JP2008016893A - D/a変換回路、液晶駆動回路及び液晶表示装置 - Google Patents

D/a変換回路、液晶駆動回路及び液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】実装面積の増大を抑制しつつ、高速動作を行うことができるD/A変換回路を提供すること。
【解決手段】mビットのデジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換し、これらの電圧をそれぞれn個の第1コンデンサに印加する。ここで、各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1を積算した値とする。その後、n個のスイッチを制御して、n個の第1コンデンサと第2コンデンサとを並列に接続して第2コンデンサに保持する電圧を調整する。以上の動作をm/n回繰り返すことによって、mビットのデジタル信号をアナログ信号に変換する。
【選択図】図3

Description

本発明は、D/A変換回路、液晶駆動回路及び液晶表示装置に関する。
近年、表示装置として、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Device)が幅広く普及している。この液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力を特徴とすることから、特に携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistance)、ノートパソコン、携帯用TVなどのいわゆるモバイル端末に利用される機会が増えている。
また、大型の液晶表示装置の開発も進んでおり、据え置き型の大画面表示装置や大画面テレビなどへの用途も広がりつつある。
このような液晶表示装置は、液晶パネルと、この液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動回路を有している。液晶パネル駆動回路は、映像信号として入力されるデジタル信号を内部のD/A変換回路によってアナログ信号に変換して、液晶パネルに入力することによって、液晶パネルに映像(画像)を表示する。
液晶パネル駆動回路は、上記の如くデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路を備えており、このようなD/A変換回路としては従来抵抗ラダー型が主に用いられてきた。
抵抗ラダー型のD/A変換回路は、図10に示すように、基準電圧間(VRT−0V間)に複数の抵抗R101が直列に接続される。そして、デコーダ102によってスイッチ部101を制御することで、各抵抗R101間のタップ電圧のうちデジタル信号に応じた一の電圧を選択し、入力されるデジタル信号に応じたアナログ信号Voutを出力する。
このように抵抗ラダー型のD/A変換回路は、基準電圧間に階調個数分の抵抗を配して、それぞれの抵抗にスイッチ回路を接続し、任意の抵抗タップを選べるようにしたものであり、構成が単純で作りやすく、しかも性能も出しやすいため広く使われてきた。
ところが、近年、液晶表示装置の高画質化に伴って、D/A変換回路として10bit以上の階調が要求されつつあり、従来の抵抗ラダー型のD/A変換回路では限界が見え始めてきた。
すなわち、抵抗ラダー型のD/A変換回路では、ビット数の増加と共に抵抗R101、スイッチSW101の数が倍々に増えていくことから、それに伴いその実装面積(チップサイズ)も倍々に増加する。通常、実装面積の制約から抵抗ラダー型のD/A変換回路では8ビット辺りが現実的な限界であり、半導体に作り込める抵抗の相対精度の限界も見えてくる。
そこで、最近、階調数が増えてもその実装面積が増えることのないシリアル方式のサイクリックD/A変換回路が注目されてきている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、従来のサイクリックD/A変換回路の原理を図面を参照して説明する。図11は従来サイクリックD/A変換回路の原理図を示す。
図11に示すように、サイクリックD/A変換回路110は、デジタル信号であるパラレルデジタルデータをシリアルデジタルデータへ変換するパラレル−シリアル変換回路111と、パラレル−シリアル変換回路111から出力されるシリアルデジタルデータのビット単位でそのデータに応じた電圧を出力するスイッチ部112と、スイッチ部112から出力される電圧と後述する電圧変換回路115から出力される電圧とを積算する積算部113と、積算部113から出力される電圧を保持するサンプルホールド(S/H)回路114と、サンプルホールド回路114から出力される電圧を1/2の電圧にする電圧変換回路115とを備えている。
D/A変換回路110に入力されるパラレルデジタルデータはパラレル−シリアル変換回路111によってシリアルデジタルデータへ変換され、スイッチ部112に順次出力される。
スイッチ部112は、シリアルデジタルデータの各ビット毎にそのビットのデータに応じた電圧(第1電圧VRT又は第2電圧(ここでは、0Vとする))を順次出力する。例えば、デジタルデータが“1”のときにはスイッチSW101を短絡して第1電圧VRTを出力し、デジタルデータが“0”のときにはスイッチSW102を短絡して第2電圧(0V)を出力する。
積算部113は、スイッチ部112から順次出力される電圧に、電圧変換回路115の出力電圧を加算し、サンプルホールド回路114へ出力する。
そして、サンプルホールド回路114から出力される電圧の1/2倍の電圧が電圧変換回路115から出力され、これがD/A変換回路110の出力電圧Voutとなる。
このように、サイクリックD/A変換回路110は、各ビットデータに応じた電圧がスイッチSW112から出力される毎に、その電圧にサンプルホールド回路114に保持された電圧の1/2倍の電圧を加え、その結果をサンプルホールド回路114に保持すると共に、電圧変換回路115で1/2倍にすることによって、出力電圧Voutを生成して、デジタル信号をアナログ信号に変換するものである。
次に、以上の原理を利用したサイクリックD/A変換回路の具体的構成の一例を図12を参照して説明する。図12はサイクリックD/A変換回路の具体的な構成を示す図である。
図12に示すように、D/A変換回路120は、パラレルデジタルデータをシリアルデジタルデータへ変換するパラレル−シリアル変換回路121と、パラレル−シリアル変換回路121から出力されるシリアルデジタルデータによって第1電圧VRT又は第2電圧(ここでは、0Vとする。)のいずれかを各ビットのデジタルデータ毎に選択するスイッチSW120,SW121と、スイッチSW120又はSW121の短絡により第1電圧又は第2電圧が印加される第1コンデンサC120と、第1コンデンサC120と後述する第2コンデンサC121とを並列接続するためのスイッチSW122と、第2コンデンサC121と、スイッチSW123,SW124と、ボルテージフォロアAMP120とを備えている。なお、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とは同一の静電容量Ca(F)である。
以上のように構成されるD/A変換回路120において、例えば、D/A変換回路120に入力されるデジタル信号“Dm-1,Dm-2,・・・,D1,D0“が“1111”である場合、各スイッチSW120〜SW124及び第2コンデンサC121の状態は図13に示すようになる。
まず、t0のタイミングで、SW123,SW124が短絡状態となり、第1コンデンサC120及び第2コンデンサC121に蓄積された電荷をディスチャージし、各コンデンサの電圧を0Vにする。
次に、t1のタイミングで、パラレル−シリアル変換回路121から出力される最下位ビットD0のデータ“1”に応じた電圧を第1コンデンサC120に印加するために、スイッチSW120を所定期間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC120の電圧を第1電圧VRTとし、第1コンデンサC120に電荷量Ca×VRTの電荷を蓄積する。
その後、t2のタイミングで、スイッチSW122を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とを並列接続し、第1コンデンサC120に蓄積された電荷の一部を第2コンデンサC121に放電させ、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121の電圧レベルを同一にする。
ここで、第1コンデンサと第2コンデンサとは同一静電容量Caであることから、スイッチSW122を短絡したときには、第1コンデンサC120からCa×VRT/2の電荷が第2コンデンサC121に移動し、第1及び第2コンデンサC120,C121の電圧レベルは、VRT/2となる。
次に、t3のタイミングでパラレル−シリアル変換回路121から出力される第2番目の下位ビットD1のデータ“1”に応じた電圧信号を第1コンデンサC120に印加するために、スイッチSW120を所定時間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC120の電圧を第1電圧VRTとする。
その後、t4のタイミングで、スイッチSW122を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とを並列接続し、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121の電圧レベルを同一にする。
ここで、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とは同一静電容量Caであることから、スイッチSW122を短絡したときには、第1コンデンサC120からCa×VRT/4の電荷が第2コンデンサC121に移動し、第1及び第2コンデンサC120,C121の電圧レベルは、VRT×3/4となる。
次に、t5のタイミングでパラレル−シリアル変換回路121から出力される第3番目の下位ビットD2のデータ“1”に応じた電圧信号を第1コンデンサC120に印加するために、スイッチSW120を所定時間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC120の電圧を第1電圧VRTとする。
その後、t6のタイミングで、スイッチSW122を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とを並列接続し、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121の電圧レベルを同一にする。
ここで、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とは同一静電容量Caであることから、スイッチSW122を短絡したときには、第1コンデンサC120からCa×VRT/8の電荷が第2コンデンサC121に移動し、第1及び第2コンデンサC120,C121の電圧レベルは、VRT×7/8となる。
次に、t7のタイミングでパラレル−シリアル変換回路121から出力される最上位ビットD3のデータ“1”に応じた電圧信号を第1コンデンサC120に印加するために、スイッチSW120を所定時間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC120の電圧を第1電圧VRTとする。
その後、t8のタイミングで、スイッチSW122を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とを並列接続し、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121の電圧レベルを同一にする。
ここで、第1コンデンサC120と第2コンデンサC121とは同一静電容量Caであることから、スイッチSW122を短絡したときには、第1コンデンサC120からCa×VRT/16の電荷が第2コンデンサC121に移動し、第1及び第2コンデンサC120,C121の電圧レベルは、VRT×15/16となる。
また、デジタル信号“D3210“として“1010”が入力されると、図14に示すように、出力電圧Voutは、パラレル−シリアル変換回路121により出力される最下位ビットD0によって電圧レベルは0Vを維持し、次の第2ビットD1によって電圧レベルがVRT×1/2となり、次の第3ビットD2によって電圧レベルがVRT×1/4となり、最上位ビットD3によって電圧レベルがVRT×5/8となる。
また、デジタル信号“D3210“として“0101”が入力されると、図15に示すように、出力電圧Voutは、パラレル−シリアル変換回路121により出力される最下位ビットD0によって電圧レベルはVRT×1/2となり、次の第2ビットD1によって電圧レベルがVRT×1/4となり、次の第3ビットD2によって電圧レベルがVRT×5/8となり、最上位ビットD3によって電圧レベルがVRT×5/16となる。
また、デジタル信号“D3210“として“0000”が入力されると、図16に示すように、出力電圧Voutは、パラレル−シリアル変換回路121により出力される最下位ビットD0、第2ビットD1、第3ビットD2、最上位ビットD3によって電圧レベルが増加せず、0Vが維持される。
このように、シリアル型のサイクリックD/A変換回路は、シリアル型であることから、入力されるデジタルデータのビット数が増えても回路規模が基本的には増加しないという点で利点がある。
特開2001−94426号公報
しかしながら、上記サイクリックD/A変換回路を高階調のD/A変換回路として用いた場合、変換するデジタル信号のビット数が大きくなるに従って、コンデンサの充放電の繰り返し回数が増加してしまい、D/A変換回路の高速化の妨げとなってしまう。
すなわち、サイクリックD/A変換回路では、抵抗ラダー型のD/A変換回路に比べ、その実装面積を小さくすることができるが、高階調のD/A変換回路とする場合には、高速動作を行うことができなくなる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、実装面積の増大を抑制しつつ、高速動作を行うことができるD/A変換回路を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、mビットのデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路において、前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1(2のq−1乗)を積算した値としたことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、液晶パネルに設けられた画素を駆動させるための駆動信号を出力する液晶駆動回路において、入力されるmビットのデジタル信号を駆動信号としてのアナログ信号に変換するD/A変換回路を備え、前記D/A変換回路は、前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1(2のq−1乗)を積算した値としたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、液晶表示パネルに設けられた各画素を駆動させるための駆動信号を出力する液晶駆動装置であって、入力されるmビットのデジタル信号を駆動信号としてのアナログ信号に変換するD/A変換回路を複数備え、前記D/A変換回路は、前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1(2のq−1乗)を積算した値としたことを特徴とする。
本発明によれば、m個のデジタルデータをn個毎の単位に分け、m/n回のスイッチ動作でアナログ信号に変換することができるため、実装面積の増大を抑制しつつ、高速動作を行うことができる。特に、nの数を調整することにより、高速動作と実装面積とのバランスをとりながらD/A変換することができる。
以下、本発明の実施形態における液晶表示装置の構成及びその動作について順に説明する。
まず、図1を参照して、液晶表示装置1の構成を説明する。図1は液晶表示装置1の概略ブロック図である。
図1に示すように、液晶表示装置1は、液晶パネル2と、複数のソースドライバ回路11(液晶駆動回路の一例に相当)を有する水平駆動回路3と、複数のゲートドライバ回路12を有する垂直駆動回路4と、インターフェイス回路5とを有している。
液晶パネル2は、透明な画素電極とTFTとを配置した半導体基板と、表示部全体に一つの透明な電極を形成した対向基板とを有しており、これらの基板間に液晶が封入された構造を有している。そして、スイッチング機能をもつTFTを制御することによって、各画素電極に画素階調に応じた電圧を印加し、各画素電極と対向基板の電極との間の電位差を発生させることにより液晶の透過率を変化させて画像を表示する。
なお、この液晶パネル2は、これらの画素電極が垂直方向及び水平方向にマトリックス状に配置されている。また、液晶パネル2の半導体基板上には、垂直方向に配列された各画素電極を接続して各画素電極へ階調電圧を印加するための複数のデータ線と、TFTのスイッチングさせるための制御信号を印加する走査線とが配置されている。
各画素電極への階調電圧の印加は、データ線を介し、ソースドライバ回路11から出力される駆動信号によって行われる。すなわち、この駆動信号によって、画像表示の1フレーム期間にデータ線に接続される全ての画素電極への階調電圧の印加が行われ、画素電極が駆動され液晶パネル2に画像が表示される。
ソースドライバ回路11は、インターフェイス回路5から出力される信号に基づいて、データ線に駆動信号を水平ライン毎に順次切り替えて出力する。
このソースドライバ回路11は、図2に示すように、インターフェイス回路5から供給されるシリアル画像信号をデコードすると共に、液晶パネル2の垂直ライン毎の駆動用デジタル信号を出力するデコーダ回路21と、これらの駆動用デジタル信号をそれぞれ駆動用アナログ信号に変換するD/A変換回路ブロック(デジタル−アナログ変換回路ブロック)22と、このD/A変換回路ブロック22から出力される垂直ライン毎の駆動用アナログ信号を電流増幅して液晶パネル2に出力する増幅回路ブロック(AMPブロック)23とを有している。
ゲートドライバ回路12は、水平ライン毎にTFTをスイッチングさせるための制御信号を順次出力し、これにより一水平ラインずつオンしながらソースドライバ回路11から出力される駆動信号に基づいて液晶パネル2に画像を表示していく。
インターフェイス回路5は、外部から供給される映像信号(例えば、垂直スタート信号、垂直クロック、イネーブル信号、垂直スタート信号、水平クロック、シリアル画像データR,G,B、基準電圧等)を入力する。また、インターフェイス回路5は、シリアル画像データ信号、水平駆動処理用のタイミングパルス信号である水平スタート信号、水平クロック、出力イネーブル信号等を各ソースドライバ回路11へ供給すると共に、垂直駆動処理用のタイミングパルス信号であるイネーブル信号、垂直クロック、垂直スタート信号などを各ゲートドライバ回路12へ供給する。
D/A変換回路ブロック22は、垂直ライン毎の駆動用デジタル信号を駆動用アナログ信号へ変換するための複数のD/A変換回路から構成されており、これらのD/A変換回路につき、図面を参照して、以下具体的に説明する。図3は、本実施形態におけるD/A変換回路の具体的構成を示す図である。
図3に示すように、D/A変換回路30は、パラレル−シリアル変換回路31と、奇数ビット電圧生成部32と、偶数ビット電圧生成部33と、スイッチSW34〜SW38と、第1コンデンサC30,C31と、第2コンデンサC32と、アンプAMP30と、制御部34とを備えている。
パラレル−シリアル変換回路31は、D/A変換回路30に入力されるmビット(m≧2)のパラレルデジタルデータを2ビット単位で区切って、奇数ビットのシリアルデータ及び偶数ビットのシリアルデータへ変換する。例えば、入力されるデジタル信号が“1010”(D3,D2,1,D0)の4ビットのパラレルデジタルデータであるとき、パラレル−シリアル変換回路31が出力する奇数ビットのシリアルデータは“00”(D2,0)となり、偶数ビットのシリアルデータは“11”(D3,1)となる。また、入力されるデジタル信号が“1001”(D3,D2,1,D0)の4ビットのパラレルデジタルデータであるとき、パラレル−シリアル変換回路31が出力する奇数ビットのシリアルデータは“01”(D2,0)となり、偶数ビットのシリアルデータは“10”(D3,1)となる。
奇数ビット電圧生成部32は、スイッチSW30,SW31を有しており、パラレル−シリアル変換回路31から出力される奇数ビットの各シリアルデータD2k-1(1≦k≦m/2)に応じた電圧を順次出力する。例えば、シリアルデータD2k-1が“1”の場合には、スイッチSW30を短絡して、第1電圧VRTを出力し、シリアルデータD2k-1が“0”の場合には、スイッチSW31を短絡して、第2電圧(0V)を出力する。
偶数ビット電圧生成部33は、スイッチSW32,SW33を有しており、パラレル−シリアル変換回路31から出力される偶数ビットの各シリアルデータD2k(1≦k≦m/2)に応じた電圧を順次出力する。例えば、シリアルデータD2kが“1”の場合には、スイッチSW32を短絡して、第1電圧VRTを出力し、シリアルデータD2kが“0”の場合には、スイッチSW33を短絡して、第2電圧(0V)を出力する。
第1コンデンサC30は、奇数ビット電圧生成部32の出力に接続され、奇数ビット電圧生成部32から出力される電圧を保持する。第1コンデンサC30は、奇数ビットの各シリアルデータD2k-1に対応した第1コンデンサとなる。また、この奇数ビット用の第1コンデンサC30の容量値は、Ca(F)である。
第1コンデンサC31は、偶数ビット電圧生成部33の出力に接続され、偶数ビット電圧生成部33から出力される電圧を保持する。第1コンデンサC31は、偶数ビットの各シリアルデータD2kに対応した第1コンデンサとなる。また、この偶数ビット用の第1コンデンサC31の容量値は、奇数ビット用の第1コンデンサC30の2倍の2Ca(F)である。
第2コンデンサC32は、スイッチSW34が短絡されることにより奇数ビット用の第1コンデンサC30と並列に接続され、又、スイッチSW35が短絡されることにより偶数ビット用の第1コンデンサC31と並列に接続される。この第2コンデンサC32の容量値は、奇数ビット用の第1コンデンサC30と同一の容量値Ca(F)である。
スイッチSW34は、奇数ビット用の第1コンデンサC30にその一端が接続され、第2コンデンサC32にその他端が接続される。また、スイッチSW35は、偶数ビット用の第1コンデンサC31にその一端が接続され、第2コンデンサC32にその他端が接続される。なお、スイッチSW34,SW35の短絡は、第1及び第2電圧変換部32,33の各スイッチSW30〜SW33が開放されているときに行われる。すなわち、スイッチSW30〜SW33と制御部34によって制御され、第1コンデンサC30,C31の電圧がパラレル−シリアル変換回路31から出力されるデータに応じた電圧となり、スイッチSW30〜33が開放された後に、スイッチSW34,SW35が短絡される。
アンプAMP30は、その反転入力端子と出力端子が接続され、その非反転入力端子が第2コンデンサC32に接続されることにより、ボルテージフォロア回路を構成しており、第2コンデンサC32に保持された電圧を出力電圧Voutとして出力する。
制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、奇数ビット用のシリアルデータのビット毎に奇数ビット電圧生成部32を制御するための信号をパラレル−シリアル変換回路31から出力させる。同様に、制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、偶数ビット用のシリアルデータのビット毎に偶数ビット電圧生成部33を制御するための信号をパラレル−シリアル変換回路31から出力させる。
また、制御部34は、スイッチSW34,SW35を制御して、2つの第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32とを所定期間並列に接続して、第2コンデンサC32に保持する電圧を調整する。
さらに、制御部34は、スイッチSW36〜SW38を制御して、所定のタイミングで、2つの第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32とを所定期間短絡させて、電荷を放電させ、各コンデンサC30〜C32の電圧を0Vにする。
以上のように構成されるD/A変換回路30において、例えば、D/A変換回路30に入力されるデジタルデータ“Dm-1,Dm-2,・・・,D1,D0“が“1111”である場合、各スイッチSW30〜SW38及び第2コンデンサC32の状態は図4に示すようになる。
まず、制御部34は、t0のタイミングで、スイッチSW36〜38を短絡させる。これにより、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC32に蓄積された電荷を放電し、各コンデンサの電圧を0Vにする。
次に、t1のタイミングで、制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、パラレル−シリアル変換回路31に入力される最下位ビットD0(奇数ビットの最下位)のデータ“1”に応じた電圧である第1電圧VRTを第1コンデンサC30に印加するために、スイッチSW30を所定期間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC30の電圧を第1電圧VRTとし、第1コンデンサC30に蓄積する電荷量をCa×VRTとする。
また、制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、パラレル−シリアル変換回路31に入力される第2番目の下位ビットD1(偶数ビットの最下位)のデータ“1”に応じた電圧である第1電圧VRTを第1コンデンサC31に印加するために、スイッチSW32を所定期間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC31の電圧を第1電圧VRTとし、第1コンデンサC31に蓄積する電荷量を2×Ca×VRTとする。
その後、t2のタイミングで、制御部34は、スイッチS34,SW35を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC30,C30と第2コンデンサC32とを並列接続し、第1コンデンサC30,C31に蓄積された電荷の一部を第2コンデンサC32に放電し、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32の電圧レベルを同一にする。
ここで、奇数ビット用の第1コンデンサC30及び第2コンデンサC32の容量値をCaとし、偶数ビット用の第1コンデンサC31の容量値を2Ca(奇数ビット用の第1コンデンサC30の容量値の2倍)としている。
従って、スイッチSW34,SW35を短絡したときには、奇数ビット用の第1コンデンサC30からCa×VRT×1/4の電荷が第2コンデンサC32に移動し、偶数ビット用の第1コンデンサC31からCa×VRT×1/2の電荷が第2コンデンサC32に移動する。
その結果、以下の式(1)に示すように、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC32の電圧は共にVRT×3/4となる。
Figure 2008016893

次に、t3のタイミングで、制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、パラレル−シリアル変換回路31に入力される第3番目の下位ビットD2(奇数ビットの最上位)のデータ“1”に応じた電圧である第1電圧VRTを第1コンデンサC30に印加するために、スイッチSW30を所定期間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC30の電圧を第1電圧VRTとし、第1コンデンサC30に蓄積する電荷量をCa×VRTとする。
また、制御部34は、パラレル−シリアル変換回路31を制御して、パラレル−シリアル変換回路31に入力される最上位ビットD3(偶数ビットの最上位)のデータ“1”に応じた電圧である第1電圧VRTを第1コンデンサC31に印加するために、スイッチSW32を所定期間だけ短絡する。すなわち、第1コンデンサC31の電圧を第1電圧VRTとし、第1コンデンサC31に蓄積する電荷量を2×Ca×VRTとする。
その後、t4のタイミングで、制御部34は、スイッチS34,SW35を所定時間だけ短絡状態にして、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32とを並列接続し、第1コンデンサC30,C31に蓄積された電荷の一部を第2コンデンサC32に放電し、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32の電圧レベルを同一にする。
ここで、上述のように奇数ビット用の第1コンデンサC30及び第2コンデンサC32の容量値はCaであり、偶数ビット用の第1コンデンサC31の容量値は2Caである。
従って、スイッチSW34,SW35を短絡したときには、奇数ビット用の第1コンデンサC30からCa×VRT×1/16の電荷が第2コンデンサC32に移動し、偶数ビット用の第1コンデンサC31からCa×VRT×1/8の電荷が第2コンデンサC32に移動する。
その結果、以下の式(2)に示すように、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC32の電圧は共にVRT×15/16となり、アンプAMP30から出力電圧Voutとして出力される。
Figure 2008016893

また、同様にして、デジタル信号として“1010”が入力されると、図5に示すように、制御部34によって、t0のタイミングでスイッチSW36〜SW38が短絡されて、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC32に蓄積された電荷が放電される。t1のタイミングで、制御部34により、スイッチSW31,SW32が所定期間短絡されて第1コンデンサC30の電圧は0Vに維持され、第2コンデンサC32の電圧はVRTとなる。t2のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続され、第2コンデンサC32の電圧が1/2VRTとなる。式(3)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893

さらに、制御部34によって、t3のタイミングで、制御部34により、スイッチSW31,SW32が所定期間短絡されて第1コンデンサC30の電圧は0Vに維持され、第1コンデンサC31の電圧はVRTとなる。t4のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続され、第2コンデンサC32の電圧が10/16×VRTとなり、この電圧が出力電圧Voutとして出力される。式(4)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893

また、同様にして、デジタル信号として“0101”が入力されると、図6に示すように、制御部34によって、t0のタイミングでスイッチSW36〜SW38が短絡されて、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC32に蓄積された電荷が放電される。t1のタイミングで、制御部34により、スイッチSW30,SW33が所定期間短絡されて第1コンデンサC30の電圧はVRTとなり、第1コンデンサC31の電圧は0Vに維持される。t2のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続され、第2コンデンサC32の電圧が1/4VRTとなる。式(5)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893

さらに、制御部34によって、t3のタイミングで、制御部34により、スイッチSW30,SW33が所定期間短絡されて第1コンデンサC30の電圧はVRTとなり、第1コンデンサC31の電圧は0Vに維持される。t4のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続され、第2コンデンサC32の電圧が5/16×VRTとなり、この電圧が出力電圧Voutとして出力される。式(6)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893

また、同様にして、デジタル信号として“0000”が入力されると、図7に示すように、制御部34によって、t0のタイミングでスイッチSW36〜SW38が短絡されて、第1コンデンサC30,C31及び第2コンデンサC31に蓄積された電荷が放電される。t1のタイミングで、制御部34により、スイッチSW31,SW33が所定期間短絡されて第1コンデンサC30,C31の電圧が共に0Vに維持される。t2のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続されるが、第1コンデンサC30,C31に電荷が蓄積されていないため、第2コンデンサC32の電圧は0Vに維持される。式(7)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893

さらに、制御部34によって、t3のタイミングで、制御部34により、スイッチSW31,SW33が所定期間短絡されて第1コンデンサC30,C31の電圧は共に0Vに維持される。t4のタイミングで、制御部34により、スイッチSW34,SW35が所定期間短絡されて、第1コンデンサC30,C31と第2コンデンサC32が並列接続されるが第1コンデンサC30,C31に電荷が蓄積されていないため、第2コンデンサC32の電圧は0Vに維持され、この電圧が出力電圧Voutとして出力される。式(8)に、その演算式を示す。
Figure 2008016893


このように、2つのデータ毎に処理をしていくことから、従来のシリアルD/A変換回路に比べ、D/A変換処理速度が倍になる。
また、第1コンデンサC31を容量値Caのコンデンサを2個並列接続して構成することによって、全てのコンデンサが容量値Caのコンデンサとなるため、製造プロセスで容量値にバラツキがあった場合でも各コンデンサが同様のバラツキとなることから、容量値Caのコンデンサの高精度とすることにより、容易にD/A変換回路30のD/A変換を高精度にすることができる。
さらに、抵抗ラダー型のD/A変換回路がビット数が増えるに従い抵抗やスイッチが倍々で増加するのに比べ、本実施形態におけるD/A変換回路では、ビット数倍よりも少ない増加率となることから、D/A変換回路の実装面積が小さくてすむ。
以上の実施形態においては、入力されるデジタル信号を2ビットずつ区分して、2個の第1コンデンサを用いた例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、3ビットに区分して3個の第1コンデンサを用いるようにしてもよく、4ビットに区分して4個の第1コンデンサを用いるようにしてもよい。
図8には、入力されるデジタル信号を3ビットに区分して、3個の第1コンデンサを用いたD/A変換回路の例を示している。
図8に示すD/A変換回路40においては、D/A変換回路40に入力されるmビット(m≧3)のパラレルデジタルデータを3ビット単位で区切り、各単位の3ビットのデジタル信号をそれぞれ第1電圧VRT又は第2電圧(ここでは、0Vとする。)に変換するための制御信号を生成するパラレル−シリアル変換回路41を有している。
また、D/A変換回路40は、3ビットに区分した第1ビットD3k-2のデータに応じた電圧が出力される第1ビット電圧生成器42と、第2ビットD3k-1のデータに応じた電圧が出力される第2ビット電圧生成器43と、第3ビットD3kのデータに応じた電圧が出力される第3ビット電圧生成器44と、第1ビット電圧生成器42から出力される電圧を保持する第1ビット用の第1コンデンサC40と、第2ビット電圧生成器43から出力される電圧を保持する第2ビット用の第1コンデンサC41と、第3ビット電圧生成器44から出力される電圧を保持する第3ビット用の第1コンデンサC42と、第2コンデンサC43と、第1コンデンサC40〜C42及び第2コンデンサC43とを並列に接続するスイッチSW47〜SW49と、第1コンデンサC40〜C42及び第2コンデンサC43に蓄積された電荷を放電するリセット用のスイッチSW50〜SW53と、出力用AMP40と、スイッチSW47〜SW53を制御する制御部45とを備えている。なお、kは、mを3で割った数の小数点以下を切り上げた整数値である。例えば、8ビットの場合k=3となり、10ビットの場合k=4となる。
そして、制御部45は、D/A変換回路40へ入力されるデジタル信号の下位3ビットのデータに応じた電圧を第1コンデンサC40〜C42へ印加し、その後、第1コンデンサC40〜C42及び第2コンデンサC43を所定期間並列に接続することにより、第2コンデンサC43の電圧を調整し、以下の式(9)に示すような出力電圧Vout(1)がアンプAMP40から出力される。なお、第1コンデンサC40の容量はCa、第1コンデンサC41の容量は2×Ca、第1コンデンサC42の容量は4×Caである。
Figure 2008016893

なお、上記式(9)では、第1ビットのデータに応じた電圧をV(D3k-2)とし、第2ビットのデータに応じた電圧をV(D3k-1)とし、第3ビットのデータに応じた電圧をV(D3k)としている。
また、上記のようにスイッチSW47〜SW49を制御することによって行う第2コンデンサC43の電圧調整をp回繰り返した場合の出力電圧Vout(p)は、以下の式(10)に示すようになる。
Figure 2008016893

さらに、図9には、入力されるデジタル信号を4ビットに区分して、4個の第1コンデンサを用いたD/A変換回路の例を示している。
図9に示すD/A変換回路においては、D/A変換回路50に入力されるmビット(m≧4)のパラレルデジタルデータを4ビット単位で区切り、各単位の4ビットのデジタル信号をそれぞれ第1電圧VRT又は第2電圧(ここでは、0Vとする。)に変換するための制御信号を生成するパラレル−シリアル変換回路51を有している。
また、4ビットに区分した第1ビットD4k-3のデータに応じた電圧が出力される第1ビット電圧生成器52と、第2ビットD4k-2のデータに応じた電圧が出力される第2ビット電圧生成器53と、第3ビットD4k-1のデータに応じた電圧が出力される第3ビット電圧生成器54と、第4ビットD4kのデータに応じた電圧が出力される第4ビット電圧生成器55と、第1ビット電圧生成器52から出力される電圧を保持する第1ビット用の第1コンデンサC50と、第2ビット電圧生成器53から出力される電圧を保持する第2ビット用の第1コンデンサC51と、第3ビット電圧生成器54から出力される電圧を保持する第3ビット用の第1コンデンサC52と、第4ビット電圧生成器55から出力される電圧を保持する第4ビット用の第1コンデンサC53と、第2コンデンサC54と、第1コンデンサC50〜C53及び第2コンデンサC54とを並列に接続するスイッチSW68〜SW71と、第1コンデンサC50〜C53及び第2コンデンサC54に蓄積された電荷を放電するためのリセット用のスイッチSW72〜SW77と、出力用AMP50と、パラレル−シリアル変換回路51及びスイッチSW68〜SW77を制御する制御部56とを備えている。なお、kは、mを4で割った数の小数点以下を切り上げた整数値である。例えば、8ビットの場合k=2となり、10ビットの場合k=3となる。
そして、制御部56は、D/A変換回路40へ入力されるデジタル信号の下位4ビットのデータに応じた電圧を第1コンデンサC50〜C53へ印加し、その後、第1コンデンサC50〜C53及び第2コンデンサC54を所定期間並列に接続することにより、第2コンデンサC54の電圧を調整し、以下の式(11)に示すような出力電圧Vout(1)をアンプAMP50から出力する。なお、第1コンデンサC50及び第2コンデンサC54の容量はCa、第1コンデンサC51の容量は2×Ca、第1コンデンサC52の容量は4×Ca、第1コンデンサC53の容量は8×Caである。
Figure 2008016893

なお、上記式(11)では、第1ビットのデータに応じた電圧をV(D4k-3)とし、第2ビットのデータに応じた電圧をV(D4k-2)とし、第3ビットのデータに応じた電圧をV(D4k-1)とし、第4ビットのデータに応じた電圧をV(D4k)としている。
また、上記のようにスイッチSW68〜SW71を制御することによって行う第2コンデンサC54の電圧調整をp回繰り返した場合の出力電圧Vout(p)を、以下の式(12)に示す。
Figure 2008016893

以上のように、本実施形態における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶パネルに設けられた画素を駆動させるための駆動信号を出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置であり、液晶駆動回路は、入力されるmビットのデジタル信号を駆動信号としてのアナログ信号に変換するD/A変換回路を複数備えている。
そして、このD/A変換回路は、デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切るデータ変換部(パラレル−シリアル変換回路がその一例に相当)と、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、これらの第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、これらのスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、この第2コンデンサに保持される電圧をアナログ信号として出力する出力部と、n個のスイッチを制御して、n個の第1コンデンサと第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部とを備え、各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1を積算した値としている。
このように構成することにより、高階調のD/A変換回路において、低実装面積性、低消費電力性、高精度性を有しながら、D/A変換の高速動作を実現することができる。
なお、同時入力のビット数(区切りの単位)は、ソースドライバ回路11全体のバランスを考慮し、決定することによって、使用状況に応じた適切なD/A変換回路を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態における液晶表示装置の概略構成図である。 図1におけるソースドライバ回路の概略構成図である。 図2におけるソースドライバ回路を構成するD/A変換回路の回路ブロック図である。 図3のD/A変換回路における動作説明図である。 図3のD/A変換回路における動作説明図である。 図3のD/A変換回路における動作説明図である。 図3のD/A変換回路における動作説明図である。 本発明の一実施形態における他のD/A変換回路の回路ブロック図である。 本発明の一実施形態における別のD/A変換回路の回路ブロック図である。 従来の抵抗ラダー型D/A変換回路の回路ブロック図である。 従来のサイクリックD/A変換回路の原理図である。 従来のサイクリックD/A変換回路の回路ブロック図である。 図12のサイクリックD/A変換回路における動作説明図である。 図12のサイクリックD/A変換回路における動作説明図である。 図12のサイクリックD/A変換回路における動作説明図である。 図12のサイクリックD/A変換回路における動作説明図である。
符号の説明
1 液晶表示装置
2 液晶パネル
3 水平駆動回路
4 垂直駆動回路
5 インターフェイス回路
21 デコーダ回路
22 D/A変換回路ブロック
23 AMPブロック
31,41,51 パラレル−シリアル変換回路
32,33,42〜44,52〜55 ビット電圧生成器
34,45,56 制御部
C30,C31,C40〜C42,C50〜C53 第1コンデンサ
C32,C43,C54 第2コンデンサ
AMP30,AMP40,AMP50 アンプ

Claims (3)

  1. mビットのデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路において、
    前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、
    前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、
    前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、
    前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、
    前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、
    前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、
    前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1を積算した値とした
    ことを特徴とするD/A変換回路。
  2. 液晶パネルに設けられた画素を駆動させるための駆動信号を出力する液晶駆動回路において、
    入力されるmビットのデジタル信号を駆動信号としてのアナログ信号に変換するD/A変換回路を備え、
    前記D/A変換回路は、
    前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、
    前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、
    前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、
    前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、
    前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、
    前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、
    前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1を積算した値とした
    ことを特徴とする液晶駆動回路。
  3. 液晶表示パネルと、この液晶パネルに設けられた画素を駆動させるための駆動信号を出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
    前記液晶駆動回路は、入力されるmビットのデジタル信号を駆動信号としてのアナログ信号に変換するD/A変換回路を複数備え、
    前記D/A変換回路は、
    前記デジタル信号を最下位ビットから最上位ビットまでnビット(n≦m/2)毎の単位で区切り、このように区切られた各単位のnビットのデジタル信号を各ビット毎に第1電圧又は第2電圧に変換するビット電圧生成器と、
    前記ビット電圧生成器から出力される各ビット毎の電圧をそれぞれ保持するn個の第1コンデンサと、
    前記n個の第1コンデンサに一端がそれぞれ接続されたn個のスイッチと、
    前記n個のスイッチの他端が接続される第2コンデンサと、
    前記第2コンデンサに保持される電圧を前記アナログ信号として出力する出力部と、
    前記n個のスイッチを制御して、前記n個の第1コンデンサと前記第2コンデンサとを所定期間並列に接続して、第2コンデンサに保持する電圧を調整する制御部と、を備え、
    前記各単位におけるqビット目(qは、1以上でかつn以下の整数)に対応する第1コンデンサの容量値を、前記各単位における最下位ビットに対応する第1コンデンサの容量値に2q-1を積算した値とした
    ことを特徴とする液晶表示装置。
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