TWI552142B

TWI552142B - 閘極驅動電路

Info

Publication number: TWI552142B
Application number: TW104125068A
Authority: TW
Inventors: 林春生; 廖敏男
Original assignee: 矽創電子股份有限公司
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2016-10-01
Also published as: CN105989813A; US20160275883A1; US10013943B2; CN105989813B; US9905180B2; US20180130436A1; TW201635270A

Description

閘極驅動電路

本發明係指一種閘極驅動電路，尤指一種分階段調整掃描訊號位準之閘極驅動電路。

液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等優點，而被廣泛地應用在電視、行動電話、筆記型電腦等電子資訊產品上。液晶顯示器的工作原理係利用液晶分子在不同排列狀態下，對光線具有不同的偏振或折射效果，因此可經由不同排列狀態的液晶分子來控制光線的穿透量，進一步產生不同強度的輸出光線。

請參考第1A圖，第1A圖為先前技術一薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT）液晶顯示器10的示意圖。液晶顯示器10包含有一液晶顯示面板（LCD Panel）100、一源極驅動器102、一閘極驅動器104以及一邏輯控制電路116。液晶顯示面板100係由兩基板（Substrate）構成，而於兩基板間填充有液晶材料（LCD layer）。一基板上設置有複數條資料線（Data Line）108、複數條垂直於資料線108的掃描線（Scan Line，或稱閘線，Gate Line）110以及複數個薄膜電晶體112，而於另一基板上設置有一共用電極（Common Electrode）用來經由電壓產生器106提供一共用訊號Vcom。薄膜電晶體112係以矩陣的方式分佈於液晶顯示面板100上，每一資料線108對應於液晶顯示面板100上之一行（Column），而掃描線110對應於液晶顯示面板100上之一列（Row），且每一薄膜電晶體112係對應於一畫素（Pixel）。此外，液晶顯示面板100之兩基板所構成的電路特性可視為一等效電容114。

源極驅動器102及閘極驅動器104會依據欲顯示之影像資料分別對不同的資料線108及掃描線110產生輸入訊號，以控制薄膜電晶體112的導通及等效電容114兩端之跨壓，進一步地改變液晶分子的排列以及相對應的光線穿透量，使得影像資料得以正確地顯示在液晶顯示面板100上。邏輯控制電路116用來協調源極驅動器102及閘極驅動器104之操作，例如校正資料線108上源極驅動訊號及掃描線110上掃描訊號的時序，使得薄膜電晶體112能在正確的時間被開啟（掃描訊號），並接收到正確的影像資料（源極驅動訊號）。

按製程需求，液晶顯示器10之驅動電路組成主要分為低壓元件、中壓元件及高壓元件。低壓元件的耐壓範圍在1.5～1.8伏特，主要用來實現驅動電路中的邏輯控制電路116。中壓元件的耐壓範圍在5～6伏特，主要用來實現驅動電路中的影像資料驅動，亦即源極驅動器102。高壓元件的耐壓範圍在25～30伏特，主要用來實現驅動電路中的閘極驅動器104。請參考第1B、1C圖，第1B圖為先前技術高壓元件之一N型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖，第1C圖為先前技術高壓元件之一P型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖。當N型電晶體被開啟時，其閘極源極電壓差之絕對值|Vgsn|等於30伏特，被關閉時，閘極源極電壓差之絕對值|Vgsn|等於0伏特。當P型電晶體被開啟時，其閘極源極電壓差之絕對值|Vgsp|等於30伏特，被關閉時，閘極源極電壓差之絕對值|Vgsp|等於0伏特。也就是說，高壓元件的全額電壓擺幅（full swing）高達30伏特，高壓元件需能承受這樣的電壓擺幅而不崩壞。因此，在這三類元件中，高壓元件所需的電路佈局（layout）面積最大，製造過程中所需的光罩（mask）數目及層構（layer）數目均最多，製造成本也最高。

因此，如何透過減少高壓元件的使用，降低液晶顯示驅動電路的製造成本，已成為業界的主要課題之一。

因此，本發明的目的即在於提供減少使用高壓元件的閘極驅動電路。

本發明揭露一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至一液晶顯示面板。該液晶顯示面板包含有一基板及複數個畫素單元，每一畫素單元以矩陣方式排列於該基板上。該掃描訊號用來驅動該液晶顯示面板之一列上之該畫素單元。該閘極驅動電路包含有至少一正向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一正向位準轉換器用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；至少一負向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一負向位準轉換器用來降低該閘極控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該第一位準轉換模組，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該第二位準轉換模組，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。

本發明另揭露一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至一液晶顯示面板。該液晶顯示面板包含有一基板及複數個畫素單元，每一畫素單元以矩陣方式排列於該基板上。該掃描訊號用來驅動該液晶顯示面板之一列上之該畫素單元。該閘極驅動電路包含有一正向位準轉換器，用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一第一控制訊號；一電容耦合位準轉換器，電性耦接於該正向位準轉換器，用來增加該第一控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；以及降低該第一控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門。

本發明另揭露一種顯示模組，包含有一液晶顯示面板；以及一閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至該液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有至少一正向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一正向位準轉換器用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；至少一負向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一負向位準轉換器用來降低該閘極控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該第一位準轉換模組，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該第二位準轉換模組，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。

本發明另揭露一種顯示模組，包含有一液晶顯示面板；以及一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至該液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有一正向位準轉換器，用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一第一控制訊號；一電容耦合位準轉換器，電性耦接於該正向位準轉換器，用來增加該第一控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；以及降低該第一控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門。

根據上述實施例，本發明透過分階段轉換掃描訊號的位準，閘極驅動電路可用中壓元件取代高壓元件，因此可使用較便宜的製程，達到降低成本的目的。

請參考第2A、2B圖，第2A、2B圖為本發明實施例一閘極驅動電路20之示意圖。閘極驅動電路20用來提供一掃描訊號SCAN至一液晶顯示面板201。液晶顯示面板201包含有一基板及畫素單元P(1,1)～P(M,N)。畫素單元P(1,1)～P(M,N)以矩陣方式排列於基板上。掃描訊號SCAN用來驅動液晶顯示面板上一列的畫素單元，例如P(1,y)～P(M,y)。閘極驅動電路20包含有正向位準轉換器200_1、200_2、200_3、負向位準轉換器210_1、210_2、210_3、一P型電晶體220及一N型電晶體230。正向位準轉換器200_1、200_2、200_3以串聯的方式連接，以分階段提升一閘極控制訊號Gctrl的電壓位準，第一階從0~1.8伏特提升到0~5伏特，第二階從0~5伏特提升到5~10，第三階從5~10伏特提升到10~15伏特，作為一正控制訊號VGP。相似地，負向位準轉換器210_1、210_2、210_3以串聯的方式連接，以分階段降低閘極控制訊號Gctrl的電壓位準，第一階從0~1.8伏特降低到0~-5伏特，第二階從0~-5伏特降低到-5~-10，第三階從-5~-10伏特降低到-10~-15伏特，作為一負控制訊號VGN。雖然正控制訊號VGP與負控制訊號VGN的位準有落差，但是相位相同，P型電晶體220及N型電晶體230之結合可產生反相器的功能，用以產生相位與正控制訊號VGP與負控制訊號VGN相反的掃描訊號SCAN。掃描訊號SCAN之邏輯「1」位準是由一外部的正電源電壓VGH提供，例如+15伏特，邏輯「0」位準是由一外部的一外部的負電源電壓VGL提供，例如為-15伏特。

正向位準轉換器200_1、200_2、200_3也可以中壓元件實現，而不需使用高壓元件。具體來說，請參考第4圖，第4圖為正向位準轉換器200_1、200_2的示意圖。正向位準轉換器200_1用來輸出一地電壓VGND=0V或一第一電源電壓VP1=5V。由於第一電源電壓VP1減去地電壓VGND之差小於6伏特，正向位準轉換器200_1中所有元件的操作電壓都小於6伏特，因此皆可以中壓元件實現。正向位準轉換器200_2用來輸出第一電源電壓VP1=5V或一第二電源電壓VP2=10V。相似地，由於第二電源電壓VP2減去第一電源電壓VP1之差小於6伏特，正向位準轉換器200_2中所有元件的操作電壓都小於6伏特，因此皆可以中壓元件實現。

詳細來說，正向位準轉換器200_1包含有P型電晶體QP1~QP4、N型電晶體QN1~QN4及反相器401、402。當閘極控制訊號Gctrl為1.8伏特之邏輯「1」，閘極控制訊號Gctrl之一反相訊號Gctrl’為0伏特之邏輯「0」時，N型電晶體QN1導通，P型電晶體QP2、QP4導通，反相器401輸出之一第一反相訊號VGP2為5伏特之邏輯「1」，反相器402輸出之一第二反相訊號VGP2’為0伏特之邏輯「0」。相反地，當閘極控制訊號Gctrl為0伏特之邏輯「0」，反相訊號Gctrl’為1.8伏特之邏輯「1」時，時，N型電晶體QN2導通，P型電晶體QP1、QP3導通，第一反相訊號VGP2為0伏特之邏輯「0」，第二反相訊號VGP2’為5伏特之邏輯「1」。因此，正向位準轉換器200_1可達到將0~1.8伏特之閘極控制訊號Gctrl提升到0~5伏特之第一反相訊號VGP2的功能。

正向位準轉換器200_2包含有P型電晶體QP5~QP8、N型電晶體QN5~QN10及反相器403、404。當第一反相訊號VGP2為5伏特之邏輯「1」時，N型電晶體QN5、QN7導通，P型電晶體QP5、QP8導通，反相器404輸出之一第四反相訊號VGP4為10伏特之邏輯「1」，反相器403輸出之一第三反相訊號VGP4’為5伏特之邏輯「0」。相反地，當第一反相訊號VGP2為0伏特之邏輯「0」時，N型電晶體QN6、QN8導通，P型電晶體QP6、QP7導通，第四反相訊號VGP4為5伏特之邏輯「0」，第三反相訊號VGP4’為10伏特之邏輯「1」。因此，正向位準轉換器200_2可達到將0～5伏特之第一反相訊號VGP2提升到5～10伏特之第四反相訊號VGP4的功能。

需注意的是，在第4圖中，正向位準轉換器200_1、200_2之間存在一電壓隔絕電路400。電壓隔絕電路400包含有N型電晶體QN11、QN12及P型電晶體QP9、QP10，用來隔離地電壓VGND與第二電源電壓VP2。也就是說，正向位準轉換器200_1中的任何節點的電壓不會是第二電源電壓VP2，正向位準轉換器200_2中的任何節點的電壓不會是地電壓VGND。如此一來，正向位準轉換器200_1、200_2中所有元件的操作電壓會小於6伏特，皆能以中壓元件實現。

根據相同的電路原理，正向位準轉換器200_3可依照正向位準轉換器200_2之電路實施，將5～10伏特的第四反相訊號VGP4提升到10～15伏特的正控制訊號VGP，為求簡潔，在此不贅述。

除此之外，負向位準轉換器210_1、210_2、210_3也可以中壓元件實現，而不需使用高壓元件。具體來說，請參考第5圖，第5圖為負向位準轉換器210_1、210_2的示意圖。負向位準轉換器210_1用來輸出地電壓VGND=0 V或一第一電源電壓VN1=-5 V。由於地電壓VGND減去第一電源電壓VN1之差小於6伏特，負向位準轉換器210_1中所有元件的操作電壓都小於6伏特，因此皆可以中壓元件實現。負向位準轉換器210_2用來輸出第一電源電壓VN1=-5 V或一第二電源電壓VN2=-10 V。相似地，由於第一電源電壓VN1減去第二電源電壓VN2之差小於6伏特，負向位準轉換器210_2中所有元件的操作電壓都小於6伏特，因此皆可以中壓元件實現。

詳細來說，負向位準轉換器210_1包含有P型電晶體QP1’～QP4’、N型電晶體QN1’～QN4’及反相器501、502。當閘極控制訊號Gctrl為1.8伏特之邏輯「1」時，N型電晶體QN1’、QN3’導通，P型電晶體QP2’導通，反相器501輸出之一第一反相訊號VGN2為0伏特之邏輯「1」，反相器502輸出之一第二反相訊號VGN2’為-5伏特之邏輯「0」。相反地，當閘極控制訊號Gctrl為0伏特之邏輯「0」時，N型電晶體QN2’、QN4’導通，P型電晶體QP1’導通，第一反相訊號VGN2為-5伏特之邏輯「0」，第二反相訊號VGN2’為0伏特之邏輯「1」。因此，負向位準轉換器210_1可達到將0～1.8伏特之閘極控制訊號Gctrl降低到0～-5伏特之第一反相訊號VGN2的功能。

負向位準轉換器210_2包含有P型電晶體QP5’～QP10’、N型電晶體QN5’～QN8’及反相器503、504。當第一反相訊號VGN2為0伏特之邏輯「1」時，N型電晶體QN5’、QN7’導通，P型電晶體QP6’、QP8’導通，反相器503輸出之一第三反相訊號VGN4為-5伏特之邏輯「1」，反相器504輸出之一第四反相訊號VGN4’為-10伏特之邏輯「0」。相反地，當第一反相訊號VGN2為-5伏特之邏輯「0」時，N型電晶體QN6’、QN8’導通，P型電晶體QP5’、QP7’導通，第三反相訊號VGN4為-10伏特之邏輯「0」，第四反相訊號VGN4’為-5伏特之邏輯「1」。因此，負向位準轉換器210_2可達到將0～-5伏特之第一反相訊號VGN2降低到-5～-10伏特之第三反相訊號VGN4的功能。

需注意的是，在第5圖中，負向位準轉換器210_1、210_2之間存在一電壓隔絕電路500。電壓隔絕電路500包含有N型電晶體QN9’、QN10’及P型電晶體QP11’、QP12’，用來隔離地電壓VGND與第二電源電壓VN2。也就是說，負向位準轉換器210_1中的任何節點的電壓不會是第二電源電壓VN2，負向位準轉換器210_2中的任何節點的電壓不會是地電壓VGND。如此一來，負向位準轉換器210_1、210_2中所有元件的操作電壓會小於6伏特，皆能以中壓元件實現。

根據相同的電路原理，負向位準轉換器210_3可依照負向位準轉換器210_2之電路實施，將-5~-10伏特的第三反相訊號VGN4降低到-10~-15伏特的負控制訊號VGN，為求簡潔，在此不贅述。

需注意的是，第2B圖、第4圖、第5圖實施例中階露的三階段電路架構、電壓位準設計15、10、5、0、-5、-10、-15僅為方便說明本發明的精神，本領域具通常知識者可根據實際需求，更動電路架構的階段數、電壓位準設計，而不限於此。

舉例來說，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一閘極驅動電路60之示意圖。閘極驅動電路60功能與閘極驅動電路20相同，皆可提供掃描訊號SCAN驅動至第2A圖之液晶顯示面板201上一列的畫素單元P(1,y)~P(M,y)。閘極驅動電路60係由閘極驅動電路20所衍生，故相同元件以相同符號表示。閘極驅動電路60與閘極驅動電路20之差異在於一正向位準轉換器600_1器與一電容耦合位準轉換器600_2。正向位準轉換器600_1用來提升閘極控制訊號Gctrl之電壓位準，以產生一第一控制訊號VGP1。電容耦合位準轉換器600_2用來增加第一控制訊號VGP1之電壓位準，以產生一正控制訊號VGP，並降低第一控制訊號VGP1之電壓位準，以產生一負控制訊號VGN。

詳細來說，請參考第7圖，第7圖為正向位準轉換器600_1器與一電容耦合位準轉換器600_2之示意圖。正向位準轉換器600_1係由正向位準轉換器200_1所衍生，故相同元件以相同符號表示。正向位準轉換器600_1可達到將0~1.8伏特之閘極控制訊號Gctrl提升到0~5伏特之第一控制訊號VGP1的功能，相關細節請參考前文對正向位準轉換器200_1之描述，在此不贅述。電容耦合位準轉換器600_2包含有一輸入端IN1、IN2、輸出端OUT1、OUT2、P型電晶體Qp5、Qp6、N型電晶體Qn3、Qn4、電容701、702、703、704。輸入端IN1、IN2分別用來接收第一控制訊號VGP1及第一控制訊號VGP1之一反相訊號VGP1’。輸出端OUT1、OUT2分別用來輸出正控制訊號VGP、負控制訊號VGN。

當第一控制訊號VGP1由0伏特之邏輯「0」轉換為5伏特之邏輯「1」時，P型電晶體Qp5閘極受電容701耦合向上關閉，N型電晶體Qn3閘極受電容702耦合向上導通，同時P型電晶體Qp6閘極受電容703耦合向下導通，N型電晶體Qn4閘極受電容704耦合向下關閉，正控制訊號VGP等於一第二電源電壓VP3=15伏特之邏輯「1」，負控制訊號VGN為-10伏特之邏輯「1」。相反地，當第一控制訊號VGP1由5伏特之邏輯「1」轉換為0伏特之邏輯「0」時，P型電晶體Qp5閘極受電容701耦合向下導通，N型電晶體Qn3閘極受電容702耦合向下關閉，同時P型電晶體Qp6閘極受電容703耦合向上關閉，N型電晶體Qn4閘極受電容704耦合向上導通，正控制訊號VGP為10伏特之邏輯「0」，負控制訊號VGN等於一第三電源電壓VN3=-15伏特之邏輯「0」。因此，電容耦合位準轉換器600_2可將0~5伏特之正控制訊號VGP提升到10~15伏特之正控制訊號VGP，以及將0~5伏特之正控制訊號VGP降低到-10~-15伏特之負控制訊號VGN。

根據第6、7圖，閘極驅動電路60與閘極驅動電路20之電路原理相似，閘極驅動電路60中大部分元件的操作電壓亦不超過6伏特，可以中壓元件實現。

綜上所述，透過分階段轉換掃描訊號的位準，先前技術中閘極驅動電路的高壓元件可改由中壓元件實現，因此可使用較便宜的製程，達到降低成本的目的。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Gctrl‧‧‧閘極控制訊號

Gctrl’、VGP1’‧‧‧反相訊號

IN1、IN2‧‧‧輸入端

OUT1、OUT2‧‧‧輸出端

SCAN‧‧‧掃描訊號

P(1,1)、P(1,2)、P(1,y)、P(1,N)、P(2,1)、P(2,2)、P(2,y)、P(2,N)、P(M,1)、P(M,2)、P(M,y)、P(M,N)‧‧‧畫素

QP1~QP10、QP1’~QP12’、Qp5、Qp6‧‧‧P型電晶體

QN1~QN12、QN1’~QN10’、Qn3、Qn4‧‧‧N型電晶體

Vcom‧‧‧共用訊號

Vgsn‧‧‧閘極源極電壓差

Vgsp‧‧‧閘極源極電壓差

VGH‧‧‧正電源電壓

VGL‧‧‧負電源電壓

VGP‧‧‧正控制訊號

VGP1‧‧‧第一控制訊號

VGP2、VGN2‧‧‧第一反相訊號

VGP2’、VGN2’‧‧‧第二反相訊號

VGP4、VGN4’‧‧‧第四反相訊號

VGN‧‧‧負控制訊號

VGN4、VGP4’‧‧‧第三反相訊號

VGND‧‧‧地電壓

VP1、VN1‧‧‧第一電源電壓

VP2、VN2、VP3‧‧‧第二電源電壓

VN3‧‧‧第三電源電壓

10‧‧‧液晶顯示器

100、201‧‧‧液晶顯示面板

102‧‧‧源極驅動器

106‧‧‧電壓產生器

108‧‧‧資料線

110‧‧‧掃描線

112‧‧‧薄膜電晶體

114‧‧‧等效電容

116‧‧‧邏輯控制電路

20、60、104‧‧‧閘極驅動電路

200_1、200_2、200_3、600_1‧‧‧正向位準轉換器

210_1、210_2、210_3‧‧‧負向位準轉換器

600_2‧‧‧電容耦合位準轉換器

220‧‧‧P型電晶體

230‧‧‧N型電晶體

400、500‧‧‧電壓隔絕電路

401~404、501~504‧‧‧反相器

701~704‧‧‧電容

第1A圖為先前技術一薄膜電晶體液晶顯示器的示意圖。第1B圖為先前技術高壓元件之一N型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖。第1C圖為先前技術高壓元件之一P型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖。第2A、2B圖為本發明實施例一閘極驅動電路之示意圖。第3A圖為第2B圖之閘極驅動電路中一N型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖。第3B圖為第2B圖之閘極驅動電路中一P型電晶體之操作電壓與導通電流關係圖。第4圖為第2B圖之閘極驅動電路中一正向位準轉換器的示意圖。第5圖為第2B圖之閘極驅動電路中一負向位準轉換器的示意圖。第6圖為本發明實施例一閘極驅動電路之示意圖。第7圖為第6圖之閘極驅動電路中一正向位準轉換器及一電容耦合位準轉換器之示意圖。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0057"><TBODY><tr><td> Gctrl </td><td> 閘極控制訊號 </td></tr><tr><td> SCAN </td><td> 掃描訊號 </td></tr><tr><td> VGH </td><td> 正電源電壓 </td></tr><tr><td> VGL </td><td> 負電源電壓 </td></tr><tr><td> VGP </td><td> 正控制訊號 </td></tr><tr><td> VGP2、VGN2 </td><td> 第一反相訊號 </td></tr><tr><td> VGP4 </td><td> 第四反相訊號 </td></tr><tr><td> VGN </td><td> 負控制訊號 </td></tr><tr><td> VGN4 </td><td> 第三反相訊號 </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 閘極驅動電路 </td></tr><tr><td> 200_1、200_2、200_3 </td><td> 正向位準轉換器 </td></tr><tr><td> 210_1、210_2、210_3 </td><td> 負向位準轉換器 </td></tr><tr><td> 220 </td><td> P型電晶體 </td></tr><tr><td> 230 </td><td> N型電晶體 </td></tr></TBODY></TABLE>

Claims

一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至一液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有：至少一正向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一正向位準轉換器用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；至少一負向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一負向位準轉換器用來降低該閘極控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一位準轉換模組，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二位準轉換模組，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該至少一正向位準轉換器包含有：一第一正向位準轉換器，電性耦接於一地端及一第一電源端，用來輸出一地電壓或一第一電源電壓，其中該第一電源電壓減去該地電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻：以及一第二正向位準轉換器，電性係耦接於該第一正向位準轉換器、該第一電源端及一第二電源端，用來輸出該第一電源電壓或一第二電源電壓，其中該第二電源電壓減去該第一電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項2所述之閘極驅動電路，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
如請求項2所述之閘極驅動電路，其中該第一正向位準轉換器包含有：一第一P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極；以及一汲極；一第一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體之該閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一P型電晶體之該汲極；一第二P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號之一反相訊號；一源極；以及一汲極；一第二N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體之該閘極，用來接收該反相訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二P型電晶體之該汲極；一第三P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一P型電晶體之該源極；一第四P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二P型電晶體之該源極；一第一反相器，電性耦接於該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之該汲極，用來反相該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之一第一汲極電壓，以產生一第一反相訊號；一第二反相器，電性耦接於該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之該汲極，用來反相該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之一第二汲極電壓，以產生一第二反相訊號；一第三N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二反相器，用來接收該第二反相訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極；以及一第四N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一反相器，用來接收該第一反相訊號；一源極，電性耦接於該第三N型電晶體之該源極及該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極。
如請求項4所述之閘極驅動電路，其中該第二正向位準轉換器包含有：一第五P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第四N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第三N型電晶體之該汲極；一第六P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第三N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第四N型電晶體之該汲極；一第七P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第五P型電晶體之該汲極、該第六P型電晶體之該閘極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極；一第八P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第五P型電晶體之該閘極、該第六P型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極；一第五N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第七P型電晶體之該閘極、該第六P型電晶體之該閘極及該第五P型電晶體之該汲極；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第七P型電晶體之該汲極；一第六N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第八P型電晶體之該閘極、該第五P型電晶體之該閘極及該第六P型電晶體之該汲極；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第八P型電晶體之該汲極；一第七N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第八P型電晶體之該汲極、及該第六N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第五N型電晶體之該源極；一第八N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第七P型電晶體之該汲極、及該第五N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第六N型電晶體之該源極；一第三反相器，電性耦接於該第八P型電晶體及該第六N型電晶體之該汲極與該第七N型電晶體之該閘級，用來反相該第八P型電晶體及該第六N型電晶體之一第三汲極電壓，以產生一第三反相訊號；一第四反相器，電性耦接於該第七P型電晶體及該第五N型電晶體之該汲極與該第八N型電晶體之該閘級，用來反相該第七P型電晶體及該第五N型電晶體之一第四汲極電壓，以產生一第四反相訊號；一第九N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第三反相器，用來接收改第三反相訊號；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極；以及一第十N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第四反相器，用來接收改第四反相訊號；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極。
如請求項5所述之閘極驅動電路，其中該第一位準轉換模組另包含有一電壓隔絕電路，電性耦接於該第一正向位準轉換器及該第二正向位準轉換器之間，用來隔絕該地電壓及該第二電源電壓，該電壓隔絕電路包含有：一第九P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第五P型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一第十P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第六P型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一第十一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第三N型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一第十二N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第四N型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓。
如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該至少一負向位準轉換器包含有：一第一負向位準轉換器，電性耦接於一地端及一第三電源端，用來輸出一地電壓或一第三電源電壓，其中該地電壓減去該第三電源電壓之一電壓差之一絕對值係小於該中壓元件耐壓門檻：以及一第二負向位準轉換器，電性係耦接於該第一負向位準轉換器、該第三電源端及一第四電源端，用來輸出該第三電源電壓或一第四電源電壓，其中該第三電源電壓減去該第四電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項7所述之閘極驅動電路，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
如請求項7所述之閘極驅動電路，其中該第一負向位準轉換器包含有：一第一P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極；一第一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體之該閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第一P型電晶體之該汲極；一第二P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號之一反相訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極；一第二N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體之該閘極，用來接收該反相訊號；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第二P型電晶體之該汲極；一第三N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體之該汲極及該第二N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一N型電晶體之該源極；一第四N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體之該汲極及該第一N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二N型電晶體之該源極；一第一反相器，電性耦接於該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之該汲極，用來反相該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之一第一汲極電壓，以產生一第一反相訊號；一第二反相器，電性耦接於該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之該汲極，用來反相該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之一第二汲極電壓，以產生一第二反相訊號；一第三P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二反相器，用來接收該第二反相訊號；一源極；以及一汲極；以及一第四P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一反相器，用來接收該第一反相訊號；一源極，電性耦接於該第三P型電晶體之該源極；以及一汲極。
如請求項9所述之閘極驅動電路，其中該第二負向位準轉換器包含有：一第五N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第四P型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第三P型電晶體之該汲極；一第六N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第三P型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第四P型電晶體之該汲極；一第七N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第六N型電晶體之該閘極及該第五N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極；一第八N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第五N型電晶體之該閘極及該第六N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極；一第五P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第七N型電晶體之該閘極；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第七N型電晶體之該汲極；一第六P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第八N型電晶體之該閘極；一源極；以及一汲極，電性耦接於該第八N型電晶體之該汲極；一第七P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第六P型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第五P型電晶體之該源極；一第八P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第五P型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第六P型電晶體之該源極；一第三反相器，電性耦接於該第五P型電晶體及該第七N型電晶體之該汲極，用來反相該第五P型電晶體及該第七N型電晶體之一第三汲極電壓，以產生一第三反相訊號；一第四反相器，電性耦接於該第六P型電晶體及該第八N型電晶體之該汲極，用來反相該第六P型電晶體及該第八N型電晶體之一第四汲極電壓，以產生一第四反相訊號；一第九P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第四反相器，用來接收該第四反相訊號；一源極；以及一汲極；以及一第十P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第三反相器，用來接收該第三反相訊號；一源極，電性耦接於該第九P型電晶體之該源極；以及一汲極。
如請求項10所述之閘極驅動電路，其中該第二位準轉換模組另包含有一電壓隔絕電路，電性耦接於該第一負向位準轉換器及該第二負向位準轉換器之間，用來隔絕該地電壓及該第二電源電壓，該電壓隔絕電路包含有：一第九N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第五N型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一第十N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第六N型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一第十一P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第三P型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一第十二P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；一源極，電性耦接於該第四P型電晶體之該汲極；以及一汲極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓。
如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至一液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有：一正向位準轉換器，用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一第一控制訊號；一電容耦合位準轉換器，電性耦接於該正向位準轉換器，用來：增加該第一控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；以及降低該第一控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項13所述之閘極驅動電路，其中該正向位準轉換器包含有：一第一P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極；以及一汲極；一第一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體之該閘極，用來接收該閘極控制訊號；一源極，電性耦接於一地端，用來接收一地電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一P型電晶體之該汲極；一第二P型電晶體，包含有：一閘極，用來接收該閘極控制訊號之一反相訊號；一源極；以及一汲極；一第二N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體之該閘極，用來接收該反相訊號；一源極，電性耦接於該地端，用來接收該地電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二P型電晶體之該汲極；一第三P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於一第一電源端，用來接收一第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一P型電晶體之該源極；一第四P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之該汲極；一源極，電性耦接於該第一電源端，用來接收該第一電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二P型電晶體之該源極；一第一反相器，電性耦接於該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之該汲極，用來反相該第一P型電晶體及該第一N型電晶體之一第一汲極電壓，以產生該第一控制訊號；以及一第二反相器，電性耦接於該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之該汲極，用來反相該第二P型電晶體及該第二N型電晶體之一第二汲極電壓，以產生該第一控制訊號之一反相訊號；其中該第一電源電壓減去該地電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項14所述之閘極驅動電路，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
如請求項13所述之閘極驅動電路，其中該電容耦合位準轉換器包含有：一第一輸入端，用來接收該第一控制訊號；一第二輸入端，用來接收該第一控制訊號之一反相訊號；一第一輸出端，用來輸出該正控制訊號；一第二輸出端，用來輸出該負控制訊號；一第五P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一輸出端；一源極，電性耦接於一第二電源端，用來接收一第二電源電壓；以及一汲極；一第六P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第五P型電晶體之該汲極及該第二輸入端；一源極，電性耦接於該第二電源端，用來接收該第二電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第一輸出端；一第三N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二輸出端；一源極，電性耦接於一第三電源端，用來接收一第三電源電壓；以及一汲極；一第四N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第三N型電晶體之該汲極及該第二輸入端；一源極，電性耦接於該第三電源端，用來接收該第三電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該第二輸出端；一第一電容，電性耦接於該第一輸入端及該第一輸出端之間；一第二電容，電性耦接於該第一輸入端及該第二輸出端之間；一第三電容，其一端電性耦接於該第二輸入端，另一端電性耦接於該第六P型電晶體之該閘極與該第五P型電晶體之該汲極；以及一第四電容，其一端電性耦接於該第二輸入端，另一端電性耦接於該第四N型電晶體之該閘極與該第三N型電晶體之該汲極。
如請求項13所述之閘極驅動電路，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
一種顯示模組，包含有：一液晶顯示面板；以及一閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至該液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有：至少一正向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一正向位準轉換器用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；至少一負向位準轉換器，以串聯方式電性耦接，每一負向位準轉換器用來降低該閘極控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第一位準轉換模組，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該第二位準轉換模組，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項18所述之顯示模組，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。
一種顯示模組，包含有：一液晶顯示面板；以及一種閘極驅動電路，用來提供一掃描訊號至該液晶顯示面板，該閘極驅動電路包含有：一正向位準轉換器，用來提升一閘極控制訊號之電壓位準，以產生一第一控制訊號；一電容耦合位準轉換器，電性耦接於該正向位準轉換器，用來：增加該第一控制訊號之電壓位準，以產生一正控制訊號；以及降低該第一控制訊號之電壓位準，以產生一負控制訊號；一P型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該正控制訊號；一源極，用來接收一正電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該液晶顯示面板之該列，用來輸出該掃描訊號；以及一N型電晶體，包含有：一閘極，電性耦接於該電容耦合位準轉換器，用來接收該負控制訊號；一源極，用來接收一負電源電壓；以及一汲極，電性耦接於該P型電晶體之該汲極；其中該正電源電壓減去該正控制訊號之一電壓差之一絕對值小於一中壓元件耐壓門檻；其中該負控制訊號減去該負電源電壓之一電壓差之一絕對值小於該中壓元件耐壓門檻。
如請求項20所述之顯示模組，其中該中壓元件耐壓門檻係6伏特。