栅极驱动电路、驱动方法、装置及设备
文献发布时间：2024-04-18 19:52:40
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种栅极驱动电路、驱动方法、装置及设备。
背景技术
随着显示屏分辨率和尺寸的增加，为了保证显示屏的刷新率，就需要增加显示屏栅极驱动速度，也就是增加栅极驱动信号的转换速率(slew rate)。而转换速率过高时，又会导致峰值电流过高，引起电磁干扰。
为了对栅极驱动信号的转换速率进行控制，通常会在栅极驱动集成(gate drivenon array，GOA)电路中通常会设置多路用于输出不同转换速率的驱动单元。这就导致时序控制器(timing controller，TCON)与GOA间的信号线数量及器件数量的增加。这不仅会导致显示屏驱动电路的尺寸变大，而且会增加驱动电路的损耗。
发明内容
本公开提出一种栅极驱动电路、方法、装置及设备。具体方案如下：
本公开一方面实施例提出了一种栅极驱动电路，包括：n个具有不同转换速率驱动单元、转换速率选择单元及控制器，n为大于1的正整数；
其中，每个所述驱动单元中包括第一开关器件及第二开关器件，第一开关器件的导通电压与所述第二开关器件的导通电压极性相反，所述第一开关器件的第一连接端与第一电压连接，所述第一开关器件的第二连接端与所述第二开关器件的第一连接端连接，所述第二开关器件的第二连接端与第二电压连接；
所述n个驱动单元中的两个开关器件的连接点之间互相连接，用于输出栅极驱动信号；
所述转换速率选择单元的第一输入端用于输入第一驱动信号，所述转换速率选择单元的第二输入端用于输入转换速率选择信号，所述转换速率选择单元的输出端用于输出第二驱动信号，以驱动与所述转换速率选择信号对应的驱动单元中的开关器件；
所述控制器用于输出转换速率选择信号，以控制所述转换速率选择单元的输出端输出对应的驱动信号。
本公开一方面实施例提出了一种栅极驱动方法，包括：
确定当前的目标转换速率；
根据所述当前的目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定待目标驱动单元；
输出所述目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制所述目标驱动单元输出栅极驱动信号。
本公开另一方面实施例提出了一种栅极驱动装置，包括：
第一确定模块，用于确定当前的目标转换速率；
第二确定模块，用于根据所述当前的目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定待目标驱动单元；
输出模块，用于输出所述目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制所述目标驱动单元输出栅极驱动信号。
本公开另一方面实施例提出了一种显示驱动集成电路DDIC，包括如上述一方面所述的栅极驱动电路。
本公开另一方面实施例提出了一种设备，包括上述的栅极驱动电路及显示面板。
本公开实施例的栅极驱动电路、方法、装置及设备，转换速率选择单元可以基于接收的第一驱动信号及转换速率选择信号，输出对应的第二驱动信号，来驱动具有转换速率选择信号指示的转换速率的驱动单元中的开关器件。由此，不仅可以输出多种转换速率的驱动信号，而且不会过多增加驱动电路的尺寸和损耗。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为一种相关技术中的栅极驱动电路的结构示意图；
图2为本公开实施例所提供的一种栅极驱动电路的结构示意图；
图3为本公开实施例所提供的一种转换速率选择单元的结构示意图；
图4为本公开实施例所提供的另一种栅极驱动电路的结构示意图；
图5为本公开实施例所提供的又一种栅极驱动电路的结构示意图；
图6为本公开实施例所提供的一种栅极驱动方法的流程示意图；
图7为本公开实施例所提供的一种栅极驱动装置的结构示意图；
图8为本公开实施例所提供的设备结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
图1为一种相关技术中的栅极驱动电路的结构示意图。
如图1所示，GOA中仅包括一个由开关管P1及N1组成的驱动单元11，也就是说该GOA仅可输出一种转换速率的驱动信号。其中，VS为TCON输出的驱动信号，OUT为GOA输出的栅极驱动信号，HV用于为OUT信号提供高电平电压，VSS用于为OUT信号提供低电平电压。
通常TCON输出的信号电平无法直接用于驱动P1或N1，因此VS信号还需要经过电平移位器(Levelshifter)进行电平转换处理。如图1所示，驱动电路中可能会包括两级电平移位器，第一级电平移位器12用于将VS信号进行低电压(low voltage，LV)至中电压(mediumvoltage，MV)的转换，第二级电平移位器13用于进行MV至高电压(high voltage，HV)的转换。
为了实现对显示面板的多转换速率的控制，GOA中需要包括多个具有不同转换速率的驱动单元。由于每个驱动单元中的开关管都需要对应的VS信号进行驱动，此时，就需要增加从TCON到GOA间的信号线数量。并且若针对每个驱动单元的驱动信号，都需要电平移位器，那么还需要增加驱动电路中使用的器件数量，这不仅会导致驱动电路的尺寸变大，而且会增加驱动电路的损耗。
本公开针对上述问题提出一种栅极驱动电路，驱动电路中包括多个具有不同转换速率的驱动单元及转换速率选择单元，其中，转换速率选择单元可以基于接收的TCON输出的第一驱动信号及转换速率选择信号，输出对应的第二驱动信号，来驱动具有转换速率选择信号指示的转换速率的驱动单元中的开关器件。由此，该栅极驱动电路，不仅可以输出多种转换速率的驱动信号，而且不会过多增加驱动电路的尺寸和损耗。
图2为本公开实施例所提供的一种栅极驱动电路的结构示意图。如图2所示，本公开提供的栅极驱动电路包括：n个具有不同转换速率驱动单元21、转换速率选择单元22及控制器23，n为大于1的正整数；
其中，每个所述驱动单元21中包括第一开关器件211及第二开关器件212，第一开关器件211的导通电压与所述第二开关器件212的导通电压极性相反，所述第一开关器件211的第一连接端与第一电压(HV)连接，所述第一开关器件211的第二连接端与所述第二开关器件212的第一连接端连接，所述第二开关器件212的第二连接端与第二电压VSS连接；
所述n个驱动单元21中的两个开关器件的连接点之间互相连接，用于输出栅极驱动信号；
所述转换速率选择单元22的第一输入端用于输入第一驱动信号VS，所述转换速率选择单元22的第二输入端用于输入转换速率选择信号SLEWCON，所述转换速率选择单元22的输出端用于输出第二驱动信号，以驱动与所述转换速率选择信号对应的驱动单元中的开关器件；
所述控制器23用于输出转换速率选择信号，以控制所述转换速率选择单元22的输出端输出对应的驱动信号。
其中，第一开关器件211及第二开关器件212，可以分别为如图2中所示的PMOS和NMOS，或者也可以分别为与PMOS和NMOS具有相似功能的其他开关器件，本公开对此不做限定。
如图2所示，当转换速率选择单元22输出的驱动信号用于驱动第一开关器件211导通时，OUT信号的电压与HV相同，当转换速率选择单元22输出的驱动信号用于驱动第二开关器件212导通时，OUT信号的电压与VSS相同。也就是说，HV和VSS分别为OUT信号提供高电平电压及低电平电压。
举例来说，栅极驱动电路中包括3个不同转换速率的驱动单元21A、21B及21C，三个驱动单元间的转换速率比为1:2:4。当控制器23确定当前期望的转换速率为1时，即可输出SLEWCON1的控制信号，之后转换速率选择单元22即可在SLEWCON1的控制下，输出用于驱动21A中的P1及N1的第二驱动信号。
当控制器23确定当前的期望的转换速率为4时，即可输出SLEWCON3的控制信号，之后转换速率选择单元22即可在SLEWCON3的控制下，输出用于驱动21C中的P3及N3的第二驱动信号。
当控制器23确定当前的期望的转换速率为3时，即可输出SLEWCON1和SLEWCON2的控制信号，之后转换速率选择单元22即可在SLEWCON1和SLEWCON2的控制下，输出用于驱动21A和21B中的开关器件的第二驱动信号。
本公开中，为了使得不同的驱动单元之间有不同的转换速率，可以在不同的驱动单元中选择具有不同的宽度和长度比率的开关器件。举例来说，栅极驱动电路中包括3个不同转换速率的驱动单元21A、21B及21C，若驱动单元21A至21C中的P1、P2及P3的宽度和长度之间的比率为1:2:4，那么OUT信号的电压由HV改变至VSS时，驱动单元21A至21C的转换速率比为1:2:4。
相应的，若驱动单元21A至21C中的N1、N2及N3的宽度和长度之间的比率为1:2:4，那么OUT信号的电压由VSS改变至HV时，驱动单元21A至21C的转换速率比为1:2:4。
此外，还可以控制每个驱动单元21中第一开关器件211与第二开关器件212间的宽度和长度比率，来使得该驱动单元输出的栅极驱动信号在从第一电压切换至第二电压，与从第二电压切换至第一电压时具有不同的转换速率。举例来说，P1与N1的宽度和高度比率为2:1，则该驱动单元输出的栅极驱动信号从第二电压切换至第一电压时，与从第一电压切换至第二电压时的转换速率比为2:1。
需要说明的是，图2中所示的转换速率选择单元22为每个驱动单元输出两个第二驱动信号，一个用于驱动第一开关器件211，一个用于驱动第二开关器件212。由于第一开关器件211与第二开关器件212的驱动逻辑相反，也就是说第一开关器件211导通时，第二开关器件212关断，当第一开关器件211关断时，第二开关器件212导通，因此本公开中，转换速率选择单元22也可以针对每个驱动单元输出一个第二驱动信号，当该第二驱动信号为低电平时驱动第一开关器件211导通，当该第二驱动信号为高电平时驱动第二开关器件212导通。
本公开以下各图均以图2中所示的转换速率选择单元22为每个驱动单元输出两个第二驱动信号的情况为例进行示意性说明。
本公开实施例提供的栅极驱动电路中，转换速率选择单元可以基于接收的第一驱动信号及转换速率选择信号，输出对应的第二驱动信号，来驱动具有转换速率选择信号指示的转换速率的驱动单元中的开关器件。由此，不仅可以输出多种转换速率的驱动信号，而且不会过多增加驱动电路的尺寸和损耗。
图3为本公开实施例所提供的一种转换速率选择单元的结构示意图。如图3所示，转换速率选择单元22可以包括至少n-1个第三开关器件221。
其中，各个第三开关器件221的第一连接端分别用于接收第一驱动信号VS，每个第三开关器件221的第二连接端与驱动单元21中的开关器件(211和/或212)的控制端连接，每个第三开关器件221的控制端，用于接收对应的转换速率选择信号SLEWCON，以在接收的转换速率选择信号有效的情况下，控制第一连接端与第二连接端连接。
需要说明的是，第三开关器件221的类型及结构可以根据需要进行选择，本公开对此不做限定。
当每个驱动单元21中的第一开关器件211与第二开关器件212在同一第二驱动信号驱动的情况下，转换速率选择单元22的结构可以如图3a所示。其中，SLEWCON<0>至SLEWCON<2>，分别表示不同的转换速率选择信号。举例来说，SLEWCON<0>表示选择的转换速率为由IN<2>驱动的驱动单元对应的转换速率。
需要说明的是，由于在显示驱动过程中，至少一个驱动单元21需要输出栅极驱动信号，也就是说，转换速率选择单元22至少需要选择输出一个第二驱动信号。为了尽量降低栅极驱动电路的规模，本公开中可以设置一个基础驱动单元21，使得该驱动单元21无论在何时都处于工作状态，之后通过控制其他驱动单元21的工作状态，来增加栅极驱动的转换速率。因此，转换速率选择单元22中可以至少包括n-1个第三开关器件221。
图3a中的转换速率选择单元22以栅极驱动电路中包括4个驱动单元21为例，相应的转换速率选择单元22中包括3个第三开关器件221。其中，转换速率选择单元22输出的第二驱动信号IN<0>用于驱动第一个驱动单元中的第一开关器件211及第二开关器件212，第二驱动信号IN<1>用于驱动第二个驱动单元中的第一开关器件211及第二开关器件212，第二驱动信号IN<2>用于驱动第三个驱动单元中的第一开关器件211及第二开关器件212，第二驱动信号IN<3>用于驱动第四个驱动单元中的第一开关器件211及第二开关器件212。
当每个驱动单元21中的第一开关器件211与第二开关器件212在不同的第二驱动信号驱动的情况下，转换速率选择单元22的结构可以如图3b所示。其中，SLEWCON<0>至SLEWCON<2>，或SLEWCONB<0>至SLEWCONB<2>分别表示不同的转换速率选择信号。举例来说，SLEWCON<0>与SLEWCONB<0>分别表示当前的转换速率为分别由IN
在图3b所示的转换速率选择单元22中，由于每个驱动单元21需要两个第二驱动信号，也就是说针对每个驱动单元21，转换速率选择单元22需要输出两个第二驱动信号，此时，针对每个驱动单元21，可以采用两个第三开关器件221，来分别输出驱动第一开关器件211的第二驱动信号、及驱动第二开关器件212的第二驱动信号。
由于驱动第一开关器件211的第二驱动信号，与驱动第二开关器件212的第二驱动信号的逻辑相反，因此用来控制每个驱动单元21对应的两个第三开关器件221的转换速率选择信号SLEWCON与SLEWCONB需要互为反相信号。本公开中，可以利用反相器将控制器23输出的每个转换速率选择信号SLEWCON进行反相处理，以得到与其逻辑相反另一个转换速率选择信号SLEWCONB。
也就是说，在转换速率选择单元22中包括2(n-1)个第三开关器件221的情况下，还包括如图3c所示的(n-1)个反相器222。
其中，每个反相器222的输入端与一个第三开关器件221的控制端连接，用于接收转换速率选择信号，每个反相器222的输出端另一个第三开关器件221的控制端连接；
其中，分别与每个反相器22的输入端及输出端连接的两个第三开关器件221，分别用于向同一驱动单元21中的第一开关器件211及第二开关器件212输出第二驱动信号。
下面结合图4，以驱动电路中包括4个转换速率比为1:1:2:4的驱动单元21为例，对本公开实施例所提供的栅极驱动电路的结构进行进一步说明。图4为本公开实施例所提供的另一种栅极驱动电路的结构示意图。
如图4所示，驱动电路中包括4个驱动单元21，其中，由IN_P1和IN_N1驱动的一个驱动单元一直处于工作状态，其余三个驱动单元分别受转换速率选择信号SLEWCON<2>、SLEWCON<3>及SLEWCON<4>的控制，比如当转换速率选择信号SLEWCON<2>有效时，由IN_P2和IN_N2驱动的一个驱动单元也会加入到驱动电路中。
另外，X1、X2及X4，分别表示该驱动单元对应的转换速率为1倍速率、2倍速率及4倍速率。在实际工作中，由于有一支转换速率为1的驱动单元一直处于工作状态，那么在有新的驱动单元被导通后，总的转换速率即为新导通的驱动单元对应的转换速率与一直导通的驱动单元对应的转换速率的和。举例来说，转换速率选择信号SLEWCON<4>有效，则该驱动电路即可实现5倍的转换速率；若转换速率选择信号SLEWCON<2>和SLEWCON<4>均有效，则该驱动电路即可实现7倍转换速率。
通过本公开实施例所提供的驱动电路，在不过多增加驱动电路尺寸和损耗的情况下，通过不同转换速率选择信号的组合，可以输出多种转换速率的驱动信号，为显示屏驱动的灵活性提供了实现条件。
图5为本公开实施例所提供的又一种栅极驱动电路的结构示意图。
如图5所示，该栅极驱动电路包括n个驱动单元21、转换速率选择单元22、控制器23及第一电平移位器51。
其中，第一电平移位器(Levelshifter)51的输入端用于输入第一驱动信号VS，第一电平移位器51的输出端与转换速率选择单元22的第一输入端连接。
由于第一电平移位器51需要将第一驱动信号VS的电平转换至可用于对驱动单元中的开关器件进行驱动的电平，因此，第一电平移位器51的选择，需要根据第一驱动信号VS与驱动单元中的开关器件的驱动电平进行选择。举例来说，根据第一驱动信号VS与驱动单元中的开关器件的驱动电平进行选择后第一电平移位器51可能为将低电平转换至中电平(LV→MV)的移位器；或者，选择后的第一电平移位器51还可能为如图5所示的，包括两级Levelshifter，分别为LV→MV和MV→HV的Levelshifter等等，本公开对此不做限定。
进一步的，若控制器输出的转换速率选择信号的电平与转换速率选择单元22可以处理的电平也不相同，那么如图5所示，该驱动电路中还可以包括第二电平移位器52。
由于第二电平移位器52需要将控制器输出的转换速率选择信号SLEWCON的电平转换至转换速率选择单元22可以处理的电平，因此，第二电平移位器25的选择，需要根据转换速率选择信号SLEWCON的转换速率选择单元22可以处理的电平进行选择。举例来说，根据转换速率选择信号SLEWCON的转换速率选择单元22可以处理的电平进行选择后的第二电平移位器52可能为将低电平转换至中电平的(LV→MV)移位器，或者，选择后的第二电平移位器52还可以如图5所示，包括两级Levelshifter，分别为LV→MV和MV→HV的Levelshifter等等，本公开对此不做限定。
需要说明的是，若控制器23输出的转换速率选择信号的电平与第一驱动信号VS的电平等级相同，那么控制器23可以为显示面板驱动系统的TCON中第一个功能模块，比如，可以为显示面板所在的设备中的应用处理器(application processor，AP)中的一个功能模块，本公开对此不做限定。另外，由于栅极驱动信号的转换速率，随着温度的增加会变慢，因此本公开所提供的驱动电路中还可以包括温度检测单元53。
其中，温度检测单元53的输出端与控制器23的输入端连接；
控制器23用于根据温度检测单元53的输出值，确定并输出转换速率选择信号。
本公开中，控制器输出的转换速率选择信号，考虑了电路当前的温度值，从而尽量降低了温度对栅极驱动转换速率的影响。
举例来说，控制器23在温度检测单元53的输出值较大时，可以选择转换速率较大的驱动单元导通，从而避免栅极驱动的转换速率过低；而在温度检测单元53的输出值较小时，可以选择转换速率较小的驱动单元导通，从而避免栅极驱动的转换速率过高而引起的EMI。
另外，温度检测单元53可以根据需要设置在显示面板中，或者设置在驱动单元中，本公开对此不做限定。
本公开中，在对栅极驱动信号的转换速率进行控制时，还考虑电路的温度，从而进一步保证了栅极驱动的可靠性和准确性。
图6为本公开实施例所提供的一种栅极驱动方法的流程示意图。该方法可以由本公开提供的栅极驱动电路中的控制器执行，或者由本公开提供的DDIC执行等等，本公开对此不做限定。本公开以下各实施例，以该方法由控制器执行为例展开说明。
如图6所示，该栅极驱动方法包括但不限于以下步骤：
步骤601，确定当前的目标转换速率。
可选的，控制器可以根据预置的逻辑，确定当前的目标转换速率；或者也可以根据显示屏当前显示的内容确定目标转换速率，比如显示屏当前显示的内容为需要较高刷新率的内容时，则可以确定较高的目标转换速率；或者，若显示屏当前显示的内容为文本内容，则可以确定较低的目标转换速率等等，本公开对此不做限定。
或者，由于温度也会影响栅极驱动的的转换速率，因此，控制器还可以根据电路当前的实际温度值，确定目标转换速率。控制器可以首先确定温度检测单元当前输出的温度值，之后再根据该温度值，确定所述当前的目标转换速率。
比如来说，若当前的温度值较高，则为了避免栅极驱动的转换速率过低，则可以确定一个较高的目标转换速率；而若当前的温度值为正常温度值，则可以确定一个相对较低的目标转换速率等等，本公开对此不做限定。
步骤602，根据当前的目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定待目标驱动单元。
其中，驱动单元对应的参考转换速率，为驱动单元处于工作状态时，其输出的栅极驱动信号的转换速率。
控制器在确定了目标转换速率后，即可根据每个驱动单元对应的参考转换速率，确定待驱动的目标驱动单元。
举例来说，目标转换速率为6，其中，一直处于工作状态的一个驱动单元可实现的转换速率为1，驱动电路中还包括可实现转换速率分别为1、2和4的三个驱动单元，那么控制器即可确定，在目标转换速率为6的情况下，目标驱动单元有2个，其分别可实现的转换速率为1和4。
步骤603，输出所述目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制所述目标驱动单元输出栅极驱动信号。
控制器在确定了目标驱动单元后，即可控制输出与该目标驱动单元对应的转换速率选择信号，来驱动目标驱动单元输出栅极驱动信号进行栅极驱动。
其中，上述驱动单元与控制器间的连接关系、各自的电路结构及控制器控制驱动单元输出栅极驱动信号的具体实现过程，可以参照本公开任一实施例的详细描述，此处不再赘述。
本公开实施例提供的栅极驱动方法，首先确定目标转换速率，之后根据目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定目标驱动单元，进而再输出目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制目标驱动单元输出栅极驱动信号。从而，实现了对栅极驱动信号转换速率的灵活控制，提高了栅极驱动信号的可靠性和准确性。
图7为本公开实施例所提供的一种栅极驱动装置的结构示意图。如图7所示，该装置70，包括：第一确定模块71、第二确定模块72及输出模块73。
其中，第一确定模块71，用于确定当前的目标转换速率；
第二确定模块72，用于根据所述当前的目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定待目标驱动单元；
输出模块73，用于输出所述目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制所述目标驱动单元输出栅极驱动信号。
其中，上述驱动单元与栅极驱动装置间的连接关系、各自的电路结构及驱动单元输出栅极驱动信号的具体实现过程，可以参照本公开任一实施例的详细描述，此处不再赘述。
本公开实施例提供的栅极驱动装置，首先确定目标转换速率，之后根据目标转换速率及每个驱动单元对应的参考转换速率，确定目标驱动单元，进而再输出目标驱动单元对应的转换速率选择信号，以控制目标驱动单元输出栅极驱动信号。从而，实现了对栅极驱动信号转换速率的灵活控制，提高了栅极驱动信号的可靠性和准确性。
基于上述实施例提供的栅极驱动电路，本公开实施例还可以提供一种显示驱动集成电路(Display driver integrated circuit，DDIC)，上述对栅极驱动电路的解释说明，也适用于本实施例的DDIC，故在此不再赘述。
基于上述实施例提供的栅极驱动电路，本公开实施例还可以提供一种设备。图8为本公开实施例提供的设备结构示意图。如图8所述，该设备中包括栅极驱动电路81及显示面板82。
本公开实施例的设备，栅极驱动电路在控制器的控制器，通过驱动单元输出转换速率可变的栅极驱动信号，从而即满足了显示面板的要求，又不会过多增加电路的损耗和体积。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。