CN102045069B - 数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置 - Google Patents

数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置,以较少的参照电压数实现省面积及高精度的电压输出。该数据驱动器包括:正极参照电压产生电路;正极解码器,接受多个正极参照电压,根据输入的第1数字信号,从多个正极参照电压中选择输出第1至第n正极参照电压;第1放大器,接受第1至第n正极参照电压,输出正极灰度电压;负极参照电压产生电路;负极解码器,接受多个负极参照电压,根据输入的第2数字信号,选择输出第1至第n负极参照电压;第2放大器,接受第1至第n负极参照电压,输出负极灰度电压;和输出开关电路,根据控制信号对第1输出端子和第2输出端子直线连接或交叉连接到第1数据线和第2数据线进行切换。

Description

数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置
本申请为2007年10月31日提交的、申请号为200710167998.4的、发明名称为“数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种数字模拟转换电路、数据驱动器及使用其的显示装置。
背景技术
近来,液晶显示装置除了携带电话(移动电话、便携式电话)、笔记本PC、监视器之外,作为大画面液晶电视的需求也在增大。这些液晶显示装置利用可高精细显示的有源矩阵驱动方式的液晶显示装置。首先,参照图11大致说明有源矩阵驱动方式的液晶显示装置的典型结构。另外,在图11中,通过等效电路示意地表示与液晶显示部的一个像素连接的主要结构。
一般来说,有源矩阵驱动方式的液晶显示装置的显示部960,包括:将透明的像素电极964及薄膜晶体管(TFT)963配置成矩阵状的半导体基板(例如彩色SXGA面板的情况下为1280×3像素列×1024像素行);和在整个面形成有一个透明电极967的相对基板,使这两个基板相对并在其间封入有液晶。
通过扫描信号控制具有开关功能的TFT 963的导通/截止,TFT 963导通时,向像素电极964施加与图像数据信号对应的灰度信号电压,通过各像素电极964和相对基板电极967之间的电位差改变液晶的透过率,在TFT 963截止后,仍通过液晶电容965及辅助电容966将该电位差保持一定期间,从而显示图像。
在半导体基板上将数据线962和扫描线961布线为格子状(上述彩色SXGA面板的情况下,数据线为1280×3根,扫描线为1024根),其中数据线962传送向各像素电极964施加的多个电平电压(灰度信号电压),扫描线961传送扫描信号,扫描线961及数据线962通过在彼此的交叉部产生的电容、夹在相对基板电极之间的液晶电容等而成为大容量性负载。
另外,扫描信号由栅极驱动器970供给到扫描线961,此外由数据驱动器980经由数据线962向各像素电极964的供给灰度信号电压。此外栅极驱动器970及数据驱动器980由显示控制器950控制,由显示控制器950供给各自需要的时钟CLK、控制信号、电压源等,向数据驱动器980供给图像数据。目前图像数据中数字数据成为主流。
1画面的数据重写在1帧期间(通常约0.017秒)进行,在各扫描线中按照每个像素行(每行)依次选择,在选择期间内由各数据线供给灰度电压信号。
另外,栅极驱动器970供给至少二值的扫描信号即可,与之相对,数据驱动器980需要以与灰度数对应的多值电平的灰度电压信号驱动数据线。因此,数据驱动器980包括:将图像数据变换为模拟电压的解码器;和由输出放大器构成的数字模拟变换电路(DAC),上述输出放大器将上述模拟电压放大输出到数据线962。
此外,近期在液晶显示装置中,大型化以及多色化(多灰度化)逐步发展,在液晶电视机中需要从1680万色(RGB各8比特图像数据)增加到10亿色(RGB各10比特图像数据)。此外,在实现这种多灰度化的数据驱动器中,具备比液晶显示装置可显示的比特数(灰度数为2的比特数次方)还多2~3比特的线形电压输出的DAC(以后称为线性DAC)的装置也逐渐上市。通常的数据驱动器的DAC通过液晶的伽马特性而具有非线形的灰度/电压特性,但线性DAC具有灰度数为4~8倍的线形的灰度/电压特性。从多个线性输出电平中分配与伽马特性一致的灰度电压,从而可以实现显示。因此搭载线性DAC的数据驱动器,具有根据液晶的伽马特性将图像源的比特数据(例如10比特数据)转换成线性DAC的比特数据(例如12比特数据)的数据转换电路,可以针对不同液晶的伽马特性通过仅改变转换表来进行应对,因此可以作为通用驱动器来使用。
但是因比特数的增加,DAC的电路规模增加,随之数据驱动器LSI的芯片面积增加,导致成本增高。现有的DAC一般为从与显示灰度数相同数量的参照电压中由解码器选择与图像数据对应的一个电压、并由电压输出电路(voltage follower circuit)的构成(未图示),例如图像数据从8比特增加到10比特时,参照电压数变成4倍,电路规模变成4倍以上。使之为线性DAC时,电路规模进一步增加到其4~8倍。
用于抑制DAC面积相对于多比特化而增加的构成已经有多个提案。在下述专利文献1及专利文献2中提案了如下显示装置用的DAC构成:利用将两个参照电压内插(内分)输出为预定比率的运算放大器,将输入到DAC的参照电压数减少为显示灰度数的1/2或1/4,减少DAC面积。此外,作为专利文献1及专利文献2的根本的、大幅减少DAC面积的构成,在下述专利文献3中作为内插DAC被提案,实现其输出电压精度的提高的DAC构成在下述专利文献4中被提案。而且专利文献1~4的DAC省面积化的基本原理相同。以下以下述专利文献4为代表进行说明。
图12是表示在下述专利文献4中提案的DAC的构成的图。参照图12,该DAC包括:电阻串(resistor string)93,从第1至第(m+1)抽头输出电位彼此不同的第1至第(m+1)参照电压VR0~VRm;和解码器92,输入(m+1)个参照电压VR0~VRm,根据输入数据信号选择相邻的两个参照电压,并将上述选择的两个参照电压的一个分别输出到第1~第4解码器输出端子。解码器92由第1、第2、第3开关组构成。第1开关组,由第1端子与m个参照电压VR0~VR(m-1)的抽头连接、第2端子共同连接的m个开关S1a~Sma构成,从m个参照电压VR0~VR(m-1)选择一个参照电压Va,并输出到m个开关S1a~Sma的第2端子。另外,m个开关S1a~Sma的第2端子构成第1解码器输出端子。此外第2开关组,由第1端子与m个参照电压VR1~VRm的抽头连接、第2端子共同连接的m个开关S1b~Smb构成,选择与参照电压Va相邻的高位电平的参照电压Vb。此外第3开关组,由对第1开关组的第2端子及第2开关组的第2端子中的一个和第2~第4解码器输出端子的连接进行控制的切换开关SW1、SW2、SW3构成,选择参照电压Va、Vb中的一个,并输出到第2~第4解码器输出端子。此外图12的DAC包括以第1~第4解码器输出端子为输入的放大电路91。
放大电路91,具有分别以单独的电流源驱动的四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)。四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)的输出对,与电流反射镜电路(QL1、QL2)的输入输出对共同连接,进而四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)的输出信号,被差动输入到差动放大器901,并将输出电压Vout输出到输出端子。
四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)各自的输入对中的一个(第2输入),为与输出端子共同连接的反馈结构。
此外关于四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)的输入对的另一个(第1输入),差动对(Q0A、Q0B)的第1输入(Q0A的栅极)与输出参照电压Va的第1解码器输出端子连接,剩余的三个差动对(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)的第1输入(Q1A、Q2A、Q3A的栅极)分别与输出参照电压Va、Vb中的一个的第2~第4解码器输出端子连接。
图12的DAC大致如下动作。
首先,根据基于输入数据的高位比特信号的MSB(Most SignificantBit)子字(subword)解码器94的输出,接通第1及第2开关组(S1a、……Sma)、(S1b、……Smb)的第k个开关(Ska及Skb),将相邻的抽头的参照电压选择为Va、Vb,根据基于输入数据的低位比特信号的LSB(Least Significant Bit)子字解码器95的输出,进一步控制第3开关组(SW1、SW2、SW3)的开关的切换。
根据第3开关组(SW1、SW2、SW3)的选择条件,将针对参照电压Va、Vb以如下不同的比率内分的四个电平电压中的任一个输出到输出端子:
1对0(SW1、SW2、SW3全部选择Va);
1对3(SW1、SW2、SW3全部选择Vb);
1对1(SW1、SW2、SW3中的两个选择Vb,另外的一个选择Va);
3对1(SW1、SW2、SW3中的一个选择Vb,另外的两个选择Va)。
放大电路91的输出电压具有成为输入到晶体管Q0A、Q1A、Q2A、Q3A的栅极的电压V0A、V1A、V2A、V3A的平均值的特性:
Vout=(V0A+V1A+V2A+V3A)/4,这一点通过下述专利文献5可以知道,由此得到明确。
另外,为了将四个电平电压以高电压精度线性输出,需要上述四个差动对(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、(Q2A、Q2B)、(Q3A、Q3B)由相同尺寸的晶体管构成,驱动各差动对的电流源的电流也被恒定控制。
通过以上构成及开关控制,图12的DAC通过MSB及LSB子字可以总计输出4m个电平电压。使放大电路91的差动对为n个时,可以将n×m个电平电压输出到输出端子。
利用该DAC的原理时,即使液晶显示装置的图像数据的比特数大幅增加,也可以大幅减少DAC的电路规模即面积。
此外,在下述专利文献6中提案了减少DAC面积的其他构成。在专利文献6中,通过利用放大率比1大的放大电路,以低电压电路构成解码器,由此减少DAC面积。图13、图14是表示下述专利文献6所提案的放大电路的结构、和放大电路的输入输出特性的图。
图13(A)表示一般公知的正转放大电路的构成,在放大器910的非反转输入端(+)输入电压Vin,在反转输入端(-)与以串联方式连接在输出端子Vout和基准电压GND间的电阻RfA及R1A的连接点连接。输出电压Vout成为Vout=Vin×(1+RfA/R1A),放大器910可以根据电阻RfA及R1A的电阻比进行电压放大率比1大的电压输出。
图13(B)是表示利用图13(A)的正转放大电路时的点反转驱动中的输入输出特性的图。目前在大型液晶显示装置中,几乎都采用高画质驱动的点反转驱动。在点反转驱动中,液晶面板的相对基板电极的电压VCOM为恒定电压,数据驱动器需要对电压VCOM输出正负两个极性的灰度电压。因此,点反转驱动的数据驱动器的输出电路至少供给液晶施加电压(灰度电压和电压VCOM的电位差)的最大值的约2倍的电压差的两个电压源。在图13(B)中,应该由放大器910输出的电压/灰度特性在负极、正极分别为L93及L94时,分别对正极、负极根据电阻RfA及R1A的电阻比设定电压放大率,从而可以使输入电压Vin低电压化。即,可以将输入到放大器910的电压/灰度特性作为L91及L92,以低电压电路构成选择向放大器910的输入信号的解码器。由此,即使不改变构成解码器的元件数,也可以通过缩小元件尺寸来减少面积。
此外在图14(A)中表示以与图13(A)不同的构成,可以通过开关控制来切换为反转放大器和电压输出器的放大电路的构成。
图14(A)的切换开关SW1、SW2、SW3、SW4均与切换端子1连接时,向放大器920的非反转输入端(+)输入电压VE,反转输入端(-)与以串联方式连接在输出端子Vout和供给电压Vin的输入端子之间的电阻RfB及R1B的连接点连接。
此时的输出电压Vout成为
Vout=VE-(RfB/R1B)×(Vin-VE)
=VE+(RfB/R1B)×(VE-Vin),
放大器920可以根据电阻RfB及R1B的电阻比进行电压放大率比1大的电压输出。
另一方面,切换开关SW1、SW2、SW3、SW4均与切换端子2连接时,向放大器920的非反转输入端(+)输入电压Vin,反转输入端(-)与输出端子Vout连接。此时的输出电压Vout成为
Vout=Vin。
图14(B)是表示使用了图14(A)的放大电路时的点反转驱动中的输入输出特性的图。在图14(B)中,应该由放大器920输出的电压/灰度特性在负极、正极分别为L95及L96时,分别根据电阻RfB及R1B的电阻比设定正极时的电压放大率,从而可以使输入电压Vin低电压化。即,可以将输入到放大器920的电压/灰度特性作为L94,以低电压电路构成选择向放大器920的输入信号的解码器。由此,即使不改变构成解码器的元件数,也可以通过缩小元件尺寸来减少面积。另外L95及L96的伽马特性在负极、正极不同时,输入到放大器920的电压/灰度特性也按照各个极性而不同。
专利文献1:日本专利公开2000-183747号公报(图1、图2)
专利文献2:日本专利公开2002-43944号公报(图1、图2)
专利文献3:美国专利第5396245号说明书(图5)
专利文献4:美国专利第6246351号说明书(图2)
专利文献5:美国专利第4978959号说明书(第7段)
专利文献6:日本专利公开平11-184444号公报(图1、图4)
如上所述,图12的DAC在增加构成放大电路91的差动对的个数时,可以抑制参照电压数的增加,其结果可以抑制DAC面积的增加。例如构成线性12比特DAC时,为了作为与现有的8比特DAC同等的参照电压数以抑制解码器的面积增加,只要使放大电路91的差动对的数量为16个即可。差动对的数量越是增加,参照电压数越是减少,其结构可以大幅减少选择参照电压的解码器面积。
本发明人对具备(Q0A、Q0B)、(Q1A、Q1B)、……、(Q15A、Q 15B)(未图示)的16对差动对的放大电路91的输入输出特性进行模拟解析,其结果如图15所示。
图15(A)是表示灰度电平(横轴)和线性DAC输出电压(纵轴)的关系的图,在相邻的参照电压Va、Vb(第1开关组的输出电压和第2开关组的输出电压)之间存在16个灰度电平。
图15(B)是表示由放大电路91输出的参照电压Va、Vb间的16个灰度电平的输出误差特性的图。横轴是电压、纵轴是输出误差Vofc。是从放大电路91的输出电压Vout减去了如下式所示的输出期待值Vexp后的值。
Vofc=Vout-Vexp
Vexp=Va+L×(Vb-Va)/16
其中,L与内插Va和Vb的16个灰度对应,取L=0、1、2、……、15的值。另外,该输出误差Vofc是基于放大电路91的运算的输出误差,不包含由于起因于处理等的元件特性的波动而产生的误差。
根据图15(B),两个参照电压Va、Vb的内插输出电压的输出误差Vofc,具有在电压Va、Vb间的1/4及3/4附近绝对值极大(=ΔVofc)的特性。该结果与专利文献4的图4的结果特征一致。
根据本发明人的解析,新确认了图15(B)中的输出误差的极大值ΔVofc取决于参照电压Va、Vb的电压差(Vb-Va)。
其结构如图15(C)所示。图15(C)的横轴是参照电压Va、Vb的电压差(Vb-Va),在0~100mV波动。纵轴是输出误差的极大值ΔVofc。
如图15(C)所示,相对于电压差(Vb-Va)的增加,输出误差的极大值ΔVofc二次函数地增加。数值会根据电路设计条件而有所变化,但在电压差(Vb-Va)为100mV下,输出误差的极大值ΔVofc为数mV左右。
图15(B)及(C)的输出误差的特性,被推测起因于构成各差动对的晶体管的二次函数所记述的特性曲线。
然而,在液晶电视机等大画面液晶显示装置中,伴随高画质、多色化的需要,其数据驱动器被要求:供给的电压源间的电压差最大为18V、液晶施加电压的最大值约为8.6V。
例如进行10比特1024灰度显示时,通常的DAC的1LSB的平均为约8.4mV,但为了具有伽马特性,作为1LSB的最小值,例如要求3~4mV。此外在12比特的线性DAC中,1LSB约成为2.1mV。
在参照图15(A)~图15(C)说明的例子中,相邻的参照电压Va、Vb间存在16个灰度电平,因此12比特的线性DAC中相邻的参照电压的电压差约为34mV。此时的运算产生的输出误差为1mV以下,被认为非常小,但实际上还要加上因处理产生的元件偏差等,因此存在以下问题(第一问题):总计的输出误差超过1LSB(约2.2mV),容易产生输出误差的增大及灰度反转。
此外,在相邻的参照电压Va、Vb间存在32个灰度电平时,12比特的线性DAC中相邻的参照电压的电压差约为67mV,因运算产生的输出误差最低也有约2mV,成为无法忽视的电平。
此外图15(A)~图15(C)所示的结果是图12的放大电路91的差动对为16个的情况,但即使不这样大幅地增加差动对,也可以大幅减少参照电压数。
图12的放大电路91可以输出向差动对的非反转输入端输入的电压的平均值,因此也利用不相邻的参照电压由放大电路91进行运算输出,从而即使不大幅增加差动对的数量,也可以大幅减少参照电压数。但是,利用不相邻的参照电压时,输入到放大电路91的参照电压的电压差成为(Vb-Va)的整数倍,因运算产生的输出误差进一步增大,产生灰度反转等问题(第一问题)。因此,将因运算产生的输出误差Vofc抑制到足够小是很重要的。
另一方面,图13及图14的构成的情况下,即使不改变元件数,也可以通过缩小元件尺寸来减少DAC面积。但是,例如构成线性12比特DAC时,与现有的8比特DAC相比,参照电压数增加为16倍。即使作为低电压电路而大幅缩小了元件尺寸,参照电压线的数量(布线)仍然大幅增加。然而,布线和布线间隔的设计基准值通常是即使元件耐压变化也几乎不变,因此布线数显著增多时,布线数会决定DAC面积。即,存在布线数大幅增加的问题(第二问题)。
此外在图13及图14中,分别经由决定电压放大率的电阻R1A、RfA及电阻R1B、RfB,在正极及负极中分别从输出端子Vout向GND流过电流。特别是,在正极中,Vout和GND的电位差大于液晶施加电压的最大值,存在耗电大的问题(第三问题)。
此外在图14(A)中,电阻R1B、RfB串联地与开关SW1、SW4连接,因此存在如下问题(第四问题):由于开关的接通电阻,电压放大率容易变化,输出电压精度降低。
进而在图14(A)的切换开关SW1~SW4与切换端子1连接的构成中,存在以下问题(第五问题):供给输入信号Vin的外部电路需要电流驱动能力,无法以简单的电路构成外部电路。
发明内容
本申请所公开的发明,为了解决上述问题而大致具有以下构成。
本发明的一个方式(侧面)涉及的数据驱动器,其特征在于,包括:正极参照电压产生电路,产生多个正极参照电压;正极解码器,接受上述多个正极参照电压,根据输入的第1数字信号,从上述多个正极参照电压中选择输出第1至第n正极参照电压,其中n为2以上的整数;第1放大器,接受上述第1至第n正极参照电压,从第1输出端子输出正极灰度电压;负极参照电压产生电路,产生多个负极参照电压;负极解码器,接受上述多个负极参照电压,根据输入的第2数字信号,从上述多个负极参照电压中选择输出第1至第n负极参照电压,其中n为2以上的整数;第2放大器,接受上述第1至第n负极参照电压,从第2输出端子输出负极灰度电压;和输出开关电路,能够根据控制信号对上述第1输出端子和上述第2输出端子直线连接或交叉连接到第1数据线和第2数据线进行切换,上述第1放大器从上述第1输出端子输出如下的电压:通过大于1的第1电压放大率对从上述正极解码器输出的上述第1至第n正极参照电压加权平均得到的值进行放大而得到的电压,上述第2放大器从上述第2输出端子输出如下的电压:通过大于1的第2电压放大率对从上述负极解码器输出的上述第1至第n负极参照电压加权平均得到的值进行放大而得到的电压。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,上述第1放大器输出如下电压:将从上述第1至第n正极参照电压的平均值减去第1电压值而得到的值与上述第1电压放大率相乘,进一步加上了上述第1电压值的值的电压,上述第2放大器输出如下电压:将从上述第1至第n负极参照电压的平均值减去第2电压值而得到的值与上述第2电压放大率相乘,进一步加上了上述第2电压值的值的电压。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,向上述第1放大器及第2放大器分别供给高位侧电压源和低位侧电压源,作为驱动电压源,对于施加于液晶面板的相对基板电极的、上述高位侧电压源与上述低位侧电压源之间的电压VCOM,上述第1放大器的输出电压范围是上述电压VCOM与上述高位侧电压源之间的电压范围,与上述第1放大器的输入电压范围对应的上述多个正极参照电压的电压范围被设定为,比上述第1放大器的输出电压范围窄且靠近上述高位侧电压源,上述第2放大器的输出电压范围是上述电压VCOM与上述低位侧电压源之间的电压范围,与上述第2放大器的输入电压范围对应的上述多个负极参照电压的电压范围被设定为,比上述第2放大器的输出电压范围窄且靠近上述低位侧电压源。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,向上述第1放大器供给基准电压源和比上述基准电压源电位高的高位侧电压源,作为驱动电压源,向上述第2放大器供给上述基准电压源和比上述基准电压源电位低的低位侧电压源,作为驱动电压源,上述第1放大器的输出电压范围是上述高位侧电压源与上述基准电压源之间的电压范围,与上述第1放大器的输入电压范围对应的上述多个正极参照电压的电压范围被设定为,比上述第1放大器的输出电压范围窄且靠近上述基准电压源,上述第2放大器的输出电压范围是上述低位侧电压源与上述基准电压源之间的电压范围,与上述第2放大器的输入电压范围对应的上述多个负极参照电压的电压范围被设定为,比上述第2放大器的输出电压范围窄且靠近上述基准电压源。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,向上述正极解码器供给提供第1电压(VCC4)的电压源和上述基准电压源,上述第1电压(VCC4)在上述基准电压源与上述高位侧电压源之间,向上述负极解码器供给提供第2电压(VCC3)的电压源和上述基准电压源,上述第2电压(VCC3)在上述基准电压源与上述低位侧电压源之间,上述正极解码器由与上述基准电压源和供给上述第1电压(VCC4)的电压源的电压差对应的低电压元件构成,上述负极解码器由与上述基准电压源和供给上述第2电压(VCC3)的电压源的电压差对应的低电压元件构成。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,上述第1放大器具有:正极放大电路,其包括第1至第n正极差动电路和第1放大级,上述第1至第n正极差动电路的输入对的第1输入分别与上述正极解码器的上述第1至第n输出端连接,上述第1放大级接受上述第1至第n正极差动电路的输出电流,进行电流电压转换及放大,由上述第1输出端子输出正极灰度电压;和正极放大率控制部,连接在上述第1输出端子和上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间,将上述正极放大电路的电压放大率控制成上述第1电压放大率,上述第2放大器具有:负极放大电路,包括第1至第n负极差动电路和第2放大级,其中上述第1至第n负极差动电路的输入对的第1输入分别与上述负极解码器的上述第1至第n输出端连接,上述第2放大级接受上述第1至第n负极差动电路的输出电流,进行电流电压转换及放大,由上述第2输出端子输出上述负极灰度电压;和负极放大率控制部,连接在上述第2输出端子和上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间,将上述负极放大电路的电压放大率控制成上述第2电压放大率,上述正极差动电路的导电型和上述负极差动电路的导电型为相反导电型。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,上述正极放大率控制部包括:第1电阻元件,连接在上述第1输出端子、和上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间;和第2电阻元件,连接在上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入和第1电压源之间,上述负极放大率控制部包括:第3电阻元件,连接在上述第2输出端子、和上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间;和第4电阻元件,连接在上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入和第2电压源之间。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,上述正极参照电压产生电路具有输出上述多个正极参照电压的正极电阻串,上述负极参照电压产生电路具有输出上述多个负极参照电压的负极电阻串,上述正极解码器,具有第1开关组,接受作为来自上述正极电阻串的输出的上述多个正极参照电压,并从上述多个正极参照电压中根据上述第1数字信号的预定比特位置的值选择第1及第2正极参照电压,选择的上述第1正极参照电压固定地从上述正极解码器的至少一个输出端输出,还具有第1切换开关,分别对上述正极解码器的n个输出端中、上述至少一个输出端以外的输出端,根据上述第1数字信号的其他的预定比特位置的值,选择并输出上述第1及第2正极参照电压中的一个,上述负极解码器,具有第2开关组,接受作为来自上述负极电阻串的输出的上述多个负极参照电压,并从上述多个负极参照电压中根据上述第2数字信号的预定比特位置的值选择第1及第2负极参照电压,选择的上述第1负极参照电压固定地从上述负极解码器的至少一个输出端输出,还具有第2切换开关,分别对上述负极解码器的n个输出端中、上述至少一个输出端以外的输出端,根据上述第2数字信号的其他的预定比特位置的值,选择并输出上述第1及第2负极参照电压中的一个。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,上述正极参照电压产生电路具有正极电阻串,其从第1至第(m+1)抽头输出(m+1)个正极参照电压,其中m为2以上的整数,上述负极参照电压产生电路具有负极电阻串,从第1至第(m+1)抽头输出(m+1)个负极参照电压,其中m为2以上的整数,上述正极解码器具有:由m个开关构成的第1正极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述正极电阻串的第1抽头至第m抽头连接,并根据上述第1数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第1正极参照电压(Va(+)),其中m为2以上的整数;由m个开关构成的第2正极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述正极电阻串的第2抽头至第(m+1)抽头连接,并根据上述第1数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第2正极参照电压(Vb(+));和(n-1)个正极切换开关,根据上述第1数字信号的其他的预定比特位置的值,切换输出上述第1正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第1正极参照电压(Va(+))、和上述第2正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第2正极参照电压(Vb(+))中的一个,其中n为2以上的整数,上述第1正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点构成上述正极解码器的第1输出端,(n-1)个上述正极切换开关的输出分别构成上述正极解码器的第2至第n输出端,在上述正极解码器的上述第1至第n输出端,分别连接有构成第1至第n上述正极差动电路的输入对的第1输入的非反转输入端,上述负极解码器具有:由m个开关构成的第1负极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述负极电阻串的第1抽头至第m抽头连接,并根据上述第2数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第1负极参照电压(Va(-)),其中m为2以上的整数;由m个开关构成的第2负极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述负极电阻串的第2抽头至第(m+1)抽头连接,并根据上述第2数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第2负极参照电压(Vb(-));和(n-1)个负极切换开关,根据上述第2数字信号的其他的预定比特位置的值,切换输出上述第1负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第1负极参照电压(Va(-))、和上述第2负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第2负极参照电压(Vb(-))中的一个,其中n为2以上的整数,上述第1负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点构成上述负极解码器的第1输出端,(n-1)个上述负极切换开关的输出分别构成上述负极解码器的第2至第n输出端,在上述负极解码器的上述第1至第n输出端,分别连接有构成第1至第n上述负极差动电路的输入对的第1输入的非反转输入端。
在本发明的数据驱动器中,优选的是,在上述第1放大器中,上述第1至第n正极差动电路具有分别由各自对应的多个电流源驱动的第1至第n正极差动对,上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出之间共同连接,第2输出之间共同连接,上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出之间的共同连接点与第1反射镜的输入端或输出端的一方连接,上述第1至第n正极差动对的输出对的第2输出之间的共同连接点与第1反射镜的输入端或输出端的另一方连接,上述正极放大电路的上述第1放大级具有第1放大部,该第1放大部的输入端与上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出和上述第1负载电路的连接节点、及上述第1至第n正极差动对的输出对的第2输出和上述第1负载电路的连接节点中的至少一个连接,输出端与上述第1输出端子连接,在上述第2放大器中,上述第1至第n负极差动电路具有分别由各自对应的多个电流源驱动的第1至第n负极差动对,上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出之间共同连接,第2输出之间共同连接,上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出之间的共同连接点与第2反射镜的输入端或输出端的一方连接,上述第1至第n负极差动对的输出对的第2输出之间的共同连接点与第2反射镜的输入端或输出端的另一方连接,上述负极放大电路的上述第2放大级具有第2放大部,该第2放大部的输入端与上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出和上述第2负载电路的连接节点、及上述第1至第n负极差动对的输出对的第2输出和上述第2负载电路的连接节点中的至少一个连接,输出端与上述第2输出端子连接。
根据本发明,提供一种具有上述数据驱动器的显示装置。
此外根据本发明,即使加上元件偏差引起的输出误差的要因,也可以防止作为现有技术中的问题的灰度反转的产生。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的DAC的构成的图。
图2是表示本发明一个实施例的DAC的构成的图。
图3是表示图1、图2的DAC的输入输出特性的图。
图4是表示图1、图2的DAC的放大电路的实施例的构成的一例的图。
图5是表示图1、图2的DAC的放大电路的实施例的构成的另一例的图。
图6是表示图1、图2的DAC适用于液晶驱动用的数据驱动器的实施例的构成的一例的图。
图7是表示图6的数据驱动器的输入输出特性的图。
图8是表示图1、图2的DAC适用于液晶驱动用的数据驱动器的实施例的构成的另一例的图。
图9是表示图8的数据驱动器的输入输出特性的图。
图10是表示具备图6或图8的DAC的点反转驱动用数据驱动器的构成的图。
图11是以等效电路表示液晶显示部的图。
图12是表示专利文献4所公开的DAC的构成的图。
图13是表示专利文献6所公开的放大电路的构成和输入输出特性的图。
图14是表示专利文献6所公开的放大电路的构成和输入输出特性的图。
图15是表示本发明人进行的、图12的放大电路的输入输出特性的模拟结果的图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明上述本发明。
图1是表示本发明第一实施方式的数字模拟转换电路(DAC)的构成的图。参照图1,该DAC包括:参照电压产生电路13,向两端供给电压VG1、VG2,由从各抽头输出彼此不同的(m+1)个参照电压VR0~VRm的电阻串构成;解码器12,根据输入的数字信号,从(m+1)个参照电压VR0~VRm中包含重复而选择n个参照电压,并作为参照电压V1~Vn输出到端子N11-1~N11-n;和放大电路11,根据n个参照电压V1~Vn,将输出电压Vout放大输出到输出端子N10。
放大电路11包括:n个差动部(差动电路)111-1~111-n,将n个参照电压V1~Vn输入到输入对的第1端子(非反转输入端子);放大部110,对各差动部111-1~111-n的输出电流进行相加(加权相加),进行电流电压转换及放大作用;以及放大率控制部112,连接在共同连接的n个差动部111-1~111-n的第2端子(反转输入端子)N12和输出端子N10之间。放大率控制部112根据端子N12的电压,将放大输出到输出端子10的电压的放大率设定为比1大的预定的放大率。
放大率控制部112由连接在端子N12和输出端子N10之间的电阻(反馈电阻)Rf、和连接在端子N12和电源VSS之间的电阻R1构成。另外,电阻R1、Rf取零以外的值。
放大电路11的输出电压Vout成为下式(1)。
Vout=(1+Rf/R1)×{(V1+V2+…+Vn)/n-VSS}+VSS  ……(1)
公式(1)成为如下值:将n个电压V1~Vn的平均值{(V1+V2+…+Vn)/n}和电源VSS的电压差、与电压放大率(1+Rf/R1)相乘,并进一步与电压源VSS相加。
例如Rf=R1、VSS=GND时,Vout成为
Vout=2×(V1+V2+…+Vn)/n,
输出n个电压V1~Vn的平均值的2倍(电压放大率为2)的电压。
即,放大电路11对于n个电压V1~Vn的输入范围,可以通过由放大率控制部112控制为比1大的电压放大率,来扩大输出范围。
换言之,在输出范围确定的情况下,可以缩小n个电压V1~Vn的输入范围,可以缩小参照电压VR0~VRm的电压范围。
这样一来,在本实施方式的DAC中,具备多个差动部,可以减少参照电压数,并且可以使各个参照电压的电压范围低电压化。
其结果,可以缩小构成解码器12的晶体管的元件尺寸,并且可以减少布线数,实现省面积化。
此外图15(C)所示的由运算产生的输出误差相对于参照电压间的电位差的依赖性,在由放大部110进行电流相加及电流电压转换时产生,但在图1所示的本实施方式的DAC中,由于运算的参照电压间的电位差非常小,因此由放大部110的运算产生的输出误差成分非常小。因此,即使加上因元件偏差产生的输出误差的主要原因,也可以防止图12的构成中产生的灰度反转的问题。即,如上所述在图15所示的例子中,相对于现有例的图12的两个参照电压的电压差(Vb-Va),输出误差Vofc的极大值ΔVofc二次函数地增加,但根据本实施方式,具有与图12相同的输出范围的情况下,两个参照电压的电压差(Vb-Va)与现有例相比缩小为(1+Rf/R1)的倒数倍,例如Rf=R1、VSS=GND的情况下,成为1/2,输出误差Vofc的极大值ΔVofc减小到现有例的约1/4。
在本实施方式中,输出电压Vout相对于放大部110进行的电流/电压转换,成为以恒定的电压放大率放大后的电压,但与图12的现有DAC相比可以实现特别高的电压精度。
此外,作为包含重复的n个参照电压V1~Vn,利用相邻以外的参照电压在放大电路11中进行运算输出时,参照电压整体的电压范围缩小,因此与相邻参照电压时同样地,可以进行高精度的电压输出,不用大幅增加差动对的个数,就可以大幅减少参照电压数。
此外,放大电路11的输入阻抗高,因此参照电压产生电路13可以由电阻串这种简单的电路构成。
实施例
图2是表示本发明第一实施例的数字模拟转换电路(DAC)的构成的图,是具备作为输入到放大电路11的参照电压V1~Vn而选择相邻的两个参照电压的解码器的DAC。参照图2,该DAC使用了图12的现有DAC的解码器92作为解码器12。以下对解码器12进行说明。
图2的解码器12包括:第1开关组,由S1a~Sma这m个开关构成,该m个开关的第1端子分别与电阻串13的m个输出参照电压VR0~VRm-1的第1个~第m个抽头连接,第2端子(输出端)共同连接,上述第1开关组根据来自MSB子字解码器14的输出,在上述m个开关的第2端子从m个参照电压VR0~VRm-1中选择一个参照电压Va;
第2开关组,由S1b~Smb这m个开关构成,该m个开关的第1端子分别与电阻串13的m个输出参照电压VR1~VRm的第2个~第(m+1)个抽头连接,第2端子(输出端)共同连接,上述第2开关组根据来自MSB子字解码器14的输出,选择与参照电压Va相邻的电平的参照电压Vb;和
第3开关组,由(n-1)个切换开关SW1、SW2、…、SW(n-1)构成,该切换开关根据来自LSB子字解码器15的输出,选择第1开关组的共同连接的第2端子的连接节点的参照电压Va、和第2开关组的共同连接的第2端子的连接节点的参照电压Vb中的一个。
第1开关组S1a~Sma、第2开关组S1b~Smb的接通/断开控制,通过来自基于输入数字信号的高位侧比特的MSB子字解码器14的输出来控制。第3开关组通过来自基于输入数字信号的低位侧比特的LSB子字解码器15的输出来控制。另外,MSB子字解码器14、LSB子字解码器15分别与图12的MSB子字解码器94、LSB子字解码器95相同构成。
放大电路11的输入端子N11-1与第1开关组S1a~Sma的共同连接的第2端子的输出节点连接,作为参照电压V1将参照电压Va输入到放大电路11。
此外,放大电路11的输入端子N11-2、…、N11-n分别与第3开关组的切换开关SW1、SW2、…、SW(n-1)的输出端连接,作为参照电压V2、…、Vn将选择的参照电压Va或Vb输入到放大电路11。另外在图2中,放大电路11的输入端子11-1与第1开关组S1a~Sma的共同连接的输出节点连接,但也可以与第2开关组S1b~Smb的共同连接的输出节点连接。此时,作为电压V1将参照电压Vb输入到放大电路11。
图2的放大电路11与图1所示的构成同样,包括:n个差动部(差动电路)111-1~111-n,将n个参照电压V1~Vn输入到输入对的第1端子(非反转输入端子);放大部110,对各差动部111-1~111-n的输出电流进行相加,进行电流电压转换及放大作用;以及放大率控制部112,连接在共同连接的n个差动部111-1~111-n的第2端子(反转输入端子)N12和输出端子N10之间,控制为比1大的预定的放大率。放大率控制部112由连接在端子N12和输出端子N10之间的电阻(反馈电阻)Rf、和连接在端子N12和电源VSS之间的电阻R1构成。
以下对本实施例的DAC的动作进行说明。
首先,根据基于输入数据的高位比特信号的MSB(Most SignificantBit)子字解码器14的输出,将第1及第2开关组(S1a…Sma)、(S1b…Smb)的第k个开关(Ska及Skb)接通,选择相邻的抽头的参照电压作为Va、Vb。此时向端子N11-1输出参照电压Va。此外,根据基于输入数据的下位比特信号的LSB(Least Significant Bit)子字解码器15的输出,控制第3开关组(SW1、SW2、…、SW(n-1))的开关的切换,将参照电压Va或Vb输出到端子N11-1~N11-n。
图2的DAC选择Va或Vb作为n个参照电压V1~Vn。例如作为参照电压V1~Vn选择(n-L)个(其中L=0、1、2、…、n-1)参照电压Va和L个参照电压Vb时,放大电路11的输出电压Vout成为在公式(1)中输入了Va、Vb的以下公式(2)。
Vout=(1+Rf/R1)×{((n-L)·Va+L·Vb)/n-VSS}+VSS
=(1+Rf/R1)×{(Va+L·(Vb-Va)/n)-VSS}+VSS  ……(2)
通过公式(2),放大电路11的输出电压Vout成为如下值:将对参照电压Va、Vb进行了n等分的n个电平电压和电源VSS的电压差、与电压放大率(1+Rf/R1)相乘,并进一步与电压源VSS相加。
图2的DAC通过具备n个差动部111-1~111-n,可以将由电阻串13生成的参照电压数减少为输出电平数的1/n。此外,以比1大的电压放大率进行放大,因此可以相对于输出范围将各参照电压低电压化。
由此可以缩小构成解码器12的晶体管的元件尺寸,并且可以减少布线数,实现省面积化。
此外,相邻的参照电压的电位差非常小,因此可以进行输出电压非常小的、高精度的电压输出。
图3是表示图1及图2的DAC的输入输出特性的图。图3(A)表示相对于输出电平具有线形的电压特性的线性DAC的输入输出特性,图3(B)表示相对于输出电平具有非线形的电压特性的DAC的输入输出特性。
图3(A)表示参照电压VR0~VRm的输入特性L01、和输出电压Vout的输出特性L02。横轴是电平、纵轴是电压。参照电压数比输出电平数少,因此L01是与离散的输出电平对应的值的特性。从L01到L02的电压放大率由放大率控制部112确定。具体地说,由图1及图2的电阻R1、Rf的电阻比来确定。
比较图3(A)和图15(A)(相同的比例),两者的输出特性(L02和L90)相同时,图3(A)的输入特性L01的输入范围与图15(A)的输入范围相比足够小,可以进行选择参照电压的解码器12的低电压化。
此外,任意的相邻参照电压Va、Vb的电位差也足够小,相对于图15(C)的因运算引起的输出误差特性,可以进行非常高精度的电压输出。
同样,在图3(B)中也表示了参照电压VR0~VRm的输入特性L11、和输出电压Vout的输出特性L12。横轴是电平、纵轴是电压。在图3(B)中从L11到L12的电压放大率由放大率控制部112确定。输出特性L12通过坡度不同的线性输出区间的集合体实现非线形特性。
在图3(B)时也与图3(A)同样地,输入特性L11的输入范围非常小,可以实现选择参照电压的解码器12的低电压化。并且,可以输出精度非常高的电压。
图4、图5是表示图1及图2的DAC的放大电路11的具体构成的一例的图。
参照图4,该放大电路具有分别由一端与低位侧电压源VSS连接的电流源驱动的、由Nch晶体管构成的第1~第n差动对(M11、M21)、(M12、M22)……(M1n、M2n),第1~第n差动对的输出对的第1输出之间、第2输出之间分别共同连接。在共同连接的第1~第n差动对的输出对和高位侧电压源VDD之间,连接构成差动对的负载电路的电流反射镜(M10、M20)。在电流反射镜的输出端(晶体管M10的漏极)和输出端子N21之间连接放大部210。在输出端子N21和高位侧电压源VDD之间,作为放大率控制部以串联方式连接电阻R11、Rf1。将输入电压V11、V12、…、V1n分别输入到第1~第n差动对的输入对的第1端子(晶体管M11、M12、…、M1n的栅极),第1~第n差动对的输入对的第2端子(晶体管M21、M22、…、M2n的栅极)与电阻R11、Rf1的连接点N22共同连接。
另外,作为放大部210的最简单的构成,可以由以下部件构成:充电晶体管,连接在高位侧电压源VDD和输出端子N21之间,在栅极连接有电流反射镜的输出端(M10的漏极);和放电元件,连接在低位侧电压源VSS和输出端子N21之间。
此外,在放大率控制部的电阻R11、Rf1不连接开关等,而固定连接。
图4的放大电路的输出电压Vout如下式所示。
Vout=(1+Rf1/R11)×{(V11+V12+…+V1n)/n-VDD}+VDD    …(3)
公式(3)成为如下值:将n个电压V11~V1n的平均值{(V11+V12+…+V1n)/n}和高位侧电压源VDD的电压差、与电压放大率(1+Rf1/R11)相乘,并进一步与电压源VDD相加。
在该构成中,相对于输出电压Vout的输出范围,输入范围成为高位侧电压源VDD。图4的放大电路可以用作点反转驱动的正极放大器。另外,在图4中放大电路210可以由在构成电流反射镜的Pch晶体管M10、M20的漏极连接有差动输入对的差动放大器构成。此时,差动放大器210的反转输入端与电流反射镜的输出端(M10的漏极)连接,非反转输入端与电流反射镜的输入端(M20的漏极)连接。
图5表示由Pch晶体管构成图4的差动对。即,具有分别由一端与高位侧电压源VDD连接的电流源驱动的、由Pch晶体管构成的第1~第n差动对(M31、M41)、(M32、M42)、…、(M3n、M4n),第1~第n差动对的输出对的第1输出之间、第2输出之间分别共同连接。在共同连接的各差动对的输出对和低位侧电压源VSS之间,连接构成差动对的负载电路的电路反射镜(M30、M40)。在电流反射镜的输出端(晶体管M30的漏极)和输出端子N31之间连接放大部310。在输出端子N31和低位侧电压源VSS之间,作为放大率控制部以串联方式连接电阻R12、Rf2。将n个输入电压V21、V22、…、V2n分别输入到各差动对的输入对的第1端子(晶体管M31、M32、…、M3n的栅极),各差动对的输入对的第2端子(晶体管M41、M42、…、M4n的栅极)与电阻R12、Rf2的连接点N32共同连接。另外,作为放大部310的最简单的构成,可以由以下部件构成:放电晶体管,连接在低位侧电压源VSS和输出端子N31之间,在栅极连接有电流反射镜的输入端(M30的漏极);和充电元件,连接在高位侧电压源VDD和输出端子N31之间。此外,在放大率控制部的电阻R12、Rf2不连接开关等,而固定连接。
图5的放大电路的输出电压Vout如下式所示。
Vout=(1+Rf2/R12)×{(V21+V22+…+V2n)/n-VSS}+VSS  …(4)
公式(4)成为如下值:将n个电压V21~V2n的平均值{(V21+V22+…+V2n)/n}和低位侧电压源VSS的电压差、与电压放大率(1+Rf2/R12)相乘,并进一步与电压源VSS相加。
在该构成中,相对于输出电压Vout的输出范围,输入范围成为低位侧电压源VSS。图5的放大电路可以用作点反转驱动的数据驱动器的负极放大器。另外,在图5中放大部310可以由在构成电流反射镜的Nch晶体管M30、M40的漏极连接有差动输入对的差动放大器构成。此时,差动放大器310的反转输入端与电流反射镜的输出端(M30的漏极)连接,非反转输入端与电流反射镜的输入端(M40的漏极)连接。
图6是表示将图1或图2的DAC适用于液晶驱动用的数据驱动器的实施例的图。
图6是表示进行点反转驱动的数据驱动器的2输出分的DAC构成的图。在点反转驱动中,在图11的显示面板960中,相邻的数据线(962)的电压极性,相对于相对基板电极电压VCOM分别为正极及负极。
在图6中,相邻的2根数据线与图6的驱动器输出端子P1、P2连接。
参照图6,正极参照电压产生电路23输入电压VG1(+)、VG2(+),输出(m+1)个参照电压VR0(+)~VRm(+)。
正极解码器22根据输入的第1图像数字数据,从(m+1)个参照电压VR0(+)~VRm(+)中包含重复地选择n个电压,并作为正极参照电压V1(+)~Vn(+)输出。
正极放大器21根据n个正极参照电压V1(+)~Vn(+),向放大器输出端子N41放大输出正极灰度电压Vout1。
负极参照电压产生电路33输入电压VG1(-)、VG2(-),输出(m+1)个参照电压VR0(-)~VRm(-)。
负极解码器32根据输入的第2图像数字数据,从(m+1)个参照电压VR0(-)~VRm(-)中包含重复地选择n个电压,并作为负极参照电压V1(-)~Vn(-)输出。负极放大器31根据n个负极参照电压V1(-)~Vn(-),向放大器输出端子N51放大输出负极灰度电压Vout2。
输出开关电路60具备由控制信号S1、S2控制的开关60-1、60-2、60-3、60-4,由控制信号S1控制的开关60-1、60-2接通时,分别连接放大器输出端子N41、N51和驱动器输出端子P1、P2,向驱动器输出端子P1、P2分别输出正极放大器21及负极放大器31的输出电压Vout1、Vout2。此外由控制信号S2控制的开关60-3、60-4接通时,分别连接放大器输出端子N41、N51和驱动器输出端子P2、P1,向驱动器输出端子P2、P1分别输出正极放大器21及负极放大器31的输出电压Vout1、Vout2。
图7是表示图6的数据驱动器的输入输出特性的图。图7(A)表示相对于灰度电平具有线形的电压特性的线性DAC的输入输出特性,图7(B)表示相对于灰度电平具有因液晶的伽马特性引起的非线形的电压特性的DAC输入输出特性。
在图7(A)中表示了正极参照电压VR0(+)~VRm(+)的输入特性L21、正极放大器21的输出电压Vout1的输出特性L22、以及负极参照电压VR0(-)~VRm(-)的输入特性L31、负极放大器31的输出电压Vout2的输出特性L32。参照电压的数量比灰度数少,因此L21及L31是与离散的灰度对应的值的特性。
从L21到L22、以及从L31到L32的电压放大率,由正极放大器21及负极放大器31的各自的放大率控制部确定。
同样,在图7(B)中表示了正极参照电压VR0(+)~VRm(+)的输入特性L23、正极放大器21的输出电压Vout1的输出特性L24、以及负极参照电压VR0(-)~VRm(-)的输入特性L33、负极放大器31的输出电压Vout2的输出特性L34。输出特性L24及L34通过坡度不同的线性输出区间的集合体而实现非线形特性。
图6的正极放大器21及负极放大器31可以分别使用图4及图5的放大电路。正极放大器21可以将图4的放大电路的n个输入电压V11~V1n及输出电压Vout切换为正极参照电压V1(+)~Vn(+)及正极灰度电压Vout1,负极放大器31可以将图5的放大电路的n个输入电压V21~V2n及输出电压Vout切换为负极参照电压V1(-)~Vn(-)及负极灰度电压Vout2。
正极放大器21的输入范围成为比输出范围(VCOM~VDD)靠近高位侧电压源VDD的窄范围(VCC2~VDD),负极放大器31的输入范围成为比输出范围(VSS~VCOM)靠近低位侧电压源VSS的窄范围(VSS~VCC1)。输入范围比输出范围小,因此正极放大器21及负极放大器31的差动部可以仅用一个极性的差动对驱动各自的输出范围。
此外,准备电压源VCOM,正极放大器21可以将图4的放大电路的电源VSS切换为电压源VCOM,负极放大器31可以将图5的电源VDD切换为电压源VCOM。
此外,作为电源电压可以供给电压VCC1、VCC2。此时,正极解码器22及负极解码器32可以由尺寸小的低电压元件构成。
接下来对图6所示的本实施例的DAC的耗电进行说明。
在图13(A)及图14(A)的放大电路的构成中,输出正极灰度电压时,在输出端子和GND间的电阻RfA、R1A及电阻RfB、R1B分别流过电流,该电流与输出端子和GND间的电压差成比例。因此,设定电压放大率的电阻的耗电,与输出端子和GND间的电压差的乘方成比例。在图13(A)及图14(A)的放大电路中存在以下问题:输出正极灰度电压时的输出端子和GND间的电压差比液晶施加电压(灰度电压和相对基板电极电压的电位差)的最大值大,包含设定电压放大率的电阻的放大电路整体的耗电大。
与之相对,在图6的DAC的构成中,构成正极放大器21的图4的放大电路的放大率控制部(Rf1、R11),在输出端子N21(图6的N41)和高位侧电压源VDD之间以串联方式设置两个电阻Rf1、R11;构成负极放大器31的图5的放大电路的放大率控制部(Rf2、R12),在输出端子N31(图6的N51)和低位侧电压源VSS之间以串联方式设置两个电阻Rf2、R12。
在图6的DAC中,也在图4的放大电路的输出端子N21(图6的N41)和高位侧电压源VDD之间的电阻Rf1、R11、及图5的放大电路的输出端子N31(图6的N51)和低位侧电压源VSS之间的电阻Rf2、R12分别流过电流,在各自的放大率控制部(Rf1、R11)及(Rf2、R12)的耗电,与输出端子(N21、N31)和电压源(VDD、VSS)之间的电压差的乘方成比例。但是,在图6的DAC中,输出端子(N21、N31)和电压源(VDD、VSS)之间的电压差总是比液晶施加电压的最大值小,因此与图13(A)及图14(A)相比可以降低耗电。
图8是表示将图1或图2的DAC适用于液晶驱动用的数据驱动器的其他实施例的构成的图,是表示进行点反转驱动的数据驱动器的2输出分的DAC构成的图。
参照图8,正极参照电压产生电路43输入电压VG1(+)、VG2(+),输出(m+1)个参照电压VR0(+)~VRm(+)。
正极解码器42根据输入的第1图像数字数据,从(m+1)个参照电压VR0(+)~VRm(+)中包含重复而选择n个电压,并作为正极参照电压V1(+)~Vn(+)输出。
正极放大器41根据n个正极参照电压V1(+)~Vn(+),向放大器输出端子N42放大输出正极灰度电压Vout3。
负极参照电压产生电路53输入电压VG1(-)、VG2(-),输出(m+1)个参照电压VR0(-)~VRm(-)。
负极解码器52根据输入的第2图像数字数据,从(m+1)个参照电压VR0(-)~VRm(-)中包含重复而选择n个电压(其中n为(m+1)以下),并作为负极参照电压V1(-)~Vn(-)输出。
负极放大器51根据n个正极参照电压V1(-)~Vn(-),向放大器输出端子N52放大输出负极灰度电压Vout4。
输出开关电路60为与图6同样的构成,通过控制信号S1、S2将正极放大器41及负极放大器51的输出电压Vout3、Vout4切换为驱动器输出端子P1、P2并输出。
图9是表示图8的数据驱动器的输入输出特性的图。图9(A)表示相对于灰度电平具有线形的电压特性的线性DAC的输入输出特性,图9(B)表示相对于灰度电平具有因液晶的伽马特性引起的非线形的电压特性的DAC的输入输出特性。
在图9(A)中,表示了正极参照电压VR0(+)~VRm(+)的输入特性L41、正极放大器41的输出电压Vout3的输出特性L42、以及负极参照电压VR0(-)~VRm(-)的输入特性L51、负极放大器51的输出电压Vout4的输出特性L52。参照电压的数量比灰度数少,因此L41及L51是与离散的灰度对应的值的特性。
从L41到L42、以及从L51到L52的电压放大率,由正极放大器41及负极放大器51的各自的放大率控制部确定。
同样,在图7(B)中表示了正极参照电压VR0(+)~VRm(+)的输入特性L43、正极放大器41的输出电压Vout3的输出特性L44、以及负极参照电压VR0(-)~VRm(-)的输入特性L53、负极放大器51的输出电压Vout4的输出特性L54。输出特性L44及L54通过坡度不同的线性输出区间的集合体而实现非线形特性。
在图8中准备VCOM附近的基准电压源VSS,向正极放大器41供给基准电压源VSS及比基准电压源VSS电位高的高位侧电压源VDD2,向负极放大器51供给基准电压源VSS及比基准电压源VSS电位低的低位侧电压源VDD1。
此时,正极放大器41及负极放大器51可以分别使用图5及图4的放大电路。其中,正极放大器41可以将图5的放大电路的输入电压V21~V2n及输出电压Vout切换为正极参照电压V1(+)~Vn(+)及正极灰度电压Vout3,并且将图5的电压源VDD、VSS切换为高位侧电压源VDD2及基准电压源VSS。此外,负极放大器51可以将图4的放大电路的输入电压V11~V1n及输出电压Vout切换为负极参照电压V1(-)~Vn(-)及负极灰度电压Vout4,并且将图4的电压源VDD、VSS切换为基准电压源VSS及低位侧电压源VDD1。
正极放大器41的输入范围成为比输出范围(VSS~VDD2)靠近基准电压源VSS的窄范围(VSS~VCC4),负极放大器51的输入范围成为比输出范围(VDD1~VSS)靠近基准电压源VSS的窄范围(VCC3~VSS)。
正极放大器41及负极放大器51的差动部可以仅用一个极性的差动对驱动各自的输出范围。
此外,作为电源电压可以供给电压VCC3、VCC4。此时,正极解码器42及负极解码器52可以由尺寸小的低电压元件构成。例如,使基准电压源VSS为GND时,电压源VCC4可以与在数据驱动器内对图像数据进行数字处理的逻辑电路的低电压源共有。
接下来对图8的DAC的耗电进行说明。在图8的DAC的构成中,正极及负极放大器41、51的放大率控制部,均在输出端子和基准电压源VSS之间设置两个电阻(Rf2及R12、Rf1及R11)。在图8的DAC中,在构成各自的放大率控制部的电阻流过电流,在各自的放大率控制部的耗电,与各自的输出端子和基准电压源VSS之间的电压差的乘方成比例。但是,在图8的DAC中,也与图6相同,正极及负极放大器41、51的各自的输出端子和基准电压源VSS之间的电压差总是比液晶施加电压的最大值小,因此与图13(A)及图14(A)相比可以降低耗电。
图10是表示具有图6或图8的DAC的点反转驱动用数据驱动器的构成的图。图10中用框图表示了数据驱动器的主要部分。
参照图10,该数据驱动器包括:锁存地址选择器81、锁存器82、电平移动器83、参照电压产生电路70、正极及负极解码器62、72、正极及负极放大器61、71、和输出开关电路60。
锁存地址选择器81根据时钟信号CLK确定数据锁存的时序。
锁存器82根据由锁存地址选择器81确定的时序,对图像数字数据进行锁存,并根据STB信号(选通脉冲信号)一齐将数据经由电平移动器83输出到解码器62、72。
锁存地址选择器81及锁存器82由逻辑电路一般以低电压(0V~3.3V)构成。
参照电压产生电路70包括正极参照电压产生电路63及负极参照电压产生电路73。
正极解码器62供给正极参照电压产生电路63的参照电压,选择与输入的数据对应的参照电压,输出n个正极参照电压V1(+)~Vn(+)。
负极解码器72供给负极参照电压产生电路73的参照电压,选择与输入的数据对应的参照电压,输出n个负极参照电压V1(-)~Vn(-)。
正极及负极放大器61、71输入从正极及负极解码器62、72分别输出的n个参照电压,进行运算放大并将输出电压供给到输出开关电路60。
输出开关电路60在偶数个驱动器输出端子P1、P2、…、Ps的每2个端子上设置,根据控制信号S1、S2将正极及负极放大器61、71的输出电压切换输出到上述2个端子。
图10的数据驱动器具备图1~图9所说明的特征及效果,相对于多比特数据输入,与灰度数相比也可以大幅减少参照电压数,因此可以使正极及负极解码器62、72省面积化。
此外,可以使正极及负极解码器62、72为低电压电路,因此可以通过由低电压元件构成来进一步减少面积。因此可以实现数据驱动器的低成本化。
此外,图10的数据驱动器可以应对线性DAC、与液晶的伽马特性对应的DAC的任意一个。
将图10的数据驱动器用于图11的液晶显示装置的数据驱动器980时,能够以低成本实现多比特图像数据的液晶显示装置。
另外,在图1、图2、图4、图5等中,电阻Rf、R1、Rf1、R11、Rf2、R12,只要具有作为电阻元件的功能,不限于被动元件,也可以使用能动元件。
以上依据上述实施例说明了本发明,但本发明并不限于上述实施例的构成,也包含在本发明的范围内本领域技术人员可以得到的各种变形、修正。

Claims (11)

1.一种数据驱动器,其特征在于,
包括:正极参照电压产生电路,产生多个正极参照电压;
正极解码器,接受上述多个正极参照电压,根据输入的第1数字信号,从上述多个正极参照电压中选择输出第1至第n正极参照电压,其中n为2以上的整数;
第1放大器,接受上述第1至第n正极参照电压,从第1输出端子输出正极灰度电压;
负极参照电压产生电路,产生多个负极参照电压;
负极解码器,接受上述多个负极参照电压,根据输入的第2数字信号,从上述多个负极参照电压中选择输出第1至第n负极参照电压,其中n为2以上的整数;
第2放大器,接受上述第1至第n负极参照电压,从第2输出端子输出负极灰度电压;和
输出开关电路,能够根据控制信号对上述第1输出端子和上述第2输出端子直线连接或交叉连接到第1数据线和第2数据线进行切换,
上述第1放大器从上述第1输出端子输出如下的电压:通过大于1的第1电压放大率对从上述正极解码器输出的上述第1至第n正极参照电压加权平均得到的值进行放大而得到的电压,
上述第2放大器从上述第2输出端子输出如下的电压:通过大于1的第2电压放大率对从上述负极解码器输出的上述第1至第n负极参照电压加权平均得到的值进行放大而得到的电压。
2.根据权利要求1所述的数据驱动器,其特征在于,
上述第1放大器输出如下电压:将从上述第1至第n正极参照电压的平均值减去第1电压值而得到的值与上述第1电压放大率相乘,进一步加上了上述第1电压值的值的电压,
上述第2放大器输出如下电压:将从上述第1至第n负极参照电压的平均值减去第2电压值而得到的值与上述第2电压放大率相乘,进一步加上了上述第2电压值的值的电压。
3.根据权利要求1所述的数据驱动器,其特征在于,
向上述第1放大器及第2放大器分别供给高位侧电压源和低位侧电压源,作为驱动电压源,
对于施加于液晶面板的相对基板电极的、上述高位侧电压源与上述低位侧电压源之间的电压VCOM,上述第1放大器的输出电压范围是上述电压VCOM与上述高位侧电压源之间的电压范围,
与上述第1放大器的输入电压范围对应的上述多个正极参照电压的电压范围被设定为,比上述第1放大器的输出电压范围窄且靠近上述高位侧电压源,
上述第2放大器的输出电压范围是上述电压VCOM与上述低位侧电压源之间的电压范围,
与上述第2放大器的输入电压范围对应的上述多个负极参照电压的电压范围被设定为,比上述第2放大器的输出电压范围窄且靠近上述低位侧电压源。
4.根据权利要求1所述的数据驱动器,其特征在于,
向上述第1放大器供给基准电压源和比上述基准电压源电位高的高位侧电压源,作为驱动电压源,
向上述第2放大器供给上述基准电压源和比上述基准电压源电位低的低位侧电压源,作为驱动电压源,
上述第1放大器的输出电压范围是上述高位侧电压源与上述基准电压源之间的电压范围,
与上述第1放大器的输入电压范围对应的上述多个正极参照电压的电压范围被设定为,比上述第1放大器的输出电压范围窄且靠近上述基准电压源,
上述第2放大器的输出电压范围是上述低位侧电压源与上述基准电压源之间的电压范围,
与上述第2放大器的输入电压范围对应的上述多个负极参照电压的电压范围被设定为,比上述第2放大器的输出电压范围窄且靠近上述基准电压源。
5.根据权利要求4所述的数据驱动器,其特征在于,
向上述正极解码器供给提供第1电压(VCC4)的电压源和上述基准电压源,上述第1电压(VCC4)在上述基准电压源与上述高位侧电压源之间,
向上述负极解码器供给提供第2电压(VCC3)的电压源和上述基准电压源,上述第2电压(VCC3)在上述基准电压源与上述低位侧电压源之间,
上述正极解码器由与上述基准电压源和供给上述第1电压(VCC4)的电压源的电压差对应的低电压元件构成,
上述负极解码器由与上述基准电压源和供给上述第2电压(VCC3)的电压源的电压差对应的低电压元件构成。
6.根据权利要求1所述的数据驱动器,其特征在于,
上述第1放大器具有:正极放大电路,其包括第1至第n正极差动电路和第1放大级,上述第1至第n正极差动电路的输入对的第1输入分别与上述正极解码器的上述第1至第n输出端连接,上述第1放大级接受上述第1至第n正极差动电路的输出电流,进行电流电压转换及放大,由上述第1输出端子输出正极灰度电压;和
正极放大率控制部,连接在上述第1输出端子和上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间,将上述正极放大电路的电压放大率控制成上述第1电压放大率,
上述第2放大器具有:负极放大电路,包括第1至第n负极差动电路和第2放大级,其中上述第1至第n负极差动电路的输入对的第1输入分别与上述负极解码器的上述第1至第n输出端连接,上述第2放大级接受上述第1至第n负极差动电路的输出电流,进行电流电压转换及放大,由上述第2输出端子输出上述负极灰度电压;和
负极放大率控制部,连接在上述第2输出端子和上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间,将上述负极放大电路的电压放大率控制成上述第2电压放大率,
上述正极差动电路的导电型和上述负极差动电路的导电型为相反导电型。
7.根据权利要求6所述的数据驱动器,其特征在于,
上述正极放大率控制部包括:第1电阻元件,连接在上述第1输出端子、和上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间;和
第2电阻元件,连接在上述第1至第n正极差动电路的输入对的共同连接的第2输入和第1电压源之间,
上述负极放大率控制部包括:第3电阻元件,连接在上述第2输出端子、和上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入之间;和
第4电阻元件,连接在上述第1至第n负极差动电路的输入对的共同连接的第2输入和第2电压源之间。
8.根据权利要求6所述的数据驱动器,其特征在于,
上述正极参照电压产生电路具有输出上述多个正极参照电压的正极电阻串,
上述负极参照电压产生电路具有输出上述多个负极参照电压的负极电阻串,
上述正极解码器,具有第1开关组,接受作为来自上述正极电阻串的输出的上述多个正极参照电压,并从上述多个正极参照电压中根据上述第1数字信号的预定比特位置的值选择第1及第2正极参照电压,
选择的上述第1正极参照电压固定地从上述正极解码器的至少一个输出端输出,
还具有第1切换开关,分别对上述正极解码器的n个输出端中、上述至少一个输出端以外的输出端,根据上述第1数字信号的其他的预定比特位置的值,选择并输出上述第1及第2正极参照电压中的一个,
上述负极解码器,具有第2开关组,接受作为来自上述负极电阻串的输出的上述多个负极参照电压,并从上述多个负极参照电压中根据上述第2数字信号的预定比特位置的值选择第1及第2负极参照电压,
选择的上述第1负极参照电压固定地从上述负极解码器的至少一个输出端输出,
还具有第2切换开关,分别对上述负极解码器的n个输出端中、上述至少一个输出端以外的输出端,根据上述第2数字信号的其他的预定比特位置的值,选择并输出上述第1及第2负极参照电压中的一个。
9.根据权利要求6所述的数据驱动器,其特征在于,
上述正极参照电压产生电路具有正极电阻串,其从第1至第(m+1)抽头输出(m+1)个正极参照电压,其中m为2以上的整数,
上述负极参照电压产生电路具有负极电阻串,从第1至第(m+1)抽头输出(m+1)个负极参照电压,其中m为2以上的整数,
上述正极解码器具有:
由m个开关构成的第1正极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述正极电阻串的第1抽头至第m抽头连接,并根据上述第1数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第1正极参照电压(Va(+)),其中m为2以上的整数;
由m个开关构成的第2正极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述正极电阻串的第2抽头至第(m+1)抽头连接,并根据上述第1数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第2正极参照电压(Vb(+));和
(n-1)个正极切换开关,根据上述第1数字信号的其他的预定比特位置的值,切换输出上述第1正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第1正极参照电压(Va(+))、和上述第2正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第2正极参照电压(Vb(+))中的一个,其中n为2以上的整数,
上述第1正极开关组的共同连接的第2端子的连接节点构成上述正极解码器的第1输出端,
(n-1)个上述正极切换开关的输出分别构成上述正极解码器的第2至第n输出端,
在上述正极解码器的上述第1至第n输出端,分别连接有构成第1至第n上述正极差动电路的输入对的第1输入的非反转输入端,
上述负极解码器具有:由m个开关构成的第1负极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述负极电阻串的第1抽头至第m抽头连接,并根据上述第2数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第1负极参照电压(Va(-)),其中m为2以上的整数;
由m个开关构成的第2负极开关组,上述m个开关中,其第1端子分别与上述负极电阻串的第2抽头至第(m+1)抽头连接,并根据上述第2数字信号的预定比特位置的值择一地接通,向共同连接的第2端子输出第2负极参照电压(Vb(-));和
(n-1)个负极切换开关,根据上述第2数字信号的其他的预定比特位置的值,切换输出上述第1负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第1负极参照电压(Va(-))、和上述第2负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点的上述第2负极参照电压(Vb(-))中的一个,其中n为2以上的整数,
上述第1负极开关组的共同连接的第2端子的连接节点构成上述负极解码器的第1输出端,
(n-1)个上述负极切换开关的输出分别构成上述负极解码器的第2至第n输出端,
在上述负极解码器的上述第1至第n输出端,分别连接有构成第1至第n上述负极差动电路的输入对的第1输入的非反转输入端。
10.根据权利要求6所述的数据驱动器,其特征在于,
在上述第1放大器中,
上述第1至第n正极差动电路具有分别由各自对应的多个电流源驱动的第1至第n正极差动对,上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出之间共同连接,第2输出之间共同连接,上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出之间的共同连接点与第1反射镜的输入端或输出端的一方连接,上述第1至第n正极差动对的输出对的第2输出之间的共同连接点与第1反射镜的输入端或输出端的另一方连接,
上述正极放大电路的上述第1放大级具有第1放大部,该第1放大部的输入端与上述第1至第n正极差动对的输出对的第1输出和第1负载电路的连接节点、及上述第1至第n正极差动对的输出对的第2输出和上述第1负载电路的连接节点中的至少一个连接,输出端与上述第1输出端子连接,
在上述第2放大器中,
上述第1至第n负极差动电路具有分别由各自对应的多个电流源驱动的第1至第n负极差动对,上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出之间共同连接,第2输出之间共同连接,上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出之间的共同连接点与第2反射镜的输入端或输出端的一方连接,上述第1至第n负极差动对的输出对的第2输出之间的共同连接点与第2反射镜的输入端或输出端的另一方连接,
上述负极放大电路的上述第2放大级具有第2放大部,该第2放大部的输入端与上述第1至第n负极差动对的输出对的第1输出和第2负载电路的连接节点、及上述第1至第n负极差动对的输出对的第2输出和上述第2负载电路的连接节点中的至少一个连接,输出端与上述第2输出端子连接。
11.一种显示装置,具有权利要求1所述的数据驱动器。
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