電平移位器、數模轉換器、緩衝放大器、源極驅動器和電子裝置的製作方法

2024-03-03 13:31:15 2

本發明涉及電平移位器、數模轉換器和緩衝放大器以及包括其的源極驅動器和電子裝置。

背景技術：

如今，諸如行動電話、計算機和顯示裝置的大多數電子裝置利用基於矽的互補金屬氧化物半導體(cmos)電路來實現。cmos電路包括當閾值電壓或更小的電壓被施加到其柵電極時導通的p型mos(pmos)器件以及當閾值電壓或更大的電壓被施加到其時導通的n型mos(nmos)器件，並且配置pmos器件和nmos器件彼此互補地工作的電路。

技術實現要素：

在互補金屬氧化物半導體(cmos)電路中，n型mos(nmos)器件和p型mos(pmos)器件接收電源電壓和地電壓並且輸出在所述電壓之間擺動的信號，並且cmos電路的pmos器件和nmos器件即使在施加電源電壓與地電壓的電壓差時也不應被破壞，以便執行期望的功能。作為示例，與以1.2v的電壓差工作的nmos器件和pmos器件相比，沒有被破壞並且以10v的電壓差工作的nmos器件和pmos器件具有更大的溝道長度和溝道寬度。即，隨著施加至器件的電源電壓與地電壓之差增加，被提供有電壓的器件的尺寸增加。

然而，存在輸出信號無需從電源電壓至地電壓擺動的情況。作為示例，可能需要在電源電壓與非0v的下限電壓之間擺動的信號。即使在這種情況下，在根據傳統技術的cmos電路中，為了方便電路設計，通過將電源電壓和地電壓提供給電路來形成在期望的電壓範圍內擺動的信號。因此，由於提供給配置電路的各個器件的電壓差增大，形成電路所需的晶片尺寸增加，因此形成電路的成本增加，使得不經濟。

在源極驅動器中，用於將在低電壓下工作的數位訊號轉換為模擬信號的電平移位器、數模轉換器和緩衝器在比數位訊號更高的電壓區域中工作。源極驅動器被形成為具有大尺寸的器件以不被高電壓破壞並且可靠地工作，並且由於源極驅動器中包括數以千計的通道，所以源極驅動器需要大晶片面積。

為了解決傳統技術的問題，本發明涉及一種能夠減小形成cmos電路所需的晶片尺寸的電路，該電路形成在上限電壓和非0v的下限電壓之間擺動的信號。

根據本發明的一個方面，提供了一種轉換輸入電平的電平移位器，該電平移位器包括：第一電平移位器模塊，其被配置為接收輸入信號並且輸出在中等電壓和基準電壓之間擺動的信號；以及第二電平移位器模塊，其被配置為響應於輸入信號輸出在上限電壓和下限電壓之間擺動的信號，其中，所述第二電平移位器模塊包括nmos電晶體，並且所述下限電壓被提供給所述nmos電晶體的體電極。

根據本發明的另一方面，提供了一種數模轉換器(dac)，該數模轉換器包括：電阻器串，其中多個電阻器連接；以及多個nmos電晶體，其中通過經由所述電阻器串的一端和另一端接收的上限電壓和下限電壓形成的多個灰度(gradation)電壓分別被提供給漏電極，控制信號被提供給柵電極，並且通過源電極輸出灰度電壓，其中，所述多個nmos電晶體被布置在p阱中，所述p阱和所述多個nmos電晶體的體電極電連接並且接收阱偏置電壓。

根據本發明的另一方面，提供了一種緩衝放大器，該緩衝放大器在上限電壓與大於0v的下限電壓之間工作並且包括輸出被負反饋至輸入的運算放大器，該運算放大器包括：第一級，其包括摺疊式級聯對以及轉換所述摺疊式級聯對的輸出信號的電平的電平轉換器；以及第二級，其包括放大所述第一級的輸出信號的ab類放大器，其中，所述第一級和所述第二級級聯並連接，所述運算放大器包括多個nmos電晶體，並且所述下限電壓被提供給所述多個nmos電晶體的體電極。

根據本發明的另一方面，提供了一種驅動顯示面板的源極驅動器，該源極驅動器包括：電平移位器，其被配置為接收數字位並且提供電平移位的輸出信號；dac，其包括電阻器串以及nmos開關和pmos開關，所述電阻器串被配置為提供通過經由一端和另一端接收的上限電壓和下限電壓形成的多個灰度電壓，所述nmos開關和pmos開關被配置為由所述電平移位的輸出信號控制並且輸出與所述電平移位的輸出信號對應的灰度電壓；以及放大器，其被配置為放大由所述數模轉換器提供的信號，其中，所述下限電壓被提供給所述nmos開關的體電極。

根據本發明的另一方面，提供了一種電子裝置，該電子裝置包括：源極驅動器，其包括被配置為接收數字位並且提供電平移位的輸出信號的電平移位器、dac以及被配置為放大從所述數模轉換器提供的信號的放大器，所述dac包括電阻器串以及多個開關，所述電阻器串被配置為提供通過經由一端和另一端接收的上限電壓和下限電壓形成的多個灰度電壓，所述多個開關被配置為由所述電平移位的輸出信號控制並且輸出與所述電平移位的輸出信號對應的灰度電壓，其中，所述開關包括所述下限電壓被提供給體電極的nmos開關；以及顯示面板，其由所述源極驅動器驅動。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例性實施方式，對於本領域普通技術人員而言，本發明的以上和其它目的、特徵和優點將變得更顯而易見，附圖中：

圖1是示出顯示系統的配置的示意圖；

圖2是示出根據本發明的實施方式的源極驅動器的示意性框圖；

圖3是示出形成有根據本發明的實施方式的源極驅動器的矽基板的橫截面圖的示意圖；

圖4是示出根據本發明的實施方式的源極驅動器通道的一部分的示意圖；

圖5是用於描述根據本發明的實施方式的數模轉換器的示意圖；

圖6是示出根據本發明的實施方式的提供解碼器的柵極驅動信號的電平移位器的示意性框圖；

圖7是示出利用交叉耦合反相器實現的第一電平移位器模塊和第二電平移位器模塊的示例的示意性電路圖；

圖8是示出一個或更多個電平移位器模塊級進一步連接在第一電平移位器模塊級和第二電平移位器模塊級之間的示例的示意性電路圖；

圖9是示出根據本發明的實施方式的緩衝放大器的一個實現示例的示意性電路圖；以及

圖10是示出包括根據本發明的實施方式的源極驅動器10的電子裝置1的示意圖。

具體實施方式

由於與本發明有關的描述僅是為了在結構上或功能上說明實施方式，應該理解，本發明的範圍不由說明書中所描述的實施方式限制。即，由於本發明的實施方式能夠不同地改變並且可具有各種形式，所以應該理解，本發明的範圍包括能夠實現本發明的技術精神的等同物。

此外，說明書中描述的術語的含義應該如下理解。

儘管本文中可使用術語第一、第二等以便將一個元件與另一元件相區分，本發明的範圍不應被解釋為由這些術語限制。例如，第一元件可被稱為第二元件，類似地，第二元件可被稱為第一元件。

冠詞「一個」、「一種」和「該」是單數的，因為它們具有單個指示物，然而在本文獻中使用單數形式不排除超過一個指示物的存在。還應該理解，術語「包括」和/或「包含」當用在本文中時指明所述的特徵、項、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在，但是不排除一個或更多個其它特徵、項、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。

除非清楚地另外描述步驟，否則各個步驟可不同於說明書中所描述的操作流程來執行。即，各個步驟可同時執行，基本上同時執行，或者按照相反的順序執行。

本文中用於描述本發明的實施方式的術語「和/或」可用於表示對應列表中的每一個元件和所有元件。作為示例，應該理解，術語「a和/或b」表示a和b中的每一個以及a和b全部。

為了描述本發明的實施方式，在附圖中可能為了說明方便而故意誇大其尺寸、高度、厚度等，這些更改可不根據比例進行。另外，附圖中所示的一個元件可通過被故意縮小來表示，另一元件可通過被故意放大來表示。

除非另外限定，否則本文中所使用的所有術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同的含義。還應該理解，諸如常用字典中所定義的那些術語應該被解釋為具有與其在相關技術的上下文以及本說明書中的含義一致的含義，而不應從理想化或過於形式的意義上解釋，除非本文中明確地如此定義。

以下將描述的實施方式可被應用於使用金屬氧化物半導體場效應電晶體(mosfet)的電子電路，將描述包括在源極驅動器中的數模轉換器(dac)和電平移位器的示例，但是這是為了說明方便，並非旨在限制本發明的技術範圍。

以下，將參照附圖描述本發明的實施方式。圖1是示出顯示系統的配置的示意圖。參照圖1，根據本發明的實施方式的顯示系統可包括顯示面板、柵極驅動器以及源極驅動器10a、10b、…和10n，並且還可包括定時控制器，其改變從外部施加的畫面源的特性或者根據顯示系統的解析度和特性來控制驅動時間。定時控制器和源極驅動器10a、10b、…和10n可根據顯示面板的特性被實現為單獨的晶片，或者被實現為一個晶片(如圖中所示)。

圖2是示出根據本發明的實施方式的源極驅動器10的示意性框圖。參照圖2，源極驅動器10可包括移位寄存器、數據鎖存器、採樣/保持(s/h)寄存器、電平移位器100、dac200和放大器300。

移位寄存器可將輸入起始脈衝sp依次移位並輸出。數據鎖存器可鎖存並提供圖像數據，s/h寄存器可根據起始脈衝sp對所鎖存的圖像數據進行採樣並且保持所採樣的數據以將所採樣的數據提供給電平移位器100。在實施方式中，移位寄存器、數據鎖存器和s/h寄存器全部可接收數位訊號作為輸入並且提供數位訊號作為輸出。電平移位器100可接收數字位並且提供電平被移位以在期望的電壓電平之間擺動的控制信號。dac200可接收伽馬電壓並且提供與從電平移位器100提供的控制信號對應的信號，放大器300可放大模擬信號並且將所放大的模擬信號提供給顯示面板，從而顯示與輸入數據對應的圖像。

圖3是示出形成有根據本發明的實施方式的源極驅動器的矽基板的橫截面圖的示意圖。源極驅動器10可形成在半導體基板sub中。根據圖3所示的示例，半導體基板sub可由p型摻雜劑摻雜。半導體基板可被分成多個區域。作為示例，以相對低的電壓工作的電路(例如，數字電路等)可形成在低電壓區域中。向電路供電的電源單元(參照圖1中的電源)可形成在高電壓區域中，在介於低電壓區域和高電壓區域之間的中等電壓區域工作的電路可被布置在中等電壓區域中。

在本說明書中，可基於提供給各個區域以及從各個區域提供的輸入電壓和輸出電壓的相對幅度來劃分低電壓、高電壓和中等電壓。因此，本發明的內容不會被術語高電壓、中等電壓和低電壓衝淡。

低電壓區域和中等電壓區域可被形成為具有三阱結構。三阱結構可包括形成在p型基板中的深n阱(dnw)、dnw中布置p型金屬氧化物半導體(pmos)電晶體的n阱(nw)以及dnw中布置n型mos(nmos)電晶體的p阱(pw)。根據三阱的實施方式(未示出)，三阱結構可具有pw形成在dnw中並且布置有pmos電晶體的nw形成在pw中的結構。

比提供給高電壓區域和中等電壓區域的電壓小的驅動電壓可被供應給布置在低電壓區域中的電路。根據圖3所示的實施方式，低電壓區域可被分成布置有由一對第一驅動電壓vlva,h和vlva,l驅動的電路的區域以及布置有由一對第二驅動電壓vlvb,h和vlvb,l驅動的電路的區域。布置有由一對第一驅動電壓vlva,h和vlva,l驅動的電路的區域中的nw和pw可分別通過一對第一驅動電壓vlva,h和vlva,l來偏置，布置有由一對第二驅動電壓vlvb,h和vlvb,l驅動的電路的區域可分別通過一對第二驅動電壓vlvb,h和vlvb,l來偏置。作為示例，一對第一驅動電壓vlva,h和vlva,l可分別為1.2v和0v，第二驅動電壓對vlvb,h、vlvb,l可分別為1.8v和0v。根據另一實施方式(未示出)，可在低電壓區域中布置由單個電壓驅動的電路。

高電壓n阱(hnw)和高電壓p阱(hpw)可被布置在高電壓區域中。與布置在低電壓區域中的器件相比具有較大溝道長度和溝道寬度而被形成為具有大面積的pmos器件和nmos器件可被布置在hnw和hpw中，以免在高電壓下被破壞。可將高驅動電壓vhv,h和vhv,l分別提供給包括在高電壓區域中的hnw和hpw。作為示例，高驅動電壓vhv,h和vhv,l可分別為10v和-10v。

中等電壓區域可具有三阱結構，pmos器件和nmos器件可分別被布置在包括在三阱結構中的nw和pw中。可提供中等驅動電壓vmv,h和vmv,l以驅動布置在中等電壓區域中的電路。另外，可分別提供中等驅動電壓vmv,h和vmv,l以使nw和pw偏置。根據本發明的實施方式，中等驅動電壓vmv,h可以是大於低電壓驅動電壓vlva,h和vlvb,h並且小於或等於高驅動電壓vhv,h的電壓，中等驅動電壓vmv,l可以是非0v的電壓。

作為示例，當伽馬電壓為8v至2v時，中等驅動電壓vmv,h可為8v(伽馬電壓的上限電壓)，中等驅動電壓vmv,l可為2v(伽馬電壓的下限電壓)。作為另一示例，當伽馬電壓為8v至2v時，中等驅動電壓vmv,h可為8.5v(上裕度電壓與伽馬電壓的上限電壓相加的電壓)，中等驅動電壓vmv,l可為1.5v(從伽馬電壓的下限電壓減去下裕度電壓的電壓)。

圖4是示出根據本發明的實施方式的源極驅動器通道中的一部分通道的示意圖，其接收數位訊號d[n]並且形成與數位訊號對應的灰度電壓vout以將該灰度電壓提供給像素。參照圖4，根據本發明的實施方式的源極驅動器可包括電平移位器100、dac200和緩衝放大器300。電平移位器100可接收從s/h寄存器提供的數位訊號d[n]，將數位訊號d[n]轉換為具有能夠驅動dac200的足夠擺動的信號，並且將所轉換的信號提供給dac200。

dac200可接收從電平移位器100提供的數位訊號，形成與數位訊號對應的灰度電壓，並且將所形成的灰度電壓提供給緩衝放大器300。緩衝放大器300可接收從dac200提供的灰度電壓vout，並且將灰度電壓vout提供給包括在顯示面板中的像素以驅動像素。作為示例，放大器可以是具有單位增益的緩衝器300。

在圖4所示的實施方式中，電平移位器100、dac200和緩衝放大器300可通過相同的上限電壓vh和相同的下限電壓vl來工作，作為示例，上限電壓vh和下限電壓vl可分別是伽馬電壓的最大電壓和最小電壓。作為另一示例，上限電壓vh和下限電壓vl可分別是上裕度電壓與伽馬電壓的最大電壓相加的電壓以及從伽馬電壓的下限電壓減去下裕度電壓的電壓。

根據本發明的實施方式的源極驅動器可輸出在上限電壓vh與大於0v的下限電壓vl之間擺動的信號。在根據傳統技術的源極驅動器中，作為示例，即使當用於驅動源極驅動器的上限電壓vh和下限電壓vl分別為8v和2v，因此包括在源極驅動器中的器件的電極之間的最大電壓差為6v時，源極驅動器也可通過基於地電壓計算耐受電壓利用具有8v耐受電壓的器件來形成，以便根據耐受電壓確保可靠性並且容易地設計電路。

然而，在根據本發明的實施方的源極驅動器式中，電平移位器100、dac200和緩衝放大器300可利用具有與上限電壓vh和下限電壓vl的電壓差對應的耐受電壓的器件來形成。如上所述，當源極驅動器在8v的上限電壓vh與2v的下限電壓vl之間工作時，電平移位器100、dac200和緩衝放大器300可利用具有6v耐受電壓的器件來形成。由於使用具有低耐受電壓的器件，所以形成源極驅動器所需的晶片尺寸可減小，因此可更經濟地形成源極驅動器。

以下，將描述根據本發明的實施方式的源極驅動器中所包括的電平移位器100、dac200和緩衝放大器300的實施方式。

圖5是用於描述根據本發明的實施方式的dac200的示意圖。儘管示出了通過預解碼器接收4位數字輸入d[0:3]並且輸出與4位數字輸入d[0:3]對應的灰度信號vout的配置，該配置僅是用於清楚地描述本發明的示例，並非限制本發明的技術範圍，本領域普通技術人員應該理解，可使用沒有預解碼器的具有樹形式的dac以滿足本發明的技術範圍。

參照圖5，根據本發明的實施方式的dac200可包括多個電阻器r0、r1、…和r14連接的電阻器串210以及nmos通道電晶體n0、n1、n2、…和n7，其中通過經由電阻器串210的一端和另一端接收的上限電壓vh和下限電壓vl形成的灰度電壓v0、v1、…和v7被提供給由被提供以控制柵電極的控制信號控制的漏電極，並且其中灰度電壓被輸出至源電極，所述多個nmos電晶體可被布置在pw中，nmos電晶體的體電極和pw可電連接，並且nmos電晶體可通過p阱偏置電壓vpw來偏置。

作為實施方式，上限電壓vh和下限電壓vl可分別是伽馬電壓的最大電壓和最小電壓。作為另一實施方式，上限電壓vh和下限電壓vl可分別是上裕度電壓與伽馬電壓的最大電壓相加的電壓以及從伽馬電壓的下限電壓減去下裕度電壓的電壓。

dac200可包括多個pmos電晶體p8、…、p14和p15，其中灰度電壓v8、v9、…和v15被提供給源電極，從預解碼器提供的控制信號被提供給柵電極，並且與控制信號對應的灰度電壓被輸出至漏電極。所述多個pmos電晶體可被布置在nw中，pmos電晶體的體電極和nw可電連接，並且所述多個pmos電晶體可通過n阱偏置電壓vnw來偏置。

nw和pw可形成在具有單一形式或者分割形式的dnw中。作為實施方式，當不需要接收高電壓或提供高電壓的電路時，nw可形成為dnw。

作為實施方式，灰度電壓可通過被分成高灰度電壓組和低灰度電壓組來形成，提供高灰度電壓組的通道電晶體可利用pmos通道電晶體來實現，提供低灰度電壓組的通道電晶體可利用nmos通道電晶體來實現。作為示例，輸出灰度電壓v8至v15的通道電晶體可利用pmos電晶體來實現，輸出灰度電壓v0至v7的通道電晶體可利用nmos電晶體來實現。nmos通道電晶體可被布置在三阱結構中的pw中，nmos電晶體的體電極可通過p阱偏置電壓vpw來偏置，pmos電晶體可被布置在三阱結構中的nw中，並且pmos電晶體的體電極可通過n阱偏置電壓vnw來偏置。類似於圖5所示的實施方式，包括在高灰度電壓組中的灰度電壓的數量可等於包括在低灰度電壓組中的灰度電壓的數量。作為另一實施方式(未示出)，包括在高灰度電壓組中的灰度電壓的數量可不同於包括在低灰度電壓組中的灰度電壓的數量。

電阻器串210可包括多個電阻器r0、r1、…、r14，並且上限電壓vh可被提供給其一端，下限電壓vl可被供應給其另一端。作為示例，上限電壓和下限電壓可以是值根據顯示面板(參照圖1中的顯示面板)改變的伽馬電壓。作為另一示例，上限值可以是正裕度電壓與伽馬電壓的上限值相加的電壓值，下限值可以是負裕度電壓與伽馬電壓的下限值相加的電壓值。當上限電壓vh和下限電壓vl被提供給電阻器串210時可生成多個灰度電壓v0、v1、…、v15。所生成的灰度電壓可被提供給顯示面板的像素。

在圖5所示的實施方式中，示出了下限電壓vl為v0(最小灰度電壓)的示例，但是一個或更多個電阻器可存在於被提供有下限電壓vl的節點與被提供有最小灰度電壓v0的節點之間，並且下限電壓vl和最小灰度電壓v0的電壓值可不同。另外，示出了上限電壓vh為v15(最大灰度電壓)的示例，但是上限電壓vh和最大灰度電壓v15可不同。

作為實施方式，可通過被形成為具有相同值的多個電阻器來使相鄰灰度電壓之差均勻化。作為另一實施方式，由於顯示在顯示器上的圖像的亮度和灰度電壓為非線性關係，所以多個電阻器可被形成為具有不同值，並且相鄰灰度電壓之差可不同。

dac200可包括接收並解碼電平移位的輸入位d[0:3]的預解碼器202。預解碼器202可控制pmos通道電晶體p8、p9、…、p15、nmos通道電晶體n0、n1、…、n7以便接收輸入位d[0:3]並且輸出與輸入位d[0:3]對應的灰度電壓v0至v15當中的任一個。作為實施方式，p阱偏置電壓vpw可以是包括在pw中的通道電晶體所提供的灰度電壓當中的最小電壓。作為另一實施方式，下限電壓vl可作為p阱偏置電壓vpw被提供。

布置有pmos通道電晶體的nw可通過n阱偏置電壓vnw來偏置，並且pmos通道電晶體的體電極可電連接至nw。作為實施方式，提供給nw的n阱偏置電壓vnw可以是布置在nw中的pmos電晶體所提供的灰度電壓當中的最大電壓。作為另一實施方式，上限電壓vh可作為提供給nw的n阱偏置電壓vnw被提供。

預解碼器202可生成在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動的控制信號以控制pmos通道電晶體和nmos通道電晶體。作為示例，假設上限電壓vh為8v，下限電壓vl為2v，pmos通道電晶體的閾值電壓為-0.3v，並且nmos電晶體的閾值電壓為0.3v。預解碼器202可生成在2v和8v之間擺動的控制信號並且控制通道電晶體。

作為示例，當8v的控制信號被提供給pmos電晶體p15的柵電極時，由於柵源電壓為0v並且大於-0.3v(其閾值電壓)，所以pmos電晶體p15可截止。然而，當提供2v電壓作為控制信號時，由於柵源電壓為-6v並且小於-0.3v(閾值電壓)，所以pmos電晶體p15可導通。另外，當8v的控制信號被提供給nmos通道電晶體n0的柵電極時，由於柵源電壓為6v並且大於0.3v(其閾值電壓)，所以nmos通道電晶體n0可導通。然而，當提供2v電壓作為控制信號時，由於柵源電壓為0v並且小於閾值電壓，所以nmos通道電晶體n0可截止。如上所述，由於預解碼器利用具有相同擺動的控制信號來控制nmos通道電晶體n0、n1、…、n7和pmos通道電晶體p8、p9、…、p15，所以解碼器的電路配置可簡化。

在圖5所示的實施方式中，示出了下限電壓vl作為v0(最小灰度電壓)被提供並且上限電壓vh作為v15(最大灰度電壓)被提供的示例，但是一個或更多個電阻器可存在於被提供有下限電壓vl的節點與被提供有最小灰度電壓v0的節點之間，以使得下限電壓vl和最小灰度電壓v0可不同和/或上限電壓vh和最大灰度電壓v15可不同。

預解碼器202可根據需要形成在上限電壓vh和灰度電壓當中的最大灰度電壓中的任一個與下限電壓vl和灰度電壓當中的最小灰度電壓中的任一個之間擺動的信號，並且控制通道電晶體。

在圖5所示的實施方式中，最大值8v可被提供給通道電晶體n0的柵電極，2v可被提供給漏電極，因此兩個電極之間的最大電壓差可為6v。另外，由於最小值2v被提供給通道電晶體p15的柵電極，8v被提供給源電極，所以兩個電極之間的最大電壓差可為6v，並且在nmos通道電晶體n1至n7以及pmos通道電晶體p9至p15中，電極的最大電壓差也可為6v。因此，dac可利用具有6v耐受電壓的器件來實現。

在根據傳統技術的dac中，器件的電極之間的最大電壓差可基於包括該器件的電路中的地電壓來計算，以便容易地設計電路並且確保其耐受電壓。因此，在上述實施方式中，可相對於0v(地電壓)識別通道電晶體的電極之間的電壓差，因此dac的通道電晶體可利用具有8v耐受電壓的器件來設計。因此，電路中所使用的器件可被設計為具有大尺寸以能夠耐受比實際施加的電壓大的電壓。

然而，根據本發明的實施方式，可通過向體電極提供阱偏置電壓來使電極之間的電壓差減小，因此可使用具有小很多的耐受電壓的器件。因此，可在沒有任何可靠性問題的情況下使用具有小尺寸的器件，並且可在小面積中設計電路。

圖6是示出根據本發明的實施方式的提供解碼器的柵極驅動信號的電平移位器100的示意性框圖。參照圖6，根據本發明的實施方式的電平移位器100可包括：第一電平移位器模塊110，其接收輸入信號vin和vinb並且輸出在中等電壓vm和基準電壓vss之間擺動的輸出信號vt和vtb；以及第二電平移位器模塊120，其輸出在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動的控制信號vo和vob以對應於輸入信號vin和vinb，並且第二電平移位器模塊120可包括nmos電晶體na和nb，下限電壓可被提供給nmos電晶體的源電極和體電極。作為示例，上限電壓vh可以是大於灰度電壓的上限電壓的電壓，下限電壓vl可以是小於灰度電壓的下限電壓的電壓。

驅動通道電晶體的預解碼器(參照圖5中的202)可在維持信號的電平的同時將從電平移位器100提供的信號解碼，並且可將所解碼的信號提供給通道電晶體的柵電極。因此，電平移位器100可使從s/h寄存器提供的輸入信號移位至能夠使nmos通道電晶體和pmos通道電晶體導通/截止的電壓電平，並且將電平移位的信號提供給預解碼器。

在實施方式中，電平移位器100可輸出兩個電平，即，具有使nmos通道電晶體導通(pmos通道電晶體截止)的電壓電平的上限電壓vh以及具有使nmos通道電晶體截止(pmos通道電晶體導通)的電壓電平的下限電壓vl，並且控制通道電晶體，因此電平移位器和預解碼器的驅動電路可簡化。

在將電平移位器100配置為具有單級時，由於s/h寄存器的輸出信號的電平較小，所以s/h寄存器(參照圖2)可能難以驅動電平移位器。因此，可配置能夠由s/h寄存器的輸出信號驅動的第一電平移位器模塊110，可利用第一電平移位器模塊110的輸出信號來驅動第二電平移位器模塊120，因此電平移位器100可由s/h寄存器的輸出信號來驅動。

圖7是示出利用交叉耦合反相器實現的第一電平移位器模塊110和第二電平移位器模塊120的示例的示意性電路圖。這僅是能夠實現電平移位器的配置的示例，並非旨在限制本發明的範圍。參照圖7，第一電平移位器模塊110可接收輸入信號vin和vinb並且提供通過使輸入信號反相而生成的一對輸出信號vt和vtb。類似於圖5所示的實施方式，第一電平移位器模塊110可包括差分對並且差分地工作，並且儘管未示出，第一電平移位器模塊110可以是單端反相器。

提供給第一電平移位器模塊110的輸入信號vin和vinb可以是從s/h寄存器提供的數位訊號，並且對於驅動電平移位器100而言輸入信號的電平可能較小。因此，第一電平移位器模塊110可由從s/h寄存器提供的數位訊號來驅動，以驅動第二電平移位器模塊120。作為示例，第一電平移位器模塊110的輸出信號可具有在基準電壓vss(地電壓)與足以驅動第二電平移位器模塊120的中等電壓vm之間擺動的信號。

第二電平移位器模塊120可響應於輸入信號來輸出在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動的一對控制信號vo和vob。類似於圖7所示的實施方式，第二電平移位器模塊120可包括差分對並且差分地工作，並且儘管未示出，第二電平移位器模塊120可為單端反相器。作為實施方式，下限電壓vl可以是不同於第一電平移位器模塊110的基準電壓vss的電壓，並且可以是大於基準電壓vss的電壓。

包括在第二電平移位器模塊120中的nmos電晶體na和nb的體電極可與源電極一起電連接至布置有nmos電晶體na和nb的三阱結構的pw。下限電壓vl可被提供給nmos電晶體na和nb的體電極和源電極。

在所示的實施方式中，第一電平移位器模塊110的一對輸出信號vt和vtb可被提供給nmos電晶體nb和na的柵電極。作為實施方式，當提供給nmos電晶體nb的柵電極的電壓vt使nmos電晶體nb導通時，下限電壓vl可作為信號vob輸出，並且由於下限電壓vl被提供給pmos電晶體pa的柵電極，所以pmos電晶體pa可導通。因此，上限電壓vh可作為信號vo輸出。反之，當提供給nmos電晶體na的柵電極的信號vt使nmos電晶體na導通時，下限電壓vl可作為信號vo輸出，並且由於下限電壓vl被提供給pmos電晶體pb的柵電極，所以pmos電晶體pb可導通。因此，上限電壓vh可作為信號vob輸出。作為實施方式，可通過控制提供給布置有nmos電晶體na和nb的pw的電壓來控制由第二電晶體輸出的一對控制信號vo和vob的下限電壓。

當具有基準電壓vss(第一電平移位器模塊110的地電壓)的信號被提供給包括在第二電平移位器模塊120中的nmos電晶體na和nb的柵電極時，nmos電晶體na和nb可截止。當第一電平移位器模塊110的中等電壓vm被設定為能夠使包括在第二電平移位器模塊120中的nmos電晶體na和nb導通的電壓時，可通過利用第一電平移位器模塊110的一對輸出信號vt和vtb控制第二電平移位器模塊120來輸出在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動的信號。

如上所述，上限電壓vh可以是能夠通過被提供給nmos通道電晶體的柵電極來控制nmos通道電晶體導通的電壓，下限電壓vl可以是能夠通過被提供給pmos通道電晶體的柵電極來控制pmos通道電晶體導通的電壓。作為示例，上限電壓可至少比灰度電壓的最大值大通道電晶體的閾值電壓以及等於最大值，下限電壓可以是至少比灰度電壓的最小值小通道電晶體的閾值電壓以及等於最小值的電壓。

在圖7所示的實施方式中，當基準電壓vss是地電壓時，由於一對輸出信號vt和vtb的最小電壓是基準電壓vss並且第二電平移位器模塊120的nmos電晶體na和nb的漏電壓是上限電壓vh，所以在第二電平移位器模塊120中，電極的最大電壓差可為vh。因此，當利用具有耐受電壓vh-vl(上限電壓vh和下限電壓vl之差)的器件來形成第二電平移位器模塊120時，由於偏離於電晶體的耐受電壓，電晶體可能被破壞或者可能無法可靠地工作，因此可通過利用以電極的最大電壓差vh工作的器件形成的nmos電晶體na和nb來確保工作可靠性。然而，由於沒有向包括在第二電平移位器模塊120中的pmos電晶體pa和pb提供小於下限電壓vl的電壓，所以可使用具有耐受電壓vh-vl的器件。

類似於圖8所示的實施方式，一個或更多個電平移位器模塊級可進一步連接在第一電平移位器模塊110級與第二電平移位器模塊120級之間。第三電平移位器模塊130可接收從第一電平移位器模塊110提供的輸出信號vt和vtb，並且提供在中等電壓vm和下限電壓vl之間擺動的輸出信號v和vb。因此，輸出給第二電平移位器模塊120的輸出信號v和vb的下限電壓可以不是基準電壓vss，而是可為下限電壓vl。因此，提供給第二電平移位器模塊120的信號的擺動寬度可減小，並且包括在第二電平移位器模塊120中的nmos電晶體na和nb可利用具有耐受電壓vh-vl的器件來形成。因此，nmos電晶體na和nb可利用與圖7所示的實施方式相比具有更小的耐受電壓的器件來形成。

在根據傳統技術的電平移位器中，作為示例，即使當執行使輸入信號移位成在8v和2v之間擺動的信號的操作時，也使用電極之間使用8v電壓差的器件以便容易地設計電路。然而，在根據本發明的實施方式的電平移位器中，nmos電晶體的體電極可通過電平移位器的輸出信號的下限電壓來偏置。因此，nmos電晶體的電極的電壓差可減小，並且可實現與傳統技術相比具有較小面積的電平移位器。

圖9是示出根據本發明的實施方式的緩衝放大器300的一個實現示例的示意性電路圖。參照圖9，根據本發明的實施方式的緩衝放大器300可以是包括輸出被負反饋至輸入的運算放大器的緩衝放大器，並且運算放大器可包括：第一級310，其包括摺疊式級聯對312和314以及轉換摺疊式級聯對312和314的輸出信號的電平的電平轉換器316；以及第二級320，其包括放大第一級的輸出信號的ab類放大器，第一級和第二級可級聯並連接，並且運算放大器可在上限電壓vh和下限電壓vl之間工作。

nmos輸入電路312a可接收向上限電壓vh增大的輸入電壓，pmos輸入電路312b可接收向下限電壓vl減小的輸入電壓。因此，提供給第一級310的輸入信號可在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動。另外，可通過級聯電路314a和314b來改進第一級310的輸出電阻特性，並且第一級310的增益可大於未應用級聯電路時。

電平轉換器316可轉換偏置電壓的電平以使得當包括在第二級320中的nmos電晶體和pmos電晶體同時導通時沒有從上限電壓至下限電壓生成衝擊電流，並且將所轉換的偏置電壓提供給其輸出節點。作為示例，電平轉換器316可接收偏置電壓vbp3，將偏置電壓vbp3的電平轉換與pmos電晶體的柵源電壓差對應的電平那麼多，將所轉換的偏置電壓提供給輸出節點oa，接收偏置電壓vbn3，將偏置電壓vbn3的電平轉換與nmos電晶體的柵源電壓差對應的電平那麼多，並且將所轉換的偏置電壓提供給輸出節點ob。

級聯電路314a和314b可分別將通過放大輸入信號而生成的信號提供給電平轉換器316的輸出節點oa和ob。因此，通過將輸入信號vin和vinb提供給第一級而生成的信號可通過與所轉換的偏置電壓交疊來被提供作為第二級的輸入，以使得包括在第二級中的pmos電晶體和nmos電晶體不同時導通。第二級320可包括ab類放大器，接收通過輸出節點oa和ob提供的輸入信號，並且提供在上限電壓vh和下限電壓vl之間擺動的輸出信號。由於運算放大器的輸出信號vout被反饋作為反相輸入信號vinb，所以可形成具有單位增益的緩衝放大器。

在實施方式中，在第一級與第二級之間還可包括頻率補償電容器cm。頻率補償電容器cm可連接在第二級的輸入和輸出之間。連接在放大器的輸入和輸出之間的頻率補償電容器cm可使頻率增益特性劣化，但是可起到通過改進頻率裕度特性來去除高頻處所出現的寄生振蕩的功能。

包括在第一級310和第二級320中的nmos電晶體可被布置在三阱結構的pw中。pw可通過下限電壓vl偏置，並且布置在pw中的nmos電晶體的體電極可電連接至pw並從其接收阱偏置電壓。

在根據傳統技術的緩衝放大器中，即使當在上限電壓與下限電壓(不是地電壓)之間工作時，也提供地電壓作為提供給用作放大器的器件的最小電壓，以便容易地設計電路並確保其耐受電壓，因此可基於地電壓來計算器件的耐受電壓。作為示例，即使在以8v的上限電壓和2v的下限電壓來工作的緩衝放大器中，也使用以電極的8v電壓差來工作的器件。

然而，在根據本發明的實施方式的緩衝放大器中，布置有nmos電晶體的阱通過下限電壓偏置，並且下限電壓(阱偏置電壓)可被提供給電連接至阱的nmos電晶體的體電極。因此，nmos電晶體的電極的電壓差可減小提供給阱的阱偏置電壓那麼多。即，在以8v的上限電壓和2v的下限電壓工作的緩衝放大器中，通過將2v下限電壓(阱偏置電壓)提供給nmos電晶體的體電極，電極的電壓差可減小為6v，並且可利用具有6v耐受電壓的器件來實現與傳統技術相比具有較小面積的緩衝放大器。

圖10是示出包括根據本發明的實施方式的源極驅動器10的電子裝置1的示意圖。以下，為了說明方便，與上述實施方式相同的內容將被省略。參照圖10，根據本發明的實施方式的電子裝置1可包括源極驅動器10以及由源極驅動器10驅動的顯示面板，源極驅動器10包括：電平移位器100，其接收數字位並提供電平移位的輸出信號；dac200，其包括電阻器串以及多個開關，所述電阻器串提供通過分別經由一端和另一端接收上限電壓和下限電壓而形成的多個灰度電壓，所述多個開關由輸出信號控制並且輸出與輸出信號對應的灰度電壓；以及緩衝放大器300，其放大從dac200提供的信號，其中，所述多個開關包括電壓被提供給其體電極的nmos開關。

顯示面板可以是由源極驅動器10和柵極驅動器(參照圖1的柵極驅動器)驅動的顯示面板。作為示例，顯示面板可以是液晶顯示(lcd)面板。lcd面板可包括液晶以及中間夾有所述液晶的透明電極和偏振板。當電壓被提供給一對透明電極時，由布置在一對透明電極後面的背光單元提供的光由於布置在透明電極之間的液晶的排列方式改變而被透射或阻擋。

作為另一示例，顯示面板可以是有機發光器件(oled)顯示面板。oled顯示面板可包括在陰極和陽極(兩個電極)之間傳輸電子的電子傳輸層、傳輸空穴的空穴傳輸層以及隨著傳輸的電子和空穴複合而發射光的光發射層，並且與無法自主地發射光並且透射和阻擋從其後側提供的光的lcd不同，oled顯示面板可具有通過提供給它的能量來自主地發射光的特性。

根據本發明的實施方式的電子裝置1可包括電平移位器100、dac200和緩衝放大器300，並且可由介於上限電壓vh和下限電壓vl之間的電壓驅動。

圖10示出電子裝置1是移動裝置的示例，但僅是示例，電子裝置1可以是諸如平板個人計算機(pc)、膝上型計算機等的包括顯示面板的移動電子裝置，並且可以是類似電視(tv)、計算機監視器等的在固定位置顯示圖像的電子裝置。

依據根據本發明的實施方式的源極驅動器10、電平移位器100、dac200和緩衝放大器300，與傳統技術中不同，當在上限電壓與非0v的下限電壓之間驅動器件時，源極驅動器10、電平移位器100、數模轉換器200和緩衝放大器300可通過減小器件的耐受電壓利用具有小尺寸的器件來形成。因此，由於晶片尺寸減小，所以與傳統技術相比可經濟地製造器件。

根據本發明的實施方式，與傳統技術中相比，通過減小mos器件的電極的電壓差，可通過利用較小器件形成電路來減小晶片尺寸。因此，可經濟地製造電路。

儘管參照附圖中所示的實施方式描述了本發明以方便本發明的理解，本領域技術人員應該理解，這些實施方式僅是示例並且僅是例示性的，各種修改以及等同的其它實施方式也是可以的。因此，本發明的技術精神和範圍可由所附權利要求書限定。

相關申請的交叉引用

本申請要求於2016年3月21日提交的韓國專利申請no.10-2016-0033570的優先權和權益，其公開內容以引用方式整體併入本文。