TW202326669A

TW202326669A - 電壓轉換器電路

Info

Publication number: TW202326669A
Application number: TW111122508A
Authority: TW
Inventors: 馮育新; 呂育澤; 陳芳志
Original assignee: 群創光電股份有限公司
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2022-06-16
Publication date: 2023-07-01
Also published as: CN116345891A; US20230198525A1

Abstract

一種電壓轉換器電路，包括第一電晶體及第二電晶體。第一電晶體及第二電晶體分別根據第一控制信號與第二控制信號產生輸出電壓。輸出電壓的上升緣的時間間隔大於輸出電壓的下降緣的時間間隔。

Description

電壓轉換器電路

本發明是有關於一種電子電路，且特別是有關於一種電壓轉換器（level shifter）電路。

一般而言，電子裝置可包括閘極驅動電路，並與電子裝置中的顯示面板的掃描線耦接。閘極驅動電路通過顯示面板上的信號走線（wire）接收來自電壓轉換器電路所提供的輸出電壓，以輸出掃描信號到顯示面板的掃描線。電壓轉換器電路會根據輸入電壓產生輸出電壓，並且將輸出電壓提供給閘極驅動電路。在顯示面板以較高頻率驅動時，輸出電壓的電位會快速地切換，在快速切換的過程有可能會造成顯示面板上的走線區域（wire of area，WOA）溫度產生較大變化，影響顯示面板的顯示品質。

本公開提供一種電壓轉換器電路，其輸出電壓的上升緣的時間間隔及下降緣的時間間隔可分開控制，可降低顯示面板上走線區域的溫度變化。

本公開的電壓轉換器電路包括第一電晶體及第二電晶體。第一電晶體及第二電晶體串聯耦接在第一電壓及第二電壓之間。第一電晶體及第二電晶體分別根據第一控制信號與第二控制信號產生輸出電壓。輸出電壓的上升緣的時間間隔大於輸出電壓的下降緣的時間間隔。

在本公開的實施例中，上述的第一控制信號根據輸入電壓來產生。

在本公開的實施例中，當第一控制信號從第二電位下降到第一電位時，輸出電壓從第三電位上升到第四電位。

在本公開的實施例中，上述的電壓轉換器電路還包括第一信號產生電路。第一信號產生電路用於接收輸入電壓，且根據輸入電壓來產生第一控制信號。

在本公開的實施例中，上述的第一信號產生電路包括可變電阻元件。可變電阻元件耦接在第一電晶體的控制端和輸入電壓之間。可變電阻元件用於調整第一控制信號從第二電位下降到第一電位的時間間隔。

在本公開的實施例中，上述的電壓轉換器電路還包括第一信號產生電路。第一信號產生電路包括可變電阻元件。可變電阻元件耦接在第一電晶體的第一端和第二電壓之間。可變電阻元件用於調整第一控制信號從第二電位下降到第一電位的時間間隔。

在本公開的實施例中，上述的第二控制信號根據輸入電壓來產生。

在本公開的實施例中，當第二控制信號從第一電位上升到第二電位時，輸出電壓從第四電位下降到第三電位。

在本公開的實施例中，上述的電壓轉換器電路還包括第二信號產生電路。第二信號產生電路用於接收輸入電壓，且根據輸入電壓來產生第二控制信號。

在本公開的實施例中，上述的第一控制信號的下降緣的時間間隔大於第二控制信號的上升緣的時間間隔。

基於上述，為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

通過參考以下的詳細描述並同時結合附圖可以理解本公開，須注意的是，為了使讀者能容易瞭解及為了附圖的簡潔，本公開中的多張附圖只繪出電子裝置的一部分，且附圖中的特定元件並非依照實際比例繪圖。此外，圖中各元件的數量及尺寸僅作為示意，並非用來限制本公開的範圍。

在下文說明書與請求項中，「含有」與「包括」等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為「含有但不限定為…」之意。

應瞭解到，雖然術語第一、第二、第三…可用以描述多種組成元件，但組成元件並不以此術語為限。此術語僅用於區別說明書內單一組成元件與其他組成元件。請求項中可不使用相同術語，而依照請求項中元件宣告的順序以第一、第二、第三…取代。因此，在下文說明書中，第一組成元件在請求項中可能為第二組成元件。

在本公開一些實施例中，關於接合、連接的用語例如「連接」、「互連」等，除非特別定義，否則可指兩個結構系直接接觸，或者亦可指兩個結構並非直接接觸，其中有其它結構設於此兩個結構之間。且此關於接合、連接的用語亦可包括兩個結構都可移動，或者兩個結構都固定的情況。此外，用語「耦接」包括任何直接及間接的電性連接手段。

本公開的電子裝置可包括顯示裝置、天線裝置、感測裝置、發光裝置、或拼接裝置，但不以此為限。電子裝置可包括可彎折或可撓式電子裝置。電子裝置可包括電子元件。電子裝置例如包括液晶(liquid crystal)層或發光二極體(Light Emitting Diode，LED)。電子元件可包括被動元件與主動元件，例如電容、電阻、電感、可變電容、濾波器、二極體、電晶體(transistors)、感應器、微機電系統元件(MEMS)、液晶晶片(liquid crystal chip)、控制器(controller)等，但不限於此。二極體可包括發光二極體或光電二極體。發光二極體可例如包括有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)、次毫米發光二極體(mini LED)、微發光二極體(micro LED)、量子點發光二極體(quantum dot LED)、螢光(fluorescence)、磷光(phosphor)或其他適合的材料、或上述組合，但不以此為限。感應器可例如包括電容式感應器（capacitive sensors）、光學式感應器（optical sensors）、電磁式感應器（electromagnetic sensors）、指紋感應器（fingerprint sensor，FPS）、觸控感應器（touch sensor）、天線（antenna）、或觸控筆（pen sensor）等，但不限於此。控制器可例如包括時序控制器(timing controller)、電壓轉換器控制器等，電壓轉換器控制器包含有電壓轉換器電路，但不限於此。下文將以顯示裝置作為電子裝置以說明本公開內容，但本公開不以此為限。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在附圖和描述中用來表示相同或相似部分。

圖1A繪示本公開一實施例的顯示裝置的電壓轉換器（level shifter）電路的概要示意圖。圖1B繪示圖1A的電壓轉換器電路中各信號的波形示意圖。請參考圖1A及圖1B，電壓轉換器電路100包括第一電晶體Q1及第二電晶體Q2。第一電晶體Q1及第二電晶體Q2串聯耦接在第一電壓V1及第二電壓V2之間。第一電壓V1可以是低電壓(VGL)，第二電壓V2可以是高電壓(VGH)，但不限於此。第二電壓V2的電壓值大於第一電壓V1的電壓值。電壓轉換器電路100用以接收第一控制信號S1及第二控制信號S2。第一控制信號S1及第二控制信號S2的信號波形如圖1B所示。電壓轉換器電路100可利用第一控制信號S1及第二控制信號S2來產生輸出電壓S3。在本實施例中，第一電晶體Q1及第二電晶體Q2分別根據第一控制信號S1與第二控制信號S2產生輸出電壓S3。

在本實施例中，輸出電壓S3的上升緣110的時間間隔T1大於輸出電壓S3的下降緣120的時間間隔T2。舉例而言，輸出電壓S3從第三電位LV3上升到第四電位LV4，且第三電位LV3和第四電位LV4之間的電壓差值為△V。上升緣110的時間間隔T1為輸出電壓S3從第三電位LV3加上10％△V的時間點到第三電位LV3加上90％△V的時間點之間的間隔。下降緣120的時間間隔T2為輸出電壓S3從第三電位LV3加上90％△V的時間點到第三電位LV3加上10％△V的時間點之間的間隔。第四電位LV4大致上等於第二電壓V2的電位，第三電位LV3大致上等於第一電壓V1的電位。在一實施例中，第四電位LV4為正20伏特(V)，第三電位LV3為負10伏特，但本公開不限於此。

在本實施例中，第一電晶體Q1用於接收第一控制信號S1，第二電晶體Q2用於接收第二控制信號S2。具體而言，第一電晶體Q1包括第一端、第二端及控制端，且第二電晶體Q2包括第一端、第二端及控制端。第一電晶體Q1的第一端耦接到第二電壓V2，第一電晶體Q1的第二端耦接到第二電晶體Q2的第一端，第一電晶體Q1的控制端耦接到第一控制信號S1。第二電晶體Q2的第一端耦接到第一電晶體Q1的第二端，第二電晶體Q2的第二端耦接到第一電壓V1，第二電晶體Q2的控制端耦接到第二控制信號S2。第一電晶體Q1的第二端或第二電晶體Q2的第一端作為輸出端，以輸出輸出電壓S3。在一實施例中，第一電晶體Q1為P型金屬氧化物半導體（PMOS）電晶體，第二電晶體Q2為N型金屬氧化物半導體（NMOS）電晶體，但本公開不限於此。

在一實施例中，電壓轉換器電路100輸出電壓S3可提供給顯示面板上的閘極驅動電路。閘極驅動電路通過顯示面板上的信號走線接收來自電壓轉換器電路100所提供的輸出電壓S3，並且據此驅動顯示面板的掃描線。

圖2A繪示本公開另一實施例的電壓轉換器電路的概要示意圖。請參考圖2A及圖1B，電壓轉換器電路200可根據輸入電壓S0產生輸出電壓S3。圖2A的電壓轉換器電路200與圖1A的電壓轉換器電路100的主要差異在於，例如電壓轉換器電路200還包括第一信號產生電路210及第二信號產生電路220，且第一信號產生電路210及第二信號產生電路220接收輸入電壓S0以產生第一控制信號S1及第二控制信號S2。第一信號產生電路210耦接在電壓轉換器電路200的輸入端230和第一電晶體Q1的控制端之間。第二信號產生電路220耦接在電壓轉換器電路200的輸入端230和第二電晶體Q2的控制端之間。

第一信號產生電路210用於從輸入端230接收輸入電壓S0，並且根據輸入電壓S0來產生第一控制信號S1。因此，第一電晶體Q1接收第一控制信號S1，且第一控制信號S1是根據輸入電壓S0來產生。如圖1B所示，當第一控制信號S1從第二電位LV2下降到第一電位LV1時，輸出電壓S3從第三電位LV3上升到第四電位LV4。第二電位LV2大於第一電位LV1及第三電位LV3。第四電位LV4大於第一電位LV1及第三電位LV3。第一電位LV1可以等於或不等於第三電位LV3。第二電位LV2可以等於或不等於第四電位LV4。第一電位LV1和第二電位LV2之間的電壓差值為△V1。下降緣410的時間間隔T3為第一控制信號S1從第一電位LV1加上90％△V1的時間點到第一電位LV1加上10％△V1的時間點之間的間隔。

第二信號產生電路220用於從輸入端230接收輸入電壓S0，並且根據輸入電壓S0來產生第二控制信號S2。因此，第二電晶體Q2接收第二控制信號S2，且第二控制信號S2是根據輸入電壓S0來產生。如圖1B所示，當第二控制信號S2從第一電位LV1上升到第二電位LV2時，輸出電壓S3從第四電位LV4下降到第三電位LV3。上升緣420的時間間隔T4為第二控制信號S2從第一電位LV1加上10％△V1的時間點到第一電位LV1加上90％△V1的時間點之間的間隔。在本實施例中，第一控制信號S1的下降緣410的時間間隔T3可大於第二控制信號S2的上升緣420的時間間隔T4。在一些實施例中，時間間隔T3及時間間隔T4可採時間間隔T1及時間間隔T2相同的計算方式，於此不再重述。

圖2B繪示圖2A實施例的第一信號產生電路及第二信號產生電路的結構示意圖。請參考圖2B，第一信號產生電路210包括蕭特基二極體（Schottky diode）D1、蕭特基二極體D2、電阻器RS1、電阻器RS2及電容器C5，其連接關係如圖2B所示，但本公開不限於此。第二信號產生電路220包括蕭特基二極體D3、蕭特基二極體D4、電阻器RS3、電阻器RS4及電容器C6，其連接關係如圖2B所示，但本公開不限於此。在本實施例中，可將電容器C5、C6的電容值設計為相等，電阻器RS1、電阻器RS3、電阻器RS4的電容值設計為相等，電阻器RS2的電容值設計為大於電阻器RS1、電阻器RS3、電阻器RS4的電容值，以使第一控制信號S1的下降緣410的時間間隔T3大於第二控制信號S2的上升緣420的時間間隔T4。由於第一控制信號S1的下降緣410的時間間隔T3可根據電阻器RS2的電阻值來調整，因此，輸出電壓S3的上升緣的時間間隔及下降緣的時間間隔可分開控制，可降低顯示面板上走線區域的溫度變化。

圖3繪示本公開另一實施例的第一信號產生電路的結構示意圖。請參考圖3，本實施例與圖2A及圖2B公開的實施例主要差異在於第一信號產生電路310包括可變電阻元件312。並請同步參考圖1B，可變電阻元件312耦接在第一電晶體Q1的控制端和輸入端230之間，用於調整第一控制信號S1從第二電位LV2下降到第一電位LV1的時間間隔T3。可變電阻元件312包括開關元件313及耦接的電阻器RS5、電阻器RS6、電阻器RS7，電阻器RS5、電阻器RS6、電阻器RS7可分別串連耦接開關元件313，但本公開不限於此。通過調整開關元件313中各個開關的導通狀態，可調整可變電阻元件312的電阻值，從而調整第一控制信號S1的下降緣410的時間間隔T3。由於第一控制信號S1的下降緣410的時間間隔T3可根據可變電阻元件312的電阻值來調整，因此，輸出電壓S3的上升緣的時間間隔及下降緣的時間間隔可分開控制，可降低顯示面板上走線區域的溫度變化。

圖4繪示本公開另一實施例的電壓轉換器電路的概要示意圖。請參考圖4，電壓轉換器電路400根據輸入電壓S0產生輸出電壓S3。電壓轉換器電路400還包括第一信號產生電路610及第二信號產生電路620。第一信號產生電路610包括可變電阻元件412及電容器C5，但本公開不限於此。第二信號產生電路620包括電容器C6、電容器C7，但本公開不限於此。

可變電阻元件412耦接在第一電晶體Q1的第一端和第二電壓V2之間，可調整輸出電壓S3從第三電位LV3上升到第四電位LV4的時間間隔T1。可變電阻元件412包括開關元件413及耦接的電阻器R100、電阻器R101、電阻器R102，但本公開不限於此。通過調整開關元件413中各個開關的導通狀態，可調整可變電阻元件413的電阻值，從而調整輸出電壓S3的上升緣110的時間間隔T1。

圖5繪示本公開一實施例的輸出信號的電壓及電流波形示意圖。請參考圖5，在本實施例中，輸出電壓S3_V的上升緣110的時間間隔T1大於輸出電壓S3的下降緣120的時間間隔T2。在時間間隔T1，輸出電流S3_I與時間軸所包圍的面積標示為510，且輸出電流S3_I的最大值為1安培。在時間間隔T2，輸出電流S3_I與時間軸所包圍的面積標示為520，且輸出電流S3_I的最大值為3安培。在時間間隔T1，由於輸出電流S3_I的最大值及變化率較小，因此，可降低顯示面板上走線區域的溫度變化。

綜上所述，在本公開的實施例中，電壓轉換器電路用以根據輸入電壓產生輸出電壓，其上升緣的時間間隔及下降緣的時間間隔可分開控制，可減小顯示面板上走線區域的溫度變化。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300:電壓轉換器電路 110、420:上升緣 120、410:下降緣 210、310、610:第一信號產生電路 220、620:第二信號產生電路 230:輸入端 312、412:可變電阻元件 313、413:開關元件 510、520:面積 C5、C6、C7:電容器 D1、D2、D3、D4:蕭特基二極體 LV1:第一電位 LV2:第二電位 LV3:第三電位 LV4:第四電位 Q1:第一電晶體 Q2:第二電晶體 RS1、R100、R101、R102、RS2、RS3、RS4、RS5、RS6、RS7:電阻器 S0:輸入電壓 S1:第一控制信號 S2:第二控制信號 S3、S3_V:輸出電壓 S3_I:輸出電流 T1、T2、T3、T4:時間間隔 V1:第一電壓 V2:第二電壓 △V、△V1:電壓差值

圖1A繪示本公開一實施例的電壓轉換器電路的概要示意圖。圖1B繪示圖1A的電壓轉換器電路中各信號的波形示意圖。圖2A繪示本公開另一實施例的電壓轉換器電路的概要示意圖。圖2B繪示圖2A實施例的第一信號產生電路及第二信號產生電路的結構示意圖。圖3繪示本公開另一實施例的第一信號產生電路的結構示意圖。圖4繪示本公開另一實施例的電壓轉換器電路的概要示意圖。圖5繪示本公開一實施例的輸出信號的電壓及電流波形示意圖。

100:電壓轉換器電路

Q1:第一電晶體

Q2:第二電晶體

S1:第一控制信號

S2:第二控制信號

S3:輸出電壓

V1:第一電壓

V2:第二電壓

Claims

一種電壓轉換器電路，包括：第一電晶體及第二電晶體，串聯耦接在第一電壓及第二電壓之間，其中所述第一電晶體與所述第二電晶體分別根據第一控制信號與第二控制信號產生輸出電壓，其中所述輸出電壓的上升緣的時間間隔大於所述輸出電壓的下降緣的時間間隔。
如請求項1所述的電壓轉換器電路，其中所述第一控制信號根據輸入電壓來產生。
如請求項2所述的電壓轉換器電路，其中當所述第一控制信號從第二電位下降到第一電位時，所述輸出電壓從第三電位上升到第四電位。
如請求項3所述的電壓轉換器電路，還包括第一信號產生電路，用於接收所述輸入電壓，且根據所述輸入電壓來產生所述第一控制信號。
如請求項4所述的電壓轉換器電路，其中所述第一信號產生電路包括可變電阻元件，耦接在所述第一電晶體的控制端和所述輸入電壓之間，用於調整所述第一控制信號從第二電位下降到第一電位的時間間隔。
如請求項1所述的電壓轉換器電路，還包括第一信號產生電路，所述第一信號產生電路包括可變電阻元件，所述可變電阻元件耦接在所述第一電晶體的第一端和所述第二電壓之間，用於調整所述輸出電壓從第三電位上升到第四電位的時間間隔。
如請求項2所述的電壓轉換器電路，其中所述第二控制信號根據所述輸入電壓來產生。
如請求項7所述的電壓轉換器電路，其中當所述第二控制信號從第一電位上升到第二電位時，所述輸出電壓從第四電位下降到第三電位。
如請求項8所述的電壓轉換器電路，還包括第二信號產生電路，用於接收所述輸入電壓，且根據所述輸入電壓來產生所述第二控制信號。
如請求項8所述的電壓轉換器電路，其中所述第一控制信號的下降緣的時間間隔大於所述第二控制信號的上升緣的時間間隔。