TWI467540B - 閘極驅動電路之參考電壓產生器及參考電壓產生方法 - Google Patents

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Description

閘極驅動電路之參考電壓產生器及參考電壓產生方 法
本發明是有關於一種參考電壓產生器及參考電壓產生方法，且特別是有關於一種用於液晶顯示面板的閘極驅動電路的參考電壓產生器及參考電壓產生方法。
為了簡化液晶顯示面板的製程，進而降低成本，將驅動顯示面板所用的閘極驅動電路(gate driver circuit)製作於顯示面板的周邊線路區上的技術已逐漸發展出來，此技術一般稱為陣列基板行驅動技術(Gate on Array(GOA)，或稱Gate in Panel(GIP))。應用此技術的液晶顯示器由於不需要額外配置閘極驅動IC於顯示面板週邊，因此可提高面板的積體化程度，使得面板厚度可進一步降低。此外，應用此技術亦可令液晶顯示裝置的製程步驟減少而降低成本。
一般利用GOA技術的顯示面板上的閘極驅動電路係利用薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)所製作而成，以取代原本由矽半導體元件製成的閘極驅動電路，但TFT元件製成的閘極驅動電路受到TFT元件特性的影響而在低溫時表現不佳。目前各大面板廠解決上述低溫情況的作法是在液晶顯示裝置中利用具有溫度補償功能的參考電壓產生器來產生閘極驅動電路所需的閘極驅動電壓。其中，具溫度補償功能的電壓產生器一般會藉由熱敏電阻及一般電 阻所組成的等效電路來產生關聯於環境溫度的溫度感測電壓，並且根據溫度感測電壓來調整所產生之閘極驅動電壓的準位，藉以補償閘極驅動電路在低溫操作下的特性偏移。
然而，由於不同廠商所設計的閘極驅動電路通常會具有不同的工作電壓與低溫補償電壓，因此所需要的閘極驅動電壓的特性曲線亦不相同。當利用所述之方式來產生閘極驅動電壓時，則必藉由調整電壓產生器的硬體參數，例如調整一般電阻的電阻值或者改變熱敏電阻的規格等，才得以調整所輸出之閘極驅動電壓的特性曲線，因此相當的不便利。此外，在調整閘極驅動電壓的特性曲線時，由於所需設定的硬體參數太多，容易造成補償後的閘極驅動電壓與理想上的設定有所差異。
本發明提供一種參考電壓產生器及參考電壓產生方法，其可藉由電路的運算來調整閘極驅動電壓的特性曲線。
本發明提出一種閘極驅動電路之參考電壓產生器。所述參考電壓產生器包括溫度感測單元、電位箝制單元、增益調整單元以及運算電路。溫度感測單元反應於環境溫度而產生溫度感測電壓。電位箝制單元耦接溫度感測單元。電位箝制單元反應於溫度感測電壓以提供差值訊號。增益調整單元用以提供溫度補償增益與第一參考電位。增益調整單元依據控制指令來調整溫度補償增益與第一參考電位。運算電路耦接電位箝制單元與增益調整單元，以反應 溫度補償增益、第一參考電位及差值訊號來提供參考電壓。
在本發明一實施例中，溫度感測單元包括電流源、第一電阻、第二電阻以及熱敏電阻。第一電阻的第一端耦接電流源。第二電阻的第一端耦接第一電阻的第二端，且第二電阻的第二端耦接接地電壓。熱敏電阻的第一端耦接第一電阻的第二端與第二電阻的第一端，且熱敏電阻的第二端耦接接地電壓。熱敏電阻具有負溫度係數，並且第一電阻、第二電阻以及熱敏電阻反應於流經的電流而建立溫度感測電壓。
在本發明一實施例中，當環境溫度大於或等於上限溫度時，參考電壓位於第一參考電位，以及當環境溫度小於或等於下限溫度時，參考電壓位於第二參考電位。第一電阻與第二電阻的電阻值設定不受第一參考電位與第二參考電位影響。
在本發明一實施例中，參考電壓產生器更包括輸出單元。輸出單元耦接運算電路，用以對參考電壓進行升壓或降壓，據以產生閘極驅動電壓。
在本發明一實施例中，差值訊號包括差值電壓，電位箝制單元依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位限制溫度感測電壓的電壓範圍，並且計算受限的溫度感測電壓與第二預設箝制電位的差值，據以產生差值電壓。
在本發明一實施例中，增益調整單元包括第一數位類比轉換單元、儲存單元以及增益計算單元。第一數位類比轉換單元用以接收控制指令，並且據以產生第一參考電位 與第二參考電位。儲存單元耦接第一數位類比轉換單元，其中儲存單元受控於控制指令而進行存取，並據以控制第一數位類比轉換單元的操作。增益計算單元耦接第一數位類比轉換單元，用以依據第一參考電位、第二參考電位、第一預設箝制電位以及第二預設箝制電位計算該溫度補償增益。
在本發明一實施例中，運算電路包括乘法單元以及加法單元。乘法單元耦接電位箝制單元與增益計算單元，用以依據差值電壓與溫度補償增益計算補償電壓。加法單元耦接第一數位類比轉換單元與乘法單元，用以依據補償電壓與第一參考電位計算參考電壓。
在本發明一實施例中，差值訊號包括數位差值訊號，電位箝制單元包括類比數位轉換單元。類比數位轉換單元耦接溫度感測單元，依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位設定數位輸出範圍，並且基於數位輸出範圍將該溫度感測電壓轉換為該數位差值訊號。
在本發明一實施例中，增益調整單元包括第一數位類比轉換單元以及儲存單元。第一數位類比轉換單元，用以接收控制指令，並且據以產生第一參考電位與第二參考電位。儲存單元耦接第一數位類比轉換單元，其中儲存單元受控於控制指令而進行存取，並據以控制第一數位類比轉換單元的操作。
在本發明一實施例中，運算電路包括第二數位類比轉換單元。第二數位類比轉換單元耦接第一數位類比轉換單 元與類比數位轉換單元，依據第一參考電位與第二參考電位設定類比輸出範圍，並且基於類比輸出範圍將數位差值訊號轉換為參考電壓。
在本發明一實施例中，增益調整單元經由數位雙向傳輸介面接收控制指令。
一種電壓產生方法，適用於液晶顯示面板的閘極驅動電路，電壓產生方法包括反應於環境溫度而產生溫度感測電壓；反應於溫度感測電壓而提供差值訊號；提供溫度補償增益與第一參考電位；依據控制指令調整溫度補償增益與第一參考電位；以及反應於溫度補償增益、第一參考電位及差值訊號來提供參考電壓。
在本發明一實施例中，差值訊號包括差值電壓，反應於溫度感測電壓而提供差值訊號的步驟包括：依據第一預設箝制電位、第二預設箝制電位以及溫度感測電壓計算差值電壓。
在本發明一實施例中，依據第一預設箝制電位、第二預設箝制電位以及溫度感測電壓計算該差值電壓的步驟包括：依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位限制溫度感測電壓的電壓範圍；以及計算受限的溫度感測電壓與第二預設箝制電位的差值，據以產生差值電壓。
在本發明一實施例中，依據控制指令調整溫度補償增益與第一參考電位的步驟包括：依據控制指令產生第一參考電位與第二參考電位；以及依據第一參考電位、第二參考電位、第一預設箝制電位以及第二預設箝制電位計算溫 度補償增益。
在本發明一實施例中，反應於溫度補償增益、第一參考電位及差值訊號來提供參考電壓的步驟包括：依據溫度補償增益與差值電壓計算補償電壓；以及依據第一參考電位與補償電壓計算參考電壓。
在本發明一實施例中，差值訊號包括數位差值訊號，反應於溫度感測電壓而提供差值訊號的步驟包括：依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位設定數位輸出範圍，並且基於數位輸出範圍將溫度感測電壓轉換為數位差值訊號。
在本發明一實施例中，依據控制指令調整溫度補償增益與第一參考電位的步驟包括：依據控制指令產生第一參考電位與第二參考電位；以及依據第一參考電位與第二參考電位設定類比輸出範圍。
在本發明一實施例中，反應於溫度補償增益、第一參考電位及差值訊號來提供參考電壓的步驟包括：基於類比輸出範圍將數位差值訊號轉換為參考電壓。
在本發明一實施例中，所述之參考電壓產生方法更包括：對參考電壓進行升壓或降壓，以產生閘極驅動電壓。
基於上述，本發明實施例提出一種參考電壓產生器及電壓產生方法。所述之參考電壓產生器可依據所接收的控制指令而動態地調整參考電壓的限制範圍。由於毋須藉由調整溫度感測單元的電阻值來改變參考電壓的限制範圍，因此降低了電路設計上的變數，使得所輸出之參考電壓更 為精確，並且使得參考電壓產生器更適於模組化的設計。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明實施例提出一種參考電壓產生器及參考電壓產生方法。所述之參考電壓產生器可依據所接收的控制指令而動態地調整參考電壓的限制範圍。由於毋須藉由調整溫度感測單元的電阻值來改變參考電壓的限制範圍，因此降低了電路設計上的變數，使得所輸出之參考電壓更為精確，並且使得參考電壓產生器更適於模組化的設計。為了使本發明之內容更容易明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。
圖1A為本發明一實施例之參考電壓產生器的示意圖。在本實施例中，電壓產生器100適於提供具有低溫補償的參考電壓Vref，以供液晶顯示面板的閘極驅動電路(未繪示)使用，其中閘極驅動電路可依據參考電壓Vref而產生具有低溫補償的閘極驅動電壓(如VGH)，藉以補償閘極驅動電路(特別是面板上閘極驅動電路(Gate in panel，GIP))於低溫操作狀態下的特性偏移。圖1B為本發明一實施例之閘極驅動電壓的示意圖。
請同時參照圖1A與圖1B，參考電壓產生器100包括 溫度感測單元110、電位箝制單元120、增益調整單元130以及運算電路140。溫度感測單元110反應於環境溫度T而產生溫度感測電壓Vt。電位箝制單元120耦接溫度感測單元110，且反應於溫度感測電壓Vt以提供差值訊號D。
增益調整單元130用以提供溫度補償增益Gv與第一參考電位VR1，其中增益調整單元130依據控制指令CMD來調整溫度補償增益Gv與第一參考電位VR1。
運算電路140耦接電位箝制單元120與增益調整單元130，以反應溫度補償增益Gv、第一參考電位VR1及差值訊號D來提供參考電壓Vref。因此，後端的輸出單元(未繪示)可對參考電壓產生器100所輸出的參考電壓Vref進行升壓或降壓，並據以產生閘極驅動電壓VGH。閘極驅動電壓VGH會在預設溫度區間TR內與環境溫度呈負相關，當環境溫度T大於或等於預設溫度區間TR的上限溫度T2時，參考電壓產生器100會將閘極驅動電壓VGH限制於第一箝制電位CV1，以及當環境溫度T小於或等於預設溫度區間TR的下限溫度T1時，電壓補償電路120則會將閘極驅動電壓VGH限制於第二箝制電位CV2。
在本實施例中，第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2的大小是由增益調整單元130依據控制指令CMD而設定。更進一步地說，使用者可在外部的主控裝置(例如個人電腦或筆記型電腦，未繪示)上利用應用程式選取特定的第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2的數值。主控裝置會經由數位雙向傳輸介面(例如I2C或USB等)而 將對應的控制指令CMD發送至增益調整單元130，使得增益調整單元130可據以調整溫度補償增益Gv與第一參考電位VR1來設定第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2。
詳細而言，由於製程或規格上的特性差異，不同的閘極驅動電路其正常操作所需的閘極驅動電壓及低溫補償的閘極驅動電壓之電壓值皆不相同。因此，在一般具有溫度補償功能之電壓產生器中，其必須透過調整硬體規格(例如電阻值)來設定第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2的大小。對於設計者而言相當的不便利。
相較於傳統之具有溫度補償的電壓產生器，本實施例之參考電壓產生器100可根據所接收的控制指令CMD而動態地設定第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2的大小，藉以在不需要更動參考電壓產生器100之硬體設定的情況下，提供符合各種不同規格之閘極驅動電路所需求的閘極驅動電壓VGH。
圖2A為本發明另一實施例之參考電壓產生器的示意圖。另外，在此同樣以圖1B所繪示之閘極驅動電壓VGH的示意圖來說明。請同時參照圖1B與圖2A，電壓產生器200包括溫度感測單元210、電位箝制單元220、增益調整單元230、運算電路240以及輸出單元250。溫度感測單元210包括電流源CS、第一電阻R1、第二電阻R2以及熱敏電阻RNTC 。第一電阻R1的第一端耦接電流源CS。第二電阻R2的第一端耦接第一電阻R1的第二端，且第二電阻R2的第二端耦接接地電壓GND。熱敏電阻RNTC 的第一端 耦接第一電阻R1的第二端與第二電阻R2的第一端，且熱敏電阻RNTC 的第二端耦接接地電壓GND，其中熱敏電阻RNTC 具有負溫度係數(亦即電阻值會與溫度成反比)。根據所述架構，第一電阻R1、第二電阻R2以及熱敏電阻RNTC 會反應於流經的電流I而建立溫度感測電壓Vt，其中溫度感測電壓Vt的電壓值會基於熱敏電阻RNTC 的電阻值變動而與溫度呈負相關。
電位箝制單元220用以依據第一預設箝制電位VH、第二預設箝制電位VL以及溫度感測電壓Vt計算差值電壓Vd。在本實施例中，電位箝制單元220會依據第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL而限制溫度感測電壓Vt的電壓範圍，並且計算受限的溫度感測電壓Vt’與第二預設箝制電位VL的差值，據以產生差值電壓Vd。
更進一步地說，使用者可依據欲補償的預設溫度範圍TR而設定適當的第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL。根據所設定的第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL，使用者可調整溫度感測單元210中的第一電阻R1與第二電阻R2的電阻值，以使溫度感測電壓Vt在環境溫度T位於下限溫度T1時對應於第一預設箝制電位VH，並且在環境溫度T位於上限溫度T2時對應於第二預設箝制電位VL。由於第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL經設定後即為一固定值，因此第一電阻R1與第二電阻R2的電阻值在調整完成後，即不須再根據不同的箝制電位而分別調整。換言之，第一電阻R1與第二 電阻R2的電阻值設定不會受到第一參考電位VR1(第一箝制電位CV1)與第二參考電位VR2(第二箝制電位CV2)的大小所影響。
舉例而言，當溫度感測單元210中的電流源CS提供50uA的定電流，第一預設箝制電壓VH與第二預設箝制電壓VL分別設定為1.7V與1.2V，並且熱敏電阻RNTC 的規格為R25=10K Ω，B=3435。在預設溫度區間TR為攝氏-10度至攝氏0度的情況下，第一電阻R1與第二電阻R2的電阻值可如下表之設定：
增益調整單元230包括數位類比轉換單元232、增益計算單元234以及儲存單元MTP。數位類比轉換單元232用以接收數位形式的控制指令CMD，並且據以轉換並產生第一參考電位VR1與第二參考電位VR2，其中第一參考電位VR1和第二參考電位VR2。在本實施例中分別與第一箝制電位CV1和第二箝制電位CV2具有比例關係，以使得參考電壓Vref在經由輸出單元250進行對應的升/降壓動作後，產生具有第一箝制電位CV1和第二箝制電位CV2的閘極驅動電壓，使用者可利用主控裝置MD發出控制指令CMD以使數位類比轉換單元232據以產生第一參考電位VR1與第二參考電位VR2。或者，使用者可發出控制指 令CMD來讀取儲存單元MTP，以使儲存單元MTP發送相應的指令至數位類比轉換單元232，以令數位類比轉換單元232產生相應的第一參考電位VR1與第二參考電位VR2，本發明並不限定依據控制指令CMD產生第一參考電位V1與第二參考電位VR2之控制方式。
此外，所述之比例關係是為了配合電壓補償電路220的電壓操作範圍而設定。舉例來說，當第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2分別為20V與30V時，數位類比轉換單元232可根據控制指令CMD而產生2V與3V的第一參考電位VR1與第二參考電位VR2，使得電壓補償電路220可操作在較低的電壓範圍內。然而，此一比例關係可依據電路設計的需求而調整，本發明不以此為限。
增益計算單元234耦接數位類比轉換單元232，用以依據第一參考電位VR1、第二參考電位VR2、第一預設箝制電位VH以及第二預設箝制電位VL計算溫度補償增益Gv。更進一步地說，增益計算單元234可利用參考電位VR1與VR2的差值除以預設箝制電位VL與VH的差值來計算溫度補償增益Gv，即Gv=(VR2-VR1)/(VH-VL)。由於第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL為預設的固定值，因此增益計算單元234會根據不同的第一參考電位VR1與第二參考電位VR2而計算出不同的溫度補償增益Gv。
運算電路240包括乘法單元242以及加法單元244。乘法單元242耦接電位箝制單元220與增益計算單元 234，用以依據差值電壓Vd與溫度補償增益Gv計算補償電壓Vcomp。加法單元244耦接數位類比轉換單元232與乘法單元242，用以依據補償電壓Vcomp與第一參考電位VR1而計算參考電壓Vref。
輸出單元250耦接加法單元244，用以依據參考電位VR1和VR2與箝制電位CV1和CV2間的比例關係對參考電壓V oref進行升壓或降壓，據以產生閘極驅動電壓VGH。在本實施例中，輸出單元250係以包括比較器COM、補償電阻Rcomp與補償電容Ccomp、升壓(boost)電路BC以及分壓電路DC的電路架構為例。其中，升壓電路BC會依據所述之比例關係而將參考電壓Vref升壓至閘極驅動電壓VGH的準位，並且藉由分壓電路DC與比較器COM的回授電路架構，將閘極驅動電壓VGH依據所述比例關係而經由分壓電路DC降壓，並輸出為回授電壓VFB，使得比較器COM比較參考電壓Vref與回授電壓VFB的準位以輸出穩定的閘極驅動電壓VGH。然而，輸出單元250的電路架構僅為說明本實施力得據以實施之一範例，本發明不以此為限。
為了更清楚地說明本發明實施例，圖2B~2E為依照圖2A實施例之各個節點電壓的示意圖，請同時參照圖2A~2E，在電位箝制單元220接收到溫度感測電壓Vt後，電位箝制單元220會將溫度感測電壓Vt限制在第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL之間。受限的溫度感測電壓Vt’的特性曲線會如圖2B所示，其中溫度感測電壓 Vt’在環境溫度T低於下限溫度T1時會被限制於第一預設箝制電位VH，在環境溫度T高於上限溫度T2時會被限制於第二預設箝制電位VL。
其後，電位箝制單元220計算溫度感測電壓Vt’與第二箝制電位VL的差值，以輸出如圖2C所示之差值電壓Vd，其中差值電壓Vd在環境溫度T大於上限溫度T2時會降至0V，並且在環境溫度T小於下線溫度T1時被限制於VH-VL的電位。接著，乘法單元242會將差值電壓Vd乘上溫度補償增益Gv而得到如圖2D所示之補償電壓Vcomp，其中由於溫度補償增益Gv為(VR2-VR1)/(VH-VL)，因此補償電壓Vcomp在環境溫度T小於下限溫度T1時的電位為第一參考電位VR1與第二參考電位VR2的差值(VR2-VR1)。
在計算出補償電壓Vcomp後，加法單元244對第一參考電位VR1與補償電壓Vcomp進行加法運算，並且輸出如圖2E所示之參考電壓Vref，其中參考電壓Vref在環境溫度T大於上限溫度T2時被限制於第一參考電位VR1，在環境溫度T小於下限溫度T1時被限制於第二參考電位VR2，並且在環境溫度T位於預設溫度區間TR內時會與環境溫度T成反比。因此，輸出單元250可依據所述之比例關係而對參考電壓Vref進行升壓的動作，並據以輸出閘極驅動電壓VGH。
根據上述的電壓產生方式，無論使用者所設定的第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2的數值為何，皆可實 現以不需進行硬體參數更動的前提下，藉由電路運算的方式來產生不同的閘極驅動電壓VGH特性曲線。
舉例來說，以第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL分別設定為2V與1V，下限溫度T1設定為攝氏-10度，上限溫度T2設定為攝氏0度，並且所述比例關係為1：10(即參考電位VR1與VR2為箝制電位CV1與CV2的十分之一)的情況為例。在使用者分別設定閘極驅動電壓VGH的第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2為20V與30V和25V與40V的兩種不同情況下，由於第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL皆不會因箝制電位的設定而有所變動，因此電位箝制單元220會在所述兩者箝制電位的設定下，依據溫度感測電壓Vt而輸出相同的差值電壓Vd。
另一方面，由於所設定的箝制電位CV1與CV2不同，因此增益計算單元234會依據對應的參考電位差值而計算出對應的溫度補償增益Gv，其中在第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2設定為20V與30V時，增益計算單元234所產生的溫度補償增益Gv為1，並且在第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2設定為25V與40V時，增益計算單元234所產生的溫度補償增益Gv為1.5。因此，乘法單元242會根據不同的溫度補償增益Gv而調整差值電壓Vd在預設溫度區間TR內的斜率，以使補償電壓Vcomp在預設溫度區間TR內與所設定的閘極驅動電壓VGH具有相同的電位-溫度關係。
接著，加法單元244會根據第一參考電壓VR1來平移補償電壓Vcomp的特性曲線，並據以輸出為參考電壓Vref。其中，在第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2設定為20V與30V時，參考電壓Vref受限於2V與3V之間，並且於預設溫度區間TR內和環境溫度T呈斜率為(0.1 V/℃)的線性負相關。另外，在第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2設定為25V與40V時，參考電壓Vref受限於2.5V與4V之間，並且於預設溫度區間TR內和環境溫度T呈斜率為(0.15 V/℃)的線性負相關比。換言之，參考電壓Vref與所設定的閘極驅動電壓VGH僅具有比例關係上的差異。
因此，輸出單元250可依據所述1：10的比例關係而對參考電壓Vref進行升壓，據以分別產生第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2為20V與30V的閘極驅動電壓VGH，以及第一箝制電位CV1與第二箝制電位CV2為25V與40V的閘極驅動電壓VGH。
圖3為本發明再一實施例之電壓產生器的示意圖。請參照圖3，電壓產生器300包括溫度感測單元210、電位箝制單元320、增益調整單元330、運算電路340以及輸出單元25。電位箝制單元320包括類比數位轉換單元322。增益調整單元330包括數位類比轉換單元232以及儲存單元MTP。運算電路340包括數位類比轉換單元324。其中，溫度感測單元210、輸出單元250、數位類比轉換單元232、儲存單元MTP以及控制指令CMD與增益調整單元330之 間的訊號傳遞控制方式皆可由前述圖2A實施例而獲得充足的教示，故於此不再贅述。在本實施例中，主要會針對與前述實施例不同之處來進一步說明。
在電位箝制單元320中，類比數位轉換單元322依據第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL設定數位輸出範圍，並且基於數位輸出範圍將溫度感測電壓Vt轉換為數位差值訊號S_D。換言之，溫度感測電壓Vt在經由類比數位轉換後，大於第一預設箝制電位VH的電壓會被轉換為對應於第一預設箝制電位VH的數位差值訊號S_D，並且小於第二預設箝制電位VL的電壓則會被轉換為對應於第二預設箝制電位VL的數位差值訊號S_D。
在運算電路340中，數位類比轉換單元324耦接數位類比轉換單元232與類比數位轉換單元322，以接收第一參考電位VR1、第二參考電位VR2以及數位差值訊號S_D。其中，數位類比轉換單元324會依據第一參考電位VR1與第二參考電位VR2而設定類比輸出範圍，並且基於所設定之類比輸出範圍將數位差值訊號S_D轉換為參考電壓Vref，藉以將對應於第一預設箝制電位VH的數位差值訊號S_D轉換為對應於第二參考電位VR2的電壓，將對應於第二預設箝制電位VL的數位差值訊號S_D轉換為對應於第一參考電位VR1的電壓，並且將對應於第一預設箝制電位VH與第二預設箝制電位VL之間的數位差值訊號S_D依據數位類比轉換的解析度轉換為位於類比輸出範圍內之對應的電壓。
接著，輸出單元250可對數位類比轉換單元324所輸出的參考電壓Vref進行升壓或降壓的動作，藉以輸出對應的閘極驅動電壓VGH。具體而言，當使用者設定了不同的箝制電位時，數位類比轉換單元324可依據相應的類比輸出範圍而調整數位差值訊號S_D所對應的電壓，藉以實現調整閘極驅動電壓VGH之特性曲線的功能。
在本實施例中，類比數位轉換單元322與數位類比轉換單元324的位元數決定了轉換的解析度。舉例來說，對於N位元的類比數位轉換單元322與數位類比轉換單元324而言，其解析度即為第一參考電位VR1與第二參考電位VR2的差值除以N，其中N為正整數且可根據設計需求而決定。
此外，圖2A與圖3實施例所述之電壓補償電路220與320皆可積體化地設計於晶片上。在積體化的電壓補償電路220或320的電路佈局中，其僅需提供溫度感測電壓Vt的接收腳位以及閘極驅動電壓VGH的輸出腳位，而不需藉由額外的設定腳位來設定閘極驅動電壓的箝制電位大小，因此可有效地降低整體電路佈局的複雜度。另一方面，由於不需考慮溫度感測單元210中的第一電阻R1與第二電阻R2的比例，因此減少了設計上的變數，使得所輸出的閘極驅動電壓VGH更容易接近所設定的準位。
圖4為本發明一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。請參照圖4，在圖4所述之參考電壓產生方法中，參考電壓產生器(如參考電壓產生器100、200或300)會 反應於環境溫度而產生溫度感測電壓(步驟S400)，並且反應於溫度感測電壓而提供差值訊號(步驟S402)。另一方面，參考電壓產生器會提供溫度補償增益與第一參考電位(步驟S404)，並且依據使用者所發出的控制指令調整溫度補償增益與第一參考電位(步驟S410)。因此，參考電壓產生器可反應於溫度補償增益、第一參考電壓及差值電壓來提供參考電壓(步驟S420)。
在此，步驟S400~S402與S404~S410之間的順序可依據電路設計的應用而調整或者同時進行，本發明不對此加以限制。
圖5為本發明另一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。請參照圖5，在圖5所述之參考電壓產生方法中，使用者可預先在操作前依據欲補償的預設溫度區間而設定參考電壓產生器(如參考電壓產生器200)的第一預設箝制電位與第二預設箝制電位。在參考電壓產生器進行電壓產生的操作時，其首先會反應於環境溫度而產生溫度感測電壓(步驟S502)，並且依據第一預設箝制電位、第二預設箝制電位以及溫度感測電壓計算差值電壓(步驟S504)。詳細而言，在步驟S504中，參考電壓產生器可依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位來限制溫度感測電壓的電壓範圍，並且藉由計算受限的溫度感測電壓與第二預設箝制電位的差值來獲得所述之差值電壓。
接著，參考電壓產生器會依據控制指令產生第一參考電位與第二參考電位(步驟S506)，並且依據第一參考電 位、第二參考電位、第一預設箝制電位以及第二預設箝制電位計算溫度補償增益(步驟S508)。此外，步驟S504與S506~S508可分別由參考電壓產生器中之不同的電路來執行，因此其可同時進行或依序進行，本發明不以此為限。
在計算出溫度補償增益與差值電壓後，參考電壓產生器會進一步地依據溫度補償增益與差值電壓計算補償電壓(步驟S510)，並且接著依據第一參考電位與所計算出的補償電壓而計算參考電壓(步驟S512)。因此，參考電壓產生器即可對參考電壓進行升壓或降壓的動作，據以產生閘極驅動電壓(步驟S514)。
圖6為本發明再一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。請參照圖6，在圖6所述之參考電壓產生方法中，使用者可預先在操作前依據欲補償的預設溫度區間而設定參考電壓產生器(如參考電壓產生器300)的第一預設箝制電位與第二預設箝制電位。在參考電壓產生器進行電壓產生的操作時，其首先會反應於環境溫度而產生溫度感測電壓(步驟S602)，並且依據第一預設箝制電位與第二預設箝制電位設定數位輸出範圍，並且基於數位輸出範圍將溫度感測電壓轉換為數位差值訊號(步驟S604)
接著，參考電壓產生器會依據控制指令產生第一參考電位與第二參考電位(步驟S606)，以依據第一參考電位與第二參考電位設定類比輸出範圍(步驟S608)，並且基於類比輸出範圍將數位差值訊號轉換為參考電壓(步驟S610)。因此，參考電壓產生器即可根據所述之比例關係 來對參考電壓進行升壓或降壓的動作，據以產生閘極驅動電壓(步驟S612)。
其中，圖4、圖5及圖6所述之方法皆可根據前述圖1A至圖3的說明而獲得充足的支持與教示，故相似或重複之處於此不再贅述。
綜上所述，本發明實施例提出一種參考電壓產生器及參考電壓產生方法。所述之參考電壓產生器可依據所接收的控制指令而動態地調整參考電壓的限制範圍。由於毋須藉由調整溫度感測單元的電阻值來改變參考電壓的限制範圍，因此降低了電路設計上的變數，使得所輸出之參考電壓更為精確，並且使得參考電壓產生器更適於模組化的設計。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300‧‧‧參考電壓產生器
110、210‧‧‧溫度感測單元
120、220、320‧‧‧電位箝制單元
130‧‧‧增益調整單元
140‧‧‧運算電路
232、324‧‧‧數位類比轉換單元
220‧‧‧電位箝制單元
234‧‧‧增益計算單元
242‧‧‧乘法單元
244‧‧‧加法單元
250‧‧‧輸出單元
322‧‧‧類比數位轉換單元
BC‧‧‧升壓電路
Ccomp‧‧‧補償電容
CMD‧‧‧控制指令
COM‧‧‧比較器
CS‧‧‧電流源
CV1‧‧‧第一箝制電位
CV2‧‧‧第二箝制電位
D‧‧‧差值訊號
DC‧‧‧分壓電路
GND‧‧‧接地電壓
Gv‧‧‧溫度補償增益
I‧‧‧電流
MD‧‧‧主控裝置
MTP‧‧‧儲存單元
T‧‧‧環境溫度
T1‧‧‧下限溫度
T2‧‧‧上限溫度
TR‧‧‧預設溫度區間
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
Rcomp‧‧‧補償電阻
RS1、RS2‧‧‧分壓電阻
Req‧‧‧等效電阻
RNTC ‧‧‧熱敏電阻
S_D‧‧‧數位差值訊號
S400~S420、S500~S514、S600~S610‧‧‧步驟
Vcomp‧‧‧補償電壓
Vd‧‧‧差值電壓
VFB‧‧‧回授電壓
VGH‧‧‧閘極驅動電壓
Vref‧‧‧參考電壓
Vt、Vt’‧‧‧溫度感測電壓
VR1‧‧‧第一參考電位
VR2‧‧‧第二參考電位
VH‧‧‧第一預設箝制電位
VL‧‧‧第二預設箝制電位
圖1A為本發明一實施例之參考電壓產生器的示意圖。
圖1B為本發明一實施例之閘極驅動電壓的示意圖。
圖2A為本發明另一實施例之參考電壓產生器的示意圖。
圖2B~2E為依照圖2A實施例之各個節點電壓的示意 圖。
圖3為本發明再一實施例之參考電壓產生器的示意圖。
圖4為本發明一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。
圖5為本發明另一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。
圖6為本發明再一實施例之參考電壓產生方法的步驟流程圖。
100‧‧‧電壓產生器
110‧‧‧溫度感測單元
120‧‧‧電位箝制單元
130‧‧‧增益調整單元
140‧‧‧運算單元
D‧‧‧差值訊號
VR1‧‧‧第一參考電位
Gv‧‧‧溫度補償增益
CMD‧‧‧控制指令
Vref‧‧‧參考電壓
Vt‧‧‧溫度感測電壓

Claims (20)

  1. 一種閘極驅動電路之參考電壓產生器，包括：一溫度感測單元，反應於環境溫度而產生一溫度感測電壓；一電位箝制單元，耦接該溫度感測單元，且反應於該溫度感測電壓以提供一差值訊號；一增益調整單元，用以提供一溫度補償增益與一第一參考電位，其中該增益調整單元依據一控制指令來調整該溫度補償增益與該第一參考電位；以及一運算電路，耦接該電位箝制單元與該增益調整單元，以反應該溫度補償增益、該第一參考電位及該差值訊號來提供一參考電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之參考電壓產生器，其中該溫度感測單元包括：一電流源；一第一電阻，其第一端耦接該電流源；一第二電阻，其第一端耦接該第一電阻的第二端，且其第二端耦接一接地電壓；以及一熱敏電阻，其第一端耦接該第一電阻的第二端與該第二電阻的第一端，且其第二端耦接該接地電壓，其中該熱敏電阻具有負溫度係數，並且該第一電阻、該第二電阻以及該熱敏電阻反應於流經的電流而建立該溫度感測電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之參考電壓產生器，其 中當環境溫度大於或等於一上限溫度時，該參考電壓位於該第一參考電位，以及當環境溫度小於或等於一下限溫度時，該參考電壓位於一第二參考電位，其中該第一電阻與該第二電阻的電阻值設定不受該第一參考電位與該第二參考電位影響。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之參考電壓產生器，更包括：一輸出單元，耦接該運算電路，對該參考電壓進行升壓或降壓，據以產生一閘極驅動電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之參考電壓產生器，其中該差值訊號包括一差值電壓，該電位箝制單元依據一第一預設箝制電位與一第二預設箝制電位限制該溫度感測電壓的電壓範圍，並且計算受限的該溫度感測電壓與該第二預設箝制電位的差值，據以產生該差值電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之參考電壓產生器，其中該增益調整單元包括：一第一數位類比轉換單元，用以接收該控制指令，並且據以產生該第一參考電位與一第二參考電位；一儲存單元，耦接該第一數位類比轉換單元，其中該儲存單元受控於該控制指令而進行存取，並據以控制該第一數位類比轉換單元的操作；以及一增益計算單元，耦接該第一數位類比轉換單元，用以依據該第一參考電位、該第二參考電位、該第一預設箝制電位以及該第二預設箝制電位計算該溫度補償增益。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之參考電壓產生器，其中該運算電路包括：一乘法單元，耦接該電位箝制單元與該增益計算單元，用以依據該差值電壓與該溫度補償增益計算一補償電壓；以及一加法單元，耦接該第一數位類比轉換單元與該乘法單元，用以依據該補償電壓與該第一參考電位計算該參考電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之參考電壓產生器，其中該差值訊號包括一數位差值訊號，該電位箝制單元包括：一類比數位轉換單元，耦接該溫度感測單元，依據一第一預設箝制電位與一第二預設箝制電位設定一數位輸出範圍，並且基於該數位輸出範圍將該溫度感測電壓轉換為該數位差值訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之參考電壓產生器，其中該增益調整單元包括：一第一數位類比轉換單元，用以接收該控制指令，並且據以產生該第一參考電位與一第二參考電位；以及一儲存單元，耦接該第一數位類比轉換單元，其中該儲存單元受控於該控制指令而進行存取，並據以控制該第一數位類比轉換單元的操作。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之參考電壓產生器，其中該運算電路包括：一第二數位類比轉換單元，耦接該第一數位類比轉換 單元與該類比數位轉換單元，依據該第一參考電位與該第二參考電位設定一類比輸出範圍，並且基於該類比輸出範圍將該數位差值訊號轉換為該參考電壓。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之參考電壓產生器，其中該增益調整單元經由一數位雙向傳輸介面接收該控制指令。
  12. 一種參考電壓產生方法，適用於液晶顯示面板的閘極驅動電路，該電壓產生方法包括：反應於環境溫度而產生一溫度感測電壓；反應於該溫度感測電壓而提供一差值訊號，其中該差值訊號依據該溫度感測電壓、一第一預設箝制電位及一第二預設箝制電位所提供；提供一溫度補償增益與一第一參考電位；依據一控制指令調整該溫度補償增益與該第一參考電位；以及反應於該溫度補償增益、該第一參考電位及該差值訊號來提供一參考電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生方法，其中該差值訊號包括一差值電壓，反應於該溫度感測電壓而提供該差值訊號的步驟包括：依據該第一預設箝制電位、該第二預設箝制電位以及該溫度感測電壓計算該差值電壓。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之參考電壓產生方法，其中依據該第一預設箝制電位、該第二預設箝制電位 以及該溫度感測電壓計算該差值電壓的步驟包括：依據該第一預設箝制電位與該第二預設箝制電位限制該溫度感測電壓的電壓範圍；以及計算受限的該溫度感測電壓與該第二預設箝制電位的差值，據以產生該差值電壓。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之參考電壓產生方法，其中依據該控制指令調整該溫度補償增益與該第一參考電位的步驟包括：依據該控制指令產生該第一參考電位與一第二參考電位；以及依據該第一參考電位、該第二參考電位、一第一預設箝制電位以及一第二預設箝制電位計算該溫度補償增益。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之參考電壓產生方法，其中反應於該溫度補償增益、該第一參考電位及該差值訊號來提供該參考電壓的步驟包括：依據該溫度補償增益與該差值電壓計算一補償電壓；以及依據該第一參考電位與該補償電壓計算該參考電壓。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生方法，其中該差值訊號包括一數位差值訊號，反應於該溫度感測電壓而提供該差值訊號的步驟包括：依據該第一預設箝制電位與該第二預設箝制電位設定一數位輸出範圍，並且基於該數位輸出範圍將該溫度感測電壓轉換為一數位差值訊號。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之參考電壓產生方法，其中依據該控制指令調整該溫度補償增益與該第一參考電位的步驟包括：依據該控制指令產生該第一參考電位與一第二參考電位；以及依據該第一參考電位與該第二參考電位設定一類比輸出範圍。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之參考電壓產生方法，其中反應於該溫度補償增益、該第一參考電位及該差值訊號來提供該參考電壓的步驟包括：基於該類比輸出範圍將該數位差值訊號轉換為該參考電壓。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生方法，更包括：對該參考電壓進行升壓或降壓，以產生一閘極驅動電壓。
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