TWI391891B - 顯示器面板驅動器 - Google Patents

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Description

顯示器面板驅動器
本案係關於一種驅動器，特別是關於一種應用於顯示器面板的驅動器。
請參閱第1圖，其為一種習用之顯示器面板驅動器的電路圖。在第1圖中，顯示器面板驅動器1是由一數位/類比轉換器以及一增益級所構成，該數位/類比轉換器是一6位元數位/類比轉換器10，而該增益級是一運算放大器11。其中，6位元數位/類比轉換器10輸出的數位/類比輸出信號經由運算放大器11的放大而形成一輸出電壓信號，用以驅動一顯示器面板12。
如第1圖之架構的顯示器面板驅動器至少具有下列二項缺點：(1)較差的線性度系統所使用的源電壓VDD一般為3.3~5伏特，由於數位/類比轉換器10是一低壓元件，運算放大器11是一高壓元件。數位/類比轉換器10的一個最少位元(LSB)為VDD/26，因此最大的LSB則為78.125(毫伏)。然而，運算放大器11的最小共模輸入電壓通常為1伏特以上，這段差額使得共模輸入電壓的範圍變小，因此必須輸入較高的電壓才能使得運算放大器11中的電晶體操作於飽和區。請參閱第2圖，其為第1圖之數位/類比轉換器與增益級的輸出總和相對於輸入碼 (input code)之曲線圖，其中縱座標為數位/類比轉換器與增益級的輸出總和(單位為伏特)，橫座標為輸入碼(單位為最小位元)。由第2圖可以看出，有將近四分之一的輸入碼之線性度極差，特別是在小電壓的範圍內。
(3)較大的晶片面積由於運算放大器11是一高壓元件，其規格(rule)較大，而每一個通道(channel)都需要一個數位/類比轉換器與一個緩衝器，因此晶片面積會變的很大。
由此可知，上述之習用顯示器面板驅動器的表現(performance)無法滿足使用者的需求。
職是之故，申請人鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉心試驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「顯示器面板驅動器」，以下為本案之簡要說明。
因此，有必要構思一種顯示器面板驅動器，其具有較佳的線性度，且使用較少的高壓元件，以達到減少晶片面積的目的。
根據上述構想，本案提出一種本案係指一種顯示器面板驅動器，包括一二進位加權電流型數位/類比轉換器及一電流鏡型源極隨耦器；該二進位加權電流型數位/類比轉換器接收n個輸入信號，並基於(2n -1)倍的一參考電流，而輸出一數位/類比輸出電壓信號；該 電流鏡型源極隨耦器接收該數位/類比輸出電壓信號，並利用一電流鏡效應將(2n -1)倍的該參考電流傳至該電流鏡型源極隨耦器的輸出，藉此輸出一輸出電壓，據以驅動該顯示器面板。
較佳者，該二進位加權電流型數位/類比轉換器包括：一輸入級，係由n個NMOS電晶體及n個參考電流源所構成，該n個NMOS電晶體分別受控於該n個輸入信號，該n個參考電流源係用以分別產生20 倍的該參考電流、21 倍的該參考電流、～2(n-2) 倍的該參考電流及2(n-1) 倍的該參考電流；一加總級，係由一PMOS電晶體所構成，加總該輸入級中該n個參考電流源的所有電流，以產生(2n -1)倍的該參考電流；一映射級，係由一PMOS電晶體所構成，映射該加總級所產生之(2n -1)倍的該參考電流；及一輸出級，係由一高壓NMOS電晶體所構成，基於源自該映射級之(2n -1)倍的該參考電流，以輸出該數位/類比輸出電壓信號。
較佳者，該電流鏡型源極隨耦器包括：一轉換級，係由彼此串聯的一高壓NMOS電晶體及一第一高壓PMOS電晶體所構成，該高壓NMOS電晶體受控於該二進位加權電流型數位/類比轉換器所輸出的該數位/類比輸出電壓信號，而使得(2n -1)倍的該參考電流流經該第一高壓PMOS電晶體；一映射級，係由彼此串聯的一第二高壓PMOS電晶體及一第一電阻所構成，該第二高壓PMOS電晶體用以映射源自該轉換級之(2n -1)倍的該參考電流，並於該第一電阻上產生一初 級電壓；及一緩衝級，緩衝源自該映射級的該初級電壓，以產生該輸出電壓。
本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得更深入之了解：
請參閱第3圖，其為本案所提出顯示器面板驅動器一較佳實施例的方塊圖。與第1圖的先前技術不同，顯示器面板驅動器3係使用二進位加權(binary-weighted)電流型數位/類比轉換器30以及電流鏡型源極隨耦器31來驅動顯示器面板32；二進位加權電流型數位/類比轉換器30輸出的數位/類比輸出信號經由電流鏡型源極隨耦器31而形成一輸出電壓，用以驅動顯示器面板32。
本案的技術特徵在於，由於所使用的二進位加權電流型數位/類比轉換器30是利用高壓元件來做電流轉電壓的動作，因此其最小位元(LSB)會以所使用的參考電流為基本單位，之後再利用電流鏡型源極隨耦器31將二進位加權電流型數位/類比轉換器30的總電流映射至電流鏡型源極隨耦器31的電阻上時，由於電流鏡型源極隨耦器31的電阻亦在高壓路徑之下，因此LSB即為該參考電流與該電阻的乘積；故一個LSB便可以被提升至1伏特左右(若電流鏡型源極隨耦器31的電源供應在60~70伏特)。
請參閱第4圖，其為本案所提出二進位加權電流 型數位/類比轉換器一較佳實施例的電路圖，其中，二進位加權電流型數位/類比轉換器4是由一輸入級40、一加總級41、一映射級42及一輸出級43所構成。為便於說明，本實施例是使用6位元的輸入級40，故須搭配6個輸入信號(D0、D1、D2、D3、D4、D5)，熟習本項技術者可以按照相同原理推廣至n位元的使用場合。
二進位加權電流型數位/類比轉換器4是由6個NMOS電晶體(M0~M5)與6個參考電流源所構成，6個參考電流源分別提供20 Iref、21 Iref、22 Iref、23 Iref、24 Iref及25 Iref的參考電流，反映在由PMOS電晶體P1所構成之加總級41上的加總電流則為(26 -1)Iref。
加總電流(26 -1)Iref在被由PMOS電晶體P2所構成之映射級42映射到輸出級43之後，便會在構成輸出級43的高壓NMOS電晶體M6之源極上產生二進位加權電流型數位/類比轉換器4應輸出的數位/類比輸出電壓信號D/A Out。
請參閱第5圖，其為本案所提出電流鏡型源極隨耦器一較佳實施例的電路圖，其中，電流鏡型源極隨耦器50是由一轉換級50、一映射級51及一緩衝級52所構成。轉換級50是由彼此串聯的一高壓NMOS電晶體M7及一高壓PMOS電晶體P3所構成，高壓NMOS電晶體M7受控於二進位加權電流型數位/類比轉換器4所輸出的數位/類比輸出電壓信號D/A Out，使得電流(26 -1)Iref流經高壓PMOS電晶體P3。之後，電流 (26 -1)Iref再經過由另一高壓PMOS電晶體P4與一電阻R所構成的映射級51的電流鏡效應，便可以利用電流(26 -1)Iref而在電阻R上產生一初級電壓V'。
緩衝級52是由一電流源I、二個PMOS電晶體P5與P6、以及二個電阻Ro1 與Ro2 所構成。源自電流鏡型源極隨耦器50的初級電壓V'經過了緩衝級52的緩衝，便會產生一輸出電壓Vout，用以驅動第2圖中的顯示器面板32。
由上述實施例可知，本案所提出的顯示器面板驅動器，一方面使用二進位加權電流型數位/類比轉換器，因此適合高速的數位/類比轉換。另一方面，由於使用的是電流鏡型源極隨耦器，因此LSB能夠提高，使得構成源極隨耦器的電晶體都能操作在飽和區內，是故能夠提高緩衝級的線性度，並在使用較少之高壓元件的基礎上，有效地降低晶片面積。
請參閱第6圖，其為第3圖之二進位加權電流型數位/類比轉換器與電流鏡型源極隨耦器的輸出總和相對於輸入碼之曲線圖，其中縱座標為二進位加權電流型數位/類比轉換器與電流鏡型源極隨耦器的輸出總和(單位為伏特)，橫座標為輸入碼(單位為最小位元)。由第6圖可以看出，全部的輸入碼都在線性區內，即使是第2圖中的小電壓區亦然。
綜上所述，本案提供了一種顯示器面板驅動器，使用二進位加權(binary-weighted)電流型數位/類比轉換器及一電流鏡型源極隨耦器來驅動顯示器面板，其 具有較佳的線性度，且使用較少的高壓元件，能夠有效減少晶片面積；不但可以使用在場發射顯示器(FED)面板，也可以應用在真空螢光顯示器(VFD)面板或有機發光顯示器(OLED)面板上。
本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1、3‧‧‧顯示器面板驅動器
10‧‧‧數位/類比轉換器
11‧‧‧運算放大器
12‧‧‧顯示器面板
4、30‧‧‧二進位加權電流型數位/類比轉換器
5、31‧‧‧電流鏡型源極隨耦器
32‧‧‧顯示器面板
40‧‧‧輸入級
41‧‧‧加總級
42‧‧‧映射級
43‧‧‧輸出級
50‧‧‧轉換級
51‧‧‧映射級
52‧‧‧緩衝級
D0~D5‧‧‧輸入信號
D/A Out‧‧‧數位/類比輸出電壓信號
I‧‧‧電流源
Iref‧‧‧參考電流
M0~M7‧‧‧NMOS電晶體
P1~P6‧‧‧PMOS電晶體
R、Ro1 、Ro2 ‧‧‧電阻
V'‧‧‧初級電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
第1圖：一種習用之顯示器面板驅動器的電路圖。
第2圖：第1圖之數位/類比轉換器與增益級的輸出總和相對於輸入碼之曲線圖。
第3圖：本案所提出顯示器面板驅動器一較佳實施例的方塊圖。
第4圖：本案所提出二進位加權電流型數位/類比轉換器一較佳實施例的電路圖。
第5圖：本案所提出電流鏡型源極隨耦器一較佳實施例的電路圖。
第6圖：第3圖之二進位加權電流型數位/類比轉換器與電流鏡型源極隨耦器的輸出總和相對於輸入碼之曲線圖。
3‧‧‧顯示器面板驅動器
30‧‧‧二進位加權電流型數位/類比轉換器
31‧‧‧電流鏡型源極隨耦器
32‧‧‧顯示器面板

Claims (5)

  1. 一種顯示器面板驅動器，包括：一二進位加權(binary-weighted)電流型數位/類比轉換器，接收n個輸入信號，並基於(2n -1)倍的一參考電流，而輸出一數位/類比輸出電壓信號；及一電流鏡型源極隨耦器，接收該數位/類比輸出電壓信號，並利用一電流鏡效應將(2n -1)倍的該參考電流傳至該電流鏡型源極隨耦器的輸出，藉此輸出一輸出電壓，據以驅動該顯示器面板。
  2. 如請求項1所述之顯示器面板驅動器，其中該顯示器面板係選自場發射顯示器(FED)面板、真空螢光顯示器(VFD)面板及有機發光顯示器(OLED)面板其中之一。
  3. 如請求項1所述之顯示器面板驅動器，其中該二進位加權電流型數位/類比轉換器包括：一輸入級，係由n個NMOS電晶體及n個參考電流源所構成，該n個NMOS電晶體分別受控於該n個輸入信號，該n個參考電流源係用以分別產生20 倍的該參考電流、21 倍的該參考電流、至2(n-2) 倍的該參考電流及2(n-1) 倍的該參考電流；一加總級，係由一PMOS電晶體所構成，加總該輸入級中該n個參考電流源的所有電流，以產生(2n-1)倍的該參考電流；一映射級，係由一PMOS電晶體所構成，映射該加總級所產生之(2n -1)倍的該參考電流；及 一輸出級，係由一高壓NMOS電晶體所構成，基於源自該映射級之(2n -1)倍的該參考電流，以輸出該數位/類比輸出電壓信號。
  4. 如請求項1所述之顯示器面板驅動器，其中該電流鏡型源極隨耦器包括：一轉換級，係由彼此串聯的一高壓NMOS電晶體及一第一高壓PMOS電晶體所構成，該高壓NMOS電晶體受控於該二進位加權電流型數位/類比轉換器所輸出的該數位/類比輸出電壓信號，而使得(2n -1)倍的該參考電流流經該第一高壓PMOS電晶體；一映射級，係由彼此串聯的一第二高壓PMOS電晶體及一第一電阻所構成，該第二高壓PMOS電晶體用以映射源自該轉換級之(2n-1)倍的該參考電流，並於該第一電阻上產生一初級電壓；及一緩衝級，緩衝源自該映射級的該初級電壓，以產生該輸出電壓。
  5. 如請求項4所述之顯示器面板驅動器，其中該緩衝級包括：一電流源；一第一PMOS電晶體，汲極連接於該電流源的輸出端，閘極接收該初級電壓；一第二電阻，一端連接於該第一PMOS電晶體的源極，另一端連接於地；一第二PMOS電晶體，汲極連接於該電流源的輸出端，閘極連接於本身的源極以產生該輸出電壓；及 一第三電阻，一端連接於該第二PMOS電晶體的源極，另一端連接於地。
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