專利名稱：用于液晶顯示器的低功率源極驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示器的驅(qū)動裝置，特別是一種用于液晶顯示器驅(qū)動裝置的低功率源極驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器面板與陰極射線管面板比較下，由于液晶顯示器面板擁有尺寸更薄以及更低的功率耗損，因此近來被應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、文書處理、彩色電視上。尤其，由于主動矩陣型的液晶顯示器裝置有著高速響應(yīng)、高品質(zhì)的優(yōu)良屏幕以及多層次顯示，因此主動矩陣型的液晶顯示器裝置需求日增。
一般而言，主動矩陣型的液晶顯示器裝置由一具有薄膜金屬線、透明的像素電極以及薄膜晶體管的半導(dǎo)體基板，一具有透明共同電極的對立(counter)基板，以及嵌在該半導(dǎo)體基板及該相對基板之間的液晶所構(gòu)成。借助控制該具有切換功能的薄膜晶體管，一個(gè)層次電壓被施加于每一個(gè)像素電極，且該液晶的穿透度可借助在每一個(gè)像素電極和該共有電極之間的電壓差異而改變，進(jìn)而在屏幕上提供顯示。
設(shè)置在半導(dǎo)體基板上的用于提供層次電壓于像素電極的數(shù)據(jù)線和用于提供切換控制信號(掃描信號)給薄膜晶體管的掃描線。然后，當(dāng)掃描線的掃描信號為一個(gè)高準(zhǔn)位時(shí)，連接于掃描線的所有薄膜晶體管被打開，并且已送到數(shù)據(jù)線的層次電壓通過薄膜晶體管施加于這些像素電極。當(dāng)掃描信號變低而關(guān)掉薄膜晶體管時(shí)，每一個(gè)像素電極和共享電極之間電壓差異被維持住，直到下一個(gè)層次電壓施加于該像素電極。據(jù)此，當(dāng)掃描信號依序送到每一條掃描線時(shí)，層次電壓施加于所有像素電極，因此屏幕上的顯示在每個(gè)圖框(frame)周期會被更新。液晶顯示器要對每一個(gè)資料線路的大量負(fù)載進(jìn)行充電/放電(該每一個(gè)資料線路的大量負(fù)載包含有液晶電容、線路阻抗以及線路電容)是需要用于驅(qū)動資料線路的液晶顯示器驅(qū)動裝置。
液晶顯示器驅(qū)動裝置通常是以一分壓器、一譯碼器以及連接至資料線路的驅(qū)動裝置構(gòu)成?，F(xiàn)有的驅(qū)動裝置借助運(yùn)算放大器達(dá)成<seeS.Saito et al.，″A 6-bit Digital Data Printer for Color TFT-LCDs″，SID 95Digest，pp.257-260，1995>。當(dāng)運(yùn)算放大器具有一大電流供給能力，則該驅(qū)動裝置可以高速驅(qū)動該具有大量電容負(fù)載的資料線路。此外，當(dāng)運(yùn)算放大器內(nèi)的晶體管的臨界電壓微小變動時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓的變動就會相對的小。另外，輸出電壓亦能非常地準(zhǔn)確。
然而，在該現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動裝置中，具有大量元件的運(yùn)算放大器的數(shù)目隨著資料線路的數(shù)目增加而增加。因此，假如使用該驅(qū)動裝置的液晶顯示器驅(qū)動裝置以單個(gè)集成電路元件的形式構(gòu)成，則該集成電路元件的尺寸必須增大以容納足夠的運(yùn)算放大器，因此增加其制造成本。另外，運(yùn)算放大器需要穩(wěn)定的電流，因而增加功率的浪費(fèi)。這樣的結(jié)構(gòu)不適合用在低功率損失上。在液晶顯示器驅(qū)動裝置使用運(yùn)算放大器的詳細(xì)的技術(shù)可見于頒給Ruta，標(biāo)題為“用于主動矩陣液晶顯示器的集成化模擬源極驅(qū)動器(Integrated Analog Source Driver For ActiveMatrix Liquid Crystal Display)”的美國專利第6,075,524，以及頒給Tsuchi，標(biāo)題為“不具運(yùn)算放大器的用于液晶顯示器裝置的驅(qū)動器(Deriver For Liquid Crystal Display Apparatus With No OperationalAmplifier”)的美國專利第6,075,524，其揭示另一種液晶顯示器驅(qū)動裝置，該液晶顯示器驅(qū)動裝置建構(gòu)在沒有運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上?？墒牵诖私Y(jié)構(gòu)上，充放電運(yùn)作的大擺蕩所導(dǎo)致較大的通道預(yù)充電電荷耗損仍舊是個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種使用在液晶顯示器裝置的源極驅(qū)動器，其能夠減少制造上的成本以及功率耗損、獲得精確的源極驅(qū)動器輸出以及減少負(fù)載電荷耗損。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種液晶顯示器裝置的源極驅(qū)動器，其用于接收一輸入電壓以及產(chǎn)生輸出一電壓來驅(qū)動數(shù)據(jù)線路。根據(jù)本發(fā)明的源極驅(qū)動器，其中第一與第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用來追蹤該輸入電壓，從而消除在n井制程中的基座效應(yīng)并且使負(fù)載電荷耗損保持固定。該第一以及第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一共同閘極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，其中該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極連接至一輸出端。第一以及第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一共同閘極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，并且該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極連接至一輸出端。一第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一閘極連接至一輸入端以及一源極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極。一第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一源極連接至該電源供應(yīng)端以及一閘極連接至該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極。一第一開關(guān)，其連接于該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。一第二開關(guān)，其連接于該接地端與該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。一第三開關(guān)，其連接于該電源供應(yīng)端與該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。一第四開關(guān)，其連接于該輸入端與一第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管源極之間。一第五開關(guān)，其連接于該電源供應(yīng)端與一第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。一第六開關(guān)，其連接于該接地端與一第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。一第一電容器，其用于接收一控制信號用以提升該N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極的電壓至一個(gè)準(zhǔn)位之上，該準(zhǔn)位至少于該輸入電壓加上N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓，該第一電容器連接于該接地端與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。
根據(jù)本發(fā)明的一特征，該源極驅(qū)動器更包含一第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與一第七開關(guān)。該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一閘極連接至該輸入端以及一源極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極。該第七開關(guān)連接于該接地端與一第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，該源極驅(qū)動器更包含一第九開關(guān)，其連接于該輸入端與該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極間。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，該源極驅(qū)動器更包含一第四N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一閘極連接至一低電壓，一源極連接至該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，以及一汲極連接至該輸出端。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，其中該源極驅(qū)動器更包含一第八開關(guān)，其連接于該輸入端與該輸出端之間。在該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管被操作作為一源極隨耦器之后，該第八開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)(ON)。。
本發(fā)明的液晶顯示器驅(qū)動裝置建構(gòu)于不使用運(yùn)算放大器，以便有效改善上述較大通道預(yù)充電荷耗損問題。
為了讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文特舉本發(fā)明較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1為一現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器驅(qū)動裝置的電路圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器的一實(shí)施例的電路圖；圖3A到圖3H用來解釋圖2和圖4的驅(qū)動器操作的時(shí)序圖(timingdiagrams)；
圖4為圖2的驅(qū)動器的一修正后形式的電路圖；圖5顯示圖2的驅(qū)動器的操作表；圖6為根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器的第二個(gè)實(shí)施例的電路圖；圖7A到圖7I用來解釋圖6驅(qū)動器一第一操作的時(shí)序圖；圖8A到圖8I用來解釋圖6驅(qū)動器一第二操作的時(shí)序圖；圖9A到圖9I用來解釋圖6驅(qū)動器一第三操作的時(shí)序圖；圖10為圖6驅(qū)動器的一修正后形式的電路圖；圖11顯示圖6的驅(qū)動器的操作表。
圖中符號說明101 分壓器102 譯碼器103 驅(qū)動器DL 資料線路R1...R64 電阻D0...D5 接收線PT1...PT5P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1...NT5N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管S1...S9 開關(guān)C1 電容器NP 控制信號Vin輸入電壓Vout輸出電壓具體實(shí)施方式

在描述本發(fā)明較佳實(shí)施例之前，將參照圖1說明一典型的液晶顯示器(LCD)驅(qū)動裝置。如圖所示，該液晶顯示器(LCD)驅(qū)動裝置一般由一分壓器101，一譯碼器102和一連接于一資料線路DL的驅(qū)動器103所構(gòu)成。該資料線路DL亦經(jīng)由薄膜晶體管(未顯示在圖上)連接至像素電極。該分壓器101由電阻(器)R1，R2，...，R64所形成，用以產(chǎn)生多層次電壓。而，該譯碼器102由互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)開關(guān)所構(gòu)成，該開關(guān)設(shè)于連接電阻R1，R2，...，R64的連接線與接收視頻資料信號的接收線D0，D1，...，D5之間的交叉點(diǎn)。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的源極驅(qū)動器(source driver)。在本發(fā)明的源極驅(qū)動器中，第一和第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管被用于追蹤(trace)輸入電壓，從而消除于n井制程中(n-well process)的基座效應(yīng)(body effect)以及保持該負(fù)載電荷損失為定值。該第一和第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1、PT2具有一共同的閘極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1的汲極，且該第二個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2的源極連接至一輸出端。第一和第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1、NT2，具有一共同的閘極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的汲極，且該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2的源極連接至該輸出端。一第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT3具有一閘極連接至一輸入端以及一源極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1的源極。一第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT3具有一汲極連接至該電源供應(yīng)端，以及一閘極連接至該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT3的源極。一第一開關(guān)S1連接于該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT3的源極及該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的汲極間。一第二開關(guān)S2連接于該接地端及該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1的汲極間。一第三開關(guān)S3連接于電源供應(yīng)端及該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT3的汲極間。一第四開關(guān)S4連接于該輸入端及該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的源極間。一第五開關(guān)S5連接于該電源供應(yīng)端及該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2的汲極間。一第六開關(guān)S6連接于該接地端及該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2的汲極。一第一電容器C1，其用于接收一控制信號NP用以提升該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極的電壓至一個(gè)準(zhǔn)位之上，該準(zhǔn)位至少為該輸入電壓加上N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓，該N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管連接于該控制信號端與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。該第一個(gè)電容器C1可使用任何型式電容金屬-絕緣-金屬構(gòu)成(Metal-Insulator-Metal form)或氣隙構(gòu)成(Air-gap form))。
該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT3與該第三和第二開關(guān)S3，S2操作以將該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2閘極上的電壓偏壓至一個(gè)電壓值，該電壓值與輸入電壓之差等于該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1的臨界電壓以及第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT3的臨界電壓的和。該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT3與該第四和第一開關(guān)S4，S1操作以將該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2閘極的電壓偏壓至一個(gè)電壓值，該電壓值與輸入電壓之差等于該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1臨界電壓。該第六開關(guān)S6用來操作該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2作為一源極隨耦器，使得與該第一及第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體PT1、PT2的共同閘極電壓相差該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2的臨界電壓的電壓值被輸出做為輸出端的輸出電壓。該第五開關(guān)S5用以操作該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2作為一源極隨耦器，使得與該第一及第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體NT1、NT2的共同閘極電壓相差該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2的臨界電壓的電壓值被輸出做為輸出端的輸出電壓。
本發(fā)明的源極驅(qū)動器，其更包含一第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4及一第七開關(guān)。該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4具有一閘極連接至該輸入端，及一源極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的源極。該第七個(gè)開關(guān)S7連接于該接地端及該第四個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4的汲極間。此外，本發(fā)明的該源極驅(qū)動器可更包含一第四N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT4，該NT4具有一閘極連接至一低電壓控制信號lowV，一源極連接至該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2的汲極，以及一汲極連接至該輸出端。
圖3A，3B，3C，3D，3E，3F，3G和3H顯示雙資料輸出周期(two-dataoutput period)，其用以說明圖2的驅(qū)動器的操作。
首先，在時(shí)間t0，如圖3B所示，該開關(guān)S1和S2二者皆呈開啟狀態(tài)(ON)。該晶體管PT1和PT2閘極的偏壓V1皆為0伏特。又，該晶體管NT1和NT2的閘極的偏壓V2為VDD-Vthp4伏特。
其次，在時(shí)間t1，如圖3B和3C中所示，該開關(guān)S1和S2呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)并且控制信號NP在開啟的狀態(tài)下，用于提升該第一個(gè)N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的汲極的電壓至一電壓高于任何預(yù)先定義的伽瑪電壓加上該N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。同時(shí)，該開關(guān)S3和S7以及晶體管PT4(若PT4和S7存在)呈開啟狀態(tài)(ON)，這樣偏壓V1和V2則變成V1＝Vin-Vthn3+Vthp1V2＝Vin+Vthn1+Vthp4其中該Vthp1為該晶體管PT1的臨界電壓，Vthn3為該晶體管NT3的臨界電壓，Vthn1為該晶體管NT1的臨界電壓以及Vthp4為該晶體管PT4的臨界電壓。
接著，在時(shí)間t2，如圖3D和3E中所示，該開關(guān)S4和S6在開啟的狀態(tài)下，如此偏壓V2變成V2＝Vin+Vthn1在此狀況下，因?yàn)樵摼w管PT2作為一源極隨耦器，則該輸出電壓Vout變成Vout＝Vin-Vthn3+Vthp1-Vthp2其中該Vthp2為該晶體管PT2的臨界電壓。
請注意，該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4以及第七開關(guān)S7，在本發(fā)明中并非必要。如果該第四個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4和該第七個(gè)開關(guān)S7都不存在，則該時(shí)間t1和t2的操作將會有一些不同如后所述。
在該時(shí)間t1，如圖3C和3F中所示，該開關(guān)S3在開啟的狀態(tài)下，如此偏壓V1變成。
V1＝Vin-Vthn3+Vthp1接著，在該時(shí)間t2，如圖3D和3E中所示，該開關(guān)S4和S6在開啟的狀態(tài)下，如此偏壓V2變成。
V2＝Vin+Vthn1在此狀況下，因?yàn)榫w管PT2作為一源極隨耦器，則該輸出電壓Vout變成Vout＝Vin-Vthn3+Vthp1-Vthp2其中該Vthp2為該晶體管PT2的臨界電壓。
在該時(shí)間t2時(shí)，無論有無該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4和該第七開關(guān)S7，該偏壓V2都是相同的。然而，如果本發(fā)明的源極驅(qū)動器不具有該第四個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4和第七個(gè)開關(guān)S7，則會有大電流產(chǎn)在輸入端。因此，如果Vthp1近似于Vthp2，則該輸出電壓將會變成VoutVin-Vthn3請注意，如果該晶體管PT1和PT2在外形互相接近，以及該晶體管PT1和PT2的尺寸是彼此相同的，則該臨界電壓Vthp1可以大致等同于該臨界電壓Vthp2。
接著，在該時(shí)間t3，如圖3G中所示，該開關(guān)S5在開啟的狀態(tài)下。在此狀態(tài)下，因?yàn)樵摼w管NT2作為一源極隨耦器，則輸出電壓Vout變成Vout＝Vin+Vthn1-Vthn2其中該Vthp2為該晶體管NT2的臨界電壓。因此，如果Vthn1近似于Vthn2，則輸出電壓將會變成VoutVin因此，在第一個(gè)實(shí)施例中，該輸出電壓Vout可等于輸入電壓Vin，且借助將作為一個(gè)源極隨耦器的晶體管NT2與晶體管PT2的結(jié)合，可展現(xiàn)出一個(gè)高準(zhǔn)確性電壓緩沖(high accuracy voltage buffer)。
又注意，在典型的n-井制程中，因?yàn)樵揚(yáng)通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器無法追蹤超低伽瑪(the ultra low gamma)電壓，所以當(dāng)視訊數(shù)據(jù)選取該超低伽瑪電壓時(shí)，較佳是將一個(gè)以上的N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管接至接地端。當(dāng)輸入電壓小于該晶體管PT2的臨界電壓時(shí)，該第四個(gè)N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用以將該輸出電壓拉至接地電位(ground)。該時(shí)間t5到t8的操作重復(fù)時(shí)間t0到t3的操作。
如圖4所示為圖2驅(qū)動器的一修改后的形式的電路圖，該源極驅(qū)動器更包含一第八個(gè)開關(guān)S8連接在輸入端和輸出端之間。如圖3H所示，在操作第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT2或者第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT2作為一源極隨耦器之后，該第八開關(guān)處于開啟的狀態(tài)下。由于當(dāng)Vout接近于Vin時(shí)，該源極隨耦器的低驅(qū)動能力，使得使用該第八個(gè)開關(guān)S8能達(dá)到準(zhǔn)確的最佳值(目標(biāo)值)。使用開關(guān)S8的另一個(gè)原因是彌補(bǔ)輸出電壓Vout和其最佳值之間的差，該差導(dǎo)因于該晶體管NT1和NT2之間臨界電壓之差。舉例來說，圖4驅(qū)動器的操作狀態(tài)呈現(xiàn)于圖3A到圖3H中。在該時(shí)間t2到時(shí)間t4的一個(gè)周期期間內(nèi)，其輸出電壓Vout被表示成Vout＝Vin+Vthn1-Vthn2
在這種情況下，若Vthn1和Vthn2之間有差異，則輸出電壓Vout與最佳值(亦即Vin)的偏離用ΔV來表示。接著，在時(shí)間t4，該開關(guān)S5和S6皆是呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)且該開關(guān)S8呈開啟的狀態(tài)，以便該輸出電壓Vout將被以具有相同灰色(gray)輸出電壓的源極輸出取其平均且最后將相等于輸入電壓Vin，既然時(shí)間若是夠長則ΔV的值夠小。即使S8周期不夠長，每個(gè)具有相同灰色(gray)輸出的源極輸出仍然可以取其平均，且與最佳值偏離的ΔV能被相反的極性補(bǔ)償互相抵銷，既然相反極性的源極輸出將在相同順序從其理想值補(bǔ)償。因此在圖4中，輸出電壓Vout的準(zhǔn)確度借助將開關(guān)S8開啟而提升。該源極驅(qū)動器更包含一第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5以及第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5，其中該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5具有一源極連接至輸出端，一汲極連接至該電源供應(yīng)端及一閘極連接至輸入端，該第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5具有一源極連接至輸出端，一汲極連接至接地端，及一閘極連接至輸入端。該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5以及第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5，其在第一步驟于接近目標(biāo)值時(shí)，用以充放電該源極輸出。在該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5以及第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5的幫助之下，該源極輸出可以被操作得更準(zhǔn)確。
圖5顯示圖2驅(qū)動器的操作表。圖5所示的驅(qū)動器操作可以借助邏輯電路(未示于圖2)輕易地加以安排。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的的源極驅(qū)動器。圖6的構(gòu)成與該圖2大致相同，其間主要的不同將敘述如下。本發(fā)明第二實(shí)施例的源極驅(qū)動器必須要有該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4及第七開關(guān)。此外，一第八開關(guān)S8連接于該輸入端以及該第一個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT1的源極。
因?yàn)樵揚(yáng)通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器無法追蹤低伽瑪(low gamma)電壓，所以仍然需要N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器來追蹤低伽瑪電壓。舉例來說，該V0表示最大的伽瑪電壓，而V63表示最小的伽瑪電壓。V1，V2，...V62伽瑪電壓連續(xù)遞減。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動器將伽瑪電壓分離成三個(gè)部分，第I個(gè)部分的伽瑪電壓在V0到V7之間，第II個(gè)部分的伽瑪電壓在V8到V55之間，第III個(gè)部分的伽瑪電壓在V56到V63之間。
圖7A到圖7F所示為用來解釋圖6驅(qū)動器第I部分的第一個(gè)操作的時(shí)序圖(timing diagrams)。該開關(guān)S4在第1部分和第2部分總是呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)。
首先，在時(shí)間t0，如圖7B顯示，該開關(guān)S1和S2二者皆呈開啟狀態(tài)(ON)。該晶體管PT1和PT2的閘極的偏壓V1皆為0伏特。又，該晶體管NT1和NT2的閘極的偏壓V2為VDD-Vthp3伏特。
接著，在時(shí)間t1，如圖7B，圖7C和圖7E所示，其該開關(guān)S1和S2呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)以及開關(guān)S3和S7呈開啟狀態(tài)(ON)。另外，該控制信號NP是在開啟的狀態(tài)，用于升高該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的汲極電壓至一個(gè)準(zhǔn)位之上，該準(zhǔn)位為輸入電壓加上第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的臨界電壓以及第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4的臨界電壓。同時(shí)，該偏壓V2變成V2＝Vin+Vthn1+Vthn4接著，在時(shí)間t2，如圖7F所示，該開關(guān)S3和S7呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)，且該開關(guān)S9在開啟的狀態(tài)下，如此偏壓V1變成。
V1＝Vin+Vthp1在這期間開關(guān)S5在開啟的狀態(tài)下，此狀況下，因?yàn)樵摼w管NT2作為一源極隨耦器，則其輸出電壓Vout變成Vout＝Vin+Vthn1+Vthp4-Vthn2因此，如果Vthn1近似于Vthn2，則該輸出電壓Vout將被置換為VoutVin+Vthp4請注意該Vin+Vthp4的最大可能電壓準(zhǔn)位為電源所提供的電壓。
接著，在時(shí)間t3，如圖7D及7G所示，該開關(guān)S5呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)，而該開關(guān)S6在開啟的狀態(tài)下，此狀況下，因?yàn)樵摼w管PT2作為一源極隨耦器，則其輸出電壓Vout變成Vout＝Vin+Vthp1-Vthp2其中Vthp2為該晶體管PT2的臨界電壓，如果Vthn1近似于Vthp2，則其輸出電壓Vout將會變成VoutVin請注意，如果該晶體管PT1和PT2在外形互相接近，以及該晶體管PT1和PT2的尺寸大致與彼此相同，則該臨界電壓Vthp1能近似相同于臨界電壓Vthp2。又請注意，在一般的n-井制程中，因?yàn)樵揚(yáng)通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器無法追蹤超低伽瑪(γ)電壓，所以當(dāng)該超低伽瑪(γ)電壓被視訊資料所選取到時(shí)，該N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管此時(shí)最好接至接地端。當(dāng)輸入電壓Vin小于該晶體管PT2的臨界電壓時(shí)，該第四個(gè)N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用于將該輸出電壓拉至接地電位。時(shí)間t5到時(shí)間t8的操作重復(fù)時(shí)間t0到時(shí)間t3的操作。
圖8A到圖8F所示為用來解釋圖6驅(qū)動器第II部分的第二個(gè)操作的時(shí)序圖(timing diagrams)。在此第II部分與第I部分在驅(qū)動器的操作上是相似的，除了在開關(guān)S5保持開啟的期間關(guān)系式(Vin+Vthp4)可以被維持。
圖9A到圖9F所示為用來解釋圖6驅(qū)動器第III部分的第三個(gè)操作的時(shí)序圖(timing diagrams)。因?yàn)閂56和V63之間的第III部分的低伽瑪電壓，又該P(yáng)通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器無法精確的追蹤該低伽瑪電壓，因此該N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極隨耦器主要用來追蹤該低伽瑪電壓。開關(guān)S9在第III部分總是保持在關(guān)閉狀態(tài)(OFF)。
首先，在時(shí)間t0，如圖9B中所示，該開關(guān)S1和S2二者皆呈開啟狀態(tài)(ON)。該晶體管PT1和PT2的閘極的偏壓V1皆為0伏特。又，該晶體管NT1和NT2的閘極的偏壓V2為VDD-Vthp3伏特。
接著，在時(shí)間t1，如該圖9B和圖9C中所示，該開關(guān)S1和S2呈關(guān)閉狀態(tài)(OFF)以及開關(guān)S3和S7呈開啟狀態(tài)(ON)。另外，該控制信號NP是在開啟的狀態(tài)，用于升高該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的汲極電壓至一準(zhǔn)位，該準(zhǔn)位為輸入電壓加上第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT1的臨界電壓以及第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT4的臨界電壓。
接著，在時(shí)間t2，如圖9D和圖9F中所示，該開關(guān)S4在開啟的狀態(tài)下，如此偏壓V1和V2則變成。
V1＝Vin++Vthp1-Vthn3V2＝Vin+Vthn1在這期間下，開關(guān)S6在開啟的狀態(tài)下，因?yàn)樵摼w管PT2作為一源極隨耦器，則其輸出電壓Vout變成Vout＝Vin+Vthp1-Vthn3-Vthp2其中Vthp2為該晶體管PT2的臨界電壓，因此，如果Vthp1近似于Vthp2，則其輸出電壓將會變成
VoutVin-Vthn3請注意，如果該晶體管PT1和PT2在外形互相接近的，以及該晶體管PT1和PT2的尺寸大致是彼此相同的，則該臨界電壓Vthp1能近似相同于臨界電壓Vthp2。
接著，在該時(shí)間t3，如圖9G中所示，該開關(guān)S5在開啟的狀態(tài)下。因?yàn)樵摼w管NT2當(dāng)成一源極隨耦器，則其輸出電壓Vout變成Vout＝Vin+Vthn1-Vthn2其中Vthn2為該晶體管NT2的臨界電壓。因此，如果Vthn1近似于Vthn2，則其輸出電壓將會變成VoutVin圖10所示為圖6驅(qū)動器的修改后的形式的電路圖，該源極驅(qū)動器更包括連接在輸入端和輸出端之間的第八個(gè)開關(guān)S8。如圖7H，8H和9H所示，在該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管被操作作為一源極隨耦器之后，該第八開關(guān)S8轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)(ON)。由于當(dāng)Vout接近于Vin時(shí)，該源極隨耦器的低驅(qū)動能力，使用該第八個(gè)開關(guān)能達(dá)到該準(zhǔn)確較佳的值(目標(biāo)值)。而使用開關(guān)S8的另一個(gè)原因由圖4所來描述，該源極驅(qū)動器，更包含一第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5以及第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5，其中該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5具有一源極連接至輸出端，一汲極連接至電源供應(yīng)端及一閘極連接至該輸入端。該第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5具有一源極連接至輸出端，一汲極連接至接地端，及一閘極連接至輸入端。該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管NT5以及第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管PT5，用于更準(zhǔn)確輸出電壓。
第11圖顯示圖6驅(qū)動器的操作表。雖然該驅(qū)動器的操作不同于部分I，II到部分III，圖7-9的驅(qū)動器的操作仍然能夠簡單的借助邏輯電路(未示于圖中)加以安排。亦即，在該部分I，II到部分III中，開關(guān)S5和S6或者S4和S8之間，能簡單的用多任務(wù)器(multiplexer)加以實(shí)現(xiàn)。
如此，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，輸出電壓Vout可等于輸入電壓Vin并且借助作為源極隨耦器的晶體管PT2結(jié)合作為源極隨耦器的晶體管NT2，其可展示出高電流供應(yīng)能力(high current)。
在上述所提到的實(shí)施例中，P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管可以是其它閘極隔絕式(gate insulation type)的P通道晶體管，且N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管可以是其它閘極隔絕式的N通道晶體管。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵擈?qū)動器不需具有需大量元件的運(yùn)算放大器且根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用于液晶顯示器的新穎的驅(qū)動器電路設(shè)計(jì)可適當(dāng)?shù)氖褂镁AIC制程，該驅(qū)動器的芯片尺寸也可減少，由此不僅降低制造成本而且降低功率損耗。
雖然本發(fā)明已以前述較佳實(shí)施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書的范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種源極驅(qū)動器，其用于接收一輸入電壓以及產(chǎn)生一輸出電壓用于驅(qū)動一數(shù)據(jù)線路，其特征在于，包含一接地端；一電源端；一用于接收該輸入電壓的輸入端；一用于產(chǎn)生該輸出電壓的輸出端；一第一以及一第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其各有一閘極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極連接至該輸出端；一第一以及一第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其各有一閘極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極連接至該輸出端；一第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一閘極連接至該輸入端以及一源極連接至該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極；一第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一汲極連接至該電源供應(yīng)端以及一閘極連接至該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極；一第一開關(guān)，其連接于該第三P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間；一第二開關(guān)，其連接于該接地端與該第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間；一第三開關(guān)，其連接于該電源供應(yīng)端與該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間；一第四開關(guān)，其連接于該輸入端與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管源極之間；一第五開關(guān)，其連接于該電源供應(yīng)端與該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間；一第六開關(guān)，其連接于該接地端與該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間；以及一第一電容器，其連接于一控制信號端與該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，該第一電容器被操作以提升該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極的電壓至一個(gè)準(zhǔn)位之上，該準(zhǔn)位至少為輸入電壓加上N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，第三以及第二開關(guān)操作以將一電壓(Vin+Vthp1-Vthn3)偏壓于該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的閘極上，其中Vin為輸入電壓，Vthp1為第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓，Vthn3為第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，第四以及第一開關(guān)操作以將一電壓(Vin+Vthn1)偏壓于該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的閘極上，其中Vin為輸入電壓，Vthn1為第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中該第六開關(guān)用來操作該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以作為源極隨耦器。
6.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中該第五開關(guān)用來操作該第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以作為源極隨耦器。
7.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，更包含一第四N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一源極連接至第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，與一汲極連接至輸出端，其中在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)輸入電壓小于晶體管的臨界電壓，該第四N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管將輸出電壓拉至接地電位。
8.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一閘極連接至該輸入端與一源極連接至該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極；以及一第七開關(guān)，其連接于該接地端與該第四P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管汲極之間。
9.如權(quán)利要求8所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第九開關(guān)連接于該輸入端與該第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極間。
10.如權(quán)利要求9所述的源極驅(qū)動器，其中當(dāng)該第四開關(guān)與第九開關(guān)分別同時(shí)保持在關(guān)閉狀態(tài)及開啟狀態(tài)，然后該第五開關(guān)與第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)，以操作該第二N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器。
11.如權(quán)利要求10所述的源極驅(qū)動器，其中在該第五開關(guān)與第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)一段時(shí)間之后，該第五開關(guān)以及第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)及開啟狀態(tài)，以操作該第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器。
12.如權(quán)利要求9所述的源極驅(qū)動器，其中當(dāng)該第四開關(guān)與第九開關(guān)分別同時(shí)保持在開啟狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)，然后該第五開關(guān)以及第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)及開啟狀態(tài)，以操作該第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器。
13.如權(quán)利要求12所述的源極驅(qū)動器，其中在該第五開關(guān)以及第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)及開啟狀態(tài)一段時(shí)間之后，該第五開關(guān)以及第六開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)，以操作該第二N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器。
14.如權(quán)利要求9所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第八開關(guān)連接于該輸入端與該輸出端之間，在該第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管或第二N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管被操作作為一源極隨耦器之后，該第八開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求9所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第四N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管，其具有一源極連接至第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極，與一汲極連接至該輸出端，其中在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)輸入電壓小于晶體管的臨界電壓，該第四N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用于大致將輸出電壓拉至接地電位。
16.如權(quán)利要求9所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第五N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管與一第五P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該第五N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一源極連接至該輸出端，一汲極連接至該電源供應(yīng)端，與一閘極連接至該輸入端，并且該第五P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一源極連接至該輸出端，一汲極連接至該接地端，與一閘極連接至該輸入端。
17.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中在該第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管的閘極被偏壓至(Vin-Vthn3+Vthp1)的電壓準(zhǔn)位以上之后，該第六與第五開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)以及關(guān)閉狀態(tài)，以操作該第二P通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器，其中Vin為輸入電壓，Vthp1為第一P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓，Vthn3為第三N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。
18.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其中在該第二N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管的閘極被偏壓至(Vin+Vthn1)的電壓準(zhǔn)位以上之后，該第六以及第五開關(guān)分別轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)以及開啟狀態(tài)，以操作該第二N通道氧化物半導(dǎo)體晶體管作為一源極隨耦器，其中Vin為輸入電壓，Vthn1為第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓。
19.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第八開關(guān)連接于該輸入端與該輸出端之間，在該第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管被操作作為一源極隨耦器之后，該第八開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求1所述的源極驅(qū)動器，其更包含一第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與一第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該第五N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一源極連接至該輸出端，一汲極連接至該電源供應(yīng)端，與一閘極連接至該輸入端，并且該第五P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有一源極連接至該輸出端，一汲極連接至該接地端，與一閘極連接至該輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示器的低功率源極驅(qū)動器，用于在液晶顯示器裝置上接收一輸入電壓與產(chǎn)生一輸出電壓來驅(qū)動一數(shù)據(jù)線路，根據(jù)本發(fā)明的源極驅(qū)動器，第一與第二P通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管共同用以作為一主要的源極隨耦器來追蹤該輸入電壓，藉此排除基座效應(yīng)(body effect)并且使負(fù)載電荷耗損保持固定，第一與第二N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用以作為一次要的源極隨耦器，一電容器用于提升該第一N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的汲極的電壓至一個(gè)準(zhǔn)位之上，該準(zhǔn)位至少為輸入電壓加上N通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓，另外，當(dāng)輸出電壓近似輸入電壓時(shí)，一額外的開關(guān)被用來達(dá)到精確輸出電壓。
文檔編號G09G3/00GK1581275SQ031534
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者邱明正 申請人:奇景光電股份有限公司