專利名稱：電平移位器、時鐘輸出信號的產生方法及其平面顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于顯示技術領域，且特別是有關于一種電平移位器、時鐘輸出信號 的產生方法以及相應的平面顯示裝置。
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，平面顯示裝置，例如液晶顯示裝置由于具有輕、薄及低輻射等優(yōu) 點，而逐漸取代陰極射線管(CRT)顯示裝置。典型的液晶顯示裝置一般包括顯示基板、電 路板以及設置在顯示基板上的柵極驅動電路以及源極驅動電路。電路板上設置有時序控 制器，用以提供多個控制信號至柵極驅動電路與源極驅動電路。柵極驅動電路用于驅動顯 示基板上的多條柵極線，而源極驅動電路用于將圖像信號輸出至顯示基板上的多條數(shù)據(jù) 線。柵極驅動電路與源極驅動電路一般以載帶式封裝(TCP)或者玻璃覆晶封裝技術設置于 顯示基板上。此外，柵極驅動電路還可以直接形成于顯示基板上，即所謂的柵極陣列電路 (Gate-On-Array Circuit, GOA Circuit)。且于顯示基板中直接形成柵極驅動電路的這種 結構包括移位暫存器(Shift Register)，移位暫存器包括多個級聯(lián)耦接的級(Stage)，以產 生多個柵極驅動脈沖從而依序致能設置于顯示基板上的柵極線。目前兩相(2-phase)的陣列上柵極(Gate On Array, G0A)電路設計中，電平移位 器設置于電路板上以產生兩個時鐘信號所需的電壓分別提供柵極驅動脈沖所需的能量。由 于這兩個時鐘信號的電壓振幅(即高電位與低電位之間的電壓差)較大且與其相連接的移 位暫存器的級數(shù)較多，寄生電容相當大，因此其功率消耗大。為改善上述缺陷，業(yè)界一般利 用電荷分享技術來減少電平移位器的功率消耗。由于上述兩個時鐘信號一般具有相反的極 性，因此目前業(yè)界采用的電荷分享技術是在二者極性轉變前，將二者相接以使二者互相分 享電荷至中間的電壓，之后再由電平移位器的輸出緩沖器將二者分別放大至目標電壓。惟， 上述兩個時鐘信號的極性正好相反，當其中的一時鐘信號要上升時，另一時鐘信號必須下 降，這兩個時鐘信號無法同時處于低電位或高電位從而缺乏波形設計彈性。另，對于其它多相(例如四相)的GOA電路，若其使用的多相時鐘信號的高電位時 間存在部分重迭，則上述二相時鐘信號所采用的電荷分享技術無法應用于此，因而多相的 電平移位器的功率消耗較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是在于提供一種電平移位器，其可減少功率消耗。本發(fā)明的再一目的是提供一種時鐘輸出信號的產生方法，其應用范圍較廣且可減 少功率消耗。本發(fā)明的又一目的是提供一種平面顯示裝置，其可減少功率消耗。本發(fā)明提出一種電平移位器，其包括至少一個電平移位單元，其中每個電平移位 單元用以產生一對應的時鐘輸出信號，且每個電平移位單元分別包括放大器以及控制電 路。放大器包括輸入端、正電源端、負電源端以及輸出端，此輸入端接收時鐘輸入信號，正電源端接收第一參考電壓，負電源端接收第二參考電壓，且第一參考電壓大于第二參考電壓。 控制電路于輸出端輸出對應的時鐘輸出信號，且此控制電路包括控制開關以及多個輔助控 制開關。其中，控制開關電性耦接于放大器的輸出端與控制電路的輸出端之間；輔助控制開 關分別電性耦接于多個不同的輔助參考電壓源之一與控制電路的輸出端之間?？刂崎_關與 輔助控制開關于不同時刻導通，以使對應的時鐘輸出信號從第二參考電壓分別與不同的輔 助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升至第一參考電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部 分，或者從第一參考電壓分別與不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉低至第二參考 電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部分。本發(fā)明還提出一種時鐘輸出信號的產生方法，其應用于匹配柵極陣列電路的電平 移位器。上述時鐘輸出信號的產生方法包括接收對應的時鐘輸入信號；以及使對應的時鐘 輸入信號分別與多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升至第一參考電壓并成 為對應的時鐘輸出信號的一部分，或使對應的時鐘輸入信號分別與不同的輔助參考電壓源 分享電荷而被漸進拉低至第二參考電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部分。本發(fā)明另提出一種平面顯示裝置，其包括時序控制器、電平移位器以與柵極陣列 移位暫存器。時序控制器用以產生控制信號以及至少一個時鐘輸入信號。電平移位器接收 控制信號以及前述的至少一個時鐘輸入信號，并產生與此至少一個時鐘輸入信號相對應的 至少一個時鐘輸出信號。柵極陣列移位暫存器接收前述的至少一個時鐘輸出信號以產生多 個柵極驅動脈沖。其中，電平移位器包括至少一個電平移位單元，且每個電平移位單元包括 放大器以及控制電路。放大器包括輸入端、正電源端、負電源端以及輸出端，此輸入端接收 對應的時鐘輸入信號，正電源端接收第一參考電壓，負電源端接收第二參考電壓，且第一參 考電壓大于第二參考電壓?？刂齐娐酚谳敵龆溯敵鰧臅r鐘輸出信號，且此控制電路包 括控制開關以及多個輔助控制開關。其中，控制開關電性耦接于放大器的輸出端與控制電 路的輸出端之間；輔助控制開關分別電性耦接于多個不同的輔助參考電壓源之一與控制電 路的輸出端之間?？刂崎_關與輔助控制開關于不同時刻導通，以使對應的時鐘輸出信號從 第二參考電壓分別與不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升至第一參考電壓并成 為對應的時鐘輸出信號的一部分，或者從第一參考電壓分別與不同的輔助參考電壓源而被 漸進拉低至第二參考電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部分。在本發(fā)明的較佳實施例中，上述的第一參考電壓、第二參考電壓以及不同的輔助 參考電壓源中的至少其中之一通過一個對應的浮接電容而提供。在本發(fā)明的一個實施例中，上述的電平移位單元所產生的多個時鐘輸出信號之間 互不重迭。而在另一個實施例中，上述的電平移位單元所產生的多個時鐘輸出信號之間則 可以互相部分重迭。本發(fā)明的電平移位器通過每個電平移位器而對每個時鐘輸入信號進行放大處理 以及電荷分享處理以獲得對應的時鐘輸出信號，且由于時鐘輸出信號與不同的輔助參考電 壓源進行電荷分享，因此其可以大幅地減小功率消耗，節(jié)省能量。此外，本發(fā)明的電平移位 器以及電荷分享技術既可以應用于兩相的陣列上柵極(Gate On Array, G0A)電路中，也可 以應用于超過兩相(例如四相)的GOA電路中，其應用范圍較廣。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的平面顯示裝置的示意圖。圖2繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的電平移位單元的示意圖。圖3繪示為圖2所示的各種信號的時序圖。圖4繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的應用于四相的GOA電路的電平移位器的各種 信號的時序圖。圖5繪示為本發(fā)明另一實施例所揭示的應用于四相的GOA電路的電平移位器的各 種信號的時序圖。圖6繪示為本發(fā)明另一實施例所揭示的電平移位單元的示意圖,
[主要元件標號說明]
100 平面顯示裝置 110電路板120 顯示基板111時序控制器 112、200、300 電平移位器123 柵極陣列移位暫存器 GL1 GLm 柵極線 CS 控制信號CLK1 CLKn 時鐘輸入信號CLKoutl CLK。utn 時鐘輸出信號 VGH:第一參考電壓 VGL 第二參考電壓 VGLU GND, VGHU VGH2 輔助參考電壓源S1 控制開關S2 S5 輔助控制開關CS 控制信號210 放大器220 控制電路221 控制電路的輸出端
具體實施例方式請參閱圖1，其繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的一種平面顯示裝置的示意圖。如圖 1所示，平面顯示裝置100包括電路板110以及顯示基板120。電路板110上設置有時序控 制器111以及電平移位器112。顯示基板120的顯示區(qū)域(未標示)中設置有多條柵極線 GL1 GLm，而顯示基板120的外圍區(qū)域(未標示)則設置有柵極陣列移位暫存器123。其 中，時序控制器111用以產生至少一個以上的時鐘輸入信號CLK1 CLKn以及一個控制信號 CS。電平移位器112接收控制信號CS以及時鐘輸入信號CLK1 CLKn以對其進行相關處理 從而產生對應的時鐘輸出信號CLK。utl CLK。utn。柵極陣列移位暫存器123接收時鐘輸出信 號CLK。utl CLK。utn并依據(jù)時鐘輸出信號CLK。utl CLK。utn而產生多個柵極驅動脈沖以依序 地致能顯示基板120上的柵極線GL1NGL1^其中，電平移位器112包括一個以上的電平 移位單元(圖未示)，每個電平移位單元分別接收控制信號CS以及一個時鐘輸入信號(例 如CLKn)，并根據(jù)控制信號CS而對時鐘輸入信號(例如CLKn)進行處理而產生相應的時鐘 輸出信號(例如=CLKoutn)。請參閱圖2，其繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的電平移位單元的示意圖。如圖2所 示，本發(fā)明實施例所揭示的電平移位單元200包括放大器210以及控制電路220。放大器 210包括輸入端、正電源端、負電源端以及輸出端。放大器210的輸入端接收時鐘輸入信號 CLKn,正電源端接收第一參考電壓VGH，負電源端接收第二參考電壓VGL，其中第一參考電壓VGH大于第二參考電壓VGL。控制電路220電性耦接至放大器210的輸出端與多個輔助參 考電壓源，如VGL:、GND、VGH1及VGH2等，以于控制電路220的輸出端221輸出對應的時鐘 輸出信號CLK。utn?？刂齐娐?20包括控制開關S1以及輔助控制開關S2 S5,其中，控制開 關S1電性耦接于放大器210的輸出端與控制電路220的輸出端221之間，而每個輔助控制 開關S2 S5分別電性耦接于一個對應的輔助參考電壓源與控制電路220的輸出端221之 間。這些輔助參考電壓源VGLpGNDJGHi及VGH2的電位介于第二參考電壓VGL與第一參考 電壓VGH之間，且這些輔助參考電壓源VGLp GND、VGH1及VGH2的電位各不相同。在本實施 例中，第二參考電壓VGL以及輔助參考電壓源VGL1為負電位，輔助參考電壓源GND為地電 位，而第一參考電壓VGH以及輔助參考電壓源VGH1及VGH2為正電位，且VGL < VGL1 < GND < VGH1 < VGH2 < VGH。當然，本領域技術人員可以理解的是，第一參考電壓VGH與第二參 考電壓VGL的大小以及輔助參考電壓源的個數(shù)可依據(jù)實際需要而進行設定。請參閱圖3，其繪示為圖2所示的各種信號的時序圖。請一并參閱圖2-3，以下將 具體介紹本發(fā)明實施例所揭示的電平移位單元的工作原理。具體地，當電平移位單元200的放大器210接收的時鐘輸入信號CLKn處于低電位 時，放大器210將負電源端所接收的第二參考電壓VGL作為輸出，此時控制電路220中的控 制開關Sl導通，因此控制電路220的輸出端221所輸出的時鐘輸出信號CLK。utn就是放大器 210的負電源端所接收的第二參考電壓VGL。當要使時鐘輸入信號CLKnW低電位向高電位轉換時，控制電路220首先將受控制 信號CS的控制而截止控制開關S1并導通輔助控制開關S5 ；如此一來，控制電路220的輸 出端221就可以與輔助參考電壓源VGL1分享電荷，并使時鐘輸出信號CLK。utn的電位將從第 二參考電壓VGL拉升至電位VGLp在這之后，控制信號CS使輔助控制開關S5截止并導通 輔助控制開關S4 ；如此一來即可因為控制電路220的輸出端221與輔助參考電壓GND分享 電荷而使時鐘輸出信號CLK。utn從電位VGL1拉升至電位GND。依此類推，在接續(xù)經過截止輔 助控制開關S4并導通輔助控制開關S3、截止輔助控制開關S3并導通輔助控制開關S2而到 截止輔助控制開關S2并再次導通控制開關S1的過程之后，控制電路220的輸出端221上的 電位將如圖3所示般被逐步拉升至第一參考電壓VGH。也就是說，輔助控制開關S2 S5與控制開關S1受控制信號CS的時鐘控制而依次 地導通；而在此過程中，時鐘輸出信號CLK。utn從第二參考電壓VGL分別與不同的輔助參考 電壓源VGLpGNDJGH1及VGH2分享電荷而被逐漸拉升至第一參考電壓VGH并穩(wěn)定在第一參 考電壓VGH上。此外，輔助參考電壓源VGLp GND、VGH1及VGH2的電位也將成為時鐘輸出信 號CLK。utn的一部分。換句話說，時鐘輸出信號CLK。utn并非是由第二參考電壓VGL直接拉升 至第一參考電壓VGH，而是通過與不同的輔助參考電壓源VGLp GND、VGH1及VGH2分享電荷 而逐步地被拉升至第一參考電壓VGH，因此其消耗的功率較少。相對地，當時鐘輸入信號CLKnW高電位向低電位轉換時，控制電路220受控制信 號CS的控制而依序經過導通控制開關S1、截止控制開關S1并導通輔助控制開關S2、截止輔 助控制開關S2并導通輔助控制開關S3、截止輔助控制開關S3并導通輔助控制開關S4、截止 輔助控制開關S4并導通輔助控制開關S5,以及截止輔助控制開關S1并再次導通控制開關S1 的操作過程。藉此，控制電路220的輸出端221將由第一參考電壓VGH開始逐一與各輔助 參考電壓源VGH2、VGHp GND及VGL1互相分享電荷，并最終被拉低至第二參考電壓VGL。
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因此，本發(fā)明的電平移位器通過每個電平移位器而對每個時鐘輸入信號(CLK1 CLKn)進行放大處理以及電荷分享處理以獲得對應的時鐘輸出信號(CLK。utl CLK。utn)，且由 于時鐘輸出信號(CLK。utl CLK。utn)與不同的輔助參考電壓源VGH2、VGH1、GND及VGLl進行 電荷分享而改一次拉升(拉低)電位的做法為多階拉升(拉低)電位的做法，因此其可以 大幅地減小功率消耗，節(jié)省能量。此外，本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明所揭示的電荷分享技術是對每個單 獨的時鐘輸入信號CLKn進行處理，因此本發(fā)明的電平移位器既可以應用于兩相的陣列上 柵極(Gate On Array, G0A)電路中，也可以應用于三相以上(例如四相)的GOA電路中。具體地，以下以應用于四相的GOA電路的電平移位器為例來進行說明。請參閱圖 4，其繪示為本發(fā)明一實施例所揭示的應用于四相的GOA電路的電平移位器的各種信號的 時序圖。如圖4所示，電平移位器接收四個時鐘輸入信號CLK1-CLK4以及控制信號CS，并 對時鐘輸入信號CLK1 CLK4進行處理而產生四個相應的時鐘輸出信號CLK。utl CLK。ut4。在 本實施例中，四個時鐘輸入信號CLK1 CLK4的致能期間(enable period)互不重迭，同樣 地，四個相應的時鐘輸出信號CLK。utl CLK。ut4的致能期間亦互不重迭(non-overlap)。此 外，每個時鐘輸出信號CLK。utl CLK。ut4在進行高低電位轉換時，都分別利用如圖2-3所示 的電荷分享技術以逐步地拉升或拉低電位。請參閱圖5，其繪示為本發(fā)明另一實施例所揭示的應用于四相的GOA電路的電平 移位器的各種信號的時序圖。如圖5所示，本實施例與圖4所示的實施例的差別在于時鐘 輸入信號CLK1 CLK4的致能期間互相重迭，同樣地，四個相應的時鐘輸出信號CLK。utl CLKout4的致能期間亦互相重迭(overlap)。此外，本領域技術人員可以理解的是，本發(fā)明中第一參考電壓VGH、第二參考電壓 VGL以及輔助參考電壓源VGL1、GND、VGH1及VGH2可以利用專門的電路來提供，例如電荷泵 (charge pump)電路，但是，其亦可采用現(xiàn)有的電路來提供。請參閱圖6，其繪示為本發(fā)明另 一實施例所揭示的電平移位單元的示意圖。如圖6所示，本實施例所揭示的電平移位單元 300與圖2所示的電平移位單元200相似，其不同僅在于輔助參考電壓源VGH1與VGL1通過 浮接電容而提供，且此浮接電容可為實際電容或平面顯示器中的寄生電容。綜上所述，本發(fā)明的電平移位器通過每個電平移位器而對每個時鐘輸入信號進行 放大處理以及電荷分享處理以獲得對應的時鐘輸出信號，且由于時鐘輸出信號與不同的輔 助參考電壓源進行電荷分享，因此可以大幅地減小功率消耗，節(jié)省能量。此外，本發(fā)明的電 平移位器以及電荷分享技術既可以應用于兩相的GOA電路中，也可以應用于三相以上(例 如三相或四相)的GOA電路中，其應用范圍較廣。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技 術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范 圍當視所附的權利要求范圍所界定者為準。
權利要求
一種電平移位器，包括至少一個電平移位單元，其中每一該至少一個電平移位單元用以產生一對應的時鐘輸出信號，且該至少一個電平移位單元分別包括一放大器，其包括一輸入端，接收一時鐘輸入信號；一正電源端，接收一第一參考電壓；一負電源端，接收一第二參考電壓，其中該第一參考電壓大于該第二參考電壓；以及一輸出端；以及一控制電路，于該控制電路的輸出端輸出該對應的時鐘輸出信號，其中該控制電路包括一控制開關，電性耦接于該放大器的該輸出端與該控制電路的該輸出端之間；以及多個輔助控制開關，分別電性耦接于多個不同的輔助參考電壓源的一與該控制電路的該輸出端之間；其中，該控制開關與該多個輔助控制開關于不同時刻導通，以使該對應的時鐘輸出信號從該第二參考電壓分別與該多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升至該第一參考電壓并成為該對應的時鐘輸出信號的一部分，或者從該第一參考電壓分別與該多個不同的輔助參考電壓源而被漸進拉低至該第二參考電壓并成為該對應的時鐘輸出信號的一部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的電平移位器，其中該第一參考電壓、該第二參考電壓以及該 多個不同的輔助參考電壓源中的至少之一通過一個對應的浮接電容而提供。
3.根據(jù)權利要求1所述的電平移位器，其中該些電平移位單元所產生的多個時鐘輸出 信號之間互不重迭。
4.根據(jù)權利要求1所述的電平移位器，其中該些電平移位單元所產生的多個時鐘輸出 信號之間互相部分重迭。
5.一種時鐘輸出信號的產生方法，應用于匹配柵極陣列電路的電平移位器，該時鐘輸 出信號的產生方法包括接收一對應的時鐘輸入信號；以及使該對應的時鐘輸入信號分別與多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升 至一第一參考電壓并成為該對應的時鐘輸出信號的一部分，或使該對應的時鐘輸入信號分 別與該多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉低至一第二參考電壓并成為該對 應的時鐘輸出信號的一部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的時鐘輸出信號的產生方法，其中該第一參考電壓、該第二參 考電壓以及該多個不同的輔助參考電壓源中的至少之一通過至少一個對應的浮接電容而 提供。
7.一種平面顯示裝置，包括一時序控制器，用以產生一控制信號以及至少一個時鐘輸入信號； 一電平移位器，接收該控制信號以及該至少一個時鐘輸入信號，并產生與該至少一個 時鐘輸入信號相對應的至少一個時鐘輸出信號；以及一柵極陣列移位暫存器，接收該至少一個時鐘輸出信號以產生多個柵極驅動脈沖； 其中，該電平移位器包括至少一個電平移位單元，且每一該電平移位單元包括一放大器，其包括一輸入端，接收該至少一個時鐘輸入信號中的一對應的時鐘輸入信號； 一正電源端，接收一第一參考電壓； 一負電源端，接收一第二參考電壓；以及 一輸出端；以及一控制電路，該控制電路的輸出端輸出該至少一個時鐘輸出信號中的一對應的時鐘輸 出信號，其中該控制電路包括一控制開關，電性耦接于該放大器的該輸出端與該控制電路的該輸出端之間；以及 多個輔助控制開關，分別電性耦接于多個不同的輔助參考電壓源之一與該控制電路的 該輸出端之間，其中該控制開關與該多個輔助控制開關通過該控制信號而于不同時刻分別 導通，以使該對應的時鐘輸出信號分別與多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉 升至一第一參考電壓而成為該對應的時鐘輸出信號的一部分，或使該對應的時鐘輸入信號 分別與該多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉低至一第二參考電壓而成為該 對應的時鐘輸出信號的一部分。
8.根據(jù)權利要求7所述的平面顯示器，其中該電平移位器所產生的該些時鐘輸出信號 之間互不重迭。
9.根據(jù)權利要求7所述的平面顯示器，其中該電平移位器所產生的該些時鐘輸出信號 之間互相部分重迭。
全文摘要
一種電平移位器、時鐘輸出信號的產生方法及其平面顯示裝置，其中所述電平移位器包括至少一個電平移位單元，其用以產生對應的時鐘輸出信號，且電平移位單元分別接收對應的時鐘輸入信號，使對應的時鐘輸入信號分別與多個不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉升至第一參考電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部分，或使對應的時鐘輸入信號分別與不同的輔助參考電壓源分享電荷而被漸進拉低至第二參考電壓并成為對應的時鐘輸出信號的一部分。
文檔編號G09G3/20GK101950520SQ20101026405
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者徐兆慶, 程靖騰 申請人:友達光電股份有限公司