專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置及具有該變換裝置的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為模擬電壓的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置以及用該數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的模擬電壓進(jìn)行灰度等級(jí)顯示的顯示裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)常用到將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為模擬信號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置。例如，為了生成用于執(zhí)行灰度等級(jí)顯示的模擬電壓(以下稱(chēng)為“灰度等級(jí)電壓”)，在具備液晶顯示元件等電壓驅(qū)動(dòng)型發(fā)光元件和自發(fā)光型電流驅(qū)動(dòng)型發(fā)光元件的顯示裝置中對(duì)各像素使用這種數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置。
在這種顯示裝置中，可以通過(guò)將灰度等級(jí)電壓設(shè)定為各像素中最大亮度(白)和最小亮度(黑)的中間電平來(lái)執(zhí)行灰度等級(jí)顯示。即，根據(jù)n位(n自然數(shù))的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將灰度等級(jí)電壓設(shè)定為2n級(jí)，并傳送給各像素。
作為一般的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，例如，已知白土義男《圖解模擬IC全集》，東京電機(jī)大學(xué)出版社，1986年11月，第258-260頁(yè)中公開(kāi)的由與階梯型連接多個(gè)電阻元件構(gòu)成的類(lèi)型。但是，這種階梯型數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，因?yàn)橹绷麟娏魇呛愣鲃?dòng)的，所以有消耗電流大的問(wèn)題。
因此，利用電荷泵，通過(guò)電容元件的充放電使輸出電壓變換為階梯狀的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置例如在特開(kāi)2002-111499號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)為現(xiàn)有技術(shù))中被公開(kāi)。
利用電荷泵的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置因?yàn)樵趦?nèi)部不產(chǎn)生恒定的直流電流，所以能減小消耗功率。
但是，如圖8所示，利用專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的電荷泵的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置依賴(lài)于輸出電壓Vout的電平，輸出電壓的變化量是不同的。具體地說(shuō)，隨著輸出電壓Vout變高，每個(gè)脈沖輸入的電壓變化量逐漸飽和。
因此，如果以等間隔設(shè)定輸出電壓Vout，則預(yù)想需要根據(jù)輸出電壓Vout的電平控制輸入給電荷泵電路的時(shí)鐘數(shù)，所以，可能造成電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。這個(gè)問(wèn)題估計(jì)在顯示裝置中使用灰度等級(jí)電壓發(fā)生用的數(shù)/模轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)變得很顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種顯示裝置，所述顯示裝置具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，在通過(guò)電荷泵電路操作完成的低功耗的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，等間隔地設(shè)定根據(jù)輸入脈沖數(shù)而輸出的模擬電壓。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)被加權(quán)的多位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出模擬電壓，具備脈沖數(shù)控制電路，向第一節(jié)點(diǎn)提供剛好與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從規(guī)定電平向初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；電荷泵電路，向第一節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)脈沖，同時(shí)，步進(jìn)地改變附加輸出電容的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓，電荷泵電路包含連接在第二節(jié)點(diǎn)和第一節(jié)點(diǎn)間的泵電容；開(kāi)關(guān)元件，在向連接在第二節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)間的第一節(jié)點(diǎn)傳送各脈沖的第一轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)開(kāi)、在傳送第二轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)關(guān)；偏置電路，根據(jù)輸出節(jié)點(diǎn)的電壓變化，同極性地改變第二節(jié)點(diǎn)的電壓。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，基于由加權(quán)n位(n2以上的整數(shù))構(gòu)成的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度等級(jí)顯示，具備多個(gè)像素電路，分別與提供的電壓對(duì)應(yīng)地發(fā)出亮度；選擇線，用于選擇多個(gè)像素電路；數(shù)據(jù)線，和多個(gè)像素電路連接；灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路，用于向數(shù)據(jù)線提供作為對(duì)應(yīng)顯示數(shù)據(jù)的模擬電壓的灰度等級(jí)電壓，灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路包含脈沖數(shù)控制電路，向第一節(jié)點(diǎn)提供剛好與顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從規(guī)定電平向初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；電荷泵電路，向第一節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)脈沖，同時(shí)，步進(jìn)地改變和數(shù)據(jù)線連接的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)結(jié)構(gòu)的顯示裝置，基于由加權(quán)n位(n2以上的整數(shù))構(gòu)成的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度等級(jí)顯示，具備多個(gè)像素電路，分別具有與提供的電壓對(duì)應(yīng)地發(fā)出亮度的電壓驅(qū)動(dòng)型顯示元件；數(shù)據(jù)線，和多個(gè)像素電路連接；灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路，用于向數(shù)據(jù)線提供作為對(duì)應(yīng)顯示數(shù)據(jù)的模擬電壓的灰度等級(jí)電壓，灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路包含脈沖控制部，連續(xù)接收脈沖，根據(jù)n位中的特定位輸出脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖后的反轉(zhuǎn)脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從規(guī)定電平向初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；脈沖數(shù)控制電路，接收從脈沖控制輸出的脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖，向第一節(jié)點(diǎn)提供剛好與顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖；第一電荷泵電路，響應(yīng)向第一節(jié)點(diǎn)傳送的各個(gè)脈沖，使和數(shù)據(jù)線連接的第一輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地上升；第二電荷泵電路，響應(yīng)向第一節(jié)點(diǎn)傳送的各個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖，使和數(shù)據(jù)線連接的第二輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地下降。
因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于在數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，利用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的電荷泵電路，可以以低功耗產(chǎn)生根據(jù)加權(quán)的多位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等間隔且被步進(jìn)式設(shè)定的模擬電壓。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，利用電荷泵電路，可以以低功耗產(chǎn)生用于根據(jù)加權(quán)的多位顯示數(shù)據(jù)步進(jìn)地設(shè)定的灰度等級(jí)顯示的模擬電壓。
而且，在顯示裝置中，選擇性地使上升型電荷泵電路和下降型電荷泵電路工作，產(chǎn)生用于灰度等級(jí)顯示的模擬電壓，因此，和僅使用上升型電荷泵電路和下降型電荷泵電路的結(jié)構(gòu)相比較，可以高速地生成灰度等級(jí)電壓。
本發(fā)明的上述以及其他目的、特征、情況和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明而變得明了。
圖面的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖2是圖1所示開(kāi)關(guān)控制電路的結(jié)構(gòu)電路圖；圖3是說(shuō)明圖1所示脈沖數(shù)控制電路操作的操作波形圖；圖4是說(shuō)明圖1所示數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的操作的圖；圖5是圖4中的時(shí)刻t6前后的電荷泵電路內(nèi)部狀態(tài)的電路圖；圖6是根據(jù)實(shí)施例1的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖8是根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖9是根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖10是根據(jù)實(shí)施例3的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖11是根據(jù)實(shí)施例4的第一構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的電路圖；圖12是根據(jù)實(shí)施例4的第二構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的電路圖；圖13是根據(jù)實(shí)施例4的第三構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的電路圖；圖14是根據(jù)實(shí)施例4的第四構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的電路圖；圖15是根據(jù)實(shí)施例4的第五構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的電路圖；圖16是根據(jù)實(shí)施例5的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)電路圖；圖17是根據(jù)實(shí)施例6的顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)方框圖；圖18是包含EL元件的像素電路構(gòu)成例的電路圖；圖19是說(shuō)明作為液晶顯示裝置的電荷泵電路的輸出電容的數(shù)據(jù)線的寄生電容的截面圖；圖20是說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的形成的概念圖；圖21是根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的第一構(gòu)造例；圖22是根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的第二構(gòu)造例；圖23是根據(jù)實(shí)施例7的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路的第一構(gòu)成例的方框圖；圖24是圖23所示脈沖數(shù)控制電路的結(jié)構(gòu)電路圖；圖25是根據(jù)實(shí)施例7的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路的構(gòu)成例的方框圖；圖26是圖25所示脈沖數(shù)控制電路的結(jié)構(gòu)電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。附圖中，相同符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 實(shí)施例1參考圖1，根據(jù)實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10具備脈沖數(shù)控制電路20、電荷泵電路30、用作預(yù)充電電路的預(yù)充電開(kāi)關(guān)51～53。數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10為連接輸出電容5的輸出節(jié)點(diǎn)No生成與輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬電壓VNo。
以下，在本發(fā)明的實(shí)施例中，代表性地說(shuō)明了輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為4位時(shí)，即把數(shù)據(jù)位D0作為最低有效位(LSB)，把數(shù)據(jù)位D3作為最高有效位(MSB)，由加權(quán)數(shù)據(jù)位D0～D3構(gòu)成輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的情況。
輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位數(shù)不限于這種情況，如以下說(shuō)明中闡明的，可以根據(jù)任意位數(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置。
脈沖數(shù)控制電路20包含構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)元件22～25和開(kāi)關(guān)控制電路27。開(kāi)關(guān)元件22～25并聯(lián)連接在連續(xù)提供脈沖CP的節(jié)點(diǎn)21和節(jié)點(diǎn)N1之間。
開(kāi)關(guān)控制電路27根據(jù)數(shù)據(jù)位D0～D3生成分別控制開(kāi)關(guān)元件22～25的導(dǎo)通期間的控制信號(hào)D0C～D3C。
開(kāi)關(guān)元件22在控制信號(hào)D0C為邏輯高電平(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“H電平”)時(shí)導(dǎo)通，控制信號(hào)DOC為邏輯低電平(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“L電平”)時(shí)斷開(kāi)。同樣，開(kāi)關(guān)元件22～25分別響應(yīng)控制信號(hào)D1C～D3C而導(dǎo)通或斷開(kāi)。各開(kāi)關(guān)元件22～25在導(dǎo)通時(shí)將脈沖CP從節(jié)點(diǎn)21傳送給節(jié)點(diǎn)N1。
電荷泵電路30包含連接在節(jié)點(diǎn)N1和N2之間的泵電容32，連接在節(jié)點(diǎn)N2和輸出節(jié)點(diǎn)No之間的開(kāi)關(guān)元件34，設(shè)在提供規(guī)定電壓VR的電源節(jié)點(diǎn)NR和節(jié)點(diǎn)N2之間的偏置電路40。
開(kāi)關(guān)元件34例如由p型晶體管、n型晶體管或并聯(lián)的兩者組合構(gòu)成，并響應(yīng)控制信號(hào)φ1而導(dǎo)通·斷開(kāi)。偏置電路40具有連接在電源節(jié)點(diǎn)NR和節(jié)點(diǎn)N2之間的n型晶體管41。n型晶體管41的柵極和輸出節(jié)點(diǎn)No連接。
預(yù)充電開(kāi)關(guān)51、52和53連接在節(jié)點(diǎn)N1、N2和輸出節(jié)點(diǎn)No以及提供規(guī)定低電壓VDL的電源節(jié)點(diǎn)NL之間。各預(yù)充電開(kāi)關(guān)51～53響應(yīng)控制信號(hào)φ1而導(dǎo)通·斷開(kāi)。這里，低電壓VDL例如相當(dāng)于根據(jù)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而生成的輸入電壓VNo的控制范圍的最低電平。規(guī)定電壓VR至少是比低電壓VDL高的電壓。
輸出節(jié)點(diǎn)No具有連接在規(guī)定電壓Vss(代表性的是接地電壓)之間的輸出電容5。以下，泵電容32的電容值是Cp，輸出電容5的電容值是Co。
首先，說(shuō)明脈沖數(shù)控制電路20的操作。
圖2是圖1所示開(kāi)關(guān)控制電路27的結(jié)構(gòu)電路圖。
參考圖2，開(kāi)關(guān)控制電路27具有分別生成控制信號(hào)D0C～D3C的邏輯門(mén)電路28a～28d。邏輯門(mén)電路28a生成控制信號(hào)C0和數(shù)據(jù)位D0的“與”邏輯運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)D0C，邏輯門(mén)電路28b生成控制信號(hào)C1和數(shù)據(jù)位D1的“與”邏輯運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)D1C。同樣，邏輯門(mén)電路28c生成控制信號(hào)C2和數(shù)據(jù)位D2的“與”邏輯運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)D2C，邏輯門(mén)電路28d生成控制信號(hào)C3和數(shù)據(jù)位D3的“與”邏輯運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)D3C。
圖3是說(shuō)明脈沖數(shù)控制電路20的操作的操作波形圖。
參考圖3，向圖1所示的節(jié)點(diǎn)21連續(xù)提供脈沖CP，所述脈沖CP包含從L電平向H電平的轉(zhuǎn)變沿(上升沿)和從H電平向L電平的轉(zhuǎn)變沿(下降沿)。例如，在1個(gè)周期T中，根據(jù)數(shù)字信號(hào)的位數(shù)n，包含(2n-1)個(gè)(圖3中是15個(gè))脈沖CP。
在各周期T中，與最低有效位的數(shù)據(jù)位D0對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)C0在包含1個(gè)脈沖CP的時(shí)刻ta～tb之間設(shè)定為H電平，此外的期間設(shè)定為L(zhǎng)電平。同樣地，控制信號(hào)C1在時(shí)刻tb～tc之間設(shè)定為H電平，其他期間設(shè)定為L(zhǎng)電平，以便在H電平期間包含2個(gè)脈沖CP，控制信號(hào)C2在時(shí)刻tc～td之間設(shè)定為H電平，使得在H電平期間包含4個(gè)脈沖CP。與最高有效位的數(shù)據(jù)位D3對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)C3在時(shí)刻td～te之間設(shè)定位H電平，使得在H電平期間包含8個(gè)脈沖CP。
這樣，在1個(gè)周期T內(nèi)，在向節(jié)點(diǎn)21傳送各脈沖CP的定時(shí)，控制信號(hào)C0～C3中的1個(gè)被設(shè)定為H電平，其他的控制信號(hào)被設(shè)定為L(zhǎng)電平。而且，各控制信號(hào)C0～C3為H電平的期間被設(shè)定為與位加權(quán)相關(guān)的2的乘冪，即被設(shè)定為1:2:4:8。
因此，在時(shí)刻ta～tb之間、tb～tc之間、tc～td之間和td～te之間，當(dāng)數(shù)據(jù)位D0～D3為“0”時(shí)，圖1所示的脈沖數(shù)控制電路20不向節(jié)點(diǎn)N1傳送脈沖CP，而在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位D0～D3為“1”時(shí)，在控制信號(hào)C0～C3為H電平期間分別向節(jié)點(diǎn)N1傳送對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的脈沖CP。
結(jié)果，在1個(gè)周期T中，通過(guò)脈沖數(shù)控制電路20從節(jié)點(diǎn)21向節(jié)點(diǎn)N1傳送的脈沖CP的數(shù)量設(shè)定為“D0+2·D1+4·D2+8·D3”。
下面，用圖4說(shuō)明數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10的操作。
參考圖4，在輸出電壓VNo的輸出操作前，預(yù)充電信號(hào)φp在規(guī)定期間(時(shí)刻t0～t1之間)被設(shè)定為H電平，各個(gè)節(jié)點(diǎn)N1、N2和輸出節(jié)點(diǎn)No被預(yù)充電為低電壓VDL。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)N1的電壓VN1、節(jié)點(diǎn)N2的電壓VN2和輸出節(jié)點(diǎn)No的輸出電壓Vno被設(shè)定為VN1＝VN2＝VNo＝VDL。以下，各節(jié)點(diǎn)等的電壓表示成對(duì)應(yīng)于低電壓VDL的電壓(即，VDL＝0(V))。
通過(guò)傳送第一個(gè)脈沖CP，節(jié)點(diǎn)N1的電壓VN1從時(shí)刻t3～t5間的低電壓VDL上升了V1。另一方面，在時(shí)刻t2～t4期間將控制信號(hào)φ1設(shè)定為H電平，使得開(kāi)關(guān)元件34在向節(jié)點(diǎn)N1傳送脈沖CP的上升沿的定時(shí)(時(shí)刻t3)導(dǎo)通，并且在傳送其下降沿的定時(shí)(時(shí)刻t5)斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)元件34在控制信號(hào)φ1為H電平的期間導(dǎo)通，為L(zhǎng)電平的期間斷開(kāi)。
在時(shí)刻t3，電壓VN1的上升量V1通過(guò)經(jīng)泵電容32的電容耦合而傳送給通過(guò)開(kāi)關(guān)元件34連接的節(jié)點(diǎn)N2和輸出節(jié)點(diǎn)No。結(jié)果，電壓VN2和VNo分別僅上升V2。這里，電壓上升量V2用(1)式表示。
V2＝V1·Cp/(Cp+Co) (1)在時(shí)刻t4，控制信號(hào)φ1被設(shè)定為L(zhǎng)電平，開(kāi)關(guān)元件34斷開(kāi)，在時(shí)刻t5，脈沖CP的下降沿被傳送給節(jié)點(diǎn)N1，從而，電壓VN1也下降V1。據(jù)此，電壓VN2由于電容耦合而下降V1，但因?yàn)殚_(kāi)關(guān)元件34斷開(kāi)，所以輸出電壓VNo維持在V2。
響應(yīng)電壓VN2的下降，構(gòu)成偏置電路40的n型晶體管41導(dǎo)通。這里，通過(guò)設(shè)定規(guī)定電壓VR以使n型晶體管41在飽和區(qū)域操作，n型晶體管41以源跟隨器方式操作。從而，n型晶體管41的柵極電壓(即輸出電壓VNo)是V2，因此，通過(guò)偏置電路40，節(jié)點(diǎn)N2的電壓VN2還原至“V2-VTN”。這里，VTN是n型晶體管41的閾值電壓。這樣，偏置電路40根據(jù)輸出節(jié)點(diǎn)No的電壓VNo的變化，與之同極性地改變節(jié)點(diǎn)N2的電壓VN2。
在時(shí)刻t7～t9，向節(jié)點(diǎn)N1傳送下一個(gè)脈沖CP?？刂菩盘?hào)φ1包含上升沿(時(shí)刻t7)且不包含下降沿(時(shí)刻t9)，在時(shí)刻t6～t8之間，再次被設(shè)定為H電平。
在時(shí)刻t6以前，節(jié)點(diǎn)N2的電壓VN2＝V2-VTN，并且，輸出電壓VNo＝V2，因此，響應(yīng)時(shí)刻t6的開(kāi)關(guān)元件34的導(dǎo)通，AC電流從電位高的輸出節(jié)點(diǎn)No流向節(jié)點(diǎn)N2側(cè)。結(jié)果，電壓VN2僅上升VA，同時(shí)輸出電壓VNo僅下降VB，變成VN2＝VNo。電壓變化量VA和VB由電容值Cp和Co決定。
圖5是圖4中時(shí)刻t6前后電荷泵電路內(nèi)部狀態(tài)的電路圖，具體說(shuō)是節(jié)點(diǎn)N2和輸出節(jié)點(diǎn)No的狀態(tài)的電路圖。
參考圖5，在時(shí)刻t6，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件34響應(yīng)控制信號(hào)φ1而導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)N2和輸出節(jié)點(diǎn)No為相同電壓VX。在開(kāi)關(guān)元件34的導(dǎo)通前后，不和其他部分發(fā)生電荷接收/提供，因此，電荷守恒定律成立，電壓VX用下述(2)式表示Cp·(V2-VTN)+Co·V2＝(Cp+Co)·VX(2)根據(jù)式(2)，電壓VX用下述式(3)提供VX＝(Cp·V2+Co·V2-Cp·VTN)/(Cp+Co)＝V2-Cp·VTN/(Cp+Co)(3)由此，圖4所示的輸出節(jié)點(diǎn)No的電壓下降量VB用下述式(4)表示
VB＝Cp·VTN/(Cp+Co) (4)響應(yīng)時(shí)刻t7～t9的下一個(gè)脈沖CP的傳送，而執(zhí)行同樣的電荷泵，從而，在第二次電荷泵操作結(jié)束時(shí)，輸出電 VNo＝2·V2-VB。而且，在時(shí)刻t11～t13，當(dāng)向節(jié)點(diǎn)N1傳送第三個(gè)脈沖CP時(shí)，通過(guò)同樣的電荷泵操作，在第三次電荷泵操作結(jié)束時(shí)，輸出電壓VNo＝3·V2-2·VB。
這樣，輸出電壓VNo響應(yīng)通過(guò)脈沖數(shù)控制電路20向節(jié)點(diǎn)N1傳送的脈沖CP的個(gè)數(shù)m(m自然數(shù))，而被設(shè)定為下述式(5)VNo＝m·V2-(m-1)·VB (5)因此，每個(gè)脈沖CP1在輸出節(jié)點(diǎn)No的電壓變化量ΔV為ΔV＝V2-VB，成為不依賴(lài)于輸出電壓VNo的電平的恒定值。
如上所述，在根據(jù)實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10中，可以得到根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定的、與向電荷泵電路30傳送的脈沖數(shù)成比例的輸出電壓VNo。從而，通過(guò)低功耗且簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，能得到等間隔且被步進(jìn)式設(shè)定的模擬電壓。
實(shí)施例1的變形例參考圖6，和根據(jù)圖1所示實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10相比較，根據(jù)實(shí)施例1的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置11的不同之處在于用脈沖數(shù)控制電路20#代替了脈沖數(shù)控制電路20。其他部分的結(jié)構(gòu)和根據(jù)實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10一樣，因此，不再贅述。
和圖1所示的脈沖數(shù)控制電路20相比較，脈沖數(shù)控制電路20#的不同之處在于用開(kāi)關(guān)控制電路27#代替開(kāi)關(guān)控制電路27，以及在節(jié)點(diǎn)21和節(jié)點(diǎn)N1之間包含分別和開(kāi)關(guān)元件22～25串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件22#～25#。
開(kāi)關(guān)控制電路27#將圖3所示的控制信號(hào)C0～C3分別傳送給開(kāi)關(guān)元件22～25，開(kāi)關(guān)元件22～25分別響應(yīng)控制信號(hào)C0～C3而導(dǎo)通·斷開(kāi)。
開(kāi)關(guān)元件22#～25#響應(yīng)數(shù)據(jù)位D0～D3的電平而導(dǎo)通·斷開(kāi)。具體地說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件22#～25#分別在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位D0～D3為“1”時(shí)導(dǎo)通，為“0”時(shí)斷開(kāi)。
因此，通過(guò)圖6所示的脈沖數(shù)控制電路20#的結(jié)構(gòu)，和脈沖數(shù)控制電路20一樣，可以從節(jié)點(diǎn)21向節(jié)點(diǎn)N1傳送與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP，將其輸入到電荷泵電路30中。
結(jié)果，和根據(jù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一樣，通過(guò)低功耗且簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，可以得到等間隔且被步進(jìn)式設(shè)定的模擬電壓。
實(shí)施例2如上式(4)所示，根據(jù)實(shí)施例1及其變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓VNo包含電容值Cp、Co和閾值電壓VTN項(xiàng)。通常，電容值Cp、Co對(duì)溫度的依存性小，并且在式(4)中的Cp/(Cp+Co)項(xiàng)中被抵消。另一方面，因?yàn)殚撝惦妷篤TN對(duì)溫度的依存性比較大，所以如果數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的工作溫度上升，則相應(yīng)地輸出電壓VNo會(huì)變動(dòng)。在實(shí)施例2中，說(shuō)明解決這個(gè)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)。
參考圖7，和圖1所示數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10相比，根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12的不同之處在于用電荷泵電路130來(lái)代替電荷泵電路30。電荷泵電路130和電荷泵電路30相比，不同之處在于用偏置電路140來(lái)代替偏置電路40。
除了n型晶體管41以外，偏置電路140還具有限流元件42和p型晶體管43。限流元件42和p型晶體管43分別串聯(lián)連接在接收不同電壓供給的電源節(jié)點(diǎn)間。圖7中，限流元件42和p型晶體管43連接在電源節(jié)點(diǎn)NR和接地節(jié)點(diǎn)之間，但如果能如下進(jìn)行規(guī)定操作，則也可以連接在提供其他電源的電源節(jié)點(diǎn)間。
p型晶體管43的柵極和輸出節(jié)點(diǎn)No連接，相當(dāng)于限流元件42和p型晶體管43的連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)N3和n型晶體管41的柵極連接。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12的其他部分的結(jié)構(gòu)和圖1所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10相同，因此，不再贅述。
限流元件42通常由電阻元件構(gòu)成，通過(guò)將電阻元件的電阻值設(shè)定得比p型晶體管43的導(dǎo)通電阻值充分高，可以在幾乎不增大消耗功率的情況下將節(jié)點(diǎn)N3的電壓VN3設(shè)定為下式(6)V3＝VNo+|VTP| (6)這里，|VTP|是p型晶體管43的閾值電壓的絕對(duì)值。結(jié)果，在n型晶體管41的柵極輸入比輸出電壓VNo還高|VTP|的電壓。從而，上述式(2)中(V2-VTN)項(xiàng)被替換為(V2-VTN+|VTP|)。結(jié)果，式(4)所示的電壓VB在根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中用下述式(7)表示VB＝Cp·(VTN-|VTP|)/(Cp+Co) (7)用同樣的制造工序使n型晶體管41和p型晶體管43做得彼此接近，從而，通過(guò)所謂的配對(duì)效果，可以使n型晶體管41和p型晶體管43的閾值電壓的絕對(duì)值的溫度系數(shù)幾乎相同。從而，式(7)中(VTN-|VTP|)項(xiàng)對(duì)溫度的依存性被相互抵消。
結(jié)果，根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置除了有根據(jù)實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的效果之外，還能抑制輸出電壓對(duì)溫度的依存性。
實(shí)施例2的變形例參考圖8，和圖7所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12相比，根據(jù)實(shí)施例2的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13的不同之處在于用電荷泵電路131代替電荷泵電路130。電荷泵電路131和電荷泵電路130相比，不同之處在于用偏置電路141代替偏置電路140。
和圖7所示的偏置電路140相比，偏置電路141的不同之處在于限流元件42由恒定電流源44構(gòu)成。恒定電流源44向節(jié)點(diǎn)N3提供恒定小電流，該小電流經(jīng)p型晶體管43流入接地節(jié)點(diǎn)。結(jié)果，和圖7的情況一樣地設(shè)定節(jié)點(diǎn)N3的電壓。
特別地，通過(guò)用恒定電流源44作為限流元件42，可以不依賴(lài)節(jié)點(diǎn)N3和電源節(jié)點(diǎn)NR的電壓差地將節(jié)點(diǎn)N3的電壓VN3和輸出電壓VNo的關(guān)系維持為恒定。換言之，在包含偏置電路140的圖7所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12中，由電阻元件構(gòu)成的限流元件42上的電壓下降量有可能隨輸出電壓Vno而變化，因此，輸出電壓VNo對(duì)溫度的依存性比圖8所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13稍差。
這樣，在根據(jù)實(shí)施例2的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，除了得到根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的效果之外，還能進(jìn)一步抑制溫度依存性地正確設(shè)定輸出電壓VNo的步進(jìn)電壓變化量ΔV。
實(shí)施例3
在根據(jù)實(shí)施例2及其變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，如從式(7)理解的，影響輸出電壓VNo的電壓VB包含(VTN-|VTP|)項(xiàng)。
晶體管的閾值電壓VTN、|VTP|在制造時(shí)都可能由于制造偏差而變動(dòng)。由于該影響，(VTN-|VTP|)的值出現(xiàn)偏差時(shí)，由于晶體管特性(閾值電壓)的偏差，輸出電壓VNo的電平有可能變動(dòng)。在根據(jù)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)中，對(duì)解決這個(gè)問(wèn)題、進(jìn)一步高精度地設(shè)定輸出電壓VNo的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
參考圖9，根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14和圖7所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12相比，不同之處在于用電荷泵電路132代替電荷泵電路130。和電荷泵電路130相比，電荷泵電路132的不同之處在于包含偏置電路142以代替偏置電路140。
和圖7所示的偏置電路140相比，偏置電路142的不同之處在于還包含連接在n型晶體管41和節(jié)點(diǎn)N2間的p型晶體管45以及連接在節(jié)點(diǎn)N3和p型晶體管43間的n型晶體管46。p型晶體管45是二極管連接，其柵極和節(jié)點(diǎn)N2連接。同樣，n型晶體管46也是二極管連接，其柵極和節(jié)點(diǎn)N3連接。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14的其他部分和圖7所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12是一樣的，因此，不再贅述。
在偏置電路142中，節(jié)點(diǎn)N3的電壓V3用下述式(8)表示V3＝VNo+VTN+|VTP|…(8)即，在n型晶體管41的柵極施加比輸出電壓VNo大VTN+|VTP|的電壓。另一方面，通過(guò)連接二極管連接的p型晶體管45，上述式(2)中的(V2-VTN)項(xiàng)變成(V2-VTN-|VTP|)。結(jié)果，上述式(2)中的(V2-VTN)項(xiàng)被替換，因此，可以變成式(4)中的VB＝0。
結(jié)果，根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14的輸出電壓VNo僅取決于式(1)所示的V2，用以下式(9)表示VNo＝m·V2 …(9)結(jié)果，在根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，除了得到根據(jù)實(shí)施例1的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的效果之外，排除了晶體管閾值電壓的制造偏差的影響，可以更正確地生成輸出電壓VNo。而且，因?yàn)槿菀状_保ΔV，所以能擴(kuò)大輸出電壓范圍。
實(shí)施例3的變形例參考圖10，和圖9所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14相比，根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置15的不同之處在于具備電荷泵電路133以代替電荷泵電路132。電荷泵電路133和電荷泵電路132相比，不同之處在于包含偏置電路143以代替偏置電路142。
偏置電路143和圖9所示的偏置電路142相比，不同之處在于限流元件42由恒定電流源44構(gòu)成。恒定電流源44和圖8中說(shuō)明的是一樣的，不再贅述。
這樣，通過(guò)用恒定電流源44作為限流元件42，在根據(jù)實(shí)施例3的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，除了實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的效果之外，還能進(jìn)一步抑制溫度依存性并正確地設(shè)定輸出電壓VNo。
在實(shí)施例2、3及根據(jù)它們的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置11～15中，記載了具有圖1所示脈沖數(shù)控制電路20的結(jié)構(gòu)，但在這些數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，也可以用圖6所示的脈沖數(shù)控制電路20#代替脈沖數(shù)控制電路20。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，對(duì)于實(shí)施例1～3和它們變形例中表示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10～15來(lái)說(shuō)，對(duì)響應(yīng)各脈沖CP的輸入反極性、即步進(jìn)地降低輸出電壓VNo的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。
參考圖11，根據(jù)實(shí)施例4第一構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#具有與圖1所示數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且輸出電壓VNo具有反極性。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#具有脈沖數(shù)控制電路20(或20#)、電荷泵電路30#、預(yù)充電開(kāi)關(guān)51～53。電荷泵電路30#具有泵電容32、開(kāi)關(guān)元件34和偏置電路40#。
偏置電路40#具有連接在電源節(jié)點(diǎn)NR#和節(jié)點(diǎn)N2之間的n型晶體管41#。n型晶體管41#的柵極和輸出節(jié)點(diǎn)No連接。預(yù)充電開(kāi)關(guān)51～53分別連接在提供高電壓VDH的電源節(jié)點(diǎn)NH和節(jié)點(diǎn)N1、N2及輸出節(jié)點(diǎn)No之間，響應(yīng)預(yù)充電信號(hào)φp而導(dǎo)通·斷開(kāi)。
脈沖數(shù)控制電路20或脈沖數(shù)控制電路20#的結(jié)構(gòu)和操作與實(shí)施例1及其變形例中說(shuō)明的一樣，詳細(xì)說(shuō)明從略。
高電壓例如相當(dāng)于根據(jù)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而生成的輸出電壓VNo的控制范圍的最高電平，為電源節(jié)點(diǎn)NR#提供至少比高電壓VDH低的規(guī)定電壓VR#。
電荷泵電路30#以和圖4所示的電荷泵電路30的工作波形相反的特性進(jìn)行操作，向節(jié)點(diǎn)N1傳送一個(gè)脈沖CP，同時(shí)，響應(yīng)脈沖CP的下降沿，每次使輸出電壓VNo步進(jìn)地下降ΔV。
因此，根據(jù)實(shí)施例4的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#具有和圖1所示數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10相同的效果，可以根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生等間隔且且被步進(jìn)式設(shè)定的模擬電壓。
參考圖12，和圖11所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#相比，根據(jù)實(shí)施例4第2構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#的不同之處在于用電荷泵電路130#代替電荷泵電路30#。電荷泵電路130#和電荷泵電路30#相比，不同之處在于包含偏置電路140#來(lái)代替偏置電路40#。
偏置電路140#除了n型晶體管41#之外還具有限流元件42和p型晶體管43#。限流元件42和p型晶體管43#串聯(lián)連接在分別接收不同的電壓供給的電源節(jié)點(diǎn)間。圖12中，限流元件42和p型晶體管43#連接在電源節(jié)點(diǎn)NR#和電源節(jié)點(diǎn)NH間，但也可以和提供其他電壓的電源節(jié)點(diǎn)連接。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#的其他部分的結(jié)構(gòu)和圖11所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#一樣，詳細(xì)說(shuō)明從略。
即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#具有和圖7所示數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且輸出電壓VNo具有相反極性。因此，根據(jù)實(shí)施例4的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#具有和根據(jù)實(shí)施例2的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12相同的效果，可以根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生等間隔且且被步進(jìn)式設(shè)定的模擬電壓。
參考圖13，和圖12所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#相比，根據(jù)實(shí)施例4的第三構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13#的不同之處在于用電荷泵電路131#代替電荷泵電路130#。電荷泵電路131#和電荷泵電路130#相比，不同之處在于包含偏置電路141#以代替偏置電路140#。偏置電路141#和圖12所示的偏置電路140#相比，不同之處在于限流元件42由恒定電流源44構(gòu)成。
即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13#具有和圖8所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且輸出電壓VNo具有相反極性。即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#和13#的不同點(diǎn)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12和13的不同點(diǎn)一樣。因此，和實(shí)施例2的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13一樣，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置13#除了具有圖12的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#的效果之外，還能進(jìn)一步抑制溫度依存性并且正確地設(shè)定輸出電壓VNo。
參考圖14，根據(jù)實(shí)施例4的第四構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#和圖12所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#相比，不同之處在于用電荷泵電路132#代替電荷泵電路130#。和電荷泵電路130#相比，電荷泵電路132#的不同點(diǎn)在于包含偏置電路142#以代替偏置電路140#。
和圖12所示的偏置電路140#相比，偏置電路142#的不同之處在于具有連接在n型晶體管41#和節(jié)點(diǎn)N2之間的p型晶體管45#以及連接在節(jié)點(diǎn)N3和p型晶體管43#之間的p型晶體管46#。p型晶體管45#是二極管連接的，其柵極和節(jié)點(diǎn)N2連接。同樣，p型晶體管46#也是二極管連接的，其柵極和節(jié)點(diǎn)N3連接。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#的其他部分的結(jié)構(gòu)和圖12所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置12#是一樣的，因此，詳細(xì)說(shuō)明從略。即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#具有和圖9所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且輸出電壓VNo具有相反極性。
因此，和根據(jù)實(shí)施例3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14一樣，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#除了具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置10#的效果以外，由于排除了晶體管閾值電壓的制造偏差的影響，因此能擴(kuò)大輸出電壓范圍。
參考圖15，根據(jù)實(shí)施例4的第五構(gòu)成例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置1#和圖14所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#相比，不同之處在于電荷泵電路132#代替電荷泵電路133#。電荷泵電路133#和電荷泵電路132#相比，不同之處在于用偏置電路143#代替偏置電路142#。偏置電路143#和圖12所示的偏置電路142#相比，不同之處在于限流元件42由恒定電流源44構(gòu)成。
即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置15#具有與圖10所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置15對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，并且輸出電壓VNo具有相反極性。即，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14#和15#的不同點(diǎn)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14和15的不同點(diǎn)相同。因此，數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置15#和根據(jù)實(shí)施例3的變形例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置15一樣，除了得到圖14的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置14的效果之外，還能進(jìn)一步抑制溫度依存性并且正確地設(shè)定輸出電壓VNo。
實(shí)施例5在根據(jù)實(shí)施例1～3及其變形例以及根據(jù)實(shí)施例4的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，輸出電壓VNo的電平受泵電容的電容值Cp和輸出電容的電容值Co的影響。因此，為了精密地設(shè)定輸出電壓VNo，最好能調(diào)整這些電容值Cp和Co。
參考圖16，根據(jù)實(shí)施例5的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置16具有脈沖數(shù)控制電路20(或20#)、構(gòu)成電荷泵電路的泵電容32和電路塊35，在連接輸出電容5的輸出節(jié)點(diǎn)No上生成作為對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬電壓的VNo。電路塊35總體表示從此前說(shuō)明的電荷泵電路30、131～133(或30#，131#～133#)中除去泵電容32后的電路部分。
在根據(jù)實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)中，泵電容32和輸出電容5具有響應(yīng)外部輸入能進(jìn)行微調(diào)的結(jié)構(gòu)。泵電容32包含并聯(lián)在節(jié)點(diǎn)N1和N2之間的多個(gè)調(diào)整單元36。各調(diào)整單元36具有串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)N1和N2之間的單位電容器SCa和鏈接元件LKa。
同樣，輸出電容5包含并聯(lián)連接在規(guī)定電壓Vss和輸出節(jié)點(diǎn)No之間的多個(gè)調(diào)整單元37。各調(diào)整單元37具有串聯(lián)連接在規(guī)定電壓Vss和輸出節(jié)點(diǎn)No之間的單位電容器SCb和鏈接元件LKb。
各鏈接元件LKa彼此獨(dú)立地響應(yīng)來(lái)自調(diào)整單元36外部的程序輸入，可選擇性地設(shè)定在節(jié)點(diǎn)N1和N2之間形成或不形成包含對(duì)應(yīng)的單位電容器SCa的電氣路徑。同樣，各鏈接元件LKb彼此獨(dú)立地響應(yīng)來(lái)自調(diào)整單元37外部的程序輸入，可選擇性地設(shè)定在規(guī)定電壓Vss和輸出節(jié)點(diǎn)No之間形成或不形成包含對(duì)應(yīng)的單位電容器SCa的電氣路徑。
作為鏈接元件LKa、LKb，可以使用把激光照射作為程序輸入而傳播的激光束或者把施加高壓作為程序輸入而熔斷的電熔器等。或者，把用于破壞絕緣膜的施加高壓作為程序輸入、以從非導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的抗熔化元件構(gòu)成該鏈接元件。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在根據(jù)實(shí)施例5的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置中，在幾乎不對(duì)輸出電壓VNo的電平造成影響的情況下，可以通過(guò)來(lái)自外部的程序輸入步進(jìn)地調(diào)整泵電容32的電容值Cp和輸出電容5的電容值Co。結(jié)果，微調(diào)輸出電壓VNo的電平，能得到更正確的模擬電壓。
實(shí)施例6在實(shí)施例6中，說(shuō)明用實(shí)施例1～5及它們的變形例說(shuō)明的由電荷泵操作的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置、提供顯示裝置的灰度等級(jí)電壓的結(jié)構(gòu)。
圖17示出了根據(jù)實(shí)施例6的顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
參考圖17，根據(jù)實(shí)施例6的顯示裝置200具有顯示面板部220、柵極驅(qū)動(dòng)器230、源極驅(qū)動(dòng)器240。圖17中，柵極驅(qū)動(dòng)器230和源極驅(qū)動(dòng)器240示例了和顯示面板部220一體形成的顯示裝置的結(jié)構(gòu)，這些電路部分可以設(shè)為顯示面板部220的外部電路。
顯示面板部220包含按行列配置的多個(gè)像素電路225。分別與像素電路的行(以下稱(chēng)為像素行)對(duì)應(yīng)地配置選通線GL，分別與像素電路的列(以下稱(chēng)為像素列)對(duì)應(yīng)地設(shè)置數(shù)據(jù)線DL。圖17中，代表性地示出了第一行的第一列和第二列的像素電路以及與此對(duì)應(yīng)的選通線GL1和數(shù)據(jù)線DL1、DL2。
像素電路225具有設(shè)在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線DL和像素節(jié)點(diǎn)Np之間的開(kāi)關(guān)元件226，并聯(lián)連接在像素節(jié)點(diǎn)Np和公共電極節(jié)點(diǎn)NC之間的保持電容227以及液晶顯示元件228。液晶顯示元件228中的液晶取向性根據(jù)像素節(jié)點(diǎn)Np和公共電極節(jié)點(diǎn)NC的電壓差而變化。響應(yīng)這種變化，液晶顯示元件228的顯示亮度變化。從而，根據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線DL和開(kāi)關(guān)元件226而寫(xiě)入像素節(jié)點(diǎn)Np的顯示電壓，可以控制各像素電路的亮度。開(kāi)關(guān)元件226例如由n型晶體管構(gòu)成。
柵極驅(qū)動(dòng)器230基于規(guī)定周期順次激活選通線GL。開(kāi)關(guān)元件226的柵極和對(duì)應(yīng)的選通線GL連接。因此，在對(duì)應(yīng)的選通線GL被激活(H電平)期間，像素節(jié)點(diǎn)Np和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線DL連接。開(kāi)關(guān)元件226通常由和液晶顯示元件228形成在相同絕緣基板(玻璃基板·樹(shù)脂基板等)上的TFT構(gòu)成。傳送給像素節(jié)點(diǎn)Np的顯示電壓通過(guò)保持電容227而被傳送。
或者，如圖18所示，可以由包含電流驅(qū)動(dòng)型發(fā)光元件的像素電路225#替換圖17中的像素電路225。
參考圖18，像素電路225#包含開(kāi)關(guān)元件226、保持電容227#、作為電流驅(qū)動(dòng)型發(fā)光元件的代表例示出的EL(Electro-luminescence)元件228#和電流驅(qū)動(dòng)晶體管229。開(kāi)關(guān)元件226和像素電路225一樣，設(shè)在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線DL和像素節(jié)點(diǎn)Np之間，其柵極和對(duì)應(yīng)的選通線GL連接。保持電容227#連接在像素節(jié)點(diǎn)Np和電壓Vdd之間。EL元件228#和電流驅(qū)動(dòng)晶體管229串聯(lián)連接在電壓Vdd和電壓Vss之間。電流驅(qū)動(dòng)晶體管229例如由p型TFT構(gòu)成。開(kāi)關(guān)元件226和電流驅(qū)動(dòng)晶體管229通常和EL元件228#形成在同一絕緣基板上。
開(kāi)關(guān)元件226在對(duì)應(yīng)的選通線GL被激活(H電平)的期間將像素節(jié)點(diǎn)Np和數(shù)據(jù)線DL連接。從而，將數(shù)據(jù)線DL上的顯示電壓傳送到像素節(jié)點(diǎn)Np。像素節(jié)點(diǎn)Np的電壓由保持電容227#保持。
電流驅(qū)動(dòng)晶體管229具有和像素節(jié)點(diǎn)Np連接的柵極，把與像素節(jié)點(diǎn)Np的電壓、即從數(shù)據(jù)線傳送的顯示電壓(灰度等級(jí)電壓)對(duì)應(yīng)的電流Ie1提供給EL元件228#。EL元件228#的顯示亮度根據(jù)提供的通過(guò)電流Ie1而變化。因此，在像素電路225中，通過(guò)步進(jìn)地設(shè)定向像素電路施加的顯示電壓可以按灰度等級(jí)設(shè)定EL元件的亮度。
如上所述，在實(shí)施例6中，因?yàn)槊嫦蛴糜诎l(fā)生應(yīng)提供給各像素電路的顯示電壓(灰度等級(jí)電壓)的周邊電路，所以在具有顯示與該灰度等級(jí)電壓對(duì)應(yīng)的亮度的像素電路的顯示裝置中，不限定像素電路的結(jié)構(gòu)，可以使用本發(fā)明。
再次參考圖17，源極驅(qū)動(dòng)器240把通過(guò)n位顯示數(shù)據(jù)SIG而步進(jìn)地設(shè)定的顯示電壓輸出給數(shù)據(jù)線DL。在實(shí)施例6中，對(duì)n＝4時(shí)，即顯示數(shù)據(jù)SIG由數(shù)據(jù)位D0～D3構(gòu)成的情況進(jìn)行了說(shuō)明。在實(shí)施例6中，數(shù)據(jù)位D0是最低有效位(LSB)，數(shù)據(jù)位D3是最高有效位(MSB)。因此，在根據(jù)實(shí)施例6的顯示裝置200中，基于4位的顯示數(shù)據(jù)SIG，可以在各像素電路中進(jìn)行24＝16級(jí)的灰度等級(jí)顯示。
源極驅(qū)動(dòng)器240包含移位寄存器250、數(shù)據(jù)鎖存電路252、254和顯示電壓發(fā)生電路270。
對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素電路225的顯示亮度，順序生成顯示數(shù)據(jù)SIG。即，各定時(shí)的數(shù)據(jù)位D0～D3表示顯示面板部220中一個(gè)像素電路225的顯示亮度。移位寄存器250在與切換所生成的顯示數(shù)據(jù)SIG的規(guī)定周期同步的定時(shí)指示數(shù)據(jù)鎖存電路252取入數(shù)據(jù)位D0～D3。數(shù)據(jù)鎖存電路252順序取入并保持順序生成的一行像素的顯示數(shù)據(jù)SIG。
在將一個(gè)像素行的顯示數(shù)據(jù)SIG取入數(shù)據(jù)鎖存電路252的定時(shí)，響應(yīng)鎖存信號(hào)LT的激活，被鎖存到數(shù)據(jù)鎖存電路252中的顯示數(shù)據(jù)組被傳送給數(shù)據(jù)鎖存電路254。
顯示電壓發(fā)生電路270包含與各數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)設(shè)置的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路280。各個(gè)灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路280把對(duì)保持在數(shù)據(jù)鎖存電路254中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位D0～D3進(jìn)行數(shù)字模擬變化后得到的灰度等級(jí)電壓作為顯示電壓輸出到輸出節(jié)點(diǎn)No中。灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路280的各輸出節(jié)點(diǎn)No和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位D0～D3連接。例如，分別與圖17所示的數(shù)據(jù)線DL1和DL2對(duì)應(yīng)設(shè)置的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路280的輸出節(jié)點(diǎn)No1和No2與數(shù)據(jù)線DL1和DL2連接。
灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路280具有脈沖數(shù)控制電路290和電荷泵電路295。脈沖數(shù)控制電路290例如可以使用圖1和圖6所示的脈沖數(shù)控制電路20和20#，接收連續(xù)提供的脈沖CP，將與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP#輸入到電荷泵電路295中。即，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)位D0～D3進(jìn)行數(shù)字模擬變化后得到的值設(shè)定輸入給電荷泵電路295的脈沖CP#的個(gè)數(shù)。
電荷泵電路295響應(yīng)通過(guò)脈沖數(shù)控制電路290而輸入的脈沖CP#的各個(gè)輸入，步進(jìn)地改變輸出節(jié)點(diǎn)No的電壓。作為電荷泵電路295，以實(shí)施例1～5和它們的變形例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以使用電荷泵電路30、131～133或電荷泵電路30#、131#～133#。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，用電荷泵電路可以以低功耗產(chǎn)生用于灰度等級(jí)顯示的顯示電壓。特別地，作為電荷泵電路295，若使用實(shí)施例1～5和它們的變形例所示的電荷泵電路，則能精度更高地產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓?；蛘?，根據(jù)要求的灰度等級(jí)電壓的設(shè)定精度和電路面積，可以省略在實(shí)施例1～5和它們的變形例中說(shuō)明的偏置電路的配置，可以使用一般結(jié)構(gòu)的電荷泵電路。
但是，尤其在各像素電路中具備液晶顯示元件的顯示裝置(以下稱(chēng)為液晶顯示裝置)中，相當(dāng)于電荷泵電路的輸出電容的數(shù)據(jù)位D0～D3的寄生電容具有溫度依存性，因此，需要著眼于這點(diǎn)加以處理。
圖19是作為液晶顯示裝置中電荷泵電路的輸出電容的數(shù)據(jù)線的寄生電容的截面圖。
參考圖19，液晶顯示裝置形成在作為絕緣基板代表例的玻璃基板300上。在玻璃基板300上順次層疊絕緣層340、金屬布線層320、絕緣層350和液晶層360，在液晶層360的上面設(shè)置公共電極330。金屬布線層320配置圖17所示的數(shù)據(jù)位D0～D3。數(shù)據(jù)位D0～D3通常用鋁布線形成。公共電極330相當(dāng)于圖17所示的公共電極節(jié)點(diǎn)NC。
圖17所示的選通線GL用作形成在玻璃基板300上的TFT(未圖示)的柵電極，因此，該選通線GL形成在設(shè)在絕緣層340的中間的金屬布線層310上。選通線GL通常用鋁布線形成。
結(jié)果，用相當(dāng)于數(shù)據(jù)線DL和選通線GL間的寄生電容的電容Ca、分別相當(dāng)于數(shù)據(jù)線DL和公共電極330間的絕緣層350和液晶層360部分的寄生電容的電容Cb和Cb，用串聯(lián)連接的電容Cb和Cc與電容Ca的和表現(xiàn)數(shù)據(jù)線DL的寄生電容、即電荷泵電路的輸出電容Co。
在絕緣層部分產(chǎn)生的電容Ca和Cb幾乎沒(méi)有溫度依存性，液晶層部分的電容Cc隨溫度變化。結(jié)果，電荷泵電路的輸出電容(Co)具有溫度依存性。
結(jié)果，從上述(1)和(4)式等可以理解，電荷泵電路的輸出電壓Vno、即提供給像素電路的灰度等級(jí)電壓也隨溫度變化。
因此，在根據(jù)實(shí)施例6的顯示裝置中，通過(guò)如下說(shuō)明的、按同于數(shù)據(jù)線DL周邊的結(jié)構(gòu)形成電荷泵電路內(nèi)的泵電容、例如實(shí)施例1～5和它們的變形例中所示的電荷泵電路內(nèi)的泵電容32，來(lái)抑制灰度等級(jí)電壓的變動(dòng)。
圖20是說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的形成的概念圖。
參考圖20，在根據(jù)實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)節(jié)點(diǎn)N1、N2上形成的電容Ca#和與節(jié)點(diǎn)N1、N2串聯(lián)連接的電容Cb#及Cc#的并聯(lián)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷泵電路內(nèi)的泵電容32。而且，這些電容Ca#～Cc#分別以和圖19所示電容Ca～Cc相同的結(jié)構(gòu)形成。
圖21是根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的第一構(gòu)造例。
參考圖21，在形成泵電容32的區(qū)域中，和數(shù)據(jù)線DL的配置區(qū)域(圖17的顯示面板部220)一樣，形成絕緣層340、350和液晶層360。而且，形成和數(shù)據(jù)線DL相同的金屬布線層320，在分別相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)N1和N2的電極380和382之間形成泵電容32。電極380和382最好都用和數(shù)據(jù)線DL相同的材料制作。
泵電容32包含結(jié)構(gòu)和構(gòu)成輸出電容的電容Ca～Cc相同的電容Ca#～Cc#。為了形成電容Ca#，虛(dummy)電極315通過(guò)夾持絕緣層340與電極380對(duì)向地形成在和選通線GL相同的金屬布線層310上。而且，虛電極315通過(guò)形成在設(shè)在絕緣層340上的通孔中的觸點(diǎn)383和電極382電連接。
在和公共電極330相同的層上，通過(guò)夾持絕緣層350和液晶層360與電極380對(duì)向地形成虛電極332。因此，在虛電極332和電極380之間串聯(lián)連接地設(shè)置分別相當(dāng)于絕緣層350部分和液晶層360部分的寄生電容的電容Cb#和Cc#。
而且，電極382通過(guò)構(gòu)成在設(shè)在絕緣層350和液晶層360上的通孔中形成的接觸部的觸點(diǎn)電極384以及導(dǎo)電性樹(shù)脂386與虛電極332連接。觸點(diǎn)電極332至少通過(guò)絕緣膜370和公共電極330電切離。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在電極380和382之間，通過(guò)電容Ca#～Cc#的串并聯(lián)連接，以和數(shù)據(jù)線DL的寄生電容(即電荷泵電路的輸出電容)相同的結(jié)構(gòu)形成泵電容32。設(shè)置虛電極315、332和電極380、382的面積以使作為電容分量Ca#～Cc#的合成電容的“Ca#+Cb#·Cc#/(Cb#+Cc#)”為Cp。
通過(guò)以這種結(jié)構(gòu)設(shè)置泵電容，泵電容的電容值Cp和輸出電容的電容值Co對(duì)溫度的依存性是相同的。因此，在上述(1)、(4)式等中，即使在電容值Cp、Co中發(fā)生溫度依存性，由于通過(guò)兩者的比而抵消，因此電壓V2、VB即輸出電壓VNo的電平不具有大的溫度依存性。結(jié)果，可以消除溫度依存性，利用電荷泵電路可以高精度地生成灰度等級(jí)電壓。
圖22是根據(jù)實(shí)施例6的泵電容的第二構(gòu)造例。
將圖22與圖21相比，在第二構(gòu)造例中，虛電極332通過(guò)夾持絕緣層350和液晶層360與電極380和382雙方對(duì)向地形成在和公共電極330相同的層上。而且，省略了虛電極332和電極382間的電觸點(diǎn)即圖21中觸點(diǎn)電極384和導(dǎo)電性樹(shù)脂386的配置。由于需要將虛電極332變?yōu)殡姼?dòng)狀態(tài)，因此，根據(jù)需要，設(shè)置絕緣膜372，用于使虛電極332與其他節(jié)點(diǎn)·布線等電切離。
從而，在各個(gè)電極380和382與虛電極332之間，變成作為絕緣層350的寄生電容的電容2Cb#和作為液晶層360的寄生電容的電容2Cc#串聯(lián)連接、這些電容并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。此外，電容2Cb#和2Cc#分別是圖21所示的電容Cb#和Cc#的兩倍。
通過(guò)和圖21相同的結(jié)構(gòu)，在電極380和虛電極315之間形成電容Ca#。
結(jié)果，電極380和382間即節(jié)點(diǎn)N1和N2間的電容值和圖21的構(gòu)造例一樣變?yōu)椤癈a#+Cb#·Cc#/(Cb#+Cc#)”。因此，和圖21所示的構(gòu)造例一樣，通過(guò)把電荷泵電路的泵電容以及輸出電容作成相同的結(jié)構(gòu)，可消除溫度依存性并高精度地生成灰度等級(jí)電壓。在圖22的構(gòu)造例中，不需要通過(guò)尺寸精度低的導(dǎo)電性樹(shù)脂進(jìn)行壓接，因此，可以期待制造變?nèi)菀琢恕⒑细衤侍岣摺?br> 實(shí)施例7在實(shí)施例7中，對(duì)能快速地為數(shù)據(jù)線DL產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓的顯示裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。
參考圖23，根據(jù)實(shí)施例7的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400具有脈沖控制部405，脈沖數(shù)控制電路292，開(kāi)關(guān)部410和420，上升型電荷泵電路295U，以及下降型電荷泵電路295D。
脈沖控制部405具有反轉(zhuǎn)脈沖CP并輸出反轉(zhuǎn)脈沖/CP的倒相器406，響應(yīng)最高有效位的數(shù)據(jù)位D3而互補(bǔ)地導(dǎo)通·斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)407和408。
脈沖數(shù)控制電路292通過(guò)脈沖控制部405接收向節(jié)點(diǎn)N4傳送的脈沖CP或反轉(zhuǎn)脈沖/CP，將與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP或反轉(zhuǎn)脈沖/CP輸出到節(jié)點(diǎn)N5。
開(kāi)關(guān)部410具有開(kāi)關(guān)412，設(shè)在節(jié)點(diǎn)N5和上升型電荷泵電路295U之間；開(kāi)關(guān)414，設(shè)在節(jié)點(diǎn)N5和下降型電荷泵電路295D之間。開(kāi)關(guān)部420具有開(kāi)關(guān)422，設(shè)在上升型電荷泵電路295U的輸出電極和數(shù)據(jù)線DL之間；開(kāi)關(guān)424，設(shè)在下降型電荷泵電路295D的輸出節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)線DL之間。
在灰度等級(jí)電壓發(fā)生動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)412和422在數(shù)據(jù)位D3位“1”時(shí)導(dǎo)通，為“0”時(shí)斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)414和424根據(jù)數(shù)據(jù)位D3與開(kāi)關(guān)412及422互補(bǔ)地導(dǎo)通或斷開(kāi)。
上升型電荷泵電路295U每輸入一個(gè)脈沖CP，就使輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地上升ΔV。即，作為上升型的電荷泵電路295U，可以代表性地使用實(shí)施例1～3和它們的變形例中說(shuō)明的電荷泵電路30、131～133。
下降型電荷泵電路295D每輸入一個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖/CP，就使輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地下降ΔV。即，作為下降型的電荷泵電路295D，可以代表性地使用實(shí)施例4中說(shuō)明的電荷泵電路30#、131#～133#。
或者，根據(jù)要求的灰度等級(jí)電壓的設(shè)定精度和電路面積，省略實(shí)施例1～5和它們的變形例中說(shuō)明的偏置電路的配置，可以用一般結(jié)構(gòu)的電荷泵電路作為電荷泵電路295U、295D。
對(duì)于數(shù)據(jù)線DL，如圖17中說(shuō)明的，連接與所選擇的選通線GL對(duì)應(yīng)的像素電路225(或225#)。
為數(shù)據(jù)線DL設(shè)置中間電壓發(fā)生電路440和響應(yīng)預(yù)充電信號(hào)PE而連接中間電壓發(fā)生電路440與數(shù)據(jù)線DL間的預(yù)充電開(kāi)關(guān)445。
中間電壓發(fā)生電路440產(chǎn)生分別與灰度等級(jí)電壓的最高電平和最低電平對(duì)應(yīng)的高電壓VDH和低電壓VDL的中間電壓Vm。即，把高電壓VDH作為與(D3，D2，D1，D0)＝(1，1，1，1)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓、低電壓VDL作為與(D3，D2，D1，D0)＝(0，0，0，0)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓時(shí)，預(yù)充電電壓Vm設(shè)定為與作為中間電平的(D3，D2，D1，D0)＝(1，0，0，0)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓。
預(yù)充電開(kāi)關(guān)445通過(guò)響應(yīng)預(yù)充電信號(hào)PE在灰度等級(jí)電壓的動(dòng)作發(fā)生前導(dǎo)通，將數(shù)據(jù)線DL預(yù)充電到中間電壓Vm。另一方面，預(yù)充電開(kāi)關(guān)445在產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓的動(dòng)作時(shí)即通過(guò)開(kāi)關(guān)部420使電荷泵電路295U或295D和數(shù)據(jù)線DL連接的定時(shí)被斷開(kāi)。
圖24是圖23所示的脈沖數(shù)控制電路292的結(jié)構(gòu)電路圖。
參考圖24，脈沖數(shù)控制電路292和圖6所示的脈沖數(shù)控制電路20#相比較，不同之處在于用開(kāi)關(guān)控制電路297代替開(kāi)關(guān)控制電路27#。為了控制節(jié)點(diǎn)N4和N5間的連接，設(shè)置開(kāi)關(guān)元件22～25、22#～25#。開(kāi)關(guān)元件22#～25#分別響應(yīng)來(lái)自開(kāi)關(guān)控制電路297的控制信號(hào)D0#～D3#而導(dǎo)通·斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)元件22～24分別響應(yīng)控制信號(hào)C0～C2而導(dǎo)通斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件25響應(yīng)控制信號(hào)C0而導(dǎo)通斷開(kāi)。
開(kāi)關(guān)控制電路297包含輸出控制信號(hào)D0#～D2#的多路轉(zhuǎn)換器293和輸出控制信號(hào)D3#的倒相器294。多路轉(zhuǎn)換器293接收數(shù)據(jù)位D0～D2和經(jīng)倒相器反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)位/D0～/D2，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“1”時(shí)，將數(shù)據(jù)位D0～D2作為控制信號(hào)D0#～D2#輸出，另一方面，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“0”時(shí)，將反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)位/D0～/D2作為控制信號(hào)D0#～D2#輸出。倒相器294把反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)位/D3作為控制信號(hào)D3輸出。
再次參考圖23，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“1”時(shí)，將來(lái)自脈沖控制部405的脈沖CP輸出給節(jié)點(diǎn)N4。脈沖數(shù)控制電路292通過(guò)圖24所示的結(jié)構(gòu)生成控制信號(hào)D0#～D3#，以便將與應(yīng)產(chǎn)生的灰度等級(jí)電壓和中間電壓Vm的差對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP傳送給節(jié)點(diǎn)N5。
向節(jié)點(diǎn)N5傳送的脈沖CP經(jīng)開(kāi)關(guān)412輸入到電荷泵電路295U中。電荷泵電路295U的輸出節(jié)點(diǎn)N6通過(guò)開(kāi)關(guān)422與數(shù)據(jù)線DL連接。另一方面，不向電荷泵電路295D輸入反轉(zhuǎn)脈沖/CP，將其輸出節(jié)點(diǎn)N7也和數(shù)據(jù)線DL切離。結(jié)果，數(shù)據(jù)線DL的電壓即灰度等級(jí)電壓根據(jù)輸入電荷泵電路295U的脈沖CP的數(shù)從中間電壓Vm上升至與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的電壓。
與此相對(duì)，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“0”時(shí)，來(lái)自脈沖控制部405的反轉(zhuǎn)脈沖/CP輸出到節(jié)點(diǎn)N4。脈沖數(shù)控制電路292生成控制信號(hào)D0#～D3#，以便將與應(yīng)產(chǎn)生的灰度等級(jí)電壓和中間電壓Vm的差對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的反轉(zhuǎn)脈沖/CP傳送給節(jié)點(diǎn)N5。
向節(jié)點(diǎn)N5傳送的反轉(zhuǎn)脈沖/CP經(jīng)開(kāi)關(guān)414輸入到電荷泵電路295D中。電荷泵電路295D的輸出節(jié)點(diǎn)N7通過(guò)開(kāi)關(guān)424和數(shù)據(jù)線DL連接。另一方面，不向電荷泵電路295U輸入脈沖CP，將其輸出節(jié)點(diǎn)N6也和數(shù)據(jù)線DL切離。結(jié)果，數(shù)據(jù)線DL的電壓根據(jù)輸入電荷泵電路295D的反轉(zhuǎn)脈沖/CP的數(shù)從中間電壓Vm下降至與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的電壓。
這樣，在根據(jù)實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)中，在將數(shù)據(jù)線DL預(yù)充電到中間電壓Vm后，使上升型電荷泵電路和下降型電荷泵電路選擇性地動(dòng)作，產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓。從而，和僅用上升型電荷泵電路或下降型電荷泵電路的結(jié)構(gòu)相比，可高速生成灰度等級(jí)電壓。
實(shí)施例7的變形例圖25是根據(jù)實(shí)施例7的變形例的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路的構(gòu)成例的電路圖。
參考圖25，在根據(jù)實(shí)施例7的變形例的結(jié)構(gòu)中，和根據(jù)圖23所示的實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)相比，不同之處在于用灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400#代替灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400，以及配置預(yù)充電電路450來(lái)代替中間電壓發(fā)生電路440和預(yù)充電開(kāi)關(guān)445。
預(yù)充電電路450具有配置在高電壓VDH和數(shù)據(jù)線DL之間的開(kāi)關(guān)452以及設(shè)在數(shù)據(jù)線DL和低電壓VDL之間的開(kāi)關(guān)454。開(kāi)關(guān)452和454分別響應(yīng)信號(hào)PE3和/PE3，在圖23所示的預(yù)充電開(kāi)關(guān)445導(dǎo)通期間根據(jù)數(shù)據(jù)位D3而互補(bǔ)地導(dǎo)通和斷開(kāi)。
灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400#和圖23所示的灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400相比，不同之處在于用脈沖數(shù)控制電路296來(lái)代替脈沖數(shù)控制電路292。而且，與灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路400相反地控制開(kāi)關(guān)407、412、422和開(kāi)關(guān)408、414、424的導(dǎo)通斷開(kāi)。即，數(shù)據(jù)位D3＝“1”時(shí)，開(kāi)關(guān)407、412、422都斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)408、414、424都導(dǎo)通，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“0”時(shí)，開(kāi)關(guān)407、412、422都導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)408、414、424都斷開(kāi)。
圖26是圖25所示脈沖數(shù)控制電路296的結(jié)構(gòu)電路圖。
參考圖26，脈沖數(shù)控制電路296和圖24所示的脈沖數(shù)控制電路292相比，不同之處在于不需要與數(shù)據(jù)位D3對(duì)應(yīng)配置的開(kāi)關(guān)25、25#，用開(kāi)關(guān)控制電路297#代替開(kāi)關(guān)控制電路297。
開(kāi)關(guān)控制電路297#包含生成控制信號(hào)D0#～D2#的多路轉(zhuǎn)換器293。多路轉(zhuǎn)換器293和圖24的情況相反，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“1”時(shí)，將反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)位/D0～/D2作為控制信號(hào)D0#～D2#輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“0”時(shí)，將反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)位D0～D2作為控制信號(hào)D0#～D2#輸出。
開(kāi)關(guān)元件22#～24#分別響應(yīng)來(lái)自開(kāi)關(guān)控制電路297#的控制信號(hào)D0#～D2#而導(dǎo)通斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)元件22～24分別響應(yīng)控制信號(hào)D0～D2而導(dǎo)通斷開(kāi)。
再參考圖25，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“1”時(shí)，通過(guò)預(yù)充電電路450在產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓之前將數(shù)據(jù)線DL預(yù)充電到高電壓VDH。根據(jù)這種狀態(tài)，脈沖控制部405向節(jié)點(diǎn)N4輸出反轉(zhuǎn)脈沖/CP。脈沖數(shù)控制電路296通過(guò)圖26所示的結(jié)構(gòu)生成控制信號(hào)D0#～D2#，以便將與應(yīng)產(chǎn)生的灰度等級(jí)電壓和高電壓VDH的差對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的反轉(zhuǎn)脈沖/CP傳送給節(jié)點(diǎn)N5。
向節(jié)點(diǎn)N5傳送的反轉(zhuǎn)脈沖/CP經(jīng)開(kāi)關(guān)414輸入到電荷泵電路295D中。電荷泵電路295D的輸出節(jié)點(diǎn)N7通過(guò)開(kāi)關(guān)424和數(shù)據(jù)線DL連接。另一方面，不向電荷泵電路295U輸入脈沖CP，將其輸出節(jié)點(diǎn)N6也和數(shù)據(jù)線DL切離。結(jié)果，數(shù)據(jù)線DL的電壓(灰度等級(jí)電壓)根據(jù)輸入電荷泵電路295D的反轉(zhuǎn)脈沖/CP的數(shù)從高電壓VDH下降至與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的電壓。
另一方面，當(dāng)數(shù)據(jù)位D3＝“0”時(shí)，通過(guò)預(yù)充電電路450在產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓之前將數(shù)據(jù)線DL預(yù)充電到低電壓VDL。根據(jù)這種狀態(tài)，脈沖控制部405向節(jié)點(diǎn)N4輸出脈沖CP。脈沖數(shù)控制電路296生成控制信號(hào)D0#～D2#，以便將與應(yīng)產(chǎn)生的灰度等級(jí)電壓和高電壓VDL的差對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP傳送給節(jié)點(diǎn)N5。
向節(jié)點(diǎn)N5傳送的脈沖CP經(jīng)開(kāi)關(guān)412輸入到電荷泵電路295U中。電荷泵電路295U的輸出節(jié)點(diǎn)N6通過(guò)開(kāi)關(guān)422和數(shù)據(jù)線DL連接。另一方面，不向電荷泵電路295D輸入反轉(zhuǎn)脈沖/CP，將其輸出節(jié)點(diǎn)N7也和數(shù)據(jù)線DL切離。結(jié)果，數(shù)據(jù)線DL的電壓(灰度等級(jí)電壓)根據(jù)輸入電荷泵電路295U的脈沖CP的數(shù)從低電壓VDL上升至與數(shù)據(jù)位D0～D3對(duì)應(yīng)的電壓。
這樣，根據(jù)實(shí)施例7的變形例的結(jié)構(gòu)，通過(guò)上升型電荷泵電路和下降型電荷泵電路的組合產(chǎn)生灰度等級(jí)電壓，同時(shí)，能根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的特定位切換數(shù)據(jù)線的預(yù)充電電壓，因此，和根據(jù)實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)相比，能高速地生成灰度等級(jí)電壓。
盡管詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但所述實(shí)施例都是示例性而非限制性的，本發(fā)明的精神和范圍可以由所附權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，依據(jù)被加權(quán)的多位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出模擬電壓，具備脈沖數(shù)控制電路，用于向第一節(jié)點(diǎn)提供個(gè)數(shù)正好對(duì)應(yīng)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的個(gè)數(shù)的脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從所述規(guī)定電平向所述初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；電荷泵電路，用于每向第一節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)脈沖，就步進(jìn)式地改變輸出電容與之連接的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓，上述電荷泵電路包含連接在第二節(jié)點(diǎn)和上述第一節(jié)點(diǎn)間的泵電容；連接在上述第二節(jié)點(diǎn)和上述輸出節(jié)點(diǎn)之間的開(kāi)關(guān)元件，在向第一節(jié)點(diǎn)傳送各脈沖的第一轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)導(dǎo)通、而在傳送第二轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)斷開(kāi)；偏置電路，根據(jù)輸出節(jié)點(diǎn)的電壓變化，與之同極性地改變第二節(jié)點(diǎn)的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述脈沖數(shù)控制電路包含開(kāi)關(guān)電路，設(shè)置在連續(xù)提供上述脈沖的脈沖節(jié)點(diǎn)和上述第一節(jié)點(diǎn)之間，在導(dǎo)通時(shí)從上述脈沖節(jié)點(diǎn)向上述第一節(jié)點(diǎn)傳送上述脈沖；開(kāi)關(guān)控制電路，在與上述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的期間使上述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，還具有預(yù)充電電路，用于在輸出上述模擬電壓之前，將上述第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)以及上述輸出節(jié)點(diǎn)分別設(shè)定為規(guī)定的預(yù)充電電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述偏置電路包含電連接在提供規(guī)定電壓的電源節(jié)點(diǎn)和上述第二節(jié)點(diǎn)間的晶體管，上述晶體管的柵極與上述輸出節(jié)點(diǎn)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述偏置電路具有第一導(dǎo)電型的第一晶體管，電連接在提供第一規(guī)定電壓的第一電源節(jié)點(diǎn)和上述第二節(jié)點(diǎn)間；限流元件，連接在提供第二規(guī)定電壓的第二電源節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)間；和上述第一導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二晶體管，連接在提供第三規(guī)定電壓的第三電源節(jié)點(diǎn)和上述第三節(jié)點(diǎn)間；其中上述第一晶體管的柵極與上述第三晶體管連接，上述第二晶體管的柵極與上述輸出節(jié)點(diǎn)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述限流元件由恒定電流源構(gòu)成，所述恒定電流源與上述第三電源節(jié)點(diǎn)和上述第三節(jié)點(diǎn)的電壓差無(wú)關(guān)地提供恒定電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述偏置電路包含串聯(lián)連接在提供第一規(guī)定電壓的第一電源節(jié)點(diǎn)和上述第二節(jié)點(diǎn)間的第一導(dǎo)電型的第一晶體管以及導(dǎo)電型與上述第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的第二晶體管；限流元件，連接在提供第二規(guī)定電壓的第二電源節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)間；串聯(lián)連接在提供第三規(guī)定電壓的第三電源節(jié)點(diǎn)和上述第三節(jié)點(diǎn)之間的、上述第一導(dǎo)電型的第三晶體管以及上述第二導(dǎo)電型的第四晶體管；其中上述第一晶體管的柵極與上述第三節(jié)點(diǎn)連接，上述第四晶體管的柵極與上述輸出節(jié)點(diǎn)連接，上述第二和第三晶體管分別與二極管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述限流元件由恒定電流源構(gòu)成，所述恒定電流源與上述第三電源節(jié)點(diǎn)和上述第三節(jié)點(diǎn)的電壓差無(wú)關(guān)地提供恒定電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置，其中上述泵電容包含并聯(lián)連接在上述第一和第二節(jié)點(diǎn)間的多個(gè)第一調(diào)整單元，上述輸出電容包含相對(duì)于上述輸出節(jié)點(diǎn)并聯(lián)連接的多個(gè)第二調(diào)整單元，上述多個(gè)第一和第二調(diào)整電壓中的每一個(gè)都具有串聯(lián)連接的單位電容器和鏈接元件，上述鏈接元件可以根據(jù)來(lái)自上述第一和第二調(diào)整單元外部的輸入選擇形成或不形成包含對(duì)應(yīng)的上述單位電容器的電氣路徑。
10.一種顯示裝置，用于根據(jù)由加權(quán)了的n位(n2或大于2的整數(shù))構(gòu)成的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度等級(jí)顯示，具備多個(gè)像素電路，每個(gè)像素電路分別與提供的電壓相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生亮度；選擇線，用于選擇上述多個(gè)像素電路；數(shù)據(jù)線，和上述多個(gè)像素電路連接；灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路，用于向上述數(shù)據(jù)線提供灰度等級(jí)電壓，所述灰度等級(jí)電壓對(duì)應(yīng)于顯示數(shù)據(jù)的模擬電壓，其中上述灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路包含脈沖數(shù)控制電路，向第一節(jié)點(diǎn)提供個(gè)數(shù)剛好對(duì)應(yīng)于顯示數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從規(guī)定電平向初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；電荷泵電路，用于每向第一節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)脈沖，就步進(jìn)式地改變和上述數(shù)據(jù)線連接的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中上述電荷泵電路包含泵電容，連接在第二節(jié)點(diǎn)和上述第一節(jié)點(diǎn)之間；開(kāi)關(guān)元件，連接在上述第二節(jié)點(diǎn)和上述輸出節(jié)點(diǎn)之間，以在向上述第一節(jié)點(diǎn)傳送各脈沖的第一轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)導(dǎo)通、在傳送上述第二轉(zhuǎn)變沿的定時(shí)斷開(kāi)；偏置電路，根據(jù)上述輸出節(jié)點(diǎn)的電壓變化，以與之相同的極性改變上述第二節(jié)點(diǎn)的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中上述電荷泵電路包含泵電容，通過(guò)電容耦合傳送由上述脈沖造成的上述第一節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)，上述泵電容的結(jié)構(gòu)和上述數(shù)據(jù)線的寄生電容相同。
13.一種顯示裝置，用于根據(jù)由加權(quán)了的n位(n2或大于2的整數(shù))構(gòu)成的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度等級(jí)顯示，具備多個(gè)像素電路，每個(gè)像素電路分別具有與提供給像素電路的電壓相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生亮度的顯示元件；數(shù)據(jù)線，和上述多個(gè)像素電路連接；灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路，用于向數(shù)據(jù)線提供灰度等級(jí)電壓，所述灰度等級(jí)電壓對(duì)應(yīng)于顯示數(shù)據(jù)的模擬電壓，其中上述灰度等級(jí)電壓發(fā)生電路包含脈沖控制部，用于連續(xù)接收脈沖，根據(jù)n位中的特定位而輸出上述脈沖或反轉(zhuǎn)上述脈沖后得到的反轉(zhuǎn)脈沖，所述脈沖包含從初始電平向規(guī)定電平變換的第一轉(zhuǎn)變沿和從規(guī)定電平向初始電平還原的第二轉(zhuǎn)變沿；脈沖數(shù)控制電路，用于接收從上述脈沖控制部輸出的上述脈沖或上述反轉(zhuǎn)脈沖，向第一節(jié)點(diǎn)傳送個(gè)數(shù)與上述顯示數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的上述脈沖或上述反轉(zhuǎn)脈沖；第一電荷泵電路，響應(yīng)向上述第一節(jié)點(diǎn)傳送的各個(gè)脈沖，使與上述數(shù)據(jù)線連接的第一輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地上升；第二電荷泵電路，響應(yīng)向上述第一節(jié)點(diǎn)傳送的各個(gè)反轉(zhuǎn)脈沖，使與上述數(shù)據(jù)線連接的第二輸出節(jié)點(diǎn)的電壓步進(jìn)地下降。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，還包含預(yù)充電電路，用于在生成上述灰度等級(jí)電壓之前，將上述數(shù)據(jù)線預(yù)充電為上述灰度等級(jí)電壓的最高電平和最低電平的中間電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，還包含預(yù)充電電路，用于在生成上述灰度等級(jí)電壓之前，根據(jù)上述特定位，將上述數(shù)據(jù)線預(yù)充電為上述灰度等級(jí)電壓的最高電平或最低電平。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置及具有該變換裝置的顯示裝置，其中脈沖數(shù)控制電路(20)向電荷泵電路(30)輸入與由加權(quán)數(shù)據(jù)位D0～D3構(gòu)成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的脈沖CP。電荷泵電路(30)包含連接在輸入脈沖CP的第一節(jié)點(diǎn)N1和第二節(jié)點(diǎn)N2間的泵電容(32)、連接在第二節(jié)點(diǎn)N2和輸出節(jié)點(diǎn)No間的開(kāi)關(guān)元件(34)、偏置電路(40)。偏置電路(40)根據(jù)輸出節(jié)點(diǎn)No的電壓變化以同極性改變第二節(jié)點(diǎn)N2的電壓。
文檔編號(hào)H03M1/76GK1574644SQ20041004313
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者飛田洋一, 大土井雄三 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社