濾波整形電路、驅動電路以及非晶矽柵極電路的製作方法

2023-12-09 00:02:51

專利名稱：濾波整形電路、驅動電路以及非晶矽柵極電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及整波電路設計領域，尤其涉及一種用於液晶面板中非晶矽柵極 (Amourphors Silicon Gate, ASG)電路以及驅動電路、濾波整形電路。
背景技術：
現有的液晶顯示屏(TFT IXD)在工作時，其TFT陣列上的柵掃描線以及列數據線 均需要驅動電路進行驅動才能工作。驅動電路功能較為複雜，因此在顯示屏的面板上都會 集成驅動晶片以滿足需求。對於低解析度的小尺寸液晶顯示屏，由於其TFT陣列的行數以 及列數相對較少，因此柵掃面線的驅動電路以及列數據線的驅動電路可以集成在一顆驅動 晶片中；而對於高解析度的大尺寸液晶顯示屏，就必須分別使用專用的柵掃面線驅動晶片 以及列數據線驅動晶片，甚至是多顆此類晶片相組合。在非晶矽基板液晶顯示屏中，面板上可以集成非晶矽柵極電路，用於取代專用的 柵掃面線驅動晶片的功能，從而減少液晶顯示屏上的晶片數目，進一步降低面板成本，同時 對於減少外圍電路區域布線時所佔用的屏幕寬度也有很好的效果。因此非晶矽柵極技術 愈發成為液晶顯示屏製造領域的重要部分，具有廣泛的應用前景。應對於不同的顯示屏需 求，非晶矽柵極電路結構具有複雜多樣性，其工作穩定性成為影響液晶顯示屏質量的重要 因素。現有的非晶矽柵極電路雖然其內部結構可能各不相同，但大多都採用一種通行的 基本架構，圖1為所述現有非晶矽柵極電路的基本架構示意圖。如圖1所示，非晶矽柵極電 路在工作時，任意一個重複單元100，接收前一個重複單元100的觸發信號，然後操作本單 元的電路輸出指定的驅動信號，用以驅動本行柵掃描線101 ；同時輸出與前述相同性質的 觸發信號，提供給下一個重複單元100。多個此類重複單元依序排列，即組成非晶矽柵極電 路10，可為多級柵掃面線依序提供驅動信號。影響非晶矽柵極電路工作穩定性的因素包括如下幾個方面(1)在各重複單元100相對應掃描線輸出的驅動信號波形中，波幅漂移以及噪聲 問題較為嚴重，如圖加所示，輸出波形中存在的毛刺可能誤驅動柵掃描線，將影響TFT陣列 的逐行掃描、有序工作。(2)重複單元前後級之間的觸發信號同樣存在上述波幅漂移以及噪聲問題，如圖 2b所示，存在的波幅漂移以及噪聲毛刺現象在長期工作後，將導致TFT陣列中電晶體閾值 電壓漂移，並進一步引起觸發無效的邏輯錯誤。(3)各重複單元100相對應掃描線輸出波形的驅動能力不足，波幅太小，在大的RC 負載情況下，將導致輸出波形的嚴重失真變形。因為非晶矽柵極電路具有上述影響非晶矽柵極電路工作穩定性的因素，因此現有 的非晶矽柵極電路的工作穩定性較差。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種工作穩定性高的非晶矽柵極電路，同時還提供可應 用於上述非晶矽柵極電路的濾波整形電路以及驅動電路。本發明所述的非晶矽柵極電路，包括重複單元和濾波整形電路；所述重複單元，接 收前一個重複單元的觸發信號，然後輸出相應的驅動信號，同時該重複單元還輸出相同性 質的觸發信號，提供給下一個重複單元；所述驅動電路連接濾波整形電路，所述驅動信號經 由濾波整形電路濾波整形後輸出。可選的，所述非晶矽柵極電路進一步包括連接濾波整形電路的驅動電路，該驅動 電路增強所述濾波整形電路輸出的驅動信號。可選的，所述各重複單元使用同一個濾波整形電路對輸出的驅動信號進行濾波整 形。可選的，所述各重複單元使用各自相應的濾波整形電路對輸出的驅動信號進行濾波整形。本發明所述的濾波整形電路，包括反相器、整形單元以及輸出單元；還包括高位 電源線以及低位電源線，為上述各單元提供高電平以及低電平；所述反相器連接輸入端，將輸入信號反相；所述整形單元連接反相器，對反相端的信號進行整形；所述輸出單元連接輸入端以及反相端，並根據輸入信號以及反相端的經過整形的 信號，在輸出端輸出由高電平和低電平組成的信號，所述輸出端的信號與輸入信號同相。可選的，所述輸出單元包括類型相同的第一輸出單元場效應電晶體以及第二輸出 單元場效應電晶體；其中第一輸出單元場效應電晶體的柵極連接輸入端，第二輸出單元場 效應電晶體的柵極連接反相端；所述第一輸出單元場效應電晶體與第二輸出單元場效應晶 體管相串聯，串聯節點作為輸出端，而第一輸出單元場效應電晶體相對串聯節點的另一端 連接高位電源線，第二輸出單元場效應電晶體相對串聯節點的另一端連接低位電源線。可選的，所述整形單元包括類型相同的第一整形單元場效應電晶體以及第二整形 單元場效應電晶體；其中第一整形單元場效應電晶體的柵極連接反相端，第二整形單元場 效應電晶體的柵極連接輸入端；所述第一整形單元場效應電晶體與第二整形單元場效應晶 體管相串聯，第一整形單元場效應電晶體相對於串聯節點的另一端連接高位電源線，第二 整形單元場效應電晶體相對於串聯節點的另一端連接低位電源線。可選的，所述反相器包括驅動管以及負載管，所述驅動管以及負載管為NMOS晶體 管，其中驅動管的柵極與輸入端連接，負載管的柵極與其漏極連接；驅動管的漏極以及負載 管的源極與反相端連接；驅動管的源極連接所述第一整形單元場效應電晶體與第二整形單 元場效應電晶體的串聯節點；負載管的漏極與高位電源線連接。可選的，所述反相器包括驅動管以及負載管，所述驅動管以及負載管為PMOS晶體 管，其中驅動管的柵極與輸入端連接，負載管的柵極與其源極連接；驅動管的源極以及負載 管的漏極與反相端連接；驅動管的漏極連接所述第一整形單元場效應電晶體與第二整形單 元場效應電晶體的串聯節點；負載管的源極與高位電源線連接。所述反相器中，驅動管的跨導大於負載管的跨導。可選的，所述驅動管的溝道寬長 比為72 6，負載管的溝道寬長比為6 6。本發明提供的驅動電路，包括輸入端、輸出端以及至少兩個反相單元，且各級反相 單元相串聯，所述反相單元包括類型相同的驅動管、負載管、第一增強場效應電晶體以及第二增強場效應電晶體，還包括高位電源線以及低位電源線；其中驅動管與負載管串聯，驅 動管的柵極與輸入端或者上一級反相單元連接，負載管的柵極與該負載管相對於串聯節點 的另一極連接；第一增強場效應電晶體與第二增強場效應電晶體串聯，第一增強場效應晶 體管的柵極與驅動管以及負載管的串聯節點連接，第二增強場效應電晶體的柵極與驅動管 的柵極連接，所述第一增強場效應電晶體以及第二增強場效應電晶體的串聯節點與輸出端 或者下一級反相單元連接；高位電源線根據反相單元的類型與負載管以及第一增強場效應 電晶體的源極或漏極連接，而低位電源線根據反相單元的類型與驅動管以及第二增強場效 應電晶體的源極或漏極連接。可選的，所述反相單元中，驅動管與負載管的溝道寬長比相同；第一增強場效應晶 體管以及第二增強場效應電晶體的溝道寬長比也相同，且使得線性區溝道電流能滿足後級 反相單元的負載充電需求。所述後一級的反相單元中增強場效應電晶體的溝道寬長比大於 前一級的反相單元中增強場效應電晶體的溝道寬長比。所述驅動電路根據反相單元的級數分為奇數級驅動電路以及偶數級驅動電路，所 述奇數級驅動電路的輸出信號與輸入信號反相，偶數級驅動電路的輸出信號與輸入信號同 相。可選的，所述驅動電路包括兩級反相單元，第一級反相單元中，第一增強場效應晶 體管以及第二增強場效應管的溝道寬長比為360 6，第二級反相單元中，第一增強場效應 電晶體以及第二增強場效應管的溝道寬長比為1000 6。與現有技術相比較，本發明的非晶矽柵極電路包括濾波整形電路，使得重複單元 所輸出的驅動信號，先進行濾波整形後輸出到對應的掃描線。由於驅動信號經過了濾波整 形，去除了驅動信號中的毛刺，因而不會誤驅動掃描線，影響TFT陣列的逐行掃描、有序工 作；進一步，所述非晶矽柵極電路還包括驅動電路，驅動信號經過了濾波整形後又經過增強 驅動能力後，驅動信號的電壓幅值較大，因而提高輸出信號的負載能力，該非晶矽柵極電路 工作穩定性得到進一步提高。


圖1是現有非晶矽柵極電路的基本架構示意圖；圖加是現有非晶矽柵極電路輸出的驅動信號波形示意圖；圖2b是現有非晶矽柵極電路中觸發信號波形示意圖；圖3是本發明非晶矽柵極電路基本架構示意圖；圖4是本發明圖3所示濾波整形電路具體實施例電路示意圖；圖5是本圖3所示驅動電路反相單元的具體實施例電路示意圖；圖6是本發明所述具有兩級反相器的驅動電路具體實施例電路示意圖；圖7是本發明所述濾波整形電路輸入、輸出信號的波形時序圖。
具體實施例方式根據背景技術可知，現有技術中非晶矽柵極電路產生的驅動信號存在波形噪聲嚴 重，負載能力不足的問題，因此本發明所述非晶矽柵極電路在現有的非晶矽柵極電路基礎 上，增加濾波整形電路以及驅動電路，從而對驅動信號進行濾波整形並增強驅動能力，提高非晶矽柵極電路的工作穩定性。圖3為本發明所述非晶矽柵極電路的基本架構示意圖。結 合具體實施例，對所述非晶矽柵極電路做進一步介紹。如圖3所示，本發明所述的非晶矽柵極電路。包括重複單元300、濾波整形電路302 以及驅動電路303。所述一個重複單元300，接收前一個重複單元300的觸發信號，然後輸出 指定的驅動信號，所述驅動信號先經由濾波整形電路302濾波整形後，再經由驅動電路303 增強其驅動能力，最後提供給相應行的柵掃描線301 ；同時該重複單元300輸出與相同性質 的觸發信號，提供給下一個重複單元300。其中各重複單元300可以共用一個濾波整形電 路302對輸出的驅動信號進行濾波整形，也可以每個重複單元300各自使用相應的濾波整 形電路302對輸出的驅動信號進行濾波整形。在上述非晶矽柵極電路的工作過程中，濾波整形電路302主要對驅動信號消除噪 聲毛刺以及波幅漂移的影響，而驅動電路303可以將驅動信號的電壓波幅放大，從而增強 其驅動能力。最終產生波形平整、負載能力強的驅動信號，滿足液晶顯示屏中柵掃描線的驅 動需求。進一步的，本發明還提供了可用於上述非晶矽柵極電路的濾波整形電路，所述濾波整形電路包括反相器、整形單元以及輸出單元；還包括高位電源線以 及低位電源線，為上述各單元提供高電平以及低電平；所述反相器連接輸入端，將輸入信號反相；所述整形單元連接反相器，對反相端的信號進行整形；所述輸出單元連接輸入端以及反相端，並根據輸入信號以及反相端的經過整形的 信號，在輸出端輸出由高電平和低電平組成的信號，所述輸出端的信號與輸入信號同相。圖4是本發明所述濾波整形電路的一個具體實施例電路示意圖；在圖4所示實施例中，濾波整形電路包括6個場效應電晶體，為便於討論，以所述 場效應電晶體的類型均為NMOS電晶體為例。(後述內容中，關於電晶體的類型均指代NMOS 電晶體或PMOS電晶體)所述反相器包括負載管Ml以及驅動管M2，其中負載管Ml的柵極與其漏極相連接， 使得負載管Ml在工作時始終處於飽和狀態；而驅動管M2的柵極與輸入端201連接，驅動管 M2的漏極與負載管Ml的源極相連接，連接的節點作為反相端202 ；由於負載管Ml以及驅動 管M2均為NMOS電晶體，上述負載管Ml與驅動管M2構成了一個基本的NMOS反相器電路， 其工作原理為公知技術，此處不再詳述。本實施例中將負載管Ml的漏極連接至高位電源線 Vdd上，而驅動管M2的源極則需要連接至電勢相對較低的低位電源線Vss(圖示中驅動管 M2的源極通過整形單元的第二整形單元場效應電晶體M3連接至低位電源線Vss，後續另行 說明)。進一步的，如果負載管Ml與驅動管M2均為PMOS電晶體，兩者將構成基本的PMOS 反相器電路，與本實施例相比較只需將負載管Ml以及驅動管M2的源漏極反接即可。眾所周知在基本的反相器電路中，驅動管M2的跨導應當大於負載管M1，因此應當 根據需要，分別選擇合適的溝道寬長比，調整兩者的跨導比。本實施例中，驅動管M2的溝道 寬長比為72 6，而負載管Ml的溝道寬長比為6 6。經過上述反相器，反相端102的信號波形應當與輸入端201的信號波形反相，即在 輸入端201輸入一個信號後，在反相端202能夠獲得邏輯相反的信號。但由於電路性質所 限，僅通過上述反相器，在反相端202所獲得的實際信號波形並不是理想的與輸入端201輸入的信號波形互反，可能存在波形失真，幅值漂移的現象。因此本發明所述濾波整形電路還 包括整形單元。所述整形單元包括第一整形單元場效應電晶體M4以及第二整形單元場效應晶體 管M3，其中第一整形單元場效應電晶體M4的柵極連接反相端202，第二整形單元場效應晶 體管M3的柵極連接輸入端201，且第一整形單元場效應電晶體M4與第二整形單元場效應晶 體管M3串聯(即兩者之間源漏極相連接，使得兩者均開啟時能夠形成導電通路)，本實施例 中，第一整形單元場效應電晶體M4以及第二整形單元場效應電晶體M3均為NMOS電晶體， 因此將第一整形單元場效應電晶體M4的源極與第二整形單元場效應電晶體M3的漏極相連 接，且兩者的連接點同時連接反相器中驅動管M2的源極；而第一整形單元場效應電晶體M4 的漏極與高位電源線Vdd連接，第二整形單元場效應電晶體M3的源極與Vss連接。具體的，由於第二整形單元場效應電晶體M3的柵極與輸入端201連接，而第一整 形單元場效應電晶體M4的柵極與反相端202連接，因此第二整形單元場效應電晶體M3與 第一整形單元場效應電晶體M4理論上也擁有始終相反的開啟或關閉狀態；另一方面，第二 整形單元場效應電晶體M3與第一整形單元場效應電晶體M4的串聯節點與反相器的驅動管 M2源極連接。反相端202的電位在決定第一整形單元場效應電晶體M4開啟或關閉狀態的 同時，也決定了第二整形單元場效應電晶體M3的開啟或關閉狀態，從而影響第二整形單元 場效應電晶體M3與第一整形單元場效應電晶體M4的串聯節點的電位，進一步通過驅動管 M2返回來影響自身的電位，形成反饋機制。例如本實施例中，當反相端202處於低電位時，第一整形單元場效應電晶體M4關 閉，而第二整形單元場效應電晶體M3與之狀態相反為開啟狀態，同時驅動管M2由於柵極與 第二整形單元場效應電晶體M3的柵極均連接至輸入端201，因此也處於開啟狀態，使得反 相端202與低位電源線Vss之間直接導通，雖然反相端202也可以通過處於飽和狀態的負 載管Ml與高位電源線Vdd連接，但由於負載管Ml的跨導遠小於驅動管M2，因此反相端202 與低位電源線Vss電勢基本相等，從而修正反相端202的低電位電勢，達到整形目的。當反 相端202處於高電位時，第一整形單元場效應電晶體M4開啟，而第二整形單元場效應晶體 管M3與之狀態相反為關閉狀態，同時驅動管M2也處於關閉狀態，反相端202與低位電源線 Vss隔絕，僅能通過負載管Ml與高位電源線Vdd連接，因此反相端202與高位電源線Vdd電 勢基本相等，從而修正反相端202的高電位電勢，達到整形的目的。根據上述反饋機制，當反相器與整形單元達到穩定狀態時，反相端202的電位將 嚴格地與輸入端201的電位相反，即可保證在輸入端201輸入信號後，反相端202上能夠獲 得理想的反相信號。輸出單元包括第一輸出單元場效應電晶體M5以及第二輸出單元場效應電晶體 M6，其中第一輸出單元場效應電晶體M5的柵極連接輸入端201，第二輸出單元場效應晶體 管M6的柵極則連接反相端202，第一輸出單元場效應電晶體M5與第二輸出單元場效應晶 體管M6串聯(即兩者之間源漏極相連接，使得兩者均開啟時能夠形成導電通路)。由於本 實施例中，第一輸出單元場效應電晶體M5與第二輸出單元場效應電晶體M6均為NMOS晶體 管，因此第一輸出單元場效應電晶體M5的源極與第二輸出單元場效應電晶體M6的漏極相 連接，連接的節點作為輸出端203 ；此外，將第一輸出單元場效應電晶體M5的漏極與高位電 源線Vdd連接，而第二輸出單元場效應電晶體M6的源極與低位電源線Vss連接。
由於輸入端201與反相端202的電位始終相反，因此第一輸出單元場效應電晶體 M5與第二輸出單元場效應電晶體M6也擁有始終相反的開啟或關閉狀態，兩者僅有一個處 於導通，使得輸出端203隻能與高位電源線Vdd或者低位電源線Vss連接，選擇輸出高電平 或者低電平。又第一輸出單元場效應電晶體M5的柵極連接輸入端201，因此當輸入端201 輸入高電平，即輸入邏輯為1時，第一輸出單元場效應電晶體M5導通，輸出端203連通高位 電源線Vdd，輸出邏輯視為1 ；同理當輸入端201輸入低電平時，反相端202輸出高電平，第 二輸出單元場效應電晶體M6導通，輸出端203連通低位電源線Vss，輸出邏輯視為0。通過 上述描述可知，輸出端203的輸出邏輯與輸入端201的輸入邏輯保持一致。上述濾波整形電路能夠將輸入端201的輸入邏輯映射為輸出端203的輸出邏輯， 且邏輯上保持一致，而在輸出端203上獲得的輸出波形波幅僅與高位電源線Vdd以及低位 電源線Vss所提供的高低電平有關，與輸入波形的波幅無關，最終實現對輸入信號整形並 輸出的功能。在本發明濾波整形電路中，各場效應電晶體工作的必要條件是各自柵極上的電壓 需大於各自的閾值電壓。一方面，根據場效應電晶體轉移特性曲線的非線性特點，低於閾值 電壓的柵壓變化只會引起10_12量級(電流單位安培)的溝道電流變化，而大於閾值電壓的 柵壓變化會引起10_3量級(電流單位安培)的溝道電流變化，差異較為顯著；另一方面，由 於各場效應電晶體在工作時均存在一定的本徵延遲，所述延遲大約為10_6量級(時間單位 秒)；因此當輸入端201所輸入的信號波形中存在毛刺等信號波動現象時，只要所述信號波 動的電壓變化幅度未超過場效應電晶體的閾值電壓，或者即使超過閾值電壓但持續時間短 於場效應電晶體的本徵延遲，則上述信號波動均不能引起濾波整形電路輸出端的信號波形 發生變化，從而實現對輸入信號的濾波功能。綜上所述，無論輸入端的信號是否存在波幅不足、包含雜波毛刺或者邏輯跳變邊 緣因RC延遲影響而圓滑的情況，本發明所述濾波整形電路輸出端的信號波形均可以保持 方正工整。上述濾波整形電路的具體實施例為了實現快速精確響應，降低電路延遲以及減小 自身功耗等目的，因此輸出端所輸出的驅動信號波幅有限，在某些大驅動負載要求下，如果 需要獲得更強的信號放大以及驅動負載能力，還可以在濾波整形電路後級接驅動電路，以 增強放大經過濾波整形後的驅動信號的負載能力。因此基於上述需求，本發明還提出了一 種驅動電路，使用多級反相單元，對輸入的驅動信號進行增強放大使其獲得大負載能力。本發明所述驅動電路包括輸入端、輸出端以及至少兩個反相單元，且各級反相單 元相串聯。圖5為所述反相單元的基本電路的一個具體實施例示意圖。為簡化說明，所述 反相單元中各電晶體為NMOS電晶體。如圖5所示，所述反相單元包括驅動管M8、負載管M7、第一增強場效應電晶體M9 以及第二增強場效應電晶體MlO ；上述各電晶體的類型均為NMOS電晶體，且驅動管M8與負 載管M7規格相同(即材質、溝道尺寸以及電晶體的基本參數等均相同)，而第一增強場效應 電晶體M9與第二增強場效應電晶體MlO的規格也相同。其中驅動管M8與負載管M7串聯(即兩者之間源漏極相連接，使得兩者均開啟時 能夠形成導電通路，本實施例中驅動管M8的漏極與負載管M7的源極連接)，驅動管M8的柵 極可以與輸入端或者上一級反相單元連接，負載管M7的柵極與其漏極連接；第一增強場效應電晶體M9與第二增強場效應電晶體MlO串聯(即兩者之間源漏極相連接，使得兩者均開 啟時能夠形成導電通路，本實施例中第一增強場效應電晶體M9的源極與第二增強場效應 電晶體MlO的漏極連接)；所述第一增強場效應電晶體M9的柵極與驅動管M8以及負載管 M7的串聯節點連接，而第二增強場效應電晶體MlO的柵極則與驅動管M8的柵極連接；第一 增強場效應電晶體M9與第二增強場效應電晶體MlO的串聯節點與輸出端或者下一級反相 單元連接；第一增強場效應電晶體M9的漏極連接至高位電源線Vdd，第二增強場效應晶體 管MlO的源極連接至低7位電源線Vss。需要指出的是，圖5所示的反相單元為獨立電路，除應用於本發明所述驅動電路， 還可以應用至其他需要反相輸出的電路中，因此上述輸入端、輸出端、高位電源線Vdd以及 低位電源線Vss，無需與前述非晶矽柵極電路中所涉及的各連接端相混淆，特此說明。在圖5中，驅動管M8與負載管M7也構成了基本的NMOS反相器，與濾波整形電路前 述實施例中的反相器工作原理類似。所述驅動管M8以及負載管M7所構成基本的NMOS反 相器存在以下問題由於負載管M7的柵極與其漏極連接，因此負載管M7始終工作在飽和狀 態，溝道電流趨於穩定，增大源漏之間的電壓已不能明顯增大溝道電流，因此跨導較小，等 效阻抗較大。例如，當輸入端電壓為低電平而需要在驅動管M8與負載管M7的串聯節點處， 即本實施例中負載管M7的源極輸出高電平時，在高位電源線Vdd與負載管M7的源極之間， 也即負載管M7的源、漏極之間會存在一個較為可觀的壓降，導致負載管M7的源極上的輸出 電壓幅度不足。而在邏輯工作電路中，前一級的輸出電壓幅度不足將導致下一級的邏輯判 斷困難，進一步導致輸出信號的波幅降低，上述持續波幅降低現象將隨著各級依次積累，直 至引起整個電路的邏輯錯誤。假設為了提高可輸出電壓的幅度，即增強輸出信號的負載驅動能力，需要儘可能 增大驅動管M8與負載管M7的跨導比，使得驅動管M8的溝道寬長比大於負載管M7的溝道 寬長比，且越大越好。但受於器件面積尺寸的限制，上述措施作用有限。因此在本發明所提 供的驅動單元中，負載管M7以及驅動管M8的溝道寬長比均使用常規規格且相等，而在負載 管M7、驅動管M8後增設寬長比較大的第一增強場效應電晶體M9以及第二增強場效應晶體 管 M10。由於第一增強場效應電晶體M9以及第二增強場效應電晶體MlO在工作時均處於 線性區，跨導極大，源、漏極之間的壓降損失可忽略。根據柵極的連接位置，容易推得第一增 強場效應電晶體M9以及第二增強場效應電晶體MlO的開啟關閉狀態也始終相反，當第一增 強場效應電晶體M9開啟時，高位電源線Vdd與該反相單元的輸出端之間直接導通，輸出電 壓大小等於高位電源線Vdd所提供的高電平電壓減去第一增強場效應電晶體M9上的壓降； 而當第二增強場效應電晶體MlO開啟時，低位電源線Vss與該反相單元的輸出端之間直接 導通，輸出電壓大小等於低位電源線Vss所提供的低電平電壓加上第二增強場效應電晶體 MlO上的壓降。本發明所述驅動電路中，反相單元目的在於增大輸出信號的驅動負載能力，因此 對於第一增強場效應電晶體M9以及第二增強場效應電晶體MlO的溝道寬長比也有所要求， 必須使得線性區溝道電流滿足下一級負載也即後級反相單元的負載充電需求。向上述驅動電路輸入較小的輸入信號，經過多級反相單元放大後，即可獲得較大 驅動負載能力的輸出信號。考慮到反相單元本身存在寄生電容，且所述寄生電容的大小與反相單元中第一增強場效應電晶體以及第二增強場效應電晶體的溝道寬度成正比。因此對 於多級反相單元的組合應當遵循各級反相單元中第一增強場效應電晶體以及第二增強場 效應電晶體的溝道寬長比依次增大的組合規則。綜上所述，在驅動電路的實際應用中，對於一個輸入信號很弱的輸入端和一個需 求大後級負載的輸出端而言，應當使得輸入信號先經過一個具有較小的增強場效應晶體 管溝道寬長比的反相單元，再經過後級具有較大的增強場效應電晶體溝道寬長比的反相單 元，逐級放大最終輸出滿足後級負載需求的較強信號。具體的反相單元級數則根據需要進 行選擇。如圖6所示，本發明提供了一種具有兩級反相單元的驅動電路的具體實施例。其 中，第二級反相單元II與第一級反相單元I相串聯，第一級反相單元I的輸入端作為驅動 電路的輸入端，而第二級反相單元II的輸出端作為驅動電路的輸出端。為簡化說明，在該 驅動電路中，所有場效應電晶體均為NMOS電晶體，且第一級反相單元I的負載管M7、驅動管 M8以及第二級反相單元II的負載管Mil、驅動管M12的規格均相同，溝道寬長比均為6 6； 而第一級反相單元I中，第一增強場效應電晶體M9以及第二增強場效應電晶體MlO的溝道 寬長比均為360 6 ；第二級反相單元II中，第一增強場效應電晶體M13以及第二增強場 效應電晶體M14的溝道寬長比均為1000 6。各級反相單元中第一增強場效應電晶體的漏 極均連接至高位電源線Vdd，而第二增強場效應電晶體的源極均連接至低位電源線Vss。同樣，圖6所示的驅動電路也為獨立電路，所述輸入端、輸出端、高位電源線Vdd以 及低位電源線Vss，無需與前述非晶矽柵極電路中所涉及的各連接端相混淆。在驅動電路工 作時，輸出端將得到與輸入端輸入信號邏輯相同或者相反，但電壓幅度放大的輸出信號。上述反相單元中，各電晶體也可以選擇為PMOS電晶體，區別僅在於電晶體源、漏 極的連接方式，本領域技術人員應當可以根據上述實施例推得具體的接法，此處不再詳述。另外需要指出的是，驅動電路根據級數不同可以分為偶數級驅動電路以及奇數級 驅動電路，其中偶數級驅動電路，經過偶數次反相後，輸出端的信號應當與輸入端信號同 相，僅起到驅動放大的作用；而奇數級驅動電路，經過奇數次反相後，輸出端的信號與輸入 端信號反相。因此應當可以根據柵掃描線驅動的不同需要，進行級數的選擇，靈活使用驅動 電路。進一步的，由於上述奇數級驅動電路同樣具有反相輸出的功能，所述奇數級驅動 電路還可以應用至本發明所述的濾波整形電路中，作為反相器使用，使得濾波整形電路也 具有一定的增強輸出端上輸出信號的驅動負載能力。如圖7所示，為經過本發明所述濾波整形電路以及驅動電路，輸入、輸出的驅動信 號波形時序圖。從圖示中可知，從重複單元產生而輸入濾波整形電路的驅動信號在經過濾 波整形以及驅動能力增強後，在驅動電路的輸出端所獲得的驅動信號方正工整，已過濾掉 原信號中的毛刺；同時在可控的延遲時間內，輸出邏輯與輸入邏輯保持一致(驅動電路為 偶數級驅動電路，最終輸出的驅動信號和初始驅動信號同相)；同時輸出的驅動信號波幅 具有較大的提升，負載能力較強。因此本發明非晶矽柵極電路中所產生的驅動信號完成了 濾波、整形、放大的過程。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種非晶矽柵極電路，包括多個重複單元，所述重複單元，接收前一個重複單元的觸 發信號，然後輸出相應的驅動信號，同時該重複單元還輸出相同性質的觸發信號，提供給下 一個重複單元，其特徵在於，所述非晶矽柵極電路進一步包括濾波整形電路，所述驅動信號 經由濾波整形電路濾波整形後輸出。
2.如權利要求1所述的非晶矽柵極電路，其特徵在於，所述非晶矽柵極電路進一步包 括連接濾波整形電路的驅動電路，該驅動電路增強所述濾波整形電路輸出的驅動信號。
3.如權利要求1或2中任一項所述的非晶矽柵極電路，其特徵在於，所述各重複單元使 用同一個濾波整形電路對輸出的驅動信號進行濾波整形。
4.如權利要求1或2中任一項所述的非晶矽柵極電路，其特徵在於，所述各重複單元使 用各自相應的濾波整形電路對輸出的驅動信號進行濾波整形。
5.一種濾波整形電路，其特徵在於，包括反相器、整形單元以及輸出單元；還包括高 位電源線以及低位電源線，為上述各單元提供高電平以及低電平；所述反相器連接輸入端， 將輸入信號反相；所述整形單元連接反相器，對反相端的信號進行整形；所述輸出單元連接輸入端以及反相端，並根據輸入信號以及反相端的經過整形的信 號，在輸出端輸出由高電平和低電平組成的信號，所述輸出端的信號與輸入信號同相。
6.如權利要求5所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述輸出單元包括類型相同的第 一輸出單元場效應電晶體以及第二輸出單元場效應電晶體；其中第一輸出單元場效應晶體 管的柵極連接輸入端，第二輸出單元場效應電晶體的柵極連接反相端；所述第一輸出單元 場效應電晶體與第二輸出單元場效應電晶體相串聯，串聯節點作為輸出端，而第一輸出單 元場效應電晶體相對串聯節點的另一端連接高位電源線，第二輸出單元場效應電晶體相對 串聯節點的另一端連接低位電源線。
7.如權利要求5所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述整形單元包括類型相同的第 一整形單元場效應電晶體以及第二整形單元場效應電晶體；其中第一整形單元場效應晶體 管的柵極連接反相端，第二整形單元場效應電晶體的柵極連接輸入端；所述第一整形單元 場效應電晶體與第二整形單元場效應電晶體相串聯，第一整形單元場效應電晶體相對於串 聯節點的另一端連接高位電源線，第二整形單元場效應電晶體相對於串聯節點的另一端連 接低位電源線。
8.如權利要求7所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述反相器包括驅動管以及負載 管，所述驅動光以及負載管均為NMOS電晶體，其中驅動管的柵極與輸入端連接，負載管的 柵極與其漏極連接；驅動管的漏極以及負載管的源極與反相端連接；驅動管的源極連接所 述第一整形單元場效應電晶體與第二整形單元場效應電晶體的串聯節點；負載管的漏極與 高位電源線連接。
9.如權利要求7所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述反相器包括驅動管以及負載 管，所述驅動光以及負載管均為PMOS電晶體，其中驅動管的柵極與輸入端連接，負載管的 柵極與其源極連接；驅動管的源極以及負載管的漏極與反相端連接；驅動管的漏極連接所 述第一整形單元場效應電晶體與第二整形單元場效應電晶體的串聯節點；負載管的源極與 高位電源線連接。
10.如權利要求8或9所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述驅動管的跨導大於負載管的跨導。
11.如權利要求10所述的濾波整形電路，其特徵在於，所述驅動管的溝道寬長比為 72 6，負載管的溝道寬長比為6 6。
12.如權利要求1所述的濾波整形電路，其特徵在於，該濾波整形電路由多個薄膜晶體 管連接而成。
13.—種驅動電路，包括輸入端、輸出端以及至少兩個反相單元，且各級反相單元相串 聯，其特徵在於，所述反相單元包括類型相同的驅動管、負載管、第一增強場效應電晶體以 及第二增強場效應電晶體，還包括高位電源線以及低位電源線；其中驅動管與負載管串聯， 驅動管的柵極與輸入端或者上一級反相單元連接，負載管的柵極與該負載管相對於串聯節 點的另一極連接；第一增強場效應電晶體與第二增強場效應電晶體串聯，第一增強場效應 電晶體的柵極與驅動管以及負載管的串聯節點連接，第二增強場效應電晶體的柵極與驅動 管的柵極連接，所述第一增強場效應電晶體以及第二增強場效應電晶體的串聯節點與輸出 端或者下一級反相單元連接；高位電源線根據反相單元的類型與負載管以及第一增強場效 應電晶體的源極或漏極連接，而低位電源線根據反相單元的類型與驅動管以及第二增強場 效應電晶體的源極或漏極連接。
14.如權利要求13所述的驅動電路，其特徵在於，所述反相單元中，驅動管與負載管 的溝道寬長比相同；第一增強場效應電晶體以及第二增強場效應電晶體的溝道寬長比也相 同，且使得線性區溝道電流能滿足後級反相單元的負載充電需求。
15.如權利要求13所述的驅動電路，其特徵在於，所述後一級的反相單元中增強場效 應電晶體的溝道寬長比大於前一級的反相單元中增強場效應電晶體的溝道寬長比。
16.如權利要求15所述的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路根據反相單元的級數 分為奇數級驅動電路以及偶數級驅動電路，所述奇數級驅動電路的輸出信號與輸入信號反 相，偶數級驅動電路的輸出信號與輸入信號同相。
17.如權利要求15所述的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路包括兩級反相單元，第 一級反相單元中，增強場效應電晶體的溝道寬長比為360 6，第二級反相單元中，增強場 效應電晶體的溝道寬長比為1000 6。
全文摘要
本發明提供了濾波整形電路、驅動電路以及非晶矽柵極電路，其中非晶矽柵極電路包括重複單元、濾波整形電路以及驅動電路；所述重複單元，接收前一個重複單元的觸發信號，然後輸出相應的驅動信號，同時該重複單元還輸出相同性質的觸發信號，提供給下一個重複單元；所述驅動電路連接濾波整形電路，所述驅動信號先經由濾波整形電路濾波整形，然後再經由驅動電路增強其驅動能力。本發明所述非晶矽柵極電路能夠向相應掃描線提供波形平整、負載能力強的驅動信號，因此具有較高工作穩定性。
文檔編號H03K5/01GK102074204SQ20091019965
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者羅熙曦, 馬駿 申請人:上海天馬微電子有限公司