[发明专利]一种锁存器电路单元及用于显示装置的数据驱动电路

说明书

技术领域

本申请涉及锁存器电路，具体涉及一种锁存器电路单元及用于显示装置的数据驱动电路。

背景技术

长期以来，将显示器周边驱动电路与薄膜晶体管（TFT）驱动阵列集成在同一块基板上一直是平板显示领域追求的一个目标。这种驱动电路的实现形式被称为屏上系统集成(System on Panel,SOP)。相比于常规的外置式集成电路的方法，将周边驱动电路集成于显示面板上具有如下优点：

(1)、可减少行、列驱动芯片的数量；

(2)、可减少行、列驱动芯片与显示面板连接线的数量；

(3)、易实现窄边框显示面板，显示模组将会变得更加紧凑、美观；

(4)、可减少引线间的节距对高分辨率显示器实现的限制；

(5)、可减少显示器的后道封装工序。基于上述优点，显示器的制造成本可大幅度地降低，同时显示器的可靠性将得到提高。

数据驱动电路与TFT有源阵列连接最近，其集成化设计也是SOP的实现中较重要和困难的部分，至今没有实现产业化。集成化数据驱动电路的困难，主要来自于TFT特性上的缺陷：例如非晶硅(a-Si)TFT的迁移率较低，稳定性较差，长时间工作之后，器件的特性容易发生漂移；多晶硅(poly-Si)TFT的工艺过程复杂，成本高昂，均匀性较差，不适合于大面积制备。近几年来，氧化物TFT的发展极为迅猛。以IGZO,IZO,ITO等为代表的氧化物TFT具有较高的迁移率，较小的泄漏电流，较小的亚阈值斜率，同时其在均匀性、稳定性方面也有较大的提高，制造成本也能降低，因此适用于下一代的显示技术，有取代a-Si以及poly-Si TFT技术的潜力。氧化物TFT的技术优势也给集成数据驱动电路的设计带来了新的希望。

TFT集成的数据驱动电路的作用是将串行输入的数字信号转换为并行的模拟信号，该模拟信号可能是电压或者电流信号，并且输出到各个TFT面板上的像素单元，从而让各个TFT的像素单元实现一定的灰度。于是，整个TFT有源面板形成一幅完整的具有灰度信息的图像。和常规的数据驱动电路不同，这种数据驱动电路的特点是，包括TFT阵列，且集成于有源TFT面板的周边，与有源显示阵列同时制成。因此，TFT面板在制作完成之后不再需要外置的数据驱动集成电路，从而节约了集成电路的用量以及连线的数量，有利于降低整个TFT面板的成本和提高其可靠性，形成窄边框的面板。

数据驱动电路至少包括三个部分：移位寄存器(Shift Register,SR)，锁存器(Latch)和数模转换器(Digital Analog Converter,DAC)。其中，锁存器电路作为关键的一个环节，其响应速度会影响到后续的数模转换器的分辨率和线性度。如果锁存器的采样速度不够快，则经过串并转换以后的数字信号的幅值可能不够，从而数模转换器的输出电压偏离预设值。对于这个问题，可能的解决方案是延长锁存器的采样时间，用更长的采样脉冲信号对所输入的串行数字信号作采样，从而补偿串并转换以后数字信号的幅度。但是，这种方式的负面效果是数字输入接口的数量将要增加。总而言之，理想的锁存器应该具有较快的响应速度。此外，锁存器的功耗应该较低，以利于数据驱动电路总体上是低功耗的；锁存器的结构应该较简单，构成的器件数量较少，从而有利于数据驱动电路占用的面积较小，良率较少。因此，高速、结构简单、低功耗的锁存器设计对于集成的数据驱动电路的实现非常重要。

图2是一种传统的锁存器单元电路图。由于缺乏实用的空穴导电类型（P型）的非晶TFT，这里采用“二极管连接”的TFT作为负载器件，采样部分的双稳态单元和输出放大电路都用到了这种“二极管连接”的负载。所谓“二极管连接”是指负载TFT的栅极和漏极短接在一起，从而负载TFT可以等效为一个小信号电阻。这种锁存器单元电路的结构较为简单，但是可能存在如下几个问题：

(1)、输出信号的高电平比V_DD的值小V_T，其中V_DD是锁存器电路的最高电位值，V_T是锁存器中二极管连接的负载管的阈值电压。