CN106373541B - 具有正反向扫描功能的栅极驱动电路 - Google Patents

具有正反向扫描功能的栅极驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有双向扫描功能的栅极驱动电路，包括正反向扫描控制模块、上拉模块、维持模块、辅助维持模块、清空重置模块和自举电容；其中，正反向扫描控制模块由3颗薄膜晶体管组成，并由正向扫描控制信号和反向扫描控制信号两个信号进行正反向扫描切换的控制。本发明的栅极驱动电路可以进行正反向扫描，且在设计上减少了薄膜晶体管的数量，实现了显示屏窄边框的设计。

Description

具有正反向扫描功能的栅极驱动电路
技术领域
本发明涉及一种栅极驱动电路，尤其涉及一种具有正反向扫描功能的栅极驱动电路。
背景技术
在一些特殊的应用场合，液晶显示器需要具备正向和反向扫描的功能，例如，手机屏幕的显示画面可以正常放置显示，也可以倒置显示，那么就要求栅极驱动电路既可以进行自上而下的扫描，也可以进行自下而上的扫描。如图1所示是目前主流的栅极驱动电路，该电路无法进行反向扫描。因为该电路中上拉控制节点netAn的维持模块是利用前一个时钟信号进行控制的，如果进行反向扫描，上拉控制节点netAn无法维持；上拉控制节点netAn的下拉清空模块是利用后级的栅极扫描信号Gn+3进行控制的，而预充模块是利用前级的栅极扫描信号Gn-2进行控制的，控制信号不对称，如果进行反向扫描，电路无法正常操作。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种具有正反向扫描功能的栅极驱动电路。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有双向扫描功能的栅极驱动电路，包括正反向扫描控制模块、上拉模块、维持模块、辅助维持模块、清空重置模块和自举电容；其中，正反向扫描控制模块连接前级的栅极扫描信号，正反向扫描控制模块分别连接上拉模块、辅助维持模块、清空重置模块和自举电容，上拉模块连接维持模块和清空重置模块，自举电容连接于上拉模块的两端，维持模块、辅助维持模块、清空重置模块均连接于一个恒压低电位。
正反向扫描控制模块与上拉模块的连接节点为上拉控制节点；正反向扫描控制模块由正向扫描控制信号和反向扫描控制信号来控制扫描方向；上拉模块由时钟信号控制，用于驱动栅极扫描信号的输出；维持模块由时钟信号控制，用于维持栅极扫描信号；辅助维持模块由正向扫描启动信号和反向扫描启动信号控制，用于在正向扫描和反向扫描时维持上拉控制节点；清空重置模块由清空重置信号控制，用于在每帧结束以及开关机时对电路内部的节点进行电荷清空；自举电容用于抬升上拉控制节点的电位；上拉模块和维持模块的连接节点输出栅极扫描信号。
栅极驱动电路的具体电路：正反向扫描控制模块包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管，第一薄膜晶体管的源极连接前级的栅极扫描信号，第一薄膜晶体管的栅极连接时钟信号，第二薄膜晶体管的源极连接第一薄膜晶体管的漏极，第二薄膜晶体管的栅极连接正向扫描控制信号，第三薄膜晶体管的源极连接第二薄膜晶体管的漏极，第三薄膜晶体管的栅极连接反向扫描控制信号；
上拉模块由第四薄膜晶体管构成，第四薄膜晶体管的源极连接时钟信号，第四薄膜晶体管的栅极连接第二薄膜晶体管的漏极，该连接节点为上拉控制节点；
维持模块由第五薄膜晶体管构成，第五薄膜晶体管的源极连接第四薄膜晶体管的漏极，第五薄膜晶体管的栅极连接时钟信号；
辅助维持模块包括第六薄膜晶体管和第七薄膜晶体管，第六薄膜晶体管的源极连接第二薄膜晶体管的漏极，第六薄膜晶体管的栅极连接正向扫描启动信号，第七薄膜晶体管的源极连接第二薄膜晶体管的漏极，第七薄膜晶体管的栅极连接反向扫描启动信号；
清空重置模块包括第八薄膜晶体管和第九薄膜晶体管，第八薄膜晶体管的源极连接第二薄膜晶体管的漏极，第八薄膜晶体管的栅极连接清空重置信号，第九薄膜晶体管的源极连接第四薄膜晶体管的漏极，第九薄膜晶体管的栅极连接清空重置信号；
自举电容连接第四薄膜晶体管的栅极和漏极；第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第八薄膜晶体管和第九薄膜晶体管均连接于恒压低电位；第四薄膜晶体管的漏极输出栅极扫描信号。
有益效果：本发明的栅极驱动电路可以进行正反向扫描，且在设计上减少了薄膜晶体管的数量，实现了显示屏窄边框的设计。
附图说明
图1是现有的栅极驱动电路的电路图；
图2是本发明的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路的基本架构图；
图3是本发明的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路的电路图；
图4是本发明的栅极驱动电路进行正向扫描时的波形图；
图5是本发明的栅极驱动电路进行反向扫描时的波形图；
图6是8T1C的电路图；
图7是8T1C电路的前四级的连接示意图；
图8是8T1C电路的最后四级的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图2所示是本发明所述的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路的基本架构，包括正反向扫描控制模块1、上拉模块2、自举电容6和其他功能模块。正反向扫描控制模块1由3颗薄膜晶体管TFT组成，主要负责在进行正反向扫描时对上拉控制节点netAn进行预充，也可以用来维持上拉控制节点netAn或者用来下拉清空上拉控制节点netAn。该模块由正向扫描控制信号U2D和反向扫描控制信号D2U来控制扫描方向，当U2D为高电位，D2U为低电位时，电路进行正向扫描；当U2D为低电位，D2U为高电位时，电路进行反向扫描。第一级电路中第一薄膜晶体管M1的漏极连接正向扫描启动信号GSP1。上拉模块2由时钟信号控制，主要负责驱动栅极扫描信号Gn的输出，同时负责下拉清空栅极扫描信号Gn。其他功能模块一般包括维持模块、辅助维持模块、清空重置模块和其他各种特殊模块，根据不同的设计需要进行配置。
如图3所示是基于图2的电路架构进行设计的详细实施例，该电路方案由9颗薄膜晶体管TFT元件和1个电容组成，包括正反向扫描控制模块1、上拉模块2、维持模块3、辅助维持模块4、清空重置模块5和自举电容6；正反向扫描控制模块1与上拉模块2的连接节点为上拉控制节点netAn；上拉模块2和维持模块3的连接节点输出栅极扫描信号。
栅极驱动电路的具体电路为：正反向扫描控制模块1，包括第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2和第三薄膜晶体管M3，第一薄膜晶体管M1的源极连接前级的栅极扫描信号Gn-1，第一薄膜晶体管M1的栅极连接时钟信号CKm-1，第一薄膜晶体管M1的漏极连接反向扫描时的级传信号Sn-1，第二薄膜晶体管M2的源极连接第一薄膜晶体管M1的漏极，第二薄膜晶体管M2的栅极连接正向扫描控制信号U2D，第三薄膜晶体管M3的源极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，第三薄膜晶体管M3的栅极连接反向扫描控制信号D2U，第三薄膜晶体管M3的漏极反向扫描时的级传信号Sn+1，正反向扫描控制模块1在正反向扫描时对上拉控制节点netAn进行预充、下拉清空或维持。
上拉模块2，用于驱动栅极扫描信号Gn的输出，由第四薄膜晶体管M4构成，第四薄膜晶体管M4的源极连接时钟信号CKm，第四薄膜晶体管M4的栅极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，该连接节点为上拉控制节点netAn。
维持模块3，用于维持栅极扫描信号Gn，由第五薄膜晶体管M5构成，第五薄膜晶体管M5的源极连接第四薄膜晶体管M4的漏极，第五薄膜晶体管M5的栅极连接时钟信号CKm+2。
辅助维持模块4，是针对正反向扫描控制模块1中对上拉控制节点netAn维持功能的不足进行的补偿设计，由正向扫描启动信号GSP1和反向扫描启动信号GSP2控制，用于在正向扫描和反向扫描时维持上拉控制节点netAn，包括第六薄膜晶体管M6和第七薄膜晶体管M7，第六薄膜晶体管M6的源极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，第六薄膜晶体管M6的栅极连接正向扫描启动信号GSP1，第七薄膜晶体管M7的源极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，第七薄膜晶体管M7的栅极连接反向扫描启动信号GSP2。在进行正向扫描时，起始三级电路中第六薄膜晶体管M6的栅极连接于恒压低电位VSS，在进行反向扫描时，最后三级电路中第六薄膜晶体管M6的栅极连接于恒压低电位VSS。
清空重置模块5，用于在每帧结束以及开关机时对电路内部的节点进行电荷清空，以避免电荷残留，包括第八薄膜晶体管M8和第九薄膜晶体管M9，第八薄膜晶体管M8的源极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，第八薄膜晶体管M8的栅极连接清空重置信号CLR，第九薄膜晶体管M9的源极连接第四薄膜晶体管M4的漏极，第九薄膜晶体管M9的栅极连接清空重置信号。
自举电容6，用于抬升上拉控制节点的电位，连接第四薄膜晶体管M4的栅极和漏极；第五薄膜晶体管M5、第六薄膜晶体管M6、第七薄膜晶体管M7、第八薄膜晶体管M8和第九薄膜晶体管M9均连接于恒压低电位VSS；第四薄膜晶体管M4的漏极输出栅极扫描信号Gn。
由正向扫描控制信号U2D和反向扫描控制信号D2U两个信号进行正反向扫描切换的控制，控制预充模块、下拉清空模块和维持模块的切换，此设计减少了元件数量，缩减空间以便实现窄边框的设计。栅极驱动电路进行正向扫描时的波形图如图4所示，其中，CK1、CK2、CK3、CK4是时钟控制信号，正向扫描时依序输出，U2D为正压高电位，D2U为负压低电位，VSS是恒压低电位，主要负责提供栅极扫描信号Gn的低电位，正向扫描时栅极扫描信号Gn-1、Gn、Gn+1从小到大依序输出。栅极驱动电路进行反向扫描时的波形图如图5所示，其中，时钟控制信号CK1、CK2、CK3、CK4在反向扫描时倒序输出，D2U为正压高电位，U2D为负压低电位，正向扫描时栅极扫描信号Gn-1、Gn、Gn+1从大到小倒序输出。
为了进一步简化电路以实现窄边框设计，图6是在图3基础上进行进一步简化设计，去除清空重置模块中的第八薄膜晶体管M8元件，得到一个8T1C电路，第八薄膜晶体管M8元件的功能由第六薄膜晶体管M6和第七薄膜晶体管M7的共同作用来替代。
如图7所示是图6所示的电路在实际设计中前四级的连接示意图，第一级电路的第一薄膜晶体管M1的源极连接正向扫描启动信号GSP1，第六薄膜晶体管M6的栅极连接恒压低电位VSS；第二级电路的第六薄膜晶体管M6的栅极连接恒压低电位VSS；第三级电路的第六薄膜晶体管M6的栅极连接恒压低电位VSS；从第四级电路开始连接关系参照图6所示依序进行配置。
如图8所示是图6所示的电路应用在实际设计中最后四级连接的示意图，最后一级电路第七薄膜晶体管M7的栅极连接恒压低电位VSS；倒数第二级电路的第七薄膜晶体管M7的栅极连接恒压低电位VSS；倒数第三级电路的第七薄膜晶体管M7的栅极连接恒压低电位VSS；倒数第四级电路开始连接关系参照图6所示依序进行配置。在最后一级后面还需要配置一个特殊模块100，主要用于产生反向扫描时的级传信号Sn，需要额外增加两颗元件，产生Slast和Slast-1讯号，增加的元件的漏极连接反向扫描启动信号GSP2。

Claims (3)

1.一种具有双向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：包括正反向扫描控制模块(1)、上拉模块(2)、维持模块(3)、辅助维持模块(4)、清空重置模块(5)和自举电容(6)；其中，正反向扫描控制模块(1)连接前级的栅极扫描信号，正反向扫描控制模块(1)分别连接上拉模块(2)、辅助维持模块(4)、清空重置模块(5)和自举电容(6)，上拉模块(2)连接维持模块(3)和清空重置模块(5)，自举电容(6)连接于上拉模块(2)的两端，维持模块(3)、辅助维持模块(4)、清空重置模块(5)均连接于一个恒压低电位；
正反向扫描控制模块(1)与上拉模块(2)的连接节点为上拉控制节点；正反向扫描控制模块(1)由正向扫描控制信号和反向扫描控制信号来控制扫描方向；上拉模块(2)由时钟信号控制，用于驱动栅极扫描信号的输出；维持模块(3)由时钟信号控制，用于维持栅极扫描信号；辅助维持模块(4)由正向扫描启动信号和反向扫描启动信号控制，用于在正向扫描和反向扫描时维持上拉控制节点；清空重置模块(5)由清空重置信号控制，用于在每帧结束以及开关机时对电路内部的节点进行电荷清空；自举电容(6)用于抬升上拉控制节点的电位；上拉模块(2)和维持模块(3)的连接节点输出栅极扫描信号；
正反向扫描控制模块(1)包括第一薄膜晶体管(M1)、第二薄膜晶体管(M2)和第三薄膜晶体管(M3)，第一薄膜晶体管(M1)的源极连接前级的栅极扫描信号，第一薄膜晶体管(M1)的栅极连接时钟信号，第二薄膜晶体管(M2)的源极连接第一薄膜晶体管(M1)的漏极，第二薄膜晶体管(M2)的栅极连接正向扫描控制信号，第三薄膜晶体管(M3)的源极连接第二薄膜晶体管(M2)的漏极，第三薄膜晶体管(M3)的栅极连接反向扫描控制信号。
2.根据权利要求1所述的具有双向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：上拉模块(2)由第四薄膜晶体管(M4)构成，第四薄膜晶体管(M4)的源极连接时钟信号，第四薄膜晶体管(M4)的栅极连接第二薄膜晶体管(M2)的漏极，该连接节点为上拉控制节点；
维持模块(3)由第五薄膜晶体管(M5)构成，第五薄膜晶体管(M5)的源极连接第四薄膜晶体管(M4)的漏极，第五薄膜晶体管(M5)的栅极连接时钟信号；
辅助维持模块(4)包括第六薄膜晶体管(M6)和第七薄膜晶体管(M7)，第六薄膜晶体管(M6)的源极连接第二薄膜晶体管(M2)的漏极，第六薄膜晶体管(M6)的栅极连接正向扫描启动信号，第七薄膜晶体管(M7)的源极连接第二薄膜晶体管(M2)的漏极，第七薄膜晶体管(M7)的栅极连接反向扫描启动信号；
清空重置模块(5)包括第八薄膜晶体管(M8)和第九薄膜晶体管(M9)，第八薄膜晶体管(M8)的源极连接第二薄膜晶体管(M2)的漏极，第八薄膜晶体管(M8)的栅极连接清空重置信号，第九薄膜晶体管(M9)的源极连接第四薄膜晶体管(M4)的漏极，第九薄膜晶体管(M9)的栅极连接清空重置信号；
自举电容(6)连接第四薄膜晶体管(M4)的栅极和漏极；第五薄膜晶体管(M5)、第六薄膜晶体管(M6)、第七薄膜晶体管(M7)、第八薄膜晶体管(M8)和第九薄膜晶体管(M9)均连接于所述恒压低电位；第四薄膜晶体管(M4)的漏极输出栅极扫描信号。
3.根据权利要求2所述的具有双向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：去掉第八薄膜晶体管(M8)，利用第六薄膜晶体管(M6)和第七薄膜晶体管(M7)共同作用来实现第十三薄膜晶体管(M8)的功能。
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