[发明专利]有源矩阵阵列装置

说明书

发明领域

本发明涉及有源矩阵阵列装置，具体而言，所涉及的有源矩阵装置中，提供了数模转换器电路来生成各个装置像素的驱动信号。例如，本发明涉及显示装置。在典型的显示器配置中，给有源矩阵阵列的列提供模拟驱动信号，因而，数模转换器电路是列驱动电路的一部分。

背景技术

低温多晶硅(LTPS)有源矩阵显示器通常使用集成的行和源(或列)驱动器来减小互连的复杂度和成本。在列驱动器的情况下，集成数模转换器(DAC)也是非常有用的，以使玻璃界面数字化。这降低了显示模块的总成本，并能用标准的数字CMOS工艺流程制造出显示控制器。

在有源矩阵液晶(LC)显示器的列驱动电路中使用电阻串数模转换器是众所周知的。单串电阻通常用于提供许多转换器电路，因为这能确保转换器的输出电压有较好的一致性。电阻串包括一个电阻或在沿着串的长度的不同位置串联连接的电阻组。将电压施加给电阻串的每个终端，此外，还将电压施加给沿着串的中间位置。从串的长度的不同位置获取输出，在这些位置处显示的电压表示数模转换器的模拟输出电压电平。这些电压在电压范围内是均匀分布的，从而使转换器具有线性的输出电压特性，或者，可以对其进行设置，以产生非线性特性。

在多数情况下，施加给有源矩阵显示器的源(或列)线路的驱动电压不具有依赖于数字代码的线性。这是因为，源驱动输出电压必须校正依赖于在显示器(例如，液晶区或发光二极管)中使用的电光作用的特定电压，从而提供适当的亮度与数字代码关系(伽玛校正)。

电阻串为实现伽玛校正(即生成与数字代码相对的适当的非线性输出电压)提供了一种简便的方法。电阻串生成一组基准电压(在6比特DAC的情况下为64个)。然后，解码器和电压选择器电路用于解码数字输出，并从64个基准电压中选择一个基准电压。可以通过改变从电阻串获取输出的位置之间的电阻值或者通过改变施加给电阻串内的位置的电压值而实现所需的非线性。

该技术已经用在LTPS显示器中，但其不利之处在于，在多晶硅中使用的设计规则导致需要更多的解码器(特别是对于6比特或更高的DAC而言)。

还众所周知的是，使用二级电阻电容的混合DAC(TNakamura etal Asia Display conference proceedings 2001，p1603)能明显减少转换器的数量。在晶体硅IC(J W Yang and K W Martin IEEE J.Solid-StateCircuits，24，p1458(1989))中较早地使用了这种方法。在这种转换器中，电阻串用于生成许多对基准电压。然后，最高有效位(MSB)用于选择一对基准电压，以作为第二级电容转换器的输入，其数字输入是LSB。例如，为了实现6比特转换，3个MSB可以从8对基准电压中选择1对基准电压(VI和Vh)，然后，3LSB根据数字数据而在VI和Vh之间生成输出电压。第二级电容转换在VI和Vh之间是线性的，伽玛校正是由3MSB电阻串DAC提供的。因而，可以将全部转换描述为“分段线性”。

在图1中示出了在LTPS显示器中如何使用公知的技术实现这种6比特二级DAC的框图。

DAC 10包括一对锁存器12，其用于将6比特像素数据锁存到第一DAC 14中，第一DAC 14将像素数据的3个最高有效位(MSB)作为输入。该3比特DAC 14作为电压选择器，用于输出高压轨Vh和低压轨VI。这些电压是由电阻串15从基准电压Vrefs中选择的。

3个最低有效位(LSB)用于以开关电容DAC 18(“C-DAC”)和开关电容缓冲放大器20(“SC缓冲放大器”)的形式控制3比特DAC 16。通过3∶1复用器和列预充电电路22将输出提供给像素阵列的列。

图2示出了如何使用公知的技术实现包括3LSB电容DAC 18和缓冲放大器20的第二级16。

图2中的反馈电容的值为8C，需要用它为反相放大器设置校正增益。8C的值确保来自放大器的输出电压从LSB二进制代码000处的VI线性增加到LSB二进制代码111处的VI+7(Vh-VI)/8。因此，电压在代码000和111之间的7个相等步骤中以(Vh-VI)/8增加。

级16工作在两种模式下。在设置模式(此时Ck2高，Ck1低)下，将放大器的反相输入端和输出端连在一起。这意味着将8C反馈电容(24)的一端充电到放大器的内置偏移电压，同时将反馈电容的另一端充电到VI。同时将所有的输入电容充电到Vh。