CN1825174A - 灰度电压发生电路 - Google Patents

Abstract

本发明具备：连接在高电压电源端子(VDD)和低电压电源端子(GND)之间，各节点产生基准电压(Vn、Vn－1、…、V1)的第1电阻梯形电路；连接在高电压电源端子(VDD)和上述低电压电源端子(GND)之间的第2电阻梯形电路；和，连接在第2电阻梯形电路的各节点和上述第1电阻梯形电路的各节点之间的多个电压跟随器电路(OPn、OPn－1、…、OP1)。在节点电压Vn/2和高电压电源端子(VDD)之间具备第1电阻(Ra)，在节点电压Vn/2+1和上述低电压电源端子(GND)之间具备第2电阻(Rb)。从而，提供一种在将缓冲放大器内置于LCD驱动器中的情况下，使CMOS放大器设计中的输出段设计容易化的灰度电压发生电路。

Description

灰度电压发生电路

技术领域

本发明涉及显示装置，特别涉及液晶显示装置的灰度(階調)电压发生电路。

背景技术

近年来，彩色液晶显示装置正处于多灰度化的发展中，从6位的25万色向8位的1670万色显示过渡，还出现了10位的10亿色的产品的状况。在那其中，灰度电源用于产生与每个液晶面板特性吻合的电压，是重要的基础电路之一。

一般来说，在6位产品中，具有正侧5个、负侧5个的放大器；另外，在8位产品中，具有正侧9个、负侧9个的放大器。而且，这些放大器，被考虑了电源效率，是连电源电位或GND(接地)电位都能输出的放大器。

另外，灰度电源虽然被常用于专用IC中，但也有内置于LCD驱动器中的情况。此时，由于必须用CMOS构成放大器的关系，所以不太有驱动能力的裕量。因此，需要在电路上花时间。

以往一般的LCD源极驱动器，如图5所示，其构成具备：例如从外部分别读入6位数字显示信号R、G、B的数据寄存器1；与选通信号ST同步、锁存6位数字信号的锁存电路2；由并联的N段数字/模拟变换器组成的D/A变换器3；具有与液晶特性吻合的γ变换特性的液晶灰度电压发生电路4；和缓冲来自D/A变换器3的电压的N个电压跟随器5。

LCD面板被设置在数据线和扫描线之间的交差部，由栅极连接扫描线、源极连接数据线的薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)6和一端连接TFT的漏极、另一端连接COM端子的像素电容7构成。在图5中，在LCD面板上，模式地表示1行的构成(将N个薄膜晶体管(TFT)设置为多行(M行))。未图示的LCD的栅极驱动器，顺次驱动各行的TFT的栅极。D/A变换器3，将锁存电路2的6位数字显示信号进行D/A变换，供给N个电压跟随器5-1～5-N，通过TFT6-1～6-N，外加到作为像素电容7-1～7-N动作的液晶元件上。

通过液晶灰度电压发生电路4，产生基准电压，在D/A变换器3中，通过由未图示的ROM开关等构成的译码器，进行基准电压的选择。液晶灰度电压发生电路4，例如具备电阻梯形电路。为了降低各基准电压点的阻抗，且为了微调整基准电压，利用电压跟随器进行驱动。

图6是表示用电压跟随器驱动电阻梯形电路的液晶灰度电压发生电路的构成图(参照专利文献1、2)。在图6中，具备：LCD驱动器内置电阻梯形电路(电阻R1、R2、…、Rn-2、Rn-1)10；外部电阻梯形电路(电阻R1’、R2’、…、Rn-2’、Rn-1’)30；由输入外部电阻梯形的抽头电压、输出基准电压V1～Vn的电压跟随器组成的缓冲放大器20(OP放大器(运算放大器)OP1、OP2、…、OPn-1、OPn)；和恒压发生电路(Vr)40。外部电阻梯形电路30的梯形电阻R1’、R2’、…、Rn-2’、Rn-1’作为可变电阻，调整给予OP放大器OP1、OP2、…、OPn-1、OPn的电压。调整电压以最适合液晶面板特性的方式进行调整。

在如图6所示的液晶灰度电压发生电路中，基准供给电压是接地电位GND和Vr。基准供给电压Vr，例如通过带隙基准(band gap reference)等的稳定的外部恒压发生电路40给予。灰度电压Vn、Vn-1、Vn-2、…、V2、V1通过梯形电阻R0’、R1’、R2’、…、Rn-2’、Rn-1’，被最终确定。

即，

Vn＝Vr

Vn-1＝Vr{(Rn-2’+Rn-3’+…+R0’)/(Rn-1’+Rn-2’+Rn-3’+…+R0’)}

V1＝Vr{R0’/(Rn-1’+Rn-2’+Rn-3’+…+R0’)}

这里，如果在内部决定灰度电压的梯形电阻R1、R2、…、Rn-2、Rn-1的各电阻比和在外部决定灰度电压的梯形电阻R1’、R2’、…、Rn-2’、Rn-1’的各电阻比相同，则OP放大器OP2、OP3、…、OPn-1的输出电流为0。

然而，从GND侧数起来，第n个OP放大器OPn的输出电流In，在输出方向上，由下式(1)提供。

In＝(Vn-V1)/(R1+R2+…+Rn-1)＝Io    …(1)

另外，从GND侧数起来，第1个OP放大器OP1的输出电流I1，在吸入方向上，用下式(2)提供。

I1＝(Vn-V1)/(R1+R2+…+Rn-1)＝Io    …(2)

这样，在如图6所示的液晶灰度电压发生电路中，由于式(1)、(2)所示的OP放大器OPn的输出方向的输出电流In及OP放大器OP1的吸入方向的输出电流I1，存在OP放大器OPn、OP1的输出动态范围缩小的问题。

为了解决此问题，本发明人在专利文献2中，通过提出如图7或图8所示的构成，来谋求解决。

也就是说，如图7(A)所示那样，在高电压电源端子VDD和梯形电阻Rn-1之间连接辅助电阻Rn，在低电压电源端子GND和梯形电阻R1之间连接辅助电阻R0。其他的构成与图6相同。根据上述构成，通过电阻Rn调整高电压电源端子VDD侧的电压跟随器OPn的排出电流，通过阻抗R0调整低电压电源输出端子GND侧的电压跟随器OP1的吸入电流。

另外，如图8(A)所示，代替辅助电阻R0、Rn，连接辅助电流源I0、In。此时，辅助电流源I0、In，以满足式(1)、(2)的方式进行设定。通过这样的构成，使OP放大器OPn、OP1的排出电流和吸入电流变为0，扩大输出动态范围，使这些OP放大器的输出段设计容易化。

如上所述，在以往的LCD驱动器中，利用如图7(A)所示的构成，具有输出动态范围扩大、使这些OP放大器的输出段设计容易化的效果。然而，一般的LCD驱动器内的梯形电阻的连接，不像图7(A)、图8(A)那样的构成的情况很多。

具体地来说，如图7(B)或图8(B)所示那样，被称为COM的液晶面板的基准电压(通常为VDD/2)的最近的两端的电阻不加入的情况较多。也就是说，第n/2个电阻不被加入。

此时，第n/2个OP放大器OPn/2的排出电流Io(n/2)，输入的电压为V(n/2)，用下式(3)提供。

Io(n/2)＝V(n/2)/(R0+R1+…+R(n/2-1))        …(3)

同样第n/2+1个OP放大器OPn/2+1的吸入电流Io(n/2+1)，输入的电压为V(n/2+1)，用下式(4)提供。

Io(n/2+1)＝{VDD-V(n/2+1)}/(R(n/2+1)+R(n/2+2)+…+Rn)        …(4)

也就是说，虽然没有动态范围的问题，但输出段的设计，需要对应大输出电流。目前，用MOS晶体管制作OP放大器的情况较多。MOS晶体管与双极晶体管相比，晶体管的互导(gm)小，如果提高驱动能力，晶体管的尺寸就会变大。因此，如果驱动电流大，则输出段晶体管会变大，成本提高。

专利文献1：特开平6-348235号公报；

专利文献2：特开平10-142582号公报。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的。

本申请所公开的发明，概括为如下的构成。

关于本发明的灰度电压发生电路，是以某值为基准、利用正侧和负侧的输出电压的显示装置的灰度电压发生电路，其特征在于，具有：第1电路，其通过多个端子产生多个正侧的灰度电压；第2电路，其通过多个端子产生多个负侧的灰度电压；第1电流通路，其被设置在所述第1电路中，最高电压端子与正电源间；和第2电流通路，其被设置在所述第2电路中，最低电压端子与负电源间。

关于本发明一个方面的灰度电压发生电路，具备：第1电阻梯形电路，其从配设在高电压电源端子和低电压电源端子之间的n个节点，分别输出第1至第n基准电压；第2电阻梯形电路，其具有配设在恒压发生电路的输出端子和所述低电压电源端子之间的n个节点；第1到第n电压跟随器电路，其分别连接在所述第2电阻梯形电路的n个节点和所述第1电阻梯形电路的对应的n个节点之间，在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始第n/2个节点和高电压电源端子之间具备第1电阻，在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始第n/2+1个节点和所述低电压电源端子之间具备第2电阻。在本发明中，在从所述第1电阻梯形电路的低电压电源端子侧开始第n个节点和所述高电压电源端子之间具备第3电阻，在从所述第1电阻梯形电路的低电压电源端子侧开始第1个节点和所述低电压电源端子之间具备第4电阻。

在关于本发明的其他方面的灰度电压发生电路中，其构成也可用第1到第4电流源置换第1到第4电阻。

有关本发明的其他方面的电压发生电路，具备：连接在高电压电源端子和低电压电源端子之间，产生比作为基准的某值高的电压的电阻梯形电路；和产生比某值低的电压的电阻梯形电路，产生比所述某值高的电压的电阻梯形电路，在最高电压端子与所述高电压电源端子间以及最低电压端子与所述低电压电源端子间，分别具有包括电阻或电流源的第1、第2电流通路，产生比所述某值低的电压的电阻梯形电路，在最高电压端子与所述高电压电源端子间以及最低电压端子与所述低电压电源端子间，分别具有包括电阻或电流源的第3、第4电流通路。在本发明中，也可在产生比所述某值高的电压的电阻梯形电路的最低电压端子和产生比所述某值低的电压的电阻梯形电路的最高电压端子之间不设置电阻。

(发明效果)

通过本发明，在将缓冲放大器内置于LCD驱动器中的情况下，有助于使CMOS放大器设计中的输出段设计变容易。

通过本发明，即使在缓冲放大器外置的情况下，由于不需要外置缓冲放大器的驱动能力，可使设计容易化。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的构成的图。

图2是表示本发明的一实施例的变形例的构成的图。

图3是表示本发明的第2实施例的构成的图。

图4是表示本发明的第2实施例的变形例的构成的图。

图5是表示典型例的液晶显示装置的构成的图。

图6是表示现有的液晶灰度电压发生电路的构成的图。

图7是表示现有的液晶灰度电压发生电路的其他构成的图。

图8是表示现有的液晶灰度电压发生电路的其他构成的图。

图中：

1-数据寄存器；2-锁存电路；3-D/A变换器；4-液晶灰度电压发生电路；5-电压跟随器；6-薄膜晶体管(TFT)；7-像素电容；10-LCD驱动器内置电阻梯形电路；20-缓冲放大器(电压跟随器)；30-外部电阻梯形电路；40-恒压发生电路。

具体实施方式

以下，参照附图对上述本发明，应当更详细说明的内容进行说明。本发明参照图1，则产生正侧的灰度电压的第1电阻网电路(Rn～Rn/2+1)，在第1电阻网电路的最高电压端子(Vn)和高电压电源端子(正电源)(VDD)之间具有电流通路(电阻Rn或电流源I1)，以及在第1电阻网电路的最低电压端子(Vn/2+1)和低电压电源端子(负电源)(GND)之间具有电流通路(电阻Rb或电流源I4)。产生负侧的灰度电压的第2电阻网电路(Rn/2-1～R0)，在第2电阻网电路的最高电压端子(Vn/2)和正电源(VDD)之间具有电流通路(电阻Ra或电流源I3)，以及在第2电阻网电路的最低电压端子(V1)和负电源(GND)之间具有电流通路(电阻R0或电流源I2)。通过不仅在正电源(VDD)和梯形电阻Rn-1之间、负电源(GND)和梯形电阻R1之间分别连接辅助电阻Rn、R0，而且在正电源和梯形电阻R(n/2-1)之间、负电源和梯形电阻R(n/2+1)之间，也分别连接辅助电阻Ra、Rb，能够使全部的OP放大器的输出电流为0。另外，代替辅助电阻R0、Rn、Ra、Rb，而连接恒流源I1、I2、I3、I4，也能得到同样的效果。即以下面的实施例进行说明。

(实施例)

图1是内置于本发明的一实施例的LCD驱动器内的梯形电阻部的等效电路。参照图1，具备连接在高电压电源端子(VDD)和低电压电源端子(GND)之间的、各节点产生基准电压(Vn、Vn-1、Vn/2+1、Vn/2-1、…、V1)的LCD驱动器内置电阻梯形电路10(电阻R0、R1、R2、…、Rn/2-1、Rn/2+1、…、Rn-2、Rn-1、Rn)；连接在恒压发生电路40的输出电压(Vr)和低电压电源端子(GND)之间的外部电阻梯形电路30(电阻R0’、R1’、R2’、…、Rn/2-1’、Rn/2’、Rn/2+1’、…、Rn-2’、Rn-1’)；输入和输出连接在外部电阻梯形电路30的各节点(电阻Rn-1’、Rn-2’、…、Rn/2+1’、Rn/2’、Rn/2-1’、…、R1’、R0’的各一端)和LCD驱动器内置梯形电路10的各节点(电阻Rn、Rn-1、…、Rn/2+1、Rn/2-1、…、R2、R1的一端)的n个电压跟随器电路组成的缓冲放大器20(OPn、OPn-1、…、OP1)。在节点电压Vn/2和高电压电源端子(VDD)之间连接有第1电阻(Ra)，在节点电压Vn/2+1和低电压电源端子(GND)之间连接有第2电阻Rb。

还有，在图1所示的构成中，虽然缓冲放大器20(OP1～OPn)内置于LCD驱动器内，但当然本发明并不限于上述构成。例如，在图2所示的构成中，缓冲放大器(OP1～OPn)被外加在LCD驱动器上。

下面对本发明的一实施例的灰度电源电路进行说明。通过利用OP放大器外的电阻或电流源，对流过OP放大器的电流进行电流辅助，帮助用OP放大器输出的电流。能够削减OP放大器的输出电流能力，具有降低芯片大小的效果。

作为比较例，在图7(B)、图8(B)构成的情况下，不存在援助OP放大器第OPn/2-1和OPn/2的OP放大器的驱动电流的电流通路，所以对于这两个OP放大器OPn/2-1和OPn/2，需要对应电阻梯形电阻值的电流能力，使设计变难。

参照图1，对本实施例的动作进行说明。在本实施例中，如果使OPn/2的输出电流Io(n/2)，如下式(5)那样设定电阻Ra，则OP放大器OPn/2的输出电流为0。

Io(n/2)＝V(n/2)/(R0+R1+…+R(n/2-1))

       ＝(VDD-V(n/2))/Ra                …(5)

另外，同样如果使OPn/2+1的输出电流Io(n/2+1)，如下式(6)那样设定电阻Rb，则OP放大器OPn/2+1的输出电流为0。

Io(n/2+1)＝(VDD-V(n/2+1))/(R(n/2+1)+R(n/2+2)+…+Rn)

＝V(n/2+1)/Rb            …(6)

与电阻R0、电阻Rn的设定相关，如果如下式(7)、(8)那样进行设定，则OP放大器OPn和OP1的输出电流也会变为0。

(Vn-Vn/2+1)/(Rn/2+1+Rn/2+2+…+R(n-1))＝(VDD-Vn)/Rn    …(7)

(Vn/2-V1)/(R1+R2+…+R(n/2-1))＝V1/R0        …(8)

下面，针对本发明的第2实施例进行说明。图3是表示本发明的第2实施例的构成图。LCD驱动器内置电阻梯形电路，具备以串联形式连接的电阻R1、R2、…、Rn/2-1、Rn/2+1、…、Rn-2、Rn-1，在电阻Rn-1和VDD之间具备恒流源I1，在电阻R1和GND之间具备恒流源I2。在节点电压Vn/2和高电压电源(VDD)之间连接有第3恒流源I3，还有在节点电压Vn/2+1和低电压电源端子(GND)之间连接有第4恒流源I4。

本实施例将图1中的电阻偏置变化为恒流源。

在本实施例中，如果使OPn/2的输出电流Io(n/2)，如下式(9)那样设定恒流源值I3，则OPn/2的输出电流为0。

Io(n/2)＝(V(n/2)-V1)/(R0+R1+…+R(n/2-1))＝I3    …(9)

另外，同样如果使OPn/2+1的输出电流Io(n/2+1)如下式(10)那样，设定恒流源值I4，则OP放大器OPn/2+1的输出电流为0。

Io(n/2+1)＝(Vn-V(n/2+1))/(R(n/2+1)+R(n/2+2)+…+Rn-1)＝I4        …(10)

这里，与恒流源I1、I2的电流值的设定相关，如果如下式(11)、(12)那样进行设定，则OP放大器OPn和OP1的输出电流也为0。

(Vn-Vn/2+1)/(Rn/2+1+Rn/2+2+…+R(n-1))＝I1    …(11)

(Vn/2-V1)/(R1+R2+…+R(n/2-1))＝I2            …(12)

但是，上述各OP放大器的输出电流变为0是在外部电阻梯形比和LCD驱动器内电阻梯形比相同的情况下形成的，如果该电阻比变化，则由此会有若干电流流动。含有这些辅助电阻、辅助电流时，输出电流会变得非常小，效果十分显著。

在如图3所示的实施例中，将缓冲放大器(OP放大器)设置在LCD驱动器内，但也可如图4所示，将缓冲放大器(OP放大器)设置在LCD驱动器的外部。

以上本发明即以上述实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例的构成，当然从业者可在本发明的范围内，进行各种变形、修正。

Claims (12)

1、一种灰度电压发生电路，是以某值为基准、利用正侧和负侧的输出电压的显示装置的灰度电压发生电路，具有：

第1电路，其通过多个端子产生多个正侧的灰度电压；

第2电路，其通过多个端子产生多个负侧的灰度电压；

第1电流通路，其被设置在所述第1电路中，最高电压端子与正电源间；和

第2电流通路，其被设置在所述第2电路中，最低电压端子与负电源间。

2、根据权利要求1所述的灰度电压发生电路，其特征在于，

在所述电流通路上，设置电阻元件和电流源的一方。

3、一种灰度电压发生电路，

具备：

第1电阻梯形电路，其从配设在高电压电源端子和低电压电源端子之间的n个(其中，n为偶数)节点，分别输出第1至第n基准电压；

第2电阻梯形电路，其具有配设在恒压发生电路的输出端子和所述低电压电源端子之间的n个节点；

第1到第n电压跟随器电路，其分别连接在所述第2电阻梯形电路的n个节点和所述第1电阻梯形电路的对应的n个节点之间；

第1电阻，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第n/2个节点和所述高电压电源端子之间；和

第2电阻，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第n/2+1个节点和所述低电压电源端子之间。

4、根据权利要求3所述的灰度电压发生电路，其特征在于，

还具备：

第3电阻，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第n个节点和所述高电压电源端子之间；第4电阻，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第1节点和所述低电压电源端子之间。

5、一种灰度电压发生电路，

具备：

第1电阻梯形电路，其从配设在高电压电源端子和低电压电源端子之间的n个(其中，n为偶数)节点，分别输出第1到第n基准电压；

第2电阻梯形电路，其具有配设在恒压发生电路的输出端子和所述低电压电源端子之间的n个节点；

第1到第n电压跟随器电路，其分别连接在所述第2电阻梯形电路的n个节点和所述第1电阻梯形电路的对应的n个节点之间；

第1电流源，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第n/2个节点和所述高电压电源端子之间；和

第2电流源，其连接在从所述第1电阻梯形电路的所述低电压电源端子侧开始的第n/2+1个节点和所述低电压电源端子之间。

6、根据权利要求5所述的灰度电压发生电路，其特征在于，

还具备：

第3电流源，其连接在从所述第1电阻梯形电路的低电压电源端子侧开始的第n个节点和所述高电压电源端子之间；和

第4电流源，其连接在从所述第1电阻梯形电路的低电压电源端子侧开始的第1节点和所述低电压电源端子之间。

7、根据权利要求3到6任一项所述的灰度电压发生电路，其特征在于，

在所述第1电阻梯形电路中，所述第n/2个节点和所述第n/2+1个节点，不通过电阻进行连接。

8、一种显示装置，

具备：

权利要求1所述的灰度电压发生电路；

数字模拟变换电路，其接受来自所述灰度电压发生电路的输出电压，输出对应数字数据信号的信号电压；和

缓冲电路，其基于来自所述数字模拟变换电路的输出，驱动显示面板的数据线。

9、一种显示装置，具备驱动器，该驱动器具有：权利要求3所述的灰度电压发生电路；和数字模拟变换电路，其接受来自所述灰度电压发生电路的输出电压，输出对应数字数据信号的信号电压，

所述灰度电压发生电路的所述第1电阻梯形电路和所述电压跟随器电路内置在所述驱动器中，所述灰度电压发生电路的所述第2电阻梯形电路设置在所述驱动器外。

10、一种显示装置，具备驱动器，该驱动器具有：权利要求3所述的灰度电压发生电路；和数字模拟变换电路，其接受来自所述灰度电压发生电路的输出电压，输出对应数字数据信号的信号电压，

所述灰度电压发生电路的所述第1电阻梯形电路内置在所述驱动器中，

所述灰度电压发生电路的所述电压跟随器电路和所述第2电阻梯形电路设置在所述驱动器外。

11、一种显示装置，具备驱动器，该驱动器具有：权利要求5所述的灰度电压发生电路；和数字模拟变换电路，其接受来自所述灰度电压发生电路的输出电压，输出对应数字数据信号的信号电压，

所述灰度电压发生电路的所述第1电阻梯形电路和所述电压跟随器电路内置在所述驱动器中，所述灰度电压发生电路的所述第2电阻梯形电路设置在所述驱动器外。

12、一种显示装置，具备驱动器，该驱动器具有：权利要求5所述的灰度电压发生电路；和数字模拟变换电路，其接受来自所述灰度电压发生电路的输出电压，输出对应数字数据信号的信号电压，

所述灰度电压发生电路的所述第1电阻梯形电路内置在所述驱动器中，

所述灰度电压发生电路的所述电压跟随器电路和所述第2电阻梯形电路设置在所述驱动器外。

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