專利名稱：具有電容耦合的電平移位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示一種用于視頻驅(qū)動電路的電平移位電路，尤指一種具有電容耦合的電平移位電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子計算器系統(tǒng)里，無論是傳統(tǒng)的陰極射線屏幕(CRT)或是液晶屏幕(LCD)，均會發(fā)生程度不一的電平偏移。其中，CRT屏幕的體積龐大，且表面通常會稍微彎曲；LCD屏幕則是較輕薄，且具有平坦的表面。由于LCD屏幕與CRT屏幕在尺寸上不同導(dǎo)致LCD屏幕的重量一般較CRT屏幕更輕，而且在裝貨的過程中，LCD屏幕也會較CRT屏幕更容易運送與保持安全。
由于LCD屏幕與CRT屏幕在生產(chǎn)技術(shù)上的差異，對于改善LCD屏幕與CRT屏幕的電路結(jié)構(gòu)的需求也更為迫切。請參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的水平驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)100的流程圖。圖1所示的水平驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)100揭示于Yoshiharu Nakajima的美國發(fā)明專利US6,664,943一案中。為了簡單說明，圖1中圖標(biāo)出一條路徑以表示水平驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)100的操作流程。水平驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)100包含有水平電平緩存器101、第一閂定電路102、第二閂定電路103、電平偏移器104、數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)105、以及有效像素區(qū)106，其中第一閂定電路102也為取樣電路。水平電平緩存器101的輸出端輸出取樣脈沖至第一閂定電路102，且第一閂定電路102根據(jù)該取樣脈沖對數(shù)字輸入信號Vin做取樣，并儲存與數(shù)字輸入信號Vin相關(guān)的數(shù)據(jù)。為了配合數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器105的操作，電平偏移器104用來擴大數(shù)字輸入信號Vin的輸入電壓范圍。舉例來說，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin原來的電壓范圍在0至1.8伏特或是0至3伏特時，電平偏移器104將會擴大數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍到0至9伏特，甚至是調(diào)整到-3至6伏特。
請參考圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中第一閂定電路20與第二閂定電路22的示意圖。有關(guān)圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)揭示于Yoshiharu Nakajima在2004年五月刊的SID symposium Digest of Technical Papers中的第35章，第864～867頁中所發(fā)表的論文。在現(xiàn)有技術(shù)中，以上所述電平偏移器104的功能可通過圖2所示的第一閂定電路20以及第二閂定電路22來加以實施。第一閂定電路20正向的將數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍由0至3伏特增加到0至6伏特。第二閂定電路22接著再將數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍由0至6伏特增加到-3至6伏特。雖然圖2所示的電路結(jié)構(gòu)可用來取代電平移位電路104，然而第一閂定電路20以及第二閂定電路22卻消耗了比電平移位電路104更多的電能。這是因為當(dāng)?shù)谝婚V定電路20擴大數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍到0至6伏特時，第一閂定電路20會產(chǎn)生額外的直流電流。同理，當(dāng)?shù)诙V定電路22擴大數(shù)字輸入信號Vin的范圍到-3至6伏特時，第二閂定電路22也會產(chǎn)生額外的直流電流，使得第一閂定電路20與第二閂定電路22消耗更多的電能。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)能耗較高的問題，本發(fā)明提供一種可應(yīng)用于液晶顯示屏幕(LCD)的電平移位電路。
本發(fā)明提供一種具有電容耦合的電平移位電路，該電平移位電路包含有第一輸入端、第二輸入端、電容、第一開關(guān)、第二開關(guān)、以及第三開關(guān)。該第一開關(guān)耦接于該第一輸入端以及該電容的第一端。該第二開關(guān)耦接于該第二輸入端以及該電容的第一端。該第三開關(guān)耦接于該第一輸入端以及該電容的第二端。
本發(fā)明還提供一種可降低功率消耗的驅(qū)動電路，包含有移位緩存器、第一閂定電路、第二閂定電路、以及數(shù)字至模擬緩存器。該第一閂定電路耦接于該移位緩存器。前段所述的電平移位電路耦接于該第一閂定電路。該第二閂定電路耦接于該移位緩存器。該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器耦接于該第二閂定電路。
本發(fā)明提供另一種電平移位電路，該電平移位電路包含有電容、第一開關(guān)、第二開關(guān)、以及第三開關(guān)。該第一開關(guān)耦接于反相器的輸出端以及該電容的第一端。該第二開關(guān)耦接于該反相器的輸入端以及該電容的第一端。該第三開關(guān)選擇性的耦接于該反相器的輸出端以及該電容的第二端。
本發(fā)明具有降低能耗的優(yōu)點。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中水平驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的流程圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的電平移位電路的示意圖。
圖3、圖5、圖6、及圖7為根據(jù)本發(fā)明的各實施例所揭示的電平偏移電路的示意圖。
圖4為圖3所示的取樣信號以及輸出使能信號的波形示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下Vin 數(shù)字輸入信號Vout輸出電壓SP 取樣信號S’ 輸入端OE 輸出使能信號C 電容101 水平電平緩存器102、20、310、510 第一閂定電路103、22、320、520 第二閂定電路104、300、500 電平移位電路105 數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器106 有效像素區(qū)301、501輸入開關(guān)302、502第二開關(guān)303、503第三開關(guān)311、511閂定反相器312、512輸出反相器313、513取樣開關(guān)314、514閂定使能開關(guān)321、521閂定反相器
322、522輸出反相器324、523閂定使能開關(guān)340、540輸出使能開關(guān)具體實施方式
請參考圖3，圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所示可應(yīng)用于LCD的電平移位電路300的示意圖。如圖3所示，電平移位電路300耦接于第一閂定電路310與第二閂定電路320之間。第一閂定電路310包含有兩個閂定反相器311、以及輸出反相器312。同理，第二閂定電路320還包含有兩個閂定反相器321、以及輸出反相器322。第一閂定電路310另包含有取樣開關(guān)313以及閂定使能開關(guān)314，其中取樣開關(guān)313以及閂定使能開關(guān)314的導(dǎo)通與否均由取樣信號SP控制。取樣開關(guān)313為N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管，并接收數(shù)字輸入信號Vin。閂定使能開關(guān)314為P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管。第二閂定電路320另包含閂定使能開關(guān)324，且閂定使能開關(guān)324也為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。電平移位電路300包含有輸入開關(guān)301、電容C、第二開關(guān)302、以及第三開關(guān)303。輸入開關(guān)301耦接于第一閂定電路310的輸出反相器312的輸出端。電容C耦接于輸入開關(guān)301。第二開關(guān)302耦接于電容C的第一端，與電平偏移電路300的第二輸入端，其中該第二輸入端如圖3所示，為電平偏移電路300包含的接地端。第三開關(guān)303耦接于電容C的第二端與第一閂定電路310的輸出反相器312的輸出端之間。第一閂定電路310的輸出反相器312的輸出端為電平移位電路300的第一輸入端。輸出使能開關(guān)340耦接于電容C的第二端以及第二閂定電路320之間，且輸出使能開關(guān)340由輸出使能信號OE控制導(dǎo)通與否。輸入開關(guān)301、第二開關(guān)302、第三開關(guān)303、以及閂定使能開關(guān)324均由輸出使能信號OE控制導(dǎo)通與否。如圖3所示，輸入開關(guān)301以及輸出使能開關(guān)340均為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且第二開關(guān)302與第三開關(guān)303均為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
為了詳述圖3所示的電平移位電路300的操作，請參考圖4。圖4為圖3所示的取樣信號SP以及輸出使能信號OE的波形示意圖。取樣信號SP預(yù)設(shè)處于高電位以使能取樣開關(guān)313，使得數(shù)字輸入信號Vin的電位能傳送給第一閂定電路310。當(dāng)取樣信號SP轉(zhuǎn)換為低電位時，取樣開關(guān)313處于關(guān)閉狀態(tài)(disable)，且閂定使能開關(guān)314此時處于使能狀態(tài)。因此，數(shù)字輸入信號Vin的極性被反轉(zhuǎn)了兩次，并維持于第一閂定電路310的輸出反相器312的輸出端，最后并由電平移位電路300所接收。在本實施例中，第一閂定電路310可操作于與數(shù)字輸入信號Vin相同的電壓范圍。換句話說，若數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍位于0至3伏特，則第一閂定電路310也會操作于0至3伏特，而與現(xiàn)有技術(shù)中第一閂定電路20的操作電壓范圍位于0至6伏特的狀況完全不同。因此在本發(fā)明中，消耗于第一閂定電路的額外直流電流會變小。
請再次參考圖4，因為輸出使能信號OE的初始電位預(yù)設(shè)為低電位，因此，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin的電位傳送至第一閂定電路310的輸出反相器312的輸出端時，此電位隨即經(jīng)由電平移位電路300的第三開關(guān)303傳送至電容C的第二端。電容C的第一端經(jīng)由第二開關(guān)302接地，且第二開關(guān)302也由輸出使能信號OE所驅(qū)動。當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin處于高電位時，在電容C的第二端至第一端將產(chǎn)生電位差。而當(dāng)輸出使能信號OE處于高電位時，第二開關(guān)302以及第三開關(guān)303處于關(guān)閉狀態(tài)，而數(shù)字輸入信號Vin的電位也傳送至電容C的第一端。當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin再次處于高電位時，本來為接地的電容C的第一端開始充電至數(shù)字輸入信號Vin的電位。當(dāng)電容C的第一端開始充電時，為了維持上述電容C的第二端與第一端之間的電位差，電容C的第二端的電位會被同步提升。當(dāng)電容C的第一端達(dá)到與數(shù)字輸入信號Vin相同的電位時，電容C的第二端的電位會等于電平移位電壓，且該電平移位電壓的電位為數(shù)字輸入信號Vin的電位的兩倍。此電平移位電壓經(jīng)由輸出使能開關(guān)340傳送至第二閂定電路320，最后并變?yōu)榈诙V定電路320輸出端的輸出電壓Vout，如圖3所示。此時，輸出使能信號OE處于低電位，電容C的第一端與第二端均開始放電，第二閂定電路320繼續(xù)維持輸出電壓Vout的電位。當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin處于低電位，例如說是0伏特時，則輸出電壓Vout也會維持在0伏特。因此，本發(fā)明的第一實施例提供電平移位，例如由0～3伏特變化至0～6伏特的電平移位，并可減低電平移位電路與第一閂定電路所消耗的功率。
請參考圖5，圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例所揭示的可應(yīng)用于LCD的電平偏移電路500的示意圖。電平移位電路500耦接于第一閂定電路510與第二閂定電路520之間。第一閂定電路510包含有兩個閂定反相器511以及輸出反相器512。同理，第二閂定電路520還包含有兩個閂定反相器521以及輸出反相器522。第一閂定電路510另包含有由取樣信號SP控制其關(guān)閉或使能狀態(tài)的取樣開關(guān)513。取樣開關(guān)513為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，并用來接收數(shù)字輸入信號Vin。第二閂定電路520另包含有閂定使能開關(guān)524，其以P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管實施。電平偏移電路500包含有輸入開關(guān)501，耦接于第一閂定電路510的輸出反相器512的輸出端；電容C，耦接于輸入開關(guān)501；第二開關(guān)502，耦接于第二輸入端以及電容C的第一端之間，其中第二輸入端為輸出反相器512的輸入端；以及第三開關(guān)503，耦接于電容C的第二端以及第一閂定電路510的輸出反相器512的輸出端之間。輸出使能開關(guān)540耦接于電容C的第二端以及第二閂定電路520之間，并由輸出使能信號OE控制關(guān)閉與使能狀態(tài)。輸入開關(guān)501、第二開關(guān)502、第三開關(guān)503以及閂定使能開關(guān)524均由輸出使能信號OE控制使能與否。其中，輸入開關(guān)501以及輸出使能開關(guān)540均為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而第二開關(guān)502以及第三開關(guān)503為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
根據(jù)圖4的波形示意圖，可以清楚描述電平移位電路500的操作。請再次參考圖4。取樣信號SP的預(yù)設(shè)電位為高電位，以使能取樣開關(guān)513，使得數(shù)字輸入信號Vin的電壓傳送至第一閂定電路510。而當(dāng)取樣信號SP處于低電位時，取樣開關(guān)513處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，數(shù)字輸入信號Vin的電位被反轉(zhuǎn)了兩次，并暫時維持于第一閂定電路510的輸出反相器512的輸出端，以被電平移位電路500接收。在本實施例中，第一閂定電路510可與數(shù)字輸入信號Vin操作于相同的電壓范圍。換句話說，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin的電壓范圍為0至3伏特時，第一閂定電路510也會操作于相同的電壓范圍，亦即0至3伏特。因此，與現(xiàn)有技術(shù)中第一閂定電路20的操作電壓范圍落于0至6伏特是完全不同的。通過本發(fā)明所揭示的電平移位電路，可降低消耗于第一閂定電路的直流電流。
請再次參考圖4。因為輸出使能信號OE預(yù)設(shè)處于低電位，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin的電位傳送至第一閂定電路510的輸出反相器512的輸出端時，該電位隨即經(jīng)由電平移位電路500的第三開關(guān)503傳送至電容C的第二端。相對于先前所述本發(fā)明的該第一實施例，本發(fā)明的第二實施例對該第一實施例做了一些改進(jìn)。在本發(fā)明的該第二實施例中，經(jīng)由第二開關(guān)502，電容C的第一端的電位會經(jīng)由充電與放電的方式，調(diào)整至與數(shù)字輸入信號Vin電位相反的電位，其中第二開關(guān)502也由輸出使能信號OE使能或關(guān)閉。在本發(fā)明的第一實施例中，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin處于高電位時，，電容C的第二端到第一端會產(chǎn)生電位差。然而，在本發(fā)明的第二實施例中，當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin處于低電位時，電容C的第一端到第二端也會產(chǎn)生電位差。若輸出使能信號OE處于高電位時，第二開關(guān)502以及第三開關(guān)503處于關(guān)閉狀態(tài)，于是數(shù)字輸入信號Vin的電位傳送至電容C的第一端。接著當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin轉(zhuǎn)換至高電位時，原先處于低電位的電容的第一端會開始充電，以達(dá)到與數(shù)字輸入信號Vin相同的電位。當(dāng)電容C的第一端開始充電時，為了維持電容C的第二端到第一端之間的電位差，電容C的第二端的電位必須同步上升。當(dāng)電容C的第一端充電至與數(shù)字輸入信號Vin相同的電位時，電容C的第二端的電位為數(shù)字輸入信號Vin的電壓的兩倍，亦即為電平移位電壓。當(dāng)數(shù)字輸入信號Vin處于低電位時，電容C的第一端便由初始的高電位開始放電至與數(shù)字輸入信號Vin相同的低電位。當(dāng)電容C的第一端放電時，為了維持電容C自第一端到第二端之間的電位差，電容C的第二端的電位必須同步下降。如此一來，電容C的第二端的電位為其原具有的低電位再減去電位差，其中該電位差等于電容C第一端未放電前的電位減去數(shù)字輸入信號Vin的電位，于是電容C第二端的電位遠(yuǎn)比原來的低電位還要小。該電平移位電壓經(jīng)由輸出使能開關(guān)540傳送至第二閂定電路520，且可作為第二閂定電路520輸出端的輸出電壓Vout。此時，輸出使能信號OE處于低電位，電容C的第一端與第二端開始放電，并通過第二閂定電路520維持輸出電壓Vout。依圖5所示的電平移位電路500，若數(shù)字輸入信號Vin處于低電位，比如說0伏特，且反轉(zhuǎn)電壓為高電位，比如說3伏特，則該輸出電壓Vout的電位將會降到-3伏特。因此，本發(fā)明的第二實施例也提供電平移位，比如說自0～3伏特轉(zhuǎn)變至-3～6伏特，并可減少電平移位電路與第一閂定電路所消耗的功率。
請參考圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例所揭示的可應(yīng)用于LCD的電平偏移電路的示意圖。在此不再贅述上文所提及的內(nèi)容，只提出該第三實施例與本發(fā)明的第二實施例的最大不同點。該不同點為第三開關(guān)503耦接于電容C的第二端與取樣開關(guān)513的輸出端，也就是第一閂定電路510的輸入端。
請參考圖7，圖7為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例所揭示的可應(yīng)用于LCD的電平偏移電路的示意圖。在該第四實施例中，第三開關(guān)503耦接于電容C的第二端與輸入端S’之間。輸入端S’的狀態(tài)與電平移位電路500的第二輸入端(如圖所示，該第二輸入端位于輸出反向器512的輸入端)不同。換句話說，當(dāng)電平移位電路500的第二輸入端處于高電位時，比如說3.3伏特，則輸入端S’處于低電位，比如說0伏特；或者是，當(dāng)電平移位電路500的第二輸入端處于低電位時，比如說0伏特，則輸入端S’處于高電位，比如說3.3伏特。圖6所示本發(fā)明的第三實施例即為該第四實施例的其中一種實施方式。任何根據(jù)電平移位電路500的第二輸入端的狀態(tài)不同于輸入端S’的事實所產(chǎn)生的實施例，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍，其中輸入端S’即為電平移位電路500的第三輸入端。
上述本發(fā)明的實施例所應(yīng)用的P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管均可各自被替換為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。同理，取樣信號SP與輸出驅(qū)動信號OE在本發(fā)明的實施也可由高電位使能替換為低電位使能。當(dāng)然，其它種類的晶體管也可應(yīng)用于本發(fā)明的所有實施例，比如說BJT晶體管。應(yīng)用本發(fā)明所揭示的電平移位電路時于LCD顯示器時，薄膜晶體管為較佳的實施用元件。上文所述的第二開關(guān)302、502以及第三開關(guān)303、503的使能與關(guān)閉狀態(tài)也可通過取樣信號SP來控制。上述對于本發(fā)明的實施例所做的合理組合與元件替換均應(yīng)歸納于本發(fā)明的范圍。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變化與修改，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有電容耦合的電平移位電路，包含有電容；第一輸入端；第二輸入端；第一開關(guān)，耦接于該電容的第一端以及該第一輸入端；第二開關(guān)，耦接于該第二輸入端以及該電容的該第一端；以及第三開關(guān)，該第三開關(guān)的一端耦接于該電容的第二端。
2.如權(quán)利要求1所述的電平移位電路，其中該第二輸入端接地。
3.如權(quán)利要求1所述的電平移位電路，其中該第一開關(guān)為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第二開關(guān)為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第三開關(guān)為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一、第二、以及第三開關(guān)的柵極均耦接于同一點。
4.如權(quán)利要求1所述的電平移位電路，其中該第三開關(guān)的另一端耦接于輸入端，該輸入端具有與該第一輸入端實質(zhì)上相同的電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的電平移位電路，其中該第三開關(guān)的另一端耦接于該第一輸入端。
6.一種具有電容耦合的電平移位電路，包含有電容；第一開關(guān)，耦接于第一反相器的輸出端，以及該電容的第一端；第二開關(guān)，耦接于該第一反相器的輸入端，以及該電容的第一端；以及第三開關(guān)，該第三開關(guān)的一端耦接于該電容的第二端。
7.如權(quán)利要求6所述的電平移位電路，其中該第一開關(guān)為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第二開關(guān)為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，第三開關(guān)為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一、第二、以及第三開關(guān)的柵極均耦接于同一點。
8.如權(quán)利要求6所述的電平移位電路，其中該第三開關(guān)的另一端耦接于輸入端，該輸入端的信號與該第一反相器的輸入端的信號為反相。
9.如權(quán)利要求6所述的電平移位電路，其中該第三開關(guān)的另一端耦接于該第一反相器的輸出端。
10.如權(quán)利要求6所述的電平移位電路，其中該第二開關(guān)的另一端耦接于第二反相器的輸出端，該第三開關(guān)的另一端耦接于該第二反相器的輸入端。
全文摘要
為解決現(xiàn)有技術(shù)能耗較高的問題，本發(fā)明提供一種使用電容耦合對信號進(jìn)行電平偏移的電平移位電路，用于視頻驅(qū)動電路。該電平移位電路包含電容、輸出開關(guān)、第二開關(guān)、以及第三開關(guān)。該電容耦接于該電平移位電路的第一輸入端以及該電容的第一端。該第二開關(guān)耦接于該電平移位電路的第二輸入端以及該電容的第一端。該第三開關(guān)耦接于該電平移位電路的第一輸入端以及該電容的第二端。本發(fā)明具有降低能耗的優(yōu)點。
文檔編號G09G3/36GK101055707SQ200710101079
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者郭俊宏 申請人:友達(dá)光電股份有限公司