專利名稱：用于平板顯示器的源驅(qū)動放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板顯示器的源驅(qū)動放大器，尤其涉及一種例如用在薄膜晶體管液晶顯示器的驅(qū)動電路中的源驅(qū)動放大器。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)被認(rèn)為是起主導(dǎo)作用的陣列型顯示器。該陣列由多個像素(或點)組成，每個像素具有一個驅(qū)動電極和一個與其他像素共享的公共電極。LCD是由AC(alternating current，交流電)信號驅(qū)動的。在這樣一個結(jié)構(gòu)中，如果在顯示第一幀時相對于施加到公共電極的電壓而言施加到驅(qū)動電極的電壓是正的，那么在下一個相繼的幀中相對于施加到公共電極的電壓而言施加到驅(qū)動電極的電壓是負的。施加到驅(qū)動電極的電壓是由列驅(qū)動器(亦稱段驅(qū)動器)來提供的。列(或源，實際上往往已知的)驅(qū)動器具有多個列(或源)單元驅(qū)動裝置以向LCD中的多個列提供驅(qū)動輸出。
在TFT-LCD板中有兩種眾所周知的公共電極實現(xiàn)方案靜態(tài)公共電極和動態(tài)公共電極。對于靜態(tài)公共電極，施加到公共電極的電壓是靜態(tài)的。如果施加到驅(qū)動電極的電壓大于施加到公共電極的電壓，則對于該像素施加正電壓。如果施加到驅(qū)動電極的電壓小于施加到公共電極的電壓，則對于該像素施加負電壓。
圖7是利用靜態(tài)公共電極方案的典型咖馬(gamma)曲線。該咖馬曲線表示了顯示器的輸出亮度(橫軸)與列單元(或者也稱作源單元)的驅(qū)動器輸出電壓(縱軸)之間的關(guān)系。在6-位元的圖像數(shù)據(jù)的情況中，驅(qū)動器的列(源)輸出電壓被分成若干電壓電平(VGL0到VGL63)并且每個電平對應(yīng)于顯示亮度的一個灰度級(GL0到GL63)。如圖7所示，所有的正咖馬電壓都高于公共電極電壓，同時所有負咖馬電壓都低于靜態(tài)公共電極電壓(VCOM)。
對于動態(tài)公共電極，施加到公共電極的電壓是AC信號，其被表示成VCOMH或VCOML，是兩個電壓電平。如果由VCOMH驅(qū)動第一幀的奇數(shù)線，則VCOML驅(qū)動第一幀的偶數(shù)線。此后，由VCOML驅(qū)動第二幀的奇數(shù)線，由VCOMH驅(qū)動第二幀的奇數(shù)線。圖8(a)是利用動態(tài)公共電極方案的典型咖馬曲線。如圖8(a)所示，所有的正咖馬電壓都高于公共電極VCOML，同時所有負咖馬電壓都低于公共電極VCOMH。
顯示圖象質(zhì)量取決于與灰度級(GL0到GL63)相對應(yīng)的電壓電平(VGL0到VGL63)的準(zhǔn)確度，所述灰度級(GL0到GL63)由顯示驅(qū)動電子系統(tǒng)中的源驅(qū)動裝置來產(chǎn)生。對于顯示板的公共電極的不同實現(xiàn)來說，有三種用于顯示驅(qū)動電子系統(tǒng)中的眾所周知的驅(qū)動方法點反相驅(qū)動、行反相驅(qū)動(或線反相驅(qū)動)以及幀反相驅(qū)動。
在點反相驅(qū)動系統(tǒng)中，如果第一幀的奇數(shù)線的奇數(shù)點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動，那么第一幀的奇數(shù)線的偶數(shù)點由相對于該公共電極的負電壓來驅(qū)動。第一幀的偶數(shù)線的奇數(shù)點由相對于公共電極的負電壓來驅(qū)動，而偶數(shù)點由相對于該公共電極的正電壓來驅(qū)動。此后對于第二幀，奇數(shù)線的奇數(shù)點由相對于公共電極的負電壓來驅(qū)動，而偶數(shù)點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動。同時，偶數(shù)線的奇數(shù)點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動，而偶數(shù)點由相對于公共電極的負電壓來驅(qū)動。
在行反相系統(tǒng)中，如果第一幀的奇數(shù)線的所有點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動，則第一幀的偶數(shù)線的所有點將由相對于該公共電極的負電壓來驅(qū)動。此后對于第二幀，奇數(shù)線的所有點由相對于公共電極的負電壓來驅(qū)動，而偶數(shù)線的所有點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動。
在幀反相系統(tǒng)中，第一幀的所有點由相對于公共電極的正電壓來驅(qū)動。此后第二幀的所有點由相對于公共電極的負電壓來驅(qū)動。
圖9是顯示用于具有K列L行的起主導(dǎo)作用的薄膜液晶顯示器904的顯示驅(qū)動電子系統(tǒng)的示意圖。如該圖所示，如果水平方向中有K個像素，則需要源驅(qū)動裝置(SDU)的K個通道以用于驅(qū)動。在垂直方向上，使用門驅(qū)動器905以連續(xù)地驅(qū)動每個掃描線上的電壓，以接通和斷開每行上像素的TFT 901以便采樣及保持由SDU 902輸出的電壓電平。
圖10是利用靜態(tài)公共電極實現(xiàn)方案的TFT-LCD的源驅(qū)動裝置902的電路圖，其具有由極性轉(zhuǎn)換信號PN所控制的多路復(fù)用器(MUX)911，所述多路復(fù)用器用于選擇正數(shù)模轉(zhuǎn)換器(P-DAC)912的輸出或者選擇負數(shù)模轉(zhuǎn)換器(N-DAC)913的輸出到由運算放大器914形成的電壓跟隨器，從而放大驅(qū)動能力以產(chǎn)生驅(qū)動輸出DRVO。此后驅(qū)動輸出DRVO被提供給由輸出允許信號(OE)控制的CMOS選通門915，所述CMOS選通門915選通所述輸出DRVO以便為TFT-LCD板的一列來驅(qū)動VLCD針上的電壓。圖11中舉例說明了圖10的電路的操作波形，其中由輸入數(shù)字顯示圖像數(shù)據(jù)來控制P-DAC和N-DAC以便產(chǎn)生根據(jù)該驅(qū)動方法的相應(yīng)驅(qū)動電壓。P-DAC和N-DAC數(shù)字-模擬電壓關(guān)系分別取決于正負咖馬曲線。P-DAC的輸出與N-DAC的輸出類似，但是相對于公共電極對稱，以便滿足AC驅(qū)動需求。
P-DAC的輸出電壓和N-DAC的輸出電壓通常在從VSS+0.1V到VDD-0.1V的范圍內(nèi)。因此，源驅(qū)動裝置902中所采用的運算放大器914必須具備全部的軌對軌(rail-to-rail)輸出電壓擺幅的能力。當(dāng)該輸出高于公共電極的電壓時，需要較大的電流源能力以便快速地將負載電容器充電為高壓，所述負載電容器基本上由薄膜晶體管液晶顯示器904的板上的配置寄生電容(layout parasitic capacitance)來形成。當(dāng)該輸出低于公共電極的電壓時，需要大電流吸收能力以便將薄膜晶體管液晶顯示器904的負載電容器的高壓放電為低壓。
為了滿足這種需求，如圖12(這種電路的詳細描述見美國專利號6,731,170)所示，披露了先有技術(shù)源驅(qū)動裝置902中所采用的運算放大器的電路。放大器的操作處于PN信號的控制之下。當(dāng)PN選擇P-DAC 912時，象圖13那樣來構(gòu)造運算放大器以將液晶顯示器像素驅(qū)動到相對于公共電極的正電壓。當(dāng)PN選擇N-DAC 913時，象圖14那樣來構(gòu)造運算放大器以將液晶顯示器像素驅(qū)動到相對于公共電極的負電壓。對于靜態(tài)公共電極的情況，其中所有正咖馬電壓總是高于公共電極且所有負咖馬電壓總是低于公共電極，極性轉(zhuǎn)換信號PN可用于為其確定放大器的構(gòu)造以便依照要求而執(zhí)行。
對于動態(tài)公共電極情況，在輸出放大器開始新的驅(qū)動階段之前，相對于動態(tài)公共電極電壓和單個列的輸出電壓來決定驅(qū)動放大器的期望極性(正或負)。新驅(qū)動階段開始時的單個列的輸出電壓取決于單個列的在前數(shù)據(jù)和電荷共享效應(yīng)。在許多顯示驅(qū)動方案中，為了回收電荷以便功率降低以及為了促進均勻驅(qū)動，在新驅(qū)動階段開始之前常常使用電荷共享階段以通過在電荷的共享中將所有列連接在一起從而均衡單個列的電壓。雖然在電荷共享結(jié)束時的最終電壓是平均居中的電平，但是特定的最終電平每次都會不同，取決于在每一次時所有列的數(shù)據(jù)。對于采用動態(tài)公共電極或電荷共享的驅(qū)動方案來說，諸如PN之類的先前的確定性控制信號通常是不可能的。
該問題的更詳細的分解如下。在圖8(b)中，實線所示咖馬曲線表示相對于公共電極VCOMH的負咖馬電壓，同時虛線所示咖馬曲線表示相對于公共電極VCOML的正咖馬電壓。在理想情況下，正咖馬電壓的VGL0到VGL31高于負咖馬電壓的VGL31到VGL63，而負咖馬電壓的VGL0到VGL31高于正咖馬電壓的VGL31到VGL63。實際上，由于實際顯示板特性需要，正咖馬曲線和負咖馬曲線不對稱，例如，有點象圖8(b)中的校準(zhǔn)點線那樣，正咖馬曲線可能是下移的，導(dǎo)致和理想情況中的咖馬電壓之間所存在的精確關(guān)系不一致的偏差。此外，電荷共享階段之后的電壓電平在VGL31和VGL32周圍是可變化的，但是不是理想地在VGL31和VGL32的中間。通過這個詳細分析，因為這些實際電壓變化，所以采用從在前線數(shù)據(jù)和當(dāng)前線數(shù)據(jù)的比較中導(dǎo)出諸如先有技術(shù)中的PN之類的確定性控制信號是有問題的，在形成用于驅(qū)動動態(tài)公共電極應(yīng)用的輸出緩沖器驅(qū)動極性的選擇中具有誤差。
圖4(a)顯示了P.C.Yu和J.C.Wu發(fā)表于IEEE Journal of solid-statecircuits、1999年1月第1期第34卷第116-119頁的論文“A class-B output bufferfor flat-panel display column driver”中披露的驅(qū)動策略的基本結(jié)構(gòu)。圖4(a)的結(jié)構(gòu)具有共源極推挽輸出級(common source push-pull output stage)。根據(jù)輸出電壓Vout和輸入電壓Vin之間的差異，該結(jié)構(gòu)中的兩個比較器Cmp1和Cmp2用作控制器以切換相應(yīng)的晶體管Mp和Mn為導(dǎo)通或斷開。圖4(c)顯示了當(dāng)對負載進行充電時的配置以及圖4(d)顯示了當(dāng)對負載進行放電時的配置。當(dāng)Vout＜Vin時，比較器Cmp1導(dǎo)通晶體管Mp而比較器Cmp2斷開晶體管Mn。當(dāng)Vout＞Vin時，比較器Cmp1斷開晶體管Mp而比較器Cmp2導(dǎo)通晶體管Mn。理想地，晶體管Mp和Mn不會同時導(dǎo)通，防止不良的穿透電流(shot-through current)的發(fā)生。實際上，由于關(guān)于硅的設(shè)備參數(shù)的不可避免的小變化，在Vin～Vout的交叉區(qū)周圍，比較器Cmp1和Cmp2不能完全斷開晶體管Mp或Mn，因為在這個交叉區(qū)期間晶體管Mp和Mn都會導(dǎo)電所以引起了擊穿電流。
為了消除靜態(tài)狀態(tài)下的擊穿電流，將偏移電壓Vos施加到比較器Cmp1和Cmp2上以提供用于處理變化的容許誤差。當(dāng)|Vin-Vout|＜Vos時，晶體管Mp和Mn都斷開，見圖4(b)，以避免擊穿電流的出現(xiàn)。在容許誤差邊緣和輸出準(zhǔn)確度之間存在一種折衷。較大的比較器偏移電壓提高了電路相對于處理變化的魯棒性，但是增大了等于該偏移電壓的輸出誤差，如圖6(a)所示。
圖5(a)顯示了一種改進的驅(qū)動策略的基本結(jié)構(gòu)，其建議在輸入和輸出之間增加一個小的無偏移電壓的輔助緩沖器，以消除由圖4(a)的電路中的偏移電壓所引起的輸出誤差。圖5(b)所示，在|Vin-Vout|＜Vos條件期間這個緩沖器可驅(qū)動該輸出以消除輸出誤差。輔助緩沖器的增加增大了功率消耗和電路尺寸。為了最小化額外功率消耗以及為了抵消其在充電(見圖5(c))和放電(見圖5(d))過程中對主推挽輸出的影響，輔助緩沖器不能具有大驅(qū)動能力。這導(dǎo)致了在|Vin-Vout|＜Vos條件期間的慢響應(yīng)，如圖6(b)中接近V_high和V_low的區(qū)域所示。

發(fā)明內(nèi)容
希望產(chǎn)生一種用于平板顯示器應(yīng)用中的源驅(qū)動放大器的驅(qū)動策略，其同時具有小電路面積、低靜態(tài)功率消耗、高輸出準(zhǔn)確度、以及大驅(qū)動能力的優(yōu)點，基本上克服或至少改善現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一個或多個缺陷。
根據(jù)當(dāng)前說明書，可切換的偏移電壓用來調(diào)和由電路制造工藝參數(shù)變化所引起得電路參數(shù)變化，通過將輸入級的偏移電壓的切換與耦合到輸出級的偏置電流的切換相關(guān)聯(lián)，可以在保持低的穿透電流的情況下實現(xiàn)高的輸出準(zhǔn)確性。該電流結(jié)構(gòu)提供了輸出級的偏置以維持輸出準(zhǔn)確度和在穩(wěn)定狀態(tài)下的穩(wěn)定性。
根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種源驅(qū)動放大器，包括由具有可切換偏移量的輸入差動增益級來驅(qū)動的輸出級。利用以負反饋方式耦合到輸入端之一的輸出電壓，輸入差動增益級根據(jù)兩個輸入電壓之間的差異來驅(qū)動輸出級，輸出級是推挽電路，其提供低輸出阻抗和大電流驅(qū)動能力。可切換電流結(jié)構(gòu)耦合到輸出端，以及至少一個切換輸入被構(gòu)造成根據(jù)輸入端和輸出端的相對極性來切換偏移量的操作和電流結(jié)構(gòu)。
在特定的實現(xiàn)中，所披露的是一種用于顯示設(shè)備的驅(qū)動放大器。該驅(qū)動放大器包括一推挽輸出級，所述推挽輸出級具有用于向輸出端提供電流的第一設(shè)備和用于從輸出端提取電流的第二設(shè)備。該驅(qū)動放大器具有一輸入差動增益級.該輸入差動增益級具有第一差動前置放大器及第二差動前置放大器.其中第一差動前置放大器的輸出端被耦合到第一設(shè)備的輸入端提供電流，而第二差動前置放大器的輸出端也被耦合到第二設(shè)備的輸入端以驅(qū)動其從輸出端提取電流。還提供了與第一前置放大器相關(guān)聯(lián)的第一可切換偏移電壓和與第二前置放大器相關(guān)聯(lián)的第二可切換偏移電壓，同時也提供了用于向輸出端提供電流的可切換電流源和用于從輸出端提取電流的可切換電流吸收器。至少一個切換輸入用于交替地同時激活第一可切換偏移量和可切換電流吸收器，或者第二可切換偏移量和可切換電流源。從驅(qū)動放大器的輸入與輸出電壓的比較中按希望地確定輸入差動增益級中的前置放大器的輸出。
根據(jù)以下描述其他方面將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本公開的源驅(qū)動放大器的電路原理圖；圖2顯示了當(dāng)充電或驅(qū)動負載時圖1的放大器；圖3顯示了當(dāng)為負載放電時圖1的放大器；圖4(a)-4(d)顯示了在各種操作模式下的先有技術(shù)放大器；圖5(a)-5(d)顯示了在各種操作模式下的另一種先有技術(shù)放大器；圖6(a)-6(c)先有技術(shù)與根據(jù)本公開的放大器性能的比較圖；圖7是先有技術(shù)公共電極TFT-LCD的咖馬曲線；圖8(a)是動態(tài)公共電極TFT-LCD的咖馬曲線；圖8(b)舉例說明了咖馬曲線的不對稱性；圖9是先有技術(shù)起主導(dǎo)作用的薄膜LCD的驅(qū)動電子設(shè)備的略圖以及在其內(nèi)可采用目前描述的結(jié)構(gòu)；圖10是可被用于圖9的結(jié)構(gòu)中的先有技術(shù)源驅(qū)動裝置的略圖；圖11顯示了圖10的電路的操作波形；
圖12是可被用于圖10的驅(qū)動緩沖器914中的先有技術(shù)放大器的電路圖；圖13顯示了當(dāng)驅(qū)動LCD正極時放大器的配置；圖14顯示了當(dāng)驅(qū)動LCD負極時放大器的配置；以及圖15顯示了為了用于圖1的電路而形成的驅(qū)動放大器的配置；圖16(a)和16(b)顯示了假定可切換偏移控制信號做出了錯誤判定時圖1的電路配置的兩種情況。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)本公開且最佳地被構(gòu)造成供TFT-LCD結(jié)構(gòu)的源驅(qū)動裝置之用的驅(qū)動放大器100。驅(qū)動放大器100包括采用共源連接結(jié)構(gòu)輸出晶體管Mp和Mn的互補推挽輸出級結(jié)構(gòu)，Mn和Mp的漏極耦合到輸出端Vout。這種構(gòu)造允許從驅(qū)動放大器100到負載的電流雙向提供。晶體管Mp和Mn每個都分別由相應(yīng)的差動前置放大器101和102進行驅(qū)動。Mp和Mn都可由PMOS或者NMOS來實現(xiàn)。向每個前置放大器101和102提供可切換電壓偏移量Vos。每個前置放大器的偏移電壓可與前置放大器的同相輸入端或者倒相輸入端相連。
在圖1的實現(xiàn)中，Mn是NMOS晶體管而Mp是PMOS晶體管。前置放大器101用于輸出反饋控制電壓以在Vin＞Vout+Vos時驅(qū)動Mp。前置放大器102用于輸出反饋控制電壓以在Vin＜Vout-Vos時驅(qū)動Mn。前置放大器101采用將偏移電壓連接到同相輸入端的這種構(gòu)造。因此，可切換偏移電壓Vos耦合在前置放大器101的同相輸入與Vout之間。輸入端Vin耦合到前置放大器101的倒相輸入。前置放大器102采用將偏移電壓連接到倒相輸入端的這種構(gòu)造。因此，相應(yīng)的可切換偏移電壓Vos設(shè)置在前置放大器102的倒相輸入與輸入端Vin之間。前置放大器102的同相輸入連接到輸出端Vout。
可切換電流吸收器In被構(gòu)造在輸出端Vout與負電壓電源Vss之間?？汕袚Q電流源Ip設(shè)置在正電壓電源Vdd與輸出端Vout之間。吸收器In促使從輸出端提取電流，反之源Ip促使向輸出端提供電流。通過提供反相位的切換控制信號1和2，前置放大器101的偏移量和電流源Ip由信號1來激活。前置放大器102的偏移量和電流吸收器In由信號2來激活。
驅(qū)動器放大器100的操作如下。對于Vin＞Vout，無效的1停止(de-activates)前置放大器101的偏移量和偏置源電流Ip，而有效的2激活前置放大器102的偏移量和偏置吸收電流In。前置放大器101導(dǎo)通晶體管Mp，而前置放大器102斷開晶體管Mn。與所有的常規(guī)工藝參數(shù)變化無關(guān)，當(dāng)輸出端電壓達到接近于(即使在輸入端Vin電平的小Vos范圍內(nèi))輸入端Vin電平時，前置放大器102中的激活的偏移電壓Vos提供一個安全界限以保持Mn斷開，從而防止任何穿透電流(shot-through)的發(fā)生。驅(qū)動器放大器100的實際電路構(gòu)造變得如圖2所示，其中Mp向負載(即，LCD 904的像素的TFT’s)供給電流Iout直到輸出端Vout達到Vin的電平為止。由電流吸收器In提供的有效偏置保持Vout穩(wěn)定且在穩(wěn)定狀態(tài)下等于Vin。
對于Vin＜Vout，有效的1激活對前置放大器101的偏移量和偏置源電流Ip，而無效的2停止(de-activates)對前置放大器102的偏移量和偏壓吸收電流In。前置放大器102導(dǎo)通晶體管Mn，而前置放大器101斷開晶體管Mp。與所有的常規(guī)工藝參數(shù)變化無關(guān)，當(dāng)輸出端電壓達到接近于(即使在輸入端Vin電平的小Vos范圍內(nèi))輸入端Vin電平時，前置放大器101中的激活的偏移電壓Vos提供一個安全界限以保持Mp斷開，再次防止任何短路電流的發(fā)生。驅(qū)動器放大器100的實際電路構(gòu)造變得如圖3所示，其中Mn從負載(即，LCD 904的像素的TFT’s)提取或吸收電流Iout，直到輸出端Vout達到Vin的電平為止。由電流源Ip提供的有效偏置保持Vout穩(wěn)定且在穩(wěn)定狀態(tài)下等于Vin。
由外部控制器或者嵌入在驅(qū)動器放大器100之內(nèi)的內(nèi)部控制器來提供可切換偏移控制信號1和2，所述可切換偏移控制信號1和2表示Vin＞Vout或Vin＜Vout。這些控制器可具有任何型號的適當(dāng)?shù)南辔粰z測器或傳感電路，由數(shù)字或者模擬方法來實現(xiàn)。圖15顯示了一個簡單的示意圖，其中數(shù)據(jù)比較器1500向按照圖1的驅(qū)動放大器100而構(gòu)造的驅(qū)動放大器1502輸出可切換偏移控制信號1504。在圖15中，從數(shù)據(jù)比較器1500中接收單個切換輸入1504，因而內(nèi)部地構(gòu)造緩沖器1502以提供這個輸入的反向形式，所述反向形式用于激活可切換偏移量和可切換電流源。或者，如上所述可在驅(qū)動放大器1502內(nèi)形成數(shù)據(jù)比較器1500。
前置放大器101和102的可切換偏移電壓Vos可構(gòu)造于驅(qū)動放大器100的差動輸入電路內(nèi)。這可以通過在差動連接的輸入雙晶體管之間或者在向輸入雙晶體管提供偏置電流的電流反射鏡雙晶體管之間設(shè)計小的可切換不對稱性來實現(xiàn)。
在圖1的結(jié)構(gòu)中，該電路被構(gòu)造以便僅有一個大晶體管Mp或Mn在任何時候均被導(dǎo)通，用這個方法確保從Mp到Mn不存在穿透電流(shot-throughcurrent)通路。同樣地，在|Vin-Vout|＜Vos時，活動的驅(qū)動前置放大器中的偏移電壓被停止，所以驅(qū)動放大器100準(zhǔn)確且高速地將Vout驅(qū)動到與Vin相同的電平。參考上述討論到的先有技術(shù)配置，在圖6(c)中相比較地舉例說明了這個最佳的驅(qū)動能力。
驅(qū)動放大器100的特征是采用驅(qū)動極性控制信號，諸如控制信號1和2，以控制可切換偏移量，而不是直接控制輸出驅(qū)動極性。相反，如同先前所提及的，先有技術(shù)結(jié)構(gòu)使用控制信號以直接選擇驅(qū)動極性.因此當(dāng)僅僅比較線數(shù)據(jù)不能總是正確地確定適當(dāng)?shù)尿?qū)動極性時，先有技術(shù)結(jié)構(gòu)在采用電荷共享和動態(tài)公共電極的驅(qū)動方案中陷入困境。在本發(fā)明中，驅(qū)動極性總是正確的，因為它是由差動輸入前置放大器中的Vin和Vout的實際比較而確定的，保證了高驅(qū)動總是有效的以便至少在|Vin-Vout|＞Vos時快速地驅(qū)動輸出接近輸入電壓。圖16舉例說明了與以上詳細描述的理想驅(qū)動情形不同的情況，即在將不正確的可切換Vos激活時，當(dāng)輸出達到|Vin-Vout|＜Vos時所降低的驅(qū)動情形。對于Vout＜Vin，需要大電流源輸出以在圖2的理想配置配置下將由TFT顯示器呈現(xiàn)的負載電容器充電為高壓。然而，如圖16a所示，假定可切換偏移控制信號做出了錯誤的判斷，那么晶體管Mp仍然可以快速地提供電流直到Vin-Vos＜Vout＜Vin。此后，當(dāng)Vin-Vos＜Vout＜Vin時，因為輸出是僅由小偏置電流源Ip來驅(qū)動的，所以驅(qū)動速度變得更慢。相反地，當(dāng)Vout＞Vin，需要大電流吸收能力以在圖3中的理想配置下對負載電容器的高壓進行放電。然而，如圖16b所示，假定可切換偏移控制信號做出了錯誤的判斷，那么晶體管Mn仍然可以快速地吸收電流直到Vin+Vos＞Vout＞Vin。此后，當(dāng)Vin+Vos＞Vout＞Vin時，因為輸出是僅由小偏置電流吸收In來驅(qū)動的，所以驅(qū)動速度變得更慢。由本發(fā)明人所指導(dǎo)的實驗表明此處披露的源驅(qū)動放大器的最壞的情況可以至少像圖6(b)中描述的先有技術(shù)一樣來執(zhí)行，以及在平均條件下工作性能優(yōu)于先有技術(shù)結(jié)構(gòu)。
此處披露的結(jié)構(gòu)提供了若干優(yōu)點，諸如(a)結(jié)合輸出電流偏置和電壓偏移量的方法無需輸出準(zhǔn)確度的折衷就消除了穿透電流(shot-through current)。
(b)在所有條件期間具有快速響應(yīng)或大驅(qū)動能力。即使當(dāng)可切換偏移控制信號是錯誤的且選擇了錯誤的前置放大器以激活目標(biāo)偏移量時，正確的極性高驅(qū)動仍然正確地有效直到輸出達到期望輸入電壓的目標(biāo)偏移量的小范圍內(nèi)；(c)該方法同時實現(xiàn)了小電路面積、低靜態(tài)功率消耗、高輸出準(zhǔn)確度、以及大驅(qū)動能力；以及(d)在穩(wěn)定狀態(tài)中，輸出電平不受任何目標(biāo)或人工地感應(yīng)的偏移電壓的影響。
許多特征同樣地區(qū)別了目前披露的結(jié)構(gòu)與上述討論到的先有技術(shù)(i)在驅(qū)動放大器的兩個前置放大器之一中激活可切換小目標(biāo)偏移電壓。這一點見圖2，其中偏移量被施加到102，以及見圖3，其中偏移量被施加到101；(ii)驅(qū)動放大器中的高驅(qū)動的極性由實際輸入與輸出電壓的前置放大器感測來確定，與可切換偏移控制信號無關(guān)且因而與控制信號的任何可能誤差無關(guān)。
(iii)該結(jié)構(gòu)在可切換目標(biāo)偏移量的控制下允許誤差并且允許可切換目標(biāo)偏移量值的絕對準(zhǔn)確度。因此，簡單的目標(biāo)偏移量電路、簡單的前置放大器以及簡單的數(shù)據(jù)比較器設(shè)計足以允許實現(xiàn)。
(iv)總是有不具備任何目標(biāo)偏移量的一個前置放大器來傳感并產(chǎn)生與輸入電壓相一致的輸出電壓。
(v)至少一個小電流源在輸出節(jié)點處起作用以在穩(wěn)定狀態(tài)下對負載進行充電和放電。不考慮可切換偏移控制信號，這個小電流源會產(chǎn)生與輸入電壓相一致的輸出電壓。這一點在圖2和3中對于單個電流源/吸收器都是有效的。
(vi)先前的和當(dāng)前的線數(shù)據(jù)比較器或檢波器或傳感電路可以用來提供可切換偏移控制信號。
雖然當(dāng)前所描述的結(jié)構(gòu)利用FET技術(shù)，其同樣可利用BJT技術(shù)或兩者的混合來形成相應(yīng)的實現(xiàn)。
此外，根據(jù)適當(dāng)?shù)呢摲答侂A段，可切換偏移量可以在輸入差動放大器的同相輸入或者倒相輸入時被實現(xiàn)。在這點上，只要輸出緩沖器被設(shè)置成負反饋系統(tǒng)，那么反饋信號就可連接到同相輸入或者連接到倒相輸入，所述反饋信號耦合在驅(qū)動放大器輸出端Vout與前置放大器的輸入端之間。
工業(yè)實用性所描述的結(jié)構(gòu)適用于電子放大器電路，尤其適用于電容性負載的推挽驅(qū)動電路。該結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)了LCD顯示器的驅(qū)動器電路中的專門應(yīng)用。
上文僅描述了本發(fā)明的一些實施例，此外在不脫離本發(fā)明的范圍和精神下可做出改進和/或改變，實施例是說明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動放大器，包括輸出級，具有輸出端；前置放大器，具有用于根據(jù)信號輸入而驅(qū)動該輸出級的可切換偏移量；可切換電流結(jié)構(gòu)，耦合于該輸出端；以及至少一個切換輸入，用于偏移量和電流結(jié)構(gòu)的切換操作。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動放大器，其中所述輸出級是推挽式的設(shè)計，該推挽式設(shè)計具有用于向輸出端提供電流的第一部分和用于從該輸出端提取電流的第二部分，每個所述部分由相應(yīng)的所述前置放大器來驅(qū)動。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2的驅(qū)動放大器，其中所述電流結(jié)構(gòu)包括可切換電流源和可切換電流吸收器，該可切換電流源用于向所述輸出端提供電流，可切換電流吸收器用于從所述輸出端提取電流。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動放大器，其中當(dāng)?shù)谝徊糠直或?qū)動時激活所述可切換電流源以及當(dāng)?shù)诙糠直或?qū)動時激活可切換電流吸收器。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動放大器，其中每個所述前置放大器具有一所述可切換偏移量，以及其中當(dāng)一個所述前置放大器在相應(yīng)的方向之一中驅(qū)動該輸出級時，激活未被驅(qū)動的那個所述前置放大器的可切換偏移量。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5的驅(qū)動放大器，其中與未驅(qū)動的前置放大器的可切換偏移量一起激活與驅(qū)動方向相對應(yīng)的可切換電流結(jié)構(gòu)。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動放大器其中所述切換輸入起源于所述放大器內(nèi)形成的控制器。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動放大器，其中所述切換輸入起源于所述放大器之外形成的控制器。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求2的驅(qū)動放大器，其中每個前置放大器都感測輸入端的電壓和輸出端的電壓。
10.一種源驅(qū)動裝置，包括根據(jù)在前權(quán)利要求中任何一個的驅(qū)動放大器。
11.一種平板顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求10的多個源驅(qū)動裝置。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11的平板顯示器，其中所述顯示器包括具有列薄膜晶體管的液晶顯示器，每個所述列由相應(yīng)的源驅(qū)動裝置之一來驅(qū)動。
13.一種顯示設(shè)備的驅(qū)動放大器，所述驅(qū)動放大器包括推挽輸出級，所述推挽輸出級具有用于向輸出端提供電流的第一設(shè)備和用于從輸出端提取電流的第二設(shè)備；第一前置放大器，耦合到所述驅(qū)動放大器的輸入端，用于驅(qū)動所述第一設(shè)備以便向輸出端提供電流第二前置放大器，耦合到所述驅(qū)動放大器的輸入端，用于驅(qū)動第二設(shè)備從輸出端提取電流；第一可切換偏移量，與所述第一前置放大器有關(guān)，以及第二可切換偏移量，與所述第二前置放大器有關(guān)；可切換電流源，用于向輸出端提供電流；可切換電流吸收器，用于從輸出端提取電流；以及至少一個切換輸入，用于交替地同時激活第一可切換偏移量和可切換電流源，或者第二可切換偏移量和可切換電流吸收器。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求13的驅(qū)動放大器，其中第一前置放大器包括耦合到所述驅(qū)動放大器輸入端的第一輸入端以及經(jīng)由所述第一可切換偏移量而耦合到所述輸出端的第二輸入端，以及所述第二前置放大器包括耦合到所述輸出端的第一輸入端以及經(jīng)由所述第二可切換偏移量而耦合到所述驅(qū)動放大器輸入端的第二輸入端。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的驅(qū)動放大器，其中當(dāng)所述可切換偏移量之一沒有激活時，相應(yīng)前置放大器的輸入端分別耦合到該驅(qū)動放大器輸入端和輸出端。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求14的驅(qū)動放大器，其中所述切換輸入包括這樣一種表示，即輸出電壓大于驅(qū)動放大器輸入電壓或驅(qū)動放大器輸入端的電壓大于輸出端的電壓。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求16的驅(qū)動放大器，其中所述放大器更進一步包括另一個電路以比較輸入端和輸出電壓以及提供至少一個切換輸入。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求17的驅(qū)動放大器，其中所述另一個電路包括相位檢測器或傳感電路并且從中導(dǎo)出開關(guān)輸入的互補對偶。
19.一種源驅(qū)動裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求13到18中任何一個的驅(qū)動放大器。
20.一種平板顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求19的多個源驅(qū)動裝置。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20的平板顯示器，其中所述顯示器包括具有列薄膜晶體管的液晶顯示器，每個所述列由相應(yīng)的源驅(qū)動裝置之一來驅(qū)動。
全文摘要
一種用于TFT－LCD顯示設(shè)備的輸出緩沖器(100)包括有一推挽輸出級，該推挽輸出級具有用于向輸出端(Vout)提供電流的第一設(shè)備(Mp)和用于從輸出端提取電流的第二設(shè)備(Mn)。第一前置放大器(101)耦合到用于驅(qū)動第一設(shè)備以向輸出端提供電流的緩沖器的輸入端(Vin)。第二前置放大器(102)，耦合到用于驅(qū)動第二設(shè)備從輸出端提取電流的輸入端；第一可切換偏移量與第一前置放大器(101)有關(guān)而第二可切換偏移量與第二前置放大器(102)有關(guān)?？汕袚Q電流源(Ip)用于向輸出端提供電流而可切換電流吸收器(In)用于從輸出端提取電流。切換輸入φ1用于激活第一可切換偏移量和可切換電流源，以及互補的切換輸入φ2用于激活第二可切換偏移量和可切換電流吸收器。
文檔編號G02F1/133GK101089937SQ20061010380
公開日2007年12月19日 申請日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者李長輝, 李耀生 申請人:晶門科技有限公司