专利名称：D/a转换器及使用d/a转换器的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液晶驱动电路等的色调显示电压发生电路及D/A转换电路。
背景技术：
伴随着近年来液晶显示装置的大型化，期待着液晶驱动装置各方面性能的提高。特别是为了显示鲜艳的色彩，高色调尤为期待。在近年来出现的技术中，出现了色调电压RGB各10比特(1024)、大约10亿色的液晶显示装置。因此，在追求高色调化时，提高将从外部输入的数字信号转换为模拟信号的D/A转换器的性能必不可少。D/A转换器的相关技术见下述专利文件1及专利文件2中的相应记载。
专利文件1特开昭62-024713号公报专利文件1中记载了利用传输门的导通电阻分割色调电压的DA转换器。
专利文件2特开2000-183747号公报图3为电阻串方式的2比特D/A转换器，图4为电阻串方式的3比特D/A转换器。在电阻串方式的D/A转换器的情况下，单单色调电压的比特数每增加一位，其器件数便倍增且面积也倍增。在专利文件2中记载了由于显示色数的增加以及多色调化等原因导致需要的色调电压增加时，构成电路的器件数并不急剧增加就能够实现的发明。
然而，上述专利文献1中公开的技术并未考虑在一个电阻串上并联数百个通道的输出译码电路的情况。对于电阻串而言，译码电路虽然为高电阻，但通过并联数百个译码电路，产生向各译码器的分流，电阻串上的压降可能会产生变化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而提出的，目的在于提供一种多比特D/A转换器，并且其为能够取出稳定的色调电压的D/A转换器。
为了解决上述问题，本发明的DA转换器具有利用电阻的压降产生作为色调电压的多个基准电压的电压生成电路；选择基准电压的任一个作为第一输出的第一控制电路；选择与对应于第一输出的色调电压相邻的基准电压作为第二输出的第二控制电路；以及具有根据第一输出和第二输出而输出的第三输出、在第一输出与第三输出间具有第一电阻和第一开关单元、第二输出与第三输出间具有第二电阻和第二开关单元的第三控制电路。
通过采用本发明的D/A转换器的结构，可提供一种既为多比特D/A转换器，同时其又能够提供稳定的色调电压且面积较小的D/A转换器。
图1为本发明第一实施方式的D/A转换器的电路2为本发明第二实施方式的D/A转换器的电路3为现有的2比特的D/A转换器的电路4为现有的3比特的D/A转换器的电路图。
具体实施例方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明及附图中，对于具有大致相同的功能和结构的构成要素，采用统一的符号，省略重复说明。
图1为本发明的第一实施方式的D/A转换器100的电路图。首先说明本实施例的构成。D/A转换器100为3比特的数模转换电路。D/A转换器100由电压生成电路101、第一控制电路102、第二控制电路103、第三控制电路104构成。电压生成电路101是生成多个基准电压的电路，并且输出通过电阻等(又称为电阻串)使电压从V0开始降低而得到的V1～V4。V0～V4按照从V0到V4的顺序电压顺次降低。以后V0～V4总称为色调电压。图3及图4所示电阻串方式的D/A转换器需要2n个色调电压，但是本实施例的D/A转换器中，只要是2n+1+1个色调电压就可以。在本实施例中，输出5(2比特+1)个电压，但对于基本输出电压个数则不限于2n+1个。
第一控制电路102选择电压生成电路101中输出的多个色调电压之一作为第一输出Vout1。在本实施例中，根据输入的3比特数字信号中的高位2比特的数字信号选择色调电压中第偶数项色调电压中的一个。第二控制电路103根据高位2比特的数字信号来选择与作为第一控制电路102所选择的色调电压的第一输出Vout1相邻的色调电压，并作为第二输出电压输出。在本实施例中，选择相当于色调电压中第奇数项且与第一输出Vout1相邻的电压。第一控制电路102及第二控制电路103只要是选择相邻2个色调电压的控制电路就可以。第三控制电路104具有第一输入Vin1和第二输入Vin2，第一输入Vin1和第二输入Vin2分别连接第一输出Vout1和第二输出Vout2。但是D/A转换器需要满足色调电压的单调性。本实施例的第一控制电路102及第二控制电路103中有时不一定满足Vout1＞Vout2。因此，对于本实施例，根据第一控制电路102及第二控制电路103，有必要插入切换电路105。切换电路105具有第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子及第二输出端子。此外，受3比特数字信号中的中间比特数据信号的控制，将从第一输入端子输入的信号向第一输出端子或者第二输出端子输出。从第二输入端子输入的信号输出到不同于从第一输入端子输入的信号的第一输出端子或者第二输出端子。
其次，第三控制电路104对应于第一输入Vin1和第二输入Vin2而输出第三输出Vout3。从第一输入Vin1至第三输出Vout3顺次形成第一电阻R11和第一开关单元S11。从第二输入Vin2到第三输出Vout3顺次形成第二电阻R12及第二开关单元S12。第一电阻R11和第二电阻R12具有相同的阻值。在此，相同是指近似相同，其中包含了由工艺偏差所引起的误差。色调电压的比特数如果增加，则第一输出Vout1和第二输出Vout2的电压差变小，允许由工艺偏差引起的误差。对以下的实施例，也进行同样的处理。
此外，第一电阻R11和第二电阻R12的电阻值是在考虑了第一控制电路102及第二控制电路103中处于导通状态的MOS晶体管的导通电阻和连接在第三输出Vout3的放大器(未图示)的输入电容的基础上决定的。为说明方便，输入的数字数据从低位比特开始顺次以1D、2D、3D表示。而其反相信号以1DB、2DB、3DB表示。
第一控制电路102及第二控制电路103根据MOS晶体管的选择及非选择来决定第一输出Vout1及第二输出Vout2。如果是n比特的D/A转换器，则通过选择n-1个MOS晶体管，输出第一输出Vout1或第二输出Vout2。因此，第一控制电路102及第二控制电路103的MOS晶体管的导通电阻为n-1个MOS晶体管导通电阻的总和。以本实施例为例，3比特的D/A转换器其导通电阻为以1D或1DB、2D或2DB、3D或3DB控制的3个MOS晶体管导通电阻的总和。而且，由从1D到2D、2D到3D控制的MOS晶体管的面积较大，导通电阻较小。
近年来，在用于液晶显示装置的驱动电路等中的D/A转换器中，一个电阻串并联连接200个第一控制电路102或第二控制电路103。为了将电阻串的变化控制在1％或以下，需要根据以下设定第一电阻R11设并联连接的通道数为X、电阻串RA和第一控制电路102的MOS晶体管的导通电阻为RB、第一电阻为RC，则满足100*X*RA≤RB+RC。当还考虑第二电阻R12时，由于第一电阻R11和第二电阻R12串联连接后与电阻串RA并联连接，因而需要设定第一电阻R11和第二电阻R12以便实际上满足条件100*X*RA≤2(RB+RC)。上述通道数为200时约为原来的10000倍。
另外，考虑到动作速度，有必要考虑D/A转换器的后级所连接的放大器的输入电容。设放大器的输入电容为C，设上升到设定值的90％的时间为1μs，那么时间常数要满足1≥1n10(RB+RC)C，并且通过满足RB+RC≤C/1n10，从而可以获得必要的工作速度。但是，电阻串的变动量根据规格各不相同，如果将其设为Y％，则满足(50/Y)*X*RA≤RB+RC≤C/1n10，以这种方式插入第一电阻R11。第二电阻R12也是同样。
接下来，对工作加以说明。第一控制电路102根据输入的数字数据2D、2DB、3D、3DB选择色调电压中的第偶数项电压，第二控制电路103根据数字数据3D、3DB选择色调电压中的第奇数项电压。在此，第一输出电压Vout1和第二输出电压Vout2是指选择相邻色调电压。
例如1D＝0时，第三控制电路104经由第一输出Vout1和第二输出Vout2的切换电路105，根据最低位1比特的数字信号，把第一输入Vin1和第二输入Vin2作为输入，使第一开关S12导通，把第二输入Vin2作为第三输出Vout3输出。1D＝1时，第一开关S11及第二开关S12导通。由于第一控制电路及第二控制电路的MOS晶体管的导通电阻和第一电阻R11及第二电阻R12的阻值相同，所以第一输入Vin1和第二输入Vin2的中间电压输出到第三输出Vout3。
根据本实施例的D/A转换器的结构，电压生成电路101中产生的色调电压可以输出与现有技术相同的电压，而且，由于具备第一控制电路102、第二控制电路103、第三控制电路104及切换电路105，可以生成第一输入Vin1和第二输入Vin2的中间电压，还可以保证色调电压的单调性。
另外，从现有技术中出现的输出n比特的色调电压的D/A转换器变更为输出n+1比特的色调电压的D/A转换器时，面积为两个n比特D/A转换器的总和，面积大致为其2倍。采用本实施例的结构，除了与输出n比特的色调电压的D/A转换器面积规模相同的第一控制电路102及第二控制电路103之外，通过第三控制电路104及切换电路105的控制，可以产生n+1比特的色调电压，并可以削减面积的增大。尤其是n值越大效果越大。
此外，即使第一控制电路102及第二控制电路103的连接个数增多，通过插入可以调整合成电阻值的第一电阻R11和第二电阻R12，也可以较高地保持各色调电压的精度。而且通过考虑连接在D/A转换器后级的放大器的输入电容而插入第一电阻R11及第二电阻R12，从而可以实现高速工作。
图2为本发明的第二实施方式的D/A转换器。以下说明中，省略与第一实施方式相同部分的说明。本实施例涉及4比特的D/A转换器。因此，为说明方便，输入的数字数据从低位比特起依次以1D、2D、3D、4D表示。
本发明的第二实施方式中，第三控制电路204除了第一实施方式的第三控制电路104之外，在第一电阻和第一开关单元间的节点以及第二电阻和第二开关单元间的节点上，串联连接有第三电阻R23及第三开关单元206、第四开关单元207及第四电阻R24。第三开关单元及第四开关单元与构成第一控制电路和第二控制电路的MOS晶体管由同一种类构成。例如，在本实施方式中，第三开关单元及第四开关单元是由1D或1DB控制的晶体管、由2D或2DB控制的晶体管、由3D或3DB控制的晶体管分别逐个串联而成。
接着进行工作的说明。例如1D＝0、2D＝0时，通过使第一开关单元S21导通，第二开关单元S22、第三开关单元206及第四开关单元207截止，将第二输入Vin2作为第三输出Vout3直接输出。接着，1D＝0、2D＝1时，通过使第二开关S22、第三开关206、及第四开关207导通，第一开关S21截止，由此，第三输出Vout3输出比第二输入Vin2高出第一输入Vin1和第二输入Vin2的电压差的1/4的电压。继而，1D＝1、2D＝0时，通过使第一开关S21及第二开关S22导通，第三开关206及第四开关207截止，则第三输出Vout3输出第一输入Vin1与第二输入Vin2的中间电压。最后，1D＝1、2D＝1时，通过使第一开关S21、第三开关206及第四开关S24导通，第二开关S22截止，则第三输出Vout3输出比第二输入Vin2高出第一输入Vin1与第二输入Vin2的电压差的3/4的电压。
通过用输入的数字数据的低位2比特1D及2D控制第三控制电路204，可以从第一输入Vin1及第二输入Vin2重新获得3种电压。因此，通过控制低位2比特的1D及2D，从而可以从电压生成电路101所产生的2个电压中获得5种电压。
此外，从采用现有技术的输出n比特的色调电压的D/A转换器变更为输出n+2比特的色调电压的D/A转换器时，面积变成4个n比特的D/A转换器的总和，面积约为其四倍。根据本实施例的结构，则除了与输出n比特的色调电压的D/A转换器相同面积规模的第一控制电路202和第二控制电路203之外，通过第三控制电路204及切换电路205的控制，从而可以产生n+2比特的色调电压，并可削减面积的增大。特别是n值越大效果越明显。
此外，由于为获得上述色调电压而插入的电阻是第三开关单元206及第四开关单元207的导通电阻，因而与第一控制电路202及第二控制电路203的MOS晶体管的尺寸和工艺条件都相同，故可以将导通电阻设定为相同。此外，其反向偏置特性亦可设定为相同，由此可以输出更高精度的色调电压。并且在实施例1中可得到的效果当然在本实施例中亦可得到。
权利要求
1.一种D/A转换器，其特征在于，具有电压生成电路，利用电阻的压降产生作为色调电压的多个基准电压；选择所述基准电压的某一个作为第一输出的第一控制电路；第二控制电路，选择与对应于所述第一输出的所述色调电压相邻的所述基准电压作为第二输出；以及第三控制电路，具有对应于所述第一输出和第二输出进行输出的第三输出、在所述第一输出与所述第三输出之间具有第一电阻和第一开关单元、在所述第二输出与所述第三输出之间具有第二电阻和第二开关单元。
2.权利要求1记载的D/A转换器，其特征为所述第一输出是从所述色调电压中选择了第偶数项基准电压的某一个的电压，所述第二输出是从所述色调电压中选择了第奇数项基准电压的电压。
3.权利要求1或2中记载的D/A转换器，其特征在于所述第一电阻和所述第二电阻具有相同的电阻值。
4.权利要求1～3中任意一项记载的D/A转换器，其特征在于所述第一控制电路导通时的电阻与所述第一电阻的合成电阻是连接在所述被选择的基准电压之间的电阻的10000倍或以上。
5.权利要求1～4中记载的D/A转换器，其特征在于由连接于D/A转换器后级的放大器的输入电容与所述第一控制电路导通时的电阻和所述第一电阻的合成电阻所决定的时间常数小于等于1/ln10。
6.权利要求1或者权利要求5中记载的D/A转换器，其特征在于所述第三控制电路还具有串联于所述第一电阻和所述第一开关单元间的节点与所述第二电阻和所述第二开关单元间的节点之间的第三电阻、第三开关单元、第四电阻及第四开关单元。
7.权利要求6中记载的D/A转换器，其特征在于所述第三电阻及所述第四电阻与所述第一电阻及所述第二电阻具有相同的电阻值。
8.权利要求6中记载的D/A转换器，其特征在于所述第三开关单元及所述第四开关单元与所述第一控制电路及所述第二控制电路导通时的电阻具有相同阻值。
9.权利要求8中记载的D/A转换器，其特征在于所述第三开关单元及第四开关单元由MOS晶体管构成，所述第一控制电路及第二控制电路也由MOS晶体管构成，并且MOS晶体管的构成面积相等，从而具有相同阻值。
10.权利要求9中记载的D/A转换器，其特征在于所述第三开关单元及所述第四开关单元与所述第一控制电路或所述第二控制电路的导通路径的晶体管数相同。
全文摘要
本发明提供一种面积较小且稳定地输出多色调电压的D/A转换器。本发明的D/A转换器具有电压生成电路，利用电阻的压降生成作为色调电压的多个基准电压；选择基准电压中的某一个作为第一输出的第一控制电路；选择与对应于第一输出的色调电压相邻的基准电压作为第二输出的第二控制电路；以及第三控制电路，具有对应于第一输出和第二输出而输出的第三输出、在第一和第三输出之间具有第一电阻和第一开关单元、在第二输出和第三输出间具有第二电阻和第二开关单元。
文档编号G09G3/38GK1719734SQ2005100524
公开日2006年1月11日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年7月8日
发明者蓝世明, 寺石利夫 申请人:冲电气工业株式会社