专利名称：具有自动线性温度调整功能的栅极驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种栅极驱动电路，特别是涉及一种具有自动线性温度调整功能的栅 极驱动电路。
背景技术：
在现有技术中，将栅极驱动电路整合至玻璃上以取代使用栅极驱动IC。但由于工 艺与光掩模数量关系，使得N型薄膜晶体管(TFT NM0S)的特性较互补式金属氧化物半导体 晶体管(CMOS)来得差。因此在相同电流的条件下，N型薄膜晶体管的栅源极电压(VGS)必 须很高且元件尺寸也要设计很大。此外，因工艺因素造成元件特性漂移，会使得所合成出来 的移位寄存器(shift register)电路在低温启始时，发生误动作。请参照图1A、图IB和图 1C，图IA是说明实现在玻璃基板上的移位寄存器的示意图，图IB是说明正常操作温度下移 位寄存器中，起始信号ST、时钟脉冲CLK、节点CPl和输出节点SR_0UT的波形图，图IC是说 明电路操作在低温条件下的移位寄存器中，起始信号ST、时钟脉冲CLK、节点CPl和输出节 点SR_0UT的波形图。如图IA和图IB所示，当室温启动时，起始信号ST会先将节点CPl提 升到接近起始信号ST的电位电平。当时钟脉冲CLK为高电位时，时钟脉冲CLK通过N型薄 膜晶体管M2的寄生电容Cgd以耦合(coupling)的方式将节点CPl的电位电平再次提升。 此时N型薄膜晶体管M2会被开启，将时钟脉冲CK传送至SR_0UT，达成移位寄存器单元的输 出。如图IA和图IB所示，但当低温条件启动时，由于N型薄膜晶体管M2本身贡献的驱动 电流量会降低(亦即元件导通的程度较弱)，在栅源极电压与元件尺寸固定的情况下，加上 N型薄膜晶体管M4的漏电，会使得输出节点SR_0UT的电位无法提升，而致使输出节点SR_ OUT的输出信号异常。请参照图2，图2为现有技术说明可输出随温度改变的栅极高电压(VGH)的栅 极驱动电路200的示意图。栅极驱动电路200使用热敏电阻(Thermistor)RT、正电荷泵 (Positive Charge-Pump) 202 并搭配非反相放大器(Non-Inverting Amplif ier) 204 实现可 输出随温度改变的栅极高电压VGH。当温度变化时，非反相放大器204的输出端的电位V2 也会随之改变。由于V2为正电荷泵的第一级基底输入电压，因此正电荷泵202输出的栅极 高电压也随温度改变。由于栅极驱动电路200需多增加N级电荷泵(Charge Pump)电路，增加了印刷电 路板(PCBA)的使用面积，使得产品制造成本增加，且整体功率损耗也会增加。由于热敏电 阻(Thermistor)RT是设置在印刷电路板上，因此对于玻璃面板206 —端的温度感测为“间 接感测(indirect) ”，主要还是依印刷电路板上感测到的温度来调整输出的栅极高电压，如 此会造成多余的功率损耗。由于使用非反相放大器204放大因温度改变而反应出来的电压 差，因此当热敏电阻RT的线性度不足时，会反应出一个大的阶差(St印Voltage)，造成功 率损耗的提升。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的一实施例提供一种具有自动线性温度调整功能 的栅极驱动电路。该栅极驱动电路包含一自动线性温度调整电路、一负电荷泵及多个移位 寄存器。该自动线性温度调整电路是用以输出于一预定温度之上不随温度改变及于该预定 温度之下具有线性温度系数特性的一栅极高电压；该负电荷泵是用以输出一栅极低电压； 及该多个移位寄存器耦接于该自动线性温度调整电路与该负电荷泵，其中每一移位寄存器 用以驱动一液晶面板的至少一扫描线；其中该自动线性温度调整电路、该负电荷泵及该多 个栅极驱动单元整合于一玻璃基板之上，且该自动线性温度调整电路为一单芯片。本发明提供一种具有自动线性温度调整功能的栅极驱动电路，是利用一自动线性 温度调整电路产生并输出于一预定温度之上不随温度改变及于该预定温度之下具有一线 性温度系数特性的栅极高电压，以直接提供多个移位寄存器使用。如此，可解决该栅极驱动 电路在低温启动不正常的问题。另外，该栅极高电压的线性温度系数特性可随温度反应以 降低整体系统功率损耗。此外，本发明同时整合成单一芯片直接建置在一玻璃基板上，不仅 可大幅降低一印刷电路板使用面积、外部使用元件数量与整体成本，且可直接感测该玻璃 上温度的变化以调整该栅极高电压。
图IA是说明实现在玻璃上的移位寄存器的示意图。图IB是说明正常操作温度下移位寄存器中，起始信号、时钟脉冲、节点和输出节 点的波形图。图IC是说明低于正常操作温度下移位寄存器中，起始信号、时钟脉冲、节点和输 出节点的波形图。图2为现有技术说明可输出随温度改变的栅极高电压的栅极驱动电路的示意图。图3为本发明的一实施例说明具有自动线性温度调整功能的栅极驱动电路的示 意图。图4A是说明电平调整电压与温度之间的关系的示意图。图4B是说明控制信号与温度之间的关系的示意图。图4C是说明栅极高电压与温度之间的关系的示意图。主要附图标记说明200、300栅极驱动电路202正电荷泵204非反相放大器206玻璃面板302自动线性温度调整电路304负电荷泵306多个移位寄存器308玻璃基板3022温度感测单元3024电压电流产生单元
3026信号校正单元3028斜率调整单元3030电平调整单元3032温度调整输出单元3034直流-直流升压转换电路30222定电流源302M双载流子晶体管30266第一放大器30282第二放大器30302P型金属氧化物半导体晶体管30322 比较器30324多路复用器30342升压转换电路VC控制信号VS感测输出电压Vl 电压VF信号校正电压VR斜率调整电压VREG电平调整电压R2第二电阻R3第三电阻R4第四电阻R5第五电阻R6第六电阻I、IREF 定电流VZ输入校正电压VREF参考电压RT热敏电阻CPl 节点SR_0UT输出节点ST起始信号CLK时钟脉冲M2、M4N型薄膜晶体管Cgd寄生电容T预定温度VGH栅极高电压VGL栅极低电压VDD 第一电压
具体实施例方式请参照图3，图3为本发明的一实施例说明具有自动线性温度调整功能的栅极驱 动电路300的示意图。栅极驱动电路300包含自动线性温度调整电路302、负电荷泵304 及多个移位寄存器306。自动线性温度调整电路302用以输出于预定温度T之上不随温度 改变及于预定温度T之下具有线性温度系数特性的栅极高电压VGH。自动线性温度调整电 路302包含温度感测单元3022、电压电流产生单元30M、信号校正单元3(^6、斜率调整单 元3(^8、电平调整单元3030、温度调整输出单元3032及直流-直流升压转换电路3034。负 电荷泵304用以输出栅极低电压VGL。多个移位寄存器306耦接于自动线性温度调整电路 302、直流-直流升压转换电路3034与负电荷泵304，用以接收栅极高电压VGH与栅极低电 压VGL，其中每一移位寄存器用以驱动液晶面板的至少一扫描线。另外，自动线性温度调整 电路302、负电荷泵304、直流-直流升压转换电路3034及多个栅极驱动单元306整合于玻 璃基板308之上，且自动线性温度调整电路302整合为单一芯片。温度感测单元3022包含定电流源30222和双载流子晶体管30224 ；定电流源 30222用以输出定电流I ；双载流子晶体管302M具有第一端，用以接收定电流I，第二端， 耦接于第一端，第三端，耦接于地端，其中温度感测单元3022所输出的具有线性负温度系 数特性的感测输出电压VS即为双载流子晶体管30224的第二端与第三端之间的跨压。电 压电流产生单元30M用以产生不受工艺与温度影响的参考电压VREF、信号校正输入电压 VZ与定电流IREF。信号校正单元30 耦接于温度感测单元3022与电压电流产生单元30M，用以对 感测输出电压VS进行信号校正处理，输出信号校正电压VF。信号校正单元30 包含第一 放大器3(^66、第二电阻R2及第三电阻R3。第一放大器30266具有第一输入端，用以接收 感测输出电压VS，第二输入端，用以接收电压VI，及输出端，用以输出信号校正电压VF ；第 二电阻R2具有第一端，用以接收输入校正电压VZ，及第二端，耦接于第一放大器30266的第 二输入端；第三电阻R3具有第一端，耦接于第一放大器30 的第二输入端，及第二端，耦 接于第一放大器30 的输出端。而信号校正单元30 是根据式(1)，产生并输出信号校 正电压VF。由式(1)可知，信号校正电压VF具有线性温度系数特性。DO
权利要求
1.一种具有自动线性温度调整功能的栅极驱动电路，包含 一自动线性温度调整电路，用以输出一栅极高电压；一负电荷泵，用以输出一栅极低电压；及多个移位寄存器，耦接于该自动线性温度调整电路与该负电荷泵，其中每一移位寄存 器用以驱动一液晶面板的至少一扫描线；其中该自动线性温度调整电路、该负电荷泵及该多个栅极驱动单元是整合于一玻璃基 板之上，且该自动线性温度调整电路为一单芯片。
2.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其中该自动线性温度调整电路包含 一温度感测单元，用以输出具有线性负温度系数的一感测输出电压；一电压电流产生单元，用以产生一参考电压；一信号校正单元，耦接于该温度感测单元与该电压电流产生单元，用以对该感测输出 电压进行一归零校正处理，输出一信号校正电压；一斜率调整单元，耦接于该信号校正单元，用以反向并放大该信号校正电压，以输出一 斜率调整电压；一电平调整单元，耦接于该斜率调整单元，用以调整该斜率调整电压的电平，以输出一 电平调整电压；一温度调整输出单元，耦接于该电平调整单元及该电压电流产生单元，用以决定输出 该参考电压或该电平调整电压；及一直流-直流升压转换电路，耦接于该温度调整输出单元，用以输出该栅极高电压。
3.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该温度感测单元包含 一定电流源，用以输出一定电流；及一双载流子晶体管，具有一第一端，用以接收该定电流，一第二端，耦接于该第一端，一 第三端，耦接于一地端；其中该感测输出电压为该双载流子晶体管的第二端与第三端之间的跨压。
4.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该信号校正单元包含一第一放大器，具有一第一输入端，用以接收该感测输出电压，一第二输入端，及一输 出端，用以输出该信号校正电压；一第二电阻，具有一第一端，用以接收该参考电压，及一第二端，耦接于该第一放大器 的第二输入端；及一第三电阻，具有一第一端，耦接于该第一放大器的第二输入端，及一第二端，耦接于 该第一放大器的输出端。
5.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该斜率调整单元包含 一第四电阻，具有一第一端，用以接收该信号校正电压，及一第二端； 一第五电阻，具有一第一端，耦接于该第四电阻的第二端，及一第二端；及一第二放大器，具有一第一输入端，耦接于该第四电阻的第二端，一第二输入端，耦接 于该地端，及一输出端，耦接于该第五电阻的第二端，用以输出该斜率调整电压。
6.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该电平调整单元包含一 P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收一第一电压，一第二端，用 以接收该斜率调整电压，及一第三端，用以输出该电平调整电压；及一第六电阻，具有一第一端，耦接于该P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，及一第 二端，耦接于该地端。
7.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该温度调整输出单元包含一比较器，具有一第一输入端，耦接于该P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第 二输入端，用以接收该参考电压，及一输出端，用以输出一控制信号；及一多路复用器，具有一第一输入端，用以接收该参考电压，一第二输入端，耦接于该P 型金属氧化物半导体晶体管的第三端，用以接收该电平调整电压，一第三输入端，耦接于该 比较器的输出端，用以接收该控制信号，及一输出端，用以输出该电平调整电压或该参考电 压；其中该比较器为一迟滞比较器。
8.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中该直流-直流升压转换电路包含一升压转换电路，具有一第一输入端，用以接收该电平调整电压，一第二输入端，及一 输出端，用以输出该栅极高电压；一第七电阻，具有一第一端，用以输出该栅极高电压，及一第二端，耦接于该直流-直 流升压转换电路的第二输入端；及一第八电阻，具有一第一端，耦接于该直流-直流升压转换电路的第二输入端，及一第 二端，耦接于该地端。
全文摘要
本发明提供一种具有自动线性温度调整功能的栅极驱动电路，其包含自动线性温度调整电路、负电荷泵及多个移位寄存器。该自动线性温度调整电路用以输出于预定温度之上不随温度改变及于该预定温度之下具有线性温度系数特性的栅极高电压；该负电荷泵用以输出栅极低电压；及该多个移位寄存器耦接于该自动线性温度调整电路与该负电荷泵，其中每一移位寄存器用以驱动液晶面板的至少一条扫描线。另外，该自动线性温度调整电路、该负电荷泵及该多个栅极驱动单元整合于玻璃基板之上，且该自动线性温度调整电路为一单芯片。本发明可解决该栅极驱动电路在低温启动不正常的问题，也可降低整体系统功率损耗。
文档编号G09G3/36GK102054455SQ20111002012
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月11日 优先权日2010年12月14日
发明者刘康义 申请人:友达光电股份有限公司