CN101339745A

CN101339745A - 位准移位器、接口驱动电路及影像显示系统

Info

Publication number: CN101339745A
Application number: CNA200710126934XA
Authority: CN
Inventors: 薛富元
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-07

Abstract

本发明是有关一种位准移位器，接收一控制信号以产生一第一与第二驱动电压，包括：一第一与第二电容；以及一第一与第二自我偏压电路，用以分别提供链接至一直流偏压电压源的供电路径，并分别对所述的第一与第二电容进行充电；其中，所述的第一与第二电容可分别对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一与第二驱动电压。本发明还提供一种影像显示系统，包括一种接口驱动电路，利用该位准移位器所产生的第一与第二驱动电压产生一高电压位准的输出电压信号。

Description

位准移位器、接口驱动电路及影像显示系统

技术领域

本发明是有关一种位准移位器、接口驱动电路及影像显示系统，特别是一种用于电压位准控制的位准移位器、接口驱动电路及影像显示系统。

背景技术

一般而言，为了避免功率耗损，在电子系统中的控制信号多以低位准信号进行传输，并在传输至后端负载电路之前通过一位准移位器(Level Shifter)将该控制信号转换为高位准信号，以驱动后端负载电路。

参考图4为一现有技术位准移位器的电路架构图。该位准移位器包括一PMOS晶体管M1、M3以及NMOS晶体管M2、M4。其中，输入信号V_IN连接至NMOS晶体管M2，且其反相信号连接至NMOS晶体管M4，且所述的NMOS晶体管M2、M4分别串联所述的PMOS晶体管M1、M3，以链接一直流电压源V_DD。

当输入信号V_IN为低位准，则NMOS晶体管M2切断且NMOS晶体管M4导通，因此点B的电压位准为V_SS，致使晶体管M1导通，且点A的电压位准也提升至V_DD，致使晶体管M3关闭，因此驱动晶体管M6即导通，致使输出的输出电压信号V_OUT的电压位准为V_SS。

当输入信号V_IN为高位准，则晶体管M2导通，而晶体管M4逐渐关闭，致使点A的电压位准降为V_SS，因此晶体管M3即导通，致使点B的电压位准提升至V_DD，因此晶体管M1也逐渐关闭，致使驱动晶体管M5导通，而输出的输出电压信号V_OUT的电压位准也提升为V_DD。

然而，由于较高电压位准的控制信号在传递时会产生较大的功率损耗，因此目前一般在便携式装置之中，多半采用省电模式或低功率控制信号。特别是在采用薄膜晶体管液晶显示设备(TFT LCD)的便携式装置，由于耗电量较大，因此其接口驱动电路的控制信号(Main Clock，MCK)的电压位准须由传统约2.5V降至约1.3V左右。但在传统的位准移位器架构中，1.3V的控制信号无法在原本的高频操作频率中驱动高达5V的输出电压信号。

参考图5为一现有技术改良式接口驱动电路的电路架构图，其包括2组并联的位准移位器51、52，一用于水平信号同步(Hsync)的异步的位准移位器53，以及一用于产生重设脉波(Reset Pulse)的逻辑电路54。该改良式接口驱动电路产生多组输出电压信号，并由复数个开关55选择一输出电压信号并提供至输出电路56。

该改良式接口驱动电路虽可利用较低电压位准的控制信号MCK产生一高电压位准的输出电压信号，然而该改良式接口驱动电路的电路架构庞大，需通过3组位准移位器产生该输出电压信号，因此不适合应用于小体积的便携式装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位准移位器、接口驱动电路及影像显示系统，利用低电压位准的控制信号控制并驱动一高电压位准的输出电压信号。

为达上述目的，本发明提供一种位准移位器，接收一控制信号以产生一第一与第二驱动电压，包括：一第一与第二电容；以及一第一与第二自我偏压电路，用以分别提供链接至一直流偏压电压源的供电路径，并分别对所述的第一与第二电容进行充电；其中，所述的第一与第二电容可分别对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一与第二驱动电压。

为达上述目的，本发明还提供一种接口驱动电路，接收一控制信号并产生一输出电压信号，包括：一驱动电路，具有一第一与第二驱动晶体管以分别控制所述的输出电压信号的电压位准；以及一位准移位器，接收并增压所述的控制信号，以分别控制所述的驱动电路的第一与第二驱动晶体管的栅极电压；所述的位准移位器包括：一第一与第二电容；以及一第一与第二自我偏压电路，用以分别提供一直流偏压电压源至所述的第一与第二驱动晶体管的栅极的供电路径，并分别对所述的第一与第二电容进行充电；其中，所述的第一与第二电容可分别对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一与第二驱动晶体管的栅极电压。

为达上述目的，本发明提供一种影像显示系统，包括：一种接口驱动电路，接收一控制信号并产生一输出电压，包括：一驱动电路，具有一组串联的第一、第二驱动晶体管，用以控制所述的输出电压的电压位准；以及一位准移位器，接收并增压所述的控制信号，以控制所述的驱动电路的第一、第二驱动晶体管的栅极电压；所述的位准移位器包括：第一与第二电容；第一与第二PMOS晶体管，分别提供一直流电压源至所述的第一、第二驱动晶体管的栅极的供电路径，并分别对所述的第一、第二电容进行充电；以及第一与第二接线式晶体管，分别与所述的第一、第二PMOS晶体管并联连结，以分别控制所述的直流电压源提供至所述的第一、第二驱动晶体管的栅极的电压位准；以及其中，所述的第一、第二电容对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一、第二驱动晶体管栅极的栅极电压。

达到本发明目的的接口驱动电路仅利用一位准移位器及一驱动电路，通过简单的电路架构达到以约为1.3V的低电压位准的控制信号在工作周期约为200ns的高频操作频率之下控制并驱动一约为5V的高电压位准的输出电压信号。

本发明的所述的目的或特征，将依据后附附图加以详细说明，需明了的是，后附附图及所举之例，只是做为说明而非在限制或缩限本发明。

本发明提供的接口驱动电路及影像显示系统适合应用于小体积的便携式装置。

附图说明

图1为本发明接口驱动电路一实施例的电路架构图。

图2为本发明接口驱动电路一实施例的输出电压波形图。

图3为本发明影像显示系统的另一实施例。

图4为一现有技术位准移位器的电路架构图。

图5为一现有技术改良式接口驱动电路的电路架构图。

附图标号：

10、51、52、53---位准移位器 11、13---自我偏压电路

20---驱动电压 111、131---PMOS晶体管

112、132---接线式晶体管 121、141---电容

21、22---薄膜晶体管 23---反相器

200---接口驱动电路 400---显示面板

500---电源 600---电子装置

54---逻辑电路 55---开关

56---输出电路 M1、M3---PMOS晶体管

M2、M4---NMOS晶体管 M5、M6---驱动晶体管

具体实施方式

虽然本发明将参阅含有本发明较佳实施例的附图予以充分描述，但在此描述之前应了解熟悉本行技艺的人士可修改本文中所描述的发明，同时获致本发明的功效。因此，需了解以下的描述对本领域技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明。

本发明是有关一种接口驱动电路，利用一位准移位器接收一低位准的输入控制信号，并结合一驱动电路以产生一高位准的输出电压信号。

参考图1为本发明接口驱动电路一实施例的电路架构图。如图所示，一接口驱动电路200包括一位准移位器10与一驱动电路20。该驱动电路20由二组薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)21、22所串联，该驱动电路20并接收一高电压位准的直流电压源V_DD2以及一低电压位准的直流电压源V_SS，并通过一反相器23以产生介于直流电压源V_DD2以及直流电压源V_SS的电压位准的输出电压信号V_OUT。当该晶体管21导通(ON)而该晶体管22关闭(OFF)时，则该驱动电路20即可由直流电压信号V_DD2输出一高电压位准的输出电压信号V_OUT，而若当该晶体管21关闭而该晶体管22导通时，则该驱动电路20即可由直流电压信号VSS输出一低电压位准的输出电压信号V_OUT。

该位准移位器10接收一控制信号MCK(Main Clock)以控制该驱动电路20。该位准移位器10进一步包括二个自我偏压电路(Self Bias Circuit)11、13以及二个电容121、141。其中，所述的自我偏压电路11、13分别由一PMOS晶体管111、131串联一接线式晶体管(Diode Connected Transistor)112、132所组成，由所述的晶体管111、131接收一直流电压源V_DD1以分别形成由直流电压源V_DD1至点A与点B的供电路径，并利用该控制信号MCK控制所述的晶体管111、131的导通或关闭以进一步控制所对应供电路径的导通或关闭。

所述的电容121、141分别暂存点A、点B的电压位准，并在所述的自我偏压电路11、13的供电路径关闭时分别提供一增压电压至点A与点B。其中，由于点A与点B分别链接驱动电路20的晶体管21、22的栅极，因此位准移位器10可通过所述的自我偏压电路11、13以及电容121、141控制点A与点B的电压，以进一步控制该驱动电路20的晶体管21、22导通或关闭。

在本发明的一实施例中，当该控制信号MCK输出为低位准电压信号，也即输出为L(逻辑0)时，则所述的晶体管111、131导通，且由于所述的接线式晶体管112、132位于一饱和模式，因此点A与点B的电压位准可以下列公式表示：

V_A＝V_DD1-V_Dsat1

V_B＝V_DD1-V_Dsat2

其中，V_Dsat1与V_Dsat2为接线式晶体管112、132的饱和电压，且所述的饱和电压V_Dsat1与V_Dsat2与所述的接线式晶体管112、132的规格(Dimension)有关，如下列公式所示：

V_{Dsat} = V_{t} + \sqrt{\frac{{2 I}_{D}}{β}}

β = \frac{KW}{2 L}

因此，通过更换不同规格的接线式晶体管112、132即可控制点A与点B的电压。且所述的电容121、141并可储存点A与点B的电压值。

当该控制信号MCK输出为高位准电压信号，也即输出为H(逻辑1)时，则所述的晶体管111、131关闭，而由于供电路径关闭而不导通，因此该控制信号MCK的电压值V_MCKH通过所述的电容121、141提供至点A与点B，且所述的电容121、141所储存的电压值也同时提供至相对应的点A与点B，因此点A与点B的电压值可以下列公式表示：

V_A＝V_MCKH+(V_DD1-V_Dsat1)

V_B＝V_MCKH+(V_DD1-V_Dsat2)

其中，当该控制信号MCK的电压信号为V_DD1时，则点A与点B的电压值可以下列公式表示：

V_A＝2_VDD1-V_Dsat1

V_B＝2_VDD1-V_Dsat2

而该驱动电路20的晶体管21、22通过点A与点B的电压驱动栅极电位，可控制所述的晶体管21、22的导通或关闭，以控制该驱动电路20的反相器23输出一高位准或低位准的输出电压信号V_OUT。

参考图2为本发明接口驱动电路一实施例的输出电压波形图。该位准移位器10接收一电压位准约为1.3V的低位准直流电压源VDD1，且所述的接线式晶体管112、132的饱和导通电压分别为0.77、1.16V，而该控制信号MCK的电压位准介于0至1.3V。

当控制信号MCK输出为0V时，则点A与点B位于低电压位准，分别约为0.9V与0.51V，致使晶体管21导通而晶体管22关闭，因此通过反相器23输出的输出电压信号为0V。当控制信号MCK输出为1.3V时，则点A与点B为高电压位准，分别约为1.9V与1.78V，致使晶体管21关闭而晶体管22导通，因此通过反相器23输出的输出电压信号为5V。

如图2所示，本发明的接口驱动电路200可利用一位准移位器10接收一约为1.3V的低电压位准的控制信号MCK，即可驱动高达5.0V的输出电压信号V_OUT。且进一步而言，该接口驱动电路200可利用低电压位准的控制信号MCK在工作周期约为200ns的高频操作频率之下，驱动电压位准为5.0V的输出电压信号V_OUT。

在本发明一实施例中，该接线式晶体管112、132使用不同的规格(Dimension)，致使点A与点B产生不同的驱动电压，以交替驱动该驱动电路20的晶体管21、22。

在本发明一实施例中，所述的晶体管21、22使用不同的规格(Dimension)，致使所述的晶体管21、22通过不同的栅极驱动电压控制导通或关闭。

参考图3为显示本发明的另一实施例的影像显示系统，在本实施例中，一影像显示系统600可包括一显示面板400以及一电源供应器500。其中，该显示面板400可以是一电子装置的一部分，并包括该接口驱动电路200。该电源供应器500耦接至显示面板400以提供电能至显示面板400。该影像显示系统600可以是：手机、数字相机、个人数字助理、笔记本电脑、桌面计算机、电视、全球定位系统(GPS)、车用显示器、航空用显示器、数字相框(Digital PhotoFrame)或便携式DVD放影机。

根据本发明实施例，达到本发明目的的接口驱动电路及影像显示系统仅包括一位准移位器及一驱动电路，通过简单的电路架构达到以约为1.3V的低电压位准的控制信号在工作周期约为200ns的高频操作频率的下控制并驱动一约为5V的高电压位准的输出电压信号。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离权利要求与精神下进行各种变化与改变，且本发明也不受限于说明书中所举实施例的实施方式。

Claims

1.一种位准移位器，接收一控制信号以产生一第一与第二驱动电压，其特征在于，该位准移位器包括：

一第一与第二电容；以及

一第一与第二自我偏压电路，用以分别提供链接至一直流偏压电压源的供电路径，并对所述的第一与第二电容进行充电；

其中，所述的第一与第二电容可分别对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一与第二驱动电压。

2.如权利要求1所述的位准移位器，其特征在于，所述的第一与第二自我偏压电路分别进一步包括一PMOS晶体管与一接线式晶体管。

3.如权利要求2所述的位准移位器，其特征在于，所述的PMOS晶体管与所述的接线式晶体管是以串联连结，并接收所述的直流偏压电压源以形成所述的供电路径。

4.如权利要求1所述的位准移位器，其特征在于，所述的第一与第二自我偏压电路分别与第一与第二电容并联。

5.一种接口驱动电路，接收一控制信号并产生一输出电压信号，其特征在于，该接口驱动电路包括：

一驱动电路，具有一第一与第二驱动晶体管以控制所述的输出电压信号的电压位准；以及

一位准移位器，接收并增压所述的控制信号，以控制所述的驱动电路的第一与第二驱动晶体管的栅极电压；

所述的位准移位器包括：

一第一与第二电容；以及

一第一与第二自我偏压电路，用以分别提供一直流偏压电压源至所述的第一与第二驱动晶体管的栅极的供电路径，并分别对所述的第一与第二电容进行充电；

其中，所述的第一与第二电容可分别对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一与第二驱动晶体管的栅极电压。

6.一种影像显示系统，其特征在于，该系统包括：

一种接口驱动电路，接收一控制信号并产生一输出电压，包括：

一驱动电路，具有一组串联的第一、第二驱动晶体管，用以控制所述的输出电压的电压位准；以及

一位准移位器，接收并增压所述的控制信号，以控制所述的驱动电路的第一、第二驱动晶体管的栅极电压；

所述的位准移位器包括：

第一与第二电容；

第一与第二PMOS晶体管，分别提供一直流电压源至所述的第一、第二驱动晶体管的栅极的供电路径，并分别对所述的第一、第二电容进行充电；以及

第一与第二接线式晶体管，分别与所述的第一、第二PMOS晶体管并联连结，以分别控制所述的直流电压源提供至所述的第一、第二驱动晶体管的栅极的电压位准；以及

其中，所述的第一、第二电容对所述的控制信号增压，以分别产生所述的第一、第二驱动晶体管的栅极的栅极电压。

7.如权利要求6所述的影像显示系统，其特征在于，所述的第一、第二驱动晶体管具有不同的规格。

8.如权利要求6所述的影像显示系统，其特征在于，所述的第一与第二接线式晶体管具有不同的规格。

9.如权利要求6所述的影像显示系统，其特征在于，所述的驱动电路进一步包括一反相器，以将输出电压信号的电压位准反相。

10.如权利要求6所述的影像显示系统，其特征在于，所述的影像显示系统为一手机、一数字相机、一个人数字助理、一笔记本电脑、一桌面计算机、一电视、一全球定位系统、一车用显示器、一航空用显示器、一数字相框或一便携式DVD放影机。