JP2011027877A - 信号線駆動回路及び液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】チャージシェア動作終了後のアンプ出力の変動を抑制することができる信号線駆動回路を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る信号線駆動回路は、奇数アンプAMP11の出力端子と偶数アンプAMP12の出力端子との間に設けられたチャージシェアスイッチSW11と、奇数アンプAMP11の出力ノードSK11と奇数出力端子SKOUT11との間に設けられた出力スイッチSW14と、出力スイッチSW14と奇数出力端子SKOUT11との間の点と、奇数アンプAMP11の非反転入力端子との間に設けられたチャージシェアスイッチSW12と、奇数アンプAMP11の入力端子に接続された入力スイッチSW16とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、信号線駆動回路及び液晶表示装置に関し、特に、チャージシェア動作を行う信号線駆動回路及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
近年、テレビやパソコン用ディスプレイに使用される液晶表示装置の大画面化・高精細化が進んでおり、より多数の差動増幅回路等が搭載されるようになってきている。それに伴い信号線駆動回路には、より大きな負荷を、より高速に、消費電力を抑えたままで、駆動する能力が必要となってきている。
また、チップの増大を招来しないように、信号線駆動回路には出来る限り回路面積の小さな回路で構成されることが求められている。さらに、負荷駆動時のピーク電源電流を抑えて、電源ノイズ対策や低EMI(Electro Magnetic Interference)対策をすることも必要になってきている。
特許文献1には、液晶ディスプレイ用信号線駆動回路が開示されている。特許文献1の図7を参考にして、特許文献1に記載の信号線駆動回路について説明する。特許文献1の図7には、この信号線駆動回路の要部の回路構成例が示されている。
この信号線駆動回路では、各チャンネルの駆動部をパラレルに独立させている。各チャンネルの出力アンプ22は、正極性の電圧範囲と負極性の電圧範囲とで交互に動作する。特許文献1の図7の構成例では、隣り合う一対のチャンネル間に開閉スイッチ30が接続されている。
特許文献1に記載の技術を説明するため、特許文献1の図7の出力アンプ周辺の構成を図5に示す。また、特許文献1の隣り合う信号線Xj,Xj+1の波形に相当する波形を図6に示す。
図5に示すように、奇数アンプAMP41の出力ノードSK41は、出力スイッチSW44を介して、奇数出力端子SKOUT41に接続され、表示パネル負荷F41を駆動する。偶数アンプAMP42の出力ノードSG41は、出力スイッチSW45を介して、偶数出力端子SGOUT41に接続され、表示パネル負荷F42を駆動する。
両アンプ出力端子(SKOUT41、SGOUT41)間には、チャージシェアスイッチSW41が接続されている。この信号線駆動回路を用いて、液晶パネルをドット反転駆動するときの動作について説明する。1水平期間が終わった後のチャージシェア動作時には、チャージシェアスイッチSW41がオンし、出力スイッチSW44、SW45がオフする。これと同時に奇数アンプAMP41、偶数アンプアンプAMP42の入力は、次の水平期間の設定電圧に切り換えられる。
チャージシェア中に、奇数アンプAMP41、偶数アンプアンプAMP42の出力は設定電位方向に変化していく。負荷のチャージシェア終了後に、チャージシェアスイッチSW41をオフとし、出力スイッチSW44、SW45をオンとすると、一時的に奇数アンプAMP41、偶数アンプアンプAMP42のそれぞれの出力電圧≠負荷電圧となる。
この出力電圧と負荷電圧との差は、図6では、チャージシェア動作期間での出力ノードSK41の到達電圧と出力端子SKOUT41の到達電圧との差、また、出力ノードSG41の到達電圧と出力端子SGOUT41の到達電圧との差として現れている。特に、近年のソース出力アンプのスルーレートは速くなってきており、チャージシェア動作期間での到達電圧の差が顕著に現れるようになってきている。
アンプ出力は負荷電圧に引っ張られ、一瞬、降下又は上昇した後、再び各アンプの設定電圧に戻ろうと動作し、大きい回路電流(GND電流)が流れてしまう。これは、図6では、出力ノードSK41、SG41の端子波形、及び、アンプGND電流波形の変動として現れている。
特開平11−095729号公報
特許文献1に記載の信号線駆動回路では、チャージシェア動作終了後、アンプ出力が変動し、大きい回路電流が流れるという問題がある。
本発明の一態様に係る信号線駆動回路は、第1アンプ及び第2アンプと、前記第1アンプの出力端子と前記第2アンプの出力端子との間に設けられた第1チャージシェアスイッチと、前記第1アンプの出力ノードと前記第1アンプの出力端子との間に設けられた第1出力スイッチと、前記第1出力スイッチと前記第1アンプの出力端子との間の点と、前記第1アンプの入力端子との間に設けられた第2チャージシェアスイッチと、前記第1アンプの入力端子に接続された第1入力スイッチとを備えるものである。
チャージシェア動作時には、第1チャージシェアスイッチ及び第2チャージシェアスイッチをオンとし、これと同時に、第1出力スイッチ及び第1入力スイッチをオフする。これにより、チャージシェア動作終了後に、第1アンプの出力電圧を負荷電圧と等しくすることができる。これにより、チャージシェア動作終了後のアンプの出力の変動を抑制することができ、チャージシェア動作直後に流れる回路電流のピークを小さくすることができる。
本発明によれば、チャージシェア動作終了後のアンプ出力の変動を抑制することができる信号線駆動回路及びこれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
実施の形態1に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。 図1に示す信号線駆動回路の動作波形を示す図である。 実施の形態2に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。 実施の形態3に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。 特許文献1に記載の信号線駆動回路を説明する図である。 特許文献1に記載の信号線駆動回路の動作波形を説明する図である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る信号線駆動回路は、奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12、チャージシェアスイッチSW11、SW12、SW13、出力スイッチSW14、SW15、入力スイッチSW16、SW17を備えている。
本実施の形態において、図5と異なる点は、チャージシェアスイッチSW12、SW13、入力スイッチSW16、SW17を有している点である。なお、チャージシェア用共通線も通常は存在するが、図1に示す回路図においては省略する。
奇数アンプAMP11の非反転入力端子には、入力スイッチSW16が接続されている。奇数アンプAMP11の出力ノードSK11は、出力スイッチSW14を介して、奇数出力端子SKOUT11に接続されている。奇数出力端子SKOUT11は、液晶パネルの容量性負荷である負荷F11に接続されている。
偶数アンプAMP12の非反転入力端子には、入力スイッチSW17が接続されている。偶数アンプAMP12の出力ノードSG11は、出力スイッチSW15を介して、偶数出力端子SGOUT11に接続されている。偶数出力端子SGOUT11は、液晶パネルの容量性負荷である負荷F12に接続されている。
両アンプ出力端子(SKOUT11、SGOUT11)間には、チャージシェアスイッチSW11が接続されている。チャージシェアスイッチSW11がオンすることにより、各負荷F11、F12の電位が均一化される。この負荷F11、F12の電位の均一化をチャージシェアという。
チャージシェアとは、ある水平期間において液晶パネルの負荷が接続された液晶パネルの信号線に貯まった電荷を利用して、信号線の電位を次の水平期間の設定電位にする前に、あらかじめ信号線に電圧を印加する予備充電を行うものである。このように、チャージシェアを行うことで、より早い時期に所望の設定電位にまで到達させることができ、省電力化を実現することができる。
奇数アンプAMP11の非反転入力端子と、奇数出力端子SKOUT11との間には、チャージシェアスイッチSW12が設けられている。チャージシェアスイッチSW12は、出力スイッチSW14と奇数出力端子SKOUT11との間の中点と、入力スイッチSW16と奇数アンプAMP11の非反転有力端子との間の中点との間に設けられている。
偶数アンプAMP12の非反転入力端子と、偶数出力端子SGOUT11との間には、チャージシェアスイッチSW13が設けられている。チャージシェアスイッチSW13は、出力スイッチSW15と奇数出力端子SGOUT11との間の中点と、入力スイッチSW17と偶数アンプAMP12の非反転有力端子との間の中点との間に設けられている。
チャージシェアスイッチSW12、SW13は、チャージシェア中の負荷F11、F12側のチャージシェア電位を奇数アンプAMP11、AMP12の非反転入力にそれぞれ伝達(帰還)する。
ここで、図2を参照して、この信号線駆動回路を用いて液晶パネルをドット反転駆動するときの動作について説明する。図2は、図1に示す信号線駆動回路の動作波形を示す図である。図2のSK11は図1の出力ノードSK11の端子波形を示しており、SG11は図1の出力ノードSG11の端子波形を示している。また、SKOUT11は図1の奇数出力端子SKOUT11の端子波形を示しており、SGOUT11は図1の偶数出力端子SGOUT11の端子波形を示している。
図2に示すように、パルス信号であるストロブ信号STBの立ち上がりから、次のストロブ信号STBの立ち上がりまでの期間が1水平期間である。1つのストロブ信号STBの立ち上がりから立ち下がりまでの期間がチャージシェア動作期間である。すなわち、1水平期間の初めに、即ち、水平期間の切り替わりの直後にチャージシェア動作期間が設けられている。
チャージシェア動作時には、チャージシェアスイッチSW11がオンするとともに、チャージシェアスイッチSW12、SW13がオンする。これと同時に、出力スイッチSW14、SW15及び入力スイッチSW16、SW17がオフする。これにより、負荷F11、F12側のチャージを奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の非反転有力端子に帰還させることができる。
このように動作させることにより、チャージシェア動作中に負荷F11、F12のチャージシェア電位を奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の入力に伝達することができる。すなわち、図2に示すSK11、SG11、SKOUT11、SGOUT11の電位が略等しくなる。
チャージシェア動作期間終了後、ストロブ信号STBの立ち下がりに応じて、チャージシェアスイッチSW11、SW12、SW13がオフすると同時に、出力スイッチSW14、出力スイッチSW15及び入力スイッチSW16、SW17がオンする。これらのスイッチが切り替わった瞬間には、奇数アンプAMP11・偶数アンプAMP12の出力電圧=負荷電圧となる。
入力スイッチSW16、SW17がオンとなることにより、奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の入力は前段に設けられた図示しないDAコンバータに接続される。その後、奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12出力は設定電圧へ向けてスムーズに遷移していく。
従来は、チャージシェア中に、奇数アンプAMP41、偶数アンプアンプAMP42の入力が次の設定電圧に切り換えられていたため、チャージシェア終了後に、一時的に奇数アンプAMP41、偶数アンプアンプAMP42のそれぞれの出力電圧≠負荷電圧となっていた。
しかしながら、本発明によれば、チャージシェア動作終了後に、奇数アンプAMP11・偶数アンプAMP12の出力電圧を負荷電圧と等しくすることができる。これにより、チャージシェア動作終了後の奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の出力の変動を抑制することができ、チャージシェア動作直後に流れる回路電流(GND電流)のピークを小さくすることができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置について、図3を参照して説明する。図3は、本実施の形態に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。図3において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図3に示すように、本実施の形態において図1に示す実施の形態1と異なる点は、電圧モニター回路CIR31が設けられている点である。正側DAコンバータDA31は、反転駆動時の正側の階調電圧を生成する。負側DAコンバータDA32は、反転駆動時の負側の階調電圧を生成する。
入力切替スイッチSWIN31は、出力反転時に図示しない極性切替信号に応じて、正側DAコンバータDA31と負側DAコンバータDA32の出力を入力スイッチSW16、SW17の左側のノードのいずれかに接続する。
具体的には、入力切替スイッチSWIN31は、正側DAコンバータDA31を入力スイッチSW16に接続し、負側DAコンバータDA32と入力スイッチSW17に接続する状態と、正側DAコンバータDA31を入力スイッチSW17に接続し、負側DAコンバータDA32入力スイッチSW16に接続する状態とを切り換える。
電圧モニター回路CIR31は、コンパレータCOM31、COM32、リファレンス電源VR31、VR32を備えている。コンパレータCOM31の非反転入力端子にはリファレンス電源VR31が接続され、反転入力端子には負側DAコンバータDA32の出力DA32OUTが入力されている。コンパレータCOM31は、出力DA32OUTをリファレンス電源VR31と比較し、比較結果を出力する。
コンパレータCOM32の非反転入力端子には正側DAコンバータDA31の出力DA31OUTが入力され、反転入力端子にはリファレンス電源VR32が接続されている。コンパレータCOM32は、出力DA31OUTをリファレンス電源VR32と比較し、比較結果を出力する。
電圧モニター回路CIR31は、コンパレータCOM31、COM32の比較結果に応じて、チャージシェアスイッチSW12、SW13、入力スイッチSW16、SW17を制御する。例えば、ドット反転時の振幅が所定の値よりも大きい場合、すなわち、正側DAコンバータDA31からの出力DA31OUTと負側DAコンバータDA32からの出力DA32OUTとのいずれも所定の基準電圧よりも大きい場合には、電圧モニター回路CIR31はH信号を出力する。
この場合、チャージシェア動作時には、電圧モニター回路CIR31からのH信号に応じて、チャージシェアスイッチSW12、SW13がオンとなり、入力スイッチSW16、SW17がオフとなる。これにより、チャージシェア電圧を奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の非反転入力端子に帰還させることができる。これにより、チャージシェア動作直後に流れる回路電流(GND電流)のピークを小さくすることができる。
一方、ドット反転時の振幅が所定の値以下である場合、すなわち、正側DAコンバータDA31からの出力DA31OUTと負側DAコンバータDA32からの出力DA32OUTの少なくともいずれか一方が所定の基準電圧以下である場合には、電圧モニター回路CIR31はL信号を出力する。
この場合、チャージシェア動作時には、電圧モニター回路CIR31からのL信号に応じて、チャージシェアスイッチSW12、SW13とオフとなり、入力スイッチSW16、SW17をオンとなる。これにより、チャージシェア電圧を奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の非反転入力端子に帰還させないようにすることができる。
通常、ドット反転時に振幅が小さい場合には、GND電流は小さい。従って、この場合には、チャージシェア電圧を奇数アンプAMP11、偶数アンプAMP12の入力端子に帰還させない。このように、アンプ入力端子にチャージシェア電圧を帰還させる機能をオフすることで、低振幅時のアンプのスルーレートを速くすることができる。
このように、階調電圧の大きさによって、電圧モニター回路CIR31を用いて、アンプ入力端子にチャージシェア電圧を帰還させる機能をオン/オフさせることで、電源ノイズ、EMI対策を優先とするか、駆動性能を優先するかを切り換えることができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置について、図4を参照して説明する。図4は、本実施の形態に係る信号線駆動回路を用いた液晶表示装置の構成を示す図である。
本実施の形態に係る信号線駆動回路は、アンプ正入力端子INP51、バイアス電源BN51、バイアス電源BP51、電源VDD2、アンプ負入力端子INN51、定電流源ICS51、ICS52、ICS53、浮遊電流源ICS54、位相補償容量C51、位相補償容量C52、スイッチSW52、SWHIZ51、SWHIZ52、SWHIZ53、SWHIZ54、アンプ出力端子OUT51を備えている。
アンプ出力端子OUT51は、液晶パネルの負荷F51に接続されている。本実施の形態では、図1に示すチャージシェア中に負荷とアンプ出力を切り離すための出力スイッチSW14、SW15を削除し、アンプ内にスイッチSWHIZ51、SWHIZ52、SWHIZ53、SWHIZ54を設けている。これにより、チャージシェア動作中にアンプ出力端子OUT51をハイインピーダンス状態にすることができる。
なお、ここでは図示していないが、図1と同様に、奇数アンプと偶数アンプのそれぞれの出力端子OUT間には、チャージシェアスイッチが設けられている。チャージシェアスイッチとアンプ出力端子OUT51との中点とアンプ正入力端子INP51との間に、チャージシェアスイッチSW52が設けられている。チャージシェアスイッチSW52は、図1のチャージシェアスイッチSW12、SW13に相当する。
チャージシェア動作中には、スイッチSWHIZ51、SWHIZ52、SWHIZ53、SWHIZ54を用いて、ハイインピーダンス状態にすると共に、チャージシェアスイッチSW52をオンとする。これにより、負荷F51側のチャージを、アンプ正入力端子INP51に帰還させることができる。
これにより、上記の実施の形態と同様に、チャージシェア動作終了後に奇数・偶数アンプの出力電圧と負荷の電圧が競合することがないため、アンプ出力はチャージシェア後の電圧からスムーズに次の設定電圧に向け変化し、急峻なGND電流もしくは高電位側の電源電流が流れることがない。また、本実施の形態では、アンプ出力と負荷F51の間のスイッチを取り除いたことにより、チャージシェア後のスルーレートを早くすることができる。
なお、実施の形態3では、チャージシェアスイッチSW52を、アンプ出力端子OUT51と出力端子OUTとの間の中点とアンプ正入力端子INP51との間に設けたが、これに限定されるものではない。チャージシェアスイッチSW52を図示しないチャージシェア用共通線とアンプ正入力端子INP51との間に設けてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、簡単な回路により、チャージシェア動作時にアンプ出力電圧と負荷電圧を同じ電圧にすることができる。これにより、チャージシェア動作直後に流れる回路電流のピークを小さくすることができ、EMI、電源ノイズを低減させることができる。また、階調電圧に応じて、電源ノイズ、EMI対策を優先とするか、駆動性能を優先とするかを切り換えることが可能である。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本実施の形態では、奇数アンプAMP11と偶数アンプAMP12との間にチャージシェアスイッチSW11を設ける例について説明したが、これに限定されるものではない。奇数列目、偶数列目に係わらず、正側の階調電圧を伝送するデータ線と、負側の階調電圧を伝送するデータ線との間にチャージシェアスイッチを設けることが可能である。
なお、図1では説明の便宜上省略しているが、図1に示す信号線駆動回路においても図3の正側DAコンバータDA31、負側DAコンバータDA32、入力切替スイッチSWIN31が設けられている。出力反転時には、図示しない極性切替信号に応じて、正側/負側のDAコンバータDA31、DA32の出力を、入力スイッチSW16、入力スイッチSW17に切替入力する。
AMP11 奇数アンプ
AMP12 偶数アンプ
SW11、SW12、SW13 チャージシェアスイッチ
SW14、SW15 出力スイッチ
SW16、SW17 入力スイッチ
SK11、SG11 出力ノード
SKOUT11 奇数出力端子
SGOUT11 偶数出力端子
F11、F12、F51 負荷
CIR31 電圧モニター回路
DA31 正側DAコンバータ
DA32 負側DAコンバータ
SWIN31 入力切替スイッチ
COM31、COM32 コンパレータ
VR31、VR32 リファレンス電源
INP51 アンプ正入力端子
BN51、BP51 バイアス電源
VDD2 電源
INN51 アンプ負入力端子
ICS51、ICS52、ICS53 定電流源
ICS54 浮遊電流源
C51、C52 位相補償容量
SWHIZ51、SWHIZ52、SWHIZ53、SWHIZ54 スイッチ
OUT51 アンプ出力端子

Claims (8)

  1. 第1アンプ及び第2アンプと、
    前記第1アンプの出力端子と前記第2アンプの出力端子との間に設けられた第1チャージシェアスイッチと、
    前記第1アンプの出力ノードと前記第1アンプの出力端子との間に設けられた第1出力スイッチと、
    前記第1出力スイッチと前記第1アンプの出力端子との間の点と、前記第1アンプの入力端子との間に設けられた第2チャージシェアスイッチと、
    前記第1アンプの入力端子に接続された第1入力スイッチと、
    を備える信号線駆動回路。
  2. 前記第1チャージシェアスイッチ及び前記第2チャージシェアスイッチと、前記第1出力スイッチ及び前記第1入力スイッチとが排他的に導通することを特徴とする請求項1に記載の信号線駆動回路。
  3. チャージシェア動作中に、前記第1チャージシェアスイッチ及び前記第2チャージシェアスイッチがオンであり、前記第1出力スイッチ及び前記第1入力スイッチがオフであることを特徴とする請求項1に記載の信号線駆動回路。
  4. 前記第1アンプの出力電圧が所定の値以下であるか否かを判定する電圧モニター回路を備え、
    前記第1アンプの出力電圧が所定の値以下の場合には、前記第2チャージシェアスイッチをオフ、前記第1入力スイッチをオンとすることを特徴とする請求項1に記載の信号線駆動回路。
  5. 第1アンプ及び第2アンプと、
    前記第1アンプの出力端子と前記第2アンプの出力端子との間に設けられた第1チャージシェアスイッチと、
    前記第1アンプ内に設けられ、前記第1アンプの出力ノードをハイインピーダンス状態とするスイッチと、
    前記第1アンプの出力ノードと前記第1アンプの出力端子との間の点又はチャージシェア用共通線と、前記第1アンプの入力端子との間に設けられた第2チャージシェアスイッチと、
    を備える信号線駆動回路。
  6. チャージシェア動作中に、前記第1チャージシェアスイッチ及び前記第2チャージシェアスイッチがオンであり、前記第1アンプの出力ノードをハイインピーダンス状態とすることを特徴とする請求項5に記載の信号線駆動回路。
  7. 前記第1アンプは、前記第2アンプの出力電圧の反転した電圧を出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の信号線駆動回路。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の信号線駆動回路と、
    前記信号線駆動回路に接続された液晶パネルと
    を備える液晶表示装置。
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