液晶显示器的源驱动放大器制造技术

本发明专利技术为一种液晶显示器的源驱动放大器，其具有第一及第二输入电路，其中切换为ＮＭＯＳ差动放大电路的第一输出电路的输出推动一输出晶体管对的ＰＭＯＳ晶体管，作为源出的放大输出级，并以输出晶体管对的ＮＭＯＳ晶体管所提供的电流为偏压，而作为ＰＭＯＳ差动放大电路的第二输出电路的输出则推动该输出晶体管对的ＮＭＯＳ晶体管，以作为汲入的放大输出级，并以输出晶体管对的ＰＭＯＳ晶体管所提供的电流作为偏压。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Source driver amplifier for liquid crystal display

The invention relates to a liquid crystal display driver amplifier, having first and two input circuit, the switch for output of the first output circuit NMOS differential amplifier circuit driving an output transistor of PMOS transistor, as the source of the amplifier output stage, current and output transistor of the NMOS transistor is provided for biasing as PMOS, the output of differential amplifier second output circuit of the output transistor of the NMOS driving transistors, as drawn amplifier output stage, current and output transistor of the PMOS transistor is provided as bias.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关液晶显示器驱动电路的
，尤指一种可用于例如薄膜晶体管液晶显示器的驱动电路的源驱动放大器。薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)是一种主动式阵列型的显示器，构成阵列的每一个单位像素(Dot或称Pixel)都含有一个驱动电极与一个跟其它像素共用的共同电极(Common)。而LCD需要交流(AC)信号来驱动，也就是在显示第一个图框(Frame)时，加在驱动电极的电压相对于共同电极则必需是负电压。由于阵列与共同电极规划的不同及影像品质的考量，最常用的驱动方式有两种，一是点反转(Dot inversion)驱动，另一种是线反转(Rowinversion或)驱动。其中，在点反转驱动的系统中，如第一个图框的奇数线的奇数点以相对于共同电极的负电压驱动，而第一个图框的偶数线的奇数点则以相对于共同电极的负电压驱动，偶数点则以相对于共同电共的正电压驱动；之后，第二个图框的奇数线的奇数点则以相对于共同电极的负电压驱动，该线的偶数点以相对于共同电极正电压驱动，同时，第二图框的偶数线的奇数点则以相对于共同电极的正电压驱动，偶数点则以相对于共同电极的负电压驱动。在线反转的系统中，第一个图框的奇数线的所有点若是以相对于共同电极的正电压驱动，是偶数线的所有点以相对于共同电极的负电压驱动，之后，第二个图框的奇数线的所有点以相对于共同电极的负电压驱动，偶数线的所有点则以相对于共同电极的正电压驱动。图5显示一个K行XL行(K columns by L rows)的主动式薄膜晶体管液晶显示器的驱动构造，如图所示，在水平方向若需K个像素901，就必须以K个通道(Channel)的源驱动单元902(Source Drive Unit SDU)来驱动。在垂直方向则有一闸极驱动器903(Gate driver)来依序将每条扫描线904(Line)的各个像素901的电压驱动抽样并保持在像素901的驱动电极上。图6进一步显示一个主动式薄膜晶体管液晶显示器用的源驱动单元902，其具有一个由极性切换信号PN(Polarity Switch)所控制的多工器911(MUX)，以便切换一正极性数位对类比转换器912(positive DAC，简称P-DAC)或负极性数位对类比转换器913(negative DAC，简称N-DAC)的输出给一个运算放大器914所构成的电压随耦器(Voltagefollower)，放大驱动能力以产生驱动输出DRVO，再经由受输出致能(Output Enable，OE)信号控制的互补式金氧半导体传输闸915(CMOStransmission gate)输出驱动电压VLCD到薄膜晶体管液晶显示器面板(Panel)的驱动行(Column)的线上，其工作波形如图7所示，其中，P-DAC912及N-DAC913受输入数位资料控制以产生对应亮度所需的驱动电压，而P-DAC912及N-DAC913的输出大致上相似但对称于共同电极电压，以便符合AC驱动的要求。而为了省电，该P-DAC912及N-DAC913的输出电压范围通常由VSS+0.1V一直到VDD-0.1V。因此，源驱动单元902内所使用的运算放大器914就必须有全轨对轨(Full rail-to-rail)的能力。而且，在输出高于共同电极的电压时，需有很大的电流源出(Current source out)能力，以便将薄膜晶体管液晶显示器的负载电容(主要为面板上的布线杂散电容)快速充电到高电位。另外在输出低于共同电极的电压时，则需有很大的电流汲入(current sink)能力。以便将薄膜晶体管液晶显示器的负载电容上原本的高电位快速放电到所驱动的低电位。为符合这一要求，传统源驱动单元所用的运算放大器如图8所示，是一种full rail-to-rail的AB类运算放大器(参考美国专利US6,100,762)。其由一NMOS对(N1，N2)构成的差动放大器与一P-MOS对(P1，P2)构成的差动放大器并联作为输入。两者的输出电流则以电流镜(N5 N6，N7_N8，P5_P6)相加合成在节点A输出，再推动由(N9，N10，N12，N13，N14与P10，P11，P12)所构成的AB类放大器作为运算放大器的输出，以便获得很大的电流源出与汲入能力。前述已知运算放大器的缺点在于其直流偏置(DC offset)很大，原因是CMOS制程里各个MOS的临界电压(Threshold voltage VTH)的差异常达到±数mV至±数十mV，此种差异为产生直流偏置的主要成份。而此种Full rail-to-rail的AB类运算放大器由VTH差异所引起的直流偏置又特别严重，其分析如下当Vin＜VTH_N1时，VOS_L=gmP1ΔVTH_P1P2+gmN5ΔVTH_N5N6+gmN7ΔVTH_N7N8+gmP5_LΔVTH_P5P6gmP1]]>当VTH_N1＜Vin＜(VDD-VTH_P1)时，VOS_M=gmP1ΔTH_P1P2+gmN1ΔVTH_N1N2+gmN5ΔVTH_N5N6+gmNTΔVTH_N7N8+gmP5_NΔVTH_P5P6gmP1+gmN1]]>当(VDD-VTH_P1)＜Vin时，VOS_H=gmN1ΔVTH_N1N2+gmP5_HΔVTH_P5P6gmN1;]]>其中，gmpi，gmnj代表PMOS晶体管(Pi，i＝1，2，3…)及NMOS晶体管(Nj，j＝1，2，3…)的转换电导(Transferconductance)，gmp5_H，gmp5_M，gmp5_L由于导通电流的不同而互不相同，ΔVTH_N1N2代表NMOS差动对(Differential pair)N1及N2的临界电压差异，而其他的差动对或电流镜对(Current mirror pair)亦以相同的符号代表。事实上，在中点电压段VTH_N1＜Vin＜(VDD-VTH_P1)时，此种AB类运算放大器的直流偏置常达到±15mV，甚至±20mV，在低点电压Vin＜VTH_N1时，甚至到±40mV。而一个主动式薄膜晶体管液晶显示器会使用到数千通道的源驱动单元，如各个通道间存在如此大的直流偏置的差异，代表着驱动到各个像素的电压存在着不同的固定误差，如此各点间就会有亮度不均匀，造成显示的画面均匀度(Uniformity)不佳的问题.此外，这种AB类运算放大器的增益(gain)极大，加上如图8所示的节点B的杂散电容，将会引发输出阻抗中含有一电感成分，此电感成分会与液晶显示器的电容共振，产生一峰值增益(Peak gain)，使得放大器的增益边际(Gain margin)不足而容易振荡。为了防止振荡必须把补偿电容CC加大，但加大了补偿电容CC后，放大器的频宽变得很低，造成电压变动率(Voltage skew rate)不足，而无法高速驱动液晶显示器负载。因此得加入NMOS及PMOS晶体管N4及P4来作为加速偏压(Turbobias)来加快电压变动率。但如图9所示，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示器的源驱动放大器，其特征在于，其包括： 一第一输入电路，可由一极性切换信号以切换成为ＮＭＯＳ差动放大电路或偏压电路； 一第二输入电路，可由该极性切换信号以切换成为偏压电路或ＰＭＯＳ差动放大电路，其中，当该极性切换信号为第一状态时，该第一、第二输入电路分别被切换成为ＮＭＯＳ差动放大电路及偏压电路，而当该极性切换信号为第二状态时，该第一、第二输入电路分别被切换成偏压电路及ＰＭＯＳ差动放大电路；以及 一输出晶体管对，具有一ＮＭＯＳ晶体管及一ＰＭＯＳ晶体管，其中，切换为ＮＭＯＳ差动放大电路的第一输出电路的输出系推动该输出晶体管对的ＰＭＯＳ晶体管，以作为源出的放大输出级，并以该ＮＭＯＳ晶体管所提供的电流作为偏压；而作为ＰＭＯＳ差动放大电路的第二输出电路的输出则推动该输出晶体管对的ＮＭＯＳ晶体管，以作为汲入的放大输出级，并以该ＰＭＯＳ晶体管所提供的电流作为偏压。

【技术特征摘要】
1.一种液晶显示器的源驱动放大器，其特征在于，其包括一第一输入电路，可由一极性切换信号以切换成为NMOS差动放大电路或偏压电路；一第二输入电路，可由该极性切换信号以切换成为偏压电路或PMOS差动放大电路，其中，当该极性切换信号为第一状态时，该第一、第二输入电路分别被切换成为NMOS差动放大电路及偏压电路，而当该极性切换信号为第二状态时，该第一、第二输入电路分别被切换成偏压电路及PMOS差动放大电路；以及一输出晶体管对，具有一NMOS晶体管及一PMOS晶体管，其中，切换为NMOS差动放大电路的第一输出电路的输出系推动该输出晶体管对的PMOS晶体管，以作为源出的放大输出级，并以该NMOS晶体管所提供的电流作为偏压；而作为PMOS差动放大电路的第二输出电路的输出则推动该输出晶体管对的NMOS晶体管，以作为汲入的放大输出级，并以该PMOS晶体管所提供的电流作为偏压。2.如权利要求1所述的液晶显示器的源驱动放大器，其特征在于，其中该第一输入电路由第一至第三NMOS晶体管及第四至第七晶体管所构成，当中，第一及第二NMOS晶体管的源极连接第三NMOS及第七PMOS晶体管的汲极，第一NMOS、第六及第四PMOS晶体管的汲极连接在一起，第五PMOS晶体管的闸极与汲极相连，再与第四PMOS晶体管的闸极、第六及第七PMOS晶体管的源极及第二NMOS晶体管的汲极相连，第一及第二NMOS晶体管的闸极分别连接第一及第二差动电压输入端，第三NMOS晶体管的闸极连接第一偏压端，其源极连接系统低电位，第四及第五PMOS晶体管的源极连接电压源，第六及第七PMOS晶体管的闸极则连接该极性切换信号端。3.如权利要求2所述的液晶显示器的源驱动放大器，其特征在于，其中该第二输入电路由第一至第三PMOS晶体管及第四至第七NMOS晶体管所构成，当中，第一及第二PMOS晶体管的源极连接第三PMOS及第七NMOS晶体管的汲极，第一PMOS、第六及第四NMOS晶体管的汲极连接在一起，第五NMOS晶体管的闸极与汲极相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄达昌，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]