JP4012215B2 - デジタル/アナログコンバータおよびこれを利用したディスプレイ - Google Patents

デジタル/アナログコンバータおよびこれを利用したディスプレイ Download PDF

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Description

本発明は、デジタル/アナログコンバータに関し、特に、電流駆動型の温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータに関するものである。
有機発光ダイオード(Organic light emitting diode = OLED)ディスプレイは、近年発展の目覚しいフラットディスプレイの1つである。有機発光ダイオードの輝度は流れる電流の大きさに比例するため、電流の大きさが直接、OLEDディスプレイの表示均一性に影響する。よって、ディスプレイ内の電流駆動の構成に改善を加えれば、表示均一性も改善を得ることとなる。このことから電流駆動型デジタル/アナログコンバータの優劣は、電流出力の質、ひいては画質に直に影響を与える。例えば、温度計コード(thermometer code)を用いたデジタル/アナログコンバータは、電流駆動型のコンバータであり、応答が早く、電流出力の精度が高いといった長所を有している。よって、このタイプの電流式デジタル/アナログコンバータを利用すれば、理想的な電流出力を得ることが可能になる。しかし、この種の回路には、各電流源がオンとなっている時間、つまり作動時間(operational duration)にバラツキがあるという欠点がある。具体的には以下のとおりである。
図1A〜図1Dは、従来技術による4−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの電流出力を説明する図である。図1A〜1Dにおけるデジタル入力データは、(0000)、(0001)、(1000)および(1111)である。図中、電流を出力すべくオンとされた電流源には影を付けてある。図1A〜1Dを見れば分かるように、デジタル入力データが(0000)である場合を除いて、電流源101は常にオン状態にあり、一方、デジタル入力データが(1111)である場合を除いて、電流源116は常にオフ状態にある。このような従来技術による電流駆動の構成において、電流源101を形成する薄膜トランジスタは、電流ストレス(current stress)の影響を最も受け易く、こうした事態は、デバイス性能の劣化、およびデジタル/アナログコンバータの誤動作を招いてしまう。
図2Aは、6−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータを説明する概略図である。この温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータは、デジタルデータ入力手段B1〜B6、行デコーダ手段202、列デコーダ204および電流セルアレイ206から構成されている。デジタルデータ入力B1〜B6は、6−ビットデジタル入力データの最下位ビット(LSB)から最上位ビット(MSB)までをそれぞれ表わしている。行デコーダ202は、ビットB1〜B3をデコードし、信号C1〜C7を出力する。列デコーダ204は、ビットB4〜B6をデコードし、信号R2〜R8を出力する。R1は、所定の高電圧レベルであり、一方、C8およびR9は、所定の低電圧レベルである。電流セルアレイ206は、64個の電流セルA(1,1)〜A(8,8)からなっている。図2Bに示されるように、各電流セルA(1,1)〜A(8,8)は、カレントミラーCMRおよび論理ゲートLGをそれぞれ有している。論理ゲートLGは、C_Nで示される信号C1〜C8のうちの1つと、R_NおよびR_N+1で示される信号R1〜R9のうちの2つとを受け取ってから、カレントミラーCMRのオン/オフを制御すべく論理信号を出力する。
次に、6ビット−デジタル入力データ(011110)を例に挙げて、図2Aに示される電流セルアレイ206の動作を説明する。図において影を付けた30個の電流セルはオンであり、他のセルはオフであって電流を出力していない。図1についてした説明から理解されるように、電流セルA(1,1)は、最も頻繁にオンとされるセルである。言い換えれば、電流セルA(1,1)は、電流ストレスを最も頻繁に受けるセルであるということができる。このような状況で動作を続ければ、結果としてデバイス特性が劣化し、ひいては電流が正常に出力されなくなってしまう。
米国特許第6359467号明細書 米国特許第6567304号明細書 台湾公告第529299号公報 台湾公告第466870号公報
上述の問題に鑑みて、本発明の目的は、各電流セルの作動時間(operational duration)を略均一にすることで、電流ストレスによる影響を低減して薄膜素子の寿命を延長させることのできる、温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータを提供することにある。
本発明は、デジタルデータ入力手段、前記デジタルデータ入力に電気的に接続する行デコーダ、前記デジタルデータ入力に電気的に接続する列デコーダ、前記行デコーダに電気的に接続する行再配列回路(column re−queuing circuit)、前記列デコーダに電気的に接続する列再配列回路(row re−queuing circuit)、および、前記行再配列回路と前記列再配列回路に電気的に接続する複数の電流セル、から構成されるデジタル/アナログコンバータに関する。
前記行再配列回路および前記列再配列回路が、対応する行デコード化データおよび列デコード化データのビットの順序を逆にする双方向回路であることが好ましい。
各前記電流セルが電流源および内部論理ゲートをそれぞれ備え、前記内部論理ゲートは、前記行再配列回路から行再配列デコード化データを受け取って、前記電流源のオン/オフを制御すべく論理信号を供給するように構成されていることが好ましい。
前記行再配列デコード化データのスイッチングを行って、対応する前記電流セルにおける前記内部論理ゲートを制御するスイッチモジュールをさらに備えることが好ましい。このスイッチモジュールが、前記電流セルおよび前記行再配列回路に電気的に接続されることが好ましい。さらに、前記スイッチモジュールに電気的に接続するスイッチ信号発生器を備えることが好ましい。
各電流セルは、電流源および内部論理ゲートをそれぞれ備え、前記内部論理ゲートは、前記列再配列回路から列再配列デコード化データを受け取って、前記電流源のオン/オフを制御すべく論理信号を供給するように構成されていることが好ましい。前記列再配列デコード化データのスイッチングを行って、対応する前記電流セルにおける前記内部論理ゲートを制御するスイッチモジュールをさらに備えることが好ましい。このスイッチモジュールが、前記電流セルおよび前記列再配列回路に電気的に接続されることが好ましい。さらに、スイッチモジュールに電気的に接続するスイッチ信号発生器を備えることが好ましい。 そして、電流セルがマトリクス状に配列していることが好ましい。
また、本発明は、複数の画素が形成されたパネル、前記画素の各列を順次駆動するように構成されたスキャンドライバ、および、前記画素の各行にデータ信号を供給するように構成された、請求項1に記載のデジタル/アナログコンバータを備えるデータドライバ、から構成されるディスプレイに関する。
さらに、本発明は、デジタル入力をアナログ出力に変換するデジタル/アナログ変換方法であって、行および列デジタル入力データを供給する工程、前記行および列デジタル入力データをデコードして行デコード化データおよび列デコード化データを供給する工程、前記行および列デコード化データを並び替えて、行再配列デコード化データおよび列再配列デコード化データとする工程、ならびに、前記行または列再配列デコード化データに基づき、異なる周期ごとにそれぞれ所定の順序で複数の電流セルをスイッチングする工程、からなり、全ての前記周期に対応する前記順序が全て同じではないデジタル/アナログ変換方法に関する。
複数の電流セルをスイッチングする工程が、前記電流セルを、第1の周期に第1の順序でオンにし、かつ、第2の周期には第2の順序でオンにする工程をさらに含むことが好ましい。前記第1の順序と前記第2の順序とが逆であることが好ましい。また、前記第1の順序と前記第2の順序とが異なっていることが好ましい。前記電流セルを制御すべく、前記再配列デコード化データに基づいて論理信号を供給する工程をさらに含むことが好ましい。
本発明に係るデジタル/アナログコンバータによれば、OLEDディスプレイの垂直スタートパルスSTVと水平スタートパルスSTHを利用してスイッチ信号を作ることができ、このスイッチ信号により、行デコーダと列デコーダの出力データを並び替えることが可能となるため、デジタル/アナログコンバータにおける各電流セルの作動時間が略等しいものとなって、回路の寿命が延長されるという効果が奏されると共に、デジタル/アナログコンバータの出力精度と信頼性が向上する。
本発明における、一の実施形態によるデジタル/アナログコンバータは、デジタルデータ入力手段、行デコーダ、列デコーダ、再配列回路(re−queuing circuit)および複数の電流セルから構成される。デジタルデータ入力はデジタル入力データを受け取る。デコーダは、該デジタル入力データをデコードしてデコード化データ(decoded date)を生成する。再配列回路は、該デコード化データのビットの順序を変更してから再配列データ(re−queued date)を出力する。各電流セルは、電流源と内部論理ゲートをそれぞれ備えており、内部論理ゲートは、該再配列データに基づいて、電流源に電流を出力させるか否かを決定する。
また、この実施形態によるディスプレイはOLEDディスプレイであり得、画素アレイ、スキャンドライバおよびデータドライバを備えてなる。スキャンドライバは、画素アレイにおける所定の画素の列を順次オンにする。データドライバは、デジタル/アナログコンバータを備える。該デジタル/アナログコンバータは、デジタルデータ入力、行デコーダ、列デコーダ、行または列の再配列回路および複数の電流セルから構成される。デジタルデータ入力は、行または列デジタル入力データを受け取る。行または列デコーダは、該行または列デジタル入力データをデコードして行または列デコード化データを生成する。行または列の再配列回路は、該行または列デコード化データにおけるビットの順序を変更してから、行または列再配列データを出力する。各電流セルは、電流源と内部論理ゲートをそれぞれ備えており、内部論理ゲートは、該行または列再配列データに基づいて、電流源に電流の出力を行わせるか否かを決定する。
本発明に係るデジタル/アナログコンバータによれば、OLEDディスプレイの垂直スタートパルスSTVと水平スタートパルスSTHを利用してスイッチ信号を作ることができ、行デコーダおよび列デコーダによって生成された出力データを、このスイッチ信号に基づいて再配列することが可能となる。これによって、デジタル/アナログコンバータにおける各電流セルの作動期間(operational duration)が略均一になり、ひいては回路の寿命延長を図ることができると共に、デジタル/アナログコンバータの出力精度および信頼性も高まる。
図3に示すのは、本実施形態によるデジタル/アナログコンバータの概略図である。このデジタル/アナログコンバータは、デジタルデータ入力B1〜B6、行デコーダ302、列デコーダ304および電流セルアレイ306、スイッチ信号発生器308、列再配列回路(row re−queuing circuit)310、行再配列回路(column re−queuing circuit)311、第1の論理ゲート312、第2の論理ゲート313、およびスイッチモジュール314から構成される。デジタルデータ入力B1〜B6は、6−ビット入力データの最下位ビット(LSB)から最上位ビット(MSB)をそれぞれ表わしている。行デコーダ302は、行デジタル入力データであるビットB1〜B3をデコードして、行デコード化データである信号C1〜C7を出力する。列デコーダ304は、列デジタル入力データであるビットB4〜B6をデコードして、列デコード化データである信号R2〜R8を出力する。図3Aにおいて、R1は所定の高電圧レベルであり、C8およびR9は所定の低電圧レベルであってここではグランドで示してある。
スイッチ信号発生器308は、入力信号STXを受け取る。この入力信号STXは垂直スタートパルスSTVまたは水平スタートパルスSTHのいずれかであり得る。そして、スイッチ信号発生器308の出力する信号は、相補信号(complementary signal)Bi_dirおよびXBi_dirである。列再配列回路310および行再配列回路311は、この信号Bi_dirにより制御される。これら再配列回路の主な機能は、信号Bi_dirに基づいて信号C1〜C8およびR1〜R9を並び替えてから、行再配列デコード化データであるC1’〜C8’、および列再配列デコード化データであるR1’〜R7’を出力することである。より明確に言うと、列再配列回路310と行再配列回路311は、信号Bi_dirに基づいて信号C1〜C8およびR1〜R9の順序を逆にする双方向回路(bi−directional circuit)である。スイッチモジュール314は、信号Bi_dirおよびXBi_dirに制御されるスイッチSW−1〜SW−8からなる。スイッチSW−2〜SW−7の各々は、信号Bi_dirに基づき、信号R1’〜R7’のうち2つの信号をスイッチングしてから、そのスイッチングされた信号を、2列目から7列目の電流セルにおける内部論理ゲートに供給する。同じように、スイッチSW−1は、信号Bi_dirに基づいて、信号R1’および第1の論理ゲート312の出力信号をスイッチングしてから、そのスイッチングされた信号を、1列目の電流セルにおける内部論理ゲートに供給し、スイッチSW−8は、信号Bi_dirに基づいて、信号R7’および第2の論理ゲート313の出力信号をスイッチングしてから、そのスイッチングされた信号を、8列目の電流セルにおける内部論理ゲートに供給する。また、スイッチモジュール314は、行再配列回路311および電流セルアレイに接続されていてもよい。第1の論理ゲート312は、信号Bi_dirを受け取ってから、スイッチSW−1に所定の信号を出力する。また、第2の論理ゲート313は、信号Bi_dirを受け取ってから、スイッチSW−8の別な信号を出力する。
電流セルアレイ306は、64個のユニット電流セルA(1,1)〜A(8,8)からなっている。各電流セルA(1,1)〜A(8,8)は、図3Bに示されるように、カレントミラーCMRおよび内部論理ゲートLGをそれぞれ備える。このうち内部論理ゲートLGは、スイッチのうちの1つに与えられた2つのスイッチングされた信号と、行再配列回路311に与えられた出力信号C1’〜C8’のうち1つの信号とを受け取って、カレントミラーCMRのオン/オフを制御すべく論理信号を出力する。
なお、本発明の実施形態によるデジタル/アナログコンバータの入力は、6−ビットの信号に限定されることはないという点に注意されたい。さらに、電流セルがアレイ状に配置されていなくても構わない。
図4Aに示すのは、各信号の出力波形シミュレーション図である。V(STH)は水平スタートパルスの電圧を、V(BI_DIR)はスイッチ信号発生器により生成された信号Bi_dirの電圧を、V(B1)〜V(B6)は、6−ビットデジタル入力データの電圧を、V(C_1)〜V(C_7)およびV(R_1)〜V(R_7)は、行再配列回路310と列再配列回路311とによってそれぞれ生成された再配列デコード化データの電圧を表わす。水平スタートパルスによって規定される各周期において、再配列デコード化データのスイッチング順序はそれぞれそれぞれ異なっている。その結果として、アナログ電流出力が図4Bに示すとおりとなる。周期Aにおいて、V(BI_DIR)が高電圧レベルであるときに、電流セルアレイにおける電流セルは、実線の矢印で示される順序でオンになる。また、周期Bにおいて、V(BI_DIR)が低電圧レベルであるときに、電流セルアレイにおける電流セルは、破線の矢印で示される順序でオンになる。このようであるので、デジタル/アナログコンバータにおける各電流セルの作動時間(operational duration)を略均一にできることとなる。したがって、電流ストレスが薄膜素子に与える影響が低減されて、回路寿命の延長が図られる。
図5に示すのは、本実施形態によるディスプレイである。ディスプレイ500は、画素アレイ510、スキャンドライバ520、およびデータドライバ530を含んでいる。より具体的に言うと、ディスプレイ500はOLEDディスプレイであり得る。スキャンドライバ520は、画素アレイ510における画素の列を順次オンにするものである。データドライバ530は、デジタル/アナログコンバータ540を備えている。このデジタル/アナログコンバータは、図3AおよびBで示したのと同じものであって、デジタルデータ入力、行デコーダ、列デコーダ、再配列回路および複数の電流セルから構成される。デジタルデータ入力はデジタル入力データを受け取る。デコーダは該デジタル入力データをデコードしてからデコード化データを生成する。再配列回路は該デコード化データにおけるビットの順序を変更して再配列デデータを出力する。各電流セルは電流源と内部論理ゲートをそれぞれ含んでおり、内部論理ゲートは、該再配列データに基づいて、電流源に電流を出力させるか否かを決定する。
本発明の実施形態によるデジタル/アナログコンバータによれば、OLEDディスプレイの垂直スタートパルスSTVと水平スタートパルスSTHを利用してスイッチ信号を作ることができ、このスイッチ信号により、行デコーダと列デコーダの出力データを再配列することが可能となる。これによって、デジタル/アナログコンバータにおける各電流セルの作動時間が略均一となり、回路の寿命が延長されるという効果が奏される。また、本発明の実施形態によるデジタル/アナログコンバータによれば、出力の精度と信頼性の向上も達成される。
本発明を好ましい実施形態によって以上のように開示したが、これは本発明を限定しようとするものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて変更および修飾を施すことができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義されたものが基準とされる。
従来技術による4−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの電流出力を説明する図である。 従来技術による4−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの電流出力を説明する図である。 従来技術による4−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの電流出力を説明する図である。 従来技術による4−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの電流出力を説明する図である。 従来技術による6−ビットの温度計コードを用いたデジタル/アナログコンバータの概略図である。 図2Aにおける電流セルの構成図である 本発明の1実施形態によるデジタル/アナログコンバータの概略図である。 図3Aにおける電流セルの構成図である。 各種信号の出力波形シミュレーション図である。 図4Aにおける信号に対応するアナログ電流出力を示す図である。 本発明の1実施形態によるデジタル/アナログコンバータを備えたディスプレイを示す概略図である。
符号の説明
302 行デコーダ
304 列デコーダ
306 電流セルアレイ
308 スイッチ信号発生器
310 列再配列回路
311 行再配列回路
312 第1の論理ゲート
313 第2の論理ゲート
314 スイッチモジュール
CMR カレントミラー
LG 論理ゲート
V(STH) 水平スタートパルス信号の電圧
V(BI_DIR) スイッチ信号発生器により生成された信号Bi_dirの電圧
V(B1)〜V(B6) デジタル入力データの電圧
V(C_1)〜V(C_7) 再配列回路によって生成された行再配列デコード化信号の電圧
V(R_1)〜V(R_7) 再配列回路によって生成された列再配列デコード化信号の電圧
500 ディスプレイ
510 画素アレイ
520 スキャンドライバ
530 データドライバ
540 デジタル/アナログコンバータ

Claims (13)

  1. デジタルデータ入力手段、
    前記デジタルデータ入力手段に電気的に接続する行デコーダ、
    前記デジタルデータ入力手段に電気的に接続する列デコーダ、
    前記行デコーダに電気的に接続する行再配列回路(column re−queuing circuit)、
    前記列デコーダに電気的に接続する列再配列回路(row re−queuing circuit)、および、
    前記行再配列回路と前記列再配列回路とに電気的に接続する複数の電流セル、
    から構成され
    前記行再配列回路および前記列再配列回路が、対応する行デコード化データおよび列デコード化データのビットの順序を、周期的に逆に変更する双方向回路(bi−direction circuit)であることを特徴するデジタル/アナログコンバータ。
  2. 前記電流セルが電流源および内部論理ゲートをそれぞれ備え、
    前記内部論理ゲートは、前記行再配列回路から行再配列デコード化データを受け取って、前記電流源のオン/オフを制御すべく論理信号を供給するように構成されている請求項1に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  3. 前記行再配列デコード化データのスイッチングを行って、対応する前記電流セルにおける前記内部論理ゲートを制御するスイッチモジュールをさらに備える請求項2に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  4. 前記スイッチモジュールが、前記電流セルおよび前記行再配列回路に電気的に接続される請求項3に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  5. 前記スイッチモジュールに電気的に接続するスイッチ信号発生器をさらに備える請求項4に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  6. 前記電流セルが電流源および内部論理ゲートをそれぞれ備え、
    前記内部論理ゲートは、前記列再配列回路から列再配列デコード化データを受け取って、前記電流源のオン/オフを制御すべく論理信号を供給するように構成されている請求項1に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  7. 前記列再配列デコード化データのスイッチングを行って、対応する前記電流セルにおける前記内部論理ゲートを制御するスイッチモジュールをさらに備える請求項6に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  8. 前記スイッチモジュールが、前記電流セルおよび前記列再配列回路に電気的に接続される請求項7に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  9. 前記スイッチモジュールに電気的に接続するスイッチ信号発生器をさらに備える請求項8に記載のデジタル/アナログコンバータ。
  10. 前記電流セルがマトリクス状に配列している請求項1〜請求項9いずれかに記載のデジタル/アナログコンバータ。
  11. 複数の画素が形成されたパネル、
    前記画素の各列を順次駆動するように構成されたスキャンドライバ、および、
    前記画素の各行にデータ信号を供給するように構成された、請求項1〜請求項10いずれかに記載のデジタル/アナログコンバータを備えるデータドライバ、
    から構成されることを特徴とするディスプレイ。
  12. デジタル入力をアナログ出力に変換する方法であって、
    行および列デジタル入力データを供給する工程、
    前記行および列デジタル入力データをデコードして行デコード化データおよび列デコード化データを供給する工程、
    前記行および列デコード化データを並び替えて、行再配列デコード化データおよび列再配列デコード化データとする工程、ならびに、
    前記行または列再配列デコード化データに基づき、異なる周期ごとにそれぞれ所定の順序で複数の電流セルをスイッチングする工程、からなり、
    前記複数の電流セルをスイッチングする工程が、前記電流セルを、第1の周期に第1の順序でオンにし、かつ、第2の周期には第2の順序でオンにする工程を含み、
    前記行再配列デコード化データとする工程および前記列再配デコード化データとする工程を、周期的に行うことにより、前記第1の順序と前記第2の順序とが逆であることを特徴とするデジタル/アナログ変換方法。
  13. 前記電流セルを制御すべく、前記再配列デコード化データに基づいて論理信号を供給する工程をさらに含む請求項12に記載のデジタル/アナログ変換方法。
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