D/A变换器电路和半导体设备制造技术

本发明专利技术提供一个能够处理高位数数字信号，具有良好线性并具有小占据面积的Ｄ／Ａ变换器电路。该Ｄ／Ａ变换器电路具有ｎ－ｍ＋１个电容器（其中ｍ是一个小于ｎ的自然数），ｎ－ｍ＋１个电容器的其中一个电容器的电荷的供电和放电受数字视频信号的ｎ位中较低的ｍ位控制。ｎ－ｍ＋１个电容器中剩下的ｎ－ｍ个电容器的电荷的供电和放电受数字视频信号的ｎ位中较高的ｎ－ｍ位控制。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及一个D/A变换器(数字/模拟变换器)电路(DAC)。特别，本专利技术涉及一个用在半导体设备的驱动电路中的DAC。更进一步地，本专利技术涉及使用DAC的一种半导体设备。2.相关技术的描述在近几年，使用在玻璃基底上形成的多晶硅薄膜作为活性层的薄膜晶体管(TFTs)的研究和开发已经活跃地取得了进展。使用多晶硅薄膜的TFT具有的迁移率比使用非晶硅薄膜的TFT的迁移率高两个或更多量级，因此电路工作所需的电流值能够被充分地保持，即使TFT的门宽变小和被高度限定。相应地，有可能实现一个“面板上的系统”，其中一个矩阵型平面板显示器的象素部分和一个驱动电路被集成在同一基底上。3因为显示器的制作步骤和检查步骤能够被减少，用“面板上的系统”有可能降低成本。此外，有可能使平面板显示器的尺寸更小并具有更高的清晰度。一个涉及制作更小并且清晰度更高的平面板显示器的进展的问题是一个具有高速工作能力并在基底上占据小量表面积的DAC的实现。有多种类型的DACs，典型地分为电容分配型和电阻分配型。与电阻分配型DACs相比，电容分配型DACs能够具有相对小的表面积而高速工作。附图说明图11中显示的是一个传统的电容分配型DACs的例子。图11中显示的传统的电容分配型DACs具有被一个n位数字信号的各个位D1-Dn控制的n个开关SW-SW、和连接到各个开关的n个电容C，2C，…，2n-1C和一个复位开关SWR。此外，一个电源A(电压VA)和一个电源B(电压VB)被与该传统的DAC连接。电源A和电源B保持在不同的电压上。此外，来自DAC的一个模拟信号输出的电压VOUT被给予一个输出线。一个数字信号的相应位被分别输入到开关SW-SW。然后根据输入数字信号中包含的表示0或1的信息，选择电容被接到电源A还是电源B。传统DAC的工作被按次序说明。通过将它分为复位周期TR和写周期TA，传统的DAC可以被说明。首先，在复位周期TR内复位开关SWR被闭合。接着，根据一个数字信号，所有开关SW-SW被连接到同一个电源上。这里假设它们都被与电源A连接。在复位周期结束前的瞬间的传统DAC的一个等效电路图被显示在图12A中。注意参考符号CA表示全部电容的组合电容。在复位周期TR完成后一个写周期TA开始，数字信号的各个位控制开关SW-SW，其中各个位中有任意的0或1信息。然后，通过根据各个位中的信息连接电源A或电源B的电容，电荷被提供给n个电容。于是这成为正常状态。该时刻的等效电路图被显示在图12B中。注意，参考符号CT表示全部连接到电源A的电容的组合电容，参考符号CB表示全部连接到电源B的电容的组合电容。通过重复上述的复位周期TR和写周期TA，就可以将数字信号转换为模拟信号。如上所述，与电阻分配型DAC相比，电容分配型DAC能够具有相对小的表面积而高速工作，因此在使平面板显示器较小方面它被认为是更可取的。然而，如果数字信号的位数增加，为了使平面板显示器具有较高的清晰度，难以抑制在基底上占据的表面积的数量，甚至使用电容分配型DACs也是如此。如果为了减小占据的表面积，一个电容分配型DAC的各个电容器被设计成具有减小的尺寸，那么，相应于最低位的电容器表面积和它的电容值较小。由于在电容器形成中使用的掩模的位置的移动、图案形成和无法预料的寄生电容等原因，电容值的一个小偏移产生。因此，如果电容器被设计的较小，相应最低位的电容器的电容值的偏移比变大，难以形成一个具有好的线性的电容分配型DAC。此外，如果一个电阻分配型DAC的相应的数字信号位数增加，那么不仅难以较小表面积，而且输出电阻也变高，高速工作变得困难。专利技术概要考虑到上述的问题，本专利技术的一个目标是制造一个能够具有有限制的表面积的DAC，即使数字信号位数增加，以便平面板显示器的尺寸更小并具有高清晰度，并且该DAC在高速工作时具有好的线性。本专利技术的申请人考虑使用一个电阻分配型DAC或者一个选择器电路作为相应较低位的电容器的替代品，相应较低位的电容器影响一个电容分配型DAC的不一致的线性。关于本专利技术，例如，相应于一个n位数字信号D1～Dn(m＜n)的较低的m位的一个电容器，和相应于较高的n-m位的n-m个电容器，被在一个相应于n位数字信号的DAC中形成。相应于数字信号的较低的m位的该一个电容器此后被成为一个较低位对应电容器(CL)，相应于较高的n-m位的n-m个电容器此后被成为较高位对应电容器(CU)。较低位对应电容器的电容值被用C表示(这里C是常数)，而n-m较高位对应电容器的电容值从较高位的最低位起，依次用CU＝C、CU＝2C、CU＝22C、…、CU＝2n-m-2C表示。本专利技术的DAC被与具有不同电压的电源A(电压VA)和电源B(电压VB)连接。两个电源对n-m较高位对应电容器的充电受数字信号的较高的n-m位的各个位控制。此外，数字信号的较低的m位在与本专利技术的DAC的较低m位对应的电阻分配型DAC或选择器电路中被转换成模拟信号，并作为相应于较低位(电压VL)的一个模拟信号被输入到较低位输出线。较低位对应电容根据相应于被输入到较低位输出线的模拟信号被充电。本专利技术的DAC的电容器都被连接到一个输出线，输出线的电压，即模拟信号的电压，由根据数字信号的各位中的1或0信息而供给各个电容器的电荷决定。依照上述结构，一个能够处理一个具有高位数的数字信号而且不损失线性的DAC能够被生成，同时保持电容分配型的优点，例如抑制表面积的相对数量而高速工作的能力，这是电容分配的一个优点。本专利技术的构造将在下面被描述。依照本专利技术，提供了一个用于将n位(其中n是自然数)数字信号变换为模拟信号的D/A变换器电路，其特征在于该D/A变换器具有n-m+1个电容器(其中m是小于n的自然数)；n-m+1个电容器的其中一个电容器的充电受数字信号的n位中较低的m位控制；和n-m+1个电容器中剩下的n-m个电容器的充电受数字信号的n位中较高的n-m位控制。依照本专利技术，提供了一个用于将n位(其中n是自然数)数字信号变换为模拟信号的D/A变换器电路，其特征在于该D/A变换器具有n-m+1个电容器(其中m是小于n的自然数)；n-m+1个电容器的其中一个具有电容值C(C为常数)的电容器的充电受数字信号的n位中较低的m位控制；n-m+1个电容器中剩下的n-m个电容器的充电受数字信号的n位中较高的n-m位控制；和剩下的n-m个电容器具有的电容值分别用C、2C、22C、…、2n-m-1C表示。依照本专利技术，提供了一个用于将n位(其中n是自然数)数字信号变换为模拟信号的D/A变换器电路，其特征在于该D/A变换器电路具有n-m+1个电容器(其中m是小于n的自然数)和2m个电阻器；由数字信号中n位中的较低的m位决定电荷，通过2m个电阻器被提供给n-m+1个电容器中的一个电容器；和由数字信号中n位中的较高的n-m位决定电荷，被供给n-m+1个电容器中剩下的n-m个电容器。依照本专利技术，提供了一个用于将n位(其中n是自然数)数字信号变换为模拟信号的D/A变换器电路，其特征在于该D/A变换器电路具有n-m+1个电容器(其中m是小于n的自然数)和2m个电阻器；由数字信号中n位中的较低的m位决定电荷，通过2m个电阻器被提供给n-m+1个电容器中的一个电容器；全部2m个电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于将ｎ位数字信号变换为模拟信号的Ｄ／Ａ变换器电路，其特征在于 其中ｎ是一个自然数， 其中Ｄ／Ａ变换器电路具有ｎ－ｍ＋１个电容器， 其中ｍ是一个小于ｎ的自然数， 其中ｎ－ｍ＋１个电容器的其中一个电容器的充电受数字信号的ｎ位中较低的ｍ位控制， 其中ｎ－ｍ＋１个电容器中剩下的ｎ－ｍ个电容器的充电受数字信号的ｎ位中较高的ｎ－ｍ位控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中幸夫，浅见宗广，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]