CN107633828A - 电平移位电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电平移位电路，其包括多个比较单元及开关控制电路。所述多个比较单元各具有两输入端及一输出端，其中一输入端接收同一输入电压信号，另一输入端固定接收不同的参考电压，各比较单元比较所述输入电压信号与其对应接收的参考电压而输出高电平或低电平。所述开关控制电路连接所述多个比较单元的输出端与三个不同电压源，该开关控制电路依据所述多个比较单元输出的电平输出所述三个电压源其中之一提供的直流电压。
Description
【技术领域】
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种电平移位电路。
【背景技术】
GOA(Gate Driver on Array)技术主要是将薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的栅极驱动电路(Gate Driver)集成在阵列基板上。GOA技术相比传统的COF技术可以省去软性基板材料，并同时省去了栅极侧软性基板的接合制程，有助于降低成本及提升产能。
采用GOA技术的液晶显示装置中，栅极驱动电路会使用电平移位电路(LevelShifter)将输入级的电压信号转换成开启或关闭像素单元所需的电压电平。请参考图1A及图1B所示，现有的电平移位电路芯片会根据输入的电压信号(CK_IN)输出一电平经过转换的电压信号(CK_OUT)，其中不论输入的电压信号是图1A的时钟信号或是图1B的削角电压信号，现有的电平移位电路芯片皆是在时序一致的情况下输出存在高电平与低电平两种状态的电压信号，其中不存在第三种电平状态。此种时序一致的输出方式无法实现电路上有可能会需求的削角功能，以及可能需要的介于高与低之间的第三种电平。
故，有必要提供一种电平移位电路，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
有鉴于现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种电平移位电路，以解决现有的电平移位电路无法实现的削角功能以及提供介于高与低电平之间第三种电平的技术问题。
为达成本发明的前述目的，本发明提供一种电平移位电路，其包含：多个比较单元及开关控制电路；所述多个比较单元各具有两输入端及一输出端，其中一输入端接收同一输入电压信号，另一输入端固定接收不同的参考电压，各比较单元比较所述输入电压信号与其对应接收的参考电压而输出高电平或低电平；所述开关控制电路连接所述多个比较单元的输出端与三个不同电压源，该开关控制电路依据所述多个比较单元输出的电平输出所述三个电压源其中之一提供的直流电压。
在本发明的一实施例中，所述开关控制电路包含第一开关、第二开关、第三开关和与非门单元；所述多个比较单元包含：
第一比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第一参考电压，其输出端通过所述第一开关连接至一第一电压源；
第二比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第二参考电压，其输出端连接至所述与非门单元的输入端；
第三比较单元，其同相输入端接收所述输入电压信号，其反相输入端接收一第三参考电压，其输出端连接至所述与非门单元的另一输入端；所述与非门单元的输出端通过所述第二开关连接至一第二电压源；
第四比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第四参考电压，其输出端通过所述第三开关连接至一第三电压源。
在本发明的一实施例中，所述第一参考电压大于第二参考电压，第二参考电压大于第三参考电压，第三参考电压大于第四参考电压。
在本发明的一实施例中，所述第一开关、第二开关及第三开关皆为PMOS晶体管，第一开关的栅极连接第一比较单元的输出端，源极连接第一电压源；第二开关的栅极连接所述与非门单元的输出端，源极连接第二电压源；第三开关的栅极连接第四比较单元的输出端，源极连接第三电压源；第一开关、第二开关及第三开关的漏极皆连接至一电路输出端。
在本发明的一实施例中，当所述输入电压信号大于所述第一参考电压时，第一比较单元输出低电平而开启第一开关；第二比较单元输出低电平，第三比较单元输出高电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第一开关输出所述第一电压源提供的第一直流电压；
当所述输入电压信号介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元与第三比较单元皆输出高电平，所述与非门单元输出低电平而开启第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第二开关输出所述第二电压源提供的第二直流电压；以及
当所述输入电压信号小于所述第四参考电压时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元输出高电平，第三比较单元输出低电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出高电平而开启第三开关；所述第三开关输出所述第三电压源提供的第三直流电压。
在本发明的一实施例中，所述第一开关、第二开关及第三开关皆为PMOS晶体管，第一开关的栅极连接第一比较单元的输出端，源极连接第一电压源；第二开关的栅极连接所述与非门单元的输出端，源极通过一电阻接地，漏极连接第二电压源；第三开关的栅极连接第四比较单元的输出端，源极连接第三电压源；第一开关、第二开关及第三开关的漏极皆连接至一电路输出端。
在本发明的一实施例中，当所述输入电压信号大于所述第一参考电压时，第一比较单元输出低电平而开启第一开关；第二比较单元输出低电平，第三比较单元输出高电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第一开关输出所述第一电压源提供的第一直流电压；
当所述输入电压信号介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元与第三比较单元皆输出高电平，所述与非门单元输出低电平而开启第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第二电压源提供的第二直流电压通过第二开关连接的电阻放电，形成一经过削角的第二直流电压；所述第二开关输出所述经过削角的第二直流电压；以及
当所述输入电压信号小于所述第四参考电压时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元输出高电平，第三比较单元输出低电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出高电平而开启第三开关；所述第三开关输出所述第三电压源提供的第三直流电压。
在本发明的一实施例中，第一直流电压大于第二直流电压；第二直流电压大于第三直流电压。
本发明主要是在根据电平分区数量设置对应数量的电平比较器以及与非门来控制对应的开关来分别输出第一等级电平、第二等级电平及第三等级电平，进而解决现有的电平移位电路无法实现的削角功能以及提供介于高与低电平之间第三种电平的技术问题。
【附图说明】
图1A是现有的电平移位电路芯片的一输入及输出电压信号示意图。
图1B是现有的电平移位电路芯片的另一输入及输出电压信号示意图。
图2是本发明一实施例的电平移位电路的电路图。
图3是图2的电平移位电路一实施例的输入及输出电压信号示意图。
图4是本发明另一实施例的电平移位电路的电路图。
图5是图4的电平移位电路一实施例的输入及输出电压信号示意图。
图6是图4的电平移位电路另一实施例的输入及输出电压信号示意图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参考图2所示，图2是本发明一实施例的电平移位电路的电路示意图。所述电平移位电路主要包含多个比较单元1以及一开关控制电路2。
如图2所示，每一比较单元1具有两输入端及一输出端。所述输入端分别为同相输入端与反相输入端，其中一输入端是接收同一输入电压信号(CK_IN)，另一输入端固定接收不同的参考电压。各比较单元1比较所述输入电压信号(CK_IN)与其对应接收的参考电压而输出高电平或低电平。在液晶显示装置中，所述输入电压信号(CK_IN)一般是由栅极驱动器的移位寄存器输出至所述电平移位电路，以通过所述电平移位电路将所述移位寄存器的输出(即所述输入电压信号(CK_IN))移动到预定的电平。
所述开关控制电路2连接所述多个比较单元1的输出端与三个不同电压源，该开关控制电路2依据所述多个比较单元1的输出电平选择性输出所述三个电压源其中之一的电压信号。
如图2所示，在一实施例中，所述多个比较单元1分别为第一比较单元11、第二比较单元12、第三比较单元13与第四比较单元14；所述开关控制电路2包含第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和与非门单元15。
在图2所示的实施例中，所述第一比较单元11的两输入端分别接收所述输入电压信号(CK_IN)及一第一参考电压，其中同相输入端接收所述第一参考电压(例如2.5V)，反相输入端接收所述输入电压信号(CK_IN)，所述第一比较单元11的输出端通过所述第一开关Q1连接至一第一电压源VGH。所述第二比较单元12的两输入端分别接收所述输入电压信号(CK_IN)及一第二参考电压，其中所述第二比较单元12的同相输入端接收所述第二参考电压(例如2V)，所述第二比较单元12的反相输入端接收所述输入电压信号(CK_IN)，所述第二比较单元12的输出端连接至所述与非门单元15的其中一输入端。所述第三比较单元13的两输入端分别接收所述输入电压信号(CK_IN)及一第三参考电压，其与所述第一比较单元11和所述第二比较单元12不同的是，所述第三比较单元13的同相输入端是接收所述输入电压信号(CK_IN)，反相输入端则接收所述第三参考电压(例如1V)。所述第三比较单元13的输出端连接至所述与非门单元15的另一输入端。所述与非门单元15的输出端通过所述第二开关Q2连接至一第二电压源Vmid。所述第四比较单元14的两输入端分别接收所述输入电压信号(CK_IN)及一第四参考电压，其中第四比较单元14的同相输入端接收所述第四参考电压(例如0.8V)，所述第四比较单元14的反相输入端接收所述输入电压信号(CK_IN)，所述第四比较单元14的输出端通过所述第三开关Q3连接至一第三电压源VGL。
如上述，在本实施例中，所述第一参考电压(例如2.5V)大于第二参考电压(例如2V)，第二参考电压大于第三参考电压(例如1V)，第三参考电压大于第四参考电压(例如0.8V)。
在图2所示的实施例中，所述第一开关Q1、第二开关Q2及第三开关Q3皆为PMOS晶体管，其中第一开关Q1的栅极连接第一比较单元11的输出端，源极连接第一电压源VGH；第二开关Q2的栅极连接所述与非门单元15的输出端，源极连接第二电压源Vmid；第三开关Q3的栅极连接第四比较单元14的输出端，源极连接第三电压源VGL；第一开关Q1、第二开关Q2及第三开关Q3的漏极皆连接至所述开关控制电路2的一电路输出端(CK_OUT)。
通过上述的电路，当所述输入电压信号(CK_IN)大于所述第一参考电压时，第一比较单元11会输出低电平而开启第一开关Q1。此时，所述输入电压信号(CK_IN)也会大于所述第二参考电压和第三参考电压，故第二比较单元12会输出低电平，第三比较单元13会输出高电平，因此所述与非门单元15会输出高电平而关闭第二开关Q2。由於所述输入电压信号(CK_IN)也大於所述第四参考电压，所述第四比较单元14會输出低电平而关闭第三开关Q3。在第一开关Q1开启而第二开关Q2和第三开关Q3皆关闭的情形下，所述第一电压源VGH提供的第一直流电压会通过所述开启的第一开关Q1输出至所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)。
当所述输入电压信号(CK_IN)介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，意即所述输入电压信号(CK_IN)小于所述第一参考电压，第一比较单元11会输出高电平而关闭第一开关Q1。第二比较单元12与第三比较单元13则皆输出高电平，故所述与非门单元15会输出低电平而开启第二开关Q2。由于所述输入电压信号(CK_IN)仍大于所述第四参考电压，第四比较单元14维持输出低电平而关闭第三开关Q3。故在第二开关Q2开启而第一开关Q1和第三开关Q3皆关闭的情形下，所述第二电压源Vmid提供的第二直流电压会通过所述开启的第二开关Q2输出至所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)。
当所述输入电压信号(CK_IN)小于所述第四参考电压时，第一比较单元11维持输出高电平而关闭第一开关Q1。由于所述输入电压信号(CK_IN)也会小于所述第二参考电压和第三参考电压，故第二比较单元12会输出高电平，第三比较单元13会输出低电平，因此所述与非门单元15会输出高电平而关闭第二开关Q2。第四比较单元14则会输出高电平而开启第三开关Q3。故在第三开关Q3开启而第一开关Q1和第二开关Q2皆关闭的情形下，所述第三电压源VGL提供的第三直流电压会通过所述开启的第三开关Q3输出至所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)。
请参考图3所示，通过上述的电路动作，在接收到一带有三个不同电平的特定的输入电压信号(CK_IN)时，本发明的电平移位电路可在转换成对应的高低电平的同时，也一并转换出一介于高与低电平之间第三种电平，使得输出的电压信号也具备三个不同电平，以供特定需求之用，例如可让高低电压的使用有间隔，以防止电压在临界点的误触发。
请参考图4所示，图4是本发明另一实施例的电平移位电路的电路图。图4实施例与图2实施例不同之处在于，所述第二开关Q2的栅极连接所述与非门单元15的输出端，源极通过一电阻R接地，漏极连接第二电压源Vmid以及所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)。如此一来，当所述输入电压信号(CK_IN)介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，意即所述输入电压信号(CK_IN)小于所述第一参考电压，第一比较单元11会输出高电平而关闭第一开关Q1；第二比较单元12与第三比较单元13则皆输出高电平，故所述与非门单元15会输出低电平而开启第二开关Q2。由于所述输入电压信号(CK_IN)仍大于所述第四参考电压，第四比较单元输出低电平而关闭第三开关Q3。在第二开关Q2开启而第一开关Q1和第三开关Q3皆关闭的情形下，所述第二电压源Vmid会通过第二开关Q2输出电压至所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)，又由于在本实施例中所述第二开关Q2的源极通过一电阻R接地，所述第二电压源Vmid提供的第二直流电压会经由该电阻R放电而下降，形成一经过削角的第二直流电压，所述开启的第二开关输出所述经过削角的第二直流电压至所述开关控制电路2的电路输出端(CK_OUT)；。
通过上述的电路动作，在接收到如图5所示的带有三个不同电平的特定的输入电压信号或是如图6所示的带有削角效果的输入电压信号(CK_IN)时，本发明的电平移位电路可转换输出具备三个不同电平且带有削角效果的电压信号(CK_OUT)，以供后续特定需求之用。
综上所述，本发明主要是根据电平分区数量设置对应数量的电平比较器以及与非门来控制对应的开关来分别输出第一等级电平、第二等级电平及第三等级电平，以解决现有的电平移位电路无法实现的削角功能以及提供介于高与低电平之间第三种电平的技术问题，进而可达到让高低电压的使用有间隔，防止电压在临界点误触发的技术效果。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种电平移位电路，其特征在于：包含：
多个比较单元，各具有两输入端及一输出端，其中一输入端接收同一输入电压信号，另一输入端固定接收不同的参考电压，各比较单元比较所述输入电压信号与其对应接收的参考电压而输出高电平或低电平；以及
开关控制电路，连接所述多个比较单元的输出端与三个不同电压源，该开关控制电路依据所述多个比较单元输出的电平输出所述三个电压源其中之一提供的直流电压。
2.如权利要求1所述的电平移位电路，其特征在于：所述开关控制电路包含第一开关、第二开关、第三开关和与非门单元；
所述多个比较单元包含：
第一比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第一参考电压，其输出端通过所述第一开关连接至一第一电压源；
第二比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第二参考电压，其输出端连接至所述与非门单元的输入端；
第三比较单元，其同相输入端接收所述输入电压信号，其反相输入端接收一第三参考电压，其输出端连接至所述与非门单元的另一输入端；所述与非门单元的输出端通过所述第二开关连接至一第二电压源；
第四比较单元，其反相输入端接收所述输入电压信号，其同相输入端接收一第四参考电压，其输出端通过所述第三开关连接至一第三电压源。
3.如权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于：所述第一参考电压大于第二参考电压，第二参考电压大于第三参考电压，第三参考电压大于第四参考电压。
4.如权利要求3所述的电平移位电路，其特征在于：所述第一开关、第二开关及第三开关皆为PMOS晶体管，第一开关的栅极连接第一比较单元的输出端，源极连接第一电压源；第二开关的栅极连接所述与非门单元的输出端，源极连接第二电压源；第三开关的栅极连接第四比较单元的输出端，源极连接第三电压源；第一开关、第二开关及第三开关的漏极皆连接至一电路输出端。
5.如权利要求4所述的电平移位电路，其特征在于：当所述输入电压信号大于所述第一参考电压时，第一比较单元输出低电平而开启第一开关；第二比较单元输出低电平，第三比较单元输出高电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第一开关输出所述第一电压源提供的第一直流电压；
当所述输入电压信号介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元与第三比较单元皆输出高电平，所述与非门单元输出低电平而开启第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第二开关输出所述第二电压源提供的第二直流电压；以及
当所述输入电压信号小于所述第四参考电压时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元输出高电平，第三比较单元输出低电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出高电平而开启第三开关；所述第三开关输出所述第三电压源提供的第三直流电压。
6.如权利要求3所述的电平移位电路，其特征在于：所述第一开关、第二开关及第三开关皆为PMOS晶体管，第一开关的栅极连接第一比较单元的输出端，源极连接第一电压源；第二开关的栅极连接所述与非门单元的输出端，源极通过一电阻接地，漏极连接第二电压源；第三开关的栅极连接第四比较单元的输出端，源极连接第三电压源；第一开关、第二开关及第三开关的漏极皆连接至一电路输出端。
7.如权利要求6所述的电平移位电路，其特征在于：当所述输入电压信号大于所述第一参考电压时，第一比较单元输出低电平而开启第一开关；第二比较单元输出低电平，第三比较单元输出高电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第一开关输出所述第一电压源提供的第一直流电压；
当所述输入电压信号介于所述第二参考电压及第三参考电压之间时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元与第三比较单元皆输出高电平，所述与非门单元输出低电平而开启第二开关；第四比较单元输出低电平而关闭第三开关；所述第二电压源提供的第二直流电压通过第二开关连接的电阻放电，形成一经过削角的第二直流电压；所述第二开关输出所述经过削角的第二直流电压；以及
当所述输入电压信号小于所述第四参考电压时，第一比较单元输出高电平而关闭第一开关；第二比较单元输出高电平，第三比较单元输出低电平，所述与非门单元输出高电平而关闭第二开关；第四比较单元输出高电平而开启第三开关；所述第三开关输出所述第三电压源提供的第三直流电压。
8.如权利要求5或7所述的电平移位电路，其特征在于：第一直流电压大于第二直流电压；第二直流电压大于第三直流电压。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 9-2 Tangming Avenue, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: TCL Huaxing Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: 9-2 Tangming Avenue, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co.,Ltd. |
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