專利名稱：電壓電平轉換裝置及連續脈沖發生器的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種電壓電平轉換裝置，特別是有關于適用于液晶顯示器的電壓電平轉換裝置，用以降低在轉換輸入信號的電壓電平時所造成的能量損耗。
背景技術：
圖1為表示公知液晶顯示器系統的結構圖。傳統液晶顯示器系統包括顯示區10、柵極驅動器11、數據驅動器12、電平移位器13以及時序控制器14。其中，電平移位器13接收來自時序控制器14的多個時序信號。由于時序信號的電平較低，導致后端組件無法正確辨識時序信號。為了使后端組件可以正確地讀取時序信號，電平移位器13將所接收的時序信號的電平提高。接著，被提高電平的時序信號由電平移位器13所輸出，并驅動柵極驅動器11及數據驅動器12，以在顯示區10顯示畫面。
一般而言，電平移位器的電路型態可分為兩種，如圖2及圖3所示。在該兩種電路類型中，主要的差異在于，電平移位器接收輸入信號的位置不同。如圖2所示，電平移位器20的輸入信號Vin20輸入至NMOS晶體管N20的柵極；且輸入信號XVin20輸入至NMOS晶體管N21的柵極，其中輸入信號Vin20及XVin20互為反相。此外，由于電平移位器20需要花費較長的時間來轉換信號電平，為了節省時間，一般較常使用電平移位器30。
如圖3所示，電平移位器30的輸入信號Vin30輸入至NMOS晶體管N30的源極；且輸入信號XVin30輸入至NMOS晶體管N31的源極，其中輸入信號Vin30及XVin30互為反相。在電平移位器30中，PMOS晶體管P30及P31的源極接耦接于電源VDD30。由于NMOS晶體管N30及N31的柵極耦接于高電平的電源VDD30，故NMOS晶體管N30及N31維持導通狀態。當NMOS晶體管N30的源極所接收的輸入信號Vin30維持在低電平且輸入信號XVin30維持在高電平時，PMOS晶體管P31導通，PMOS晶體管P30關斷。此時，由于電源VDD30的電平，與輸入信號XVin30的高電平不相等，故在PMOS晶體管P31的源極與NMOS晶體管N31的源極間形成一直流電流路徑。該電流路徑的形成增加系統的能量損耗，也降低顯示區10內薄膜晶體管的可靠度。
發明內容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發明主要目的在于提供一種電壓電平轉換裝置，適用于液晶顯示器，用以解決當電壓電平轉換裝置轉換輸入信號時所造成的能量損耗。
為實現上述的目的，本發明提出一種電壓電平轉換裝置(voltage levelshifter)，包括轉換單元及控制單元。轉換單元根據互為反相的一第一及第二信號的電平以輸出一第三信號，其中，當第一信號維持在第一電平時，電流路經形成于所述轉換單元。控制單元耦接所述轉換單元，當第一信號維持在第一電平時，用以阻斷電流路徑。
為實現上述的目的，本發明更提出一種電壓電平轉換裝置，包括轉換單元及控制單元。轉換單元具有第一PMOS晶體管、第一NMOS晶體管、第二PMOS晶體管及第二NMOS晶體管，且第一PMOS晶體管與第一NMOS晶體管互相串接于第一電壓源與第一節點之間，第二PMOS晶體管與第二NMOS晶體管互相串接于第一電壓源與第二節點之間，此外，第一及第二節點分別耦接第二PMOS及第一PMOS的柵極，第一NMOS晶體管及第二NMOS晶體管的柵極耦接第一電壓源。
控制單元具有第一開關、第二開關以及至少一個第三開關。第一開關具有第一控制端、耦接正向輸入端的第一輸入端、以及耦接第一節點的第一輸出端。第二開關具有第二控制端、耦接反向輸入端的第二輸入端、以及耦接第二節點的第一輸出端。第三開關具有第三控制端、耦接第一電壓源的第三輸入端、以及耦接第一及第二節點的第三輸出端。
其中，第一至第三控制端均耦接起動信號。當起動信號處于第一電平時，所述第一及第二開關導通，且第三開關不導通，而將由正向及反相輸入端所輸入的互補的第一及第二信號送至第一及第二節點，由轉換單元進行電壓轉換。當起動信號處于第二電平時，第一及第二開關不導通，且第三開關導通，而將第一電壓源的電壓送所述第一及第二節點，以使第一由第三電平變化至第四電平之后，其與第一電壓源之間無直流路徑發生。
為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下圖1表示公知液晶顯示器系統的結構圖。
圖2及圖3表示公知電平移位器。
圖4表示本發明實施例的電壓電平轉換裝置的一操作例子。
圖5表示在公知液晶顯示器中，柵極驅動器的脈沖發生器與電平移位器(level shifter)的方塊圖。
圖6表示脈沖發生器發生脈沖的時序圖。
圖7表示本發明實施例的電壓電平轉換裝置的另一操作例子。
圖8表示圖7的電壓電平轉換裝置的操作時序圖。
符號說明10～顯示區；11～柵極驅動器；12～數據驅動器；13～電平移位器；14～時序控制器；20、30～電平移位器；40～轉換單元；41～控制單元；50～脈沖發生器；51～電平移位器；70～轉換單元；71～控制單元；72～起動信號發生單元；73～脈沖發生器；NO1、NO2～節點；N20、N21、N30、N31、N40...N43～NMOS晶體管；P20、P21、P30、P31、P40...P43～PMOS晶體管；P51...P5N、P71...P7M～脈沖；SB30、SB40、VB70～起動信號T30、T40～反相器；VDD20、VDD30、VDD40～電壓源；VDD20～電壓源；Vin20、Vin30、Vin40、Vin50、Vin70～輸入信號；XVin20、XVin30、XVin40、XVin50、XVin70～輸入信號；Vout20、Vout30、Vout40、Vout50～輸出信號；具體實施方式
圖4為表示本發明實施例的電壓電平轉換裝置的一操作例子。電壓電平轉換裝置包括轉換單元40及控制單元41。轉換單元40具有NMOS晶體管N40及N41、PMOS晶體管P40及P41、以及反相器T40。NMOS晶體管N40的柵極耦接于具有高電平的電源VDD40，且NMOS晶體管N40的源極耦接節點NO1。NMOS晶體管N41的柵極耦接于具有高電平的電源VDD40，且NMOS晶體管N41的源極耦接節點NO2。PMOS晶體管P40的柵極耦接節點NO2，PMOS晶體管P40的源極耦接電源VDD40，以及PMOS晶體管P40的漏極耦接NMOS晶體管N40的漏極。PMOS晶體管P41的柵極耦接節點NO1，PMOS晶體管P41的源極耦接電源VDD40，以及PMOS晶體管P41的漏極耦接NMOS晶體管N41的漏極。反相器T40的輸入端耦接NMOS晶體管N41及PMOS晶體管P41的漏極。
控制單元41包括NMOS晶體管N42及N43、以及PMOS晶體管P42及P43。NMOS晶體管N42的柵極接收一起動信號SB40，NMOS晶體管N42的漏極耦接節點NO1，且NMOS晶體管N42的源極接收輸入信號Vin40。NMOS晶體管N43的柵極接收起動信號SB40，NMOS晶體管N43的漏極耦接節點NO2，且NMOS晶體管N43的源極接收輸入信號XVin40。PMOS晶體管P42的柵極接收起動信號SB40，PMOS晶體管P42的源極耦接節點NO1，且PMOS晶體管P42的漏極耦接電源VDD40。PMOS晶體管P43的柵極接收起動信號SB40，PMOS晶體管P43的源極耦接節點NO2，且PMOS晶體管P43的漏極耦接電源VDD40。其中，輸入信號Vin40與輸入信號XVin40互為反相。
當輸入信號Vin40維持在高電平時，起動信號SB40為高電平，PMOS晶體管P42及P43關斷，且NMOS晶體管N42及N43導通。此時輸入信號Vin40輸入至NMOS晶體管N40的源極，且輸入信號XVin40輸入至NMOS晶體管N41的源極。此外，PMOS晶體管P40為導通且PMOS晶體管P41為關斷。由于NMOS晶體管N40及N41的柵極耦接電源VDD40，故NMOS晶體管N40及N41維持于導通狀態。由上述晶體管的操作可知，反相器T40輸入端為低電平。通過反相器T40的作用后，反相器T40輸出一高電平的輸出信號VOUT40。
當輸入信號Vin40維持在高電平時，起動信號SB40為高電壓電平，NMOS晶體管N42及N43導通，且PMOS晶體管P42及P43關斷。輸入信號Vin40與XVin40分別傳送至節點NO1及NO2，且由轉換單元40進行電平轉換，最后通過反相器T40輸出。
當輸入信號Vin40維持在低電平時，起動信號SB40為低電平，PMOS晶體管P42及P43導通，且NMOS晶體管N42及N43關斷。此時，NMOS晶體管N40及N41的源極的電平與電源VDD40的電平值相同，即為電源VDD40的電壓值。PMOS晶體管P40及P41關斷。由上述晶體管的操作可知，反相器T40的輸入端為高電平。通過反相器T40的作用后，反相器T40輸出一低電平的輸出信號Vout40，以實現電壓電平轉換的作用。在輸入信號Vin40維持在低電平的情況下，雖然NMOS晶體管N41為持續導通，但是通過起動信號SB40的控制，使PMOS晶體管P41關斷以斷絕了直流電流路徑，降低電能量損耗。此外，由于反相器T40的輸入端信號為高電平，故轉換單元40的輸出信號Vout40為低電平，且輸出信號Vout40的電平值也通過反相器401作適當的調整，以實施電平移位器的應有操作。
本發明實施例中的起動信號的電平改變可以利用一脈沖發生器來操作。參閱圖5，在公知液晶顯示器的柵極驅動器中具有脈沖發生器50。當電平移位器51根據輸入信號Vin50而輸出驅動脈沖至脈沖發生器50時，脈沖發生器50連續發生多個脈沖。圖6為表示脈沖發生器50發生脈沖的時序圖。當輸入信號Vin50為高電平時，脈沖發生器50開始依序發生N個脈沖(P51至P5N)。在發生N個脈沖期間輸入信號Vin50維持在低電平，直到發生脈沖P5N后，輸入信號Vin50變為高電平脈沖，以再次驅動脈沖發生器50發生N個脈沖。
圖7為表示本發明實施例的電壓電平轉換裝置的另一操作的例子。該位電壓電平轉換裝置除了包括轉換單元70及控制單元71外，還包括起動信號發生單元72及脈沖發生器73。轉換單元70及控制單元71內的電路結構如圖4所示。起動信號發生單元72接收脈沖發生器73所發生的第一及第M個脈沖。在輸入信號Vin70為高電平，且通過轉換單元70的電壓轉換以輸出Vout70來驅動脈沖發生器73發生第一個脈沖后，輸入信號Vin70變為低電平，并維持在低電平，直到發生第M個脈沖后，輸入信號Vin70才恢復為高電平。因此，起動信號發生單元72根據第一及第M個脈沖而可得知Vin70的電平，以決定起動信號VB70的電平。
如圖8所示，輸入信號Vin70以一高電平脈沖，來驅動脈沖發生器73發生M個脈沖(P71至P7M)，當輸入信號Vin70輸入，驅動脈沖發生器73后，立刻回復至低電平。對于起動信號VB70而言，當脈沖P71由高電平變化為低電平時，起動信號VB70由高電平變化為低電平，且維持在低電平。當脈沖P7M由高電平變化為低電平時，起動信號VB70由低電平變化為高電平。
綜上所述，當輸入信號Vin70為低電平時，起動信號發生單元72根據脈沖P71以輸出低電平的起動信號VB70。控制單元71接收起動信號VB70后，其操作如前所述，以斷開在公知技術中，當輸入信號維持在低電平時所發生的直流電流路徑，并降低電能量損耗。另一方面，當輸入信號Vin70為高電平時，起動信號發生單元72以根據脈沖P7M以輸出高電平的起動信號VB70。控制單元71接收起動信號VB70后，其操作如前所述，執行一般操作。
如此，本發明的電壓電平轉換裝置利用在液晶顯示器時，可利用柵極驅動器的脈沖發生器來得知輸入信號的電平，以進一步改變起動信號的電平。當輸入信號為低電平時所造成的能量損耗，通過驅動信號的控制而降低。
本發明的實施例中，以脈沖P71及P7M的下降緣以觸發起動信號VB70的變動。在實際應用上不以此為限，也可以脈沖P71及P7M的上升緣以觸發起動信號VB70的變動。脈沖發生器73所發生脈沖數M，可依系統所需而確定其值。
本發明的起動信號VB70可以由外部電路直接提供，而不需由起動信號發生單元72所發生。此外，起動信號發生單元72可直接發生起動信號VB70以提供至控制單元71，而不需通過脈沖P71及P7M來發生起動信號VB70。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可進行各種更動與修改，因此本發明的保護范圍當視所提出的權利要求限定的范圍為準。
權利要求
1.一種電壓電平轉換裝置，包括一轉換單元，根據互為反相的一第一及第二信號的電平以輸出一第三信號，其中，當所述第一信號維持在一第一電平時，一電流路徑形成于所述轉換單元；以及一控制單元，耦接所述轉換單元，當所述第一信號維持在所述第一電平時，用以阻斷所述電流路徑。
2.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，其中，所述控制單元接收一起動信號，當所述第一信號維持在所述第一電平時，所述控制單元根據所述起動信號以阻斷所述電流路徑。
3.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，其中，所述轉換單元具有多個晶體管，所述第一及第二信號提供至兩晶體管的源極或漏極。
4.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，還包括一起動信號發生器，用以提供一起動信號至所述控制單元，當所述第一信號維持在所述第一電平時，所述控制單元根據所述起動信號以阻斷所述電流路徑。
5.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，還包括一脈沖發生單元，根據所述第三信號以每次發生多個的連續脈沖，在每次發生的所述脈沖中包括最先發生的一第一脈沖及最后發生的一最終脈沖；以及一起動信號發生器，耦接所述第一及最終脈沖，當所述第一脈沖信號由一第二電平變化至一第三電平時，所述起動信號發生器輸出第四電平的一起動信號至所述控制單元，使得所述控制單元根據所述起動信號以阻斷所述電流路徑。
6.如權利要求5所述的電壓電平轉換裝置，其中，當所述最終脈沖信號由所述第二電平變化至所述第三電平時，所述起動信號發生器輸出第五電平的所述起動信號至所述控制單元。
7.如權利要求5所述的電壓電平轉換裝置，其中，當所述第一信號為一所述第六電平時，所述脈沖發生單元發生所述脈沖，其中，所述第一信號維持在第一電平的時間較維持在第六電平的時間長。
8.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，其中，所述第一及第二信號直接輸入至所述轉換單元。
9.如權利要求1所述的電壓電平轉換裝置，其中，所述第一及第二信號通過所述控制單元以輸入至所述轉換單元。
10.一種電壓電平轉換裝置，包括一轉換單元，包括一第一PMOS晶體管與一第一NMOS晶體管，互相串接于一第一電壓源與一第一節點之間；以及，一第二PMOS晶體管與一第二NMOS晶體管，互相串接于所述第一電壓源與一第二節點之間，其中，所述第一及第二節點分別耦接該第二PMOS及所述第一PMOS的柵極，所述第一NMOS晶體管及第二NMOS晶體管的柵極耦接所述第一電壓源；以及一控制單元，包括一第一開關，具有一第一控制端、一第一輸入端耦接一正相輸入端、一第一輸出端耦接所述第一節點；一第二開關，具有一第二控制端、一第二輸入端耦接一反向輸入端、一第二輸出端耦接所述第二節點；以及，至少一第三開關，具有一第三控制端、一第三輸入端耦接所述第一電壓源、一第三輸出端耦接所述第一及第二節點；其中，所述第一至第三控制端均耦接一起動信號；當所述起動信號處于一第一電平時，所述第一及第二開關導通、所述第三開關不導通，而將由所述正向及反相輸入端所輸入的互補的一第一及第二信號送至所述第一及第二節點，由所述轉換單元進行電壓轉換；當所述起動信號處于一第二電平時，所述第一及第二開關不導通、所述第三開關導通，而將所述第一電壓源的電壓送至所述第一及第二節點，以使所述第一信號由一第三電平變化至一第四電平之后，所述正向或反相輸入端與所述第一電壓源之間無直流路徑發生。
11.如權利要求10所述的電壓電平轉換裝置，其中，所述第一及第二開關為NMOS晶體管，所述第三開關為PMOS晶體管。
12.一種連續脈沖發生器，適用一液晶顯示面板，包括一電壓電平轉換裝置，具有一正向輸入端耦接一第一信號，及一反相輸入端耦接一第二信號，用以轉換所述第一信號的電平而輸出一起始脈沖信號；一脈沖發生器，耦接所述電壓電平轉換裝置，用以根據所述起始脈沖信號依序發生一第一至第N連續脈沖信號；以及一起動信號發生單元，用以輸出一起動信號，且耦接所述第一及第N循序脈沖信號，當所述第一循序脈沖信號由一第一電平變化至一第二電平時，所述起動信號發生器驅使所述起動信號由一第三電平變化至一第四電平，當所述第N循序脈沖信號由所述第一電平變化至所述第二電平時，所述起動信號發生器驅使所述起動信號由所述第四電平變化至所述第三電平；其中，所述電壓電平轉換裝置，包括一轉換單元，包括一第一PMOS晶體管與一第一NMOS晶體管，互相串接于一第一電壓源與一第一節點之間；以及，一第二PMOS晶體管與一第二NMOS晶體管，互相串接于所述第一電壓源與一第二節點之間，其中，所述第一及第二節點分別耦接所述第二PMOS及所述第一PMOS的柵極，所述第一NMOS晶體管及第二NMOS晶體管的柵極耦接所述第一電壓源；以及一控制單元，包括一第一開關，具有一第一控制端、一第一輸入端耦接一正向輸入端、一第一輸出端耦接所述第一節點；一第二開關，具有一第二控制端、一第二輸入端耦接一反向輸入端、一第二輸出端耦接所述第二節點；以及，至少一第三開關，具有一第三控制端、一第三輸入端耦接所述第一電壓源、一第三輸出端耦接所述第一及第二節點；其中，所述第一至第三控制端均耦接所述起動信號；當所述起動信號處于所述第三電平時，所述第一及第二開關導通、所述第三開關不導通，而將由所述正向及反相輸入端所輸入的互補的一第一及第二信號送至所述第一及第二節點，由所述轉換單元進行電壓轉換；當所述起動信號處于所述第四電平時，所述第一及第二開關不導通、所述第三開關導通，而將所述第一電壓源的電壓送至所述第一及第二節點，以使所述第一循序脈沖信號由所述第一電平變化至所述第二電平后，所述正向或反相輸入端與所述第一電壓源之間無直流路徑發生。
13.如權利要求12所述的連續脈沖發生器，其中，所述第一及第二開關為NMOS晶體管，所述第三開關為PMOS晶體管。
14.如權利要求12所述的連續脈沖發生器，其中，所述轉換單元還包括一反相器，耦接于所述第二PMOS晶體管與所述第二NMOS晶體管的連接處，用以輸出所述起始脈沖信號。
全文摘要
一種電壓電平轉換裝置，包括轉換單元及控制單元。轉換單元根據互為反相的一第一及第二信號的電平以輸出一第三信號，當第一信號維持在第一電平時，控制單元阻斷形成于所述轉換單元的一電流路經。
文檔編號G09G3/36GK1564462SQ200410031858
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月30日 優先權日2004年3月30日
發明者郭俊宏, 尤建盛 申請人:友達光電股份有限公司