具有低压降稳压电路的影像显示系统 【技术领域】
本发明涉及一种影像显示系统，特别是一种以反相电路为主所组成的低压降稳压电路的影像显示系统。
背景技术
已知技术中，通常利用电压调节电路来提供稳定的电压源。电压调节电路针对特定的应用‑可区分为不同的种类。举例而言，电压调节电路能产生压降电压(drop‑out voltage)。压降电压是输入电压与输出电压间的差值，用以维持电路的正常运作。于电路中，若所提供的电压高于所需的最小维持电压时，将无形中造成功率上的浪费。于另一应用中，电压调节电路亦可为低压降稳压电路(lowdrop‑out voltage regulator，LDO)。低压降稳压电路是电压调节电路的一种，其作用为产生较小的压降电压，以使得调节后的输出电压接近输入电压。低压降稳压电路主要用于低电压源装置，尤其是以电池作为电源的装置，例如移动电话、数字相机、个人数字助理、笔记本型计算机、桌上型计算机、电视、车用显示器、航空用显示器或全球定位系统等。
图1A显示已知低压降稳压电路100中，各电路区块间连结关系的方块图。低压降稳压电路100包含调控电路102、分压电路104及误差放大器106。调控电路102接收来自外部的输入电压V
IN，并产生输出电压V
OUT。分压电路104接收调控电路102所提供的输出 电压V
OUT，并将其传送至误差放大器106，而误差放大器106再将此输出电压V
OUT馈入调控电路102。
图1B显示已知低压降稳压电路100的电路图。低压降稳压电路100包含调控电路102(以P型金属氧化半导体场效晶体管(PMOS)为例)、分压电路104(由电阻110与112所组成)、误差放大器106、以及其它电路元件。低压降稳压电路100在输入端接收输入电压V
IN，并在输出端提供经调节后的输出电压V
OUT。PMOS102的栅极(闸极)接收来自误差放大器106的输出电压。误差放大器106的正输入端接收参考电压信号V
REF，负输入端接收来自分压电路104所回授的电压。分压电路104依其所组成的电阻值，比例缩降低压降稳压电路100的输出电压V
OUT，将其馈入至误差放大器106的负输入端，供与参考电压信号V
REF作比较，误差放大器106因而产生调控电压，以补偿低压降稳压电路100的不稳定输出电压。
若输出电压V根据本发明的实施例，所提出影像显示系统的低压降稳压电路，相较于已知低压降稳压电路，具有简单的电路设计，且不需要误差放大器与分压电路，因而拥有低耗电以及提供稳定输出的特性。因此，此低压降稳压电路特别适合于低稳定电压及低耗能的环境，例如此低压降稳压电路特别适合用于低温多晶硅(LTPS)面板的设计。
上述的实施例用以描述本发明，然本发明并不限于以上特定实施例的描述，本发明的权利要求旨在包含所有符合本发明的精神与范围的修改与变化。
使其保持稳定。
然而，已知低压降稳压电路100所使用的误差放大器106消耗相当高的功率，且分压电路104的使用也影响输出电压V
OUT的稳定度。由于上述元件的不利因素，限制了已知低压降稳压电路100于影像显示系统设计上的应用性。
因此，本发明在影像显示系统的设计中提供一种低压降稳压电路，以使用较少的元件解决上述所提及已知技术的缺失，而获得较佳的节能效率、稳定输出电压以及降低操作温度。
【发明内容】
本发明提供一种具有低压降稳压电路的影像显示系统，用以接收输入电压，并提供低于输入电压且稳定的输出电压。
于本发明的实施例中，影像显示系统包含一低压降稳压电路，用以接收输入电压，并提供稳定的输出电压。低压降稳压电路包含调控电路、第一开关、电流源电路、以及反相电路。
调控电路具有调控电路输入端、调控电路输出端及调控电路控制端。第一开关通过接通/切断而选择性地形成短路/开路。电流源电路提供定电流至调控电路控制端以及调控电路输出端。反相电路具有与调控电路输出端耦接的反相电路输入端，以及与调控电路控制端耦合的反相电路输出端，将来自调控电路输出端的输出电压反转，其中调控电路控制端根据所接收的控制电压，调整输出电压。
当结合附随的示意图阅读时，通过以下特定实施例的描述，将会更加了解本发明的建构及操作的方法，以及其附加的目的与优点。
【附图说明】
图1A为显示已知低压降稳压电路的方块图；
图1B为显示图1A的已知低压降稳压电路的电路图；
图2A为显示本发明的影像显示系统所包含的低压降稳压电路与显示面板的方块图；
图2B为显示根据本发明一实施例的影像显示系统所包含的低压降稳压电路的电路图；
图3A为说明图2B中低压降稳压电路的降压模式下的电路图；
图3B为说明图2B中低压降稳压电路的稳压模式下的电路图；以及
图4为根据本发明另一实施例的影像显示系统所包含的低压降稳压电路的电路图。
【具体实施方式】
图2A为本发明的实施例中，包含低压降稳压电路200与显示面板201的影像显示系统20的方块图，其显示低压降稳压电路200与显示面板201的连接关系，以及低压降稳压电路200中各电路区块间的连结关系。影像显示系统20可为移动电话、数字相机、个人助理(PDA)、笔记本型计算机、桌上型计算机、电视、车用显示器、全球定位系统(GPS)或可携式DVD播放机。
低压降稳压电路200具有输入电压V
IN与输出电压V
OUT，并包含其调控电路202区块与反相电路212区块。调控电路202接收输入电压V
IN，并产生输出电压V
OUT。特别的是，输出电压V
OUT低于输入电压V
IN，而输出电压V
OUT值取决于不同的显示应用。反相电路212接收来自调控电路202的输出电压V
OUT，将其极性反转而后馈入调控电路202，以补偿位于调控电路202输出端的输出电压V
OUT变化。
图2B为图2A中低压降稳压电路200的一实施例的详细电路图。于此实施例中，低压降稳压电路200包含调控电路202、第一开关204、电流源电路205以及反相电路212。
首先说明，第一触发信号22与第二触发信号24为周期一致而逻辑准位相反的方波信号，其中此两个触发信号的每一周期均具有等长的第一时段与第二时段。举例而言，于第一时段，第一触发信号22位于其高准位部分22a，而第二触发信号24位于其低准位部分24a，然于第一时段结束同时进入第二时段时，第一触发信号22转变至其低准位部分22b，而第二触发信号24转变至其高准位部分24b。
调控电路202具有调控电路输入端202a、调控电路输出端202b及调控电路控制端202c。调控电路输入端202a接收来自外部电路的输入电压V
IN，控制端202c接收控制电压，据以调整输出端202b所提供的输出电压V
OUT。第一开关204设置于调控电路输入端202a与调控电路控制端202c之间，根据第二触发信号24而接通或切断。
于本实施例中，电流源电路205还包含第二开关206与第三开关208。第二开关206设置于调控电路控制端202c与接地之间，根据所接收的第一触发信号22而接通或切断，当其接通时，调控电路控制端202c与接地之间形成定电流源偏压回路，并产生一特定栅极电压。第三开关208设置于调控电路输出端202b与接地之间，亦根据所接收的第一触发信号22而接通或切断，当其接通时，调控电路输出端202b与接地之间形成定电流源偏压回路，并产生一特定输出电压。
反相电路212具有反相电路输入端212a与反相电路输出端212b。反相电路输入端212a与调控电路输出端202b耦接，并接收 调控电路202的输出电压V
OUT。而反相电路输出端212b与调控电路控制端202c耦接。
于本实施例中，反相电路212还包含第一反相器213、第四开关214与第一电容210。于其它实施例中，第一反相器213可以能达成相同功能的NOR(反或)闸或NAND(反及)闸置换之。第四开关214设置于第一反相器213的输入端与输出端之间，用以当其接收第二触发信号24而接通或切断时，选择性地使第一反相器213的输入端与输出端之间形成短路或开路，其中当短路形成时，设定偏压并建立反相电路工作点。第一电容210设置于第一反相器213输入端与反相电路输入端212a之间，其接收来自调控电路输出端202b的输出电压V
OUT，并将其传送到反相电路212。
此外，于另一实施例中，低压降稳压电路200进一步包含第二电容232与第三电容234。第二电容232设置于反相电路输出端212b与接地之间，用以避免高频响应。第三电容234设置于反相电路输出端212b与调控电路控制端202c之间。需了解的是，取决于设计考虑，第二电容232与第三电容234可设置于低压降稳压电路200的内部或外部。
综上所述，于第一时段，第一触发信号22位于高准位部分22a，第二触发信号24位于低准位部分24a，此时，第一开关204、第二开关206、第三开关208与第四开关214皆为接通；而于第二时段，第一触发信号22位于低准位部分22b，第二触发信号24位于高准位部分24b，此时，第一开关204、第二开关206、第三开关208与第四开关214皆为切断。
于本实施例中，调控电路202实施为N型薄膜晶体管(NTFT)，其中N型薄膜晶体管202的漏极作为调控电路输入端202a、源极作为输出端202b、而栅极作为控制端202c。第二开关206与第三 开关208可实施为N型或P型薄膜晶体管。于本实施例中的第二开关206实施为N型薄膜晶体管206，其源极连接至接地，漏极连接至调控电路控制端202c；第三开关208亦实施为N型薄膜晶体管，其源极同样连接至接地，漏极则连接至调控电路输出端202b。N型薄膜晶体管206的栅极与N型薄膜晶体管208的栅极分别接收第一触发信号22并据以接通或切断，当第一触发信号22位于高准位部分22a时，第二开关206与第三开关208为接通，而当第一触发信号22位于低准位部分22b时，第二开关206与第三开关208为切断。
反相电路212包含P型薄膜晶体管224与N型薄膜晶体管222所组成的第一反相器213。P型薄膜晶体管224的栅极与N型薄膜晶体管222栅极相连接，同时接收来自反相电路输入端212a的电压。当P型薄膜晶体管224与N型薄膜晶体管222的栅极端所接收的电压为大于第一反相器213工作点的输入电压时，P型薄膜晶体管224阻抗较大，N型薄膜晶体管222阻抗较小，造成反相电路输出端212b输出较低的电压。反之，当P型与N型薄膜晶体管224与222的栅极端所接收的电压为小于第一反相器213工作点的输入电压时，P型薄膜晶体管224阻抗较小，N型薄膜晶体管222阻抗较大，而造成反相电路输出端212b输出较高的电压。
通过归纳整理上述可知，如图2B所示的实施例中，第一开关204与第四开关214的接通或切断由第二触发信号24所控制，而第二开关206与第三开关208的接通或切断由第一触发信号22所控制。第二触发信号24位于低准位24a时，第一开关204与第四开关214设定为接通，反之则为切断。第一触发信号22位于高准位22a时，第二开关206与第三开关208设定为接通，反之则为切断。
前段所述的触发信号控制方式，使得低压降稳压电路200可分为降压与稳压二种运作模式。降压模式进行输入电压V
IN的电压降 低操作，以产生具有低于输入电压V
IN的输出电压V
OUT；稳压模式进行输出电压V
OUT的电压稳定操作，以提供稳定且可供使用的电压。第一开关204、第二开关206、第三开关208与第四开关214的接通/切断和低压降稳压电路的降压模式/稳压模式之间的关系将详述说明如下。
参考图3A，为本发明的实施例中低压降稳压电路200于降压模式下的等效电路。于此降压模式下，第二开关206为N型薄膜晶体管，而第三开关208亦为N型薄膜晶体管。在此降压模式期间，第一触发信号22位于高准位22a，而第二触发信号24位于低准位24a。因此，第一开关204、第四开关214、N型薄膜晶体管206、以及N型薄膜晶体管208全部为接通。第一反相器213(细节可参考图2B)因第四开关214接通而发生短路，使得反相电路212输入端的电压等于反相电路212输出端的电压。
此外，当第一开关204接通时，可将其视为一等效电阻。因此，调控电路输入端202a的输入电压V
IN通过第一开关204而发生压降，并在调控电路控制端202c产生栅极电压V
G。又根据场效晶体管电流与电压间的数学关系式：
I
D＝K*(V
GS‑V
TH)
2 其中I
D为漏极电流，从N型薄膜晶体管202的漏极202a流向源极202b，并与场效晶体管(NTFT属此类)的实体尺寸，亦即宽度/长度比值成正比；K为一常数；V
GS为闸‑源极电压；V
TH为临界电压，乃为一常数。
因此，依据欲得的输出电压V
OUT(V
S)，可设定上述的栅极电压V
G与通过N型薄膜晶体管202的电流I
D。需了解的是，I
D等于流经N型薄膜晶体管208的第三开关电流I
3，故N型薄膜晶体管208的实体尺寸决定I
D。由上述的数学式可获得V
S，即输出电压V
OUT。
参考图3B，其显示上述实施例中低压降稳压电路200于稳压模式下的等效电路。在此模式下，第一触发信号22位于低准位22b，而第二触发信号24位于高准位24b，因此，图2B中所示的第一开关204、第四开关214、N型薄膜晶体管206及N型薄膜晶体管208全部切断(为使实际发生作用的电路部分的连接关系能更清楚呈现，故图3B中未显示前述元件)。输出电压V
OUT会因其所驱动的负载而倾向上升或下降。当输出电压V
OUT下降时，位在耦接于调控电路输出端202b与调控电路控制端202c之间的回授电路上的反相电路212，其输入端的电压随着下降。根据反相器的动作原理、以及上述降压模式下通过第四开关214接通而产生偏压所设定的工作点，当反相电路输入端所接收的电压下降时，第一反相器213随即将反相电路输出端的电压提升至高电位，亦即，反相电路输出端的电压随反相电路输入端的电压下降而上升。因此，与反相电路输出端相连接的调控电路控制端202c所感测到的栅极电压V
G也随之上升。当栅极电压V
G上升时，亦即闸源极电压V
GS变大，根据前述的数学式，漏极电流I
D因而增加以补偿负载所引起输出电压V
OUT的下降，从而使得输出电压V
OUT回升至先前稳定的电压值。当输出电压V
OUT倾向上升时，根据相同的电路动作原理，从而使得输出电压V
OUT回降。
参考图4，其显示依据本发明另一实施例，影像显示系统20的低压降稳压电路200的电路图。结构上，图4与图2B电路结构相似，其差别在于图4中的调控电路202’为P型薄膜晶体管，而非图2B中所示的N型薄膜晶体管202，以及此实施例中提供另一个相同的第二反相器213’与第一反相器213相串接。再者，于电路运作上，图4的低压降稳压电路200亦具有降压与稳压两种运作模式，其差别在于P型薄膜晶体管202’运作所需的电压极性与N型薄膜晶 体管202相反，故所增加的第二反相器213’即用于反转电压极性，使得图4与图2B的低压降稳压电路200达成同等的降压与稳压的效果。P型薄膜晶体管202’的源极耦接调控电路输入端202’a，漏极耦接调控电路输出端202’b，栅极耦接调控电路控制端202’c。第四开关214连接于第一反相器213输入端与第二反相器213’输出端之间。
根据本发明的实施例，所提出影像显示系统的低压降稳压电路，相较于已知低压降稳压电路，具有简单的电路设计，且不需要误差放大器与分压电路，因而拥有低耗电以及提供稳定输出的特性。因此，此低压降稳压电路特别适合于低稳定电压及低耗能的环境，例如此低压降稳压电路特别适合用于低温多晶硅(LTPS)面板的设计。
上述的实施例用以描述本发明，然本发明并不限于以上特定实施例的描述，本发明的权利要求旨在包含所有符合本发明的精神与范围的修改与变化。
符号说明
已知低压降稳压电路 100 调控电路(PMOS) 102
分压电路 104 误差放大器 106
电阻 110、112 影像显示系统 20
低压降稳压电路 200 显示面板 201
调控电路(NTFT) 202 调控电路输入端 202a
调控电路输出端 202b 调控电路控制端 202c
调控电路(PTFT) 202’ 调控电路输入端 202’a
调控电路输出端 202’b 调控电路控制端 202’c
第一开关 204 第二开关(第一NTFT) 206
第三开关(第二NTFT)208 第一电容210
反相电路212、212’ 反相电路输入端212a
反相电路输出端212b 第一反相器213
第二反相器213’ 第四开关214
N型薄膜晶体管222 P型薄膜晶体管224
第二电容232 第三电容234。