專利名稱：源極驅(qū)動(dòng)器的輸出緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是與液晶顯示裝置有關(guān)，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器(source driver)中的輸出緩沖器(output buffer)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于顯示技術(shù)不斷地創(chuàng)新與進(jìn)步，市面上亦出現(xiàn)了各種類型的顯示裝置，例如液晶顯示器、電漿顯示器等。由于液晶顯示器的體積遠(yuǎn)較傳統(tǒng)的CRT顯示器來(lái)得小，對(duì)于生活空間狹小的現(xiàn)代人而言，占用桌面空間較小的液晶顯示器使用起來(lái)的確較為方便。薄膜電晶體液晶(TFT-IXD)顯示器的驅(qū)動(dòng)裝置主要包含源極驅(qū)動(dòng)器與閘極驅(qū)動(dòng)器兩部分。對(duì)于強(qiáng)調(diào)高品質(zhì)、高解析度及低功率消耗的薄膜電晶體液晶顯示器而言，源極驅(qū)動(dòng)器扮演著相當(dāng)重要的角色。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖I是繪示傳統(tǒng)的源極驅(qū)動(dòng)器的電路架構(gòu)的示意 圖。如圖I所示，源極驅(qū)動(dòng)器I包含有接收器(receiver) 10、數(shù)據(jù)暫存器(dataregister) 12、雙向的移位暫存器(bi-directional shift register) 14、線性鎖存器(line latch) 16、電位轉(zhuǎn)換器(level shifter) 18、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-AnalogConverter) 20及輸出緩沖器(output buffer) 22。源極驅(qū)動(dòng)器I的主要電源域(main powerdomain)包含有數(shù)字電源VDD、VSS以及模擬電源AVDD、AGND。源極驅(qū)動(dòng)器I的輸出緩沖器22通?？赏ㄟ^(guò)運(yùn)算放大器(operational amplifier,0PAMP)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于薄膜電晶體液晶顯示器的源極驅(qū)動(dòng)器I而言，其視覺(jué)效能(visualperformance)是由運(yùn)算放大器來(lái)決定,尤其是電壓轉(zhuǎn)換速率(slew rate),對(duì)應(yīng)用在高畫(huà)面更新率(high frame rate)的薄膜電晶體液晶顯示器更是愈來(lái)愈重要。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是繪示一種已知作為輸出緩沖器22的運(yùn)算放大器OPAMP的電路圖。如圖2所示，運(yùn)算放大器OPAMP的電路是由差動(dòng)輸入級(jí)(differential inputstage)DIS、偏壓電流源(bias current source) Ibs、輸出級(jí)(output stage)OS 及補(bǔ)償電容(compensation capacitor) C。所構(gòu)成。由于運(yùn)算放大器OPAMP是工作于模擬電源下,其輸入電壓Vin、輸出電壓Vtjut及輸出級(jí)OS的工作電壓將會(huì)介于AVDD與AGND之間。對(duì)于運(yùn)算放大器OPAMP而言,其電壓轉(zhuǎn)換速率(slew rate)效能是決定于偏壓電流源Ibs/補(bǔ)償電容C。的大小，因此，若將偏壓電流源Ibs增大或?qū)⒀a(bǔ)償電容C。減小，均可有效提升運(yùn)算放大器OPAMP的電壓轉(zhuǎn)換速率。然而，采用增大偏壓電流源Ibs的方式將導(dǎo)致較大的功率消耗，而采用減小補(bǔ)償電容C。的方式將造成穩(wěn)定性變差，均不利于整體系統(tǒng)的正常工作。因此，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器中的輸出緩沖器，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種應(yīng)用于液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器中的輸出緩沖器，只需通過(guò)改變輸入電壓的大小的方式，即能有效提升輸出緩沖器的電壓轉(zhuǎn)換速率(slew rate)，并且能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中的功率消耗大及穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，故可增進(jìn)薄膜電晶體液晶顯示器的整體效能。在此實(shí)施例中，輸出緩沖器包含緩沖器輸入端、緩沖器輸出端、差動(dòng)輸入級(jí)、偏壓電流源、輸出級(jí)、補(bǔ)償電容及比較器。輸出級(jí)與比較器均工作于模擬工作電壓(AVDD)與接地電壓之間。比較器比較輸入電壓與輸出電壓并根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號(hào)至偏壓電流源。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。


圖I是繪示傳統(tǒng)的源極驅(qū)動(dòng)器的電路架構(gòu)的示意圖。圖2是繪示一種已知作為輸出緩沖器的運(yùn)算放大器的電路圖。圖3是繪示本實(shí)施例中的作為輸出緩沖器的運(yùn)算放大器的電路架構(gòu)圖。圖4是繪示圖3中的比較器的一實(shí)施例的電路架構(gòu)圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明I :源極驅(qū)動(dòng)器10 :接收器12:數(shù)據(jù)暫存器14:雙向的移位暫存器16:線性鎖存器18:電位轉(zhuǎn)換器20:數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器22:輸出緩沖器Yl Yn :輸出通道DIS :差動(dòng)輸入級(jí)CLKP, CLKN :時(shí)脈信號(hào)D00P、D00N.....DxyP、DxyN :數(shù)據(jù)信號(hào)OPAMP :運(yùn)算放大器Ibsp :P型偏壓電流源Ibsn :N型偏壓電流源OS:輸出級(jí)Cc:補(bǔ)償電容CP:比較器Vin:輸入信號(hào)B0:緩沖器輸出端Vtjut :輸出信號(hào)CO:比較器輸出端麗I :第一 N型電晶體元件 Ctrl_P P型控制信號(hào)麗2 :第二 N型電晶體元件 Ctrl_N N型控制信號(hào)MPl :第一 P型電晶體元件 AVDD :模擬工作電壓MP2 :第二 P型電晶體元件 AGND :接地電壓BI :緩沖器輸入端CI1、CI2 :比較器輸入端
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種輸出緩沖器。在此實(shí)施例中，該輸出緩沖器是應(yīng)用于一薄膜電晶體液晶(TFT-IXD)顯示裝置的一源極驅(qū)動(dòng)器中，但不以此為限。在此實(shí)施例中，該薄膜電晶體液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器的電路架構(gòu)亦請(qǐng)參照?qǐng)DI。如圖I所示，源極驅(qū)動(dòng)器I包含有接收器(receiver) 10、數(shù)據(jù)暫存器(data register) 12、雙向的移位暫存器(bi-directional shift register) 14、線性鎖存器(line latch) 16、電位轉(zhuǎn)換器(level shifter) 18、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analog Converter) 20 及輸出緩沖器(output buffer) 220其中，接收器10耦接至數(shù)據(jù)暫存器12 ;數(shù)據(jù)暫存器12耦接至線性鎖存器16 ;移位暫存器14耦接至線性鎖存器16 ;線性鎖存器16耦接至電位轉(zhuǎn)換器18 ; 電位轉(zhuǎn)換器18耦接至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器20 ;數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器20耦接至輸出緩沖器22。需說(shuō)明的是，源極驅(qū)動(dòng)器I的主要電源域(main power domain)包含有數(shù)字電源VDD、VSS以及模擬電源AVDD、AGND，其中AVDD代表模擬工作電壓(analog supplyvoltage) ;AGND 代表接地電壓(ground voltage)。由于上述的源極驅(qū)動(dòng)器I的接收器10、數(shù)據(jù)暫存器12、雙向的移位暫存器14、線性鎖存器16、電位轉(zhuǎn)換器18及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器20等元件的工作及功能與已知無(wú)異，故于此不另行贅述。接下來(lái)，將就本發(fā)明最主要的技術(shù)特征源極驅(qū)動(dòng)器I的輸出緩沖器22進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在此實(shí)施例中，源極驅(qū)動(dòng)器I的輸出緩沖器22可通過(guò)運(yùn)算放大器(operationalamplifier，0PAMP)實(shí)現(xiàn)，但不以此為限。請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3是繪示本實(shí)施例中的作為輸出緩沖器22的運(yùn)算放大器OPAMP的電路架構(gòu)圖。如圖3所示，運(yùn)算放大器OPAMP的電路包含有緩沖器輸入端BI、緩沖器輸出端B0、差動(dòng)輸入級(jí)DIS、P型偏壓電流源IBSP、N型偏壓電流源Ibsn、輸出級(jí)OS、兩補(bǔ)償電容C。及比較器CP。其中，差動(dòng)輸入級(jí)DIS耦接至緩沖器輸入端BI及緩沖器輸出端BO ；P型偏壓電流源Ibsp及N型偏壓電流源Ibsn均耦接至差動(dòng)輸入級(jí)DIS ;輸出級(jí)OS耦接于差動(dòng)輸入級(jí)DIS與緩沖器輸出端BO之間；補(bǔ)償電容Ce的一端耦接至差動(dòng)輸入級(jí)DIS與輸出級(jí)OS之間，其另一端耦接至輸出級(jí)OS與緩沖器輸出端BO之間；比較器CP的兩比較器輸入端CIl及CI2分別耦接至緩沖器輸入端BI及緩沖器輸出端B0，比較器CP的比較器輸出端CO耦接至P型偏壓電流源Ibsp及N型偏壓電流源Ibsn。在此實(shí)施例中，P型偏壓電流源Ibsp是串接于差動(dòng)輸入級(jí)DIS與模擬工作電壓AVDD之間且P型偏壓電流源Ibsp所輸出的電流流向差動(dòng)輸入級(jí)DIS，N型偏壓電流源Ibsn是串接于差動(dòng)輸入級(jí)DIS與接地電壓AGND之間且N型偏壓電流源Ibsn所輸出的電流流向接地電壓AGND。緩沖器輸入端BI是用以接收輸入電壓Vin并將輸入電壓Vin傳送至差動(dòng)輸入級(jí)DIS的正輸入端。當(dāng)差動(dòng)輸入級(jí)DIS處理完輸入電壓Vin后，再將處理后的信號(hào)傳送至輸出級(jí)
OS。當(dāng)輸出級(jí)OS將信號(hào)處理為輸出電壓Vwt后，通過(guò)緩沖器輸出端BO將輸出電壓Vtjut加以輸出。由于比較器CP的兩比較器輸入端CIl及CI2分別耦接至緩沖器輸入端BI及緩沖器輸出端B0，故比較器CP能夠比較輸入電壓Vin與輸出電壓Vrat,并根據(jù)比較結(jié)果通過(guò)其比較器輸出端CO選擇性地輸出P型控制信號(hào)至P型偏壓電流源IBSP，以控制P型偏壓電流源Ibsp所輸出的P型偏壓電流的大小，或者輸出N型控制信號(hào)至N型偏壓電流源IBSN，以控制N型偏壓電流源所輸出的N型偏壓電流的大小。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4是繪示圖3中的比較器CP的一實(shí)施例的電路架構(gòu)圖。如圖4所示，比較器CP是通過(guò)串聯(lián)式源極追蹤器實(shí)現(xiàn)，但不以此為限。在此實(shí)施例中，比較器CP除了包含有比較器輸入端Cl I、CI2與比較器輸出端CO之外，還包含有第一 N型電晶體麗I、第二 N型電晶體麗2、第一 P型電晶體MPl及第二 P型電晶體MP2。實(shí)際上，第一 N型電晶體麗I及第二 N型電晶體麗2可以是NMOS電晶體元件，第一 P型電晶體MPl及第二 P型電晶體MP2可以是PMOS電晶體元件，但不以此為限。其中，第一 N型電晶體MNl耦接至緩沖器輸入端BI、緩沖器輸出端BO及比較器輸出端CO ;第二 N型電晶體麗2耦接至接地電壓AGND及比較器輸出端CO ;第一 P型電晶體MPl耦接于第一 N型電晶體麗I與第二 N型電晶體麗2之間，并且耦接至緩沖器輸入端BI、緩沖器輸出端BO及比較器輸出端CO ;第二 P型電晶體MP2耦接于第一 N型電晶體麗I與模擬工作電壓AVDD之間，并且耦接至比較器輸出端CO。接下來(lái)，將分別針對(duì)輸入電壓Vin與輸出電壓Vwt的兩種比較結(jié)果進(jìn)行探討。若輸入電壓Vin大于輸出電壓Vrat,比較器CP通過(guò)其比較器輸出端CO輸出至P型偏壓電流源Ibsp的控制信號(hào)為P型控制信號(hào)Ctrl_P，以控制P型偏壓電流源Ibsp所輸出的P型偏壓電流的大小。實(shí)際上，由于運(yùn)算放大器OPAMP(亦即輸出緩沖器22)的驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn) 壓Vin大于輸出電壓Vwt時(shí)，P型偏壓電流源Ibsp根據(jù)P型控制信號(hào)Ctr 1_P增大P型偏壓電流，以提升運(yùn)算放大器OPAMP的驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換速率。若輸出電壓Vtjut大于輸入電壓Vin,比較器CP通過(guò)其比較器輸出端CO輸出至N型偏壓電流源Ibsn的控制信號(hào)為N型控制信號(hào)Ctrl_N，以控制N型偏壓電流源Ibsn所輸出的N型偏壓電流的大小。實(shí)際上，由于運(yùn)算放大器OPAMP (亦即輸出緩沖器22)的汲入電壓轉(zhuǎn)換速率(sinking slew rate)是由N型偏壓電流Ibsn/補(bǔ)償電容C。所決定，因此，當(dāng)輸出電壓Vrat大于輸入電壓Vin時(shí)，N型偏壓電流源Ibsn根據(jù)N型控制信號(hào)Ctr 1_N增大N型偏壓電 流，以提升運(yùn)算放大器OPAMP的汲入電壓轉(zhuǎn)換速率。綜上所述，無(wú)論是在輸入電壓Vin大于輸出電壓Vrat或是輸入電壓Vin小于輸出電壓Vwt的情況下，輸出緩沖器22(運(yùn)算放大器0PAMP)的驅(qū)動(dòng)或汲入電壓轉(zhuǎn)換速率均能獲得提升。相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用于液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器中的輸出緩沖器，只需通過(guò)改變輸入電壓的大小的方式，即能有效提升輸出緩沖器的電壓轉(zhuǎn)換速率(slewrate)，并且能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中的功率消耗大及穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，故可增進(jìn)薄膜電晶體液晶顯示器的整體效能。通過(guò)以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所公開(kāi)的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸出緩沖器，應(yīng)用于一液晶顯示裝置的一源極驅(qū)動(dòng)器中，該輸出緩沖器包含 一緩沖器輸入端，用以接收一輸入電壓； 一緩沖器輸出端，用以輸出一輸出電壓； 一差動(dòng)輸入級(jí)，耦接至該緩沖器輸入端及該緩沖器輸出端； 一偏壓電流源，耦接至該差動(dòng)輸入級(jí)； 一輸出級(jí)，I禹接于該差動(dòng)輸入級(jí)與該緩沖器輸出端之間，該輸出級(jí)工作于一模擬工作電壓與一接地電壓之間； 一補(bǔ)償電容，其一端耦接至該差動(dòng)輸入級(jí)與該輸出級(jí)之間，其另一端耦接至該輸出級(jí)與該緩沖器輸出端之間；以及 一比較器，工作于該模擬工作電壓與該接地電壓之間，該比較器的兩比較器輸入端分別耦接至該緩沖器輸入端及該緩沖器輸出端，該比較器的一比較器輸出端耦接至該偏壓電流源，該比較器比較該輸入電壓與該輸出電壓并根據(jù)比較結(jié)果輸出一控制信號(hào)至該偏壓電流源，以控制該偏壓電流源所輸出的一偏壓電流。
2.如權(quán)利要求I所述的輸出緩沖器，其中該偏壓電流源包含一P型偏壓電流源及一 N型偏壓電流源，該P(yáng)型偏壓電流源耦接于該模擬工作電壓與該差動(dòng)輸入級(jí)之間，該N型偏壓電流源耦接于該差動(dòng)輸入級(jí)與該接地電壓之間，該比較器的該比較器輸出端耦接至該P(yáng)型偏壓電流源及該N型偏壓電流源。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出緩沖器，其中該比較器更包含 一第一 N型電晶體，耦接至該緩沖器輸入端、該緩沖器輸出端及該比較器輸出端； 一第二 N型電晶體，耦接至該接地電壓及該比較器輸出端； 一第一 P型電晶體，耦接于該第一 N型電晶體與該第二 N型電晶體之間，并且耦接至該緩沖器輸入端、該緩沖器輸出端及該比較器輸出端；以及 一第二 P型電晶體，耦接于該第一 N型電晶體與該模擬工作電壓之間，并且耦接至該比較器輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的輸出緩沖器,其中若該輸入電壓大于該輸出電壓,該比較器輸出端輸出至該P(yáng)型偏壓電流源的該控制信號(hào)為一 P型控制信號(hào)，以控制該P(yáng)型偏壓電流源所輸出的一 P型偏壓電流的大小。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出緩沖器，其中該P(yáng)型偏壓電流源是根據(jù)該P(yáng)型控制信號(hào)增大該P(yáng)型偏壓電流，以提升該輸出緩沖器的一驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換速率，該驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換速率是由該P(yáng)型偏壓電流/該補(bǔ)償電容所決定。
6.如權(quán)利要求4所述的輸出緩沖器，其中該P(yáng)型偏壓電流源所輸出的該P(yáng)型偏壓電流流向該差動(dòng)輸入級(jí)。
7.如權(quán)利要求3所述的輸出緩沖器,其中若該輸出電壓大于該輸入電壓，該比較器輸出端輸出至該N型偏壓電流源的該控制信號(hào)為一 N型控制信號(hào)，以控制該N型偏壓電流源所輸出的一 N型偏壓電流的大小。
8.如權(quán)利要求7所述的輸出緩沖器，其中該N型偏壓電流源是根據(jù)該N型控制信號(hào)增大該N型偏壓電流，以提升該輸出緩沖器的一汲入電壓轉(zhuǎn)換速率，該汲入電壓轉(zhuǎn)換速率是由該N型偏壓電流/該補(bǔ)償電容所決定。
9.如權(quán)利要求7所述的輸出緩沖器，其中該N型偏壓電流源所輸出的該N型偏壓電流流向該接地電壓。
10.如權(quán)利要求I所述的輸出緩沖器，其中該差動(dòng)輸入級(jí)包含一正輸入端及一負(fù)輸入端，該正輸入端及該負(fù)輸入端分別耦接至該緩沖器輸入端及該緩沖器輸出端，用以分別接收該輸入電壓及該輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種源極驅(qū)動(dòng)器的輸出緩沖器。輸出緩沖器包含緩沖器輸入端、緩沖器輸出端、差動(dòng)輸入級(jí)、偏壓電流源、輸出級(jí)、補(bǔ)償電容及比較器。輸出級(jí)與比較器均工作于模擬工作電壓與接地電壓之間。比較器比較輸入電壓與輸出電壓并根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號(hào)至偏壓電流源，以控制偏壓電流源所輸出的偏壓電流，提升輸出緩沖器的電壓轉(zhuǎn)換速率。
文檔編號(hào)G09G3/36GK102737593SQ201110103220
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者左克揚(yáng), 梁彥雄, 苗蕙雯, 陳建銘 申請(qǐng)人:瑞鼎科技股份有限公司