電激發光式顯示裝置的驅動電路的製作方法
2023-07-01 09:52:31 2
專利名稱：電激發光式顯示裝置的驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種驅動電路，特別是一種應用於驅動電激發光式顯示裝置的驅動電路。
背景技術：
由於信息科技的發展，平面顯示器(Flat Panel Display；FPD)逐漸成為電子應用產品中的主流，涉及日常生活中的各種電器用品，包括電視、汽車儀錶板、手錶、廣告看板、手機、計算機屏幕等。目前平面顯示器的技術有三種，即液晶式(Liquid Crystal Display；LCD)、等離子式(PlasmaDisplay Panel；PDP)與電激發光式(Electron luminescent Display；ELD)。
其中液晶式顯示器由於成本低，耗電量小，已經大量使用於筆記型計算機，目前也漸漸成為桌上型計算機的主流配備。不過，液晶式仍有許多亟待克服的技術問題，例如視角不良、反應時間慢、結構複雜、無法大型化與生產成本高等。相對地，電激發光式顯示器沒有視角的限制、發光卻不發熱、並具有可撓與輕薄短小等特性，這使得電激發光式平面顯示器在未來有極大發展潛力。
由於電激發光式面板為發光體受激自發光，因此不需背光源，且其反應時間及視角皆不受限制，因此在動畫顯示上比液晶顯示器有更好的效果。此外由於電激發光式面板將發光體塗布或濺鍍在導電層之外，因此體積可以製作得較液晶面板還小，因此無論在耗電量、反應速度、及體積上電激發光式面板都比液晶面板有更大的競爭優勢。
目前利用電流驅動(current programming)的電激發光式顯示裝置的面板，其數據線(Data Line)需要電流源提供電流來驅動像素。為了提供不同的灰度，所需提供的電流大小也不一樣，此時在驅動電路中就必須要具有一個數字模擬電流轉換器(Digital to Analog Current Converter，DCC)來達成此一目的，其驅動電路方塊圖如圖1所示，是一以六位(6-bit)信號為範例的情況。
如圖所示，現有技術所使用的驅動電路包括有一移位寄存器(shiftregister)10、數據寄存器(data register)20、電壓數據鎖存器(voltage datalatch)30、一電流源(current source)40、一數字模擬電流轉換器(Digital toAnalog Current Converter)50、一移位寄存器60以及一電流鎖存器(currentlatch)70。其中移位寄存器10為一n位的移位寄存器，其與數據寄存器20耦接。數據寄存器20為一6位的數據寄存器，其與電壓數據鎖存器30耦接。電壓數據鎖存器30亦為一6位鎖存器，其與數字模擬電流轉換器50耦接。電流源40為一2位的電流源，其與數字模擬電流轉換器50耦接。電流鎖存器70與數字模擬電流轉換器50耦接。移位寄存器60為一m位的移位寄存器，其與數字模擬電流轉換器50耦接。圖標中的實線代表電壓信號，虛線代表電流信號。
因此，當一數據移位信號由數據移位寄存器10輸入後，再經由數據寄存器20、電壓數據鎖存器30輸出為一電壓信號，續經數字模擬電流轉換器50轉換成一電流信號，最後經由m位移位寄存器60以及電流鎖存器70輸出有m×n個輸出電流。
圖1中的驅動電路，其主要特徵在於參考電流由2位的電流源40提供給6位的數字模擬電流轉換器50，然後經由電流鏡(current mirror)的方式，利用組件面積的不同來產生不同的標準電流，再根據電壓鎖存(voltagelatch)的電壓來選擇輸出的電流大小以達到將數字電壓(digital voltage)轉換成模擬電流(analog current)的目的。
然而此一架構因為是利用相同的參考電位產生電流，因此一旦組件因為製作過程或其它因素使得電晶體的臨界電壓(threshold voltage，Vth)分布不同，則會相對的影響到輸出的標準電流的變化，因而使得誤差產生。此誤差可能造成驅動電路的誤動作，抑或需要其它電路以減少此誤差以維持驅動電路輸出電流的穩定。另一個因素是採用電流鏡的方式產生電流，因為兩個電晶體必須要完全匹配，不匹配則會有差異。
發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要任務在於提供一種電激發光式顯示裝置的驅動電路，以解決現有的驅動電路中因為臨界電壓造成的誤差。
為了解決這個問題，本發明使用參考電流源和電流複製(current copy)的方式來產生模擬電流，而不使用現有技術所採用的電流鏡的方式，以減低因為臨界電壓Vth變化所產生的誤差。主要是因為採用電流複製方式的電路結構，其電晶體對臨界電壓Vth的變化較不敏感，因此可以有效的降低因為臨界電壓變化所產生的誤差，進而提高整體驅動電路以及系統的穩定性。
因此，為達到上述目的，本發明所揭示的電激發光式顯示裝置的驅動電路，包括有一n位移位寄存器、一p位數據寄存器、一電壓數據鎖存器、一電流源、一n+1位移位寄存器、n個數字模擬電流轉換器、一m位移位寄存器、以及一電流鎖存器，其中該數字模擬電流轉換器中包括有一第一電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第一電流存儲單元開啟時，用以提供該電流源所提供的電流，當該第一電流存儲單元關閉時，用以儲存該電流源所提供的電流；以及一第二電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第二電流存儲單元開啟時，用以儲存該第一電流存儲單元所儲存的電流。
有關本發明的特徵與實施方式，將配合圖示作優選實施例的詳細說明如下。
圖1為現有的電激發光式顯示裝置的驅動電路方塊圖；圖2為本發明所揭示的電流複製單元應用於數字模擬電流轉換器中的電路圖；圖3為本發明所揭示的電激發光式顯示裝置的驅動電路方塊圖；圖4為本發明所揭示的電激發光式顯示裝置的驅動電路詳細電路圖；圖5為本發明所揭示的驅動電路仿真圖；以及圖6為本發明所揭示的驅動電路仿真圖。
附圖標記說明10............................移位寄存器20............................數據寄存器30............................電壓數據鎖存器40............................電流源41............................電流源
50............................數字模擬電流轉換器51............................數字模擬電流轉換器60............................移位寄存器70............................電源鎖存器80............................移位寄存器CM1...........................第一電流存儲單元CM2...........................第二電流存儲單元M1............................第一電晶體M2............................第二電晶體M3............................第三電晶體Cs1...........................第一儲存電容M4............................第四電晶體M5............................第五電晶體M6............................第六電晶體Cs2...........................第二儲存電容M7............................第七電晶體Vdd line......................電源線Vss line......................接地線Iref...........................定電流Iout...........................輸出電流具體實施方式
關於本發明所採用的電流複製電路，請參考圖2，為一個位(1-bit)的電路，其中包括有一第一電流存儲單元CM1以及一第二電流存儲單元CM2，每一電流存儲單元分別包括有三個電晶體以及一儲存電容。第一電流存儲單元包括有一第一場效電晶體(field effect transistor，FET)M1，一第二場效電晶體M2，一第三場效電晶體M3。
一般而言，場效電晶體主要有兩類金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)與結型場效電晶體(JFET)，場效電晶體利用外加電場控制其電流，為一種電壓控制型電流源。本發明採用金屬氧化物半導體場效電晶體為主要組件，其中第一場效電晶體M1為N通道金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOS)，第二場效電晶體M2為N通道金屬氧化物半導體場效電晶體，而第三場效電晶體M3為P通道金屬氧化物半導體場效電晶體(PMOS)。第一場效電晶體M1的柵極(gate)系與第二場效電晶體M2的柵極相耦接，並連接至一數據移位寄存器的輸出電位，第一場效電晶體M1的源極(source)分別與第二場效電晶體M2以及第三電晶體M3的源極相耦接，第二場效電晶體M2的漏極(drain)與第三電晶體M3的柵極耦接，第三電晶體M3的漏極耦接至一電源線(Vdd Line)。此外，在第三電晶體M3的柵極與漏極間另耦接有一第一儲存電容Cs1。
第二電流存儲單元CM2包含有一第四電晶體M4，第五電晶體，以及一第六電晶體，均為N通道金屬氧化物半導體場效電晶體。第四電晶體M4的源極與第一電晶體M1、第二電晶體M2以及第三電晶體M3的源極耦接，第四電晶體M4的柵極與第五電晶體M5的柵極耦接，第四電晶體M4的漏極與第五電晶體M5以及第六電晶體M6的漏極耦接，第五電晶體M5的源極與第六電晶體M6的柵極耦接，第六電晶體M6的源極連接至一接地線(Vss Line)，第六電晶體M6的柵極與源極間耦接有一第二儲存電容Cs2。
第一電流存儲單元CM1與第二電流存儲單元CM2的運作敘述如下當第一電流存儲單元CM1位於高電位時，第一電晶體M1與第二電晶體M2導通而成開啟狀態(ON)，此時第一電流存儲單元CM1為開啟。因此，一由外部提供的一參考電流Iref會經由第三電晶體M3以及第一電晶體M1導通。當第一電流存儲單元CM1位於低電位時，第一電晶體M1與第二電晶體M2不導通而成關閉狀態(OFF)，此時第一電流存儲單元CM1為關閉，在此同時，第一儲存電容Cs1會將當時的第三電晶體M3導通時Iref的Vgs的電壓儲存起來。在下一個時間點，第二電流存儲單元CM2開啟，第一電流存儲單元CM1會將上一時間點儲存於其中的參考電流Iref提供給第二電流存儲單元CM2，進而儲存在第二電流存儲單元CM2中。此時就可以利用一控制信號來控制第七電晶體M7的開啟或關閉，以決定輸出電流Iout為0或者是參考電流Iref。第七電晶體M7的作用有如一開關，可將其視為一開關組件，當其開啟時，輸出參考電流Iref。
圖2中的第一電流存儲單元CM1與第二電流存儲單元CM2以串聯方式(serial)連接，亦可以並聯方式(parallel)連接。
以下將對本發明所揭示的電流複製單元應用於驅動電路中的運作方式，作一詳細說明。請參考圖3，為本發明所揭示的電激發光式顯示裝置的驅動電路的電路方塊圖。
與圖1中使用現有技術的驅動電路相比較，圖1的驅動電路是利用電流鏡的數字模擬電流轉換器來產生模擬電流，產生的模擬電流再送到電流鎖存器(Current Latch)儲存，之後再輸出到面板的像素。而圖3的驅動電路是利用一組標準的電流源作為整個面板所使用的參考電流，然後利用電流複製的方式存入數字模擬電流轉換器中，然後再利用數位訊號來選擇輸出的電流大小，經由電流鎖存器儲存的電流複製單元都儲存同樣的參考電流，而且電流複製架構的電路結構對臨界電壓Vth的變化很不敏感，因此可以有效地降低因為臨界電壓Vth變化所產生的誤差，進而提高整體的均勻度。
如圖3所示，為應用本發明所揭示的數字模擬電流轉換器的驅動電路，此實施例所應用者為6位的數據，包括有一移位寄存器10、數據寄存器20、電壓數據鎖存器30、一電流源41、一數字模擬電流轉換器51、一移位寄存器60、一電流鎖存器70以及一移位寄存器80。其中移位寄存器10為一n位的移位寄存器，其與數據寄存器20耦接。數據寄存器20為一6位的數據寄存器，其與電壓數據鎖存器30耦接。電壓數據鎖存器30亦為一6位鎖存器，其與數字模擬電流轉換器50耦接。電流源41為一6位的電流源，其與數字模擬電流轉換器51耦接。電流鎖存器70與數字模擬電流轉換器51耦接。移位寄存器60為一m位的移位寄存器，其與數字模擬電流轉換器51耦接。移位寄存器80為一n+1位的移位寄存器，其與數字模擬電流轉換器51耦接。
因此，當一數據移位信號由數據移位寄存器10輸入後，再經由數據寄存器20、電壓數據鎖存器30輸出為一電壓信號，續經數字模擬電流轉換器51轉換成一數字電流信號，共輸出有n個數字電流信號，最後經由m位移位寄存器60以及電流鎖存器70輸出有m×n個模擬輸出電流，以驅動面板的像素。
圖4中所示為圖3中的驅動電路的詳細電路圖。如圖所示，6位的電流源41提供一六位的電流源給六位的數字模擬電流轉換器51，第一位的電流源提供給數字模擬電流轉換器51中第一位的電流複製單元，第一電流存儲單元CM1中的第一電晶體M1的漏極連接至電流源41的第一位輸出電位。
第一電流存儲單元CM1於高電位時開啟，此高電位由移位寄存器80的第一位的輸出電位提供。第二電流存儲單元CM2於高電位時開啟，此高電位由移位寄存器80的第n+1位的輸出電位提供。因此，本發明的驅動電路應用於n個數據時，需額外提供一個n+1位的移位寄存器，用以控制數字模擬電流轉換器51中的電流存儲單元的開啟狀態。同時，亦需要n位的數字模擬電流轉換器。若以6位記錄每一筆數據，數據寄存器20、電壓數據鎖存器30、電流源41、以及數字模擬電流轉換器51均為6位。移位寄存器10以及移位寄存器80則配合數據的筆數。
圖4所示的電流源41為6個位各提供不同的參考電流，Iref、Iref×2、Iref×4、Iref×8、Iref×16、Iref×32，第一電流存儲單元CM1與第二電流存儲單元CM2的開啟電壓由移位寄存器80提供。當第一電流存儲單元CM1開啟的時候，為6個位的第一電流存儲單元CM1存儲電流的時間，第二電流存儲單元CM2開啟的時候，是第二電流存儲單元CM2存儲電流的時間，當第七電晶體M7控制信號為高電位時的時候，利用6bit的控制信號來輸出不同的電流值並將數據寫入電流鎖存器70中，當電源鎖存器70的致能信號為高電位的時候，電源鎖存器70輸出數據至像素中。
本發明所揭示的驅動電路仿真圖請參考圖5與圖6。圖5為一3bit數字模擬電流轉換器加上電流鎖存器的仿真結果，3個位各提供不同的參考電流，Iref、Iref×2、Iref×4。當第一電流存儲單元CM1開啟的時候，為6個位的第一電流存儲單元CM1存儲電流的時間，第二電流存儲單元CM2開啟的時候，是第二電流存儲單元CM2存儲電流的時間，當第七電晶體M7控制信號為高電位時的時候，利用3bit的控制信號來輸出不同的電流值並將數據寫入電流鎖存器70中，當電源鎖存器70的致能信號為高電位的時候，電源鎖存器70輸出數據至像素中。
本發明所揭示以電流複製方式作為數字模擬電流轉換器中電流複製單元的基本單元，以一對多的方式減少面積，並可以忽略組件的差異而提高整體驅動電路的穩定性。
雖然本發明以前所述的優選實施例如上所示，然而其並非用以限定本發明，本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作適當的改進與改動，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的權利要求書所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種電激發光式顯示裝置的驅動電路，包括有一n位移位寄存器，用以根據一數據移位信號輸出n筆移位電壓信號；一p位數據寄存器，與該n位移位寄存器耦接，用以根據一p位數位訊號以及該n筆移位電壓信號輸出n筆p位數據移位信號；一電壓數據鎖存器，用以根據一鎖存信號以及該n筆p位數據電壓信號輸出n筆p位電壓數據信號的電流源；一電流源，用以提供p位的電流源；一n+1位移位寄存器，用以輸出n+1筆移位電壓信號；n個數字模擬電流轉換器，其與該n+1位移位寄存器以及該電流源耦接，用以根據該p位的電流源以及該n+1筆移位電壓信號輸出n筆模擬電流信號；一m位移位寄存器，用以輸出m筆移位電壓信號至該數字模擬電流轉換器；以及一電流鎖存器，其與該數字模擬電流轉換器和該m位移位寄存器耦接，用以根據該n筆模擬電流信號以及該m筆移位電壓信號輸出m×n筆模擬電流信號。
2.如權利要求1所述的電激發光式顯示裝置的驅動電路，其中該數字模擬電流轉換器中還包括有p個電流複製單元，且該電流複製單元還包括有一第一電流存儲單元以及一第二電流存儲單元，分別耦接至該n+1位移位寄存器，用以存儲該電流源的電流。
3.如權利要求2所述的電激發光式顯示裝置的驅動電路，其中該第一電流存儲單元包括有一第一電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該n+1位移位寄存器；一第二電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該第一電晶體的柵極，該源極耦接至該第一電晶體的源極；一第三電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該第二電晶體的漏極，該源極耦接至該第一電晶體的源極，該漏極耦接至一電源線(Vdd Line)；以及一第一儲存電容，耦接於該第三電晶體的柵極與漏極間。
4.如權利要求3所述的電激發光式顯示裝置的驅動電路，其中該第一電晶體與該第二電晶體為一N通道金屬氧化物半導體場效電晶體，該第三電晶體為一P通道金屬氧化物半導體場效電晶體。
5.如權利要求2所述的電激發光式顯示裝置的驅動電路，其中該第二電流存儲單元包括有一第四電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該n+1位移位寄存器，該源極與該第一電晶體的源極耦接；一第五電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極與該第四電晶體的柵極耦接，該漏極與該第四電晶體的漏極耦接；一第六電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極與該第五電晶體的源極耦接，該漏極與該第四電晶體的漏極耦接，該源極連接至一接地線(Vss Line)；以及一第二儲存電容，耦接於該第六電晶體的柵極與源極間。
6.如權利要求5所述的電激發光式顯示裝置的驅動電路，其中該第四電晶體、該第五電晶體與該第六電晶體為一N通道金屬氧化物半導體場效電晶體。
7.一種數字模擬電流轉換器，應用於一電激發光式顯示裝置的驅動電路中以將數字電壓信號轉換為模擬電流信號，該驅動電路包括有一n位移位寄存器、一p位數據寄存器、一電壓數據鎖存器、一電流源、一n+1位移位寄存器、n個數字模擬電流轉換器、一m位移位寄存器、以及一電流鎖存器，其特徵在於該數字模擬電流轉換器包括有一第一電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第一電流存儲單元開啟時，用以提供該電流源所提供的電流，當該第一電流存儲單元關閉時，用以儲存該電流源所提供的電流；以及一第二電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第二電流存儲單元開啟時，用以儲存該第一電流存儲單元所儲存的電流。
8.如權利要求7所述的數字模擬電流轉換器，其中該第一電流存儲單元包括有一第一電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該n+1位移位寄存器；一第二電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該第一電晶體的柵極，該源極耦接至該第一電晶體的源極；一第三電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該第二電晶體的漏極，該源極耦接至該第一電晶體的源極，該漏極耦接至一電源線(Vdd Line)；以及一第一儲存電容，耦接於該第三電晶體的柵極與漏極間。
9.如權利要求8所述的數字模擬電流轉換器，其中該第一電晶體與該第二電晶體為一N通道金屬氧化物半導體場效電晶體，該第三電晶體為一P通道金屬氧化物半導體場效電晶體。
10.如權利要求7所述的數字模擬電流轉換器，其中該第二電流存儲單元包括有一第四電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極耦接至該n+1位移位寄存器，該源極與該第一電晶體的源極耦接；一第五電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極與該第四電晶體的柵極耦接，該漏極與該第四電晶體的漏極耦接，一第六電晶體，具有一柵極、一漏極以及一源極，該柵極與該第五電晶體的源極耦接，該漏極與該第四電晶體的漏極耦接，該源極連接至一接地線(Vss Line)；以及一第二儲存電容，耦接於該第六電晶體的柵極與源極間。
11.如權利要求10所述的數字模擬電流轉換器，其中該第四電晶體、該第五電晶體與該第六電晶體為一N通道金屬氧化物半導體場效電晶體。
全文摘要
一種電激發光式顯示裝置的驅動電路，包括有一n位移位寄存器、一p位數據寄存器、一電壓數據鎖存器、一電流源、一n+1位移位寄存器、n個數字模擬電流轉換器、一m位移位寄存器、以及一電流鎖存器，其中該數字模擬電流轉換器中包括有一第一電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第一電流存儲單元開啟時，用以提供該電流源所提供的電流，當該第一電流存儲單元關閉時，用以儲存該電流源所提供的電流；以及一第二電流存儲單元，其耦接至該n+1位移位寄存器，當該第二電流存儲單元開啟時，用以儲存該第一電流存儲單元所儲存的電流。
文檔編號G09G3/00GK1534561SQ03108
公開日2004年10月6日 申請日期2003年4月2日 優先權日2003年4月2日
發明者孟昭宇, 薛瑋傑, 石安 申請人:統寶光電股份有限公司