一种栅极驱动电路及显示装置的制作方法

本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种栅极驱动电路及显示装置。

背景技术：

平面显示装置如液晶显示装置(liquidcrystaldisplay，lcd)具备轻薄、节能、无辐射等诸多优点，因此被广泛应用于高清数字电视、电脑、个人数字助理(pda)、移动电话、数码相机等电子设备中。

以薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)液晶显示装置为例，其包括：液晶显示面板和驱动电路，其中，液晶显示面板包括多条扫描线与多条数据线，且相邻的两条扫描线与相邻的两条数据线交叉形成一个像素单元，每个像素单元至少包括一个薄膜晶体管，而驱动电路包括：栅极驱动电路(gatedrivecircuit)和源极驱动电路(sourcedrivecircuit)。

栅极驱动电路的多个输出信号作为扫描信号用于在每一显示帧内依次提供给多条扫描线，当扫描信号为高电平时打开与对应扫描线连接的薄膜晶体管，而在该显示帧的大部分时间里，该扫描信号保持低电平，然而由于栅极驱动电路中移位寄存单元内晶体管中的寄生电容的存在，当其接收的时钟信号在进行高低电平跳变时，一些关键节点会被耦合，如此易造成输出信号在处于低电平状态时变得不稳定。目前为了解决输出不稳定的问题，通常是在每个移位寄存单元内通过一个晶体管充电或者借助一个额外电容耦合以稳定输出。

请参考图1，图1为现有技术中一种栅极驱动单元的电路结构示意图。如图1所示，为了解决当开关元件t2所接收的第二时钟信号clk2在进行高低电平跳变时，容易引起控制节点q的耦合而造成信号不稳定的问题，采用了在电路中增加了电容c2的方法，而借助电容c2的耦合作用，使节点qb处于高电位而打开开关元件t5、t7，从而低电平电压信号vgl通过开关元件t5、t7提供给控制节点q和栅极信号输出端，以实现对控制节点q和栅极信号输出端的输出信号的稳定。然而，对于这种解决方案，节点qb每次耦合都是在上次耦合后的电压值上进行，从而节点qb的电压出现漂移现象，因此节点qb的电压并不稳定，节点qb的电压容易因外界因素如温度而超出阈值，进而影响相连接的电子元件的正常工作，使得电路不能输出需要的信号。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种栅极驱动电路及显示装置，能够提高电路的稳定性。

具体地，本发明实施例提供一种栅极驱动电路，所述栅极驱动电路包括n级栅极驱动单元，第n级栅极驱动单元包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第五开关元件、第六开关元件、第七开关元件、第八开关元件、第一电容、第二电容。其中，所述第一开关元件包括第一控制端、第一通路端和第二通路端，所述第一控制端接收第一脉冲信号，所述第一通路端接收所述第一时钟信号，所述第二通路端连接至所述控制节点。所述第二开关元件包括第二控制端、第三通路端和第四通路端，所述第二控制端连接至所述控制节点，所述第三通路端用于接收第二时钟信号，所述第四通路端输出本级栅极扫描信号。所述第三开关元件包括第三控制端、第五通路端和第六通路端；所述第三控制端接收第二脉冲信号，所述第五通路端连接至所述控制节点，所述第六通路端接收所述第三时钟信号。所述第四开关元件包括第四控制端、第七通路端和第八通路端，所述第四控制端用于接收第四时钟信号，所述第七通路端与所述第二开关元件的第四通路端相连，所述第八通路端接收参考电压。所述第五开关元件包括第五控制端、第九通路端和第十通路端，所述第九通路端连接至所述控制节点，所述第十通路端接收参考电压。所述第六开关元件包括第六控制端、第十一通路端和第十二通路端，所述第六控制端连接至所述控制节点，所述第十一通路端与所述第五开关元件的第五控制端相连，所述第十二通路端接收所述参考电压。所述第七开关元件包括第七控制端、第十三通路端和第十四通路端，所述第七控制端与所述第五开关元件的第五控制端相连，所述第十三通路端与所述第二开关元件的第四通路端相连，所述第十四通路端接收所述参考电压。所述第八开关元件包括第八控制端、第十五通路端和第十六通路端，所述第八控制端用于接收所述第四时钟信号，所述第十五通路端与所述第五开关元件的第五控制端相连，所述第十六通路端接收所述参考电压。所述第一电容的第一端与所述第二开关元件的第二控制端相连，所述第一电容的第二端与所述第二开关元件的第四通路端相连。所述第二电容的第一端用于接收第二时钟信号，所述第二电容的第二端与所述第五开关元件的第五控制端相连。其中，n为大于4且小于等于n-4的整数。

具体地，所述第一脉冲信号为第n-4级栅极驱动单元输出的栅极扫描信号。

具体地，所述第二脉冲信号为第n+4级栅极驱动单元输出的栅极扫描信号。

具体地，所述第二时钟信号比所述第一时钟信号延迟一个相位，所述第三时钟信号比所述第一时钟信号延迟两个相位，所述第四时钟信号比所述第一时钟信号延迟三个相位，所述一个相位为t/4，所述t为时钟信号的周期。

具体地，所述第一电容为所述第二开关元件的第四通路端与第二控制端之间的外接电容。

具体地，所述第一开关元件至所述第八开关元件均为n型tft。

具体地，所述参考电压为参考低电压。

具体地，所述第一开关元件的第一控制端、所述第二开关元件的第二控制端、所述第三开关元件的第三控制端、所述第四开关元件的第四控制端、所述第五开关元件的第五控制端、所述第六开关元件的第六控制端、所述第七开关元件的第七控制端以及所述第八开关元件的第八控制端均为栅极。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的栅极驱动电路。

本发明的栅极驱动电路及显示装置通过第八开关元件的设置，防止了节点qb的电压的漂移现象，使得节点qb的电压更加稳定，从而增加了电路的稳定性，提高了显示的可靠性，降低了环境温度对电路的影响，拓宽了相关的时序设计。

本实施例提供的为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有技术的栅极驱动电路中的每一级栅极驱动单元的电路结构示意图。

图2为本发明一实施例的栅极驱动电路中的每一级栅极驱动单元的电路结构示意图。

图3为本发明一实施例的栅极驱动电路中的每一级栅极驱动单元的时序示意图。

图4为本发明实施例的栅极扫描信号gn、第四时钟信号clk4、节点q、节点qb的t-v曲线。

图5a为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的前段的t-v曲线。

图5b为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的中段的t-v曲线。

图5c为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的后段的t-v曲线。

图6a为本发明实施例的栅极驱动电路的全级各段qb的前段的t-v曲线。

图6b为本发明实施例的栅极驱动电路的全级各段qb的后段的t-v曲线。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预期目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的栅极驱动电路及显示装置的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预期目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图2为本发明一实施例的栅极驱动电路中的每一级栅极驱动单元的电路结构示意图。本实施例的栅极驱动电路，栅极驱动电路包括n级栅极驱动单元，第n级栅极驱动单元包括第一开关元件t1、第二开关元件t2、第三开关元件t3、第四开关元件t4、第五开关元件t5、第六开关元件t6、第七开关元件t7、第八开关元件t8、第一电容c1、第二电容c2。

其中，第一开关元件t1包括第一控制端、第一通路端和第二通路端，第一控制端接收第一脉冲信号，第一通路端接收第一时钟信号，第二通路端连接至控制节点q。

其中，第二开关元件t2包括第二控制端、第三通路端和第四通路端，第二控制端连接至控制节点q，第三通路端用于接收第二时钟信号，第四通路端输出本级栅极扫描信号gn。

其中，第三开关元件t3包括第三控制端、第五通路端和第六通路端；第三控制端接收第二脉冲信号，第五通路端连接至控制节点q，第六通路端接收第三时钟信号。

其中，第四开关元件t4包括第四控制端、第七通路端和第八通路端，第四控制端用于接收第四时钟信号，第七通路端与第二开关元件t2的第四通路端相连，第八通路端接收参考电压vgl1。

其中，第五开关元件t5包括第五控制端、第九通路端和第十通路端，第九通路端连接至控制节点q，第十通路端接收参考电压vgl1。

其中，第六开关元件t6包括第六控制端、第十一通路端和第十二通路端，第六控制端连接至控制节点q，第十一通路端与第五开关元件t5的第五控制端相连，第十二通路端接收参考电压vgl1。

其中，第七开关元件t7包括第七控制端、第十三通路端和第十四通路端，第七控制端与第五开关元件t5的第五控制端相连，第十三通路端与第二开关元件t2的第四通路端相连，第十四通路端接收参考电压vgl1。

其中，第八开关元件t8包括第八控制端、第十五通路端和第十六通路端，第八控制端用于接收第四时钟信号，第十五通路端与第五开关元件t5的第五控制端相连，第十六通路端接收参考电压vgl1。

其中，第一电容c1的第一端与第二开关元件t2的第二控制端相连，第一电容c1的第二端与第二开关元件t2的第四通路端相连。

其中，第二电容c2的第一端用于接收第二时钟信号，第二电容c2的第二端与第五开关元件t5的第五控制端相连。

其中，n为大于4且小于等于n-4的整数。

在本发明一实施例中，第一脉冲信号可以但不限于第n-4级栅极驱动单元输出的栅极扫描信号。

在本发明一实施例中，第二脉冲信号可以但不限于第n+4级栅极驱动单元输出的栅极扫描信号。

值得注意的是，由于第一级栅极驱动单元至第四级栅极驱动单元没有向上相差四级的栅极驱动单元，最后四级栅极驱动单元没有向下相差四级的栅极驱动单元，所以第一级栅极驱动单元至第四级栅极驱动单元的第一脉冲信号，最后四级栅极驱动单元的第二脉冲信号均要由外部信号电路提供，例如由时序控制电路直接提供或经源极驱动电路提供的启动信号stv1。除第一级栅极驱动单元至第四级栅极驱动单元外，第一脉冲信号为向上相差四级的栅极驱动单元输出的上四级栅极扫描信号gn-4，除最后四级栅极驱动单元外，第二脉冲信号为向下相差四级的栅极驱动单元输出的下四级栅极扫描信号gn+4。

在本发明一实施例中，第二时钟信号clk2可以但不限于比第一时钟信号clk1延迟一个相位，第三时钟信号clk3可以但不限于比第一时钟信号clk1延迟两个相位，第四时钟信号clk4可以但不限于比第一时钟信号clk1延迟三个相位，一个相位为t/4，t为时钟信号的周期。

在本发明一实施例中，第一电容c1可以但不限于是第二开关元件的第四通路端与第二控制端之间的外接电容。为了提高节点q的电压的拉高效果，可以利用电容的耦合效应，在第二开关元件t2的第二控制端与第四通路端之间可设置有外接电容。

在本发明一实施例中，第一开关元件至第八开关元件t1～t8可以但不限于是n型tft。第一控制端至第八控制端均为栅极。第一开关元件t1的第一通路端、第二开关元件t2的第三通路端、第三开关元件t3的第五通路端、第四开关元件t4的第七通路端、第五开关元件t5的第九通路端、第六开关元件t6的第十一通路端、第七开关元件t7的第十三通路端、第八开关元件t8的第十五通路端均为源极或漏极。第一开关元件t1的第二通路端、第二开关元件t2的第四通路端、第三开关元件t3的第六通路端、第四开关元件t4的第八通路端、第五开关元件t5的第十通路端、第六开关元件t6的第十二通路端、第七开关元件t7的第十四通路端、第八开关元件t8的第十六通路端均为漏极或源极。

在本发明一实施例中，参考电压vgl1为参考低电压。

在其它实施方式中，第一开关元件至第八开关元件t1～t8也可以采用其它的开关元件而实现，例如n型场效应管，此外，也可以为p型tft，在一实施例中，参考电压vgl1为参考高电压。

以下以第一开关元件至第八开关元件t1～t8为n型tft为例来具体地介绍本发明的具体实施方式及其工作原理。

图3是图2的栅极驱动单元的时序示意图。图3中的曲线clk1-clk4分别表示第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号、第四时钟信号的变化曲线，曲线gn-4、gn、gn+4分别表示第n-4级、第n级、第n+4级栅极驱动单元输出的栅极扫描信号电压变化曲线，曲线vq表示控制节点q的电压变化曲线。

其中，第二时钟信号clk2比第一时钟信号clk1延迟一个相位，第三时钟信号clk3比第一时钟信号clk1延迟两个相位，第四时钟信号clk4比第一时钟信号clk1延迟三个相位，一个相位为t/4，t为时钟信号的周期。

以下将结合图2和图3，说明本实施例栅极驱动单元的工作过程，栅极驱动单元的工作过程包括四个阶段，即预充电阶段t1、输出阶段t2、下拉阶段t3、稳定阶段t4：

预充电阶段t1：

在预充电阶段t1到来之前，第一开关元件t1的第一控制端接收的第n-4级栅极驱动单元输出的本级栅极扫描信号gn-4先从低电平vgl变为高电平vgh，则第一开关元件t1为导通状态。在预充电阶段t1，第一开关元件t1的第一通路端接收的第一时钟信号clk1从低电平vgl跳变至高电平vgh，即本级栅极扫描信号gn-4和第一时钟信号clk1同时为高电平vgh，并且，本级栅极扫描信号gn+4为低电平vgl使得第三开关元件t3处于断开状态，第四时钟信号clk4为低电平vgl使得第四开关元件t4处于断开状态。因此，第一开关元件t1的第二通路端对控制节点q进行预充电，控制节点q上的电位被抬高到电位vgh-vth(其中，vth是开关元件的阈值电压)。

同时，控制节点q的高电平使得第二开关元件t2为导通状态，第二时钟信号clk2通过第二开关元件t2与第四通路端相连，此时第二时钟信号clk2为低电平vgl，则第四通路端上的本级栅极扫描信号gn为低电平vgl。

并且，在第二时钟信号clk2为低电平vgl时，第四时钟信号clk4为高电平vgh，则第八开关元件t8的第八控制端接收高电平，使得第八开关元件t8处于导通状态，节点qb通过第八开关元件t8接收参考电压vgl1的低电压，则节点qb为低电平vgl。

输出阶段t2：

当第二时钟信号clk2由低电平vgl跳变至高电平vgh，经过打开的第二开关元件t2，电容c1对控制节点q进行自举上拉(chargepump)，使控制节点q的电位进一步升高至约2vgh-vth，完全打开第二开关元件t2，使本级栅极扫描信号gn输出高电平vgh。

同时，控制节点q的电位进一步升高使得第六开关元件t6因其第六控制端接收高电平而处于导通状态，则节点qb通过第六开关元件t6接收参考电压vgl1上的参考低电压，则节点qb为低电平vgl，从而第五开关元件t5的第五控制端、第七开关元件t7的第七控制端都通过节点qb接收低电平vgl，进一步使得第五开关元件t5、第七开关元件t7处于断开状态。

下拉阶段t3：

当第二时钟信号clk2由高电平vgh跳回至低电平vgl时，控制节点q被拉低到电位vgh-vth，但仍为高电平，第二开关元件t2的第二控制端接收高电平，使得第二开关元件t2为导通状态，第四通路端通过第二开关元件t2被下拉至第二时钟信号clk2的低电平vgl，则本级栅极扫描信号gn为低电平vgl。控制节点q的高电平使得第六开关元件t6因其第六控制端接收高电平而处于导通状态，则节点qb通过第六开关元件t6接收参考电压vgl1上的参考低电压，则节点qb为低电平vgl，从而第五开关元件t5的第五控制端、第七开关元件t7的第七控制端都通过节点qb接收低电平vgl，进一步使得第五开关元件t5、第七开关元件t7处于断开状态。

而且，第四时钟信号clk4由低电平vgl跳高至高电平vgh，则第八开关元件t8的第八控制端接收高电平，使得第八开关元件t8为导通状态，则节点qb也可通过第八开关元件t8接收参考电压vgl1上的参考低电压，则节点qb为低电平vgl。

同时，第n+4级栅极驱动单元输出的本级栅极扫描信号gn+4也跳高至高电平vgh，第三开关元件t3的第三控制端接收高电平，使得第三开关元件t3为导通状态，此时第三开关元件t3的第六通路端接收的第三时钟信号clk3为高电平vgh。

稳定阶段t4：

第三开关元件t3为导通状态，而当第三开关元件t3的第六通路端接收的第三时钟信号clk3由高电平vgh跳变至低电平vgl时，控制节点q通过第三开关元件t3进一步下拉至低电平vgl。

当控制节点q为低电平vgl时，第二开关元件t2的第二控制端接收低电平，使得第二开关元件t2处于断开状态，避免了第二时钟信号clk2对栅极扫描信号gn的影响，栅极扫描信号gn稳定维持在低电平vgl。此外，当控制节点q为低电平vgl时，也使得与控制节点q相连的第六开关元件t6的第六控制端接收低电平，使得第六开关元件t6处于断开状态。

其中，当第四时钟信号clk4从低电平vgl跳高至高电平vgh时，第四开关元件t4的第四控制端接收高电平，使得第四开关元件t4为导通状态，则第二开关元件t2的第四通路端通过第四开关元件t4接收参考电压vgl1的参考低电平，则本级栅极扫描信号gn为低电平vgl。同理，第八开关元件t8的第八控制端接收高电平，使得第八开关元件t8为导通状态，则节点qb接收参考电压vgl1上的参考低电压，则节点qb为低电平vgl。

其中，当第四时钟信号clk4从高电平vgh跳至低电平vgl时，第二时钟信号clk2从低电平vgl跳至高电平vgh，通过第二电容c2的耦合作用，qb的电压从低电平vgl上拉到高电平，则第五开关元件t5的第五控制端、第七开关元件t7的第七控制端接收高电平，使得第五开关元件t5、第八开关元件t8为导通状态，则控制节点q通过第五开关元件接收参考电压vgl1上的参考低电压，则节点qb为低电平vgl，同理，第二开关元件t2的第四通路端通过第七开关元件t7接收参考电压vgl1的参考低电平，则本级栅极扫描信号gn为低电平vgl。

因此，在稳定阶段t4，第四时钟信号clk4无论是从低电平vgl跳高至高电平vgh，还是从高电平vgh跳至低电平vgl，第二开关元件t2的第四通路端通过第七开关元件t7接收参考电压vgl1的参考低电平，则本级栅极扫描信号gn为低电平vgl。从而，释放了第二开关元件t2的寄生电容cgd因时钟馈通而耦合到的电荷，保证了控制节点q和第四通路端输出的本级栅极扫描信号gn的稳定性。且节点qb上的每次电压上拉都是在低电平vgl上进行，则上拉电压相对稳定，防止了节点qb的电压的漂移现象，使得节点qb的电压更加稳定，从而增加了电路的稳定性，提高了显示的可靠性；节点qb的电压的更加稳定，使得相连的开关元件的工作状态也更加稳定，降低了环境温度对电路的影响，即不会因原有的漂移现象，在温度过高或过低时，电压漂移超过某一阈值，使得相连的开关元件的工作异常；此外，节点qb的电压更加稳定，也将拓宽关于关于节点qb的相关时序设计。

因此，通过第八开关元件的设置，防止了节点qb的电压的漂移现象，使得节点qb的电压更加稳定，从而增加了电路的稳定性，提高了显示的可靠性，降低了环境温度对电路的影响，拓宽了相关的时序设计。

图4为本发明实施例的栅极扫描信号gn、第四时钟信号clk4、节点q、节点qb的t-v曲线。图4中，分别展示了栅极扫描信号gn、第四时钟信号clk4、控制节点q和节点qb的电压随时间的变化曲线，与图3的时序示意图相互对比，可以看出，图4的信号与图3的时序图相一致，图4的各信号的电压都较为稳定。

图5a为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的前段的t-v曲线，图5b为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的中段的t-v曲线，图5c为现有技术的栅极驱动电路的全级各段qb的后段的t-v曲线，图6a为本发明实施例的栅极驱动电路的全级各段qb的前段的t-v曲线，图6b为本发明实施例的栅极驱动电路的全级各段qb的后段的t-v曲线。可以看出，现有技术的节点qb在前段的高电压为1.7-10v，在中段的高电压为2-9.5v，在后段的高电压为2-10v，而本发明实施例的节点qb在前段的高电压为6.7v，在后段的高电压为6.6v。由此可以得出，本发明实施例的栅极驱动电路与现有技术相比，不存在电压增大的漂移现象，节点qb的电压值更加稳定。

本实施例与现有技术相比，通过第八开关元件的设置，防止了节点qb的电压的漂移现象，使得节点qb的电压更加稳定，从而增加了电路的稳定性，降低了环境温度对电路的影响，拓宽了相关的时序设计。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上述实施例的栅极驱动电路，用于给栅极线提供栅极扫描信号。

本发明的栅极驱动电路及显示装置通过第八开关元件的设置，防止了节点qb的电压的漂移现象，使得节点qb的电压更加稳定，从而增加了电路的稳定性，提高了显示的可靠性，降低了环境温度对电路的影响，拓宽了相关的时序设计。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。