전류 구동 AMOLED를 위한 면적 효율을 개선한 8-bit 전류 DAC 설계

Abstract

정전류 기입형 Active Matrix Organic Light Emitting Diode (AMOLED) 구동 회로는 각 채널에 전류 신호를 인가하여 패널을 구동하는 장치이다. 이 구동 회로는 출력 단 회로에 따라 sample-and-hold 회로에 의해 패널을 구동하는 방식과 채널마다 DAC (Digital-to-Analog converter)를 사용하여 패널을 구동하는 방식으로 나눌 수 있다. Sample-and-hold를 사용하는 방식은 수평 주기(horizontal time) 동안 채널 개수만큼 전류를 DAC에서 생성해야 하고, 이 전류를 채널 개수만큼 sample-and-hold 회로에 전류 샘플링이 이루어져야 한다. 그러나, AMOLED의 저계조 표시 전류는 수십 nA 수준의 전류로 매우 작기 때문에 주어진 시간 내에 수 pF의 기생 부하를 충·방전하기가 매우 어렵다. 따라서 전류 sample-and-hold회로를 사용하는 방식은 고속 DAC와 고속 sample-and-hold 회로가 필요하다. 반면 채널 DAC방식은 수평 주기 동안 한 번 계조 전류를 만들어주기 때문에 고속 DAC와 고속 sample-and-hold 회로가 필요하지 않는 장점이 있다. 그러나, DAC가 채널의 개수만큼 필요하기 때문에 구동 회로의 면적이 커지게 되고 가격이 증가하게 된다. 본 논문에서는 240채널 AMOLED 데이터 드라이버에 적용하기 위한 소면적 8-bit 전류 DAC를 제안하였다. 제안한 회로는 4-bit binary weighted 전류 DAC와 4-bit cyclic 전류 DAC로 구성되어 있다. 이런 구조를 사용한 DAC는 채널마다 DAC를 사용하는 방식을 사용하는 구동 회로에 주로 사용되는 8-bit binary weighted 전류 DAC에 비해 약 25%의 면적을 차지한다. 따라서 제안한 회로는 구동 회로의 면적을 줄여 가격 절감의 효과를 기대할 수 있다.; The current programming AMOLED data driver IC can drive panel to apply current in each channel. The structure of current programming AMOLED data driver IC can be divided into two types according to the DAC structure. One is the current sample-and-hold method with just one DAC, and the other is the typical well known type that each channel has its own DAC. The AMOLED data driver circuit uses the sample-and-hold circuit. This structure needs a high-speed DAC and high-speed sample-and-hold circuits to store analog current signal in each channel, because the structure has to operate the data to all channels during the line time by one or several number of DAC. However this structure has a problem which shortens sample-and-hold time as the resolution increases. Moreover it has a problem which is hard to sample and hold several hundreds nano-amperes level of analog current in high-speed. Otherwise, the AMOLED data driver circuit using DACs built-in in each channel can solve the problem of lack of S/H time when using one DAC. Also, it doesn’t need output stage for S/H because channel current source supplies continuous current to channel. However, it has a disadvantage of huge area consumption. This paper presents an area efficient 8-bit current digital to analog convector (DAC) which is applied to 240 channels AMOLED data driver. The proposed circuit constitutes 4-bit binary weighted current DAC and 4-bit switched capacitor cyclic DAC. The proposed DAC takes about 25% area than that of the typical binary weighted current DAC. Therefore we can expect cost reduction by reduction of the proposed circuit.