應用于顯示裝置的位準移位器電路的制作方法
【專利摘要】一種應用于顯示裝置的位準移位器電路，包含輸入端、第一輸出端、第二輸出端、輸入級、第一控制偏壓單元、第二控制偏壓單元及輸出級。輸入級包含第一及第二晶體管，其閘極均耦接輸入端。第一控制偏壓單元包含第三及第四晶體管，分別耦接第一及第二晶體管且其閘極均受第一偏壓控制。輸出級包含第五及第六晶體管，分別耦接第三及第四晶體管且其閘極分別耦接第一及第二輸出端。第二控制偏壓單元包含第七及第八晶體管，分別耦接第五及第六晶體管且其閘極均受第二偏壓控制。
【專利說明】
應用于顯示裝置的位準移位器電路
技術領域
[0001]本發(fā)明與位準移位器(LevelShifter)有關，尤其是關于一種應用于顯示裝置的驅(qū)動IC中的位準移位器電路。
【背景技術】
[0002]—般而言，位準移位器電路可算是液晶顯示裝置的驅(qū)動IC中最主要的電路之一。無論是源極驅(qū)動IC或是閘極驅(qū)動1C，每一個驅(qū)動IC均需設置有位準移位器電路來對輸入信號的電壓位準進行調(diào)整，使其轉(zhuǎn)換為具有高電壓的輸出信號，以滿足液晶顯示裝置運作時的需求。因此，就液晶顯示裝置的驅(qū)動IC的整體效能及生產(chǎn)成本而言，位準移位器電路的確扮演著相當關鍵性的角色。
[0003]請參照圖1，圖1為一般最常見的位準移位器電路的示意圖。如圖1所示，由于連接至位準移位器電路I的輸入端IN的第一晶體管Ml及第二晶體管M2均屬于具有高臨界電壓(Threshold Voltage)的高電壓晶體管元件，需具有較高的寬/長比(W/L Rat1)，導致在輸入信號Sin發(fā)生位準變化時，會有較大的瞬態(tài)電流(Transient Current)產(chǎn)生。
[0004]在最差的情況下，當具有高臨界電壓的第一晶體管Ml及第二晶體管M2的閘極分別接收到具有很低電壓的輸入信號SlN及其反相信號時，第一晶體管Ml及第二晶體管M2將無法順利被啟動，因而導致位準移位器電路I無法正常運作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出一種應用于顯示裝置的位準移位器電路，以有效解決現(xiàn)有技術所遭遇到的上述種種問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種位準移位器電路。于此實施例中，位準移位器電路應用于顯示裝置的驅(qū)動電路，用以將具有第一電壓的輸入信號轉(zhuǎn)換為具有第二電壓的輸出信號。位準移位器電路包含輸入端、第一輸出端、第二輸出端、輸入級(Input Stage)、第一控制偏壓單元(Control Bias Unit)、輸出級(Output Stage)及第二控制偏壓單元。[0007 ]輸入端用以接收輸入信號。第一輸出端及第二輸出端用以分別輸出輸出信號。輸入級包含第一晶體管及第二晶體管。第一晶體管及第二晶體管的閘極均耦接輸入端。第一控制偏壓單元包含第三晶體管及第四晶體管。第三晶體管及第四晶體管分別耦接第一晶體管及第二晶體管，并且第三晶體管及第四晶體管的閘極均受第一偏壓所控制。
[0008]輸出級包含第五晶體管及第六晶體管。第五晶體管及第六晶體管分別耦接第三晶體管及第四晶體管，并且第五晶體管及第六晶體管的閘極分別耦接第一輸出端及第二輸出端。第二控制偏壓單元包含第七晶體管及第八晶體管。第七晶體管及第八晶體管分別耦接第五晶體管及第六晶體管，并且第七晶體管及第八晶體管的閘極均受第二偏壓所控制。第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管及第四晶體管為N型晶體管且第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管及第八晶體管為P型晶體管。
[0009]于一實施例中，第一晶體管及第二晶體管的閘極分別接收到輸入信號及其反相信號而被啟動。
[0010]于一實施例中，第二電壓大于第一電壓。
[0011]于一實施例中，輸入級中的第一晶體管及第二晶體管的臨界電壓值小于第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管及第八晶體管的臨界電壓值。
[0012]于一實施例中，輸入級中的第一晶體管及第二晶體管的寬/長比(W/LRat1)小于第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管及第八晶體管的寬/長比。
[0013]于一實施例中，第一晶體管、第三晶體管、第五晶體管及第七晶體管彼此串聯(lián)于工作電壓與接地電壓之間。
[0014]于一實施例中，第二晶體管、第四晶體管、第六晶體管及第八晶體管彼此串聯(lián)于工作電壓與接地電壓之間。
[0015]于一實施例中，顯示裝置的驅(qū)動電路為源極驅(qū)動器電路(Source DriverCircuit)或閘極驅(qū)動器電路(Gate Driver Circuit) ο
[0016]于一實施例中，第一輸出端及第二輸出端耦接至顯示裝置的驅(qū)動電路中的多個高電壓元件之間。
[ΟΟΠ]于一實施例中，多個高電壓元件為輸出緩沖器(Output Buffer)或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-analog converter,DAC)ο
[0018]相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所提出的位準移位器電路應用于顯示裝置的源極驅(qū)動IC或閘極驅(qū)動IC中，位準移位器電路包含兩組控制偏壓單元并通過第二控制偏壓來進行消耗功率的控制。由于本發(fā)明所提出的位準移位器電路的輸入級中的第一晶體管及第二晶體管均屬于具有低臨界電壓的低電壓晶體管元件，故可具有較小的寬/長比(W/L Rat1)，搭配適當?shù)牡诙刂破珘?，而能在輸入信號發(fā)生位準變化時抑制瞬態(tài)電流(T r a n s i e n tCurrent)的大小。即使輸入至位準移位器電路的輸入信號的電壓很低，具有低臨界電壓的第一晶體管及第二晶體管仍能順利被啟動，使得整個位準移位器電路仍能維持正常運作。
[0019]此外，由于本發(fā)明所提出的位準移位器電路的輸入級中的第一晶體管及第二晶體管的寬/長比較現(xiàn)有技術中的第一晶體管及第二晶體管的寬/長比來得小，故能有效縮減整個位準移位器電路的布局面積達17%左右，以節(jié)省成本。
[0020]綜上所述，本發(fā)明所提出的位準移位器電路可應用于液晶顯示裝置的驅(qū)動電路并能夠有效降低生產(chǎn)成本及提升整體效能，明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術中的位準移位器電路。
[0021]關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明【具體實施方式】及所附附圖得到進一步的了解。
【附圖說明】
[0022]圖1為傳統(tǒng)上最常見的位準移位器電路的示意圖。
[0023]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的位準移位器電路的示意圖。
[0024]圖3A至圖3C分別為輸入信號、輸出信號及瞬態(tài)電流的波形圖。
[0025]主要組件符號說明
[0026]1、2位準移位器電路
[0027]20輸入級
[0028]21第一控制偏壓單元
[0029]22第二控制偏壓單元
[0030]23輸出級[0031 ]IN輸入端
[0032]OUT第一輸出端
[0033]OUTB第二輸出端
[0034]Ml?M8第一晶體管?第八晶體管
[0035]VDD工作電壓
[0036]VN第一偏壓
[0037]VP第二偏壓
[0038]GND接地電壓
[0039]INV反相器
[0040]Sin輸入信號
[0041]Sout第一輸出信號[0〇42]Soutb第二輸出信號
[0043]T 時間
[0044]Itr瞬態(tài)電流
【具體實施方式】
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例為一種位準移位器電路。于此實施例中，位準移位器電路應用于顯示裝置的驅(qū)動1C，例如源極驅(qū)動器(Source Driver)IC或閘極驅(qū)動器(Gate Driver)IC，用以將具有較低電壓位準的輸入信號轉(zhuǎn)換為具有較高電壓位準的輸出信號，但不以此為限。
[0046]請參照圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的位準移位器電路的示意圖。于此實施例中，位準移位器電路2將具有第一電壓的輸入信號Sin轉(zhuǎn)換為具有第二電壓的輸出信號SciUT及SciUTB，其中第二電壓大于第一電壓，使得具有較高電壓的輸出信號能滿足液晶顯示裝置運作時的需求。
[0047 ] 如圖2所示，位準移位器電路2包含輸入端IN、第一輸出端OUT、第二輸出端OUTB、反相器INV、輸入級20、第一控制偏壓單元21、第二控制偏壓單元22及輸出級23。其中，輸入級20、第一控制偏壓單元21、輸出級23及第二控制偏壓單元22串接于工作電壓VDD與接地電壓GND之間。
[0048]于此實施例中，輸入級20包含第一晶體管Ml及第二晶體管M2;第一控制偏壓單元21包含第三晶體管M3及第四晶體管M4;第二控制偏壓單元22包含第七晶體管M7及第八晶體管M8;輸出級23包含第五晶體管M5及第六晶體管M6。
[0049]第一晶體管M1、第三晶體管M3、第五晶體管M5及第七晶體管M7彼此串聯(lián)于工作電壓VDD與接地電壓GND之間；第二晶體管M2、第四晶體管M4、第六晶體管M6及第八晶體管M8彼此串聯(lián)于工作電壓VDD與接地電壓GND之間。
[°°50]于實際應用中，第一晶體管Ml、第二晶體管M2、第三晶體管M3及第四晶體管M4可以是N型晶體管且第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7及第八晶體管M8可以是P型晶體管，但不以此為限。至于反相器INV的輸入端耦接于輸入端IN與第一晶體管Ml的閘極之間且反相器INV的輸出端耦接至第二晶體管M2的閘極。
[0051]需說明的是，相對來說，輸入級20中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2具有較低的臨界電壓值，而第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7及第八晶體管M8則具有較高的臨界電壓值。也就是說，輸入級20中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2的臨界電壓值會小于位準移位器電路2中的其他晶體管(第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7及第八晶體管M8)的臨界電壓值，但不以此為限。
[0052]因此，即使第一晶體管Ml及第二晶體管M2的閘極所接收到的輸入信號Sin的電壓很低，但臨界電壓值很小的第一晶體管Ml及第二晶體管M2仍能順利被啟動，使得位準移位器電路2能夠正常運作，而不會像圖1所示的現(xiàn)有技術中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2無法順利被啟動而導致位準移位器電路I無法正常運作。
[0053]此外，由于輸入級20中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2的臨界電壓值會小于位準移位器電路2中的其他晶體管(第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7及第八晶體管M8)的臨界電壓值，因此，輸入級20中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2的寬/長比(W/L Rat1)可小于位準移位器電路2中的其他晶體管(第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7及第八晶體管M8)的寬/長比，但不以此為限。實際上，具有任何寬/長比的金氧半場效晶體管(MOSFET)均可應用于本發(fā)明中，但不以此為限。
[0054]輸入級20中的第一晶體管Ml的閘極直接耦接至輸入端IN，而第二晶體管M2的閘極則通過反相器INV耦接至輸入端IN。當具有超低電壓的輸入信號Sin被輸入至輸入端IN時，第一晶體管Ml的閘極會接收到此一具有超低電壓的輸入信號Sin。由于第一晶體管Ml具有很低的臨界電壓值，因此，第一晶體管Ml仍能順利被啟動。
[0055]至于第二晶體管M2的閘極則會接收到經(jīng)反相器INV反相處理后的輸入信號Sin的反相信號，雖然輸入信號Sin的反相信號亦具有超低的電壓，但由于第二晶體管M2亦具有很低的臨界電壓值，因此，第二晶體管M2仍能順利被啟動。
[0056]第一控制偏壓單元21中的第三晶體管M3及第四晶體管M4分別耦接第一晶體管Ml及第二晶體管M2，并且第三晶體管M3及第四晶體管M4的閘極均受第一偏壓VN所控制。需說明的是，即使第一晶體管Ml及第二晶體管M2屬于低電壓元件，只要適當?shù)剡x擇去耦合(Decoupling)且容易控制的第一偏壓VN，就不致于會發(fā)生燒毀(Burn-out)的現(xiàn)象。
[0057 ]輸出級23中的第五晶體管M5及第六晶體管M6分別耦接第三晶體管M3及第四晶體管M4，并且第五晶體管M5及第六晶體管M6的閘極分別耦接第一輸出端OUT及第二輸出端0UTB，并由第一輸出端OUT及第二輸出端OUTB分別輸出第一輸出信號Squt及第二輸出信號Soutb ο
[0058]于實際應用中，由于位準移位器電路2可應用于顯示裝置的驅(qū)動IC中，故位準移位器電路2的第一輸出端OUT及第二輸出端OUTB可耦接至驅(qū)動IC中的多個高電壓元件之間，例如耦接至驅(qū)動IC中的多個輸出緩沖器(Output Buffer)或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)之間，但不以此為限。
[0059]第七晶體管M7及第八晶體管M8分別耦接第五晶體管M5及第六晶體管M6，并且第七晶體管M7及第八晶體管M8的閘極均受第二偏壓VP所控制。實際上，位準移位器電路2的消耗功率大小會受到第二偏壓VP所控制，但不以此為限。
[0060]接著，請參照圖3A至圖3C，圖3A至圖3C分別為輸入信號、輸出信號及瞬態(tài)電流的波形圖。如圖3A所示，在時間T時，輸入信號Sin發(fā)生電壓位準的變化，從原本的低位準轉(zhuǎn)換為高位準。
[0061]此時，如圖3B所示，在時間T時，輸出信號Squt亦會開始從原本的低位準轉(zhuǎn)換為高位準，但輸出信號Sciut的上升斜率不像輸入信號Sin那么陸，亦即輸出信號Sciut的轉(zhuǎn)換速率較輸入信號Sin的轉(zhuǎn)換速率來得低。
[0〇62]此外，如圖3C所示，由于輸入級20中的第一晶體管Ml及第二晶體管M2具有較小的寬/長比，因此，當輸入信號Sin在時間T從原本的低位準轉(zhuǎn)換為高位準時，瞬態(tài)電流I?的大小會受到一定程度的抑制，而不會有瞬間暴沖的現(xiàn)象發(fā)生。
[0063]相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所提出的位準移位器電路包含兩組控制偏壓單元并通過第二控制偏壓來進行消耗功率的控制。由于本發(fā)明所提出的位準移位器電路的輸入級中的第一晶體管及第二晶體管均屬于具有低臨界電壓的低電壓晶體管元件，故可具有較小的寬/長比，搭配適當?shù)牡诙刂破珘海茉谳斎胄盘柊l(fā)生位準變化時抑制瞬態(tài)電流的大小。即使輸入至位準移位器電路的輸入信號的電壓很低，具有低臨界電壓的第一晶體管及第二晶體管仍能順利被啟動，使得整個位準移位器電路仍能維持正常運作。
[0064]此外，由于本發(fā)明所提出的位準移位器電路的輸入級中的第一晶體管及第二晶體管的寬/長比較現(xiàn)有技術中的第一晶體管及第二晶體管的寬/長比來得小，故能有效縮減整個位準移位器電路的布局面積達17%左右，以節(jié)省成本。
[0065]綜上所述，本發(fā)明所提出的位準移位器電路可應用于液晶顯示裝置的驅(qū)動電路并能夠有效降低生產(chǎn)成本及提升整體效能，明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術中的位準移位器電路。
[0066]由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所公開的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種位準移位器電路，應用于一顯示裝置的一驅(qū)動電路，用以將具有一第一電壓的一輸入信號轉(zhuǎn)換為具有一第二電壓的一輸出信號，其特征在于，該位準移位器電路包含: 一輸入端，用以接收該輸入信號； 一第一輸出端及一第二輸出端，用以分別輸出該輸出信號； 一輸入級，包含一第一晶體管及一第二晶體管，該第一晶體管及該第二晶體管的閘極均親接該輸入端； 一第一控制偏壓單元，包含一第三晶體管及一第四晶體管，該第三晶體管及該第四晶體管分別耦接該第一晶體管及該第二晶體管，并且該第三晶體管及該第四晶體管的閘極均受一第一偏壓所控制； 一輸出級，包含一第五晶體管及一第六晶體管，該第五晶體管及該第六晶體管分別耦接該第三晶體管及該第四晶體管，并且該第五晶體管及該第六晶體管的閘極分別耦接該第一輸出端及該第二輸出端；以及 一第二控制偏壓單元，包含一第七晶體管及一第八晶體管，該第七晶體管及該第八晶體管分別耦接該第五晶體管及該第六晶體管，并且該第七晶體管及該第八晶體管的閘極均受一第二偏壓所控制； 其中，該第一晶體管、該第二晶體管、該第三晶體管及該第四晶體管為N型晶體管且該第五晶體管、該第六晶體管、該第七晶體管及該第八晶體管為P型晶體管。2.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該第一晶體管及該第二晶體管的閘極分別接收到該輸入信號及其反相信號而被啟動。3.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該第二電壓大于該第一電壓。4.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該輸入級中的該第一晶體管及該第二晶體管的臨界電壓值小于該第三晶體管、該第四晶體管、該第五晶體管、該第六晶體管、該第七晶體管及該第八晶體管的臨界電壓值。5.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該輸入級中的該第一晶體管及該第二晶體管的寬/長比小于該第三晶體管、該第四晶體管、該第五晶體管、該第六晶體管、該第七晶體管及該第八晶體管的寬/長比。6.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該第一晶體管、該第三晶體管、該第五晶體管及該第七晶體管彼此串聯(lián)于一工作電壓與一接地電壓之間。7.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該第二晶體管、該第四晶體管、該第六晶體管及該第八晶體管彼此串聯(lián)于一工作電壓與一接地電壓之間。8.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該顯示裝置的該驅(qū)動電路為源極驅(qū)動器電或閘極驅(qū)動器電路。9.如權(quán)利要求1所述的位準移位器電路，其特征在于，該第一輸出端及該第二輸出端耦接至該顯示裝置的該驅(qū)動電路中的多個高電壓元件之間。10.如權(quán)利要求9所述的位準移位器電路，其特征在于，該多個高電壓元件為輸出緩沖器或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】H03K19/0185GK105897252SQ201510957908
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月18日
【發(fā)明人】林柏成, 林余俊
【申請人】瑞鼎科技股份有限公司