TWI742752B

TWI742752B - 顯示面板之閘極驅動電路

Info

Publication number: TWI742752B
Application number: TW109122931A
Authority: TW
Inventors: 鍾佩芳; 周凱茹; 陳辰恩
Original assignee: 凌巨科技股份有限公司
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-10-11
Also published as: TW202203182A

Abstract

本發明提供一種閘極驅動電路，其包含上拉電路、上拉控制電路與下拉控制電路。上拉電路包含上拉控制端及輸出閘極訊號。上拉控制電路耦接上拉控制端並控制上拉控制端的上拉控制電位。下拉控制電路包含參考電位端及耦接上拉控制電路與上拉電路。閘極驅動電路更包含預先重置電路或儲能元件。參考電位端及/或預先重置電路於顯示期間與觸控偵測期間耦接第一參考訊號，或者，於顯示期間耦接第一參考訊號而於觸控偵測期間耦接第二參考訊號。第二參考訊號的電壓準位高於第一參考訊號的電壓準位。

Description

顯示面板之閘極驅動電路

本發明關於一種驅動電路，尤其是一種顯示面板之閘極驅動電路。

隨著系統整合式玻璃面板(SOG,System-on-Glass)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掃描驅動電路(Gate driver或Scan driver)整合在玻璃上，即為GOA(Gate-Driver-on-Array)電路。再者，觸控與顯示的整合技術中包含In cell與on cell兩種內嵌式結構。In cell的內嵌式觸控技術為將觸控感應層製作於顯示面板的陣列基板，並將顯示面板原有作為顯示用的上電極(Vcom)層切割，並作為觸控感應層。而且，In cell相較於on cell的內嵌式觸控技術可減少製程道數且較為輕薄。

然而，將GOA電路應用於內嵌式觸控技術，會面臨電晶體漏電的問題。故，設計符合內嵌式觸控結構的GOA電路成為內嵌式觸控技術的發展目標。

本發明之目的，在於提供一種顯示面板之閘極驅動電路，其應用於內嵌式觸控結構並降低漏電流，使輸出脈衝可以有效控制像素電晶體。

本發明提供一種閘極驅動電路，其包含一上拉電路、一上拉控制電路、一下拉控制電路與一預先重置電路。上拉電路包含一上拉控制端及輸出一閘極訊號。上拉控制電路耦接上拉電路的上拉控制端，並控制上拉控制端的一上拉控制電位。下拉控制電路耦接上拉控制電路與上拉電路，及下拉控制電路包含一參考電位端，其中，參考電位端於一顯示期間耦接一第一參考訊號，參考電位端於一觸控偵測期間耦接一第二參考訊號，第二參考訊號的電壓準位高於第一參考訊號的電壓準位。預先重置電路耦接上拉電路的上拉控制端，並重置上拉控制端的上拉控制電位。

本發明提供一種閘極驅動電路，其包含一上拉電路、一上拉控制電路、一下拉控制電路與一抗雜訊電路。上拉電路包含一上拉控制端及輸出一閘極訊號。上拉控制電路耦接上拉電路的上拉控制端，並控制上拉控制端的一上拉控制電位。下拉控制電路耦接上拉控制電路與上拉電路，及下拉控制電路包含一參考電位端，參考電位端於一顯示期間耦接一第一參考訊號。抗雜訊電路包含複數切換元件，該些切換元件之至少兩切換元件串聯於上拉電路與第一參考訊號之間。

本發明提供一種閘極驅動電路，其包含一上拉電路、一上拉控制電路、一下拉控制電路、一儲能元件與一預先重置電路。上拉電路包含一上拉控制端、一上拉輸出端及輸出一閘極訊號。上拉控制電路耦接上拉電路的上拉控制端，並控制上拉控制端的一上拉控制電位。下拉控制電路耦接上拉控制電路與上拉電路，及下拉控制電路包含一參考電位端，參考電位端於一顯示期間耦接一第一參考訊號。儲能元件耦接於上拉電路的上拉控制端與上拉輸出端之間。預先重置電路耦接上拉電路的上拉控制端，並重置上拉控制端的上拉控制電位。

10:閘極驅動電路

11:上拉控制電路

13:下拉控制電路

15:上拉電路

17:預先重置電路

19:抗雜訊電路

20:源極驅動電路

30:內嵌式觸控面板

An:上拉控制電位

An(0):上拉控制電位

An(1):上拉控制電位

An(2):上拉控制電位

An(3):上拉控制電位

An(4):上拉控制電位

An+1:上拉控制電位

C1:上拉控制端

CLK1:時脈訊號

CTH:儲能元件

Frame N:畫面期間

Frame N+1:畫面期間

G[1]:閘極訊號

G[2]:閘極訊號

G[3]:閘極訊號

G[72]:閘極訊號

G[73]:閘極訊號

G[74]:閘極訊號

G[160]:閘極訊號

G[161]:閘極訊號

G[162]:閘極訊號

G[688]:閘極訊號

G[689]:閘極訊號

G[690]:閘極訊號

G[n-2]:閘極訊號

G[n]:閘極訊號

G[n+3]:閘極訊號

G[n+m]:閘極訊號

M1:電晶體

M2:電晶體

M3:電晶體

M4:電晶體

M6:電晶體

M8:電晶體

M14:電晶體

M15:電晶體

M16:電晶體

Pre-Rst:預先重置訊號

S[1]:源極訊號

S[2]:源極訊號

S[3]:源極訊號

S[n]:源極訊號

S[n+m]:源極訊號

Touch#1:觸控偵測期間

Touch#2:觸控偵測期間

Touch#8:觸控偵測期間

VDD:供應電壓

VOUT:上拉輸出端

Vref:參考電位端

VSS1:第一參考訊號

VSS2:第二參考訊號

第一A圖：其為本發明之內嵌式觸控面板與驅動電路之實施例的示意圖；第一B圖：其為本發明之閘極驅動電路之驅動模式之實施例的示意圖；第一C圖：其為本發明之閘極驅動電路之long-H驅動模式之實施例的時序圖；第二圖：其為本發明之閘極驅動電路之第一實施例的電路圖；第三圖：其為本發明之閘極驅動電路之第二實施例的電路圖；第四圖：其為本發明之閘極驅動電路之第三實施例的電路圖；第五圖：其為本發明之閘極驅動電路之第四實施例的電路圖；第六圖：其為本發明之閘極驅動電路之第五實施例的電路圖；第七圖：其為本發明之閘極驅動電路之第六實施例的電路圖；及第八圖：其為本發明之上拉控制電位的變化之實施例的高溫模擬圖。

在說明書及請求項當中使用了某些詞彙指稱特定的元件，然，所屬本發明技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞稱呼同一個元件，而且，本說明書及請求項並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在整體技術上的差異作為區分的準則。在通篇說明書及請求項當中所提及的「包含」為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。再者，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接一第二裝置，則代表第一裝置可直接連接第二裝置，或可透過其他裝置或其他連接手段間接地連接至第二裝置。

請參閱第一A圖，其為本發明之內嵌式觸控面板與驅動電路之實施例的示意圖。如圖所示，驅動電路驅動內嵌式觸控面板30，驅動電路包含一閘極驅動電路10與一源極驅動電路20。內嵌式觸控面板30的驅動模式可以分為long-H及long-V，如第一B圖所示，其為本發明之閘極驅動電路之驅動模式之實施例的示意圖，如第一B圖右側所示long-H模式是將觸控偵測的掃描(即一觸控偵測期間)穿插在閘極線掃描(即一顯示期間)之間，而如第一B圖左側所示long-V模式是將觸控偵測的掃描(即觸控偵測期間)設定在閘極線掃描(即顯示期間)完畢後。此外，實施例選擇以long-H模式的內嵌式觸控面板30作為說明態樣。

復參閱第一A圖，閘極驅動電路10經由複數閘極線輸出複數閘極訊號G[1]、G[2]、G[3]...G[n]、G[n+m]至內嵌式觸控面板30，其中，閘極訊號G[1]...G[n+m]是一輸出脈衝。源極驅動電路20經由複數源極線輸出複數源極訊號S[1]、S[2]、S[3]...S[n]、S[n+m]至內嵌式觸控面板30。請參閱第一C圖，其為本發明之閘極驅動電路之long-H驅動模式之實施例的時序圖。如圖所示，該些閘極訊G[1]、G[2]...G[72]、G[73]、G[74]...G[160]、G[161]、G[162]...G[688]、G[689]、G[690]、G[n]依序為一高準位(即脈衝訊號)，而且每一畫面期間Frame N、Frame N+1可以包含有複數顯示期間，且該些顯示期間包含N段的觸控偵測期間，其中，觸控偵測期間標示為Touch#1、Touch#2、Touch#8，剩餘時間為顯示期間。所以，閘極驅動電路10產生該些閘極訊號G[1]~G[72]掃描內嵌式觸動面板30，且於閘極訊號G[72]從高準位轉變為低準位時，進入觸控偵測期間Touch#1。觸控偵測期間Touch#1結束後，閘極訊號G[73]~G[160]依序為脈衝訊號，之後再進入下一個觸控偵測期間Touch#2。同理，於該些閘極訊號G[161]~G[688]為低準位期間可以再選擇一時間進入下一個觸控偵測期間Touch#8，如此，該些觸控偵測期間Touch#1、Touch#2、Touch#8穿插於該些顯示期間之間。此外，本發明於觸控偵測期間Touch#1、Touch#2、Touch#8可以達到降低漏電流的效果，其說明如後。

請參閱第二圖，其為本發明之閘極驅動電路之第一實施例的電路圖。如圖所示，閘極驅動電路10包含一上拉控制電路11、一下拉控制電路13與一上拉電路15。上拉控制電路11耦接上拉電路15的一上拉控制端C1，並控制上拉控制端C1的一上拉控制電位An。上拉控制電路11包含一輸入端、一輸出端與一控制端，其中，輸入端耦接一供應電壓VDD，輸出端輸出供應電壓VDD，控制端耦接一閘極訊號G[n-2]。如此，上拉控制電路11輸出供應電壓VDD至上拉電路15的上拉控制端C1，而提升上拉控制電位An。此外，上拉控制電路11可以是一電晶體M1。

下拉控制電路13耦接上拉控制電路11與上拉電路15，及下拉控制電路13包含一參考電位端Vref。再者，下拉控制電路13更包含一輸出端與一控制端，其中，輸出端耦接上拉控制電位An，控制端耦接一閘極訊號G[n+3]。此外，下拉控制電路13可以是一電晶體M3。下拉控制電路13的參考電位端Vref耦接一第一參考訊號VSS1或一第二參考訊號VSS2。第二參考訊號VSS2的電壓準位高於第一參考訊號VSS1的電壓準位。如此，為了減少上拉控制電位An因經由下拉控制電路13發生漏電流的現象，可以控制下拉控制電路13的輸出端與參考電位端Vref之間的電壓差。換言之，於顯示期間為使上拉電路15的上拉控制電位An夠高，控制下拉控制電路13的參考電位端Vref耦接第一參考訊號VSS1，而為第一參考訊號VSS1的電壓準位，以輸出正常的一閘極訊號G[n]。於觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)，為減少下拉控制電路13的輸出端與參考電位端Vref之間的電壓差，控制下拉控制電路13的參考電位端Vref耦接第二參考訊號VSS2，而為第二參考訊號VSS2的電壓準位。此外，上拉電路15包含一電晶體M2，及上拉電路15包含一輸入端、一上拉輸出端VOUT與上拉控制端C1，其中，輸入端耦接一時脈訊號CLK1，上拉輸出端VOUT輸出閘極訊號G[n]，上拉控制端C1耦接上拉控制訊號。此外，上拉電路15可以是一電晶體M2，而用於傳輸起始訊號。

復參閱第二圖，閘極驅動電路10包含一預先重置電路17，其包含一輸入端、一輸出端與一控制端，其中，輸入端耦接第一參考訊號VSS1，輸出端耦接上拉電路15的上拉控制端C1，控制端耦接一預先重置訊號Pre-Rst。此外，預先重置電路17包含一電晶體M14，其於一個顯示畫面開始前後時重置上拉控制電位An至低準位。如此，預先重置電路17可以依據預先重置訊號Pre-Rst，而重置上拉控制端C1的上拉控制電位An，於第二圖實施例上拉控制電位An是重置為第一參考訊號VSS1的電壓準位。換言之，於顯示期間與觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2與Touch#8)，預先重置電路17重置上拉控制電位An為第一參考訊號VSS1的電壓準位。

閘極驅動電路10包含一抗雜訊電路19，其耦接於第一參考訊號VSS1與上拉控制訊號(上拉控制電位An)之間。抗雜訊電路19可以為多級閘極驅動電路共用，並達到減少閘極線雜訊的效果，如第二圖實施例可以由第n極閘極驅動電路與第n+1極閘極驅動電路共用。再者，抗雜訊電路19包含複數切換元件，且該每一切換元件分別提供不同電流路徑。該些切換元件可以是複數電晶體M6、M8，電晶體M6耦接於第一參考訊號VSS1與第n閘極驅動電路的上拉控制訊號(上拉控制電位An)之間，電晶體M8耦接於第一參考訊號VSS1與第n+1閘極驅動電路的上拉控制訊號(上拉控制電位An+1)之間。所以，每一級閘極驅動電路耦接抗雜訊電路19的單一切換元件。再者，該些電晶體M6、M8的控制端可以由適合的控制訊號控制，實施例皆未限制控制各電晶體的電路。

請參閱第三圖，其為本發明之閘極驅動電路之第二實施例的電路圖。如圖所示，當電晶體的一跨壓Vds較大時，上拉控制電位An容易經由電晶體發生漏電現象，所以降低跨壓Vds的電壓準位可以減少漏電流的現象，其中，跨壓Vds是指電晶體輸入與輸出間的跨壓。如此，除了第二圖實施例中下拉控制電路13的參考電位端Vref提升至第二參考訊號VSS2的電壓準位外，預先重置電路17亦可以在顯示期間與觸控偵測期間耦接不同電壓準位的參考訊號，於第三圖實施例是顯示期間耦接第一參考訊號VSS1，觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)耦接第二參考訊號VSS2。換言之，於顯示期間，預先重置電路17重置上拉控制電位An為第一參考訊號VSS1的電壓準位，於觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)，預先重置電路17重置上拉控制電位An為第二參考訊號VSS2的電壓準位。所以，該些電晶體M3、M14的跨壓Vds於觸控偵測期間可以降低，而減少上拉控制電位An的降低，避免顯示品質降低。惟，第三圖實施例的該些電晶體M3、M14可以依據減少漏電流的程度，而選擇性降低跨壓Vds，實施例未限制該些電晶體M3、M14皆須降低跨壓Vds的電壓準位，同理上拉控制電位An可以選擇性於該些觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)之一重置為第二參考訊號VSS2的電壓準位。

請參閱第四圖，其為本發明之閘極驅動電路之第三實施例的電路圖。如圖所示，抗雜訊電路19的該些切換元件可以從第二圖與第三圖的實施方式，改為第四圖所繪該些切換元件之至少兩切換元件相互串聯，實施例中切換元件串聯連數量可以是兩個或三個以上。如此，該些切換元件之至少兩切換元件串聯於上拉電路15與第一參考訊號VSS1之間，即針對每一級閘極驅動電路的抗雜訊，改串聯兩顆電晶體M6、M16、M8、M15。於第四圖是電晶體M8至第一參考訊號VSS1的路徑上串聯一電晶體M15，及電晶體M6至第一參考訊號VSS1的路徑上串聯一電晶體M16。如此，降低該些電晶體M6、M8的跨壓Vds，且在保持抗雜訊電路19的工作週期(duty)100%的同時，有效減緩該些電晶體M6、M8發生漏電流的效果。再者，下拉控制電路13的參考電位端Vref僅耦接第一參考訊號VSS1，所以於顯示期間與於觸控偵測期間皆是耦接第一參考訊號VSS1。

請參閱第五圖，其為本發明之閘極驅動電路之第四實施例的電路圖。如圖所示，抗雜訊電路19包含串聯的該些電晶體M6、M16與串聯的該些電晶體M8、M15而降低漏電流的程度。再者，第五圖實施例更可以搭配下拉控制電路13的電晶體M3降低跨壓Vds，如此，電晶體M3於觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)耦接第二參考訊號VSS2，及預先重置電路17的電晶體M14降低跨壓Vds，如此，電晶體M14於觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)耦接第二參考訊號VSS2。此外，於顯示期間，上拉電路15需提升閘極訊號G[n]的準位，所以下拉控制電路13耦接第一參考訊號VSS1，而使上拉控制電位An提升。

請參閱第六圖，其為本發明之閘極驅動電路之第五實施例的電路圖。如圖所示，閘極驅動電路包含一儲能元件CTH，其耦接於上拉電路15的上拉控制端C1與上拉輸出端VOUT之間，其中，儲能元件CTH可以是一電容器。如此，因儲能元件CTH的特性，可以增加上拉控制端C1(An節點)的電容值，而增加上拉控制電位An的抬升量，並且可以降低上拉控制電位An的下降斜率，即減緩上拉控制電位An的漏電流速度。

請參閱第七圖，其為本發明之閘極驅動電路之第六實施例的電路圖。如圖所示，除了如第六圖利用儲能元件CTH的特性而減緩漏電流的速度外，更可以參考第二圖至第五圖實施例的技術內容，將下拉控制電路13與預先重置電路17於顯示期間與觸控偵測期間耦接不同電壓準位的參考訊號，而控制電壓差對漏電流的影響。即於顯示期間，電晶體M3、M14耦接於上拉電路15與第一參考訊號VSS1之間。於觸控偵測期間(如第一C圖之Touch#1、Touch#2或Touch#8)，電晶體M3、M14耦接於上拉電路15與第二參考訊號VSS2之間。

請參閱第八圖，其為本發明之上拉控制電位的變化之實施例的模擬圖。如圖所示，顯示上拉控制電位An於高溫環境(例如85℃)下的變化，且上拉控制電位An可以經由上述不同實施例減緩漏電流的影響。因此，可以比較上拉控制電位An的準位於高溫環境下在一般無改善漏電流(如An(0))與本發明不同實施例(如An(1)、An(2)、An(3)、An(4))的差異。由第八圖實施例可知，初始的上拉控制電位An差異不大，而進入觸控偵測期間後，因上拉控制電路13、預先重置電路17或/及抗雜訊電路19的漏電流路徑，導致上拉控制電位An逐漸降低。首先，在一般無改善漏電流下，假設初始的上拉控制電位An為12.78V，而在進入觸控偵測期間後，上拉控制電位An逐漸降低至-2.16V，換言之，上拉控制電位An因漏電流的影響而降低14.94V。再者，第三圖實施例的上拉控制電位An(1)，在顯示期間的初始準位假設為12.79V，而在進入觸控偵測期間後，上拉控制電位An(1) 逐漸降低至1.29V，換言之，上拉控制電位An(1)因漏電流的影響而降低11.49V，即第二圖實施例確實改善上拉控制電位An(1)因漏電流而降低的幅度。

復參閱第八圖，於第四圖實施例的上拉控制電位An(2)，在顯示期間的初始準位假設為13.30V，而在進入觸控偵測期間後，上拉控制電位An(2)逐漸降低至5.03V，換言之，上拉控制電位An(2)因漏電流的影響而降低8.27V，即第四圖實施例同樣可以改善上拉控制電位An(2)因漏電流而降低的幅度。於第五圖實施例的上拉控制電位An(3)，在顯示期間的初始準位假設為13.30V，而在進入觸控偵測期間後，上拉控制電位An(3)逐漸降低至8.67V，換言之，上拉控制電位An(3)因漏電流的影響而降低4.63V，即閘極驅動電路10包含第三圖實施與第四圖實施例的實施方式時漏電流更小，所以上拉控制電位An(3)的準位於顯示期間與觸控偵測期間的差異更小。於第七圖實施例的上拉控制電位An(4)，在顯示期間的初始準位假設為13.28V，而在進入觸控偵測期間後，上拉控制電位An(4)逐漸降低至9.41V，換言之，上拉控制電位An(4)因漏電流的影響而降低3.87V，即第七圖實施例的閘極驅動電路10相比於其他實施例的方式，能更有效控制上拉控制電位An(4)的下降斜率。

綜上所述，本發明提供一種閘極驅動電路，其包含上拉電路、上拉控制電路與下拉控制電路。上拉電路包含上拉控制端及輸出閘極訊號。上拉控制電路耦接上拉控制端並控制上拉控制端的上拉控制電位。下拉控制電路包含參考電位端及耦接上拉控制電路與上拉電路。閘極驅動電路更包含預先重置電路或儲能元件。參考電位端及/或預先重置電路於顯示期間與觸控偵測期間耦接第一參考訊號，或者，於顯示期間耦接第一參考訊號而於觸控偵測期間耦接第二參考訊號。第二參考訊號的電壓準位高於第一參考訊號的電壓準位。如此，閘極驅動電路應用於內嵌式觸控結構，並降低漏電流，使輸出脈衝可以有效控制像素電晶體。