数-模转换电路和半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及制造面积减小的ＤＡＣ和采用这种ＤＡＣ的半导体器件。所公开的一种Ｄ／Ａ转换电路包括：ｎ个电阻器Ａ＃－［０］、Ａ＃－［１］、…、Ａ＃－［ｎ－１］；ｎ个电阻器Ｂ＃－［０］、Ｂ＃－［１］、…、Ｂ＃－［ｎ－１］；两根电源电压线即电源电压线Ｌ和电源电压线Ｈ，它们维持于相互不同的电位；ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…ＳＷａｎ－１；ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…ＳＷｂｎ－１；和一根输出线，其中，所述的ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…ＳＷａｎ－１；和ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…ＳＷｂｎ－１由从外部输入的ｎ位数字信号控制，并且从输出线输出一个模拟灰度电压信号。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数-模(D／A，数字-模拟)转换电路(DAC数-模转换器)。更具体地讲，本专利技术涉及用于半导体器件的驱动电路中的DAC，并且还涉及使用这种DAC的半导体器件。近来，制造半导体器件的技术快速发展，在这种半导体器件中，半导体薄膜形成在一个廉价的玻璃衬底上，这种技术例如制造薄膜晶体管(TFT)的技术。其原因是对半导体(尤其是有源矩阵液晶显示器件和EL显示器件)的需求增加了。有源矩阵液晶显示器件是按以下方式构成的在设置成矩阵状态的几千万至几亿象素区域的每一个中，设置有一个TET，这样，流入和流出各象素的电荷由TFT的开关功能控制。在这种有源矩阵液晶显示器件中，随着显示器件变得越来越精细以及随着其图象质量变得越来越高，数字驱动型有源矩阵液晶显示器件引起了人们的注意。附图说明图15显示出常规的数字驱动型有源矩阵液晶显示器件的简要结构。如图15中所示，这种常规的数字驱动型有源矩阵液晶显示器件包括源极信号线侧移位寄存器1401、用于从外部输入数字信号的地址线(a-d)1402、闩锁电路1(LAT1)1403、闩锁电路2(LAT2)1404、闩锁脉冲线1405、D／A转换电路1406、灰度(等级)-(gradation)电压线1407、源极信号线(数据线)1408、栅极信号线侧移位寄存器1409、栅极信号线(扫描线)1410和象素TFT 1411。这里以一个4位数字驱动型有源矩阵液晶显示器件为例。为方便起见，闩锁电路1 1403和闩锁电路2 1404(LAT1和LAT2)各自是以这样的状态示出的其中的四个闩锁电路在一起。根据来自于源极信号线侧移位寄存器1401的定时信号，从外部馈送至数字信号地址线(a-d)1402的数字信号顺序地写入全部LAT1 1403。在本说明书中，全部AT1将一起被总称为LAT1组。完成数字信号向LAT1组的写入所需的时间的长度称为一个线(行)周期。即，一个线周期是从第一时间点到第二时间点的时间间隔，第一时间点是从外部输入的数字信号开始写入最左侧的LAT1的时间，第二时间点是从外部输入的数字信号完成向最右侧的LAT1的写入的时间。在数字信号向LAT1组的写入结束之后，当一个闩锁信号输入闩锁脉冲线1405时，与源极信号线侧移位寄存器1401的工作定时相一致，由此写入LAT1组的数字信号同时发送和写入全部LAT2 1404。在本说明书中，全部LAT2将一起被总称为LAT2组。在LAT1组完成数字信号向LAT2组的发送后，根据来自于源极信号线侧移位寄存器1401的信号，再次馈送至数字信号地址线(a-d)1402的数字信号顺序地写入LAT1组。与第二个线周期的开始同步，先期发送至LAT2组的数字信号被输入D／A转换电路1406并且被转换成与数字信号相对应的模拟灰度电压信号，随后被馈送至源极信号线1408。模拟灰度电压信号在一个线周期内被馈送至相对应的源极信号线1408。通过从栅极信号线侧移位寄存器1409输出的扫描信号，相对应的象素TFT 1411的开关得以实现，并且通过来自于源极信号线1408的模拟灰度电压信号，液晶分子被激励。通过重复上述工作并且重复次数等于扫描线数目，一幅(一帧)图象就形成了。通常，在有源矩阵液晶显示器件中，在一秒内进行60帧图象的重写。这里将参照图16对上述的数字驱动电路中采用的公知D／A转换电路进行说明。一种公知的4位D／A转换电路包括开关(sw0-sw15)和灰度电压线(V0-V15)。这个4位D／A转换电路是按以下方式构成的通过从图15中所示的数字驱动型有源矩阵液晶显示器件中的LAT2组1404馈送的4位数字信号，开关(sw0-sw15)中的一个被选择，并且从连接至由此选择的开关的灰度电压线，电压被馈送至源极信号线1408。在现在描述的这种公知的4位D／A换电路的情况下，开关的数目为16，而且灰度电压线的数量为16。在实际的有源矩阵液晶显示器件中，开关本身的面积是大的。另外，图16中所示的D／A转换电路是按照与源极信号线一对一的比率设置的，这样整个驱动电路的面积就变大了。下面将对公知的4位D／A转换电路的另一例子进行说明。图17中所示的4位D／A转换电路是按以下方式构成的正如上述的4位D／A转换电路的情况中那样，通过从LAT2组1404馈送的4位数字信号，多个开关(sw0-sw15)中的一个被选择，并且从连接至由此选择的开关的灰度电压线，电压被馈送至源极信号线1408。在图17中所示的D／A换电路中，灰度电压线的数量为5(V0-V4)，因此少于图16中所示的4位D／A换电路的灰度电压线的数量。不过，开关的数量仍然是16。因此，仍难以减小整个驱动电路的面积。在这里描述的将4位数字信号转换为模拟灰度电压信号的D／A转换电路的情况下，如果位数增加，开关的数目则按指数增加。换句话说，在将n位数字信号转换为模拟灰度信号的公知D／A转换电路中，需要2个开关。因此，难以减小驱动电路的面积。在如上所述的包括D／A转换电路的驱动电路的情况下，难以减小其面积，这就变成了阻碍半导体器件尤其是有源矩阵液晶显示器件小型化的一个原因。另外，为了使半导体显示器件高度地精细，象素的数目必须增加，即，源极信号线的数目必须增加。不过，如果源极信号线的数目增加，如上所述，D／A转换电路的数目也要增加，由此，驱动电路的面积增大，这是阻碍实现高度精细的结构的一个原因。由于上述原因，保持小的D／A转换电路面积的要求提高了。另外，除了上述的电阻分压型DAC之外，还有一种电容分压型DAC，其中电阻分压由电容实现。为了使电容分压型DAC工作，需要具有用于使电荷在电容中集聚的时间周期和用于使电容中集聚的电荷放电以使其复位至与GND(地)相同的电荷的时间周期，这样工作速度就慢了。因此，本专利技术是基于上述问题而实现的，并且本专利技术的一个目的是要将D／A转换电路的面积降低到一个小的值。根据本专利技术的DAC包括电阻器A组和电阻器B组，电阻器A组由n个电阻器A0、A1、…、An-1组成，这些电阻器分别对应于n位数字信号，电阻器B组由n个电阻器B0、B1、…、Bn-1组成。电阻器A组和电阻器B组的电阻值的通式为2n-1R(其中n表示1或大于1的自然数，R表示一个正数)。另外，根据本专利技术的DAC包括开关SWa组和开关SWb组，开关SWa组由n个开关SWa0、SWa1、…、SWan-1组成，这些开关对应于相应的n位数字信号，开关SWb组由n个开关SWb0、SWb1、…、SWbn-1组成。根据本专利技术的DAC还包括两根电源电压线，即一根电源电压线L和一根电源电压线H，它们维持于相互不同的电位。当开关SWa组的开关接通时，电源电压线L和输出线通过由n个电阻器A0、A1…、An-1组成的电阻器A组相互连接。另外，当开关SWb组的开关同样接通时，电源电压线H和输出线通过由n个电阻器B0、B1、…、Bn-1组成的电阻器B组相互连接。相反，如果开关SWa组的开关关断，那么电源电压线L和输出线之间的连接就被切断。相似地，如果开关SWb组的开关关断，那么电源电压线H和输出线之间的连接就被切断。开关SWa组由从外部输入的n位数字信号控制，而开关SWb组由n位数字信号的反相信号控制。与输入的n位数字信号相对应的一个模拟灰度电压信号通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｄ／Ａ转换电路，包括： ｎ个电阻器Ａ↓［０］、Ａ↓［１］、…、Ａ↓［ｎ－１］； ｎ个电阻器Ｂ↓［０］、Ｂ↓［１］、…、Ｂ↓［ｎ－１］； 一根电源电压线Ｌ和一根电源电压线Ｈ，它们维持于相互不同的电位； ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…、ＳＷａｎ－１； ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…、ＳＷｂｎ－１；和 一根输出线， 其中，ｎ个电阻器Ａ↓［０］、Ａ↓［１］、…、Ａ↓［ｎ－１］的电阻值分别为Ｒ、２Ｒ、…、２↑［ｎ－１］Ｒ， ｎ表示１或大于１的自然数，Ｒ表示一个正数， ｎ个电阻器Ｂ↓［０］、Ｂ↓［１］、…、Ｂ↓［ｎ－１］的电阻值分别为Ｒ、２Ｒ、…、２↑［ｎ－１］Ｒ， ｎ个电阻器Ａ０、Ａ１、…、Ａｎ－１中每个电阻器的两端连接至ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…、ＳＷａｎ－１中每个开关的一端和输出线， ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…、ＳＷａｎ－１中每个开关的未连接至ｎ个电阻器Ａ０、Ａ１、…、Ａｎ－１中每个电阻器的那一端连接至电源电压线Ｌ， ｎ个电阻器Ｂ０、Ｂ１、…、Ｂｎ－１中每个电阻器的两端连接至ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…、ＳＷｂｎ－１中每个开关的一端和输出线， ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…、ＳＷｂｎ－１中每个开关的未连接至ｎ个电阻器Ｂ０、Ｂ１、…、Ｂｎ－１中每个电阻器的那一端连接至电源电压线Ｈ， ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…、ＳＷａｎ－１和ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…、ＳＷｂｎ－１由从外部输入的ｎ位数字信号控制， 输入至ｎ个开关ＳＷａ０、ＳＷａ１、…、ＳＷａｎ－１的ｎ位数字信号的反相信号分别输入至ｎ个开关ＳＷｂ０、ＳＷｂ１、…、ＳＷｂｎ－１，并且 从所述输出线输出一个模拟灰度电压信号。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：长尾祥，
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]