TW201008130A - Digital-to-analog converter and display driving system having the same - Google Patents

Description

201008130 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一數位-類比轉換器，尤其涉及一轉換特性曲線保持線性的 數位-類比轉換器及一具有此數位-類比轉換器之顯示器驅動系統。 【先前技術】 將N位元數位資料轉換為相應類比電壓值的數位_類比轉換器 (digital-to-analogconverter’DAC)具有一轉換電壓產生電路，其產生2n個 相應於一N位元數位信號的類比電壓值。轉換電壓產生電路常規上係由複 〇 數個電阻實現，該等電阻串聯於具有一預設電壓差的兩參考電壓之間。在 複數個電阻兩端的電壓降代表轉換電壓值。 複數個類比轉換電壓值係由一開關所輸出，該開關係在連接於複數個 _聯電阻的共用節點的開關間選擇性地開啟β雖然一傳輸閘可用作開關， 為減少DAC區域’通常使用一 Ν型金屬氧化物半導體⑨J0S)電晶體或一 Ρ 型M0S電晶體。 第1圖為構成現有DAC的功能元件的電路圖。 參考第1圖’ DAC 100包括一轉換電壓產生電路no、一開關電路no 以及一顯示面板驅動部130。 轉換電壓產生電路11〇具有11個連接在兩參考電塵VGMAH和 VGMAM之間串聯的電阻R1至R11，並產生除兩參考電壓VGMAH和 VGMAM之外’在電阻R1至R11之共用節點之間降落的1〇個轉換參考電 壓V10至VI。可能會有兩參考電壓VGMAH和VGMAM係包括於轉換參 考電壓中的情況。 開關電路120具有響應16個信號D1至D16而切換的16個Ρ型開關 M0S電晶體，並在12個轉換參考電壓VGMAH、V10至VI和VGMAM 之間，藉由Ρ型開關M0S電晶體的切換操作而選擇一轉換參考電壓作為最 終電壓Αο。假設第一參考電壓VGMAH的電壓位準高於第二參考電壓 VGMAM»由於由開關MOS電晶體的開關操作所選擇的轉換參考電壓的電 壓位準和選擇過程為本領域所週知的，其描述將於此省略。 201008130 顯示面板驅動部130使用在開關電路丨2〇所選擇的最終電壓A〇，產生 實際驅動顯示面板的信號。 施加於普通MOS電晶體的閘極端子的電壓和沒極電流ip可由以下數 學式1表達。 [數學式1] iD=^Tl：^〇S-VTH) 在此’ μ指示電子或電洞的移動，（^⑽指示閘極氧化物的電容，而w 和L指示閘極的寬和長。vGS指示閘極和電晶體源極之間的電壓差。 參考數學式1，施加於MOS電晶體的閘極的閘電壓與源極端子的電壓 φ 降之間的差VGS至少大於閾值電壓Vra，以允許汲極電流ip流過。由於第1 圖所示的開關包括P型MOS電晶體’為正常切換具有最低電壓位準的第二 參考電壓VGMAM，施加於相應閘極端子D12的電壓VD12必須滿足以下數 學式2。 [數學式2]

VDn(VGMAM-VTH 電晶體的閾值電壓V τη可由以下數學式3表達。 [數學式3]

= Vm0 + -/ VBS

VlHoh示當施加於實現電晶體的基板的偏壓為〇 (零）時之閾值電 Φ 壓’而Vbs指示電晶體之主體與源極之間的電壓差。當電晶體為p型時，

VtHO代表負電壓位準，當電晶體為N型時，Vxho代表正電壓位準。由預定 製程製造電晶體後’ V TH0值不改變。 參考數學式3 ’電晶體的閾值電壓Vth取決於電晶體的主體區域和源 極區域之間的電壓差而變化，較佳地，VBS值為0。 由於P型MOS電晶體係實現於N型基板上，在相應系統所用的源極 電壓中之最高電壓施加至N型基板，意即，P型MOS電晶體之主體區域。 參考第1圖，供應電源VDD係施加至P型MOS電晶體的共用主體區域。 由於具有第1圖所示之P型MOS電晶體所切換的電壓之間最高電壓位準的 第一參考電壓VGMAH具有低於供應電源VDD的電壓位準，相應電晶體 的主體區域和源極區域之間的電壓差VBS不變為〇而具有一定大小。 201008130 在此隋'兄中’參考數學式3，可發生P型MOS電晶體的閾值電壓增加， 而開關無正常暖的航。因此，所導_缺點可能是由於將要傳輸的整 健比電麗具有預定大,】、，可能不傳輸至下-端。 【發明内容】 因此，本發明致力於解決現有技術中的問題，本發明的一目的在於提 供-，位類比轉換器，於其中穩定用侧關電晶體的元件之閾值電壓，從 而提尚數位-類比轉換特性。 本發明的另-目的在於提供-具有數位_類_換胃之顯示器驅動系

統’於其中穩定用作開關電晶體的元件關值電壓，從而提高數位·類比轉 換特性。 為達成第目的，依據本發明一特點，提供一包括一轉換電壓產生電 路和一開關電路的數位類比轉換器。該轉換電壓產生電路產生具有介於一 第參考電壓和-第二參考電壓之間的電壓位準的複數個類比轉換電壓。 該開關電路包括複數個關腦電晶體，其響應—複數個位元數位信號而 切換複數_比轉換。在該第—參考電麼、該第二參考雜以及該等 複數個類tt轉換電壓之_電祕提供至關MQS電晶義-域區域^ 為達成第一目的，依據本發明另一特點，提供一包括一轉換電壓產生 電路和一開關電路的數位·類比轉換器。該轉換電壓產生 一第-參考電壓和-第二參考電壓之間的賴轉的複數個類比ϋ於 壓。該開關電路包括複數個酬MOS電晶體，其響應一複數個位元數位信 號而切換複數個紙轉換電壓。—外部施加電壓係提供至關M〇s電晶體 的主體區域。 為獲得第二目的，依據本發明另一特點，提供一包括至少一轉換電壓 產生電路和-開關電路的顯示器驅動系統。該轉換電壓產生電路產生 具有介於―第—參考電壓和—第二參考電壓之_電壓轉的複數個類比 轉換電壓。該開關電路包括複數侧g M0S電晶體，其響應包括有將要顯 不之資訊的一複數個位元數位信號而切換複數個類比轉換電壓。在該第一 參考電μ、該第二參考電壓以及該等複數個類比轉換電壓之—電壓^ 至開關MOS電晶體的一主體區域。 、 201008130 【實施方式】 參照附圖說明’詳細地描述本發明較佳實施方式。將儘可能於圖式中 以及說明書中使用相同標號以指示相同或相似的部件。 第2圖為本發明第一實施例中構成DAC的功能元件的電路圖。 參考第2圖’於構成DAC200的複數個開關MOS電晶體的主體區域 上施加一第一參考電壓VGMAH，其它連接關係與傳統DAC結構相同。本 發明的該特點係與施加使用於DAC且在DAC令最高的供應電源VDD於第 1圖所示之複數個傳統開關MOS電晶體的主體區域的情況相比較。 P型MOS電晶體實現於一 N型基板上，於該情況中一最高供應電壓 ® 施加於該基板上。相反地’ N型MOS電晶體實現於一 p型基板上，於該情 況中一最低供應電壓施加於該基板上。在CMOS製程中，產生至少一井。 當井為N型時，P型MOS電晶體實現於井中，在相反的情況下，n型]VIOS 電晶體形成於井中。在此可能形成兩井，從而P型MOS電晶體實現於N 型井中且N型MOS電晶體實現於P型井中，因此，根據開關M〇s電晶體 的類型，不僅可形成N型井或P型井，亦可形成雙井。 由於在此考量P型開關MOS電晶體，將描述n型井。P型MOS電晶 體常規上係實現於N型井中’且一最高供應電壓施加於該井。參考第2圖， 施加該第一參考電壓VGMAH。該第一參考電壓VGMAH係連接至複數個 參 串聯電阻的陣列一端，具有一高於連接至複數個電阻的陣列另一端的一第 二參考電壓VGMAM的電壓位準。 第3圖為本發明第二實施例中構成DAC 300的功能元件的電路圖。 第4圖為本發明第三實施例中構成DAC 400的功能元件的電路圖。 第5圖為本發明第四實施例中構成DAC 500的功能元件的電路圖。 第6圖為本發明第五實施例中構成DAC 600的功能元件的電路圖。 在第3圖所示的第二實施例中，一第一參考電壓VGMAH在經緩衝器 340緩衝後施加至p型M〇s電晶體的主體。 在如第4圖所示的第三實施例中，施加於1>型]^〇§電晶體的主體的電 壓Vext係由DAC 400的外部所供應。 在第5圖所示的第四實施例中，由外部所提供的電壓Vext在經緩衝器 201008130 540緩衝後施加至p型M〇s電晶體的主體。 在如第6 _示的第五實施财，位於第—參考電壓vgmah和第二 參考電壓VGMAM之間的複數個類比轉換電壓之一係施加至p型M〇s電 晶體的主體。 於第3圖至6所示的實施例中所做的說明係關於施加至實現p型M〇s 電晶體的N型种的電壓。熟悉此項技術之人士當可將說财内容應用於 將N里MOS電晶體用作開關元件的情況。如此，該第二參考電壓副^ 或位於該第—參考電壓奶丽和該第二參考電壓VGMAM之間的複數個 類比轉換電壓之一將會施加至p型井。

第7圖為由第1圖所示傳統DAC輸出的γ曲線圖。 第7圖帽示的輸出γ曲線圖代表，在DAC 的供應電源為 12V以及該第-參考電壓VGMAH為5 5V時，所執行的電腦模擬結果。如 上所述，由於施加至開關電晶體的主體區域的電壓與第一參考電壓 ^ΜΑΗ_電壓差（6·5ν=12ν_5·5ν)，轉換财不發生㈣線的中間區 域0 第8圖為由本發明DAC輸出的丫曲線圖。 輸出Y曲線圖代表，在與第7 __條件下所執行 ϊίΓϋίΐ察覺，轉㈣線自該制關電晶_閾值電堡 稳疋起，維持線性。 算至Λ6圖中所示之顯示面板驅動部130至630,取得本發明的該 DAC揭似祕動祕的情況。餅包括於顯㈣驅動系統中的 DAC刼作為所屬技術人員所熟知，故在此省略其描述。 優點 如以上域可知’本發明提供了具有雜_位類轉麟徵曲線的 之說 m * 佳實關縣㈣之技麟魏行具體·^ 月唯熟,《此項技術之人士當可在 進行變更、添加以及取代，神m α卿卿、町對本發明 申請專利範_界定之範科Γ更 及取代’ f應涵蓋於如下 201008130 【圖式簡單說明】 以下配合附圖’將詳細描述而更清晰地理解本發明的上述或其它目的、特 徵和優點。 第1圖為構成現有DAC的功能元件的電路圖； 第2圖為本發明第一實施例中構成DAC的功能元件的電路圖； 第3圖為本發明第二實施例中構成DAC的功能元件的電路圖； 第4圖為本發明第三實施例中構成DAC的功能元件的電路圖； 第5圖為本發明第四實施例中構成DAC的功能元件的電路圖； 第6圖為本發明第五實施例中構成DAC的功能元件的電路圖； 第7圖為由第1圖所示傳統DAC輸出的γ曲線圖；以及 第8圖為由本發明DAC輸出的γ曲線圖。

【主要元件符號說明】 100 DAC 110 轉換電壓產生電路 120 開關電路 130 顯示面板驅動部 200 DAC 230 顯示面板驅動部 300 DAC 330 顯示面板驅動部 340 緩衝器 400 DAC 430 顯示面板驅動部 500 DAC 530 顯示面板驅動部 540 緩衝器 600 DAC 630 顯示面板驅動部 Αο 最終電壓 201008130 D1〜D16信號 R1〜R11電阻 VI〜V10轉換參考電壓 VDD 供應電源 VGMAH第一參考電壓 VGMAM第二參考電壓 Vext 電壓

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Claims (1)

1. 201008130 七、申請專利範園： ι_ 一種數位-類比轉換器，包括： —-轉換電壓產生電路，其係設置為產生具有介於—第—參考電壓和一第 二^考電壓之間的電驗準的複數個類比轉換電壓 :以及 一開關電路，其包括複數個開關金屬氧化物半導體(MOS)電晶體，該等 = MOS電晶轉應-複數値元數健躺碰料複數個類比轉換 其中’在該第一參考電壓、該第二參考電壓與該等複數個類比轉換電壓 之一電壓係提供至該等開關MOS電晶體的一主體區域。 φ ^ 2. 如申st專纖圍第i項騎縫位__轉換^，其巾該開關電路包括一 由N型開關MOS電晶體所組成之N型開關區塊以及一由p型開關M〇s 電晶體所組成之P型開關區塊的至少其中之一。 3. 如^請專利範圍第2項所述的触_類比轉換器’其中該第一參考電堡具 有一尚於該第二參考電壓的電壓位準，該第二參考電壓係施加至構成該n 型開關區塊的該等N鋼關MOS電晶體的該主體區域，而該第-參考電壓 係施加至構成該P型開關區塊的該等p型開關M〇s電晶體的該主體區域。 〇 4. 一種數位-類比轉換器，包括： 一轉換電壓產生電路，其係設置為產生具有介於一第一參考電壓和一第 二參考電壓之間的電壓位準的複數個類比轉換電壓；以及 一開關電路，其包括複數個開關]V[0S電晶體，該等開關M0S電晶體響 應一複數個位元數位信號而切換該等複數個類比轉換電壓， 其中，一外部施加電壓係提供至該等開關M〇s電晶體的一主體區域。 5. —種顯示器驅動系統，包括： 至少一轉換電壓產生電路’其係設置為產生具有介於一第一參考電壓和 一第二參考電壓之間的電壓位準的複數個類比轉換電壓；以及 至少一開關電路，其包括複數個開關MOS電晶體，該等開關MOS電晶 201008130 體響應包括有將要顯示之資訊的一複數個位元數位信號而切換該等複數個 類比轉換電壓， 其中’在該第一參考電壓、該第二參考電壓與該等複數個類比轉換電壓 之一電壓係提供至該等開關MOS電晶體的一主體區域。 6.如申請專利範圍第5項所述的顯示器驅動系統，其中該開關電路包括一 由N型開關MOS電晶體所組成之n型開關區塊以及一由p型開關M〇s 電晶體所組成之P型開關區塊的至少其中之一。 0 7·如申請專利範圍第6項所述的顯示器驅動系統，其中該第一參考電壓具 有一咼於該第二參考電壓的電壓位準，該第二參考電壓係施加至構成該N 型開關區塊的該等N型開關MOS電晶體的該主體區域，而該第一參考電壓 係施加至構成該P型開關區塊的該等p型開關M〇s電晶體的該主體區域。 8.如申請專利範圍第5項所述的顯示器驅動系統，進一步包括： 一顯不面板驅動部，其係設置為產生一相應於由該開關電路所輸出的一 類比轉換電壓的顯示面板驅動信號。 9. 如申請專利範圍第5項所述的顯示器驅動系統，其中在該第一參考電 屋、該第二參考電壓與該等複數個類轉換Μ之-電壓係在經_緩衝器 緩衝後提供至該等開關MOS電晶體的該主體區域。 10. 如申請專利範圍第5項所述的顯示器驅動系統，其中具有 壓的一電壓位準、該第二參考電壓的一電壓位準或介於玆一 該第二參考電紅_一電壓辦的—主 ，考電壓和 的該主體區域，而該主體偏壓係由該顯示器_纽外部關電晶體