[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟缓冲器。更具体地说，本发明涉及一种主动矩阵显示器使用多硅薄膜晶体管(TFT)的源极跟随型模拟缓冲器。

背景技术

低温多晶硅(LTPS，low temperature poly-Si)薄膜晶体管(TFT，thinfilm 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路(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，模拟缓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)应用的模拟缓冲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110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110的源极经由负载电容器(Cload)耦合到接地。图1B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(I_D)和薄膜晶体管110的栅极与源极之间的电压(V_GS)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-semiconductorfield effectt ransistor)的次临界值摆幅(0.06V/dec)大得多。因而，典型源极跟随器100作为主动矩阵显示器的模拟缓冲器，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S1到S4。经由开关S1耦合到输入电压Vin的节点N1在开关S2的控制下连接到节点N2，且还连接到薄膜晶体管M1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C1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M1的源极连接到接地，且薄膜晶体管M1的漏极连接到节点N4(输出端子)。薄膜晶体管M2是PMOS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80mV到175mV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10V)，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0.5V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缓冲器，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。