JP2006259034A - 基準電圧発生回路及び液晶駆動ドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】 広い温度範囲で液晶のＶｏｐの温度特性に合う基準電圧を発生し、この基準電圧に基づいて液晶を駆動させる。
【解決手段】 定電圧電源１１Ａおよび定電圧電源１１Ｂは、それぞれ異なる温度特性を持つ定電圧を発生する。定電圧電源１１Ａの発生する定電圧の温度特性は、液晶のＶｏｐの低温側の温度変化に対する電圧の平均変化率とほぼ一致し、定電圧電源１１Ｂの発生する定電圧の温度特性は、液晶のＶｏｐの高温側の温度変化に対する電圧の平均変化率とほぼ一致する。コンパレータ１３は、定電圧電源１１Ａおよび定電圧電源１１Ｂの出力電圧を比較し、その比較結果に基づき、アナログスイッチ１４Ａ，１４Ｂが相補的にオン又はオフする。これにより、定電圧電源１１Ａおよび定電圧電源１１Ｂが選択され、選択された定電圧電源１１Ａ又は定電圧電源１１Ｂの出力する定電圧が、基準電圧として出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の駆動ドライバ等に組み込まれる基準電圧発生回路と液晶駆動ドライバに関する。

液晶表示装置（Liquid Crystal Display）に表示を行わせるには、装置を駆動するための駆動ドライバが必要となる。多くの場合、この駆動ドライバはＬＳＩ等の半導体集積回路により構成される。このような液晶表示装置の駆動ドライバは、液晶駆動電圧を生成するための基準電圧発生回路を内部にもつものが多く、広い温度レンジで液晶が駆動できるよう基準電圧発生回路の発生する電圧に温度勾配を持たせている（特許文献１参照）。
特開平１１−３１１７７１号公報

図８は、従来の液晶駆動ドライバの駆動電圧発生部の例を示す図である。
図９は、液晶のＶｏｐの温度特性を示す図である。
この駆動電圧発生部は、基準電圧発生回路としての１つの定電圧電源１と、演算増幅器(以下、オペアンプという)２と、昇圧回路３と、抵抗４，５と、バイアス回路６とで構成されている。定電圧電源１がオペアンプ２の正相入力端子(＋)に接続されている。昇圧回路３の出力端子がオペアンプ２の電源端子に接続されている。抵抗４がオペアンプ２の逆相入力端子(−)とグランドとの間に接続されている。オペアンプ２の出力端子が、バイアス回路６に接続されている。抵抗５は、オペアンプ２の逆相入力端子（−）とオペアンプ２の出力端子との間に接続されている。バイアス回路６は、互いに異なる複数の電圧Ｖ１〜Ｖ５を出力して液晶を駆動する。

液晶では、図９のように温度が上昇すると、液晶のＶｏｐが降下する。これに対し、定電圧電源１の発生する電圧の温度特性を、温度が上昇すると低くなるように設定しておくと、液晶のＶｏｐの温度特性と近似させることができる。

図１０は、従来の課題の説明図である。
従来の駆動ドライバは、定電圧電源１の発生する定電圧の温度特性Ｔ２がほぼ直線的である。これに対し、液晶のＶｏｐの温度特性Ｔ１は、曲線的にその勾配が変化する。そのため、図１０のように、広い温度範囲においては、実際の液晶におけるＶｏｐの温度特性Ｔ１と定電圧電源１の発生する定電圧の温度特性Ｔ２とが必ずしも一致していなかった。そのため、広い温度範囲において最適なＶｏｐで液晶を駆動することが困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みて為された発明であり、広い温度範囲で液晶のＶｏｐ特性と一致するような液晶駆動電圧を供給することが可能な基準電圧発生回路を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る基準電圧発生回路は、
温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
前記複数の電圧源が発生する電圧を比較し、該比較結果に基づき該複数の電圧源の一つを選択する選択手段と、
選択手段の選択した前記電圧源が発生する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る基準電圧発生回路は、
温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
前記複数の電圧源が発生する電圧を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果と設定されたデータとの演算に基づき前記複数の電圧源の一つを選択する選択手段と、
選択手段の選択した前記電圧源が発生する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る基準電圧発生回路は、
温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
前記各電圧源が発生する電圧をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記複数の増幅回路が出力する電圧を比較し、該比較結果に基づき該複数の増幅回路の一つを選択する選択手段と、
選択手段の選択した前記増幅回路が出力する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。

この場合、前記各増幅回路における増幅率は、可変であってもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第４の観点に係る液晶駆動ドライバは、
本発明の第１〜第３の観点に係る基準電圧発生回路と、
前記基準電圧発生回路が出力する基準電圧に基づいて、液晶を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、基準電圧発生回路の出力する電圧の温度特性を温度変化に対する電圧の変化率を変えるようにした。そのため、例えば液晶ドライバに組み込むことにより、広い温度範囲で液晶のＶｏｐ特性と実質的に一致するような液晶駆動電圧を供給することが可能な駆動ドライバを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る基準電圧発生回路を、図面を参照して説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。
この基準電圧発生回路は、図１に示すように、定電圧電源１１Ａと、定電圧電源１１Ｂと、ヒステリシス付加用回路１２と、コンパレータ１３と、アナログスイッチ１４Ａと、アナログスイッチ１４Ｂと、インバータ１５，１６とから構成される。

定電圧電源１１Ａおよび定電圧電源１１Ｂは、それぞれ異なる温度特性を持った定電圧を発生するものである。定電圧電源１１Ａは、発生する電圧が温度の上昇に伴って直線的に低くなる第１の温度特性をもち、定電圧電源１１Ｂは、発生する電圧が温度の上昇に伴って直線的に低くなる第２の温度特性を持っている。これらの温度特性における温度変化に対する発生電圧の値の変化率は、第２の温度特性の方が第１の温度特性よりも大きくなるように設定されている。

定電圧電源１１Ａの出力端子は、基準電圧発生回路の出力端子Ｏｕｔにアナログスイッチ１４Ａを介して接続されると共に、コンパレータ１３の正相入力端子（＋）に接続されている。定電圧電源１１Ｂの出力端子は、基準電圧発生回路の出力端子Ｏｕｔにアナログスイッチ１４Ｂを介して接続されると共に、コンパレータ１３の逆相入力端子（−）に接続されている。

コンパレータ１３は、定電圧電源１１Ａから供給された定電圧と、定電圧電源１１Ｂから供給された定電圧とを比較するものであり、コンパレータ１３の出力端子にインバータ１５が接続され、インバータ１５の出力端子にインバータ１６が接続されている。インバータ１５の出力端子にアナログスイッチ１４Ａが接続され、インバータ１６の出力端子にアナログスイッチ１４Ｂが接続され、アナログスイッチ１４Ａ，１４Ｂが相補的にオン、オフする。

ヒステリシス付加用回路１２は、前記コンパレータ１３の２入力がほぼ等しいときの動作を安定化させるために、前記コンパレータ１３の出力信号にヒステリシスを持たせる回路であり、固定電位に一方の導通電極が接続されたＭＯＳトランジスタ１２ａと、ＭＯＳトランジスタ１２ａの他方の導通電極に一端が接続されたプルアップ抵抗１２ｂとを備えている。プルアップ抵抗１２ｂの他端は、コンパレータ１３の正相入力端子（＋）に接続されている。インバータ１５の出力端子が、ＭＯＳトランジスタ１２ａのゲートに接続されている。

次に、この基準電圧発生回路の動作を説明する。
定電圧電源１１Ａ及び定電圧電源１１Ｂは、環境温度に応じた固有の定電圧を発生している。

コンパレータ１３は、定電圧電源１１Ａが発生する定電圧と定電圧電源１１Ｂが発生する定電圧を比較する。定電圧電源１１Ａの発生する定電圧が定電圧電源１１Ｂの発生する電圧よりも高い場合には“Ｈ”を出力し、定電圧電源１１Ａの発生する定電圧が定電圧電源１１Ｂの発生する電圧よりも低い場合には“Ｌ”を出力する。インバータ１５は、コンパレータ１３の出力信号のレベルを反転し、インバータ１６は、インバータ１５の出力信号のレベルを反転する。各アナログスイッチ１４Ａ及びアナログスイッチ１５Ａは、インバータ１５，１６の出力信号に基づき相補的にオン、オフする。

定電圧電源１１Ａの発生する定電圧が定電圧電源１１Ｂの発生する電圧よりも低い場合には、アナログスイッチ１４Ａがオンしてアナログスイッチ１４Ｂがオフする。これにより、定電圧電源１１Ａの発生する電圧が出力端子Ｏｕｔから出力される。

定電圧電源１１Ａの発生する定電圧が定電圧電源１１Ｂの発生する電圧よりも高い場合には、アナログスイッチ１４Ａがオフしてアナログスイッチ１４Ｂがオンする。これにより、定電圧電源１１Ｂの発生する電圧が出力端子Ｏｕｔから出力される。

本実施形態１の基準電圧発生回路は、このような動作をすることにより、定電圧電源１１Ａ，１１Ｂの出力する定電圧の低い方の電圧が出力端子Ｏｕｔから出力されることになる。即ち、定電圧電源１１Ａと定電圧電源１１Ｂの切り替えを行う。

図２は、基準電圧発生回路の出力する基準電圧の温度特性を示す図である。
液晶のＶｏｐは、図２に破線で示す温度特性Ｔ２を持っている。本実施形態１では、定電圧電源１１Ａの発生する定電圧の温度特性Ｔ４が液晶Ｖｏｐの低温側の温度変化に対する電圧の平均変化率とほぼ一致し、定電圧電源１１Ｂの発生する定電圧の温度特性Ｔ３が液晶Ｖｏｐの高温側の温度変化に対する電圧の平均的な変化率と温度勾配とほぼ一致する。
したがって、コンパレータ１３の比較結果により、定電圧電源１１Ａと定電圧電源１１Ｂを切り替えることにより、広い範囲で液晶Ｖｏｐの温度特性に近似させた温度特性を持つ定電圧を、出力端子Ｏｕｔから供給することができる。
このような基準電圧発生回路を、図８の液晶駆動ドライバに、定電圧電源１の代わりに組み込むことより、広範囲の温度において、液晶のＶｏｐに適した駆動が液晶の駆動を実現できる。

尚、図２では、定電圧電源１１Ａと１１Ｂが発生する定電圧をそのまま出力端子Ｏｕｔから出力し、この出力電圧が液晶のＶｏｐの温度特性と近似するようにしてあるが、基準電源発生回路を液晶表示装置の駆動ドライバに組み込む時には、出力端子Ｏｕｔから出力する電圧を何倍かしたものを駆動電圧として用いることが多いため、その何倍かしたものが液晶のＶｏｐの温度特性に近似するように定電圧電源１１Ａ，１１Ｂの出力する定電圧を選ぶようにすることが望ましい。

図３は、複雑な液晶のＶｏｐの温度特性を示す図である。
また、図３のように、複雑な液晶のＶｏｐの温度特性に対応した定電圧を出力する場合には、定電圧電源１１Ａ，１１Ｂのほかにさらに異なる温度特性Ｔ５をもった第３の定電圧電源を設け、３つ以上の定電圧電源を２つ以上のコンパレータ１３で制御して切り替えてもよい。このようにすると、複雑な特性の液晶に対応できると共に、より液晶の特性に近い基準電圧を発生できることが期待できる。

［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。
この基準電圧発生回路は、定電圧電源２１Ａおよび２１Ｂと、ヒステリシス付加用回路２２と、コンパレータ２３と、アナログスイッチ２４Ａおよび２４Ｂとを備えている。これらは実施形態１の定電圧電源１１Ａおよび１１Ｂと、ヒステリシス付加用回路１２と、コンパレータ１３と、アナログスイッチ１４Ａおよび１４Ｂと同様のものであり、図１と同様に接続されている。

この基準電圧発生回路には、さらに、レジスタ２５と、排他的論理和回路２６と、インバータ２７とインバータ２８とが、設けられている。
排他的論理和回路２６の一方の入力端子に、コンパレータ２３の出力端子が接続され、排他的論理和回路２６の他方の入力端子にレジスタ２５の出力端子が接続されている。排他的論理和回路２６の出力端子がインバータ２８に接続され、インバータ２８の出力端子がアナログスイッチ２４Ｂに接続されている。
ヒステリシス付加用回路２２は、ヒステリシス１２と同様に、ＭＯＳトランジスタ２２ａと抵抗２２ｂとで構成されている。コンパレータ２３の出力端子に、インバータ２７が接続され、インバータ２７の出力端子がＭＯＳトランジスタ２２ａのゲートに接続されている。

この基準電圧発生回路では、実施形態１と同様に、コンパレータ２３が定電圧電源２１Ａ，２１Ｂの発生する定電圧を比較するが、排他的論理和回路２６がコンパレータ２３の出力とレジスタ２５の出力との演算を行う。この排他的論理和回路２６の演算結果に基づき、アナログスイッチ２４Ａとアナログスイッチ２４Ｂとが相補的にオン又はオフする。つまり、レジスタ２５に保持させたデータで定電圧電源２１Ａ又は定電圧電源２１Ｂを切り替えて選択することができる。

図５は、図４の基準電圧発生回路の出力する基準電圧を示す図である。
レジスタ２５の保持データが“Ｈ”のときに、温度特性Ｔ３ａをもった定電圧電源２１Ｂの発生する定電圧が出力端子Ｏｕｔから出力され、レジスタ２５の保持データが“Ｌ”のときには、温度特性Ｔ４ａをもった定電圧電源２１Ａの発生する定電圧が出力端子Ｏｕｔから出力される。

以上のように、本実施形態２に係る駆動電圧発生回路は、上記のように構成されており、これによって、ソフトウェア的に複数の温度曲線のうちより最適なものを選択することが可能となる。
このような基準電圧発生回路を、図８の液晶駆動ドライバに、定電圧電源１の代わりに組み込むことより、広範囲の温度において、液晶のＶｏｐに適した駆動が液晶の駆動を実現できる。

［実施形態３］
図６は、本発明の実施形態３に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。
この基準電圧発生回路は、図６に示すように、定電圧電源３１Ａと、定電圧電源３１Ｂと、増幅回路３２Ａと、増幅回路３２Ｂと、ヒステリシス付加用回路３３と、コンパレータ３４と、アナログスイッチ３５Ａと、アナログスイッチ３５Ｂと、インバータ３６，３７とから構成される。

定電圧電源３１Ａおよび定電圧電源３１Ｂは、実施形態１の定電圧電源１１Ａおよび定電圧電源１１Ｂと同様のものである。
定電圧電源３１Ａの出力側に増幅回路３２Ａが接続されている。定電圧電源３１Ｂの出力側に、増幅回路３２Ｂが接続されている。
図７は、図６中の増幅回路３２Ａ，３２Ｂの構成例を示す回路図である。
増幅回路３２Ａ，３２Ｂは、同様の構成であり、オペアンプ３２ａと可変抵抗３２ｂとでそれぞれ構成されている。定電圧電源３１Ａ，３１Ｂの出力端子が、オペアンプ３２ａの正相入力端子に接続され、オペアンプ３２ａの逆相入力端子は、可変抵抗３２ｂを介してグランドに接続されている。オペアンプ３２ａの出力端子が、増幅回路３２Ａ，３２Ｂの出力端子になっている。増幅回路３２Ａおよび３２Ｂは、可変抵抗３２ｂをそれそれ備えているので、このため増幅率を任意に決めることが可能となっている。

増幅回路３２Ａの出力端子は、基準電圧発生回路の出力端子Ｏｕｔにアナログスイッチ３５Ａを介して接続されると共に、コンパレータ３４の正相入力端子（＋）に接続されている。増幅回路３２Ｂの出力端子は、基準電圧発生回路の出力端子Ｏｕｔにアナログスイッチ３５Ｂを介して接続されると共に、コンパレータ３４の逆相入力端子（−）に接続されている。

コンパレータ３４は、増幅回路３２Ａから供給された電圧と、増幅回路３２Ｂから供給された電圧とを比較するものであり、コンパレータ３４の出力端子にインバータ３６が接続され、インバータ３６の出力端子にインバータ３７が接続されている。インバータ３６の出力端子にアナログスイッチ３５Ａが接続され、インバータ３７の出力端子にアナログスイッチ３５Ｂが接続され、アナログスイッチ３５Ａ，３５Ｂが相補的にオン、オフする。

ヒステリシス付加用回路３３は、コンパレータ３４の出力信号にヒステリシスを持たせる回路であり、固定電位に一方の導通電極が接続されたＭＯＳトランジスタ３３ａと、ＭＯＳトランジスタ３３ａの他方の導通電極に一端が接続されたプルアップ抵抗３３ｂとを備えている。プルアップ抵抗３３ｂの他端は、コンパレータ３４の正相入力端子（＋）に接続されている。インバータ３６の出力端子が、ＭＯＳトランジスタ３３ａのゲートに接続されている。

本実施形態２に係る基準電圧発生回路が、実施形態１における基準駆動電圧発生回路と異なるのは、増幅回路３２Ａおよび３２Ｂを備える点である。
したがって、任意に増幅された電圧をコンパレータ３４によって比較し、その結果によってどちらの電圧を出力するかを制御することにより、より多種多様な温度特性を持つ基準電圧を得ることができる。この電圧出力はすでに増幅されているため、このまま液晶駆動電圧として使用してもよく、またさらに増幅等を行ってから液晶駆動電圧としてもよい。
このような基準電圧発生回路を、図８の液晶駆動ドライバに、定電圧電源１の代わりに組み込むことより、広範囲の温度において、液晶のＶｏｐに適した駆動が液晶の駆動を実現できる。

尚、本発明は上記実施の形態で示した例に限定されず、様々な変形および応用が可能である。
例えば、上記実施形態１，３では、２つの電圧のうちより低い電圧を選んで出力するようにした。しかし、液晶の特性によっては、より高い電圧を選んで出力するように、コンパレータ１３，３４とアナログスイッチ２４Ａ，２４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂの接続を変えてもよい。

また、上記実施形態１〜３ではヒステリシス付加用回路１２，２２，３３を用いたが、これはコンパレータ１３，２３，３４の２入力がほぼ等しいときに動作を安定にするための回路の例であり、他の回路でヒステリシスを付加するような構成にしてもよい。

本発明の実施形態１に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。 図１の基準電圧発生回路の出力する基準電圧の温度特性を示す図である。 複雑な液晶のＶｏｐの温度特性を示す図である。 本発明の実施形態２に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。 図４の基準電圧発生回路の出力する基準電圧を示す図である。 本発明の実施形態３に係る基準電圧発生回路を示す構成図である。 図６中の増幅回路３２Ａ，３２Ｂの構成例を示す回路図である。 従来の液晶駆動ドライバの駆動電圧発生部の例を示す図である。 液晶のＶｏｐの温度特性を示す図である。 従来の課題の説明図である。

符号の説明

１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ・・・定電圧電源、１３，２３，３４・・・コンパレータ、１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ・・・アナログスイッチ、２５・・・レジスタ、２６・・・排他的論理和回路、３２Ａ，３２Ｂ・・・増幅回路

Claims (5)

1. 温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
   前記複数の電圧源が発生する電圧を比較し、該比較結果に基づき該複数の電圧源の一つを選択する選択手段と、
   選択手段の選択した前記電圧源が発生する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする基準電圧発生回路。
2. 温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
   前記複数の電圧源が発生する電圧を比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果と設定されたデータとの演算に基づき前記複数の電圧源の一つを選択する選択手段と、
   選択手段の選択した前記電圧源が発生する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする基準電圧発生回路。
3. 温度特性の異なる電圧をそれぞれ発生する複数の電圧源と、
   前記各電圧源が発生する電圧をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
   前記複数の増幅回路が出力する電圧を比較し、該比較結果に基づき該複数の増幅回路の一つを選択する選択手段と、
   選択手段の選択した前記増幅回路が出力する電圧を基準電圧として出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする基準電圧発生回路。
4. 前記各増幅回路における増幅率は、可変であることを特徴とする請求項３に記載の基準電圧発生回路。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基準電圧発生回路と、
   前記基準電圧発生回路が出力する基準電圧に基づいて、液晶を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備えることを特徴とする液晶駆動ドライバ。

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