专利名称：数据驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种用于有源有机发光二极管显示器的数据驱动装置(datadriver)，用以将一数字电压信号转换成一模拟电流信号，以驱动显示器内每一个像素发光。
背景技术：
目前有源有机发光二极管显示器(AMOLED)可利用一模拟电流值来驱动显示器内的每一个像素发光。然而，用以控制每一个像素发光的控制信号却是一数字电压值，因此，AMOLED便需要一个数据驱动装置，或称为源极驱动装置(source driver)，将其数字电压信号转换成模拟电流信号。
图1为一公知的数据驱动装置1。如图所示，此装置1包含一第一移位寄存器(shift register)101、一数据寄存器(data register)103、一电压闩锁器(voltage latch)105、一转换器(converter)107、一电流闩锁器(currentlatch)109、一电流源(current source)111及一第二移位寄存器113。其中，转换器107接收来自电压闩锁器105，用以驱动像素发光的数字电压信号110，同时依据电流源111所提供的参考电流电平，将其数字电压信号110转换成模拟电流信号112。第二移位寄存器113用来控制电流闩锁器109内每一个单元(cell)的开关，以存放来自转换器107的模拟电流信号112。在适当的一段时间之后，启动(enable)信号108启动电流闩锁器109，所有的模拟电流信号114同时输出至每一个像素，以完成显示一画面的操作。
转换器107的结构基本上为一电流镜(current mirror)结构。图2为公知电流镜结构的一种，如图2所示，参考电流Is来自图1的电流源111。经由晶体管MP1，参考电流Is镜像产生Ip1、Ip2、Ip3等。其中，镜像电流Ip1、Ip2、Ip3等的值会随MP1与MP2、MP3、MP4等的形状比(aspect ratio)而有所不同。由于镜像电流Ip1、Ip2、Ip3等的值与MP2、MP3、MP4等的形状比、临界电压(Vth)及迁移率(mobility)有关，若MP2、MP3、MP4等的形状比、临界电压及迁移率于制造时与理论值产生某些误差，将造成镜像电流Ip1、Ip2、Ip3等的值与理论值有出入，虽然其误差值不至于太大，但AMOLED内每个像素可接受的模拟电流信号范围十分窄小。因此，即使镜像电流Ip1、Ip2、Ip3等的误差值很小，亦有可能使得所产生的模拟电流信号发生误差，而这误差足以使得实际值与理论值落在不同的灰度区，进而导致某一个像素产生不同的亮度，造成失真。
发明内容
本发明公开一种用于有源有机发光二极管显示器的数据驱动装置，用以将一数字电压信号转换成一模拟电流信号，以驱动显示器内每一个像素发光。
此数据驱动装置包含一第一移位寄存器、一数据寄存器、一电压闩锁器、一第二移位寄存器及N个转换器。第一移位寄存器输出一N位的第一控制信号，数据寄存器根据此第一控制信号，依次启用数据寄存器内的单元，分别存储N个M位的数字电压信号。数据寄存器在接收并存储完毕所有数字电压信号后，便将这些信号一并传送至电压闩锁器。电压闩锁器在接收所有的数字电压信号后，响应一开关信号，将这N个数字电压信号分别传送至N个转换器。第二移位寄存器则用来提供一(M+1)位的第二控制信号，用以控制N个转换器将数字电压信号转换成模拟电流信号的过程。
本发明的数据驱动装置中的转换器为一种将数字电压转换成模拟电流的元件，其包含M个单元，每一单元为一电流镜装置。此一电流镜装置具有两个控制信号，用以启动或禁止(disable)其中的晶体管，并控制产生镜像电流的时间。此一电流镜装置可改善公知电流镜装置的缺点，使镜像电流不会随着晶体管的形状比不同而改变。
图1为公知数据驱动装置的示意图；图2为公知电流镜装置的电路图；图3为本发明的数据驱动装置的示意图；图4为本发明的转换器的示意图；图5为本发明的电流镜装置的电路图。
图示元件符号说明1公知数据驱动装置2本发明的数据驱动装置
3单元101第一移位寄存器103数据寄存器 105电压闩锁器107转换器 108启动信号109电流闩锁器 110数字电压信号111电流源 112模拟电流信号113第二移位寄存器114模拟电流信号 201第一移位寄存器202数据移位信号 203数据寄存器204第一控制信号 205电压闩锁器206数字电压信号 207第二移位寄存器208数字电压信号 209N个转换器210开关信号 211电流源装置212数字电压信号 214信号216第二控制信号 218模拟电流信号301第一装置 303第二装置具体实施方式
如图3所示，本发明所公开的数据驱动装置2包含一第一移位寄存器201、一数据寄存器203、一电压闩锁器205、一第二移位寄存器207及N个转换器209。其中，第一移位寄存器201接受一数据移位信号(data shiftsignal)202，输出一N位的第一控制信号204。此第一控制信号204输入至数据寄存器203，用来依次启用数据寄存器203内的单元，以分别存储N个M位的数字电压信号206。此数字电压信号206便是需要转换成模拟电流信号218，经由数据线(data line)传送至每一个像素，使其发光的控制信号。数据寄存器203在接收并存储完毕所有的数字电压信号206后，便将这些信号一并传送至电压闩锁器205。电压闩锁器205在完成接收这些数字电压信号208后，于一特定的时间，开关信号210会启用电压闩锁器205，使这N个数字电压信号208分别传送至N个转换器209。第二移位寄存器207响应一信号214，提供一(M+1)位的第二控制信号216，用以控制N个转换器209将数字电压信号212转换成模拟电流信号218的过程。转换器209为一数字电压转模拟电流的转换装置，同时具有图1中电流闩锁器109的功能，可以等所有的数字电压信号212皆转成模拟电流信号218后，再一并输出至每一个像素。
为说明本发明的一实施例，假设每一个数字电压信号206为六位信号。如图4所示，每一个转换器209为配合六位的输入，需包含六个第一装置及六个第二装置。每一个第一装置响应第二控制信号216中的前六个位SW0-SW5的其中之一，用以产生六个第一镜像电流(first mirrored current)Im0-Im5，传送至每一个第二装置。每一个第二装置响应第二控制信号216中的最后一个位SW6，并依据从第一装置输入的第一镜像电流Im0-Im5，将一数字电压信号212转换成一模拟电流信号218。
以图4中的一单元3为例，第一装置在接收到第二控制信号216的第二个位SW1后，将由电流源装置211所提供的参考电流Iref1转换成第一镜像电流Im1。第二装置在接收到第二控制信号216的最后一个位SW6后，配合数字电压信号206的第二个位D1的值，将第一镜像电流Im1转换成第二镜像电流I11。
此一实施例中，电流源装置211至少需具有六个输出，用以提供六种不同的参考电流Iref0-Iref5，让第一装置产生六个第一镜像电流Im0-Im5。这六个参考电流Iref0-Iref5的值可分别依次以两倍的倍率递增，若Iref0＝2μA，则Iref1＝4μA，Iref2＝8μA，Iref3＝16μA，Iref4＝32μA，Iref5＝64μA。假设某一数字电压信号206为(D5D4D3D2D1D0)＝(101001)，则由图4中的转换器209转换出来的相对应模拟电流信号ITOTAL＝Im0+Im3+Im5＝Iref0+Iref3+Iref5＝82μA。
图4中单元3的电路图如图5所示。转换器209可由外部或内部提供一高电平电压源VDD及一低电平电压源VSS。第一装置301包含一第一晶体管M1、一第二晶体管M2、一第三晶体管M3以及一第一电容C1。第一晶体管M1及第二晶体管M2为n通道的TFT，第三晶体管M3则为p通道的TFT。三个晶体管M1、M2、M3均具有一源极(source)、一漏极(drain)与一栅极(gate)，但由于TFT的源极与漏极并无不同，为避免误导，在此说明书中将源极与漏极泛称为第一极与第二极，第一电容C1包含一第一端1st及一第二端2nd。其连接方式为第一晶体管M1的栅极G用以输入第二控制信号216中的第二个位SW1，第一晶体管M1的第二极2nd连接至电流源装置211第二个输出端Iref1，第一晶体管M1的第一极1st连接至第二晶体管M2的第一极1st及第三晶体管M3的第二极2nd，第二晶体管M2的栅极G连接至第一晶体管M1的栅极G，第二晶体管M2的第二极2nd连接至第三晶体管M3的栅极G及第一电容C1的第二端2nd，第一电容C1的第一端1st连接至第三晶体管M3的第一极1st及高电平电压源VDD。
第二装置303包含一第四晶体管M4、一第五晶体管M5、一第六晶体管M6、一第七晶体管M7以及一第二电容C2。第四晶体管M4至第七晶体管M7皆为n通道的TFT，且亦具有一第一极1st、一第二极2nd及一栅极G，第二电容C2包含一第一端1st及一第二端2nd。其接线方式为第四晶体管M4的栅极G用以输入第二控制信号216中的最后一个位SW6，第四晶体管M4的第二极2nd连接至第一装置301的第三晶体管M3的第二极2nd，第四晶体管M4的第一极1st连接至第五晶体管M5的第一极1st及第六晶体管M6的第二极2nd，第五晶体管M5的栅极G连接至第四晶体管M4的栅极G，第五晶体管M5的第二极2nd连接至第六晶体管M6的栅极G及第二电容C2的第二端2nd，第二电容C2的第一端1st连接至第六晶体管M6的第一极1st及低电平电压源VSS，第七晶体管M7的第一极1st连接至第六晶体管M6的第二极2nd，第七晶体管M7的栅极G用以输入一个六位数字电压信号212的第二位D1。
第二控制信号216中的第二个位SW1用以启动或禁止第一晶体管M1及第二晶体管M2。当第二控制信号216中的第二个位SW1为高电平时，第一晶体管M1及第二晶体管M2被启动，电流源装置211的第二个参考电流Iref1经由第一晶体管M1及第三晶体管M3，对第一电容C1充电。于是，参考电流Iref1便转换成相对应的第一电压存储于第一电容C1中。在第一电容C1充电完毕后，第二控制信号216中的第二个位SW1转变为低电平，以禁止第一晶体管M1及第二晶体管M2，并将第一电压锁住在第一电容C1内。
第二控制信号216中的最后一个位SW6用以启动或禁止第四晶体管M4及第五晶体管M5。当第二控制信号216中的最后一个位SW6为高电压电平时，第四晶体管M4及第五晶体管M5被启动，此时存储于第一电容C1的第一电压经由第四晶体管M4及第六晶体管M6，转换成相对应的第二电压存储于第二电容C2中。在第二电容C2充电完毕后，第二控制信号216中的最后一个位SW6转变为低电平，以禁止第四晶体管M4及第五晶体管M5，并将第二电压锁住在第二电容C2内。若输入至此一转换器209的数字电压信号212的第二位D1为高电压电平，第二电压会转换成流经第六晶体管M6及第七晶体管M7的第二镜像电流I11。场效晶体管工作于饱和区时，其电流与闸源极的电压差的关系为iD=12μCOXWL(vGS-Vt)2]]>根据此一关系式，当第一电容C1处于充电状态(即SW1为高电压电平)时，不论第三晶体管M3的形状比W/L、临界电压及迁移率为何，皆可存储一相对应的VGS于第一电容C1。当SW6处于高电压电平时，其存储于第一电容C1的VGS经由第三晶体管M3转换成第一镜像电流Im1向第二电容C2充电，由于此一VGS依旧对第三晶体管M3进行偏置，故第一镜像电流Im1会等同于参考电流Iref1。同理，第二镜像电流I11会等同第一镜像电流Im1，即等同于参考电流Iref1。
因此，图5的单元3为一电流镜装置，SW1在此电流镜装置中可视为一第一控制信号，用以启动或禁止第一晶体管M1及第二晶体管M2，并控制参考电流Iref1转换成第一电压存储于第一电容C1中。SW6在此电流镜装置中可视为一第二控制信号，用以启动或禁止第四晶体管M4及第五晶体管M5，并控制第一电压转换成相对应的第二电压存储于第二电容C2中，而第二镜像电流I11则是依据第二电压所产生的镜像电流。此一结构可改善图2中公知电流镜装置的缺点，使镜像电流不会随着晶体管的形状比W/L、临界电压及迁移率的不同而改变。
图4中其他单元的结构及操作原理均与单元3相同。如图4所示，所有第二装置30 3中的第七晶体管M7的第二极2nd均连接至节点n1。因此，流经此节点n1的电流总和ITOTAL即为一模拟电流信号218，用以驱动AMOLED中的一个像素发光。本发明的转换器209共有N个，用以同时驱动AMOLED面板上的N个像素发光。
由上述可知，控制AMOLED上的像素发光的数字电压控制信号输入至本发明所公开的数据驱动装置后，可转换成直接驱动发光二极管的模拟电流信号。同时，因晶体管的形状比W/L、临界电压及迁移率在制造时会发生某些的误差，本发明所公开的转换器可避免因此而产生的不精确的模拟电流信号，以确保发光二极管的亮度不失真。
权利要求
1.一种用于有源有机发光二极管显示器(AMOLED)的数据驱动装置，包含一第一移位寄存器，用以提供一N位的第一控制信号；一数据寄存器，响应该第一控制信号，分别存储N个M位的数字电压信号；一电压闩锁器，用以接收该N个数字电压信号，并响应一启动信号，传送该N个数字电压信号；一第二移位寄存器，用以提供一M+1位的第二控制信号；以及N个转换器，每一转换器包含M个第一装置，响应该第二控制信号中的前M个位其中之一，用以产生M个第一镜像电流；以及M个第二装置，响应该第二控制信号中的最后一个位，并依据该M个第一镜像电流，将该N个数字电压信号其中的一转换成一模拟电流信号。
2.如权利要求1所述的数据驱动装置，其中在该电压闩锁器完成接收所有来自该数据寄存器的该N个数字电压信号后，该开关信号才会启用该电压闩锁器，使该N个数字电压信号传送至该N个转换器。
3.如权利要求1所述的数据驱动装置，其中该数据驱动装置还包含一电流源装置，该电流源装置具有至少M个输出端，用以提供M个不同的参考电流值，供该第一装置产生该M个第一镜像电流。
4.如权利要求3所述的数据驱动装置，其中该转换器还包含一高电平电压源及一低电平电压源，该第一装置包含一第一晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；一第二晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；一第三晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；以及一第一电容，包含一第一端及一第二端；其中，该第一晶体管的该栅极用以输入该第二控制信号中的前M个位其中之一，该第一晶体管的该第二极连接至该多个输出端其中之一，该第一晶体管的该第一极连接至该第二晶体管的该第一极及该第三晶体管的该第二极，该第二晶体管的该栅极连接至该第一晶体管的该栅极，该第二晶体管的该第二极连接至该第三晶体管的该栅极及该第一电容的该第二端，该第一电容的该第一端连接至该第三晶体管的该第一极及该高电平电压源。
5.如权利要求4所述的数据驱动装置，其中该第二装置包含一第四晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；一第五晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；一第六晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；一第七晶体管，包含一第一极、一第二极及一栅极；以及一第二电容，包含一第一端及一第二端；其中，该第四晶体管的该栅极用以输入该第二控制信号中的最后一个位，该第四晶体管的该第二极连接至该第三晶体管的该第二极，该第四晶体管的该第一极连接至该第五晶体管的该第一极及该第六晶体管的该第二极，该第五晶体管的该栅极连接至该第四晶体管的该栅极，该第五晶体管的该第二极连接至该第六晶体管的该栅极及该第二电容的该第二端，该第二电容的该第一端连接至该第六晶体管的该第一极及该低电平电压源，该第七晶体管的该第一极连接至该第六晶体管的该第二极，该第七晶体管的该栅极用以输入该M位数字电压信号中的其中一位。
6.如权利要求5所述的数据驱动装置，其中该M个第二装置中的该第七晶体管的该第二极均连接于一节点，流经该节点的电流总和即为该模拟电流信号。
7.一种数字电压至模拟电流转换器，响应一第一控制信号及一第二控制信号，用以将一M位的数字电压信号转换成一模拟电流信号，包含M个第一装置，响应该第一控制信号，用以产生M个第一镜像电流；以及M个第二装置，响应该第二控制信号，并依据该M个第一镜像电流，将该数字电压信号转换成该模拟电流信号。
8.如权利要求7所述的数字电压至模拟电流转换器，其中该数字电压至模拟电流转换器还包含一电流源装置，具有至少M个输出端，用以提供M个不同的参考电流值，供该第一装置产生该M个第一镜像电流；一高电平电压源；以及一低电平电压源。
9.如权利要求8所述的数字电压至模拟电流转换器，其中该第一装置包含一第一晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第二晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第三晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；以及一第一电容，包含一第一端及一第二端；其中，该第一晶体管的该栅极用以输入该第一控制信号，该第一晶体管的该漏极连接至该多个输出端其中之一，该第一晶体管的该源极连接至该第二晶体管的该源极及该第三晶体管的该漏极，该第二晶体管的该栅极连接至该第一晶体管的该栅极，该第二晶体管的该漏极连接至该第三晶体管的该栅极及该第一电容的该第二端，该第一电容的该第一端连接至该第三晶体管的该源极及该高电平电压源。
10.如权利要求9所述的数字电压至模拟电流转换器，其中该第二装置包含一第四晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第五晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第六晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第七晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；以及一第二电容，包含一第一端及一第二端；其中，该第四晶体管的该栅极用以输入该第二控制信号，该第四晶体管的该漏极连接至该第三晶体管的该漏极，该第四晶体管的该源极连接至该第五晶体管的该源极及该第六晶体管的该漏极，该第五晶体管的该栅极连接至该第四晶体管的该栅极，该第五晶体管的该漏极连接至该第六晶体管的该栅极及该第二电容的该第二端，该第二电容的该第一端连接至该第六晶体管的该源极及该低电平电压源，该第七晶体管的该源极连接至该第六晶体管的该漏极，该第七晶体管的该栅极用以输入该M位数字电压信号中的其中一位。
11.如权利要求10所述的数字电压至模拟电流转换器，其中该M个第二装置中的该第七晶体管的该漏极均连接于一节点，流经该节点的电流总和即为该模拟电流信号。
12.一种电流镜装置，包含一电流源装置；一高电平电压源；一低电平电压源；一第一控制信号；一第二控制信号；一第一晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第二晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第三晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第四晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第五晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第六晶体管，包含一源极、一漏极及一栅极；一第一电容，包含一第一端及一第二端；以及一第二电容，包含一第一端及一第二端；其中，该第一晶体管的该栅极用以输入该第一控制信号，该第一晶体管的该漏极连接至该电流源装置，该第一晶体管的该源极连接至该第二晶体管的该源极及该第三晶体管的该漏极，该第二晶体管的该栅极连接至该第一晶体管的该栅极，该第二晶体管的该漏极连接至该第三晶体管的该栅极及该第一电容的该第二端，该第一电容的该第一端连接至该第三晶体管的该源极及该高电平电压源，该第四晶体管的该栅极用以输入该第二控制信号，该第四晶体管的该漏极连接至该第三晶体管的该漏极，该第四晶体管的该源极连接至该第五晶体管的该源极及该第六晶体管的该漏极，该第五晶体管的该栅极连接至该第四晶体管的该栅极，该第五晶体管的该漏极连接至该第六晶体管的该栅极及该第二电容的该第二端，该第二电容的该第一端连接至该第六晶体管的该源极及该低电平电压源，流经该第六晶体管的一电流值大小与该电流源装置实质地相同。
13.如权利要求12所述的电流镜装置，其中该第一控制信号用以启动或禁止该第一晶体管及该第二晶体管，当该第一晶体管及该第二晶体管被启动时，该电流源装置经该第三晶体管，转换成相对应的一第一电压存储于该第一电容中。
14.如权利要求13所述的电流镜装置，其中该第二控制信号用以启动或禁止该第四晶体管及该第五晶体管，当该第四晶体管及该第五晶体管被启动时，该第一电压经该第六晶体管，转换成相对应的一第二电压存储于该第二电容中
15.如权利要求14所述的电流镜装置，其中当该第四晶体管及该第五晶体管被禁止时，该第二电压转换成流经该第六晶体管的该电流。
全文摘要
一种用于有源有机发光二极管显示器(AMOLED)的数据驱动装置，其包含多个转换器，用来将数字电压信号转换成模拟电流信号，以驱动面板上的像素发光。此转换器包含多个电流镜装置，利用两个控制信号来控制镜像电流的产生，晶体管形状比在制造时的误差不会导致镜像电流的失真。
文档编号G09G3/32GK1530915SQ03120529
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月13日 优先权日2003年3月13日
发明者薛玮杰 申请人:统宝光电股份有限公司