JP2006209048A - ソースドライバおよびソース駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 駆動電圧範囲を増加させ且つ消費電力を減少できるソースドライバを提供する。
【解決手段】 少なくとも1つのデータラインを駆動するために使用されるLCD装置用のソースドライバは所定の電圧を受信する入力部と、データラインに電気的に接続され、且つ出力電圧を有する出力部と、出力電圧を所定電圧範囲にクランプするための電圧クランプ回路と、クランプされた出力電圧を所定の電圧に増加させるための第1差動増幅器と、クランプされた出力電圧を所定の電圧に減少させるための第2差動増幅器を具備する。本発明はLCD装置用のソース駆動方法も提供している。
【選択図】 図1

Description

本発明は全般的にソースドライバに関し、特に、LCDのためのソースドライバおよびソース駆動方法に関する。
図1はアクティブマトリクスLCD(液晶表示)装置用100のための従来の駆動回路である。LCD装置100は上部に配置されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ112を有するLCDパネル110と、ゲート駆動回路120と、ソース駆動回路130を有する。TFTアレイ112は複数の薄膜トランジスタ113により形成される。各トランジスタ113は対応する走査ライン114に接続されたゲート113a、対応するデータライン116に接続されたソース113b、および対応する表示コンデンサ118の一方の端子に接続されたドレイン113cを有する。表示コンデンサ118の他方の端子は共通電圧VCOMに接続される。ゲート駆動回路120はスイッチング信号(例えば、走査信号)を走査ライン114に供給するために使用され、ソース駆動回路130はレベル電圧をデータライン116に供給するために使用される。
図2はアクティブマトリクスLCD装置110用の典型的なソース駆動回路130の概略図である。ソース駆動回路130は分圧器200、複数のデコーダ202、および複数のドライバ204を設けている。分圧器200は抵抗器R1ないしRnからなり、複数レベルの電圧を発生するために使用される。分圧器200から発生するレベル電圧はデコーダ202内のスイッチ202aを切り替えることにより選択され、ドライバ204の入力部204aに出力される。各ドライバ204はそれぞれ(図1に示される)LCDパネル110の各データライン116に対応し、出力部204bを介して各データライン116に接続され駆動する。
図3は米国特許第6,567,327号に開示されたドライバ204の概略回路である。ドライバ204はプルハイ差動増幅器210とプルロー差動増幅器212を具備している。ドライバ204はレベル電圧Vinを受信するための入力部204aと、出力部204bを有する。ドライバ204の出力電圧Voutは差動増幅器210、212の入力部Vin−(例えば、反転入力部)に帰還(負帰還)され、レベル電圧Vinは本ドライバの入力部Vin+(非反転入力)に入力される。
プルハイ差動増幅器210が動作すると、出力電圧Voutは入力部Vin+の電圧より小さく、それにより出力電圧Voutを入力部Vin+の電圧に向けて増加させる。さらに、プルロー差動増幅器212が動作すると、出力電圧Voutは入力部Vin+の電圧より大きく、それにより出力電圧Voutを入力部Vin+の電圧に向けて減少させる。
ドライバ204の動作は以下に説明される。出力電圧Voutが安定し、その間、入力部Vin+の電圧は入力部Vin−の電圧に等しい。入力部Vin+の電圧は変更され、入力部Vin−の電圧より大きい場合、即ち、レベル電圧Vinが出力電圧Voutより大きい場合、トランジスタ220が出力電圧V01によりターンオンするように、スイッチS1、S2、およびS3のみがターンオンする。出力電圧Voutは入力部Vin+の電圧に向けて増加を開始し、最終的に、スイッチS0のみがターンオンし、入力部204aが出力部204bに短絡し、出力電圧Voutの電圧レベルをレベル電圧Vinの電圧レベルにより正確に引きつける。更に、入力部Vin+の電圧が変化し、入力部Vin−のそれより小さい場合、即ち、レベル電圧Vinが出力部Voutより小さい場合、スイッチS4、S5、およびS6のみがターンオンし、トランジスタ222が出力電圧V02によりターンオンする。それにより、出力電圧Voutは入力部Vin+の電圧に向かって減少を開始し、最終的に、スイッチS0のみがターンオンし、入力部204aが出力部204bに短絡し、それにより出力電圧Voutの電圧レベルをレベル電圧Vinの電圧レベルにより正確に引っ張る。
しかしながら、出力電圧Voutの電圧レベルが高供給電圧VDDの電圧レベルに近似し、レベル電圧Vinの電圧レベルより小さい場合、プルハイ差動増幅器210が出力電圧Voutを引き上げることが困難である。さらに、出力電圧Voutの電圧レベルが低供給電圧VSSの電圧レベルに近似し、レベル電圧Vinの電圧レベルより大きい場合、プルロー差動増幅器212が出力電圧Voutを引き下げることが困難である。従って、ドライバ204の出力電圧Voutは制限され、VSSとCDD間の全電圧範囲をカバーすることができない。
従って、本発明は従来技術に存在する上記問題を解決するように広域駆動電圧範囲を有するLCD用のソースドライバを提供するものである。
したがって、本発明の目的は駆動電圧範囲を増加し且つ消費電力を減少できるLCD用のソースドライバを提供することである。
本発明の他の目的はソース駆動回路の回路サイズおよび製造コストを減少できるLCD用のソースドライバを提供することにある。
上記目的を達成するために、少なくとも1つのデータラインを駆動するために使用されるLCD装置用のソースドライバは所定電圧を受信するための入力部と、データラインに電気的に接続され且つ出力電圧を有する出力部と、出力電圧を所定の電圧範囲内にクランプするための電圧クランプ回路と、クランプされた出力電圧を所定電圧の方向に増加させるための第1差動増幅器と、クランプされた出力電圧を所定電圧の方向に減少させるための第2差動増幅器を備えている。
本発明のソースドライバは、複数のデータラインの複数の出力電圧が複数の所定電圧に従って第1および第2差動増幅器を介してそれぞれ駆動されるように、複数の所定電圧を交互に切り替え、且つ走査ライン期間中に複数のデータラインの複数の出力電圧を第1および第2差動増幅器に交互に切り替えるために使用される第1スイッチング回路と第2スイッチング回路を更に備えている。より具体的には、複数のデータラインが第1および第2差動増幅器を共用するので、ソースドライバ回路の回路サイズおよび製造コストを削減できる。
本発明はまた各々が出力電圧を有する複数のデータラインを駆動するための、ソースドライバに適用されるソース駆動方法を提供するものである。このソースドライバは出力電圧を増大させるための第1差動増幅器と、出力電圧を減少させるための第2差動増幅器を有する。このソース駆動方法は、出力電圧が第1電圧より大きく、第2電圧より小さいように、各データラインの出力電圧を第1電圧と第2電圧間の電圧範囲内にクランプする工程と;所定期間に、第1および第2差動増幅器を介してデータラインの出力電圧および複数の所定電圧を交互に受信する工程を含み、それにより、第1および第2差動増幅器を介して、各データラインの出力電圧を各所定電圧方向に引っ張る。本発明のソース駆動方法は各データラインの出力電圧が各所定電圧にほぼ等しいように、各データラインを介して各所定電圧を受信する工程をさらに含んでいる。
本発明のソース駆動方法によれば、2つの差動増幅器が複数のデータラインを駆動できる。従って、データラインを駆動するために使用される差動増幅器の数が削減でき、それにより、ソース駆動回路の回路サイズおよび製造コストが低減できる。
図4は本発明の1実施例に従ったLCD用のソースドライバ300の回路図である。このソースドライバば300はそれぞれ分圧器(例えば、図2に示される分圧器200)からのレベル電圧Vin1およびVin2を受信するための2つの入力部300aおよび300bと、それぞれLCDパネル上に形成された(例えば、図1に示されるデータライン200)2つのデータラインに電気的に接続された2つの出力部300cおよび300dを有し、出力部300cと300dはそれぞれ出力電圧Vout1およびVout2を有する。ソースドライバ300はプルハイ差動増幅器302、プルロー差動増幅器304、電圧クランプ回路306、第1スイッチング回路308、第2スイッチング回路310、および第3スイッチング回路312を有する。第1スイッチング回路308はスイッチS1、S2、S3およびS4を有し、第2スイッチング回路310はスイッチS5、S6、S7、およびS8を有し、第3スイッチング回路312はスイッチS9およびS10を有する。
ソースドライバ300は走査ライン期間中2つのデータラインを駆動するため、即ち、走査ライン期間中、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2の電圧レベルを入力部300aおよび300bのレベル電圧Vin1、Vin2の電圧レベルに引っ張るために使用される。ここで、用語「走査ライン期間」は1つの走査ラインがLCDパネル上の1列のトランジスタをターンオンするため選択され即ち活性化される期間を意味している。
ソースドライバ300において、プルハイ差動増幅器302は非反転入力部302a、反転入力部302b、および出力部302cを有する。出力部302cは反転入力部302b(負帰還構成)に接続される。プルロー差動増幅器304は非反転入力部304a、反転入力部304bおよび出力部304cを有する。出力部304cは反転入力部304b(負帰還構成)に接続される。
電圧クランプ回路306は出力部300c、300dの出力電圧Vout1、Vout2を第1電圧VAと第2電圧VB間の電圧範囲内にクランプするために使用される。
第1スイッチング回路308のスイッチS1、S2、S3およびS4は入力部300a、300bのレベル電圧Vin1、Vin2を差動増幅器302、304の非反転入力部302aおよび304bに交互に且つ電気的に接続するために使用される。第2スイッチング回路310のスイッチS5、S6、S7およびS8は差動増幅器302、304の出力部302c、304cを出力部300c、300dに交互に且つ電気的に接続するために使用される。出力電圧Vout1、Vout2がそれぞれ且つ実質的にレベル電圧Vin1、Vin2に等しいように、第3スイッチング回路312のスイッチS9およびS10は入力部300cおよび300dを出力部300c、300dにそれぞれ且つ電気的に接続するために使用される。
図5は本発明の一実施例に従った図4に示されるLCD用のソースドライバ300の詳細図である。
図5において、ソースドライバ300はプルハイ差動増幅器302、プルロー差動増幅器304、電圧クランプ回路306、およびいくつかのスイッチとしてのトランジスタ機能を含んでいる。
プルハイ差動増幅器302はNMOS(N型金属酸化膜半導体)トランジスタNH3およびNH4の差動対、PMOS(P型金属酸化膜半導体)PH1およびPH2からなる電流ミラー、および定電流減CR1を有する。プルハイ差動増幅器302は出力段として機能するPMOSトランジスタPH3のゲートに接続された出力部を有する。NMOSトランジスタNH3およびNH4の差動対はPMOSトランジスタPH1およびPH2からなる回路ミラーに電気的に接続されている。特に、トランジスタPH1はトランジスタNH3のドレインに電気的に接続されたドレイン、高供給電圧VDDに電気的に接続されたソース、およびトランジスタPH2のゲートに電気的に接続されたゲートを有する。トランジスタPH2はトランジスタNH4のドレインに電気的に接続されたドレイン、高供給電圧VDDに電気的に接続されたソース、および自身のドレインに電気的に接続されたゲートを有する。
トランジスタNH3のゲートはスイッチS1およびS4を介してそれぞれ入力部300aおよび300bに接続される。トランジスタNH4はトランジスタPH3のドレインに接続されたゲートを有する。トランジスタNH3、NH4のソースは定電流源CR1の一方の端部に共通に接続され、定電流源CR1の他方の端部は低供給電圧VSSに接続される。
トランジスタPH3は充電手段として機能し、高供給電圧VDDに電気的に接続されたソース、トランジスタPH1のドレインに電気的に接続されたゲート、およびPMOSトランジスタPH4およびPH5のソースに電気的に接続されたドレインを有する。トランジスタPH4およびPH5は出力部300cおよび300dにそれぞれ接続されたドレイン、制御電圧VENA0およびVENB0にそれぞれ接続されたゲートを有する。トランジスタPH4およびPH5は制御電圧VENA0およびVENB0の制御により図4に示されるスイッチS5およびS6として機能し、プルハイ差動増幅器302の出力部V03をトランジスタPH3を介して出力部300cおよび300dに選択的に且つ電気的に接続する。
プルロー差動増幅器304はPMOSトランジスタPL3およびPL4の差動対、NMOSトランジスタNL1およびNL2からなる電流ミラー、定電流源CR2を有する。プルロー差動増幅器304は出力段として機能するNMOSトランジスタNL3のゲートに接続された出力部を有する。PMOSトランジスタPL3およびPL4の差動対はNMOSトランジスタNL1およびNL2からなる電流ミラーに電気的に接続される。より具体的に、トランジスタNL1はトランジスタPL3のドレインに電気的に接続されたドレイン、低供給電圧VSSに電気的に接続されたソース、およびトランジスタNL2に電気的に接続されたゲートを有する。トランジスタNL2はトランジスタPL4のドレインに電気的に接続されたドレイン、低供給電圧VSSに電気的に接続されたソース、および自身のドレインに電気的に接続されたゲートを有する。
トランジスタPL3のゲートはスイッチS2およびS3を介してそれぞれ入力部300aおよび300bに接続される。トランジスタPL4はトランジスタNL3のドレインに接続されたゲートを有する。トランジスタPL3およびPL4のソースは定電流源CR2の一方の端部に共通に接続され、定電流源CR2の他方の端部は高供給電圧VDDに接続される。
トランジスタNL3は放電手段として機能し、低供給電圧VSSに電気的に接続されたソース、トランジスタNL1のドレインに電気的に接続されたゲート、およびNMOSトランジスタNL4およびNL5のソースに電気的に接続されたドレインを有する。トランジスタNL4およびNL5は出力部300cおよび300dにそれぞれ接続されたドレインと、制御電圧VENB1およびVENA1にそれぞれ接続されたゲートを有する。トランジスタNL4およびNL5は制御電圧VENB1およびVENA1の制御により図4に示されるスイッチS8およびS7として機能し、プルロー差動増幅器304の出力部V04をトランジスタNL3を介して出力部300cおよび300dに選択的に且つ電気的に接続する。
電圧クランプ回路306はNMOSトランジスタNC1およびPMOSトランジスタPC1からなる第1サブクランプ回路と、NMOSトランジスタNC2とPMOSトランジスタPC2からなる第2サブクランプ回路を有する。トランジスタNC1およびPC1はソースフォローとして機能し、出力部に共通に接続されたソース、制御電圧VTLおよびVTHにそれぞれ接続されたゲート、および(スイッチS11と称する)PMOSトランジスタPC3と(スイッチS12と称する)NMOSトランジスタNC3のドレインにそれぞれ接続されたドレインを有する。NMOSトランジスタNC1とPMOSトランジスタPC1からなる第1サブクランプ回路は、VA≦Vout1≦VBであるように、出力部300cの出力電圧Vout1を第1電圧VAと第2電圧VB間の電圧範囲内にクランプするために使用される。ここで、電圧VAおよびVBは低供給電圧VSSより大きく、高供給電圧VDDより小さい。トランジスタNC2およびPC2はソースフォローとして機能し、出力部300dに共通に接続されたソース、制御電圧VTLおよびVTHにそれぞれ接続されたゲート、およびPMOSトランジスタPC3およびNMOSトランジスタNC3のドレインにそれぞれ接続されたドレインを有する。NMOSトランジスタNC2とPMOSトランジスタPC2からなる第2サブクランプ回路は、VA≦Vout2≦VBであるように、出力部300dの出力電圧Vout2を第1電圧VAと第2電圧VB間の電圧範囲内にクランプするために使用される。ここで、電圧VAおよびVBは低供給電圧VSSより大きく、高供給電圧VDDより小さい。より具体的には、トランジスタNC1およびNC2は同じしきい値電圧を有し、トランジスタPC1およびPC2は同じしきい値電圧を有する。
出力部300cの出力電圧Vout1、Vout2を第1電圧VAと第2電圧VB間にクランプするため、制御電圧VTLおよびVTHは以下の不等式に従うべきである。
VB>VTL−Vthn2>=VA (1)
VA<VTH−Vthp2<=VB (2)
ここで、Vthn2はトランジスタNC1およびNC2のしきい値電圧であり、Vthp2はトランジスタPC1およびPC2のしきい値電圧である。
この実施例において、トランジスタNC1およびNC2のしきい値Vthn2がトランジスタNH3およびNH4のしきい値電圧Vthn1に等しく、トランジスタPC1およびPC2のしきい値Vthp2がトランジスタPL3およびPL4のしきい値電圧Vthp1に等しく、制御電圧VTLが第1電圧VAとしきい値電圧Vthn2(即ち、VTL=VA+Vthn2)の合計に等しく、制御電圧VTHが第2電圧VBとしきい値電圧Vthp2(即ち、VTH=VB―Vthp2)の差に等しいことが仮定される。従って、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2がVDDとVB間の電圧範囲になると、トランジスタPC1とPC2はソースとゲート間の電圧差Vsgがしきい値Vthp2以上である事実によりターンオンし、トランジスタPC1とPC2は出力電圧Vout1とVout2がトランジスタPC1とNC3と低供給電圧VSSの経路、およびトランジスタPC2、NC3と低供給電圧VSSを介してそれぞれ電圧VB=VTH+Vthp2に放電されるようにターンオンされる。更に、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2がVSSとVA間の電圧範囲になると、トランジスタNC1およびNC2はゲートとソース間の電圧差Vgsがしきい値電圧Vthn2以上である事実によりターンオンし、さらにトランジスタNC1とNC2は、出力電圧Vout1とVout2がトランジスタNC1とPC3と高供給電圧VDDの経路、およびトランジスタNC2、PC3と高供給電圧VDDの通路を介してそれぞれ電圧VA=VTL―Vthn2に充電されるように、ターンオンする。更に、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2がVAとVB間の電圧範囲になると、すべてのトランジスタPC1、PC2、NC1、NC2は、出力電圧Vout1およびVout2が維持されるように、ターンオフする。
トランジスタPC3およびNC3は高供給電圧VDDと低供給電圧VSSにそれぞれ接続されたソース、および制御電圧VPREBおよびVPREにそれぞれ接続されたゲートを有する。制御電圧VPREBおよびVPREは互いに正反対(反転)している。
ソースドライバ300はさらに出力部300cおよび300dにそれぞれ接続された入力部300aおよび300bのレベル電圧Vin1およびVin2接続するため(短絡するため)のスイッチS9およびS10を具備し、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2をそれぞれレベル電圧Vin1およびVin2に直接駆動する。
プルハイ差動増幅器302は電圧VAおよび高供給電圧VDD間に出力電圧Vout1およびVout2を増加させるために使用され、プルロー差動増幅器304は電圧VBおよび低供給電圧VSS間に出力電圧Vout1およびVout2を減少させるために使用されることが理解されるべきである。
図6Aおよび図6Bは(図4を参照している)図5のソースドライバがどのように1走査期間中出力電圧Vout1およびVout2をレベル電圧Vin1およびVin2に駆動するかを例示するための1具体例を示している。図6Aは走査期間中(即ち、t0からt4)のスイッチS1からS12の状態(即ち、「オン」および「オフ」)を示している表である。図6Bはt0からt4の走査期間中の出力電圧Vout1およびVout2の波形を示している。この具体例において、入力部300aおよび300bより受信されたレベル電圧Vin1およびVin2がそれぞれ電圧値V1およびVDDを有し、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2がそれぞれ電圧値VSSおよびV2を有することが想定される。以下に出力電圧Vout1およびVout2をそれぞれVSSとV2からV1とVDDに駆動するためのソースドライバ300の動作が示される。
まず、t0からt1の期間中、制御電圧VPREが高電圧レベルを示し、制御電圧VPREBが低電圧レベルを示し、それにより、トランジスタPC3およびNC3(スイッチS11およびS12)がターンオンし、スイッチS1およびS10がターンオフし、同時に、データクランプ回路306がVAとVB間の範囲内に出力電圧Vout1およびVout2の電圧値をクランプするように動作可能にする。この期間中、データクランプ回路306は出力部300cの出力電圧Vout1の電圧値をVSSからVAに引っ張り、さらに、出力電圧Vout2の電圧値はVAとVB間の範囲内になる(又はクランプされる)のでV2に維持される。
t1からt2の期間中、スイッチS1およびS3がターンオンになり、その間、制御信号VENA1およびVENB0は高電圧レベルを示し、制御信号VENA0およびVENB1は低電圧レベルを示すので、トランジスタPH4(スイッチS5)およびNL5(スイッチS7)はターンオンし、他のトランジスタはターンオフする。この期間において、データクランプ回路306は電圧Vout1およびVout2をクランプするのを不能にし、即ち、電圧Vout1およびVout2を非クランプ状態にする。プルハイ差動増幅器302のトランジスタNH3は入力部300aからV1を有するレベル電圧Vin1を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタNH4は出力部300cからVAを有する出力電圧Vout1を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルハイ差動増幅器302において、非反転入力部の電圧値V1が反転入力部の電圧値VA以上であるので、プルハイ差動増幅器302がトランジスタPH3とPH4を介して値VAから出力部300cの出力電圧Vout1を増加することができる。その間、プルロー差動増幅器304のトランジスタPL3は入力部300bから値VDDを有するレベル電圧Vin2を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタPL4は出力部300dからV2を有する出力電圧Vout2を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルロー差動増幅器304において、非反転入力部の電圧値VDDが反転入力部の電圧値V2以上であるので、プルロー差動増幅器304は、出力部300dの出力電圧Vout2の電圧値がV2に維持されるように動作しない。
t2からt3の期間中、スイッチS2およびS3はターンオンし、その間、制御信号VENA1およびVENB0は低電圧レベルになり、制御信号VENA0およびVENB1は高電圧レベルになり、トランジスタPH5(スイッチS6)およびNL4(スイッチS8)がターンオンし、他のトランジスタはターンオフする。この期間中、プルハイ差動増幅器302のトランジスタNH3は入力部300bからVDDを有するレベル電圧Vin2を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタNH4は入力部300dからV2を有する出力電圧Vout2を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルハイ差動増幅器302において、非反転入力部の電圧値VDDは反転入力部の電圧値V2より大きいので、プルハイ差動増幅器302は出力部300dの出力電圧値Vout2をトランジスタPH3およびPH5を介してV2からVDDに増加させる。その間、プルロー差動増幅器304のトランジスタPL3は入力部300aからV1を有するレベル電圧Vin1を受信するゲート(非反転入力部)を有する。トランジスタPL4は出力部300cからV1を有する出力電圧Vout1を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルロー差動増幅器304において、非反転入力部の電圧値V1は反転入力部の電圧値に等しいので、プルロー差動増幅器304は、出力部300cの出力電圧Vout1の電圧値はV1に維持されるように動作しない。
最終的に、t3からt4の期間中、スイッチS9とS10のみがターンオンし、他のトランジスタはターンオフし、入力部300aと300bはそれぞれ出力部300cおよび300dに電気的に接続される(短絡される)。この期間中、入力部300aおよび300bのレベル電圧Vin1およびVin2が出力部300cと300dに直接伝達され、出力電圧Vout1およびVout2の値がそれぞれガンマ短絡と称されるV1およびVDDにより正確に変更する。
図6Aおよび図6Cは(図4を参照する)図5のソースドライバがどのように、1走査期間中、出力電圧Vout1およびVout2をレベル電圧Vin1およびVin2に駆動するかを示す他の具体例を示している。この具体例において、入力部300aおよび300bにより受信されたレベル電圧Vin1およびVin2がそれぞれ電圧値VAおよびV3を有し、出力部300cおよび300dの出力電圧Vout1およびVout2がそれぞれV1およびVDDを有することが想定されている。図6Cはt0からt4の走査期間中、出力電圧Vout1およびVout2の波形を示している。
まず、t0からt1の期間中、スイッチS11およびS12のみがターンオンする。この期間において、データクランプ回路306は出力部300dの出力電圧Vout2の電圧値をVDDからVBに引っ張る。さらに、出力電圧Vout1の電圧値は、VAとVB間の範囲内になるので、V1に維持される。
その後、t1からt2の期間中、スイッチS1、S3、S5、S7のみはターンオンする。この期間において、データクランプ回路306は電圧Vout1およびVout2をクランプするのを動作不能にし、プルハイ差動増幅器302のトランジスタNH3は入力部300aからVAを有するレベル電圧Vin1を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタNH4は出力部300cからV1を有する出力電圧Vout1を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルハイ差動増幅器302において、非反転入力部の電圧値VAは反転入力部の電圧値V1より小さいので、プルハイ差動増幅器302は出力部300cの出力電圧Vout1の電圧値がV1に維持されるように動作しない。その間、プルロー差動増幅器304のトランジスタPL3は入力部300bからV3を有するレベル電圧Vin2を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタPL4は出力部300dからVBを有する出力電圧Vout2を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルロー差動増幅器304において、非反転入力部の電圧値V3は反転入力部の電圧値VB以上であるので、プルロー差動増幅器304は、出力部300dの出力電圧Vout2の電圧値がVBに維持されるように動作しない。
その後、t2からt3の期間中、スイッチS2、S4、S6、およびS8のみがターンオンする。この期間において、プルハイ差動増幅器302のトランジスタNH3は入力部300bからV3を有するレベル電圧Vin2を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタNH4は出力部300dからVBを有する出力電圧Vout2を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルハイ差動増幅器302において、非反転入力部の電圧値V3が反転入力部の電圧値VB以上であるので、プルハイ差動増幅器302はトランジスタPH3およびPH5を介してVBからV3に出力部300dの出力電圧Vout2を増加させる。その間、プルロー差動増幅器304のトランジスタPL3は入力部300aからVAを有するレベル電圧Vin1を受信するゲート(非反転入力部)を有し、トランジスタPL4は出力部300cからV1を有する出力電圧Vout1を受信するゲート(反転入力部)を有する。プルロー差動増幅器304において、非反転入力部の電圧値は反転入力部の電圧値より小さいので、プルロー差動増幅器304はトランジスタNL3およびNL4を介してV1からVAに出力部300cの出力電圧Vout1を減少させる。
最終的に、期間t3からt4において、スイッチS9およびS10のみがターンオンし、入力部300aと300bはそれぞれ出力部300cおよび300dに電気的に接続される(短絡される)。この期間において、入力部300aおよび300bのレベル電圧Vin1およびVin2は出力部300cおよび300dに直接接続され、出力電圧Vout1およびVout2の値はそれぞれVAおよびV3により正確に変化する。
本発明のソースドライバによれば、VBからVDDへの電圧範囲とVAからVSSへの電圧範囲はそれぞれ充分な電圧差を与えるので、出力電圧を電圧レベルVDD又はVSSに駆動することが容易になる。したがって、駆動電圧範囲は従来技術のそれに比べて制限されない。
図7は図5に示されるソースドライバに従った変形実施例であり、図7に示される同一要素は図5の同一番号および参照符号で指定され、以下ではそれ以上説明されない。図5のソースドライバと比べて、図7のソースドライバはさらにNMOSトランジスタNH1およびNH2の差動対とPMOSトランジスタPL1およびPL2の差動対からなる。更に、スイッチS1およびS2はNMOSトランジスタNH6およびNH7によりそれぞれ置換され、スイッチS3およびS4はそれぞれPMOSトランジスタPL6およびPL7により置換される。
トランジスタNH1およびNH2はトランジスタPH1およびPH2のドレインにそれぞれ且つ電気的に接続されたドレイン、およびトランジスタNH7のドレインにそれぞれ且つ電気的に接続されたソースを有する。トランジスタNH2およびNH4はトランジスタPH5およびPH4のドレインにそれぞれ且つ電気的に接続されたゲートを有する。トランジスタNH3およびNH4はトランジスタNH6のドレインに共通に且つ電気的に接続されたドレインを有する。トランジスタNH6およびNH7は定電流源CR1の1端部に電気的に接続されたソースを有し、定電流源CR1の他端は低供給電圧VSSに電気的に接続される。更に、トランジスタNH6およびNH7は制御信号VENA1およびVENB1にそれぞれ且つ電気的に接続されたゲートを有する。制御信号VENA1およびVENB1はプルハイ差動増幅器302とプルロー差動増幅器304を選択的に動作可能又は動作不能にする。
トランジスタPL1およびPL2はトランジスタNL1およびNL2のドレインにそれぞれ且つ電気的に接続されたドレインと、トランジスタPL7のドレインに共通に且つ電気的に接続されたソースを有する。トランジスタPL2およびPL4はトランジスタPL4およびPL5のドレインにそれぞれ且つ電気的に接続されたドレインを有する。トランジスタPL3およびPL4はトランジスタPL6のドレインに共通に且つ電気的に接続されたソースを有する。トランジスタPL6およびPL7は定電流源CR2の1端部に電気的に接続されたソースを有し、定電流源CR2の他端部は高供給電圧VDDに電気的に接続される。更に、トランジスタPL6およびPL7は制御信号VENA0およびVENB0にそれぞれ且つ電気的に接続されたゲートを有する。制御信号VENA0およびVENB0はプルハイ差動増幅器302およびプルロー差動増幅器304を選択的に動作可能又は動作不能にするために使用される。
トランジスタNH1およびPL3はレベル電圧Vin1を受信するための入力部300aに共通に且つ電気的に接続されたゲートを有する。トランジスタNH3およびPL1はレベル電圧Vin2を受信するための入力部300bに共通に且つ電気的に接続されたゲートを有する。
図7のソースドライバの動作は図5のそれと同じであるので、以下ではそれ以上の説明を行わない。
図8は図7に示されるソースドライバに従った変形実施例である。図8での同一要素は図7での同一番号および参照符号で指定されるので、以下ではそれ以上の説明はされない。図7のソースドライバと比べて、図8のソースドライバは図7のトランジスタPC3およびNC3を置換するためのスイッチS11およびS12を具備する。更に、スイッチ11はトランジスタPH4のドレインをトランジスタNC1のソースと電気的に接続するために使用される。スイッチ12はトランジスタPH5のドレインをトランジスタNC2のソースと電気的に接続するために使用される。更に、トランジスタNC1およびNC2は高供給電圧VDDに電気的に接続されたドレインを有する。トランジスタPC1およびPC2は低供給電圧VSSに電気的に接続されたドレインを有する。
図8のソースドライバの動作は図7のそれに類似しており、以下ではそれ以上の説明はされない。
以上に例示されているように、本発明のソースドライバ300の駆動電圧範囲は従来のドライバのように制限されず、拡大可能であり、それにより、従来技術での問題点を解決できる。
更に、複数のデータラインはプルハイ差動増幅器302とプルロー差動増幅器304を共有できるので、ソース駆動回路の回路サイズおよび製造コストを低減できる。
本発明の上記実施例において、ソースドライバ300は2つのデータラインを駆動するための2つの入力部300aおよび300bと2つの出力部30cおよび300dを有する。しかしながら、ソースドライバ300が1つのデータラインを駆動するための1つの入力部および1つの出力部のみを持つことができることも理解すべきである。更に、もし1つの走査ライン期間が充分に長いと、本発明のソースドライバ300はスイッチング回路を制御することにより複数のデータラインを駆動するための2つ以上の入力部および出力部を持つことができる。
本発明が好ましい実施例に関連して説明されたが、実施例は発明を限定するために使用されるものでない。請求項で要求されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの他の可能の改造および変形が当業者により可能であることが理解されるべきである。
図1はアクティブマトリクスLCD(液晶表示)装置用の従来の駆動回路である。 図2は図1に示されるアクティブマトリクスLCD装置用の典型的なソース駆動回路の概略図である。 図3は従来のドライバの概略回路である。 図4は本発明の一実施例に従ったLCD用のソースドライバの回路図である。 図5は本発明の一実施例に従った、図4に示されるLCD用のソースドライバの詳細回路である。 図6Aは2つの具体例であり、図5のソースドライバがどのように1つの走査期間中に2つの出力電圧を2つの対応するレベル電圧に駆動するかを示している。 図6Bは2つの具体例であり、図5のソースドライバがどのように1つの走査期間中に2つの出力電圧を2つの対応するレベル電圧に駆動するかを示している。 図6Cは2つの具体例であり、図5のソースドライバがどのように1つの走査期間中に2つの出力電圧を2つの対応するレベル電圧に駆動するかを示している。 図7は本発明の変形実施例に従った、LCD用のソースドライバの詳細回路である。 図8は本発明の変形実施例に従った、LCD用のソースドライバの詳細回路である。
符号の説明
100 LCD装置
112 TFTアレイ
116 データライン
200 分圧器
202 デコーダ
204 ドライバ
210、302 プルハイ差動増幅器
212、304 プルロー差動増幅器
300 ソースドライバ
300a、300b 入力部
300c、300d 出力部
306 電圧クランプ回路
308 第1スイッチング回路
310 第2スイッチング回路
312 第3スイッチング回路
CR1 定電流源

Claims (34)

  1. 所定の電圧レベルを受信するための少なくとも1つの入力部と;
    データラインに電気的に接続され、第1電圧レベルを有する少なくとも1つの駆動出力部と;
    前記第1電圧レベルを第2電圧レベルと前記第2電圧レベルより大きい第3電圧レベルと間の範囲にクランプするための電圧クランプ回路と;
    2つの第1入力部と第1出力部を有し、前記2つの第1入力部はそれぞれ前記駆動入力部からの所定の電圧レベルと前記駆動出力部からのクランプされた第1電圧レベルを受信するために使用される第1差動増幅器であり、前記第1出力部を介して前記駆動出力部に電気的に接続され、前記駆動出力部の前記クランプされた第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに増加させ、前記所定の電圧レベルが前記クランプされた第1電圧レベルより大きい第1差動増幅器と;
    2つの第2入力部と第2出力部を有し、前記2つの第2入力部はそれぞれ前記駆動入力部からの所定の電圧レベルと前記駆動出力部からのクランプされた第1電圧レベルを受信するために使用される第2差動増幅器であり、前記第2出力部を介して前記駆動出力部に電気的に接続され、前記駆動出力部の前記クランプされた第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに増加させ、前記所定の電圧レベルが前記クランプされた第1電圧レベルより大きい第2差動増幅器と;
    を具備することを特徴とする少なくとも1つのデータラインを駆動するために使用されるLCD装置用のソースドライバ。
  2. 前記第1差動増幅器は高供給電圧に接続され、前記高供給電圧の電圧レベルは前記第2電圧レベルおよび前記第3電圧レベルより大きいことを特徴とする請求項1記載のLCD装置用のソースドライバ。
  3. 前記駆動入力部、前記駆動出力部、および前記データラインはそれぞれ複数であり、各駆動出力部はそれぞれ各データラインに電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載のLCD装置用のソースドライバ。
  4. 前記第1および第2差動増幅器が各駆動入力部から前記所定の電圧レベルを交互に受信するように、2つの第1入力部の1つと2つの第2入力部の1つに対する各駆動入力部により受信された各所定の電圧レベルを交互に且つ電気的にスイッチングするための第1スイッチング回路を更に具備することを特徴とする請求項3記載のLCD装置用のソースドライバ。
  5. 前記第1出力部および前記第2出力部が各駆動出力部に交互に且つ電気的に接続されるように、各駆動出力部に対して前記第1および第2差動増幅器の前記第1出力部および前記第2出力部を交互に且つ電気的にスイッチングするための第2スイッチング回路を更に具備することを特徴とする請求項3記載のLCD装置用のソースドライバ。
  6. 前記電圧クランプ回路を前記駆動出力部に電気的に接続し、前記第2電圧レベルと前記第3電圧レベル間の範囲内の前記第1電圧レベルをクランプするための第3スイッチング回路を更に具備することを特徴とする請求項1記載のLCD装置用のソースドライバ。
  7. 前記駆動出力部の前記第1電圧レベルが前記駆動入力部により受信された前記所定の電圧レベルに実質的に等しいように、前記少なくとも1つの駆動入力部を前記少なくとも1つの駆動回路に電気的に接続するための第4スイッチング回路を更に具備することを特徴とする請求項1記載のLCD装置用のソースドライバ。
  8. ソースドライバに適用され、第1電圧レベルを有するデータラインを駆動し、前記ソースドライバが前記第1電圧レベルを増加させるための第1差動増幅器と前記第1電圧レベルを減少させるための第2差動増幅器を有する、LCD装置用のソース駆動方法において、
    第2電圧レベルと前記第2電圧レベルより大きい第3電圧レベル間の範囲に前記第1電圧レベルをクランプする工程と;
    前記第1差動増幅器と前記第2差動増幅器の一方を介して前記第1電圧レベルと所定電圧レベルを受信し、前記データラインの前記第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに引っ張る工程と;
    を具備することを特徴とするLCD装置用のソース駆動方法。
  9. 前記第1差動増幅器は高供給電圧に接続され、前記高供給電圧の電圧レベルは前記第2電圧レベルと前記第3電圧レベルより大きいことを特徴とする請求項8記載のLCD装置用のソース駆動方法。
  10. 前記データラインの前記第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに向けて引っ張る工程が、
    もし前記第1電圧レベルが前記所定の電圧レベルより小さいと、前記第1電圧レベルを前記第1差動増幅器を介して前記所定の電圧レベルに増加させる工程と;
    もし前記第1電圧レベルが前記所定の電圧レベルより大きいと、前記第1電圧レベルを前記第2差動増幅器を介して前記所定の電圧レベルに減少させる工程と;
    を更に具備することを特徴とする請求項8記載のLCD装置用のソース駆動方法。
  11. 前記データラインの前記第1電圧レベルが前記所定の電圧レベルに実質的に等しいように、前記データラインを介して前記所定の電圧レベルを受信する工程;
    を更に具備することを特徴とする請求項8記載のLCD装置用のソース駆動方法。
  12. ソースドライバに適用され、各々が第1電圧レベルを有する複数のデータラインを駆動し、前記ソースドライバが前記第1電圧レベルを増加させるための第1差動増幅器と前記第1電圧レベルを減少させるための第2差動増幅器を有する、ソース駆動方法において、
    第2電圧レベルと前記第2電圧レベルより大きい第3電圧レベル間の範囲に各データラインの前記第1電圧レベルをクランプする工程と;
    所定期間内に、前記第1差動増幅器と前記第2差動増幅器を介して前記データラインの前記第1電圧レベルと複数の所定の電圧レベルを交互に受信し、各データラインの前記第1電圧レベルを各所定の電圧レベルに引っ張る工程と;
    を具備することを特徴とするソース駆動方法。
  13. 前記第1差動増幅器が高供給電圧に接続され、前記高供給電圧の前記電圧レベルが前記第2電圧レベルと前記第3電圧レベルより大きいことを特徴とする請求項12記載のソース駆動方法。
  14. 前記所定期間が走査ライン期間であることを特徴とする請求項12記載のソース駆動方法。
  15. 各データラインの前記第1電圧レベルを各所定の電圧レベルに引っ張る工程が、
    もし前記第1電圧レベルが前記所定の電圧レベルより小さいと、前記第1差動増幅器を介して前記第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに増幅させる工程と;
    もし前記第1電圧レベルが前記所定の電圧レベルより大きいと、前記第2差動増幅器を介して前記第1電圧レベルを前記所定の電圧レベルに減少させる工程と;
    を更に具備することを特徴とする請求項12記載のソース駆動方法。
  16. 各データラインの前記第1電圧レベルが各所定の電圧レベルに実質的に等しいように、各データラインを介して各所定の電圧レベルを受信する工程;
    を更に具備することを特徴とする請求項12記載のソース駆動方法。
  17. 第1入力信号を受信するための入力部と、前記第1入力信号に従って第1出力信号を発生させるための出力部を有する第1差動回路と;
    前記第1差動回路の出力部に接続された入力部を有し、出力された信号を第1電圧レベルと第2電圧レベル間の範囲内にクランプするための第1電圧クランプ回路と;
    を具備することを特徴とする駆動装置。
  18. 前記第1差動増幅器が高供給電圧に接続され、前記高供給電圧の電圧レベルが前記第1電圧レベルと前記第2電圧レベルより大きいことを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  19. 前記第1差動回路に接続された第1スイッチング回路と;
    前記第1スイッチング回路に接続された第2差動回路と;
    を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1入力信号を前記第1差動回路と前記第2差動回路に選択的に且つ電気的に接続するために使用されることを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  20. 前記第1差動回路と前記第2差動回路に接続された第2スイッチング回路を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1入力信号を前記第1差動回路に電気的に接続し、前記第2スイッチング回路が第2入力信号を前記第2差動回路に電気的に接続することを特徴とする請求項19記載の駆動装置。
  21. 前記第1差動回路に接続された第1スイッチング回路と;
    前記第1スイッチング回路に接続され且つ出力部を有する第2差動回路と;
    を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1および第2差動回路の出力部の1つを前記第1電圧クランプ回路の入力部に選択的に且つ電気的に接続するために使用されることを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  22. 入力部を有する第2電圧クランプ回路と;
    前記第2差動回路と前記第2電圧クランプ回路に接続された第2スイッチング回路と;
    を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1差動回路の出力部を前記第1電圧クランプ回路の入力部に電気的に接続し、前記第2スイッチング回路が前記第2差動回路の出力部を前記第2電圧クランプ回路の出力部に電気的に接続することを特徴とする請求項21記載の駆動装置。
  23. 前記第1電圧クランプ回路が前記第1電圧クランプ回路を選択的に動作可能にする第1スイッチング回路を具備することを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  24. 入力部と、出力部と、前記駆動装置の入力部を前記駆動装置の出力部に選択的に接続するための第1スイッチング回路を更に具備することを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  25. 前記第1差動回路に接続された第1スイッチング回路を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1差動回路を選択的に動作可能にするために使用されることを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  26. 第2スイッチング回路と;
    前記第2スイッチング回路に接続された第2差動回路と;
    を更に具備し、前記第1スイッチング回路が前記第1差動回路を動作可能にし、前記第2スイッチング回路が前記第2差動回路を動作不能にすることを特徴とする請求項25記載の駆動装置。
  27. LCD装置に適用されることを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  28. 前記第1差動回路に接続された電圧発生回路を更に具備し、前記電圧発生回路が複数レベル電圧を発生するために使用されることを特徴とする請求項17記載の駆動装置。
  29. 第1出力電圧レベルを第1電圧レベルと第2電圧レベル間の範囲内にクランプする工程と;
    前記第1出力電圧レベルと前記第2入力電圧レベルに従って第2出力電圧レベルを発生し、前記第1出力電圧レベルを前記第2出力電圧レベルに置換する工程;
    を具備することを特徴とする駆動方法。
  30. 前記第1出力電圧レベルを非クランプにする工程を更に具備することを特徴とする請求項29記載の駆動方法。
  31. 前記第2出力電圧レベルを前記第2入力電圧レベルに増加させる工程を更に具備することを特徴とする請求項29記載の駆動方法。
  32. 前記第2出力電圧レベルを前記第2入力電圧レベルに減少させるための工程を更に具備することを特徴とする請求項29記載の駆動方法。
  33. 前記第2出力電圧レベルによりLCD装置を駆動するための工程を更に具備することを特徴とする請求項29記載の駆動方法。
  34. レベル電圧を前記第2入力電圧レベルとして発生させるための工程を更に具備することを特徴とする請求項29記載の駆動方法。
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