CN1355605A - 波形发生器、显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种波形发生器,包括一个连接到第一电容一端的输入端,第一开关将第一电容的另一端与第二电容的一端相连接,连接的第二开关用于可操作地对第二电容放电,第二电容的一端同时连接到缓冲器的输入端,缓冲器的输出端与发生器的输出端连接,并且连接的第三开关将缓冲器输出端可操作地反馈到第一电容的另一端。发生器可以使用多晶硅TFT来实现。本发明同时涉及包括至少一个所描述的波形发生器的显示装置和电子设备。

Description

波形发生器、显示装置和电子设备
本发明特别涉及适合于产生锯齿和/或三角波形的波形发生器。本发明同时涉及显示装置和电子设备。
锯齿和三角波形信号用于包括例如提供脉宽调制电路(PWM)的模拟电子电路中和模/数转换电路中。
根据本发明提供一种波形发生器，包括一个连接到第一电容一端的输入端，第一开关将第一电容的另一端与第二电容的一端相连接，连接的第二开关用于可操作地对第二电容放电，第二电容的所述一端同时连接到缓冲器的输入端，缓冲器的输出端与发生器的输出端连接，并且连接的第三开关将缓冲器输出端可操作地反馈到第一电容的另一端。
用于产生锯齿和/或三角波形的已知的电路是基于单个晶体的金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)装置，由于薄膜晶体管(TFTs)的特性导致的问题使得无法使用薄膜晶体管来实现。本发明的有益效果在于可使用薄膜晶体管实现波形发生器。
在薄膜晶体管中遇到的所谓的扭折效应以及其缺少好的饱和输出特性是妨碍在波形发生器电路中现有技术使用薄膜晶体管的这一问题的特别实例。
与单个晶体的MOSFETs的输出特性(ID-VDS)不同，多晶硅的薄膜晶体管饱和状态观测不到。当装置工作在所谓的夹断电平以上时，一般在VDS＞VGS时，在漏极附近形成强电场并且产生所谓的冲击电离作用。结果是漏极电流ID增加，这就是所谓的扭折效应。这一效应增加了电源损耗并且降低了数字电路的开关特性，同时减少了可获得的最大增益以及模拟电路的共模抑制比。
现在通过进一步的实例和参考附图来更详细地描述本发明的实施例。其中：
图1是表示使用集成的波形发生器的一个例子的电路框图；
图2(a)和(b)分别表示使用图1所示的电路的锯齿和三角波形；
图3是构成本发明的一个实施例的波形产生器的详细电路框图；
图4表示图3电路的输入和输出的信号；
图5表示使用TFT晶体管来实现图3电路的细节；
图6表示包括根据本发明波形发生器的便携式个人计算机的示意图；
图7表示包括根据本发明波形发生器的移动电话的示意图；
图8表示根据本发明波形发生器的数字照相机的示意图。
在描述波形发生器的详细电路之前，将描述很多使用波形发生器情形中的一个例子。因此，图1表示用于矩阵显示装置的波形发生器。如图所示，波形发生器接收三个信号(Vscan，Vref，Vmaster)并且输出一个用来驱动矩阵显示器的像素行的信号Vsaw。
当考虑到到显示屏上的TFT特性的空间的变化时，精确的定时和数值电压的关系成为主要的难题。但是，这一问题可以通过提供主时钟Vmaster和源极参考电压Vref来保证从矩阵中所有的波形发生器的输出是相同的，但相移不同。
Vsaw输出到像素级电路，它将一系列的脉冲Vpulse施加到像素的发光元件上。信号Vsaw控制脉宽，从而得到驱动显示器矩阵的调制脉宽。
从图1中显而易见，如果使用薄膜晶体管来实现波形发生器可以获得极大的好处。例如，波形发生器可以与像素集成在单一衬底上。这样能够便于加工、减小尺寸、提高可靠性并且降低成本。通过使用这种集成的波形发生器可以减少所需的互连的数目同时可以获得较高的转换速度。
图2包括两个示意图(a)和(b)，显示有波形Vscan、Vsaw和Vpulse。表示通过变化发生器输出的波形的形状可以达到不同效果的例子。在图2(a)中Vsaw波形为锯齿形而图2(b)中Vsaw波形为三角形。当使用图2(a)的锯齿波形时，输出脉冲总是起始于每一帧的开始。相反，对于图2(b)的三角波形，输出的脉冲中心总是出现在周期的中间。
图3是根据本发明的一个实施例的锯齿波形的电路示意图。该电路接收施加于电容C1的一端的输入信号VCLK。电容C1的另一端连接到每个开关SW1和SW2的一侧。这些开关SW1和SW2分别由信号φ1和φ2控制。开关SW1的另一侧通过电容C2接地，也通过由信号Vreset控制的开关SW3接地。开关SW1、SW3和电容C2连接到单位增益缓冲器(X1)的输入端。开关SW2控制来自于缓冲器输出Vout的反馈回路。缓冲器的输出端施加于一个由电阻和电容构成的低通滤波器LP。低通滤波器LP的输出向发生器提供输出VDRV。
通过CMOS技术实现的开关可以使所谓的“馈通”，也就是与其它电路电压的耦合得以避免。一般地，使用多晶硅TFT技术实现电路一例如，如图5所表示的。
正如上面所提到的，电路具有四个输入信号(VCLK，φ1，φ2和Vreset)和一个输出信号(Vreset)。在图4中表示了这些信号。
波形VCLK工作在0V和假定为h的最大电平之间。波形φ1和φ2是非交迭的时钟脉冲。当Vreset达到高电平开关SW3关闭从而使单位增益缓冲器输入端为0V同时对C2进行放电。实际上，这一动作称为复位或对输出置零。当Vreset达到低电平时，开关SW3打开。当SW1关闭而SW2打开时，波形VCLK＝0V。VCLK从0V到h转变使单位增益缓冲器的输入电压升高。如果C1＝C2，增量等于h/2。当VCLK＝h时，SW1打开而SW2关闭。由C2存储单位增益缓冲器的输入电压。这一电压通过单位增益放大器的输出来反映，并且当VCLK回到0V时，这一电压连接到C1。SW2再次打开同时SW1关闭，然后VCLK将从0V转变为h。这将进一步地增加单位增益缓冲器的输入端的电压。如果C1＝C2，增量等于h/2并且由此引起电压变为h。如此继续，单位增益缓冲器的输出呈现阶梯状。如果输出经过低通滤波器LP，输出信号成为平滑的斜面。
图5表示使用TFT晶体管实现图3电路的细节。开关SW1通过互补CMOS晶体管Q10和Q12来实现。开关SW2通过互补CMOS晶体管Q1和Q2来实现。开关SW3通过互补CMOS晶体管Q13和Q14来实现。由于这些开关是由互补CMOS晶体管对来实现的，在每一对中单独的输入信号通过单独的反相器施加到N沟道晶体管。也就是，信号φ1通过晶体管Q18和Q19形成的反相器电路输入到晶体管Q10。信号φ2通过晶体管Q3和Q8形成的反相器电路输入到晶体管Q1。信号Vreset通过晶体管Q20和Q21形成的反相器电路输入到晶体管Q14。单位增益放大器/缓冲器使用晶体管Q4、Q5、Q6、Q9、Q11、Q15和Q16所示的结构的简单的放大器电路来实现的。所示电容C3连接到Vout，代替图3所示的低通滤波器。
本发明可用于小型、移动的电子产品例如移动电话、电脑、CD播放机、DVD播放机等等，但是并不仅限于此。
现在描述使用本发明的电子设备的几个例子。[1：便携式计算机]
现在描述将本发明应用在便携式个人计算机的例子。
图6是表示这一个人计算机的结构的立体图。在图中，个人计算机1100具有包括键盘1102和显示单元1106的机体1104。使用包括根据本发明的波形发生器的显示屏来实现显示单元1106。根据本发明的波形发生器除了用于显示器外，还可以用于便携式计算机的其它部件中，例如包括模/数转换器中。[2：移动电话]
下面描述根据本发明的波形发生器应用于移动电话的显示部分的例子。图7是表示移动电话结构的立体图。在图中，移动电话1200具有多个操作键1202、听筒1204、话筒1206和显示屏100。该显示屏100包括根据本发明的波形发生器。根据本发明的波形发生器除了用于显示器外，还可以用于移动电话的其它部件中，例如包括模/数转换器中。[3：数字静态像机]
下面将描述使用包括根据本发明的波形发生器的OEL显示装置100的数字像机。图8是表示数字静态相机的结构和简单连接外部装置的立体图。
普通的像机感光胶片基于物体的光学图像，而数字像机1300通过例如电荷耦合装置(CCD)的光电转换，从物体的光学图像中产生成像信号。数字静态相机1300具有一个位于壳体1302的后面板的OEL元件100来执行基于来自于CCD图像信号的显示。因此，显示屏100发挥用于显示物体的取景器的作用。包括光学镜头和CCD的像片接受单元1304位于壳体1302的前边(图中在后)。
当摄像师确定显像在OEL元件屏幕100上的物体图像并且释放快门，从CCD发送图像信号并且存储在电路板1308的存储器中。在数字像机1300中，视频信号输出端1312和用于数据通信的输入/输出端1314位于壳体1302的一侧。如图所示，如果需要，电视监视器1430和个人计算机1440分别与视频信号端1312和输入/输出端1314连接。通过给定的操作，存储在电路板1308的存储器中的图像信号输出到电视监视器1430和个人计算机1440中。
根据本发明的波形发生器除了用于显示器外，还可以用于数字相机的其它部件中，例如包括模/数转换器中。
除了图6所示的个人计算机、图7所示的移动电话和图8所示的数字静态相机，电子设备的例子还包括电视机、探视器型和监控型视频磁带记录器、汽车导航系统、寻呼机、电子笔记本、便携式计算器、文字处理机、工作站、电视电话、销售点(POS)系统终端和具有触摸屏的装置。当然，上面描述的本发明的实施例可以应用到这些电子设备。
尽管上面描述的本发明主要涉及有关TFT技术可以达到的效果，本发明并不限于这些和其他可以用来实现本发明的波形发生器的技术。本发明不仅可应用于薄膜晶体管而且也可以用于硅晶体管。可以使用不同的方法将硅晶体管放置一个显示器的衬底上。例如，硅晶体管以液态方式放置。

Claims (7)

1.一种波形发生器，包括一个连接到第一电容一端的输入端，第一开关将第一电容的另一端与第二电容的一端相连接，连接的第二开关用于可操作地对第二电容放电，第二电容的所述一端同时连接到缓冲器的输入端，缓冲器的输出端与发生器的输出端连接，并且连接的第三开关将缓冲器输出端可操作地反馈到第一电容的另一端。
2.如权利要求1所述的波形发生器，其中在缓冲器的输出端和发生器的输出端之间连接一个低通滤波器。
3.如权利要求1或2所述的波形发生器，其中开关为CMOS开关。
4.如权利要求1所述的波形发生器，其中由薄膜晶体管来实现开关和缓冲器。
5.如权利要求4所述的波形发生器，其中薄膜晶体管由多晶硅形成。
6.一种包括至少一个如前面任何权利要求所述的波形发生器的显示装置。
7.一种包括至少一个如权利要求1至5中任何一个波形发生器的电子设备。
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