电流匹配电路与方法

专利名称：电流匹配电路与方法
技术领域：
本发明涉及一种电流匹配电路与方法，特别是指一种使极多条路 径上的电流量能够匹配的电路与方法，该电路与方法尤适合于应用在 有机发光面板电路中。
背景技术：
请参阅图1，此为先前技术之被动式有机发光面板控制电路之一
例。如图所示，此电路10中包含有n个有机发光二极管OLEDl-OLEDn， 分别位于路径ll-ln上。各条路径ll-ln是否导通，由对应的列讯号 RSl-RSn所控制；在被动式有机发光面板中，列讯号RSl-RSn通常使 各条路径轮流导通，通过视觉暂留而构成平面图像。各有机发光二极 管OLEDl-OLEDn的亮度，与各条路径ll-ln上的电流量相对应，其分 别为数字模拟转换电路DACl-DACn所控制。(为简化图面起见，所示 图中每个数字模拟转换电路仅连接一个有机发光二极管，但在实际面 板中，每个数字模拟转换电路通常连接不只一个有机发光二极管。)各 数字模拟转换电路DACl-DACn，可为图2所示的较简单型式，或为图 3所示的串联型式(cascoded type)。
详言之，有机发光二极管OLEDl-OLEDn的亮度控制方式如下。 电流源CS之电流量，通过晶体管Q和各数字模拟转换电路 DACl-DACn中各晶体管所构成的电流镜，而成比例地镜射至各数字模 拟转换电路DACl-DACn之内。利用数字开关控制讯号SW (亦可称为 行讯号column signal,或区讯号segment signal)，可决定数字模拟转换 电路内部有哪些晶体管导通，且例如可将图2所示各晶体管的导通电 流量分别设计成lx， 2x， 4x, 8x，如此即可根据数字开关控制讯号SW来 产生16位阶的亮度变化。随着有机发光面板尺寸逐渐增大，其所使用的有机发光二极管数 目也相应增加；有机发光面板上的有机发光二极管路径数目，可能超 过数百、甚至达数千条。所面临的问题是，各条路径上的电流量不易 完全匹配，导致面板发光亮度不均匀，严重时甚至将产生肉眼可见的 差异。因此，有必要提供一种能使极多条路径上的电流量互相匹配的 电路与方法。然而，如个别针对每条路径提供匹配控制电路，并依序 以取样保持方式对每条路径进行匹配检査与校正，显然将使电路变得 十分庞大，且检查程序耗时过久，并不理想。

发明内容
有鉴于此，本发明即针对上述先前技术之不足，提出一种能使极 多条路径上的电流量互相匹配的电路，以解决前述的困扰，且不会大 幅增加电路的尺寸与复杂度。
本发明之第二目的在于提供一种有机发光面板控制电路。
本发明之第三目的在于提供一种能使极多条路径上的电流量互相 匹配的方法。
为达上述之目的，在本发明的其中一个实施例中，提供了一种电
流匹配电路，包含x层的树状阶层结构，其每一层包括复数个匹配元
件，前层之一匹配元件对应于次层之一定数目的匹配元件，该一定数
目的匹配元件构成一组；其最后一层之各组中每一匹配元件控制一条 路径上的电流，且同组之路径上的电流互相匹配，其中X为大于或等 于2的整数。
此外，根据本发明的另一个实施例，也提供一种有机发光面板控 制电路，包含第一复数个数字模拟转换电路，以个别控制对应路径 上的电流，各路径上具有对应的有机发光二极管，其中该第一复数个数字模拟转换电路分为W组，每组Q个；W个电流源，其电流量个别 受对应的参考电压输入所控制；以及W个电流镜电路，将对应之W个 电流源之电流量成比例地镜射至同组Q个数字模拟转换电路中；其中， 该W个电流源分为M组，每组N个(W=M*N)，同组内的电流源之 参考电压受控制，使NfQ条路径上的电流量互相匹配；其中M，N， Q， W 为整数，且N，Q,W皆大于或等于2。
此外，根据本发明的另一个实施例，也提供一种电流匹配方法， 包含以下步骤提供复数条电流路径；将该复数条电流路径分成W组， 每组Q条；以及使同组之路径上的电流互相匹配，其中W与Q为大于 或等于2的整数。
上述各实施例中，可使用取样保持的方式，平行地在最后一层各 组中依序控制同组各条路径上的电流。
此外，上述各实施例中，如使用电流源来控制电流时，可将电流 源分组，并使同组各电流源接受相同的参考电压，或使各电流源个别 接受对应的参考电压，并根据校准结果来个别调整各电流源之参考电压。
以下将通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本发明之目的、 技术内容、特点及其所达成之功效。


图1为先前技术之被动式有机发光面板控制电路的示意电路图。 图2为较简单型式之数字模拟转换电路的示意电路图。 图3为串联型式之数字模拟转换电路的示意电路图。 图4用以说明本发明之树状阶层结构。
图5为示意电路图，示出根据本发明之电流匹配电路的其中一个 实施例。图6为示意电路图，示出根据本发明之电流匹配电路的另一个实 施例。图7标出使用串联晶体管之电流源电路。 图8与第9图分别举例示出JFET的应用。图10说明各放大器间的差异性并不会对整体电路的元件匹配造 成实质影响。图11标出取样保持电路之一例。图12标出校准电路之一例。图13标出取样量测电路之一例。图14与图15举例说明主动式有机发光二极管元件。图中符号说明10 有机发光面板控制电路(现有技术)ll-ln 路径20 电流匹配电路41,42取样保持电路50 校准电路51-5n 多工电路60 取样量测电路62 模拟数字转换器70 取样保持电路C01, C02电CS， CSl-CSn电流源DACl-DACn数字模拟转换电路EAll-EAln误差放大器N-JFET， P-JFETN型接面晶体管，P型接面晶体管OLEDl-OLEDn有机发光二极管OP1, OP61运算放大器Q，Qc，Ql-Qp，Q01，Q02晶体管R， R01-R0m， Rll-Rln电阻Rsl-Rsn 列讯号具体实施方式
首先说明本发明的概念。如"背景技术"段落中所述，较大有机 发光面板上的有机发光二极管路径数目，可能超过数百、甚至达数千 条，难以一一进行匹配校正。因此，根据本发明，乃是采取"树状阶 层结构"，来解决上述问题。请参考图4之示例，假设电流匹配电路 20使用四阶层的树状结构，第一层使用m个元件，并使该m个元件互 相匹配；第二层使用m组各n个元件，并使每组内的n个元件互相匹 配；第三层中，再使第二层中之各元件各别对应于p个元件，并使同 组内的该p个元件互相匹配，第四层中，同样地使第三层中之各元件 各别对应于q个元件，并使同组内的该q个元件互相匹配，如此最终 便可控制m*n*p*q条电流路径，且m， n， p， q皆不需要为太大的数字。 当然，图4仅是举例说明，阶层的数目与各阶层内的元件数目可视设 计上的需要来决定。图4所示概念之具体实施例，举两例说明如下，请参考图5与图 6，其中图5为三阶层树状结构，图6为四阶层树状结构。请先参考图 5，本实施例中，第一层匹配元件为电阻R01-R0m，第二层匹配元件为 电阻R11-Rln，第三层则为输出级。如图所示，以第二层电路的第一组 电路为例，运算放大器0P1将节点Al的电压与参考电压VRO相比较， 所产生的输出电压VR1供应给所有误差放大器EAll-EAln。误差放大 器EAll-EAln为对应之电流源CSl-CSn中的一部分。各电流源 CSl-CSn各别控制一组输出级电路，每组输出级电路中各别根据对应 电流源的电流量，而控制该组内的q条电流路径。根据以上结构，每 组输出级电路中之q条电流路径受同一电流源控制而彼此互相匹配， 且因数目q并不会很大，因此较不致因电路面积和绕线的关系造成彼 此间太大的差异。而控制各组输出级电路的电流源CSl-CSn，则在第 二层电路中，通过电阻R11-Rln间之匹配，以及运算放大器0P1的输 出控制，使所有电流源CSl-CSn受控互相匹配。至于第二层各组电路中节点A1-Am的电压，则透过第一层电路中的各电阻R01-R0m，使其匹配。请再参考图6，此为四阶层树状结构的一例。与前一实施例相较， 本实施例中增加了第三层结构，原本的第三层输出级则对应于现在的 第四层。如图所示，在本实施例的第三层结构中，以第一组电路为例， 同一个电流源CS1中包含多组控制晶体管Ql-Qp，配合误差放大器 EAll，产生p组相同的电流Il-Ip，供应给p组输出级电路。在图5与图6的实施例中，电流源内可增设串联(cascoded)晶体 管Qc，以进一步提高电流源之精准度，如图7所示。上述各实施例胜于先前技术之处，说明如下。在本发明上述各实 施例中，除输出级之外，其它层的匹配元件可采用匹配性较佳的元件， 而不必使用MOSFET，例如在前述各实施例中使用的电阻。与MOSFET 相较，电阻的匹配性较佳，因其差异性(mismatching)仅来自尺寸上 的变异，而MOSFET之差异性尚与表面效应如临界电压、迁移率 (Mobility)等有关。在今日半导体制程中，已可将元件尺寸控制在相 当精准的范围内，故电阻的匹配性远较MOSFET为佳。此外，如图8、图9所示，根据本发明的另两实施例，可在使用 串联晶体管结构时(例如图3或图7)，改以接面场效晶体管(Junction FET,JFET)来制作。JFET之差异性同样仅来自尺寸上的变异，故同样 具有较MOSFET为佳之匹配性。图8、图9所示的电路可应用在本发 明电路的各层，包括输出级。又，在图5与图6的实施例中所使用的运算放大器和误差放大器， 虽有内部输入偏压(input offset voltage)的问题，但如图10所示，A点 电压远大于放大器的内部输入偏压Vofs，因此各放大器间的差异性并 不会对整体电路的元件匹配造成实质影响。本发明之以上各实施例，已较先前技术为佳；而若需要更进一步 地确保输出级中之各路径电流互相匹配，可在电路中设置取样保持电 路。取样保持电路之一例请参考图11之电路41、 42，如图所示，可藉由轮流切换开关SW1， SW2……，使各晶体管QOl， Q02,……上的电流 成为相同，并将对应的栅极或源极跨压储存在电容器C01,C02，……内， 如此即可更精确地使各晶体管互相匹配。由于取样保持电路需要以类 似扫瞄的程序轮流切换各开关，此作法较为耗时，故在先前技术中， 若要依序扫瞄数百条或数千条电流路径显然是不切实际的，但本发明 中，则可同步平行扫瞄各组内的电流路径，且路径数目不大(可以仅 为个位数)，因此可以在有限的时间内完成。取样保持电路的扫瞄程 序可以在开机时进行，及/或在电路操作中定期进行。除以上所述外，根据本发明，更可利用各误差放大器之输入参考 电压，作为进一步精确调整匹配状况的工具。详言之，请参考图12并 对照图5或图6，在图5与图6的实施例中，运算放大器OP1仅有一 个输出位准，而所有误差放大器EAll-EAln之参考电压输入皆相同。 但在第12图实施例中，提供了校准电路50，此电路中包含n个多工电 路MUX51-5n。运算放大器OPl有多个输出位准Vl-Vx，多工电路51-5n 可根据其选择讯号输入S来决定选择运算放大器0P1的哪个输出位准。 本实施例中，输入S可为多位数的数字校正讯号，藉由选择运算放大 器OPl的输出位准，以调整各组电路的匹配，数字校正讯号例如可在 校准程序中，从取样量测各组电路中某一路径的电流来产生。进行取 样量测的电路有多种作法，例如可如图13之电路60所示，将电流讯 号转为电压讯号后，与参考电压Vc比较，以运算放大器OP61将该差 值放大后，再使用模拟数字转换器ADC62将其转换为数字讯号。进行 取样量测的电路，可以内建在电流匹配电路之内，或设置在与电流匹 配电路搭配的其它电路(例如有机发光二极管面板电路)内，或设置 在专为校准用之工具内。所述校准程序可以在开机时进行，及/或在 电路操作中定期进行。在以上所述各实施例中，主要是以被动式有机发光面板中之有机 发光二极管控制电路为例，但本发明亦可应用于主动式有机发光面板 中。主动式有机发光面板中之有机发光二极管以主动方式控制，举二例如图14和图15，在此两图中，均是根据电流讯号Idata来控制有机 发光二极管是否发亮及其亮度。根据本发明，亦同样可根据控制各有 机发光二极管的电流是否匹配，以达到最佳面板显示效果。以上已针对较佳实施例来说明本发明，由以上说明当可知本发明 之匹配精准度与电路精简度均远较先前技术为佳。以上所述，仅为使 熟悉本技术者易于了解本发明的内容而已，并非用来限定本发明之权 利范围。如前所述，对于熟悉本技术者，当可在本发明精神内，立即 思及各种等效变化。例如，所有实施例中所示直接连接的两元件，可 在其间插入不影响讯号意义的电路，例如延迟电路、开关电路等等。又如，将有机发光二极管控制电路安排成树状结构，以控制各电流路 径之匹配，仅为本发明的其中一种应用方式；本发明的概念，亦可应 用于其它需要电流匹配的场合。故凡依本发明之概念与精神所为之均 等变化或修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。
权利要求
1. 一种电流匹配电路，包含X层之树状阶层结构，其每一层包括复数之匹配元件，前层之一匹配元件对应于次层之一定数目之匹配元件，该一定数目之匹配元件构成一组；其最后一层之各组中每一匹配元件控制一条路径上的电流，且同组之路径上的电流互相匹配，其中X为大于或等于2的整数。
2. 如权利要求l所述的电流匹配电路，其中最后一层的各组个别受一电流源所控制。
3. 如权利要求2所述的电流匹配电路，其中同一个电流源中包含 多个晶体管，配合同一误差放大器，产生多组相同的电流。
4. 如权利要求2所述的电流匹配电路，其中该电流匹配电路在其 中一层内包含多组之每组多个电流源，同组内之电流源共享相同之参 考电压，同组的参考电压根据前层与该组间之节点电压而产生。
5. 如权利要求4所述的电流匹配电路，其中将该节点电压输入一 运算放大电路与一给定电压相比较，并以该运算放大电路的输出作为 前述参考电压。
6. 如权利要求2所述的电流匹配电路，其中该电流匹配电路在其 中一层内包含多组之每组多个电流源，各电流源可接受校准而调整其电流量。
7. 如权利要求6所述的电流匹配电路，其中各电流源分别接受对 应的参考电压，且同组各电流源之参考电压可根据选择讯号来个别调 整。
8. 如权利要求6所述的电流匹配电路，其中各电流源分别接受对 应的参考电压，且同组各电流源之参考电压个别受一运算放大电路的 输出之一所控制，该运算放大电路具有多个输出，可根据选择讯号来 选择各电流源与输出之对应关系。
9. 如权利要求l所述的电流匹配电路，更包含有取样保持电路， 以控制各条路径上的电流。
10. 如权利要求9所述的电流匹配电路，其中该取样保持电路平 行地在各组中依序控制各条路径上的电流。
11. 如权利要求9所述的电流匹配电路，其中该最后一层之匹配元件中包括多组之每组多个晶体管，且该取样保持电路平行地在同组 多个晶体管中依序取样保持各晶体管之栅极或源极电压。
12. 如权利要求1所述的电流匹配电路，其中所述匹配元件包括以下之一或多者电阻、接面场效晶体管、金氧半场效晶体管、误差放大器。
13. —种有机发光面板控制电路，包含第一复数个数字模拟转换电路，以个别控制对应路径上的电流， 各路径上具有对应的有机发光二极管，其中该第一复数个数字模拟转换电路分为W组，每组Q个；W个电流源，其电流量个别受对应的参考电压输入所控制；以及 W个电流镜电路，将对应之W个电流源之电流量成比例地镜射至同组Q个数字模拟转换电路中；其中，该W个电流源分为M组，每组N个(W=M*N)，同组内 的电流源之参考电压受控制，使N*Q条路径上的电流量互相匹配；其中M,N,Q，W为整数，且N，Q,W皆大于或等于2。
14. 如权利要求13所述的有机发光面板控制电路，其中，该M组 电流源每组个别受一对应匹配元件所控制，且该总共M个匹配元件彼 此匹配。
15. 如权利要求13所述的有机发光面板控制电路，其中，该W个 电流源中之每个电流源个别包含P个晶体管，配合同一误差放大器， 产生P组相同的电流，P组中之其中一组供应给前述W个电流镜电路；且所述有机发光面板控制电路尚包含-第二复数个数字模拟转换电路，以个别控制对应路径上的电流， 各路径上具有对应的有机发光二极管，其中该第二复数个数字模拟转 换电路分为(P-1)组，每组Q个；以及(P-1)*W个电流镜电路，将W个电流源所产生之对应之(P-1"W 组电流量成比例地镜射至同组Q个数字模拟转换电路中；藉此，以控制MfN一pfQ条路径上的电流。
16. 如权利要求13所述的有机发光面板控制电路，尚包含有取样 保持电路，以平行地在各W组中依序控制Q条路径上的电流。
17. 如权利要求13所述的有机发光面板控制电路，其中同组各电 流源之参考电压可根据选择讯号来个别调整。
18. 如权利要求17所述的有机发光面板控制电路，其中该选择讯 号从各路径中取样量测其一部分路径之电流而产生。
19. 一种电流匹配方法，包含以下步骤 提供复数条电流路径；将该复数条电流路径分成W组，每组Q条；以及 使同组之路径上的电流互相匹配，其中W与Q为大于或等于2 的整数。
20. 如权利要求19所述的电流匹配方法，更包含 将该W组分成M群，每群N组； 提供匹配元件给各组；以及 使同群内各组的匹配元件互相匹配，其中M与N为大于或等于2的整数。
21. 如权利要求19所述的电流匹配方法，其中所述匹配元件包括 以下之一或多者电阻、接面场效晶体管、金氧半场效晶体管、误差放大器。
22. 如权利要求19所述的电流匹配方法，更包含平行地在各组中依序扫瞄同组内之各路径，并取样保持各路径上的电流。
23. 如权利要求19所述的电流匹配方法，其中使同组之路径上的 电流互相匹配的步骤包括为该组提供一个电流源，并将该电流源的电流量成比例地镜射至同组路径上。
24. 如权利要求23所述的电流匹配方法，更包含为每一组提供 一个电流源，并将电流源分为M群，每群N个，其中M与N为大于 或等于2的整数；同群各电流源接受相同的参考电压。
25. 如权利要求23所述的电流匹配方法，更包含为每一组提供 一个电流源，并将电流源分为M群，每群N个，其中M与N为大于 或等于2的整数；各电流源个别接受对应的参考电压，且同群各电流源之参考电压可根据选择讯号来个别调整。
26. 如权利要求25所述的电流匹配电路，其中该选择讯号从各路 径中取样量测其一部分路径之电流而产生。
全文摘要
本发明提出一种电流匹配电路与方法，该方法包含以下步骤提供复数条电流路径；将该复数条电流路径分成W组，毎组Q条；以及使同组之路径上的电流互相匹配，其中W与Q为大于或等于2的整数。本发明的电流匹配电路，包含X层的树状阶层结构，其每一层包括复数个匹配元件，前层之一匹配元件对应于次层之一定数目的匹配元件，该一定数目的匹配元件构成一组；其最后一层之各组中毎一匹配元件控制一条路径上的电流，且同组之路径上的电流互相匹配，其中X为大于或等于2的整数。本发明通过控制各有机发光二极管的电流是否匹配，以达到最佳面板显示效果。
文档编号G09G3/32GK101256761SQ200710084720
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月26日 优先权日2007年2月26日
发明者刘景萌 申请人:立锜科技股份有限公司