TWI398848B - 源極驅動電路 - Google Patents

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Description

源極驅動電路
本發明係有關於一種驅動電路，尤指一種應用於一液晶顯示面板中的一源極驅動電路(source driver)，該源極驅動電路能夠降低所需要的輸出緩衝器(output buffer)之數量，以有效地縮小驅動電路的面積並且進而降低生產成本。
請參考第1圖，第1圖所繪示的係為習知技術中應用於一液晶顯示面板中之一源極驅動電路(source driver)100的簡化方塊示意圖。如第1圖所示，源極驅動電路100包含有：複數個訊號輸出端點S1~Sn、一資料訊號產生模組110、一灰階參考電壓產生模組120、一數位類比轉換器(digital－to－analog converter，DAC)130以及一輸出緩衝器與開關模組140。資料訊號產生模組110係用來產生複數個數位資料訊號D1~Dn，並且灰階參考電壓產生模組120係用來產生複數個灰階參考電壓，而數位類比轉換器130係耦接於資料訊號產生模組110與灰階參考電壓產生模組120，並且用來依據該複數個灰階參考電壓以分別產生對應於複數個數位資料訊號D1~Dn之複數個電壓訊號A1~An，以及數位類比轉換器130包含有複數個類比輸出端點(未顯示)，分別用來輸出複數個電壓訊號A1~An。其中，資料訊號產生模組110另包含 有：一移位暫存器(shift register)、一線閂鎖器(line latch)以及一準位移位器(level shifter)，由於資料訊號產生模組110係為本項相關技藝者所熟知，因此為了簡潔起見，在此不多加贅述資料訊號產生模組110的操作細節。
請參考第2圖，第2圖所繪示的係為第1圖中之輸出緩衝器與開關模組140的簡化電路示意圖。如第2圖所示，輸出緩衝器與開關模組140包含有複數個開關元件SWg1~SWgn、複數個開關元件SWp1~SWpn以及複數個輸出緩衝器B1~Bn，其中，複數個開關元件SWg1~SWgn以及複數個開關元件SWp1~SWpn係分別耦接於數位類比轉換器130的複數個電壓訊號A1~An以及複數個訊號輸出端點S1~Sn之間，而複數個輸出緩衝器B1~Bn係分別耦接於數位類比轉換器130的複數個電壓訊號A1~An以及複數個開關元件SWp1~SWpn之間，此外，複數個開關元件SWg1~SWgn係分別由開關控制訊號GM_EN所控制，以及複數個開關元件SWp1~SWpn係分別由開關控制訊號PB_EN所控制。
接著，請參考第3圖，第3圖所繪示的係為在2個時段T1、T2之中開關控制訊號PB_EN與開關控制訊號GM_EN的時序圖以及複數個訊號輸出端點S1~Sn的電壓準位變化示意圖，由於複數個開關元件SWg1~SWgn以及複數個開關元件SWp1~SWpn均為N型場效電晶體(例如NMOS場效電晶體)，因此， 如第3圖所示，在時段T1中，開關控制訊號PB_EN係為高邏輯準位來將複數個開關元件SWp1~SWpn導通，而開關控制訊號GM_EN係為低邏輯準位來將複數個開關元件SWg1~SWgn不導通，如此一來使得電壓訊號A1~An可以分別透過複數個輸出緩衝器B1~Bn來將複數個訊號輸出端點S1~Sn的電壓準位分別從VGSx1~VGSxn拉高到接近VGSy1~VGSyn；接著，在時段T2中，開關控制訊號PB_EN係轉為低邏輯準位來將開關元件SWp1~SWpn不導通，並且開關控制訊號PB_EN2以及GM_EN1係轉為高邏輯準位來將複數個開關元件SWg1~SWgn導通，如此一來使得複數個訊號輸出端點S1~Sn的電壓準位可以直接由電壓訊號A1~An(亦即灰階參考電壓)分別校準為VGSy1~VGSyn。
然而，在此習知技術中由於複數個訊號輸出端點S1~Sn中的每一個訊號輸出端點都需要一個輸出緩衝器，會造成所需要的輸出緩衝器之數量太多，並且使得源極驅動電路100的面積過大而讓生產成本無法降低。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種能夠降低所需要的輸出緩衝器(output buffer)之數量，以有效地縮小驅動電路的面積並且進而降低生產成本的驅動電路，以解決上述的問題。
依據本發明之申請專利範圍，其係揭露一種驅動電路，該驅動電路包含有：複數個訊號輸出端點、一資料訊號產生模組、一灰階參考電壓產生模組、一數位類比轉換器(digital－to－analog converter，DAC)、一第一多工輸出模組(multiplex output module)、一輸出緩衝器、一第二多工輸出模組以及一開關模組。該資料訊號產生模組係用來產生複數個數位資料訊號；該灰階參考電壓產生模組係用來產生複數個灰階參考電壓；該數位類比轉換器係耦接於該資料訊號產生模組與該灰階參考電壓產生模組，並且用來依據該複數個灰階參考電壓以分別產生對應於該複數個數位資料訊號之複數個電壓訊號；該第一多工輸出模組係具有一第一輸出端點與複數個第一輸入端點，並且該複數個第一輸入端點分別接收該複數個電壓訊號，其中該第一多工輸出模組於一第一時段中選取該複數個電壓訊號中一第一特定電壓訊號並藉由該第一輸出端點輸出該第一特定電壓訊號；該輸出緩衝器係耦接於該第一輸出端點，並且用來於該第一時段中依據該第一特定電壓訊號產生一第一特定驅動訊號；該第二多工輸出模組係具有複數個第二輸出端點與一第二輸入端點，其中該複數個第二輸出端點分別耦接至該複數個訊號輸出端點，該第二輸入端點接收該第一特定驅動訊號，並且該第二多工輸出模組係於該第一時段中將該第一特定驅動訊號自該複數個第二輸出端點中一第一特定輸出端點輸出至一第一特定訊號輸出端點；以及該開關模組係耦接於該數位類比轉換器與該複數個訊號輸出端點之間，並且用來在不同於該第一時段之一第二時段中將該第一特定電壓訊號輸出至該第一特定訊 號輸出端點。
在本說明書以及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件，而所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件，本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則，在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含有」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含有但不限定於」，此外，「耦接」一詞在此係包含有任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可以直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第4圖，第4圖所繪示的係為依據本發明之一實施例的應用於一液晶顯示面板中之一源極驅動電路(source driver)400的簡化方塊示意圖。如第4圖所示，源極驅動電路400包含有：複數個訊號輸出端點S1~Sn、一資料訊號產生模組410、一灰階參考電壓產生模組420、一數位類比轉換器(digital－to－analog converter，DAC)430、一第一多工輸出模組(multiplex output module)440、一輸出緩衝器450、一第二多工輸出模組460以及一開關模組470。資料訊號產生模組410係用來產生複數個數位資 料訊號D1~Dn，並且灰階參考電壓產生模組420係用來產生複數個灰階參考電壓，而數位類比轉換器430係耦接於資料訊號產生模組410與灰階參考電壓產生模組420，並且用來依據該複數個灰階參考電壓以分別產生對應於複數個數位資料訊號D1~Dn之複數個電壓訊號A1~An，以及數位類比轉換器430包含有複數個類比輸出端點(未顯示)，分別用來輸出複數個電壓訊號A1~An。
第一多工輸出模組440係具有一第一輸出端點與複數個第一輸入端點I1~In，並且複數個第一輸入端點I1~In係分別接收複數個電壓訊號A1~An，其中第一多工輸出模組440於一第一時段中選取複數個電壓訊號A1~An中一第一特定電壓訊號(例如A1)並藉由第一輸出端點輸出該第一特定電壓訊號；輸出緩衝器450係耦接於第一輸出端點O，並且用來於該第一時段中依據該第一特定電壓訊號產生一第一特定驅動訊號(未顯示)；第二多工輸出模組460係具有複數個第二輸出端點O1~On與一第二輸入端點I，其中複數個第二輸出端點O1~On係分別耦接至複數個訊號輸出端點S1~Sn，第二輸入端點I係接收該第一特定驅動訊號，並且第二多工輸出模組460係於該第一時段中將該第一特定驅動訊號自複數個第二輸出端點中一第一特定輸出端點(例如O1)輸出至一第一特定訊號輸出端點(例如S1)；以及開關模組470係耦接於數位類比轉換器430與複數個訊號輸出端點S1~Sn之間，並且用來在不同於該第一時段之一第二時段中將該第一特定電壓訊號輸出至該第一特定訊號輸出端點。同時，第一多工輸出模組440 會在該第二時段中選取複數個電壓訊號A1~An中不同於該第一特定電壓訊號之一第二特定電壓訊號(例如A2)並藉由該第一輸出端點O輸出，並且輸出緩衝器450會在該第二時段中依據該第二特定電壓訊號產生一第二特定驅動訊號(未顯示)至第二多工輸出模組460之第二輸入端點I，以及第二多工輸出模組460會在該第二時段中將該第二特定驅動訊號自複數個第二輸出端點O1~On中不同於該第一特定輸出端點之一第二特定輸出端點(例如O2)輸出至一第二特定訊號輸出端點(例如S2)。
請參考第5圖，第5圖所繪示的係為第4圖中之第一多工輸出模組440的簡化電路示意圖。如第5圖所示，第一多工輸出模組440包含有複數個開關元件SW11~SW1n，分別耦接於複數個第一輸入端點I1~In以及第一輸出端點O之間，其中複數個開關元件SW11~SW1n係分別由開關控制訊號PB_EN1~PB_ENn所控制。
請參考第6圖，第6圖所繪示的係為第4圖中之第二多工輸出模組460的簡化電路示意圖。如第6圖所示，第二多工輸出模組460包含有複數個開關元件SW21~SW2n，分別耦接於複數個第二輸入端點O1~On以及第二輸出端點I之間，其中複數個開關元件SW21~SW2n係分別由開關控制訊號PB_EN1~PB_ENn所控制。
請參考第7圖，第7圖所繪示的係為第4圖中之開關模組470的簡化電路示意圖。如第7圖所示，第二多工輸出模組470包含有複數個開關元件SW31~SW3n，分別耦接於數位類比轉換器430的複數個電壓訊號A1~An以及複數個訊號輸出端點S1~Sn之間，其中複數個開關元件SW31~SW3n係分別由開關控制訊號GM_EN1~GM_ENn所控制。
舉例來說，當n＝3時，請同時參考第8圖、第9圖、第10圖、第11圖以及第12圖，第8圖所繪示的係為在4個時段T1~T4之中3個開關控制訊號PB_EN1~PB_EN3與3個開關控制訊號GM_EN1~GM_EN3的時序圖以及3個訊號輸出端點S1~S3的電壓準位變化示意圖，第9圖所繪示的係為在時段T1中源極驅動電路400的簡化方塊示意圖，第10圖所繪示的係為在時段T2中源極驅動電路400的簡化方塊示意圖，第11圖所繪示的係為在時段T3中源極驅動電路400的簡化方塊示意圖，以及第12圖所繪示的係為在時段T4中源極驅動電路400的簡化方塊示意圖。
在本實施例中，3個開關元件SW11~SW13、3個開關元件SW21~SW23以及3個開關元件SW31~SW33均為N型場效電晶體(例如NMOS場效電晶體)，因此，如第8圖以及第9圖所示，在時段T1中，開關控制訊號PB_EN1係為高邏輯準位來將開關元件SW11以及開關元件SW21導通，而其他開關控制訊號 PB_EN2、開關控制訊號PB_EN3以及開關控制訊號GM_EN1~GM_EN3係為低邏輯準位來將開關元件SW12、開關元件SW13、開關元件SW22、開關元件SW23以及開關元件SW31~SW33不導通，如此一來使得電壓訊號A1可以透過輸出緩衝器450來將訊號輸出端點S1的電壓準位從VGSx1拉高到接近VGSy1。
接著，如第8圖以及第10圖所示，在時段T2中，開關控制訊號PB_EN1係轉為低邏輯準位來將開關元件SW11以及開關元件SW21不導通，而開關控制訊號PB_EN2以及開關控制訊號GM_EN1係轉為高邏輯準位來將開關元件SW12、開關元件SW22以及開關元件SW31導通，並且其他開關控制訊號PB_EN3、開關控制訊號GM_EN2以及開關控制訊號GM_EN3係維持低邏輯準位來將開關元件SW13、開關元件SW23以及開關元件SW31~SW33不導通，如此一來使得電壓訊號A2可以透過輸出緩衝器450來將訊號輸出端點S2的電壓準位從VGSx2拉高到接近VGSy2，以及訊號輸出端點S1的電壓準位可以直接由電壓訊號A1(亦即一灰階參考電壓)校準為VGSy1。
接著，如第8圖以及第11圖所示，在時段T3中，開關控制訊號PB_EN1係維持低邏輯準位來將開關元件SW11以及開關元件SW21不導通，而開關控制訊號GM_EN1係維持高邏輯準位來將開關元件SW31導通，並且開關控制訊號PB_EN2係轉為低邏輯準位來將開關元件SW12以及開關元件SW22不導通，而開 關控制訊號PB_EN3以及GM_EN2係轉為高邏輯準位來將開關元件SW13、開關元件SW23以及開關元件SW32導通，並且開關控制訊號GM_EN3係維持低邏輯準位來將開關元件SW3n不導通，如此一來使得電壓訊號A3可以透過輸出緩衝器450來將訊號輸出端點S3的電壓準位從VGSx3拉高到接近VGSy3，以及訊號輸出端點S2的電壓準位可以直接由電壓訊號A2(亦即一灰階參考電壓)校準為VGSy2，而訊號輸出端點S1的電壓準位也可以直接由電壓訊號A1維持為VGSy1。
接著，如第8圖以及第12圖所示，在時段T4中，開關控制訊號PB_EN1係維持低邏輯準位來將開關元件SW11以及開關元件SW21不導通，而開關控制訊號GM_EN1係維持高邏輯準位來將開關元件SW31導通，並且開關控制訊號PB_EN2係維持低邏輯準位來將開關元件SW12以及開關元件SW22不導通，而開關控制訊號GM_EN2係維持高邏輯準位來將開關元件SW32導通，並且開關控制訊號PB_EN3係轉為低邏輯準位來將開關元件SW13以及開關元件SW23不導通，而開關控制訊號GM_EN3係轉為高邏輯準位來將開關元件SW3n導通，如此一來使得訊號輸出端點S3的電壓準位可以直接由電壓訊號A3(亦即一灰階參考電壓)校準為VGSy3，而訊號輸出端點S1的電壓準位也可以直接由電壓訊號A1維持為VGSy1，以及訊號輸出端點S2的電壓準位也可以直接由電壓訊號A2維持為VGSy2。此外，在此請注意，上述的實施例僅作為本發明的舉例說明，而不是本發明的限制條 件，舉例來說，n可以等於任意正整數。
綜上所述，本發明所揭露的源極驅動電路能夠降低所需要的輸出緩衝器之數量，以縮小面積並且進而降低生產成本。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧源極驅動電路
110‧‧‧資料訊號產生模組
120‧‧‧灰階參考電壓產生模組
130‧‧‧數位類比轉換器
140‧‧‧輸出緩衝器與開關模組
S1~Sn‧‧‧訊號輸出端點
D1~Dn‧‧‧數位資料訊號
A1~An‧‧‧電壓訊號
GM_EN、PB_EN‧‧‧開關控制訊號
SWp1~SWpn、SWg1~SWgn‧‧‧開關元件
T1、T2‧‧‧時段
B1~Bn‧‧‧輸出緩衝器
400‧‧‧源極驅動電路
410‧‧‧資料訊號產生模組
420‧‧‧灰階參考電壓產生模組
430‧‧‧數位類比轉換器
440‧‧‧第一多工輸出模組
450‧‧‧輸出緩衝器
460‧‧‧第二多工輸出模組
470‧‧‧開關模組
I1~In‧‧‧第一輸入端點
O‧‧‧第一輸出端點
I‧‧‧第二輸入端點
O1~On‧‧‧第二輸出端點
S1~Sn‧‧‧訊號輸出端點
D1~Dn‧‧‧數位資料訊號
A1~An‧‧‧電壓訊號
PB_EN1~PB_ENn、GM_EN1~GM_ENn‧‧‧開關控制訊號
SW11~SW1n、SW21~SW2n、SW31~SW3n‧‧‧開關元件
T1~T4‧‧‧時段
第1圖所繪示的係為習知技術中應用於一液晶顯示面板中之一源極驅動電路(source driver)的簡化方塊示意圖。
第2圖所繪示的係為第1圖中之輸出緩衝器與開關模組的簡化電路示意圖。
第3圖所繪示的係為在2個時段T1、T2之中開關控制訊號PB_EN與開關控制訊號GM_EN的時序圖以及複數個訊號輸出端點S1~Sn的電壓準位變化示意圖。
第4圖所繪示的係為依據本發明之一實施例的應用於一液晶顯示面板中之一源極驅動電路的簡化方塊示意圖。
第5圖所繪示的係為第4圖中之第一多工輸出模組的簡化電路示意圖。
第6圖所繪示的係為第4圖中之第二多工輸出模組的簡化電路示意圖。
第7圖所繪示的係為第4圖中之開關模組的簡化電路示意圖。
第8圖所繪示的係為在4個時段T1~T4之中3個開關控制訊號PB_EN1~PB_EN3與3個開關控制訊號GM_EN1~GM_EN3的時序圖以及3個訊號輸出端點S1~S3的電壓準位變化示意圖。
第9圖所繪示的係為在時段T1中源極驅動電路的簡化方塊示意圖。
第10圖所繪示的係為在時段T2中源極驅動電路的簡化方塊示意圖。
第11圖所繪示的係為在時段T3中源極驅動電路的簡化方塊示意圖。
第12圖所繪示的係為在時段T4中源極驅動電路的簡化方塊示意圖。
400‧‧‧源極驅動電路
410‧‧‧資料訊號產生模組
420‧‧‧灰階參考電壓產生模組
430‧‧‧數位類比轉換器
440‧‧‧第一多工輸出模組
450‧‧‧輸出緩衝器
460‧‧‧第二多工輸出模組
470‧‧‧開關模組
I1~In‧‧‧第一輸入端點
O‧‧‧第一輸出端點
I‧‧‧第二輸入端點
O1~On‧‧‧第二輸出端點
S1~Sn‧‧‧訊號輸出端點
D1~Dn‧‧‧數位資料訊號
A1~An‧‧‧電壓訊號
PB_EN1~PB_ENn、GM_EN1~GM_ENn‧‧‧開關控制訊號

Claims (5)

  1. 一種源極驅動電路，包含有：複數個訊號輸出端點；一資料訊號產生模組，用來產生複數個數位資料訊號；一灰階參考電壓產生模組，用來產生複數個灰階參考電壓；一數位類比轉換器(digital-to-analog converter，DAC)，耦接於該資料訊號產生模組與該灰階參考電壓產生模組，用來依據該複數個灰階參考電壓以分別產生對應於該複數個數位資料訊號之複數個電壓訊號；一第一多工輸出模組(multiplex output module)，具有一第一輸出端點與複數個第一輸入端點，該複數個第一輸入端點分別接收該複數個電壓訊號，該第一多工輸出模組於一第一時段中選取該複數個電壓訊號中一第一特定電壓訊號並藉由該第一輸出端點輸出該第一特定電壓訊號；一輸出緩衝器(output buffer)，耦接於該第一輸出端點，用來於該第一時段中依據該第一特定電壓訊號產生一第一特定驅動訊號；一第二多工輸出模組，具有複數個第二輸出端點與一第二輸入端點，該複數個第二輸出端點分別耦接至該複數個訊號輸出端點，該第二輸入端點接收該第一特定驅動訊號，並且該第二多工輸出模組係於該第一時段中將該第一特定驅動訊號自該複數個第二輸出端點中一第一特定輸出端點輸 出至一第一特定訊號輸出端點；以及一開關模組，耦接於該數位類比轉換器與該複數個訊號輸出端點之間，用來在不同於該第一時段之一第二時段中將該第一特定電壓訊號輸出至該第一特定訊號輸出端點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動電路，其中該第一多工輸出模組於該第二時段中選取該複數個電壓訊號中不同於該第一特定電壓訊號之一第二特定電壓訊號並藉由該第一輸出端點輸出；該輸出緩衝器於該第二時段中依據該第二特定電壓訊號產生一第二特定驅動訊號至該第二多工輸出模組之該第二輸入端點；以及該第二多工輸出模組於該第二時段中將該第二特定驅動訊號自該複數個第二輸出端點中不同於該第一特定輸出端點之一第二特定輸出端點輸出至一第二特定訊號輸出端點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動電路，其係為應用於一液晶顯示面板中的一源極驅動電路(source driver)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之源極驅動電路，其中該複數個訊號輸出端點包含有至少一第一訊號輸出端點與一第二訊號輸出端點；該資料訊號產生模組係用來產生至少一第一數位資料訊號與一第二數位資料訊號；該數位類比轉換器包含有至少一第一類比輸出端點與一第二類比輸出端點，分別用來輸出一第 一電壓訊號與一第二電壓訊號；該開關模組包含有至少一第一開關元件耦接於該第一類比輸出端點與該第一訊號輸出端點之間以及一第二開關元件耦接於該第二類比輸出端點與該第二訊號輸出端點之間；該第一多工輸出模組包含有至少一第三開關元件耦接於該第一類比輸出端點與該第一輸出端點之間以及一第四開關元件耦接於該第一類比輸出端點與該第一輸出端點之間；以及該第二多工輸出模組包含有一第五開關元件耦接於該第二輸入端點與該第一訊號輸出端點之間以及一第六開關元件耦接於該第二輸入端點與該第二訊號輸出端點之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之源極驅動電路，其中於該第一時段中，該第一多工輸出模組的該第三開關元件與該第二多工輸出模組的該第五開關元件係導通，以及該開關模組之該第一開關元件與該第二開關元件、該第一多工輸出模組的該第四開關元件以及該第二多工輸出模組的該第六開關元件係不導通；以及於該第二時段中，該第一多工輸出模組的該第三開關元件與該第二多工輸出模組的該第五開關元件係不導通，以及該開關模組之該第一開關元件與該第二開關元件、該第一多工輸出模組的該第四開關元件以及該第二多工輸出模組的該第六開關元件係導通。
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