專利名稱：一種高性能電流對比度可調控制電路的制作方法
技術領域：
到目前為止，電流對比度控制技術已經(jīng)成功應用在OLED驅動芯片設計中。本發(fā)明電路在設計中通過可編程數(shù)字邏輯可以為液晶顯示屏提供1、2、3、4……2n-1等級的細分電流，使OLED顯示色彩更加鮮艷、逼真。
背景技術：
OLED在顯示面板上屬于新崛起的種類，被譽為“夢幻顯示器”。OLED具有超薄、自發(fā)光、響應速度快、溫度特性好、可實現(xiàn)柔軟顯示等諸多突出的特性，業(yè)界廠商認為OLED未來取代LCD只是時間早晚的問題。
OLED顯示技術與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光。因此，驅動電流的細分設計對液晶屏最終顯示色彩效果有較大影響。常規(guī)的電流對比度控制電路是通過簡單的電流倍增來實現(xiàn)。如圖1所示，通過外部邏輯控制電路分別使M1、M2、M3……Mn導通，如此便能產生1、2、3……n倍于偏置電流Ibias的驅動電流，但是在實際應用中，這種設計局限性在于放大倍數(shù)達到一定尺寸后它需要占用太多的硅片面積，并且寄生效應會導致電流倍數(shù)偏差過大。為了減少集成面積，將M1、M2、M3……Mn放大倍數(shù)設計分別成20、21、22……2n-1，通過邏輯電路控制，可以產生2n倍的電流，硅片面積也比修改前電路大大減少。但不幸的是，隨著顯示技術的發(fā)展，對OLED驅動電流對比度要求越來越高，這必然導致單位電流值的降低，通常只有77nA左右，對方案2來說，如何穩(wěn)定產生的如此小的偏置電流是一個難點，該電路仍不適用于高對比度電路中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電路，可以選擇適中的對比度工作參考電流，克服了偏置電流過小，輸出不穩(wěn)定的缺點，同時能更好的增加對比度級數(shù)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種高性能電流對比度可調控制電路，它包含一個電流乘法電路、一個電流減法電路、一個控制邏輯來選擇電流等級和一個電流源電路以產生穩(wěn)定的偏置電流。電路更深一層包含有水平相移電路以產生不同電壓控制信號，控制邏輯用以導通和截止電流傳輸。
本電路揭露了一個獲得多種對比度電流的方法。這方法包含了由上述電流對比度可調控制電路進行簡單修改的步驟以及產生一個控制邏輯來調節(jié)電流的步驟。


下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1為簡單的電流倍增電路；圖2為一種高性能電流對比度可調控制電路功能模塊圖；圖3為偏置電路；圖4為粗調電流對比度模塊；圖5為微調電流對比度模塊；圖6為電流輸出模塊；圖7為粗調電流512級對比度控制電路；圖8為微調電流512級對比度控制電路。
具體實施例方式
在閱讀以下各方面的詳細描述，還包括附圖的說明后，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點將顯現(xiàn)無疑。下面結合附圖對本發(fā)明作一詳細說明。
圖2是一種高性能電流對比度可調控制電路功能模塊圖，它由一個控制邏輯和幾個具有不同功能的分離模擬模塊組成?？梢愿鶕?jù)它們的獨立功能來劃分各個不同的模塊。
圖3是偏置電路，它給對比度電路提供偏置電流，為了保持穩(wěn)定的電流值，電路可以采取外接電阻模式。該電路由M1、M2構成電流鏡電路，Ibias端口外接選擇電阻產生最佳電流值，M3、M4一起組成第二鏡像電路，為粗調電流對比度模塊提供電流值。M1、M2為pmos管，寬長比相等；M3、M4為nmos管，寬長比相等。控制信號vd和 用于關閉和開啟偏置電路。當vd為高電平時，開關sw1關閉，sw2導通，此時電流Isource等于Ibias。當vd為低電平時，開關sw1導通，sw2關閉，M1、M2停止工作。電流Isource和Ibias為零。
圖4為粗調電流對比度模塊，是本發(fā)明實現(xiàn)256級對比度的特例。它主要包括一個參考輸入電流單元和四個電流輸出單元。輸入電流單元由PMOS管M0構成，M0源極接電源VCC，其柵極與其漏極相連，其柵極分別和四個電流輸出單元柵極相連。M0漏極和圖3 NMOS管M4的漏極相連接，偏置電流由圖3 M4管提供。
四個電流輸出單元，第一電流輸出單元由M1和開關sw1構成。M1為PMOS管，其寬長比是M0的2倍，M1的柵極與M0的柵極相連接。電流輸出開關由信號w1控制，當w1為高電平時，開關sw1關閉，此時M1截止；當w1為低電平時，開關sw1導通，I1等于2倍的Ibias。
第二電流輸出單元由M2和開關sw2組成。M2為PMOS管，其寬長比是M0的1倍，M2柵極與M0柵極相連接。開關sw2由信號w2控制，當w2為高電平，開關sw2關閉，I2為零；當w2為低電平時，開關sw2導通，I2等于1倍的Ibias。
第三電流輸出單元電路由M3和開關sw3組成。M3為PMOS管，其寬長比是M0的1/2倍，M3柵極與M0柵極相連接。開關sw3由信號w3控制，當w3為高電平，開關sw2關閉，M3截止；當w3為低電平時，開關sw3導通，I3等于1/2倍的Ibias。
MOS管M1、M2、M3的漏極連接在一起，粗調電流對比度電路輸出電流值為I1、I2、I3三者相加之和，因此，通過邏輯信號對開關sw1、sw2、sw3的控制，可以實現(xiàn)輸出電流Iout為參考電流Ibias的0～7/2倍，因為最小變化量是1/2倍的Ibias，所以電流可變范圍等于23級。
第四電流輸出單元由M4構成，M4為PMOS管，其寬長比是M0的1/2倍，M4柵極與M0柵極相連接。I4電流值等于1/2 Ibias。M4的漏極與微調電流對比度電路的公共源極相連接。
圖5為微調電流對比度電路，是本發(fā)明實現(xiàn)256級對比度的特例，由簡單分壓電路和六組電流輸出單元組成。簡單分壓電路由電阻p1和電阻p2串聯(lián)組成，輸出偏置電壓VP，使M1、M2、M3、M4、M5、M6處于導通狀態(tài)。源極電流Isource分別經(jīng)過六組電流輸出單元向外輸出，i1∶i2∶i3∶i4∶i5∶i6的電流值大小為16∶8∶4∶2∶1∶1。輸出電流Iout為i1、i2、i3、i4、i5、i6的電流之和，因此，通過邏輯信號對開關sw1～sw10的控制，可以實現(xiàn)輸出電流Iout為最小分流i6的0～31倍，即等于25級。輸出電流Iout與第一組電流輸出單元由M1、sw1、sw2組成，M1的寬長比等于M6的16倍，其柵極和M6柵極連接，源極接Isource端。開關sw1、sw2分別由信號φ1和 控制。當φ1為高電平 為低電平時，sw1關閉sw2導通，電流i1通過開關sw2流向Iout；反之，電流通過開關sw1流向地線。
第二組電流輸出單元由M2、sw3、sw4組成，M2的寬長比等于M6的8倍，其柵極和M6柵極相連，源極接Isource端。開關sw3、sw4分別由信號φ2和 控制，φ2和 電位相反。當φ2為高電平時，sw3關閉sw4導通，電流i2通過開關sw4流向Iout；反之，電流通過開關sw3流向地線。
第三組電流輸出單元由M3、sw5、sw6組成，M3的寬長比等于M6的4倍，其柵極和M6柵極相連，源極接Isource端。開關sw5、sw6分別由信號φ3和 控制，φ3和 電位相反。當φ3為高電平時，sw5關閉sw6導通，電流i3通過開關sw6流向Iout；反之，電流通過開關sw5流向地線。
第四組電流輸出單元由M4、sw7、sw8組成，M4的寬長比等于M6的2倍，其柵極和M6柵極相連，源極接Isource端。開關sw7、sw8分別由信號φ4和 控制，φ4和 電位相反。當φ4為高電平時，sw7關閉sw8導通，電流i4通過開關sw8流向Iout；反之，電流通過開關sw7流向地線。
第五組電流輸出單元由M5、sw9、sw10組成，M5的寬長比等于M6的1倍，其柵極和M6柵極相連，源極接Isource端。開關sw9、sw10分別由信號φ5和 控制，φ5和 電位相反。當φ5為高電平時，sw9關閉sw10導通，電流i5通過開關sw10流向Iout；反之，電流通過開關sw9流向地線。
第六組電流輸出單元由M6構成，M6柵極接VP電位，其源極接Isource端，漏極接地線。電路工作時，M6電流i6常導通到地線，大小等于1/32 Isource。
通過圖4和圖5電路分析，粗調電流對比度電路能夠產生23灰度級電流，微調電流對比度電路能夠產生25灰度級電流。由于粗調電流對比度電路和微調電流對比度電路的輸出電流最后進行疊加，因此，電路實現(xiàn)了28級也就是256級的對比度控制。
對于512級對比度特例，在256級基礎上有兩種方法可以實現(xiàn)1、微調電路結構保持不變，修改粗調電流對比度電路，通過增加一個輸出單元，Mad管的寬長比要求是M1的2倍，使粗調電路電流對比度級數(shù)變?yōu)?4，如圖7所示；微調電路結構保持不變，如此便能實現(xiàn)29級也就是512級的對比度控制。
2、粗調電路結構不變，微調電流對比度電路增加一組電流輸出單元，Mad管的寬長比要求是M1的2倍，使微調電路電流對比度級數(shù)變?yōu)?6，如圖8所示。
對于更高對比度電路，依照以上方法進行修改即可實現(xiàn)。
圖6為電流輸出模塊，主要作用是根據(jù)0LED液晶屏的特性，調節(jié)輸出電流最小變化量，使對比度變化差異能夠明顯表現(xiàn)在液晶屏顯示中。輸入電流Isource是粗調對比度電路和微調對比度電路之和，M1的寬長比為M2的2倍。
權利要求
1.一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于基本電路為粗調電流對比度電路和微調電流對比度電路，結構可以靈活拆配，原理上可以實現(xiàn)任何對比度的電流輸出；另外，此電路還包含一個偏置電路和一個可編程邏輯控制器，控制電流的輸入、輸出，從而獲得不同的OLED驅動電流。
2.如權利要求1所述的一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于包含有一個粗調電流對比度電路，以Ibias為基準電流，其為下一級提供了1～倍于基準電流的輸入電流，并為微調電流對比度電路提供電流源；粗調電流對比度電路結構包括五個PMOS管M0、M1、M2、M3、M4，這五個PMOS的源極共同接電源VCC，五個PMOS的柵極互聯(lián)，其中M0柵極和漏極短接，M0、M1、M2、M3、M4構成四路電流鏡結構；M1、M2、M3、M4對M0的寬長比分別2∶1∶1/2∶1/2，三個開關管sw1、sw2、sw3，其分別由控制信號w1、w2、w3控制，它們決定M1、M2、M3組成的電流輸出單元的導通和截止；w1、w2、w3的電位可以獨立控制，不同的信號組合最終可以產生級對比度電流；由M4構成的第四路電流輸出單元給微調電流對比度電路提供電流源。
3.如權利要求1所述的一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于包含有一個微調電流對比度電路，以最小電流值i6為基準電流，其為下一級提供了1～倍于基準電流的輸入電流；粗調電流對比度電路結構包括電源VCC、電阻p1和電阻p2組成的分壓電路，該電路分流網(wǎng)絡提供開啟電壓VP；由PMOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6組成分流網(wǎng)絡，M1、M2、M3、M4、M5對M6的寬長比分別為16∶8∶4∶2∶1；M1～M6的源極同接電流輸入端，其柵極同接開啟電壓VP；電路的導通電流存在如下關系Isource＝i1+i2+i3+i4+i5+i6，其中i1＝16*i6，i2＝8*i6，i3＝4*i6，i4＝2*i6，i5＝1*i6；10個開關管sw1～sw10，其分別由控制信號、、、、、、、、、、、、、、、、、、、控制，和的電位相反，以上控制信號決定M1、M2、M3、M5、M6、M7、M8、M9、M10組成的電流輸出單元的導通和截止；控制信號可以獨立控制，不同的信號組合最終可以產生級對比度電流。
4.如權利要求1所述的一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于通過改變基本電路(粗調電流對比度電路和微調電流對比度電路)的結構，能夠實現(xiàn)對比度可調；對于設計256級灰度的電流控制電路特例，粗調電流對比度控制電路實現(xiàn) 灰度調節(jié)，微調電流對比度控制電路實現(xiàn) 灰度調節(jié)；對于設計128級對比度電路，在特例256級對比度結構基礎上，粗調電流對比度控制電路基本電路結構修改，通過將第一電流輸出單元刪除，使粗調電路電流對比度級數(shù)變?yōu)?；或者微調電流對比度控制電路基本電路結構修改，通過將第一電流輸出單元刪除，使粗調電路電流對比度級數(shù)變?yōu)椤?br> 5.如權利要求1所述的一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于包含有一個偏置電路，PMOS管M1、M2源極接電源VCC，其柵端短接，M1漏極和柵極相連接，M1與M2的寬長比為1∶1；NMOS管M3、M4源極接地線，其柵端短接，M3漏極和柵極相連接，M3與M4的寬長比為1∶1；開關管sw1、sw2用于控制偏置電路的導通和截止，其中 和 具有相反的電位。
6.如權利要求1所述的一種高性能電流對比度可調控制電路，其特征在于相對常規(guī)的電流對比度控制電路，這種電路的參考電流設計范圍非常寬裕，能夠選擇適中的對比度電流值作為參考電流，避免了常規(guī)電流對比度控制電路參考電流太小、不穩(wěn)定的情況。
全文摘要
本發(fā)明是一種高性能電流對比度可調控制電路，揭露了一個獲得多種對比度電流的方法，基本電路為粗調電流對比度電路和微調電流對比度電路，此外它包含一個控制邏輯來選擇電流等級和一個電流源電路以產生穩(wěn)定的偏置電流。本發(fā)明有寬裕的參考電流選擇范圍，能夠到達穩(wěn)定、精確的電流灰度顯示。
文檔編號H05B33/08GK101090593SQ20061008739
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者林豐成, 林昕, 李家棟, 陳亮 申請人:天利半導體(深圳)有限公司