移位寄存器電路及其操作方法
2023-05-07 10:10:36 1
移位寄存器電路及其操作方法
【專利摘要】本發明提供一種移位寄存器電路及其操作方法，本發明的移位寄存器電路中的第N級移位寄存器單元包含輸入電路、穩壓單元及輸出電路。該輸入電路設置以根據第（N-K）級移位寄存器單元的第一掃描信號或第（N+K）級移位寄存器單元的第二掃描信號而控制第N級移位寄存器單元的控制端點的電壓。該穩壓單元包含第一耦合元件設置以接收第一頻率信號、第一開關設置以接收該控制端點的電壓，及開關控制單元設置以根據該第一頻率信號而控制該第一開關。該輸出電路設置以接收該第一頻率信號及該控制端點的電壓，及輸出第三掃描信號。
【專利說明】移位寄存器電路及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種移位寄存器電路，尤其是涉及一種移位寄存器電路的穩壓單元及操作方法。
【背景技術】
[0002]移位寄存器(shift register)電路目前已被廣泛使用於電子產品中，然而，現有的移位寄存器在使用時，內部電晶體容易發生漏電的情形，導致移位寄存器電路的效能下降及增加不必要的功率損耗。此外，漏電效應會使移位寄存器出現多脈衝(mult1-pulse)，使得移位寄存器的時序發生錯誤，若是在應用於液晶顯示器時，將導致顯示畫面具有水平亮紋(horizontal line)的情形,造成顯示質量大幅下降。因此,如何改善移位寄存器電路的漏電情形是極為重要的課題。
【發明內容】
[0003]本發明的一實施例涉及一種移位寄存器電路，移位寄存器電路具有多個移位寄存器單元，多個移位寄存器單元中的第N級移位寄存器單元包含輸入電路、穩壓單元及輸出電路。輸入電路設置以根據第(N-K)級移位寄存器單元的第一掃描信號或第(N+K)級移位寄存器單元的第二掃描信號而控制第N級移位寄存器單元的控制端點的電壓，N及K為正整數且NS K。穩壓單元包含第一耦合元件、第一開關及開關控制單元。第一耦合元件具有設置以接收第一頻率信號的第一端，及第二端。第一開關具有電性耦接於第一耦合元件的第二端的第一端、電性耦接於輸入電路以接收控制端點的電壓的控制端，及第二端。開關控制單元電性耦接第一開關的第二端及地端，設置以根據第一頻率信號而控制第一開關的第二端的電壓，以使第一開關的控制端與第一開關的第二端周期性的逆偏。輸出電路具有設置以接收第一頻率信號的第一端、電性耦接於輸入電路以接收控制端點的電壓的控制端，及設置以輸出第N級移位寄存器單元的第三掃描信號的第二端。
[0004]本發明的另一實施例涉及一種操作上述第N級移位寄存器電路的方法，包含根據第(N-K)級移位寄存器單元的第一掃描信號或第(N+K)級移位寄存器單元的第二掃描信號而控制控制端點的電壓、通過輸出電路接收第一頻率信號及控制端點的電壓，並根據第一頻率信號及控制端點的電壓輸出第三掃描信號。及通過開關控制單元以根據第一頻率信號控制第一開關的第二端的電壓以使第一開關的控制端與第一開關的第二端周期性的逆偏。
[0005]通過本發明實施例移位寄存器單元的設置，由於穩壓單元可使第一開關的控制端與第一開關的第二端周期性的逆偏，故可降低第一開關漏電的情形，且若將移位寄存器單元應用於顯示器時，可改善顯示器的顯示質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明實施例移位寄存器電路的不意圖；
[0007]圖2為圖1移位寄存器電路的第N級移位寄存器單元的示意圖；[0008]圖3為操作圖2第N級移位寄存器單元的方法；
[0009]圖4為操作圖2第N級移位寄存器單元的時序圖；
[0010]圖5為本發明另一實施例的第N級移位寄存器單元的示意圖。
[0011]附圖標記
[0012]10:移位寄存器電路20:輸入電路
[0013]30:穩壓單元32:第一耦合元件
[0014]40:輸出電路50:失能電路
[0015]70:開關控制單元72:第二耦合元件
[0016]100、500:第N級移位寄存器單元 202、204、206、208:步驟
[0017]G (N-K):第一掃描信號G(N+K):第二掃描信號
[0018]BOOST:控制端點Q的電壓B1:第一邏輯信號
[0019]XB1:第二邏輯信號Tl:第一開關
[0020]T2:第二開關T3:第三開關
[0021]T4:第四開關T5:第五開關
[0022]T6:第六開關T7:第七開關
[0023]T8:第八開關CK:第一頻率信號
[0024]Q:控制端點G(N):第三掃描信號
[0025]XCK:第二頻率信號VSS:地端
[0026]N1、N2:節點
【具體實施方式】
[0027]以下依本發明實施例配合所附附圖作詳細說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。
[0028]請參考圖1及圖2,圖1為本發明實施例移位寄存器電路10的不意圖，圖2為圖1移位寄存器電路10的第N級移位寄存器單兀100的7]^意圖，移位寄存器電路10具有多個移位寄存器單元100，且第N級的移位寄存器單元100為本發明移位寄存器電路10的第N級移位寄存器單元100，N為正整數。
[0029]如圖2所示，移位寄存器單元100包含輸入電路20、穩壓單元30、輸出電路40，除此之外，移位寄存器單元100還包含失能電路(disable circuit)50。輸入電路20設置以根據移位寄存器電路10的第(N-K)級移位寄存器單元(也即第N級移位寄存器單元100的前K級移位寄存器單元)的第一掃描信號G(N-K)或移位寄存器電路10的第(N+K)級移位寄存器單元(也即第N級移位寄存器單元100的後K級移位寄存器單元)的第二掃描信號G (N+K)而產生第N級移位寄存器單元100的控制端點Q的電壓BOOST，K為正整數且N≤K。
`[0030]穩壓單元30包含第一耦合元件32、第一開關Tl及開關控制單元70。第一耦合元件32具有設置以接收第一頻率信號CK的第一端，及第二端NI。第一開關Tl具有電性耦接於第一稱合兀件32的第二端NI的第一端、電性稱接於輸入電路20以接收控制端點Q的電壓BOOST的控制端，及第二端N2。開關控制單元70設置以根據第一頻率信號CK而控制第一開關Tl的第二端N2的電壓，以使第一開關Tl的控制端與第二端N2周期性的逆偏。
[0031]輸出電路40具有設置以接收第一頻率信號CK的第一端、電性耦接於輸入電路20以接收控制端點Q的電壓BOOST的控制端，及設置以輸出移位寄存器單元100的第三掃描信號G(N)的第二端。失能電路50電性稱接於第一稱合兀件32的第二端NI及輸入電路20，並設置以接收第二頻率信號XCK，以根據第一耦合元件32的第二端NI的電位及第二頻率XCK而控制控制端點Q的電壓BOOST及第三掃描信號G(N)的準位。
[0032]根據本發明的其中一實施例，開關控制單元70包含第二開關T2及第二耦合元件72。第二開關T2具有第一端電性耦接於第一開關Tl的第二端N2，控制端電性耦接於輸入電路20以接收控制端點Q的電壓BOOST，及第二端電性耦接於地端VSS。第二耦合元件72具有第一端電性耦接於第一開關Tl的第二端N2，及第二端設置以接收第一頻率信號CK。
[0033]根據本發明的其中一實施例，輸入電路20設置以接收第一邏輯信號B1、第二邏輯信號XB1、第一掃描信號G(N-K)及第二掃描信號G (N+K),並根據第一掃描信號G(N-K)及第二掃描信號G(N+K)而決定響應第一邏輯信號Bi或第二邏輯信號XBi控制控制端點Q的電壓Boost。第一邏輯信號Bi及第二邏輯信號XBi在大部分時間可為互為反相的兩邏輯信號。
[0034]根據本發明的其中一實施例，輸入電路20包含第三開關T3及第四開關T4。第三開關T3具有設置以接收第一邏輯信號Bi的第一端、設置以接收第一掃描信號G(N-K)的控制端，及電性耦接於第一開關Tl的控制端及第二開關T2的控制端的第二端。第四開關T4具有電性耦接於第三開關T3的第二端的第一端、設置以接收第二掃描信號G(N+K)的控制端，及設置以接收第二邏輯信號XBi的第二端。在本實施例中，此設置可以使得移位寄存器電路10具有雙向傳輸的功能，也即可以使得移位寄存器電路10具有能夠選擇輸出的掃描信號的脈衝欲由上而下或者由下而上掃描的功能，但此功能僅為多種實施方式之一，並非所有的移位寄存器電路都須具備雙向傳輸的功能。
[0035]根據本發明的其中一種實施例，輸出電路40包含第八開關T8，第八開關T8具有設置以接收第一頻率信號CK的第一端，電性耦接於輸入電路20以接收控制端點Q的電壓Boost的控制端，及設置以輸出第N級移位寄存器單元100的第三掃描信號G(N)的第二端。
[0036]根據本發明的其中一實施例，失能電路50包含第五開關T5、第六開關T6及第七開關T7。第五開關T5的第一端電性耦接於第三開關T3的第二端以及第八開關T8的控制端，第五開關T5的控制端電性耦接於第一耦合元件32的第二端NI，第五開關T5的第二端電性耦接於輸出電路40的第二端。第六開關T6的第一端電性耦接於第五開關T5的第二端，第六開關T6的控制端電性耦接於第一耦合元件32的第二端NI，第六開關T6的第二端電性耦接於地端VSS。第七開關T7的第一端電性耦接於第五開關T5的第二端、第七開關T7的控制端設置以接收第二頻率XCK，第七開關T7的第二端電性耦接於地端VSS。第一頻率信號CK及第二頻率信號XCK可為互為反相的兩頻率。
[0037]以上所述的第一開關Tl至第八開關T8可例如是NMOS或PMOS等元件，但本發明並不限定第一開關Tl至第八開關T8的元件類型。此外，第一耦合元件32及第二耦合元件72可為電容或電阻等被動元件，而本發明並不限定第一耦合元件32及第二耦合元件72的元件類型。
[0038]請注意，雖然輸入電路20、穩壓單元30、輸出電路40及失能電路50中的細部元件已舉例於圖2，然而，本發明並不限定輸入電路20、穩壓單元30、輸出電路40及失能電路50的細部元件須設置如圖2，也可作其它設置，任何對圖2輸入電路20、穩壓單元30、輸出電路40及失能電路50的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
[0039]請參考圖3並搭配圖2，圖3為操作圖2第N級移位寄存器單元100的方法，說明如下:
[0040]步驟202:通過輸入電路20根據第(N-K)級移位寄存器單元的第一掃描信號G(N-K)或第(N+K)級移位寄存器單元的第二掃描信號G (N+K)而產生控制端點Q的電壓Boost ；
[0041]步驟204:通過輸出電路40接收第一頻率信號CK及控制端點Q的電壓Boost，以輸出第三掃描信號G(N)；
[0042]步驟206:通過失能電路50控制控制端點Q的電壓Boost及第三掃描信號G (N)的準位；
[0043]步驟208:通過開關控制單元70以根據第一頻率信號CK控制第一開關Tl的第二端的電壓，以使第一開關Tl的控制端與第一開關Tl的第二端周期性的逆偏。
[0044]在步驟202中，通過輸入電路20根據第一掃描信號G(N-K)及第二掃描信號G(N+K)而產生控制端點Q的電壓Boost可例如是通過輸入電路20根據第一邏輯信號B1、第二邏輯信號XB1、第一掃描信號G(N-K)及第二掃描信號G(N+K)來產生控制端點Q的電壓Boost。在步驟204中，第三掃描信號G(N)設置以輸出至下一級移位寄存器單元的輸入單
J Li ο
[0045]在步驟206中，通過失能電路50控制控制端點的電壓Boost及第三掃描信號G (N)的準位可例如是以根據第一耦合元件32的第二端的電位及第二頻率信號XCK的方式下拉控制端點Q的電壓Boost及第三掃描信號G(N)的準位。在步驟208中，通過開關控制單元70以根據第一頻率信號CK控制第一開關Tl的第二端的電壓，以使第一開關Tl的控制端與第二端周期性的逆偏可例如是，通過開關控制單元70的第二開關T2使第一開關Tl的第二端與地端VSS斷開並且通過第二耦合元件32接收第一頻率信號CK，以根據第一頻率信號CK來控制第一開關Tl的第二端的電位。
[0046]請參考圖4，圖4為操作圖2第N級移位寄存器單元100的時序圖，在圖4中，第一邏輯信號B1、第二邏輯信號XB1、第一掃描信號G(N-K)、第三掃描信號G(N)、第二掃描信號G(N+K)、控制端點Q的電壓BOOST、節點N1、節點N2、第一頻率信號CK及第二頻率信號XCK的波形圖依序由上至下排列。在tl至t2的時段，第二掃描信號G(N+K)為低準位，因此第四開關T4不導通，第一掃描信號G(N-K)為高準位，其會導通第三開關T3，因此控制端點Q的電壓BOOST會隨著第一邏輯信號Bi而呈現高準位，進而導通第八開關T8、第一開關Tl及第二開關T2。
[0047]第一開關Tl及第二開關T2導通會使節點N1、N2隨著地端VSS呈現低準位，並進而不導通第五開關T5及第六開關T6，另由於此時第二頻率信號XCK為高準位，故第七開關T7會導通而使第三掃描信號G(N)隨著地端VSS持續呈現低準位，並且第八開關T8的導通也會使第三掃描信號G(N)隨著第一頻率信號CK持續呈現低準位。
[0048]在t2至t3的時段，第三開關T3會因第一掃描信號G(N-K)轉為低準位而不導通，第四開關T4會因第二掃描信號G(N+K)仍處於低準位而不導通，由於第八開關T8的第一端的第一頻率信號CK由前一時段的低準位轉為高準位，因此控制端點Q的電壓BOOST的準位會因為第八開關T8的第一端與第八開關T8的控制端之間的寄生電容造成的耦合而進一步提高，並持續開啟第八開關T8而使第三掃描信號G(N)隨著第一頻率信號CK轉為高準位。
[0049]另由於第一頻率信號CK在時間t2由低準位轉為高準位，第一耦合元件32的電容效應會將節點NI的電位瞬間拉高，第二耦合元件72的電容效應會將節點N2的電位瞬間拉高，然而由於控制端點Q的電壓BOOST在高準位，其會導通第一開關Tl及第二開關T2，因此節點N1、N2的電位會在短暫的升高後立即被地端VSS拉至低準位，此時第五開關T5及第六開關T6仍然不導通，而第七開關T7會因第二頻率信號XCK轉為低準位而不導通。
[0050]在t3至t4的時段，第一掃描信號G(N-K)為低準位，因此第三開關T3不導通，第二掃描信號G(N+K)轉為高準位，其會導通第四開關T4，由於第二邏輯信號XBi仍為低準位，其會將控制端點Q的電壓BOOST拉至低準位，進而使第八開關T8、第一開關Tl及第二開關T2皆不導通。由於節點N1、N2在t2至t3的時段為低準位，且第一頻率信號CK在t3至t4的時段轉為低準位，節點N1、N2在t3至t4的時段仍會維持低準位，而維持第五開關T5及第六開關T6的不導通。第七開關T7會因第二頻率信號XCK轉為高準位而導通，進而使地端VSS將第三掃描信號G(N)拉至低準位。
[0051 ] 在t4至t5的時段，第三開關T3會因第一掃描信號G (N-K)維持於低準位而持續不導通，第四開關T4會因第二掃描信號G(N+K)轉為低準位而不導通。由於第一頻率信號CK由低準位轉為高準位，第一耦合元件32的電容效應會將節點NI的電位拉至高準位，第二耦合元件72的電容效應會將節點N2的電位拉至高準位，雖然節點N2會經由第二開關T2漏電，但節點N2的電位在t4至t5的時段仍會高於第一開關Tl的控制端的準位，而使第一開關Tl逆偏，使節點NI經由第一開關Tl漏電，因此節點NI的電位可穩定地維持在高準位，進而穩定地開啟第五開關T5及第六開關T6，而使第三掃描信號G(N)及控制端點Q的電壓BOOST維持在低準位。假設第一開關Tl為N型金屬半電晶體，由於第一開關Tl的柵極電位會低於源極電位，因此第一開關Tl會逆偏，而有效地避免漏電流。
[0052]在t5至t6的時段，第三開關T3會因第一掃描信號G(N-K)維持於低準位而持續不導通，第四開關T4會因第二掃描信號G (N+K)維持於低準位而持續不導通，控制端點Q的電壓BOOST則因在t4至t5的時段為低準位而於t5至t6的時段維持在低準位，進而維持第八開關T8、第一開關Tl及第二開關T2的不導通。由於第一頻率信號CK由高準位轉為低準位，第一耦合元件32的電容效應會將節點NI的電位拉至低準位，第二耦合元件72的電容效應會將節點N2的電位拉至低準位，進而使第五開關T5及第六開關T6不導通。另由於第二頻率信號XCK由低準位轉為高準位，第三掃描信號G(N)會因第七開關T7導通而被地端VSS維持在低準位。
[0053]除此之外，t6至t7的時段的波形圖與t4至t5的時段的波形圖相同，t7至t8的時段的波形圖與t5至t6的時段的波形圖相同，於此不再贅述。由t4至t5的時段及t6至t7的時段可知，在這些時段節點NI的波形趨近於理想方波，其會增強穩壓能力，不會讓移位寄存器電路出現多脈衝。因此當應用於液晶顯示器時，將可避免顯示畫面出現水平亮紋(horizontal line)的情形,進而提高顯示質量。
[0054]請參考圖5,圖5為本發明另一實施例的第N級移位寄存器單兀500的不意圖。移位寄存器單元500與移位寄存器單元100的差異在於移位寄存器電路單元500不具有開關控制單元70，而將第一開關Tl的第二端設計成直接接地，因此如節點NI處會有經由第一開關Tl漏電至地端VSS的情形發生。相較於圖5的移位寄存器單元500，圖2的移位寄存器單元100通過開關控制單元70的設置，當控制端點Q的電壓Boost為低準位，而節點N2為較高準位時，第一開關Tl將會逆偏，據以大幅降低第一開關Tl漏電的情形。
[0055]綜上所述，本發明移位寄存器單元100通過開關控制單元70的設置使第一開關Tl達到逆偏，而大幅降低第一開關Tl漏電的情形，當移位寄存器單元100應用於顯示器時，可改善顯示器的顯示質量。
[0056]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求書所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種移位寄存器電路，其特徵在於，具有多個移位寄存器單元，該些移位寄存器單元中的第N級移位寄存器單元包含: 一輸入電路，設置以根據該移位寄存器電路的一第(N-K)級移位寄存器單兀的一第一掃描信號或該移位寄存器電路的一第(N+K)級移位寄存器單元的一第二掃描信號而控制該第N級移位寄存器單元的一控制端點的電壓，其中N及K為正整數且N≥K ; 一穩壓單元，包含: 一第一稱合兀件，具有一第一端及一第二端，該第一端設置以接收一第一頻率信號；一第一開關，具有一第一端電性耦接於該第一耦合元件的該第二端，一控制端電性耦接於該輸入電路以接收該控制端點的電壓，及一第二端；及 一開關控制單元，電性耦接該第一開關的該第二端及一地端，設置以根據該第一頻率信號而控制該第一開關的該第二端的電壓，並使該第一開關的該控制端與該第一開關的該第二端周期性的逆偏；以及 一輸出電路，具有一第一端設置以接收該第一頻率信號，一控制端電性耦接於該輸入電路以接收該控制端點的電壓，及一第二端設置以輸出該第N級移位寄存器單元的一第三掃描信號。
2.根據權利要求1所述的移位寄存器電路，其特徵在於，該開關控制單元包含: 一第二開關，具有一第一端電性耦接於該第一開關的該第二端，一控制端電性耦接於該輸入電路以接收該控制端點的電壓，及一第二端電性耦接於該地端；及 一第二耦合元件，具有一第一端電性耦接於該第一開關的該第二端，及一第二端設置以接收該第一頻率信號。
3.根據權利要求1或2所述的移位寄存器電路，其特徵在於，該輸入電路還設置以接收一第一邏輯信號、一第二邏輯信號、該第一掃描信號及該第二掃描信號，並根據該第一掃描信號及該第二掃描信號來決定根據該第一邏輯信號或該第二邏輯信號而控制該控制端點的電壓。
4.根據權利要求3所述的移位寄存器電路，其特徵在於，該輸入電路包含: 一第三開關，具有: 一第一端，設置以接收該第一邏輯信號； 一控制端，設置以接收該第一掃描信號；及 一第二端，電性耦接於該第一開關的該控制端；以及 一第四開關，具有: 一第一端，電性耦接於該第三開關的該第二端； 一控制端，設置以接收該第二掃描信號；及 一第二端，設置以接收該第二邏輯信號。
5.根據權利要求4所述的移位寄存器電路，其特徵在於，該移位寄存器電路還包含一失能電路，電性耦接於該第一耦合元件的該第二端及該輸入電路，並設置以接收一第二頻率信號，並根據該第一耦合元件的該第二端的電壓準位及該第二頻率信號而控制該控制端點的電壓及該第三掃描信號的準位，該失能電路包含: 一第五開關，具有一第一端電性耦接於該控制端點，一控制端電性耦接於該第一耦合元件的該第二端，及一第二端電性耦接於該輸出電路的該第二端；一第六開關，具有一第一端電性耦接於該第五開關的該第二端，一控制端電性耦接於該第一耦合元件的該第二端，及一第二端電性耦接於該地端；及 一第七開關，具有一第一端電性耦接於該第五開關的該第二端，一控制端設置以接收該第二頻率信號，及一第二端電性耦接於該地端。
6.根據權利要求5所述的移位寄存器電路,其特徵在於,該輸出電路包含一第八開關，具有一第一端設置以接收該第一頻率信號，一控制端電性耦接於該輸入電路以接收該控制端點的電壓，及一第二端設置以輸出該第N級移位寄存器單元的該第三掃描信號。
7.—種移位寄存器電路的操作方法，其特徵在於，設置以操作根據權利要求1所述的第N級移位寄存器單元，該操作方法包含: 根據該第(N-K)級移位寄存器單元的該第一掃描信號或該第(N+K)級移位寄存器單元的該第二掃描信號而控制該控制端點的電壓； 通過該輸出電路接收該第一頻率信號及該控制端點的電壓，並根據該第一頻率信號及該控制端點的電壓輸出該第三掃描信號；及 通過該開關控制單元以根據該第一頻率信號控制該第一開關的該第二端的電壓，並使該第一開關的該控制端與該第一開關的該第二端周期性的逆偏。
8.根據權利要求7所述的移位寄存器電路的操作方法，其特徵在於，通過該輸入電路根據該第一掃描信號或該第二掃描信號而控制該控制端點的電壓包含根據該第一掃描信號及該第二掃描信號以決定根據一第一邏輯信號或一第二邏輯信號而控制該控制端點的電壓。
9.根據權利要求8所述的移位寄存器電路的操作方法，其特徵在於，還包含通過一失能電路控制該控制端點的電 壓及該第三掃描信號的準位，其中通過該失能電路控制該控制端點的電壓及該第三掃描信號的準位包含根據該第一耦合元件的該第二端的電位及一第二頻率信號下拉該控制端點的電壓及該第三掃描信號的準位。
10.根據權利要求7、8或9所述的移位寄存器電路的操作方法，其特徵在於，通過該開關控制單元以根據該第一頻率信號控制該第一開關的該第二端的電壓，並使該第一開關的該控制端與該第一開關的該第二端周期性的逆偏包含通過該開關控制單元的一第二開關使該第一開關的該第二端與一地端斷開並且通過一第二耦合元件接收該第一頻率信號而根據該第一頻率信號而控制該第一開關的該第二端的電位。
【文檔編號】G11C19/28GK103474095SQ201310277697
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月3日 優先權日:2013年5月28日
【發明者】簡靈櫻, 劉匡祥, 陳振銘 申請人:友達光電股份有限公司