CN1723622B - 半导体装置、数字模拟转换电路和采用它们的具有灰度校正功能的显示器 - Google Patents

半导体装置、数字模拟转换电路和采用它们的具有灰度校正功能的显示器 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供一种半导体装置，该半导体装置具有电压电流转换功能、数字模拟转换功能和灰度校正功能。从切换电路(101)的输入端子(102～105)输入数字的输入信号(电压)。切换电路(101)通过数字输入信号的值，选择连接输入端子(102～105)的电流源(111～116)。各电流源(111～116)根据信号从输入端子将规定值的电流输出给输出端子(106)。这样，借助数字输入信号切换所输出的电流源，从而可将灰度校正与数字模拟转换一起进行。

Description

半导体装置、数字模拟转换电路和采用它们的具有灰度校正功能的显示器
技术领域
本发明涉及具有灰度校正功能的半导体装置的技术。更详细地说，涉及数字模拟转换功能、电压电流转换功能和灰度校正功能一体化的半导体装置的技术。
背景技术
近年，作为将自发光元件使用于像素的显示器，有机EL(有机电致发光(也称为有机LED、OLED等))显示器受到人们注意。特别是，针对在各像素中设置了薄膜晶体管(TFT)的有源型有机EL显示器，人们积极地开展了研究。
作为有机EL显示器的最基本的像素结构，采用了在1个像素中使用2个TFT的结构。其中一个TFT具有对是否将图象信号输入到像素中的情况进行控制的功能，称为选择用TFT等。另一个TFT具有对使多大的电流流过有机EL元件的情况进行控制的功能，称为驱动用TFT等。可根据驱动用TFT的栅极与源极之间的电压值，对流过有机EL元件的电流值进行控制。
但是，驱动用TFT具有电流特性随着像素的不同而不一致的问题。其结果是，流过有机EL元件的电流值不一致，产生亮度不均匀。
于是，为了使流过有机EL元件的电流值一致，人们对各种像素结构进行了研究。作为其中的一种，人们开发了下述类型的像素：在确定亮度时，不将输入到像素中的图象信号变为电压，而是通过电流来实现(比如，参照下面给出的文献1～3)。在本说明书中，这种类型的像素称为“电流输入型像素”。在电流输入型像素中，将具有与图象信号相对应的值的信号电流输入到像素中。于是，大小与信号电流相对应的电流流过有机EL元件。由此，即使在TFT的电流特性或晶体管尺寸等因每个像素的不同而不一致时，由于流过有机EL元件的电流的大小与信号电流相对应，故可防止亮度不均匀。
在这样的电流输入型像素中，采用电流作为图象信号。由此，就需要将大小与图象信号相对应的电流供给像素的部件，即，驱动部件。 因此，人们正在对电流输入型像素用的驱动电路进行研究(比如，参照在下面给出的文献4)。
图32表示文献4所述的驱动电路的一部分。图32的驱动电路为输入4位的数字电压信号并输出模拟电流信号的电路。即，综合了将电压信号转换为电流信号的功能和将数字值转换为模拟值的功能。由于为4位输入，故配置了4个TFT3206～3209以作为用作电流源的TFT。
下面对图32的工作进行描述。首先，向输入端子3202～3205中输入各位的数字电压信号。在输入端子3202中输入最低位的数字电压信号，在输入端子3205中输入最高位的数字电压信号。由于输入端子3202～3205与TFT3206～3209的栅极端子连接，故通过输入到输入端子3202～3205中的数字电压信号，TFT3206～3209分别处于导通状态或截止状态中的任意状态。接着，从处于导通状态的TFT流出电流，按照基尔霍夫电流法则，从TFT3206～3209流出的总电流从输出端子3201输出。从输出端子3201输出的电流为模拟值。
即，TFT3206～3209作为电流源而工作，根据从输入端子3202～3205输入的数字电压，对是否输出电流的情况进行控制。
TFT3206～3209的栅极长度L全部相同。栅极宽度W因TFT的不同而有所不同。TFT3206的栅极宽度W最小，TFT3209的栅极宽度最大。另外，各TFT的栅极宽度相对设置于图中左侧的TFT，每次按2倍递增。由此，如果从作为最低位用电流源的TFT3206流出的电流值为I0，则从TFT3207流出的电流值为2×I0，从TFT3208流出的电流值为4×I0，从TFT3209流出的电流值为8×I0。
于是，针对TFT3206～3209中的每一个，对是否输出电流的情况进行控制，由此，可从输出端子3201输出4位的电流，即，16种值的电流。例如，如果在输入端子3203和3204中输入处于导通状态的数据，则从输出端子3201流出2×I0的电流与4×I0的电流的总和，即，大小为6×I0的电流。如果在输入端子3202和3203与3204中输入处于导通状态的数据，则从输出端子3201流出电流I0、电流2×I0、和电流4×I0的总和，即，大小为7×I0的电流。像这样，从输出端子3201输出大小与输入到输入端子3202～3205中的数字电压信号相对应的模拟电流信号。
由此，如果在电流输入型像素中输入信号电流的驱动电路采用图32的驱动电路，则进行16灰度的显示。
图33为与图32的数字模拟转换电路相对应的方框图。在电流源3311中具有输入端子3312与输出端子3313。输入端子3202与输入端子3312连接。输出端子3313与输出端子3201连接。4个电流源3311分别与图32的TFT3206～3209相对应，四边形中的字符分别表示从电流源3311流出的电流的值。这样的电流源按照多个并联配置。
上述的参考文献列举如下。
(文献1)WO01/06484号公报
(文献2)JP特表2002-514320号公报
(文献3)JP特表2002-517806号公报
(文献4)“アナログ一サ一キツトシミユレ一シヨンオブザ·カレント一プログラムドアクテイブ一マトリツクスピクセルエレクトロ一ドサ一キツトベイスドオンポリ一シリコンTFTフオ一オ一ガニツクライト一エミツテイングデイスプレイ(Analog-Circuit Simulation of the Current-ProgrammedActive-Matrix Pixel Electrode Circuits Based on Poly-Si TFT forOrganic Light-Emitting Displays)”，AM-LCD′01、p223～226。
但是，人眼所感受的亮度与光的强度并不成比例关系。即使在光的强度为2倍的情况下，人眼未必感受到2倍亮度。由此，必须对应于人所感受的亮度(视觉灵敏度)，对从显示器输出的光的强度进行校正。像这样，在显示器中，对光的强度进行校正的处理称为“灰度校正”。
另一方面，在像上述的图32或图33所示的现有的数字模拟转换电路中，输入端子与电流源一一对应，对是否从与各位相对应的电流源输出电流的情况进行控制，从各电流源输出的总电流从输出端子3201输出。于是，输入到输入端子3202～3205中的数字电压与从输出端子3201输出的模拟电流成正比例的关系。
为了便于理解，在图34中，通过曲线图表示图33的数字模拟转换电路中的输入灰度值与所输出的电流值的关系。横轴表示灰度值，纵轴表示电流。像图34那样，如果灰度值增加，则电流值与其成正比地增加，在整个区域，灰度值与电流的关系由1个一次函数表示。
由此，在图32、图33那样的现有例子的数字模拟转换电路中，所输入的数字电压与所输出的模拟电流之间的关系不能呈非线性。于是，无法进行灰度校正。
发明内容
本发明是针对上述的问题而提出的，其课题在于提供一种可进行灰度校正的半导体装置。更具体地说，本发明的课题在于提供一种数字模拟转换功能与电压电流转换功能以及灰度校正功能一体化的半导体装置。
为了解决上述问题，本发明的半导体装置包括m个电流源I1、I2、...、Im和切换电路，其特征在于：上述切换电路包括n个输入端子D1、D2、...、Dn和m个输出端子O1、O2、...、Om，上述电流源Ik与上述切换电路的输出端子Ok电连接(k＝1～m)，上述切换电路采用输入到上述切换电路的输入端子D1、D2、...、Dn中的信号，选择与上述输入端子Dk连接的输出端子O1、O2、...、Om。
另外，本发明的半导体装置包括m个电流源、以及具有n个输入端子和m个输出端子的切换电路，其特征在于：上述m个电流源分别与不同的上述输出端子中的1个连接，在上述切换电路中，1个或多个开关与上述输入端子中的至少1个连接，上述开关与上述m个输出端子中的任意一个连接，上述切换电路采用从上述n个输入端子中的至少1个端子输入的信号，并控制上述开关的通断。
或者，其特征在于：在上述切换电路中，1个或多个开关与上述输出端子中的至少1个连接，上述开关与上述n个输入端子中的任意一个连接，上述切换电路采用从上述n个输入端子中的至少1个端子输入的信号，控制上述开关的通断。
具有上述结构的半导体装置的切换电路还可以采用从外部输入的信号，控制上述开关的通断状态。
由于具有上述结构，故1个输入端子可与多个电流源连接，或者多个输入端子可与1个电流源连接，所以，可按照各种方式设定输入信号和输出电流的关系。
另外，为了解决上述的问题，本发明涉及一种数字模拟转换电路，用于将n位的数字电压信号转换为模拟电流信号，其特征在于：该数 字模拟转换电路包括m个电流源、以及具有n个输入端子和m个输出端子的切换电路，上述m个电流源分别与不同的上述输出端子中的1个连接，上述切换电路采用上述n位的数字电压信号中的至少1个信号，从上述m个输出端子中选择出连接上述n个输入端子的输出端子。
此外，本发明的用于将n位的数字电压信号转换为模拟电流信号的数字模拟转换电路的另一结构，其特征在于：该数字模拟转换电路包括：m个电流源、以及具有n个输入端子、m个输出端子和m个开关单元的切换电路，上述m个电流源分别与不同的上述输出端子中的1个连接，上述m个输出端子分别与不同的上述开关单元中的1个连接，上述m个开关单元分别与1个或多个输入端子连接，上述切换电路采用上述n位的数字电压信号中的至少1个信号来控制上述m个开关单元，选择与上述输出端子连接的输入端子。
或者，其特征在于：该数字模拟转换电路包括m个电流源、以及具有n个输入端子、m个输出端子和k个(1≤k＜m)开关单元的切换电路，上述m个电流源分别与不同的上述输出端子中的1个连接，上述m个输出端子中的k个输出端子分别与不同的上述开关单元中的1个连接，其它的m-k个输出端子不通过上述开关单元与上述输入端子中的至少1个连接，上述k个开关单元分别与1个或多个输入端子连接，上述切换电路采用上述n位的数字电压信号中的至少1个信号，控制上述k个开关单元，并选择与上述输出端子连接的输入端子。
在上述本发明的数字模拟转换电路中，上述开关单元可采用“与”电路，“或”电路等数字电路而构成。
另外，本发明的数字模拟转换电路可适用于电致发光显示器等的信号线驱动电路。
在现有的电路中，所输入信号的灰度值与所输出的电流值的关系为1个正比例函数。相对该情况，在本发明中，在所输入信号的灰度值与所输出的电流值的关系中，按照将灰度值分为多个区域，针对各预定区域，适当设定函数，根据输入信号，切换连接输入端子的电流源使所输出的电流值满足所期望的函数，由此可进行灰度校正。
此外，通过采用与灰度值相对应的输入信号以及其它的外部控制信号，切换输入端子和电流源的连接，从而可对相同的灰度值选择多个函数。譬如，当本发明中使用电致发光显示器时，因性能恶化导致 亮度降低时，如果切换到电流值增加的函数，则可对亮度的降低进行补偿。
还有，本发明通过使输入信号成为数字电压信号，不仅可具有灰度校正功能，而且还具有数字模拟转换功能与电压电流转换功能。因此，可提供一种数字模拟转换功能与电压电流转换功能和灰度校正功能一体化的半导体装置。由于这些功能的一体化，故无需采用专用IC，可谋求成本降低。
附图说明
图1为本发明的具有灰度校正功能的半导体装置的方框电路说明图；
图2为说明本发明的切换电路结构的方框电路图。
图3为本发明的切换电路或开关电路的部分结构图。
图4为本发明的切换电路或开关电路的部分结构图。
图5为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图6为说明图5的数字模拟转换电路的工作的图。
图7为说明图5的数字模拟转换电路的工作的图。
图8为表示图5的变形例的说明图的图。
图9为表示图8的变形例的说明图的图。
图10为表示本发明的数字模拟转换电路的输入(灰度值)与输出(电流值)之间关系的曲线图。
图11为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图12为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图13为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图14为说明图13的数字模拟转换电路的工作的图。
图15为说明图13的数字模拟转换电路的工作的图。
图16为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图17为说明图16的数字模拟转换电路的工作的图。
图18为说明图16的数字模拟转换电路的工作的图。
图19为表示本发明的数字模拟转换电路的输入(灰度值)与输出(电流值)的关系的曲线图。
图20为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图21为说明图20的区域判断信号输出电路的结构例的图。
图22为说明图20的开关单元的结构例的图。
图23为表示本发明的数字模拟转换电路的输入(灰度值)与输出(电流值)关系的曲线图。
图24为本发明的数字模拟转换电路的电路图。
图25为表示本发明的电流源结构一例的图。
图26为表示本发明的电流源结构的一例的图。
图27为表示本发明的电流源结构一例的图。
图28为表示本发明的显示器结构的方框图。
图29为说明图28的显示器中数字模拟转换电路与像素的连接的图。
图30为采用本发明的电子设备的图。
图31为表示本发明的电路的输入(灰度值)与输出(电流值)关系的曲线图。
图32为说明现有的数字模拟转换电路的结构的图。
图33为与图32的电路相对应的数字模拟转换电路的方框电路图。
图34为表示图33的数字模拟转换电路的输入(灰度值)与输出(电流值)的关系的曲线图。
具体实施方式
(实施例1)
在本实施例中，对本发明的灰度校正的原理进行描述。
首先，将灰度值分割为按某个范围的多个区域。
接着，在已分割的1个区域内，如果采用曲线图来表示灰度值与电流的关系，则该关系会形成具有规定形状的线。即，在1个区域内，灰度值与电流可采用某一个函数而表示。最简单的情形，如果采用曲线图表示灰度值与电流的关系，则该关系为直线，表示灰度值与电流的关系的函数为1个1次式。
另外，针对灰度值的各个区域，使表示灰度值与电流的关系的函数各不相同。譬如，在采用一次函数表示灰度值与电流的关系时，使每个区域的斜率互不相同。其结果是，当表示各区域内的灰度值与电 流之间的关系的曲线图为直线时，表示整个区域的灰度值与电流的曲线图为折线状的曲线图。
此外，采用从输入端子输入的数据来判断属于将灰度值分割的区域中的哪个区域。其原因在于，该已输入的数据与灰度值相对应。采用该判断结果，确定可以选择表示灰度值与电流之间的关系的函数中的哪个函数。即，根据已输入的数据，切换所采用的表示灰度值与电流之间的关系的函数。
像这样，针对每个已分割的区域，适当地设定表示灰度值与电流的关系的函数，对应于灰度值，切换所采用的函数，由此，进行灰度校正。
为了实现以上描述的灰度校正的原理，采用具有下述功能的电路：从输入端子输入的信号输入到哪个电流源中，可根据从输入端子输入的信号的值，切换连接了输入端子的电流源。
另外，在采用晶体管作为开关时，由于该晶体管作为单纯的开关而工作，故晶体管的极性并未特别限定的。有时最好采用截止电流更小的具有极性的晶体管。截止电流小的晶体管包括设置了LDD区域的晶体管等。
另外，当作为开关工作的晶体管的源极端子的电位接近低电位侧电源(Vss、Vgnd、0V等)时，最好采用n沟道型晶体管。与此相反，在源极端子的电位接近高电位侧电源(Vdd等)时，最好采用p沟道型晶体管。其原因在于，由于可增加栅极与源极之间的电压的绝对值，故容易作为开关而工作。另外，也可采用n沟道型和p沟道型这两者，形成CMOS型。
本发明的晶体管无论材料、手段、制造方法的种类，可以采用任何类型的晶体管。譬如，也可以采用薄膜晶体管(TFT)。即使在TFT中，半导体层可为非晶质(amorphous)的类型，也可为多晶体(polycrystal)的类型或单晶体的类型。作为其它的晶体管，也可以采用在单晶体衬底上制作的晶体管，还可以采用在SOI衬底上制作的晶体管，可以采用形成于塑料衬底上的晶体管，还可以采用形成于玻璃衬底上的晶体管。此外，也可以采用通过有机物或碳纳米管(carbon nanotube)形成的晶体管。此外，也可以采用MOS型晶体管，或双极型晶体管。
像图34所示的那样，在过去，表示灰度值与电流关系的曲线图在灰度的整个区域内为1条直线。在本实施例中，对用于使表示灰度值与电流的关系的曲线图为折线状的原理进行描述。
作为例子，图31表示分割为3个区域时的灰度值与电流的关系的曲线图。灰度值按照G0～G1的区域、G1～G2的区域、G2～G3的区域的方式分割。在各区域，表示灰度值与电流的关系的曲线图的斜率不同。
首先，在对用于形成折线状的原理进行说明之前，对一般数值的表示方法进行描述。通常，数值L可根据基数，像下述的式(1)那样表示。另外，作为例子，位数为6。
L＝f*B5+e*B4+d*B3+c*B2+b*B1
+a*B0···(1)
B相当于基数。比如，在十进制数的场合，基数为10，在二进制数的场合，基数为2。f～a为各位的数字，通常，像fedcba那样表述。这里，由于为6位，故采用f～a的6个数字来表示。
另外，如果利用Y[5]～Y[0]来表示基数的“位数减1的值”次方的值，则式(1)可像式(2)那样表示。
L＝f*Y[5]+e*Y[4]+d*Y[3]+c*Y[2]
+b*Y[1]+a*Y[0]···(2)
于是，根据式(1)，按照十进制数，321867可像下述的式(3)那样表示。
L＝3*105+2*104+1*103+8*102+6*101
+7*100···(3)
另外，按照二进制数，101101可像下述的式(4)那样表示。
L＝1*25+0*24+1*23+1*22+0*21
+1*20···(4)
像这样，数值可通过下述方式表示，该方式为：将各位的数字(f～a)，与作为基数的“位数减1的值”次方的值的比例系数(Y[5]～Y[0]) 相乘，并对它们进行加法运算。
采用以上的数值表示方法，对用于使表示灰度值与电流关系的曲线图为折线状的原理进行描述。
像图31所示的那样，表示灰度值与电流的关系的曲线图为针对各区域具有不同斜率的直线的曲线图。为了改变表示灰度值与电流的关系的曲线图的斜率，针对各区域，可改变与各位的数值相乘的比例系数(Y[5]～Y[0])的大小。或者，也可针对各区域，改变基数的值。
下面对图31的表示灰度值与电流的关系之曲线图的推导方法进行描述。
首先，在灰度为G0～G1的区域，当采用基数时，按照式(5)的方式表示。这里，C为基数。
L＝f*C5+e*C4+d*C3+c*C2+b*C1
+a*C0···(5)
如果使式(5)为更一般的表述，则像式(6)那样。在这里，C[5]～C[0]为比例系数。C[5]～C[0]的比例系数不必一定为式(5)的基数C的幂。
L＝f*C[5]+e*C[4]+d*C[3]+c*C[2]
+b*C[1]+a*C[0]···(6)
在灰度值为G1～G2的区域，在采用基数的情况，按照式(7)的方式表示。在这里，D为基数。另外，灰度值为G1时的电流值，即，灰度值为G0～G1的区域和G1～G2的区域的边界的电流值为L1。
L＝L1+f*D5+e*D4+d*D3+c*D2
+b*D1+a*D0···(7)
如果使式(7)为更一般的表述，则像式(8)那样。在这里，D[5]～D[0]为比例系数。D[5]～D[0]的比例系数不必一定为式(7)的基数D的幂。
L＝L1+f*D[5]+e*D[4]+d*D[3]+c*D[2]
+b*D[1]+a*D[0]···(8)
最后，对于灰度值为G2～G3的区域，如果同样采用基数来表示， 则按照式(9)的方式表示。在这里，E为基数。另外，灰度值为G2时的电流值，即，灰度值为G1～G2的区域和G2～G3的区域的边界的电流值为L2。
L＝L2+f*E5+e*E4+d*E3+c*E2+b*E1
+a*E0···(9)
如果采用更一般地表述，则像式(10)那样。在这里，E[5]～E[0]为比例系数。E[5]～E[0]的比例系数不必一定为式(9)的基数E的幂。
L＝L2+f*E[5]+e*E[4]+d*E[3]+c*E[2]
+b*E[1]+a*E[0]···(10)
可针对灰度值的每个区域，改变与式(6)、(8)和(10)中各位的数(f～a)相乘的比例系数(C[5]～C[0]、D[5]～D[0]、E[5]～E[0])的值。或者，可针对每个区域，改变基数(C、D、E)的值。通过像这样处理，从而，针对每个区域，表示灰度值与电流的关系的曲线图为具有不同斜率的直线的曲线图。其结果是，作为整个区域，表示灰度值与电流的关系的曲线图为折线状。
于是，可通过改变灰度值的区域的分割数量、各区域的灰度值的范围、每个区域的曲线图的斜率，从而能够任意地进行灰度校正。从图31的曲线图可知，在1个区域，灰度值与电流的关系为一次函数，但是，如果增加分割的区域数量，也可使全部区域的一次函数的集合(折线状的曲线图)近似为非线性函数。
此外，在本实施例中，以灰度值与电流的关系为例子进行了描述，但是，并不限于此。既可用于灰度值以外的数值与电流的关系，也可用于电流以外的数值与灰度值的关系。
(实施例2)
在前述的实施例1中，对用于使表示灰度值与电流的关系的曲线图是针对每个区域斜率不同的呈折线状的曲线图的原理进行了描述。在本实施例中，利用在实施例1中所描述的原理，为了使输入信号的灰度值与所输出的电流值的关系呈折线状的曲线图，而对用于构成电路的原理进行描述。
图1表示本发明的电路的概略图。作为例子，对输入按照二进制数为4位，即，4比特信号的情形进行描述。
在现有的数字模拟转换电路中，像图33所示的那样，输入位数和电流源3311的数量一致，各输入端子3202～3205与1个电流源3311串联连接。
另一方面，在本实施例中，像图1所示的那样，各输入端子102～105通过切换电路101，与并联设置的多个电流源111～114连接。
此外，输入位数(输入端子的总数)和电流源的数量不一定一致。电流源111～116的输入端子121～126分别与切换电路101的各输出端子连接。电流源111～116的输出端子131～136分别与输出端子106连接。
各电流源111～116的图中所示的a×I0、b×I0、...f×I0等表示从该电流源111～116输出的电流的值(在本说明书中，又称为“电流源的大小”)。对于其它的附图，也是同样的。
还有，在本说明书中，“连接”与“电连接”的含义相同。于是，在其间，也可设置其他的元件等。
切换电路101通过从各输入端子102～105输入的信号或控制信号等，切换各输入端子102～105与并联设置的各电流源111～116的连接状态。
像在实施例1中所描述的那样，本发明的灰度校正的原理是指通过灰度值，对采用例如式(6)、(8)、(10)中的任意一个式子的情况进行切换。切换电路101具有下述的功能，即：根据由输入端子102～105输入的信号，判断灰度值所属的区域，从电流源111～116中选择应连接各输入端子102～105的电流源。于是，切换电路101的工作相当于通过灰度值，对采用式(6)、(8)、(10)中的哪个式的情况进行切换。由此，可使表示灰度值和从输出端子106输出的电流的关系的曲线图成为图31所示的对各区域具有不同斜率的直线的曲线图。
图2表示切换电路101的内部结构的例子。另外，在各图中，标有相同标号的部件表示相同的组成部件。
来自各输入端子102～105的信号输入到区域判断电路201与开关组202中。在区域判断电路201中，通过采用从各输入端子102～105输入的信号，判断所输入的信号属于灰度值中的哪个区域。表示通过 区域判断电路201获得的信号203输入到开关组202中。在开关组202中，根据表示从区域判断电路201输入的信息的信号203，对各输入端子102～105可与哪个值的电流源连接进行切换。在开关组202中，有时不仅采用来自区域判断电路201的信号203，还采用从外部输入的控制信号204来切换各输入端子102～105和电流源111～116的连接。控制信号204并非是必要的。
在图2中，对在切换电路101中，明确地将区域判断电路201和开关组202作为其它的电路而分离的情况进行了描述，但是，两者形成一体，无法明确地分离的情况也较多，在本发明中还包括区域判断电路201与开关组202为一体化而不可分离的切换电路101。
在图1、图2中，在表示电流源的矩形中描述的“a×I0”、“b×I0”等字符串表示从各电流源111～116输出的电流的值。电流源的输出的表示方法在其它的图中也是相同的。
这些电流值的大小与式(6)、(8)、(10)中的比例系数(C[5]～C[0]、D[5]～D[0]、E[5]～E[0])相对应。因此，可根据灰度值的区域的分割数量、各区域的灰度值范围的宽度、每个区域的曲线的斜率等，对可将几个电流源并联设置以及从各电流源输出的电流的值可设为多大的情况进行设定。
例如，假定在某个区域，某位的输入端子与某个电流源的输入端子连接，在另一区域，另一位的输入端子与其值和该电流源相同的电流源连接。在这种情况下，可在2个区域共用电流源。
像这样，可通过将多个输入端子与1个电流源连接，从而减少电流源的个数。由于电流源的个数的变少，能够减小布线图面积，并减小电路规模，故成品率可提高，并简化工作。
下面通过图3、图4，对切换电路101或开关组202的具体结构进行描述。图3、图4表示切换电路101或电路组202的部分电路图。图3表示1个输入端子通过开关单元与多根电源线连接的例子。另一方面，图4表示多个输入端子与1个电流源连接的例子。
首先，对图3的情况进行描述。为了简化起见，图3表示对1个输入端子采用3个开关、3个电流源311～313的情况。X位的信号输入到输入端子301中。3个开关303～305并联，电流源311～313的输入端子与各开关303～305串联。各电流源311～313的输出端子分 别与输出端子106连接。由开关303～305组合成的电路302是构成切换电路101或开关组202的一部分的开关单元。上述电路302采用从区域判断电路201输入的信号等进行控制。
如图3所示，通过设置3个开关与电流源的组合，至少适合于将灰度值分割为3个区域的情况。即，通过使开关303～305中的开关逐个地处于导通状态，可从3个电流源311～313中，逐一地选择连接输入端子301的电流源。另外，通过同时使开关303～305处于多个导通状态，从而能够使连接输入端子301的电流源311～313的组合在3个以上，由此，可使分割灰度值的区域的数量多于3个。
另外，在输入X位以外的信号的情况下，可分别同样地设置。再有，如果要在1个电流源中输入多个位的信号，则可减少电流源的总数。
于是，图4表示多个输入端子与1个电流源连接时的电路例子。为了简化起见，给出输入端子的数量为3个的情况。
输入端子401～403分别通过开关405～407与电流源411的输入端子连接。另外，电流源411的电源输出端子与输出端子106连接。
由开关405～407组合成的电路404为构成切换电路101或开关组202的一部分的开关单元。上述电路404受区域判断电路201输入的信号等控制。
像这样，通过设置3个开关405～407，至少可适用于将灰度值分割为3个区域的情形。即，通过使开关405～407中的任意一个处于导通状态，可选择与电流源411连接的3个输入信号。像这样，通过设置多个1个电流源可连接的输入端子，可在多个区域使用1个电流源，由此可减少电流源的总数。
实际的切换电路101或开关组202由图3的电路302或图4的电路404构成，或对以复合方式使用了图3的电路302和图4的电路404的电路进行适当地组合而构成。按照与某一个位的数据相对应的输入端子可与多个电流源连接的方式，或按照某一个电流源可与多个位的输入端子连接的方式，构成切换电路101或开关组202。
通过采用这样的切换电路101，可使表示从输入端子输入的信号的灰度值与从输出端子106输出的电流关系的曲线图为折线状的曲线图。
(实施例3)
在本实施例中，对切换电路101的电路的更具体的结构进行描述。首先，在采用实施例2和3时，作为最简单的例子，对用于实现将灰度值的区域二等分，在后半区域中，表示灰度值与电流关系的曲线图的斜率为前半区域的2倍之动作的切换电路进行描述。
首先，对表示各区域的灰度值与电流的关系的函数进行描述。接着，对用于实现该函数的电路结构进行描述。
在包括本实施例的实施例4～8中，作为例子，切换电路的输入信号的位数采用6位。另外，作为最低位的第1位由a表示，第2位由b表示，第3位由c表示，第4位由d表示，第5位由e表示，第6位由f表示。另外，在实施例3～8中，由于假定从输入端子输入的信号为数字信号，故a～f取0、1中的任意数字。于是，从与a～f相对应的信号的各输入端子输入1(高电平信号，以下称为“H信号”)或0(低电平信号，以下称为“L信号”)中的任意一个。
另外，如果在电流源的输入端子中输入1(H信号)，则从各电流源输出电流，如果在输入端子中输入0(L信号)，则不从电流源输出电流。另外，对是否从电流源输出电流的情况进行控制的方式不限于此。
首先，对各区域的、表示灰度值与电流值的关系的式子进行描述。
在本实施例中，由于在正中央将灰度值的区域分为2个部分，故必须判断所输入的信号是属于前半区域还是属于后半区域。在本实施例中，由于所输入的信号为6位(26＝64)，故边界的灰度值为32＝25。于是，第6位的信号f不包含于灰度值的前半区域。
因此，区域的判断可着眼于最高位的位(第6位)的信号f。如果所输入的信号的最高位的位f为0(L信号)，则可判定为是灰度值的前半区域，如果为1(H信号)，则可判定为是后半区域。
接着，推导表示灰度值与电流值的关系的函数。首先，在灰度值的前半区域，电流值L由式(11)表示。
L＝a*I0+b*2*I0+c*4*I0+d*8*I0
+e*16*I0+f*32*I0···(11)
像这样，式(11)为表示普通的二进制数的一般式。由于在前半 区域，第6位的输入信号f为0，故式(11)像式(12)那样表述。
L＝a*I0+b*2*I0+c*4*I0+d*8*I0
+e*16*I0···(12)
在第6位的输入信号f为1(H信号)的情形，即，在灰度值的后半区域，电流值L由式(13)表示。由于在后半区域，表示灰度值与电流关系的曲线图的斜率为前半区域斜率的2倍，故式(11)的a～f的比例系数为2倍。
L＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0
+e*32*I0+L1
＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0
+e*32*I0+f*32*I0···(13)
在式(13)中，L1为区域边界的L的值。由于边界的灰度值G1为32，故可在式(11)中，代入a～d＝0进行计算，L1＝f×32×I0。由于第6位的输入信号f为1(H信号)，故式(13)可按照式(14)的方式表示。
L＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0
+e*32*I0+32*I0···(14)
如果对式(11)和式(13)的a～f的比例系数进行比较，则可知，2×I0、4×I0、8×I0、16×I0、32×I0可作为任意的比例系数，在2个式子中均可以应用。因此，这些比例系数即使在区域不同的情况下，仍可共用。即，在切换电路中，可共用其大小相当于这些比例系数的电流源。由此，可减少所采用的电流源的数量。
像这样，当输入信号为二进制数的情况下，根据区域，斜率为2(21)倍时，输入了信号的电流源的值也为2倍的情况较多。因此，使所采用的电流源的位仅错开1位，这样的电流源即使在斜率为2倍的区域也可使用，由此，可实现共用。
下面通过图5，对用于实现上述式(11)、(13)的电路进行描述。
为了输入第1位～第6位的信号a～f，设置了6个输入端子501～506。各输入端子501～506通过开关组202与各电流源511～516的 输入端子连接。电流源511～516的相应的电流输出端与输出端子106连接。开关组202的连接状态通过来自信号区域判断电路201的控制信号进行切换。
为了实现上述式(11)、(13)，根据a～f的系数，确定必要的电流源的个数以及从电流源输出的电流值。如图5所示，为了输出在式(11)与(13)中，作为a～f的比例系数共同使用的值为“2×I0”、“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”、“32×I0”的电流，采用由5个电流源512～516、与未共同使用的式(11)中a的系数“I0”相对应的电流源511、以及与式(13)中f的系数“32×I0”相对应的电流源517构成的，共计7个电流源511～517。
在区域判断电路201中，通过第6位的输入信号f的值，判断灰度值属于哪个区域。由此，在区域判断电路201中，设置有将所输入的信号反相用的反相器521；与反相器521的输入端连接的布线522；与反相器521的输出端连接的布线523。布线522与输入端子506连接，并输入信号f。于是，在布线523中输入通过反相器521反相后的信号f的反相信号。
在开关组202中，设置有通过来自布线522的控制信号进行控制的第1开关531～536、与通过来自布线523的控制信号进行控制的第2开关541～546。第1开关531～536的输入侧分别与输入端子501～506连接，其输出侧与电流源512～517连接。另一方面，第2开关541～546的输入侧分别与输入端子501～506连接，其输出侧与电流源511～516连接。
通过以上的结构，在开关组202中，通过从区域判断电路201输出的信号，即，第6位的输入信号f以及其反相信号，对将各输入端子501～506与哪个电流源511～517的输入端子连接进行切换。即，通过布线522和布线523的信号，切换设置于开关组202中的第1开关531～536和第2开关541～546的连接状态。于是，图5的开关组202的结构与实施例1的图3的电路302相对应，由通过第1和第2开关构成的6个开关单元构成。
下面通过图6、图7，对图5的数字模拟转换电路的工作进行描述。
图6表示第6位的输入信号f为0(L信号)的情形，即，与式 (11)相对应的连接状态。此时，输入到布线523中的信号为1(H信号)。因此，通过布线523处于导通状态的第2开关541～546接通。另一方面，由于输入到布线522中的信号为0(L信号)，故第1开关531～536处于非导通状态(断开)。于是，第1位的输入信号a输入到值为I0的电流源511中、第2位的输入信号b输入到值为2×I0的电流源512中、第3位的输入信号c输入到值为4×I0的电流源513中、......按照这样的方式，输入端子501～506分别与电流源511～516连接。
另一方面，图7表示第6位的输入信号f为1(H信号)的情况，即，与式(13)相对应的连接状态。此时，布线522的信号为1(H信号)，输入到布线523中的信号为0(L信号)。于是，通过布线522处于导通状态的第1开关531～536接通，另一第2开关541～546处于非导通状态。于是，第1位的输入信号a输入到值为2×I0的电流源512中、第2位的输入信号b输入到值为4×I0的电流源513中、第3位的输入信号c输入到值为8×I0的电流源514中、......按照这样的方式，输入端子501～506分别与电流源512～517连接。
另外，如果采用式(12)、(14)，进一步，当0(L信号)从输入端子506输入到电流源517时，电流不会从电流源517流动。如果这样，则像图8所示的那样，可简化开关组202。即，在图5的开关组202中，可省略与连接输入端子506连接的开关536和546。
图9表示采用数字电路构成图8的开关组202时的电路图。
图9为开关组202由“与”电路和“或”电路构成的例子，在该例子中，相对于7个电流源，设置6个开关单元551～554、561、562。
在开关组202中，不同的灰度区域共用的电流源512～515的输入端子分别与电路551～554连接，如图所示，该电路551～554由2个“与”电路、以及和该2个“与”电路的输出侧连接的1个“或”电路构成。另一方面，“与”电路561、562分别与未被共用的电流源511和516的输入端子连接。
下面对图9的电路的工作方法进行描述。
在第6位的输入信号f为0(L信号)时，即，在与式(12)相对应的情况下，输入到布线523中的信号f的反相信号为1(H信号)，另一布线522的信号为L信号。
因此，在开关组202中，与布线523连接的“与”电路原封不动地输出从该“与”电路的另一输入端输入的信号b～e的值。另一方面，从与布线522连接的“与”电路输出0(L信号)。因此，在电路551～554的“或”电路中，由于与其中一根布线522连接的“与”电路的输出为0，故输出与另一布线523连接的“与”电路的输出，即信号b～e的值。
于是，输入端子501～506和电流源511～517的连接状态与图6相同。即，来自输入端子501～505的信号a～e分别输入到电流源511～515中，各电流源511～515对应于信号a～e的值，将电流输出给输出端子106，从输出端子106输出的电流值像式(12)那样。
当第6位的输入信号f为1(H信号)时，即，与式(14)相对应时，H信号输入到布线522中，信号f的反相信号输入到布线523中，因此，输入L信号。
于是，在开关组202中，与布线522连接的“与”电路原封不动地输出从该“与”电路的另一输入端输入的信号a～d的值，从与布线523连接的“与”电路输出0(L信号)。与布线523连接的“与”电路的输出为0，由此，电路511～554的“或”电路输出与布线522连接的“与”电路的输出，即信号a～d的值。
于是，与图7相同，来自输入端子501～506的信号a～f分别输入到电流源512～517中，各电流源对应于信号a～f的值，将电流输出给输出端子106，由此，从输出端子106输出的电流值由式(14)表示。
像上述那样，区域判断电路201和开关组202相互作用，由此，对应于不同的灰度，输入端子501～506与适合的电流源511～517连接。图9的开关组202由“与”电路和“或”电路构成，但是，并不限于此。可采用“与非”电路、“或非”电路、倒相电路、传输门(transfergate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路来构成开关组202或切换电路101。
图10表示本实施例的数字模拟转换的实施结果。横轴表示电路的输入信号的灰度值，纵轴为从输出端子106输出的电流值。从图10可知，形成将灰度值的区域2等分、在后半区域曲线图的斜率为前半区域斜率的2倍的、折线状的曲线图，并且与电压电流转换一起，还 进行灰度校正。
(实施例4)
在本实施例中，对与实施例3相同地将灰度值的区域2等分，在后半区域表示灰度值与电流的关系的一次函数的斜率为前半区域的3倍的情况进行描述。即，在本实施例中，由于仅仅后半区域的斜率与第3实施例不同，故主要对与实施例3的不同部分进行描述。
首先，推导表示灰度值与电流的关系的函数。
在灰度值为前半区域，即，第6位的输入信号f为0(L信号)时，与实施例3相同，灰度值与电流的关系由式(11)或式(12)表示。
在后半区域，即，第6位的输入信号f为1(H信号)时，灰度值与电流的关系像式(15)那样。其原因在于，在后半区域，表示灰度值与电流的关系的曲线图的斜率为前半区域的3倍，a～f的比例系数为式(11)或(12)的3倍。
L＝a*3*I0+b*6*I0+c*12*I0+d*24*I0
+e*48*I0+L1
＝a*3*I0+b*6*I0+c*12*I0+d*24*I0
+e*48*I0+f*32*I0···(15)
在式(15)中，L1为区域边界的L的值。与实施例3相同，L1＝f×32×I0。另外，第6位的输入信号f在式(15)中通常为1(H信号)。
但是，在式(15)中，没有与式(11)、式(12)大小相同的系数。于是，由于在前半区域和后半区域，电流源可共用，故式(15)可按照式(16)的方式变形。
L＝a*(2*I0+I0)+b*(4*I0+2*I0)
+c*(8*I0+4*I0)+d*(16*I0+8*I0)
+e*(32*I0+16*I0)+f*32*I0···(16)
如果对式(12)和式(16)进行对比，则可知，由于I0、2×I0、4×I0、8×I0、16×I0和32×I0是对相同数(a～f)的系数，用于式(12)、(16)这两者，故即使灰度值的区域不同，具有这些值的电 流源仍可共用。
下面通过图11，对用于实现式(12)、(16)的电路进行描述。图11的电路在第6位的输入信号f为0(L信号)时，成为与式(12)相对应的连接状态；另一方面，第6位的输入信号f为1(H信号)时，成为与式(16)相对应的连接状态。
像图11所示的那样，区域判断电路201按照可采用最高位的第6位的输入信号f来判断灰度值的区域的方式，设置与输入端子506连接的布线601。
电流源的数量和所输出的电流值由式(12)和式(16)确定。像上述那样，采用下述电流源：输出大小为对相同数(a～f)共用的系数“I0”、“2×I0”、“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”和“32×I0”的电流的6个电流源611～616；以及输出大小为不共用的系数“2×I0”、“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”和“32×I0”的电流的5个电流源621～625。
在开关组202中配置了5个“与”电路631～635。这些“与”电路631～635中的一个输入端与布线601连接，另一个输入端分别与输入端子501～505连接，其输出端分别与电流源621～625连接。
在共用的电流源611～616上不通过开关而直接连接有各输入端子501～506。以便输入与信号a～f相对应的输入端子501～506的信号而不管信号f的值如何。
在图11的数字模拟转换电路中，相对1个输入端子，设置了2个电流源；相对11个中的6个电流源，设置了6个开关单元，5个电流源不通过开关单元而与输入端子连接。
另外，图11表示与式(12)、(16)相对应的数字模拟转换电路图，但是，也可按照与式(12)、(15)相对应的方式构成电路。图12表示该情形的电路。
图12的数字模拟转换电路按照下述方式构成，其中，在第6位的输入信号f为0(L信号)时，处于与式(12)相对应的连接状态；另一方面，在第6位的输入信号f为1(H信号)时，处于与式(15)相对应的连接状态。
区域判断电路201与实施例3的区域判断电路201相同，设置有输入来自输入端子506的输入信号f的布线522、输入侧与布线522 连接的反相器521、以及输入反相器的输出的布线523。
由于与式(15)相对应，故将图11中未共用的电流源621～625分别变更为电流源631～635，该电流源631～635输出与式(15)的a～f的系数“3×I0”、“6×I0”、“12×I0”、“24×I0”、“48×I0”相对应的电流。
在开关组202中，设置有用于将输入端子501～505与电流源611～615连接的第1“与”电路641～645、以及用于与电流源631～635连接的第2“与”电路651～655。第1“与”电路641～645中的一个输入端与布线523连接，第2“与”电路651～655中的一个输入端与布线522连接。
在图12的切换电路101的动作中，当信号f为0(L信号)时，通过第1“与”电路641～645，输入端子501～505与电流源611～615连接；当信号f为1(H信号)时，通过第2“与”电路651～655，输入端子501～505与电流源631～635连接。
图11、图12的切换电路101采用作为数字电路的1种的“与”电路构成，但是并不限于此。可采用开关或作为其它的逻辑电路的“或”电路、“与非”电路、“或非”电路、倒相电路、传输门(transfergate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路构成切换电路101。
(实施例5)
在本实施例中，给出表示灰度值与电流的关系之曲线图的斜率与实施例3、4不同情形的例子。在本实施例中，对将灰度值的区域2等分，在后半区域表示灰度值与电流关系的一次函数的斜率为前半区域4倍的情形进行描述。
在本实施例中，由于仅仅后半区域的函数的斜率与实施例3、4不同，故以不同的部分为中心进行描述。
当第6位的输入信号f为0(L信号)时，即，在灰度值的前半区域，灰度值与电流的关系与实施例3、4相同，由式(11)或式(12)来表示。
由于在第6位的输入信号为1(H信号)时，即，在灰度值的后半区域，表示灰度值与电流的关系之一次函数的斜率为前半区域的斜率的4倍，故灰度值与电流的关系由式(17)表示，比例系数为式(11)、(12)的4倍。
L＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+e*64*I0+L1
＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+e*64*I0+f*32*I0···(17)
在式(17)中，L1为区域边界的L的值，与实施例3、4相同，L1＝f×32×I0。另外，第6位的输入信号f在式(17)中，通常为1(H信号)。
如果对式(12)和式(17)进行比较，则可知，4×I0、8×I0、16×I0的比例系数作为a～e中任意一个系数被用于式(12)和式(17)两者的公式中。于是，输出其大小为这些比例系数的电流的电流源即使在灰度的区域不同的情况下，仍可共用。由此，可减少所采用的电流源的数量。
像这样，在输入信号为二进制数的情况下，根据区域，当斜率为4(22)倍时，多数情况是输入了信号的电流源的值也为4倍。因此，将所采用的电流源的位错开2位，这样的电流源也可用于斜率为4倍的区域，并实现共用。
图13表示与式(12)、(17)相对应的数字模拟转换电路。
在图13的电路中，针对区域判断电路201，采用最高位的第6位的输入信号f判断灰度的区域，在开关组202中，根据从区域判断电路201输出的信号，切换与输入端子连接的电流源。
在区域判断电路201，与实施例3的图5或实施例4的图12的情况相同，设置了反相器521、布线522和523。
电流源的数量和其所输出的电流值由式(12)和式(17)确定。像上述那样，并联设置可在不同区域共用的大小为“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”的3个电流源701～703、仅仅与式(12)的比例系数“I0”、“2×I0”相对应的电流源711和712、以及仅仅与式(17)的比例系数“32×I0”、“64×I0”和“32×I0”相对应的3个电流源713～715，共计8个电流源。
开关组202的结构与实施例3的图9相同。在所共用的电流源701～703的输入端子处，如图所示，分别连接由2个“与”电路和1个“或”电路构成的电路721～723。仅仅与式(12)的比例系数相对应的电流 源711、712的输入端子分别通过“与”电路724、725与输入端子501、502连接。仅仅与式(17)的比例系数“32×I0”，“64×I0”相对应的电流源713、714分别通过“与”电路726、727与输入端子504、505连接。
另外，用于区域的判断的输入端子506不通过“与”电路等开关直接与电流源715连接。
即，图13的切换电路101相对于8个输出端子，设置了7个开关单元724～727，输入端子不通过开关单元而与1个输出端子连接。
下面通过图14、图15，对图13的数字模拟转换电路的工作进行描述。
图14表示第6位的输入信号f为0(L信号)的情况，即，与式(12)相对应的连接状态。此时，在区域判断电路201中，1(H信号)输入到布线523中，在另一布线522中输入0信号(L信号)。
与布线523连接的“与”电路原封不动地输出“与”电路中另一个输入信号的值。另外，由于布线522的信号为0(L信号)，故与布线522连接的“与”电路的输出为0(L信号)。于是，电路721～723输出与布线523连接的“与”电路的输出值。
其结果是，像由虚线表示的箭头那样，来自输入端子501～505的信号a～e分别输入到电流源711、712、701～703中，各电流源对应于信号a～e的值，将电流输出给输出端子106。由于来自输入端子506的信号f为0(L信号)，故不从电流源715输出电流。
另一方面，在图15中，处于第6位的输入信号f为1(H信号)的情况，即，处于与式(17)相对应的连接状态。此时，布线522上的信号为1(H信号)，另一布线523的信号为0(L信号)。于是，像由图15中的虚线表示的箭头那样，来自输入端子501～506的信号a～f分别输入到电流源701～703、713～715中，各电流源对应于信号a～f的值，将电流输出给输出端子106。另外，图13的切换电路101作为数字电路，采用“与”电路与“或”电路构成，但是并不限于此。可采用开关、“与非”电路、“或非”电路、倒相电路、传输门(transfergate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路来构成切换电路101。
(实施例6)
在本实施例中，对下述情况进行描述，在该情况下，灰度值的区域的分割方法与实施例3～5不同，虽将灰度值的区域分为2个，但前半区域的宽度为整体的3/4，后半区域的宽度为整体的1/4，另外，表示后半区域的灰度值与电流的关系之曲线图的斜率与实施例5相同，是前半区域斜率的4倍。
首先，本实施例与实施例3～5的不同之处在于灰度值的区域的分割方法。因而，用于判断灰度值的区域的方法有所不同。
在本实施例中，由于灰度值为64＝26，后半区域为1/4宽度，故边界的灰度值G1为48。于是，属于后半区域的灰度值的信号是第5位的输入信号e与第6位的输入信号f两者均为1(H信号)的情形。如果第5位的输入信号e与第6位的输入信号f中的任何一个均不为1，则属于前半区域的3/4区域。于是，可采用取第5位的输入信号e与第6位的输入信号f的逻辑积(AND)的数据，判断灰度的区域。即，可像第5位的输入信号e与第6位的输入信号f两者为1(H信号)的情况、以及其以外的情况那样，判断灰度的区域。
下面对表示灰度值与电流的关系的函数进行描述。即，在灰度值的前半区域，与实施例3相同，均由式(11)或式(12)表示。
在灰度值的后半区域，即，第5位的输入信号e与第6位的输入信号f这两者为1(H信号)的情况，表示灰度值与电流的关系的式像式(18)那样。其原因在于：在后半区域，表示灰度值与电流的关系的一次函数的斜率为前半区域斜率的4倍。
L＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+L1
＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+e*16*I0+f*32*I0···(18)
在这里，L1为作为区域边界的灰度值G1＝48＝24+25中L的值。因此，在式(11)中，可代入a～d＝0、e、f＝1来计算，L1＝16×I0+f×32×I0。由于第5位的输入信号e与第6位的输入信号f通常为1(H信号)，故在式(13)中，e、f＝1。
如果对式(12)和式(18)进行比较，则可知，4×I0、8×I0、16×I0、32×I0的比例系数作为a～f中任意一个系数，可用于式(12) 和式(18)两者。于是，具有这些比例系数的值的电流源即使在区域不同时，仍可共用。由此，可减少所采用的电流源的数量。
像这样，在输入信号为二进制数的情况下，根据区域，当斜率为4(22)倍时，多数情况是输入信号的电流源的值也为4倍。因此，将所采用的电流源的位错开2位，这样的电流源即使在斜率为4倍的区域仍可采用，可实现共用。
图16表示与式(12)、式(18)相对应的数字模拟转换电路。
在区域判断电路201中，采用第5位的信号e、第6位的信号f进行区域判断。在区域判断电路201，设置有输入信号e和f的“与”电路801，“与”电路801的输出端与布线802连接。用于将“与”电路801的输出反相的反相器803与布线802连接，反相器803的输出与布线804连接。
另外，作为电流源，采用下述共计8个电流源，即：输出大小为式(12)和式(18)共用的比例系数“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”和“32×I0”的电流的4个电流源811～814；输出大小为仅式(12)所采用的比例系数“I0”、“2×I0”的电流的2个电流源821和822；输出大小为仅与式(18)所采用的边界的电流值L1相对应的“16×I0”、“32×I0”的电流的2个电流源823和824。
开关组202为与实施例3的图9、实施例4的图13相同的结构。如图所示，在不同区域共用的电流源811～814的输入端子处分别连接了由2个“与”电路和1个“或”电路构成的电路831～834。仅仅与未共用的式(12)的比例系数相对应的电流源821和822的输入端子和“与”电路835和836的输出端相连接。“与”电路835、836的一个输入端与布线804连接。
此外，电流源823和824的输入端通过布线802连接在“与”电路801的输出端，区域判断电路201的一部分用作开关。
通过图17、图18对图16的电路的工作进行描述。
在图17中，示出了第5位的输入信号e与第6位的输入信号f的逻辑积(AND)的结果为0(L信号)的情况，即，与式(12)相对应的连接状态。
此时，布线804的信号为1(H信号)，输入到布线802中的信号为0(L信号)。于是，在开关组202中，与布线804连接的“与”电 路原封不动地输出来自连接在该“与”电路的另一输入端的输入端子501～506的输入信号a～f的值。于是，像由虚线的箭头所示那样，输入端子501～506分别与电流源821、822和811～814连接，各电流源对应于已输入的信号a～f的值，将电流输出给输出端子106。
另一方面，在图18中，示出了取第5位的输入信号e与第6位的输入信号f的逻辑积(AND)的数据为1(H信号)的情况，即，与式(18)相对应的连接状态。
此时，布线802上的信号为1(H信号)，布线804的信号为0(L信号)。于是，在开关组202中，与布线802连接的“与”电路处于原封不动地输出来自与另一输入端连接的输入端子的信号值的状态。另一方面，与布线804连接的“与”电路的输出为0(L信号)。因而，像由虚线的箭头所示那样，输入端子501～506分别与电流源811～814和823、824连接，各电流源对应于已输入的信号a～f的值，将电流输出给输出端子106。
最后，图19表示本实施例的数字模拟转换的实施结果。横轴表示与输入信号相对应的灰度值，纵轴为电流值，其为输出端子106的输出结果。从图19所示的曲线图呈折线状，并可进行灰度校正，其中，表示灰度值和电流的关系之曲线图的斜率在后半的1/4宽度的区域是前半区域的斜率的4倍。图16的切换电路101作为数字电路，采用“与”电路与“或”电路构成，但是并不限于此。也可采用开关、“与非”电路、“或非”电路、倒相电路、传输门(transfer gate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路来构成切换电路101。
(实施例7)
在本实施例中，对于下述的情况进行描述，其中，将灰度值的区域按照等间距分为4个，越往后半区域，表示灰度值与电流的关系的一次函数的斜率每次按2倍递增。
首先，对用于判断灰度值的区域的方法进行描述。
由于将灰度值等分为4段，因此，形成边界的灰度值G1～G3分别为G1＝16＝24、G2＝32＝25和G3＝48＝24+25。
于是，在第1区域，第5位的输入信号e与第6位的输入信号f均为0(L信号)。在第2区域，第5位的输入信号e为1(H信号)，第6位的输入信号f为0(L信号)。在第3区域，第5位的输入信号 e为0(L信号)，第6位的输入信号f为1(H信号)。在第4区域，第5位输入信号e和第6位的输入信号f为1(H信号)。因而，如果采用高位2位的信号e和f，则可判断4个区域。
接着，推导表示各区域的灰度值和电流的关系的函数。
首先，在灰度值的第1区域，表示灰度值和电流关系的式子与其它的实施例相同，由式(11)表示。在本实施例中，通常，第5位的输入信号e为0(L信号)、第6位的输入信号f为0(L信号)，故式(11)变成像式(19)那样。
L＝a*I0+b*2*I0+c*4*I0+d*8*I0
···(19)
在灰度值的第2区域，相对第1区域，函数的斜率为第1区域的2倍，并且第5位的输入信号e为1(H信号)，第6位的输入信号f为0(L信号)，所以，灰度值与电流的关系由式(20)表示。在这里，L1为区域的边界(灰度值G1＝16)的电流L的值。
L＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0+L1
＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0
+16*I0···(20)
在灰度值的第3区域，第5位的输入信号e为0(L信号)，第6位的输入信号f为1(H信号)，斜率为第2区域的2倍，其结果是，为第1区域的4倍，由此，灰度值与电流的关系由式(21)表示。在这里，L2为区域的边界(灰度值G2＝32)的电流L的值。
L＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+L2
＝a*4*I0+b*8*I0+c*16*I0+d*32*I0
+16*I0+32*I0···(21)
在灰度值的第4区域，第5位的输入信号e为1(H信号)，第6位的输入信号f为1(H信号)，斜率为第1区域的8倍，所以函数由式(22)表示。在这里，L3为区域的边界(灰度值G3＝48)的电流L 的值。
L＝a*8*I0+b*16*I0+c*32*I0+d*64*I0
+L3
＝a*8*I0+b*16*I0+c*32*I0+d*64*I0
+16*I0+32*I0+64*I0···(22)
如果对式(19)、(20)、(21)、(22)中的a～e的比例系数以及L1～L3的项进行比较，则可知，具有使用在多个区域的项。因此可知，即使灰度值的区域不同，具有这些比例系数的值的电流源仍可共用。由此，可减少所采用的电流源的数量。
像这样，在输入信号为二进制数的情况，根据区域，当斜率为2(21)倍、4(22)倍、8(23)倍时，多数情况是输入信号的电流源的值也为2倍、4倍、8倍。于是，可针对每个区域，逐一地使所采用的电流源的位错开1位，这样的电流源在各个区域使用，可实现共用。
在这里，在输入信号为二进制数的情况下，按照一般方式对电流源的共用进行描述。
具有第n位数据V(n)、第(n+1)位数据V(n+1)、第(n+2)位数据V(n+2)，这些数据为属于某灰度的区域K(m)的数据。接着，在区域K(m)，第n位数据V(n)输入到值为I(k)的电流源中，第(n+1)位数据V(n+1)输入到值为I(k+1)的电流源中，第(n+2)位数据V(n+2)输入到值为I(k+2)的电流源中。
继而，各位的数据所示的灰度值增大，该数据属于下一区域K(m+1)的灰度值。接着，区域K(m+1)的曲线图的斜率为区域K(m)的斜率的2P倍。在这里，P为整数。在此情况下，在区域K(m+1)，第n位数据V(n)输入到值为I(k+P)的电流源，第(n+1)位数据V(n+1)输入到大小为I(k+P+1)的电流源中，第(n+2)位数据V(n+2)输入到值为I(k+P+2)的电流源中。
譬如，区域K(m+1)的曲线图的斜率为区域K(m)的斜率的2倍(22倍)。在此情况下，在区域K(m+1)，第n位数据V(n)输入到值为I(k+1)的电流源中，第(n+1)位数据V(n+1)输入到值为I(k+2)的电流源中。于是，值为I(k+1)的电流源与值为I (k+2)的电流源可在区域K(m)与K(m+1)共用。另外，由于在值为I(k+1)的电流源中输入第(n+1)位数据V(n+1)或第n位数据Vn中的任一数据、在大小为I(k+2)的电流源中输入第(n+2)位数据V(n+2)或第(n+1)位数据V(n+1)中的任一数据，因此，对它们进行切换，按照这种工作方式，构成开关组。
同样，区域K(m+1)的曲线图的斜率为区域K(m)的斜率的4倍(20倍)。在此情况下，在区域K(m+1)，第n位数据V(n)输入到大小为I(k+2)的电流源中。于是，值为I(k+2)的电流源可在区域K(m)和K(m+1)共用。另外，由于在值为I(k+2)的电流源中输入第(n+2)位数据V(n+2)或第n位数据V(n)中的任一数据，因而进行对它们进行切换，按照这种工作方式，构成开关组。
可根据上述原理共用电流源。
图20表示与式(19)、(20)、(21)、(22)相对应的数字模拟转换电路。
在各式(19)～(22)中，作为a～d中任意的比例系数，在2个以上的式子共用的系数为“2×I0”、“4×I0”、“8×I0”、“16×I0”和“32×I0”，采用用于输出这些值的电流的5个电流源901～905。另外，在各式(19)～(22)中，单独使用的系数为式(19)中a的系数“I0”和式(22)中d的系数“64×I0”，并设置了输出这些值的电流的电流源906和907。另外，设置了与各边界的电流源L1～L3的项所采用的“16×I0”，“32×I0”和“64×I0”相对应的3个电流源908～910。以上，并联设置共计10个电流源。
在区域判断电路201中设置有区域判断信号输出电路921。在区域判断信号输出电路921的输入端连接有高位2位的输入端子505和506。在其输出端连接有输出控制信号的4根布线922～925，以便选择第1～第4区域。
在区域判断信号输出电路921中，像图21所示的那样，设置2个反相器926、927、和4个“与”电路928～931，“与”电路923～931的输出端分别与布线922～925连接。第5位的输入信号e与第6位的输入信号f分别在反相器926、927中被反相。
像上述那样，在第1～第4区域，由于采用了“e＝0、f＝0”、“e＝1、f＝0”、“e＝0、f＝1”、“e＝1、f＝1”的情况来判断相应的 灰度值的区域，故在“与”电路928～931的输入端，在其一个输入端输入信号f或其反相信号中的任一信号；而在另一输入端输入信号e或其反相信号中的任一信号。譬如，在灰度值属于第1区域时，由于信号e和f均为0(L信号)，故仅仅来自“与”电路928的输出为1(H信号)，其他“与”电路的输出为0(L信号)，这样，1(H信号)仅仅输出给布线922，0(L信号)输出给其它的布线923～925。对于第2～第4区域来说也是同样。像这样，区域判断信号输出电路921所输出的信号反映灰度值所属的区域的信息。
在开关组202中，按照与电流源相同的数量，配置开关单元941～950，开关单元941～950分别与不同的电流源的输入端子连接。开关单元941～950采用来自输入端子501～506的输入信号a～f或来自区域判断电路201的信号，即输入到布线922～925中的信号，将判断是否流过电流的信号输出给电流源。
图22表示开关单元941～950的结构例。在各开关单元941～950中，按照2根1组的方式设置输入布线。2根输入布线的组与1个“与”电路的输入端连接。在各开关单元中，1个或多个并联设置由这样的2根输入布线和“与”电路构成的组，“与”电路的全部输出端与1个“或”电路的输入端连接，来自“或”电路的输出信号与各开关单元所对应的1个电流源的输入端子连接。因此，如果开关单元的“与”电路中的至少1个的输出为1(H信号)，则“或”电路的输出为1(H信号)。
作为举例，图22示出了设置5个“与”电路的情形。但是，“与”电路的个数随连接开关单元941～950的电流源而不同，由采用电流源的区域的数量确定。另外，和各“与”电路连接的2根输入布线的组相当于图20的各开关单元的输入侧的相邻的2根布线，并且如图所示，与输入端子501～506或区域判断电路201的布线922～925连接。
由于电流值为“I0”的电流源906仅仅用于第1区域，故与电流源906连接的开关单元941的“与”电路为1个，输入布线组中的一根输入布线与输入端子501连接，另一输入布线与布线922连接。此外，由于电流值为“2×I0”的电流源901用于第1和第2区域，故与电流源901连接的开关单元942中设置2个“与”电路。在其中一 个“与”电路的输入端连接有输入端子502和布线922，在另一“与”电路的输入端连接有输入端子501和布线923。其它的开关单元943～950也为相同的结构。
像这样，在区域判断电路201中，采用高位2位的第5位的输入信号e和第6位的输入信号f来判断灰度的区域，在开关组202中，根据从区域判断电路201输出的信号，控制各开关单元941～950，并选择与各电流源连接的输入端子。
最后，图23表示本实施例的数字模拟转换的实施结果。如图23所示，表示灰度值和电流的关系的曲线图为将灰度值4等分、曲线图的斜率对每个区域为2倍的折线状的曲线图，并可进行灰度校正。
另外，作为数字电路，图20的切换电路101采用“与”电路与“或”电路等构成，但是，并不限于此。也可采用开关、“与非”电路、“或非”电路、反相电路、传输门(transfer gate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路来构成切换电路101。
(实施例8)
在实施例3～7中，分割灰度值的区域的数量或各区域的曲线图的斜率是一定的。因此，在本实施例中，对切换分割灰度值的区域的数量和各区域的曲线图斜率的情况进行描述。
此外，为了简化起见，对下述情形进行说明，即：将灰度值的区域2等分，后半区域中表示灰度值与电流关系的函数之曲线图的斜率为前半区域时斜率的2倍的情况、以及3倍时的情况进行切换。
首先，推导表示灰度值与电流的关系的函数。
在实施例3中，对将灰度值的区域2等分，后半区域中表示灰度值与电流的函数的曲线图的斜率为前半区域时斜率的2倍的情形进行了描述。另外，在实施例4中，对将灰度值的区域2等分，后半区域中表示灰度值与电流的函数的曲线图的斜率为前半区域时斜率的3倍的情形进行了描述。
于是，本实施例中，与实施例3、4相同，与前半区域的灰度值相对应的电流L的式子由上述式子(12)表示。
L＝a*I0+b*2*I0+c*4*I0+d*8*I0
+e*16*I0···(12)
在后半区域，当为斜率的2倍时，由上述式(13)表示，当为斜率的3倍时，由上述式(16)表示。
L＝a*2*I0+b*4*I0+c*8*I0+d*16*I0+e*
32*I0+f*32*I0···(13)
L＝a*(2*I0+I0)+b*(4*I0+2*I0)
+c*(8*I0+4*I0)+d*(16*I0+8*I0)
+e*(32*I0+16*I0)+32*I0···(16)
图24表示本实施例的数字模拟转换电路。
在本实施例中，相对属于后半区域的灰度值，设定2个电流值。本实施例的切换电路可按照下述方式构成：根据条件，对是使实施例3的切换电路101工作，还是使实施例4的切换电路10的工作进行切换。
如果对式(12)、(13)和式(16)的比例系数进行比较，则式(16)中的系数包含了式(12)和(13)的比例系数。于是，在图24中，与式(16)中全部的比例系数相对应地并联设置11个电流源1001～1011。
在切换电路101中，设置反相器1020和4根布线1021～1024，以便判断灰度的区域。反相器1020的输入端连接有输入端子506，在其输出端连接有布线1021。另外，信号f从输入端子506输入到布线1022中。通过输入到布线1021、1022中的信号，判断灰度所属的区域是前半区域还是后半区域。
接着，从切换电路101的外部，向布线1023、1024输出用于判断灰度值的后半区域的、表示灰度值与电流的关系的曲线图斜率的信号。在这里，当布线1023的信号为1(H信号)、布线1024的信号为0(L信号)时，曲线图的斜率为3倍，当布线1023的信号为0(L信号)、布线1024的信号为1(H信号)时，曲线图的斜率为2倍。输入到布线1023和1024中的信号为图2的控制信号204的一个例子。
另外，在图24的电路中，相对11个电流源，设置了由10个“与”电路、“或”电路构成的开关单元。由2个“与”电路和1个“或”电路构成的开关单元与电流源1001连接，由1个“与”电路构成的 开关单元与电流源1002、1004、1006和1008连接，由3个“与”电路和1个“或”电路构成的开关单元与电流源1003、1005、1007和1009连接。
输入到布线1021～1024中的信号反映灰度值所属的区域和曲线图斜率的信息，并根据布线1021～1024的信号，控制各开关单元，选择连接输入端子501～506的电流源。
由于图24的切换电路的工作与实施例3、4等相同，故具体的描述省略。但是，当信号f为0(L信号)时，由于灰度值属于前半区域，故来自各输入端子501～505的信号a～e经与布线1021连接的“与”电路，输入到电流源中，从输出端子106输出的电流值满足式(12)的关系。
此外，当信号f为1(H信号)、布线1023的信号为0(L信号)、布线1024的信号为1(H信号)时，来自各输入端子501～505的信号a～e通过与布线1022和1024连接的“与”电路，输入到电流源1003、1005、1007、1009、1010中，从输出端子106输出的电流值满足式(13)的关系。
另外，当信号f为1(H信号)、布线1023的信号为1(H信号)、布线1024的信号为0(L信号)时，来自各输入端子501～505的信号a～e通过与布线1022和1023连接的“与”电路，输入到电流源(1001、1002)、(1003、1004)、(1005、1006)、(1007、1008)、(1009、1010)中，从输出端子106输出的电流值满足式(16)的关系。
通过采用这样的结构，可切换曲线图的斜率。另外，在本实施例中，在正中央将灰度值的区域分为2部分，在后半区域，表示灰度值与电流的关系的曲线图斜率在前半区域的斜率的2倍与3倍之间进行切换，但是并不限于此。也可切换分割灰度值的区域的数量，还可以对曲线图的斜率和所分割的数量这两者进行切换。另外，曲线图的斜率不仅像2倍时和3倍时那样，为2种，也可以为任何种类。
另外，作为数字电路，图24的切换电路101采用了“与”电路和“或”电路构成，但是并不限于此。也可采用开关、“与非”电路、“或非”电路、倒相电路、传输门(transfer gate)电路(模拟开关)、三态缓冲电路等各种电路来构成切换电路101。
在以上的实施例3～8中，着眼于最高位的第6位的输入信号f、 或作为高位2位信号的第5位与第6位的信号e和f，判断输入信号的灰度值属于哪个区域。但是，本发明不限于此。也可通过其它的方法，判断所输入的信号属于灰度值的哪个区域。
此外，在本发明中，本实施例3～8中电流源的数量、取值、开关的数量、分割灰度值的区域的数量、各区域的曲线图的斜率、表示数值时的位数、输入位数、输入端子数等并不限于此。如果采用各实施例的概念，则可以改变相应的数量。
(实施例9)
在本实施例中，对实施例3～8的电流源的具体结构例进行描述。
电流源的最简单的结构为已描述的图32那样的结构。在图32中，施加于各晶体管的栅极端子上的电压为2值，在全部的晶体管中为同一值。于是，为了针对每个晶体管改变电流的值，就调节晶体管的尺寸(栅极长度、栅极宽度W等)。
于是，作为与图32不同的结构，图25表示施加于各晶体管的栅极端子上的电压不相同的电流源的例子。另外，为了便于说明，图25表示并联设置了2个电流源1021和1022的情形。
在电流源1021、1022的输入端子1023、1024中，像上述那样，输入来自切换电路101的电压信号，输出端子1025、1026与输出端子106连接。
电流源1021的晶体管1031的源极端子与连接在高电压侧电源上的布线1032连接，漏极端子与输出端子1025连接，在栅极端子上施加与源极端子相同的电压Vdd或提供给布线1033的电压中的任一电压。另一方面，电流源1022为与电流源1021相同的结构，在晶体管1036的栅极端子上施加与源极端子相同的电压Vdd或布线1035的电压中的任一电压。
晶体管1031和1036的栅极端子的电压在开关1034、1037的连接状态下受控，开关1034、1037通过从输入端子1023、1024输入的信号而受控。在从电流源1021、1022输出电流时，晶体管1031、1036的栅极端子与布线1033、1035连接。在不输出电流的情况下，各栅极端子与布线1032连接。
如果在布线1033和1035上电压不同，则在晶体管1031和晶体管1036中，在流过电流时，施加于栅极端子上的电压不同。其结果 是，可使从晶体管1031和晶体管1036输出的电流值不同，并能够控制从电流源1021和102输出的电流值。晶体管1031和晶体管1036的晶体管尺寸(沟道长度或沟道宽度等)既可相同，也可不同。
像这样，在图32、图25的电流源中，通过控制施加于晶体管的栅极端子上的电压，最终对是否从电流源的输出端子输出电流进行切换。图26表示是否通过其它的方法对电流是否从电流源的输出端子流出进行切换的电流源。
在图26中，各电流源1021、1022的各晶体管1041、1042的各栅极端子与相同的布线1043连接，漏极端子分别与开关1044、1045串联，各源极端子和连接在高电压侧电源Vdd的布线1046连接。
开关1044、1045通过从输入端子1023、1024输入的来自切换电路101的信号而受控。
施加于晶体管1041、1042的栅极端子上的电压与是否从输出端子1025、1026输出电流无关。是否从输出端子1025、1026输出电流受与各晶体管1041、1042串联的开关1044、1045是导通还是截止的情况控制。
如果与晶体管1041、1042串联的开关1044、1045可中断从晶体管1041、1042流出的电流流向输出端子1025、1026，则也可以设置于任意处。
另外，在图26中，在2个电流源1021和1022中，在晶体管1041和1042的栅极端子上施加相同的电压，但是，并不限于此。也可针对每个晶体管，外加不同的栅极电压。当各栅极端子上施加相同的电压时，必须对应于针对每个晶体管应从输出端子输出的电流值，改变晶体管尺寸(沟道长度或沟道宽度等)。当各栅极端子上施加不同的电压时，晶体管尺寸既可相同，也可不同。
在图32、25、26的电流源中，从电流源的外部向各晶体管的栅极端子上施加电压，从电流源输出规定值的电流。但是，如果晶体管的特性(阈值电压、迁移率等)或晶体管尺寸(沟道长度或沟道宽度等)等不一致，则从晶体管流出的电流值也有不一致。
于是，可构成下述的电流源，其不从电流源向栅极端子施加电压，而从电流源的外部提供电流，并从晶体管输出其值与该电流成比例的电流。图27示出上述电流源的结构例。
像图27所示的那样，在布线1050上连接有高电压侧电流源Vdd，在布线1051、1052上分别连接了用于供给规定值的电流Ia、Ib的电流源(图中未示出)。
在电流源1021中，如果电流Ia从布线1051输入到晶体管1053中，则晶体管1053可流过其大小与从布线1051输入的电流Ia相同的电流。同样，在电流源1022中，晶体管1054可流过其大小与提供给布线1052的电流Ib相同的电流。晶体管1053、1054为P沟道型。
对图27的电流源1021的工作进行描述。
首先，通过对布线1055的电压进行控制，使开关1056和开关1057接通，开关1058断开。由于开关1058受通过反相器1059反相的布线1055的信号的反相信号控制，故开关1056和1057的动作相反。于是，通过开关1056和1057，从布线1051，在连接于晶体管1053的栅极与源极之间的保持电容器1060中累积电荷。
如果处于稳定状态，则提供给布线1051的电流Ia与在晶体管1053的栅极与源极之间流动的电流相等，电流不流向保持电容1060。其结果是，通过积累的电荷，保持电容1060的电压为使值Ia的电流在晶体管1053的栅极与源极之间流动所必需的电压。以上的工作称为设定工作。
接着，通过控制布线1055的电压，使开关1056和开关1057断开，并使开关1058接通。因而，在此以后，在保持电容1060中保持通过设定工作积累的电荷。通过该已保存的电荷，在晶体管1053的栅极端子上，保持使其值与提供给布线1051的电流Ia相同的电流流过源极与漏极之间所必需的电压。
然后，通过从输入端子1023输入的信号，切换开关1061的通断，对是否使流过晶体管1053的电流流向输出端子1025进行控制。该工作称为通常工作。在开关1061接通的情况，流过晶体管1053的源极与漏极之间的电流输出给输出端子1025。该已输出的电流值为Ia。即，不受到晶体管特性等的偏差的影响，能够从电流源1021输出与从电流源1021供给到布线1051的电流Ia相等的电流。
在图27中，省略了一部分标记。但是，电流源1022的结构与电流源1021相同。不同之处在于，开关1057’与布线1052连接。电流源1022也按照与电流源1021相同的方式工作，采用从输入端子1024 和布线1055’输入的信号进行设定工作、通常工作，并向输出端子1026输出与提供给布线1052的电流Ib相等的电流。
像这样，通过使电流源工作，可减少晶体管的特性或晶体管尺寸等偏差的影响。
另外，开关1056～1058的设置或通断动作不限于图27的情况。如果能够进行同样的工作，可进行任意的设置或通断动作。
此外，在图27的电流源中，在设定工作与通常工作中，采用了同一晶体管(晶体管1053、1054)，但是不限于此。也可以分别设置进行设定工作的晶体管和用于进行通常工作的晶体管，并构成电流镜电路。或者，也可在设定工作与通常工作中，一部分采用相同的晶体管，一部分采用不同的晶体管。
还有，在电流源1021、1022中，也可以具有多个作为电流源而工作的晶体管。譬如，也可具有2个作为电流源而工作的晶体管，其中一个晶体管进行设定工作，另一晶体管进行通常工作，并对它们进行切换。由此，可同时进行设定工作与通常工作。
再有，也可通过连接晶体管1053和1054的栅极等方式，使栅极电位保持相同，在电流源中共享栅极与源极之间的电压等信息。
在图27中，晶体管1053、1054为P沟道型。但是，也可由N沟道型来实现。在此情况下，可将保持电容器1060连接于晶体管的栅极与源极之间，并改变开关1056的连接。
在图32、25、26、27中，对从电流源1021、1022向外部输出电流的情况进行了描述。但是，并不限于此。对于电流从外部流向电流源1021、1022的情况，可通过改变晶体管的极性或改变布线的电位等方式而容易实现变形。
显然，用于实现本发明的灰度校正的半导体装置所采用的电流源的结构并不限于实施例的电流源。可通过采用运算放大器等方式，构成各种公知的电流源。比如，在WO03/038793号公报、WO03/038794号公报、WO03/038795号公报、WO03/038796号公报、WO03/038797号公报等中，对电流流向不同的情况、作为电流源工作的晶体管的极性不同的情况、改变布线的电位的情况、开关的设置部位不同的情况等的电流源电路进行了描述，该内容可用于本发明。
(实施例10)
在本实施例中，对显示器的信号线驱动电路的一部分采用了本发明的电路的例子进行描述。
作为采用本发明的显示器的例子，例举有EL(electroluminescence：电致发光)显示器，FED(field emissiondisplay：场致发射显示器)等。像图28所示的那样，显示器包括设置了多个像素的像素部1081、栅极线驱动电路1082、信号线驱动电路1083。栅极线驱动电路1082依次将选择信号输出给像素部1081。信号线驱动电路1083依次向像素部1081输出视频信号。在像素部1081中，根据视频信号，通过对光的状态进行控制显示图象。从信号线驱动电路1083输入到像素部1081中的视频信号为电流。即，设置于像素中的显示元件或控制显示元件的元件其状态随从信号线驱动电路1083输入的视频信号(电流)而变化。作为设置于像素部1081中的显示元件，代表性的有：有机EL元件、按照复合方式使用了无机EL与有机EL的EL元件等EL元件。
栅极线驱动电路1082、信号线驱动电路1083也可设置多个。
将信号线驱动电路1083分割为多个电路。举一个例子来说，分为移位寄存器1084、第1锁存电路(LAT1)1085、第2锁存电路(LAT2)1086、和数字模拟转换电路1087。该数字模拟转换电路1087具有将电压转换为电流的功能、以及进行灰度校正的功能。即，本发明的电路可用于数字模拟转换电路1087。
下面简单地对信号线驱动电路1083的工作进行描述。移位寄存器1084采用多排触发器电路(FF)而构成，输入时钟信号(S-CLK)、启动脉冲(SP)、时钟反转信号(S-CLKb)，按照这些信号的时刻，依次输出采样脉冲。
从移位寄存器1084输出的采样脉冲输入到第1锁存电路1085中。在第1锁存电路1085中，通过视频信号线1088，输入视频信号，按照输入采样脉冲的时刻，在各排保持视频信号。由于设置了数字模拟转换电路1087，故从视频信号线1088输入的视频信号为数字值。另外，本级的视频信号一般为电压信号。
在第1锁存电路1085中，如果在最终排，视频信号的保持完毕，则在水平回归线期间，从锁存控制线1089，输入锁存脉冲(LatchPulse)，保持于第1锁存电路1085中的视频信号一齐传送给第2锁 存电路1086，并保持于其内。然后，保持于第2锁存电路1086中的视频信号整行同时地输入到数字模拟转换电路1087中。接着，从数字模拟转换电路107输出的信号输入到像素部1081中。
保持于第2锁存电路1086中的视频信号输入到数字模拟转换电路1087中，在输入到像素部1081的期间，采样脉冲再次从移位寄存器1084输出给第1锁存电路1086。即，同时进行2个工作。由此，可依次进行驱动。然后，反复进行该工作。
图29表示图28的数字模拟转换电路1087与像素部1081的连接。为了便于说明，在图29中，示出1排数字模拟转换电路1087和像素部1081的1个的像素1090。
从第2锁存电路1086输出的信号(电压)输入到数字模拟转换电路1087中。在该数字模拟转换电路1087中，与灰度校正一起将数字信号转换为模拟信号，并且将电压信号转换为电流信号，这样，最终，模拟电流从输出端子106输出。
输出端子106与像素部1081的信号线1092连接。像素1090与信号线1092连接。在图29中，为了简单起见，示出仅仅1个像素1090与信号线1092连接，仅仅1个像素1090与栅极信号线1093连接的情况。但是，在图28的像素部1081中，多个像素1090与一根信号线1092连接，在一个栅极信号线1093连接有多个像素1090。此外，信号线1092、栅极信号线1093均设置多根，在像素部1081上呈矩阵状设置多个像素1090。另外，在像素1090中，设置选择用晶体管Tr1和驱动用晶体管Tr2这样2个晶体管。
像素1090象下述那样工作。
输入到信号线1092中的信号(模拟电流)为该像素所显示的图象，即与灰度值相对应的尺寸，并进行灰度校正。
首先，如果对栅极信号线1093进行控制，使开关1094、1095接通，则电荷保存于保持电容器1096中。该保持电容器1096中的一个与晶体管Tr1的栅极端子连接，另一个电容器与供给规定值的电压的布线1097连接。
然后，如果对栅极信号线1093进行控制并使开关1094、1095断开，则电流流过显示元件1096。输入到信号线1092中的信号(模拟电流)的值与流过元件1098的电流存在相关性。像素1090的情形， 大小与输入到信号线1092中的信号(模拟电流)成比例的电流流过显示元件1098。
由于对输入到像素1090中的信号(模拟电流)进行灰度校正，故还对流过显示元件1098的电流也进行灰度校正。因而，还对显示元件1098的亮度进行灰度校正。
另外，图29所示的像素1090为一个例子，但是并不限于此。如果是电流从信号线1092输入的像素，即，电流输入型像素，则也可以采用任意的结构。比如，采用输入到像素中的信号电流，将电流供给设置于像素中的电流源电路，然后，在电流从该电流源电路供给到设置于像素中的EL元件等显示元件时，将信号电流转换为电压的部分(以后，称为“转换部”)、和采用经转换的电压将电流供给显示元件的部分，即，驱动显示元件的部分(在后面，称为“驱动部”)既可相同，也可不同。在转换部和驱动部不同的情况下，通常称为电流镜电路。另外，转换部与驱动部一体地设置(在后面，称为“转换驱动部”)，另外，还具有设置驱动部的情况。在此情况下，在转换驱动部和驱动部，将电流提供给EL元件等显示元件。此外，还具有设置了转换部和转换驱动部的情况。在此情况下，在该转换部和转换驱动部将信号电流转换为电压。还有，在供给信号电流的情况(将电流转换为电压的情况)和将电流供给显示元件的情况下，电流源电路的晶体管的沟道长度L、沟道宽度W也可以不同。
比如，在图29所示的像素中，在将电流供给显示元件时，晶体管Tr1和Tr2作为多栅极的晶体管而工作。在将信号输入到像素中时，晶体管Tr2截止，电流输入到晶体管Tr1中。于是，在将电流供给显示元件时，表观的沟道长度L增加，并能够使流过显示元件的电流小于信号电流。由于这些原因，可增加信号电流的值，并提高信号的写入速度。
另外，也可按照使作为电流源电路工作的晶体管的极性不同的方式构成电流源电路，还可按照信号电流的流向不同的方式构成电流源电路，也可按照开关的设置部位不同的方式构成电流源电路。
关于它们的具体描述，比如，记载在特愿2002-274680号、特开2003-177710号文献、特开2003-177712号文献等中，也可以采用这样的结构。
此外，输入到像素1081中的信号不限于电流。既可在供给电流的前后供给电压，也可与电流同时地供给电压。
另外，在本实施例的数字模拟转换电路1087中设置了电流源，但是，如果能够实现期望的目的，则电流源电路的结构是不限定的。
还有，通常，并不是采用电流源电路向各排的信号线供给电流，而是象特开2003-255880号文献所示的那样，在某期间，切换电流源进行工作。比如，也可在某期间，采用设置在第(i-1)排的电流源电路，向第i排的信号线供给电流；在另一期间，采用设置于第i排的电流源电路供给电流，在其他期间，采用设置于第(i+1)排的电流源电路供给电流。显然，也可以采用在实施例9中描述的电流源。在采用图27的电路时，必须通过将电流输入电流源中进行设定工作。在此情况下，为了控制设定工作，也可设置专用的驱动电路(移位寄存器等)。或者，也可采用从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号来控制电流源电路的设定工作。即，也可通过1个移位寄存器对LAT1电路和电流源电路这两者进行控制。在此情况下，也可以直接将从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号直接输入到电流源电路中，由于将LAT1电路的控制和电流源电路的控制分开，故也可通过控制该分开的电路来控制移位寄存器。或者，也可以采用从LAT2电路输出的信号来控制电流源电路的设定工作。由于从LAT2电路输出的信号通常为视频信号，故将用作视频信号的情况与控制电流源电路的情况分开，这样，通过控制其切换的电路来控制电流源电路。
像这样，用于控制采用图27那样的电流源时的设定工作和通常工作的电路结构、电路的工作等已在WO03/038793号公报、WO03/038794号公报、WO03/038795号公报、WO03/038796号公报、WO03/038797号公报等中有所记载，其内容可用于本发明。
另外，采用从信号线1092输入的信号(模拟电流)，对显示元件1096的亮度进行控制。但是并不限于此。不仅采用从信号线1092输入的信号(模拟电流)，也可组合其它的方式，控制显示元件1098的亮度。比如，也可以通过改变显示元件1098的显示期间，即，将时间灰度组合，控制亮度，还可以通过改变显示元件1098的显示面积，即，将面积灰度组合，控制亮度。还可将时间灰度与面积灰度这两者进行组合。
此外，到目前为止，对将灰度值转换为电流值的情况进行了描述。但是，电流值是根据基尔霍夫电流法则，从电流源流出的电流的总和。因此，即使将电流以外的物理量为对象时，各部分的物理量的总和也与整体的物理量相等，如果这样，则可采用本发明。
例如，在采用时间灰度控制灰度的情况下，显示元件的发光时间的总和与灰度值相对应，发光时间与灰度值具有相关性。由此，可通过将电流置换为时间，从而可以采用本发明。
同样，在采用面积灰度来控制灰度的情况下，显示元件的发光面积的总和与灰度值相对应，发光面积和灰度值具有相关性。由此，可通过将电流值置换为发光面积，从而采用本发明。
同样，即使在将时间灰度和面积灰度组合的情况下，仍可采用本发明。
还有，本实施例可任意地与实施例1～实施例9相组合。显然，本发明的显示器的结构不限于图28的方框电路的结构，只要采用本发明的数字模拟转换电路的结构即可。
再有，像已描述的那样，本发明所采用的晶体管的种类、所使用的衬底均没有限定。
于是，图28的整个电路也可形成于玻璃衬底上，还可以形成于塑料衬底上，可以形成于单晶体衬底上，还可形成于SOI衬底上。或者，也可使图28的电路的一部分形成于另一衬底上，还可使整个电路形成于相同的衬底上。比如，在图28中，像素1081和栅极线驱动电路1082采用薄膜晶体管等形成于玻璃衬底上，将信号线驱动电路1083的全部或一部分作为采用了单晶体衬底的集成电路，通过COG(Chip On Glass)方式连接该IC芯片，并与玻璃衬底上的其它的电路一起配置。或者，还可采用TAB(Tape Auto Bonding)或印刷电路衬底，将IC芯片与玻璃衬底上的其它的电路连接起来。
(实施例11)
作为采用本发明的电子设备，可以列举：摄影机、数字照相机、护目镜(goggles)型显示器(ヘツドマウントデイスプレイ)、导航系统、音响播放器(汽车音响、组合音响等)、笔记本型个人计算机、游戏机、便携信息终端(移动式计算机、便携电话、便携型游戏机或电子书籍等)、具有记录媒体的图象再生装置(比如，具有再生数字 化视频光盘DVD(Digital Versatile Disc)等记录媒体，并可显示其图象的显示器的装置)等。图30表示这些电子设备的具体例子。
图30(A)为发光装置，包括外壳3001、支承座3002、显示部3003、扬声器部3004、视频输入端子3005等。本发明可用于构成显示部3003的电路。另外，通过本发明，可完成图30(A)所示的发光装置。由于发光装置为自发光型，故不需要背照光源，并可形成薄于液晶显示器的显示部。另外，发光装置包括个人计算机用、TV播放接收用、广告显示用等全部的信息显示用显示器。
图30(B)为数字普通照相机，其包括主体3011、显示部3012、图象接收部3013、操作键3014、外部连接端口3015、快门3016等。本发明可用于构成显示部3012的电路。
图30(C)为笔记本型个人计算机，其包括主体3021、外壳3022，显示部3023、键盘3024、外部连接端口3025、指示鼠标3026等。本发明可用于构成显示部3023的电路。
图30(D)为移动式计算机，其包括主体3031、显示部3032、开关3033、操作键3034、红外线端口3035等。本发明可用于构成显示部3023的电路。
图30(E)为具有记录媒体的便携型的图象再生装置(具体来说，为DVD播放器)，其包括主体3041、外壳3042、显示部A3043、显示部B3044、记录媒体(DVD等)读入部3045、操作键3046、扬声器部3047等。显示部A3043主要显示图象信息，显示部B3044主要显示字符信息，但是，本发明可用于构成显示部A、B3043、3044的电路。另外，在具有记录媒体的图象再生装置中，还包括家庭用游戏机等。
图30(F)为护目镜(goggles)型显示器(ヘツドマウントデイスプレイ)，其包括主体3051、显示部3052、臂部3053。本发明可用于构成显示部3052的电路。
图30(G)为摄影机，其包括主体3061、显示部3062、外壳3063、外部连接端口3064、遥控接收部3065、图象接收部3066、电池3067、声音输入部3068、操作键3069等。本发明可用于构成显示部3062的电路。
图30(H)为便携电话，其包括主体3071、外壳3072、显示部3073、声音输入部3074、声音输出部3072、操作键3076、外部连接端口3077、 天线3078等。本发明可用于构成显示部3073的电路。另外，显示部3073可通过在黑色的背景上显示白色的字符，从而能够抑制便携电话的消耗电流。
另外，如果在将来，发光材料的发光亮度增加，则也可通过透镜等，对包括已输出的图象信息的光进行放大投影，并用于前型或后型的投影仪。
此外，在多数情况下，上述电子设备显示通过互联网、CATV(有线电视)等电子通信线路而传送的信息，特别是显示动画信息的机会增加。由于发光材料的响应速度非常高，故发光装置最好用于动画显示。
还有，由于发光装置中的发光部分消耗电力，故最好发光部分按照极小的方式显示信息。于是，在便携信息终端，特别是，像便携电话、音响播放器那样的、以字符信息为主的显示部采用发光装置的情形，最好以非发光部分为背景在发光部分形成字符信息的方式进行驱动。
像上述那样，本发明的适用范围极广，可用于所有领域的电子设备。另外，本实施例的电子设备也可采用实施例1～实施例9中给出的任意结构的半导体装置。
本发明不仅可将数字电压输入信号转换为模拟电流信号，而且可具有灰度校正功能，比如，可适合于电致发光显示器的模拟数字转换电路，并对亮度性能恶化进行补偿。

Claims (33)

1.一种具有灰度校正功能的半导体装置，包括具有n个输入端子D1、D2、...、Dn和m个输出端子O1、O2、...、Om的切换电路、以及m个电流源I1、I2...Im，其中
电流源Ik与所述切换电路的输出端子Ok电连接，其中，k＝1～m，所述切换电路通过判断输入到所述切换电路的所述输入端子D1、D2、...、Dn中的信号属于灰度值中的哪个区域，选择连接到输入端子Dj的所述输出端子O1、O2、...、Om，j＝1～n，并且
从所述输出端子Ok输出的信号被输入到所述电流源Ik。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述切换电路还采用从外部输入的信号，选择连接到所述输入端子Dj的所述输出端子O1、O2、...、Om。
3.如权利要求1所述的半导体装置，还包括与所述m个电流源I1、I2...Im电连接的信号线、和连接到所述信号线的像素，其中
与输入到所述信号线中的信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
4.如权利要求3所述的半导体装置，其中所述相关性是比率关系。
5.一种显示器，具有权利要求1所述的半导体装置。
6.一种电子设备，将包括权利要求1所述的半导体装置的显示器用于其显示部。
7.一种具有灰度校正功能的半导体装置，包括具有n个输入端子和m个输出端子的切换电路、以及m个电流源，其中
所述m个电流源分别与不同的输出端子中的1个连接，
在所述切换电路中，1个或多个开关与所述输入端子中的至少1个连接，所述开关与所述m个输出端子中的任意一个连接，
所述切换电路通过判断从所述n个输入端子中的至少1个端子输入的信号属于灰度值中的哪个区域，控制所述开关的通断，并且
从所述m个输出端子之一输出的信号被输入到连接到所述输出端子的所述电流源。
8.如权利要求7所述的半导体装置，还包括与所述m个电流源电连接的信号线、和连接到所述信号线的像素，其中
与输入到所述信号线中的信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
9.如权利要求8所述的半导体装置，其中所述相关性是比率关系。
10.根据权利要求7所述的半导体装置，其中
所述切换电路还采用从外部输入的信号来控制所述开关的通断。
11.根据权利要求7所述的半导体装置，
所述开关由数字电路构成。
12.一种具有灰度校正功能的半导体装置，包括具有n个输入端子和m个输出端子的切换电路、以及m个电流源，其中
所述m个电流源分别与不同的输出端子中的1个连接，
在所述切换电路中，1个或多个开关与所述输出端子中的至少1个连接，所述开关与所述n个输入端子中的任意一个连接，
所述切换电路通过判断从所述n个输入端子中的至少1个端子输入的信号属于灰度值中的哪个区域，控制所述开关的通断，并且
从所述m个输出端子之一输出的信号被输入到连接到所述输出端子的所述电流源。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其中
所述切换电路还采用从外部输入的信号，来控制所述开关的通断。
14.根据权利要求12所述的半导体装置，
所述开关由数字电路构成。
15.如权利要求12所述的半导体装置，还包括与所述m个电流源电连接的信号线、和连接到所述信号线的像素，其中
与输入到所述信号线中的信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
16.如权利要求15所述的半导体装置，其中所述相关性是比率关系。
17.一种显示器，
具有权利要求7或12所述的半导体装置。
18.一种电子设备，其特征在于：
将包括权利要求7或12所述的半导体装置的显示器用于其显示部。
19.一种用于将n位的数字电压信号转换为模拟电流信号的数字模拟转换电路，包括具有n个输入端子和m个输出端子的切换电路、以及m个电流源，其中
所述m个电流源分别与不同的输出端子中的1个连接，
所述切换电路通过判断所述n位的数字电压信号中的至少1个信号属于灰度值中的哪个区域，从所述m个输出端子中，选择连接到所述n个输入端子的输出端子，
从所述m个输出端子之一输出的信号被输入到连接到所述输出端子的所述电流源，以及
所述数字模拟转换电路具有灰度校正功能。
20.根据权利要求19所述的数字模拟转换电路，其中所述切换电路还采用从外部输入的信号，从所述m个输出端子中选择连接到所述n个输入端子的输出端子。
21.如权利要求19所述的数字模拟转换电路，其中信号线电连接到所述m个电流源，像素与所述信号线连接，其中与所述模拟电流信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
22.如权利要求21所述的数字模拟转换电路，其中所述相关性是比率关系。
23.一种用于将n位的数字电压信号转换为模拟电流信号的数字模拟转换电路，包括具有n个输入端子、m个输出端子、和m个开关单元的切换电路、以及m个电流源，其中
所述m个电流源分别与不同的输出端子中的1个连接，
所述m个输出端子分别与不同的开关单元中的1个连接，
所述m个开关单元分别与1个或多个所述输入端子连接，
所述切换电路通过判断所述n位的数字电压信号中的至少1个信号属于灰度值中的哪个区域，控制所述m个开关单元，选择与所述输出端子连接的输入端子，
从所述m个输出端子之一输出的信号被输入到连接到所述输出端子的所述电流源，以及
所述数字模拟转换电路具有灰度校正功能。
24.如权利要求23所述的数字模拟转换电路，其中信号线电连接到所述m个电流源，像素与所述信号线连接，其中与所述模拟电流信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
25.如权利要求24所述的数字模拟转换电路，其中所述相关性是比率关系。
26.根据权利要求23所述的数字模拟转换电路，其中
所述切换电路还采用从外部输入的信号，控制所述m个开关单元。
27.一种用于将n位的数字电压信号转换为模拟电流信号的数字模拟转换电路，包括具有n个输入端子、m个输出端子、和k个开关单元的切换电路、以及m个电流源，1≤k＜m，其中
所述m个电流源分别与不同的输出端子中的1个连接，
所述m个输出端子中的k个输出端子分别与不同的所述开关单元中的1个连接，其它的m-k个输出端子不通过所述开关单元与所述输入端子中的至少1个连接，
所述k个开关单元分别与1个或多个输入端子连接，
所述切换电路通过判断所述n位的数字电压信号中的至少1个信号属于灰度值中的哪个区域，控制所述k个开关单元，选择与所述输出端子连接的输入端子，
从所述m个输出端子之一输出的信号被输入到连接到所述输出端子的所述电流源，以及
所述数字模拟转换电路具有灰度校正功能。
28.如权利要求27所述的数字模拟转换电路，其中信号线电连接到所述m个电流源，像素与所述信号线连接，其中与所述模拟电流信号具有相关性的电流流入到所述像素的显示元件中。
29.如权利要求28所述的数字模拟转换电路，其中所述相关性是比率关系。
30.根据权利要求27所述的数字模拟转换电路，其中
所述切换电路还采用来自外部的输入信号，控制所述k个开关单元。
31.根据权利要求19、23和27中的任何一项所述的数字模拟转换电路，其中所述开关单元由数字电路构成。
32.一种显示器，在信号线驱动电路中包含权利要求19、23和27中的任何一项所述的数字模拟转换电路。
33.一种电子设备，将包含权利要求19、23和27中任意一项所述的数字模拟转换电路的显示器用作其显示部。
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