JP2007334276A

JP2007334276A - グレイスケール電圧源のための出力バッファー

Info

Publication number: JP2007334276A
Application number: JP2006216732A
Authority: JP
Inventors: Yih-Jen Hsu; 益禎許
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2007-12-27
Also published as: US20070290969A1

Abstract

【目的】パネルディスプレイ上の負荷よる過渡変化を減少させ、イメージ表示品質を改善するグレイスケール電圧源のための出力バッファーを提供する。
【解決手段】グレイスケール電圧源は、デジタル信号を対応するグレイスケール電圧に変換する基準電圧を提供する。出力バッファーは、差動アンプ、電源アンプおよび帰還ネットワークを含むものである。差動アンプの正極性の入力端子は、グレイスケール電圧源に連結される。差動アンプの負極性の入力端子は、帰還ネットワークの第２端子に連結される。差動アンプの出力端子は、電源アンプの入力端子に連結される。電源アンプの出力端子は帰還ネットワークの第１端子に連結される。電源アンプの出力端子は、バッファーされたグレイスケール電圧源から基準電圧として提供する電圧を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、出力バッファーに関し、特に、液晶ディスプレイのようなフラットパネルディスプレイに適したグレイスケール電圧源のための出力バッファーに関する。

薄膜トランジスター液晶ディスプレイ（TFT-LCD）の分野では、DC/DC回路のグレイスケール電圧源は、通常、直接連結してグレイスケール電圧を提供するように設計される。そこでは、グレイスケール電圧源は、デジタルデータを対応したグレイスケール電圧に変換するための基準電圧を提供する。画素は、ドット変換のような駆動方法により駆動されなければならないから、連続するフレーム間のグレイスケール電圧源から出力される電圧においてディスプレイパネル上の負荷による過渡変化が存在する。

一般に、連続するフレーム間のブランキング時間は、グレイスケール電圧源から出力される電圧を安定状態に戻すことに利用されなければならない。しかしながら、連続するフレーム間のブランキング時間がグレイスケール電圧源から出力される電圧を安定状態に戻すことに十分に長くない場合、電圧の過渡変化は前後のフレームになんらかの悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、表示されるフレームの輝度が不均一になる可能性がある。

図１は、連続するフレーム間でグレイスケール電圧源から出力される電圧を示す波形グラフである。そこでは、横座標スケールは100μs/DIVであり、縦座標スケールは200mV/DIVである。図１に示すように、水平同期信号Ｈ_synは、ブランキング時間Ｔ_blankの前にインパルス列を有する。インパルス列は複数のインパルスを含むものである。インパルスの１つは、ある特定の走査線が使用可能となっていることを表す。データ線を介して、特定の走査線に対応するデータのグレイスケール電圧が届けられる。その結果、１つのインパルス列は、１つのフレームが表示されていることを表す。

液晶ディスプレイデバイスは、8bitデータドライバーおよび4Vの液晶駆動電圧（即ち、基準電圧）を有し、全部で256（＝２^８）のグレイスケールがあるため、各グレイスケールは約15mVの差がある。図１に示すよう荷、画素の駆動方法は、グレイスケール電圧源ＶＤＤＡから出力される電圧において過渡変化（即ち、破線円部分１０３）を引き起こしている。短いブランキング時間Ｔ_blank（または過渡変化が安定状態に戻るときに必要とされる長い時間）のために、過渡変化が前のフレームの最後の幾つかのデータ線（即ち、破線円部分１０１）に対応したデータのグレイスケール電圧に影響を及ぼす可能性がある。場合によっては、次のフレームの最初の幾つかのデータ線（即ち、破線円部分１０２）でさえも影響を及ぼされる。

上記に基づき、本発明は、液晶ディスプレイのようなフラットパネルディスプレイに適したグレイスケール電圧源のための出力バッファーを提供することを少なくとも１つの目的とする。出力バッファーは、連続するフレーム間のグレイスケール電圧から出力される電圧のディスプレイパネル上の負荷による過渡変化を減少させ、イメージ表示品質を改善する。

本発明は、液晶ディスプレイのようなフラットパネルディスプレイに適したグレイスケール電圧源のための出力バッファーを提供する。グレイスケール電圧源は、グレイスケール電圧に対応したデジタルデータを変換するために基準電圧を提供する。出力バッファーは、差動アンプ、電源アンプおよび帰還ネットワークを含むものである。差動アンプの正極性の入力端子は、グレイスケール電圧源に連結される。差動アンプの負極性の入力端子は、帰還ネットワークの第２端子に連結される。差動アンプの出力端子は、電源アンプの入力端子に連結される。電源アンプの出力端子は、帰還ネットワークの第１端子に連結され、バッファーされたグレイスケール電圧源から基準電圧として提供する電圧を出力する。１つの実施形態では、差動アンプがオペアンプであり、電源アンプがクラスＢアンプまたはクラスＢプッシュプルアンプであり、帰還ネットワークが導電線またはレジスター電源アンプの出力端子と差動アンプの負極性入力アンプとの間で並列に連結されたレジスターおよびキャパシターである。

１つの実施形態では、クラスＢのプッシュプルアンプが第１型トランジスターおよび第２型トランジスターを含む。第１型トランジスターの第１端子は第１電圧源に連結され、第１型トランジスターの第２端子は、第２型トランジスターの第１端子およびクラスＢプッシュプルアンプの出力端子に連結される。第１型トランジスターの制御端子は、第２型トランジスターの制御端子およびクラスＢプッシュプルアンプの入力端子に連結される。第２型トランジスターの第２端子は、第２電圧源に連結される。第１型トランジスターは、NPNバイポーラ接合トランジスター（bipolar junction transistor；BJT）であることができ、第２型トランジスターは、PNPBJTであることができる。二者択一的に、第１型トランジスターは、N型モス電界効果トランジスター（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor； MOSFET）であることができ、第２型トランジスターは、P型モス電界効果トランジスターであることができる。

（作用）
本発明中、負帰還（negative feedback）は、ディスプレイパネル上の負荷による連続するフレーム間のグレイスケール電圧源から出力される電圧の過渡変化を減少させることに用いられる。その結果、全体的にイメージの表示品質が改善される。

差動アンプ、電源アンプおよび帰還ネットワークが負帰還構造を構成し、ディスプレイパネル上の負荷による連続するフレーム間のグレイスケール電圧源から出力される電圧の過渡変化を減少する。その結果、イメージ表示品質が改善される。

以下の説明を簡単化するため、差動アンプ（differential amplifier）が、例えば、オペアンプ（operational amplifier）であり、電源アンプ（power amplifier）が、例えば、クラスＢプッシュプルアンプ（class-B push-pull amplifier）（または略称「プッシュプルアンプ」）であり、帰還ネットワークが、例えば、並列に連結されたレジスターとキャパシターであるとする。更に、第１型トランジスターおよび第２型トランジスターが、例えば、それぞれNPNバイポーラ接合トランジスターおよびPNPバイポーラ接合トランジスターであるとする。

図２は、本発明の実施形態にかかるグレイスケール電圧源のための出力バッファーのコンポーネントを示す回路ブロック図である。図２に示したように、出力バッファー２００は、オペアンプ２１０、プッシュプルアンプ２２０および帰還ネットワーク２３０を含むものである。オペアンプ２１０の正極性の入力端子I1Pは、グレイスケール電圧源ＶＤＤＡに連結される。オペアンプ２１０の負極性の入力端子I1Mは、帰還ネットワーク２３０の第２端子Ｎ２に連結される。オペアンプ２１０の出力端子Ｏ１は、プッシュプルアンプ２２０の入力端子Ｉ２に連結される。ここで、グレイスケール電圧源ＶＤＤＡは、デジタルデータを対応するグレイスケール電圧に変換する過程でフラットパネルディスプレイ（液晶ディスプレイ等）に基準電圧を提供する。更に、プッシュプルアンプ２２０の出力端子Ｏ２は、帰還ネットワーク２３０の第１端子Ｎ１に連結される。プッシュプルアンプ２２０は、基準電圧として提供するバッファーされたグレイスケール電圧源ＶＤＤＡ（即ち、グレイスケール電圧源ＶＤＤＡは、出力バッファー２００によりバッファーされる）から出力される電圧Ｖ_outも出力する。

プッシュプルアンプ２２０は、NPNトランジスターＱ１とPNPトランジスターＱ２とを含むものである。NPNトランジスターＱ１の第１端子（即ち、コレクター）は、第１電圧源ＶＤＤに連結される。NPNトランジスターの第２端子（即ち、エミッター）は、PNPトランジスターの第１端子（即ち、エミッター）およびプッシュプルアンプ２２０の出力端子Ｏ２に連結される。NPNトランジスターＱ１の制御端子（即ち、ベース）は、PNPトランジスターＱ２の制御端子（即ち、ベース）およびプッシュプルアンプ２２０の入力端子Ｉ２に連結される。ＰＮＰトランジスターＱ２の第２端子（即ち、コレクター）は、第２電圧源ＧＮＤに連結される。帰還ネットワーク２３０は、レジスター（resistor）ＲとキャパシターＣとを第１端子Ｎ１と第２端子Ｎ２との間で並列に連結したものを含むものである。

図３は、図２に示される出力バッファー２００なしのグレイスケール電圧源から出力される電圧と図２に示される出力バッファー２００を有するグレイスケール電圧源から出力される電圧とを示すシュミレーショングラフである。そのグラフは、最初の幾つかの走査線、中間の幾つかの走査線およびフレームの最後の幾つかの走査線を目標とするシミュレーションであり、結果として、３つのサンプルを含むものである。図３に示すように、シミュレーション結果を得るために使用されるパラメーターは、以下を含むものである：約9.2Vのグレイスケール電圧源ＶＤＤＡの電圧、約4Vの基準電圧Ｖout、約60Hzの垂直同期信号の周波数、約64Khzの水平同期信号の周波数および約200μFの出力負荷。約4Vの基準電圧Ｖoutは、第1電圧源ＶＤＤおよび第２電圧源ＧＮＤを適当に調整することにより得られる。

更に、フレーム内でグレイスケール電圧が示す黒色およびグレイスケール電圧が示す白色は1.4ユニット毎に異なり、基準電圧Ｖoutは4Vである。このように、図３の垂直座標の各ユニットは、3Vの電圧を示すものである。出力バッファーなしのグレイスケール電圧源に対し、第１サンプルと第２サンプルとの間の電圧の違い及び第２サンプルと第３サンプルとの間の電圧の違いは約0.04ユニット（即ち、120mV）である。対照してみると、バッファーありのグレイスケール電圧源に対して、第１サンプルと第２サンプルとの間の電圧の違い及び第２サンプルと第３サンプルとの間の電圧の違いは、約0.018ユニット（即ち、50mV）である。図３のグラフからグレイスケール電圧源から出力される電圧は、出力バッファーが設けられた時に、より円滑で安定していることが明らかである。この結果、画素の駆動方式によるグレイスケール電圧源から出力される電圧の過渡変化が有効に改善される。

以上のごとく、この発明を最良の実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

連続するフレームの間でグレイスケール電圧源から出力される電圧を示す波形グラフである。本発明の実施形態にかかるグレイスケール電圧源のための出力バッファーの構成要素を示す回路ブロック図である。図２に示される出力バッファーなしのグレイスケール電圧源から出力される電圧と図２に示される出力バッファーを有するグレイスケール電圧源から出力される電圧とを示すシュミレーショングラフである。

符号の説明

１０１,１０２,１０３破線円部分
２００出力バッファー
２１０オペアンプ
２２０プッシュプルアンプ
２３０帰還ネットワーク
Ｉ１Ｐ正入力端子
Ｉ１Ｍ負入力端子
Ｉ２入力端子
Ｎ１第１電極
Ｎ２第２電極
Ｏ１,Ｏ２出力端子
Ｑ１ＮＰＮトランジスター
Ｑ２ＰＮＰトランジスター
ＶＤＤＡグレイスケール電圧源

Claims

フラットパネルディスプレイのグレイスケール電圧のための出力バッファーであり、前記グレイスケール電圧源がデジタルデータを対応するグレイスケール電圧に変換するための基準電圧を提供するものであって、前記出力バッファーが：
前記グレイスケール電圧源、負極性の入力端子および出力端子に連結された正極性の入力端子を有する差動アンプと；
前記差動アンプの出力端子に連結される入力端子およびバッファーされたグレイスケール電圧源から出力される電圧を基準電圧として提供する出力端子を有する電源アンプと；
前記電源アンプの前記出力端子に連結される第１端子および前記差動アンプの負極性の入力端子に連結される第２端子を有する帰還ネットワークと
を含むものである出力バッファー。
前記電源アンプは、クラスＢアンプまたはクラスＢプッシュプルアンプであり、前記クラスＢプッシュプルアンプは：
第1電圧源に連結される第1端子、前記クラスＢプッシュプルアンプの前記出力端子に連結される第２端子および前記クラスＢプッシュプルアンプの前記入力端子に連結される制御端子を有する第１型トランジスターと；
前記第1型トランジスターの第２端子と連結される第１端子、第２電圧源に連結される第２端子およびクラスＢプッシュプルアンプの入力端子に連結される制御端子を有する第２型トランジスターと
を含むものである請求項１記載の出力バッファー。
前記帰還ネットワークは、導電線である請求項１記載の出力バッファー。
前記帰還ネットワークは、前記電源アンプの前記出力端子と前記差動アンプの前記入力端子との間で並列に連結されたレジスターおよびキャパシターを含むものである請求項１記載の出力バッファー。