专利名称：用于液晶显示器的缓冲器及其偏移电压的补偿方法
技术领域：
本发明有关于一种液晶显示器装置，且特别是有关于一种用于液晶显示器装置的模拟缓冲电路，以及一种补偿用于液晶显示器装置的模拟缓冲电路中的偏移电压的方法。
背景技术：
有源矩阵液晶显示器通常包含一显示面板与一驱动显示面板的驱动电路；驱动电路还包含用以选定栅极线的栅极驱动器以及数据驱动器，数据驱动器依据所选定的栅极线将像素信号通过数据线提供给像素。在低温多晶硅有源矩阵液晶显示器中，驱动电路可直接形成于一玻璃基板上，一低温多晶硅有源矩阵液晶显示器的数据驱动器通常在输出端使用源极跟随(sourcefollower)模拟缓冲器，使用源极跟随放大器的缓冲器输出一电压，该电压经源极跟随放大器将输入电压减去晶体管的栅极对源极的电压而产生，然而，缓冲器的输出电压亦受组件特性的变异影响，因此对不受组件特性影响且有简单电路的缓冲器的需求日益增加。
常规的源极跟随技术的范例公开于美国专利号6,469,562(此后以’562专利代表)，发明人为Shih等人，标题为“具有VGS补偿的源极跟随器”，’562专利公开一包含一定电流源的源极跟随器电路，然而，在低温多晶硅有源矩阵液晶显示器中，每一数据线对应于一缓冲器，由于对高分辨率面板的需求日增，’562专利的缓冲器电路会产生过多的功耗，尤有甚者，虽然理论上当晶体管工作于饱和区时，定电流正比于(VGS-VT)2，此处的VGS为栅极对源极的电压，VT为晶体管的阈值电压，但实际上定电流会受到晶体管的漏极对源极电压VDS的影响，结果平方(VGS-VT)会受到影响，而无法适当地提供线性补偿。
发明内容
因此，本发明有关于一种模拟缓冲电路，以及一种补偿模拟缓冲电路中的偏移电压的方法，以消除因常规技术的限制与缺点所产生的问题。
为实现这些或其它的好处，本发明提供一用于液晶显示器装置的缓冲电路，包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电容、一第二电容以及一第三电容。第一晶体管包括可连接到一输入信号的栅极、一连接到一第一电源的第一电极、以及一可连接到一第二电源的第二电极。第二晶体管包括一连接到第一晶体管的第二电极的栅极、一可连接到一第一电源的第一电极、以及一可连接到一第二电源的第二电极。当第一电容与输入信号连接时，第一电容可连接存储输入信号电压的输入信号；而当第一电容与输入信号断线时，可提供一第一电压给第一晶体管的栅极。第二电容还包括一端连接到第一晶体管的第二电极以及第二晶体管的栅极，以于第一晶体管导通时在该端提供一第二电压。第三电容连接到第二晶体管的第一电极，以于第二晶体管导通时提供一第三电压，其中，第二电压还包括一第一偏移，第一偏移包含了第一晶体管的栅极对源极的电压，而第三电压还包括一第二偏移，第二偏移包含了第二晶体管的栅极对源极的电压。
依据本发明，提供一用于液晶显示器的缓冲电路，包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电容、一第二电容以及一第三电容。第一晶体管包括可连接到一输入信号的栅极。第二晶体管还包括一连接到第一晶体管的一电极的栅极。第一电容可连接到输入信号以及第一晶体管的栅极，当第一电容与输入信号连接时，存储一输入信号的电压；而当第一电容与输入信号断线时，可提供输入信号的电压给第一晶体管的栅极。第二电容连接到第二晶体管的栅极，以于第一晶体管导通时提供一电压给第二晶体管的栅极，其中，该电压包含一第一偏移分量。第三电容提供一电压，该电压包含一第二偏移分量，第二偏移分量于第二晶体管导通时将第一偏移分量予以中和。
依据本发明，还提供一用于液晶显示器的缓冲电路，包括一第一电容、一第二电容、一第三电容以及一第四电容。第一电容可连接到一输入信号，于第一周期中，存储一参考电压，且于第一周期后的第二周期中，存储输入信号的电压。第二电容于第一周期中提供一电压，该电压包含一第一偏移；且于第二周期中，提供一电压包含另一第一偏移，以中和已存的第一偏移。第三电容于第一周期中提供一电压，该电压包含一第二偏移；并于第二周期中，提供一包含另一第二偏移的电压，以中和已存的第二偏移。第四电容于第一周期中，存储第一与第二偏移。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，详细说明如下
图1A至1C为依据本发明的一实施例模拟缓冲器电路图。
图2A至2D为依据本发明的另一实施例模拟缓冲器电路图。
10-模拟缓冲器；VIN-输入电压；VOUT-输出电压；12-第一晶体管；14-第二晶体管；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；S1、 S2、S3、 S4、 -开关；VDD&Vss1&Vss2-电源线；30-模拟缓冲器；32-第一晶体管；34-第二晶体管；CP1-第一电容；CP2-第二电容；CP3-第三电容；CP4-第四电容；SW1、 SW2、SW3、 SW4、 -开关。
具体实施例方式
图1A-1C为依据本发明实施例的一模拟缓冲器10的电路图；模拟缓冲器10作为一源极跟随器而动作，其中，输出电压VOUT随输入电压VIN而变动，模拟缓冲器10包含一第一晶体管12、一第二晶体管14、一第一电容C1、一第二电容C2、以及一第三电容C3，模拟缓冲器10还包含多个开关S1、 S2、S3、 S4、 其中，S1与 S3与 S4与 为开关对，开关对指一对工作于相对开关状况下的开关，举例而言，当开关S1为关， 便为开，反之亦然。
第一晶体管12包含一栅极(未编号)、一源极(未编号)以及一漏极(未编号)，第一晶体管12通过开关对S1与 连接到VIN，通过开关 连接到第一电容C1，通过开关S2连接到第二电容C2与第二晶体管14，第一晶体管12的漏极连接到一电源线VDD，第一晶体管12的源极连接到一第二电容与第二晶体管14的栅极，且亦通过另一开关S2连接到一电源线VSS2。第二晶体管14包含一栅极(未编号)、一源极(未编号)以及一漏极(未编号)，第二晶体管14连接到第一晶体管12的源极以及第二电容C2，第二晶体管14的漏极通过开关 连接到VSS2，第二晶体管14的源极通过开关S3连接到VDD，并连接到第三电容C3。第二电容C2包含一端(未编号)，连接到第一晶体管12的源极与第二晶体管14的栅极，同时第二电容C2包含另一端(未编号)，通过开关S4连接到VSS2，并通过开关 连接到一电源线VSS1。
依据本发明的一实施例中，VDD约为9伏特，VSS2约为-6伏特，VSS1大于VSS2或约为0伏特，而VIN约介于0至4伏特之间。
模拟缓冲器10依序于三阶段中操作以提供输出电压VOUT，此三阶段为重设与取样、充电、以及放电与维持，分别示于图1A-1C。
请参照图1A，模拟缓冲器10工作于重设与取样的阶段中，在此阶段，开关S1、S2、 与S4为闭合，而 S3与 为断开。由于开关S1为闭合，而 为断开，输入电压VIN存储于第一电容C1，并与第一晶体管12的栅极隔绝。在第一电容C1的一端(未编号)的电压VC1约为VIN，由于第一晶体管12的栅极的偏压为VSS2，第一晶体管12为关断，又因开关S2为闭合，第二电容C2放电至电源线VSS2，第二电容C2一端(未编号)的电压VC2被拉至VSS2，于是，在重设与取样阶段，输入电压VIN被取样且第二电容C2被重设。
请参照图1B，模拟缓冲器10工作于充电的阶段中，在此阶段，开关 S3与S4为闭合，而S1、S2 与 为断开。第一晶体管12因第一电容C1所提供的电压VC1而导通，且工作于饱和区，第一晶体管12的源极的电压(亦即VC2)被拉至VC1-VGS1，其中VGS1为第一晶体管12的栅极对源极的电压，于是，第二电容C2会充电至VC1-VGS1，另一方面，由于开关S3为闭合，第三电容会充电至VDD。
请参照图1C，模拟缓冲器10工作于放电与维持的阶段中，在此阶段，开关 与S4为闭合，而S1、S2、S3与 为断开。由于开关S3为断开，且开关 为闭合，第二晶体管14导通并工作于饱和区，第三电容C3通过第二晶体管14放电，在第二晶体管14的源极的电压VC3放电至约为VC2+VSG2，亦即VC1-VGS1+VSG2或VIN-VGS1+VSG2，其中VSG2为第二晶体管14的源极对栅极的电压，于是，输出电压VOUT维持于电压电平VIN-VGS1+VSG2。
在放电与维持的阶段之后，开关S4为闭合，且开关S4为断开，以关断第一晶体管12与第二晶体管14，而造成漏电流的减少，当晶体管12与14从饱和区切换至关断时，电压VGS1与VSG2大致上约分别等于第一晶体管12与第二晶体管14的阈值电压Vth1与Vth2，输出电压VOUT变成约为VIN-Vth1+|Vth2|，有助于造成输入电压VIN的线性补偿。
图2A-2D为依据本发明另一实施例的模拟缓冲器30的电路图；模拟缓冲器30包含一第一晶体管32、一第二晶体管34、一第一电容CP1、一第二电容CP2、一第三电容CP3以及一第四电容CP4，模拟缓冲器30还包含多个开关SW1、SW2、SW3、 SW4、 SW5、 SW6与SW7，其中，SW3与 SW4与 以及SW5与 为开关对。
第一晶体管32包含一栅极(未编号)、一源极(未编号)以及一漏极(未编号)，第一晶体管32的栅极通过开关SW1连接到VIN，并通过开关SW7连接到一接地电平，同时还连接到第一电容CP1的一端(未编号)，第一电容CP1的另一端(未编号)通过开关SW5连接到第四电容CP4的一端，并过开关SW6连接到一接地电平；第一晶体管32的漏极连接到一电源线VDD；第一晶体管32的源极连接到第二电容CP2与第二晶体管34的栅极，并通过开关SW2连接到电源线VSS2。
第二晶体管34包含一栅极(未编号)、一源极(未编号)以及一漏极(未编号)，第二晶体管34的栅极连接到第一晶体管32的源极以及第二电容CP2，第二晶体管34的漏极通过开关 连接到VSS2，第二晶体管34的源极通过开关SW3连接到VDD，还连接到第三电容CP3，并通过开关SW7连接到第四电容CP4。
第二电容CP2包含一端(未编号)，连接到第一晶体管32的源极、第二晶体管34的栅极，并通过开关 连接到一电源线VSS1，同时第二电容CP2的另一端(未编号)通过开关SW4连接到VSS2。第四电容CP4包含一端(未编号)，通过SW7连接到第二晶体管34的源极，并通过开关SW5连接到一接地电平，同时第四电容CP4的另一端(未编号)通过开关SW5连接到第一电容CP1，并通过开关 连接到一接地电平。
模拟缓冲器30依序于四阶段中操作以提供输出电压VOUT，此四阶段为第一重设与取样、第一放电与维持、第二重设与取样以及第二放电与维持，分别示于图2A-2D。
请参照图2A，模拟缓冲器30工作于第一重设与取样的阶段中，在此阶段，开关SW2、SW3、SW4、 与SW7为闭合，而开关SW1、 SW5与SW6为断开。由于开关SW1为断开，输入电压VIN与第一晶体管32隔绝；由于开关SW7为闭合，在第一电容CP1的一端的电压VCP1为零。由于开关SW2与SW4为闭合，在第二电容CP2的一端的电压VCP2被拉至VSS2，第一晶体管32会导通，并工作于饱和模式，于是，一零电压被取样且第二电容CP2会重设，在开关SW7、SW2与SW4闭合之后，开关SW3与 亦变成为闭合，以对第三电容CP3与第四电容CP4进行充电，第三电容CP3一端的电压VCP3与第四电容CP4一端的电压VCP4会充电至VDD。
请参照图2B，模拟缓冲器30工作于第一放电与维持的阶段中，在此阶段，开关SW4、 与SW7为闭合，而开关SW1、SW2、SW3、 SW5与SW6为断开。由于开关SW2为断开，第一晶体管32的源极电压，亦即VCP2，会拉至0-VGS1或-VGS1，其中，VGS1为第一晶体管12的栅极对源极电压，由于开关SW3为断开且开关 为闭合，第二晶体管会导通并工作于饱和区，第三电容CP3与第四电容CP4通过第二晶体管34而放电，电压VCP3与VCP4会放电至-VGS1+VSG2，其中VSG2为在时间t0时，第二晶体管34的源极对栅极的电压，于是，零输入电平会产生一偏移电压-VGS1+VSG2并维持于电容CP3，第一级与第二级所决定的偏移电压会用以补偿输入信号VIN。
请参照图2C，模拟缓冲器30工作于第二重设与取样的阶段中，在此阶段，开关SW1、SW2、SW3、SW4、 为闭合，而开关 SW5与SW7为断开。由于开关SW1与SW6为闭合，且开关SW7为断开，VCP1会充电至VIN，由于开关SW2与SW4为闭合，VCP2会被拉至VSS2，于是，输入电压VIN会被取样，且VCP2会再次被重设，由于开关SW3为闭合，VCP3会充电至VDD，由于SW5与SW7为断开，且开关 为闭合，偏移电压-VGS1+VSG2会保持在第四电容CP4。
请参照图2D，模拟缓冲器30工作于第二放电与维持的阶段中，在此阶段，开关 SW4、与SW5为闭合，而开关SW1、SW2、SW3、 SW6与SW7为断开。由于开关SW5为闭合，第一电容CP1与第四电容CP4背对背耦接，电压VCP1会被拉至VIN-(-VGS1+VSG2)，由于开关SW2为断开，VCP2会被拉至VIN-(-VGS1+VSG2)-VGS1，当第二晶体管34导通时，VCP3会放电至VIN-(-VGS1+VSG2)-VGS1+VSG2或VIN，并维持在第三电容CP3，于是，输入电压VIN在第一与第二级所得的偏移电压(-VGS1+VSG2)也就是可在第三与第四级得到补偿。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。
权利要求
1.一种用于液晶显示器的缓冲器，包括一第一晶体管还包括一可连接到一输入信号的栅极、一连接到一第一电源的第一电极、以及一可连接到一第二电源的第二电极；一第二晶体管还包括一连接到该第一晶体管的该第二电极的栅极、一可连接到该第一电源的第一电极、以及一可连接到该第二电源的第二电极；一第一电容，当连接到该输入信号时，可连接存储该输入信号的电压的该输入信号，而当与该输入信号断线时，可提供一第一电压给该第一晶体管的该栅极；一第二电容还包括一端连接到该第一晶体管的该第二电极以及该第二晶体管的该栅极，以于该第一晶体管导通时在该端提供一第二电压；以及一第三电容连接到该第二晶体管的该第一电极，以于该第二晶体管导通时提供一第三电压；其中，该第二电压还包括一第一偏移，该第一偏移包含了该第一晶体管的栅极对源极的电压，而第三电压还包括一第二偏移，该第二偏移包含了该第二晶体管的栅极对源极的电压。
2.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，还包括一第四电容，包含一端可连接到该第二晶体管的该第二电极，以及另一端可连接到该第一电容。
3.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一电压还包括该输入信号的该电压。
4.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一电压还包括一参考电压。
5.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一电压还包括该输入信号的该电压以及数个各包含该第一晶体管与该第二晶体管的偏移电压。
6.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第二电压还包括该第一电压与一包含该第一晶体管的栅极对源极电压的偏移电压。
7.如权利要求1所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第三电压以该第一晶体管与该第二晶体管各别的阈值电压作补偿。
8.如权利要求2所述的用于用于液晶显示器的缓冲器，当该第二晶体管导通时，该第四电容提供一第四电压。
9.如权利要求8所述的用于用于液晶显示器的缓冲器，该第四电压还包括该第一晶体管与该第二晶体管的栅极对源极电压的偏移电压。
10.一用于液晶显示器的缓冲器，包括一第一晶体管还包括一可连接到一输入信号的栅极；一第二晶体管还包括一连接到该第一晶体管的一电极的栅极；一第一电容，当该第一电容与该输入信号连接时，可连接到该输入信号以及该第一晶体管的该栅极；而当该第一电容与该输入信号断线时，可提供该输入信号的该电压给该第一晶体管的该栅极。一第二电容，连接到该第二晶体管的该栅极，以于该第一晶体管导通时提供一电压给该第二晶体管的该栅极，其中，该电压包含一第一偏移分量；以及一第三电容，提供一电压，该电压包含一第二偏移分量，该第二偏移分量于该第二晶体管导通时将该第一偏移分量予以中和。
11.如权利要求10所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一偏移分量还包括该第一晶体管的栅极对源极的电压。
12.如权利要求10所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一偏移分量还包括该第一晶体管的阈值电压。
13.如权利要求10所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第二偏移分量还包括该第二晶体管的栅极对源极的电压。
14.如权利要求10所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第二偏移分量还包括该第二晶体管的阈值电压。
15.一种用于液晶显示器的缓冲器，包括一第一电容可连接到一输入信号，于第一周期中，存储一参考电压，且于该第一周期后的第二周期中，存储该输入信号的电压；一第二电容于该第一周期中提供一包含一第一偏移的电压，且于该第二周期中，提供一电压包含另一第一偏移，以中和己存的第一偏移；一第三电容于该第一周期中提供一电压，该电压包含一第二偏移；并于第二周期中，提供一包含另一第二偏移的电压，以中和己存的第二偏移；以及一第四电容于该第一周期中，存储该第一与第二偏移。
16.如权利要求15所述的用于液晶显示器的缓冲器，还包括一第一晶体管与一第二晶体管。
17.如权利要求16所述的用于液晶显示器的缓冲器，该第一与第二偏移还分别包括该第一晶体管与第二晶体管的栅极对源极的电压。
18.如权利要求16所述的用于液晶显示器的缓冲器，该另一第一与另一第二偏移还分别包括该第一晶体管与第二晶体管的栅极对源极的电压。
19.如权利要求15所述的用于液晶显示器的缓冲器，该参考电压还包括一零电压。
全文摘要
一种用于液晶显示器的缓冲器，其中第一晶体管包括连接到输入信号的栅极、连接到第一电源的第一电极、及连接到第二电源的第二电极。第二晶体管包括连接到第一晶体管的第二电极的栅极、连接到第一电源的第一电极、及连接到第二电源的第二电极。当第一电容与输入信号连接时，第一电容连接存储输入信号电压的输入信号。第二电容还包括一端连接到第一晶体管的第二电极及第二晶体管的栅极，第一晶体管导通时在该端提供第二电压。第三电容连接到第二晶体管的第一电极，第二晶体管导通时提供第三电压，其中，第二电压还包括第一偏移，第一偏移包含第一晶体管的栅极对源极的电压，第三电压还包括第二偏移，第二偏移包含第二晶体管的栅极对源极的电压。
文档编号G09G3/36GK1558393SQ2004100493
公开日2004年12月29日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年1月22日
发明者叶信宏 申请人:友达光电股份有限公司