JP2010217302A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】出力電圧がより安定し、画面のちらつきを抑制することで、表示品質の向上を実現するスイッチングレギュレータ式電源生成回路を備える表示装置の提供。
【解決手段】スイッチングレギュレータ式直流電源生成回路を備える表示装置において、出力電圧の設定電圧に対する符号が一定のときには、スイッチング素子をONする期間は、所与の幅によって増減するよう決定され、該符号が変化するときには、該期間は、所与の幅と異なって増減するよう決定される、ことを特徴とする。
【選択図】図6

Description

本発明は、直流電源生成回路を備える表示装置に関する。特に、スイッチングレギュレータ方式の直流電源生成回路の出力電圧を安定化させることによる表示装置の表示品質向上に関する。
表示装置が有する直流主電源の電圧よりも高い電圧によって駆動される駆動回路を備える場合がある。この場合、この駆動回路に当該所定の電圧を提供する駆動用電源が必要である。駆動用電源に備えられた電源生成回路において、主電源から電圧を昇圧して当該所定の電圧が生成される。
電圧を昇圧する方式には、チャージポンプ方式に加えて、スイッチングレギュレータ方式がある。近年の表示パネルの高解像度化・高精細化にともない、駆動能力の高いスイッチングレギュレータ方式が電源生成回路に採用されることがある。スイッチングレギュレータ方式の制御モードの一つに、電圧昇圧回路に接続するスイッチング素子をONする期間を決定するパルス幅(Pulse Width)を変化させることにより、出力電圧を安定化させるPWM(Pulse Width Modulation)モードがある。ここで、パルス幅とは、スイッチング素子に送る信号が高い電圧値である期間の長さを指している。当該モードにおいては、出力電圧が設定電圧より低い(以下、「出力電圧がLである」と記す)場合は、パルス幅をより大きくすることで、スイッチング素子のON期間が長くなり、出力電圧を高くすることが出来る。一方、出力電圧が設定電圧より高い(以下、「出力電圧がHである」と記す)場合は、パルス幅をより小さくすることで、スイッチング素子のON期間が短くなり、出力電圧を低くすることが出来る。これらを繰り返すことにより、出力電圧を設定電圧近傍で安定化させることが出来る。
従来技術に係る表示装置に備えられる電源生成回路を、図3に示す。当該電源生成回路の全体の構成は、本発明に係る表示装置に備えられる電源生成回路と共通するところが多い。よって、当該構成の詳細な説明は、本発明の実施形態の説明において行う。ここでは、電源生成回路の構成の概略について、簡単に説明を行う。
図3に示す通り、当該電源生成回路には、電圧昇圧回路1が備えられており、表示装置の主電源11の電圧を昇圧している。その電圧昇圧回路1を駆動するスイッチング素子2が接続されている。スイッチング素子2には、ON期間信号生成部3が接続されており、ON期間の間、スイッチング素子2をONする信号であるON期間信号23を、ON期間信号生成部3がスイッチング素子2に出力している。
また、電圧昇圧回路1の出力電圧Voutには、出力電圧検出部4が接続されている。出力電圧検出部4は、一定周期(以下、サイクルと記す)ごとに、出力電力VoutがHであるかLであるかを検出する。出力電圧検出部4は、出力電力VoutがHであるとき高い電圧値の電圧(以下、Hの電圧と記す)を、出力電力VoutがLであるとき低い電圧値の電圧(以下、Lの電圧と記す)を、検出符号21として、ON期間決定部5へ出力している。
ON期間決定部5において、検出符号21に基づいて、ON期間の長さ、すなわち、パルス幅を決定し、ON期間情報22として、前記のON期間信号生成部3へ出力している。ここで、ON期間情報22は、スイッチング素子をONする期間(ON期間)の長さを、クロック信号PCLKの周期を単位として表した値である。
ON期間信号生成部3では、このON期間情報22に基づいて、ON期間信号23を生成し、スイッチング素子2へ出力している。
前記ON期間決定部5において、各サイクルにおける最初の瞬間(以下、始期と記す)における検出符号21に基づいて、当該サイクルの次のサイクルの期間におけるON期間の長さ、すなわち、パルス幅を決定している。ON期間の長さは、表示装置が表示に用いるクロック信号PCLKに基づいて設定されることになるため、当該期間の長さは、クロック信号PCLKの周期の整数倍で、決定されている。ここで、クロック信号PCLKとは、例えば、ドットクロック信号などである。以下、当該期間の長さは、クロック信号PCLKの周期を単位に表記することとする。
図4は、前記ON期間決定部5の構成を示す概略図である。出力電圧検出部4より入力された検出符号21に基づいて、期間増減素子31は、現ON期間情報24である入力信号の値に所与の幅を加減し、次ON期間情報25の値として出力する。ここで、所与の幅を、1と設定するとする。この場合、検出符号21がLの電圧のとき、期間増減素子31は、入力信号の値に1加えて出力する。検出符号21がHの電圧のとき、期間増減素子31は、入力信号の値から1減じて出力する。
次ON期間情報25は、情報出力部32のD端子に入力される。ここで、情報出力部32とは、クロックの立ち上がりに応じて、そのときに入力されるD端子の情報を、次のクロックの立ち上がりまで、Q端子から出力し続ける。情報出力部32のクロックには、各サイクルの始期に立ちあがるサイクル信号CLKが入力される。よって、情報出力部32は、次のサイクルの始期に、次ON期間情報25の値を、ON期間情報22の値として、ON期間信号生成部3へ出力する。
ON期間信号生成部3は、入力されたON期間情報22に基づいて、ON期間信号23を生成して、スイッチング素子2へ出力する。以上により、出力電圧Voutの制御をおこなっている。
図13は、従来技術に係る電源生成回路によって制御される出力電圧Voutと、検出符号21と、ON期間情報22の時間的変化を表す図である。図13において、図中上から順に、(a)出力電圧Vout、(b)検出符号21、(c)ON期間情報22を示している。横軸方向は、時間である。各サイクルは、図中縦方向に伸びる複数の点線によってそれぞれ区切られた期間であり、各サイクルのうち、特定のサイクルについて、C、C、C、など、符号で示している。
前述の通り、出力電圧検出部4は、サイクル毎に、出力電圧VoutがHであるかLであるかを示す検出符号21を出力している。出力電圧Voutが、図13(a)のように変化する場合、それに応じて、検出符号21は、図13(b)のように変化する。すなわち、出力電圧VoutがLからHへ(HからLへ)変化したとき、次のサイクルの始期で、検出符号21は、LからHへ(HからLへ)変化する。
前述の通り、ON期間決定部5は、あるサイクルにおける検出符号21に基づいて、該サイクルのON期間情報22の値に、1を加減して、次のサイクルのON期間情報22の値としている。すなわち、あるサイクルにおける検出符号21がHの電圧であれば、該サイクルのON期間情報22の値から1減じた値が、次のサイクルのON期間情報22の値となり、あるサイクルにおける検出符号21がLの電圧であれば、該サイクルのON期間情報22の値に1加えた値が、次のサイクルのON期間情報22の値となる。
検出符号21が、図13(b)のように変化する場合、それに応じて、ON期間情報22は、図13(c)のように変化する。たとえば、サイクルCにおいてON期間情報22の値は、43である。そして、サイクルCにおいて、検出符号21はLの電圧であるので、次のサイクルCにおけるON期間情報22の値は、サイクルCのON期間情報22の値である43に、1を加えた値である44となる。同様に、サイクルCの検出符号21はLの電圧であるので、次のサイクルCにおけるON期間情報22の値は、44に1を加えた値である45となる。
しかし、サイクルCの検出符号21はHの電圧に変化しているので、次のサイクルCにおいて、ON期間情報22の値は、サイクルCにおけるON期間情報22の値である45から1を減じた値である44となる。同様に、サイクルCの検出符号21はHの電圧であるので、次のサイクルCにおいて、ON期間情報22の値は、44から1を減じた値である43となる。
連続する2サイクルにおいて、検出符号21がLからHへ(HからLへ)変化する場合を考える。当該2サイクルのうち、後のサイクルにおけるON期間情報22の値は設定電圧を作り出すためには、過度に大きい(小さい)値となっていると考えられる。すなわち、設定電圧を出力するのに最適なON期間の長さとの間に、1(すなわち、クロック信号PCLKの周期)よりも十分に大きな差が生じていると考えられる。
それにもかかわらず、前記のON期間決定部5は、あるサイクルにおいて、当該サイクルにおける検出符号21に基づいて、当該サイクルの次のサイクルのON期間の長さに1を加減するのみである。よって、検出符号21がLからHへ(HからLへ)変化する場合においても、後のサイクルにおいて、当該後のサイクルの次のサイクルにおけるON期間の長さは、当該後のサイクルにおけるON期間の長さを1減少(増加)したものに過ぎない。よって、当該後のサイクルの次のサイクルにおいても、ON期間の長さは、最適なON期間の長さと比べて、当該後のサイクルと同様に、なお大きな差が生じたままである。
このため、これに続くサイクル毎に、パルス幅を1ずつ減少(増加)していくことになるが、検出符号21がHからLへ(LからHへ)次に初めて変化するまでの期間は長くならざるを得なくなる。すなわち、出力電圧Voutが一度LからHへ(HからLへ)変化してから、次に、HからLへ(LからHへ)変化するまでの期間は長くなる。この期間が長くなると、その期間のうち、出力電圧が上昇(下降)し続ける期間も長くなるため、出力電圧と設定電圧の差の最大値、すなわち、出力電圧の設定電圧に対する揺らぎの最大値は大きいものとなる。この揺らぎによって、画素電極に印加する階調電圧が影響を受けるので、画面のちらつきを引き起こす問題となっている。
たとえば、図13に示す場合にあっては、連続する2サイクルであるCとCにおいて、検出符号21はLからHへ変化している。サイクルCにおけるON期間情報22の値は、45と、設定電圧を作り出すためには、過度に大きい値であると考えられる。よって、サイクルCのON期間情報22の値は、サイクルCのON期間情報22の値である45に1を減じた値である44となるが、この値も十分に大きい値であると考えられる。この場合、サイクルC以降も、しばらくの間は、サイクル毎に、ON期間情報22の値は1ずつ減少していく。しかし、サイクルCのON期間情報22の値が過度に大きい値であるので、その後もしばらくの間は、出力電圧Voutは上昇を続けることとなり、揺らぎの最大値は大きな値となるという問題が生じている。
そこで、本発明は、上記の課題を鑑みて、出力電圧をより安定化させ、出力電源の設定電圧に対する揺らぎを抑制し、画面のちらつきを抑制することで、表示品質の向上を実現する電源生成回路を備える表示装置を提供することを目的とする。
(1)本発明に係る表示装置は、電圧昇圧回路と、前記電圧昇圧回路を駆動するスイッチング素子と、ON期間の間、前記スイッチング素子をONする信号を、前記スイッチング素子に出力するON期間信号生成手段と、所定の周期ごとに、前記電圧昇圧回路の出力電圧の所定の設定電圧に対する符号を検出する出力電圧検出手段と、前記所定の周期ごとに、前記符号に基づいて、後の周期のON期間の長さを決定するON期間決定手段と、を備える、スイッチングレギュレータ式直流電源生成回路を備える表示装置であって、前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期において前記符号が同じになるタイミングに応じて、前記ON期間の長さが所与の幅によって単調に増減するよう前記後の周期のON期間を決定するとともに、連続する2つの周期において前記符号が異なるタイミングに応じて、前記ON期間の長さが所与の幅と異なって増減するよう前記ON期間を決定する、ことを特徴とする。
(2)上記(1)に記載の表示装置であって、前記ON期間決定手段は、ON期間の情報を記憶する記憶部を備え、前記記憶部は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、少なくとも1つのON期間の情報を記憶し、前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、前記記憶部が記憶したON期間に基づいて、前記ON期間を決定してもよい。
(3)上記(2)に記載の表示装置であって、前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、該タイミングに対応するON期間と、前記記憶部が記憶したON期間の平均値をとることにより、前記ON期間の長さを決定してもよい。
本発明により、出力電圧をより安定し、出力電源の設定電圧に対する揺らぎを抑制し、画面のちらつきを抑制することで、表示品質の向上を実現する電源生成回路を備える表示装置を提供できる。
本発明の実施形態の一例を表す表示装置の全体を示す模式図である。 本発明の実施形態の一例を示す表示装置の一部であるTFT基板の回路等価図である。 従来技術の一例及び本発明の実施形態の一例を示す電源生成回路の構成を示す概略図である。 従来技術に係るON期間決定部の構成を示す概略図である。 アナログコンパレータの出力、及び、検出符号、変化点信号の時間的変化を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示すON期間決定部の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示すON期間信号生成部の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示す修正ON期間信号生成部の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示す副電圧昇圧回路の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示す副電圧昇圧回路の(a)充電時、及び、(b)放電時における電流の流れを示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示すクロック停止検出部の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態の一例を示す信号論理和部の構成を示す概略図である。 従来技術に係るON期間決定部のON期間決定手段を示す図である。 本発明の実施形態の一例を示すON期間決定部のON期間決定手段を示す図である。 本発明の実施形態の他の一例を示す表示装置の一部であるTFT基板の回路等価図である。
本発明の実施形態に係る表示装置は、たとえば、IPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示装置であって、図1の模式図に示すように、走査信号線105、映像信号線107、画素電極110、コモン電極111、及び、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor: 以下、TFTと記す)109などが配置されたTFT基板102と、当該TFT基板102に対向し、カラーフィルタが設けられたフィルタ基板101と、当該両基板に挟まれた領域に封入された液晶材料と、TFT基板102のフィルタ基板101の反対側に接して位置するバックライト103と、を含んで構成されている。
図2は、上記の液晶表示装置のTFT基板102の等価回路を示す概略図である。図2において、TFT基板102には、ゲート駆動回路104に接続された多数の走査信号線105が、互いに等間隔をおいて図中横方向に延びている。また、データ駆動回路106に接続された多数の映像信号線107が互いに等間隔をおいて図中縦方向に延びている。そして、これら走査信号線105及び映像信号線107により碁盤状に並ぶ画素領域がそれぞれ区画されている。また、各走査信号線105と平行にコモン信号線108が図中横方向に延びている。
走査信号線105及び映像信号線107により区画される各画素領域の隅には、TFT109が形成されており、映像信号線107と画素電極110に接続されている。また、TFT109のゲート電極は、走査信号線105と接続されている。各画素領域には、画素電極110に対向してコモン電極111が形成されている。
以上の回路構成において、各画素回路のコモン電極111にコモン信号線108を介して基準電圧が印加される。また、走査信号線105によりTFT109のゲート電極にゲート電圧を選択的に印加することにより、TFT109を流れる電流が制御される。ゲート電極に選択的にゲート電圧が印加されたTFT109を通じて、映像信号線107に供給された映像信号の電圧が選択的に、画素電極110に印加される。これにより、画素電極110とコモン電極111との間に電位差が生じ、液晶分子の配向などを制御し、それにより、バックライト103からの光を遮蔽の度合を制御し、画像を表示することとなる。
本実施形態に係る電源生成回路は、例えば、データ駆動回路106に所定の電圧を提供する駆動用電源112に用いられる。当該所定の電圧とは、表示装置が備える主電源11の電圧よりも高い電圧である。それゆえ、当該電源生成回路が、主電源11の電圧を当該所定の電圧に昇圧し、当該所定の電圧を維持して出力している。
当該電源生成回路の構成図を図3に示している。当該電源生成回路の構成は、前述した従来技術に係る電源生成回路と構成において、基本的な構成は共通している。従来技術に係る電源生成回路との主たる相違点は、ON期間決定部5の構成である。
[電圧昇圧回路1]
表示装置に備えられた主電源11からの電圧を昇圧する電圧昇圧回路1がある。当該電圧昇圧回路1にはスイッチング素子2が接続されている。スイッチング素子2がONされている間、主電源11から流れる電流により、コイル13には電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子2がOFFされた後、その蓄積された電磁エネルギーにより、ツェナーダイオード14を介して、コンデンサー15に電流が流れ、コンデンサー15はさらに充電される。よって、コンデンサー15の極板間の電位差が大きくなり、昇圧した電圧を出力電圧Voutとして出力する。
[スイッチング素子2]
スイッチング素子2は、ON期間信号生成手段であるON期間信号生成部3によって生成されたON期間信号23によって、制御される。ここで、ON期間信号23とは、スイッチング素子2をONする信号であり、スイッチング素子2をONする期間であるON期間の長さとは、前述のパルス幅を指している。すなわち、スイッチング素子2をOFFする期間は、Lの電圧であり、スイッチング素子2をONする期間は、Hの電圧である。Hの電圧である期間の長さが、パルス幅である。
[出力電圧検出部4]
出力電圧検出手段である出力電圧検出部4は、電圧昇圧回路1の出力電圧Voutに接続されている。出力電圧検出部4は、各サイクルの始期に、設定電圧Vrefと比較して、出力電圧Voutが高いか低いかを検出する。出力電圧検出部4は、出力電圧VoutがHである場合には、検出符号21としてHの電圧を、逆に、出力電圧VoutがLである場合には、検出符号21としてLの電圧を、出力する。
出力電圧検出部4には、アナログコンパレータ12が備えられており、入力端子のプラス端子には設定電圧Vrefが基準電圧として、また、入力端子のマイナス端子には、電圧昇圧回路1の出力電圧Voutが、接続されている。アナログコンパレータ12の出力端子では、出力電圧Voutが設定電圧Vrefと比較して、高いか低いかにより、HかLの電圧を、コンパレータ出力Vcompとして出力し、その後、コンパレータ出力Vcompがバッファ16により増強されて、Dフリップフロップ17のD端子に入力される。
サイクル信号CLKは、各サイクルの始期に、立ちあがる信号なので、この時刻におけるアナログコンパレータ12のコンパレータ出力Vcompの情報に基づいて、当該サイクルにおける検出符号21として、H若しくはLの電圧が、出力される。
図5は、コンパレータ出力Vcompと、検出符号21と、後述する変化点信号27との、時間変化を示す図である。図中上から順に、(a)コンパレータ出力Vcomp、(b)検出符号21、(c)変化点信号27が、図5に示されており、横軸方向は時間である。各サイクルは、図中縦方向に伸びる複数の点線によってそれぞれ区切られた期間であり、各サイクルの始期の時刻を、それぞれ、t、t、t、など、符号で示してある。
図5において、コンパレータ出力Vcompは、時刻tとtの間に、LからHへ変化している。出力電圧検出部4に備えられたDフリップフロップ17は、各サイクルの始期毎にコンパレータ出力Vcompを出力するので、図5において、コンパレータVcompがHの電圧として初めて検出されるのは、時刻tである。よって、時刻tに、検出符号21は、LからHへ変化する。
その後、コンパレータ出力Vcompは、時刻tとtの間に、HからLへ変化している。それまでの間は、コンパレータ出力VcompはHを維持している。よって、各サイクルの始期(図中、時刻tからt)において、出力電圧検出部4は、コンパレータ出力VcompがHであることを順に出力するので、出力電圧検出部4は、この期間中、検出符号21としてHの電圧を出力し続ける。
そして、時刻tにおいて、コンパレータ出力VcompがHからLへ変化して初めて、出力電圧検出部4は、コンパレータ出力VcompがLであることを出力する。よって、時刻tに、検出符号21は、HからLへ変化する。その後については、しばらくの間、VcompがLを維持するため、出力電圧検出部4は、検出符号21としてLを出力し続ける。なお、変化点信号27については、後述する。
[ON期間決定部5]
ON期間決定手段であるON期間決定部5は、出力電圧検出部4に接続されており、ON期間決定部5には、検出符号21及びサイクル信号CLKが入力される。ON期間決定部5は、検出符号21に基づいて、スイッチング素子2をONする期間を決定し、その期間を決定づけるON期間情報22を出力する。ここで、ON期間情報22は、前述の通り、スイッチング素子2をONする期間(ON期間)の長さを、クロック信号PCLKの周期を単位として表した値である。
図6は、本実施形態に係るON期間決定部5の構成を示す概略図である。当該ON期間決定部5は、従来技術に係るON期間決定部5と異なる構成をしている。当該ON期間決定部5には、セレクタ43が備えられており、後述する変化点信号27に基づいて、符号一定時と符号変化時において、異なるON期間の決定手段が、当該セレクタ43により選択される。
ここで、変化点信号27について説明する。変化点信号27とは、出力電圧検出部4から出力される検出符号21に基づいて、ON期間決定部5に備えられた変化点信号生成部41において生成される信号である。変化点信号生成部41は、あるサイクルの始期において、検出符号21がLからHへ、若しくは、HからLへ、変化した場合、そのサイクルの期間中、Hの電圧を、変化点信号27として出力する。また、それ以外の期間においては、変化点信号生成部41は、Lの電圧を、変化点信号27として出力する。
前述の通り、図5に、(b)検出符号21と(c)変化点信号27の時期的変化が示されている。時刻tにおいて、検出符号21は、LからHへ変化している。よって、時刻tを始期とするサイクル、すなわち、時刻tとtの間の期間中は、変化点信号27は、Hの電圧となっている。同様に、時刻tにおいて、検出符号21は、HからLへ変化している。よって、時刻tを始期とするサイクル、すなわち、時刻tとtの間の期間中は、同様に、変化点信号27は、Hの電圧となっている。すなわち、LからHへの変化及びHからLへの変化のうち、あるサイクルの始期にいずれの変化をしても、そのサイクルの期間は、Hの電圧を出力している。そして、それ以外のサイクルにおいて、すなわち、検出符号21がL(H)で維持されている場合において、変化点信号27は、Lの電圧となっている。
この変化点信号27は、セレクタ43に入力されるとともに、記憶部45のクロックにも入力される。セレクタ43は、この変化点信号27により、符号一定時と符号変化時かどうかを検出し、それに応じてON期間を決定するよう選択する。
ここで、符号一定時とは、連続する2サイクルにおいて、検出符号21がともにH(L)であるときの、後のサイクルをいう。同様に、符号変化時とは、連続する2サイクルにおいて、検出符号21がHからLへ(LからHへ)変化したときの、後のサイクルをいう。また、符号一定時とは、変化点信号27がLの電圧であるサイクル、符号変化時とは、変化点信号27がHの電圧であるサイクルと言ってもよい。
前述の通り、従来技術に係るON期間決定部5は、あるサイクルが符号一定時であっても、符号変化時であっても、検出符号21に基づいて、該サイクルのON期間に、所与の幅を加減することにより、次のサイクルのON期間を決定している。
本実施形態に係るON期間決定部5は、符号一定時にあっては、これと同様の手段でON期間を決定している。出力電圧検出部4が出力した検出符号21が、期間増減素子31へ入力される。期間増減素子31は、前述の通り、検出符号21に基づいて、入力信号の値に所与の幅を加減し、出力している。ここで、あるサイクルにおいて、ON期間情報22である現ON期間情報24が期間増減素子31の入力信号である。よって、期間増減素子31の出力信号は、検出符号21に基づいて、現ON期間情報24の値に1を加減した次ON期間情報25である。ここでは、上述の従来技術の場合と同様に、所与の幅を、1単位と設定している。期間増減素子31が出力する次ON期間情報25は、セレクタ43に入力される。
本実施形態に係るON期間決定部5は、上述した符号一定時のためのON期間を決定する手段に加えて、符号変化時のために、別途のON期間を決定する手段を備えており、それは記憶部45及び平均値生成部42によって構成されている。ここで、記憶部45は、符号変化時に応じたON期間情報を記憶する記録部である。
記憶部45のクロックには、上述の変化点信号27が入力されるが、記憶部45は、情報出力部32とは異なり、クロック信号の立ち下がり時に、その時に入力されるD端子の情報を、次のクロックの立ち下がりまで、Q端子から出力し続ける。
すなわち、変化点信号27が立ち下がるときとは、符号変化時であるサイクルが終了する時刻(以下、終期と記す)である。よって、記憶部45は、符号変化時における現ON期間情報24を、符号変化時の終期に、Q端子から出力する。この信号を、前変化時ON期間情報26と記す。
平均値生成部42には、現ON期間情報24と前変化時ON期間情報26が入力される。平均値生成部42は、この2つの入力信号の平均値を、平均ON期間情報28として、セレクタ43へ出力している。
セレクタ43は、符号一定時、すなわち、変化点信号27がLの電圧である時、次ON期間情報25を選択して、情報出力部44のD端子へ出力する。また、符号変化時、すなわち、変化点信号27がHの電圧である時、平均ON期間情報28を選択して、情報出力部44のD端子へ出力する。
情報出力部44は、情報出力部32と同様に、クロックの立ち上がりに応じて、そのときに入力されるD端子の情報を、次のクロックの立ち上がりまで、Q端子から出力し続ける。情報出力部44のクロックには、各サイクルの始期に立ちあがるサイクル信号CLKが入力される。よって、情報出力部44は、次のサイクルの始期に、セレクタ43からの出力信号を、ON期間情報22として、ON期間信号生成部3へ出力する。
以上により、本実施形態に係るON期間決定部5は、符号一定時には、従来技術に係るON期間決定部5と同様に、検出符号21に基づいて、該符号一定時のON期間情報22の値に、1単位加減して、次のサイクルの始期に、次のサイクルのON期間情報22として出力する。
本実施形態に係るON期間決定部5は、符号変化時には、従来技術に係るON期間決定部5とは異なり、符号変化時に応じたON期間情報と、前の符号変化時に応じたON期間情報との平均値を、出力している。
[ON期間信号生成部3]
ON期間信号生成部3は、ON期間決定部5に接続されており、ON期間信号生成部3には、ON期間情報22及び前述のクロック信号PCLKが入力される。ON期間信号生成部3は、これら入力信号に基づいて、ON期間信号23を生成し、スイッチング素子2へ出力する。
図7は、ON期間信号生成部3の構成を示す概略図である。クロック信号PCLKは、周期カウンタ33と、Dフリップフロップ35のクロックに入力される。
前記各サイクルは、クロック信号PCLKの周期を所定数の整数倍したもので定義される。周期カウンタ33は、当該所定数でリセットされるカウンタであり、クロック信号PCLKの周期毎に、各サイクルの始期より、1、2、3、と順にカウントして、そのカウンタ値29を、大小検出セレクタ34へ出力する。また、ON期間決定部5が出力したON期間情報22は、大小検出セレクタ34へ入力される。
大小検出セレクタ34では、2つの入力信号であるカウンタ値29とON期間情報22の大小関係を検出する。大小検出セレクタ34は、ON期間情報22の値がカウンタ値29より大きい若しくは等しい場合は、Hの電圧を、ON期間情報22がカウンタ値より小さい場合は、Lの電圧を、Dフリップフロップ35のD端子へ出力する。
Dフリップフロップ35においては、クロック信号PCLKの立ち上がり時毎に、大小検出セレクタ34の出力信号を、Q端子より出力する。これにより、クロック信号PCLKの周期に、ON期間情報22の値を乗じた期間中、Hの電圧を出力する信号、すなわち、ON期間信号23が生成される。ここで、前述の通り、ON期間信号23のうちHの電圧の期間が、パルス幅である。
このようにして、ON期間信号生成部3において、ON期間信号23が生成され、スイッチング素子2へ出力される。
以上が、本実施形態に係る電源生成回路の構成である。本実施形態に係るON期間決定部5は、符号一定時には、符号一定時における検出符号21に基づいて、符号一定時のON期間に、所与の幅を増減させて、次のサイクルのON期間を決定している。これに対して、符号変化時には、ON期間決定部5は、前の符号変化時の次のサイクルのON期間を記憶部45に記憶しているので、該ON期間と、現符号変化時のON期間との平均値を、次のサイクルのON期間として決定する。符号変化時に決定するこのON期間は、従来技術に係るON期間決定部5が決定するON期間と比較して、より最適値に近いものである。
これにより、本実施形態に係る表示装置は、次の符号変化時までの期間が従来技術に係る表示装置と比較して短くなり、本実施形態に係る駆動電源において、出力電圧と設定電圧の差の最大値、すなわち、出力電圧の設定電圧に対する揺らぎの最大値は、従来技術に係る駆動電源より小さくなる。これにより、表示装置に備えられた画素電極に印加する階調電圧がより安定することとなり、画面のちらつきを抑制することが出来る。これにより、表示品質の向上を実現することとなる。
図14は、本実施形態に係る電源生成回路によって制御される出力電圧Voutと、検出符号21と、ON期間情報22、変化点信号27、前変化時ON期間情報26、平均ON期間情報28、次ON期間情報25、サイクル信号CLKの時間的変化を表す図である。従来技術に係る電源生成回路について示した図13と同様に、図中上から順に(a)出力電圧Vout、(b)検出符号21、(c)ON期間情報22を、さらに、(d)変化点信号27、(e)前変化時ON期間情報26、(f)平均ON期間情報28、(g)次ON期間情報25、(h)サイクル信号CLKを、示している。横軸方向は、時間である。各サイクルは、図中縦方向に伸びる複数の点線によってそれぞれ区切られた期間であり、各サイクルのうち、特定のサイクルについて、C、C、C、など、符号で示している。
前述の通り、ON期間決定部5は、あるサイクルが符号一定時であるとき、該サイクルの検出符号21に基づいて、該サイクルのON期間情報22の値に1を加減したものを、次のサイクルのON期間情報22の値としている。例えば、図14で示す通り、サイクルC及びCにおける検出符号21は、前のサイクルの検出符号21と同じLの電圧であるので、サイクルC及びCは符号一定時である。サイクルCにおけるON期間情報22の値は31であり、検出符号21はLの電圧である。よって、サイクルCにおいて、次ON期間情報25の値は、ON期間情報22の値である31に、1を加えた値である32となる。また、変化点信号27はLの電圧であるので、セレクタ43は、この値を、情報出力部44へ出力する。よって、情報出力部44は、次のサイクルであるCにおけるON期間情報22の値として、サイクルCにおけるON期間情報22の値である31に、1を加えた値である32を出力することとなる。同様に、サイクルCにおける検出符号21はLの電圧であるので、サイクルCにおけるON期間情報22の値は33と、1増加している。
サイクルCにおける検出符号21はLの電圧であるのに対して、次のサイクルであるCにおける検出符号21はHの電圧と異なっている。すなわち、サイクルCは、符号変化時である。前述の通り、符号変化時であるサイクルCにおけるON期間の決定手段は、符号一定時の決定手段とは異なっている。サイクルCにおいて、記憶部45は、前変化時ON期間情報26として、前の符号変化時の次のサイクルであるCのON期間情報22の値である25を、平均値生成部42へ出力している。よって、平均値生成部42は、サイクルCのON期間情報22の値である25と、サイクルCにおける現ON期間情報24の値である33との、平均値である29を、平均ON期間情報28として出力する。
変化点信号27は、符号変化時であるサイクルCにおいては、Hの電圧となっているので、セレクタ43は、平均ON期間情報28の値である29を、情報出力部44へ出力する。よって、情報出力部44は、サイクルCにおけるON期間情報22の値として、29を出力することとなる。
その後、また、サイクルC以降しばらくの間は、符号一定時に戻るため、サイクルC、CにおけるON期間情報22の値は、28、27と、1ずつ減少していく。
なお、上記の実施例においては、符号一定時において、クロック信号PCLKの周期を単位にして、ON期間決定部5がON期間の長さの増減する所与の幅を、1とした。しかし、PCLKの周期と、ON期間信号23の典型的な長さとの関係で、所与の幅を1とは異なる値に設定してもよい。さらに、ON期間の長さを、クロック信号PCLKの周期を単位としたが、同様に、別の期間を単位にして設定してもよい。
さらに、本実施例に係るON期間決定部5は、記憶部45に、当該符号変化時より以前の符号変化時の次のサイクルのON期間を記憶している。しかし、記憶部が記憶すべきON期間の情報は、符号変化時に応じたON期間の情報であればよい。例えば、符号変化時の前のサイクルのON期間を記憶してもよいし、符号変化時前後の複数のサイクルの組み合わせであってもよいし、それらの平均値などであってもよい。
さらに、本実施例に係るON期間決定部5は、当該符号変化時に、記憶部に記憶したON期間と、その符号変化時のON期間に基づいて、当該符号変化時の次のサイクルのON期間を決定している。しかし、ON期間決定部5が、平均値をとるなど、所与の幅を増減する以外の手段でON期間を決定するのは、当該符号変化時に基づいていれば、当該符号変化時に限定されることはなく、当該符号変化時の次のサイクルでも、さらに、その次のサイクルでも、また、当該符号変化時を含む連続するサイクルのうち、1つの若しくは組み合わせのサイクルであってもよい。さらに、記憶部に記憶されたON期間の情報は、次の符号変化時に応じて記憶されていてもいいし、さらにその後まで、記憶されていてもよい。
さらに、本実施例に係るON期間決定部5は、符号変化時において、記憶部に記憶されたON期間の情報と、当該符号変化時におけるON期間の情報の平均値をとり、その情報を、次のサイクルのON期間の情報として決定している。しかし、このON期間の決定手段は、符号一定時におけるON期間の決定手段と比較して、より最適値に近いON期間の決定方法であれば、平均値をとるという方法以外であってもよい。例えば、記憶部に記憶したON期間と、その符号変化時のON期間の平均値に、さらに、その符号変化時の検出符号に基づいて、所与の幅を増減させてもよいし、記憶部に記憶したON期間のみに基づいてON期間を決定してもよい。
さらに、本実施例に係るON期間決定部5は、記憶部に、以前のサイクルにおけるON期間の情報を1つのみ記憶している。しかし、記憶部に記憶されるON期間の情報は1つに限定されることなく、複数のON期間の情報であってもよい。その場合、例えば、ON期間決定部5が記憶した複数のON期間の情報と、符号変化時のON期間とのすべてについて若しくは選択的に一部について平均値をとることにより、次のサイクルのON期間を決定してもよい。
[異常終了時不具合防止回路]
クロック信号PCLKが異常停止をした場合、当該電源生成回路に備えられたON期間信号生成部3は、出力するON期間信号23として、その異常停止時の電圧を、異常停止後も、スイッチング素子2に出力することとなる。
従来技術に係る電源生成回路においても、本実施形態に係る電源生成回路においても、ON期間信号23は、クロック信号PCLKに基づいて生成されている。それゆえ、いずれの場合であっても、クロック信号PCLKが異常停止した時に、ON期間信号23がHの電圧のままで維持される場合があり得る。この場合、スイッチング素子2がその後継続してONされてしまうため、主電源11よりスイッチング素子2へ大電流が流れることになり、電源生成回路に大きな損傷を与え得る。
よって、この課題を解決するべく、従来技術に係るON期間信号生成部3若しくは本発明に係るON期間信号生成部3と並列に、クロック異常停止時に生じる不具合を防止する異常終了時不具合防止回路51を設ける。異常終了時不具合防止回路51は、副電圧昇圧回路52とクロック停止検出部53が直列に接続されて構成されている。ON期間信号生成部3の出力である修正前ON期間信号54と、異常終了時不具合防止回路51の出力であるクロック停止検出信号55との、論理和信号を、信号論理和部56が生成し、ON期間信号23として出力する。ここで、論理和とは、入力された2つの信号が、ともにHの電圧の場合のみ、Hの電圧を出力し、それ以外の場合においては、Lの電圧を出力する。
これら構成を、修正ON期間信号生成部6として、図8に記す。修正ON期間信号生成部6は、ON期間信号生成部3に異常終了時不具合防止回路51を並列に設けて、信号論理和部56が、それら出力の論理和をとって、ON期間信号23として出力している。当該電源生成回路全体の構成は、図3に示した構成のうち、ON期間信号生成部3を、修正ON期間信号生成部6に置き換えたものである。
副電圧昇圧回路52は、クロック信号PCLKの信号に基づいて、主電源11の電圧を昇圧して副出力電圧57を出力する電圧昇圧回路である。副電圧昇圧回路52には、クロック停止検出部53が接続されている。クロック信号PCLKが正常に駆動している間は、副電圧昇圧回路52から順次供給される電圧により、クロック停止検出部53は、Hの電圧をクロック停止検出信号55として、出力する。
クロック正常駆動時には、クロック停止検出信号55は常にHの電圧であるため、ON期間信号生成部3が出力する修正前ON期間信号54がHの電圧のときは、信号論理和部56は、Hの電圧を出力し、修正前ON期間信号54がLの電圧のときは、信号論理和部56は、Lの電圧を出力する。すなわち、クロック正常駆動時には、ON期間信号生成部3が出力する修正前ON期間信号54を、信号論理和部56は、そのまま、ON期間信号23として出力する。
また、クロック信号PCLKが異常停止した場合、副電圧昇圧回路52から供給されていた電圧の供給が停止するため、クロック停止検出部53に備えられた電気抵抗62によって、クロック停止検出信号55は、所定の時間経過後には、Lの電圧に低下してしまう。
これにより、クロック信号PCLKが異常停止したときに、修正前ON期間信号54がLの電圧である場合には、信号論理和部56は、Lの電圧を出力し、修正前ON期間信号54がHの電圧である場合であっても、信号論理和部56は、所定の時間経過後には、Lの電圧を出力する。すなわち、クロック信号PCLKが異常停止した場合、修正前ON期間信号54が、Hの電圧若しくはLの電圧のいずれであっても、遅くとも所定の時間経過後には、信号論理和部56は、Lの電圧を、ON期間信号23として出力する。これにより、クロック信号PCLKが異常停止してから、遅くとも所定の時間期間後には、スイッチング素子2はOFFされることとなり、装置に備えられた主電源11からスイッチング素子2へ大電流が流れるのを防止することが出来る。
以下、各構成の詳細について、説明する。
図9は、副電圧昇圧回路52の構成を示す概略図である。副電圧昇圧回路52は、たとえば、公知のチャージポンプ式の電圧昇圧回路である。チャージポンプ式電圧昇圧回路とは、回路に備えられた4つのスイッチング素子を制御することで、回路に備えられたポンプ用コンデンサーCpumpに充電し、その電荷を、出力用コンデンサーCoutへ放電することを、繰り返し行うことにより、昇圧された電圧を出力する回路である。
入力されるクロック信号PCLKに基づいて、スイッチ制御部61が、図9中に示すスイッチング素子SW1とSW2及びスイッチング素子SW3とSW4を、交互にONする。ここで、スイッチング素子とは、電界効果トランジスタ(FET)などのトランジスタであり、該トランジスタのゲート電圧に、Hの電圧を印加することで、スイッチング素子はONされ、ゲート電圧にLの電圧を印加することで、スイッチング素子はOFFされる。
スイッチング素子SW1とSW2がONされて、スイッチング素子SW3とSW4がOFFされるとき、主電源11よりポンプ用コンデンサーCpumpに電流が流れ、ポンプ用コンデンサーCpumpは充電される。この場合の電流の流れを、図10(a)に示す。図10は、図9で示した構成から、スイッチング素子がOFFされることにより、電流の流れに寄与していない部分を除いたものである。図10(a)は、スイッチング素子SW3とSW4がOFFされているため、それにより、電流の流れに寄与していない部分は表示していない。また、電流の流れを、図中矢印で示してある。ポンプ用コンデンサーCpumpの充電が完了した後、ポンプ用コンデンサーCpumpの負極は接地されているため、ポンプ用コンデンサーCpumpの正極の電位は、主電源11の電位と同じになっている。
次に、スイッチ制御部61は、スイッチング素子SW1とSW2をOFFし、スイッチング素子SW3とSW4をONする。このとき、ポンプ用コンデンサーCpumpより出力用コンデンサーCoutへ、電流が流れ、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は、主電源11の電位よりも高くなる。
同様に、この場合の電流の流れを、図10(b)に示す。図10(b)は、スイッチング素子SW1とSW2がOFFされているため、同様に、それにより、電流の流れに寄与していない部分は表示していない。また、同様に、電流の流れを、図中矢印で示してある。
充電されたポンプ用コンデンサーCpumpから、スイッチング素子SW1とSW2をOFFした後に、SW4をONすると、ポンプ用コンデンサーCpumpの負極が、主電源11に接続される。これにより、ポンプ用コンデンサーCpumpの正極の電位は、主電源11の電位よりも高くなる。そして、SW3をONすることで、高電位となったポンプ用コンデンサーCpumpの正極から、出力用コンデンサーCoutへ電流が流れ、ポンプ用コンデンサーCpumpは放電され、出力用コンデンサーCoutは充電される。
このスイッチング素子の状態が保たれたならば、後述するクロック停止検出部53に備えられた電気抵抗62により、出力用コンデンサーCoutは放電されるので、時間とともに、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は低下していく。
しかしながら、スイッチ制御部61が、スイッチング素子SW1とSW2、スイッチング素子SW3とSW4を、交互に繰り返してONすることにより、ポンプ用コンデンサーCpumpは充電と放電を繰り返す。これにより、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は、一定の電位以上に保たれることとなり、副出力電圧57も、同様に、一定の電位以上に保たれることとなる。
副電圧昇圧回路52の出力には、クロック停止検出部53が接続されている。図11は、クロック停止検出部53の構成を示す概略図である。図11に示す通り、クロック停止検出部53は、スイッチング素子を備えた複数の電気抵抗62と、記憶部63を備える停止検出制御部64とで、構成されている。記憶部63には、複数の電気抵抗62それぞれについて、電気抵抗の抵抗値と出力用コンデンサーCoutの容量の時定数に基づく停止判断時間が設定されている。停止検出制御部64は、クロック信号PCLKの周期など所定の条件のもと、接続すべき電気抵抗62をスイッチング素子によって選択して接続する。
前述の通り、出力用コンデンサーCoutは、この電気抵抗62により、放電されるので、新たな電荷の供給がない場合は、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は低下するため、クロック停止検出部の出力信号であるクロック停止検出信号55は、同様に低下してしまう。
しかしながら、クロック信号PCLKが正常に駆動している場合は、出力用コンデンサーCoutには、順次、ポンプ用コンデンサーCpumpより電荷が供給されるため、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は一定の電圧以上に保たれる。この場合、停止検出制御部64は、クロック信号PCLKは正常に駆動していると判断し、Hの電圧を、クロック停止検出信号55として、信号論理和部56へ出力する。
これに対して、クロック信号PCLKが異常停止した場合、前述の通り、出力用コンデンサーCoutへの電荷供給は停止する。この場合、前述の通り、時間とともに、電気抵抗62により、出力用コンデンサーCoutの正極の電位は低下する。
停止検出制御部64は、出力用コンデンサーCoutの正極の電位と、所定の電位とを比較している。そして、出力用コンデンサーCoutの正極の電位が、該所定の電位よりも低くなる状態が、記憶部に設定された該電気抵抗62に対応する停止判断時間以上継続した場合、停止検出制御部64は、クロック信号PCLKが異常停止したものと判断し、Lの電圧を、クロック停止検出信号55として、信号論理和部56へ出力する。
前述の通り、ON期間信号生成部3の出力と、異常終了時不具合防止回路51の出力に、信号論理和部56が接続している。図12は、信号論理和部56の構成を示す概略図である。図12に示す通り、信号論理和部56に備えた論理和ゲート65は、ON期間信号生成部3の出力である修正前ON期間信号54と、異常終了時不具合防止回路51の出力であるクロック停止検出信号55との、論理和をとる。すなわち、修正前ON期間信号54とクロック停止検出信号55がともにHの電圧の場合のみ、Hの電圧を出力し、それ以外の場合は、Lの電圧を出力する。
なお、本実施例においては、論理和ゲート65の出力に、公知のパワーオフ端子66を接続し、より安定的にH及びLの電圧を出力している。すなわち、論理和ゲート65の出力がHの電圧である場合、ON期間信号23は、パワーオフ端子設定電圧Vccの値を持つHの電圧となる。また、論理和ゲート65の出力がLの電圧である場合、ON期間信号23は、接地され、Lの電圧となり、スイッチング素子2を含む内部回路の動作は停止することとなる。
以上の構成により、クロック信号PCLKが正常に駆動している時には、ON期間信号生成部3が出力する信号を、ON期間信号23として、スイッチング素子2へ出力し、クロック信号PCLKが異常停止をする時には、遅くとも所定の時間経過後までに、ON期間信号23をLの電圧に下げることで、主電源11よりスイッチング素子2へ大電流が流れることを防止することが出来る。これにより、クロック信号PCLKが異常停止しても、装置に大きな損傷を与えることなく、装置の使用年数を長くすることが出来る。
なお、本発明の実施形態に係る表示装置において、上記では、図2に示す通り、IPS方式の液晶表示装置について説明しているが、本発明に係る表示装置は、VA(Vertically Aligned)方式やTN(Twisted Nematic)方式等、その他の駆動方式の液晶表示装置であってもよいし、有機EL表示装置など、他の表示装置であってもよい。図13は、VA方式及びTN方式の液晶表示装置に備えられるTFT基板102の等価回路を示す図である。VA方式及びTN方式の場合には、コモン電極111がTFT基板102と対向するフィルタ基板101に設けられている。
1 電圧昇圧回路、2 スイッチング素子、3 ON期間信号生成部、4 出力電圧検出部、5 ON期間決定部、11 主電源、12 アナログコンパレータ、21 検出符号、22 ON期間情報、23 ON期間信号、24 現ON期間情報、25 次ON期間情報、26 前変化時ON期間情報、27 変化点信号、28 平均ON期間情報、29 カウンタ値、31 期間増減素子、32 情報出力部、33 周期カウンタ、34 大小検出セレクタ、41 変化点信号生成部、42 平均値生成部、43 セレクタ、44 情報出力部、45 記憶部、51 異常終了時不具合防止回路、52 副電圧昇圧回路、53 クロック停止検出部、54 修正前ON期間信号、55 クロック停止検出信号、56 信号論理和部、57 副出力電圧、61 スイッチ制御部、62 電気抵抗、63 記憶部、64 停止検出制御部、65 論理和ゲート、66 パワーオフ端子、101 フィルタ基板、102 TFT基板、103 バックライト、104 ゲート駆動回路、105 走査信号線、106 データ駆動回路、107 映像信号線、108 コモン信号線、109 TFT、110 画素電極、111 コモン電極、CLK サイクル信号、Cout 出力用コンデンサー、Cpump ポンプ用コンデンサー、PCLK クロック信号、SW1,SW2,SW3,SW4 スイッチング素子、Vcc パワーオフ端子設定電圧、Vcomp コンパレータ出力、Vout 出力電圧、Vref 設定電圧。

Claims (3)

  1. 電圧昇圧回路と、
    前記電圧昇圧回路を駆動するスイッチング素子と、
    ON期間の間、前記スイッチング素子をONする信号を、前記スイッチング素子に出力するON期間信号生成手段と、
    所定の周期ごとに、前記電圧昇圧回路の出力電圧の所定の設定電圧に対する符号を検出する出力電圧検出手段と、
    前記所定の周期ごとに、前記符号に基づいて、後の周期のON期間の長さを決定するON期間決定手段と、
    を備える、スイッチングレギュレータ式直流電源生成回路を備える表示装置であって、
    前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期において前記符号が同じになるタイミングに応じて、前記ON期間の長さが所与の幅によって単調に増減するよう前記後の周期のON期間を決定するとともに、
    連続する2つの周期において前記符号が異なるタイミングに応じて、前記ON期間の長さが所与の幅と異なって増減するよう前記ON期間を決定する、
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記ON期間決定手段は、ON期間の情報を記憶する記憶部を備え、
    前記記憶部は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、少なくとも1つのON期間の情報を記憶し、
    前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、前記記憶部が記憶したON期間に基づいて、前記ON期間を決定する、
    ことを特徴とする表示装置。
  3. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記ON期間決定手段は、連続する2つの周期期間において前記符号が異なるタイミングに応じて、該タイミングに対応するON期間と、前記記憶部が記憶したON期間の平均値をとることにより、前記ON期間の長さを決定する、
    ことを特徴とする表示装置。

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