反相器及其驱动方法、栅极驱动电路、显示装置与流程

【技术领域】

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种反相器及其驱动方法、栅极驱动电路、显示装置。

背景技术：

为驱动显示装置正常发光，显示装置的边框区内设有用于向栅线提供扫描信号的栅极驱动电路，栅极驱动电路内设有反相器。由于显示装置的边框区还需要设置其他电路结构，设置空间、制作成本以及工艺制程均有限，因此，如何优化反相器的电路结构成为了目前丞待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种反相器及其驱动方法、栅极驱动电路、显示装置，既能够简化反相器的制作工艺，还能够减小反相器的设计尺寸。

一方面，本发明实施例提供了一种反相器，包括：

输入信号端和输出信号端；

控制模块，所述控制模块分别与所述输入信号端、高电位信号端、低电位信号端和第一节点电连接；

输出模块，所述输出模块包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管均为p型晶体管；其中，所述第一晶体管的栅极与所述输入信号端电连接，所述第一晶体管的第一极与所述高电位信号端电连接，所述第一晶体管的第二极与所述输出信号端电连接；所述第二晶体管的栅极与所述第一节点电连接，所述第二晶体管的第一极与所述低电位信号端电连接，所述第二晶体管的第二极与所述输出信号端电连接；

所述控制模块用于：在所述输入信号端提供低电平时，向所述第一节点输出高电平，在所述输入信号端提供高电平时，向所述第一节点输出低电平。

另一方面，本发明实施例提供了一种反相器的驱动方法，应用于上述反相器，所述驱动方法包括：

输入信号端提供低电平时，第一晶体管导通，使高电位信号端提供的高电平传输至输出信号端，且控制模块向第一节点输出高电平，使第二晶体管截止；

所述输入信号端提供高电平时，所述控制模块向所述第一节点输出低电平，控制所述第二晶体管导通，使低电位信号端提供的低电平传输至所述输出信号端。

再一方面，本发明实施例提供了一种栅极驱动电路，包括上述反相器。

又一方面，本发明实施例提供了一种显示装置，包括上述栅极驱动电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

在本发明实施例所提供的技术方案中，通过设置控制模块，能够将输出晶体管的第一晶体管和第二晶体管均设置为p型晶体管，第一晶体管和第二晶体管在控制模块的控制下，在同一时刻下一个处于导通状态，而另一个处于截止状态，从而保证反相器的正常工作。相较于现有技术，本发明实施例所提供的反相器中的输出晶体管均为p型晶体管，无需设置n型晶体管，从而简化了制作工艺且降低了制作成本，而且，由于p型晶体管的迁移率较高，驱动能力较强，因此，无需再额外增大第一晶体管和第二晶体管的设计尺寸，从而避免了第一晶体管和第二晶体管对反相器的整体设计尺寸造成影响，更有利于实现显示装置的窄边框设计。此外，由于p型晶体管具有更强的驱动能力，因此，将反相器中的两个输出晶体管均设置为p型晶体管，还能进一步提高反相器的驱动能力，优化反相器的工作性能。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所提供的反相器的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的反相器的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的反相器的又一种结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的反相器的再一种结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的反相器的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例所提供的反相器的又一种结构示意图；

图7为本发明实施例所提供的驱动方法的流程图；

图8为本发明实施例所提供的显示装置的结构示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述晶体管，但这些晶体管不应限于这些术语。这些术语仅用来将晶体管彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一晶体管也可以被称为第二晶体管，类似地，第二晶体管也可以被称为第一晶体管。

发明人在研究过程中发现，反相器可采用两个输出晶体管构成，且两个输出晶体管可采用如下两种设置方式，第一种：采用p型晶体管和n型晶体管分别作为两个输出晶体管，第二种：采用p型晶体管和铟镓锌氧化物(简称igzo)晶体管分别作为两个输出晶体管。但是，发明人进一步研究发现，第一种反相器的制作工艺较为复杂，且制作成本也相对较高，而第二种反相器，由于igzo晶体管的驱动能力较弱，作为输出管使用时需要设计很大的尺寸，因而导致反相器占用了较大空间，不利于显示装置的窄边框设计。为此，发明人进一步提出了如下的反相器结构：

本发明实施例提供了一种反相器，如图1所示，图1为本发明实施例所提供的反相器的结构示意图，反相器包括输入信号端in、输出信号端out、控制模块1和输出模块2；其中，控制模块1分别与输入信号端in、高电位信号端vgh、低电位信号端vgl和第一节点n1电连接；输出模块2包括第一晶体管m1和第二晶体管m2，第一晶体管m1和第二晶体管m2均为p型晶体管；其中，第一晶体管m1的栅极与输入信号端in电连接，第一晶体管m1的第一极与高电位信号端vgh电连接，第一晶体管m1的第二极与输出信号端out电连接；第二晶体管m2的栅极与第一节点n1电连接，第二晶体管m2的第一极与低电位信号端vgl电连接，第二晶体管m2的第二极与输出信号端out电连接。控制模块1用于：在输入信号端in提供低电平时，向第一节点n1输出高电平，在输入信号端in提供高电平时，向第一节点n1输出低电平。

具体地，当输入信号端in提供低电平时，第一晶体管m1在低电平的作用下导通，高电位信号端vgh提供的高电平经由导通的第一晶体管m1传输至输出信号端out，使输出信号端out输出与输入信号电平相反的高电平信号，与此同时，控制模块1向第一节点n1输出高电平，使第二晶体管m2截止，避免第二晶体管m2向输出信号端out传输信号，提高了输出信号端out输出高电平的稳定性；当输入信号端in提供高电平时，控制模块1向第一节点n1输出低电平，第二晶体管m2在第一节点n1的低电平的作用下导通，低电位信号端vgl提供的低电平经由导通的第二晶体管m2传输至输出信号端out，从而使输出信号端out输出与输入信号电平相反的低电平信号；基于上述工作原理，反相器实现反相功能。

在本发明实施例所提供的反相器中，通过设置控制模块1，能够将输出晶体管的第一晶体管m1和第二晶体管m2均设置为p型晶体管，第一晶体管m1和第二晶体管m2在控制模块1的控制下，在同一时刻下，第一晶体管m1和第二晶体管m2中的一个处于导通状态，而另一个处于截止状态，从而保证反相器的正常工作。相较于现有技术，本发明实施例所提供的反相器中的输出晶体管均为p型晶体管，无需设置n型晶体管，从而简化了制作工艺且降低了制作成本，而且，由于p型晶体管的迁移率较高，驱动能力较强，因此，无需再额外增大第一晶体管m1和第二晶体管m2的设计尺寸，从而避免了第一晶体管m1和第二晶体管m2对反相器的整体设计尺寸造成影响，更有利于实现显示装置的窄边框设计。此外，由于p型晶体管具有更强的驱动能力，因此，将反相器中的两个输出晶体管均设置为p型晶体管，还能进一步提高反相器的驱动能力，优化反相器的工作性能。

此外，需要说明的是，在反相器的电路结构中，由于对输出晶体管的驱动能力要求较高，因而输出晶体管的设计尺寸是远大于普通的控制晶体管的设计尺寸的，因此，在本发明实施例中，即使在控制模块1中增设了一些控制晶体管，但这些控制晶体管的设计尺寸相较于输出晶体管而言很小，因此不会对反相器的整体设计尺寸带来较大影响。

可选地，如图2所示，图2为本发明实施例所提供的反相器的另一种结构示意图，控制模块1包括第三晶体管m3和第四晶体管m4；其中，第三晶体管m3为p型晶体管，第三晶体管m3的栅极与输入信号端in电连接，第三晶体管m3的第一极与高电位信号端vgh电连接，第三晶体管m3的第二极与第一节点n1电连接；第四晶体管m4为n型晶体管，第四晶体管m4的栅极与输入信号端in电连接，第四晶体管m4的第一极与低电位信号端vgl电连接，第四晶体管m4的第二极与第一节点n1电连接。

具体地，在输入信号端in提供低电平时，第三晶体管m3在低电平的作用下导通，高电位信号端vgh提供的高电平经由导通的第三晶体管m3传输至第一节点n1，保证第二晶体管m2在该时段内处于截止状态，从而保证输出信号端out输出稳定的高电平；在输出信号端out提供高电平时，第四晶体管m4在低电平的作用下导通，低电位信号端vgl提供的低电平经由导通的第四晶体管m4传输至第一节点n1，使第二晶体管m2在低电平的作用下导通，从而使得输出信号端out输出稳定的低电平。

基于第三晶体管m3和第四晶体管m4的相互配合，能够使得第一节点n1在输入信号端in提供低电平时接收高电平，控制第二晶体管m2截止，第一节点n1在输入信号端in提供高电平时接收低电平，控制第二晶体管m2导通，提高了输出信号端out输出信号的可靠性。

此外，由于第四晶体管m4的第一极与低电位信号端vgl电连接，因此，当输入信号端in提供高电平时，第一节点n1所接收的低电平的稳定性较高，从而提高了第二晶体管工作状态的稳定性。

可选地，第四晶体管m4为氧化物晶体管，例如，第四晶体管m4为铟镓锌氧化物(igzo)晶体管。基于氧化物晶体管关态时漏流较低的特性，将第四晶体管m4设置为氧化物晶体管，当第四晶体管m4截止时，能够改善漏电流对第一节点n1电位的影响，从而提高第二晶体管m2工作状态的稳定性，进而提高电路工作的稳定性。

可选地，如图3所示，图3为本发明实施例所提供的反相器的又一种结构示意图，控制模块1还包括电容c，电容c的第一极板与第一节点n1电连接，电容c的第二极板与输出信号端out电连接。由于电容c具有维持两端压差一定的特性，因此，当输出信号端out输出稳定的高电平或低电平时，就能够利用电容c稳定第一节点n1的电位，从而提高第二晶体管m2工作状态的稳定性。

进一步地，请再次参见图3，控制模块1还包括第五晶体管m5，第三晶体管m3的第二极、第四晶体管m4的第二极分别通过第五晶体管m5与第一节点n1电连接，第五晶体管m5的栅极与控制信号端cl电连接，控制信号端cl用于提供驱动第五晶体管m5导通的导通电平，例如，当第五晶体管m5为n型晶体管时，控制信号端cl用于提供高电平，当第五晶体管m5为p型晶体管时，控制信号端cl用于提供低电平。基于第五晶体管m5的设置方式，一方面，当输入信号端in提供高电平时，即使第一节点n1，也就是第五晶体管m5的第二极的电位受到漏电流的影响发生波动，由于第五晶体管m5的第一极接收稳定的低电平，因此仍能够保证输出信号端out输出低电平，且低电平的电位不会高于vgl-vth；另一方面，输出信号端out输出的电平由高电平跳变至低电平时，第一节点n1的电位也会被相应拉低，当第一节点n1的电位被拉低到小于第五晶体管m5的栅极电位时，第五晶体管m5截止，第一节点n1和第二节点n2之间的通路断开，使得第二晶体管m2在第一节点n1被拉低的更低的低电平的作用下导通的更完全，更好的将低电位信号端vgl提供的低电平传输至输出信号端out，从而优化了输出信号端out的信号输出能力。

可选地，请再次参见图3，第五晶体管m5为p型晶体管，控制信号端cl复用为低电位信号端vgl。如此设置，一方面，p型晶体管相较于n型晶体管的制作工艺简单，将第五晶体管m5设置为p型晶体管，能够简化反相器的工艺复杂度；另一方面，当第五晶体管m5为p型晶体管时，其导通电平为低电平，因此，低电位信号端vgl复用为控制信号端cl即可，无需再设置额外的控制信号端cl，减小了反相器的整体设计尺寸。

进一步地，请再次参见图3，为了提高第五晶体管m5的工作稳定性，第五晶体管m5包括串联的第一子晶体管m51和第二子晶体管m52，其中，第一子晶体管m51的栅极与第二子晶体管m52的栅极共用，或者，第一子晶体管m51的栅极与第二子晶体管m52的栅极电连接同一控制信号端cl。

可选地，如图4所示，图4为本发明实施例所提供的反相器的再一种结构示意图，低电位信号端vgl包括第一低电位信号端vgl1和第二低电位信号端vgl2，第一低电位信号端vgl1提供的第一低电位信号的电压为vl1，第二低电位信号端vgl2提供的第二低电位信号的电压为vl2，vl1＜vl2；第四晶体管m4的第一极与第一低电位信号端vgl1电连接，第二晶体管m2的第一极与第二低电位信号端vgl2电连接。如此设置，当输入信号端in提供高电平时，第一节点n1能够接收电位更低的第一低电位信号，从而使得第二晶体管m2的导通更为充分，进而更好地将第二低电位信号传输至输出信号端out中。

可选地，如图5所示，图5为本发明实施例所提供的反相器的另一种结构示意图，反相器还包括辅助输出模块3，辅助输出模块3分别与输入信号端in、低电位信号端vgl和输出信号端out电连接，输入信号端in提供高电平时，辅助输出模块3使低电位信号端vgl提供的低电平传输至输出信号端out。当输入信号端in提供高电平时，若第一节点n1的电位受到漏电等因素的影响发生变化导致第二晶体管m2截止，通过设置辅助输出模块3，可利用辅助输出模块3向输出信号端out传输低电平，保证输出信号端out仍能输出低电平，从而提高了反相器的工作稳定性。

可选地，如图6所示，图6为本发明实施例所提供的反相器的又一种结构示意图，辅助输出模块3包括第六晶体管m6，第六晶体管m6为n型晶体管，第六晶体管m6的栅极与输入信号端in电连接，第六晶体管m6的第一极与低电位信号端vgl电连接，第六晶体管m6的第二极与输出信号端out电连接。具体地，当输入信号端in提供高电平时，第六晶体管m6在高电平的作用下导通，低电位信号端vgl提供的低电平经由导通的第六晶体管m6传输至输出信号端out，从而提高了输出信号端out输出低电平的可靠性。

可选地，第六晶体管m6为氧化物晶体管，例如，第六晶体管m6为铟镓锌氧化物(igzo)晶体管。基于氧化物晶体管关态时漏流较低的特性，将第六晶体管m6设置为氧化物晶体管，当第六晶体管m6处于截止状态时，能够改善漏电流对输出信号端out输出的信号的影响。

本发明实施例还提供了一种反相器的驱动方法，应用于上述反相器中，如图7所示，图7为本发明实施例所提供的驱动方法的流程图，该驱动方法包括：

步骤s1：输入信号端in提供低电平时，第一晶体管m1导通，使高电位信号端vgh提供的高电平传输至输出信号端out，且控制模块1向第一节点n1输出高电平，使第二晶体管m2截止。

步骤s2：输入信号端in提供高电平时，控制模块1向第一节点n1输出低电平，控制第二晶体管m2导通，使低电位信号端vgl提供的低电平传输至输出信号端out。

采用本发明实施例所提供的驱动方法，在实现反相功能的前提下，反相器中作为输出晶体管的第一晶体管m1和第二晶体管m2可均设置为p型晶体管，相较于现有技术，输出晶体管无需设置n型晶体管，简化了制作工艺且降低了制作成本，而且，由于p型晶体管的迁移率较高，驱动能力较强，因此无需再额外增大第一晶体管m1和第二晶体管m2的设计尺寸，从而避免了第一晶体管m1和第二晶体管m2对反相器的整体设计尺寸造成影响，更有利于实现显示装置的窄边框设计。

本发明实施例还提供了一种栅极驱动电路，该栅极驱动电路包括上述反相器，其中，反相器的具体结构已经在上述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

由于本发明实施例所提供的栅极驱动电路包括上述反相器，因此，采用本发明实施例所提供的栅极驱动电路，既能简化制作工艺、降低制作成本，还能减小整体设计尺寸。

本发明实施例还提供了一种显示装置，如图8所示，图8为本发明实施例所提供的显示装置的结构示意图，该显示装置包括上述栅极驱动电路100。当然，图8所示的显示装置仅仅为示意说明，该显示装置可以是例如手机、平板计算机、笔记本电脑、电纸书或电视机等任何具有显示功能的电子设备。

由于本发明实施例所提供的显示装置包括上述栅极驱动电路100，因此，采用本发明实施例所提供的显示装置，既简化了制作工艺、降低了制作成本，还减小了整体设计尺寸，有利于显示装置的窄边框设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。