應用於低溫多晶矽製成下和差類比數位轉換器電路設計與實現

Abstract

低溫複晶矽 (low temperature polycrystalline silicon, LTPS) 薄膜電晶體 (thin-film transistors, TFTs) 已被視為一種材料廣泛地研究於可攜帶式系統產品中，例如數位相機、行動電話、個人數位助理 (PDA) 、筆記型電腦等，這是由於低溫複晶矽薄膜電晶體的電子遷移率約是傳統非晶矽 (amorphous silicon) 薄膜電晶體的一百倍大。此外，低溫複晶矽技術可藉由將驅動電路整合於顯示器之周邊區域來達到輕薄、巧小且高解析度的顯示器。這樣的技術也將越來越適合於系統面板 (System-on-Panel, SOP) 應用之實現。 隨著系統面板的發展，各式輸入顯示技術 (input display technology) 被整合於其中，包含了記錄文字、影像或是照片的掃描器 (scanner) ，偵測手指或是筆跡的觸控式面板 (touch panel) 等，這些新穎的應用不管對於個人或是企業都可以帶來很大的便利性。另外，面板溫度對液晶顯示器薄膜電晶體影響顯著，因此為了提升系統可靠度，溫度補償電路也廣泛的被討論。無論是在觸控式面板設計抑或是溫度補償電路等，其中都包含了感測電路 (sensing circuit) 。類比至數位轉換器就是一種被廣泛地應用在感測電路後端，將感測到的類比訊號轉換為數位訊號進而驅動其它數位訊號處理器 (DSP) 的電路。因此，隨著輸入顯示技術的發展以及溫度補償電路的不可或缺性，面板上類比至數位轉換器的整合是非常值得被研究與探討。 在本篇論文之中，首次提出了設計於玻璃基板上之和差類比至數位轉換電路並且已經在三微米低溫複晶矽薄膜電晶體製程下成功被驗證。相較於其它類比至數位轉換器 (flash ADC, pipeline ADC)，此電路可藉由負迴授機制以操作速度換取較高的解析度，同時佔用較小的面積。此類比至數位轉換器操作在十伏特的操作電壓之下，前端和差調變器 (delta-sigma modulator) 將類比輸入訊號轉換成連續性的位元流 (bit stream)，再經由降頻濾波器 (decimation filter) 轉換為八位元之數位訊號。此新提出的類比至數位轉換器電路未來將可以被整合在面板上，帶來更便利性的應用。