Abstract
This work proposes a time-shared 10b DAC based on a two-step resistor string to minimize the effective area of a DAC channel for driving each AMOLED display column. The proposed DAC shows a lower effective DAC area per unit column driver and a faster conversion speed than the conventional DACs by employing a time-shared DEMUX and a ROM-based two-step decoder of 6b and 4b in the first and second resistor string. In the second-stage 4b floating resistor string, a simple current source rather than a unity-gain buffer decreases the loading effect and chip area of a DAC channel and eliminates offset mismatch between channels caused by buffer amplifiers. The proposed 1-to-24 DEMUX enables a single DAC channel to drive 24 columns sequentially with a single-phase clock and a 5b binary counter. A 0.9pF sampling capacitor and a small-sized source follower in the input stage of each column-driving buffer amplifier decrease the effect due to channel charge injection and improve the output settling accuracy of the buffer amplifier while using the top-plate sampling scheme in the proposed DAC. The proposed DAC in a $0.18{\mu}m$ CMOS shows a signal settling time of 62.5ns during code transitions from '$000_{16}$' to '$3FF_{16}$'. The prototype DAC occupies a unit channel area of $0.058mm^2$ and an effective unit channel area of $0.002mm^2$ while consuming 6.08mW with analog and digital power supplies of 3.3V and 1.8V, respectively.
본 논문에서는 시분할 기법을 적용하여 AMOLED 컬럼 구동회로용 DAC의 유효 채널 면적을 최소화한 2단 저항 열 기반의 10비트 DAC를 제안한다. 제안하는 DAC는 시분할 기법 기반의 DEMUX, 6비트 및 4비트의 2단 저항 열 구조를 기반으로 하는 롬 구조의 디코더를 2단계로 사용하여 기존의 디스플레이용 DAC보다 빠른 변환속도를 가지는 동시에 하나의 패널 컬럼 구동을 위한 DAC의 유효 면적을 최소화하였다. 두 번째 단 4비트 저항 열에서는 DAC 채널의 면적과 부하 영향을 줄이는 동시에 버퍼 증폭기로 인한 채널 간 오프셋 부정합을 제거하기 위해 기존의 단위-이득 버퍼 대신 간단한 구조의 전류원으로 대체하였다. 제안하는 1:24 DEMUX는 하나의 클록과 5비트 2진 카운터만을 사용하여, 하나의 DAC 채널이 24개의 컬럼을 순차적으로 구동할 수 있도록 하였다. 각 디스플레이 컬럼을 구동하는 출력 버퍼 입력 단에는 0.9pF의 샘플링 커패시터와 작은 크기의 source follower를 추가하여 top-plate 샘플링 구조를 사용하면서 채널 전하 주입에 의한 영향을 최소화하는 동시에 출력 버퍼의 신호정착 정확도를 향상시켰다. 제안하는 DAC는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작하였으며, DAC 출력의 정착 시간은 입력을 '$000_{16}$'에서 '$3FF_{16}$'으로 인가했을 때 62.5ns의 수준을 보인다. 제안하는 DAC 단위 채널의 면적 및 유효 채널 면적은 각각 $0.058mm^2$ 및 $0.002mm^2$이며, 3.3V의 아날로그 및 1.8V의 디지털 전원 전압에서 6.08mW의 전력을 소모한다.