用於液晶顯示器的緩衝器及其偏移電壓的補償方法
2023-12-08 12:27:11 2
專利名稱：用於液晶顯示器的緩衝器及其偏移電壓的補償方法
技術領域：
本發明有關於一種液晶顯示器裝置，且特別是有關於一種用於液晶顯示器裝置的模擬緩衝電路，以及一種補償用於液晶顯示器裝置的模擬緩衝電路中的偏移電壓的方法。
背景技術：
有源矩陣液晶顯示器通常包含一顯示面板與一驅動顯示面板的驅動電路；驅動電路還包含用以選定柵極線的柵極驅動器以及數據驅動器，數據驅動器依據所選定的柵極線將像素信號通過數據線提供給像素。在低溫多晶矽有源矩陣液晶顯示器中，驅動電路可直接形成於一玻璃基板上，一低溫多晶矽有源矩陣液晶顯示器的數據驅動器通常在輸出端使用源極跟隨(sourcefollower)模擬緩衝器，使用源極跟隨放大器的緩衝器輸出一電壓，該電壓經源極跟隨放大器將輸入電壓減去電晶體的柵極對源極的電壓而產生，然而，緩衝器的輸出電壓亦受組件特性的變異影響，因此對不受組件特性影響且有簡單電路的緩衝器的需求日益增加。
常規的源極跟隨技術的範例公開於美國專利號6,469,562(此後以』562專利代表)，發明人為Shih等人，標題為「具有VGS補償的源極跟隨器」，』562專利公開一包含一定電流源的源極跟隨器電路，然而，在低溫多晶矽有源矩陣液晶顯示器中，每一數據線對應於一緩衝器，由於對高解析度面板的需求日增，』562專利的緩衝器電路會產生過多的功耗，尤有甚者，雖然理論上當電晶體工作於飽和區時，定電流正比於(VGS-VT)2，此處的VGS為柵極對源極的電壓，VT為電晶體的閾值電壓，但實際上定電流會受到電晶體的漏極對源極電壓VDS的影響，結果平方(VGS-VT)會受到影響，而無法適當地提供線性補償。
發明內容
因此，本發明有關於一種模擬緩衝電路，以及一種補償模擬緩衝電路中的偏移電壓的方法，以消除因常規技術的限制與缺點所產生的問題。
為實現這些或其它的好處，本發明提供一用於液晶顯示器裝置的緩衝電路，包括一第一電晶體、一第二電晶體、一第一電容、一第二電容以及一第三電容。第一電晶體包括可連接到一輸入信號的柵極、一連接到一第一電源的第一電極、以及一可連接到一第二電源的第二電極。第二電晶體包括一連接到第一電晶體的第二電極的柵極、一可連接到一第一電源的第一電極、以及一可連接到一第二電源的第二電極。當第一電容與輸入信號連接時，第一電容可連接存儲輸入信號電壓的輸入信號；而當第一電容與輸入信號斷線時，可提供一第一電壓給第一電晶體的柵極。第二電容還包括一端連接到第一電晶體的第二電極以及第二電晶體的柵極，以於第一電晶體導通時在該端提供一第二電壓。第三電容連接到第二電晶體的第一電極，以於第二電晶體導通時提供一第三電壓，其中，第二電壓還包括一第一偏移，第一偏移包含了第一電晶體的柵極對源極的電壓，而第三電壓還包括一第二偏移，第二偏移包含了第二電晶體的柵極對源極的電壓。
依據本發明，提供一用於液晶顯示器的緩衝電路，包括一第一電晶體、一第二電晶體、一第一電容、一第二電容以及一第三電容。第一電晶體包括可連接到一輸入信號的柵極。第二電晶體還包括一連接到第一電晶體的一電極的柵極。第一電容可連接到輸入信號以及第一電晶體的柵極，當第一電容與輸入信號連接時，存儲一輸入信號的電壓；而當第一電容與輸入信號斷線時，可提供輸入信號的電壓給第一電晶體的柵極。第二電容連接到第二電晶體的柵極，以於第一電晶體導通時提供一電壓給第二電晶體的柵極，其中，該電壓包含一第一偏移分量。第三電容提供一電壓，該電壓包含一第二偏移分量，第二偏移分量於第二電晶體導通時將第一偏移分量予以中和。
依據本發明，還提供一用於液晶顯示器的緩衝電路，包括一第一電容、一第二電容、一第三電容以及一第四電容。第一電容可連接到一輸入信號，於第一周期中，存儲一參考電壓，且於第一周期後的第二周期中，存儲輸入信號的電壓。第二電容於第一周期中提供一電壓，該電壓包含一第一偏移；且於第二周期中，提供一電壓包含另一第一偏移，以中和已存的第一偏移。第三電容於第一周期中提供一電壓，該電壓包含一第二偏移；並於第二周期中，提供一包含另一第二偏移的電壓，以中和已存的第二偏移。第四電容於第一周期中，存儲第一與第二偏移。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下
圖1A至1C為依據本發明的一實施例模擬緩衝器電路圖。
圖2A至2D為依據本發明的另一實施例模擬緩衝器電路圖。
10-模擬緩衝器；VIN-輸入電壓；VOUT-輸出電壓；12-第一電晶體；14-第二電晶體；C1-第一電容；C2-第二電容；C3-第三電容；S1、 S2、S3、 S4、 -開關；VDDVss1Vss2-電源線；30-模擬緩衝器；32-第一電晶體；34-第二電晶體；CP1-第一電容；CP2-第二電容；CP3-第三電容；CP4-第四電容；SW1、 SW2、SW3、 SW4、 -開關。
具體實施例方式
圖1A-1C為依據本發明實施例的一模擬緩衝器10的電路圖；模擬緩衝器10作為一源極跟隨器而動作，其中，輸出電壓VOUT隨輸入電壓VIN而變動，模擬緩衝器10包含一第一電晶體12、一第二電晶體14、一第一電容C1、一第二電容C2、以及一第三電容C3，模擬緩衝器10還包含多個開關S1、 S2、S3、 S4、 其中，S1與 S3與 S4與 為開關對，開關對指一對工作於相對開關狀況下的開關，舉例而言，當開關S1為關， 便為開，反之亦然。
第一電晶體12包含一柵極(未編號)、一源極(未編號)以及一漏極(未編號)，第一電晶體12通過開關對S1與 連接到VIN，通過開關 連接到第一電容C1，通過開關S2連接到第二電容C2與第二電晶體14，第一電晶體12的漏極連接到一電源線VDD，第一電晶體12的源極連接到一第二電容與第二電晶體14的柵極，且亦通過另一開關S2連接到一電源線VSS2。第二電晶體14包含一柵極(未編號)、一源極(未編號)以及一漏極(未編號)，第二電晶體14連接到第一電晶體12的源極以及第二電容C2，第二電晶體14的漏極通過開關 連接到VSS2，第二電晶體14的源極通過開關S3連接到VDD，並連接到第三電容C3。第二電容C2包含一端(未編號)，連接到第一電晶體12的源極與第二電晶體14的柵極，同時第二電容C2包含另一端(未編號)，通過開關S4連接到VSS2，並通過開關 連接到一電源線VSS1。
依據本發明的一實施例中，VDD約為9伏特，VSS2約為-6伏特，VSS1大於VSS2或約為0伏特，而VIN約介於0至4伏特之間。
模擬緩衝器10依序於三階段中操作以提供輸出電壓VOUT，此三階段為重設與取樣、充電、以及放電與維持，分別示於圖1A-1C。
請參照圖1A，模擬緩衝器10工作於重設與取樣的階段中，在此階段，開關S1、S2、 與S4為閉合，而 S3與 為斷開。由於開關S1為閉合，而 為斷開，輸入電壓VIN存儲於第一電容C1，並與第一電晶體12的柵極隔絕。在第一電容C1的一端(未編號)的電壓VC1約為VIN，由於第一電晶體12的柵極的偏壓為VSS2，第一電晶體12為關斷，又因開關S2為閉合，第二電容C2放電至電源線VSS2，第二電容C2一端(未編號)的電壓VC2被拉至VSS2，於是，在重設與取樣階段，輸入電壓VIN被取樣且第二電容C2被重設。
請參照圖1B，模擬緩衝器10工作於充電的階段中，在此階段，開關 S3與S4為閉合，而S1、S2 與 為斷開。第一電晶體12因第一電容C1所提供的電壓VC1而導通，且工作於飽和區，第一電晶體12的源極的電壓(亦即VC2)被拉至VC1-VGS1，其中VGS1為第一電晶體12的柵極對源極的電壓，於是，第二電容C2會充電至VC1-VGS1，另一方面，由於開關S3為閉合，第三電容會充電至VDD。
請參照圖1C，模擬緩衝器10工作於放電與維持的階段中，在此階段，開關 與S4為閉合，而S1、S2、S3與 為斷開。由於開關S3為斷開，且開關 為閉合，第二電晶體14導通並工作於飽和區，第三電容C3通過第二電晶體14放電，在第二電晶體14的源極的電壓VC3放電至約為VC2+VSG2，亦即VC1-VGS1+VSG2或VIN-VGS1+VSG2，其中VSG2為第二電晶體14的源極對柵極的電壓，於是，輸出電壓VOUT維持於電壓電平VIN-VGS1+VSG2。
在放電與維持的階段之後，開關S4為閉合，且開關S4為斷開，以關斷第一電晶體12與第二電晶體14，而造成漏電流的減少，當電晶體12與14從飽和區切換至關斷時，電壓VGS1與VSG2大致上約分別等於第一電晶體12與第二電晶體14的閾值電壓Vth1與Vth2，輸出電壓VOUT變成約為VIN-Vth1+|Vth2|，有助於造成輸入電壓VIN的線性補償。
圖2A-2D為依據本發明另一實施例的模擬緩衝器30的電路圖；模擬緩衝器30包含一第一電晶體32、一第二電晶體34、一第一電容CP1、一第二電容CP2、一第三電容CP3以及一第四電容CP4，模擬緩衝器30還包含多個開關SW1、SW2、SW3、 SW4、 SW5、 SW6與SW7，其中，SW3與 SW4與 以及SW5與 為開關對。
第一電晶體32包含一柵極(未編號)、一源極(未編號)以及一漏極(未編號)，第一電晶體32的柵極通過開關SW1連接到VIN，並通過開關SW7連接到一接地電平，同時還連接到第一電容CP1的一端(未編號)，第一電容CP1的另一端(未編號)通過開關SW5連接到第四電容CP4的一端，並過開關SW6連接到一接地電平；第一電晶體32的漏極連接到一電源線VDD；第一電晶體32的源極連接到第二電容CP2與第二電晶體34的柵極，並通過開關SW2連接到電源線VSS2。
第二電晶體34包含一柵極(未編號)、一源極(未編號)以及一漏極(未編號)，第二電晶體34的柵極連接到第一電晶體32的源極以及第二電容CP2，第二電晶體34的漏極通過開關 連接到VSS2，第二電晶體34的源極通過開關SW3連接到VDD，還連接到第三電容CP3，並通過開關SW7連接到第四電容CP4。
第二電容CP2包含一端(未編號)，連接到第一電晶體32的源極、第二電晶體34的柵極，並通過開關 連接到一電源線VSS1，同時第二電容CP2的另一端(未編號)通過開關SW4連接到VSS2。第四電容CP4包含一端(未編號)，通過SW7連接到第二電晶體34的源極，並通過開關SW5連接到一接地電平，同時第四電容CP4的另一端(未編號)通過開關SW5連接到第一電容CP1，並通過開關 連接到一接地電平。
模擬緩衝器30依序於四階段中操作以提供輸出電壓VOUT，此四階段為第一重設與取樣、第一放電與維持、第二重設與取樣以及第二放電與維持，分別示於圖2A-2D。
請參照圖2A，模擬緩衝器30工作於第一重設與取樣的階段中，在此階段，開關SW2、SW3、SW4、 與SW7為閉合，而開關SW1、 SW5與SW6為斷開。由於開關SW1為斷開，輸入電壓VIN與第一電晶體32隔絕；由於開關SW7為閉合，在第一電容CP1的一端的電壓VCP1為零。由於開關SW2與SW4為閉合，在第二電容CP2的一端的電壓VCP2被拉至VSS2，第一電晶體32會導通，並工作於飽和模式，於是，一零電壓被取樣且第二電容CP2會重設，在開關SW7、SW2與SW4閉合之後，開關SW3與 亦變成為閉合，以對第三電容CP3與第四電容CP4進行充電，第三電容CP3一端的電壓VCP3與第四電容CP4一端的電壓VCP4會充電至VDD。
請參照圖2B，模擬緩衝器30工作於第一放電與維持的階段中，在此階段，開關SW4、 與SW7為閉合，而開關SW1、SW2、SW3、 SW5與SW6為斷開。由於開關SW2為斷開，第一電晶體32的源極電壓，亦即VCP2，會拉至0-VGS1或-VGS1，其中，VGS1為第一電晶體12的柵極對源極電壓，由於開關SW3為斷開且開關 為閉合，第二電晶體會導通並工作於飽和區，第三電容CP3與第四電容CP4通過第二電晶體34而放電，電壓VCP3與VCP4會放電至-VGS1+VSG2，其中VSG2為在時間t0時，第二電晶體34的源極對柵極的電壓，於是，零輸入電平會產生一偏移電壓-VGS1+VSG2並維持於電容CP3，第一級與第二級所決定的偏移電壓會用以補償輸入信號VIN。
請參照圖2C，模擬緩衝器30工作於第二重設與取樣的階段中，在此階段，開關SW1、SW2、SW3、SW4、 為閉合，而開關 SW5與SW7為斷開。由於開關SW1與SW6為閉合，且開關SW7為斷開，VCP1會充電至VIN，由於開關SW2與SW4為閉合，VCP2會被拉至VSS2，於是，輸入電壓VIN會被取樣，且VCP2會再次被重設，由於開關SW3為閉合，VCP3會充電至VDD，由於SW5與SW7為斷開，且開關 為閉合，偏移電壓-VGS1+VSG2會保持在第四電容CP4。
請參照圖2D，模擬緩衝器30工作於第二放電與維持的階段中，在此階段，開關 SW4、與SW5為閉合，而開關SW1、SW2、SW3、 SW6與SW7為斷開。由於開關SW5為閉合，第一電容CP1與第四電容CP4背對背耦接，電壓VCP1會被拉至VIN-(-VGS1+VSG2)，由於開關SW2為斷開，VCP2會被拉至VIN-(-VGS1+VSG2)-VGS1，當第二電晶體34導通時，VCP3會放電至VIN-(-VGS1+VSG2)-VGS1+VSG2或VIN，並維持在第三電容CP3，於是，輸入電壓VIN在第一與第二級所得的偏移電壓(-VGS1+VSG2)也就是可在第三與第四級得到補償。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種更動與修改，因此本發明的保護範圍當視所提出的權利要求限定的範圍為準。
權利要求
1.一種用於液晶顯示器的緩衝器，包括一第一電晶體還包括一可連接到一輸入信號的柵極、一連接到一第一電源的第一電極、以及一可連接到一第二電源的第二電極；一第二電晶體還包括一連接到該第一電晶體的該第二電極的柵極、一可連接到該第一電源的第一電極、以及一可連接到該第二電源的第二電極；一第一電容，當連接到該輸入信號時，可連接存儲該輸入信號的電壓的該輸入信號，而當與該輸入信號斷線時，可提供一第一電壓給該第一電晶體的該柵極；一第二電容還包括一端連接到該第一電晶體的該第二電極以及該第二電晶體的該柵極，以於該第一電晶體導通時在該端提供一第二電壓；以及一第三電容連接到該第二電晶體的該第一電極，以於該第二電晶體導通時提供一第三電壓；其中，該第二電壓還包括一第一偏移，該第一偏移包含了該第一電晶體的柵極對源極的電壓，而第三電壓還包括一第二偏移，該第二偏移包含了該第二電晶體的柵極對源極的電壓。
2.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，還包括一第四電容，包含一端可連接到該第二電晶體的該第二電極，以及另一端可連接到該第一電容。
3.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一電壓還包括該輸入信號的該電壓。
4.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一電壓還包括一參考電壓。
5.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一電壓還包括該輸入信號的該電壓以及數個各包含該第一電晶體與該第二電晶體的偏移電壓。
6.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第二電壓還包括該第一電壓與一包含該第一電晶體的柵極對源極電壓的偏移電壓。
7.如權利要求1所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第三電壓以該第一電晶體與該第二電晶體各別的閾值電壓作補償。
8.如權利要求2所述的用於用於液晶顯示器的緩衝器，當該第二電晶體導通時，該第四電容提供一第四電壓。
9.如權利要求8所述的用於用於液晶顯示器的緩衝器，該第四電壓還包括該第一電晶體與該第二電晶體的柵極對源極電壓的偏移電壓。
10.一用於液晶顯示器的緩衝器，包括一第一電晶體還包括一可連接到一輸入信號的柵極；一第二電晶體還包括一連接到該第一電晶體的一電極的柵極；一第一電容，當該第一電容與該輸入信號連接時，可連接到該輸入信號以及該第一電晶體的該柵極；而當該第一電容與該輸入信號斷線時，可提供該輸入信號的該電壓給該第一電晶體的該柵極。一第二電容，連接到該第二電晶體的該柵極，以於該第一電晶體導通時提供一電壓給該第二電晶體的該柵極，其中，該電壓包含一第一偏移分量；以及一第三電容，提供一電壓，該電壓包含一第二偏移分量，該第二偏移分量於該第二電晶體導通時將該第一偏移分量予以中和。
11.如權利要求10所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一偏移分量還包括該第一電晶體的柵極對源極的電壓。
12.如權利要求10所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一偏移分量還包括該第一電晶體的閾值電壓。
13.如權利要求10所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第二偏移分量還包括該第二電晶體的柵極對源極的電壓。
14.如權利要求10所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第二偏移分量還包括該第二電晶體的閾值電壓。
15.一種用於液晶顯示器的緩衝器，包括一第一電容可連接到一輸入信號，於第一周期中，存儲一參考電壓，且於該第一周期後的第二周期中，存儲該輸入信號的電壓；一第二電容於該第一周期中提供一包含一第一偏移的電壓，且於該第二周期中，提供一電壓包含另一第一偏移，以中和己存的第一偏移；一第三電容於該第一周期中提供一電壓，該電壓包含一第二偏移；並於第二周期中，提供一包含另一第二偏移的電壓，以中和己存的第二偏移；以及一第四電容於該第一周期中，存儲該第一與第二偏移。
16.如權利要求15所述的用於液晶顯示器的緩衝器，還包括一第一電晶體與一第二電晶體。
17.如權利要求16所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該第一與第二偏移還分別包括該第一電晶體與第二電晶體的柵極對源極的電壓。
18.如權利要求16所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該另一第一與另一第二偏移還分別包括該第一電晶體與第二電晶體的柵極對源極的電壓。
19.如權利要求15所述的用於液晶顯示器的緩衝器，該參考電壓還包括一零電壓。
全文摘要
一種用於液晶顯示器的緩衝器，其中第一電晶體包括連接到輸入信號的柵極、連接到第一電源的第一電極、及連接到第二電源的第二電極。第二電晶體包括連接到第一電晶體的第二電極的柵極、連接到第一電源的第一電極、及連接到第二電源的第二電極。當第一電容與輸入信號連接時，第一電容連接存儲輸入信號電壓的輸入信號。第二電容還包括一端連接到第一電晶體的第二電極及第二電晶體的柵極，第一電晶體導通時在該端提供第二電壓。第三電容連接到第二電晶體的第一電極，第二電晶體導通時提供第三電壓，其中，第二電壓還包括第一偏移，第一偏移包含第一電晶體的柵極對源極的電壓，第三電壓還包括第二偏移，第二偏移包含第二電晶體的柵極對源極的電壓。
文檔編號G09G3/36GK1558393SQ2004100493
公開日2004年12月29日 申請日期2004年6月11日 優先權日2004年1月22日
發明者葉信宏 申請人:友達光電股份有限公司