台湾专利TW201301231A 閘極驅動電路

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专利摘要:
一種閘極驅動電路包含一用來感應溫度以輸出感測電壓的感溫單元、一用來將感測電壓與參考電壓作比較以輸出控制電壓的比較單元、一用來根據控制電壓以控制預充電運作的充電控制模組、以及複數級移位暫存器。每一級移位暫存器包含一用來根據第一輸入訊號以輸出驅動控制電壓的輸入單元、一用來根據系統時脈以輸出驅動電壓的時脈輸入單元、一用來根據驅動控制電壓與驅動電壓以輸出閘極訊號的驅動單元、及一用來根據第二輸入訊號以下拉閘極訊號與驅動控制電壓的下拉單元，其中驅動電壓另受控於預充電運作，據以提高驅動能力。
公开号:TW201301231A
申请号:TW100122854
申请日:2011-06-29
公开日:2013-01-01
发明作者:Kang-Yi Liu
申请人:Au Optronics Corp；
IPC主号:G09G3-00

专利说明:
閘極驅動電路
本發明係有關於一種閘極驅動電路，尤指一種具高驅動能力之閘極驅動電路。
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，據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、源極驅動電路以及閘極驅動電路。源極驅動電路係用來提供複數資料訊號至複數畫素單元。閘極驅動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，從而控制複數資料訊號的寫入運作。因此，閘極驅動電路即為控制資料訊號寫入操作的關鍵性元件。
然而，在習知閘極驅動電路的運作中，每一級移位暫存器所提供之閘極訊號並無法隨著系統時脈的準位切換而由低準位電壓快速上昇至高準位電壓，如此畫素單元之充電率就難以提昇。若為提昇畫素單元之充電率而將每一級移位暫存器之驅動電晶體尺寸加大，則整體功率消耗會隨之大幅增加。此外，在基於GOA(Gate-driver On Array)架構的液晶顯示裝置中，閘極驅動電路之複數級移位暫存器係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，然而各級移位暫存器的驅動電晶體係為具低驅動能力的非晶矽薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)，且非晶矽薄膜電晶體之驅動能力係隨溫度降低而顯著下降，故在低溫開機時，若驅動電晶體之汲源極壓降不夠大，則難以提供高導通驅動電流以執行開機即時正常顯示之運作，甚至可能發生無法啟動的情況。
依據本發明之實施例，揭露一種閘極驅動電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線。此種閘極驅動電路包含感溫單元、比較單元、充電控制模組、以及複數級移位暫存器。感溫單元係用來感應溫度以輸出感測電壓。電連接於感溫單元的比較單元係用來將感測電壓與參考電壓作比較以輸出控制電壓。電連接於比較單元的充電控制模組係用來根據控制電壓以控制預充電運作。該些級移位暫存器之第N級移位暫存器包含輸入單元、時脈輸入單元、驅動單元、及下拉單元。輸入單元係用來根據第一輸入訊號以輸出驅動控制電壓。電連接於充電控制模組的時脈輸入單元係用來根據系統時脈以輸出驅動電壓，其中驅動電壓另受控於上述預充電運作。電連接於輸入單元、時脈輸入單元、充電控制模組與對應閘極線的驅動單元係用來根據驅動控制電壓與驅動電壓以輸出對應閘極訊號至對應閘極線。電連接於輸入單元與對應閘極線的下拉單元係用來根據第二輸入訊號以下拉對應閘極訊號與驅動控制電壓。
下文依本發明閘極驅動電路，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閘極驅動電路的示意圖。如第1圖所示，閘極驅動電路10包含感溫單元310、比較單元320、第一充電控制模組330、第二充電控制模組340、電源模組900、以及複數級移位暫存器100，其中該些級移位暫存器100只顯示第N級移位暫存器100_N與第(N+1)級移位暫存器100_N+1以方便說明，其餘級移位暫存器100係類似於第N級移位暫存器100_N或第(N+1)級移位暫存器100_N+1，不另贅述。電源模組900包含用來提供參考電流Ir的第一電流源910、用來提供參考電壓Vr的電壓源920、用來提供驅動電流Id的第二電流源930、用來提供第一充電電流Ic1的第三電流源940、以及用來提供第二充電電流Ic2的第四電流源950。
電連接於第一電流源910的感溫單元310係用來感應溫度以輸出感測電壓Vs。電連接於感溫單元310、電壓源920與第二電流源930的比較單元320係用來將感測電壓Vs與參考電壓Vr作比較以輸出控制電壓Vcmp。電連接於比較單元320與第三電流源940的第一充電控制模組330係用來根據控制電壓Vcmp以控制第一預充電運作。電連接於比較單元320與第四電流源950的第二充電控制模組340係用來根據控制電壓Vcmp以控制第二預充電運作。第N級移位暫存器100_N係用來根據閘極訊號SGn-1、閘極訊號SGn+1與第一時脈CK1以產生閘極訊號SGn。第(N+1)級移位暫存器100_N+1係用來根據閘極訊號SGn、閘極訊號SGn+2與反相於第一時脈CK1之第二時脈CK2以產生閘極訊號SGn+1。請注意，該些級移位暫存器100所進行之閘極訊號掃描運作並不限於上述二時脈驅動機制，譬如亦可基於習知四時脈驅動機制以進行閘極訊號掃描運作。
第N級移位暫存器100_N包含第一輸入單元110、第一時脈輸入單元120、第一驅動單元130、及第一下拉單元140。第一輸入單元110係用來根據閘極訊號SGn-1以輸出驅動控制電壓VQn。電連接於第一充電控制模組330的第一時脈輸入單元120係用來根據第一時脈CK1以輸出驅動電壓Vdr_N，其中驅動電壓Vdr_N另受控於第一預充電運作。第一驅動單元130電連接於第一輸入單元110、第一時脈輸入單元120、第一充電控制模組330、及用以傳輸閘極訊號SGn之閘極線GLn。第一驅動單元130係用來根據驅動控制電壓VQn與驅動電壓Vdr_N以輸出閘極訊號SGn。電連接於第一輸入單元110與閘極線GLn的第一下拉單元140係用來根據閘極訊號SGn+1以下拉閘極訊號SGn與驅動控制電壓VQn。
第(N+1)級移位暫存器100_N+1包含第二輸入單元210、第二時脈輸入單元220、第二驅動單元230、及第二下拉單元240。電連接於第N級移位暫存器100_N的第二輸入單元210係用來根據閘極訊號SGn以輸出驅動控制電壓VQn+1。電連接於第二充電控制模組340的第二時脈輸入單元220係用來根據第二時脈CK2以輸出驅動電壓Vdr_N+1，其中驅動電壓Vdr_N+1另受控於第二預充電運作。第二驅動單元230係電連接於第二輸入單元210、第二時脈輸入單元220、第二充電控制模組340、及用以傳輸閘極訊號SGn+1之閘極線GLn+1。第二驅動單元230係用來根據驅動控制電壓VQn+1與驅動電壓Vdr_N+1以輸出閘極訊號SGn+1。電連接於第二輸入單元210與閘極線GLn+1的第二下拉單元240係用來根據閘極訊號SGn+2以下拉閘極訊號SGn+1與驅動控制電壓VQn+1。
第一充電控制模組330包含第一單向導通單元331與第一電流控制單元335。電連接於第三電流源940的第一單向導通單元331係用來對第一充電電流Ic1執行單向導通運作，據以避免發生反向第一充電電流Ic1之電流饋入第三電流源940。第一電流控制單元335係電連接於比較單元320、第一單向導通單元331、第一時脈輸入單元120與第一驅動單元130。第一電流控制單元335係用來根據控制電壓Vcmp與第一充電電流Ic1控制用來上拉驅動電壓Vdr_N的第一預充電運作。第二充電控制模組340包含第二單向導通單元341與第二電流控制單元345。電連接於第四電流源950的第二單向導通單元341係用來對第二充電電流Ic2執行單向導通運作，據以避免發生反向第二充電電流Ic2之電流饋入第四電流源950。第二電流控制單元345係電連接於比較單元320、第二單向導通單元341、第二時脈輸入單元220與第二驅動單元230。第二電流控制單元345係用來根據控制電壓Vcmp與第二充電電流Ic2控制用來上拉驅動電壓Vdr_N+1的第二預充電運作。
在第1圖的實施例中，比較單元320包含第一電晶體321、第二電晶體322、第三電晶體323與第四電晶體324，第一單向導通單元331包含第五電晶體333，第一電流控制單元335包含第六電晶體337，第二單向導通單元341包含第七電晶體343，第二電流控制單元345包含第八電晶體347，第一時脈輸入單元120包含第九電晶體121，第一輸入單元110包含第十電晶體111，第一驅動單元130包含第十一電晶體131，第一下拉單元140包含第十二電晶體141與第十三電晶體142，第二時脈輸入單元220包含第九電晶體221，第二輸入單元210包含第十電晶體211，第二驅動單元230包含第十一電晶體231，第二下拉單元240包含第十二電晶體241與第十三電晶體242。此外，感溫單元310包含串接之複數電晶體315_1～315_K，其中每一電晶體具有一用來輸入參考電流Ir的第一端、一電連接於第一端的閘極端、及一用來輸出參考電流Ir的第二端，而該些電晶體315_1～315_K之第一端係電連接於第一電流源910並用來輸出感測電壓Vs，基本上感溫單元310係利用電晶體臨界電壓隨溫度改變而變化之效應以提供感測電壓Vs。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；TFT)、場效電晶體(Field Effect Transistor；FET)或其他具開關切換功能的元件。
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二電流源930以接收驅動電流Id，閘極端電連接於感溫單元310以接收感測電壓Vs，第二端用來輸出控制電壓Vcmp。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之第一端，閘極端電連接於電壓源920以接收參考電壓Vr。第三電晶體323具有一電連接於第一電晶體321之第二端的第一端、一電連接於第二電晶體322之第二端的閘極端、及一用來接收電源電壓的第二端。第四電晶體324包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第二電晶體322之第二端的，第二端用來接收電源電壓。
第五電晶體333包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第三電流源940，第二端電連接於第一電流控制單元335。第六電晶體337具有一電連接於第五電晶體333之第二端的第一端、一電連接於比較單元320以接收控制電壓Vcmp的閘極端、及一電連接於第一時脈輸入單元120與第一驅動單元130的第二端。第七電晶體343包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端電連接於第四電流源950，第二端電連接於第二電流控制單元345。第八電晶體347具有一電連接於第七電晶體343之第二端的第一端、一電連接於比較單元320以接收控制電壓Vcmp的閘極端、及一電連接於第二時脈輸入單元220與第二驅動單元230的第二端。
第九電晶體121包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端及閘極端用來接收第一時脈CK1，第二端用來輸出驅動電壓Vdr_N。第十電晶體111包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端及閘極端用來接收閘極訊號SGn-1，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第十一電晶體131具有一電連接於第九電晶體121之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體111之第二端的閘極端、及一電連接於閘極線GLn的第二端。第十二電晶體141具有一電連接於閘極線GLn的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+1的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十三電晶體142具有一電連接於第十電晶體111之第二端的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+1的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。
第九電晶體221包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端及閘極端用來接收第二時脈CK2，第二端用來輸出驅動電壓Vdr_N+1。第十電晶體211包含第一端、第二端與閘極端，其中第一端及閘極端用來接收閘極訊號SGn，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn+1。第十一電晶體231具有一電連接於第九電晶體221之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體211之第二端的閘極端、及一電連接於閘極線GLn+1的第二端。第十二電晶體241具有一電連接於閘極線GLn+1的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+2的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十三電晶體242具有一電連接於第十電晶體211之第二端的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+2的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。
第2圖為第1圖所示之閘極驅動電路的工作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時脈CK1、第二時脈CK2、閘極訊號SGn-1、驅動控制電壓VQn、閘極訊號SGn、驅動控制電壓VQn+1、閘極訊號SGn+1、以及閘極訊號SGn+2。參閱第2圖與第1圖，於時段T1內，閘極訊號SGn-1之高準位電壓可導通第十電晶體111，據以將驅動控制電壓VQn上拉至第一高電壓Vh1。於時段T2內，第一時脈CK1之高準位電壓可導通第九電晶體121以上拉驅動電壓Vdr_N，此時驅動電壓Vdr_N之昇緣可透過第十一電晶體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，進而導通第十一電晶體131以將閘極訊號SGn上拉至高準位電壓。此外，閘極訊號SGn之高準位電壓可導通第十電晶體211，據以將驅動控制電壓VQn+1上拉至第一高電壓Vh1。
於時段T3內，第二時脈CK2之高準位電壓可導通第九電晶體221以上拉驅動電壓Vdr_N+1，此時驅動電壓Vdr_N+1之昇緣可透過第十一電晶體231之元件電容耦合作用將驅動控制電壓VQn+1上拉至第二高電壓Vh2，進而導通第十一電晶體231以將閘極訊號SGn+1上拉至高準位電壓。此外，閘極訊號SGn+1之高準位電壓可導通第十二電晶體141與第十三電晶體142，據以分別下拉閘極訊號SGn與驅動控制電壓VQn至電源電壓Vss。於時段T4內，閘極訊號SGn+2之高準位電壓可導通第十二電晶體241與第十三電晶體242，據以分別下拉閘極訊號SGn+1與驅動控制電壓VQn+1至電源電壓Vss。
第3圖為第1圖所示之感測電壓及控制電壓對溫度變化之示意圖，其中橫軸為溫度軸。由於操作溫度越低則電晶體臨界電壓越高，故第3圖顯示感測電壓Vs係隨操作溫度下降而上昇。參閱第1圖至第3圖，當操作溫度高於臨界溫度Tth時，感測電壓Vs係低於參考電壓Vr，而比較單元320即根據低於參考電壓Vr之感測電壓Vs以輸出具第一電壓準位Vx1之控制電壓Vcmp，此時即使不執行第一預充電運作及第二預充電運作，該些級移位暫存器100亦能正常運作，故具第一電壓準位Vx1之控制電壓Vcmp係用來截止第六電晶體337與第八電晶體347以分別除能第一預充電運作及第二預充電運作，據以降低功率消耗。
當操作溫度低於臨界溫度Tth時，感測電壓Vs係高於參考電壓Vr，而比較單元320即根據高於參考電壓Vr之感測電壓Vs以輸出具第二電壓準位Vx2之控制電壓Vcmp，此時若不執行第一預充電運作及第二預充電運作，則該些級移位暫存器100係無法正常運作，故具第二電壓準位Vx2之控制電壓Vcmp係用來導通第六電晶體337與第八電晶體347以分別致能第一預充電運作及第二預充電運作，據以提高該些級移位暫存器100之驅動能力。亦即，在閘極驅動電路10的運作中，於第2圖所示之時段T1內，可透過對第十一電晶體131之元件電容執行第一預充電運作而將驅動電壓Vdr_N預先提昇至高準位電壓，據以預先提高第十一電晶體131之汲源極壓降，其後，第十一電晶體131在時段T2內導通時就可即時提供高導通驅動電流以進行開機即時顯示之運作。同理，於時段T2內，可透過對第十一電晶體231之元件電容執行第二預充電運作而將驅動電壓Vdr_N+1預先提昇至高準位電壓，據以預先提高第十一電晶體231之汲源極壓降，其後，第十一電晶體231在時段T3內導通時就可即時提供高導通驅動電流以進行開機即時顯示之運作。
請注意，第一時脈輸入單元120及第二時脈輸入單元220的電路運作實質上係為單向導通運作，亦即在時段T1內，第一時脈CK1之低準位電壓會截止第九電晶體121，而第一預充電運作就可將驅動電壓Vdr_N預先提昇至高準位電壓。同理，在時段T2內，第二時脈CK2之低準位電壓會截止第九電晶體221，而第二預充電運作就可將驅動電壓Vdr_N+1預先提昇至高準位電壓。由上述可知，閘極驅動電路10在低溫開機時，可藉由第一預充電運作與第二預充電運作的輔助以顯著提昇該些級移位暫存器100之驅動能力，據以達到開機即時正常顯示的目的。
第4圖為本發明第二實施例之閘極驅動電路的示意圖。如第4圖所示，閘極驅動電路20係類似於第1圖所示之閘極驅動電路10，主要差異在於將該些級移位暫存器100置換為複數級移位暫存器500，其中第N級移位暫存器100_N係被置換為第N級移位暫存器500_N，且第(N+1)級移位暫存器100_N+1係被置換為第(N+1)級移位暫存器500_N+1。第N級移位暫存器500_N係用來根據啟始脈波訊號STn-1、閘極訊號SGn+1與第一時脈CK1以產生閘極訊號SGn與啟始脈波訊號STn。第(N+1)級移位暫存器500_N+1係用來根據啟始脈波訊號STn、閘極訊號SGn+2與反相於第一時脈CK1之第二時脈CK2以產生閘極訊號SGn+1與啟始脈波訊號STn+1。請注意，該些級移位暫存器500所進行之閘極訊號掃描運作並不限於上述二時脈驅動機制，譬如亦可基於習知四時脈驅動機制以進行閘極訊號掃描運作。
第N級移位暫存器500_N包含第一輸入單元510、第一時脈輸入單元520、第一驅動單元530、第一下拉單元540、及第一進位單元550。第一輸入單元510係用來根據啟始脈波訊號STn-1以輸出驅動控制電壓VQn。電連接於第一充電控制模組330的第一時脈輸入單元520係用來根據第一時脈CK1以輸出驅動電壓Vdr_N，其中驅動電壓Vdr_N另受控於第一預充電運作。第一驅動單元530電連接於第一輸入單元510、第一時脈輸入單元520、第一充電控制模組330與用以傳輸閘極訊號SGn之閘極線GLn。第一驅動單元530係用來根據驅動控制電壓VQn與驅動電壓Vdr_N以輸出閘極訊號SGn。電連接於第一輸入單元510、第一時脈輸入單元520與第一充電控制模組330的第一進位單元550係用來根據驅動控制電壓VQn與驅動電壓Vdr_N以輸出啟始脈波訊號STn。電連接於第一輸入單元510、第一進位單元550與閘極線GLn的第一下拉單元540係用來根據閘極訊號SGn+1以下拉閘極訊號SGn、啟始脈波訊號STn與驅動控制電壓VQn。在另一實施例中，第一下拉單元540係用來根據啟始脈波訊號STn+1以下拉閘極訊號SGn、啟始脈波訊號STn與驅動控制電壓VQn。
第(N+1)級移位暫存器500_N+1包含第二輸入單元610、第二時脈輸入單元620、第二驅動單元630、第二下拉單元640、及第二進位單元650。電連接於第N級移位暫存器500_N的第二輸入單元610係用來根據啟始脈波訊號STn以輸出驅動控制電壓VQn+1。電連接於第二充電控制模組340的第二時脈輸入單元620係用來根據第二時脈CK2以輸出驅動電壓Vdr_N+1，其中驅動電壓Vdr_N+1另受控於第二預充電運作。第二驅動單元630係電連接於第二輸入單元610、第二時脈輸入單元620、第二充電控制模組340與用以傳輸閘極訊號SGn+1之閘極線GLn+1。第二驅動單元630係用來根據驅動控制電壓VQn+1與驅動電壓Vdr_N+1以輸出閘極訊號SGn+1。電連接於第二輸入單元610、第二時脈輸入單元620與第二充電控制模組340的第二進位單元650係用來根據驅動控制電壓VQn+1與驅動電壓Vdr_N+1以輸出啟始脈波訊號STn+1。電連接於第二輸入單元610、第二進位單元650與閘極線GLn+1的第二下拉單元640係用來根據閘極訊號SGn+2以下拉閘極訊號SGn+1、啟始脈波訊號STn+1與驅動控制電壓VQn+1。同理，在另一實施例中，第二下拉單元640係用來根據啟始脈波訊號STn+2(未顯示)以下拉閘極訊號SGn+1、啟始脈波訊號STn+1與驅動控制電壓VQn+1。
在第4圖的實施例中，第一時脈輸入單元520包含第九電晶體521，第一輸入單元510包含第十電晶體511，第一驅動單元530包含第十一電晶體531，第一下拉單元540包含第十二電晶體541、第十三電晶體542與第十五電晶體543，第一進位單元550包含第十四電晶體551，第二時脈輸入單元620包含第九電晶體621，第二輸入單元610包含第十電晶體611，第二驅動單元630包含第十一電晶體631，第二下拉單元640包含第十二電晶體641、第十三電晶體642與第十五電晶體643，第二進位單元650包含第十四電晶體651。
第九電晶體521包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端用來接收第一時脈CK1，第二端用來輸出驅動電壓Vdr_N。第十電晶體511包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端用來接收啟始脈波訊號STn-1，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn。第十一電晶體531具有一電連接於第九電晶體521之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體511之第二端的閘極端、及一電連接於閘極線GLn的第二端。第十四電晶體551具有一電連接於第九電晶體521之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體511之第二端的閘極端、及一用來輸出啟始脈波訊號STn的第二端。第十二電晶體541具有一電連接於閘極線GLn的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+1的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十三電晶體542具有一電連接於第十電晶體511之第二端的第一端、一電連接於第十二電晶體541之閘極端的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十五電晶體543具有一電連接於第十四電晶體551之第二端的第一端、一電連接於第十二電晶體541之閘極端的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。在另一實施例中，第十二電晶體541之閘極端係用來接收啟始脈波訊號STn+1。
第九電晶體621包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端用來接收第二時脈CK2，第二端用來輸出驅動電壓Vdr_N+1。第十電晶體611包含第一端、第二端及閘極端，其中第一端與閘極端用來接收啟始脈波訊號STn，第二端用來輸出驅動控制電壓VQn+1。第十一電晶體631具有一電連接於第九電晶體621之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體611之第二端的閘極端、及一電連接於閘極線GLn+1的第二端。第十四電晶體651具有一電連接於第九電晶體621之第二端的第一端、一電連接於第十電晶體611之第二端的閘極端、及一用來輸出啟始脈波訊號STn+1的第二端。第十二電晶體641具有一電連接於閘極線GLn+1的第一端、一用來接收閘極訊號SGn+2的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十三電晶體642具有一電連接於第十電晶體611之第二端的第一端、一電連接於第十二電晶體641之閘極端的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。第十五電晶體643具有一電連接於第十四電晶體651之第二端的第一端、一電連接於第十二電晶體641之閘極端的閘極端、及一用來接收電源電壓Vss的第二端。同理，在另一實施例中，第十二電晶體641之閘極端係用來接收啟始脈波訊號STn+2(未顯示)。
在閘極驅動電路20的電路運作中，當操作溫度高於臨界溫度Tth時，第一充電控制模組330與第二充電控制模組340分別除能第一預充電運作及第二預充電運作以降低功率消耗。當操作溫度低於臨界溫度Tth時，第一充電控制模組330與第二充電控制模組340分別致能第一預充電運作及第二預充電運作以提高該些級移位暫存器500輸出閘極訊號與啟始脈波訊號的驅動能力，故閘極驅動電路20亦具有低溫開機即時正常顯示的功能。
綜上所述，藉由第一預充電運作與第二預充電運作的輔助運作，本發明閘極驅動電路可在低溫開機時，顯著提高閘極訊號的輸出驅動能力，據以達到開機即時正常顯示的目的。
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。
10、20．．．閘極驅動電路
100、500．．．移位暫存器
100_N、500_N．．．第N級移位暫存器
100_N+1、500_N+1．．．第(N+1)級移位暫存器
110、510．．．第一輸入單元
111、211、511、611．．．第十電晶體
120、520．．．第一時脈輸入單元
121、221、521、621．．．第九電晶體
130、530．．．第一驅動單元
131、231、531、631．．．第十一電晶體
140、540．．．第一下拉單元
141、241、541、641．．．第十二電晶體
142、242、542、642．．．第十三電晶體
210、610．．．第二輸入單元
220、620．．．第二時脈輸入單元
230、630．．．第二驅動單元
240、640．．．第二下拉單元
310．．．感溫單元
315_1～315_K．．．電晶體
320．．．比較單元
321．．．第一電晶體
322．．．第二電晶體
323．．．第三電晶體
324．．．第四電晶體
330．．．第一充電控制模組
331．．．第一單向導通單元
333．．．第五電晶體
335．．．第一電流控制單元
337．．．第六電晶體
340．．．第二充電控制模組
341．．．第二單向導通單元
343．．．第七電晶體
345．．．第二電流控制單元
347．．．第八電晶體
543、643．．．第十五電晶體
550．．．第一進位單元
551、651．．．第十四電晶體
650．．．第二進位單元
900．．．電源模組
910．．．第一電流源
920．．．電壓源
930．．．第二電流源
940．．．第三電流源
950．．．第四電流源
CK1．．．第一時脈
CK2．．．第二時脈
GLn、GLn+1．．．閘極線
Ic1．．．第一充電電流
Ic2．．．第二充電電流
Id．．．驅動電流
Ir．．．參考電流
SGn-1、SGn、SGn+1、SGn+2．．．閘極訊號
STn-1、STn、STn+1．．．啟始脈波訊號
T1、T2、T3、T4．．．時段
Tth．．．臨界溫度
Vcmp．．．控制電壓
Vdr_N、Vdr_N+1．．．驅動電壓
Vh1．．．第一高電壓
Vh2．．．第二高電壓
VQn、VQn+1．．．驅動控制電壓
Vr．．．參考電壓
Vs．．．感測電壓
Vss．．．電源電壓
Vx1．．．第一電壓準位
Vx2．．．第二電壓準位
第1圖為本發明第一實施例之閘極驅動電路的示意圖。
第2圖為第1圖所示之閘極驅動電路的工作相關訊號波形示意圖，其中橫軸為時間軸。
第3圖為第1圖所示之感測電壓及控制電壓對溫度變化之示意圖，其中橫軸為溫度軸。
第4圖為本發明第二實施例之閘極驅動電路的示意圖。
10．．．閘極驅動電路
100．．．移位暫存器
100_N．．．第N級移位暫存器
100_N+1．．．第(N+1)級移位暫存器
110．．．第一輸入單元
111、211．．．第十電晶體
120．．．第一時脈輸入單元
121、221．．．第九電晶體
130．．．第一驅動單元
131、231．．．第十一電晶體
140．．．第一下拉單元
141、241．．．第十二電晶體
142、242．．．第十三電晶體
210．．．第二輸入單元
220．．．第二時脈輸入單元
230．．．第二驅動單元
240．．．第二下拉單元
310．．．感溫單元
315_1～315_K．．．電晶體
320．．．比較單元
321．．．第一電晶體
322．．．第二電晶體
323．．．第三電晶體
324．．．第四電晶體
330．．．第一充電控制模組
331．．．第一單向導通單元
333．．．第五電晶體
335．．．第一電流控制單元
337．．．第六電晶體
340．．．第二充電控制模組
341．．．第二單向導通單元
343．．．第七電晶體
345．．．第二電流控制單元
347．．．第八電晶體
900．．．電源模組
910．．．第一電流源
920．．．電壓源
930．．．第二電流源
940．．．第三電流源
950．．．第四電流源
CK1．．．第一時脈
CK2．．．第二時脈
GLn、GLn+1．．．閘極線
Ic1．．．第一充電電流
Ic2．．．第二充電電流
Id．．．驅動電流
Ir．．．參考電流
SGn-1、SGn、SGn+1、SGn+2．．．閘極訊號
Vcmp．．．控制電壓
Vdr_N、Vdr_N+1．．．驅動電壓
VQn、VQn+1．．．驅動控制電壓
Vr．．．參考電壓
Vs．．．感測電壓
Vss．．．電源電壓

权利要求:
Claims (16)
[1] 一種閘極驅動電路，用以提供複數閘極訊號至複數閘極線，該閘極驅動電路包含：一感溫單元，用來感應溫度以輸出一感測電壓；一比較單元，電連接於該感溫單元，該比較單元係用來將該感測電壓與一參考電壓作比較以輸出一控制電壓；一第一充電控制模組，電連接於該比較單元，該第一充電控制模組係用來根據該控制電壓以控制一第一預充電運作；以及複數級移位暫存器，該些級移位暫存器之一第N級移位暫存器包含：一第一輸入單元，用來根據一第一輸入訊號以輸出一第N驅動控制電壓；一第一時脈輸入單元，電連接於該第一充電控制模組，該第一時脈輸入單元係用來根據一第一時脈以輸出一第N驅動電壓，其中該第N驅動電壓另受控於該第一預充電運作；一第一驅動單元，電連接於該第一輸入單元、該第一時脈輸入單元、該第一充電控制模組與該些閘極線之一第N閘極線，該第一驅動單元係用來根據該第N驅動控制電壓與該第N驅動電壓以輸出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；以及一第一下拉單元，電連接於該第一輸入單元與該第N閘極線，該第一下拉單元係用來根據一第二輸入訊號以下拉該第N閘極訊號與該第N驅動控制電壓。
[2] 如請求項1所述之閘極驅動電路，還包含一用來提供一參考電流之電流源，其中該感溫單元包含：串接之複數電晶體，各該電晶體具有一用來輸入該參考電流的第一端、一電連接於該第一端的閘極端、及一用來輸出該參考電流的第二端，其中該些電晶體之第一端係用來輸出該感測電壓。
[3] 如請求項1所述之閘極驅動電路，還包含一用來提供一驅動電流之電流源，其中該比較單元包含：一第一電晶體，具有一電連接於該電流源以接收該驅動電流的第一端、一電連接於該感溫單元以接收該感測電壓的閘極端、及一用來輸出該控制電壓的第二端；一第二電晶體，具有一電連接於該第一電晶體之第一端、一用來接收該參考電壓的閘極端、及一第二端；一第三電晶體，具有一電連接於該第一電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第二電晶體之第二端的閘極端、及一用來接收一電源電壓的第二端；以及一第四電晶體，具有一電連接於該第二電晶體之第二端的第一端、一電連接於該第二電晶體之第二端的閘極端、及一用來接收該電源電壓的第二端。
[4] 如請求項1所述之閘極驅動電路，還包含一用來提供一第一充電電流之電流源，其中該第一充電控制模組包含：一第一單向導通單元，電連接於該電流源，該第一單向導通單元係用來對該第一充電電流執行單向導通運作；以及一第一電流控制單元，電連接於該比較單元、該第一單向導通單元、該第一時脈輸入單元與該第一驅動單元，該第一電流控制單元係用來根據該控制電壓與該第一充電電流控制用來上拉該第N驅動電壓的該第一預充電運作。
[5] 如請求項4所述之閘極驅動電路，其中：該第一單向導通單元包含一第五電晶體，該第五電晶體具有一電連接於該電流源的第一端、一電連接於該第一端的閘極端、及一電連接於該第一電流控制單元的第二端；以及該第一電流控制單元包含一第六電晶體，該第六電晶體具有一電連接於該第五電晶體之第二端的第一端、一用來接收該控制電壓的閘極端、及一電連接於該第一時脈輸入單元與該第一驅動單元的第二端。
[6] 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該第一時脈輸入單元包含：一第九電晶體，具有一用來接收該第一時脈的第一端、一電連接於該第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動電壓的第二端。
[7] 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中：該第一輸入單元包含一第十電晶體，該第十電晶體具有一用來接收該第一輸入訊號的第一端、一電連接於該第一端的閘極端、及一用來輸出該第N驅動控制電壓的第二端；以及該第一下拉單元包含：一第十二電晶體，具有一電連接於該第N閘極線的第一端、一用來接收該第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收一電源電壓的第二端；以及一第十三電晶體，具有一電連接於該第一輸入單元的第一端、一用來接收該第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收該電源電壓的第二端；其中，該第一輸入訊號係為該些閘極訊號之一第(N-1)閘極訊號，且該第二輸入訊號係為該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號。
[8] 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該第一驅動單元包含：一第十一電晶體，具有一電連接於該第一時脈輸入單元與該第一充電控制模組的第一端、一電連接於該第一輸入單元的閘極端、及一電連接於該第N閘極線的第二端。
[9] 如請求項1所述之閘極驅動電路，還包含：一第一進位單元，電連接於該第一輸入單元、該第一時脈輸入單元與該第一充電控制模組，該第一進位單元係用來根據該第N驅動控制電壓與該第N驅動電壓以輸出一第N啟始脈波訊號；其中，該第一下拉單元另用來根據該第二輸入訊號以下拉該第N啟始脈波訊號，該第一輸入訊號係為一第(N-1)啟始脈波訊號，且該第二輸入訊號係為一第(N+1)啟始脈波訊號或該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號。
[10] 如請求項9所述之閘極驅動電路，其中：該第一進位單元包含一第十四電晶體，該第十四電晶體具有一電連接於該第一時脈輸入單元與該第一充電控制模組的第一端、一電連接於該第一輸入單元的閘極端、及一用來輸出第N啟始脈波訊號的第二端；以及該第一下拉單元包含：一第十二電晶體，具有一電連接於該第N閘極線的第一端、一用來接收該第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收一電源電壓的第二端；一第十三電晶體，具有一電連接於該第一輸入單元的第一端、一用來接收該第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收該電源電壓的第二端；以及一第十五電晶體，具有一電連接於該第十四電晶體之第二端的第一端、一用來接收該第二輸入訊號的閘極端、及一用來接收該電源電壓的第二端。
[11] 如請求項1所述之閘極驅動電路，還包含一電連接於該比較單元的第二充電控制模組，用來根據該控制電壓以控制一第二預充電運作，其中該些級移位暫存器之一第(N+1)級移位暫存器包含：一第二輸入單元，電連接於該第N級移位暫存器，該第二輸入單元係用來根據一第三輸入訊號以輸出一第(N+1)驅動控制電壓；一第二時脈輸入單元，電連接於該第二充電控制模組，該第二時脈輸入單元係用來根據一反相於該第一時脈的第二時脈以輸出一第(N+1)驅動電壓，其中該第(N+1)驅動電壓另受控於該第二預充電運作；一第二驅動單元，電連接於該第二輸入單元、該第二時脈輸入單元、該第二充電控制模組與該些閘極線之一第(N+1)閘極線，該第二驅動單元係用來根據該第(N+1)驅動控制電壓與該第(N+1)驅動電壓以輸出該些閘極訊號之一第(N+1)閘極訊號，其中該第(N+1)閘極線係用以傳輸該第(N+1)閘極訊號；以及一第二下拉單元，電連接於該第二輸入單元與該第(N+1)閘極線，該第二下拉單元係用來根據一第四輸入訊號以下拉該第(N+1)閘極訊號與該第(N+1)驅動控制電壓。
[12] 如請求項11所述之閘極驅動電路，還包含一用來提供一第二充電電流之電流源，其中該第二充電控制模組包含：一第二單向導通單元，電連接於該電流源，該第二單向導通單元係用來對該第二充電電流執行單向導通運作；以及一第二電流控制單元，電連接於該比較單元、該第二單向導通單元、該第二時脈輸入單元與該第二驅動單元，該第二電流控制單元係用來根據該控制電壓與該第二充電電流控制用來上拉該第(N+1)驅動電壓的該第二預充電運作。
[13] 如請求項12所述之閘極驅動電路，其中：該第二單向導通單元包含一第七電晶體，該第七電晶體具有一電連接於該電流源的第一端、一電連接於該第一端的閘極端、及一電連接於該第二電流控制單元的第二端；以及該第二電流控制單元包含一第八電晶體，該第八電晶體具有一電連接於該第七電晶體之第二端的第一端、一用來接收該控制電壓的閘極端、及一電連接於該第二時脈輸入單元與該第二驅動單元的第二端。
[14] 如請求項11所述之閘極驅動電路，其中，該第三輸入訊號係為該第N閘極訊號，且該第四輸入訊號係為該些閘極訊號之一第(N+2)閘極訊號。
[15] 如請求項11所述之閘極驅動電路，還包含：一第二進位單元，電連接於該第二輸入單元、該第二時脈輸入單元與該第二充電控制模組，該第二進位單元係用來根據該第(N+1)驅動控制電壓與該第(N+1)驅動電壓以輸出一第(N+1)啟始脈波訊號；其中，該第二下拉單元另用來根據該第四輸入訊號以下拉該第(N+1)啟始脈波訊號。
[16] 如請求項15所述之閘極驅動電路，其中，該第三輸入訊號係為一第N啟始脈波訊號，且該第四輸入訊號係為一第(N+2)啟始脈波訊號或該些閘極訊號之一第(N+2)閘極訊號。

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