CN109154852A - 半导体设备和显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种半导体设备，其配备有：电源电路，包括互相具有输入‑输出关系的多个电源块；电源控制器，向每一个电源块输出指示接通/关断的控制信号；故障检测器；以及定序器。在电源电路的启动期间，当所述故障检测器检测到任何一个控制信号指示关断时，所述定序器移动到规定的切断序列模式，并且所述电源控制器执行切断序列，在该序列中，控制信号被输出以便以规定的次序关断所述电源块。

Description

半导体设备和显示设备
技术领域
本发明涉及包括电源电路的半导体设备。
背景技术
在一些常规的电源电路中，根据从电源电路外部馈送的使能信号来控制包括在其中的电源块。
通常，在电源块的操作期间，如果使能信号恰好由于噪声等而指示关闭，则通过检测由于电源块关断而导致的输出电压、输出电流等的异常行为而检测到故障。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP-2007-114476-A
发明内容
技术问题
不方便的是，利用上面提到的故障检测方法，在输出电压等变得异常之前存在延迟；因此，检测故障花费时间。
而且，在电源电路包括多个电源块并且它们的输入和输出彼此相互关联的情况下，需要注意在检测到故障关断电源电路时不会造成故障。
特别地，在用于车载用途的电源电路的情况下，对于其安全性存在高需求，以符合国际制定的用于汽车生产中的电气和/或电子系统的功能安全性的标准，诸如ISO 26262。
针对上述背景，本发明的目的是提供一种可以迅速地检测电源电路中的故障并且可以安全地关断电源电路的半导体设备。
解决问题的手段
根据本发明的一个方面，一种半导体设备包括：
电源电路，包括彼此具有输入-输出的相互关系的多个电源块；
电源控制器，分别向所述多个电源块输出指示接通或关断的控制信号；
故障检测器；以及
定序器。
这里，在所述电源电路的启动期间，当所述故障检测器检测到指示关断的至少一个控制信号时，所述定序器转移到预定的切断序列状态，并且所述电源控制器输出控制信号以便以预定的次序关断所述电源块(第一配置)。
在上述第一配置中，优选地，在所述切断序列之后，所述定序器转移到启动序列状态，并且所述电源控制器输出控制信号，以便以预定的次序接通所述电源块(第二配置)。
在上述第一或第二配置中，优选地，所述故障检测器包括与电路，控制信号被输入到所述与电路(第三配置)。
在上述第三配置中，优选地，所述故障检测器还包括在所述与电路之后的级中设置的数字滤波器(第四配置)。
在上述第三或第四配置中，优选地，所述电源控制器能够向主机控制器输出指示所述电源电路的启动状态的电源启动标志，并且所述电源启动标志也被输入到所述与电路(第五配置)。
在上述第一至第五配置中的任何一个配置中，优选地，还设置驱动显示面板的驱动器，并且所述电源块的输出电压被馈送到所述驱动器(第六配置)。
在上述第六配置中，优选地，故障检测器与电路，控制信号被输入到所述与电路，并且被输出到所述驱动器的控制信号也被输入到所述与电路(第七配置)。
在上述第六或第七配置中，优选地，在显示面板处于显示关闭状态的状态下，所述定序器基于进入睡眠命令转移到切断序列，以及当所述故障检测器检测到故障时，无论进入睡眠命令如何，所述定序器都强制转移到所述切断序列(第八配置)。
在上述第六至第八配置中的任何一个配置中，优选地，在其中基于视频数据的视频由驱动器显示在显示面板上的显示开启状态下，所述定序器基于进入睡眠命令切换到切断序列，以及当所述故障检测器检测到故障时，无论进入睡眠命令如何，所述定序器都强制转移到切断序列(第九配置)。
根据本发明的另一方面，一种显示设备包括：根据上述第六至第九配置中任一个配置的半导体设备；以及由所述半导体设备驱动的显示面板。
本发明的有益效果
根据本发明，可以迅速地检测电源电路中的故障并且安全地关断电源电路。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例的液晶显示设备的配置的框图。
图2是示出根据本发明一个实施例的电源电路的配置的概要的图。
图3是示出电源电路中的输入-输出电压相互关系的图。
图4是示出根据本发明一个实施例的状态过渡的图。
图5是示出根据本发明一个实施例的定时控制器和故障检测电路的配置的图。
图6是示出启动序列的示例的时序图。
图7是示出切断序列的示例的时序图。
图8是车载显示器的示例的外部视图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的实施例。
<液晶显示设备>
图1是示出液晶显示设备的配置的示例的框图。该配置示例的液晶显示设备1包括LCD(液晶显示器)驱动器20和LCD面板40。LCD驱动器20基于从主机控制器10(诸如微计算机)馈送的视频数据和各种命令来驱动和控制LCD面板40。LCD面板40是通过使用液晶元件作为像素输出视频的部件，并且作为LCD驱动器20的负载被驱动。
<LCD驱动器>
仍然参考图1，现在将详细描述LCD驱动器20。LCD驱动器20包括接口21、数据寄存器22、定序器23、定时控制器24(电源控制器)、故障检测电路25、RAM(随机存取存储器)26、数据转换器27、数据锁存器28、源极驱动器29、栅极驱动器30、公共电压发生器31、电源电路32和伽马电压发生器33。LCD驱动器20是将枚举的元件集成到单个芯片中的半导体设备(IC)。源极驱动器29、栅极驱动器30和公共电压发生器31构成驱动LCD面板40的驱动器。
接口21与主机控制器10交换数据，并且从主机控制器10接收视频数据、各种命令等。命令寄存器22存储经由接口21从主机控制器10馈送的视频数据和各种命令。
定序器23根据存储在数据寄存器22中的命令改变状态。定时控制器24基于来自定序器23的指令在LCD驱动器20中执行各种定时控制。例如，定时控制器24对栅极驱动器30和公共电压发生器31执行垂直同步控制，对源极驱动器29执行水平同步控制，对电源电路32执行启动和切断(shutdown)控制，等等。
栅极驱动器30通过从电源电路32接收正电源电压VGH和负电源电压VGL来操作。基于从定时控制器24馈送的垂直同步信号，栅极驱动器30生成用于LCD面板40的栅极信号G(1)至G(y)。在LCD面板40是有源矩阵类型的情况下，栅极信号G(1)至G(y)被馈送到分别连接到LCD面板40的液晶元件的有源元件的栅极端子。
RAM 26加载存储在数据寄存器22中的视频数据。加载在RAM 26中的视频数据由数据转换器27转换成预定格式的数据，然后经由数据锁存器28馈送到源极驱动器29。
源极驱动器29通过从电源电路32接收电源电压VSP来操作。源极驱动器29将馈送至其的视频数据转换成源极信号S(1)至S(x)。基于从定时控制器24馈送的水平同步信号，源极驱动器29将源极信号S(1)至S(x)馈送到LCD面板40。在LCD面板40是有源矩阵类型的情况下，源极信号S(1)至S(x)被馈送到分别连接到LCD面板40的液晶元件的有源元件的源极端子。
公共电压发生器31通过接收正电源电压VCOMH和负电源电压VCOML来操作。公共电压发生器31生成公共电压VC，并将其馈送到LCD面板40的公共电极，该公共电极对于构成面板40的所有像素是公共的。
伽马电压发生器33通过从电源电路32接收电源电压VGTP来操作。伽马电压发生器33生成灰度电压(gradation voltage)，用于校正由接口21接收到的视频数据中的亮度值。
故障检测电路25监测从定时控制器24馈送的各种使能信号，以检测故障状态。稍后将详细描述故障检测电路25。
<电源电路的配置>
接下来，将描述电源电路32的配置。图2是示出电源电路32的配置的概要的图。电源电路32包括第一电源块321、第二电源块322、第三电源块323、第四电源块324、第五电源块325、第六电源块326、第七电源块327和第八电源块328。这些电源块中的每一个都由诸如放大器和电荷泵的电路组成。
第一电源块321基于预定的电源电压VDD生成并输出电压VR1。
第六电源块326基于馈送给它的电压VR1生成并输出电源电压VSP。电源电压VSP被馈送到源极驱动器29。
第二电源块322基于电源电压VSP生成并输出电源电压VGTP。电源电压VGTP被馈送到伽马电压发生器33。
第三电源块323基于电源电压VSP生成并输出正电源电压VCOMH。正电源电压VCOMH被馈送到公共电压发生器31。
第五电源块325基于电源电压VSP生成并输出电压VR2。第八电源块328基于馈送给它的电压VR2生成并输出负电源电压VGL和正电源电压VGH。负电源电压VGL和正电源电压VGH被馈送到栅极驱动器30。
第七电源块327基于馈送给它的电压VR1生成并输出电压VMI。第四电源块324基于电压VMI生成并输出负电源电压VCOML。负电源电压VCOML被馈送到公共电压发生器31。
图3是示出电源块321至328彼此之间的输入-输出电压相互关系的图。利用这种相互关系，当电源块321至328都处于接通(ON)状态时，如果任何一个关断，则导致LCD面板40的显示操作中的故障。
<状态过渡控制>
接下来，将参考图4至7描述LCD驱动器20的状态过渡控制。图4是示出LCD驱动器20中的状态过渡的图。图5是示出定时控制器24和故障检测电路25的配置的图。
首先，假定定序器23处于待机状态ST1。这里，如图5中所示，定时控制器24包括D触发器F1至F3。触发器F2向电源电路32中的第一电源块321馈送用于接通和关断电源块的使能信号VR1_EN。同样，未示出的D触发器向电源电路32中的其它电源块(即，第二至第八电源块322至328)分别馈送使能信号。在定序器23处于待机状态ST1的情况下，馈送到第一至第八电源块的使能信号都处于低电平，这指示关断；因此，第一至第八电源块321至328都是关断的。
在待机状态ST1下，当从主机控制器10发送睡眠结束(sleep-out)命令(电源启动命令)并将其存储在数据寄存器22中时，定序器23转移到启动序列状态ST2。然后，定时控制器24基于来自定序器23的指令开始启动序列。
图6是示出由定时控制器24执行的启动序列的时序图。图6从上到下绘出了到第一电源块321的使能信号VR1_EN、到第六电源块326的使能信号VSP_EN、到第五电源块325的使能信号VR2_EN、到第八电源块328的使能信号VGHL_EN、到第七电源块327的使能信号VMI_EN、到第三电源块323的使能信号VCOMH_EN、到第四电源块的使能信号VCOML_EN以及到第二电源块322的使能信号VGPT_EN。这些使能信号中的每一个在处于高电平时指示电源块接通，并且在处于低电平时指示电源块关断。
在图6的顶部，所指示的期间(period)分别对应于一帧接一帧中的行数的四分之一。在一帧包含300行的情况下，那些期间中的每一个对应于75行。
启动序列如下进行。首先，当开始计数第一帧时，定时控制器24将使能信号VR1_EN和VSP_EN升高到高电平。这接通第一和第六电源块321和326。
接下来，当已经计数到第二帧中的行数的一半时，定时控制器24将使能信号VR2_EN升高到高电平。这接通第五电源块325。
接下来，当已经计数第二帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VGHL_EN升高到高电平。这接通第八电源块328。
接下来，当已经计数第三帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VMI_EN升高到高电平。这接通第七电源块327。
接下来，当已经计数第四帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VCOMH_EN和VCOML_EN都升高到高电平。这接通第三和第四电源块323和324。
然后，当已经计数第五帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VGTP_EN升高到高电平。这接通第二电源块322。
通过该启动序列，电源块以适当的次序被接通。因此可以避免故障。
在启动序列完成时，当所有上述使能信号都已经变为高电平时，定序器23转移到显示关闭(display-off)状态ST3。
这里，如图5中所示，存在除针对电源电路32之外的其它使能信号：例如，D触发器F3将另一个使能信号SRC_EN输出到源极驱动器29。同样，还有除F3之外的其它未示出的D触发器分别向栅极驱动器30、公共电压发生器31和伽马电压发生器33输出使能信号。这些用于显示系统的使能信号是用于接通和关断它们被馈送到的相应块、当处于高电平时保持相应块接通而当处于低电平时保持相应块关断的信号。
当定序器23变为显示关闭状态ST3时，定时控制器24将用于显示系统的使能信号变为高电平。
然后，在定时控制器24的控制下，栅极驱动器30和源极驱动器29驱动LCD面板40，使得施加到所有像素的电压近似为零。这使得LCD面板40显示例如纯黑图像。这里，LCD面板40可以简单地保持未被驱动。在任一情况下，在显示关闭状态ST3下，LCD面板40都保持在显示关闭状态。
只要没有命令被从主机控制器10发送，定序器23就维持显示关闭状态ST3。当显示开启(display-on)命令被从主机控制器10发送并被存储在数据寄存器22中时，定序器23转移到显示开启状态ST4。然后，在定时控制器24的控制下，栅极驱动器20和源极驱动器29驱动LCD面板40，使得利用基于视频数据29的、从源极驱动器馈送的源极信号S(1)至S(x)，LCD面板40显示视频。
只要没有命令被从主机控制器10发送，定序器23就维持显示开启状态ST4。当显示关闭命令被从主机控制器10发送并被存储在数据寄存器22中时，定序器23转移到显示关闭状态ST5。在显示关闭状态ST5下，如在显示关闭状态ST3下那样，LCD面板40保持在显示关闭状态。
只要没有命令被从主机控制器10发送，定序器23就维持显示关闭状态ST5。当显示开启命令被从主机控制器10发送并被存储在数据寄存器22中时，定序器23转移到显示开启状态ST4。
在显示关闭状态ST3、显示开启状态ST4或显示关闭状态ST5下，当进入睡眠(sleep-in command)命令(切断命令)被从主机控制器10发送并被存储在数据寄存器22中时，定序器23转移到切断序列状态ST6。
然后，基于来自定序器23的指令，定时控制器24开始切断序列。图7是示出切断序列的示例的时序图。如图7中所示，切断序列如下进行。首先，当开始计数第一帧时，定时控制器24将使能信号VCOMH_EN、VCOML_EN和VGTP_EN降到低电平。这关断第二至第四电源块322至324。
接下来，当已经计数第一帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VR2_EN、VGHL_EN和VMI_EN降到低电平。这关断第五、第七和第八电源块325、327和328。
接下来，当已经计数第二帧中的所有行数时，定时控制器24将使能信号VR1_EN和VSP_EN降到低电平。这关断电源块321和326。
通过该切断序列，电源块以适当的次序被关断。因此，可以在电源电路32被切断时避免故障。
而且，在切断序列中，上面提到的用于显示系统的使能信号也都变低。
在切断序列完成时，定序器23转移到待机状态ST1。
<故障状态检测操作>
接下来，将描述LCD驱动器20中的故障状态检测操作。如图5中所示，故障检测电路25包括与(AND)电路251和数字滤波器252。馈送到电源电路32的使能信号以及馈送到源极驱动器29等的、用于显示系统的使能信号被馈送到与电路251。而且，从定时控制器24中的D触发器F1输出的电源启动标志POFF被馈送到与电路251。电源启动标志POFF指示电源电路32是否处于启动状态，并且被发送到主机控制器10。电源启动标志POFF在处于高电平时指示启动状态，并且在处于低电平时指示切断状态。
在显示关闭状态ST3、显示开启状态ST4和显示关闭状态ST5下，在正常情况下，到电源电路32的所有使能信号、用于显示系统的所有使能信号以及电源启动标志POFF都处于高水平。但是，如果由于噪声等，到电源电路32的任何一个使能信号降到低电平，则对应的电源块关断，并且这造成LCD面板40的显示操作中的故障。同样，如果用于显示系统的任何一个使能信号降到低电平，则导致LCD面板40的显示操作中的故障。电源启动标志POFF降到低电平也构成故障。
因而，在正常情况下，与电路251的输出处于高电平；当使能信号和电源启动标志POFF中的至少一个降到低电平时，即，当出现故障状态时，与电路251的输出变为低电平。与电路251的输出信号被馈送到数字滤波器252。
数字滤波器252由其输入和输出依次连接在一起的D触发器F4至F7以及或(OR)电路2521组成。D触发器F4被馈送与电路251的输出信号。D触发器F4至F7的各自的输出信号被馈送到或电路2521。D触发器F4至F7全部被馈送时钟信号CK。或电路2521的输出是故障检测电路25的输出信号DT。
数字滤波器252是这样的电路，在与电路251的输出在预定期间内保持在低电平的同时，屏蔽它并且代替地输出高电平，并且用于抑制错误的故障检测。
当故障检测电路25的输出信号DT变为低电平时，即，当检测到故障时，如由图4中的虚线所指示的，不管进入睡眠命令如何，定序器23都强制从显示关闭状态ST3、显示开启状态ST4或显示关闭状态ST5转移到切断序列状态ST6。
因此，定时控制器24执行上面所述并在图7中示出的切断序列，使得电源电路32中的各个电源块以及源极驱动器29等被关断。
然后，定序器23没有如同正常情况下那样转移到待机状态ST1，而是转移到启动序列状态ST2，如由图4中的虚线所指示的。因此，定时控制器24执行上面所述并在图6中示出的启动序列，使得电源电路32中的各个电源块被接通并且电源电路32启动。
如上所述，利用该实施例，基于使能信号检测由电源电路32等中的故障导致的显示操作中的故障。因此可以快速地检测到故障。此外，在这种情况下，可以通过切断序列安全地切断电源电路32。而且，此后，自动执行启动序列，由此可以安全且立即地重启电源电路32。
故障检测电路25的输出信号DT不仅可以发送到定序器23，还可以经由接口21发送到主机控制器10。
<车载显示器>
根据上述实施例的液晶显示设备尤其适用于车载显示器。车载显示器，例如类似于图8中所示的车载显示器81至83，被设置在车辆中驾驶员座椅前方的仪表板上。车载显示器81用作显示速度计、转速计等的仪表板。车载显示器82显示燃料表、燃料经济性表、换档位置等。车载显示器83具有通过显示关于车辆当前位置的信息和关于到目的地的路线的信息的导航功能，以及通过显示车辆后方的拍摄图像的后方监视功能。
<修改>
应当理解的是，本文公开的实施例在每个方面都是说明性而非限制性的，并且本发明的技术范围不是由上面给出的实施例的描述限定，而是由所附权利要求的范围限定，并且在与权利要求等同的意义和范围内，包括对本发明的任何修改。
根据上述实施例的液晶显示设备不仅用于车载用途；它们也在智能电话、平板电脑等中找到应用。
工业适用性
本发明适用于例如车载显示设备。
标号列表
1 液晶显示设备
10 主机控制器
20 LCD驱动器
21 接口
22 数据寄存器
23 定序器
24 定时控制器
25 故障检测电路
26 RAM
27 数据转换器
28 数据锁存器
29 源极驱动器
30 栅极驱动器
31 公共电压发生器
32 电源电路
33 伽马电压发生器
40 LCD面板
81-83 车载显示器
321 第一电源块
322 第二电源块
323 第三电源块
324 第四电源块
325 第五电源块
326 第六电源块
327 第七电源块
328 第八电源块
F1-F7 D触发器
251 与电路
252 数字滤波器
2521 或电路

Claims (10)

1.一种半导体设备，包括：
电源电路，包括彼此具有输入-输出的相互关系的多个电源块；
电源控制器，分别向所述多个电源块输出指示接通或关断的控制信号；
故障检测器；以及
定序器，
其中
在所述电源电路的启动期间，当所述故障检测器检测到指示关断的至少一个控制信号时，所述定序器转移到预定的切断序列状态，并且所述电源控制器输出控制信号以便以预定的次序关断所述电源块。
2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中
在所述切断序列之后，所述定序器转移到启动序列状态，并且所述电源控制器输出控制信号，以便以预定的次序接通所述电源块。
3.根据权利要求1或2所述的半导体设备，其中
所述故障检测器包括与电路，控制信号被输入到所述与电路。
4.根据权利要求3所述的半导体设备，其中
所述故障检测器还包括在所述与电路之后的级中设置的数字滤波器。
5.根据权利要求3或4所述的半导体设备，其中
所述电源控制器能够向主机控制器输出指示所述电源电路的启动状态的电源启动标志，并且
所述电源启动标志也被输入到所述与电路。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体设备，还包括：
驱动器，驱动显示面板，其中
所述电源块的输出电压被馈送到所述驱动器。
7.根据权利要求6所述的半导体设备，其中
所述故障检测器包括与电路，控制信号被输入到所述与电路，并且
被输出到所述驱动器的控制信号也被输入到所述与电路。
8.根据权利要求6或7所述的半导体设备，其中
在显示面板处于显示关闭状态的状态下，所述定序器基于进入睡眠命令转移到切断序列，以及
当所述故障检测器检测到故障时，无论进入睡眠命令如何，所述定序器都强制转移到所述切断序列。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的半导体设备，其中
在其中基于视频数据的视频由驱动器显示在显示面板上的显示开启状态下，所述定序器基于进入睡眠命令切换到切断序列，以及
当所述故障检测器检测到故障时，无论进入睡眠命令如何，所述定序器都强制转移到切断序列。
10.一种显示设备，包括：
根据权利要求6至9中任一项所述的半导体设备；以及
显示面板，由所述半导体设备驱动。
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