CN101154947B - D/a转换器及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

D/A转换器及液晶显示装置。本发明的目的在于提供一种减少D/A转换动作所伴随的电荷的充放电，能够减低消耗电力的D/A转换器。本发明的D/A转换器设有其各自的一端端子共同连接的四个电容器。这些电容器分别具有电容值C、C、2C、4C。选择电路具备选择晶体管，并依据数字信号各位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者并予以输出。转送晶体管依据起动脉冲而将选择电路的输出分别转送至所对应的电容器的另一端的端子。重置晶体管依据重置脉冲将电容器的一端的端子与另一端的端子短路，并且将第一基准电位施加于上述电容器的端子。

Description

D/A转换器及液晶显示装置
技术领域
本发明有关一种将数字信号转换为模拟信号的D/A转换器及具备该D/A转换器的液晶显示装置。
背景技术
在现有的主动矩阵型液晶显示器中，当来自影像源的影像信号为数字信号时，将数字信号以D/A转换器进行D/A转换后施加于像素上来进行对应于数字信号位数的多阶调显示。
图4是显示现有的D/A转换器的电路图。该D/A转换器将三位的数字信号D0至D2转换为模拟信号的电路。设有其各自的一端端子为接地的四个电容器C1、C2、C3、C4。这些电容器C1、C2、C3、C4分别具有电容值C、C、2C、4C。即，三个电容器C2、C3、C4依据数字信号D0至D2各位的权重而加权。选择电路SEL依据数字信号D0至D2各位的值来选择第一基准电位V1或第二基准电位V2(V2＞V1)其中一者并予以输出的电路。
四个转送晶体管TT1至TT4依据转送脉冲TP而将选择电路SEL的输出分别转送至所对应的电容器C2、C3、C4的另一端的端子，并且将第一基准电位V1转送至电容器C1的另一端的端子。此外，设有电荷晶体管CT2至CT4与输出晶体管CT1。该电荷晶体管CT2至CT4依据电荷脉冲CP而将四个电容器C1、C2、C3、C4的另一端的端子予以短路。该输出晶体管CT1输出模拟信号，该模拟信号是由依据电荷脉冲CP而予以短路的四个电容器C1、C2、C3、C4的另一端的端子中被共有化的电荷而决定。
图5是该D/A转换器的动作时序图。当数字信号D0至D2确定时，通过选择电路SEL，于每一位选择第一基准电位V1或第二基准电位V2(V2＞V1)其中一者。接着，当转送脉冲TP变为高电位时，四个转送晶体管TT1至TT4便导通，电容器C1、C2、C3、C4便充电。接着，当转送脉冲TP下降至低电位，电荷脉冲CP上升至高电位时，电容器C1、C2、C3、C4的另一端的端子因电荷晶体管CT2至CT4而短路，储存于电容器C1、C2、C3、C4的电荷便共有化，如此，模拟信号Vout的电位便决定，并且该模拟信号Vout经由输出晶体管CT1而输出。
此处，模拟信号Vout依电荷守恒定律(law of conservation of charge)能够以下面的公式一表示。
[公式一]
Vout = 4 C ( V 1 + D 2 ( V 2 - V 1 ) ) + 2 C ( V 1 + D 1 ( V 2 - V 1 ) ) + C ( V 1 + D 0 ( V 2 - V 1 ) ) + CV 1 8 C
还有，使用此种D/A转换器的显示装置记载于专利文件1。
专利文件1：特开2003-122326号公报
发明内容
(发明所欲解决的课题)
然而，在前述的D/A转换器中，于每次数字信号D0至D2改变时，电容器C2、C3、C4必须充放电至与其对应的基准电位为止，所以有消耗电力大的问题。
(解决课题的手段)
本发明的D/A转换器鉴于前述课题而研创，具备：多个电容器，对应于数字信号各位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；选择电路，依据数字信号各位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；以及转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子；且在通过前述重置电路将第一基准电位施加于前述电容器的两端子后，将上述转送晶体管予以导通，而将前述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
根据本发明的一个方面，本发明进一步公开一种/A转换器，其特征在于，具备：基准电位产生电路，产生对应于n位的数字信号中的高位的m位的数字信号而得的(2m+1)个基准电位；第一选择电路，依据高位m位的数字信号的值，从(2m+1)个基准电位中选择于大小关系中相邻的第一基准电位及第二基准电位；多个电容器，对应于数字信号的低位的(n-m)位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；第二选择电路，依据数字信号的低位的(n-m)位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；以及重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；且在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
根据本发明的一个方面，本发明进一步公开一种液晶显示装置，具备D/A转换器，其特征在于，该D/A转换器具备：多个电容器，对应于数字信号各位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；选择电路，依据数字信号各位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；以及转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子；且在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述转送晶体管予以导通，而将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
根据本发明的一个方面，本发明进一步公开一种液晶显示装置，具备D/A转换器，其特征在于，该D/A转换器具备：基准电位产生电路，产生对应于n位的数字信号中的高位的m位的数字信号而得的(2m+1)个基准电位；第一选择电路，依据高位m位的数字信号的值，从(2m+1)个基准电位中选择于大小关系中相邻的第一基准电位及第二基准电位；多个电容器，对应于数字信号的低位的(n-m)位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；第二选择电路，依据数字信号的低位的(n-m)位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；以及重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；且在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
依据前述构成，由于仅以电容器的耦合而产生的电荷移动来进行D/A转换，所以D/A转换动作所伴随的电荷的充放电变少，能够减低消耗电力。
(发明的效果)
依据本发明的D/A转换器，D/A转换动作所伴随的电荷的充放电变少，能够减低消耗电力。特别是，适用于液晶显示装置等显示装置的数字影像信号的D/A转换。
附图说明
图1是显示本发明的第一实施方式的D/A转换器的电路图。
图2是本发明的第一实施方式的D/A转换器的动作时序图。
图3是显示本发明的第二实施方式的D/A转换器的电路图。
图4是显示现有的D/A转换器的电路图。
图5是现有的D/A转换器的动作时序图。
符号说明
10运算放大器           20显示面板
30玻璃衬底             40液晶显示装置
C1至C4电容器           CDAC第二D/A转换器
R0至R9电阻器           RAD1第一阶梯电阻器
RAD2第二阶梯电阻器     RDAC第一D/A转换器
RT1至RT4重置晶体管     SEL、SEL1选择电路
ST1至ST6选择晶体管     SW1第一开关
SW2第二开关            TT1至TT3转送晶体管
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式，一边参照图示一边做说明。
第一实施方式
图1是第一实施方式的三位D/A转换器的电路图。设有，其各自的一端端子共同连接的四个电容器C1、C2、C3、C4。这些电容器C1、C2、C3、C4分别具有电容值C、C、2C、4C。即，三个电容器C2、C3、C4依据数字信号D0至D2各位的权重而加权。
选择电路SEL是具备六个选择晶体管ST1至ST6，依据数字信号D0至D2各位的值来选择第一基准电位V1或第二基准电位V2(V2＞V1)其中一者并予以输出的电路。
三个转送晶体管TT1至TT3依据起动脉冲STP而将选择电路SEL的输出分别转送至所对应的电容器C2、C3、C4的另一端的端子。此外，四个重置晶体管RT1至RT4依据重置脉冲RST而将电容器C1、C2、C3、C4的一端的端子与另一端的端子短路，并且将第一基准电位V1施加于这些电容器的一端的端子及另一端的端子。在本例中，构成选择电路SEL的六个选择晶体管ST1至ST6、三个转送晶体管TT1至TT3、四个重置晶体管RT1至RT4都是N通道型MOS晶体管，但也可是P通道型MOS晶体管。
图2是该D/A转换器的动作时序图。当数字信号D0至D2确定时，通过选择电路SEL，依每一位选择第一基准电位V1或第二基准电位V2(V2＞V1)其中一者。
接着，当重置脉冲RST变为高电位时，重置晶体管RT1至RT4便导通，而将电容器C1、C2、C3、C4一端的端子与另一端的端子短路，并且将第一基准电位V1施加于这些电容器一端的端子及另一端的端子。
接着，在重置脉冲RST下降至低电位，使重置晶体管RT1至RT4关断后，起动脉冲STP上升至高电位，三个转送晶体管TT1至TT3导通。
于是，选择电路SEL的选择输出便经由转送晶体管TT1至TT3施加于各自所对应的电容器C2、C3、C4的另一端的端子。如此，共同连接的电容器C1、C2、C3、C4的一端的端子的电位因电容器耦合而变动，而从其共同连接端子获得对应于数字信号D0至D2的模拟信号Vout。该模拟信号Vout输出信号与公式一所表示的值相同。
依据本发明，由于仅以电容器C1、C2、C3、C4的耦合而产生的电荷移动来进行D/A转换，所以D/A转换动作所伴随的电荷的充放电变少，与现有例的电路相比，能够减少消耗电力约50％。
举例而言，如果以V1＝4(V)、V2＝5(V)、电容器C1、C2、C3、C4的电容值分别为0.5pF、0.5pF、1.0pF、2.0pF，则模拟信号Vout(V)以公式二与第一表表示。
[公式二]
Vout = 4 + 4 D 2 + 2 D 1 + D 0 8
[表一]
  D<sub>2</sub>D<sub>1</sub>D<sub>0</sub>   模拟信号Vout
  0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1   4.00V4.125V4.25V4.375V4.50V4.625V4.75V4.875V
还有，在本实施方式虽然是显示三位的D/A转换器，但以相同原理能够构成二位的D/A转换器、四位以上的D/A转换器。
D/A转换器是可通过利用低温多晶硅技术将驱动液晶显示装置40所不可或缺的电路功能集成于玻璃衬底30上的板上系统(system onglass；SOG)技术，而形成于与具有像素形成为矩阵状的显示面板20相同的玻璃衬底30上。如此，能够达到半导体零件数目的削减、组装的简化，外部电路衬底也能够缩小，能够实现整体的小型、轻量化。
第二实施方式
图3是显示第二实施方式的D/A转换器的电路图。该D/A转换器用于液晶显装置的影像信号D/A转换，将6位的数字影像信号D0至D5的高位三位D3至D5以使用阶梯(ladder)电阻器的第一D/A转换器RDAC进行D/A转换，并将低位三位D0至D2以使用电容器耦合的第二D/A转换器CDAC(与第一实施方式D/A转换器相同)进行D/A转换。这种情况下，第一D/A转换器RDAC的输出、即第一基准电位V1、第二基准电位V2输入至第二D/A转换器CDAC。
第一D/A转换器RDAC为了液晶显示装置的线反转(line inversion)而具备有正极用的第一阶梯电阻器RAD1、负极用的第二阶梯电阻器RAD2，这些电阻器可各自通过第一开关SW1、第二开关SW2而进行切换。
正极用的第一阶梯电阻器RAD1有10个电阻器R0至R9串联连接于电源电位Vdd与接地电位Vss之间，而从这些电阻器的九个连接点取出九个基准电位。负极用的第二阶梯电阻器RAD2的构成也相同，但九个基准电位取出的顺序相反。
选择电路SEL1依据高位三位D3至D5的数字信号的值，从九个基准电位中选择于大小关系中相邻的两个基准电位，以这些电位做为第一基准电位V1及第二基准电位V2，并予以输出至第二D/A转换器CDAC。选择电路SEL1具备四十八个选择晶体管，在本例中皆为N通道型MOS晶体管。并且，在第二D/A转换器CDAC中，进行低位三位D0至D2的D/A转换，并输出模拟信号Vout。模拟信号Vout经由运算放大器10施加于显示面板20的像素。
依据本D/A转换器，与将数字影像信号D0至D5全部六位以使用阶梯电阻器的第一D/A转换器RDAC进行D/A转换的情况相比，能够大幅地减少组件数目。此外，在第二D/A转换器CDAC中与第一实施方式相同地能够减低消耗电力。
还有，在本实施方式中，将6位的数字影像D0至D5的高位三位D3至D5以使用阶梯电阻器的第一D/A转换器RDAC进行D/A转换，将低位三位D0至D2以使用电容器耦合的第二D/A转换器CDAC进行D/A转换，但并非以此为限，也可例如将数字影像信号D0至D5的高位二位D4至D5以使用阶梯电阻器的第一D/A转换器RDAC进行D/A转换，将低位四位D0至D3以使用电容器耦合的第二D/A转换器CDAC进行D/A转换。此外，也可适当地增减数字影像信号D0至D5的位数，构成对应该位数的D/A转换器。

Claims (9)

1.一种D/A转换器，其特征在于，具备：
多个电容器，对应于数字信号各位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；
选择电路，依据数字信号各位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；
重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；以及
转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子；且
在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述转送晶体管予以导通，而将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
2.一种D/A转换器，其特征在于，具备：
基准电位产生电路，产生对应于n位的数字信号中的高位的m位的数字信号而得的(2m+1)个基准电位；
第一选择电路，依据高位m位的数字信号的值，从(2m+1)个基准电位中选择于大小关系中相邻的第一基准电位及第二基准电位；
多个电容器，对应于数字信号的低位的(n-m)位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；
第二选择电路，依据数字信号的低位的(n-m)位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；以及
重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；且
在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
3.根据权利要求2所述的D/A转换器，其特征在于，具备：转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子。
4.一种液晶显示装置，具备D/A转换器，其特征在于，该D/A转换器具备：
多个电容器，对应于数字信号各位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；
选择电路，依据数字信号各位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；
重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；以及
转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子；且
在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述转送晶体管予以导通，而将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，其中，上述D/A转换器利用低温多晶硅技术而形成于具有像素形成为矩阵状的玻璃衬底上。
6.一种液晶显示装置，具备D/A转换器，其特征在于，该D/A转换器具备：
基准电位产生电路，产生对应于n位的数字信号中的高位的m位的数字信号而得的(2m+1)个基准电位；
第一选择电路，依据高位m位的数字信号的值，从(2m+1)个基准电位中选择于大小关系中相邻的第一基准电位及第二基准电位；
多个电容器，对应于数字信号的低位的(n-m)位的权重进行电容值的加权，且一端的端子共同连接；
第二选择电路，依据数字信号的低位的(n-m)位的值来选择第一基准电位或第二基准电位其中一者，并予以施加于所对应的电容器的另一端的端子；以及
重置电路，依据重置信号而将第一基准电位施加于电容器的一端与另一端的两端子；且
在通过上述重置电路将第一基准电位施加于上述电容器的两端子后，将上述选择电路的输出施加于所对应的电容器的另一端的端子，由此从共同连接的电容器的一端的端子获得模拟信号。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，具备：转送晶体管，依据起动脉冲而将上述选择电路的输出施加于电容器的另一端的端子。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，其中，上述D/A转换器利用低温多晶硅技术而形成于具有像素形成为矩阵状的玻璃衬底上。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，其中，上述D/A转换器利用低温多晶硅技术而形成于具有像素形成为矩阵状的玻璃衬底上。
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