CN106652933B - 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正反向扫描功能的栅极驱动电路，包括正向扫描预充模块、反向扫描预充模块、上拉模块、栅极扫描信号的维持模块、上拉控制节点的维持模块、辅助模块、清空重置模块和自举电容。本发明的栅极驱动电路可以实现正反向扫描功能；正向扫描预充模块可以用作反向扫描时的上拉控制节点的下拉清空模块，反向扫描预充模块可以用作正向扫描时上拉控制节点的下拉清空模块；上拉控制节点的维持模块既可以在正向扫描时进行维持，也可以在反向扫描时进行维持；以上设计可以减少元件的数量，缩减空间以便实现窄边框设计。

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：一种具有正反向扫描功能的栅极驱动电路，包括正向扫描预充模块、反向扫描预充模块、上拉模块、栅极扫描信号的维持模块、上拉控制节点的维持模块、辅助模块、清空重置模块和自举电容；其中，正向扫描预充模块连接前级的栅极扫描信号，反向扫描预充模块连接后级的栅极扫描信号，正向扫描预充模块和反向扫描预充模块均连接于上拉模块、上拉控制节点的维持模块、辅助模块和自举电容，上拉模块和自举电容均连接于栅极扫描信号的维持模块，上拉控制节点的维持模块与清空重置模块相连接，栅极扫描信号的维持模块、上拉控制节点的维持模块、辅助模块和清空重置模块均连接于一个恒压低电位。
正向扫描预充模块和上拉模块的连接节点为上拉控制节点；正向扫描预充模块由正向扫描控制信号控制，正向扫描时用作预充模块，反向扫描时用作下拉清空模块；反向扫描预充模块由反向扫描控制信号控制，反向扫描时用作预充模块，正向扫描时用作下拉清空模块；上拉模块由时钟信号控制，用于驱动栅极扫描信号的输出；栅极扫描信号的维持模块由时钟信号控制，用于维持栅极扫描信号；上拉控制节点的维持模块由时钟信号控制，用于在正向扫描和反向扫描时维持上拉控制节点；辅助模块由启动信号控制，用于辅助维持模块；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；上拉模块和栅极扫描信号的维持模块的连接节点输出栅极扫描信号。
正向扫描预充模块由第一薄膜晶体管构成，第一薄膜晶体管的源极连接正向扫描控制信号，第一薄膜晶体管的栅极连接前级的栅极扫描信号；反向扫描预充模块由第二薄膜晶体管构成，第二薄膜晶体管的源极连接反向扫描控制信号，第二薄膜晶体管的栅极连接后级的栅极扫描信号；上拉模块由第三薄膜晶体管构成，第三薄膜晶体管的源极连接时钟信号，第三薄膜晶体管的栅极连接第二薄膜晶体管的漏极；栅极扫描信号的维持模块由第四薄膜晶体管构成，第四薄膜晶体管的源极连接第三薄膜晶体管的漏极，第四薄膜晶体管的栅极连接时钟信号；上拉控制节点的维持模块包括第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第八薄膜晶体管、第九薄膜晶体管和第十薄膜晶体管，第五薄膜晶体管的源极连接正向扫描控制信号，第五薄膜晶体管的栅极连接时钟信号，第六薄膜晶体管的源极连接反向扫描控制信号，第六薄膜晶体管的栅极连接时钟信号，第七薄膜晶体管的源极连接第五薄膜晶体管的漏极，第七薄膜晶体管的栅极连接前级的栅极扫描信号，第八薄膜晶体管的源极连接第五薄膜晶体管的漏极，第八薄膜晶体管的栅极连接第一薄膜晶体管的漏极，第九薄膜晶体管的源极连接第六薄膜晶体管的漏极，第九薄膜晶体管的栅极连接后级的栅极扫描信号，第十薄膜晶体管的源极连接第二薄膜晶体管的漏极，第十薄膜晶体管的栅极连接第六薄膜晶体管的漏极；辅助模块包括第十一薄膜晶体管和第十二薄膜晶体管，第十一薄膜晶体管的源极连接第一薄膜晶体管的漏极，第十一薄膜晶体管的栅极接正向启动信号，第十二薄膜晶体管的源极连接第一薄膜晶体管的漏极，第十二薄膜晶体管的栅极接反向启动信号；清空重置模块包括第十三薄膜晶体管、第十四薄膜晶体管和第十五薄膜晶体管，第十三薄膜晶体管的源极连接第一薄膜晶体管的漏极，第十四薄膜晶体管的源极连接第三薄膜晶体管的漏极，第十五薄膜晶体管的源极连接第五薄膜晶体管的漏极，第十三薄膜晶体管、第十四薄膜晶体管和第十五薄膜晶体管的栅极均连接清空重置信号；自举电容连接第三薄膜晶体管的栅极和漏极；第四薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第八薄膜晶体管、第九薄膜晶体管、第十薄膜晶体管、第十一薄膜晶体管、第十二薄膜晶体管、第十三薄膜晶体管、第十四薄膜晶体管和第十五薄膜晶体管的漏极均连接于恒压低电位；第三薄膜晶体管的漏极输出栅极扫描信号。
去掉第十三薄膜晶体管，利用第十一薄膜晶体管和第十二薄膜晶体管共同作用来实现第十三薄膜晶体管的功能。
第五薄膜晶体管的栅极改由正向扫描信号控制，第五薄膜晶体管的源极连接时钟信号，第六薄膜晶体管的栅极改由反向扫描信号控制，第六薄膜晶体管的源极连接时钟信号。
有益效果：本发明的栅极驱动电路可以实现正反向扫描功能；正向扫描预充模块可以用作反向扫描时的上拉控制节点的下拉清空模块，反向扫描预充模块可以用作正向扫描时上拉控制节点的下拉清空模块；上拉控制节点的维持模块既可以在正向扫描时进行维持，也可以在反向扫描时进行维持；利用第十一薄膜晶体管和第十二薄膜晶体管共同作用来实现第十三薄膜晶体管的功能，去掉第十三薄膜晶体管；以上设计可以减少元件的数量，缩减空间以便实现窄边框设计。
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电路图；
图3是本发明的栅极驱动电路进行正向扫描时的波形图；
图4是本发明的栅极驱动电路进行反向扫描时的波形图；
图5是本发明的一个可替代的实施例的电路图；
图6是本发明的另一个可替代的实施例的电路图。
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电路图，包括正向扫描预充模块1、反向扫描预充模块2、上拉模块3、栅极扫描信号的维持模块4、上拉控制节点的维持模块5、辅助模块6、清空重置模块7和自举电容8，正向扫描预充模块1和上拉模块3的连接节点是上拉控制节点netAn，上拉模块3和栅极扫描信号的维持模块4的连接点输出本级的栅极扫描信号Gn。
栅极驱动电路的具体电路为：正向扫描预充模块1，包括第一薄膜晶体管M1，第一薄膜晶体管M1的源极连接正向扫描控制信号U2D，第一薄膜晶体管M1的栅极连接前级的栅极扫描信号Gn-2，前两级的栅极驱动电路的第一薄膜晶体管M1的栅极连接正向启动信号GSP1，反向扫描时正向扫描预充模块1充当上拉控制节点netAn的下拉清空模块。
反向扫描预充模块2，包括第二薄膜晶体管M2，第二薄膜晶体管M2的源极连接反向扫描控制信号D2U，第二薄膜晶体管M2的栅极连接后级的栅极扫描信号Gn+2，后两级的栅极驱动电路的第二薄膜晶体管M2的栅极连接反向启动信号GSP2，正向扫描时反向扫描预充模块2充当上拉控制节点netAn的下拉清空模块。
上拉模块3，主要负责输出栅极扫描信号Gn，包括第三薄膜晶体管M3，第三薄膜晶体管M3的源极连接时钟信号CKm，第三薄膜晶体管M3的栅极连接第二薄膜晶体管M2的漏极。
栅极扫描信号的维持模块4，主要负责维持栅极扫描信号Gn的低电位，包括第四薄膜晶体管M4，第四薄膜晶体管M4的源极连接第三薄膜晶体管M3的漏极，第四薄膜晶体管M4的栅极连接时钟信号CKm+2。
上拉控制节点的维持模块5，既可以在正向扫描时维持上拉控制节点netAn，也可以在反向扫描时维持上拉控制节点netAn，包括第五薄膜晶体管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、第九薄膜晶体管M9和第十薄膜晶体管M10，第五薄膜晶体管M5的源极连接正向扫描控制信号U2D，第五薄膜晶体管M5的栅极连接时钟信号CKm-1，第六薄膜晶体管M6的源极连接反向扫描控制信号D2U，第六薄膜晶体管M6的栅极连接时钟信号CKm+1，第七薄膜晶体管M7的源极连接第五薄膜晶体管M5的漏极，第七薄膜晶体管M7的栅极连接前级的栅极扫描信号Gn-2，第八薄膜晶体管M8的源极连接第五薄膜晶体管M5的漏极，该连接点为下拉控制节点netBn，第八薄膜晶体管M8的栅极连接第一薄膜晶体管M1的漏极，第九薄膜晶体管M9的源极连接第六薄膜晶体管M6的漏极，第九薄膜晶体管M9的栅极连接后级的栅极扫描信号Gn+2，第十薄膜晶体管M10的源极连接第二薄膜晶体管M2的漏极，第十薄膜晶体管M10的栅极连接第六薄膜晶体管M6的漏极。
辅助模块6，用于辅助维持模块，包括第十一薄膜晶体管M11和第十二薄膜晶体管M12。正向扫描时，第十一薄膜晶体管M11进行辅助维持，第十一薄膜晶体管M11的源极连接第一薄膜晶体管M1的漏极，第十一薄膜晶体管M11的栅极接正向启动信号GSP1；反向扫描时，第十二薄膜晶体管M12进行辅助维持，第十二薄膜晶体管M12的源极连接第一薄膜晶体管M1的漏极，第十二薄膜晶体管M12的栅极接反向启动信号GSP2，前三级栅极驱动电路的第十一薄膜晶体管M11和第十二薄膜晶体管M12均连接一个恒压低电位VSS。
清空重置模块7，主要负责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，包括第十三薄膜晶体管M13、第十四薄膜晶体管M14和第十五薄膜晶体管M15，第十三薄膜晶体管M13的源极连接第一薄膜晶体管M1的漏极，第十四薄膜晶体管M14的源极连接第三薄膜晶体管M3的漏极，第十五薄膜晶体管M15的源极连接第五薄膜晶体管M5的漏极，第十三薄膜晶体管M13、第十四薄膜晶体管M14和第十五薄膜晶体管M15的栅极均连接清空重置信号。
第四薄膜晶体管M4、第七薄膜晶体管M7、第八薄膜晶体管M8、第九薄膜晶体管M9、第十薄膜晶体管M10、第十一薄膜晶体管M11、第十二薄膜晶体管M12、第十三薄膜晶体管M13、第十四薄膜晶体管M14和第十五薄膜晶体管M15的漏极均连接恒压低电位VSS。
自举电容8，连接于第三薄膜晶体管M3的栅极和漏极，主要用于抬升上拉控制节点netAn的电位。
当U2D为高电位，D2U为低电位时，栅极驱动电路进行正向扫描，正向扫描预充模块1用作预充模块，反向扫描预充模块2用作下拉清空模块，上拉控制节点的维持模块5由时钟信号CKm-1控制维持上拉控制节点netAn，其中，第五薄膜晶体管M5对下拉控制节点netBn进行充电，第六薄膜晶体管M6对下拉控制节点netBn进行放电。
当U2D为低电位，D2U为高电位时，栅极驱动电路进行反向扫描，反向扫描预充模块2用作预充模块，正向扫描预充模块1用作下拉清空模块，上拉控制节点的维持模块5由时钟信号CKm+1控制维持上拉控制节点netAn，其中，第六薄膜晶体管M6对下拉控制节点netBn进行充电，第五薄膜晶体管M5对下拉控制节点netBn进行放电。
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3所示，其中，CK1、CK2、CK3、CK4是时钟控制信号，正向扫描时依序输出，控制时钟信号CKm-1、CKm、CKm+1和CKm+2，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-2、Gn、Gn+2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4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-2、Gn、Gn+2从大到小倒序输出。
在图2所示的栅极驱动电路的基础上，去掉清空重置模块7中的第十三薄膜晶体管M13，利用第十一薄膜晶体管M11和第十二薄膜晶体管M12同时作用来实现第十三薄膜晶体管M13的功能，得到如图5所示的栅极驱动电路。
如图6所示，栅极驱动电路的上拉控制节点的维持模块5中，第五薄膜晶体管M5的栅极改由正向扫描信号U2D控制，第五薄膜晶体管M5的源极连接时钟信号CKm-1，第六薄膜晶体管M6的栅极改由反向扫描信号D2U控制，第六薄膜晶体管M6的源极连接时钟信号CKm+1。正向扫描时，第五薄膜晶体管M5由U2D控制打开，第六薄膜晶体管M6由D2U控制关闭，此时，第五薄膜晶体管M5既可以对下拉控制节点netBn进行充电，又可以对下拉控制节点netBn进行放电。反向扫描时，第五薄膜晶体管M5由U2D控制关闭，第六薄膜晶体管M6由D2U控制打开，此时，第六薄膜晶体管M6既可以对下拉控制节点netBn进行充电，又可以对下拉控制节点netBn进行放电。
在图6所示的栅极驱动电路的基础上，也可以去掉清空重置模块7中的第十三薄膜晶体管M13，利用第十一薄膜晶体管M11和第十二薄膜晶体管M12同时作用来实现第十三薄膜晶体管M13的功能。

Claims (4)

1.一种具有正反向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：包括正向扫描预充模块（1）、反向扫描预充模块（2）、上拉模块（3）、栅极扫描信号的维持模块（4）、上拉控制节点的维持模块（5）、辅助模块（6）、清空重置模块（7）和自举电容（8）；其中，正向扫描预充模块（1）连接前级的栅极扫描信号，反向扫描预充模块（2）连接后级的栅极扫描信号，正向扫描预充模块（1）和反向扫描预充模块（2）均连接于上拉模块（3）、上拉控制节点的维持模块（5）、辅助模块（6）和自举电容（8），上拉模块（3）和自举电容（8）均连接于栅极扫描信号的维持模块（4），上拉控制节点的维持模块（5）与清空重置模块（7）相连接，栅极扫描信号的维持模块（4）、上拉控制节点的维持模块（5）、辅助模块（6）和清空重置模块（7）均连接于一个恒压低电位；
正向扫描预充模块（1）和上拉模块（3）的连接节点为上拉控制节点；正向扫描预充模块（1）由正向扫描控制信号控制，正向扫描时用作预充模块，反向扫描时用作下拉清空模块；反向扫描预充模块（2）由反向扫描控制信号控制，反向扫描时用作预充模块，正向扫描时用作下拉清空模块；上拉模块（3）由时钟信号控制，用于驱动栅极扫描信号的输出；栅极扫描信号的维持模块（4）由时钟信号控制，用于维持栅极扫描信号；上拉控制节点的维持模块（5）由时钟信号控制，用于在正向扫描和反向扫描时维持上拉控制节点；辅助模块（6）由启动信号控制，用于辅助维持模块；清空重置模块（7）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（8）用于抬升上拉控制节点的电位；上拉模块（3）和栅极扫描信号的维持模块（4）的连接节点输出栅极扫描信号；正向扫描预充模块（1）由第一薄膜晶体管（M1）构成，第一薄膜晶体管（M1）的源极连接正向扫描控制信号，第一薄膜晶体管（M1）的栅极连接前级的栅极扫描信号；
反向扫描预充模块（2）由第二薄膜晶体管（M2）构成，第二薄膜晶体管（M2）的源极连接反向扫描控制信号，第二薄膜晶体管（M2）的栅极连接后级的栅极扫描信号；
上拉模块（3）由第三薄膜晶体管（M3）构成，第三薄膜晶体管（M3）的源极连接时钟信号，第三薄膜晶体管（M3）的栅极连接第二薄膜晶体管（M2）的漏极；
栅极扫描信号的维持模块（4）由第四薄膜晶体管（M4）构成，第四薄膜晶体管（M4）的源极连接第三薄膜晶体管（M3）的漏极，第四薄膜晶体管（M4）的栅极连接时钟信号；
上拉控制节点的维持模块（5）包括第五薄膜晶体管（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）、第九薄膜晶体管（M9）和第十薄膜晶体管（M10），第五薄膜晶体管（M5）的源极连接正向扫描控制信号，第五薄膜晶体管（M5）的栅极连接时钟信号，第六薄膜晶体管（M6）的源极连接反向扫描控制信号，第六薄膜晶体管（M6）的栅极连接时钟信号，第七薄膜晶体管（M7）的源极连接第五薄膜晶体管（M5）的漏极，第七薄膜晶体管（M7）的栅极连接前级的栅极扫描信号，第八薄膜晶体管（M8）的源极连接第五薄膜晶体管（M5）的漏极，第八薄膜晶体管（M8）的栅极连接第一薄膜晶体管（M1）的漏极，第九薄膜晶体管（M9）的源极连接第六薄膜晶体管（M6）的漏极，第九薄膜晶体管（M9）的栅极连接后级的栅极扫描信号，第十薄膜晶体管（M10）的源极连接第二薄膜晶体管（M2）的漏极，第十薄膜晶体管（M10）的栅极连接第六薄膜晶体管（M6）的漏极；
辅助模块（6）包括第十一薄膜晶体管（M11）和第十二薄膜晶体管（M12），第十一薄膜晶体管（M11）的源极连接第一薄膜晶体管（M1）的漏极，第十一薄膜晶体管（M11）的栅极接正向启动信号，第十二薄膜晶体管（M12）的源极连接第一薄膜晶体管（M1）的漏极，第十二薄膜晶体管（M12）的栅极接反向启动信号；
清空重置模块（7）包括第十三薄膜晶体管（M13）、第十四薄膜晶体管（M14）和第十五薄膜晶体管（M15），第十三薄膜晶体管（M13）的源极连接第一薄膜晶体管（M1）的漏极，第十四薄膜晶体管（M14）的源极连接第三薄膜晶体管（M3）的漏极，第十五薄膜晶体管（M15）的源极连接第五薄膜晶体管（M5）的漏极，第十三薄膜晶体管（M13）、第十四薄膜晶体管（M14）和第十五薄膜晶体管（M15）的栅极均连接清空重置信号；
自举电容（8）连接第三薄膜晶体管（M3）的栅极和漏极；第四薄膜晶体管（M4）、第七薄膜晶体管（M7）、第八薄膜晶体管（M8）、第九薄膜晶体管（M9）、第十薄膜晶体管（M10）、第十一薄膜晶体管（M11）、第十二薄膜晶体管（M12）、第十三薄膜晶体管（M13）、第十四薄膜晶体管（M14）和第十五薄膜晶体管（M15）的漏极均连接于所述恒压低电位；第三薄膜晶体管（M3）的漏极输出栅极扫描信号。
2.根据权利要求1所述的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：去掉第十三薄膜晶体管（M13），利用第十一薄膜晶体管（M11）和第十二薄膜晶体管（M12）共同作用来实现第十三薄膜晶体管（M13）的功能。
3.根据权利要求1所述的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：第五薄膜晶体管（M5）的栅极改由正向扫描信号控制，第五薄膜晶体管（M5）的源极连接时钟信号，第六薄膜晶体管（M6）的栅极改由反向扫描信号控制，第六薄膜晶体管（M6）的源极连接时钟信号。
4.根据权利要求3所述的具有正反向扫描功能的栅极驱动电路，其特征在于：去掉第十三薄膜晶体管（M13），利用第十一薄膜晶体管（M11）和第十二薄膜晶体管（M12）共同作用来实现第十三薄膜晶体管（M13）的功能。
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