CN1319275C - 具有电流存储复制功能的数字模拟电流转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字模拟电流转换电路，其包含有一用来将一数字信号转换为一模拟电流信号的数字模拟电流转换器、一电流存储复制模块、以及一控制电路。电流存储复制模块用来在一转换存储阶段内存储流通该模拟电流信号所需的一预设电压，并在一再现持续阶段中导通一复制电流信号到一数据线，而控制电路电连接到该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间，用来使该数字模拟电流转换电路在该转换存储阶段及该再现持续阶段之间进行切换。

Description

具有电流存储复制功能的数字 模拟电流转换电路

技术领域：

本发明提供一种数字模拟电流转换电路，特别是一种包含有一电流存储复制模块以具有电流存储复制功能的数字模拟电流转换电路。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Device，OLED)显示器有具高亮度、反应速度快、视角大、自发光、薄型等优点，与液晶显示器(liquid crystaldisplay，LCD)及相关的显示装置相同，有机发光二极管显示器可作成轻、薄、短小的显示装置，发展潜力可扩及众多的电器产品，如笔记型计算机及数字照相机的领域，乃至到太空航行及医疗诊断仅器的领域皆可被拿来使用。目前许多的有机发光二极管显示器大都结合近年来产业界所开发出的低温多晶硅薄膜晶体管(Low Temperature Poly Silicon Thin Film Transistor，LTPSTFT)的造工艺，利用低温多晶硅薄膜晶体管当作有源元件开关。

为了达到省电，系统组合的便利性及节省成本的目的，如同液晶显示器的发展趋势，许多的有机发光二极管显示器系统采取数据以数字形式输入的方式，因此需将数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter)组合入数据驱动电路中，又由于有机发光二极管显示器的亮度利用电流来控制，亦即，数字模拟转换器的部分必须为可将数字数据转为模拟电流的数字模拟转换电路，也就是数字模拟电流转换电路，同时，对应的像素部分亦以电流驱动的像素来完成，请参阅图1，图1为公知数据驱动电路10的功能方块图。图1中显示了对应于显示器上一像素(Pixel)20的一数据驱动电路10，其包含有一电平移动电路(Level Shifter)12、一锁存器(Latch)14、一移位寄存器(ShiftRegister)16，以及一数字模拟电流转换器18。电平移动电路12将接收到的一数字信号(在本实施例中为一6位的数字信号)进行电位的调整，锁存器14电连接到电平移动器后，具有缓冲(Buffering)数字信号的功能，锁存器14可锁存此6位数字信号，所以在本实施例中锁存器14为6位的锁存器，而移位寄存器16可输出一个移位寄存信号，一次将对应到显示器上一像素20的数字信号全部传送到电平移动器，让电平移动器执行调整电压及缓冲的功能，再将数字信号传送到锁存器14，让锁存器14继续执行(升压及)缓冲的功能。数字模拟电流转换器18连接到锁存器14之后，用来接收由锁存器14输出的数字信号，将数字数据转换为一模拟电流信号，并输出模拟电流信号至数据线19，依据模拟电流信号的强弱控制面板的灰度形成颜色。上述的公知基本结构主要已在许多关于液晶显示器的数据驱动电路设计的专利与文献中有相关的描述，而有机发光二极管显示器只是将其作某些的变动，例如将液晶显示器的数字模拟转换器的部分以上述数字模拟电流转换器完成。如在US Patent No.6,256,024，“Liquid crystal display device”中，Maekawa等人提出与上述相近的结构。

以4位数字数据输入的面板为例，先前J.Kanicki等人(U.of Michigan，USA)便提出一种简单的数字模拟电流转换器电路，采用一组(宽长)比例为1∶2∶4∶8的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)电流源来产生16种不同的电流灰度I，请见图2，图2为图1公知数字模拟电流转换器18的一实施例的示意图，此实施例的数字模拟电流转换器18如图所示是由多个晶体管T0～T4所构成。由于16个电流灰度I只由4个1∶2∶4∶8的薄膜晶体管T1～T4来控制，一旦其中任何一个薄膜晶体管的阈值电压(Threshold Voltage)及移动率(Mobility)产生较大的变动量，即立刻影响到电流灰度I，进而影响到其对应的面板像素(如图1的像素20)的显示均匀度；另外，由于此种数字模拟电流转换器18的输出阻抗(Output Impedance)不够高，且易受到流过数字模拟电流转换器18的电流大小的影响，使得数字模拟电流转换器18的输出电压亦会随输出电流的大小而变动，使得数字模拟电流转换器18与对应的像素(如图1的像素20)串连成一通路时，其输出的电流并不是很稳定的16个灰度的电流。

发明内容

因此本发明的主要目的在于一种具有电流存储复制功能的数字模拟电流转换电路，其包含有一电流存储复制模块，用来在一再现持续阶段中导通一复制电流信号，以提供稳定的灰度电流用以解决上述问题。

本发明的目的为提供一种数字模拟电流转换电路，其包含有一数字模拟电流转换器，用来将一数字信号转换为一模拟电流信号；一电流存储复制模块，用来在一转换存储阶段内存储流通该模拟电流信号所需的一预设电压，并在一再现持续阶段中导通一复制电流信号到一数据线；以及一控制电路，电连接到该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间，用来使该数字模拟电流转换电路在该转换存储阶段及该再现持续阶段之间进行切换。

本发明的另一目的为提供一种用于一显示器中的数字模拟电流转换电路，其包含有一电流调节式(Current-Steering)数字模拟电流转换器，用来将接收到的一数字信号转换为一模拟电流信号；多个电流存储复制模块，每一电流存储复制模块用来在一对应的转换存储阶段内存储流通该模拟电流信号所需的一预设电压，并在一对应的再现持续阶段中导通一复制电流信号至该对应的数据线；以及多个控制电路，分别电连接到该数字模拟电流转换器以及该多个电流存储复制模块之间，用来使该多个电流存储复制模块在该转换存储阶段及该再现持续阶段之间进行切换；其中每一电流存储复制模块产生的复制电流信号几乎相等于该模拟电流信号。

附图说明

图1为公知数据驱动电路一实施例的功能方块图。

图2为图1数字模拟电流转换器一实施例的示意图。

图3为本发明数据驱动电路一实施例的功能方块图。

图4为图3数字模拟电流转换电路一实施例在转换存储阶段的功能方块图。

图5为图4数字模拟电流转换电路一详细实施例的示意图。

图6为图3数字模拟电流转换电路的一实施例在再现持续阶段的功能方块图。

图7为图3本发明数字模拟电流转换电路的再一实施例的功能方块图。

附图符号说明

10、30数据驱动电路

12、32电平移动电路

14锁存器

16、36移位寄存器

18、38、58数字模拟电流转换器

19、39、59数据线

20、40像素

34、54数字模拟电流转换电路

42、62电流存储复制模块

44、64控制电路

具体实施方式

请参阅图3，图3为包含有本发明数字模拟电流转换电路34的一数据驱动电路30的功能方块图，整体的结构与图1的实施例相似，图3数据驱动电路30仍为对应于一显示器上一像素40的一数据驱动电路30，包含有一电平移动电路(Level Shifter)32、一移位寄存器(Shift Register)36，以及一数字模拟电流转换电路34。电平移动电路32将接收到的一数字信号(在本实施例中亦为一6位的数字信号)作及电位的调整，其可同时兼具缓冲(Buffering)及锁存此6位数字信号的功能，而移位寄存器36可输出一个移位寄存信号SR及一开关信号SW，移位寄存信号SR用来一次将对应到显示器上一像素40的数字信号全部传送到电平移动电路32，让电平移动电路32执行调整电压及缓冲的功能，再将数字信号传送到数字模拟电流转换电路34，而开关信号SW是使数字模拟电流转换电路34在一转换存储阶段与一再现持续阶段之间进行切换，此部分的功能即为本发明主要的技术特征之一，将在后详述。数字模拟电流转换电路34可接收由电平移动电路32输出的数字信号，将数字数据转换为一复制电流信号，并在再现持续阶段时输出复制电流信号到一数据线39，而数据线39连续至像素40，则数据驱动电路30即依据此复制电流信号的强弱控制面板的灰度形成颜色。

请注意，在本实施例中，电平移动电路32的功能包含了图1公知技术中的锁存器的功能，在实际实施时，电平移动电路32或是锁存器的数目无须限定，可视实际情况予以增减。再者，在本实施例的数据驱动电路30中，与公知技术最大的差异即在于数字模拟电流转换电路34的技术特征，现将数字模拟电流转换电路34予以更详尽的说明，请参阅图4，图4为图3数字模拟电流转换电路34一实施例的功能方块图，图4的实施例代表在一转换存储阶段的情况。数字模拟电流转换电路34包含有一数字模拟电流转换器38、一电流存储复制模块42、一控制电路44、以及一数据线39(同于图3的数据线39)。数字模拟电流转换器38用来将一数字信号(与图3实施例相同仍为一6位的数字信号)转换为一模拟电流信号，电流存储复制模块42在此转换存储阶段内存储流通模拟电流信号所需的一预设电压，而控制电路44是电连接到数字模拟电流转换器38以及电流存储复制模块42之间，用来接收一开关信号SW，并依据此开关信号SW使数字模拟电流转换电路34在此转换存储阶段及另一再现持续阶段之间进行切换。请见图5，图5为图4数字模拟电流转换电路34的一详细实施例的示意图。数字模拟电流转换器38在图5实施例中为一电流调节式(Current-Steering)数字模拟电流转换器38，具有更大的输出阻抗，不易受到流过数字模拟电流转换器38的电流大小而影响输出电压值，而本实施例的电流存储复制模块42包含有一电容C以及多个金属氧化物半导体(Metal-Oxide Semiconductor，MOS)晶体管，其中电容C即用来存储流通模拟电流信号所需的预设电压。在提供适当外部电压源(例如Vdd，Vbias)、电流源(i，2i，...，2^N-1i)、数据输入(D1，D1，...，DN-1)、以及接地等操作条件下，数字模拟电流转换电路34可执行其相关操作。

数字模拟电流转换电路34在转换存储阶段内的操作情况请同时参阅图4及图5。当控制电路44接收到的开关信号SW处于一高电位时，数字模拟电流转换电路34处于转换存储阶段，原先经过电平移动电路32放大的数字信号经数字模拟电流转换器38处理后，输出对应的模拟电流信号，而在此转换存储阶段中，控制电路44会将通往数据线39的路径切断，并将数字模拟电流转换器38及电流存储复制模块42之间的路径接通，将模拟电流信号导通入电流存储复制模块42(如图4中代表电流方向的箭头I所示)，在图5中，此时模拟电流信号会流过电流存储复制模块42中与电压Vdd及电容C相连的P型金属氧化物半导体晶体管T及电容C，使电容C存储流通模拟电流信号所需的预设电压，也就是说，在本实施例中，预设电压为此P型金属氧化物半导体晶体管T之栅极-源极电压(Vgs)。请注意，首先，电流存储复制模块42可以金属氧化物半导体晶体管或薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)构成，亦即，预设电压亦可为P型薄膜晶体管的栅极-源极电压，实际上，本实施例中的电流存储复制模块42主要的技术特征在于保存特定的电压以供流通模拟电流信号所需，因此其他各种形式的晶体管搭配电容C或电路元件的组合亦包含在本实施例电流存储复制模块42之内，当然，随着不同的电路元件组合，要达成上述转换存储阶段的切换，控制电路44所接收的开关信号SW就不一定为本实施例所述的高电位，必须予以相对应的调整。另外，开关信号SW可如图3实施例中所述由移位寄存器36产生，亦可由另外的相关控制模块来产生。

当开关信号SW回到一低电位时，数字模拟电流转换电路34就处于再现持续阶段，数字模拟电流转换电路34在再现持续阶段内的操作情形请同时参阅图5及图6，图6为图3数字模拟电流转换电路34另一实施例的功能方块图，其代表数字模拟电流转换电路34在再现持续阶段的操作概况。图6所描述元件的功能及编码都与图4相同，而图5亦可当作图6的一详细实施例。与图4所述的转换存储阶段最大的差异在于，在控制电路44作对应的切换后(开关信号SW由高电位转换至低电位)，电流存储复制模块42会在再现持续阶段中导通一复制电流信号至数据线39(如图6中代表电流方向的箭号I所示)。当整个数字模拟电流转换电路34处于再现持续阶段时，控制电路44(所接收到的低电位的开关信号SW)会将数字模拟电流转换器38以及电流存储复制模块42之间切断，并导通复制电流信号至数据线39，以驱动与数据线39相连的像素40。复制电流信号由电流存储复制模块42先前在转换存储阶段所存储的预设电压产生，因预设电压本为响应流通模拟电流信号所需而存储，因此复制电流信号几乎相等于原先数字模拟电流转换器38产生的模拟电流信号。请注意，与转换存储阶段时所述的操作方式同理，由于各种形式的晶体管搭配电容C或电路元件的组合都包含在本发明电流存储复制模块42的技术特征内，随着不同的电路元件组合，要达成上述再现持续阶段的切换，控制电路44所接收的开关信号SW的电位就必须予以相对应的调整。

另外，图4至图6实施例中的电流方向并非绝对，例如，在再现持续阶段时的数字模拟电流转换电路34所描述的电流方向是对像素40输出电流信号(充当电流源)作说明，若将电流方向反向，亦即将本发明的数字模拟电流转换电路34充当一电流吸收器(current sink)的模拟电流源，同样含括在本发明的技术特征当中，只是此时在电路设计上就必须作相对应的置换和变化，如电路中部分的金属氧化物半导体晶体管或薄膜晶体管的型号必须作一些必要的互换(N型、P型互换)等。

最后，在实际应用时，本发明的数字模拟电流转换电路的结构可用一个数字模拟电流转换器搭配多个电流存储复制模块完成，如此一来，多个电流存储复制模块则需分别各自搭配一控制电路，每一控制电路分别电连接到数字模拟电流转换器以及其对应的电流存储复制模块之间，用来使该电流存储复制模块在转换存储阶段及再现持续阶段之间进行切换，请参阅图7，图7为本发明数字模拟电流转换电路54的另一实施例的功能方块图。本发明的数字模拟电流转换电路54的结构可用一个数字模拟电流转换器58搭配多个电流存储复制模块62a，62b，...，62j完成，且多个电流存储复制模块62a，62b，...，62j则分别各自搭配一控制电路(64a，64b，...，64j)及一数据线(59a，59b，...59j)，其操作基本原理与图4至图6的实施例相同，每一电流存储复制模块(62a，62b，...，62j其中之一)产生的复制电流信号几乎相等于数字模拟电流转换器38产生的模拟电流信号，每一电流存储复制模块(62a，62b，...62j其中之一)亦对应到一数据线(59a，59b，...，59j其中之一)，亦即，每一电流存储复制模块(62a，62b，...，62j其中之一)可在一对应的转换存储阶段内存储流通模拟电流信号所需的预设电压，并在一对应的再现持续阶段中导通预设电压产生的复制电流信号至对应的数据线(59a，59b，...，59j其中之一)中。另外，每一电流存储复制模块(62a，62b，...，62j其中之一)在转换存储阶段及再现持续阶段的切换亦依据其对应的控制电路(64a，64b，...，64j其中之一)所接收的开关信号(Swa，SWb，...，SWj其中之一)，所有这些开关信号Swa，SWb，...，SWj可由一个或多个移位寄存器(如图3的移位寄存器36)产生，亦可由另外的相关控制模块来产生。

本发明的数字模拟电流转换电路是应用在一显示器之中，而适用的显示器可为有机发光二极管显示器(organic light emitting display，OLED)、有机高分子发光二极管显示器((polymer light emitting display，PLED)、以及其他由电流驱动的显示器系统。本发明数字模拟电流转换电路包含了一电流调节式(Current-Steering)数字模拟电流转换器，并利用装设一个或多个电流存储复制模块及对应的控制电路，使其具备有电流存储及复制功能的技术特征，可在一转换存储阶段内存储一预设电压，并在一再现持续阶段中导通一稳定的灰度电流。

上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵益范围。

Claims (18)

1.一种数字模拟电流转换电路，其包含有：

一数字模拟电流转换器，用来将一数字信号转换为一模拟电流信号；

一电流存储复制模块，用来在一转换存储阶段内存储流通该模拟电流信号所需的一预设电压，并在一再现持续阶段中导通一复制电流信号到一数据线；以及

一控制电路，电连接到该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间，用来使该数字模拟电流转换电路在该转换存储阶段及该再现持续阶段之间进行切换。

2.如权利要求1所述的数字模拟电流转换电路，其中该复制电流信号几乎相等于该模拟电流信号。

3.如权利要求2所述的数字模拟电流转换电路，其中该复制电流信号由该预设电压产生。

4.如权利要求1所述的数字模拟电流转换电路，其中该电流存储复制模块包含有至少一电容以及多个金属氧化物半导体晶体管或薄膜晶体管，该预设电压为其中一晶体管的栅极-源极电压Vgs。

5.如权利要求1所述的数字模拟电流转换电路，其中该控制电路接收一开关信号，使该数字模拟电流转换电路在该转换存储阶段与该再现持续阶段之间进行切换。

6.如权利要求5所述的数字模拟电流转换电路，其中当该控制电路接收到的该开关信号处于一高电位时，该数字模拟电流转换电路处在该转换存储阶段，该控制电路会将该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间接通，将该数字模拟电流转换器产生的该模拟电流信号导通入该电流存储复制模块，该电流存储复制模块会存储流通该模拟电流信号所需的该预设电压。

7.如权利要求5所述的数字模拟电流转换电路，其中当该开关信号处于一低电位时，该数字模拟电流转换电路处于该再现持续阶段，该控制电路会将该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间切断，并导通该复制电流信号至该数据线。

8.如权利要求5所述的数字模拟电流转换电路，其中该开关信号由一移位寄存器产生。

9.如权利要求1所述的数字模拟电流转换电路，其中该数字模拟电流转换器为一电流调节式数字模拟电流转换器。

10.如权利要求1所述的数字模拟电流转换电路，其是应用于一有机发光二极管显示器、一有机高分子发光二极管显示器、以及其他以电流驱动的显示器系统中。

11.一种用于一显示器中的数字模拟电流转换电路，其包含有：

一电流调节式数字模拟电流转换器，用来将接收到的一数字信号转换为一模拟电流信号；

多个电流存储复制模块，每一电流存储复制模块用来在一对应的转换存储阶段内存储流通该模拟电流信号所需的一预设电压，并在一对应的再现持续阶段中导通一复制电流信号至该对应的数据线；以及

多个控制电路，分别电连接到该数字模拟电流转换器以及该多个电流存储复制模块之间，用来使该多个电流存储复制模块在该转换存储阶段及该再现持续阶段之间进行切换；

其中每一电流存储复制模块产生的复制电流信号几乎相等于该模拟电流信号。

12.如权利要求11所述的数字模拟电流转换电路，其中在每一电流存储复制模块中，该复制电流信号由该预设电压产生。

13.如权利要求11所述的数字模拟电流转换电路，其中每一电流存储复制模块包含有至少一电容以及多个金属氧化物半导体晶体管或薄膜晶体管，该预设电压为其中一晶体管的栅极-源极电压Vgs。

14.如权利要求11所述的数字模拟电流转换电路，其中每一控制电路对应于一电流存储复制模块，且每一控制电路接收一对应的开关信号，使对应于该控制电路的电流存储复制模块在该转换存储阶段与该再现持续阶段之间进行切换。

15.如权利要求14所述的数字模拟电流转换电路，其中当该控制电路接收到的该开关信号处于一高电位时，对应于该控制电路的电流存储复制模块处于该转换存储阶段，该控制电路会将该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间接通，将该数字模拟电流转换器产生的该模拟电流信号导通入对应于该控制电路的电流存储复制模块，该电流存储复制模块会存储流通该模拟电流信号所需的该预设电压。

16.如权利要求14所述的数字模拟电流转换电路，其中当该控制电路接收到的该开关信号处于一低电位时，对应于该控制电路的电流存储复制模块处于该再现持续阶段，该控制电路会将该数字模拟电流转换器以及该电流存储复制模块之间切断，并导通该复制电流信号至该对应的数据线。

17.如权利要求14所述的数字模拟电流转换电路，其中对应于每一控制电路的开关信号由至少一移位寄存器产生。

18.如权利要求11所述的数字模拟电流转换电路，其中该显示器为一有机发光二极管显示器、一有机高分子发光二极管显示器、以及其他由电流驱动的显示器系统。

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