TW202348085A - 取樣保持電路及其驅動電路 - Google Patents

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Abstract

一種取樣保持電路，包含有一類比數位轉換器、一暫存器及一數位類比轉換器。該類比數位轉換器用來接收一輸入訊號並將該輸入訊號轉換為一數位碼。該暫存器耦接於該類比數位轉換器，用來儲存該數位碼。該數位類比轉換器耦接於該暫存器，用來將該數位碼轉換為一輸出訊號。

Description

取樣保持電路及其驅動電路
本發明係指一種實現於驅動電路的取樣保持（Sample and Hold）電路，尤指一種實現於可用來驅動發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板之驅動電路的取樣保持電路。
相較於傳統大尺寸的驅動積體電路而言，用於驅動發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板的微型積體電路（mini Integrated Circuit，mini-IC）具有許多競爭優勢，因而逐漸從市場上興起。微型積體電路具有較小的尺寸和較低的整合度，可減緩過熱問題，使得面板上的發光二極體更不易受到積體電路發熱的影響。此外，相較於傳統高整合度的積體電路而言，微型積體電路具有更精簡的結構，較為容易實現。一般來說，一微型積體電路可被設定具有4個輸出接腳，用來提供4個輸出電流予發光二極體，例如用於面板上的4行發光二極體畫素。因此，可將複數個微型積體電路設置於基板上（如玻璃基板或印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）），用以共同控制一發光二極體面板。
考慮到微型積體電路的成本問題，微型積體電路的接腳數量應愈少愈好。習知可提供4個輸出電流的微型積體電路包含有4個資料輸入接腳、1個積體電路啟動控制接腳、4個通道關閉接腳、4個電流輸出接腳、2個電源供應接腳、以及3個接地接腳，其接腳總數為18個。其中，必要的輸入輸出接腳及控制接腳數量為13個，其仍然存在改善空間。
除此之外，微型積體電路可採用取樣保持（Sample and Hold）電路來取樣並放大輸入電流資料，以產生提供予發光二極體面板的輸出電流，而用來提供輸出電流的取樣保持電路通常是利用電流鏡（Current Mirror）來放大／產生電流。
因此，本發明之主要目的即在於提出一種新式的取樣保持（Sample and Hold）電路，可實現於用來驅動發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板之一微型積體電路（mini Integrated Circuit，mini-IC）。
本發明之一實施例揭露一種取樣保持電路，其包含有一類比數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）、一暫存器及一數位類比轉換器（Digital-to-Analog Converter，DAC）。該類比數位轉換器用來接收一輸入訊號並將該輸入訊號轉換為一數位碼。該暫存器耦接於該類比數位轉換器，用來儲存該數位碼。該數位類比轉換器耦接於該暫存器，用來將該數位碼轉換為一輸出訊號。
本發明之另一實施例揭露一種驅動電路，其包含有複數個取樣保持電路。該複數個取樣保持電路中的每一取樣保持電路包含有一類比數位轉換器、一暫存器及一數位類比轉換器。該類比數位轉換器用來接收一輸入訊號並將該輸入訊號轉換為一數位碼。該暫存器耦接於該類比數位轉換器，用來儲存該數位碼。該數位類比轉換器耦接於該暫存器，用來將該數位碼轉換為一輸出訊號。
第1圖為一顯示系統10之示意圖。顯示系統10包含有一驅動電路100、一控制器102及一顯示面板104。驅動電路100可實現於一積體電路（Integrated Circuit，IC）中（如微型積體電路（mini-IC，或稱微型驅動積體電路）），用來驅動顯示面板104顯示畫面。控制器102可以是一影片提供者或時序控制器，用來產生電流資料作為影片資料。顯示面板104可以是一發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板，其包含有複數個發光二極體畫素，用來從驅動電路100接收電流並接收一電源供應電壓VDD以產生影像。本領域具通常知識者應了解，發光二極體面板僅為顯示面板104的一種範例，且顯示面板104可以是任何類型。需注意，顯示面板104可包含數百或數千行的發光二極體畫素，其受控於多個驅動電路。為求簡潔，第1圖之實施例僅繪示一個驅動電路100以及4行發光二極體畫素。
詳細來說，驅動電路100具備驅動4個通道的能力，亦即驅動4行發光二極體畫素。驅動電路100可從控制器102接收輸入電流資料DATA_1～DATA_4，接著放大輸入電流資料DATA_1～DATA_4以產生欲輸出至顯示面板104的輸出電流LED_1～LED_4。驅動電路100的電流輸出受控於多個控制訊號，例如一積體電路啟動控制訊號（GATE）及通道關閉訊號（OFF_1～OFF_4），該些訊號亦來自於控制器102。通道關閉訊號OFF_1～OFF_4可分別控制4個輸出通道的啟動。在部分實施例中，通道關閉訊號OFF_1～OFF_4可由通道啟動訊號來取代，其亦可實現類似的控制方式。積體電路啟動控制訊號GATE可控制整體驅動電路100的啟動。舉例來說，當積體電路啟動控制訊號GATE等於0時，輸出電流LED_1～LED_4的輸出皆關閉；而當積體電路啟動控制訊號GATE等於1時，部分輸出電流LED_1～LED_4的輸出可在相對應通道關閉訊號OFF_1～OFF_4等於0的情況下開啟，同時其它輸出電流LED_1～LED_4在相對應通道關閉訊號OFF_1～OFF_4等於1的情況下關閉。
第2圖繪示一驅動電路200的一通道之詳細實施方式，其用來放大一輸入電流I IN以產生一輸出電流I OUT。驅動電路200的通道包含有一電流鏡（Current Mirror）202、一電容C1、一或二個取樣開關器SAMP、一輸出啟動開關器OEN、以及二電晶體T1及T2。電晶體T1及T2亦可視為電流鏡202中的元件，用來複製並放大輸入電流I IN以產生輸出電流I OUT，其中電晶體T1及T2的尺寸可用來決定放大比例。輸入電流I IN可在取樣開關器SAMP開啟時進行接收並取樣。電容C1耦接於電流鏡202，可用來儲存對應於輸入電流I IN的電荷，以實現取樣保持功能。當輸出啟動開關器OEN開啟時，即可輸出輸出電流I OUT。
然而，由於電流鏡202中的電路元件（如電晶體T1及T2）存在訊號洩漏（Signal Leakage）的問題，在取樣開關器SAMP關閉之後的保持期間內，電容C1儲存的電荷會逐漸下降，導致輸出電流I OUT無法維持在準確的數值而產生衰減。若保持期間更長的情況下，輸出衰減將更為嚴重，如第3圖所示。
為解決上述問題，本發明提出了一種以數位形式來取樣及保持輸入電流的方法，其中，取樣到的電流可轉換為數位碼以進行儲存，儲存的數位碼將不受到訊號洩漏問題的影響。因此，當取樣開關器關閉之後，輸出電流仍可維持在預定的準位上持續輸出，且具有無限長的保持期間，有利於高亮度應用下的發光時間延展。
第4圖為本發明實施例一取樣保持（Sample and Hold）電路400之示意圖。取樣保持電路400可包含在用來驅動發光二極體面板的驅動電路中，如第1圖之驅動電路100。如第4圖所示，取樣保持電路400包含有一類比數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）402、一暫存器404及一數位類比轉換器（Digital-to-Analog Converter，DAC）406。類比數位轉換器402可接收一輸入訊號IN，並將輸入訊號IN轉換為一或多個數位碼以儲存於暫存器404。暫存器404可由具有暫存數位資料功能的任意電路裝置來實現，如閂鎖電路（Latch Circuit）。當顯示面板欲從驅動電路接收電流時，數位類比轉換器406可將來自於暫存器404的數位碼轉換為一輸出訊號OUT。取樣保持電路400之結構可實現於驅動電路之一通道，用以輸出輸出訊號OUT作為用來驅動顯示面板上的通道之輸出電流，例如驅動發光二極體面板上多行發光二極體畫素之其中一行。
第5圖繪示本發明實施例取樣保持電路400及其相關波形的一種示例性實施方式。除了類比數位轉換器402、暫存器404及數位類比轉換器406以外，取樣保持電路400另可包含一取樣開關器SAMP及一輸出啟動開關器OEN。當取樣開關器SAMP開啟時，類比數位轉換器402可接收一輸入電流I IN，並將輸入電流I IN轉換為數位碼。取樣開關器SAMP可受控於一控制訊號，此控制訊號可能來自於通道關閉訊號及積體電路啟動控制訊號之其中一者或兩者的組合。當輸出啟動開關器OEN開啟時，數位類比轉換器406可輸出一輸出電流I OUT。
在此例中，類比數位轉換器402所接收的輸入訊號IN為輸入電流I IN，其可以是由一控制器（如時序控制器或影片提供者）所產生的電流資料。數位類比轉換器406所輸出的輸出訊號OUT為輸出電流I OUT，其可以是提供予發光二極體面板上的發光二極體畫素之電流。如第5圖所示，在取樣期間內，取樣開關器SAMP開啟（同時輸出啟動開關器OEN關閉），類比數位轉換器402可將所接收的輸入電流I IN轉換為數位碼，並將數位碼輸出至暫存器404以進行儲存。接著，在取樣期間之後的保持期間內，取樣開關器SAMP關閉（同時輸出啟動開關器OEN開啟），數位類比轉換器406可輸出由數位碼轉換而產生的輸出電流I OUT，因此，輸出電流I OUT可維持在恆定的準位而不存在衰減。
第6圖繪示本發明實施例另一取樣保持電路600。取樣保持電路600包含有一類比數位轉換器602、一暫存器604、一數位類比轉換器606及一電流對電壓轉換器610。第6圖之取樣保持電路600與第5圖之取樣保持電路400的不同之處在於，第5圖所示的類比數位轉換器402為一電流類比數位轉換器，其可接收輸入電流I IN並將輸入電流I IN轉換為數位碼；而第6圖所示的取樣保持電路600之類比數位轉換器602為一電壓類比數位轉換器。在此例中，類比數位轉換器602可接收一電壓V_SAMP作為輸入訊號IN，其中，取樣保持電路600之電流對電壓轉換器610另將輸入電流I IN轉換為電壓V_SAMP，其進一步透過類比數位轉換器602轉換為數位碼。電流對電壓轉換器610包含有一電晶體MS1，其可提供用以實現電流對電壓轉換之等效電阻。關於暫存器604及數位類比轉換器606之實施及操作方式分別類似於暫存器404及數位類比轉換器406，在此不詳述。
第7圖繪示本發明實施例另一取樣保持電路700及其相關波形。取樣保持電路700包含有一類比數位轉換器702、一暫存器704、一取樣開關器SAMP及一輸出啟動開關器OEN。詳細來說，類比數位轉換器702包含有一電流放大器712、一比較器714、一電流數位類比轉換器716及一控制開關器CTRL。在取樣期間內，取樣開關器SAMP開啟，電流放大器712可接收並放大輸入電流I IN以產生一第一電流I1。同時，輸出啟動開關器OEN關閉且控制開關器CTRL開啟，使得第一電流I1可和由電流數位類比轉換器716所產生的一參考電流I2進行比較。換句話說，比較器714可比較第一電流I1與參考電流I2，所輸出的比較結果可呈現一系列的數位碼，以儲存於暫存器704中。根據比較結果，參考電流I2的數值持續調整並趨近第一電流I1，以依序決定數位碼之各位元值。
接著，在保持期間內，取樣開關器SAMP關閉，控制開關器CTRL關閉，且輸出啟動開關器OEN開啟。因此，與儲存的數位碼相對應的電流可透過電流數位類比轉換器716輸出，作為輸出至發光二極體面板之輸出電流I OUT。
不同於第4圖之實施例中類比數位轉換器402與數位類比轉換器406為二個獨立的電路元件，在第7圖之實施例中，類比數位轉換器可包含一數位類比轉換器，亦即，在取樣保持電路700中，電流數位類比轉換器716為類比數位轉換器702的其中一個元件。因此，在取樣期間內，包含在類比數位轉換器702中的電流數位類比轉換器716可協助類比數位轉換器702實現輸入電流資料的轉換；而在保持期間內，電流數位類比轉換器716可根據所儲存的數位碼來產生輸出電流I OUT。在此情況下，包含在類比數位轉換器中的數位類比轉換器可實現電流轉換功能，如第7圖所示的電流數位類比轉換器716。因此，數位類比轉換器可用來執行類比數位轉換器之類比對數位的轉換，亦可用來執行電流數位類比轉換器之數位對類比的轉換，有效地使用數位類比轉換器能夠簡化電路結構並節省電路成本。
第8圖繪示第7圖之取樣保持電路700的一種詳細實施及操作方式。更明確來說，第8圖繪示電流數位類比轉換器716之詳細結構，其包含分別具有不同電流值4I、2I及1I的三個電流源。在取樣期間內，取樣開關器SAMP及控制開關器CTRL皆開啟而輸出啟動開關器OEN關閉。電流數位類比轉換器716可輸出一數位類比轉換電流I DAC作為參考電流I2以和第一電流I1進行比較。第一電流I1係由輸入電流I IN放大而產生，其等於N倍的輸入電流I IN，其中N為電流放大器712的放大比例。
在此例中，電流數位類比轉換器716具有3位元的解析度，其中，根據電流數位類比轉換器716中的電流源選擇方式，數位類比轉換電流I DAC的數值範圍可從0到7I。在此情況下，取樣操作可分三階段P1～P3進行。在第一階段P1中，可選擇開啟4I的電流源使數位類比轉換電流I DAC等於4I，比較器714比較第一電流I1與數位類比轉換電流I DAC，以判斷第一電流I1小於數位類比轉換電流I DAC，因此最高有效位元（Most Significant Bit，MSB）被決定為0。在第二階段P2中，可選擇開啟2I的電流源使數位類比轉換電流I DAC等於2I，同時4I的電流源因最高有效位元等於0而關閉，比較器714比較第一電流I1與數位類比轉換電流I DAC，以判斷第一電流I1大於數位類比轉換電流I DAC，因此第二位元被決定為1。在第三階段P3中，可選擇開啟I的電流源使數位類比轉換電流I DAC等於3I，同時2I的電流源因第二位元等於1而維持開啟，比較器714比較第一電流I1與數位類比轉換電流I DAC，以判斷第一電流I1大於數位類比轉換電流I DAC，因此第三位元（即最低有效位元（Least Significant Bit，LSB））被決定為1。所決定的數位碼“011”可被記錄下來並存入暫存器704中。
隨後，在輸出電流I OUT欲輸出至發光二極體面板的保持期間內，取樣開關器SAMP及控制開關器CTRL皆關閉而輸出啟動開關器OEN開啟。電流數位類比轉換器716進而根據數位碼011來產生輸出電流I OUT，因此，約等於放大後的輸入電流I IN之輸出電流I OUT可被產生並加以輸出。
電流數位類比轉換器716中的電流源可透過任意方式實現。在部分實施例中，每一電流源可採用一電晶體來實現。舉例來說，第9A及9B圖繪示電流數位類比轉換器716的詳細實施方式。電流數位類比轉換器716包含有電晶體M2、M1及M0以實現3個電流源，電晶體M2、M1及M0分別耦接於控制開關器B2、B1及B0。在這些實施例中，電晶體M2、M1及M0可接收相同的偏置電壓VB，且具有不同寬長比（即4W/L、2W/L及1W/L）以實現具有不同電流值（即4I、2I及1I）的電流源。
每一電晶體M2、M1或M0均耦接於相對應的控制開關器B2、B1或B0，其中，控制開關器B2～B0可耦接至相對應電晶體M2～M0之汲極端，如第9A圖所示；或耦接至相對應電晶體M2～M0之閘極端，如第9B圖所示。
控制開關器B2～B0可進行控制以決定電流數位類比轉換器716所輸出的電流值大小。舉例來說，在輸出電流I OUT欲輸出至發光二極體面板的保持期間內，儲存於暫存器704的數位碼（如“011”）可轉換為控制訊號，以控制控制開關器B2～B0的啟閉狀態，進而產生所欲的電流值。
在其它實施例中，電流數位類比轉換器716中的電流源亦可利用一或多個電阻來實現，如第10圖所示。在此例中，電流數位類比轉換器716包含有控制開關器B2～B0，其連接於具有不同阻值（如R、2R及／或4R）的數個電阻。電流數位類比轉換器716並包含有一運算放大器OP1，運算放大器OP1可透過其正輸入端接收一電流數位類比轉換電壓V DAC。透過控制開關器B2～B0搭配電阻的連接方式，即可決定所欲的輸出電流I OUT。輸出電流I OUT與電流數位類比轉換電壓V DAC之間的關係為I OUT=V DAC/R’，其中R’為連接而成的整體電阻。
值得注意的是，上述實施例採用3位元解析度的類比數位轉換器與數位類比轉換器以方便說明。為了提高輸出電流I OUT的正確性（亦即，使輸出電流I OUT更加接近目標值，例如放大後的輸入電流I IN），可採用更高解析度的類比數位轉換器／數位類比轉換器。
第11圖為本發明實施例一驅動電路1100之示意圖。驅動電路1100可以是一微型積體電路，其負責驅動一發光二極體面板上的4個通道（如4行發光二極體畫素）。更明確來說，驅動電路1100可接收4個輸入電流I IN1～I IN4，並根據4個通道啟動訊號S_EN1～S_EN4及一取樣控制訊號S_SAMP的控制，對應輸出4個輸出電流I OUT1～I OUT4。通道啟動訊號S_EN1～S_EN4分別用來控制4個輸出通道的啟動，且通道啟動訊號S_EN1～S_EN4的功能類似於前述通道關閉訊號。取樣控制訊號S_SAMP用來控制整體驅動電路的取樣保持操作。因此，通道啟動訊號S_EN1～S_EN4及取樣控制訊號S_SAMP可共同控制每一取樣保持電路的操作（如透過包含有適當邏輯閘的邏輯電路），如第11圖所示。
詳細來說，驅動電路1100包含有4個取樣保持電路，在取樣期間內，根據取樣控制訊號S_SAMP的控制，每一取樣保持電路可從各別的輸入接腳接收相對應的輸入電流I IN1～I IN4。舉例來說，根據取樣控制訊號S_SAMP，一第一取樣保持電路可從一第一輸入接腳接收輸入電流I IN1；根據取樣控制訊號S_SAMP，一第二取樣保持電路可從一第二輸入接腳接收輸入電流I IN2；並以此類推。接著，根據各別輸出啟動開關器的控制，4個取樣保持電路可分別輸出輸出電流I OUT1～I OUT4至發光二極體面板上相對應的通道，取樣保持電路可在保持期間內輸出相對應的輸出電流I OUT1～I OUT4。如第11圖所示，每一取樣保持電路可具有類似於第7圖之取樣保持電路700的結構，但不限於此。
第12圖為用來說明驅動電路1100的操作之波形圖，其繪示輸入電流I IN1～I IN4、輸出電流I OUT1～I OUT4、通道啟動訊號S_EN1～S_EN4及取樣控制訊號S_SAMP的波形。如上所述，取樣控制訊號S_SAMP用來控制驅動電路1100的取樣保持操作。取樣控制訊號S_SAMP拉高時代表驅動電路1100位於一取樣期間，此時輸入電流I IN1～I IN4進行取樣並轉換為數位碼以存入暫存器。取樣控制訊號S_SAMP拉低時代表驅動電路1100位於一保持期間，此時，根據各別通道啟動訊號S_EN1～S_EN4的控制，可將數位碼轉換為輸出電流I OUT1～I OUT4以進行輸出。如第12圖所示，每一輸出電流I OUT1～I OUT4係在取樣控制訊號S_SAMP為低準位且相對應通道啟動訊號S_EN1～S_EN4為高準位時輸出，且輸出電流I OUT1～I OUT4的準位分別對應於輸入電流I IN1～I IN4的準位。
需注意的是，每一取樣保持電路中的取樣開關器及輸出啟動開關器可利用取樣控制訊號S_SAMP及通道啟動訊號S_EN1～S_EN4透過適當的邏輯電路來進行控制。第11圖繪示一種範例，其中，每一取樣保持電路中的取樣開關器可直接由取樣控制訊號S_SAMP來控制，而取樣保持電路中的輸出啟動開關器可分別受控於輸出啟動訊號S_OEN1～S_OEN4。每一輸出啟動訊號S_OEN1～S_OEN4可透過一反相器（Inverter）和一及閘（AND gate）來結合取樣控制訊號S_SAMP與各別的通道啟動訊號S_EN1～S_EN4而產生。
在習知的微型積體電路中，由於訊號洩漏造成輸出電流的衰減，保持期間無法過長，如第3圖所示。然而，在本發明之實施例中，輸出電流是由儲存於暫存器的數位碼轉換而得，其不受到訊號洩漏問題的影響。一般來說，將輸入電流轉換為數位碼的取樣操作可迅速完成，因而取樣操作僅需要消耗極短的時間，因此，保持期間可設定為相當長的長度。在此情形下，若需要更長的發光時間，在沒有電流衰減的情況下，電流輸出期間能夠盡可能地加長，直到下一輸入電流資料抵達為止。
在另一實施例中，用於多個輸出通道的輸入電流資料可由相同的輸入接腳提供，使得驅動電路的接腳數量能夠進一步減少。舉例來說，在驅動電路用來提供電流予發光二極體面板上4個通道的實施例中，如第11圖所示，輸入輸出接腳及控制接腳的總數為13（包含4個輸入接腳、4個輸出接腳、4個通道啟動接腳、以及1個取樣控制接腳），與習知的微型積體電路相同。在另一實施例中，驅動電路可僅包含單一輸入接腳，用來接收輸入資料以產生多個輸出通道的輸出電流。在此情況下，可降低接腳數量並節省電路成本。
第13圖為本發明實施例另一驅動電路1300之示意圖，其中，驅動電路1300僅包含用於4個取樣保持電路的1個輸入接腳以及4個輸出通道。驅動電路1300的電路結構類似於第11圖之驅動電路1100的電路結構，故功能相似的訊號或元件皆以相同符號表示。驅動電路1300與驅動電路1100之間的差異在於，在驅動電路1300中，輸入接腳耦接於4個不同通道的取樣保持電路。因此，用於4個取樣保持電路的輸入電流I IN1～I IN4可從相同的輸入接腳分時取樣，以在不同時間區間內產生用於不同輸出通道的數位碼以儲存於相對應的暫存器。
第14圖為用來說明驅動電路1300的操作之波形圖，其繪示輸入電流I IN、輸出電流I OUT1～I OUT4、通道啟動訊號S_EN1～S_EN4及取樣控制訊號S_SAMP的波形，第14圖亦繪示用於不同通道中的取樣開關器之取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4，其可由輸入的取樣控制訊號S_SAMP產生。因此，根據不同取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4的控制，驅動電路1300中不同的取樣保持電路可從相同輸入接腳接收各自的輸入電流。
如第14圖所示，在輸入的取樣控制訊號S_SAMP為高準位的期間，4個取樣保持電路的取樣開關器可透過取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4依序且分時開啟。對應地，當相對應的取樣開關器開啟時，用於4個取樣保持電路的輸入電流I IN1～I IN4可分別被接收並取樣。
同樣地，在取樣保持電路中，用於不同取樣開關器的取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4以及用於不同輸出啟動開關器的輸出啟動訊號S_OEN1～S_OEN4可利用輸入的取樣控制訊號S_SAMP及通道啟動訊號S_EN1～S_EN4透過適當的邏輯電路產生。舉例來說，如第13圖所示，取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4可由輸入的取樣控制訊號S_SAMP透過數位邏輯電路產生，其可形成不同延遲，使取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4提供不同的取樣時間，以供取樣保持電路分時進行取樣。每一輸出啟動訊號S_OEN1～S_OEN4可透過一反相器和一及閘來結合各別的取樣控制訊號S_SAMP1～S_SAMP4與各別的通道啟動訊號S_EN1～S_EN4而產生。
在此例中，每一輸出電流I OUT1～I OUT4皆可在相對應的輸入電流I IN1～I IN4已被取樣且相對應的取樣開關器關閉之後立即輸出。舉例來說，如第13及14圖所示，對於第一個取樣保持電路而言，輸出電流I OUT1係在輸出啟動訊號S_OEN1開啟相對應的輸出控制開關器時輸出，此開關器的開啟是透過低準位的取樣控制訊號S_SAMP1和高準位的通道啟動訊號S_EN1來實現。也就是說，無論用於其它通道的輸入電流資料是否已取樣完畢，輸出電流I OUT1皆能夠輸出。在此情況下，若需要更長時間的發光，在沒有電流衰減的情況下，電流輸出期間能夠盡可能地加長而不受其它通道的影響，直到相同取樣保持電路的下一輸入電流資料抵達為止。
因此，在本實施例中，輸入輸出接腳及控制接腳的總數為10（包含1個輸入接腳、4個輸出接腳、4個通道啟動接腳、以及1個取樣控制接腳），相較於前一實施例而言可實現接腳數量和電路成本的改善。藉由和前端控制器的良好通訊及協調，驅動電路1300可透過相同的輸入接腳分時接收用於不同輸出通道的輸入電流資料。需注意的是，在上述實施例中，4個輸出通道的實施方式僅為用於驅動電路的可能結構之一種範例，事實上，驅動電路可透過任意數量的輸出通道來提供輸出電流，以驅動任意行數的發光二極體畫素，且一輸入資料接腳可提供電流資料予任意數量的輸出通道，其不以此為限。
綜上所述，本發明提出了一種驅動電路（如微型積體電路），可用來驅動發光二極體面板並提供發光二極體畫素所需電流。驅動電路中的每一通道可包含一取樣保持電路，其包含有一類比數位轉換器、一暫存器及一數位類比轉換器。輸入電流資料可進行取樣並透過類比數位轉換器轉換為一或多個數位碼，數位碼可儲存於暫存器。在電流輸出期間，一輸出電流欲提供予發光二極體面板以產生發光，此時可將數位碼轉換為輸出電流。由於電流資料的資訊係以數位形式儲存，此實施方式可提供更長的電流輸出期間，且無任何訊號衰減。此外，利用具有更高解析度的類比數位轉換器及／或數位類比轉換器，可因此進一步改善輸出電流的正確性。在一實施例中，一輸入接腳可接收用於多個輸出通道的輸入電流資料，且用於不同輸出通道的輸入電流可分時取樣，以分別產生用於不同輸出通道的數位碼。在此情況下，可減少驅動電路的接腳數量，進而節省電路成本。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:顯示系統 100, 200, 1100, 1300:驅動電路 102:控制器 104:顯示面板 VDD:電源供應電壓 DATA_1～DATA_4:輸入電流資料 OFF_1～OFF_4:通道關閉訊號 GATE:積體電路啟動控制訊號 LED_1～LED_4, I OUT, I OUT1～I OUT4:輸出電流 202:電流鏡 I IN, I IN1～I IN4:輸入電流 C1:電容 SAMP:取樣開關器 OEN:輸出啟動開關器 T1, T2, MS1, M2, M1, M0:電晶體 400, 600, 700:取樣保持電路 402, 602, 702:類比數位轉換器 404, 604, 704:暫存器 406, 606:數位類比轉換器 IN:輸入訊號 OUT:輸出訊號 610:電流對電壓轉換器 V_SAMP:電壓 712:電流放大器 714:比較器 716:電流數位類比轉換器 CTRL, B2, B1, B0:控制開關器 I1:第一電流 I2:參考電流 I DAC:數位類比轉換電流 P1～P3:階段 VB:偏置電壓 V DAC:電流數位類比轉換電壓 OP1:運算放大器 S_EN1～S_EN4:通道啟動訊號 S_SAMP, S_SAMP1～S_SAMP4:取樣控制訊號 S_OEN1～S_OEN4:輸出啟動訊號
第1圖為一顯示系統之示意圖。 第2圖繪示一驅動電路的一通道之詳細實施方式。 第3圖繪示保持期間內輸出電流的衰減。 第4圖為本發明實施例一取樣保持電路之示意圖。 第5圖繪示本發明實施例取樣保持電路及其相關波形的一種示例性實施方式。 第6圖繪示本發明實施例另一取樣保持電路。 第7圖繪示本發明實施例另一取樣保持電路及其相關波形。 第8圖繪示第7圖之取樣保持電路的一種詳細實施及操作方式。 第9A及9B圖繪示電流數位類比轉換器的詳細實施方式。 第10圖繪示利用一或多個電阻來實現的電流源之電流數位類比轉換器的一種詳細實施方式。 第11圖為本發明實施例一驅動電路之示意圖。 第12圖為用來說明第11圖之驅動電路的操作之波形圖。 第13圖為本發明實施例另一驅動電路之示意圖。 第14圖為用來說明第13圖之驅動電路的操作之波形圖。
400:取樣保持電路
402:類比數位轉換器
404:暫存器
406:數位類比轉換器
IN:輸入訊號
OUT:輸出訊號

Claims (25)

  1. 一種取樣保持（Sample and Hold）電路，包含有： 一類比數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC），用來接收一輸入訊號並將該輸入訊號轉換為一數位碼； 一暫存器，耦接於該類比數位轉換器，用來儲存該數位碼；以及 一數位類比轉換器（Digital-to-Analog Converter，DAC），耦接於該暫存器，用來將該數位碼轉換為一輸出訊號。
  2. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中在一取樣期間內，該類比數位轉換器將該輸入訊號轉換為該數位碼，且在該取樣期間之後的一保持期間內，該數位類比轉換器將該數位碼轉換為該輸出訊號。
  3. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該暫存器包含有一閂鎖電路。
  4. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該輸入訊號係一輸入電流，且該輸出訊號係一輸出電流。
  5. 如請求項1所述之取樣保持電路，另包含有： 一電流對電壓轉換器（Current-to-Voltage Converter），耦接於該類比數位轉換器與該取樣保持電路的一輸入端之間，用來將該取樣保持電路的一輸入電流轉換為一電壓作為該輸入訊號。
  6. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該類比數位轉換器包含有： 一比較器，耦接於該暫存器，用來比較對應於該取樣保持電路的一輸入電流之一第一電流與該數位類比轉換器所產生之一第二電流，以產生一比較結果作為該數位碼。
  7. 如請求項6所述之取樣保持電路，其中該類比數位轉換器另包含有： 一電流放大器，耦接於該比較器，用來放大該取樣保持電路的該輸入電流以產生該第一電流。
  8. 如請求項1所述之取樣保持電路，另包含有： 一取樣開關器，耦接於該類比數位轉換器，用來在一取樣期間內開啟；以及 一輸出啟動開關器，耦接於該數位類比轉換器，用來在該取樣期間之後的一保持期間內開啟。
  9. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該數位類比轉換器包含有： 複數個控制開關器，其中每一控制開關器根據該數位碼來進行控制；以及 複數個電流源，其中每一電流源耦接於該複數個控制開關器之其中一者。
  10. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該數位類比轉換器包含有： 複數個控制開關器，其中每一控制開關器根據該數位碼來進行控制； 複數個電阻，其中每一電阻耦接於該複數個控制開關器之其中一者，用來產生一輸出電壓；以及 一運算放大器，耦接於該複數個控制開關器，用來根據該輸出電壓來產生一輸出電流。
  11. 如請求項1所述之取樣保持電路，其中該取樣保持電路用來輸出該輸出訊號，以作為輸出至一發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板上的複數個通道之其中一者的一輸出電流。
  12. 一種驅動電路，包含有： 複數個取樣保持（Sample and Hold）電路，其中每一取樣保持電路包含有： 一類比數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC），用來接收一輸入訊號並將該輸入訊號轉換為一數位碼； 一暫存器，耦接於該類比數位轉換器，用來儲存該數位碼；以及 一數位類比轉換器（Digital-to-Analog Converter，DAC），耦接於該暫存器，用來將該數位碼轉換為一輸出訊號。
  13. 如請求項12所述之驅動電路，其中在一取樣期間內，該類比數位轉換器將該輸入訊號轉換為該數位碼，且在該取樣期間之後的一保持期間內，該數位類比轉換器將該數位碼轉換為該輸出訊號。
  14. 如請求項12所述之驅動電路，其中該暫存器包含有一閂鎖電路。
  15. 如請求項12所述之驅動電路，其中該輸入訊號係一輸入電流，且該輸出訊號係一輸出電流。
  16. 如請求項12所述之驅動電路，其中該複數個取樣保持電路中的每一取樣保持電路另包含有： 一電流對電壓轉換器（Current-to-Voltage Converter），耦接於該類比數位轉換器與該取樣保持電路的一輸入端之間，用來將該取樣保持電路的一輸入電流轉換為一電壓作為該輸入訊號。
  17. 如請求項12所述之驅動電路，其中該類比數位轉換器包含有： 一比較器，耦接於該暫存器，用來比較對應於該取樣保持電路的一輸入電流之一第一電流與該數位類比轉換器所產生之一第二電流，以產生一比較結果作為該數位碼。
  18. 如請求項17所述之驅動電路，其中該類比數位轉換器另包含有： 一電流放大器，耦接於該比較器，用來放大該取樣保持電路的該輸入電流以產生該第一電流。
  19. 如請求項12所述之驅動電路，其中該複數個取樣保持電路中的每一取樣保持電路另包含有： 一取樣開關器，耦接於該類比數位轉換器，用來在一取樣期間內開啟；以及 一輸出啟動開關器，耦接於該數位類比轉換器，用來在該取樣期間之後的一保持期間內開啟。
  20. 如請求項12所述之驅動電路，其中該數位類比轉換器包含有： 複數個控制開關器，其中每一控制開關器根據該數位碼來進行控制；以及 複數個電流源，其中每一電流源耦接於該複數個控制開關器之其中一者。
  21. 如請求項12所述之驅動電路，其中該數位類比轉換器包含有： 複數個控制開關器，其中每一控制開關器根據該數位碼來進行控制； 複數個電阻，其中每一電阻耦接於該複數個控制開關器之其中一者，用來產生一輸出電壓；以及 一運算放大器，耦接於該複數個控制開關器，用來根據該輸出電壓來產生一輸出電流。
  22. 如請求項12所述之驅動電路，其中該複數個取樣保持電路中的每一取樣保持電路用來輸出該輸出訊號，以作為輸出至一發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）面板上的複數個通道之其中一者的一輸出電流。
  23. 如請求項12所述之驅動電路，其中該複數個取樣保持電路中的一第一取樣保持電路根據一取樣控制訊號從一第一輸入接腳接收一第一輸入電流，且該複數個取樣保持電路中的一第二取樣保持電路根據該取樣控制訊號從一第二輸入接腳接收一第二輸入電流。
  24. 如請求項12所述之驅動電路，其中該複數個取樣保持電路中的一第一取樣保持電路根據一第一取樣控制訊號從一第一輸入接腳接收一第一輸入電流，且該複數個取樣保持電路中的一第二取樣保持電路根據一第二取樣控制訊號從該第一輸入接腳接收一第二輸入電流。
  25. 如請求項24所述之驅動電路，另包含有： 一邏輯電路，用來根據一輸入取樣控制訊號產生該第一取樣控制訊號及該第二取樣控制訊號； 其中，該第一取樣控制訊號及該第二取樣控制訊號提供不同的取樣時間。
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