CN1532798A - 液晶驱动电路和负载驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明具有移位寄存器1、数据锁存电路2、负载锁存电路3、电平移位器4、译码器21、输出选择电路22、分压器7和缓冲放大器6。根据灰度数切换放大器启动电路25内的触发电路和数据锁存电路2中的锁存部的驱动数，所以，不需要的触发电路等就不消耗电力，从而可以降低功耗。另外，缓冲放大器6由2级结构的放大器构成，在缓冲放大器6的输出端子与各负载之间分别串联连接了电阻和开关。这样，即使负载量变化，时间常数也一定，从而稳定时间缩短，可以稳定地动作。

Description

液晶驱动电路和负载驱动电路
技术领域
本发明涉及可以进行灰度显示的液晶驱动电路和有选择地驱动电容性负载的负载驱动电路。
背景技术
由于手机在空间上有限制，所以，不能搭载大容量的电池，白尽可能降低手机内部的电路的功耗。而另一方面，在手机中又增加了搭载彩色的液晶显示屏。
液晶显示屏驱动用的现有的源驱动器IC对于显示屏内的每条信号线具有缓冲放大器。因此，在具有m个驱动输出端子的源驱动器IC中，总是使m个(例如384或420个)缓冲放大器工作，从而成为增加功耗的原因。
图11是表示这种现有的信号线驱动电路的概略结构的框图。图11的信号线驱动电路具有使从外部供给的移位脉冲与常数时钟同步地顺序移位的移位寄存器1、与从移位寄存器1的各输出端子输出的移位脉冲同步地锁存数字灰度数据的多个数据锁存电路2、在相同时刻锁存多个数据锁存电路2的输出的负载锁存电路3、进行负载锁存电路3的输出的电平变换的电平移位器4、输出与电平移位器4的输出相应的模拟电压的D/A变换器5、使D/A变换器5的输出缓冲的缓冲放大器6和生成与数字灰度数据对应的模拟基准电压的分压器7，缓冲放大器6的输出分别供给信号线。
分压器7简单地利用串联连接的多个电阻元件将外部电压和接地电压分压，生成模拟基准电压。
在图11所示的现有的信号线驱动电路中，作为可以解决功耗增加的问题的1个方法，提案了对供给模拟基准电压的各基准电压线设置缓冲放大器取代对各信号线设置缓冲放大器的方法。这时，如果灰度数为n，可以设置2n个缓冲放大器，比对各信号线设置缓冲放大器可以大幅度减少缓冲放大器的数，从而可以降低功耗。
图12是对各基准电压线设置缓冲放大器的特开平10-326084号公报所公开的显示装置的框图。图12的显示装置具有切换控制是否使各缓冲放大器动作的开关SW10～SW25和根据输入图像信号选择灰度数的灰度变换/缓冲控制电路71，根据所选择的灰度数切换使之动作的缓冲放大器的数，从而降低功耗。
但是，图12的显示装置总是进行与输入图像信号相应的灰度数的选择，所以，灰度变换/缓冲控制电路71的处理负担增大。特别是如动画面那样输入图像信号在频繁地变化时，灰度变换/缓冲控制电路71的功耗有可能增大。另外，需要存储最低1帧的输入图像信号的存储器，难于实现电路的小型化。此外，图12的显示装置利用A/D变换器72将输入的模拟图像信号变换后，由灰度变换/缓冲控制电路71进行处理，需要高精度的A/D变换器，所以，部件的成本高。
例如，在手机处于待机状态时，最好仅显示文字等最低限度的信息，尽可能抑制功耗，但是，将图12的显示装置作为手机使用时，即使在待机状态下，灰度变换/缓冲控制电路71的功耗也不降低，结果，待机时间就会变短。
如图11所示，对供给模拟基准电压的各基准电压线设置缓冲放大器6时，通常用由2级放大器组成的运算放大器11构成缓冲放大器6。另外，为了提高稳定性，如图13A所示的那样，将后级的运算放大器11的输出端子通过电容元件C10反馈到输入端子，利用密勒补偿来确保相位余量。或者，如特开平11-150427号所提案的图14A的电路那样，使用与输出串联连接的电阻RZ和负载电容CL的零点进行相位补偿，确保相位余量。
在图13A的电路中，如图13B的频率特性图所示的那样，在开环频率特性中出现的第2个极点与由第2级的增益级的互导gm2和负载当然咯CL决定的频率gm2/CL有关。对于1个极点，相位转动90度。
图13A的电路，随着负载电容增大，第2个极点的频率与驱动的负载的数m相应地降低为gm2/(m·CL)，所以，在小的负载电容时，从低的频率开始，相位旋转，从而相位余量减小，在m大时，相位余量将消失，从而容易发生振荡。
另一方面，在图14A的电路中，如图14B的频率特性图所示的那样，即使负载量发生变化，第2个极点的频率也是共同的，第1个极点的频率和零点的频率随负载量而变化。另外，在图14A的电路时，负载的数越增加，由于由电阻RZ和负载电容m·CL形成的低通特性而波形将变钝，从而稳定时间将延长。
发明内容
向多个信号线分别供给与数字灰度数据相应的模拟电压的液晶驱动电路的特征在于：具有输出与上述各数字灰度数据对应的模拟基准电压的基准电压发生电路、将上述各模拟基准电压个别地缓冲的多个缓冲放大器、根据从外部供给的灰度模式信号决定上述数字灰度数据的灰度的灰度模式电路、根据上述灰度模式电路的输出信号将上述多个缓冲放大器设定为启动状态或截止状态的放大器启动电路。
另外，向多个信号线供给与数字灰度数据相应的模拟电压的液晶驱动电路的特征在于：具有输出与上述各数字灰度数据对应的模拟基准电压的基准电压发生电路、将上述各模拟基准电压个别地缓冲的多个缓冲放大器、输出表示在比1水平期间短的指定期间内输入的上述数字灰度数据中，是否输入了各灰度数据的判断结果的灰度数据使用判断电路和根据上述灰度数据使用判断电路的输出将上述多个缓冲放大器设定为启动状态或截止状态的放大器启动电路。
另外，向多个信号线供给与数字灰度数据相应的模拟电压的液晶驱动电路的特征在于：具有输出与上述各数字灰度数据对应的模拟基准电压的基准电压发生电路、输出将脉冲信号顺序移位后的移位脉冲的移位寄存器、与从上述移位寄存器的各输出端子输出的移位脉冲同步地分别锁存上述数字灰度数据的多个第1锁存电路、实际上在相同的时刻锁存上述多个第1锁存电路的各输出的第2锁存电路、根据上述第2锁存电路的输出生成译码信号的译码器、根据上述译码器的输出向上述多个信号线输出所希望的模拟电压的输出选择电路和根据从外部供给的灰度模式信号决定上述数字灰度数据的灰度数的灰度模式电路，上述各第1锁存电路至少具有最大灰度数的锁存部，根据上述灰度模式电路的输出信号改变成为启动状态的上述锁存部的数。
另外，液晶驱动电路的特征在于：具备m个负载和运算放大器，其中m为2以上的整数；切换是否截断各个上述负载与上述运算放大器的连接路径的开关；分别连接在从上述运算放大器的输出端子经由上述开关到上述m个负载的路径上的阻抗元件，还具备根据上述运算放大器的输出，有选择地驱动上述m个负载的负载驱动电路，上述缓冲放大器由至少将2个上述运算放大器串联连接而构成。
另外，液晶载驱动电路的特征在于：还具备：具有m个负载和运算放大器，其中m为1以上的整数；切换是否截断各个上述负载与上述运算放大器的连接路径的开关；分别连接在从上述运算放大器的输出端子经由上述开关到上述m个负载的路径上的阻抗元件；与上述运算放大器的输出端子串联连接的模拟阻抗元件；模拟开关和模拟电容元件的负载驱动电路，上述缓冲放大器由至少将2个上述运算放大器串联连接而构成。
附图说明
图1是表示本发明的液晶驱动电路的一个实施例的概略结构的框图。
图2A-2B是表示分压器的详细结构的电路图。
图3是表示灰度数据使用判断电路的详细结构的电路图。
图4是表示放大器启动电路的详细结构的电路图。
图5是表示缓冲放大器的结构的电路图。
图6是表示液晶显示装置的全体结构的框图。
图7是表示缓冲放大器的周边的结构的电路图。
图8是图7的缓冲放大器的频率特性图。
图9是表示实施例3的缓冲放大器的周边的结构的电路图。
图10是表示实施例4的缓冲放大器的周边的结构的电路图。
图11是表示现有的信号线驱动电路的概略结构的框图。
图12是对各基准电压线设置缓冲放大器的特开平10-326084号公报所公开的显示装置的框图。
图13A-13B是现有的缓冲放大器的周边的电路图及其频率特性图。
图14A-14B是现有的缓冲放大器的周边的电路图及其频率特性图。
具体实施方式
下面，参照附图具体地说明本发明的液晶驱动电路和负载驱动电路。
(实施例1)
图1是表示本发明的液晶驱动电路的一个实施例的概略结构的框图，表示出了信号线驱动部的结构。在图1中，对于和图11共同的结构部分标以相同的符号，下面，主要说明不同的地方。
图1的液晶驱动电路和图11一样，具有移位寄存器1、多个数据锁存电路(第1锁存电路)2、负载锁存电路(第2锁存电路)3、电平移位器4、译码器21、输出选择电路22、分压器(基准电压发生电路)7和缓冲放大器6。
缓冲放大器6、分压器7、译码器21和输出选择电路22构成D/A变换器5。
分压器7例如图2A所示的那样，利用多个电阻将电源电压和接地电压分压后输出模拟基准电压。或者，也可以如图2B所示的那样，从外部通过缓冲器31、32等至少供给一部分模拟基准电压。
此外，图1的液晶驱动电路还具有判断数字灰度数据的种类的灰度数据使用判断电路23、根据灰度模式信号控制数据锁存电路2等的灰度模式电路24和放大器启动电路25。
图3是表示灰度数据使用判断电路23的详细结构的电路图。如图所示，灰度数据使用判断电路23由26＝64个逻辑判断电路231～2364构成。各逻辑判断电路231～2364具有3个6输入NAND门G1、G2及G3、3输入NAND门G4、2个NOR门G5及G6和反相器IV1。3输入NAND门G4的输出由NOR门G5及G6保持。
灰度数据使用判断电路231～2364输出表示与6比特的数字灰度数据(0，0，0，0，0，0)～(1，1，1，1，1，1)的哪一个相等的判断信号OUT0～OUT2n-1。RGB(红绿篮)的各6比特信号RED[0:5]、GREEN[0:5]、BLUE[0:5]分别输入6输入NAND门。这3种6比特的信号中，只要至少1种成为(0，0，0，0，0，0)，逻辑判断电路231的输出OUT0就成为「1」。
同样，RGB的6比特的数字灰度数据中只要至少1种成为(0，0，0，0，0，1)，则逻辑判断电路232的输出OUT1就成为「1」。另外，RGB的6比特的数字灰度数据中只要至少1种成为(1，1，1，1，1，1)，则逻辑判断电路2364的输出OUT63就成为「1」。
图1的灰度模式电路24根据从外部供给的灰度模式信号生成n比特的判断信号K0～K2n-1，并决定灰度数。作为灰度模式的一例，例如，手机用的液晶驱动电路具有通常使用时的多灰度模式和待机时的低灰度模式。
灰度模式电路24的输出K0～K2n-1供给多个数据锁存电路2和放大器启动电路25。各数据锁存电路2分别具有最大灰度数的锁存部，各锁存部根据作为灰度模式电路24的输出的n比特的判断信号K0～K2n-1即灰度数设定为启动状态或截止状态。
具体而言，灰度数越多，成为启动状态的数据锁存电路2内的锁存部的数就越增加；灰度数越少，成为启动状态的数据锁存电路2内的锁存部的数就越减少。这样，在灰度数少时，就减少了成为启动状态的锁存部的数，从而可以降低功耗。
在图1中，为了简略化，用1个方框表示各数据锁存电路2，但是，实际上在图示的各方框中包含多个锁存部。
放大器启动电路25如图4所示的详细结构那样，具有可以分别锁存灰度数据使用判断电路23的输出OUT0～OUT2n-1的多个触发电路31。这些触发电路31与从移位寄存器1的最后1级的寄存器输出的移位脉冲同步地锁存灰度数据使用判断电路23的输出。也可以利用输入负载锁存电路3的负载信号生成用于锁存灰度数据使用判断电路23的输出的同步信号，取代用从移位寄存器1的最后1级的寄存器输出的移位脉冲进行同步。
从灰度模式电路24向各触发电路31的置位端子或复位端子供给信号K0～K2n-1。根据该信号K0～K2n-1的逻辑，成为启动状态的触发电路31的数随灰度数而变化。
成为启动状态的触发电路31与时钟PLS同步地锁存灰度数据使用判断电路23的对应的输出(OUT0～OUT2n-1中的某一个)，该锁存输出供给对应的缓冲放大器6的启动端子。
灰度数减少时，构成从外部供给灰度数据使用判断电路23的数字灰度数据的一部分的比特，固定为指定的逻辑。这样，图3所示的灰度数据使用判断电路23在低灰度模式时也可以正确地判断数字灰度数据的种类。
具体而言，根据灰度模式电路24的输出，与成为截止状态的图4中的触发电路31对应的逻辑判断电路23的输出与任意的比特的逻辑无关，如成为「0」那样，一部分比特的逻辑是固定的。
图5是表示缓冲放大器6的结构的一例的电路图。如图所示，缓冲放大器6由将进行高电压侧的驱动的第1放大器41与进行低电压侧的驱动的第2放大器42并联连接而构成。第1和第2放大器41、42都是将输出反馈到输入侧的电压输出结构。
另外，第1和第2放大器41、42可以由AND门G7及G8根据放大器启动电路25的输出ENB与极性选择信号VON、VOP的逻辑选择启动/截止。即，通过使极性选择信号VON、VOP的某一方成为高电平F，可以仅使第1和第2放大器41、42中的某一方动作。
如图5所示，设置2个放大器41、42的理由是为了减小1个放大器的输出振幅，从而降低功耗，但是，也可以仅用1个放大器构成缓冲放大器6。
在图5中，输入第1和第2放大器41、42的信号IN与图4的REF0～REF2n-1相同，是从分压器7输出的模拟基准电压。
其次，说明图1的液晶显示电路的动作。以下，说明将液晶驱动电路内藏在驱动IC(以下，称为源驱动器)中时的动作。
图6是表示液晶显示装置的全体结构的框图，表示使用多个内藏图1的液晶驱动电路的源驱动器驱动液晶显示屏的全部信号线的例子。图6的液晶显示装置具有设置了信号线和扫描线的液晶显示屏LCDP、分别驱动多条信号线的多个源驱动器SD1～SDq(q是大于1的整数)、分别驱动多条扫描线的多个门驱动器GD1～GDp(p是大于1的整数)和控制源驱动器SD1～SDq和门驱动器GD1～GDp的控制器CTRL。
从控制器CTRL输出的时钟CPH1和输入信号DI/O11供给源驱动器SD1～SDq，并输出驱动液晶显示屏LCDP的信号线所需要的电压信号。从控制器CTRL输出的时钟CPH2和输入信号DI/O21供给门驱动器GD1～GDp，并输出驱动液晶显示屏LCDP的控制线所需要的电压信号。源驱动器SD1～SDq分别顺序驱动液晶显示屏LCDP的水平方向的一部分(以下，称为块)的信号线。
图1的灰度数据使用判断电路23以在指定期间内输入并应向m个输出端子输出的m个数据为单位判断从外部供给的数字灰度数据的种类，将表示驱动哪个缓冲放大器6的信号供给放大器启动电路25。
如图4所示，放大器启动电路25与从移位寄存器1内的最后一级的寄存器输出的移位脉冲同步地将灰度数据使用判断电路23的信号OUT0～OUT2n-1供给缓冲放大器6。或者，也可以根据负载信号生成同步信号。
这样，就仅与m个数字灰度数据有关系的缓冲放大器6成为启动状态，从而可以降低功耗。
另一方面，灰度模式电路24根据从外部供给灰度模式信号决定灰度数。将灰度模式电路24的n比特的判断信号K0～K2n-1分别供给放大器启动电路25和数据锁存电路2。放大器启动电路25内的触发电路31和数据锁存电路2根据灰度模式电路24的信号切换成为启动状态或成为截止状态。
这样，在本实施例中，就是根据灰度数来切换放大器启动电路25内的触发电路31和数据锁存电路2的锁存部的启动数。例如，在灰度数设定为k比特(1≤k≤n-1)时，数据锁存电路2就根据灰度模式电路24的信号仅使高位或低位的k比特的锁存部动作，而放大器启动电路25为了使最大2n-k个缓冲放大器6成为启动状态而使对应的触发电路31成为启动状态。因此，不需要的触发电路和缓冲放大器就不消耗电力，从而可以降低功耗。
缓冲放大器6的输出供给输出选择电路22。输出选择电路22选择与数字灰度数据对应的缓冲放大器6的输出，并将所选择的模拟电压供给信号线。这时，对于处于启动状态的放大器启动电路25的触发电路31和对应的缓冲放大器6，也与m个数字灰度数据无关地输入灰度数据使用判断电路23的输出「0」，缓冲放大器6成为截止状态，从而进一步降低功耗。
上述放大器启动电路25根据灰度数据使用判断电路23和灰度模式电路24的输出控制是否使缓冲放大器6动作，但是，也可以仅根据灰度模式电路24的输出来控制是否使缓冲放大器6动作。这时，缓冲放大器6的动作数比上述实施例增多，从而功耗也增加，但是，放大器启动电路25的内部结构则变得简单。
(实施例2)
实施例2是通过改进缓冲放大器6的周边的结构而实现稳定时间缩短的结构。
实施例2除了缓冲放大器6的周边的结构外，和实施例1相同，所以，省略其说明。
图7是表示缓冲放大器6的周边的结构的电路图。缓冲放大器6如图5所示的那样由第1和第2放大器41、42构成时，第1和第2放大器41、42分别成为图7所示的结构。
图7的缓冲放大器6具有由2级结构的放大器51、52构成的运算放大器，在后级的放大器52的输出端子与各负载之间分别串联连接了电阻R1～RN和开关SW1～SWN。
开关SW1～SWN与输出选择电路22内的图中未示出的模拟开关对应，电阻R1～RN是连接在图1的缓冲放大器6与输出选择电路22之间的电阻，负载电容CL1～CLN是信号线的负载电容，包括与信号线连接的像素TFT本身的电容、液晶电容和辅助电容等。
开关SW1～SWN用于切换负载的个数，开关SW1～SWN中至少1个成为导通状态。在未连接负载时，通过切断对应的开关SW1～SWN，缓冲放大器6就不会受到该路径的负载电容的影响。
以下，设缓冲放大器6内的放大器51、52的互导分别为(-gn1)及(-gm2)、放大器输入级的输出电导为go1、放大器输出级的输出电导为go2、各负载的负载电容分别为CL1、C L2、...、CLN。
图8是图7的缓冲放大器6的频率特性图，实线表示负载仅为1个时的特性，虚线表示负载为N个时的特性。如图所示，负载仅为1个时的开环频率特性的第1个极点的频率为go2/CL、第2个极点的频率为go1/C1、零点的频率为1/(CL·R)。
另外，负载为N个时的第1个极点的频率为go2/(N·CL)、第2个极点的频率为go1/C1、零点的频率为1/(N·CL·R/N)。
这样，在负载成为N倍时，负载电容也成为N倍，在图7的缓冲放大器6的情况时，由于与各负载对应地设置了电阻R1～RN，所以，阻抗成为1/N倍。结果，即使负载量变化，时间常数也总是成为一定的值CL·R，而零点的频率与负载量无关，总是一定。
另外，由于第2个极点的频率不变，所以，可以确保相位余量比以往大。
将本实施例的缓冲放大器6与图13A所示的现有的缓冲放大器6比较，以往在负载电容增加时，由电阻RZ和负载电容决定的时间常数增大，波形变钝，从而稳定时间延长。与此相反，在本实施例中，即使负载电容变化，时间常数也是一定的，所以，波形不会变钝，从而稳定时间不可能延长。
在图7中，电阻R1～RN连接在缓冲放大器6的输出端子与开关SW1～SWN之间，但是，也可以将电阻R1～RN连接在开关SW1～SWN与负载之间。
(实施例3)
实施例3是将无效负载电路附加到实施例2的缓冲放大器6上的结构。
图9是表示实施例3的缓冲放大器6的周边的结构的电路图，成为无效负载电路61附加到图7的后级的放大器52的输出端子上的结构。无效负载电路61由将电阻Rd、开关SWd和电容器Cd串联连接而构成。
实施例2的情况是以与负载连接的至少1个开关SW1～SWN成为导通状态为前提的，如果所有的开关SW1～SWN成为截止状态，缓冲放大器6的动作就不稳定，从而有可能发生振荡。
与此相反，图9的缓冲放大器6在与负载连接的开关SW1～SWN都成为截止状态时，无效负载电路61内的开关SWd就成为导通状态。如果无效负载电路61内的电阻Rd和电容Cd的时间常数设定为与负载电容CL1～CLN和电阻R1～RN的时间常数相等，在驱动无效负载电路61以外的负载时和驱动无效负载电路61时，缓冲放大器6都可以稳定地动作。
这样，按照本实施例，即使开关SW1～SWN都成为截止状态，通过使无效负载电路61内的开关SWd成为导通状态，便可保障稳定的动作。
(实施例4)
实施例4是将共同电阻连接在缓冲放大器6的输出与电阻R1～RN之间的结构。
图10是表示实施例4的缓冲放大器6的周边的结构的电路图，具有一端与缓冲放大器6的输出端子连接而另一端与电阻R1～RN连接的共同电阻RZ。该共同电阻RZ比开关SW1～SWN的导通电阻和与开关SW1～SWN连接的电阻R1～RN的电阻值之和小。最好具有比开关SW1～SWN的导通电阻小的电阻值。
通过设置这样的共同电阻RZ，在图8的频率特性图中，可以使零点的频率稍许降低，从而可以减小第2极点的频率与零点的频率之差。这样，便可增大增益为1时的相位余量，从而可以更稳定地动作。
如果共同电阻RZ的电阻值太大，就会如图13A的电路那样，波形将变钝，从而稳定时间将延长，所以，共同电阻RZ的电阻值最好减小到上述那样的值。
在图10中，给出了在图7的结构上增加了共同电阻RZ的例子，但是，也可以将共同电阻RZ增加到图9的结构中。

Claims (6)

1.一种负载驱动电路，是根据运算放大器的输出有选择地驱动m(m是大于2的整数)个负载的负载驱动电路，其特征在于：具有切换是否切断上述各负载与上述运算放大器的连接路径的开关和从上述运算放大器的输出端子通过上述开关分别连接到上述m个负载的路径上的阻抗元件。
2.按权利要求1所述的负载驱动电路，其特征在于：在上述路径上具有一端与上述运算放大器的输出端子连接的对上述m个负载共同设置的共同阻抗元件。
3.按权利要求2所述的负载驱动电路，其特征在于：上述共同阻抗元件的阻抗值比上述阻抗元件的阻抗值与上述开关的导通电阻之和小。
4.一种负载驱动电路，是根据运算放大器的输出有选择地驱动m(m是大于1的整数)个负载的负载驱动电路，其特征在于：具有切换是否切断上述各负载与上述运算放大器的连接路径的开关、从上述运算放大器的输出端子通过上述开关分别连接到上述m个负载的路径上的阻抗元件、与上述运算放大器的输出端子串联连接的模拟阻抗元件、模拟开关和模拟电容元件，上述模拟阻抗元件的阻抗与上述模拟电容元件的电容之积基本上等于上述阻抗元件的阻抗与上述负载的电容之积。
5.按权利要求4所述的负载驱动电路，其特征在于：在上述路径上具有一端与上述运算放大器的输出端子连接的对上述m个负载共同设置的共同阻抗元件。
6.按权利要求5所述的负载驱动电路，其特征在于：上述共同阻抗元件的阻抗值比上述阻抗元件的阻抗值与上述开关的导通电阻之和小。
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