JP2009124689A

JP2009124689A - レベルシフタ、表示画面駆動回路及び映像表示系統

Info

Publication number: JP2009124689A
Application number: JP2008265865A
Authority: JP
Inventors: Fu-Yuan Hsueh; 富元薛
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-06-04
Also published as: US20090128215A1; TW200922140A

Abstract

【課題】制御信号を駆動電圧を発生させるレベルシフタを提供することを目的とする。
【解決手段】該レベルシフタは、一端が前記制御信号及び参考電圧とカップリングし、他端が前記駆動電圧及び補助電圧とカップリングする貯蔵用キャパシターと、前記制御信号及び前記参考電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの一端に提供し、前記駆動信号及び前記補助電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの他端に提供する選択スイッチ組と、を備えて成る。前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターに提供することにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号及び前記駆動電圧とカップリングする際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする。本発明は表示画面駆動回路と映像表示系統も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明はレベルシフタ、表示画面駆動回路及び映像表示系統に関し、特に電圧レベル制御に応用されるレベルシフタ、表示画面駆動回路及び映像表示系統に関する。

電力損失を避けるように、電子系統では、制御信号は一般的に低レベルの信号として伝送され、レベルシフタに高レベルの信号に変換され、後端まで伝送されロード回路を駆動する。

図６は従来のレベルシフタを示す回路図である。該レベルシフタは、PMOSトランジスタM1、M3、及びNMOSトランジスタM2、M4を含む。入力信号V_INはトランジスタM2に接続し、入力信号V_INの逆信号はトランジスタM4に接続する。NMOSトランジスタM2、M4はそれぞれPMOSトランジスタM1、M3と直列接続し、遂に直流電圧源V_DDに接続する。

入力信号V_INが低レベルになると、NMOSトランジスタM2はOFFの状態でNMOSトランジスタM4はONの状態である。ノードBの電圧レベルはV_SSになる。PMOSトランジスタM1はONの状態で、ノードAの電圧レベルはV_DDになる。PMOSトランジスタM3はOFFの状態で、駆動用トランジスタM6はONの状態である。出力電圧信号V_OUTの電圧レベルはV_SSになる。

一方、入力信号V_INが高レベルになると、NMOSトランジスタM2はONの状態でNMOSトランジスタM4はOFFの状態である。ノードAの電圧レベルはV_SSになる。PMOSトランジスタM3はONの状態で、ノードBの電圧レベルはV_DDになる。PMOSトランジスタM1はOFFの状態で、駆動用トランジスタM5はONの状態である。出力電圧信号V_OUTの電圧レベルはV_DDになる。

しかしながら、高電圧レベルの制御信号が大きな電力損失を発生させるため、ポータブル装置では一般に節電モールド又は低電力制御信号を用いたことがある。特にTFT-LCD(薄膜トランジスタ液晶表示器)を用いたポータブル装置の場合、消費電力が大きいので、その表示画面駆動回路の制御信号(Main Clock, MCK)の電圧レベルは従来の約2.5Vから約1.3Vに減らなければならない。それにしても、従来のレベルシフタの構造では、約1.3Vの制御信号は本来の高周波の操作周波数によって5Vに達する出力電圧信号を駆動することができない。

図７は従来の表示画面駆動回路を示す回路ブロック図である。該表示画面駆動回路は、二つの並列のレベルシフタ51、52と、水平同期信号(Hsync)に応用される非同期のレベルシフタ53と、リセットパルス(Reset Pulse)を発生させるロジック回路54と、を含む。該表示画面駆動回路は多数の出力電圧信号を発生させ、複数のスイッチ55により一つの出力電圧信号を選び、それを出力回路56に提供する。

該表示画面駆動回路は低電圧レベルの制御信号MCKを用い高電圧レベルの出力電圧信号を発生させることができる。しかしながら、該表示画面駆動回路は回路構造が大きく、三つのレベルシフタにより出力電圧信号を発生させるのため、小体積のポータブル装置に応用されることは適当ではない。

上記の問題を解決するために、本発明はレベルシフタ、表示画面駆動回路及び映像表示系統を提供し、低電圧レベルの制御信号を用い制御し高電圧レベルの出力電圧信号を駆動することができるに達することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し駆動電圧を発生させるレベルシフタを提供することで上記課題を快適に解決する。該レベルシフタは、一端が前記制御信号及び参考電圧とカップリングし、他端が前記駆動電圧及び補助電圧とカップリングする貯蔵用キャパシターと、前記制御信号及び前記参考電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの一端に提供し、前記駆動信号及び前記補助電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの他端に提供する選択スイッチ組と、を備えて成り、前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターに提供することにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号及び前記駆動電圧とカップリングする際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し出力電圧信号を発生させる表示画面駆動回路を提供することで上記課題を快適に解決する。該表示画面駆動回路は、前記制御信号を受信しその電圧レベルが上昇するようにするレベルシフタと、電圧レベルが上昇した前記制御信号を受信し、前記出力電圧信号を発生させる入力端を具備する駆動回路と、を備えて成り、前記レベルシフタは、貯蔵用キャパシターと、参考電圧及び補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させ、前記貯蔵用キャパシターを選択し前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続させる選択スイッチ組と、を備えて成り、前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させることにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続する際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明は、制御信号を受信し出力電圧信号を発生させる表示画面駆動回路を含む映像表示系統を提供することで上記課題を快適に解決する。前記表示画面駆動回路は、前記制御信号を受信しその電圧レベルが上昇するようにするレベルシフタと、電圧レベルが上昇した前記制御信号を受信し、前記出力電圧信号を発生させる入力端を具備する駆動回路と、を備えて成り、前記レベルシフタは、貯蔵用キャパシターと、参考電圧及び補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させ、前記貯蔵用キャパシターを選択し前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続させる選択スイッチ組と、を備えて成り、前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させることにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続する際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする。

本発明の表示画面駆動回路は、複数のスイッチと貯蔵用キャパシターとの組合によって制御信号の電圧レベルが有効に上昇するようにする。低電圧レベルを有した制御信号では、後段の駆動回路を起動させ、高電圧レベルを有した出力電圧信号を送信できる効果に達する。

本願発明のその他の利点及び特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。下記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明は表示画面駆動回路に関し、一つのレベルシフタにより低電圧レベルの入力制御信号を受信し、一つの駆動回路と伴い高電圧レベルの出力電圧信号を発生させる。

図１は本発明による実施形態１の表示画面駆動回路を示す回路図である。図１に示すように、表示画面駆動回路200はレベルシフタ10と駆動回路20とを含む。駆動回路20は、高・低電圧レベルを有する制御信号V_IN(V_IN-Ｈ、V_IN-Ｌ)を受信し、制御信号V_INの電圧レベルを上昇させ駆動電圧V_Aを発生させ、その駆動電圧V_Aを駆動回路20に提供し、駆動回路20が定格の高電圧レベルの出力電圧信号V_OUTを発生させるようにする。

レベルシフタ10は貯蔵用キャパシター11と四つのスイッチ12、13、14、15とを含む。スイッチ13、14は、同時作動のスイッチ組として、同一のスイッチ信号S_RSTを受信し、貯蔵用キャパシター11を充電する。スイッチ12、15は、同時作動のスイッチ組として、同一のスイッチ信号S_STを受信し、貯蔵用キャパシター11が駆動電圧V_Aを発生させるようにする。スイッチ13、14の操作とスイッチ12、15の操作とは相反する。即ち、スイッチ信号S_RSTとスイッチ信号S_STとは補足信号である。遂に、レベルシフタ10は異なる二つの操作モードを有する。

第１操作モードにおいて、貯蔵用キャパシター11は参考電圧源V_REF及び補助電圧源V_DD1によって充電し、貯蔵用キャパシター11の電圧レベルを予定電圧レベルに上昇させる。第２操作モードにおいて、貯蔵用キャパシター11は制御信号V_INを受信する。もう予定電圧レベルに達した貯蔵用キャパシター11は、第２操作モードにおいて制御信号V_INに予定電圧レベルを加え、遂に電圧レベルが上昇した駆動電圧V_Aを出力する。

図２Ａは本発明による、第１操作モードにおけるレベルシフタ10を示す回路図である。第１操作モードにおいて、スイッチ13、14はONの状態に、スイッチ12、15はOFFの状態になる。それで、貯蔵用キャパシター11は、一端がスイッチ13を通し参考電圧源V_REFに接続し、他端がスイッチ14を通し補助電圧源V_DD1に接続する。すると、貯蔵用キャパシター11と駆動回路20との接続は中断し、貯蔵用キャパシター11は少しも駆動電圧V_Aを出力しない。したがって、第１操作モードにおける貯蔵用キャパシター11は予定電圧レベル(V_DD1-V_REF)に保持されることができる。

図２Ｂは本発明による、第２操作モードにおけるレベルシフタ10を示す回路図である。第２操作モードにおいて、スイッチ13、14はOFFの状態に、スイッチ12、15はONの状態になる。それで、貯蔵用キャパシター11は参考電圧源V_REF及び補助電圧源V_DD1との接続は中断する。すると、貯蔵用キャパシター11は制御信号V_INを受信し、電圧レベルが上昇した駆動電圧V_Aを駆動回路20に出力する。予定電圧レベル(V_DD1-V_REF)に達しておいたので、貯蔵用キャパシター11は制御信号V_INを受信した後、電圧レベルが上昇した駆動電圧V_Aを出力する。
V_A-L=V_IN-L+(V_DD1-V_REF)
V_A-Ｈ=V_IN-Ｈ+(V_DD1-V_REF)
V_A-Lは駆動電圧V_Aの低電圧レベルで、V_A-Ｈは駆動電圧V_Aの高電圧レベルである。

図１において、駆動回路20は増幅回路として、十分な高電圧レベルを有した出力電圧信号V_OUTを発生させるものである。本発明の実施形態において、駆動回路20は双端入力電流鏡増幅器である。それに、駆動回路20は、電流鏡20と、第１駆動用トランジスタ22と、第２駆動用トランジスタ23と、偏圧用トランジスタ24と、インバーター25とを含む。駆動回路20は直流電圧源V_DD2と接続し、出力電圧信号V_OUTを発生させる。

第１駆動用トランジスタ22は電流鏡21の入力端と偏圧用トランジスタ24との間に直列に接続し、第２駆動用トランジスタ23は電流鏡21の出力端と偏圧用トランジスタ24との間に直列に接続する。第１駆動用トランジスタ22のゲートはレベルシフタ10から出力された駆動電圧V_Aによって制御され、第２駆動用トランジスタ23のゲートは基準電圧V_Bによって制御される。すると、駆動電圧V_Aに対する基準電圧V_Bの電圧レベル高低関係によって、該出力電圧信号V_OUTの出力値を制御することができる。偏圧用トランジスタ24は偏圧電圧源V_BIASを受信し、電流鏡21を流れる電流を制御し、さらに駆動回路20の作動周波数を制御する。

図３は、本発明による実施形態の信号を示す波形図である。図１、図２Ａ、及び図２Ｂとともに参照する。参考電圧源V_REFは接地源(V_SS)であり、参考電圧源V_REFの電圧レベルは0Vと示され、制御信号V_INは1.65 Vの高電圧レベル及び0Vの低電圧レベルを有したものであり、補助電圧源V_DD1の電圧レベルは1.65 Vである。したがって、駆動電圧V_Aの電圧レベルは(0V+1.65V)と(1.65V+1.65V)との間に、即ち1.65Vと3.3Vとの間になる。基準電圧V_Bは1.65Vと3.3Vとの間になる中間値電圧である。

図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照するとともに、図３に示したように、スイッチ信号S_RSTが高電圧レベル（ロジック１）になると、貯蔵用キャパシター11と駆動回路20の接続が中断するため、駆動電圧V_Aも出力電圧信号V_OUTも低電圧レベル（ロジック０）になる。スイッチ信号S_RSTが低電圧レベル（ロジック０）になると、スイッチ信号S_STは高電圧レベル（ロジック１）になるため、貯蔵用キャパシター11は制御信号V_INを受信し駆動電圧V_Aを出力し、遂に駆動回路20が出力電圧信号V_OUTを出力するようにする。

制御信号V_INが0Vの低電圧レベルになると、貯蔵用キャパシター11は1.65Vの電圧レベルを有した駆動電圧V_Aを出力する。第１駆動用トランジスタ22はOFFの状態になり、出力電圧信号V_OUTはインバーター25によって逆変換され、低電圧レベルとして出力される。一方、制御信号V_INが1.65Vの高電圧レベルになると、貯蔵用キャパシター11は3.3Vの電圧レベルを有した駆動電圧V_Aを出力する。第１駆動用トランジスタ22はONの状態になり、出力電圧信号V_OUTはインバーター25によって逆変換され、5 Vの高電圧レベルとして出力される。

本発明の表示画面駆動回路は、複数のスイッチと貯蔵用キャパシターとの組合によって制御信号の電圧レベルが有効に上昇するようにする。低電圧レベル（例えば、1.65 V）を有した制御信号では、後段の駆動回路を起動させ、5 Vの高電圧レベルを有した出力電圧信号を送信できる効果に達する。

図４は本発明による表示パネルの構成を示す図である。表示パネル400は電子装置の一部として、水平駆動回路310と、垂直駆動回路320と、表示アレイ330とを含む。水平駆動回路310はさらに該表示画面駆動回路200を含む。表示画面駆動回路200は制御信号V_INを受信し、レベルシフタ10及び駆動回路20が出力電圧信号V_OUTを発生させるようにする。垂直駆動回路320は水平駆動回路310と表示アレイ330との接続を制御し、出力電圧信号V_OUTを表示アレイ330に提供することにより、表示アレイ330の輝度を制御する。

図５は本発明による映像表示系統を示すブロック図である。映像表示系統600は、表示画面駆動回路200を有した表示パネル400と、電源500とを含む。電源500は表示パネル400と電気的に接続し電力を表示パネル400に提供する。映像表示系統600は携帯電話、デジタルカメラ、ピーディーエー、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、全地球測位システム、自動車用の表示器、飛行機用の表示器、デジタルフォトフレーム、又はポータブルDVDプレーヤーであっても好ましい。

上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明による実施形態１の表示画面駆動回路を示す回路図である。本発明による、第１操作モードにおけるレベルシフタ10を示す回路図である。本発明による、第２操作モードにおけるレベルシフタ10を示す回路図である。本発明による実施形態の信号を示す波形図である。本発明による表示パネルの構成を示す図である。本発明による映像表示系統を示すブロック図である。従来のレベルシフタを示す回路図である。従来の表示画面駆動回路を示す回路ブロック図である。

符号の説明

200 表示画面駆動回路
10 レベルシフタ
11 貯蔵用キャパシター
12、13、14、15 スイッチ
20 駆動回路
21 電流鏡
22 第１駆動用トランジスタ
23 第２駆動用トランジスタ
24 偏圧用トランジスタ
25 インバーター
310 水平駆動回路
320 垂直駆動回路
330 表示アレイ
400 表示パネル
500 電源
51、52、53 レベルシフタ
54 ロジック回路
55 スイッチ
56 出力回路
600 映像表示系統

Claims

制御信号を受信し駆動電圧を発生させるレベルシフタであり、該レベルシフタは、
一端が前記制御信号及び参考電圧とカップリングし、他端が前記駆動電圧及び補助電圧とカップリングする貯蔵用キャパシターと、
前記制御信号及び前記参考電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの一端に提供し、前記駆動信号及び前記補助電圧の一つを選択し前記貯蔵用キャパシターの他端に提供する選択スイッチ組と、を備えて成り、
前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターに提供することにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号及び前記駆動電圧とカップリングする際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とするレベルシフタ。
前記選択スイッチ組は、
前記参考電圧及び前記補助電圧を受信する前記貯蔵用キャパシターの両端を制御する第１スイッチ組と、
前記制御電圧を受信し前記駆動電圧を送信する前記貯蔵用キャパシターの両端を制御する第２スイッチ組と、を備えて成ることを特徴とする請求項１記載のレベルシフタ。
前記第１スイッチ組の操作と前記第２スイッチ組の操作とは相反することを特徴とする請求項１記載のレベルシフタ。
前記参考電圧は接地電圧であることを特徴とする請求項１記載のレベルシフタ。
制御信号を受信し出力電圧信号を発生させる表示画面駆動回路であり、該表示画面駆動回路は、
前記制御信号を受信しその電圧レベルが上昇するようにするレベルシフタと、
電圧レベルが上昇した前記制御信号を受信し、前記出力電圧信号を発生させる入力端を具備する駆動回路と、を備えて成り、
前記レベルシフタは、
貯蔵用キャパシターと、
参考電圧及び補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させ、前記貯蔵用キャパシターを選択し前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続させる選択スイッチ組と、を備えて成り、
前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させることにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続する際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする表示画面駆動回路。
前記駆動回路は、電流鏡の両端とそれぞれ接続する第１駆動用トランジスタ及び第２駆動用トランジスタを具備する双端入力電流鏡増幅器であり、
前記第１駆動用トランジスタのゲートは前記駆動電圧を受信し、前記第２駆動用トランジスタのゲートは基準電圧を受信し、前記第２駆動用トランジスタと前記電流鏡との接点は前記出力電圧信号を出力することを特徴とする請求項５記載の表示画面駆動回路。
前記第１駆動用トランジスタと前記第２駆動用トランジスタは同時に偏圧用トランジスタに接続し、前記第１駆動用トランジスタと前記第２駆動用トランジスタを流れる電流を制御することを特徴とする請求項６記載の表示画面駆動回路。
前記偏圧用トランジスタのゲートはさらに偏圧電圧源を受信し、前記第１駆動用トランジスタと前記第２駆動用トランジスタを流れる電流を制御することを特徴とする請求項７記載の表示画面駆動回路。
制御信号を受信し出力電圧信号を発生させる表示画面駆動回路を含む映像表示系統であり、該表示画面駆動回路は、
前記制御信号を受信しその電圧レベルが上昇するようにするレベルシフタと、
電圧レベルが上昇した前記制御信号を受信し、前記出力電圧信号を発生させる入力端を具備する駆動回路と、を備えて成り、
前記レベルシフタは、
貯蔵用キャパシターと、
参考電圧及び補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させ、前記貯蔵用キャパシターを選択し前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続させる選択スイッチ組と、を備えて成り、
前記選択スイッチ組が前記参考電圧及び前記補助電圧を選択し前記貯蔵用キャパシターの両端に接続させることにより、前記貯蔵用キャパシターが前記制御信号と前記駆動回路の入力端との間に接続する際に、前記貯蔵用キャパシターは前記制御信号の電圧レベルが上昇するようにすることを特徴とする映像表示系統。
前記映像表示系統は携帯電話、デジタルカメラ、ピーディーエー、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、全地球測位システム、自動車用の表示器、飛行機用の表示器、デジタルフォトフレーム、又はポータブルDVDプレーヤーであることを特徴とする請求項９記載の映像表示系統。