模拟缓冲器及其补偿操作方法和具有模拟缓冲器的显示器的制作方法
专利名称：模拟缓冲器及其补偿操作方法和具有模拟缓冲器的显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟緩沖器。更具体地说，本发明涉及一种主动矩阵显示容使用多硅薄膜晶体管(TFT)的源极跟随型才莫拟緩沖器。
技术背景低温多晶硅(LTPS, low temperature poly-Si )薄膜晶体管(TFT， thin film transistor)允许归因于高电流驱动能力的驱动电路与主动矩阵显示器 的像素面板的外围整合。然而，众所周知，由于多晶硅薄膜晶体管与单晶硅 大尺寸集成电^各(LSI, large scale integrated circuit)相比具有相当差 的特性和非均一性，整个驱动电路与多晶硅薄膜晶体管(TFT)整合是非常困 难的。多晶硅在使用多晶硅薄膜晶体管(TFT)的多个驱动电路中，模拟緩冲 器对于驱动面板中数据总线的负载电容是不可缺少的。由于源极跟随器的简 单性和低功率消耗，其被视为用于"面板上系统，，(SOP， System on Panel) 应用的模拟緩沖器电路的极佳候选者。图1A中示出了主动矩阵显示器使用LTPS薄膜晶体管的典型源极跟随器 100。源极跟随器100中的薄膜晶体管llO的栅极耦合到输入电压Vin,且薄 膜晶体管110的漏极耦合到操作电压Vdd。薄膜晶体管IIO的源极经由负载 电容器(Cload)耦合到接地。图lB示出了源极跟随器100的输出电压Vout 的波形。可观测到，最终输出电压Vout并不保持恒定，而是会超过原则上所 预期的Vin-Vth的值，其中Vth是TFT 110的临界值电压。其归因于次临界 值电流。如图1C所示，其示出了漏极电流(ID)和薄膜晶体管IIO的栅极与 源极之间的电压(V。s)曲线，LTPS薄膜晶体管的次临界值摆幅约为0. 3V/dec, 这比金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET， metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的次临界值摆幅(0. 06V/dec )大得多。因而， 典型源极跟随器IOO作为主动矩阵显示器的模拟緩沖器，将对于各种产品规 格.(例如主动矩阵显示器的图框率)的充电时间较为敏感，且不能具有恒定 输出电压。
图2A示出了现有液晶显示器中使用多晶硅薄膜晶体管的另一源极跟随 器。源极跟随器200包含薄膜晶体管M1和M2、电容器C1和多个开关Sl到 S4。经由开关Sl耦合到输入电压Vin的节点Nl在开关S2的控制下连接到节 点N2，且还连接到薄膜晶体管Ml的栅极。节点N2在开关S3的控制下连接 到节点N3，且进一步连接到节点N4。节点N3连接到电容器Cl的一个端子和 薄膜晶体管M2的栅极端子。节点N4在开关S4的控制下连接到数据线。节 点N4的电压电平是源极跟随器200的输出电压Vout。薄膜晶体管Ml的源极 连接到接地，且薄膜晶体管Ml的漏极连接到节点N4 (输出端子)。薄膜晶体 管M2是PM0S晶体管，且其漏极连接到操作电压Vdd且其源极连接到节点N4。参看图2B,其示出了输入电压Vin与输出电压Vout之间的关系，如参 考组件符号210所示。在源极跟随器的理想情况下，输出电压Vout应与输入 电压Vin相同。然而，在实际情况中存在误差电压，即输入电压Vin与输出 电压Vout之间的差值。如参考组件符号220所示，其示出了当输入电压Vin 增加时，输出电压Vout与输入电压Vin不相同，且如果输入Vin从2. 5V变 化到8V，那么误差电压在80 mV到175 mV之间浮动。如果源极跟随器的输 出电压对于显示器的驱动而言较大(例如IO V)，那么误差电压可能不会对 驱动操作造成严重影响。然而，如果源极跟随器的输出电压对于显示器电压 的驱动而言较小(例如O. 5 V到2V)，那么误差电压可能大于一个灰阶电压， 而灰阶电压将对显示品质造成严重影响。发明内容因此，本发明的目的在提供一种具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖 器，及一种新颖补偿操作方法经开发以降低误差电压，且使充电时间和设备 特征两者的变化最小化，并使输入电压的范围最大化。在本发明的一个实施例中，提供一种模拟緩冲器和一种显示器，所述显 示器具有多个源极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动显示器中多个数据总线的 负载电容。所述模拟緩冲器包含存储电容器、驱动晶体管和有效负载。存储 电容器的第一端子经由第一开关连接到操作电压源，存储电容器的第二端子 经由第三开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输入端子。在驱动晶体管中， 驱动晶体管的栅极端子连接到存储电容器的第 一端子，驱动晶体管的漏极端 子连接到操作电压源，且驱动晶体管的源极端子经由第二开关连接到存储电容器的第二端子。有效负载的第一端子连接到驱动晶体管的源极端子且经由 第四开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子，且有效负载的第二端 子连接到接地，有效负载由偏压控制，其中源极跟随器型模拟緩冲器的输入 端子经由第五开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子。在补偿周期期间，第一开关和第二开关被接通，因而电压降存储在存储电容器中；且在数据输入周期期间，输入电压移位到逻辑高电平，第一开关和第二开关被断开，且第三开关和第四开关被接通，驱动晶体管的栅极端子 被施加输入电压和保持在存储电容器中的电压差，因而模拟緩冲器的输出电 压由存储在存储电容器的电压补偿。在本发明的一个实施例中，提供上述模拟緩冲器的补偿操作方法。模拟 緩冲器包含驱动晶体管和负载电容器。存储电容器和第一开关安置在驱动晶 体管的栅极端子与源极端子之间，且驱动晶体管的漏极端子连接到操作电压 源，负载电容器安置在开关和源极端子的接点与接地之间。源极跟随器型模 拟緩冲器的输入端子经由第二开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端 子。所述补偿操作方法包含在补偿周期期间，第一开关被接通且存储电容器 被耦合到操作电压源，因而电压降被存储在存储电容器中。在数据输入周期 期间，在数据输入周期的第一周期，输入电压被施加到存储电容器与第一开 关之间的接点处，因而驱动晶体管的栅极端子被施加输入电压和保持在存储 电容器中的电压差，且模拟緩沖器的输出电压由存储在存储电容器中的电压 补偿，且在数据输入周期的第二周期，第二开关被接通且源极跟随器型模拟 緩冲器的输入端子被连接到源极跟随器型模拟緩沖器的输出端子。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并 配合附图，作详细说明如下。
图1A是主动矩阵显示器中使用LTPS薄膜晶体管的典型源极跟随器的电路图。图1B示出了图1A源极跟随器的输出电压Vout的波形。 图1C示出了漏极电流(1。)和图1A的薄膜晶体管的栅极与源极之间的 电压(VJ曲线。图2A示出了源极跟随器。 图2B示出了图2A源极跟随器的输出电压波形。 图3A示出了具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖器。 图3B和图3C示出了施加到图3A的源极跟随器型模拟緩冲器的个别补偿 操作。图4A示出了具有有效负载的源极跟随器型模拟緩冲器。 图4B和图4C示出了施加到图4A的源极跟随器型模拟緩冲器的个别补偿 操作。沖器。图5B示出了施加到图5A的源极跟随器型模拟緩沖器的个别补偿操作。 图6A示出了当输入电压变化时图5A的源极跟随器型模拟緩冲器的模拟 结果。'图6B示出了图5A的源极跟随器型模拟緩沖器的输入电压Vin与输出电 压Vout之间的关系。图6C示出了图5A的所提议的源极跟随器型模拟緩沖器的输入电压Vin 与误差电压之间的关系。图7A示出了当输入电压为4 V、 5 V或6 V时图3A的源极跟随器型模拟 緩沖器的蒙地卡罗(Monte Carlo)模拟结果。图7B示出了 Chung的模拟緩沖器、Kida的双偏移消除模拟緩沖器和本 发明所提议的模拟緩冲器中根据蒙地卡罗模拟的与Vbias有关的输出电压标 准偏差和功率消耗的结果。图8A示出了具有有效负载的Chung的模拟緩冲器和其操作原理的示意图。:图8B示出了图8A的Chung的模拟緩冲器的输出电压变化的蒙地卡罗模 拟结果。图9A示出了具有有效负载的Kida的双偏移抵消模拟緩沖器。图9B示出了具有有效负载的Kida的双偏移抵消模拟緩冲器的输出电压变化的蒙地卡罗模拟结果。图IOA示出了现有源极跟随器、Chung的模拟緩冲器、Kida的双偏移抵消模拟緩冲器和本发明所提议的模拟緩冲器中才艮据蒙地卡罗仿真计算得到的输出电压标准偏差的比较结果。
图10B示出了 Chung的模拟緩冲器、Kida的双偏移抵消模拟緩冲器和本 发明所提议的模拟緩冲器中根据蒙地卡罗模拟的与Vbias有关的输出电压标 准偏差和功率消耗的结果。图11示出了与显示器有关的本发明的一实施例，所述显示器具有多个源 极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动其中多个数据总线的负载电容。附图符号说明100源极跟随器110薄膜晶体管200源极跟随器300源极跟随器320有效负载400、 500:源极跟随器型模拟緩沖器410、 510:驱动晶体管420、 520:有效负载430:负载电容器440、 530:存储电容器1100:显示器1110:栅极驱动设备1112!、 11122、 11123、…、1112n:才册才及线 1120:源4及驱动i殳备 1130:面4反1122^ 1 1222、 11223..... 1122m:数据线1121:移位寄存器 1123:数据闩锁电路 1125:电平移位器 1127:数字/模拟转换器 1129:緩冲器1129,、 11292、 11293..... 1129m:緩冲单元Ml、 M2:薄膜晶体管 CI:电容器 S1~S4:开关 Nl、 N2、 N3、 N4、 N5、 N6:节点Tl:补偿周期T2:数据输入周期Cload:负载电容器Id: 漏极电流Vin:车IT入电压Vdd:操作电压Vout:输出电压Vbias:偏压具体实施方式
本发明提供一种具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖器，及一种新颖 4卜偿操作方法经发展以降低模拟緩冲器的输入电压与输出电压之间误差电压 的差值。源极跟随器型模拟緩沖器还可使充电时间和设备特征两者的变化最 小化，并使输入电压范围最大化。在2006年2月16日申请名称为"SOURCE-FOLLOWER TYPE ANALOGUE BUFFER, COMPENSATING OPERATION METHOD THEREOF, AND DISPLAY THEREWITH"的第 1 1/356， 160号专利申请案中提出一种源极跟随器，其中上述专利申请案的全 文以引用的方式并入本文中且成为本说明书的一部分。如图3A中所示，加入 有效负载320，其为薄膜晶体管。有效负载320经设计以具有较大通道长度 (L)以使得直流(DC)电流最小化且降低扭结效应(kink effect )。图3B 中示出了输出电压Vout波形。显然，减少了输出电压Vout的非饱和现象。然而，如果将图3A的所提议的源极跟随器直接应用到主动矩阵显示器的 模拟緩沖器中，那么对于应用来说要考虑LTPS薄膜晶体管的变化(例如临界 值电压或迁移率等)。接着，请参看图3C,其示出了源极跟随器的模拟输出 电压(Vout)波形与操作时间，其中对其施加相同输入电压Vin (4V或6V)。 显然，典型源极跟随器受到因LTPS薄膜晶体管变化导致的巨大变化。请参看图4A,本文介绍一种具有有效负载420的源极跟随器型模拟緩冲 器400,其也在上述专利申请案中提出。所述源极跟随器型模拟緩沖器400 包含驱动晶体管410、有效负载420、负载电容器430、存储电容器440和多
个开关S1到S4。所述驱动晶体管410是薄膜晶体管，例如低温多晶硅薄膜 晶体管。有效负载420是薄膜晶体管，且栅极端子在电压电平Vbias下恒定偏压。耦合到输入电压Vin的节点Nl在开关S3的控制下连接到节点N2。节点 N2连接到存储电容器440的一个端子，且在开关S2的控制下进一步连接到 节点N5。节点N3连接到存储电容器440的另一个端子和驱动晶体管410的 栅极端子，且在开关Sl的控制下进一步连接到节点N4。节点N4耦合到操作 电压Vdd且还连接到驱动晶体管410的漏极端子。节点N5连接到有效负载 420和驱动晶体管410的源极端子，且在开关S4的控制下进一步连接到节点 N6。节点N6连接到负载电容器430。节点N6的电压电平是源极跟随器型模 拟緩冲器400的输出电压Vout。在上述专利申请案中提议一种补偿操作方法以使充电时间和设备特征两 者的变化最小化且使得输入电压范围最大化。举例来说，在图4B和图4C中 示出了替代性提议。首先请连同图4A所示的模拟緩冲器400来参看图4B。 在时间tO处，作为有效负载420的薄膜晶体管的栅极电压在电压电平Vbias 下恒定偏压。在补偿周期Tl期间，开关Sl和S2在从时间t0到时间tl被接 通,.且在时间tl处，开关S1被断开。在补偿周期T1结尾(即，时间t2)， 开关S2被断开。因而，电压降被存储在存储电容器440中。在数据输入周期T2期间，输入电压Vin移位到逻辑高电平且施加到节点 Nl,且开关S3和S4被接通。驱动晶体管410的4t极端子被施加输入电压Vin 电压和保持在存储电容器440中的电压差。因此，输出电压由存储在存储电 容器440中的电压补偿。对于另一补偿操作提议请连同图4A所示的模拟緩冲器400来参看图4C。 在时间t0处，作为有效负载420的薄膜晶体管的栅极电压在电压电平Vbias 下恒定偏压。在补偿周期Tl期间，开关Sl和S2在整个补偿周期Tl中被接 通。在补偿周期T1结尾(即时间tl),开关S1和S2被断开。因而，电压降 存储在存储电容器440中。在数据输入周期T2期间，输入电压Vin移位到逻 辑高电平且施加到节点Nl，且开关S3和S4被接通。驱动晶体管410的栅极 端子被施加输入电压Vin电压和保持在存储电容器440中的电压差。因此， 输出电压由存储在存储电容器440中的电压补偿。然而，考虑到误差电压(其为模拟緩沖器的输入电压与输出电压之间的
差值)，本发明中提出一种新颖结构。请参看图5A，本文介绍一种具有有效 负载520的源极跟随器型模拟緩沖器500,其为本发明的优选实施例。源极 跟随器型模拟緩冲器500包含驱动晶体管510、有效负载520、存储电容器 530和多个开关S1到S5。驱动晶体管510是薄膜晶体管，例如低温多晶硅 薄膜晶体管。有效负载520是薄膜晶体管，且栅极端子在电压Vbias下恒定 偏压。连接到输入电压(Vin)源的节点Nl在开关S3的控制下连接到节点N2， 且还在开关S5的控制下连接到节点N6。节点N2连接到存储电容器530的一 个端子，且在开关S2的控制下进一步连接到节点N5。节点N3连接到存储电 容器530的另一个端子和驱动晶体管510的栅极端子，且在开关Sl的控制下 进一步连接到节点N4。节点N4耦合到操作电压Vdd且还连接到驱动晶体管 510的漏极端子。节点N5连接到有效负载520和驱动晶体管510的源极端子， 且在开关S4的控制下进一步连接到节点N6。节点N6处的电压电平是源极跟 随器型模拟緩沖器500的输出电压Vout。本文提到本发明中所提议的补偿操作方法以降低输入电压与输出电压之 间的误差电压，且使充电时间和设备特征两者的变化最小化并使得输入电压 范围最大化。举例来说，图5B中示出了对于操作原理的本发明实施例。首先 请伴随图5A所示的模拟緩冲器500来参看图5B。在时间tO处，作为有效负 载520的薄膜晶体管的栅-极电压在电压电平Vbias下恒定偏压。在补偿周期 Tl期间，开关Sl和S2在从时间t0到时间tl被接通，且在时间tl处，开 关S1被切断。在补偿周期T1结尾(即，时间t2)，开关S2被断开。因而， 电压降被存储在存储电容器530中。在数据输入周期T2内从时间t2到时间t3的周期期间，输入电压Vin转 换成逻辑高电平且施加到节点Nl,且开关S3和S4被接通。驱动晶体管510 的栅极端子被施加输入电压Vin电压和保持在存储电容器530中的电压差。 因此，输出电压由存储在存储电容器530中的电压来补偿。在数据输入周期 T2内从时间t3到时间t4的周期期间，开关S3和S4被断开且开关S5被接 通，以将输出电压Vout耦合到输入电压Vin。从时间t3到时间t4的周期期 间中，将输出电压Vout耦合到输入电压Vin来显著降低误差电压的影响，其 中误差电压为模拟緩冲器500的输入电压与输出电压之间的差值。请参看图6A,其示出了当输入电压变化时图5A的源极跟随器型模拟緩 冲器500的模拟结果。在图6A中，示出了源极跟随器型模拟緩沖器500的模 拟输出电压(Vout)波形与操作时间。本发明所提出的源极跟随器型模拟緩 冲器500和其补偿操作方法可使充电时间和设备特征两者的变化最小化，并 使得输入电压范围最大化。所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500的充电时 间低于15 ns (微秒)，且现有源极跟随器型的充电时间大于本发明的充电时 间。从图6A中可见，充电时间约为8 ps。另请参看图6B,其示出了所提议的源极跟随器型模拟緩冲器500的输入 电压Vin与输出电压Vout之间的关系。输入电压Vin与输出电压Vout之间 的线性关系得到了改良。输入电压Vin与输出电压Vout之间的电压差显著降 低，这意味着所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500和其补偿操作方法减小 了误差电压。请再参看图6C，其示出了所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500 中的输入电压Vin与误差电压之间的关系。误差电压被降低到低于0. 05 (5. 00E-02 ) V，其显著地降低而并非像现有源极跟随器型模拟緩冲器中的误 差电压那样。图7A中示出了当输入电压为4V、 5V或6V时，图5A的源极跟随器型模 拟缓冲器500的蒙地卡罗模拟结果，其示出了源极跟随器型模拟緩冲器500 的仿真输出电压(Vout)波形与操作时间。为了研究设备变化对电路性能的 影响，在平均值中执行假设正态分布的蒙地卡罗仿真，且临界值电压和移动 率的偏差分别为1 V、 1 V、 77.1 cm2/vs和20 cmVvs。电路仿真中LTPS薄 膜晶体管的每一者独立变化。经由比较图2A的源极跟随器200的结果，显然 源极跟随器200比图5A的源极跟随器型模拟緩沖器500受到更多因LTPS薄 膜晶体管变化导致的变化。本发明的源极跟随器型模拟緩沖器具有对于多晶硅薄膜晶体管特征变化 的高抗扰性特征、简单配置能力、低功率消耗和信号定时变化(即非饱和现 象)最小化的能力。本发明的源极跟随器型模拟緩沖器适合用于有效矩阵显 示器中，例如主动矩阵液晶显示器(AMLCD， active matrix liquid crystal display )或主动头巨P车有才几发光显示器(AMOLED， active matrix organic light emitting display )。更具体地说，本发明的源极跟随器型模拟緩沖器适合用 于AMLCD或AMOLED的"面板上系统，，应用。在使用多晶硅薄膜晶体管的驱动 电路中，所提议的模拟緩沖器对于驱动面板中凄t据总线的负载电容是不可缺 少的。
在所属领域中曾提出若干具有有效负载的现有源极跟随器型模拟緩沖器。请参看图8A，其示出了具有有效负载的Chung的模拟緩沖器和其操作原 理(H. J. Chung、 S,W. Lee和C. H. Han, IEE Electronics Letters,第 37巻，第1093页，2001年)的示意图，且图8B示出了输出电压变化的蒙地 卡罗模拟结果。请再参看图9A，其示出了具有有效负载的Kida的模拟緩沖 器(Y. Kida、 Y. Nakajima、 M. Takatoku、 M. Minegishi、 S. Nakamura、 Y. Maki和T. Maekawa, EURODISPLAY，第831页，2002年)，且其蒙地卡罗 模拟结果也在图9B中示出了。请参看图IOA，其比较现有源极跟随器、Chung的模拟緩冲器、Kida的 双偏移抵消模拟緩冲器和本发明所提议的模拟緩沖器中根据蒙地卡罗模拟结 果计算得到的输出电压标准偏差。所有电路包含有效负载以抵消非饱和行为。 与现有技术相比，本发明所提议的模拟緩沖器以包含较宽操作范围和较小偏 差在内的优点而显著。此外，偏差更少依赖于输入电压，这反映了所提议的 电路的良好补偿。图10B中示出了与Vbias有关的输出电压标准偏差和功率 消耗，其展现Vbias应有恰当设计以使偏差最小化且同时功率消耗最低。本发明的源极跟随器型模拟緩冲器具有对于多晶硅薄膜晶体管特征变化 的高抗扰性特征、简单配置能力、低功率消耗和信号定时变化(即，非饱和 现象)最小化的能力，其适于驱动主动矩阵显示器中多个翁:据总线的负载。 显示器具有多个源极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动显示器中多个数据总线 的负载电容，其在图ll中示出了。显示器1100包含面板1130、栅极驱动设 备1110和源极驱动设备1120。栅极驱动设备1110的多个4册极线(例如，n个栅极线1112i、 11122、 11123.....1112n)连4妻到面板1130，且源极驱动设备1120的多个数据线(例如，m个数据线1122,、 1 1222、 11223..... 1122J连接到面板1130，且栅极线和数据线以数组方式互相连接。多个像素被插入 在栅极线与数据线的互连点之间。源极驱动设备1120可包含移位寄存器1121、 ^t据闩锁电路1123、电平 移位器1125、数字/模拟转换器1127和緩冲器1129。緩沖器1129包含m个緩冲单元1129,、 11292、 11293..... 112入以耦合到相应的凝:据线1122!、 11222、1 1223.....和1122 。緩沖单元1129,、 1 1292、 11293..... 1129 如本发明前述实施例中介绍的模拟緩沖器。本发明的源极跟随器型模拟緩冲器适合用于 AMLCD或AMOLED的"面氺反上系统"(SoP, System on Panel)应用。在4吏用
多晶硅薄膜晶体管的驱动电路中，所提议的模拟緩沖器对于驱动面板中数据 总线的负载电容是不可缺少的。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作 些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界 定者为准。
权利要求
1.一种源极跟随器型模拟缓冲器，其包括存储电容器，其中，所述存储电容器的第一端子经由第一开关(S1)连接到操作电压源，所述存储电容器的第二端子经由第三开关(S3)连接到输入电压(Vin)源；驱动晶体管，其中，所述驱动晶体管的栅极端子连接到所述存储电容器的所述第一端子，所述驱动晶体管的漏极端子连接到所述操作电压源，且所述驱动晶体管的源极端子经由第二开关(S2)连接到所述存储电容器的所述第二端子；以及有效负载，其中，所述有效负载的第一端子连接到所述驱动晶体管的所述源极端子且经由第四开关(S4)连接到所述源极跟随器型模拟缓冲器的输出端子，且所述有效负载的第二端子连接到接地，所述有效负载由偏压控制，其中所述输入电压源经由第五开关(S5)连接到所述源极跟随器型模拟缓冲器的所述输出端子。
2. 如权利要求1所述的源极跟随器型模拟緩冲器，其中，所述驱动晶体 管是低温多晶硅薄膜晶体管。
3. 如权利要求1所述的源极跟随器型模拟緩冲器，其中，所述有效负载 是低温多晶硅薄膜晶体管。
4. 一种模拟緩冲器的补偿操作方法，所述模拟緩沖器包括驱动晶体管和 负载电容器，其中，存储电容器和第一开关安置在所述驱动晶体管的栅极端 子与源极端子之间，且所述驱动晶体管的漏极端子连接到操作电压源，所述 负载电容器安置在所述开关和所述源极端子的接点与接地之间，其中，输入 电压源经由第二开关连接到所述源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子，其中 所述补偿操作方法包括在补偿周期期间，所述第 一开关被接通且所述存储电容器耦合到所述操 作电压源，因而电压降被存储在所述存储电容器中；以及在数据输入周期期间，在所述数据输入周期的第一周期，输入电压被施 加到所述存储电容器与所述第一开关之间的接点处，因而所述驱动晶体管的 所述栅极端子被施加所述输入电压和保持在所述存储电容器中的电压差，且 所迷数据输入周期的第二周期，所述第二开关被接通且所述输入电压源连接 到所述源极跟随器型模拟緩冲器的所述输出端子。
5. 如权利要求4所述的补偿操作方法，其中，在停止所述存储电容器耦 合到所述操作电压源之后的预定时间间隔，所述第 一开关被断开。
6. 如权利要求5所述的补偿操作方法，其中，所述有效负载是低温多晶 硅薄膜晶体管，且由偏压控制。
7. —种显示器，其具有多个源极跟随器型模拟緩沖器以用于驱动所述显 示器中多个数据总线的负载电容，所述源极跟随器型模拟緩沖器的每一者包 括存储电容器，其中所述存储电容器的第一端子经由第一开关(Sl)连接 到操作电压源，所述存储电容器的第二端子经由第三开关(S3)连接到输入 电压源；驱动晶体管，其中所述驱动晶体管的栅极端子连接到所述存储电容器的 所述第一端子，所述驱动晶体管的漏极端子连接到所述操作电压源，且所述 驱动晶体管的源极端子经由第二开关(S2)连接到所述存储电容器的所述第 二端子；以及有效负载，其中所述有效负载的第一端子连接到所述驱动晶体管的所述 源极端子且经由第四开关(S4)连接到所述源极跟随器型模拟緩沖器的输出 端子，且所述有效负载的第二端子连接到接地，所述有效负载由偏压控制， 其中所述输入电压源经由第五开关(S5)连接到所述源极跟随器型模拟緩沖 器的所述输出端子。
8. 如权利要求7所述的显示器，其中，所述驱动晶体管是低温多晶硅薄 膜晶体管。
9. 如权利要求7所述的显示器，其中，所述有效负载是低温多晶硅薄膜晶体管。
全文摘要
一种具有有效负载的源极跟随器型模拟缓冲器、一种新颖补偿操作和一种具有效极跟随器型模拟缓冲器的显示器。本发明经开发以降低模拟缓冲器的输入电压与输出电压之间的误差电压的差值。源极跟随器型模拟缓冲器还可使充电时间和设备特征两者的变化最小化并使输入电压范围最大化。
文档编号G09G3/36GK101162568SQ20071012268
公开日2008年4月16日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年10月10日
发明者佐野景一, 余承和, 戴亚翔, 林韦丞, 薛富元 申请人:统宝光电股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种模拟緩沖器。更具体地说，本发明涉及一种主动矩阵显示容使用多硅薄膜晶体管(TFT)的源极跟随型才莫拟緩沖器。
技术背景低温多晶硅(LTPS, low temperature poly-Si )薄膜晶体管(TFT， thin film transistor)允许归因于高电流驱动能力的驱动电路与主动矩阵显示器 的像素面板的外围整合。然而，众所周知，由于多晶硅薄膜晶体管与单晶硅 大尺寸集成电^各(LSI, large scale integrated circuit)相比具有相当差 的特性和非均一性，整个驱动电路与多晶硅薄膜晶体管(TFT)整合是非常困 难的。多晶硅在使用多晶硅薄膜晶体管(TFT)的多个驱动电路中，模拟緩冲 器对于驱动面板中数据总线的负载电容是不可缺少的。由于源极跟随器的简 单性和低功率消耗，其被视为用于"面板上系统，，(SOP， System on Panel) 应用的模拟緩沖器电路的极佳候选者。图1A中示出了主动矩阵显示器使用LTPS薄膜晶体管的典型源极跟随器 100。源极跟随器100中的薄膜晶体管llO的栅极耦合到输入电压Vin,且薄 膜晶体管110的漏极耦合到操作电压Vdd。薄膜晶体管IIO的源极经由负载 电容器(Cload)耦合到接地。图lB示出了源极跟随器100的输出电压Vout 的波形。可观测到，最终输出电压Vout并不保持恒定，而是会超过原则上所 预期的Vin-Vth的值，其中Vth是TFT 110的临界值电压。其归因于次临界 值电流。如图1C所示，其示出了漏极电流(ID)和薄膜晶体管IIO的栅极与 源极之间的电压(V。s)曲线，LTPS薄膜晶体管的次临界值摆幅约为0. 3V/dec, 这比金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET， metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的次临界值摆幅(0. 06V/dec )大得多。因而， 典型源极跟随器IOO作为主动矩阵显示器的模拟緩沖器，将对于各种产品规 格.(例如主动矩阵显示器的图框率)的充电时间较为敏感，且不能具有恒定 输出电压。
图2A示出了现有液晶显示器中使用多晶硅薄膜晶体管的另一源极跟随 器。源极跟随器200包含薄膜晶体管M1和M2、电容器C1和多个开关Sl到 S4。经由开关Sl耦合到输入电压Vin的节点Nl在开关S2的控制下连接到节 点N2，且还连接到薄膜晶体管Ml的栅极。节点N2在开关S3的控制下连接 到节点N3，且进一步连接到节点N4。节点N3连接到电容器Cl的一个端子和 薄膜晶体管M2的栅极端子。节点N4在开关S4的控制下连接到数据线。节 点N4的电压电平是源极跟随器200的输出电压Vout。薄膜晶体管Ml的源极 连接到接地，且薄膜晶体管Ml的漏极连接到节点N4 (输出端子)。薄膜晶体 管M2是PM0S晶体管，且其漏极连接到操作电压Vdd且其源极连接到节点N4。参看图2B,其示出了输入电压Vin与输出电压Vout之间的关系，如参 考组件符号210所示。在源极跟随器的理想情况下，输出电压Vout应与输入 电压Vin相同。然而，在实际情况中存在误差电压，即输入电压Vin与输出 电压Vout之间的差值。如参考组件符号220所示，其示出了当输入电压Vin 增加时，输出电压Vout与输入电压Vin不相同，且如果输入Vin从2. 5V变 化到8V，那么误差电压在80 mV到175 mV之间浮动。如果源极跟随器的输 出电压对于显示器的驱动而言较大(例如IO V)，那么误差电压可能不会对 驱动操作造成严重影响。然而，如果源极跟随器的输出电压对于显示器电压 的驱动而言较小(例如O. 5 V到2V)，那么误差电压可能大于一个灰阶电压， 而灰阶电压将对显示品质造成严重影响。发明内容因此，本发明的目的在提供一种具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖 器，及一种新颖补偿操作方法经开发以降低误差电压，且使充电时间和设备 特征两者的变化最小化，并使输入电压的范围最大化。在本发明的一个实施例中，提供一种模拟緩冲器和一种显示器，所述显 示器具有多个源极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动显示器中多个数据总线的 负载电容。所述模拟緩冲器包含存储电容器、驱动晶体管和有效负载。存储 电容器的第一端子经由第一开关连接到操作电压源，存储电容器的第二端子 经由第三开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输入端子。在驱动晶体管中， 驱动晶体管的栅极端子连接到存储电容器的第 一端子，驱动晶体管的漏极端 子连接到操作电压源，且驱动晶体管的源极端子经由第二开关连接到存储电容器的第二端子。有效负载的第一端子连接到驱动晶体管的源极端子且经由 第四开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子，且有效负载的第二端 子连接到接地，有效负载由偏压控制，其中源极跟随器型模拟緩冲器的输入 端子经由第五开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子。在补偿周期期间，第一开关和第二开关被接通，因而电压降存储在存储电容器中；且在数据输入周期期间，输入电压移位到逻辑高电平，第一开关和第二开关被断开，且第三开关和第四开关被接通，驱动晶体管的栅极端子 被施加输入电压和保持在存储电容器中的电压差，因而模拟緩冲器的输出电 压由存储在存储电容器的电压补偿。在本发明的一个实施例中，提供上述模拟緩冲器的补偿操作方法。模拟 緩冲器包含驱动晶体管和负载电容器。存储电容器和第一开关安置在驱动晶 体管的栅极端子与源极端子之间，且驱动晶体管的漏极端子连接到操作电压 源，负载电容器安置在开关和源极端子的接点与接地之间。源极跟随器型模 拟緩冲器的输入端子经由第二开关连接到源极跟随器型模拟緩冲器的输出端 子。所述补偿操作方法包含在补偿周期期间，第一开关被接通且存储电容器 被耦合到操作电压源，因而电压降被存储在存储电容器中。在数据输入周期 期间，在数据输入周期的第一周期，输入电压被施加到存储电容器与第一开 关之间的接点处，因而驱动晶体管的栅极端子被施加输入电压和保持在存储 电容器中的电压差，且模拟緩沖器的输出电压由存储在存储电容器中的电压 补偿，且在数据输入周期的第二周期，第二开关被接通且源极跟随器型模拟 緩冲器的输入端子被连接到源极跟随器型模拟緩沖器的输出端子。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并 配合附图，作详细说明如下。
图1A是主动矩阵显示器中使用LTPS薄膜晶体管的典型源极跟随器的电路图。图1B示出了图1A源极跟随器的输出电压Vout的波形。 图1C示出了漏极电流(1。)和图1A的薄膜晶体管的栅极与源极之间的 电压(VJ曲线。图2A示出了源极跟随器。 图2B示出了图2A源极跟随器的输出电压波形。 图3A示出了具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖器。 图3B和图3C示出了施加到图3A的源极跟随器型模拟緩冲器的个别补偿 操作。图4A示出了具有有效负载的源极跟随器型模拟緩冲器。 图4B和图4C示出了施加到图4A的源极跟随器型模拟緩冲器的个别补偿 操作。沖器。图5B示出了施加到图5A的源极跟随器型模拟緩沖器的个别补偿操作。 图6A示出了当输入电压变化时图5A的源极跟随器型模拟緩冲器的模拟 结果。'图6B示出了图5A的源极跟随器型模拟緩沖器的输入电压Vin与输出电 压Vout之间的关系。图6C示出了图5A的所提议的源极跟随器型模拟緩沖器的输入电压Vin 与误差电压之间的关系。图7A示出了当输入电压为4 V、 5 V或6 V时图3A的源极跟随器型模拟 緩沖器的蒙地卡罗(Monte Carlo)模拟结果。图7B示出了 Chung的模拟緩沖器、Kida的双偏移消除模拟緩沖器和本 发明所提议的模拟緩冲器中根据蒙地卡罗模拟的与Vbias有关的输出电压标 准偏差和功率消耗的结果。图8A示出了具有有效负载的Chung的模拟緩冲器和其操作原理的示意图。:图8B示出了图8A的Chung的模拟緩冲器的输出电压变化的蒙地卡罗模 拟结果。图9A示出了具有有效负载的Kida的双偏移抵消模拟緩沖器。图9B示出了具有有效负载的Kida的双偏移抵消模拟緩冲器的输出电压变化的蒙地卡罗模拟结果。图IOA示出了现有源极跟随器、Chung的模拟緩冲器、Kida的双偏移抵消模拟緩冲器和本发明所提议的模拟緩冲器中才艮据蒙地卡罗仿真计算得到的输出电压标准偏差的比较结果。
图10B示出了 Chung的模拟緩冲器、Kida的双偏移抵消模拟緩冲器和本 发明所提议的模拟緩冲器中根据蒙地卡罗模拟的与Vbias有关的输出电压标 准偏差和功率消耗的结果。图11示出了与显示器有关的本发明的一实施例，所述显示器具有多个源 极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动其中多个数据总线的负载电容。附图符号说明100源极跟随器110薄膜晶体管200源极跟随器300源极跟随器320有效负载400、 500:源极跟随器型模拟緩沖器410、 510:驱动晶体管420、 520:有效负载430:负载电容器440、 530:存储电容器1100:显示器1110:栅极驱动设备1112!、 11122、 11123、…、1112n:才册才及线 1120:源4及驱动i殳备 1130:面4反1122^ 1 1222、 11223..... 1122m:数据线1121:移位寄存器 1123:数据闩锁电路 1125:电平移位器 1127:数字/模拟转换器 1129:緩冲器1129,、 11292、 11293..... 1129m:緩冲单元Ml、 M2:薄膜晶体管 CI:电容器 S1~S4:开关 Nl、 N2、 N3、 N4、 N5、 N6:节点Tl:补偿周期T2:数据输入周期Cload:负载电容器Id: 漏极电流Vin:车IT入电压Vdd:操作电压Vout:输出电压Vbias:偏压具体实施方式
本发明提供一种具有有效负载的源极跟随器型模拟緩沖器，及一种新颖 4卜偿操作方法经发展以降低模拟緩冲器的输入电压与输出电压之间误差电压 的差值。源极跟随器型模拟緩沖器还可使充电时间和设备特征两者的变化最 小化，并使输入电压范围最大化。在2006年2月16日申请名称为"SOURCE-FOLLOWER TYPE ANALOGUE BUFFER, COMPENSATING OPERATION METHOD THEREOF, AND DISPLAY THEREWITH"的第 1 1/356， 160号专利申请案中提出一种源极跟随器，其中上述专利申请案的全 文以引用的方式并入本文中且成为本说明书的一部分。如图3A中所示，加入 有效负载320，其为薄膜晶体管。有效负载320经设计以具有较大通道长度 (L)以使得直流(DC)电流最小化且降低扭结效应(kink effect )。图3B 中示出了输出电压Vout波形。显然，减少了输出电压Vout的非饱和现象。然而，如果将图3A的所提议的源极跟随器直接应用到主动矩阵显示器的 模拟緩沖器中，那么对于应用来说要考虑LTPS薄膜晶体管的变化(例如临界 值电压或迁移率等)。接着，请参看图3C,其示出了源极跟随器的模拟输出 电压(Vout)波形与操作时间，其中对其施加相同输入电压Vin (4V或6V)。 显然，典型源极跟随器受到因LTPS薄膜晶体管变化导致的巨大变化。请参看图4A,本文介绍一种具有有效负载420的源极跟随器型模拟緩冲 器400,其也在上述专利申请案中提出。所述源极跟随器型模拟緩沖器400 包含驱动晶体管410、有效负载420、负载电容器430、存储电容器440和多
个开关S1到S4。所述驱动晶体管410是薄膜晶体管，例如低温多晶硅薄膜 晶体管。有效负载420是薄膜晶体管，且栅极端子在电压电平Vbias下恒定偏压。耦合到输入电压Vin的节点Nl在开关S3的控制下连接到节点N2。节点 N2连接到存储电容器440的一个端子，且在开关S2的控制下进一步连接到 节点N5。节点N3连接到存储电容器440的另一个端子和驱动晶体管410的 栅极端子，且在开关Sl的控制下进一步连接到节点N4。节点N4耦合到操作 电压Vdd且还连接到驱动晶体管410的漏极端子。节点N5连接到有效负载 420和驱动晶体管410的源极端子，且在开关S4的控制下进一步连接到节点 N6。节点N6连接到负载电容器430。节点N6的电压电平是源极跟随器型模 拟緩冲器400的输出电压Vout。在上述专利申请案中提议一种补偿操作方法以使充电时间和设备特征两 者的变化最小化且使得输入电压范围最大化。举例来说，在图4B和图4C中 示出了替代性提议。首先请连同图4A所示的模拟緩冲器400来参看图4B。 在时间tO处，作为有效负载420的薄膜晶体管的栅极电压在电压电平Vbias 下恒定偏压。在补偿周期Tl期间，开关Sl和S2在从时间t0到时间tl被接 通,.且在时间tl处，开关S1被断开。在补偿周期T1结尾(即，时间t2)， 开关S2被断开。因而，电压降被存储在存储电容器440中。在数据输入周期T2期间，输入电压Vin移位到逻辑高电平且施加到节点 Nl,且开关S3和S4被接通。驱动晶体管410的4t极端子被施加输入电压Vin 电压和保持在存储电容器440中的电压差。因此，输出电压由存储在存储电 容器440中的电压补偿。对于另一补偿操作提议请连同图4A所示的模拟緩冲器400来参看图4C。 在时间t0处，作为有效负载420的薄膜晶体管的栅极电压在电压电平Vbias 下恒定偏压。在补偿周期Tl期间，开关Sl和S2在整个补偿周期Tl中被接 通。在补偿周期T1结尾(即时间tl),开关S1和S2被断开。因而，电压降 存储在存储电容器440中。在数据输入周期T2期间，输入电压Vin移位到逻 辑高电平且施加到节点Nl，且开关S3和S4被接通。驱动晶体管410的栅极 端子被施加输入电压Vin电压和保持在存储电容器440中的电压差。因此， 输出电压由存储在存储电容器440中的电压补偿。然而，考虑到误差电压(其为模拟緩沖器的输入电压与输出电压之间的
差值)，本发明中提出一种新颖结构。请参看图5A，本文介绍一种具有有效 负载520的源极跟随器型模拟緩沖器500,其为本发明的优选实施例。源极 跟随器型模拟緩冲器500包含驱动晶体管510、有效负载520、存储电容器 530和多个开关S1到S5。驱动晶体管510是薄膜晶体管，例如低温多晶硅 薄膜晶体管。有效负载520是薄膜晶体管，且栅极端子在电压Vbias下恒定 偏压。连接到输入电压(Vin)源的节点Nl在开关S3的控制下连接到节点N2， 且还在开关S5的控制下连接到节点N6。节点N2连接到存储电容器530的一 个端子，且在开关S2的控制下进一步连接到节点N5。节点N3连接到存储电 容器530的另一个端子和驱动晶体管510的栅极端子，且在开关Sl的控制下 进一步连接到节点N4。节点N4耦合到操作电压Vdd且还连接到驱动晶体管 510的漏极端子。节点N5连接到有效负载520和驱动晶体管510的源极端子， 且在开关S4的控制下进一步连接到节点N6。节点N6处的电压电平是源极跟 随器型模拟緩沖器500的输出电压Vout。本文提到本发明中所提议的补偿操作方法以降低输入电压与输出电压之 间的误差电压，且使充电时间和设备特征两者的变化最小化并使得输入电压 范围最大化。举例来说，图5B中示出了对于操作原理的本发明实施例。首先 请伴随图5A所示的模拟緩冲器500来参看图5B。在时间tO处，作为有效负 载520的薄膜晶体管的栅-极电压在电压电平Vbias下恒定偏压。在补偿周期 Tl期间，开关Sl和S2在从时间t0到时间tl被接通，且在时间tl处，开 关S1被切断。在补偿周期T1结尾(即，时间t2)，开关S2被断开。因而， 电压降被存储在存储电容器530中。在数据输入周期T2内从时间t2到时间t3的周期期间，输入电压Vin转 换成逻辑高电平且施加到节点Nl,且开关S3和S4被接通。驱动晶体管510 的栅极端子被施加输入电压Vin电压和保持在存储电容器530中的电压差。 因此，输出电压由存储在存储电容器530中的电压来补偿。在数据输入周期 T2内从时间t3到时间t4的周期期间，开关S3和S4被断开且开关S5被接 通，以将输出电压Vout耦合到输入电压Vin。从时间t3到时间t4的周期期 间中，将输出电压Vout耦合到输入电压Vin来显著降低误差电压的影响，其 中误差电压为模拟緩冲器500的输入电压与输出电压之间的差值。请参看图6A,其示出了当输入电压变化时图5A的源极跟随器型模拟緩 冲器500的模拟结果。在图6A中，示出了源极跟随器型模拟緩沖器500的模 拟输出电压(Vout)波形与操作时间。本发明所提出的源极跟随器型模拟緩 冲器500和其补偿操作方法可使充电时间和设备特征两者的变化最小化，并 使得输入电压范围最大化。所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500的充电时 间低于15 ns (微秒)，且现有源极跟随器型的充电时间大于本发明的充电时 间。从图6A中可见，充电时间约为8 ps。另请参看图6B,其示出了所提议的源极跟随器型模拟緩冲器500的输入 电压Vin与输出电压Vout之间的关系。输入电压Vin与输出电压Vout之间 的线性关系得到了改良。输入电压Vin与输出电压Vout之间的电压差显著降 低，这意味着所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500和其补偿操作方法减小 了误差电压。请再参看图6C，其示出了所提议的源极跟随器型模拟緩沖器500 中的输入电压Vin与误差电压之间的关系。误差电压被降低到低于0. 05 (5. 00E-02 ) V，其显著地降低而并非像现有源极跟随器型模拟緩冲器中的误 差电压那样。图7A中示出了当输入电压为4V、 5V或6V时，图5A的源极跟随器型模 拟缓冲器500的蒙地卡罗模拟结果，其示出了源极跟随器型模拟緩冲器500 的仿真输出电压(Vout)波形与操作时间。为了研究设备变化对电路性能的 影响，在平均值中执行假设正态分布的蒙地卡罗仿真，且临界值电压和移动 率的偏差分别为1 V、 1 V、 77.1 cm2/vs和20 cmVvs。电路仿真中LTPS薄 膜晶体管的每一者独立变化。经由比较图2A的源极跟随器200的结果，显然 源极跟随器200比图5A的源极跟随器型模拟緩沖器500受到更多因LTPS薄 膜晶体管变化导致的变化。本发明的源极跟随器型模拟緩沖器具有对于多晶硅薄膜晶体管特征变化 的高抗扰性特征、简单配置能力、低功率消耗和信号定时变化(即非饱和现 象)最小化的能力。本发明的源极跟随器型模拟緩沖器适合用于有效矩阵显 示器中，例如主动矩阵液晶显示器(AMLCD， active matrix liquid crystal display )或主动头巨P车有才几发光显示器(AMOLED， active matrix organic light emitting display )。更具体地说，本发明的源极跟随器型模拟緩沖器适合用 于AMLCD或AMOLED的"面板上系统，，应用。在使用多晶硅薄膜晶体管的驱动 电路中，所提议的模拟緩沖器对于驱动面板中凄t据总线的负载电容是不可缺 少的。
在所属领域中曾提出若干具有有效负载的现有源极跟随器型模拟緩沖器。请参看图8A，其示出了具有有效负载的Chung的模拟緩沖器和其操作原 理(H. J. Chung、 S,W. Lee和C. H. Han, IEE Electronics Letters,第 37巻，第1093页，2001年)的示意图，且图8B示出了输出电压变化的蒙地 卡罗模拟结果。请再参看图9A，其示出了具有有效负载的Kida的模拟緩沖 器(Y. Kida、 Y. Nakajima、 M. Takatoku、 M. Minegishi、 S. Nakamura、 Y. Maki和T. Maekawa, EURODISPLAY，第831页，2002年)，且其蒙地卡罗 模拟结果也在图9B中示出了。请参看图IOA，其比较现有源极跟随器、Chung的模拟緩冲器、Kida的 双偏移抵消模拟緩冲器和本发明所提议的模拟緩沖器中根据蒙地卡罗模拟结 果计算得到的输出电压标准偏差。所有电路包含有效负载以抵消非饱和行为。 与现有技术相比，本发明所提议的模拟緩沖器以包含较宽操作范围和较小偏 差在内的优点而显著。此外，偏差更少依赖于输入电压，这反映了所提议的 电路的良好补偿。图10B中示出了与Vbias有关的输出电压标准偏差和功率 消耗，其展现Vbias应有恰当设计以使偏差最小化且同时功率消耗最低。本发明的源极跟随器型模拟緩冲器具有对于多晶硅薄膜晶体管特征变化 的高抗扰性特征、简单配置能力、低功率消耗和信号定时变化(即，非饱和 现象)最小化的能力，其适于驱动主动矩阵显示器中多个翁:据总线的负载。 显示器具有多个源极跟随器型模拟緩冲器以用于驱动显示器中多个数据总线 的负载电容，其在图ll中示出了。显示器1100包含面板1130、栅极驱动设 备1110和源极驱动设备1120。栅极驱动设备1110的多个4册极线(例如，n个栅极线1112i、 11122、 11123.....1112n)连4妻到面板1130，且源极驱动设备1120的多个数据线(例如，m个数据线1122,、 1 1222、 11223..... 1122J连接到面板1130，且栅极线和数据线以数组方式互相连接。多个像素被插入 在栅极线与数据线的互连点之间。源极驱动设备1120可包含移位寄存器1121、 ^t据闩锁电路1123、电平 移位器1125、数字/模拟转换器1127和緩冲器1129。緩沖器1129包含m个緩冲单元1129,、 11292、 11293..... 112入以耦合到相应的凝:据线1122!、 11222、1 1223.....和1122 。緩沖单元1129,、 1 1292、 11293..... 1129 如本发明前述实施例中介绍的模拟緩沖器。本发明的源极跟随器型模拟緩冲器适合用于 AMLCD或AMOLED的"面氺反上系统"(SoP, System on Panel)应用。在4吏用
多晶硅薄膜晶体管的驱动电路中，所提议的模拟緩沖器对于驱动面板中数据 总线的负载电容是不可缺少的。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作 些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界 定者为准。
权利要求
1.一种源极跟随器型模拟缓冲器，其包括存储电容器，其中，所述存储电容器的第一端子经由第一开关(S1)连接到操作电压源，所述存储电容器的第二端子经由第三开关(S3)连接到输入电压(Vin)源；驱动晶体管，其中，所述驱动晶体管的栅极端子连接到所述存储电容器的所述第一端子，所述驱动晶体管的漏极端子连接到所述操作电压源，且所述驱动晶体管的源极端子经由第二开关(S2)连接到所述存储电容器的所述第二端子；以及有效负载，其中，所述有效负载的第一端子连接到所述驱动晶体管的所述源极端子且经由第四开关(S4)连接到所述源极跟随器型模拟缓冲器的输出端子，且所述有效负载的第二端子连接到接地，所述有效负载由偏压控制，其中所述输入电压源经由第五开关(S5)连接到所述源极跟随器型模拟缓冲器的所述输出端子。
2. 如权利要求1所述的源极跟随器型模拟緩冲器，其中，所述驱动晶体 管是低温多晶硅薄膜晶体管。
3. 如权利要求1所述的源极跟随器型模拟緩冲器，其中，所述有效负载 是低温多晶硅薄膜晶体管。
4. 一种模拟緩冲器的补偿操作方法，所述模拟緩沖器包括驱动晶体管和 负载电容器，其中，存储电容器和第一开关安置在所述驱动晶体管的栅极端 子与源极端子之间，且所述驱动晶体管的漏极端子连接到操作电压源，所述 负载电容器安置在所述开关和所述源极端子的接点与接地之间，其中，输入 电压源经由第二开关连接到所述源极跟随器型模拟緩冲器的输出端子，其中 所述补偿操作方法包括在补偿周期期间，所述第 一开关被接通且所述存储电容器耦合到所述操 作电压源，因而电压降被存储在所述存储电容器中；以及在数据输入周期期间，在所述数据输入周期的第一周期，输入电压被施 加到所述存储电容器与所述第一开关之间的接点处，因而所述驱动晶体管的 所述栅极端子被施加所述输入电压和保持在所述存储电容器中的电压差，且 所迷数据输入周期的第二周期，所述第二开关被接通且所述输入电压源连接 到所述源极跟随器型模拟緩冲器的所述输出端子。
5. 如权利要求4所述的补偿操作方法，其中，在停止所述存储电容器耦 合到所述操作电压源之后的预定时间间隔，所述第 一开关被断开。
6. 如权利要求5所述的补偿操作方法，其中，所述有效负载是低温多晶 硅薄膜晶体管，且由偏压控制。
7. —种显示器，其具有多个源极跟随器型模拟緩沖器以用于驱动所述显 示器中多个数据总线的负载电容，所述源极跟随器型模拟緩沖器的每一者包 括存储电容器，其中所述存储电容器的第一端子经由第一开关(Sl)连接 到操作电压源，所述存储电容器的第二端子经由第三开关(S3)连接到输入 电压源；驱动晶体管，其中所述驱动晶体管的栅极端子连接到所述存储电容器的 所述第一端子，所述驱动晶体管的漏极端子连接到所述操作电压源，且所述 驱动晶体管的源极端子经由第二开关(S2)连接到所述存储电容器的所述第 二端子；以及有效负载，其中所述有效负载的第一端子连接到所述驱动晶体管的所述 源极端子且经由第四开关(S4)连接到所述源极跟随器型模拟緩沖器的输出 端子，且所述有效负载的第二端子连接到接地，所述有效负载由偏压控制， 其中所述输入电压源经由第五开关(S5)连接到所述源极跟随器型模拟緩沖 器的所述输出端子。
8. 如权利要求7所述的显示器，其中，所述驱动晶体管是低温多晶硅薄 膜晶体管。
9. 如权利要求7所述的显示器，其中，所述有效负载是低温多晶硅薄膜晶体管。
全文摘要
一种具有有效负载的源极跟随器型模拟缓冲器、一种新颖补偿操作和一种具有效极跟随器型模拟缓冲器的显示器。本发明经开发以降低模拟缓冲器的输入电压与输出电压之间的误差电压的差值。源极跟随器型模拟缓冲器还可使充电时间和设备特征两者的变化最小化并使输入电压范围最大化。
文档编号G09G3/36GK101162568SQ20071012268
公开日2008年4月16日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年10月10日
发明者佐野景一, 余承和, 戴亚翔, 林韦丞, 薛富元 申请人:统宝光电股份有限公司
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