基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的制作方法

文档序号:13110200阅读:216来源:国知局
技术领域本发明涉及液晶显示领域,尤其是涉及一种可以提升GOA电路稳定性的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路。

背景技术:
GOA(GateDriveronArray,集成在阵列基板上的行扫描)技术,是利用现有TFT-LCD(ThinFilmTransistor-LiquidCrystalDisplay,薄膜晶体管液晶显示器)阵列制程将Gate行扫描驱动电路制作在阵列基板上,实现对Gate逐行扫描的驱动方式的一项技术。GOA技术能减少外接IC(IntegratedCircuit,集成电路板)的焊接(bonding)工序,有机会提升产能并跳变产品成本,而且可以使液晶显示面板更适合制作窄边框或无边框的显示产品。随着低温多晶硅(LowTemperaturePoly-silicon,LTPS)半导体薄膜晶体管的发展,LTPS-TFT液晶显示器也越来越受关注,LTPS-TFT液晶显示器具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点。而且由于LTPS半导体本身具有超高载流子迁移率的特性,可以采用GOA技术将栅极驱动器制作在薄膜晶体管阵列基板上,达到系统整合的目标、节省空间及驱动IC的成本。为了保证输出端G(n)点的稳定,都会引入Q(n)、P(n)两节点,Q(n)点为用于控制栅极驱动信号输出的点;P(n)点为用于维持Q(n)点及输出端G(n)点低电平的稳定点,而Q(n)、P(n)两节点之间多为相互牵制的关系。参考图1,现有的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的示意图。所述的GOA电路包括级联的多个GOA单元,设n为正整数,第n级GOA单元包括:第一薄膜晶体管T1,其栅极电性连接于第一时钟信号CK1,源极电性连接于上一级第n-1级GOA单元的输出端G(n-1),漏极电性连接于第三节点K(n);第二薄膜晶体管T2,其栅极电性连接于第一节点Q(n),源极电性连接于第二时钟信号CK2,漏极电性连接于输出端G(n);第三薄膜晶体管T3,其栅极电性连接于第三时钟信号CK3,源极电性连接于下一级第n+1级GOA单元的输出端G(n+1),漏极电性连接于第三节点K(n);第四薄膜晶体管T4,其栅极电性连接于第四时钟信号CK4,源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于输出端G(n);第五薄膜晶体管T5,其栅极电性连接于恒压高电平VGH,源极电性连接于第三节点K(n),漏极电性连接于第一节点Q(n);第六薄膜晶体管T6,其栅极电性连接于第二节点P(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于第三节点K(n);第七薄膜晶体管T7,其栅极电性连接于第二节点P(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于输出端G(n);第八薄膜晶体管T8,其栅极电性连接于第三节点K(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于第二节点P(n);第九薄膜晶体管T9,其栅极与源极均电性连接于第二时钟信号CK2,漏极电性连接于第二节点P(n);自举电容C1,其一端电性连接于第一节点Q(n),另一端电性连接于输出端G(n);第二电容C2,其一端电性连接于第二节点P(n),另一端电性连接于恒压低电平VGL。图1所示的GOA电路既可以正向扫描也可以反向扫描,正、反向扫描的工作过程类似。结合图1与图2,以正向扫描为例进行说明,其中,图2为图1所示现有的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的正向扫描时序图。在正向扫描时,其工作过程为:阶段1,预充电:G(n-1)与CK1同时为高电平,T1导通,T5栅极接恒压高电平VGH因此T5一直处于导通的状态,第一节点Q(n)被预充电至高电平。阶段2,输出端G(n)输出高电平:G(n-1)与CK1跳变为低电平,CK2提供高电平,第一节点Q(n)因自举电容C1的存储作用保持高电平,T2导通,CK2的高电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出高电平,并使得第一节点Q(n)被抬升至更高的电平,同时T8导通,第二节点P(n)被拉低,T6、T7截止。阶段3,输出端G(n)输出低电平:CK3与G(n+1)均提供高电平,第一节点Q(n)仍为高电平,CK2跳变为低电平,CK2的低电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出低电平。阶段4,第一节点Q(n)拉低到恒压低电平VGL:CK1再次提供高电平,G(n-1)保持低电平,T1导通拉低第一节点Q(n)至恒压低电平VGL,T8截止。阶段5,第一节点Q(n)及输出端G(n)低电平维持阶段:CK2提供高电平,T9导通,第二节点P(n)被充电至高电平,T6、T7导通,分别继续拉低第一节点Q(n)及输出端G(n)至恒压低电平VGL,在第二电容C2的存储作用下,第二节点P(n)持续保持高电平,T6、T7在一帧时间内一直导通,保持第一节点Q(n)及输出端G(n)的低电平。从图2中不难看出,第二节点P(n)对应的高电平接近恒压高电平VGH(第二节点P(n)的高电平一定程度上可以通过T9的大小来调整),低电平为恒压低电平VGL(没有办法做改动)。在上述现有的GOA电路中,由于第二节点P(n)一直处于高电平的状态,也就是T6、T7一直处于导通的状态。T6、T7长时间工作,会造成T6、T7这两个关键薄膜晶体管阈值电压发生偏移(VthShift),造成电路的稳定能力下降,从而引起GOA电路输出异常。因此,亟需提供一种新的GOA电路,以提升GOA电路的稳定性。

技术实现要素:
本发明的目的在于,提供一种基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路,与现有的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路相比,可以避免第二节点P(n)长时间处于高电平,防止因第六与第七薄膜晶体管长T6、T7时间工作引起的阈值电压偏移问题,提升GOA电路的稳定性,提高液晶面板显示品质。为实现上述目的,本发明提供了一种基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路,包括:级联的多个GOA单元,每一级GOA单元均包括扫描控制模块、输出模块、自举电容以及下拉模块;设n为正整数,除第一级与最后一级GOA单元以外,在第n级GOA单元中:所述扫描控制模块包括:第一薄膜晶体管、第三薄膜晶体管以及第五薄膜晶体管;所述第一薄膜晶体管的栅极电性连接于第一时钟信号,源极电性连接于上一级第n-1级GOA单元的输出端G(n-1),漏极电性连接于第三节点;所述第三薄膜晶体管的栅极电性连接于第三时钟信号,源极电性连接于下一级第n+1级GOA单元的输出端G(n+1),漏极电性连接于所述第三节点;所述第五薄膜晶体管的栅极电性连接于恒压高电平,源极电性连接于所述第三节点,漏极电性连接于第一节点;所述输出模块包括:第二薄膜晶体管,所述第二薄膜晶体管的栅极电性连接于所述第一节点,源极电性连接于第二时钟信号,漏极电性连接于输出端G(n);所述自举电容的一端电性连接于所述第一节点,另一端电性连接于所述输出端G(n);以及所述下拉模块包括:第四薄膜晶体管、第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第八薄膜晶体管、第九薄膜晶体管、第十薄膜晶体管以及电阻;所述第四薄膜晶体管的栅极电性连接于第四时钟信号,源极电性连接于恒压低电平,漏极电性连接于所述输出端G(n);所述第六薄膜晶体管的栅极电性连接于第二节点,源极电性连接于所述恒压低电平,漏极电性连接于所述第三节点;所述第七薄膜晶体管的栅极电性连接于所述第二节点,源极电性连接于所述恒压低电平,漏极电性连接于所述输出端G(n);所述第八薄膜晶体管的栅极电性连接于所述第三节点,源极电性连接于所述恒压低电平,漏极电性连接于所述第二节点;所述第九薄膜晶体管的栅极电性连接于第四节点,源极电性连接于时序信号,漏极电性连接于所述第二节点;所述第十薄膜晶体管的栅极电性连接于所述第三节点,源极电性连接于所述恒压低电平,漏极电性连接于所述第四节点;所述电阻的一端电性连接于所述恒压高电平,另一端电性连接于所述第四节点。本发明的优点在于,本发明提供的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路,引入了电阻与一时序信号调整第二节点P(n)对应的电压的高低电平和频率。采用电阻与第十薄膜晶体管取代现有技术中的第二电容,并改变现有技术中第九薄膜晶体管的二极体接法;将电阻的一端接恒压高电位,另一端接第九薄膜晶体管的栅极,第九薄膜晶体管的源极电性连接于时序信号;能够在输出端G(n)保持低电平的阶段,使第二节点P(n)的电平随着时序信号在高、低电平之间跳变而发生同样的高、低电平跳变,即按一定频率拉低第二节点P(n)的电平,有效避免了第二节点P(n)长时间处于高电平,防止因第六与第七薄膜晶体管长T6、T7时间工作引起的阈值电压偏移问题,提升GOA电路的稳定性,以适用高解析度的液晶面板设计。本发明所提供的GOA电路可应用于手机,显示器,电视的栅极驱动领域。附图说明图1为现有的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的示意图;图2为图1所示现有的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的正向扫描时序图;图3,本发明所述的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的示意图;图4为图3所示本发明的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的正向扫描时序图;图5为图3所示本发明的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的反向扫描时序图。具体实施方式下面结合附图对本发明提供的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路做详细说明。参考图3,本发明所述的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的示意图。所述的GOA电路包括:级联的多个GOA单元,每一级GOA单元均包括扫描控制模块32、输出模块34、自举电容C1以及下拉模块36。设n为正整数,除第一级与最后一级GOA单元以外,在第n级GOA单元中:所述扫描控制模块32包括:第一薄膜晶体管T1、第三薄膜晶体管T3以及第五薄膜晶体管T5;所述输出模块34包括:第二薄膜晶体管T2;所述下拉模块36包括:第四薄膜晶体管T4、第六薄膜晶体管T6、第七薄膜晶体管T7、第八薄膜晶体管T8、第九薄膜晶体管T9、第十薄膜晶体管T10以及电阻R1。在所述扫描控制模块32中:第一薄膜晶体管T1的栅极电性连接于第一时钟信号CK1,源极电性连接于上一级第n-1级GOA单元的输出端G(n-1),漏极电性连接于第三节点K(n);第三薄膜晶体管T3的栅极电性连接于第三时钟信号CK3,源极电性连接于下一级第n+1级GOA单元的输出端G(n+1),漏极电性连接于第三节点K(n);第五薄膜晶体管T5的栅极电性连接于恒压高电平VGH,源极电性连接于第三节点K(n),漏极电性连接于第一节点Q(n)。在所述输出模块34中:第二薄膜晶体管T2的栅极电性连接于第一节点Q(n),源极电性连接于第二时钟信号CK2,漏极电性连接于输出端G(n)。所述自举电容C1的一端电性连接于第一节点Q(n),另一端电性连接于输出端G(n)。在所述下拉模块36中:第四薄膜晶体管T4的栅极电性连接于第四时钟信号CK4,源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于输出端G(n);第六薄膜晶体管T6的栅极电性连接于第二节点P(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于第三节点K(n);第七薄膜晶体管T7的栅极电性连接于第二节点P(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于输出端G(n);第八薄膜晶体管T8的栅极电性连接于第三节点K(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于第二节点P(n);第九薄膜晶体管T9的栅极电性连接于第四节点M(n),源极电性连接于时序信号Reset,漏极电性连接于第二节点P(n);第十薄膜晶体管T10的栅极电性连接于第三节点K(n),源极电性连接于恒压低电平VGL,漏极电性连接于第四节点M(n);电阻R1的一端电性连接于恒压高电平VGH,另一端电性连接于第四节点M(n)。具体的,本发明所述的各个薄膜晶体管均为低温多晶硅半导体薄膜晶体管。具体的,所述的GOA电路的四条时钟信号:所述第一时钟信号CK1、所述第二时钟信号CK2、所述第三时钟信号CK3和所述第四时钟信号CK4的脉冲是依序轮流输出,且互不重叠。特别地,在第一级GOA单元中,第一薄膜晶体管T1的源极电性连接于电路起始信号STV;在最后一级GOA单元中,第三薄膜晶体管T3的源极电性连接于电路起始信号STV。本发明所述的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路既可以从第一级向最后一级逐级进行正向扫描,也可以从最后一级向第一级逐级进行反向扫描。其中,在正向扫描时,首先向第一级GOA单元中的第一薄膜晶体管T1提供第一条时钟信号(即CK1为高电平)和电路起始信号STV;也即正向扫描时,与所述第一薄膜晶体管T1电性连接的第一时钟信号CK1和上一级第n-1级GOA单元的输出端G(n-1)同时提供高电平。反向扫描时,首先向最后一级GOA单元中的第三薄膜晶体管T3提供第一条时钟信号(即CK3为高电平)和电路起始信号STV;也即反向扫描时,与所述第三薄膜晶体管电性连接的第三时钟信号CK3和下一级第n+1级GOA单元的输出端G(n+1)同时提供高电平。本发明所述的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路,无论是在正向扫描时还是反向扫描时,均能够按一定频率拉低所述第二节点P(n)的电平。参考图4,其为图3所示本发明的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的正向扫描时序图。在正向扫描时,其工作过程为:阶段1、预充电:时钟信号CK1与输出端G(n-1)均提供高电平,时钟信号CK2、CK3、CK4均提供低电平,输出端G(n+1)也提供低电平;第一薄膜晶体管T1受时钟信号CK1的控制导通,第三节点K(n)被预充电至高电平,受第三节点K(n)控制的第八、第十薄膜晶体管T8、T10导通;第五薄膜晶体管T5受恒压高电平VGH的控制始终导通,故第三节点K(n)与第一节点Q(n)的电平始终相同,第一节点Q(n)被预充电至高电平;第二、第四节点P(n)、M(n)被拉低至恒压低电平VGL,受第二节点P(n)控制的第六、第七薄膜晶体管T6、T7截止,受第四节点M(n)控制的第九薄膜晶体管T9截止。阶段2、输出端G(n)输出高电平:时钟信号CK1与输出端G(n-1)均跳变为低电平,时钟信号CK2提供高电平,时钟信号CK3、CK4和输出端G(n+1)仍提供低电平;第一节点Q(n)因自举电容C1的存储作用保持高电平;第二薄膜晶体管T2导通,时钟信号CK2的高电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出高电平,并使得第一节点Q(n)被抬升至更高的电平,第八、第十薄膜晶体管T8、T10仍导通;第二、第四节点P(n)、M(n)保持恒压低电平VGL,受第二节点P(n)控制的第六、第七薄膜晶体管T6、T7仍截止,受第四节点M(n)控制的第九薄膜晶体管T9仍截止。阶段3、输出端G(n)输出低电平:时钟信号CK2跳变为低电平,时钟信号CK3与输出端G(n+1)均提供高电平,时钟信号CK1、CK4及输出端G(n-1)仍提供低电平;受时钟信号CK3控制的第三薄膜晶体管T3导通;第一节点Q(n)仍为高电平,受第一节点Q(n)控制的第二、第八、第十薄膜晶体管T2、T8、T10仍导通;第二、第四节点P(n)、M(n)仍保持恒压低电平VGL,受第二节点P(n)控制的第六、第七薄膜晶体管T6、T7仍截止,受第四节点M(n)控制的第九薄膜晶体管T9仍截止;由于第二薄膜晶体管T2仍导通,时钟信号CK2的低电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出低电平。阶段4,第一节点Q(n)拉低到恒压低电平VGL:时钟信号CK1再次提供高电平,时钟信号CK2、CK3、CK4和输出端G(n-1)提供低电平;受时钟信号CK1控制的第一薄膜晶体管T1导通,拉低第一节点Q(n)至恒压低电平VGL;受第一节点Q(n)控制的第二、第八、第十薄膜晶体管T2、T8、T10截止。阶段5、第一节点Q(n)及输出端G(n)低电平维持阶段:第四节点M(n)由于电阻R1的分压始终处于高电平,第九薄膜晶体管T9始终导通,时序信号Reset会被传输到第二节点P(n);随着时序信号Reset交替提供高、低电平,第二节点P(n)的电平随着发生同样的高、低电平跳变,即第二节点P(n)的高低电平跳变频率与时序信号Reset一致。当时序信号Reset为高电平时,第二节点P(n)会被充电到高电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7导通;当时序信号Reset为低电平时,第二节点P(n)会被拉低到低电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7截止;第一节点Q(n)及输出端G(n)保持低电平。即在输出端G(n)保持低电平的阶段,第二节点P(n)的电平随着时序信号Reset在高、低电平之间跳变而发生同样的高、低电平跳变。具体地:时序信号Reset的高电平V2低于或等于恒压高电平VGH且高于第六、第七薄膜晶体管T6、T7的阈值电压VTH(即VTH<V2≤VGH);时序信号Reset的低电平V1低于0且高于或等于恒压低电平VGL(即VGL≤V1<0)。时序信号Reset对应的占空比可以为25%、33%、50%等等,只要在某一占空比下,高电平V2造成阈值电压偏移(Vthshift向右)和低压V1造成的阈值电压偏移(Vthshift向左)一定程度上可以抵消即可。相比于现有技术中第二节点P(n)长时间保持高电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7在一帧时间内一直导通,本发明提供的基于LTPS薄膜晶体管的GOA电路在阶段5中第二节点P(n)按一定频率被拉低,有效避免了第二节点P(n)长时间处于高电平,防止因第六与第七薄膜晶体管T6、T7长时间工作引起的阈值电压偏移问题,提升GOA电路的稳定性。参考图5,其为图3所示本发明的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路的反向扫描时序图;由于正、反向扫描的工作过程类似,以下简述反向扫描的工作过程。在反向扫描时,其工作过程为:阶段1、预充电:时钟信号CK3与输出端G(n+1)均提供高电平,第三薄膜晶体管T3受时钟信号CK3的控制导通,第三节点K(n)被预充电至高电平,受第三节点K(n)控制的第八、第十薄膜晶体管T8、T10导通;第五薄膜晶体管T5受恒压高电平VGH的控制始终导通,故第三节点K(n)与第一节点Q(n)的电平始终相同,第一节点Q(n)被预充电至高电平;第二、第四节点P(n)、M(n)被拉低至恒压低电平VGL,第六、第七、第九薄膜晶体管T6、T7、T9截止。阶段2、输出端G(n)输出高电平:时钟信号CK2提供高电平;第一节点Q(n)因自举电容C1的存储作用保持高电平,第二薄膜晶体管T2导通,时钟信号CK2的高电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出高电平,并使得第一节点Q(n)被抬升至更高的电平。阶段3、输出端G(n)输出低电平:时钟信号CK2跳变为低电平,时钟信号CK1与输出端G(n-1)均提供高电平,第一节点Q(n)仍为高电平,第二薄膜晶体管T2仍导通,时钟信号CK2的低电平输出到输出端G(n),从而输出端G(n)输出低电平。阶段4,第一节点Q(n)拉低到恒压低电平VGL:时钟信号CK3再次提供高电平,输出端G(n+1)提供低电平;第三薄膜晶体管T3导通,拉低第一节点Q(n)至恒压低电平VGL。阶段5、第一节点Q(n)及输出端G(n)低电平维持阶段:当第一节点Q(n)被拉低至恒压低电平VGL后,第二、第八、第十薄膜晶体管T2、T8、T10截止,第一节点Q(n)及输出端G(n)保持低电平;第四节点M(n)由于电阻R1的分压始终处于高电平,第九薄膜晶体管T9始终导通,时序信号Reset会被传输到第二节点P(n);随着时序信号Reset交替提供高、低电平,第二节点P(n)的电平随着发生同样的高、低电平跳变,即第二节点P(n)的高低电平跳变频率与时序信号Reset一致。当时序信号Reset为高电平时,第二节点P(n)会被充电到高电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7导通;当时序信号Reset为低电平时,第二节点P(n)会被拉低到低电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7截止。即在输出端G(n)保持低电平的阶段,第二节点P(n)的电平随着时序信号Reset在高、低电平之间跳变而发生同样的高、低电平跳变。具体地:时序信号Reset的高电平V2低于或等于恒压高电平VGH且高于第六、第七薄膜晶体管T6、T7的阈值电压VTH(即VTH<V2≤VGH);时序信号Reset的低电平V1低于0且高于或等于恒压低电平VGL(即VGL≤V1<0)。时序信号Reset对应的占空比可以为25%、33%、50%等等,只要在某一占空比下,高电平V2造成阈值电压偏移(Vthshift向右)和低压V1造成的阈值电压偏移(Vthshift向左)一定程度上可以抵消即可。相比于现有技术中第二节点P(n)长时间保持高电平,第六、第七薄膜晶体管T6、T7在一帧时间内一直导通,本发明提供的基于LTPS薄膜晶体管的GOA电路在阶段5中第二节点P(n)按一定频率被拉低,有效避免了第二节点P(n)长时间处于高电平,防止因第六与第七薄膜晶体管T6、T7长时间工作引起的阈值电压偏移问题,提升GOA电路的稳定性。综上所述,本发明提供的基于LTPS半导体薄膜晶体管的GOA电路,引入了电阻与一时序信号,通过调整第二节点P(n)对应的电压的高低电平和频率,能够在输出端G(n)保持低电平的阶段,使第二节点P(n)的电平随着时序信号在高、低电平之间跳变而发生同样的高、低电平跳变,即按一定频率拉低第二节点P(n)的电平,有效避免了第二节点P(n)长时间处于高电平,防止因第六与第七薄膜晶体管长T6、T7时间工作引起的阈值电压偏移问题,提升GOA电路的稳定性,以适用高解析度的液晶面板设计。本发明所提供的电路可应用于手机,显示器,电视的栅极驱动领域。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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