TWI324443B - Transistor level shifter circuit - Google Patents

Description

1324443 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電晶體位準移位電路（Transistor Level Shifter Circuit)，更詳細來說，係關於一種藉由同型電晶體之 薄膜式電晶體來實作之電晶體位準移位電路。 【先前技術】

由於薄膜式電晶體液晶顯不器(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display; TFT LCD)已經普遍應用於個人電腦顯示器、電 視、數位相機及行動電話等應用上。其中製作薄膜式電晶體陣 列時，通常會採用單一製程技術，即PMOS製程，避免使用 較為複雜的NMOS製程，以簡化製作流程，並降低生產成本。 但是在薄膜式電晶體陣列運作時，須利用一時脈訊號，來掃描 該薄膜式電晶體陣列’以依序將顯示之資料存成液晶顯示器之 像素，由於掃描用之時脈訊號所需要的電壓位準和薄膜式電晶 體所使用的電壓位準不同，因此一般邏輯位準之低壓時脈訊

號，必須先經過一週邊驅動電路，以轉換電壓位準後，才能直 接驅動該薄膜式電晶體陣列電路。 如第1A圖所示，為-習知之位準移位器之電路圖，該位 ^器餘PMOS顺成，㈣削、聽訊狀大成大振 ^^其設計屬於—階段放大的位準移位器，根據模擬及實 '•ή®/、彳…果，會有訊號上升時間和下降時間過長之問題，不適 合應用於較大的負載及高頻的操作環境。 在美國專利發明案號6,922,095所揭露之位準移位5|中， 雖採用同型電晶體之技術製作，惟其電=====皆 5 1324443 仍嫌複雜。 在美國專利發明案號6,300,796及6,600,357中，採用了互 補式金屬氧化物半導體（c〇mplementary Metal

SemicmdU_; CM0S)製程，在製程上較為複雜，因此生產 成本較尚，且不能整合在單一 PM〇s製程上，除此之 路架構及連接方式亦趨複雜。

f上所述’若以習知技術來實施電晶體位準移位電路，會 有訊號轉換時間過長及無法推動較大負載之問題，且若以 ?los if來製作電晶體位準移位電路會有生產成本較高，及 製私不旎整*合之問題。因此，如何能以較低成本之單一製程技 1L來整合_電晶體以及電晶體位準移位電路之製作广並同 之ΐ作速度與承受較高負載，6成為現今薄膜式電 日日體液日日顯不器設計上最重要之課題。 【發明内容】 本發明目的係提供一種電晶體位準移位電路，適用於一 第ί電源之間’該第—電源之電壓位準大於該第二 之/電壓位s位^該位準移位電賴以放大-第—互補對訊號 訊辦iΐ 第—互補對訊號包含一^^號與—反相時脈 電路，其中該轉換電路係用以接收該第士互 懕後’產生—第二互補對訊號，該第二互補對訊號之電 之雷心介於該第一電源之電厘位準，以及該第一電源 pi姑i準扣減該第-互補對訊號之電壓辦之差值二者之 ϋ第—放大電路係用以放大該第二互補對訊號後產生一第 白段輸出訊號，該第一階段輸出訊號之電壓位準係大體上介 6 於零至該第一電源之電壓位準間。 放大該第i段輸出聰mm，路係用以 介於該第—躲之賴鱗_第二電源之 電路本imfiT關電晶體來製作—f晶體位準移位 合訊號的電容，使該電晶體辦移位電路 電晶體陣列之卜製程中。由於本發明之 移位電路在設計上，係先以—轉換電路來將輸入的 - ί=ΐΐ對訊號轉成較高電壓之另—互補對訊號，以控制 - ί 一電路，該第—放大電路之放大輸出則用以控制 曰i一放Α電路’藉由此漸進之放大過程，可提升本發明之電 準移位電路的運作速度’並可推動較高之負载，有效解 決先前技術的諸多問題。 在參_式及_财之實财式後，該技魏域具有通 吊知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段 及實施態樣。 【實施方式】 如第2Α圖所繪為本發明之一較佳實施例的電晶體位準移 位電路之電路圖，該電晶體位準移位電路適用於一第一電源與 一第一電源之間’該第一電源之電壓位準大於該第二電源之電 壓位準，該位準移位電路用以放大一第一互補對訊號之電壓位 準，該第一互補對訊號包含一時脈訊號與一反相時脈訊號，該 電晶體位準移位電路包含一轉換電路20、一第一放大電路30 以及一第二放大電路40 ’其中該轉換電路20係用以接收該第 一互補對訊號後產生一第二互補對訊號，該第二互補對訊號之 1324443 發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變 化。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所 列。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示習知之一位準移位器電路圖； 第2A圖顯示根據本發明之一較佳實施例的電晶體位 位電路之電路圖；

第2B圖顯不根據本發明之一較佳實施例的電晶體位準 位電路之輸入輸出訊號模擬波形圖； 第2C酬示根據本發明之一較佳實施例的電晶體位 位電路實際賴H量猶之輸人輸出訊舰形圖；

移4=::據本發明之另-較佳實施例的電晶體位準 移位據施細純趙位準 移位==據本發明之再—較佳實施例的電晶體位準 【主要元件符號說明】 2〇:轉換電路 30、50 :第一放大電路 40 :第二放大電路

Claims (1)

1324443 日1¾•正本: 第095102596號專利申請案 申請專利範圍替換本（無劃線版本，98年12月） 十、申請專利範圍： 1. 一種電晶體位準移位電路’適用於一第一電源盥一第二電源之 間，該第-電源之賴位準大於該f二電源之電壓位準，該位 準移位電路用以放大-第-互補對訊號之電壓位準， 觀訊軌含-雜铽與-反相峡錢，賴 位電路包含： -轉換電路’包含—第—電容及—第二電容，一 電容及該，二電容用以接收該第—互補對訊號後產生」 互撕訊號’該第二互補對訊號之電壓位準係大體上 ^ 電二準以及該第一電源之電壓位準扣減該第:Ϊ 補對訊號之電壓位準之差值二者之間； 立 ，用峨大該第二互補對訊號後產生-第 ，段輸出訊號，該第一階段輸出訊號 $ J 於零f該第一電源之電壓位準之間；以及準係大體上介 咕斗从 人这第階段輸出訊號後產生一銓 t 該輸出訊號之電屋位準係大體上 =訊 準與該第二電源之賴位準之間。 弟電源之電屋位 含:月求項1所述之電晶體辦移位電路，其中該轉換電路包 該第 第電晶體，包含一第一極、一第-搞月一 pqt 極巧於該第一電源；以及 第一極及-閘極’ 該第 ΐίί:!?:包含一第-極、-第二極及-間極， 極 15 1324443 第095102596號專利申請案 申請專利範圍替換本（無劃線版本，98年12月） 3.如請求項2所述之電晶體位準移位電路，其中該 該第二極係因應該反相時脈信號，該第二電晶 筮I曰一/ 因應該時脈信號。 體之該第二極係 號 該第二極經該第二電容接收該時脈信 放大電路 5.如請求項2所述之電晶體位準移位電路，其中該 包含： 二 一第 電晶體之2;二晶:及-閘極’該第 .'w、吻布电日日蒞第二極，兮筮二条 之該第一極耦接於該第一電源；以及 μ弟一電 一第四電晶體，包含一第一極、一第二極及一 =晶體之該閘極接收該時脈信號，該第第1 ，於該第三電晶體之該第二極，該第極 為接地。 电日日筱之該第二極係 晶 體 •放大電路 6.2求項5所述之電晶體辦移位，其中該第 一第五電晶體，包含一第一極、一 該閘_接於該第三電晶體之該第二極=第ij 日日體之該第一極輕接於該第一電源 電 丄雷：ϊ六ϊ晶體，包含一第一極、-第二極及-閘極，哕窠 極接收該反相時脈信號，該第六電晶體之^ 七 一弟七電晶體，包含一第一極、一 電晶體之刻_胁該第三以體 16 ，本，98 一) 輪出該輪該第—電源’該第七電晶體之該第二極 第八電晶體，包含—當一 a一 八電晶體之該閘極轉接 t 了二極及一閘極’讀第 體之該第二極晶體之該第二極’該第八電ί 7. ^求項5所述之電晶體位準移位電路，其中該第_放大電路 弟五電晶體，包含—筮—^ 五電晶體之該閘極叙接於極、一弟二極及一閘極，讀第 晶體找，一，接於該第U晶，j該第二極，該第五電 六電晶體之該f甲;極、一第二極及一閘極，該第 極係為接地。電日日體之該第二極，該第六電晶體之該第二 8·=求項7所述之電晶體位準移位電路，其中該第二放大電路 日日體之，第一極耦接於該第一電源； 晶體，包含一第一極、一第二極及一閘極，該第 y曰垆二C耦接於該第五電晶體之該第二極，該第八電 ί之^- 接於該第七電晶體之該第二極，該第八電晶 體之該第一極輕接於該第二電源； 九電晶體，包含—第—極、一第二極及一間極，該第 九於該第三電晶體之該第二極，該第九電 曰曰-之。弟一極耦接於該第一電源，該第九電晶體之該第二極 17 第095102596號專 申請專利範圍替換本(無篇_本，崎㈣） . 輸出該輪出訊號；以及 第十電晶體，包含一第一極、一第二一 =^該=嫩徐電晶體找第二極^第3 體之該第之該第二極，該第十電晶 9. =求項5所述之電晶體位準移位電路，其中該第-放大 電路 弟五電晶體，包含一第一極、一笛_权S p〇 , 晶體之該第一極輕接於該第-電源：以及 第五電 =;!極S:該第五電晶體之該第二極:―該第： 山雷曰ί六ί晶體，包含—第—極、—第二極及—閘極，該第 Ι'ϊ00體，閘極雛於該第三電晶體之該第二極’該第六電 晶 10. =求項9所述之電晶體位準移位，其中該第二放大 包含： 電路 μ:Ϊ七電晶體，包含一第一極、一第二極及-閘極，該第 ，曰0體之該閘極耦接於該第五電晶體之該第二極，該第七 日日體之該第一極耦接於該第一電源； -第八電晶體’包含—第—極、—第二極及—閘極， 八電晶體之該閘極接收該反相時脈信號，該第八電晶體之該 極輕接於該第七電晶體之該第二極，該第八電晶體之該二 極耦接於該第二電源； — 一第九電晶體，包含一第一極、一第二極及一閘極，該第 九電晶體之該閘極耦接於該第五電晶體之該第二極，該第九電 晶體之該第一極耦接於該第一電源，該第九電晶體之該第二極 輸出該輪出訊號；以及 18 第095102596號專利申請案 本，98 年 12 月） —第十電晶體，包含一第一極、一筮一 ΐ 5該閘極耦接於該第七電晶體之該第二極閘:第ϊ ΐ 晶體之該第二極，該第十電晶 11.=求項9所述之電晶體位準移位電路，其中該第一放大電路 -第七電晶體’包含一第一極、一第二 败該第二極，該以 號第 極係為2地^電日曰體之該第二極’該第八電晶體之該第二 一第九電晶體，包含一第一極、一第一一 12. 項11所述之電晶體位準移位電路，其中該第二放大電 笛+:ϊΐ:電晶體’包含一第一極、一第二極及一間極’該 十-體之該第二極’該第 第十』:體:二電 1324443 第095102596號專利申請案 申請專利範圍替換本（無劃線版本,98年12月） 十二電晶體之該第一極耦接於該第十一電晶體之該第二極，該 • 第十二電晶體之該第二極耦接於該第二電源； 一第十三電晶體，包含一第一極、一第二極及一閘極，該 第十三電晶體之該閘極耦接於該第五電晶體之該第二極，該第 • 十三電晶體之該第一極耦接於該第一電源，該第十三電晶體之 該第二極輸出該輸出訊號；以及 一第十四電晶體，包含一第一極、一第二極及一閘極，該 第十四電晶體之該閘極耦接於該第十一電晶體之該第二極，該 第十四電晶體之該第一極耦接於該第十三電晶體之該第二 極，該第十四電晶體之該第二極耦接於該第二電源。 20