驱动信号产生电路及其信号产生方法
本申请是申请日为2007年12月24日，申请号为200710160117.6，发明名称为“驱动信号产生电路及其信号产生方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种驱动信号产生电路及其信号产生方法，特别涉及显示器的扫描信号(scan signal)产生电路及其信号产生方法。
背景技术
显示器包含像素阵列(pixel array)。每一列的像素对应于扫描信号(scan signal)，并且同一行的像素共享数据信号(data signal)。该扫描信号用于驱动所对应的列像素以接收数据信号。播放画面(frame)时，需要由上而下轮流驱动各列像素以接收数据信号并显示数据信号所对应的色阶。若希望播放多个画面所组成的影像，则需要反复地轮流驱动各列像素。
图1是传统的驱动信号产生装置，即一般所熟知的汤姆生(Thomson)电路。此装置包括NMOS晶体管102～108，以及电容110、112。图中IN、OUT、RES及COM分别代表输入端、输出端、复位信号及共同电位，而CLK1及CLK2分别代表两个不同的脉冲信号。
输入端IN输入一个脉冲信号，且此输入信号与脉冲信号CLK1二者的脉波使能期间相同，而脉冲信号CLK1及CLK2二者的脉波使能期间互不相同。在脉冲信号CLK1为高电位而脉冲信号CLK2为低电位的时候，此装置需要利用电容110与112来保持NMOS晶体管104的栅源极电压，进而使NMOS晶体管104维持导通状态。如此一来，脉冲信号CLK2转变为高电位时，此电路的输出端OUT亦随着脉冲信号CLK2转变为高电位。在像素阵列的驱动应用上，该输入端IN所接收的信号为上一列像素的驱动信号，而输出端OUT所输出的信号将被用来驱动当前的像素列。
由于这种驱动信号产生装置，必须采用两个被动元件电容(110与112)来协助操作，而一般电容面积都较大，而且这种电路有高输出噪声(Noise)问题，连带使得制造成本难以降低。
发明内容
为此，本发明提供一种驱动信号产生电路及其信号产生方法。本发明所提供的一种驱动信号产生电路包括第一、第二与第三开关、以及电容。第一开关具有用于接收输入信号的第一端、用于耦合第一节点的第二端、以及用于接收第一脉冲信号的控制端。第一开关在第一脉冲信号为高准位时导通。第二开关具有用于接收第二脉冲信号的第一端、用于耦合第二节点的第二端、以及用于耦合第一节点的控制端。第二开关在第一节点的电位为高准位时导通。第二脉冲信号与第一脉冲信号彼此反相。第三开关具有用于耦合第二节点的第一端、用于耦合到第一电压源的第二端、以及用于接收第一脉冲信号的控制端。第三开关在第一脉冲信号为高准位时导通。第一电容负责将第一节点耦合到接地端。在本发明的一种实施方式中，第二节点耦合到驱动信号产生电路的输出端，其信号即驱动信号产生电路所产生的驱动信号。本发明的另一种实施方式进一步包括缓冲器，用于避免下一级驱动信号产生电路内的信号影响本级驱动信号产生电路内的信号。
本发明所公开的另一种驱动信号产生电路包括第一、第二、第三以及第四开关。第一开关具有用于接收输入信号的第一端、用于耦合第一节点的第二端、以及用于接收第一脉冲信号的控制端。第一开关在第一脉冲信号为高准位时导通。第二开关具有用于接收第二脉冲信号的第一端、用于耦合第二节点的第二端、以及用于耦合第一节点的控制端。第二开关在第一节点的电位为高准位时导通。第二脉冲信号与第一脉冲信号彼此反相。第三开关具有用于耦合到第二电压源的第一端、用于耦合第三节点的第二端、以及用于合第二节点的控制端耦。第三开关在第二节点的电位为高准位时导通。第四开关具有用于耦合第三节点的第一端、用于耦合第一电压源的第二端、以及用于接收第一脉冲信号的控制端。第四开关在第一脉冲信号为高准位时导通。
在本发明所公开的一种驱动信号产生电路的信号产生方法中，驱动信号产生电路包括第一开关、第二开关、第三开关、以及第一电容。信号产生方法包括：将第一脉冲信号耦合到第一开关，在第一脉冲信号使能时，导通第一开关以将输入信号耦合到第一节点；以第一节点的电位控制第二开关的导通状态，以在第一节点的电位为使能准位时，导通第二开关以将第二脉冲信号耦合到第二节点，其中第二脉冲信号与第一脉冲信号反相；用第一脉冲信号控制第三开关的导通状态，以在第一脉冲信号使能时导通第三开关，将第二节点耦合到第一电压源；以及用第一电容将第一节点耦合到接地端。
在本发明所公开的另一种驱动信号产生电路的信号产生方法中，驱动信号产生电路包括第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关。信号产生方法包括：将第一脉冲信号耦合到第一开关，在第一脉冲信号使能时，导通第一开关以将输入信号耦合到第一节点；用第一节点的电位控制第二开关的导通状态，在第一节点的电位为使能准位时，导通第二开关以将第二脉冲信号耦合到第二节点，其中第二脉冲信号与第一脉冲信号反相；用第二节点的电位控制第三开关的导通状态，在第二节点的电位为使能准位时，导通第三开关以将第三节点耦合到第二电压源；以及将第一脉冲信号耦合到第四开关，以在第一脉冲信号使能时导通第四开关，将第三节点耦合到第二电压源。
附图说明
为使本发明能更明显易懂，下文特举出多个实施例，并结合附图式进行详细说明。
图1是公知的驱动信号产生电路；
图2是根据本发明的驱动信号产生电路的一种实施方式；
图3举例说明根据本发明的输入信号IN与输出端OUT的信号的关系；
图4是根据本发明的驱动信号产生电路的另一种实施方式；
图5是根据本发明的驱动信号产生电路的另一种实施方式；
图6是根据本发明的驱动信号产生电路的另一种实施方式；
图7是根据本发明的驱动信号产生装置的一种实施方式；
图8是根据本发明的驱动信号产生装置的另一种实施方式；以及
图9是根据本发明的驱动信号产生装置的另一种实施方式。
具体实施方式
图2是本发明的驱动信号产生电路的一种实施方式，以下叙述其结构与其信号产生方法。该驱动信号产生电路包括第一开关M1、第二开关M2、以及第三开关M3。当该驱动信号产生电路应用于显示器时，例如平面液晶显示器，输出端OUT所输出的信号即驱动列像素的扫描信号。第一开关M1的导通状态由第一脉冲信号CK1控制。第一脉冲信号CK1为高准位(使能状态)时，导通第一开关M1，将输入信号IN传递到第一节点t1。第二开关M2的导通状态由第一节点t1的电位控制。第一节点t1的准位为高准位(使能准位)时，导通第二开关M2，将第二脉冲信号CK2传递到输出端OUT；其中，第二脉冲信号CK2与第一脉冲信号CK1彼此反相。第三开关M3耦合在低电压源Vss与输出端OUT之间；且其导通状态由第一脉冲信号CK1控制，在第一脉冲信号CK1为高准位时导通，以将输出端OUT耦合到低电压源Vss。
图3举例说明输入信号IN与输出端的信号(标示为OUT)的关系。输入信号IN仅在时间T1时为高准位，其余时间均维持在低准位(非使能状态)。在时间T1中，第一脉冲信号CK1为高准位，导通第一开关M1，使高准位的输入信号IN传递到第一节点t1，以导通第二开关M2。此时，低准位的第二脉冲信号CK2将经由导通的第二开关M2传递到输出端OUT。此外，高准位的第一脉冲信号CK1在时间T1亦导通第三开关M3，使输出端的信号OUT复位到低准位。在时间T2中，第一脉冲信号CK1为低准位，第一开关M1不导通。然而，通过第二开关M2的寄生电容，第一节点t1的电位仍维持在高准位，使得第二开关M2持续导通，将高准位的第二脉冲信号CK2传递到输出端OUT。观察图3，可发现输出端信号OUT为输入信号IN的延迟信号。
该实施例所提及的开关装置可以用薄膜场效应晶体管(TFT)或其他半导体元件等方式实现。与传统技术相较，图2的实施例大幅减少了晶体管与电容的数量，进而缩小电路面积；此外，本发明可以仅用前一级的输出端(OUT)的信号作为输入信号，并不需要下一级提供反馈信号感应信号的影响，以及感应元件对触控或施加外力的灵敏度。
然而，由于此实施例的电路是用于产生扫描信号以驱动像素接收数据，故电路中所采用的薄膜场效应晶体管面积通常相当大。大面积的薄膜场效应晶体管拥有较大的寄生电容，比如Cgs、Cgd；寄生电容将产生信号耦合作用，导致输出端OUT的信号随着上述脉冲信号CK1与CK2偏移。为了改善上述信号耦合效应，本发明进一步提出一种实施方式，其详细电路绘于图4。与图2相比较，此实施方式进一步包括第一电容C1与第二电容C2。第一电容C1耦合在第一节点t1与接地端子间。第二电容C2耦合在第二节点t2与此接地端之间，其中第二节点t2配置在第二开关M2、第三开关M3以及输出端OUT之间，并与第二开关M2、第三开关M3及输出端OUT相耦合。然本发明在某些实施方式中，可仅包括第一电容C1，不包括第二电容C2。
图5是本发明驱动信号产生电路的另一种实施方式，其功能进一步包括避免下一级驱动信号产生电路的第一开关M1将其控制端所接收的第一脉冲信号CK1耦合到当前的驱动信号产生电路的输出端OUT；以下叙述其结构与其信号产生方法。与图4相比较，图5进一步包括缓冲器502。图5的第二与第三开关M2与M3耦合在第二节点t2，并经配置在第二节点与输出端OUT间的缓冲器502耦合到输出端OUT。缓冲器502包括第四开关M4与第五开关M5。第四开关M4具有用于耦合到高电压源Vdd的第一端、用于耦合驱动信号产生电路的输出端OUT的第二端、以及用于耦合第二节点t2的控制端。第四开关M4在第二节点t2的电位为高准位时导通。第五开关M5具有用于耦合输出端OUT的第一端、用于耦合到低电压源Vss的第二端、以及用于接收第一脉冲信号CK1的控制端。第五开关M5在第一脉冲信号CK1为高准位时导通。
参阅图5，使用者可以将第二节点t2的信号作为下一级驱动信号产生电路的输入信号IN，并且将经过缓冲器502处理过的信号(OUT端)，作为实际驱动与此级驱动信号产生电路所对应的像素列的扫描信号。在另一种实施方式中，使用者亦可以将经过缓冲器502处理的信号(OUT端)作为下一级驱动信号产生电路的输入信号IN，并且令第二节点t2的信号为实际驱动与此级驱动信号产生电路所对应的像素列的扫描信号。
图6是本发明驱动信号产生电路的另一种实施方式，其功能进一步包括确保所产生的扫描信号的驱动能力；以下叙述其结构与其信号产生方法。其中包括第一、第二、第三以及第四开关(M1～M4)。第一开关M1具有第一端接收输入信号IN、第二端耦合第一节点t1、以及控制端接收第一脉冲信号CK1。第一开关M1在第一脉冲信号CK1为高准位(使能状态)时导通，以令第一节点t1的信号随输入信号IN改变。第二开关M2具有第一端接收第二脉冲信号CK2、第二端耦合第二节点t2、以及控制端耦合第一节点t1。第二开关M2在第一节点t1的电位为高准位时导通，以令第二节点t2的信号随第二脉冲信号CK2改变；其中，第二脉冲信号CK2与第一脉冲信号CK1彼此反相。第三开关M3具有第一端耦合到高电压源Vdd、第二端耦合第三节点t3、以及控制端耦合第二节点t2。第三开关M3在第二节点t2的电位为高准位时导通，以确定将第三节点t3的信号提升到高准位(Vdd的准位)。第四开关M4具有第一端耦合第三节点t3、第二端耦合低电压源Vss、以及控制端接收第一脉冲信号CK1。第四开关M4在第一脉冲信号CK1为高准位时导通，以确定将第三节点t3的信号下拉到低准位(Vss的准位)。如图所示，此实施例以第三节点t3的信号作为驱动所对应的像素列的驱动信号。输出端OUT信号在高准位时，将经由第三开关M3确定提升到Vdd，其驱动能力将大幅提升。
在图6的实施方式中，第一电容C1耦合在第二节点t2与接地端之间之间。第二电容C2耦合在第三节点t3与此接地端之间之间。
同样地，上述各实施例中所提及的开关装置可以用薄膜场效晶体管(TFT)或其他半导体元件等方式实现。
本发明进一步基于上述驱动信产生号电路提出一种驱动信号产生装置。如图7所示，其中包括逻辑电路802与串接的多个驱动信号产生电路SR1～SRN。逻辑电路802将接收开始信号S与反馈信号804，并且输出画面开始信号806。画面开始信号806在开始信号S或反馈信号804中任意一个为高准位时为高准位。逻辑电路802可为或逻辑栅(OR gate)。驱动信号产生电路SR1～SRN可以第2、4、或6图等实施方式实现。画面开始信号806为第一级的驱动信号产生电路SR1的输入信号IN。反馈信号804即为最后一级的驱动信号产生电路SRN的输出端OUT的信号。
希望开始播放影像时，系统CPU将令开始信号S为脉冲。经逻辑电路802处理后，画面开始信号806呈脉冲状。驱动信号产生电路SR1延迟该脉冲以产生第一列像素的扫描信号G1。扫描信号G1继而输入下一级驱动信号产生电路SR2，并由驱动信号产生电路SR2延迟以产生第二列像素的扫描信号G2。同理，第N-1列像素的扫描信号GN-1经输入驱动信号产生电路SRN延迟后，将产生第N列像素的扫描信号GN。上述扫描信号G1～GN将轮流驱动各列像素，以输出画面(frame)。第N列像素的扫描信号GN将作为反馈信号804传送回逻辑电路802，以令画面开始信号806再次呈脉冲状，以驱动该等驱动信号产生电路SR1～SRN再次产生扫描信号G1～GN驱动像素阵列显示下一个画面。
为避免下一级驱动信号产生电路的第一开关M1将其控制端所接收的第一脉冲信号CK1耦合到当前的驱动信号产生电路的输出端OUT，图8将各级电路所产生的扫描信号G1～GN进一步经缓冲器B1～BN处理后，才输入下一级电路。图9是另一种实施方式，其中采用缓冲器B1～BN来区别该等扫描信号G1～GN与输入下一级电路的信号。上述缓冲器B1～BN可由图5的缓冲器502实现。
虽然通过多个实施例来公开了本发明，然而该实施例并非用于限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围情况下，当可做出多种的修改与添加，因此本发明的保护范围应由所附的权利要求的范围所界定。