’。電容器C’的第一端耦接至偏壓節點A(n+1)。電容器C’的第二端耦接至輸出電路220’。第一穩壓及放電電路231’包括穩壓電晶體M5’、M6’以及下拉電晶體M7’。穩壓電晶體M5’的第一端耦接於偏壓節點A(n+1)。穩壓電晶體M5’的第二端耦接於穩壓節點B(n+1)以接收第(n+1)級複本訊號ST(n+1)。穩壓電晶體M5’的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。穩壓電晶體M6’的第一端耦接於穩壓電晶體M5’的第二端。穩壓電晶體M6’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。穩壓電晶體M6’的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。下拉電晶體M7’的第一端耦接於電容器C的第二端。下拉電晶體M7’的第二端耦接於系統低電壓VSS2。下拉電晶體M7’的控制端接收第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。

第二穩壓及放電電路232’包括穩壓電晶體M8’、M9’以及下拉電晶體M10’。穩壓電晶體M8’的第一端耦接於偏壓節點A(n+1)。穩壓電晶體M8’的第二端耦接於穩壓節點C(n+1)以接收第(n+1)級複本訊號ST(n+1)。穩壓電晶體M8’的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。穩壓電晶體M9’的第一端耦接於穩壓電晶體M8’的第二端。穩壓電晶體M9’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。穩壓電晶體M9’的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。下拉電晶體M10’的第一端耦接於電容器C’的第二端。下拉電晶體M10’的第二端耦接於系統低電壓VSS2。下拉電晶體M10的控制端接收第n級放電控制訊號DS(n)。

放電控制電路240’包括電晶體M11’~M16’。電晶體M11’的第一端以及控制端用以接收參考時脈RK2。在本實施例中，參考時脈RK1的時序相反於參考時脈RK2的時序。舉例來說，參考時脈RK1、RK2會基於至少一畫框（frame）時間進行轉態。電晶體M12’的第一端用以接收第一參考時脈。電晶體M12’的控制端耦接於電晶體M11’的第二端。電晶體M12’的第二端被作為放電控制電路240’的輸出端。電晶體M13’的第一端耦接於電晶體M11’的第二端。電晶體M13’的控制端耦接於偏壓節點A(n+1)。電晶體M13’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M14’的第一端耦接於電晶體M12’的第二端。電晶體M14’的控制端耦接於偏壓節點A(n+1)。電晶體M14’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M15’的第一端耦接於電晶體M11’的第二端。電晶體M15’的控制端耦接於第n級閘極驅動單元GU(n)的偏壓節點A(n)。電晶體M15’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。電晶體M16’的第一端耦接於電晶體M12’的第二端。電晶體M16’的控制端耦接於偏壓節點A(n)。電晶體M16’的第二端耦接於系統低電壓VSS1。

在本實施例中，第n級閘極驅動單元GU(n)內部的電晶體M1、M11~M16、輸出電晶體M2、複本電晶體M3、放電電晶體M4、穩壓電晶體M5、M6、M8、M9以及下拉電晶體M7、M10可以由任意形式的N型薄膜電晶體（Thin-Film Transistor，TFT）來實現。第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)內部的電晶體M1’、M11’~M16’、輸出電晶體M2’、複本電晶體M3’、放電電晶體M4’、穩壓電晶體M5’、M6’、M8’、M9’以及下拉電晶體M7’、M10’可以由任意形式的N型薄膜電晶體來實現。

請同時參考圖3A、圖3B以及圖4，圖4是依據本發明一實施例所繪示的閘極驅動裝置的部分時序圖。在本實施例中，時間區間T1、T2、T3可對應於第n級閘極驅動單元GU(n)的運作時序的至少一部分。在時間區間T1、T2、T3，參考時脈RK1的電壓準位為高電壓準位，參考時脈RK2的電壓準位為低電壓準位。時間區間T2落後於時間區間T1。時間區間T2與時間區間T1之間被預設時間長度TD間隔開。時間區間T3落後於時間區間T2。在時間區間T1的時間點tp1，當接收到高電壓準位的第(n-8)級複本訊號ST(n-8)時，電晶體M1會將系統高電壓VDD的電壓值提供至偏壓節點A(n)，藉以將偏壓節點A(n)的電壓值抬升到第一偏壓值。放電控制電路240的電晶體M13、M14反應於偏壓節點A(n)的第一偏壓值被導通，藉以下拉放電控制電路240的輸出端的電壓準位，藉以使第(n)級放電控制訊號DS(n)的電壓值位於第一電壓準位（低電壓準位）。

在時間區間T1結束時的時間點tp3，第(n-8)級複本訊號ST(n-8)的電壓值下降到低電準位。電晶體M1被斷開。因此，在時間點tp3與tp5之間，偏壓節點A(n)的電壓值會維持於第一偏壓值。

在時間區間T2中，在時間點tp5與tp7之間，外部時脈CK1為高電壓準位。輸出電路220的輸出電晶體M2會反應於偏壓節點A(n)的電壓準位將外部時脈CK1作為第n級閘極驅動訊號G(n)，並輸出具有高電壓準位的第n級閘極驅動訊號G(n)。複本電晶體M3會反應於偏壓節點A(n)的電壓準位將外部時脈CK1作為第n級複本訊號ST(n)。由於第n級閘極驅動訊號G(n)為高電壓準位，因此偏壓控制電路230會藉由電容耦合方式將偏壓節點A(n)的電壓值抬升到第二偏壓值。放電控制電路240的電晶體M13、M14被導通。因此，放電控制電路240會提供具有第一電壓準位（例如是低電壓準位）的第n級放電控制訊號DS(n)。

第一穩壓及放電電路231的穩壓電晶體M5、M6反應於第n級放電控制訊號DS(n)的第一電壓準位被斷開，並依據第n級複本訊號ST(n)的電壓值（例如是15伏特）以防止偏壓節點A(n)發生電壓洩漏。也就是說，在第二時間區間，第一穩壓及放電電路231會在截止狀態進一步地藉由第n級複本訊號ST(n)在穩壓節點B(n)提供穩壓電壓值，藉以支撐位於偏壓節點A(n)的第二偏壓值。因此，第一穩壓及放電電路231能夠防止在高溫環境下因為穩壓電晶體M5、M6至少其中一者的劣化造成偏壓節點A(n)發生電壓洩漏。

同理，在第二時間區間，第二穩壓及放電電路232依據具有第一電壓準位的第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)截止狀態。第二穩壓及放電電路232會在截止狀態藉由第n級複本訊號ST(n)在穩壓節點C(n)提供穩壓電壓值，藉以支撐位於偏壓節點A(n)的第二偏壓值。

在時間區間T2中，在時間點tp7，外部時脈CK1由高電壓準位轉態到低電壓準位。第n級閘極驅動訊號G(n)以及第n級複本訊號ST(n)為低電壓準位。因此，偏壓節點A(n)的電壓值會下降。偏壓節點A(n)的電壓值在時間點tp7與tp9之間例如是維持於第一偏壓值。

在時間區間T3中，在時間點tp9，放電電晶體M4會依據第(n+k)級複本訊號ST(n+k)將偏壓節點A(n)的電壓值下拉到-15伏特，電晶體M13、M14被斷開。由於參考時脈RK1的電壓準位為高電壓準位。因此放電控制電路240提供具有高電壓準位的第n級放電控制訊號DS(n)。第一穩壓及放電電路231會依據具有第二電壓準位（即，高電壓準位）的第n級放電控制訊號DS(n)由截止狀態進入導通狀態。穩壓電晶體M5、M6會依據具有第二電壓準位的第n級放電控制訊號DS(n)被導通。因此，偏壓節點A(n)的電壓值下拉到-15伏特。此外，下拉電晶體M7也依據具有第二電壓準位的第n級放電控制訊號DS(n)被導通。因此，第n級閘極驅動訊號G(n)的電壓值下拉到-12伏特。藉以達到抗雜訊效果。第二穩壓及放電電路232則會依據具有第一電壓準位（即，低電壓準位）的第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)維持截止狀態。

順帶一提，在第一穩壓及放電電路231處於截止狀態的情況下，位於下拉電晶體M7的控制端的電壓值會小於位於下拉電晶體M7的第二端的電壓值。因此，下拉電晶體M7在截止狀態會實現負偏壓補償，藉以防止下拉電晶體M7的劣化。在第二穩壓及放電電路232處於截止狀態的情況下，位於下拉電晶體M10的控制端的電壓值會小於位於下拉電晶體M10的第二端的電壓值。因此，下拉電晶體M10在截止狀態會實現負偏壓補償，藉以防止下拉電晶體M10的劣化。在時間區間T3中，位於輸出電晶體M2的控制端的電壓值會小於位於輸出電晶體M2的第二端的電壓值。因此，輸出電晶體M2在時間區間T3會實現負偏壓補償，藉以防止輸出電晶體M2的劣化。

同理，第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)在時間點tp2與tp10之間所執行的操作相似於第n級閘極驅動單元GU(n)在時間點tp1與tp9之間所執行的上述操作。由於參考時脈RK2的電壓準位為低電壓準位。因此，第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)的放電控制電路240’並不會產生具有第二電壓準位的第(n+1)級放電控制訊號DS(n+1)。應注意的是，在時間點tp8與tp10之間，第一穩壓及放電電路231’並不會下拉偏壓節點A(n+1)的電壓值以及第(n+1)級閘極驅動訊號G(n+1)的電壓值。而是由第二穩壓及放電電路232’下拉偏壓節點A(n+1)的電壓值以及第(n+1)級閘極驅動訊號的電壓值。因此，第一穩壓及放電電路231’以及電晶體M11’、M12’可以休息。

同理可推，在其他的畫框時間，參考時脈RK1的電壓準位為低電壓準位，參考時脈RK2的電壓準位為高電壓準位。在時間點tp7與tp9之間，第n級閘極驅動單元GU(n)的第一穩壓及放電電路231並不會下拉偏壓節點A(n)的電壓值以及第n級閘極驅動訊號的電壓值。而是由第二穩壓及放電電路232下拉偏壓節點A(n)的電壓值以及第n級閘極驅動訊號的電壓值。因此，第一穩壓及放電電路231以及電晶體M11、M12可以休息。

請參考圖5，圖5是依據本發明第二實施例所繪示的閘極驅動裝置示意圖。在本實施例中，閘極驅動裝置200包括彼此串聯耦接的多個閘極驅動單元。舉例來說，在所述多個閘極驅動單元當中，第n級閘極驅動單元GU(n)會依據外部時脈CK1、系統高電壓VDD、系統低電壓VSS1、VSS2、參考時脈RK1、第(n-8)級複本訊號ST(n-8)以及第(n+9)級複本訊號ST(n+9)以提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號ST(n)。第(n+9)級複本訊號ST(n+9)來自於第(n+9)級閘極驅動單元GU(n+9)。第(n+1)級閘極驅動單元GU(n+1)會依據外部時脈CK2、系統高電壓VDD、系統低電壓VSS1、VSS2、參考時脈RK2、第(n-7)級複本訊號ST(n-7)以及第(n+10)級複本訊號ST(n+10)以提供第(n+1)級閘極驅動訊號以及第(n+1)級複本訊號ST(n+1)，依此類推。

綜上所述，在第一時間區間，本發明的第n級閘極驅動單元依據第(n-m)級複本訊號對將偏壓節點進行充電。在第二時間區間，第n級閘極驅動單元依據偏壓節點的偏壓值以及對應的外部時脈提供第n級閘極驅動訊號以及第n級複本訊號。第二時間區間落後於第一時間區間並且第二時間區間與第一時間區間相隔預設時間長度。偏壓節點能夠在更早的時間點被充電。因此，閘極驅動裝置的偏壓節點能夠在低溫條件下達到足夠的電壓。第n級閘極驅動單元還能夠在第二時間區間依據第n級複本訊號提供穩壓電壓值以防止偏壓節點發生電壓洩漏。如此一來，閘極驅動裝置能夠在高溫條件下防止偏壓節點發生電壓洩漏。基於上述，本發明的閘極驅動裝置在極端溫度下可具有高信賴性。

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、200:閘極驅動裝置 110、210、210’:電源電路 120、220、220’:輸出電路 130、230、230’:偏壓控制電路 140、240、240’:放電控制電路 231、231’:第一穩壓及放電電路 232、232’:第二穩壓及放電電路 A(n)、A(n+1):偏壓節點 B(n)、B(n+1)、C(n)、C(n+1):穩壓節點 C、C’:電容器 CK1、CK2、CK3、CK9、CK10:外部時脈 DS(n):第n級放電控制訊號 DS(n+1):第(n+1)級放電控制訊號 G(n):第n級閘極驅動訊號 G(n+1):第(n+1)級閘極驅動訊號 G(n+2):第(n+2)級閘極驅動訊號 G(n+8):第(n+8)級閘極驅動訊號 G(n+9):第(n+9)級閘極驅動訊號 GU(n):第n級閘極驅動單元 GU(n+1):第(n+1)級閘極驅動單元 GU(n+2):第(n+2)級閘極驅動單元 GU(n+8):第(n+8)級閘極驅動單元 GU(n+9):第(n+9)級閘極驅動單元 M1、M1’、M11~M16、M11’~M16’:電晶體 M2、M2’:輸出電晶體 M3、M3’:複本電晶體 M4、M4’:放電電晶體 M5、M5’、M6、M6’、M8、M8’、M9、M9’:穩壓電晶體 M7、M7’、M10、M10’:下拉電晶體 RK1、RK2:參考時脈 ST(n):第n級複本訊號 ST(n-m):第(n-m)級複本訊號 ST(n-6):第(n-6)級複本訊號 ST(n-7):第(n-7)級複本訊號 ST(n-8):第(n-8)級複本訊號 ST(n+1):第(n+1)級複本訊號 ST(n+8):第(n+8)級複本訊號 ST(n+9):第(n+9)級複本訊號 ST(n+10):第(n+10)級複本訊號 ST(n+11):第(n+11)級複本訊號 ST(n+12):第(n+12)級複本訊號 ST(n+13):第(n+13)級複本訊號 ST(n+k):第(n+k)級複本訊號 T1、T2、T3:時間區間 TD:預設時間長度 tp1~tp10:時間點 VDD:系統高電壓 VSS1、VSS2:系統低電壓

圖1是依據本發明第一實施例所繪示的閘極驅動裝置示意圖。 圖2是依據本發明第一實施例所繪示的第n級閘極驅動單元的電路示意圖。 圖3A是依據本發明第二實施例所繪示的第n級閘極驅動單元的電路示意圖。 圖3B是依據本發明第二實施例所繪示的第(n+1)級閘極驅動單元的電路示意圖。 圖4是依據本發明一實施例所繪示的閘極驅動裝置的部分時序圖。 圖5是依據本發明第二實施例所繪示的閘極驅動裝置示意圖。

110:電源電路

120:輸出電路

130:偏壓控制電路

140:放電控制電路

A(n):偏壓節點

CK1:外部時脈

DS(n):第n級放電控制訊號

G(n):第n級閘極驅動訊號

GU(n):第n級閘極驅動單元

ST(n):第n級複本訊號

ST(n-m):第(n-m)級複本訊號

VDD:系統高電壓

Claims (13)

1. 一種閘極驅動裝置，包括：多個閘極驅動單元，該些閘極驅動單元串聯耦接，其中該些閘極驅動單元中的一第n級閘極驅動單元包括：一電源電路，經配置以在一第一時間區間依據一第n-m級複本訊號將一偏壓節點的一低偏壓值充電至一第一偏壓值；一輸出電路，藉由該偏壓節點與該電源電路耦接，經配置以在一第二時間區間依據該偏壓節點以及對應的一外部時脈提供一第n級閘極驅動訊號以及一第n級複本訊號，其中該第二時間區間落後於該第一時間區間並且該第二時間區間與該第一時間區間相隔一預設時間長度；以及一偏壓控制電路，耦接於該偏壓節點，具有一第一穩壓節點，經配置以：在該第二時間區間，將該偏壓節點的電壓值由該第一偏壓值抬升到一第二偏壓值，並且依據該第n級複本訊號在該第一穩壓節點提供一穩壓電壓值以防止該偏壓節點發生電壓洩漏，並且在落後於該第二時間區間的一第三時間區間，將該偏壓節點的電壓值下拉到該低偏壓值，其中n以及m分別為正整數，並且n-m大於或等於1。
2. 如請求項1所述的閘極驅動裝置，其中：該偏壓控制電路包括： 一電容器，該電容器的第一端耦接至該偏壓節點，該電容器的第二端耦接至該輸出電路，並且在該第二時間區間，該電容器的第二端接收到該第n級複本訊號，使該第n級閘極驅動單元藉由電容耦合方式將該偏壓節點的電壓值抬升到該第二偏壓值。
3. 如請求項2所述的閘極驅動裝置，其中該偏壓控制電路還包括：一第一穩壓及放電電路，經配置以：在該第二時間區間，反應於一第n級放電控制訊號的第一電壓準位進入一截止狀態，並反應於該第n級複本訊號的電壓值提供在該第一穩壓節點產生一穩壓電壓值，並且在該第三時間區間，反應於該第n級放電控制訊號的第二電壓準位進入一導通狀態，藉以將該偏壓節點的電壓值下拉到該低偏壓值。
4. 如請求項3所述的閘極驅動裝置，其中該第一穩壓及放電電路包括：一第一穩壓電晶體，該第一穩壓電晶體的第一端耦接於該偏壓節點，該第一穩壓電晶體的第二端耦接於該第一穩壓節點以接收該第n級複本訊號，該第一穩壓電晶體的控制端接收該第n級放電控制訊號；以及一第二穩壓電晶體，該第二穩壓電晶體的第一端耦接於該第一穩壓電晶體的第二端，該第二穩壓電晶體的第二端耦接於一第 一系統低電壓，該第二穩壓電晶體的控制端接收該第n級放電控制訊號。
5. 如請求項4所述的閘極驅動裝置，其中在該第二時間區間，該第一穩壓電晶體以及該第二穩壓電晶體反應於該第n級放電控制訊號的第一電壓準位被斷開，並依據該第n級複本訊號的電壓值以防止該偏壓節點發生電壓洩漏。
6. 如請求項5所述的閘極驅動裝置，其中該第一穩壓及放電電路還包括：一第一下拉電晶體，該第一下拉電晶體的第一端耦接於該電容器的第二端，該第一下拉電晶體的第二端耦接於一第二系統低電壓，該第一下拉電晶體的控制端接收該第n級放電控制訊號。
7. 如請求項4所述的閘極驅動裝置，其中該偏壓控制電路還包括：一第二穩壓及放電電路，經配置以：在該第二時間區間，反應於一第n+1級放電控制訊號的第一電壓準位進入該截止狀態，並反應於該第n級複本訊號的電壓值提供在一第二穩壓節點產生該穩壓電壓值，並且在該第三時間區間，反應於該第n+1級放電控制訊號的第二電壓準位進入該導通狀態，藉以將該偏壓節點的電壓值下拉到該低偏壓值。
8. 如請求項7所述的閘極驅動裝置，其中該第二穩壓及放電電路包括： 一第三穩壓電晶體，該第三穩壓電晶體的第一端耦接於該偏壓節點，該第三穩壓電晶體的第二端耦接於該第二穩壓節點以接收該第n級複本訊號，該第三穩壓電晶體的控制端接收該第n+1級放電控制訊號；以及一第四穩壓電晶體，該第四穩壓電晶體的第一端耦接於該第三穩壓電晶體的第二端，該第四穩壓電晶體的第二端耦接於該第一系統低電壓，該第四穩壓電晶體的控制端接收該第n+1級放電控制訊號。
9. 如請求項8所述的閘極驅動裝置，其中在該第二時間區間，該第三穩壓電晶體以及該第四穩壓電晶體反應於該第n+1級放電控制訊號的第一電壓準位被斷開，並依據該第n級複本訊號的電壓值以防止該偏壓節點發生電壓洩漏。
10. 如請求項5所述的閘極驅動裝置，其中第n級閘極驅動單元還包括：一第n級放電控制電路，耦接於該偏壓節點，經配置以在該第三時間區間依據該偏壓節點的該低偏壓值以及一第一參考時脈提供該第n級放電控制訊號。
11. 如請求項10所述的閘極驅動裝置，其中該些閘極驅動單元中的一第n+1級閘極驅動單元包括：一第n+1級放電控制電路，耦接於該偏壓節點，經配置以在該第三時間區間依據該低偏壓值以及一第二參考時脈提供該第n+1級放電控制訊號。
12. 如請求項11所述的閘極驅動裝置，其中該第一參考時脈的時序相反於該第二參考時脈的時序。
13. 如請求項1所述的閘極驅動裝置，其中該輸出電路包括：一輸出電晶體，該輸出電晶體的第一端接收該外部時脈，該輸出電晶體的控制端耦接於該偏壓節點，該輸出電晶體的第二端輸出該第n級閘極驅動訊號；一複本電晶體，該複本電晶體的第一端接收該外部時脈，該複本電晶體的控制端耦接於該偏壓節點，該複本電晶體的第二端輸出該第n級複本訊號；以及一放電電晶體，耦接於該偏壓節點，經配置以依據一第n+k級複本訊號將該偏壓節點的電壓值下拉到該低偏壓值，其中k為正整數。

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