一种应用于硅基oled微显示驱动芯片的电流型dac的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，包括第一译码器、第二译码器、延时电路、第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路、电流源电路和偏置电路；本发明采用“3+4+3”分段结构，其中最低3位采用二进制编码，中间4位和最高3位采用温度码编码方式；最低三位数据通过延时电路输入到第三锁存电路，中间四位数据通过第二译码器输入到第二锁存电路，最高三位数据通过第一译码器输入到第一锁存电路；最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输入端分别与偏置电路和对应的第一锁存电路、第二锁存电路、第三锁存电路的输出端连接，其输出端相连并接到电流输出端IOUT。本发明可减小DAC输出电流的毛刺。
【专利说明】—种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子及显示【技术领域】，尤其涉及一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC。
【背景技术】
[0002]微显示技术是显示【技术领域】的一个分支，它在便携式显示应用方面具有巨大的优势。而且低功耗是其快速增长的强大动力，所以其未来的应用会更加市场化。它用途广阔，涉及科研、娱乐、通信、军事、医疗等各个行业和领域，潜力巨大。相对于其他微显示技术而言，硅基OLED微显示器件具有主动发光、视角宽、低压驱动、发光效率高、响应速度快、集成度高等特点，可用于各种显示领域。硅基OLED微显示技术是将OLED器件直接做在经过半导体加工工艺制成的单晶硅集成电路芯片上，从而实现其周边驱动电路和显示像素矩阵电路的集成化。硅基OLED驱动芯片的研究，正处于发展阶段，是国际上微显示领域的研究热点之一 O
[0003]DAC电路是硅基OLED驱动芯片中一个核心的电路模块，可以提供给像素阵列精确的电流。然而在输入电流需要发生改变时，开关会经过高速转换，此时将引入毛刺电压。由于像素单元需要的驱动电流一般是几百皮安到几十纳安的范围。因此相比传统输出电流较大的DAC，该毛刺电压会带来不可忽略的影响，其将直接影响输出电流的精度，从而影响显示画面的质量，因此需采用某种方法减弱毛刺电压引入的影响，设计出一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的高精度电流源很有必要。
【发明内容】
[0004]为了克服上述DAC电路中出现毛刺电压的问题，本发明提供了一种高精度电流型DAC电路为硅基OLED提供精确电流，通过在电流源电路中增加电容和开关达到减小电流毛刺的目的，从而解决由于OLED器件电流不精确产生图像失真的问题。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种应用于娃基OLED微显不驱动芯片的电流型DAC,包括输入译码电路、锁存电路、电流源电路、时钟电路和偏置电路；输入译码电路由第一译码器、第二译码器和延时电路组成；锁存电路包括第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路；电流源电路包括最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路；所述应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC电路采用“3+4+3”分段结构，其中最低3位采用二进制编码，中间4位和最高3位采用温度码编码方式；最低三位数据输出到延时电路的输入端，中间四位数据输出到第二译码器的输入端，最高三位数据输出到第一译码器的输入端；第一译码器、第二译码器和延时电路的输出端分别与对应的第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路的输入端连接；最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输入端分别与对应的第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路的输出端连接；偏置电路的输出端分别与最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输入端连接，用于提供基准电流；最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输出端相连接并接到电流输出端1TT。
[0007]进一步地，所述最高位电流源电路包括7个宽长比相等的电流源，该电流源包括P型MOS管Ml、P型MOS管M2、P型MOS管M3和N型MOS管M4及电容CN1，MOS管Ml的源极和衬底相连并接到电源VDD，M0S管MPl的栅极与偏置电路的中基准电流Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管Ml的漏极与MOS管M2的源极和衬底相连；M0S管M2的漏极与MOS管M3的源极和衬底相连于第二节点A2，将A2节点连接到电流输出端IQUT，MOS管M2、M3以及MOS管M4的栅极相连并接到第一锁存电路的相应输出信号Kx ；M0S管M3的漏极与电容Cni —端、N型MOS管M4的漏极相连，电容Cx的另一端、MOS管M4的源极和衬底相连接到外接电压VI，Vl的电压值小于A2节点的电压。
[0008]所述中间位电流源电路包括15个宽长比相等的电流源，该电流源包括P型MOS管M5、P型MOS管M6、P型MOS管M7和N型MOS管M8及电容CN2，M0S管M5的源极和衬底相连并接到电源VDD，MOS管M5的栅极与偏置电路中Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管M5的漏极与MOS管M6的源极和衬底相连；M0S管M6的漏极与MOS管M7的源极和衬底相连于第二节点A2，将A2节点连接到电流输出端IQUT，MOS管M6、M7以及MOS管M8的栅极相连并连接第二锁存电路的相应输出信号Ky ；M0S管M7的漏极与电容Cy —端、N型MOS管M8的漏极相连，电容Cn2的另一端、MOS管M8的源极和衬底相连接到外接电压V2，V2的电压值小于A2节点的电压。
[0009]进一步地，所述最低位电流源电路包括三个宽长比不断倍增的电流源，该电流源包括P型MOS管MP3、P型MOS管MP3_S，M0S管MP3的源极和衬底相连并接到电源VDD，M0S管MP3栅极与偏置电路中Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3_S的源极和衬底相连，MOS管MP3_S的栅极连接到第三锁存电路的相应输出信号K3，MOS管MP3_S的漏极连接到第二节点A2，并连接到电流输出端IQUT。
[0010]进一步地，所述最高位电流源电路由宽长比为M = 128的电流源组成。
[0011]进一步地，中间位电流源电路由宽长比为M = 8的电流源组成。
[0012]进一步地,最低位电流源电路由宽长比分别为M = 1、M=2和M = 4的电流源组成。
[0013]本发明的有益效果:
[0014](I)本发明通过在电流源电路中增加电容和开关，由于电流源开关在导通瞬间的电流变化很大，通过增加电容对开关输出节点进行充放电减弱毛刺影响电流源的输出电压，达到减小电流毛刺的目的。
[0015](2)采用3+4+3结构，简化了传统DAC中的温度编码版图布局的复杂度、芯片面积和功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明一种实施例的原理框图；
[0017]图2是本发明一种实施例的最高位电流源的结构示意图；
[0018]图3是本发明一种实施例的中间位电流源的结构示意图；
[0019]图4是本发明一种实施例的偏置电路和电流源电路的电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0021]如图1至图4所示，一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，包括输入译码电路1、锁存电路2、电流源电路3、偏置电路4和时钟；输入译码电路I由第一译码器、第二译码器和延时电路组成；锁存电路2包括第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路；电流源电路3包括最高位电流源电路3-1、中间位电流源电路3-2和最低位电流源电路3-3 ;所述应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC电路采用“3+4+3”分段结构，其中最低3位采用二进制编码，中间4位和最高3位采用温度码编码方式；最低三位数据D1-D3输出到延时电路的输入端，中间四位数据D4-D7输出到第二译码器的输入端，最高三位数据D8-D10输出到第一译码器的输入端；第一译码器、第二译码器和延时电路的输出端分别与对应的第一锁存器、第二锁存器和第三锁存器的输入端连接；第一锁存器的输出信号 K19-K25 接最高位电流源电路 3-1 中 P 型 MOS 管 MP19_S_MP25_S、MP16_C_MP22_C、N 型MOS管丽16-MN22的栅极；第二锁存电路的输出信号K4-K18接中间位电流源电路3_2中P型MOS管MP4_S-MP18_S、MP1_C-MP15_C、N型MOS管MN1-MN15的栅极；第三锁存电路的输出信号K1、K2、K3接最低位电流源电路3-3中的P型MOS管MP1_S、P型MOS管MP2_S和P型MOS管MP3_S的栅极，实现锁存电路2输出控制信号控制电流源电路的输出；最高位电流源电路3-1、中间位电流源电路3-2、最低位电流源电路3-3的输出端相连接电流输出端I.，偏置电路4中基准电流Ikef的正向输出端分别与最高位电流源电路3-1、中间位电流源电路3-2和最低位电流源电路3-3的输入端连接，用于提供基准电流。
[0022]图1的工作原理如下:
[0023]整个10位电流型DAC采用3+4+3分段结构，最低3位采用二进制编码，中间4位和最高3位采用温度码编码方式。外部10位数据Dl-DlO分成三段D1-D3、D4-D7和D8-D10分别经过延时电路、第二译码电路和第一译码电路进行延时和译码，再经过锁存电路进行信号锁存；在时钟信号的控制之下，锁存电路输出的开关控制信号用来分别控制最高位温度码电流源电路中的7个电流源、中间位温度码电流源电路中的15个电流源、最低位二进制码电流源电路中的3个电流源。最低三位电流源电路采用宽长比M = UM = 2、M = 4的电流源，中间位电流源电路采用宽长比M = 8的电流源、最高位电流源电路采用宽长比为M=128的电流源。根据叠加原理，最后将开关闭合支路的电流相加输出到I.。其中输出电流I.可以用来驱动OLED器件。电流源电路的输出电流I.表达式如下所示，其中Ikef为偏置电路4提供的基准电流，表不单位电流大小:
[0024]1ut = Ieef (K12°+K221+K322) +23Ieef (K4+K5+...+K18) +27IEEF (K19+K20+...+K25)
[0025]如图4所示，与偏置电路4提供的基准电流Ikef串联的晶体管ΜΡ26的宽长比为M=1，最高位电流源电路包括7个宽长比为M= 128的电流源，中间位电流源电路包括15个宽长比为M = 8的电流源；最低位电流源电路包括宽长比分别为Μ=1、Μ=2和Μ = 4的三个电流源；偏置电路由P型MOS管ΜΡ26、外接参考电流Ikef组成；最高位电流源电路3_1由 7 个 P 型 MOS 管 ΜΡ19-ΜΡ25、7 个 MP19_S_MP25_S、7 个 MP16_C_MP22_C，7 个 N 型 MOS 管MN16-MN22，7个电容C16-C22组成。中间位电流源电路3_2由15个P型MOS管MP4-MP18、15 个 MP4_S-MP18_S、15 个 MP1_C_MP15_C、15 个 N 型 MOS 管 MN1-MN15，15 个电容 C1-C15 组成。最低位电流源电路3-3由P型MOS管MP1、MP2、MP3、MP1_S、MP2_S、MP3_S组成。P型MOS 管 MP1、MP2、MP3、MP4-MP8、MP19-MP25、MP26 的源极和衬底接电源 VDD，P 型 MOS 管 MP26的漏极和栅极以及MP1、MP2、MP3、MP4-MP18、MP19-MP25的栅极、电流源Ikef的正向端相互连接与于第一节点Al ；电流源Ikef的负向端接地GND ；P型MOS管MP25的漏极和P型MOS管MP25_S的源极和衬底相连；P型MOS管MP25_S的漏极与P型MOS管MP22_C的源极和衬底、P型MOS管MP19_S的漏极与P型MOS管MP16_C的源极和衬底、P型MOS管MP18_S的漏极与P型MOS管MP15_C的源极和衬底、P型MOS管MP4_S的漏极与P型MOS管MP1_C的源极和衬底、P型MOS管MP1_S、MP2_S、MP3_S的漏极均相连于第二节点A2，并连接到电流输出端Iqut ;P型MOS管MP25_S、MP22_C以及N型MOS管MN22的栅极相连在一起接锁存电路的输出信号K25 ；P型MOS管MP22_C的漏极与电容C22 —端、N型MOS管MN22的漏极相连；P型MOS管MP19的漏极和P型MOS管MP19_S的源极和衬底相连；P型MOS管MP19_S、MP16_C以及N型MOS管丽16的栅极相连在一起接锁存电路的输出信号K19 ;P型MOS管MP16_C的漏极与电容C16另一端、N型MOS管丽16的漏极相连；电容P型MOS管MP18的漏极和P型MOS管MP18_S的源极相连；P型MOS管MP18_S、MP15_C以及N型MOS管MN15的栅极相连在一起接K18 ；电容C22和C16另一端与N型MOS管丽22、丽16的源极和衬底相连于外接电压Vl ；P型MOS管MP15_C的漏极与电容C15 —端、N型MOS管丽15的漏极相连；电容C15、C1另一端、N型MOS管丽15、丽I的源极和衬底相连于外接电压V2 ;P型MOS管MP4的漏极和P型MOS管MP4_S的源极和衬底相连；P型MOS管MP4_S、MP1_C以及N型MOS管MP1_C的栅极相连在一起接锁存电路的输出信号K4 ；P型MOS管MP1_C的漏极与电容Cl 一端、N型MOS管MP1_C的漏极相连；P型MOS管MP3的漏极和P型MOS管MP3_S的源极和衬底相连；P型MOS管MP2的漏极和P型MOS管MP2_S的源极相连；P型MOS管MPl的漏极和P型MOS管MP1_S的源极和衬底相连。
[0026]图4所示电路的工作过程如下:
[0027]第一锁存电路和第二锁存电路输出的15个开关控制信号K19-K25和7个开关控制信号K4-K18，分别控制最高位电流源电路3-1中的开关管MP19_S-MP25_S、MP16_C-MP22_C、MN16-MN22 和中间位电流源电路 3-2 中的开关管 MP4_S_MP18_S、MP1_C_MP15_C、丽1-MN15。第三锁存电路产生的最低位开关控制信号K1-K3控制最低位电流源电路3-3中的开关管MP1_S-MP3_S。开关管MP1_S-MP25_S控制25个支路的电流是否流出到电流输出端1TT。根据叠加原理，将开关闭合支路的电流相加输出到I.。输出电流可以用来驱动OLED器件。
[0028]在最高位的7个开关MP19_S_MP25_S导通的瞬间由于电流变化较大，容易产生转换期间的电流毛刺。图2中加入了开关MP16_C-MP22_C、电容C16-C22、开关MN16-MN22可以改善毛刺影响。例如，当K25信号有效，MP25支路导通时，由于电流突然增大，A2点电压有一个尖峰(如图中A2点波形所示)，此时MP25_S、MP22_C导通，C22与A2点相连，可以对电容C22进行充电，如图中A3点波形所示，以稳定A2点电压。同时加入丽22可以在MP22_C关断时对C22进行放电。同时选择Vl略小于A2点电压，以减少充放电时间，使得A2点的电压维持恒定，从而改善所造成的电流毛刺。中间位的15个开关加入了 MP1_C-MP15_C、C1-C15、MN1-MN15可以改善毛刺影响。原理与最高位的相同。由于中间位毛刺比最高位小，所以选择V1〈V2〈VA2。最低3位由于电流较小，毛刺不明显，所以不需要加入改善毛刺的电路。
[0029]本发明不局限于上述实施方式，不论其实现形式作任何变化，凡是采用电容对开关输出节点进行充放电减弱毛刺影响的高精度电流源电路或者采用3bit(温度编码)+4bit (温度编码)+3bit ( 二进制编码)的1bit DAC结构，均应落在本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是:包括输入译码电路、锁存电路、电流源电路和偏置电路；输入译码电路由第一译码器、第二译码器和延时电路组成；锁存电路包括第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路；电流源电路包括最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路；所述应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC电路采用“3+4+3”分段结构，其中最低3位采用二进制编码，中间4位和最高3位采用温度码编码方式；最低三位数据输出到延时电路的输入端，中间四位数据输出到第二译码器的输入端，最高三位数据输出到第一译码器的输入端；第一译码器、第二译码器和延时电路的输出端分别与对应的第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路的输入端连接；最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输入端分别与对应的第一锁存电路、第二锁存电路和第三锁存电路的输出端连接；偏置电路的输出端分别与最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输入端连接，用于提供基准电流；最高位电流源电路、中间位电流源电路和最低位电流源电路的输出端相连接并接到电流输出端1UT。
2.根据权利要求1所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是:所述最高位电流源电路包括7个宽长比相等的电流源，该电流源包括P型MOS管Ml、P型MOS管M2、P型MOS管M3和N型MOS管M4及电容Cni，MOS管Ml的源极和衬底相连并接到电源VDD，MOS管MPl的栅极用于与偏置电路中基准电流Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管Ml的漏极与MOS管M2的源极和衬底相连；MOS管M2的漏极与MOS管M3的源极和衬底相连于第二节点A2，将A2节点连接到电流输出端IQUT，MOS管M2、M3以及MOS管M4的栅极相连并接到第一锁存电路的相应输出信号Kx ；MOS管M3的漏极与电容Cni —端、N型MOS管M4的漏极相连，电容Cni的另一端、MOS管M4的源极和衬底相连接到外接电压VI，Vl的电压值小于A2 节点的电压。
3.根据权利要求1所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是:所述中间位电流源电路包括15个宽长比相等的电流源，该电流源包括P型MOS管M5、P型MOS管M6、P型MOS管M7和N型MOS管M8及电容Cn2, MOS管M5的源极和衬底相连并接到电源VDD，MOS管M5的栅极用于与偏置电路中基准电流Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管M5的漏极与MOS管M6的源极和衬底相连；MOS管M6的漏极与MOS管M7的源极和衬底相连于第二节点A2，将A2节点连接到电流输出端Iqut，MOS管M6、M7以及MOS管M8的栅极相连并连接第二锁存电路的相应输出信号Ky ；MOS管M7的漏极与电容Cn2 —端、N型MOS管M8的漏极相连，电容Cy的另一端、MOS管M8的源极和衬底相连接到外接电压V2，V2的电压值小于A2节点的电压。
4.根据权利要求1所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是:所述最低位电流源电路包括三个宽长比不断倍增的电流源，该电流源包括P型MOS管MP3,P型MOS管MP3_S，M0S管MP3的源极和衬底相连并接到电源VDD，MOS管MP3栅极与偏置电路中Ikef的正向输出端相连接于第一节点Al，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3_S的源极和衬底相连，MOS管MP3_S的栅极连接到第三锁存电路的相应输出信号K3，MOS管MP3_S的漏极连接到第二节点A2，并连接到电流输出端I.。
5.根据权利要求2所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是，所述最高位电流源电路由宽长比为M = 128的电流源组成。
6.根据权利要求3所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是，中间位电流源电路由宽长比为M = 8的电流源组成。
7.根据权利要求4所述的一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的电流型DAC，其特征是，最低位电 流源电路由宽长比分别为1=1、]\1=2和|/[ = 4的电流源组成。
【文档编号】H03M1/66GK104052489SQ201410271187
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】杨淼, 张白雪, 曹允 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所