源极驱动器的制作方法

专利名称：源极驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种源极驱动器，特别是涉及一种源极驱动器，其具有回授机制可调 整源极驱动器中的输出缓冲器的转动率。
背景技术：
近几年来，由于液晶显示器具有低功率消耗、零辐射与高空间使用的优点，因此使 其在市场具有相当的优势。在显示装置的显示系统中，源极驱动器是重要的组件，其可用来 将数字视讯信号转为驱动电压并将驱动电压提供至与某些致能扫描线相关的像素电极。由 于面板负载效应与工艺变异的影响，提供至像素电极的驱动电压并不如预期的好，因此源 极驱动器会使用输出缓冲器以加强其驱动信道的驱动能力。一般来说，运算放大器可用来实施在源极驱动器中的输出缓冲器。运算放大器具 有多个规格参数，例如单增益频率(unity-gain frequency)、相位边界(phase margin)、 功率消耗、共模抑制比(common-mode rejection ratio)、电源抑制比(power-supply rejection ratio)、输入共模范围、转动率(slew rate)与噪声。转动率相关于输出电压的 改变率，其通常会定义为伏特/秒(或微秒)。值得注意的是，转动率可能会直接地影响液 晶显示器的影像质量。转动率愈高，源极驱动器提供模拟信号至显示面板所需的时间就愈 短；相对地，转动率愈高，源极驱动器提供模拟信号至显示面板所需的时间就愈长。因此，较 低的转动率可能会导致影像模糊或闪烁。此外，用不同工艺所制造的相同尺寸的面板也可能会有不同的负载。在相同的系 统规格下，例如扫描频率、显示面板的分辨率或显示面板的尺寸，驱动能力受到限制或无法 调整转动率的输出缓冲器仅可符合少数工艺制造的显示面板，因此输出缓冲器的应用领域 会受到限制。
发明内容
本发明提供一种源极驱动器，其可检测从输出缓冲器输出到显示面板的信号的转 动率，因此可在一电压差之下依据检测到的转动率的时间信息调整输出缓冲器的驱动能 力。如此一来，源极驱动器能动态且自动地调整由输出缓冲器输出藉以驱动具有不同负载 的显示面板的信号的转动率。本发明提出一种源极驱动器。源极驱动器包括第一输出缓冲器、检测模块与转换 模块。第一输出缓冲器可通过其一输入端接收并加强第一像素信号，并通过其一输出端据 以输出第一强化像素信号。检测模块耦接第一输出缓冲器的输出端。检测模块可检测第一 强化像素信号的上升时间。转换模块耦接于第一输出缓冲器与检测模块。转换模块可对上 升时间反应进而调整第一输出缓冲器的驱动能力，藉以调整第一输出缓冲器的转动率。在本发明的一实施例中，检测模块包括第一比较器、第二比较器与时间到数字转 换器。第一比较器可比较第一强化像素信号的电压与第一预设电压，并据以输出第一指示 讯号。第二比较器可比较第一强化像素信号的电压与第二预设电压，并据以输出第二指示讯号。时间到数字转换器可依据第一指示讯号与第二指示讯号产生代表上升时间的数字信 号。在本发明的一实施例中，可通过调整第一输出缓冲器的残留电流藉以调整第一输 出缓冲器的驱动能力。转换模块包括第一电流镜电路。第一电流镜电路可依据数字信号产 生参考电 流，并藉由映射参考电流以产生残留电流至第一输出缓冲器。在本发明的一实施例中，转换模块还包括数字模拟转换器。数字模拟转换器可将 代表上升时间的数字信号转换为模拟输入信号。第一电流镜电路可依据模拟输入信号产生 参考电流，并藉由映射参考电流以产生残留电流至第一输出缓冲器。在本发明的一实施例中，源极驱动器还包括第二输出缓冲器与输出多工器。第二 输出缓冲器可接收并加强第二像素信号，并通过其一输出端据以输出第二强化像素信号。 输出多工器耦接于显示面板与第一输出缓冲器与第二输出缓冲器的各输出端之间。输出多 工器可依据开关信号分别传送第一强化像素信号与第二强化像素信号至显示面板的第一 数据线与第二数据线。本发明所提供的源极驱动器，其利用检测模块获得第一强化像素信号从第一预设 电压至第二预设电压的上升时间。上升时间愈大，可推测面板负载也愈大。为了适应性地 驱动具有不同负载的显示面板，转换模块对上升时间反应进而调整第一输出缓冲器的驱动 能力。残留电流的增加可增加在第一输出缓冲器内流动的偏压电流，藉以增加输出缓冲器 的驱动能力与从输出缓冲器输出的信号的转动率。如此一来，通过由检测模块与转换模块 组成的回授机制，源极驱动器能动态且自动地调整从输出缓冲器输出的信号的转动率，藉 以适用驱动具有不同负载的显示面板。为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细 说明如下。


图1是依照本发明的一实施例的一种源极驱动器的示意图。图2A是依照图1实施例的一种第一强化像素信号与第二强化像素信号的示意图。图2B是依照图2A实施例的一种检测第一强化像素信号的上升时间的示意图。图3是依照图1实施例的一种输出缓冲器与转换模块的示意图。图4是依照图1实施例的一种输出缓冲器与转换模块的示意图。附图符号说明100:源极驱动器111、112 输出缓冲器121、122:开关单元130:输出多工器140 检测模块141 时间到数字转换器142 偏压电路150 转换模块160 显示面板
AI 模拟输入信号CMPl、CMP2 比较器D1、D2:数据线
DI 数字信号Ibl、Ib2:电流Inl、In2:指示讯号Ir:参考电流It:残留电流M1、M2、T1 T7 晶体管01、02:输出端TP:开关信号V1、V2:预设电压Vinl、Vin2 像素信号V01、V02 强化像素信号VDDA 正电源电压VSSA 负电源电压Vin+:正输入端Vin-:负输入端
具体实施例方式图1是依照本发明的一实施例的一种源极驱动器的示意图。请参照图1，源极驱 动器100适用于驱动显示面板160，例如液晶显示器面板或硅基液晶(liquid crystal on silicon, LCOS)面板。源极驱动器100包括输出缓冲器111、112、开关单元121、122、输出 多工器130、检测模块140与转换模块150。输出缓冲器111、112例如可用运算放大器来实 施。各输出缓冲器111-112可以是单增益缓冲器，其输出端耦接至其负输入端。当输出缓 冲器111通过其输入端(例如正输入端)接收第一像素信号Vinl时，为了避免信号衰减， 输出缓冲器111可加强第一像素信号Vinl，并据以通过输出端01将第一强化像素信号输出 至显示面板160。同理，当输出缓冲器112通过其输入端(例如正输入端)接收第二像素信 号Vin2时，为了避免信号衰减，输出缓冲器112可加强第二像素信号Vin2，并据以通过输出 端02将第二强化像素信号输出至显示面板160。众所皆知，极性反转常用在显示面板的像素上。假设第一像素信号Vinl与第二像 素信号Vin2具有不同极性，例如正极性与负极性。为了减少功率消耗，源极驱动器100可使 用输出缓冲器111、112分别负责加强具有不同极性的第一像素信号Vinl与第二像素信号 Vin2。输出多工器130耦接于输出缓冲器111、112的输出端01、02与显示面板160之间。 当开关信号TP致能以启动输出多工器130时，输出多工器130则分别从输出缓冲器111、 112传送第一强化像素信号与第二强化像素信号至显示面板160的数据线Dl与数据线D2， 在执行极性反转的情况下，输出多工器130则分别从输出缓冲器111、112传送第一强化像 素信号与第二强化像素信号至显示面板160的数据线D2与数据线Dl。开关单元121耦接于输出缓冲器111、112的输出端01、02之间。在与显示面板160的扫描线相关的扫描讯号被致能以开启扫描在线的像素(或可称驱动扫描线)的后且开关 信号TP被致能以启动输出多工器130的前，开关单元121会被导通以执行显示面板160上 的电荷分享功能。由于各输出缓冲器111、112作为电压跟随器，其输出信号可改作为输入 信号，电荷分享功能使对应相同扫描线的数据线Dl、D2上的像素可分享显示面板160上的 残留电荷，接着当输出多工器130致能时可减少各输出缓冲器的电压摆动范围藉以节省功 率消耗。电荷分享功能并非必要的，可视情况在显示面板160上执行。 检测模块140通过开关单元122耦接输出缓冲器111的输出端01。当开关信号TP 被致能以启动输出多工器130时，开关单元122会导通，因此检测模块140可检测第一强化 像素信号的上升时间(例如是输出端01的第一强化像素信号的电压由第一预设电压Vl至 第二预设电压V2的时间间距)，或可说在一电压差之下检测第一输出缓冲器111的转动率。 在此同时，位于输出端01的第一强化像素信号的转动率会反映出显示面板160的负载。检测模块140包括比较器CMP1、CMP2、时间到数字转换器141与偏压电路142，其 中偏压电路142可提供第一预设电压Vl与第二预设电压V2。比较器CMPl可比较位于输出 端01的第一强化像素信号的电压与第一预设电压VI，并据以输出第一指示讯号Inl。比较 器CMP2可比较位于输出端01的第一强化像素信号的电压与第二预设电压V2，并据以输出 第二指示讯号In2。时间到数字转换器141可将时间间距(上升时间)转换为数字信号DI 以便于后端组件进行读取。举例来说，时间到数字转换器141可包括计数器，当第一指示讯号Inl致能时，计 数器则开始计数，接着当第二指示讯号In2致能时，计数器则停止计数。接着，时间到数字 转换器141可依据计数结果产生数字信号DI。此外，时间到数字转换器141可包括脉冲产 生器，当第一指示讯号Inl致能时，脉冲产生器可产生脉冲信号的上升缘，接着当第二指示 讯号Ιη2致能时，脉冲产生器可产生脉冲信号的下降缘，其中脉冲信号的脉宽与上述时间 间距实质上相同。接着，脉冲信号的上升缘与下降缘能分别触发计数器开始计数与停止计 数。本领域的技术人员能参照各式各样的时间到数字转换器藉以将上述时间间距转为数字 信号，本发明并不以此为限。图2Α是依照图1实施例的一种第一强化像素信号与第二强化像素信号的示意图。 图2Β是依照图2Α实施例的一种检测第一强化像素信号的上升时间的示意图。请参照图 2k, 一般来说，具有正极性的第一强化像素信号VOl与具有负极性的第二强化像素信号V02 分别有不同的电压电平，例如高电压介于0伏与正电源电压VDDA之间，且低电压介于0伏 与负电源电压VSSA之间。请参照图2B，当比较器CMPl检测到第一强化像素信号VOl到达 第一预设电压Vl时，时间到数字转换器141可产生脉冲信号PS的上升缘，且当比较器CMP2 检测到第一强化像素信号VOl到达第二预设电压V2时，时间到数字转换器141可产生脉冲 信号PS的下降缘。脉冲信号PS的脉宽与时间间距实质上相等。转换模块150耦接于输出缓冲器111、112与检测模块140之间。转换模块140可 对代表时间间距的数字信号DI反应进而调整输出缓冲器111、112的残留电流。残留电流 的增加有助于各输出缓冲器111、112内流动的偏压电流。因此各输出缓冲器的驱动能力 可依据显示面板160的负载而被调整，从各输出缓冲器输出的信号的转动率也同样可被调 整。以下将对转换模块的运作作更详细的描述。图3是依照图1实施例的一种输出缓冲器与转换模块的示意图。请参照图3，一般输出缓冲器111可包括由晶体管Tl、T2所组成的差动输入对、由晶体管Τ3、Τ4所组成的电 流镜电路、用晶体管Τ5实施的电流源与由晶体管Τ6、Τ7所组成的输出级模块。电流源可提 供偏压电流Ib至不同输入对藉以驱动输出缓冲器111运作。由于输出缓冲器111有耦接 至输出端Ol的负输入端Vin-，因此差动输入对可依据从正输入端Vin+接收到的第一像素 信号Vinl以及输出端01的第一强化像素信号藉以引发第一电流Ibl与第二电流Ib2。输 出缓冲器111中的电流镜电路可提供第一电流Ibl与第二电流Ib2至差动输入对。输出级 模块可依据第二电流Ib2并通过输出端01产生第一强化像素信号。 转换模块150包括由晶体管M1、M2所组成的电流镜电路。转换模块150中的电流 镜电路可依据数字信号DI产生参考电流Ir，接着可映射参考电流Ir进而产生残留电流It 至输出缓冲器111。举例来说，转换模块150可包括多个具有不同电流量的电流源，并通过 数字控制，可依据数字信号DI选取转换模块150中的其一电流源并作为参考电流Ir。代表 时间间距的数字讯号愈大，选取的电流源的电流也会愈大。如此一来，转换模块150能依据 显示面板的负载来调整提供至输出缓冲器111的残留电流It。依照输出缓冲器111的运作，由差动输入对引发的第一电流Ibl与第二电流Ib2 的总和会与偏压电流Ib与残留电流It的总和实质上相同。由转换模块150所提供的残留 电流It有助于提升输出缓冲器111的驱动能力与从输出缓冲器111输出的第一强化像素 信号的转动率。因此通过由检测模块140与转换模块150所组成的回授机制的运作，源极 驱动器100能驱动具有不同负载的显示面板。值得一提的是，虽然上述图3实施例已显示出输出缓冲器111的详细电路并描述 了残留电流It的调整机制，但本发明并不限于此种设计或类型的输出缓冲器。由于残留电 流It会影响输出缓冲器的偏压电流，本领域的技术人员可根据上述实施例的教示调整从 各种输出缓冲器输出的信号的转动率，例如轨对轨(rail-to-rail)输出缓冲器，输出缓冲 器包括P型或N型差动输入对...等。图4是依照图1实施例的一种输出缓冲器与转换模块的示意图。请参照图3与图 4，图3与图4的差异在于，图4中的转换模块150还包括数字模拟转换器151。数字模拟转 换器151可将数字信号DI转为模拟输入信号AI。模拟输入信号AI可用来控制晶体管的导 通状态，接着流经晶体管的电流能作为参考电流。通过模拟控制，转换模块150中的电流镜 电路可依据模拟输入信号AI产生参考电流Ir。综上所述，上述实施例所提供的源极驱动器可利用检测模块获得第一强化像素信 号从第一预设电压至第二预设电压的时间间距。此时间间距可反应显示面板的负载。为了 适应性驱动具有不同负载的显示面板，转换模块可对上述时间间距反应进而调整提供至输 出缓冲器的残留电流。残留电流的增加有助于增加各输出缓冲器内流动的偏压电流。如此 一来，通过由检测模块与转换模块所组成的回授机制，源极驱动器能动态且自动地调整从 输出缓冲器输出的信号的转动率，藉以驱动具有不同负载的显示面板。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员 在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围以本 发明的权利要求为准。
权利要求
1.一种源极驱动器，适用以驱动一显示面板，包括一第一输出缓冲器，通过其一输入端接收一第一像素信号，加强上述第一像素信号，并 通过其一输出端据以输出一第一强化像素信号至上述显示面板；一检测模块，耦接上述第一输出缓冲器的上述输出端，用以检测上述第一强化像素信 号的一上升时间；以及一转换模块，耦接于上述第一输出缓冲器与上述检测模块，用以对上述上升时间反应 进而调整上述第一输出缓冲器的一驱动能力，藉以调整上述第一输出缓冲器的一转动率。
2.如权利要求1所述的源极驱动器，其中上述上升时间为上述第一强化像素信号到达 一第一预设电压与一第二预设电压之间的一时间间距。
3.如权利要求1所述的源极驱动器，其中通过调整上述第一输出缓冲器的一残留电流 藉以调整上述第一输出缓冲器的上述驱动能力。
4.如权利要求1所述的源极驱动器，其中上述检测模块包括一第一比较器，比较上述第一强化像素信号的一电压与上述第一预设电压，并据以输 出一第一指示讯号；一第二比较器，比较上述第一强化像素信号的上述电压与上述第二预设电压，并据以 输出一第二指示讯号；以及一时间到数字转换器，依据上述第一指示讯号与上述第二指示讯号产生代表上述上升 时间的一数字信号。
5.如权利要求4所述的源极驱动器，其中上述检测模块还包括一偏压电路，提供上述第一预设电压与上述第二预设电压。
6.如权利要求4所述的源极驱动器，其中上述时间到数字转换器依据上述第一指示讯 号而被启动并开始计数，并依据上述第二指示讯号而被关闭并停止计数，藉以依据一计数 结果产生上述数字信号。
7.如权利要求4所述的源极驱动器，其中上述转换模块包括一第一电流镜电路，依据上述数字信号产生一参考电流，并藉由映射上述参考电流以 产生上述残留电流至上述第一输出缓冲器。
8.如权利要求7所述的源极驱动器，其中上述转换模块还包括一数字模拟转换器，将上述数字信号转换为一模拟输入信号，其中上述第一电流镜电 路依据上述模拟输入信号产生上述参考电流。
9.如权利要求3所述的源极驱动器，其中上述第一输出缓冲器包括一差动输入对，具有一第一输入端与一第二输入端，上述第一输入端接收上述第一像 素信号，上述第二输入端接收上述第一强化像素信号，其中上述差动输入对依据上述第一 像素信号与上述第一强化像素信号引发一第一电流与一第二电流；一第二电流镜电路，耦接上述差动输入对，用以提供上述第一电流与上述第二电流至 上述差动输入对；一电流源，耦接上述差动输入对，用以提供一偏压电流至上述差动输入对，其中上述第 一电流与上述第二电流的一总合实质上相同于上述偏压电流与上述残留电流的一总和；以 及一输出级模块，依据上述第二电流产生上述第一强化像素信号。
10.如权利要求1所述的源极驱动器，更包括一第二输出缓冲器，通过其一输入端接收一第二像素信号，加强上述第二像素信号，并 通过其一输出端据以输出一第二强化像素信号至上述显示面板；以及一输出多工器，耦接于上述显示面板与上述第一输出缓冲器与上述第二输出缓冲器的 上述些输出端之间，用以依据一开关信号分别传送上述第一强化像素信号与上述第二强化 像素信号至上述显示面板的一第一数据线与一第二数据线。
11.如权利要求10所述的源极驱动器，还包括一第一开关单元，耦接于上述第一输出缓冲器的上述输出端与上述第二输出缓冲器的 上述输出端之间，用以在上述显示面板上执行一电荷分享功能，其中在一扫描信号致能以 驱动上述显示面板的一扫描线的后且上述开关信号致能以启动上述输出多工器的前，上述 第一开关单元会被导通。
12.如权利要求10所述的源极驱动器，还包括一第二开关单元，耦接于上述第一输出缓冲器的上述输出端与上述检测模块，其中当 上述开关信号致能以启动上述输出多工器时，上述第二开关单元会被导通。
13.如权利要求10所述的源极驱动器，其中上述第一像素信号与上述第二像素信号分 别具有正极性与负极性。
全文摘要
一种适用于驱动显示面板的源极驱动器。上述源极驱动器包括第一输出缓冲器、检测模块与转换模块。第一输出缓冲器可加强第一像素信号并据以输出第一强化像素信号。检测模块可检测第一强化像素信号的上升时间。转换模块可对上升时间反应进而以调整调整第一输出缓冲器的驱动能力，藉以调整第一输出缓冲器的转动率。如此一来，源极驱动器中的第一输出缓冲器能通过由检测模块与转换模块所组成的回授机制动态且自动地调整第一输出缓冲器的转动率。
文档编号G09G3/20GK102005169SQ201010108360
公开日2011年4月6日 申请日期2010年2月1日 优先权日2009年8月28日
发明者张进添, 王家辉, 蔡建泓, 陈英烈 申请人:奇景光电股份有限公司, 财团法人成大研究发展基金会