专利名称：移位寄存器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种移位寄存器，尤指一种可加快反应时间的移位寄存器。
背景技术：
液晶显示器是一种以玻璃基板为制造材料的平面显示器。为了节省液晶显示器的制造成本，将驱动控制电路以薄膜晶体管的形式制作于液晶显示器的玻璃基板上是一种未来趋势，而目前大部分所采用者为非晶硅制程。
请同时参考图1至图3，图1是已知液晶显示器100的示意图，图2是图1液晶显示器100的栅极驱动电路120的示意图，图3是图2栅极驱动电路120的移位寄存器的示意图。如图1所示，液晶显示器100包含显示阵列110、控制电路124、以及栅极驱动电路120。显示阵列110用来显示图像。控制电路124用来产生栅极驱动电路120运作时所需的信号，例如第一时钟信号CK、第二时钟信号XCK、和起始信号ST。而栅极驱动电路120用来驱动显示阵列110。如图2所示，栅极驱动电路120包含多级移位寄存器122，每一级移位寄存器122是以串联的方式相耦接，并根据第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK依序产生栅极信号GOUT来驱动显示阵列110，而第二时钟信号XCK的相位是相反于第一时钟信号CK的相位，且在每一级移位寄存器122的信号连接中，第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK是轮流互换的，亦即时钟信号输入端CK1和时钟信号输入端CK2会与第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK交替耦合。每一级移位寄存器122具有输出端OUT、输入端IN以及反馈端FB，且包含信号产生电路310、驱动电路320、重置电路330、以及控制开关340。如图3所示，信号产生电路310包含开关，例如薄膜晶体管TFT7，用于在开启时根据第一时钟信号CK(其亦可为第二时钟信号XCK)于移位寄存器122的输出端OUT产生栅极信号GOUT(N)。驱动电路320根据移位寄存器122的输入端IN所接收到的输入信号来控制信号产生电路310。移位寄存器122的输入端IN所接收到的输入信号是前一级移位寄存器的输出端所输出的栅极信号GOUT(N-1)或起始信号(ST)。重置电路330用来关闭信号产生电路310并重置输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)(亦即将输出端OUT的电压拉低至特定低电位VSS)。控制开关340用来根据反馈端FB所接收到的反馈信号来重置输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)；其中，反馈端FB所接收到的反馈信号是次一级移位寄存器的输出端所输出的栅极信号GOUT(N+1)。
虽然控制开关340和重置电路330皆是用来重置输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)，但控制开关340只于接收到次一级移位寄存器输出的栅极信号GOUT(N+1)时才工作，重置电路330则长时间且持续地工作。由于在非晶硅制程中，薄膜晶体管若长期工作会造成其效率降低，甚至减少其工作寿命，因此有必要采用只于一个循环中才工作一次的控制开关340，如此才可避免噪声的干扰而影响输出，并延长产品的使用寿命。
为了更明确说明已知移位寄存器122的运作细节，请参考图4，并一并参考图3。图4是图3所示移位寄存器122于运作时的各相关信号的时序示意图。如图4所示，在时间T1内，输入端IN所接收到的输入信号(亦即前一级移位寄存器的输出端所输出的栅极信号GOUT(N-1)或起始信号(ST))被提升至高电位，因而开启了驱动电路320的薄膜晶体管TFT1，并进而开启信号产生电路310的薄膜晶体管TFT7，然而第一时钟信号CK在时间T1为低电位，因此输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)仍为低电位；另外，输入信号GOUT(N-1)或起始信号ST亦开启重置电路330的薄膜晶体管TFT4，使端点N2降为低电位，因此重置电路330亦停止关闭信号产生电路310的操作；然而端点N3因直流电压VDD的持续供应而保持在高电位，因此重置电路330依然重置输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)，亦即将输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)降为低电位。控制开关340因反馈端FB的反馈信号GOUT(N+1)为低电位而不工作。
在时间T2内，输入端IN所接收到的输入信号GOUT(N-1)或起始信号ST被降低至低电位，因而关闭了驱动电路320的薄膜晶体管TFT1，然而信号产生电路310的薄膜晶体管TFT7仍然为开启状态，且端点N1因寄生电容效应于第一时钟信号CK升为高电位时被再次拉高，而输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)亦成为高电位。另外，重置电路330因端点N2仍为低电位(第二时钟信号XCK在时间T2时为低电位)而依然停止关闭信号产生电路310的操作，且重置电路330亦因端点N3降为低电位(输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)开启薄膜晶体管TFT6)而停止重置输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)。控制开关340仍因反馈端FB的反馈信号GOUT(N+1)为低电位而不工作。
在时间T3内，因反馈端FB的反馈信号GOUT(N+1)升为高电位而开启控制开关340的薄膜晶体管TFT9，进而将输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)降为低电位。重置电路330因第二时钟信号XCK升为高电位而开启薄膜晶体管TFT2，并因此关闭了信号产生电路310的薄膜晶体管TFT7，且重置电路330亦因端点N3升为高电位而再度重置输出端OUT所输出的栅极信号GOUT(N)，亦即将输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)降为低电位。
在随后的时间内，重置电路330会持续工作以关闭信号产生电路310以及将输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)降为低电位，直到输入端IN的输入信号GOUT(N-1)或起始信号ST再度升为高电位为止。再者，次一级的移位寄存器122亦会重复以上的操作，如此即可依序产生栅极信号GOUT以驱动显示阵列110。
然而，每一级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT不仅用来驱动显示阵列110，其也需用来输出至次一级移位寄存器122的输入端IN以及前一级移位寄存器122的反馈端FB，因而加重输出端OUT的负担，并进而增加每一级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT的上升时间(rising time)。另外，除了栅极信号GOUT的上升时间增加，其前一级移位寄存器所接收到的反馈信号亦会衰减，故造成前一级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT的下降时间(falling time)增加。因此，已知的移位寄存器122具有较长的反应时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种可加快反应时间的移位寄存器，以解决已知的问题。
本发明移位寄存器包含信号产生电路、驱动电路、重置电路、及控制开关。该信号产生电路包含第一开关及第二开关，该第一开关用来于开启时根据时钟信号产生第一输出信号，该第二开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用于在开启时根据该时钟信号产生第二输出信号，并传送至该移位寄存器的输出端。该驱动电路是耦接于该信号产生电路的第一开关及第二开关，用来根据该移位寄存器的输入端所接收到的输入信号来控制该信号产生电路的第一开关及第二开关。该重置电路是耦接于该信号产生电路，用来关闭该信号产生电路的第一开关及第二开关以及重置该输出端所输出的输出信号。该控制开关是耦接于该移位寄存器的输出端，用来重置该输出端所输出的输出信号。
根据本发明的另一个方面，还提供一种薄膜晶体管液晶显示器，包含显示阵列，以及栅极驱动电路，用来产生多个栅极信号来驱动该显示阵列，该栅极驱动电路包含多级移位寄存器，并以串联的方式相耦接，每一级移位寄存器各具有输入端及输出端，每一级移位寄存器包含信号产生电路，包含第一开关，用来于开启时根据时钟信号产生第一输出信号；及第二开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来于开启时根据该时钟信号产生第二输出信号，并传送至该移位寄存器的输出端；驱动电路，耦接于该信号产生电路的第一开关及第二开关，用来根据该移位寄存器的输入端所接收到的输入信号控制该信号产生电路的第一开关及第二开关；重置电路，耦接于该信号产生电路，用来关闭该信号产生电路的第一开关及第二开关以及重置该输出端输出的输出信号；及控制开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来重置该输出端输出的输出信号。
图1为已知液晶显示器的示意图。
图2为图1液晶显示器的栅极驱动电路的示意图。
图3为图2栅极驱动电路的移位寄存器的示意图。
图4为图3移位寄存器于运作时的各相关信号的时序示意图。
图5为本发明液晶显示器的示意图。
图6为图5液晶显示器的栅极驱动电路的示意图。
图7为图6栅极驱动电路的移位寄存器的示意图。
图8为本发明移位寄存器与已知移位寄存器输出的栅极信号的比较图。
100，500液晶显示器110，510显示阵列120，520栅极驱动电路 122，522移位寄存器310，710信号产生电路 320，720驱动电路330，730重置电路 340，740控制开关CK1，CK2时钟信号输入端IN 输入端OUT 输出端FB 反馈端
FBO 反馈输出端FS 反馈信号VSS 特定低电位VDD 直流电压CK 第一时钟信号 XCK 第二时钟信号ST 起始信号 GOUT栅极信号N1，N2，N3，N11，端点 TFT 薄膜晶体管N12，N13124，524 控制电路具体实施方式
请同时参考图5至图7，图5是本发明液晶显示器500的示意图，图6是图5所示液晶显示器500的栅极驱动电路520的示意图，图7是图6栅极驱动电路520的移位寄存器的示意图。本发明液晶显示器500包含显示阵列510、控制电路524、以及栅极驱动电路520。显示阵列510用来显示图像。控制电路524用来产生栅极驱动电路520运作时所需的信号，例如第一时钟信号CK、第二时钟信号XCK、和起始信号ST。栅极驱动电路520则用来驱动显示阵列510。栅极驱动电路520包含多级移位寄存器522，每一级移位寄存器522是以串联的方式相耦接，并根据第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK依序产生栅极信号GOUT以驱动显示阵列510，而第二时钟信号XCK的相位是相反于第一时钟信号CK的相位，且在每一级移位寄存器522的信号连接中，第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK是轮流互换，亦即时钟信号输入端CK1和时钟信号输入端CK2会与第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK交替耦合。不同于已知，每一级移位寄存器522的信号产生电路710包含第一开关和第二开关，例如薄膜晶体管TFT60和薄膜晶体管TFT57。如图7所示，信号产生电路710的薄膜晶体管TFT57(第二开关)用来于开启时根据第一时钟信号CK(其亦可为第二时钟信号XCK)于移位寄存器522的输出端OUT产生栅极信号GOUT(N)，而信号产生电路710的薄膜晶体管TFT60(第一开关)用来于开启时根据第一时钟信号CK(其亦可为第二时钟信号XCK)于移位寄存器522的反馈输出端FBO产生反馈信号FS(N)。驱动电路720用来根据移位寄存器522的输入端IN所接收到的输入信号控制信号产生电路710的薄膜晶体管TFT60和薄膜晶体管TFT57，而移位寄存器522的输入端IN所接收到的输入信号是前一级移位寄存器的输出端输出的栅极信号GOUT(N-1)或起始信号(ST)。重置电路730用来关闭信号产生电路710的薄膜晶体管TFT60和薄膜晶体管TFT57，以及重置输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)(亦即将输出端OUT的电压拉低至特定低电位VSS)。控制开关740用来根据反馈端FB所接收到的反馈信号重置输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)，而反馈端FB所接收到的反馈信号是次一级移位寄存器的反馈输出端FBO输出的反馈信号FS(N+1)。
由于每一级移位寄存器522的控制开关740所接收的反馈信号FS是由次一级移位寄存器的信号产生电路的第一开关所产生，以代替次一级移位寄存器的输出端输出的栅极信号GOUT(N+1)，亦即控制开关740可根据次一级移位寄存器的信号产生电路的第一开关所产生的反馈信号FS(N+1)重置输出端OUT输出的栅极信号GOUT(N)，因此移位寄存器522的输出端OUT不需再耦合于前一级移位寄存器的反馈端FB，亦即减轻输出端OUT的负担，并进而减少每一级移位寄存器522输出的栅极信号GOUT的上升时间，另外，由于信号产生电路710的第一开关所产生的反馈信号FS只单独提供给其前一级移位寄存器的控制开关，故前一级移位寄存器所接收到的反馈信号FS亦不会衰减，进而减少前一级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT的下降时间。因此，本发明移位寄存器522具有较短的反应时间。
请参考图8，图8为本发明移位寄存器522与已知移位寄存器122输出的栅极信号GOUT的比较图。如图8所示，经SPICE电路模拟软件模拟后，本发明第N级移位寄存器522输出的栅极信号GOUT(N)的上升时间较已知第N级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT(N)的上升时间快了0.45微秒，而本发明第N-1级移位寄存器522输出的栅极信号GOUT(N-1)的下降时间较已知第N-1级移位寄存器122输出的栅极信号GOUT(N-1)的下降时间快了0.30微秒。
综合以上所述，本发明移位寄存器522的信号产生电路710包含第一开关TFT60和第二开关TFT57，第一开关TFT60用来于移位寄存器522的反馈输出端FBO产生反馈信号FS，而第二开关TFT57用来于移位寄存器522的输出端OUT产生栅极信号GOUT，因此每一级移位寄存器522输出的栅极信号GOUT不需再提供给前一级移位寄存器的反馈端FB，而是由第一开关TFT60于反馈输出端FBO所产生的反馈信号FS所提供。
相较于已知技术，本发明移位寄存器522的输出端OUT不需再耦合于前一级移位寄存器522的反馈端FB，因此可减轻每一级移位寄存器522的输出端OUT的负担，进而减少栅极信号GOUT的上升时间(rising time)与下降时间(falling time)。因此，本发明移位寄存器522具有较短的反应时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种移位寄存器，具有输入端及输出端，包含信号产生电路，包含第一开关，用来于开启时根据时钟信号产生第一输出信号；及第二开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来于开启时根据该时钟信号产生第二输出信号，并传送至该移位寄存器的输出端；驱动电路，耦接于该信号产生电路的第一开关及第二开关，用来根据该移位寄存器的输入端所接收到的输入信号控制该信号产生电路的第一开关及第二开关；重置电路，耦接于该信号产生电路，用来关闭该信号产生电路的第一开关及第二开关以及重置该输出端输出的输出信号；及控制开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来重置该输出端输出的输出信号。
2.根据权利要求1所述的移位寄存器，其中该信号产生电路的第一开关是耦接于前级移位寄存器的反馈端，用来于开启时根据该时钟信号产生输出信号至该前级移位寄存器的控制开关。
3.根据权利要求1所述的移位寄存器，其中该控制开关还耦接于后级移位寄存器的信号产生电路。
4.根据权利要求1所述的移位寄存器，其中该第一开关及该第二开关为薄膜晶体管。
5.一种薄膜晶体管液晶显示器，包含显示阵列，以及栅极驱动电路，用来产生多个栅极信号来驱动该显示阵列，该栅极驱动电路包含多级移位寄存器，并以串联的方式相耦接，每一级移位寄存器各具有输入端及输出端，每一级移位寄存器包含信号产生电路，包含第一开关，用来于开启时根据时钟信号产生第一输出信号；及第二开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来于开启时根据该时钟信号产生第二输出信号，并传送至该移位寄存器的输出端；驱动电路，耦接于该信号产生电路的第一开关及第二开关，用来根据该移位寄存器的输入端所接收到的输入信号控制该信号产生电路的第一开关及第二开关；重置电路，耦接于该信号产生电路，用来关闭该信号产生电路的第一开关及第二开关以及重置该输出端输出的输出信号；及控制开关，耦接于该移位寄存器的输出端，用来重置该输出端输出的输出信号。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中该信号产生电路的第一开关是耦接于前级移位寄存器的反馈端，用来于开启时根据该时钟信号产生输出信号至该前级移位寄存器的控制开关。
7.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中该控制开关还耦接于后级移位寄存器的信号产生电路。
8.根据权利要求5所述的液晶显示器，其还包含控制电路，耦接于该栅极驱动电路，用来产生该时钟信号，以及于该栅极驱动电路的第一级移位寄存器的输入端产生起始信号。
9.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中该第一开关及该第二开关为薄膜晶体管。
全文摘要
一种移位寄存器，包含信号产生电路、驱动电路、重置电路及控制开关。信号产生电路包含第一开关及第二开关，该第一开关用来于在开启时根据时钟信号产生第一输出信号，该第二开关用于在开启时根据该时钟信号产生第二输出信号，并传送至该移位寄存器的输出端。驱动电路用来根据该移位寄存器的输入端所接收到的输入信号来控制该信号产生电路的第一开关及第二开关。重置电路用来关闭该信号产生电路的第一开关及第二开关以及重置该输出端所输出的输出信号。控制开关用来重置该输出端所输出的输出信号。
文档编号G09G3/36GK1889190SQ20061010151
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者魏俊卿, 林威呈, 罗时勋, 吴仰恩 申请人:友达光电股份有限公司