JP2005077507A - Gradation voltage generating circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示素子などの画像表示素子で階調表示を実現するために用いられる駆動電圧を発生する階調電圧発生回路に関する。 The present invention relates to a gradation voltage generating circuit that generates a driving voltage used for realizing gradation display in an image display element such as a liquid crystal display element.
液晶表示装置などの表示装置において、カラー表示を実現するために多階調表示を行うことが要求される。例えば、26万色のカラー表示を実現するには、R,G,B各色のそれぞれについて64階調表示を行うことことが要求される。 A display device such as a liquid crystal display device is required to perform multi-gradation display in order to realize color display. For example, in order to realize a color display of 260,000 colors, it is required to display 64 gradations for each of R, G, and B colors.
TFTを用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置で、R,G,B各色のそれぞれについて多階調表示(例えば64階調表示)を実現するために、ソース線を駆動するソースドライバにおいて階調電圧発生回路が用いられる(例えば、特許文献1参照。)。図8に示すように、従来の階調電圧発生回路は、64階調表示を実現するために、高電位側の電源電圧と低電位側の電源電圧との差の電圧を分圧する65個の抵抗R1〜R65(R4〜R62を記載省略)と、抵抗R1〜R65によって分圧されて得られた電圧を導入する64個のボルテージホロア接続された演算増幅器801〜864(演算増幅器803〜862を記載省略)によって、64種類の階調電圧(階調表示を実現するために用いられる駆動電圧)V1〜V64を発生する。
In an active matrix type liquid crystal display device using TFT, in order to realize multi-grayscale display (for example, 64-grayscale display) for each of R, G, and B colors, a grayscale voltage in a source driver that drives a source line A generation circuit is used (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 8, the conventional grayscale voltage generation circuit divides the voltage of the difference between the power supply voltage on the high potential side and the power supply voltage on the low potential side in order to realize 64 grayscale display. Resistors R 1 to R 65 (R 4 to R 62 are not shown) and 64 voltage follower-connected
従来の階調電圧発生回路では、階調数に応じた数の演算増幅器が設けられている。従って、階調数が多い場合には多数の演算増幅器が設けられることになって、階調電圧発生回路を含む駆動回路の消費電流が多くなる。また、駆動回路において多数の演算増幅器が存在するので、駆動回路をIC化する際に、ICのチップサイズが大きくなってしまう。 In the conventional gradation voltage generating circuit, operational amplifiers corresponding to the number of gradations are provided. Therefore, when the number of gradations is large, a large number of operational amplifiers are provided, and the current consumption of the drive circuit including the gradation voltage generation circuit increases. In addition, since a large number of operational amplifiers exist in the drive circuit, the IC chip size increases when the drive circuit is integrated into an IC.
そこで、本発明は、消費電流を低減できるとともに、IC化する際にICのチップサイズを小さくすることができる階調電圧発生回路を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a grayscale voltage generation circuit that can reduce current consumption and reduce the chip size of an IC when an IC is formed.
本発明による階調電圧発生回路は、入力電圧を所定の増幅度で増幅した電圧を出力電圧として出力する演算増幅器と、演算増幅器の増幅度を変更するゲイン変更回路と、演算増幅器の出力電圧を入力して階調電圧として出力する複数のサンプルホールド回路と、一時に1つのサンプルホールド回路だけが演算増幅器の出力電圧を入力するオン状態になるという条件で、複数のサンプルホールド回路のそれぞれを、演算増幅器の出力電圧を入力するオン状態に設定し、オン状態に設定されたサンプルホールド回路が出力すべき階調電圧に相当する出力電圧を演算増幅器が出力するようにゲイン変更回路に増幅度を設定させる制御回路とを備えたことを特徴とする。 A gradation voltage generating circuit according to the present invention includes an operational amplifier that outputs an output voltage obtained by amplifying an input voltage with a predetermined amplification degree, a gain changing circuit that changes the amplification degree of the operational amplifier, and an output voltage of the operational amplifier. A plurality of sample and hold circuits that input and output as gradation voltages, and a condition that only one sample and hold circuit at a time is in an ON state for inputting the output voltage of the operational amplifier, Set the output voltage of the operational amplifier to the ON state, and set the gain to the gain change circuit so that the operational amplifier outputs the output voltage corresponding to the gradation voltage to be output by the sample-and-hold circuit set to the ON state. And a control circuit for setting.
制御回路は、例えば、固定的な周期で、複数のサンプルホールド回路のそれぞれを固定的な時間のみオン状態にする処理を繰り返すように構成される。そのように構成されている場合には、周期を短くすることによって、サンプルホールド回路のコンデンサ出力電圧の放電による低下の程度を小さくすることができ、また、階調電圧発生回路を含む駆動回路をIC化する場合に、ICの内部において駆動制御のためのシステムクロックをそのまま、または分周するだけで利用することができる。 For example, the control circuit is configured to repeat a process of turning on each of the plurality of sample and hold circuits only for a fixed time in a fixed cycle. In such a configuration, by shortening the period, the degree of decrease due to the discharge of the capacitor output voltage of the sample and hold circuit can be reduced, and the driving circuit including the gradation voltage generating circuit can be reduced. In the case of an IC, the system clock for driving control can be used as it is or just divided in the IC.
制御回路が、固定的な周期で、複数のサンプルホールド回路のそれぞれをオン状態にする処理を繰り返し、それぞれのサンプルホールド回路のオン状態の時間の長さを変更可能であるように構成されていてもよい。そのように構成されている場合には、サンプルホールド回路のオン状態の時間を長くするように調整することによって出力電圧の低下の程度を小さくすることができる。 The control circuit is configured to repeat the process of turning on each of the plurality of sample and hold circuits at a fixed period, and to change the length of the on state of each of the sample and hold circuits. Also good. In the case of such a configuration, the degree of decrease in the output voltage can be reduced by adjusting the sample-hold circuit to be on for a long time.
複数のサンプルホールド回路のうちの特定(1つまたは複数)のサンプルホールド回路の出力電圧が階調電圧として許容される下限電圧になったことを検出すると検出信号を出力する検出回路を備え、制御回路が、特定のサンプルホールド回路がオン状態に設定されていないときに検出回路から検出信号が出力されると特定のサンプルホールド回路をオン状態に設定するように構成されていてもよい。そのように構成されている場合には、サンプルホールド回路のオン状態とオフ状態とを切り替える頻度を少なくすることができ、制御回路における消費電流を節減することができる。 A detection circuit that outputs a detection signal when detecting that the output voltage of a specific (one or more) sample hold circuit among the plurality of sample hold circuits has reached a lower limit voltage allowed as a gradation voltage is provided and controlled. The circuit may be configured to set a specific sample and hold circuit to an on state when a detection signal is output from the detection circuit when the specific sample and hold circuit is not set to an on state. In such a configuration, the frequency with which the sample hold circuit is switched between the on state and the off state can be reduced, and current consumption in the control circuit can be reduced.
本発明によれば、1つの演算増幅器によって複数種類の階調電圧を作成できるので、階調電圧発生回路の消費電流を低減できるとともに、階調電圧発生回路または階調電圧発生回路を含む駆動回路をIC化する際にICのチップサイズを小さくすることができる。 According to the present invention, since a plurality of types of gradation voltages can be created by one operational amplifier, the consumption current of the gradation voltage generation circuit can be reduced, and the gradation voltage generation circuit or the drive circuit including the gradation voltage generation circuit can be reduced. The IC chip size can be reduced when the IC is made into an IC.
(実施の形態1)以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明による階調電圧発生回路の構成例を示す構成図である。なお、図1には、比較のための従来例も記載されている。図1には、他種類(例えば64種類)の階調電圧のうちの4種類の階調電圧を発生する部分が示されている。図1に示す本発明の構成において、抵抗R12,R34は、高電位側の電源電圧VHと低電位側の電源電圧VLとの間に直列接続されている他の抵抗(図示せず)とともに、高電位側の電源電圧VHと低電位側の電源電圧VLとの差の電圧を分圧する。抵抗R12の高電位側の電圧をVin12、抵抗R34の高電位側の電圧(抵抗R12の低電位側の電圧)をVin34とする。 (Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of a gradation voltage generating circuit according to the present invention. FIG. 1 also shows a conventional example for comparison. FIG. 1 shows a portion that generates four kinds of gradation voltages among other kinds (for example, 64 kinds) of gradation voltages. In the configuration of the present invention shown in FIG. 1, the resistors R 12 and R 34 are other resistors (not shown) connected in series between the high-potential-side power supply voltage V H and the low-potential-side power supply voltage V L. In addition, the difference voltage between the high-potential-side power supply voltage VH and the low-potential-side power supply voltage VL is divided. The high potential side of the voltage of the resistor R 12 V in12, the high potential side of the voltage of the resistor R 34 (voltage on the low potential side of the resistor R 12) and V in34.
演算増幅器(以下、オペアンプという。)1の非反転入力端子には電圧Vin12が導入される。反転入力端子には、出力電圧が抵抗11を介して導入されている。また、反転入力端子には、他方が接地された可変抵抗(ゲイン変更回路の一例)12が接続されている。従って、オペアンプ1は、抵抗11の抵抗値と可変抵抗12の抵抗値との比で決まる増幅度(ゲイン)を有する。オペアンプ1のゲインは、可変抵抗12の抵抗値を変えることによって変更される。
A voltage Vin12 is introduced into a non-inverting input terminal of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 1. An output voltage is introduced to the inverting input terminal via the
オペアンプ1の出力は、それぞれアナログスイッチとコンデンサとからなるサンプルホールド回路SH1,SH2に接続される。そして、サンプルホールド回路SH1,SH2の出力が、2つの階調電圧Vout1,Vout2として取り出される。 The output of the operational amplifier 1 is connected to sample and hold circuits SH1 and SH2 each composed of an analog switch and a capacitor. The outputs of the sample hold circuits SH1 and SH2 are taken out as two gradation voltages V out1 and V out2 .
オペアンプ2は、階調電圧Vin34を導入して、抵抗21の抵抗値と可変抵抗22の抵抗値との比で決まるゲインによる電圧を出力する。オペアンプ2の出力は、それぞれアナログスイッチとコンデンサとからなるサンプルホールド回路SH21,SH22に接続される。そして、サンプルホールド回路SH21,SH22の出力が、2つの階調電圧Vout3,Vout4として取り出される。
The
サンプルホールド回路SH1,SH2,SH21,SH22は、入力が接続された状態では、入力電圧にもとづいてコンデンサを充電する。コンデンサの一端は接地され、他端の電圧(出力電圧)が、階調電圧Vout1,Vout2,Vout3,Vout4として取り出される。サンプルホールド回路SH1,SH2,SH21,SH22の入力が切り離された状態では、放電によってコンデンサの出力電圧は徐々に低下するが、階調電圧Vout1,Vout2,Vout3,Vout4として許容される下限電圧を下回るようになる前に、制御回路5によって、再びサンプルホールド回路SH1,SH2,SH21,SH22の入力が接続された状態とされる。
The sample hold circuits SH1, SH2, SH21, and SH22 charge the capacitor based on the input voltage when the inputs are connected. One end of the capacitor is grounded, and the voltage (output voltage) at the other end is taken out as gradation voltages V out1 , V out2 , V out3 , V out4 . In the state where the inputs of the sample hold circuits SH1, SH2, SH21, and SH22 are disconnected, the output voltage of the capacitor gradually decreases due to the discharge, but is allowed as the gradation voltages V out1 , V out2 , V out3 , and V out4. Before the voltage falls below the lower limit voltage, the
以下、サンプルホールド回路SH1,SH2,SH21,SH22の入力が接続された状態をオン状態と呼び、サンプルホールド回路SH1,SH2,SH21,SH22の入力が切り離された状態をオフ状態と呼ぶ。なお、以下に説明するように、制御回路5は、サンプルホールド回路SH1,SH2を同時にオン状態にすることはなく、サンプルホールド回路SH21,SH22を同時にオン状態にすることはない。すなわち、1つのオペアンプの出力が入力される複数のサンプルホールド回路が同時にオン状態になることはない。
Hereinafter, a state where the inputs of the sample hold circuits SH1, SH2, SH21, SH22 are connected is referred to as an on state, and a state where the inputs of the sample hold circuits SH1, SH2, SH21, SH22 are disconnected is referred to as an off state. As will be described below, the
制御回路5は、Vout1,Vout3に相当する電圧がオペアンプ1,2から出力されるように可変抵抗12,22を設定して、サンプルホールド回路SH1,SH21をオン状態にするとともにサンプルホールド回路SH2,SH22をオフ状態にする。所定時間が経過したら、Vout2,Vout4に相当する電圧がオペアンプ1,2から出力されるように可変抵抗12,22を設定して、サンプルホールド回路SH1,SH21をオフ状態にするとともにサンプルホールド回路SH2,SH22をオン状態にする。
The
このような構成によって、1つのオペアンプを用いて2つの階調電圧を作成することができる。図1には、比較のために従来例も示されているが、従来例では4種類の階調電圧Vout1,Vout2,Vout3,Vout4を作成するために4つのオペアンプ51〜54が必要であったのに対して、本発明によれば、半分の2つで、4種類の階調電圧Vout1,Vout2,Vout3,Vout4を作成することができる。なお、図1には、4種類の階調電圧Vout1,Vout2,Vout3,Vout4を作成する部分が例示されているが、他の種類の階調電圧を作成する部分も、制御回路5によってゲインが制御され2つの電圧を切替出力するオペアンプと2つのサンプルホールド回路とが組み合わさった回路によって構成される。よって、例えば、64種類の階調電圧を作成する場合に、32個のオペアンプが存在していればよい。
With such a configuration, two gradation voltages can be created using one operational amplifier. FIG. 1 also shows a conventional example for comparison. In the conventional example, four
次に、図2を参照して、制御回路5の制御例と階調電圧発生回路の信号波形例とを説明する。図2(a)に示す構成は、図1の上側に示された部分、すなわちオペアンプ1の出力が用いられる部分の構成である。制御回路5は、図2(b)に示すように、タイミングPにおいて、サンプルホールド回路SH2をオン状態にする。このとき、制御回路5は、Vout2に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。そして、第1の所定時間が経過してタイミングQになるとサンプルホールド回路SH2をオフ状態にする。第1の所定時間は、サンプルホールド回路SH2のコンデンサの出力電圧がタイミングPの時点での値からVout2に達する(コンデンサが充電完了)するまでの時間よりも長い時間である。
Next, a control example of the
さらに、第2の所定時間が経過してタイミングRになると、制御回路5は、サンプルホールド回路SH1をオン状態にする。このとき、制御回路5は、Vout1に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。なお、Vout1に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する時点は、タイミングQでもよい。
Further, when the second predetermined time has elapsed and the timing R is reached, the
そして、タイミングSになると、制御回路5は、サンプルホールド回路SH1をオフ状態にし、サンプルホールド回路SH2をオン状態にして、Vout2に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。よって、可変抵抗12の設定状態およびサンプルホールド回路SH1,SH2の状態は、タイミングPの時点の状態に戻る。
At timing S, the
タイミングRからタイミングSまでの時間は、サンプルホールド回路SH1のコンデンサの出力電圧がタイミングRの時点での値からVout1に達する(コンデンサが充電完了)するまでの時間よりも長い時間である。 The time from the timing R to the timing S is longer than the time until the output voltage of the capacitor of the sample hold circuit SH1 reaches V out1 from the value at the time of the timing R (the capacitor is fully charged).
制御回路5は、タイミングPからタイミングSまでの時間を1周期として、1周期の中でサンプルホールド回路SH1をオン状態にする期間とサンプルホールド回路SH2をオン状態にする期間とを重複しないように順次設定する。制御回路5は、サンプルホールド回路SH1,SH2をオフ状態にする期間として、サンプルホールド回路SH1,SH2がオフ状態になっているときに、サンプルホールド回路SH1,SH2内のコンデンサの出力電圧が、許容される下限電圧を下回らないような時間を設定する。
The
図3(a)は、図2に示す階調発生回路のより具体的な回路構成例を示す構成図である。図3(a)に示す回路構成例では、図2に示す制御回路5が、制御信号回路5aと反転回路5b,5cで実現されている。制御信号回路5aは、サンプルホールド回路SH1,SH2をオン状態にするための信号CT1,CT2を出力する。反転回路5b,5cは、信号CT1,CT2を論理反転して信号CT1 ̄,CT2 ̄を出力する。また、図2に示す可変抵抗12は、2つの抵抗12b,12cと、一端(例えばソース端子)が接地され他端(例えばドレイン端子)が抵抗12b,12cの接続点に接続され、入力端子(例えばゲート端子)に信号CT1が入力されるように制御信号回路5aに接続されたトランジスタ12aとで実現されている。
FIG. 3A is a configuration diagram showing a more specific circuit configuration example of the gradation generation circuit shown in FIG. In the circuit configuration example shown in FIG. 3A, the
そして、抵抗11の抵抗値と抵抗12bの抵抗値との比で決まるゲインを入力電圧Vin12に乗算した値が電圧Vout1になり、抵抗11の抵抗値と抵抗12b,12cの抵抗値の和との比で決まるゲインを入力電圧Vin12に乗算した値が電圧Vout2になるように、抵抗11,12b,12cの抵抗値が選定される。また、本実施の形態では、サンプルホールド回路SH1,SH2において用いられるアナログスイッチとして、一方の入力端子にハイレベルが入力され他方の入力端子にローレベルが入力されるとオン状態になり、2つの入力端子の入力信号の極性がオン状態のときと反対になるとオフ状態になるものが使用されている。
Then, the sum of the resistance value and the value obtained by multiplying the gain determined by the ratio to the input voltage V in12 of the resistance value of the
図3(b)の信号波形例に示すように、制御信号回路5aは、タイミングPにおいて、信号CT1をローレベルにし、信号CT2をハイレベルにする。よって、トランジスタ12aがオフし、オペアンプ1の出力電圧はVout2になる。また、信号CT1がローレベルになり信号CT1 ̄がハイレベルになることによってサンプルホールド回路SH1はオフ状態になる。そして、信号CT2がハイレベルになり信号CT2 ̄がローレベルになることによってサンプルホールド回路SH2はオン状態になる。よって、サンプルホールド回路SH2におけるコンデンサは充電を開始し、サンプルホールド回路SH1におけるコンデンサは放電を開始して徐々に出力電圧を下げる。しかし、制御信号回路5aによって、サンプルホールド回路SH1のコンデンサの出力電圧がVout1として許容される下限電圧を下回らないように制御される。すなわち、制御信号回路5aは、サンプルホールド回路SH1のコンデンサの出力電圧がVout1として許容される下限電圧を下回らないうちに、再度信号CT1をハイレベルにする(タイミングR参照)。 As shown by a signal waveform example of FIG. 3 (b), the control signal circuit 5a, the timing P, the signal CT 1 to low level, the signal CT 2 to a high level. Therefore, the transistor 12a is turned off, and the output voltage of the operational amplifier 1 becomes Vout2 . Further, when the signal CT 1 becomes low level and the signal CT 1に な る becomes high level, the sample hold circuit SH1 is turned off. Then, when the signal CT 2 becomes high level and the signal CT 2ロ ー becomes low level, the sample hold circuit SH2 is turned on. Therefore, the capacitor in the sample and hold circuit SH2 starts charging, and the capacitor in the sample and hold circuit SH1 starts discharging and gradually decreases the output voltage. However, the control signal circuit 5a controls the output voltage of the capacitor of the sample hold circuit SH1 so that it does not fall below the lower limit voltage allowed as Vout1 . That is, the control signal circuit 5a, while the output voltage of the capacitor of the sample-and-hold circuits SH1 does not fall below the lower limit voltage to be acceptable V out1, the signal CT 1 again to the high level (see the timing R).
タイミングQになると、制御信号回路5aは、信号CT2をローレベルにする。信号CT2がローレベルになり信号CT2 ̄がハイレベルになることによってサンプルホールド回路SH2はオフ状態になる。従って、サンプルホールド回路SH2におけるコンデンサは放電を開始して徐々に出力電圧を下げる。しかし、制御信号回路5aによって、サンプルホールド回路SH2のコンデンサの出力電圧がVout2として許容される下限電圧を下回らないように制御される。すなわち、制御信号回路5aは、サンプルホールド回路SH2のコンデンサの出力電圧がVout2として許容される下限電圧を下回らないうちに、再度信号CT2をハイレベルにする(タイミングS参照)。
When it is time Q, the control signal circuit 5a, the signal CT 2 to a low level. Sample-and-hold circuit SH2 by signal CT 2 becomes
タイミングRになると、制御信号回路5aは、信号CT1をハイレベルにする。よって、トランジスタ12aがオンし、オペアンプ1の出力電圧はVout1になる。また、信号CT1がハイレベルになり信号CT1 ̄がローレベルになることによってサンプルホールド回路SH1はオン状態になり、サンプルホールド回路SH1におけるコンデンサは充電を開始する。そして、タイミングSになると、制御信号回路5aは、タイミングPにおける制御と同じ制御を行う。 When it is time R, the control signal circuit 5a, the signal CT 1 to the high level. Therefore, the transistor 12a is turned on, and the output voltage of the operational amplifier 1 becomes Vout1 . Further, when the signal CT 1 becomes high level and the signal CT 1に な る becomes low level, the sample hold circuit SH1 is turned on, and the capacitor in the sample hold circuit SH1 starts charging. At the timing S, the control signal circuit 5a performs the same control as the control at the timing P.
ここで、タイミングPからタイミングSまでの1周期Tcの時間およびサンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間は、例えば固定的な時間である。すなわち、制御回路5は、タイミングPを起点として1周期Tcの時間が経過する毎に、図3(b)に示すタイミングP〜Sにおける制御を繰り返し実行する。サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間をそれぞれ一定にした場合、1周期Tcを短くすれば、すなわち周波数を高くすれば、サンプルホールド回路SH1,SH2のコンデンサ出力電圧の放電による低下の程度を小さくすることができ、サンプルホールド回路SH1,SH2の出力電圧が確実に階調電圧として許容される下限電圧を下回らないようにすることができる。また、階調電圧発生回路を含む駆動回路をIC化する場合に、ICの内部において駆動制御のためのシステムクロックをそのまま、または分周するだけで利用することができる。なお、1周期Tcの長さを、サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間の和まで短くすることが可能である。
Here, the time of one cycle Tc from the timing P to the timing S and the on-state time of the sample hold circuits SH1 and SH2 are fixed times, for example. That is, the
(実施の形態2)実施の形態1では、階調電圧発生回路において1周期Tcの時間およびサンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間は固定的な時間であったが、サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間を変更可能に構成してもよい。図4(a)は、サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間が変更可能である階調電圧発生回路の構成例を示す構成図であり、図4(b)は信号波形例を示す波形図である。ただし、図4(b)にはサンプルホールド回路SH1のみについての2種類の信号波形例が示されている。 (Embodiment 2) In Embodiment 1, in the gradation voltage generating circuit, the time of one cycle Tc and the on-state time of the sample hold circuits SH1 and SH2 are fixed times, but the sample hold circuit SH1. , SH2 may be configured to be able to change the ON state time. FIG. 4A is a configuration diagram illustrating a configuration example of a gradation voltage generation circuit in which the on-state time of the sample hold circuits SH1 and SH2 can be changed, and FIG. 4B is a waveform illustrating a signal waveform example. FIG. However, FIG. 4B shows two types of signal waveform examples for only the sample and hold circuit SH1.
図4(a)に示すように、制御信号回路5aにはPWM信号回路6が接続されている。PWM信号回路6は、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を示す信号と、サンプルホールド回路SH2のオン状態の時間を示す信号とを制御信号回路5aに供給する。制御信号回路5aは、タイミングRになると、信号CT1をハイレベルにするのであるが、その状態を、PWM信号回路6から受けたサンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を示す信号に応じた時間だけ継続する。そして、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を示す信号に応じた時間が経過すると、信号CT1をローレベルにする。 As shown in FIG. 4A, a PWM signal circuit 6 is connected to the control signal circuit 5a. The PWM signal circuit 6 supplies a signal indicating the on-state time of the sample hold circuit SH1 and a signal indicating the on-state time of the sample hold circuit SH2 to the control signal circuit 5a. Control signal circuit 5a, when it is time R, although to a signal CT 1 to a high level, the state, the time corresponding to the signal indicating the time of the ON state of the sample-and-hold circuits SH1 received from the PWM signal circuit 6 Just continue. When the time corresponding to a signal indicating the on state of the sample-hold circuit SH1 time has elapsed, the signal CT 1 to a low level.
PWM信号回路6には、例えば、階調電圧発生回路を含む表示装置に対して表示データ等を出力する外部回路(例えばMPU)から、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を設定することを示す時間設定信号が与えられる。時間設定信号には、設定すべき時間を示す情報が含まれている。PWM信号回路6は、時間設定信号に応じて、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を示す信号を作成する。外部回路は、例えば、操作者によるスイッチ操作にもとづいて時間設定信号を作成し、PWM信号回路6に出力する。 The PWM signal circuit 6 indicates that, for example, an on-state time of the sample hold circuit SH1 is set from an external circuit (for example, MPU) that outputs display data or the like to a display device including a gradation voltage generation circuit. A time setting signal is provided. The time setting signal includes information indicating the time to be set. In response to the time setting signal, the PWM signal circuit 6 creates a signal indicating the time when the sample hold circuit SH1 is on. For example, the external circuit creates a time setting signal based on the switch operation by the operator and outputs the time setting signal to the PWM signal circuit 6.
よって、本実施の形態では、階調電圧発生回路において1周期Tcの時間は一定であるが、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を変更することができる。例えば、階調電圧発生回路を含む表示装置が実際に使用されているとき等において、オフ状態におけるコンデンサの出力電圧の低下が甚だしくなったときなどに、図4(b)の(B)に示すように、サンプルホールド回路SH1のオン状態の時間を長くするように調整することによって、コンデンサの出力電圧の低下の程度を小さくすることができる。 Therefore, in the present embodiment, the time of one cycle Tc is constant in the gradation voltage generation circuit, but the on-state time of the sample hold circuit SH1 can be changed. For example, when a display device including a gradation voltage generation circuit is actually used or the like, when the output voltage of the capacitor in the off-state is drastically reduced, as shown in FIG. 4B (B). As described above, the degree of decrease in the output voltage of the capacitor can be reduced by adjusting the sample-and-hold circuit SH1 so as to extend the on-state time.
なお、ここでは、サンプルホールド回路SH1に着目して説明を行ったが、制御信号回路5aは、信号CT2をハイレベルにする場合には、その状態を、PWM信号回路6から受けたサンプルホールド回路SH2のオン状態の時間を示す信号に応じた時間だけ継続する。そして、サンプルホールド回路SH2のオン状態の時間を示す信号に応じた時間が経過すると、信号CT2をローレベルにする。また、実施の形態1の場合と同様に、制御信号回路5aは、サンプルホールド回路SH1がオン状態であるときと、サンプルホールド回路SH2がオン状態であるときとが重複しないように、信号CT1をハイレベルにするタイミングと信号CT2をハイレベルにするタイミングとを制御する。従って、双方のサンプルホールド回路のオン状態が重複しないという条件の下で、サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間は調整可能である。 Here, has been described by focusing on the sample-hold circuit SH1, the control signal circuit 5a, when the signal CT 2 to a high level, the sample-and-hold that has received the status from the PWM signal circuit 6 The circuit SH2 continues for a time corresponding to the signal indicating the ON state time. When the time corresponding to a signal indicating the on state of the sample-and-hold circuit SH2 time has elapsed, the signal CT 2 to a low level. Further, as in the case of the first embodiment, the control signal circuit 5a is configured so that the signal CT 1 does not overlap when the sample hold circuit SH1 is on and when the sample hold circuit SH2 is on. controlling the timing of the timing signal CT 2 to the high level to the high level. Therefore, the on-state time of the sample-and-hold circuits SH1 and SH2 can be adjusted under the condition that the on-states of both sample-and-hold circuits do not overlap.
(実施の形態3)実施の形態2では、階調電圧発生回路において1周期Tcの時間が固定的な時間でありサンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間が変更可能であったが、サンプルホールド回路SH1,SH2のオン状態の時間を一定にして、1周期の長さが変更されるように構成してもよい。図5(a)は、1周期の長さが変更されるように構成された階調電圧発生回路の構成例を示す構成図であり、図5(b)は信号波形例を示す波形図である。
(Embodiment 3) In
本実施の形態では、オペアンプ1の出力電圧を基準電圧とし、サンプルホールド回路SH1の出力電圧を比較電圧とするコンパレータ(比較器)7が設けられている。コンパレータ7として、階調電圧Vout1として許容される下限電圧と階調電圧Vout1との差の電圧(以下、許容ドロップ値という。)分のヒステリシス特性を有するヒステリシス機能付きコンパレータを使用する。コンパレータ7の出力は制御回路5に入力される。制御回路5は、サンプルホールド回路SH1がオフ状態であるときにコンパレータ7の出力が有意なレベル(オンレベル)になると、サンプルホールド回路SH1の出力電圧すなわちコンデンサの出力電圧が、階調電圧Vout1から許容ドロップ値分低下したと判断できる。なお、コンパレータ7は、特定のサンプルホールド回路(本実施の形態ではサンプルホールド回路SH1)の出力電圧が階調電圧として許容される下限電圧になったことを検出すると検出信号を出力する検出回路の一例である。
In the present embodiment, a comparator (comparator) 7 is provided in which the output voltage of the operational amplifier 1 is a reference voltage and the output voltage of the sample hold circuit SH1 is a comparison voltage. As a
従って、コンパレータ7の出力がオンレベルになった場合には、サンプルホールド回路SH1をオン状態にし、オペアンプ1の出力電圧がVout1になるように可変抵抗12の抵抗値を変える。よって、サンプルホールド回路SH1におけるコンデンサは充電を開始する。この時点をタイミングRとする。そして、サンプルホールド回路SH1がオン状態にされた後サンプルホールド回路SH1の出力電圧がVout1に達すると、コンパレータ7の出力がオフレベルになる。
Therefore, when the output of the
タイミングRから所定時間が経過してタイミングSになると、制御回路5は、オペアンプ1の出力電圧がVout2になるように可変抵抗12の抵抗値を変える。また、サンプルホールド回路SH1をオフ状態にするとともに、サンプルホールド回路SH2をオン状態にする。よって、サンプルホールド回路SH1におけるコンデンサは放電を開始し、サンプルホールド回路SH2におけるコンデンサは充電を開始する。そして、サンプルホールド回路SH1の出力電圧がVout1に対して許容ドロップ値の分だけ低下すると、コンパレータ7の出力がオンレベルになり、制御回路5の制御によって、再び、サンプルホールド回路SH1がオン状態になる。
When a predetermined time elapses from the timing R and reaches the timing S, the
本実施の形態は、例えば、サンプルホールド回路の出力電圧が比較的緩やかに低下するような液晶表示装置等の表示装置に適用された場合に効果を発揮する。サンプルホールド回路の出力電圧が比較的緩やかに低下する場合には、周期(図5(b)におけるタイミングR〜タイミングUまでの期間)を長くすることができる。従って、制御回路5が可変抵抗12を切り替える頻度およびサンプルホールド回路のオン状態とオフ状態とを切り替える頻度を少なくすることができる。スイッチングの頻度が少なくなるので、制御回路5における消費電流を節減することができる。
This embodiment is effective, for example, when applied to a display device such as a liquid crystal display device in which the output voltage of the sample and hold circuit decreases relatively slowly. When the output voltage of the sample and hold circuit decreases relatively slowly, the cycle (the period from timing R to timing U in FIG. 5B) can be lengthened. Therefore, the frequency with which the
なお、本実施の形態では、サンプルホールド回路SH2については、出力電圧にもとづく制御はなされていないが、サンプルホールド回路SH1がオフ状態にある期間において、サンプルホールド回路SH2がオン状態である期間を十分長くとれば、サンプルホールド回路SH2の出力電圧が階調電圧Vout2として許容される下限電圧を下回らないようにすることができる。あるいは、サンプルホールド回路SH1の出力電圧とサンプルホールド回路SH2の出力電圧とを切り替えてコンパレータ7に入力させるように構成することによって、サンプルホールド回路SH2についても、オフ状態からオン状態にするタイミングを決定することができる。
In this embodiment, the sample hold circuit SH2 is not controlled based on the output voltage. However, the sample hold circuit SH2 has a sufficient period during which the sample hold circuit SH1 is in the off state. If longer, the output voltage of the sample-and-hold circuit SH2 can be prevented from falling below the lower limit voltage allowed as the gradation voltage Vout2 . Alternatively, by switching the output voltage of the sample hold circuit SH1 and the output voltage of the sample hold circuit SH2 and inputting them to the
また、実施の形態1,2,3では、サンプルホールド回路SH1,SH2がともにオフ状態である期間が存在したが、制御回路5は、一方のサンプルホールド回路がオフ状態であるときには必ず他方のサンプルホールド回路がオン状態になるように制御してもよい。
In the first, second, and third embodiments, there is a period in which both of the sample and hold circuits SH1 and SH2 are in the off state. However, when one of the sample and hold circuits is in the off state, the
(実施の形態4)実施の形態1,2,3では、1つのオペアンプ1によって2種類の階調電圧Vout1,Vout2を作成する場合を示したが、1つのオペアンプ1によって3種類の階調電圧Vout1,Vout2,Vout3を作成してもよい。図6(a)は、3つのサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3を有する階調電圧発生回路の構成例を示す構成図であり、図6(b)は信号波形例を示す波形図である。 (Embodiment 4) In the first, second and third embodiments, the case where two kinds of gradation voltages V out1 and V out2 are created by one operational amplifier 1 is shown. The regulated voltages V out1 , V out2 , and V out3 may be created. FIG. 6A is a configuration diagram showing a configuration example of a gradation voltage generation circuit having three sample hold circuits SH1, SH2, and SH3, and FIG. 6B is a waveform diagram showing an example of a signal waveform.
抵抗R123は、他の抵抗(図示せず)とともに、高電位側の電源電圧と低電位側の電源電圧との差の電圧を分圧する。抵抗R123の高電位側の電圧をVin123とする。オペアンプ1には電圧Vin123が導入される。制御回路5は、図6(b)に示すように、タイミングPにおいて、サンプルホールド回路SH2をオン状態にする。このとき、制御回路5は、Vout2に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。そして、第1の所定時間が経過するとサンプルホールド回路SH2をオフ状態にし、サンプルホールド回路SH3をオン状態にする。このとき、制御回路5は、Vout3に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。第1の所定時間は、サンプルホールド回路SH2のコンデンサの出力電圧がタイミングPの時点での値からVout2に達する(コンデンサが充電完了)するまでの時間よりも長い時間である。
The resistor R 123 divides the voltage of the difference between the high-potential side power supply voltage and the low-potential side power supply voltage together with other resistors (not shown). The high potential side of the voltage of the resistor R 123 and V in123. The operational amplifier 1 is introduced with a voltage Vin123 . As shown in FIG. 6B, the
さらに、第2の所定時間が経過すると、制御回路5は、サンプルホールド回路SH3をオフ状態にし、サンプルホールド回路SH1をオン状態にする。このとき、制御回路5は、Vout1に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。第2の所定時間は、サンプルホールド回路SH3のコンデンサの出力電圧がVout3に達する(コンデンサが充電完了)するまでの時間よりも長い時間である。
Further, when the second predetermined time elapses, the
そして、第3の所定時間が経過すると、制御回路5は、サンプルホールド回路SH1をオフ状態にし、サンプルホールド回路SH2をオン状態にし、Vout2に相当する電圧がオペアンプ1から出力されるように可変抵抗12を設定する。すなわち、タイミングPの制御状態に戻る。なお、第3の所定時間は、サンプルホールド回路SH1のコンデンサの出力電圧がVout1に達する(コンデンサが充電完了)するまでの時間よりも長い時間である。以後、制御回路5は、可変抵抗12およびサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3に対する上記の制御を繰り返し実行する。
When the third predetermined time elapses, the
また、サンプルホールド回路SH1,SH2,SH3がオフ状態になっているときに、サンプルホールド回路SH1,SH2,SH3内のコンデンサの出力電圧が、許容される下限電圧を下回らないように、サンプルホールド回路SH1,SH2,SH3をオフ状態にする期間が設定される。 Further, when the sample and hold circuits SH1, SH2 and SH3 are in the OFF state, the sample and hold circuit so that the output voltage of the capacitor in the sample and hold circuits SH1, SH2 and SH3 does not fall below the allowable lower limit voltage. A period in which SH1, SH2, and SH3 are turned off is set.
本実施の形態では、制御回路5によってゲインが制御され3つの電圧を切替出力するオペアンプ1と3つのサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3とによって、3種類の階調電圧Vout1,Vout2,Vout3を作成することができる。従って、要求される階調電圧の種類数に対して、オペアンプの数をさらに削減することができる。
In the present embodiment, three types of gradation voltages V out1 , V out2 , and
また、実施の形態1の場合と同様に、タイミングPからタイミングSまでの1周期の時間およびサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3のオン状態の時間は固定的な時間であってもよいし、実施の形態2の場合と同様に、1周期内でサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3のオン状態の時間を変更可能に構成してもよい。さらに、実施の形態3の場合と同様に、サンプルホールド回路SH1のオフ状態における出力電圧の値にもとづいて次にサンプルホールド回路SH1をオン状態にするタイミングを決定するようにしてもよい。 Similarly to the case of the first embodiment, the time of one cycle from the timing P to the timing S and the on-state time of the sample hold circuits SH1, SH2, and SH3 may be fixed times. As in the case of the second embodiment, the time during which the sample hold circuits SH1, SH2, and SH3 are on may be changed within one cycle. Further, as in the case of the third embodiment, the timing for turning on the sample hold circuit SH1 next may be determined based on the value of the output voltage in the off state of the sample hold circuit SH1.
図7(a)は、3つのサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3を用い、サンプルホールド回路SH1のオフ状態における出力電圧の値にもとづいて次にサンプルホールド回路SH1をオン状態にするタイミングを決定する階調電圧発生回路の構成例を示す構成図である。図7(b)は、階調電圧発生回路の信号波形例を示す波形図である。図7(a)に示すコンパレータ7は、第3の実施の形態の場合と同様、許容ドロップ値分のヒステリシス特性を有するヒステリシス機能付きコンパレータである。
FIG. 7A uses three sample-and-hold circuits SH1, SH2, and SH3, and determines the next timing to turn on the sample-and-hold circuit SH1 based on the value of the output voltage in the off-state of the sample-and-hold circuit SH1. It is a block diagram which shows the structural example of a gradation voltage generation circuit. FIG. 7B is a waveform diagram showing a signal waveform example of the gradation voltage generating circuit. The
実施の形態3の場合と同様に、サンプルホールド回路SH1をオン状態にしてから所定時間が経過すると、制御回路5は、サンプルホールド回路SH1をオフ状態にする。よって、サンプルホールド回路SH1におけるコンデンサは放電を開始する。そして、サンプルホールド回路SH1の出力電圧がVout1に対して許容ドロップ値の分だけ低下すると、コンパレータ7の出力がオンレベルになるので、制御回路5は、再び、サンプルホールド回路SH1をオン状態にする。制御回路5は、サンプルホールド回路SH1がオフ状態である期間において、サンプルホールド回路SH2,SH3を順次オン状態にするとともに、オペアンプ1の出力電圧がVout2,Vout3になるように可変抵抗12の抵抗値を変更する。
As in the case of the third embodiment, when a predetermined time elapses after the sample hold circuit SH1 is turned on, the
このように、3つのサンプルホールド回路SH1,SH2,SH3を用いた場合にも、サンプルホールド回路SH1の出力電圧をフィードバックして1周期を定める制御を実現できる。なお、本実施の形態では、サンプルホールド回路SH2,SH3については、出力電圧にもとづく制御はなされていないが、サンプルホールド回路SH1がオフ状態にある期間において、サンプルホールド回路SH2,3がオン状態である期間を十分長くとれば、サンプルホールド回路SH2,3の出力電圧が階調電圧Vout2,Vout3として許容される下限電圧を下回らないようにすることができる。 As described above, even when the three sample hold circuits SH1, SH2, and SH3 are used, it is possible to realize control for determining one cycle by feeding back the output voltage of the sample hold circuit SH1. In this embodiment, the sample hold circuits SH2 and SH3 are not controlled based on the output voltage. However, the sample hold circuits SH2 and SH3 are in the on state during the period in which the sample hold circuit SH1 is in the off state. Taking a period of time long enough, it is possible to output voltage of the sample-and-hold circuit SH2,3 is so as not to fall below the lower limit voltage allowed as the gradation voltages V out2, V out3.
なお、上記の各実施の形態では、1つのオペアンプを用いて2種類または3種類の階調電圧を作成したが、1つのオペアンプを用いてさらに他種類の階調電圧を作成してもよい。 In each of the above embodiments, two or three types of gradation voltages are created using one operational amplifier, but other types of gradation voltages may be created using one operational amplifier.
本発明は、液晶表示装置などの表示装置に対して駆動信号を供給する駆動回路に内蔵され、階調表示に用いられる階調電圧を作成する階調電圧発生回路に適用することができる。 The present invention can be applied to a grayscale voltage generation circuit that is built in a drive circuit that supplies a drive signal to a display device such as a liquid crystal display device and generates a grayscale voltage used for grayscale display.
1,2 演算増幅器(オペアンプ)
5 制御回路
5a 制御信号回路
5b,5c 反転回路
6 PWM信号回路
7 比較器(コンパレータ)
11,21 抵抗
12 可変抵抗
12a トランジスタ
12b,12c 抵抗
SH1,SH2,SH3 サンプルホールド回路
1, 2 operational amplifier (op amp)
5 Control Circuit 5a
11, 21
Claims (4)
入力電圧を所定の増幅度で増幅した電圧を出力電圧として出力する演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記増幅度を変更するゲイン変更回路と、
前記演算増幅器の出力電圧を入力して階調電圧として出力する複数のサンプルホールド回路と、
一時に1つのサンプルホールド回路だけが前記演算増幅器の出力電圧を入力するオン状態になるという条件で、前記複数のサンプルホールド回路のそれぞれを、前記演算増幅器の出力電圧を入力するオン状態に設定し、オン状態に設定されたサンプルホールド回路が出力すべき階調電圧に相当する出力電圧を前記演算増幅器が出力するように前記ゲイン変更回路に増幅度を設定させる制御回路と
を備えたことを特徴とする階調電圧発生回路。 In a gradation voltage generating circuit for generating a plurality of kinds of gradation voltages used for realizing gradation display in an image display element,
An operational amplifier that outputs, as an output voltage, a voltage obtained by amplifying the input voltage at a predetermined amplification degree;
A gain changing circuit for changing the amplification degree of the operational amplifier;
A plurality of sample-and-hold circuits that input the output voltage of the operational amplifier and output it as gradation voltages;
Each of the plurality of sample and hold circuits is set to an on state for inputting the output voltage of the operational amplifier under the condition that only one sample and hold circuit is turned on to input the output voltage of the operational amplifier at a time. A control circuit that causes the gain changing circuit to set an amplification degree so that the operational amplifier outputs an output voltage corresponding to a gradation voltage to be output by the sample-and-hold circuit that is set to an on state. A gradation voltage generation circuit.
請求項1記載の階調電圧発生回路。 The gradation voltage generation circuit according to claim 1, wherein the control circuit repeats a process of turning on each of the plurality of sample and hold circuits only for a fixed time at a fixed period.
請求項1記載の階調電圧発生回路。 2. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit repeats the process of turning on each of the plurality of sample and hold circuits at a fixed period, and can change the length of time of the on state of each of the sample and hold circuits. Regulated voltage generation circuit.
制御回路は、前記特定のサンプルホールド回路がオン状態に設定されていないときに前記検出回路から検出信号が出力されると、前記特定のサンプルホールド回路をオン状態に設定する
請求項1記載の階調電圧発生回路。 A detection circuit that outputs a detection signal when detecting that the output voltage of a specific sample-hold circuit among the plurality of sample-hold circuits has reached a lower limit voltage allowed as a gradation voltage,
The control circuit sets the specific sample and hold circuit to an on state when a detection signal is output from the detection circuit when the specific sample and hold circuit is not set to an on state. Regulated voltage generation circuit.
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JP2008107516A (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Nec Electronics Corp | Display apparatus and display panel driver |
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- 2003-08-28 JP JP2003304967A patent/JP2005077507A/en active Pending
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