驱动电路的制作方法

1.本揭示内容是关于一种驱动电路，特别是关于一种包含电平调节器的驱动电路。


背景技术：

2.使用传统的共阳(common anode)架构来控制显示器中红光、绿光、蓝光发光二极管(light emitting diode，led)时，由于红光发光二极管的顺向电压(forward voltage)较绿光发光二极管、蓝光发光二极管来的小，红光发光二极管的阴极至接地端之间的通过电流较大，当热能持续累积时，容易有烧毁的风险。


技术实现要素：

3.本揭示的一实施例提供一种驱动电路，包括一晶体管以及一电平调节器。晶体管其第一端电性连接至一发光二极管并用以接收一供应电压，其第二端用以接收一第一参考电压。电平调节器用以自一前级驱动电路接收一输入信号，并根据供应电压及第一参考电压形成的一电压操作范围，调整输入信号的电压电平以产生符合电压操作范围的一电平调节后信号用于控制晶体管。其中输入信号在一第二参考电压与供应电压之间变化，第二参考电压与第一参考电压不同且皆小于供应电压。
4.本揭示的另一实施例提供一种驱动电路，包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体管、一电平调节器以及一电压选择开关。第一晶体管其第一端用以接收一供应电压，其第二端电性连接至一第一发光二极管、一第二发光二极管及一第三发光二极管。第二晶体管其第一端电性连接至第一发光二极管。第三晶体管其第一端电性连接至第二发光二极管。第四晶体管其第一端电性连接至第三发光二极管。电平调节器用以接收并抬升一接地电位至一第三参考电压。电压选择开关电性连接至第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管，且用以选择第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管的第二端接收接地电位或第三参考电压。
附图说明
5.为使本揭露的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
6.图1a为显示面板的示意图。
7.图1b为具有类共阳架构的显示面板的示意图。
8.图2a为根据本揭示内容一些实施例的显示面板的示意图。
9.图2b为根据本揭示内容一些实施例的显示面板的示意图。
10.图3a为根据本揭示一些实施例的具有电压操作范围的信号的波形图。
11.图3b为根据本揭示一些实施例的具有电压操作范围的信号的波形图。
12.图4a为根据本揭示一些实施例的图2a的驱动电路的集成电路装置的截面图。
13.图4b为根据本揭示一些实施例的图2a的驱动电路的集成电路装置的截面图。
14.图5a为根据本揭示内容一些实施例的显示面板的示意图。
15.图5b为根据本揭示内容一些实施例的显示面板的示意图。
16.图5c为根据本揭示内容一些实施例的显示面板的示意图。
17.其中，附图标记：
18.200:显示面板
19.210r、210g、210b:驱动电路
20.gnd:接地电位
21.ledr:红光发光二极管
22.ledg:绿光发光二极管
23.ledb:蓝光发光二极管
24.l:走线
25.sig:输入信号
26.t2:晶体管
27.v1:第一参考电压
28.vdd:供应电压
29.100:显示面板
30.100’:显示面板
31.110r、110g、110b:驱动电路
32.scan:扫描信号
33.212r、212g、212b:电平调节器
34.214r、214g、214b:移位暂存器
35.sig:信号
36.r1、r2:电压操作范围
37.400a、400b:集成电路装置
38.410:基板
39.d1、d2、d3:第一端
40.g1、g2、g3:栅极
41.s1、s2、s3:第二端
42.b1、b2、b3:基极
43.w11d、w21d、w31d:第一井
44.w11s、w21s、w31s:第一井
45.cc1、cc2:电流
46.w12:第二井
47.w13:第三井
48.500:显示面板
49.510:电平调节器
50.520:电压选择开关
51.a1、a2、a3、a4、a5、a6:开关
52.gnd:接地电位
53.l:走线
54.p1:引脚
55.t1r、t1g、t1b:晶体管
56.t2:晶体管
57.v1:第一参考电压
具体实施方式
58.下列系举实施例配合所附图示做详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。另外，图示仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件或相似元件将以相同的符号标示来说明。
59.在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明除外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。
60.本文使用的“包含”、“包括”、“具有”、以及相似词汇，系用以指明所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件及/或组件，惟其并不排除其所述的或额外的一个或多个特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件、及/或其中的群组。又，本文以下使用的“及/或”的词汇，系包含了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、
…
等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。
61.以共阳(common anode)架构来驱动显示器的发光二极管会产生红光二极管阴极与接地电位间的压差过大、使线路温度过高等问题。请参照图1a，图1a为显示面板100的示意图，显示面板100包含多个发光二极管(如图中的红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg、蓝光发光二极管ledb)以及用以驱动发光二极管的多个驱动电路110r、110g、110b。显示面板100采取共阳架构，如图1a所示，红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg、蓝光发光二极管ledb的阳极互相电性连接而用以接收供应电压vdd，即所谓的共阳。在一实施例中，供应电压vdd为3.8伏特(v)。红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg、蓝光发光二极管ledb每一者的阴极各自电性连接驱动电路110r、110g、110b，驱动电路110r、110g、110b用来控制通过各发光二极管的电流大小。驱动电路110r、110g、110b再彼此电性连接以接收接地电位gnd。
62.由于红光发光二极管ledr的顺向电压(forward voltage)通常较绿光发光二极管ledg及蓝光发光二极管ledb的顺向电压来的小(举例而言，在一实施例中，红光发光二极管ledr的顺向电压约为2.2v，绿光发光二极管ledg及蓝光发光二极管ledb的顺向电压约为2.8v)，在如图1a所示的共阳架构下，由于红光发光二极管ledr的顺向偏压较小(相较于绿光发光二极管ledg及蓝光发光二极管ledb)，因此红光发光二极管ledr的阴极电压将大于绿光发光二极管ledg及蓝光发光二极管ledb的阴极电压，由于线路存在内阻的关系，红光发光二极管ledr的阴极至接地端之间(即驱动电路110r的两端之间)的通过电流较大，容易因为较大的电流因线路内阻转换为热能，若热能持续累积，则将使其有烧毁的风险。
63.若采用类共阳架构可以避免前述问题。请参照图1b，图1b为根据具有类共阳架构的显示面板100’的示意图。在一些例子中，如图1b所示，与图1a中共阳架构所不同的，连接
红光发光二极管ledr阴极的驱动电路110r接收约1v的电压，而连接绿光发光二极管ledg阴极的驱动电路110g及连接蓝光发光二极管ledb阴极的驱动电路110b接收接地电位gnd。如此一来，让通过驱动电路110r、110g、110b的驱动电流较为平衡，避免电流集中到驱动电路110r处，进而解决前述共阳架构的问题。
64.请接着参照图2a，图2a为根据本揭示内容一些实施例的显示面板200的示意图。显示面板200包含多组依序排列的红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg、蓝光发光二极管ledb，分别用来发射不同颜色的光线以组成各像素，例如每三颗发光二极管(单个红光发光二极管ledr、单个绿光发光二极管ledg、单个蓝光发光二极管ledb)组成一个像素。晶体管t2的第一端用以接收供应电压vdd，晶体管t2的第二端电性连接红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg及蓝光发光二极管ledb的阳极，晶体管t2的栅极端用以接收扫描信号scan，扫描信号scan用以决定是否使晶体管t2导通。
65.显示面板200中包含多个驱动电路210r、210g、210b，每个驱动电路210r、210g、210b电性连接至对应的红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg或蓝光发光二极管ledb，并用以控制此些发光二极管的电流大小及亮度。在图2a中，驱动电路210g耦接在绿光发光二极管ledg的阴极与接地电位gnd之间，驱动电路210b耦接在蓝光发光二极管ledg的阴极与接地电位gnd之间，如前述段落所述，图2a中的显示面板200的驱动电路210r耦接在红光发光二极管ledr的阴极与第一参考电压v1之间，藉此平衡红光发光二极管ledr与其它发光二极管顺向偏压不同的差异。于一实施例当中，第一参考电压v1大致设置为1v，略高于接地电位gnd(接地电位gnd大致为0v)。
66.如图2a所示，驱动电路210r、210g、210b通过走线l接收数字控制信号(如图2a中的输入信号sig)，举例来说数字控制信号可能包含时脉信号、序列输入信号、序列输出信号及/或致能信号，此些信号可能分别用于控制驱动电路210r、210g、210b的时脉、发光亮度、发光致能、发光关闭等功能。须说明的是，数字控制信号(如图2a中的输入信号sig)通常在两个逻辑电平之间切换，高逻辑电平通常由供应电压vdd决定，低逻辑电平通常由系统连接的接地电位gnd决定。如图2a所示，驱动电路210r接收约1v的电位，而驱动电路210g及210b接收接地电位gnd，因此当输入信号sig在驱动电路210r、210g、210b之间传送时，由于驱动电路210r相对驱动电路210g、210b接收较高的1v电位，可能产生误判输入信号sig、不同驱动电路对输入信号sig产生不同逻辑电平判断的问题。
67.为解决上述问题，在图2b的实施例中，每个驱动电路包含用以调节输入信号电位的电平调节器(level shifter)。请参照图2b，图2b为根据本揭示一些实施例的显示面板200的示意图。图2b的显示面板200对应至图2a实施例的局部，换言之，在图2b中的驱动电路210b、210r及210g即对应在图2a中间处的驱动电路210b、210r及210g。以下详细说明驱动电路210b、210r及210g的元件、连接关系以及其间的信号传输。
68.驱动电路210b包含晶体管t1b、电平调节器212b以及移位暂存器214b。晶体管t1b的第一端电性连接至蓝光发光二极管ledb，晶体管t1b的第二端用以接收接地电位gnd。电平调节器212b用以自前级驱动电路(即图2a中在驱动电路210b左侧的驱动电路210g)接收信号sig1，并根据供应电压vdd及接地电位gnd形成的电压操作范围(voltage domain)，调整信号sig1的电压电平以产生符合电压操作范围的电平调节后的信号sig2。在一实施例中，信号sig2用于控制晶体管t1b，例如晶体管t1b的栅极接收信号sig2，信号sig2用以决定
晶体管t1b导通的程度，进而控制流经蓝光发光二极管ledb的电流。应注意的是，驱动电路210b所接收的所有外部信号(如信号sig1)皆会通过电平调节器212b来进行电平调节(level shifting)，而电平调节后的信号sig2可供驱动电路210b内部的各个元件使用。
69.请同时参照图2a及图2b，驱动电路210b接收的信号sig1是来自前级的驱动电路210g，驱动电路210g的电压操作范围是由供应电压vdd及接地电位gnd所形成，换言之，驱动电路210g与驱动电路210b具有相同的电压操作范围，因此即便驱动电路210b直接使用信号sig1亦不会发生误判的情形，换言之，驱动电路210b的电平调节器212b不须对信号sig1进行电平调节，电平调节器212b可以直接将信号sig1作为信号sig2。
70.请同时参照图3a，图3a为根据本揭示一些实施例的具有电压操作范围r1的信号sig的波形图。在一实施例中，供应电压vdd为3.8v，如上所述，驱动电路210b及前级的驱动电路210g的电压操作范围皆大致等于供应电压vdd与接地电位gnd所形成的范围，因此在一实施例中驱动电路210g产生的信号sig1及驱动电路210b产生的信号sig2皆具有与图3a的信号sig相同的波型，图3a的信号sig具有符合0v～3.8v的电压操作范围r1。
71.请再参照图2b。驱动电路210b包含电性连接至电平调节器212b的移位暂存器(shift register)214b，移位暂存器214b用以暂存信号sig2，再传输信号sig2至驱动电路210r。在一实施例中，移位暂存器214为先进先出型(first in first out，fifo)的移位暂存器。
72.接着说明图2b中的驱动电路210r。驱动电路210r的电平调节器212r接收信号sig2并对之进行电平调节，接着产生信号sig3并传送信号sig3至移位暂存器214r及晶体管t1r的栅极，移位暂存器214r暂存信号sig3再将之传送至驱动电路210g。由于驱动电路210r接收供应电压vdd及约1v的电位，其电压操作范围约为1v～3.8v。
73.请同时参照图3b，图3b为根据本揭示一些实施例的具有电压操作范围r2的信号sig的波形图。在一实施例中，供应电压vdd为3.8v，当驱动电路210r的电平调节器212r接收信号sig2时，电平调节器212r会将具有如图3a所示电压操作范围r1的信号sig2，调节为具有如图3b所示电压操作范围r2的信号sig3，使得信号sig3在1v～3.8v的电压操作范围r2之间变化，以供驱动电路210r的内部使用。
74.接着说明图2b中驱动电路210r右侧的驱动电路210g。驱动电路210r的电平调节器212r接收信号sig2并对之进行电平调节，接着产生信号sig3并传送信号sig3至移位暂存器214r及晶体管t1r的栅极，移位暂存器214r暂存信号sig3再将之传送至驱动电路210g。由于驱动电路210g接收供应电压vdd及接地电位gnd，其电压操作范围约为0v～3.8v。
75.请同时参照图3a及图3b。在一实施例中，供应电压vdd为3.8v，当驱动电路210g的电平调节器212g接收信号sig3时，电平调节器212g会将具有如图3b所示电压操作范围r2的信号sig3，调节为具有如图3a所示电压操作范围r1的信号sig4，使得信号sig4在0v～3.8v的电压操作范围r1之间变化，以供驱动电路210g的内部使用。
76.综上所述，驱动电路210r、210g、210b可使用于如图2a、图2b的所示的架构来驱动发光二极管，而可平衡发光二极管顺向偏压的不同，并使信号在不同驱动电路间传送时不会发生误判情形。
77.在一实施例中，图2a中的驱动电路210r、210g、210b集成于同一集成电路中，换言之，驱动电路210r的晶体管t1r、驱动电路210g的晶体管t1g及驱动电路210b的晶体管t1b将
形成于同一个基板(substrate)上。请参照图4a，图4a为根据本揭示一些实施例的图2a的驱动电路210r、210g、210b的集成电路装置400a的截面图。集成电路装置400a包含形成于基板410上的晶体管t1r、t1g、t1b，晶体管t1r、t1g、t1b分别对应前述驱动电路210r、210g、210b中的晶体管。在图4a的实施例中，晶体管的数目仅为例示性质，在不同的实施例中集成电路装置400a可以包含多组晶体管t1r、t1g、t1b。在一实施例中，晶体管t1r、t1g、t1b为场效晶体管(field-effect transistor，fet)。在一实施例中，晶体管t1r、t1g、t1b为n型金氧半导体(n-type metal oxide semiconductor，nmos)场效晶体管。
78.如图4a所示，晶体管t1r具有第一端d1、栅极g1、第二端s1及基极b1。
79.值得说明的是，若晶体管t1r的第二端s1与基极b1接收不同的电位(假设晶体管t1r的基极b1与其他晶体管的基极一样，均接收接地电位gnd)，将使第二端s1的电位反而高于基极b1的接地电位，将导致晶体管t1r内部发生基极效应，使晶体管t1r导通时的电流下降。
80.为了避免晶体管t1r的导通电流下降，如图4a所示，晶体管t1r的第二端与基极b1均接收约为1v的第一供应电压v1。
81.另一方面，如图4a所示，晶体管t1g亦具有第一端d2、栅极g2、第二端s2及基极b2，晶体管t1b具有与晶体管t1r、t1g类似的结构。晶体管t1g的基极b2与晶体管t1b的基极b3均接收接地电位gnd。
82.虽然在图4a的实施例中，晶体管t1r、晶体管t1g及晶体管t1b各自的基极b1、b2、b3分别连接到第一供应电压v1、接地电位gnd及接地电位gnd，可以避免晶体管t1r、晶体管t1g及晶体管t1b各自基极电压高过源极电压的情况。但也同时将造成晶体管t1r、晶体管t1g及晶体管t1b彼此之间的基极电压有所差异，且基极b1、b2、b3并无井结构以相互隔绝，将会发生基板短路(substrate short)的问题，亦即基极b1与基极b2间因有电压差而产生电流cc1，基极b1与基极b3间亦因电压差而产生电流cc2。
83.为避免此情形，在一实施例中，晶体管t1r具有三井(triple-well)结构，以将其基极b1与晶体管t1g的基极b2及晶体管t1b的基极b3电性隔离。请参照图4b，图4b为根据本揭示一些实施例的图2a的驱动电路210r、210g、210b的集成电路装置400b的截面图。在集成电路装置400b中，晶体管t1r除了第一井w11d及第一井w11s，尚包含第二井w12及第三井w13。第二井w12围绕第一端d1、第二端s1及基极b1，且第三井w13围绕第二井w12，以将基极b1电隔离来避免前述的基板短路问题。
84.本揭示文件并不仅限于晶体管t1r设置三井结构，在另一实施例中，晶体管t1g与晶体管t1b也可以同样增设第二井(未绘示)及第三井(未绘示)，也能够达到相同效果。
85.在本揭示的另一实施例中，图2a所示的驱动电路210r、210g、210b可进一步电性连接电压选择开关，以选择使其分别接收第一参考电压v1或接地电位gnd。请参照图5a，图5a为根据本揭示内容一些实施例的显示面板500的示意图。显示面板500对应至图2a的显示面板200的局部，而同样具有用以驱动红光发光二极管ledr、绿光发光二极管ledg、蓝光发光二极管ledb的驱动电路210r、210g、210b。
86.在图5a的实施例中，显示面板500包含电平调节器510及电压选择开关520。电平调节器510用以接收并抬升接地电位gnd至第一参考电压v1。电压选择开关520电性连接至晶体管t1r、t1g、t1b、电平调节器510及引脚(pin)p1，引脚p1用以接收接地电位gnd。此外，电
平调节器510用以控制晶体管t1r、t1g、t1b各自的第二端，接收接地电位gnd或第一参考电压v1。进一步来说，电压选择开关520包含开关a1、a2、a3、a4、a5、a6，此些开关皆具有导通或断开的两种状态，以决定晶体管t1r、t1g、t1b各自的第二端接收的电位。值得注意的是，显示面板500可仅使用单一个引脚p1搭配电平调节器510来对晶体管t1r、t1g、t1b提供两种电位(即接地电位gnd及第一参考电压v1)。
87.下以实施例说明电压选择开关520可使显示面板500在不同的共阳架构间切换。请参照图5b，图5b为根据本揭示内容一些实施例的显示面板500的示意图。在图5b的实施例中，电压选择开关520的开关a1、a2、a3断开，开关a4、a5、a6导通，因此晶体管t1r、t1g、t1b每一者的第二端皆接收接地电位gnd。换言之，在图5b的实施例中，显示面板500采用如图1a所示的共阳架构。
88.请参照图5c，图5c为根据本揭示内容一些实施例的显示面板500的示意图。图5c的实施例中，电压选择开关520的开关a2、a3、a4断开，开关a1、a5、a6导通，因此晶体管t1r的第二端接收第一参考电压v1，晶体管t1g、t1b的第二端皆接收接地电位gnd。在图5c的实施例中，显示面板500采用如图1b所示的共阳架构。
89.在一实施例中，显示面板500中的晶体管t1r、t1g、t1b具有与图4b实施例的晶体管t1r、t1g、t1b类似的架构，亦即图5a、图5b及图5c的晶体管t1r、t1g、t1b形成于同一基板上，晶体管t1r、t1g、t1b各自的第二端与基极连接，且晶体管t1r具有前述的三井结构。如此一来当晶体管t1r接收第一参考电压v1而晶体管t1g、t1b接收接地电位gnd时，即可避免前述的基极效应及基板短路的问题。
90.综上所述，显示面板500通过电平调节器510及电压选择开关520以选择晶体管t1r、t1g、t1b接收第一参考电压v1或接地电位gnd。
91.虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明。任何熟习此技艺之人，在不脱离本揭示内容的精神及范围内，当可作各种更动及润饰。本揭示内容的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。