液晶顯示器的源極驅動器及驅動方法
2023-04-28 09:44:41 2
專利名稱：液晶顯示器的源極驅動器及驅動方法
技術領域：
本發明有關一種液晶顯示器，且特別是有關一種低電力應用的源極驅動器及驅 動方法。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)具有許多優於其他類型顯示器的優點，並已廣泛地被應用於 電視、行動電話、攝錄影機、個人電腦等方面中。
液晶顯示器的影像數據是由一或多個源極驅動器來提供。圖1繪示一種用於液 晶顯示器中的傳統源極驅動器100。源極驅動器100包含有多個通道(圖1中僅繪 示一個通道)，且每個通道具有一數字模擬轉換器102及一輸出緩衝器104。數字 模擬轉換器102根據N位信號的所有位(例如六位信號的位B0， Bl, B2， B3， B4, B5) 從一組伽瑪電壓(V0 V63)中選擇出一個伽瑪電壓。輸出緩衝器104從數字模擬轉 換器102接收此被選擇出的伽瑪信號，並將其輸出至液晶顯示器面板106。
為了減少電力的消耗，輸出緩衝器104需要使用頻繁的控制或是複雜的AB類 (class AB)放大器，但這可能會使電路的設計變得複雜或是佔用較大的晶片面積。 因此，需要提供一種低電力的源極驅動器或驅動方法，其僅需要簡單的電路設計及 較少的控制。
圖2為圖1源極驅動器100中使用的傳統輸出緩衝器200。輸出緩衝器200具 有PMOS電晶體202、醒OS電晶體204、第一誤差放大器212、以及第二誤差放大器 214。PM0S電晶體202及NMOS電晶體204是電性串聯於高電壓(VDDA)及低電壓(VSSA) 之間。PMOS電晶體202的柵極是電性連接於第一誤差放大器212的輸出端，而NMOS 電晶體204的柵極則電性連接於第二誤差放大器214的輸出端。 一輸入電壓 (Vin)(即數字模擬轉換器102所選擇出的伽瑪電壓)，被輸入於誤差放大器212及 214的反向輸出端。此兩誤差放大器212及214的非反向輸出端是相互電性連接， 並耦合於PMOS電晶體202及NMOS電晶體204之間的連接點(S卩PMOS電晶體202 及NM0S電晶體204的漏極)，以提供一輸出電壓(Vout)至液晶顯示器面板222。
與常用的AB類放大器相較，輸出緩衝器200藉助此種配置可佔用較小的晶片 面積。然而，上述的誤差放大器卻有可能會產生約為30mV的偏移電壓，或是需要 使用複雜的電路設計來補償此偏移電壓。
發明內容
本發明的一 目的是提供一種液晶顯示器的源極驅動器，具有設計簡單且低電力 消耗的電路。
本發明另一 目的是提供一種液晶顯示器的源極驅動方法，需要較少的控制步驟 並可快速地使輸出電壓達到目標電平。
本發明的又一目的是提供一種液晶顯示器的源極驅動器，可降低電路設計的復 雜度，並減少其所佔用的晶片面積。
本發明的再一 目的是提供一種液晶顯示器的源極驅動方法，可快速地使輸出電 壓達到目標電平並減少其電力消耗。
根據本發明一方面提供一種源極驅動器，其具有多個通道，且各個通道包含有 一數字模擬轉換器、 一箝位電路、以及一微調電路。數字模擬轉換器根據N位信號 的(N-1)個最高位從多個伽瑪電壓中選擇出一第一參考電壓及一第二參考電壓。箝 位電路接收上述參考電壓，並在這兩個參考電壓之間箝夾出一輸出電壓。微調電路 根據N位信號的最低位調整箝夾的輸出電壓至一 目標電平。
根據本發明另一方面提供一種液晶顯示器的源極驅動方法，包括以下步驟先 根據N位信號的(N-l)個最高位從多個伽瑪電壓中選擇出一第一參考電壓及一第二 參考電壓。接著，在這兩個參考電壓之間箝夾出一輸出電壓。根據N位信號的最低 位調整箝夾的輸出電壓至一 目標電平。
根據本發明又一方面提供一種源極驅動器，其具有多個通道，且各個通道包含 有一數字模擬轉換器以及一輸出緩衝器。數字模擬轉換器是根據N位信號的所有位 從多個伽瑪電壓中選擇出一輸入電壓。輸出緩衝器包含有一 PMOS電晶體及一 NMOS 電晶體、 一第一誤差放大器、 一第二誤差放大器、 一第一偏移電壓產生電路及一第 二偏移電壓產生電路、以及一微調電路。PMOS電晶體及NMOS電晶體是電性串聯於 一高電壓以及一低電壓之間。
第一誤差放大器具有.. 一反相輸入端，其用以接收該輸入電壓； 一非反向輸入 端，其電性連接於該PMOS電晶體及該醒OS電晶體的連接點以輸出一輸出電壓；以 及一輸出端，其電性連接於該PMOS電晶體的柵極。第二誤差放大器具有 一反向 輸入端用以接收該輸入電壓， 一非反向輸入端電性連接於該連接點，以及一輸出端
電性連接於該NM0S電晶體的柵極。
第一偏移電壓產生電路及第二偏移電壓產生電路，分別電性連接於第一誤差放 大器及第二誤差放大器的輸出端。此兩偏移電壓產生電路是用以將輸出電壓拉高或 降低至輸入電壓的電平及輸入電壓加上或減少一偏移電壓的電平之間。微調電路電 性連接於誤差放大器的非反向輸入端，用以調整輸出電壓至輸入電壓的電平。
根據本發明的再一方面提供一種液晶顯示器的源極驅動方法，包括以下步驟
先根據N位信號的所有位從多個伽瑪電壓中選擇出一輸入電壓。當輸入電壓是高於
一高電壓的一半時，拉高一輸出電壓至輸入電壓的電平及輸入電壓加上偏移電壓的 電平之間。當輸入電壓是低於此高電壓的一半時，降低輸出電壓至輸入電壓的電平 及輸入電壓減去偏移電壓的電平之間。調整被拉過的輸出電壓至輸入電壓的電平。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下面將結合附圖對
本發明的較佳實施例進行詳細說明，其中
圖l繪示一種用於液晶顯示器中的傳統源極驅動器；
圖2為圖1源極驅動器中使用的傳統輸出緩衝器；
圖3為本發明一實施例的液晶顯示器的源極驅動器的方塊圖4是圖3的源極驅動器的驅動方法的流程圖5A是根據本發明的一實施例繪示圖3中的數字模擬轉換器；
圖5B是根據本發明的一實施例繪示圖3中的箝位電路及微調電路；
圖6是根據本發明另一實施例繪示一種源極驅動器的輸出緩衝器；
圖7繪示圖6的輸出緩衝器的輸出緩衝方法的流程圖8是根據本發明一實施例繪示圖6的輸出緩衝器的電路圖9A是繪示輸出電壓在輸入電壓(Vin)高於高電壓的一半(VDDA/2)時其電平
被拉高的示意圖；以及
圖9B是繪示輸出電壓在輸入電壓(Vin)低於高電壓的一半(VDDA/2)時其電平 被降低的示意圖。
具體實施例方式
圖3為本發明一實施例的液晶顯示器的源極驅動器300的方塊圖。源極驅動器 300具有多個通道(圖3中僅以一個通道作代表)，且各個通道包含有數字模擬轉換 器302、箝位電路304、以及微調電路306。數字模擬轉換器302根據6位信號的5 個最高位(Bl, B2， B3， B4, B5)而從多個伽瑪電壓(V0 V63)中選擇出第一參考電 壓(E-)及第二參考電壓(E+)。箝位電路304接收上述參考電壓(E+， E-)，並在這兩 個參考電壓(E+， E-)之間箝夾出一輸出電壓(Vout)。微調電路306根據6位信號的 最低位(B0)而將箝夾的輸出電壓(Vout)調整至一 目標電平，例如第一參考電壓(E-) 或第二參考電壓(E+)的電平，以供輸出至液晶顯示器面板308。
圖4是圖3的源極驅動器300的驅動方法的流程圖。首先，根據N位信號的(N-l) 個最高位(例如B1， B2, B3， B4， B5)從多個伽瑪電壓(V0 V63)中選擇出第一參考 電壓(E-)及第二參考電壓(E+)(步驟402)。接著，在這兩個參考電壓(E+， E-)之 間箝夾出一輸出電壓(Vout)(步驟404)。然後，根據N位信號的最低位(例如BO) 調整箝夾的輸出電壓(Vout)至一 目標電平，例如第一參考電壓(E-)或第二參考電壓 (E+)的電平(步驟406)。
圖5A是根據本發明的一實施例繪示圖3中的數字模擬轉換器302。舉例來說， 數字模擬轉換器302中包含有五個階段的多路復用器502、 512、 522、 532及542。 各階段是分別對應於上述5個最高位(B1， B2， B3， B4， B5)其中之一，並根據其所 對應的最高位而將前個階段所提供的伽瑪電壓選擇出一半的伽瑪電壓。舉例來說， 第一階段的多路復用器502根據最高位B5而從64個伽瑪電壓(V0 V63)中選擇出 32個伽瑪電壓(W0 W31),第二階段的多路復用器512根據最高位B4而從32個伽 瑪電壓(W0 W31)中選擇出16個伽瑪電壓(Y0 Y15)，第三階段的多路復用器522 根據最高位B3而從16個伽瑪電壓(Y0 Y15)中選擇出8個伽瑪電壓(Z0 Z7)，第 四階段的多路復用器532根據最高位B2而從8個伽瑪電壓(Z0 Z7)中選擇出4個 伽瑪電壓(X0 X3)，第五階段的多路復用器542根據最高位Bl而從4個伽瑪電壓 (V0 V63)中選擇出第一參考電壓(E-)及第二參考電壓(E+)。
圖5B是根據本發明的一實施例繪示圖3中的箝位電路304以及微調電路306。 先假設第一參考電壓(E-)是低於第二參考電壓(E+)。箝位電路304包含有PM0S晶 體管514及NM0S電晶體524。PM0S電晶體514及薩0S電晶體524是電性串聯於高 電壓(VDDA)及低電壓(VSSA)之間，且其間的連接點(即PM0S電晶體514及應0S晶 體管524的漏極)會提供輸出電壓(Vout)。
藉助此種配置，當輸出電壓(Vout)低於第一參考電壓(E-)時，PM0S電晶體514 可將輸出電壓(Vout)拉高至第一參考電壓(E-)的電平；當輸出電壓(Vout)高於第二 參考電壓(E+)時，麵0S電晶體524可將輸出電壓(Vout)降低至第二參考電壓(E+) 的電平。再者，當輸出電壓(Vout)介於第一參考電壓(E-)及第二參考電壓(E+)之間 時，PM0S電晶體514及NM0S電晶體524可為關閉的以避免靜態電流(quiescent current)。
微調電路306包含兩個偏壓電路(Bias A， Bias B)電性串聯於高電壓(VDDA) 以及低電壓(VSSA)之間，且兩偏壓電路(Bias A， Bias B)的連接點是耦接於輸出電 壓(Vout)。這兩個偏壓電路(Bias A， Bias B)可根據6位信號的最低位(B0)而將輸 出電壓(Vout)降低或拉高至第一參考電壓(E-)或第二參考電壓(E+)的電平。
舉例來說，當最低位(BO)為0時，偏壓電路(Bias A)會被導通而偏壓電路(Bias B)則被關閉，如此來將輸出電壓(Vout)拉高至第二參考電壓(E+)的電平；當最低位 (B0)為1時，偏壓電路(BiasA)會被關閉而偏壓電路(BiasB)則被導通，如此來將 輸出電壓(Vout)降低至第一參考電壓(E-)的電平。
圖6是根據本發明另一實施例繪示一種輸出緩衝器，可提供用於源極驅動器 中。輸出緩衝器600包含有PM0S電晶體602及雨0S電晶體604、第一誤差放大器 612、第二誤差放大器614、第一偏移電壓產生電路622及第二偏移電壓產生電路 624以及微調電路636。
PM0S電晶體602及NMOS電晶體604是電性串聯於高電壓(VDDA)以及低電壓 (VSSA)之間。第一誤差放大器612的反相輸入端(-)用以接收一輸入電壓(Vin)(即 數字模擬轉換器102所選擇出的伽瑪電壓)。第一誤差放大器612的非反向輸入端 (+)電性連接於PMOS電晶體602及應0S電晶體604的連接點，用以輸出一輸出電 壓(Vout)。第一誤差放大器612的輸出端電性連接於PM0S電晶體602的柵極。第 二誤差放大器614的反相輸入端(-)用以接收輸入電壓(Vin)(即數字模擬轉換器
102所選擇出的伽瑪電壓)。第二誤差放大器614的非反向輸入端(+)電性連接於兩 電晶體602及604的連接點。第二誤差放大器614的輸出端電性連接於醒0S晶體 管604的柵極。
第一偏移電壓產生電路622電性連接於第一誤差放大器612的輸出端，而第二 偏移電壓產生電路624電性連接於第二誤差放大器614的輸出端。此兩偏移電壓產 生電路622及624是用以將輸出電壓(Vout)拉高或降低至輸入電壓(Vin)的電平及 輸入電壓加上或減少一偏移電壓(Vin±Vof f set)的電平之間。微調電路636電性連 接於誤差放大器612及6M的非反向輸入端(+)，用以將輸出電壓(Vout)調整至輸 入電壓(Vin)的電平。
圖7是圖6的輸出緩衝器600的輸出緩衝方法的流程圖。首先，接收一輸入電 壓(Vin)，即數字模擬轉換器102所選擇出的伽瑪電壓(步驟702)。當輸入電壓(Vin) 是高於一高電壓的一半(VDDA/2)時，將輸出電壓(Vout)拉高至輸入電壓(Vin)的電 平及輸入電壓加上偏移電壓(Vin+Voffset)的電平之間(步驟704);當輸入電壓 (Vin)是低於此高電壓的一半(VDDA/2)時，將輸出電壓(Vout)降低至輸入電壓(Vin) 的電平及輸入電壓減去偏移電壓(Vin-Voffset)的電平之間(步驟706)。然後，調 整被拉過的輸出電壓(Vout)至輸入電壓(Vin)的電平(步驟70S)。
再者，在圖6中，第一偏移電壓產生電路622、第二偏移電壓產生電路624及 微調電路636是根據一控制信號(HLV)而切換其開關，且此控制信號(HLV)可指示輸 入信號(Vin)的電平，即指示此輸入信號(Vin)是否高於或低於上述高電壓的一半 (VDDA/2)。
圖8根據本發明一實施例繪示圖6的輸出緩衝器的電路圖。圖9A是繪示輸出 電壓(Vout)在輸入電壓(Vin)高於高電壓的一半(VDDA/2)時其電平被拉高的示意 圖，圖9B是繪示輸出電壓(Vout)在輸入電壓(Vin)低於高電壓的一半(VDDA/2)時其
電平被降低的示意圖。
如圖8及圖9A所示，當輸入電壓(Vin)高於高電壓的一半(VDM/2)時，第一誤 差放大器612、第二誤差放大器614及第一偏移電壓產生電路622會被導通，且第 二偏移電壓產生電路624會被關閉，藉以將輸出電壓(Vout)拉高至輸入電壓(Vin) 的電平及輸入電壓加上偏移電壓(Vin+Voffset)的電平之間，如此來補償傳統輸出 緩衝器104會產生的偏移電壓。
如圖8及圖9B所示，當輸入電壓(Vin)低於高電壓的一半(VDDA/2)時，第一誤 差放大器612、第二誤差放大器614及第二偏移電壓產生電路624會被導通，且第 一偏移電壓產生電路622會被關閉，藉以將輸出電壓(Vout)降低至輸入電壓(Vin) 的電平及輸入電壓減去該偏移電壓(Vin-Voffset)的電平之間，如此來補償傳統輸 出緩衝器104會產生的偏移電壓。也就是說，第一偏移電壓產生電路622及第二偏 移電壓產生電路624僅其中一者會被導通以如此來補償傳統輸出緩衝器104會產生 的偏移電壓，而另一者則會被關閉。
由於只需使用少量的電晶體即可達成此處所使用的第一偏移電壓產生電路 622、第二偏移電壓產生電路624及微調電路636，因此此輸出緩衝器600相較於 以往常用的AB類放大器不但佔用較小的晶片面積，且不需要複雜的電路設計。
雖然本發明已以一較佳實施例揭示如上，然而其並非用以限定本發明，任何所 屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種等同 的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的本申請權利要求範圍所界定的為 準。
權利要求
1.一種液晶顯不器的源極驅動器，其特徵在於該源極驅動器具有多個通道，且各個通道包含一數字模擬轉換器，根據一N位信號的(N-1)個最高位從多個伽瑪電壓中選擇出一第一參考電壓及一第二參考電壓；一箝位電路，接收該兩參考電壓，並在該兩參考電壓之間箝夾出一輸出電壓；以及一微調電路，根據該N位信號的最低位調整該箝夾的輸出電壓至一目標電平。
2. 根據權利要求1所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該第一參考電 壓是低於該第二參考電壓，且該箝位電路包含-一PM0S電晶體，在該輸出電壓低於該第一參考電壓時，將該輸出電壓拉高至該第一參考電壓的電平；以及一NM0S電晶體，在該輸出電壓高於該第二參考電壓時，將該輸出電壓降低至 該第二參考電壓的電平。
3. 根據權利要求2所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於當該輸出電壓 介於該第一參考電壓及該第二參考電壓之間時，該PM0S電晶體及該醒0S電晶體為 關閉的以避免靜態電流。
4. 根據權利要求1所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該目標電平為 該第一參考電壓或該第二參考電壓。
5. 根據權利要求4所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該微調電路包 含兩個偏壓電路，它們電性串聯於一高電壓以及一低電壓之間，且該兩偏壓電路的 連接點是耦接於該輸出電壓，該兩偏壓電路是根據該N位信號的最低位而將該輸出 電壓降低或拉高至該第一參考電壓或該第二參考電壓的電平。
6. —種液晶顯示器的源極驅動方法，包含以下步驟根據一 N位信號的(N-l)個最高位從多個伽瑪電壓中選擇出一第一參考電壓及一第二參考電壓；在該兩參考電壓之間箝夾出一輸出電壓；以及根據該N位信號的最低位調整該箝夾的輸出電壓至一 目標電平。
7. 根據權利要求6所述的液晶顯示器的源極驅動方法，其特徵在於該第一參考 電壓是低於該第二參考電壓，且該箝夾步驟包含.-在該輸出電壓低於該第一參考電壓時，將該輸出電壓拉高至該第一參考電壓的 電平；以及在該輸出電壓高於該第二參考電壓時，將該輸出電壓降低至該第二參考電壓的 電平。
8. 根據權利要求6所述的液晶顯示器的源極驅動方法，其特徵在於該目標電平 為該第一參考電壓或該第二參考電壓。
9. 一種液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該源極驅動器具有多個通道，且 各個通道包含一數字模擬轉換器，根據一 N位信號的所有位從多個伽瑪電壓中選擇出一輸入 電壓；以及一輸出緩衝器，包含一PMOS電晶體及一NMOS電晶體，它們電性串聯於一高電壓以及一低電壓之間； 一第一誤差放大器，其具有 一反相輸入端，其用以接收該輸入電壓； 一非反向輸入端，其電性連接於該PMOS電晶體及該NMOS電晶體的連接點以輸出一輸出電壓；以及一輸出端，其電性連接於該PMOS電晶體的柵極；一第二誤差放大器，其具有 一反向輸入端，其用以接收該輸入電壓； 一非反向輸入端，其電性連接於該連接點；以及一輸出端，其電性連接於該應OS電晶體的柵極；一第一偏移電壓產生電路及一第二偏移電壓產生電路，它們分別電性連接於該 第一誤差放大器及該第二誤差放大器的這些輸出端，其中這些偏移電壓產生電路是 用以將該輸出電壓拉高或降低至該輸入電壓的電平及該輸入電壓加上或減少一偏 移電壓的電平之間；以及一微調電路，電性連接於這些誤差放大器的這些非反向輸入端，用以調整該輸 出電壓至該輸入電壓的電平。
10. 根據權利要求9所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於當該輸入電 壓是高於該高電壓的一半時，該第一誤差放大器、該第二誤差放大器及該第一偏移 電壓產生電路為導通的，且該第二偏移電壓產生電路為關閉的，藉以拉高該輸出電 壓至該輸入電壓的電平及該輸入電壓加上該偏移電壓的電平之間；以及當該輸入電壓是低於該高電壓的一半時，該第一誤差放大器、該第二誤差放大 器及該第二偏移電壓產生電路為導通的，且該第一偏移電壓產生電路為關閉的，借 以降低該輸出電壓至該輸入電壓的電平及該輸入電壓減去該偏移電壓的電平之間。
11. 根據權利要求9所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該第一偏移 電壓產生電路及該第二偏移電壓產生電路兩個其中之一為導通的，而另一個為關閉 的。
12. 根據權利要求9所述的液晶顯示器的源極驅動器，其特徵在於該第一偏移 電壓產生電路、該第二偏移電壓產生電路及該微調電路的開關是根據一控制信號而 切換，且該控制信號是指示該輸入信號的電平。
13. —種液晶顯示器的源極驅動方法，包含以下步驟根據一N位信號的所有位從多個伽瑪電壓中選擇出一輸入電壓；當該輸入電壓是高於一高電壓的一半時，拉高一輸出電壓至該輸入電壓的電平 及該輸入電壓加上一偏移電壓的電平之間；當該輸入電壓是低於該高電壓的一半時，降低該輸出電壓至該輸入電壓的電平 及該輸入電壓減去該偏移電壓的電平之間；以及調整該被拉過的輸出電壓至該輸入電壓的電平。
14. 根據權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動方法，其特徵在於是在一對 誤差放大器的反向輸入端接收該輸入電壓，且在該對誤差放大器的非反向輸入端提 供該輸出電壓。
15. 根據權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動方法，其特徵在於該偏移電 壓是產生於該對誤差放大器的輸出端。
全文摘要
本發明有關一種源極驅動器，其具有多個通道，且各個通道包含有一數字模擬轉換器、一箝位電路、以及一微調電路。數字模擬轉換器根據N位信號的(N-1)個最高位從多個伽瑪電壓中選擇出一第一參考電壓及一第二參考電壓。箝位電路接收上述參考電壓，並在這兩個參考電壓之間箝夾出一輸出電壓。微調電路根據N位信號的最低位調整箝夾的輸出電壓至一目標電平。本發明還揭示一種液晶顯示器的源極驅動方法。
文檔編號G02F1/133GK101097701SQ20071011199
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月14日 優先權日2006年6月30日
發明者張耀光 申請人:奇景光電股份有限公司