CN102204104A - 电平移位电路、负载驱动装置及液晶显示装置 - Google Patents

电平移位电路、负载驱动装置及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电平移位电路、负载驱动装置及液晶显示装置。本发明所涉及的电平移位电路具有差动放大器(2)，所述差动放大器(2)通过使用在接地电位(VSS)的施加端和负电位(MVDD)的施加端之间连接的、由一对N沟道型场效应晶体管(N1、N2)构成的差动输入级，以差动方式接收在接地电位(VSS)和正电位(VDDI)之间被脉冲驱动的输入信号(IN)，并对其进行差动放大，来生成在接地电位(VSS)和负电位(MVDD)之间被脉冲驱动的输出信号(OUT)。

Description

电平移位电路、负载驱动装置及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及电平移位电路(level shifter circuit)、及使用该电平移位电路的负载驱动装置(例如，液晶驱动装置)以及液晶显示装置。
背景技术
图6是表示电平移位电路的一个现有例的电路图。如图6所示，现有的电平移位电路构成为具有：反相器(inverter)INVa、INVb、P沟道型MOS场效应Pa～Pd、N沟道型MOS场效应晶体管Na～Nd。此外，在由上述结构组成的电平移位电路中，反相器INVa、INVb分别被连接于正电位VDDI(例如，1.6[V])的施加端和接地电位VSS(0[V])的施加端之间，晶体管Pa、Pb、Na、Nb分别被连接于正电位VDDI的施加端和负电位MVDD(例如，-6.0[V])的施加端之间，晶体管Pc、Pd、Nc、Nd分别被连接于接地电位VSS的施加端和负电位MVDD的施加端之间。
此外，作为与上述相关联的现有技术的一例，能举出专利文献1。
专利文献1：JP特开2000-195284号公报
当然，在上述现有的电平移位电路中，可将在接地电位VSS与正电位VDDI之间被脉冲驱动的输入信号IN变换为在接地电位VSS与负电位MVDD之间被脉冲驱动的输出信号OUT来输出。
可是，因为上述现有的电平移位电路采用了在P沟道型MOS场效应晶体管Pa、Pb的栅极中接受在接地电位VSS与正电位VDDI之间被脉冲驱动的输入信号IN的构成，所以为了可靠地导通/截止晶体管Pa、Pb，需要向晶体管Pa、Pb的源极施加正电位VDDI而不是接地电位VSS。
这样，在向晶体管Pa、Pb的源极施加了正电位VDDI的上述现有的电平移位电路中，由于向晶体管Pa～Pc及晶体管Na～Nc的栅极与源极之间、栅极与漏极之间、或源极与漏极之间最大施加正电位VDDI和负电位MVDD的电位差(例如，7.6[V])，故关于这些晶体管Pa～Pc及晶体管Na～Nc，必须使用能耐得住上述电位差的高耐压元件(例如，28[V]耐压)。
其中，上述的高耐压元件与耐压更低的中耐压元件(例如，6[V]耐压)及低耐压元件(例如，1.8[V]耐压)相比，由于栅极电容大且其充放电需要更多的电流，故成为导致导通/截止响应速度的低下以及与此相伴的贯通电流的增大(进一步地导致在电平移位电路整体中所消耗的动作电流的增大)的主要原因。
另外，上述高耐压元件与中耐压元件及低耐压元件相比，由于布局面积大，故成为阻碍半导体装置小型化的主要原因。特别是，像液晶驱动器IC那样，在必须将多个电平移位电路收纳配置于液晶面板的长宽中的情况下，根据PAD间距的制约等，由于无法使电平移位电路在横向(长边方向)大型化，故为了确保其布局面积，不得不使电平移位电路在纵向(短边方向)大型化，且难以响应液晶面板的窄边框化(narrow framing)这一请求。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种极力控制高耐压元件的使用数目以能够实现消耗电力的削减、响应速度的提高以及布局面积的缩小这样的电平移位电路、使用该电平移位电路的负载驱动装置及液晶显示装置。
为了达成上述目的，本发明所涉及的电平移位电路采用如下构成(第1构成)：具有差动放大器，所述差动放大器通过使用在接地电位的施加端与负电位的施加端之间连接的、由一对N沟道型场效应晶体管构成的差动输入级，以差动方式接收在所述接地电位与正电位之间被脉冲驱动的输入信号，并对其进行差动放大，从而生成在所述接地电位与所述负电位之间被脉冲驱动的输出信号。
此外，在由上述第1构成形成的电平移位电路中，也可采用如下构成(第2构成)：在形成所述电平移位电路的多个晶体管中，形成所述差动输入级的所述一对N沟道型场效应晶体管是能耐得住所述正电位和所述负电位的电位差的高耐压元件，其余的晶体管是耐压更低的中耐压元件或低耐压元件。
另外，由上述第2构成形成的电平移位电路也可采用如下构成(第3构成)：还具有：使能控制部，其根据第1控制信号使所述差动放大器接通/断开；和锁存输出部，其根据第2控制信号对所述差动放大器的输出信号进行采样/保持。
另外，本发明所涉及的负载驱动装置具有n组(n为1以上的整数)如下电路：m(m为2以上的整数)个电平移位电路、数字/模拟变换电路、和放大器电路，其中，所述m个电平移位电路对m系统的输入信号分别进行电平移位，并生成m系统的输出信号；所述数字/模拟变换电路将所述m系统的输出信号作为m比特的数字信号进行接收，并将其变换为模拟信号进行输出；所述放大器电路将所述模拟信号作为负载驱动信号提供给所述负载；所述负载驱动装置采用如下构成(第4构成)：所述多个电平移位电路中的、将在接地电位与正电位之间被脉冲驱动的输入信号变换为在所述接地电位与负电位之间被脉冲驱动的输出信号的电平移位电路是由所述第3构成形成的电平移位电路。
此外，由上述第4构成形成的负载驱动装置也可采用如下构成(第5构成)：具有共用电平移位电路，所述共用电平移位电路生成在所述接地电位与所述负电位之间被脉冲驱动的第1、第2控制信号，并将它们输出到所述多个电平移位电路中。
另外，在由上述第5构成形成的负载驱动装置中，也可采用如下构成(第6构成)：所述负载是液晶像素。
另外，本发明所涉及的液晶显示装置也可采用如下构成(第7构成)：具有：由上述第6构成形成的负载驱动装置、和由所述负载驱动装置驱动的液晶像素。
另外，由上述第7构成形成的液晶显示装置也可采用如下构成(第8构成)：具有多路转换器(multiplexer)，所述多路转换器通过将从所述负载驱动装置输出的n系统的输出信号分别分配给z系统(z为1以上的整数)来生成(n×z)系统的输出信号，并将其提供给所述液晶像素。
另外，在由上述第8构成形成的液晶显示装置中，也可采用如下构成(第9构成)：所述负载驱动装置具有多路转换器用定时脉冲发生器(timing generator)，所述多路转换器用定时脉冲发生器根据n系统的输出信号的生成动作来进行所述多路转换器的定时控制。
(发明效果)
如果是本发明所涉及的电平移位电路及使用该电平移位电路的负载驱动装置，则可极力控制高耐压元件的使用数目、可实现消耗电力的削减、响应速度的提高、及布局面积的缩小。
附图说明
图1是表示使用了本发明所涉及的电平移位电路的液晶显示装置的第1构成例的示意图。
图2是表示本发明所涉及的电平移位电路的第1实施方式的电路图。
图3是表示本发明所涉及的电平移位电路的第2实施方式的电路图。
图4是表示放大器使能信号EN1和锁存使能信号EN2的一例的图。
图5是表示共用电平移位电路的设置例的框图。
图6是表示电平移位电路的一现有例的电路图。
图7是表示使用了本发明所涉及的电平移位电路的液晶显示装置的第2构成例的框图。
图8是表示源极驱动器电路A3的一构成例的框图。
图9是表示源极驱动器部B9的一构成例的框图。
图10A是表示液晶显示面板A1和源极驱动器电路A3的第1连接方式的示意图。
图10B是表示液晶显示面板A1和源极驱动器电路A3的第2连接方式的示意图。
图11是用于说明源极驱动器电路A3的定时控制的框图。
图12是表示振荡特性的一例的表格。
图13A是表示8色显示模式的第1动作例的时序图。
图13B是表示8色显示模式的第2动作例的时序图。
图14是用于说明复位方法的表格。
图15是用于说明复位后的状态的表格。
图16是用于说明自动显示断开序列的表格。
符号说明：
10 玻璃基板
11 液晶像素
12 液晶驱动装置
121 电平移位电路组
122 数字/模拟变换电路组
123 源极放大器电路组
124a、124b 共用电平移位电路
20 逻辑部
30 柔性电缆(flexible cable)
1 输入缓冲器
2 差动放大器
3 输出缓冲器
4 使能(enable)控制部
5 锁存(latch)部
N1、N2 N沟道型MOS场效应晶体管(高耐压元件)
N3～N5 N沟道型MOS场效应晶体管(中耐压元件)
P1～P6 P沟道型MOS场效应晶体管(中耐压元件)
INV1、INV2 反相器(低耐压元件)
INV3～INV5 反相器(中耐压元件)
INV6 3态反相器(中耐压元件)
SW1 通路开关(中耐压元件)
A1 液晶显示面板(液晶像素)
A2 多路转换器(multiplexer)
A3 源极驱动器电路
A4 栅极驱动器电路
A5 外部DC/DC转换器
A6 MPU
A7 影像源
B1 MPU接口
B2 指令解码器
B3 数据寄存器
B4 部分显示数据用RAM
B5 数据控制部
B6 显示数据接口
B7 图像处理部
B8 数据锁存部
B9 源极驱动器部
B10 OTPROM
B11 控制用寄存器
B12 地址计数器(RAM控制器)
B13 定时脉冲发生器
B14 振荡器
B15 公共电压生成部
B16 多路转换器用定时脉冲发生器
B17 栅极驱动器用定时脉冲发生器
B18 外部DC/DC用定时脉冲发生器
B19 液晶显示装置用电源电路
C1(1)～C1(n) 电平移位电路
C2(1)～C2(n) 数字/模拟变换电路
C3(1)～C3(n) 源极放大器电路
C4(1)～C4(n) 通路开关(极性反转控制用)
C5(1)～C5(n) 通路开关(8色显示模式用)
C6(1)～C6(n) 输出端子
C7 梯形电阻(resistor ladder)
C8～C11 选择器
C12～C15 放大器
C16 第1灰度电压生成部(正极性)
C17 第2灰度电压生成部(负极性)
C18～C21 输出电容器
D1 振荡器
D2 定时脉冲发生器(timing generator)
D3 显示数据接口
D4 地址计数器(RAM控制器)
D5 部分显示数据用RAM
D6 源极数据定时控制器
D7 OTPROM
D8 OTP控制器
D9 外部DC/DC用定时脉冲发生器
D10 多路转换器·栅极驱动器用定时脉冲发生器
D11 液晶显示装置用电源电路
具体实施方式
以下，举出使用了本发明所涉及的电平移位电路的液晶显示装置的例子，进行详细说明。
图1是表示使用了本发明所涉及的电平移位电路的液晶显示装置的第1构成例的示意图。如图1所示，本构成例的液晶显示装置具有：玻璃基板10、逻辑部20、柔性电缆30。
除了在玻璃基板10上形成液晶像素11之外，还以COG(Chip On Glass)方式将液晶驱动装置12(液晶驱动器IC)直接安装于其空白区域(边框区域)。
液晶驱动装置12作为驱动液晶像素11的部件，具有源极驱动器部、栅极驱动器部、及公共驱动器部等，特别地，液晶驱动装置12的源极驱动器部如图1所示，具有：电平移位电路组121、数字/模拟变换电路组122、源极放大器组123。
更具体地说，液晶驱动装置12的源极驱动器部具有n组(其中，n为1以上的整数)如下电路：m个电平移位电路(在图1的例子中，作为附有“LS×m”的符号的单一块要素进行描述)、数字/模拟变换电路(在图1的例子中，作为附有“DAC”的符号的块要素进行描述)、和源极放大器电路(在图1的例子中，作为附有“AMP”的符号的块要素进行描述)，其中，所述m个电平移位电路将m系统(其中，m为2以上的整数)的输入信号分别进行电平移位并生成m系统的输出信号，所述数字/模拟变换电路将所述m系统的输出信号作为m比特的数字信号接收，并将其变换成模拟信号输出，所述源极放大器电路将所述模拟信号作为源极信号提供给液晶像素11。
在此，作为液晶驱动信号提供给液晶像素11的源极信号，从防止液晶像素11的残留影像(seizing：焼付き)的观点出发，优选按每个规定的帧来反转正负极性。因此，在本实施方式的液晶驱动装置12中，个别准备了根据来自逻辑部20的输入信号(影像信号)生成正极性的源极信号的第1驱动系统(正极性的电平移位电路、数字/模拟变换电路、及源极放大器电路)、生成负极性的源极信号的第2驱动系统(负极性的电平移位电路、数字/模拟变换电路、及源极放大器电路)，且采用了一边交替切换两者一边驱动液晶像素11的构成。此外，本发明所涉及的电平移位电路适用于上述的负极性的电平移位电路，关于其构成以后详细说明。
逻辑部20经由柔性电缆30与玻璃基板10上的液晶驱动装置12连接，经由液晶驱动装置12输出液晶像素11的控制信号(源极信号、栅极信号、公共信号等)。
柔性电缆30是在具有柔软性的薄膜上形成有印刷布线的信号传输路径，在其两端设置有用于确立液晶驱动装置12和逻辑部20之间的电连接的连接器。此外，在图1的例子中，虽然举出了以COG方式将液晶驱动装置12安装于玻璃基板10上的构成，但本发明的构成并不限定于此，也可以以COF(Chip On Film)方式将液晶驱动装置12安装于柔性电缆30上。
图2是表示本发明所涉及的电平移位电路的第1实施方式的电路图。如图2所示，本实施方式的电平移位电路是将在接地电位VSS(0[V])与正电位VDDI(例如，1.6[V])之间被脉冲驱动的输入信号IN(来自逻辑部20的影像信号)变换为在接地电位VSS与负电位MVDD(例如，-6.0[V])之间被脉冲驱动的输出信号OUT的部件，具有输入缓冲器1、差动放大器2、输出缓冲器3。输入缓冲器1具有反相器INV1、INV2。差动放大器2具有P沟道型MOS场效应P1～P3和N沟道型MOS场效应晶体管N1～N4。输出缓冲器3具有反相器INV3。
反相器INV1的输入端与输入信号IN的施加端连接。反相器INV2的输入端与反相器INV1的输出端连接。反相器INV1、INV2的第1电源端都与正电位VDDI的施加端连接。反相器INV1、INV2的第2电源端都与接地电位VSS的施加端连接。晶体管P1、P2的源极都与接地电位VSS的施加端连接。晶体管P1、P2的栅极都与晶体管P1的漏极连接。晶体管N1、N2的漏极分别与晶体管P1、P2的漏极连接。晶体管N1的栅极与反相器INV2的输出端连接。晶体管N2的栅极与反相器INV1的输出端连接。晶体管N1、N2的源极都与晶体管N3的漏极连接。晶体管N3的栅极与偏置电位BIAS的施加端连接。晶体管N3的漏极与负电位MVDD的施加端连接。晶体管P3的源极与接地电位VSS的施加端连接。晶体管P3的栅极与晶体管P2的漏极连接。晶体管P3的漏极与晶体管N4的漏极连接。晶体管N4的栅极与偏置电位BIAS的施加端连接。晶体管N4的源极与负电位MVDD的施加端连接。反相器INV3的输入端与晶体管P3的漏极连接。反相器INV3的输出端与输出信号OUT的输出端连接。反相器INV3的第1电源端与接地电位VSS的施加端连接。反相器INV3的第2电源端与负电位MVDD的施加端连接。
其次，对由上述结构组成的电平移位电路的动作进行说明。在由上述结构组成的电平移位电路中，在输入信号IN是高电平(VDDI)时，向晶体管N1的栅极施加高电平(VDDI)，并向晶体管N2的栅极施加低电平(VSS)，所以流经晶体管N1的电流增加，且流经晶体管N2的电流减少。其结果，晶体管P3的栅极电位上升，晶体管P3的漏极电位(差动放大器2的输出电平)下降。因此，经由反相器INV3输出的最终的输出信号OUT变为高电平(VSS)。相反，在输入信号IN是低电平(VSS)时，向晶体管N1的栅极施加低电平(VSS)，向晶体管N2的栅极施加高电平(VDDI)，所以流经晶体管N1的电流减少，流经晶体管N2的电流增加。其结果，晶体管P3的栅极电位下降，晶体管P3的漏极电位(差动放大器2的输出电平)上升。因此，经由反相器INV3输出的最终的输出信号OUT变为低电平(MVDD)。
这样，由上述结构组成的电平移位电路，将在接地电位VSS与正电位VDDI之间被脉冲驱动的输入信号IN(来自逻辑部20的影像信号)变换为在接地电位VSS与负电位MVDD之间被脉冲驱动的输出信号OUT来输出。
此外，在由上述结构组成的电平移位电路中，因为在形成差动放大器2(特别是，其差动输入级)的晶体管N1、N2的栅极/源极之间最大施加了正电位VDDI和负电位MVDD的电位差(例如，7.6[V])，所以作为晶体管N1、N2需要使用能耐得住该电位差的高耐压元件(例如，28[V]耐压)，但是因为在形成差动放大器2的其余的晶体管N3、N4、P1～P3、形成反相器INV3的晶体管(未图示)的栅极/源极之间、栅极/漏极之间、或者源极/漏极之间最大仅施加接地电位VSS和负电位MVDD的电位差(例如，6.0[V])，所以关于这些晶体管可使用耐压更低的中耐压元件(例如，6.0[V]耐压)。
另外，因为在形成反相器INV1、INV2的晶体管(未图示)的栅极/源极之间、栅极/漏极之间、或源极/漏极之间最大仅施加正电位VDDI和接地电位VSS的电位差(例如，1.6[V])，所以关于这些晶体管可使用耐压进一步低的低耐压元件(例如，1.8[V]耐压)。
这样，如果是本实施方式的电平移位电路，通过采用具有如下差动放大器2的构成，可极力控制高耐压元件的使用数目，可实现消耗电力的削减、响应速度的提高、及布局面积的缩小，其中，所述差动放大器2通过使用在接地电位VSS的施加端与负电位MVDD的施加端之间连接的由一对N沟道型场效应晶体管N1、N2构成的差动输入级，以差动方式接收在接地电位VSS与正电位VDDI之间被脉冲驱动的输入信号IN，并将其差动放大，从而生成在接地电位VSS与负电位MVDD之间被脉冲驱动的输出信号OUT。
特别是，如液晶驱动装置12这样，即使在必须将多个电平移位电路收纳配置于液晶面板的长宽中的情况下，通过使用本实施方式的电平移位电路，也能够使液晶驱动装置12在纵向(短边方向)上收缩(shrink)，所以可实现液晶驱动装置12的芯片成本削减(例如，30％左右)，还可响应液晶面板的窄边框化的请求。
图3是表示本发明所涉及的电平移位电路的第2实施方式的电路图。如图3所示，第2实施方式的电平移位电路是以先前的第1实施方式为基础进一步加以改良得到的。因此，关于与第1实施方式同样的构成部分，赋予与图2相同的符号，并省略重复的说明，以下重点说明第2实施方式特有的构成部分。
如图3所示，本实施方式的电平移位电路除了先前的第1实施方式的构成要素之外，还具有：根据放大器使能信号EN1使差动放大器2接通/断开的使能控制部4、根据锁存使能信号EN2对差动放大器2的输出信号进行采样/保持的锁存部5。使能控制部4具有P沟道型MOS场效应晶体管P4～P6、N沟道型MOS场效应晶体管N5。锁存部5具有反相器INV5、3态反相器INV6、通路开关SW1。此外，在输出缓冲器3中，以输出信号OUT的逻辑匹配为目的，追加了反相器INV4。
晶体管P4的源极与接地电位VSS的施加端连接。晶体管P4的栅极与放大器使能信号EN1的施加端连接。晶体管P4的漏极与晶体管P3的栅极连接。晶体管P5的源极与接地电位VSS的施加端连接。晶体管P5的栅极与放大器使能信号EN1的施加端连接。晶体管P5的漏极与晶体管P3的漏极连接。晶体管P6被插入于偏置电位BIAS的施加端与晶体管N3、N4的栅极之间。晶体管P6的栅极与反转放大器使能信号EN1B(放大器使能信号EN1的論理反转信号)的施加端连接。晶体管N5的漏极与晶体管N3、N4的栅极连接。晶体管N5的栅极与反转放大器使能信号EN1B的施加端连接。晶体管N5的源极与负电位MVDD的施加端连接。
反相器INV5的输入端经由通路开关SW1与晶体管P3的漏极连接。反相器INV5的输出端与反相器INV3的输入端连接。3态反相器INV6的输入端与反相器INV5的输出端连接。3态反相器INV5的输出端与反相器INV5的输入端连接。反相器INV5及3态反相器INV6的第1电源端都与接地电位VSS的施加端连接。反相器INV5及3态反相器INV6的第2电源端都与负电位MVDD的施加端连接。通路开关SW1及3态反相器INV5的控制端分别与锁存使能信号EN2的施加端连接。反相器INV4被插入于反相器INV3的输出端与输出信号OUT的输出端之间。反相器INV4的第1电源端与接地电位VSS的施加端连接。反相器INV4的第2电源端与负电位MVDD的施加端连接。
由于由上述结构组成的电平移位电路的基本动作(电平移位动作)与前述的第1实施方式相同，故以下参照图4对电平移位电路的使能动作进行详细说明。
图4是表示放大器使能信号EN1和锁存使能信号EN2的一例的时序图，按照自上向下的顺序，示出输入信号IN、放大器使能信号EN1、及锁存使能信号EN2。
基于图4的例子进行说明，逻辑部20在时刻t1到来之前基于输入信号IN的数据不变这一认识，将放大器使能信号EN1和锁存使能信号EN2都设为低电平。此时，在使能控制部4中，因为晶体管P4、P5和晶体管N5都导通，晶体管P6截止，所以向差动放大器2的动作电流的供给被切断，且差动放大器2的输出逻辑(晶体管P3的漏极电位)固定。另一方面，在锁存部5中，通过使通路开关SW1切断且许可3态反相器INV6的输出，从而形成了由反相器5和3态反相器6组成的循环，差动放大器2的输出逻辑处于被锁存的状态。
当时刻t1到来时，逻辑部20在输入信号IN的数据更新之前，仅将放大器使能信号EN1过渡至高电平。此时，在使能控制部4中，因为晶体管P4、P5和晶体管N5都截止，晶体管P6导通，所以重新开始向差动放大器2供给动作电流，且差动放大器2的输出逻辑(晶体管P3的漏极电位)根据输入信号IN可变。这样，通过在输入信号IN的数据更新之前使差动放大器2起动，从而不会给电平移位电路的动作产生障碍，可适当地实施差动放大器2的接通/断开控制。此外，关于使差动放大器2起动的定时，可以考虑差动放大器2起动所需的时间来适当地设定。
当时刻t2到来时，逻辑部20进行输入信号IN的数据更新，另一方面，使锁存使能信号EN2过渡至高电平。此时，在锁存部5中，通过使通路开关SW1导通且3态反相器INV6的输出处于禁止状态(高阻抗状态)，从而使得差动放大器2的输出逻辑处于经由反相器INV5被通过(through)的状态(采样状态)。
之后，当时刻t3到来时，逻辑部20基于输入信号IN的数据不变的认识，将放大器使能信号EN1和锁存使能信号EN2都设为低电平。由此，与时刻t1以前同样地，差动放大器2处于停止状态，在锁存部5中差动放大器2的输出逻辑处于被锁存的状态。此外，关于使差动放大器2停止的定时，可以考虑锁存部5的采样/保持动作所需的时间来适当地设定。
这样，如果是第2实施方式的电平移位电路，因为在电平移位电路未使用时(输入信号IN的数据不变时)，能切断向差动放大器2的动作电流的供给，并在后级的锁存部5中保持差动放大器2的输出逻辑，所以可实现消耗电力的削减(例如，与现有相比，1/5左右)。特别是，可以说第2实施方式的电平移位电路适用于向进行电池驱动的IC搭载。
另外，如图5所示，本实施方式的液晶驱动装置12具有共用电平移位电路124a、124b，其中，所述共用电平移位电路124a、124b通过将在正电位VDDI与接地电位VSS之间被脉冲驱动的控制信号进行电平移位，从而生成在接地电位VSS与负电位MVDD之间被脉冲驱动的放大器使能信号EN1和锁存使能信号EN2，并将它们输出至多个电平移位电路中。通过采用该构成，可将需要时常动作的共用电平移位电路124a、124b的设置数目抑制在最小限度。
图7是表示使用了本发明所涉及的电平移位电路的液晶显示装置的第2构成例的框图。如图7所示，本构成例的液晶显示装置(乃至搭载了该装置的便携式电话终端等的应用)具有：液晶显示面板A1、多路转换器A2、源极驱动器电路A3、栅极驱动器电路A4、外部DC/DC转换器A5、MPU(Micro Processing Unit)A6、和影像源(image source)A7。
液晶显示面板A1是将光透过率根据从源极驱动器电路A3经由多路转换器A2供给的显示数据(模拟电压信号)的电压值而进行变化的液晶元件用作像素的TFT(Thin Film Transistor)方式的影像输出部件。
多路转换器A2基于从源极驱动器电路A3输入的定时信号，将从源极驱动器电路A3输出的n系统的显示数据分别分配给z系统(z为1以上的整数)，从而生成(n×z)系统的显示数据，并将其提供给液晶显示面板A1。
源极驱动器电路A3将从影像源A7输入的数字形式的显示数据变换为模拟形式的显示数据(模拟电压信号)，将其经由多路转换器A2提供给液晶显示面板A1的各像素(更正确地说，为与液晶显示面板A1的各像素连接的有源元件(active element)的源极端子)。另外，源极驱动器电路A3具备：从MPUA6接受指令等的输入的功能、向液晶显示装置各部(多路转换器A2等)供给电力的功能、进行液晶显示装置各部(多路转换器A2、栅极驱动器电路A4、及外部DC/DC转换器A5)的定时控制的功能、以及向液晶显示面板A1供给公共电压的功能。
栅极驱动器电路A4基于从源极驱动器电路A3输入的定时信号，进行液晶显示面板A1的垂直扫描控制。
外部DC/DC转换器A5基于从源极驱动器电路A3输入的定时信号，生成栅极驱动器电路A4的驱动所需的电源电压。
MPUA6是对搭载有液晶显示装置的整体组成进行综合控制的主体，向源极驱动器电路A3提供各种指令或时钟信号、在8色显示模式中用到的简易显示数据等。
影像源A7向源极驱动器电路A3提供在通常显示模式中用到的显示数据或时钟信号。
图8是表示源极驱动器电路A3的一构成例的框图。如图8所示，本构成例的源极驱动器电路A3具有：MPU接口B1、指令解码器B2、数据寄存器B3、部分显示数据用RAM(Random Access Memory)B4、数据控制部B5、显示数据接口B6、图像处理部B7、数据锁存部B8、源极驱动器部B9、OTPROM(One Time Programmable Read Only Memory)B10、控制用寄存器B11、地址计数器(RAM控制器)B12、定时脉冲发生器B13、振荡器B14、公共电压生成部B15、多路转换器用定时脉冲发生器B16、栅极驱动器用定时脉冲发生器B17、外部DC/DC用定时脉冲发生器B18、液晶显示装置用电源电路B19。
MPU接口B1在与MPUA6之间进行各种指令或时钟信号、在8色显示模式中用到的简易显示数据等的交换。
指令解码器B2进行经由MPU接口B1取得的指令或简易显示数据等的解码处理。
数据寄存器B3暂时存储经由MPU接口B1取得的各种设定数据、或从OTPROMB10读出的初始设定数据。
部分显示数据用RAMB4作为简易显示数据的展开目的地使用。
数据控制部B5进行在部分显示数据用RAMB4中被展开的简易显示数据的读控制。
显示数据接口B6在与影像源A7之间进行在通常显示模式中用到的显示数据或时钟信号的交换。
图像处理部B7对经由显示数据接口B6输入的显示数据实施规定的图像处理(亮度动态范围修正或颜色修正、各种噪声去除修正等)。
数据锁存部B8对经由图像处理部B7输入的显示数据、或者经由数据控制部B5输入的简易显示数据进行锁存。
源极驱动器部B9基于经由数据锁存部B8输入的显示数据或简易显示数据，进行液晶显示面板A1的驱动控制。
OTPROMB10非易失性地存储在数据寄存器B3中应该存储的初始设定数据。此外，在OTPROMB10中能够写入仅仅一次数据。
控制用寄存器B11暂时存储在指令解码器B2中取得的指令或简易显示数据等。
地址计数器B12基于在定时脉冲发生器B13中生成的定时信号，读出在控制用寄存器B11中暂时存储的简易显示数据，并将其写入至部分显示数据用RAMB4中。
定时脉冲发生器B13基于从振荡器B14输入的内部时钟信号，生成液晶显示装置整体的同步控制所需的定时信号，并将其提供给源极驱动器电路A3的各部(数据锁存部B8、地址计数器B12、公共电压生成部B15、多路转换器用定时脉冲发生器B16、栅极驱动器用定时脉冲发生器B17、外部DC/DC用定时脉冲发生器B18、及液晶显示装置用电源电路B19)。
振荡器B14生成规定频率的内部时钟信号，并将其提供给定时脉冲发生器B13。
公共电压生成部B15基于从定时脉冲发生器B13输入的定时信号，生成公共电压，并将其提供给液晶显示面板A1。
多路转换器用定时脉冲发生器B16基于从定时脉冲发生器B13输入的定时信号，生成多路转换器用的定时信号，并将其提供给多路转换器A2。
栅极驱动器用定时脉冲发生器B17基于从定时脉冲发生器B13输入的定时信号，生成栅极驱动器用的定时信号，并将其提供给栅极驱动器电路A4。
外部DC/DC用定时脉冲发生器B18基于从定时脉冲发生器B13输入的定时信号，生成外部DC/DC用的定时信号，并将其提供给外部DC/DC转换器A5。
液晶显示装置用电源电路B19基于从定时脉冲发生器B13输入的定时信号，生成液晶显示装置用的电源电压，并将其提供给液晶显示装置的各部(多路转换器A2等)。
图9是表示源极驱动器部B9的一构成例的框图。如图9所示，本构成例的源极驱动器部B9是在液晶显示面板A1驱动之际进行施加于液晶元件的输出信号的极性反转控制的部件，具有：电平移位电路C1(1)～C1(n)、数字/模拟变换电路C2(1)～C2(n)、源极放大器电路C3(1)～C3(n)、极性反转控制用通路开关C4(1)～C4(n)、8色显示模式用通路开关C5(1)～C5(n)、输出端子C6(1)～C6(n)、梯形电阻C7、选择器C8～C11、放大器C12～C15、第1灰度电压生成部C16、第2灰度电压生成部C17、输出电容器C18～C21。
电平移位电路C1(1)～C1(n)分别对从数据锁存部B8输入的m比特的显示数据进行电平移位，并传送至后级。具体地说，奇数列的电平移位电路C1(i)(i＝1、3、5、……、(n-1)，下同)是将输入信号变换为在接地电位与正电位之间被脉冲驱动的输出信号的正极性的电平移位电路。另一方面，偶数列的电平移位电路C1(j)(j＝(i+1)＝2、4、6、……、n，下同)是将输入信号变换为在接地电位与负电位之间被脉冲驱动的输出信号的负极性的电平移位电路。此外，电平移位电路C1(1)～C1(n)分别以能够并联接受m比特的显示数据的方式，并联连接着m个电平移位电路。另外，负极性的电平移位电路C1(j)可适用于在先前的图2至图3中说明过的本发明的电路构成。
数字/模拟变换电路C2(1)～C2(n)分别将经由电平移位电路C1(1)～C1(n)输入的m比特的显示数据变换为模拟信号并输出。
更具体地说，奇数列的数字/模拟变换电路C2(i)在接地电位与正电位之间被驱动，将数字形式的显示数据变换为模拟形式的显示数据(正极性电压)。此外，在数字/模拟变换电路C2(i)中，从第1灰度电压生成部C16输入2m灰度的第1灰度电压(正极性)。也就是说，在数字/模拟变换电路C2(i)中生成的模拟形式的显示数据，根据从电平移位电路C1(i)输入的数字形式的显示数据(m比特)，选择了2m灰度的第1灰度电压(正极性)的任意一个。
另一方面，偶数列的数字/模拟变换电路C2(j)在接地电位与负电位之间被驱动，将数字形式的显示数据变换为模拟形式的显示数据(负极性电压)。此外，在数字/模拟变换电路C2(j)中，从第2灰度电压生成部C17输入2m灰度的第2灰度电压(负极性)。也就是说，在数字/模拟变换电路C2(j)中生成的模拟形式的显示数据，根据从电平移位电路C1(j)输入的数字形式的显示数据(m比特)，选择了2m灰度的第2灰度电压(负极性)的任意一个。
源极放大器电路C3(1)～C3(n)将在数字/模拟变换电路C2(1)～C2(n)中生成的模拟形式的显示数据进行放大并输出至后级。具体地说，奇数列的源极放大器电路C3(i)在接地电位与正电位之间被驱动，将从数字/模拟变换电路C2(i)输入的显示数据(正极性信号)的电流能力进行增强并输出至后级。另一方面，偶数列的源极放大器电路C3(j)在接地电位与负电位之间被驱动，将从数字/模拟变换电路C2(j)输入的显示数据(负极性信号)的电流能力进行增强并输出至后级。
极性反转控制用通路开关C4(1)～C4(n)在彼此相邻的输出端子C6(i)与输出端子C6(j)之间，为了分别各共有1组正极性电路(C1(i)～C3(i))和负极性电路(C1(j)～C3(j))，而切换源极放大器电路C3(i)及C3(j)与输出端子C6(i)及C6(j)的连接关系。
例如，在第1帧中，连接源极放大器电路C3(i)和输出端子C6(i)，并且连接源极放大器C3(j)和输出端子C6(j)，由此进行极性反转控制用通路开关C4(1)～C4(n)的接通/断开控制。通过这样的开关控制，使得在第1帧中，作为从奇数列的输出端子C6(i)向液晶元件输出的输出信号，而选择在奇数列的源极放大器C3(i)中生成的正极性的模拟信号，作为从偶数列的输出端子C6(j)向液晶元件输出的输出信号，而选择在偶数列的源极放大器C3(j)中生成的负极性的模拟信号。
接着，在上述第1帧后续的第2帧中，连接源极放大器电路C3(i)和输出端子C6(j)，并且连接源极放大器C3(j)和输出端子C6(i)，由此进行极性反转控制用通路开关C4(1)～C4(n)的接通/断开控制。通过这样的开关控制，使得在第2帧中，作为从奇数列的输出端子C6(i)向液晶元件输出的输出信号，而选择在偶数列的源极放大器C3(j)中生成的负极性的模拟信号，作为从偶数列的输出端子C6(j)向液晶元件输出的输出信号，而选择在奇数列的源极放大器C3(i)中生成的正极性的模拟信号。
如果是进行这样的极性反转控制的构成，因为不会向液晶元件持续施加一个方向的电压，故能够抑制液晶元件的劣化。
另外，如果是进行上述极性反转控制的构成，因为能将液晶显示面板A1的公共电压(对所有液晶元件的对置电极共同施加的电压)固定在接地电位，故不需要对液晶显示面板A1的对置电容进行充放电，且可实现消耗电力的削减。
另外，如果是进行上述极性反转控制的构成，因为在彼此相邻的输出端子C6(i)与输出端子C6(j)之间能够分别各共有1组正极性电路(C1(i)～C3(i))和负极性电路(C1(j)～C3(j))，故可有助于源极驱动器电路A3的小型化(芯片面积缩小)。
8色显示模式用通路开关C5(1)～C5(n)在8色显示模式时(基于从MPUA6输入的简易显示数据进行影像显示的动作模式)，被用于从输出端子C6(1)～C6(n)仅输出高电平/低电平的2值电压而不是2m灰度的灰度电压的时候。具体地说，奇数列的8色显示模式用通路开关C5(i)具有被连接于源极放大器C3(i)的输出端和正电位的施加端之间的第1通路开关、和被连接于源极放大器C3(i)的输出端和接地电位的施加端之间的第2通路开关，且以基于简易显示数据输出正电位和接地电位的任意一个的方式，互斥地(互补地)进行第1、第2通路开关的接通/断开控制。另外，偶数列的8色显示模式用通路开关C5(j)具有被连接于源极放大器C3(j)的输出端和负电位的施加端之间的第3通路开关、和被连接于源极放大器C3(j)的输出端和接地电位的施加端之间的第4通路开关，且以基于简易显示数据输出负电位和接地电位的任意一个的方式，互斥地(互补地)进行第1、第2通路开关的接通/断开控制。此外，在8色显示模式时，切断对电平移位电路C1(1)～C1(n)、数字/模拟变换电路C2(1)～C2(n)、及源极放大器电路C3(1)～C3(n)的电源供给，以停止各个动作。通过采用这样的构成，从而在8色显示模式时可削减不必要的消耗电力。
输出端子C6(1)～C6(n)是用于从源极驱动器电路A3向多路转换器A2提供n系统的输出信号的外部端子。
梯形电阻C7通过对规定的基准电压(Vref)进行电阻分割，生成多个分压电压。
选择器C8～C11分别从在梯形电阻C7中生成的多个分压电压中选择任意一个。此外，关于由选择器C8选择的分压电压和由选择器C9选择的分压电压，具有彼此不同的电压值。另外，关于由选择器C10选择的分压电压和由选择器C11选择的分压电压，也具有彼此不同的电压值。
放大器C12及C13都在接地电位与正电位之间被驱动，将从选择器C8及C9分别输入的分压电压进行放大，并生成正极性的第1、第2放大电压。放大器C14及C15都在接地电位与负电位之间被驱动，将从选择器C10及C11分别输入的分压电压进行放大，并生成负极性的第3、第4放大电压。
第1灰度电压生成部C16生成在从放大器C12输入的正极性的第1放大电压与从放大器C13输入的正极性的第2放大电压之间离散地进行变化的2m灰度的第1灰度电压(正极性)。
第2灰度电压生成部C17生成在从放大器C14输入的负极性的第3放大电压与从放大器C15输入的负极性的第4放大电压之间离散地进行变化的2m灰度的第2灰度电压(负极性)。
输出电容器C18～C21分别与放大器C12～C15的输出端连接，并使第1～第4放大电压平滑化。
图10A及图10B是分别表示液晶显示面板A1和源极驱动器电路A3的第1连接方式及第2连接方式的示意图。此外，在图10A及图10B中，为了简化说明，省略了多路转换器A2的描述。如两图所示，源极驱动器电路A3为了对应于2类型的布线选择，而具有根据布线状态使源极信号的输出序列发生变化的功能。
更具体地说，在图10A的布线状态下，从被设置于源极驱动器电路A3的长边中央部与一个长边端部(附图中为上侧端部)之间的输出端子中，依次输出液晶显示面板A1的第0列/第1列用源极信号S0/S1、……、第236列/第237列用源极信号S236/S237，且从被设置于源极驱动器电路A3的长边中央部与另一个长边端部(附图中为下侧端部)之间的输出端子中，依次输出液晶显示面板A1的第2列/第3列用源极信号S2/S3、……、第238列/第239列用源极信号S238/S239。也就是说，在图10A的布线状态下，处于一种以源极驱动器电路A3的长边中央部为界，在其两侧依次交替分配源极信号的形状。
另一方面，在图10B的布线状态下，从被设置于源极驱动器电路A3的长边中央部与一个长边端部(附图中为上侧端部)之间的输出端子中，依次输出液晶显示面板A1的第0列/第1列用源极信号S0/S1、……、第118列/第119列用源极信号S118/S119，且从被设置于源极驱动器电路A3的长边中央部与另一个长边端部(附图中为下侧端部)之间的输出端子中，依次输出液晶显示面板A1的第120列/第121列用源极信号S120/S121、……、第238列/第239列用源极信号S238/S239。也就是说，在图10B的布线状态下，处于一种以源极驱动器电路A3的长边中央部为界，在一个长边端部侧依次分配源极信号的前半部分，在另一个长边端部侧依次分配源极信号的后半部分的形状。
如果是具备这样的输出序列变化功能的源极驱动器电路A3，则可根据用户的需要进行灵活的布线选择。
图11是用于说明源极驱动器电路A3的定时控制的框图。如图11所示，源极驱动器电路A3具有：振荡器D1、定时脉冲发生器D2、显示数据接口D3、地址计数器(RAM控制器)D4、部分显示数据用RAMD5、源极数据定时控制器D6、OTPROMD7、OTP控制器D8、外部DC/DC用定时脉冲发生器D9、多路转换器·栅极驱动器用定时脉冲发生器D10、液晶显示面板用电源电路D11。此外，在图11中，为了说明的方便，对图8中已有的功能块也另行赋予了新的符号。
振荡器D1(相当于图7的振荡器B14)生成规定频率的内部时钟信号，并将其提供给定时脉冲发生器D2。
定时脉冲发生器D2(相当于图7的定时脉冲发生器B13)基于从振荡器D1输入的内部时钟信号、或经由显示数据接口D3输入的外部时钟信号，生成液晶显示装置整体的同步控制所需的定时信号，并将其提供给源极驱动器电路A3的各部(地址计数器D4、源极数据定时控制器D6、OTP控制器D8、外部DC/DC用定时脉冲发生器D9、多路转换器·栅极驱动器用定时脉冲发生器D10、及液晶显示装置用电源电路D11)。
显示数据接口D3(相当于图7的显示数据接口B6)在与影像源A7之间进行在通常显示模式中用到的显示数据或时钟信号的交换。另外，显示数据接口D3将从影像源A7输入的外部时钟信号提供给定时脉冲发生器D2。
地址计数器D4(相当于图7的地址计数器B12)基于在定时脉冲发生器D2中生成的定时信号，读出在控制用寄存器(图11中未图示)所暂时存储的简易显示数据，并将其写入到部分显示数据用RAMD5中。
部分显示数据用RAMD5(相当于图8的部分显示数据用RAMB4)作为简易显示数据的展开目的地使用。
源极数据定时控制器D6(相当于图7的数据控制部B5及数据锁存部B8)基于在定时脉冲发生器D2中生成的定时信号，将从显示数据接口D3输入的显示数据、或在部分显示数据用RAMD5中展开的简易显示数据锁存输出至源极驱动器部(在图11中未示出)。
OTPROMD7(相当于图7的OTPROMB10)非易失性地存储在数据寄存器(在图11中未示出)应该存储的初始设定数据。此外，在OTPROMD7中能够写入仅仅一次数据。
OTP控制器D8基于在定时脉冲发生器D2中生成的定时信号，进行对OTPROMD7的访问控制。
外部DC/DC用定时脉冲发生器D9(相当于图7的外部DC/DC用定时脉冲发生器B18)基于从定时脉冲发生器D2输入的定时信号，生成外部DC/DC用的定时信号，并将其提供给外部DC/DC转换器A5。
多路转换器·栅极驱动器用定时脉冲发生器D10(相当于图7的多路转换器用定时脉冲发生器B16及栅极驱动器用定时脉冲发生器B17)基于从定时脉冲发生器D2输入的定时信号，分别生成多路转换器用的定时信号及栅极驱动器用的定时信号，并将它们提供给多路转换器A2及栅极驱动器电路A4。
液晶显示面板用电源电路D11(相当于图7的液晶显示装置用电源电路B19)基于从定时脉冲发生器D2输入的定时信号，生成液晶显示装置用的电源电压，并将其提供给液晶显示装置各部(多路转换器A2等)。
图12是表示振荡特性的一例的表格。如本图所示，在振荡器D1中生成的内部时钟信号的振荡频率fosc1被保证在5MHz(typ.)。
其次，对源极驱动器电路A3的8色显示模式进行说明。图13A及图13B分别是表示8色显示模式的第1动作例及第2动作例的时序图，按照自上向下的顺序描绘出片选信号SCEX、复位信号RESX、数据信号SDI、及时钟信号SCL。
在3线9比特串行接口模式中，每当输入9比特的数据信号SDI，就将2像素份的数据存储到帧存储器中。此外，关于数据信号SDI的详细内容，开头1比特为数据/指令指定用标志(“1”为数据、“0”为指令)，后续的2比特为空数据，后续的3比特为第x个像素数据(RGB)，后续的3比特为第(x+1)个像素数据(RGB)。其中，在形成帧的最终像素以第奇数个结束的情况下，最终像素的数据如图13B那样传送。也就是说，关于数据信号SDI的详细内容，开头1比特为数据/指令指定用标志，后续的2比特为空数据，后续的3比特为第x个(最终)像素数据(RGB)，随后的后续的3比特的像素数据被无视。此外，上述的3比特的像素数据(RGB)被用于图9示出的8色显示模式用通路开关C5(1)～C5(n)的开关控制。
接着，对源极驱动器电路A3的复位动作进行说明。作为源极驱动器电路A3的复位方法，准备了硬件复位和软件复位的2种。在硬件复位中，根据RESX端子的电压电平进行初始化。当RESX端子被作为低电平的时候，不依赖于源极驱动器电路A3内部的动作状态，立即变为复位状态。在软件复位中，通过软件复位指令的发布来进行初始化。在识别出软件复位指令的时候，如果源极驱动器电路A3的动作状态是“显示ON”，则在自动显示断开序列执行之后成为复位状态。另一方面，如果源极驱动器电路A3的动作状态是“显示OFF”，则立即成为复位状态。
关于硬件复位和软件复位的不同，归总在图14～图16中一起记载。图14是用于说明复位方法的表格。图15是用于说明复位后的状态的表格。图16是用于说明自动显示断开序列的表格。
此外，在上述中，举出将本发明所涉及的电平移位电路适用于液晶显示装置(特别是，搭载于该液晶显示装置的液晶驱动装置)的构成进行了说明，但是本发明的构成并不限定于此，也可广泛用于供其他用途的电平移位电路整体。
另外，本发明的构成除了上述实施方式以外，可在不脱离发明宗旨的范围内加入各种变更。
(产业上的可利用性)
本发明在谋求形成电平移位电路的高耐压元件的个数削减上是有用的技术，例如是适用于必须将多个电平移位电路收纳配置于液晶面板的长宽中的液晶驱动装置等的技术。

Claims (9)

1.一种电平移位电路，其特征在于，
该电平移位电路具有差动放大器，所述差动放大器通过使用在接地电位的施加端与负电位的施加端之间连接的、由一对N沟道型场效应晶体管构成的差动输入级，以差动方式接收在所述接地电位与正电位之间被脉冲驱动的输入信号，并对其进行差动放大，来生成在所述接地电位与所述负电位之间被脉冲驱动的输出信号。
2.根据权利要求1所述的电平移位电路，其特征在于，
在形成所述电平移位电路的多个晶体管中，形成所述差动输入级的所述一对N沟道型场效应晶体管是也能耐得住所述正电位和所述负电位之间的电位差的高耐压元件，其余的晶体管是耐压更低的中耐压元件或低耐压元件。
3.根据权利要求2所述的电平移位电路，其特征在于，
该电平移位电路还具有：
使能控制部，其根据第1控制信号使所述差动放大器接通/断开；和
锁存输出部，其根据第2控制信号对所述差动放大器的输出信号进行采样/保持。
4.一种负载驱动装置，其特征在于，
该负载驱动装置具有n组如下电路：m个电平移位电路、数字/模拟变换电路、和放大器电路，其中，
所述m个电平移位电路对m系统的输入信号分别进行电平移位，并生成m系统的输出信号，
所述数字/模拟变换电路将所述m系统的输出信号作为m比特的数字信号进行接收，并将其变换为模拟信号进行输出，
所述放大器电路将所述模拟信号作为负载驱动信号提供给所述负载，
m为2以上的整数，n为1以上的整数，
所述多个电平移位电路中的、将在接地电位与正电位之间被脉冲驱动的输入信号变换为在所述接地电位与负电位之间被脉冲驱动的输出信号的电平移位电路是权利要求3所述的电平移位电路。
5.根据权利要求4所述的负载驱动装置，其特征在于，
该负载驱动装置具有共用电平移位电路，所述共用电平移位电路生成在所述接地电位与所述负电位之间被脉冲驱动的第1、第2控制信号，并将它们输出到所述多个电平移位电路中。
6.根据权利要求5所述的负载驱动装置，其特征在于，
所述负载是液晶像素。
7.一种液晶显示装置，其特征在于，
该液晶显示装置具有：
权利要求6所述的负载驱动装置；和
通过所述负载驱动装置驱动的液晶像素。
8.一种液晶显示装置，其特征在于，
该液晶显示装置具有多路转换器，所述多路转换器通过将从所述负载驱动装置输出的n系统的输出信号分别分配给z系统来生成(n×z)系统的输出信号，并将其提供给所述液晶像素，其中，z为1以上的整数。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述负载驱动装置具有多路转换器用定时脉冲发生器，所述多路转换器用定时脉冲发生器根据n系统的输出信号的生成动作来进行所述多路转换器的定时控制。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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