JP3691034B2 - Signal output device and liquid crystal display device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイなどの容量性負荷の駆動装置用として好適な信号出力装置と、これを用いた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話やモバイル端末等に用いられる液晶表示装置は、近年、高精細表示と低消費電力化が強く要求されている。即ち、液晶駆動装置の信号出力装置に関して、画素数(負荷)の増大に適応可能であるとともに、低消費電力化をも実現可能とする要求がなされている。
【0003】
従来の液晶駆動装置の信号出力装置では、負荷の駆動を実質的に担う演算増幅器を液晶ディスプレイの画素ごとに対応させる方式が主流であった(例えば、特許文献1参照)。
図14は、従来の液晶駆動装置の信号出力装置として、主流となっている信号出力装置の一例を示す図である。
【0004】
図において、LV0〜LV2はラダ−抵抗等を用いて生成されたインピーダンスの高い信号であり、3段階の階調に対応した電圧レベルを有している。
SF0〜SF7は、出力信号選択情報SIをシフト用クロックCLKごとに順次転送するシフトレジスタ回路SFR、LF0〜LF7は、ロード信号HSによりデータ更新されるレジスタ回路REGである。
【0005】
レジスタ回路REGに保持されたデータは、次のロード信号HSが来るまでの出力信号選択情報を表し、この出力信号選択情報で選択回路SW0〜SW7が制御されて信号LV0〜LV2のうちのいずれか1つの電圧レベルが演算増幅器OP0〜OP7に入力される。
演算増幅器OP0〜OP7によりインピーダンス変換された信号は、演算増幅器OP0〜OP7の出力端子のそれぞれに接続された負荷回路LD0〜LD7に印加される。
【0006】
この従来の信号出力装置では、レジスタ回路REGの各段に保持されている出力信号選択情報に対応して、信号LV0〜LV2のうちのいずれか1つの電圧レベルの信号が負荷回路に出力されことになる。
図14では、8個の演算増幅器を用いたICを例に挙げているが、実際に携帯電話に使用される液晶駆動用のICは寸法的な制約から幅が2センチ程度である。高精細の液晶の場合には、この2センチの幅に720本の電極を設ける。すると、30ミクロンの幅に図14の一つの演算増幅器(OP0〜OP7)を収納しなければならず、スペースの点から設計が困難となる。なお、選択回路SW0〜SW7、記憶回路LF0〜LF7及び記憶回路SF0〜SF7については、複雑な回路を必要としないのでスペース的な問題は無い。
【0007】
そこで、このようなスペース的な問題のない装置として、図13に示す信号出力装置が知られている。
この信号出力装置では、階調レベルに対応した3つの信号LV0〜LV2が入力端子に入力される演算増幅器OP10、OP11、OP12が配置され、信号LV0〜LV2が選択回路SW0〜SW7に入力される前段で演算増幅器によりインピーダンス変換される構成となっている。
【0008】
なお、負荷回路LD0〜LD7の駆動は、図14で示した電圧出力装置と同じように、レジスタ回路REGの各段に保持されている出力信号選択情報に対応して、演算増幅器OP10、OP11、OP12の出力信号のいずれか一つが選択され、選択回路SW0〜SW7を介して負荷回路LD0〜LD7に印加され、負荷回路を駆動することになる。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−305534号公報(第3頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図13の構成の信号出力装置では、演算増幅器の数が階調数と同じであればよく、図14の構成の電圧出力装置よりも演算増幅器の数を大幅に削減することができる。
因みに、図示する例では、演算増幅器の数は3である。一般的な表示装置では階調数と1水平ラインの画素数の間には、階調数<1水平ラインの画素数の関係が成り立つ。従って、図13の信号出力装置は、図14の信号出力装置に比べて演算増幅器の数を大幅に減らすことができる。
【0011】
しかしながら、個々の演算増幅器に要求される性能面から両者を比較した場合、図14と図13の信号出力装置を構成する演算増幅器には大きな性能面での差異が存在する。
すなわち、図14の演算増幅器は、常に1つの負荷回路を駆動すればよいため、単一負荷回路の駆動に適する所定の性能を具備していればよかったが、図13の演算増幅器には、出力信号の選択状態によって、最大負荷(図13では8個の負荷回路)から無負荷までの広範にわたる負荷が接続されることとなる。
【0012】
従って、無負荷から最大負荷までの全範囲にわたって所定の仕様を満足するように負荷回路を駆動できる性能を具備していることが要求される。
図13で示す3個の演算増幅器OP12、OP13、OP14はそれぞれ0個〜8個の負荷を駆動する可能性があるため、それぞれの演算増幅器に最大負荷を駆動できるだけの能力を持たせておく必要がある。したがって、負荷が少ない場合であっても大きな能力をもった演算駆動回路が動作するので、その消費電力は大きなものとなるという課題がある。
【0013】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、接続される負荷の大きさに依らず良好な出力特性を持ち合わせながらも低消費電力化および半導体集積回路化に好適な信号出力装置を実現し、延いては、液晶表示装置の安定な高品質表示ならびに低消費電力化の実現を目的としたものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、1個の演算増幅器に対しては複数の負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することをことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の液晶表示装置は、夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、これらの演算増幅器によって駆動される複数の負荷である液晶素子を有する液晶表示パネルと、1個の前記液晶素子である負荷に対しては1個の演算増幅器が選択され、1個の演算増幅器に対しては複数の前記液晶素子である負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって、前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することを特徴とする。
【0016】
また、演算増幅器に接続される負荷の平均個数付近を密にして複数の負荷を複数の群に分割し、各群に1つの異なる値の制御信号を設定し、前記負荷計数回路における計数に応じて前記制御信号を選択することをもって、夫々の演算増幅器用の制御信号とすることを特徴とする。
【0017】
【作用】
本発明によれば、動作時に複数の演算増幅器の夫々に接続される負荷の数、即ち、負荷の大きさが変化しても、この変化に応じて演算増幅器の能力を抑える制御動作が実行されることとなり、特に負荷計数回路の出力信号により、複数個の演算増幅器のバイアス電流を制御することにより、消費電力を無駄に使用しなくても済み、また、複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を制御することにより、負荷が軽くなった演算増幅器が発振を起こすのを防止することができるなど、安定な出力特性を保ちながらも消費電力が小さく、半導体集積回路化に好適な電圧出力装置が実現できる。
【0018】
また、この信号出力装置を用いることにより、消費電力の少ない液晶表示装置が実現できる。また、負荷を複数の群に分割して、少ない数の制御信号で制御出来るようにし、また、演算増幅器に接続される負荷の平均値付近を密にして分割するよにしたので、能率の良い液晶表示装置を提供することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の信号出力装置の一実施例を示すブロック図である。
本実施例の信号出力装置の主たる構成は、記憶回路SF0〜SF7により構成され、シフト用クロックCLKの立ち上りで出力信号選択情報SIを転送するシフトレジスタ回路SFRと、記憶回路LF0〜LF7により構成され、ロード信号HSの立ち上りでデータ更新されるレジスタ回路REGと、レジスタ回路REGの出力電圧選択情報で制御される選択回路SW0〜SW7と、階調ごとの電圧を出力する演算増幅器OP10、OP11、OP12とを備えており、この限りでは、図13に示す信号出力装置と同じである。演算増幅器OP10、OP11、OP12の負荷駆動能力を制御するための制御信号CS0、CS1およびCS2を発生する負荷計数回路CT0を備えている点が本実施例の特徴である。なお、演算増幅OP10、OP11、OP12はそれぞれ8個の負荷回路LD0〜LD7がすべて接続された時にもこれらを駆動できる負荷駆動能力を有している。なお、実用上はすべての負荷でなくても少し少ない負荷でも良い。液晶表示装置の場合には、各演算増幅器には少なくとも1個の負荷が接続されるが、特別な用途の場合、複数の演算増幅器のどれかに負荷が接続されないこともある。
【0020】
本実施例の信号出力装置には、シフト用クロックCLK、出力信号選択情報SIおよびロード信号HSの3つの信号が与えられており、シフトレジスタSFRに入力された出力信号選択情報SIは、シフト用クロックCLKによってシフトレジスタ回路SFR内を順に転送される。N#SF0〜N#SF7は、シフトレジスタ回路の各段の出力信号のタイミングを示している。
【0021】
なお、出力信号選択情報SIは映像情報の階調が元になっており、演算増幅器OP10、OP11、OP12の入力である階調信号LV0、LV1、LV2のどれを選択するかを命令する信号でありる。ロード信号HSは出力電圧データ更新用の信号であり、シフト用クロックCLKの周期8毎(液晶表示装置の場合1水平期間に1回)入力される。
【0022】
シフトレジスタ回路SFRの転送段SF7までデータ転送が完了すると同時にロード信号HSが発生し、データ保持用のレジスタ回路SFRに転送データをロードする回路動作が実行される。選択制御信号N#LF0〜N#LF7は、以上の回路動作によってレジスタ回路SFRの各段に図示するタイミングで出力される。
負荷計数回路CT0には、シフト用クロックCLK、出力信号選択情報SIおよびロード信号HSが印加され、ロード信号間に入力される出力信号選択情報SIの内容に対応する制御信号CS0、CS1およびCS2を演算増幅器OP10、OP11、OP12に出力し、同演算増幅器の負荷駆動能力を、レジスタ回路REGからの選択制御信号N#LF0〜N#LF7で制御される選択回路SW0〜SW7を介して出力信号N#OP0〜N#OP2が印加される負荷回路LD0〜LD7の数、即ち、負荷の大きさに適した能力とする制御が行われる。
【0023】
演算増幅器OP10に負荷が4個接続されているとすると、演算増幅器OP10のバイアス電流を適正な値に絞り、演算増幅器OP11に3個の負荷が接続されているとすると、バイアス電流を、もう少し絞るようにし、演算増幅器OP12に1個の負荷が接続されているとすると、バイアス電流を十分に絞るように制御して、演算増幅器OP10,OP11,OP12の消費電力の無駄をなくす。
【0024】
液晶表示装置の場合には、演算増幅器の場合、例えば演算増幅器が64個(64階調)で負荷の数が720個を想定すると、各演算増幅器毎に第1図のように、各演算増幅器専用の制御信号を発生しても良いが、720個の負荷に対し、そんなに決めの細かい制御は不必要であるので、粗い例えば4段階の制御即ち予め4個の制御信号を設定し、これを選択して使用するようにしても良い。具体的には後述する。
【0025】
なお、演算増幅器OP10,OP11,OP12の入力端子には入力信号を所定時間遅延手段で遅延させたものが加えられる。これは、演算増幅器OP10,OP11,OP12の入力端子に信号が加えられるタイミングと制御信号CS0、CS1、CS2で演算増幅器OP10,OP11,OP12を制御するタイミングを一致させる為である。液晶表示装置の場合、遅延手段の遅延時間は1水平期間であれば良く、遅延手段は通常の遅延ライン、またはメモリによるものを用いることができる。
【0026】
図2は、図1で示した信号出力装置の動作時における各信号のタイミングを例示するタイミング図である。
図2において、出力信号選択情報SIはシフトレジスタ回路SFR及び負荷計数回路CTOに加えられるものであるが、演算増幅器OP10,OP11、OP12の入力信号LV0、LV1、LV2のどれを負荷回路LD0〜LD7に与えるかを指示する信号であり、図2のSIの数字0,1,2はLV0,LV1,LV2に対応しており、負荷回路LD0〜LD7与える信号が何であるかを示している。
【0027】
この出力信号選択情報SIの指示により、ロード信号HS2の立ち上りに同期して、選択回路SW0〜SW7からは、SW0から順に信号LV2、LV1、LV 1、LV2、LV0、LV2、LV2、LV1が一度に出力され、また、ロード信号HS3の立ち上りに同期して、選択回路SW0〜SW7からは、SW0から順に信号LV2、LV0、LV2、LV1、LV1、LV0、LV0、LV1が一度に出力される。
【0028】
ロード信号HS2の立ち上り時にシフトレジスタSFRの出力情報をレジスタREGに書き込み、これをt2の間保持する。図2にロード信号HS2の立ち上り時の信号N#SF0〜N#SF7(21120221)を信号N#LF0〜N#LF7(21120221)として書き込んでt2期間保持している状態を示している。
ロード信号HSのパルス区間ごとに波形を見ると、ロード信号HS1の立ち上りからロード信号HS2の立ち上りまでの期間t1にシフトレジスタSFRに入力された8個の出力信号選択情報SIが、LV0が1つ、LV1が3つ、LV2が4つであることを意味していることがわかる。これに対応して、負荷計測回路CTOでは出力信号選択情報SIの内容即ちLV0、LV1、LV2の個数をカウントしてこれを制御信号として出力するようにしている。これによると、ロード信号HS2に同期して負荷計数回路CTOから出力される制御信号CS0、CS1およびCS2はそれぞれ1、3、4(図2のCS0、CS1、CS2に示される)となる。
【0029】
この制御信号CS0、CS1およびCS2は、ロード信号HS2から次のロード信号HS3が到来するまでの期間t2は、信号LV0を出力する負荷回路が1つ、信号LV1を出力する負荷回路が3つ、信号LV2を出力する負荷回路が4つであることを意味している。
演算増幅器OP10、OP11、OP12はこれらの制御信号CS0,CS1CS2によって負荷駆動能力が制御される。上記の例では演算増幅器OP10には負荷回路が1つ、OP11には3つ、OP12には4つ接続されることになる。接続される負荷の個数によって、負荷駆動能力が制御される。なお、演算増幅器OP10、OP11、OP12の夫々の入力端子には、映像信号を1水平期間遅延させたものを階調信号発生回路に加え、映像信号に応じた、複数の階調電圧を作って加えられる。
【0030】
図2からも分かるように、負荷計数回路CTOの出力信号CS0、CS 1、 CS 2はt2期間保持され、この信号は、その1水平期間前のt1期間の出力信号選択信号SIを元にして作られている。したがって、演算増幅器OP10、OP11、OP12の入力信号のタイミングと、演算増幅器OP10、OP11、OP12を信号CS 0、 CS 1、 CS 2で制御するタイミングは一致することになる。即ち、演算増幅器OP10、OP11、OP12の入力信号より1水平期間先に同入力信号の情報を取得して、制御信号CS 0、 CS 1、 CS 2を作っている。
【0031】
次に、演算増幅器の負荷駆動能力を制御する具体手段について説明する。図3は、可変バイアス電流源VRIと可変抵抗VRRと可変容量VRCと可変実効サイズ(W/L)トランジスタVRTとが内蔵された演算増幅器を表した概念図であり、制御信号CNTにより4つのパラメータを最適制御することができる演算増幅器を示している。制御信号CNTが上記制御信号CS0,CS1,CS2に相当する。VP,VNは一対の信号入力端子、VBはバイアス電圧印加端子、OUTは出力端子である。
【0032】
図4は、演算増幅器の構成例を具体的に表したブロック図であり、可変バイアス電流源VRIと位相補償用の可変抵抗VRRと位相補償用の可変容量VRCと可変実効サイズ(W/L)トランジスタVRTとの回路的な配置を示しており、差動増幅回路部DACと出力回路部OPCのバイアス電流源が可変バイアス電流源VRIとして構成されているとともに、差動増幅回路部DACの差動出力発生点と出力回路部OPCの出力端子OUTとの間、即ち帰還ループに位相補償用の素子、即ち可変容量VRCと可変抵抗VRRが直列に接続され、さらに、出力回路部OPCを構成する出力MOSトランジスタが可変実効サイズ(W/L)トランジスタVRTとされた回路構成となっている。これらの可変部分は少なくとも可変バイアス電流源VRIを消費電力低減のために必要とする。なお、位相補償用の可変抵抗VRR、可変容量VRCは回路発振防止の為のものであり、トランジスタVRTはリンギング防止の為のものであり、必要に応じ設けられる。
【0033】
図5は、図3および図4で示した可変容量VRCとして、4通りの容量値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子X-X'間に容量Cを接続するとともに、この容量と並列に、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介して同じ大きさの容量Cと2倍の大きさの容量2Cを並列に接続した回路構成となっている。
【0034】
この構成によれば、端子X-X'間の容量値は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりC、スイッチS1のみを閉成することにより2C、スイッチS2のみを閉成することにより3C、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより4Cとなり、4通りの容量値が選択可能となる。
図6は、図3および図4で示した可変抵抗VRRとして、4通りの抵抗値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子Z-Z'間に2個の同じ大きさの抵抗Rと2倍の大きさの抵抗2Rを直列に接続するとともに、抵抗2Rならびに1個の抵抗Rと並列に、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を接続した回路構成となっている。
【0035】
この構成によれば、端子Z-Z'間の抵抗値は、スイッチS1とS2の双方を開放することにより4R、スイッチS1のみを閉成することにより3R、スイッチS2のみを閉成することにより2R、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することによりRとなり、4通りの抵抗値が選択可能となる。
図7は、図3および図4で示した可変バイアス電流源VRIとして、4通りの電流値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子Y-Y'間にトランジスタサイズがW/LのMOSトランジスタMOST1を接続するとともに、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介して、トランジスタサイズが同じW/Lに選定されたMOSトランジスタMOST2と、2倍のトランジスタサイズ2W/Lを有するMOSトランジスタMOST3をMOSトランジスタMOST1と並列に接続した回路構成となっている。
【0036】
この構成によれば、MOSトランジスタのゲートバイアスVGとトランジスタサイズW/Lで決定されるバイアス電流値をIとすると、端子Y-Y'間に流れるバイアス電流は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりI、スイッチS1のみを閉成することにより2I、スイッチS2のみを閉成することにより3I、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより4Iとなり、4通りのバイアス電流値が選択可能となる。
【0037】
図8は、図3および図4で示した可変実効サイズ(W/L)トランジスタVRTとして、4通りの実効サイズの選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子U-U'間にトランジスタサイズがW/LのMOSトランジスタMOST1を接続するとともに、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介してトランジスタサイズが同じW/Lに選定されたMOSトランジスタMOST2と2倍のトランジスタサイズ2W/Lを有するMOSトランジスタMOST3をMOSトランジスタMOST1と並列に接続した回路構成となっている。
【0038】
この構成によれば、並列接続された3個のMOSトランジスタを1個のMOSトランジスタとして見たときの実効サイズ(W/L)は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりW/L、スイッチS1のみを閉成することにより2W/L、スイッチS2のみを閉成することにより3W/L、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより4W/Lとなり、4通りの実効サイズが選択可能となる。
【0039】
次に、図9〜図10を用いて負荷計数回路CTOについて説明する。
図9は、図1に示した階調数3の場合に対応する負荷計数回路の構成を示すブロック図であり、それぞれ“0”、“1”、“2”との一致検出を行う3つの一致カウント回路COC0、COC1およびCOC2が並列に接続された構成となっている。
図示した構成の負荷計数回路には、シフト用クロックCLKと出力信号選択情報SIとデータ更新のタイミングを決定するロード信号HSとが印加され、3つの一致カウント回路COC0、COC1およびCOC2からは、それぞれ制御信号CS0、CS1、CS2が出力されている。
【0040】
図10は、図9に示した3つの一致カウント回路のうち制御信号CS2を出力している一致カウント回路COC2の内部構成を示したブロック図であり、一致検出回路COD2には、出力信号選択情報SIと比較用固定値“2”(出力信号選択情報SIの2に対応)が入力されている。一致検出回路COD2の出力C#C2は、図11に示されるように出力信号選択情報SIが“2”の場合にのみハイレベル“H”となる。この信号は、ANDゲートAGによりシフト用クロックCLKと論理積がとられ図11に示される出力L#C2となる。この出力L#C2はクロック入力としてカウンタ回路CCに入力される。このカウンタ回路CCはクロック入力の立ち上り毎に計数値を“1”増加させるように動作する。カウンタ回路CCの出力P#C2(図11に示す)は、レジスタ回路RCに入力されており、ロード信号HSはカウンタ回路CCのリセット反転入力に接続されると共にレジスタ回路RCのクロック入力となっているため、レジスタ回路RCの出力CS2は、ロード信号HSのレベルが“0”の期間にカウンタ回路CCが計数した数を次に到来するロード信号HSの立ち上りで取り込んだ数値情報(図11に示すとおり実施例では4)を示すこととなる。即ち、カウンタ出力P#C2は、ロード信号HSのレベルが“0”の期間で、アンドゲート出力L#C2の立ち上りごとに計数値を1つ増加、ロード信号HSの立ち上りで“0”にリセットされる。レジスタ回路出力CS2は、ロード信号HSの立ち上りでカウンタ出力P#C2の値を更新し、この場合では“4”となる。
【0041】
なお、図10では、図9の負荷計数回路を構成する回路要素の一つである一致カウント回路COC2の具体的な構成を示したが、一致カウント回路COC0では、一致検出回路に印加される比較用固定値が“0”であり、また、一致カウント回路COC1では、一致検出回路に印加される比較用固定値が“1”と設定されている以外は同じ構成である。従って、この場合には、それぞれのレジスタ回路RCから出力される制御用出力CS0とCS1は、出力信号選択情報SIが“0”に一致している時にアンドゲートAGを通過したシフト用クロックCLKの数を示す値“1”と出力信号選択情報SIが“1”に一致している時にアンドゲートAGを通過したシフト用クロックCLKの数を示す値“2”となる。
【0042】
以上説明したように、負荷計数回路CTOを構成する一致カウント回路では、ロード信号HSのレベルが“0”の期間にカウンタ回路において一致する出力信号選択情報を計数し、次に到来するロード信号HS立ち上りでその計数値をレジスタ回路RCに転送するとともに、カウンタ回路CCが初期化されて計数値が“0”にリセットされると動作が繰り返される。
【0043】
第12図に液晶表示パネルを負荷として用いた場合のブロック図を示す。図12に於いて、LCDPは液晶表示パネルであり、ゲートドライバGDから来る複数のゲート線G1、G2、G3・・・とソースドライバSDの選択回路SWから来る複数のデータ線S1、S2、S3・・・と、複数のTFTと、これらに接続された液晶素子が示されている。ソースドライバSDの中身は、図1のものと同じ内容のものは同一番号、名称がつけられている。演算増幅回路OPの入力端子側には、階調信号発生回路GSGが設けられ、ここで映像信号に応じた、例えば64階調の電圧信号が作られる。階調信号発生回路GSGの入力端子には1H遅延回路DLを介して、映像信号端子Tから映像信号を1水平期間遅延した信号が加えられている。映像信号入力端子Tの信号は制御信号発生回路CSGに加えられ、上述のロード信号HS、出力信号選択情報SI及びクロック信号CLKが発生する。
【0044】
今、ゲート線G2に電圧が印加された時、データ線S1に演算増幅器OPからの映像信号に応じた電圧が存在すると、この電圧がTFT1を介して液晶素子L1に加えられる。この液晶素子が図1の負荷の例であり、実際には720個存在するる。
1H遅延回路DL存在で演算増幅器OPに加えられる入力信号の情報を予め制御信号発生回路CSGで取出していることになる。この情報取得手段に得られる入力信号の情報に基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するか決定する信号を発生し、この信号によって選択回路SWを選択回路制御手段(シフトレジスタ回路REGとレジスタ回路)により制御する。
【0045】
負荷計数回路CTOでは夫々の演算増幅器OPの出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する。この負荷計数回路CTOの制御信号によって、複数の演算増幅器OPに入力信号が加えられるタイミングに合わせて、夫々の演算増幅器OPの負荷駆動能力を制御する。
【0046】
64個の演算増幅器OPの夫々に対して専用の制御信号を負荷計数回路CTOで作り、これによって、演算増幅器OPの夫々を細かく制御することも可能であるが、上記したように、粗い制御をした方が能率的である。
具体的に、64個の演算増幅器OPと720個の負荷の場合を想定して説明する。負荷を複数の群、具体的には4つの群に分ける。1〜19個の負荷に対しV1という値の制御信号を、20〜99個の負荷に対しV2、100〜299個の負荷に対しV3、300〜720個の負荷に対してV4の制御信号を予め設定しておく。これらの制御信号は演算増幅器OPに接続される負荷の数に対応して適した負荷駆動能力が与えられるように設定されている。例えば、1〜19個の負荷が接続される演算増幅器OPの場合、10個の負荷の時最適な負荷駆動能力であったとしても、1個や19個の負荷の場合最適ではないかも知れないが、十分に満足できる負荷駆動能力が与えられるように設定することはできる。
【0047】
負荷計数回路CTOには64個の一致カウント回路が存在し、各一致カウント回路には異なる階調電圧(演算増幅器OPの入力信号レベル)が設定されている。この階調電圧とレジスト回路SFRに加えられる信号の一致をとる。一致する毎に1を加えてゆき所定時間(1水平期間)に何個の負荷が個々の演算増幅器OPに接続されるのかを計数する。この計数に基づき負荷が1〜19の場合V1、20〜99の場合V2、100〜299の場合V3、300〜720の場合V4の制御信号を選択する。4段階の制御であるから、図5、6、7、8の切替回路を用いることができる。
【0048】
1個の演算増幅器OPには720÷64=11.25 即ち平均11、12個の負荷が接続されることになる。多くの負荷が接続される機会は少ない。従って、負荷が少ないところを中心に制御するようにしている。つまり、負荷を群に分割するとき、夫々の演算増幅器OPに接続される平均負荷の数付近を密にして分割している。
【0049】
この実施例の場合には、負荷計数回路CTOでの計数に応じて、予め設定された4個の制御信号を選択することをもって、夫々の演算増幅器用の制御信号の発生とみなす。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の演算増幅器により構成された信号出力装置において、負荷計数回路によって各演算増幅器に接続される負荷回路の数が計数され、各演算増幅器の負荷駆動能力を、接続される負荷の大きさに合わせて制御された無駄の少ない駆動能力に維持することができるため、要求仕様に応じた良好な出力特性を確保しながらも、適切なバイアス電流を選択することが可能となる。また、複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を制御することにより、負荷が軽くなった演算増幅器が発振を起こすのを防止することができるなど、安定な出力特性を保ちながら低消費電力の信号出力装置を得ることができる。
【0051】
また、本発明によれば、液晶パネルの高精細化あるいはサイズの大型化の要望に沿って表示画素数を増大させた場合であっても、安定な高品質表示を持ち、消費電力の少ない液晶表示装置を実現できる。また、負荷を複数の群に分割して、少ない数の制御信号で制御出来るようにし、また、演算増幅器に接続される負荷の数の平均値付近を密にして分割するよにしたので、能率の良い液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の信号出力装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1で示した信号出力装置の動作時における各信号のタイミングを例示するタイミング図である。
【図3】本発明の信号出力装置に使用される可変バイアス電流源、可変抵抗および可変容量が内蔵された演算増幅器の概念図である。
【図4】同演算増幅器の構成を具体的に示したブロック図である。
【図5】図3および図4で示した可変容量の具体的な回路構成例を示す図である。
【図6】図3および図4で示した可変抵抗の具体的な回路構成例を示す図である。
【図7】図3および図4で示した可変バイアス電流源の具体的な回路構成例を示す図である。
【図8】図3および図4で示した可変実効サイズ(W/L)トランジスタを実現する具体的な回路構成例を示す図である。
【図9】図1に示した階調数3の場合に対応する負荷計数回路の構成を示すブロック図である。
【図10】図9のブロックの一部分の内部構成を示すブロック図である。
【図11】図10に示したブロックの各部の信号のタイミング関係を示すタイミング図である。
【図12】本発明の液晶表示装置の実施例を示すブロック図である。
【図13】従来の信号出力装置のブロック図である。
【図14】従来の他の信号出力装置のブロック図である。
【符号の説明】
OP10〜OP12、OP 演算増幅器
SFR シフトレジスタ回路
SF0〜SF7 記憶回路
REG レジスタ回路
LF0〜LF7 記憶回路
SW0〜SW7、SW 選択回路
LD0〜LD7 負荷回路
CT0 負荷計数回路
VRI 可変バイアス電流源
VRR 可変抵抗
VRC 可変容量
VRT 可変実効サイズ(W/L)トランジスタ
DAC 差動増幅回路部
OPC 出力回路部
C、2C 容量
R、2R 抵抗
S1、S2 スイッチ
MOST1〜MOST3 MOSトランジスタ
COC0〜COC2 一致カウント回路
COD2 一致検出回路
AG ANDゲート
CC カウンタ回路
RC レジスタ回路
DL 1H遅延回路
GSG 階調信号発生回路
CSG 制御信号発生回路
SD ソースドライバ
LCDP 液晶表示パネル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal output device suitable for a capacitive load driving device such as a liquid crystal display, and a liquid crystal display device using the signal output device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal display devices used for mobile phones, mobile terminals, and the like have been strongly demanded for high-definition display and low power consumption. That is, regarding the signal output device of the liquid crystal driving device, there is a demand that it can be adapted to increase in the number of pixels (load) and can realize low power consumption.
[0003]
In a conventional signal output device of a liquid crystal driving device, a method in which an operational amplifier that is substantially responsible for driving a load is associated with each pixel of a liquid crystal display (for example, see Patent Document 1).
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a signal output device that is mainstream as a signal output device of a conventional liquid crystal driving device.
[0004]
In the figure, LV0 to LV2 are high impedance signals generated using ladder resistors and the like, and have voltage levels corresponding to three levels of gradation.
SF0 to SF7 are shift register circuits SFR that sequentially transfer the output signal selection information SI for each shift clock CLK, and LF0 to LF7 are register circuits REG that are updated by the load signal HS.
[0005]
The data held in the register circuit REG represents output signal selection information until the next load signal HS arrives, and the selection circuits SW0 to SW7 are controlled by this output signal selection information, and any one of the signals LV0 to LV2 One voltage level is input to the operational amplifiers OP0 to OP7.
The signals impedance-converted by the operational amplifiers OP0 to OP7 are applied to load circuits LD0 to LD7 connected to the output terminals of the operational amplifiers OP0 to OP7.
[0006]
In this conventional signal output device, a signal having a voltage level of one of the signals LV0 to LV2 is output to the load circuit in accordance with the output signal selection information held in each stage of the register circuit REG. become.
In FIG. 14, an IC using eight operational amplifiers is taken as an example, but a liquid crystal driving IC actually used in a mobile phone has a width of about 2 cm due to dimensional restrictions. In the case of a high-definition liquid crystal, 720 electrodes are provided in the width of 2 cm. Then, one operational amplifier (OP0 to OP7) shown in FIG. 14 must be accommodated in a width of 30 microns, which makes designing difficult in terms of space. Note that the selection circuits SW0 to SW7, the storage circuits LF0 to LF7, and the storage circuits SF0 to SF7 do not require a complicated circuit, so there is no space problem.
[0007]
Therefore, a signal output device shown in FIG. 13 is known as a device free from such a space problem.
In this signal output device, operational amplifiers OP10, OP11, and OP12 that input three signals LV0 to LV2 corresponding to gradation levels to input terminals are arranged, and signals LV0 to LV2 are input to selection circuits SW0 to SW7. In the preceding stage, the impedance is converted by an operational amplifier.
[0008]
Note that the driving of the load circuits LD0 to LD7 is performed in accordance with the output signal selection information held in each stage of the register circuit REG, as in the voltage output device shown in FIG. Any one of the output signals of OP12 is selected and applied to the load circuits LD0 to LD7 via the selection circuits SW0 to SW7, thereby driving the load circuit.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-305534 A (3rd page, FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the signal output device having the configuration shown in FIG. 13, the number of operational amplifiers may be the same as the number of gradations, and the number of operational amplifiers can be significantly reduced as compared with the voltage output device having the configuration shown in FIG. 14.
Incidentally, in the illustrated example, the number of operational amplifiers is three. In a general display device, the relationship of the number of gradations <the number of pixels in one horizontal line is established between the number of gradations and the number of pixels in one horizontal line. Therefore, the signal output device of FIG. 13 can significantly reduce the number of operational amplifiers compared to the signal output device of FIG.
[0011]
However, when both are compared in terms of performance required for individual operational amplifiers, there is a large performance difference between the operational amplifiers constituting the signal output devices of FIG. 14 and FIG.
That is, since the operational amplifier of FIG. 14 only needs to drive one load circuit at all times, the operational amplifier of FIG. 13 has only to have a predetermined performance suitable for driving a single load circuit. Depending on the signal selection state, a wide range of loads from the maximum load (eight load circuits in FIG. 13) to no load are connected.
[0012]
Therefore, it is required that the load circuit be driven so as to satisfy a predetermined specification over the entire range from no load to the maximum load.
Since the three operational amplifiers OP12, OP13, and OP14 shown in FIG. 13 may drive 0 to 8 loads, it is necessary to give each operational amplifier enough capacity to drive the maximum load. There is. Therefore, even when the load is small, an arithmetic drive circuit having a large capacity operates, so that there is a problem that the power consumption becomes large.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a signal output device suitable for low power consumption and semiconductor integrated circuit while having good output characteristics regardless of the size of a connected load. Therefore, the purpose is to realize stable high-quality display and low power consumption of a liquid crystal display device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of operational amplifiers having load driving capability capable of driving all of a plurality of loads by inputting signals of different levels.And 1A selection circuit capable of selecting a plurality of loads for each operational amplifier; delay means for delaying an input signal applied to the plurality of operational amplifiers for a predetermined time; and an input signal before being delayed by the delay means. Based on the level, a signal for determining which output terminal of the plurality of operational amplifiers is connected to each of a plurality of loads, and a selection circuit control means for controlling the selection circuit by this signal; A load counting circuit that counts how many loads are connected to the output terminals of the operational amplifiers and generates a control signal for each operational amplifier according to the count, and the plurality of operational amplifiers include the In accordance with the timing at which the input signal is applied, the control signal of the load counter circuit controls the respective operational amplifiers.The bias current is controlled, and the value of the phase compensation element provided in the feedback loop of the plurality of operational amplifiers is controlled based on the control signal.It is characterized by that.
[0015]
In addition, the present inventionLiquid crystal displayA liquid crystal display having a plurality of operational amplifiers having load driving capability capable of driving all of a plurality of loads, each having a signal of a different level as input, and liquid crystal elements being a plurality of loads driven by these operational amplifiers A selection circuit that allows one operational amplifier to be selected for a load that is one liquid crystal element and a plurality of loads that are liquid crystal elements to be selected for one operational amplifier; A delay means for delaying input signals applied to the plurality of operational amplifiers for a predetermined time, and an output of the plurality of operational amplifiers for each of the plurality of loads based on the level of the input signal before being delayed by the delay means. A signal for determining whether to connect the terminal is generated, and by this signal, the selection circuit control means for controlling the selection circuit, and how many loads are connected to the output terminals of the respective operational amplifiers. A load counting circuit that counts whether the input signal is applied to the plurality of operational amplifiers, and counts whether the load is applied to the plurality of operational amplifiers. According to the control signal of the counting circuit, each of the operational amplifiersThe bias current is controlled, and the value of the phase compensation element provided in the feedback loop of the plurality of operational amplifiers is controlled based on the control signal.It is characterized by that.
[0016]
Also,Close the average number of loads connected to the operational amplifierBy dividing a plurality of loads into a plurality of groups, setting one different value of control signal for each group, and selecting the control signal according to the count in the load counting circuit, control for each operational amplifier It is a signal.
[0017]
[Action]
According to the present invention, even when the number of loads connected to each of the plurality of operational amplifiers during operation, that is, the size of the load changes, a control operation is performed to suppress the capability of the operational amplifier in accordance with the change. In particular, by controlling the bias current of multiple operational amplifiers using the output signal of the load counting circuit, it is possible to avoid wasting power consumption, and it is provided in the feedback loop of multiple operational amplifiers. By controlling the value of the phase compensation element, it is possible to prevent the operational amplifier with a lighter load from oscillating. For example, the power consumption is small while maintaining stable output characteristics. A voltage output device suitable for the above can be realized.
[0018]
Further, by using this signal output device, a liquid crystal display device with low power consumption can be realized. In addition, the load is divided into a plurality of groups so that it can be controlled with a small number of control signals, and the vicinity of the average value of the load connected to the operational amplifier is divided densely, so that the efficiency is high. A liquid crystal display device can be provided.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the signal output apparatus of the present invention.
The main configuration of the signal output device of the present embodiment is configured by storage circuits SF0 to SF7, and is configured by a shift register circuit SFR that transfers the output signal selection information SI at the rising edge of the shift clock CLK, and storage circuits LF0 to LF7. The register circuit REG whose data is updated at the rising edge of the load signal HS, the selection circuits SW0 to SW7 controlled by the output voltage selection information of the register circuit REG, and the operational amplifiers OP10, OP11, OP12 that output voltages for each gradation As long as this is the case, the signal output device shown in FIG. 13 is the same. A feature of this embodiment is that it includes a load counting circuit CT0 that generates control signals CS0, CS1, and CS2 for controlling the load driving capabilities of the operational amplifiers OP10, OP11, and OP12. The operational amplifiers OP10, OP11, and OP12 each have a load driving capability capable of driving even when all eight load circuits LD0 to LD7 are connected. In practice, the load may be a little less than the entire load. In the case of a liquid crystal display device, at least one load is connected to each operational amplifier. However, in a special application, the load may not be connected to any of the plurality of operational amplifiers.
[0020]
The signal output device of the present embodiment is provided with three signals of a shift clock CLK, output signal selection information SI, and a load signal HS, and the output signal selection information SI input to the shift register SFR is used for shift. The data is sequentially transferred in the shift register circuit SFR by the clock CLK. N # SF0 to N # SF7 indicate the timing of the output signal of each stage of the shift register circuit.
[0021]
The output signal selection information SI is based on the gradation of the video information, and is a signal for instructing which of the gradation signals LV0, LV1, and LV2 that are the inputs of the operational amplifiers OP10, OP11, and OP12 to be selected. There is. The load signal HS is a signal for updating the output voltage data, and is input every 8 periods of the shift clock CLK (in the case of a liquid crystal display device, once per horizontal period).
[0022]
As soon as the data transfer is completed up to the transfer stage SF7 of the shift register circuit SFR, the load signal HS is generated, and the circuit operation for loading the transfer data into the data holding register circuit SFR is executed. The selection control signals N # LF0 to N # LF7 are output to each stage of the register circuit SFR by the above circuit operation at the timing shown in the figure.
The load clock circuit CT0 is applied with the shift clock CLK, the output signal selection information SI, and the load signal HS, and receives control signals CS0, CS1, and CS2 corresponding to the contents of the output signal selection information SI input between the load signals. Output to operational amplifiers OP10, OP11, OP12, and output signal N via the selection circuits SW0-SW7 controlled by the selection control signals N # LF0-N # LF7 from the register circuit REG. Control is performed to make the capacity suitable for the number of load circuits LD0 to LD7 to which # OP0 to N # OP2 are applied, that is, the size of the load.
[0023]
If four loads are connected to the operational amplifier OP10, the bias current of the operational amplifier OP10 is reduced to an appropriate value, and if three loads are connected to the operational amplifier OP11, the bias current is further reduced. Thus, assuming that one load is connected to the operational amplifier OP12, the bias current is controlled so as to be sufficiently reduced, thereby eliminating waste of power consumption of the operational amplifiers OP10, OP11, OP12.
[0024]
In the case of a liquid crystal display device, in the case of operational amplifiers, for example, assuming that there are 64 operational amplifiers (64 gradations) and the number of loads is 720, each operational amplifier is shown in FIG. Although a dedicated control signal may be generated, such detailed control is not necessary for 720 loads. Therefore, coarse control, for example, four-stage control, that is, four control signals are set in advance. It may be selected and used. Details will be described later.
[0025]
The input terminals of the operational amplifiers OP10, OP11, OP12 are added with the input signal delayed by a predetermined time delay means. This is because the timing at which a signal is applied to the input terminals of the operational amplifiers OP10, OP11, OP12 and the timing at which the operational amplifiers OP10, OP11, OP12 are controlled by the control signals CS0, CS1, CS2 are matched. In the case of a liquid crystal display device, the delay time of the delay means may be one horizontal period, and the delay means may be an ordinary delay line or a memory.
[0026]
FIG. 2 is a timing chart illustrating the timing of each signal during the operation of the signal output device shown in FIG.
In FIG. 2, the output signal selection information SI is added to the shift register circuit SFR and the load counting circuit CTO, and any one of the input signals LV0, LV1, LV2 of the operational amplifiers OP10, OP11, OP12 is used as the load circuit LD0-LD7. 2,
[0027]
In response to the instruction of the output signal selection information SI, the signals LV2, LV1, LV1, LV2, LV0, LV2, LV2, LV1 are once sent from the selection circuit SW0 to SW7 in order from SW0 in synchronization with the rising edge of the load signal HS2. In addition, in synchronization with the rise of the load signal HS3, the selection circuits SW0 to SW7 output signals LV2, LV0, LV2, LV1, LV1, LV0, LV0, and LV1 in order from SW0.
[0028]
When the load signal HS2 rises, the output information of the shift register SFR is written into the register REG and is held for t2. FIG. 2 shows a state in which signals N # SF0 to N # SF7 (2120221) at the time of rising of the load signal HS2 are written as signals N # LF0 to N # LF7 (2120221) and held for the period t2.
Looking at the waveform for each pulse section of the load signal HS, eight output signal selection information SI input to the shift register SFR during the period t1 from the rise of the load signal HS1 to the rise of the load signal HS2 is one LV0. LV1 means three and LV2 means four. In response to this, the load measuring circuit CTO counts the content of the output signal selection information SI, that is, the number of LV0, LV1, and LV2, and outputs this as a control signal. According to this, the control signals CS0, CS1, and CS2 output from the load counting circuit CTO in synchronization with the load signal HS2 are 1, 3, and 4 (indicated by CS0, CS1, and CS2 in FIG. 2), respectively.
[0029]
The control signals CS0, CS1, and CS2 have one load circuit that outputs the signal LV0 and three load circuits that output the signal LV1 during the period t2 from the load signal HS2 to the arrival of the next load signal HS3. This means that there are four load circuits that output the signal LV2.
The operational amplifiers OP10, OP11, OP12 have their load driving capabilities controlled by these control signals CS0, CS1CS2. In the above example, one operational amplifier OP10 is connected to one load circuit, three are connected to OP11, and four are connected to OP12. The load driving capability is controlled by the number of connected loads. It should be noted that at the input terminals of the operational amplifiers OP10, OP11, OP12, a video signal delayed by one horizontal period is added to the grayscale signal generation circuit, and a plurality of grayscale voltages corresponding to the video signal are created. Added.
[0030]
As can be seen from FIG. 2, the output signal CS0 of the load counting circuit CTO,
[0031]
Next, specific means for controlling the load driving capability of the operational amplifier will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram showing an operational amplifier including a variable bias current source VRI, a variable resistor VRR, a variable capacitor VRC, and a variable effective size (W / L) transistor VRT. Four parameters are controlled by a control signal CNT. 1 shows an operational amplifier that can optimally control the. The control signal CNT corresponds to the control signals CS0, CS1, and CS2. VP and VN are a pair of signal input terminals, VB is a bias voltage application terminal, and OUT is an output terminal.
[0032]
FIG. 4 is a block diagram specifically illustrating a configuration example of an operational amplifier, which includes a variable bias current source VRI, a variable resistor VRR for phase compensation, a variable capacitor VRC for phase compensation, and a variable effective size (W / L). The circuit arrangement with the transistor VRT is shown, the bias current source of the differential amplifier circuit unit DAC and the output circuit unit OPC is configured as a variable bias current source VRI, and the differential of the differential amplifier circuit unit DAC An element for phase compensation, that is, a variable capacitor VRC and a variable resistor VRR are connected in series between the output generation point and the output terminal OUT of the output circuit unit OPC, that is, in the feedback loop, and further, an output constituting the output circuit unit OPC The circuit configuration is such that the MOS transistor is a variable effective size (W / L) transistor VRT. These variable parts require at least a variable bias current source VRI to reduce power consumption. The phase compensation variable resistor VRR and variable capacitor VRC are for preventing circuit oscillation, and the transistor VRT is for preventing ringing and is provided as necessary.
[0033]
FIG. 5 is a diagram showing a specific circuit configuration example that enables selection of four types of capacitance values as the variable capacitance VRC shown in FIG. 3 and FIG. 4, and the capacitance C is connected between the terminals XX ′. In addition to this connection, a circuit configuration in which a capacitor C of the same size and a
[0034]
According to this configuration, the capacitance value between the terminals XX 'is C by opening both switches S1 and S2, 2C by closing only switch S1, and by closing only switch S2. By closing both switches 3C and S1 and S2, 4C is obtained, and four capacitance values can be selected.
FIG. 6 is a diagram showing a specific circuit configuration example that enables selection of four resistance values as the variable resistance VRR shown in FIG. 3 and FIG. A resistor R of the same size and a
[0035]
According to this configuration, the resistance value between terminals Z and Z 'is 4R by opening both switches S1 and S2, and 3R by closing only switch S1, and by closing only switch S2. 2R, and by closing both switches S1 and S2, it becomes R, and four resistance values can be selected.
FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit configuration example that enables selection of four kinds of current values as the variable bias current source VRI shown in FIGS. 3 and 4, and a transistor between terminals Y and Y ′. The MOS transistor MOST1 having the same size as the W / L is connected to the MOS transistor MOST1 having the same transistor size through the switches S1 and S2 whose opening / closing is controlled by the control signal CNT. The circuit configuration is such that a MOS transistor MOST3 having a transistor size of 2 W / L is connected in parallel with the MOS transistor MOST1.
[0036]
According to this configuration, when the bias current value determined by the gate bias VG of the MOS transistor and the transistor size W / L is I, the bias current flowing between the terminals YY 'opens both the switches S1 and S2. By closing only switch S1, 2I, by closing only switch S2, 3I, and by closing both switches S1 and S2, it becomes 4I. Selectable.
[0037]
FIG. 8 is a diagram showing a specific circuit configuration example that enables selection of four effective sizes as the variable effective size (W / L) transistor VRT shown in FIG. 3 and FIG. A MOS transistor MOST1 having a transistor size of W / L is connected between U ', and a MOS transistor MOST2 having the same transistor size is selected via switches S1 and S2 whose opening / closing is controlled by a control signal CNT. The circuit configuration is such that a MOS transistor MOST3 having a
[0038]
According to this configuration, when the three MOS transistors connected in parallel are viewed as one MOS transistor, the effective size (W / L) is W / L by opening both the switches S1 and S2. Closing only switch S1 is 2W / L, closing only switch S2 is 3W / L, and closing both switches S1 and S2 is 4W / L, giving four effective sizes. Selectable.
[0039]
Next, the load counting circuit CTO will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the load counting circuit corresponding to the case of the number of gradation levels of 3 shown in FIG. 1, and the three that detect coincidence with “0”, “1”, and “2”, respectively. The coincidence count circuits COC0, COC1, and COC2 are connected in parallel.
The load counting circuit configured as shown is applied with the shift clock CLK, the output signal selection information SI, and the load signal HS for determining the data update timing. From the three coincidence counting circuits COC0, COC1, and COC2, Control signals CS0, CS1, and CS2 are output.
[0040]
FIG. 10 is a block diagram showing the internal configuration of the coincidence count circuit COC2 that outputs the control signal CS2 among the three coincidence count circuits shown in FIG. 9. The coincidence detection circuit COD2 includes output signal selection information. SI and a fixed value for comparison “2” (corresponding to 2 of the output signal selection information SI) are input. The output C # C2 of the coincidence detection circuit COD2 becomes high level “H” only when the output signal selection information SI is “2” as shown in FIG. This signal is ANDed with the shift clock CLK by the AND gate AG, and becomes the output L # C2 shown in FIG. This output L # C2 is input to the counter circuit CC as a clock input. The counter circuit CC operates so as to increase the count value by “1” every time the clock input rises. The output P # C2 (shown in FIG. 11) of the counter circuit CC is input to the register circuit RC, and the load signal HS is connected to the reset inversion input of the counter circuit CC and serves as the clock input of the register circuit RC. Therefore, the output CS2 of the register circuit RC is the numerical information (as shown in FIG. 11) taken in at the next rising edge of the load signal HS, the number counted by the counter circuit CC during the period when the level of the load signal HS is “0”. As shown in the example, 4) is shown. That is, the counter output P # C2 is incremented by 1 every time the AND gate output L # C2 rises during the period when the level of the load signal HS is “0”, and reset to “0” at the rise of the load signal HS. Is done. The register circuit output CS2 updates the value of the counter output P # C2 at the rising edge of the load signal HS, and in this case becomes “4”.
[0041]
FIG. 10 shows a specific configuration of the coincidence count circuit COC2 which is one of the circuit elements constituting the load counting circuit of FIG. 9, but the coincidence count circuit COC0 shows a comparison applied to the coincidence detection circuit. The fixed value for use is “0”, and the match count circuit COC1 has the same configuration except that the fixed value for comparison applied to the match detection circuit is set to “1”. Therefore, in this case, the control outputs CS0 and CS1 output from the respective register circuits RC are the shift clocks CLK that have passed through the AND gate AG when the output signal selection information SI matches “0”. The value “1” indicating the number and the value “2” indicating the number of shift clocks CLK that have passed through the AND gate AG when the output signal selection information SI matches “1”.
[0042]
As described above, in the coincidence counting circuit constituting the load counting circuit CTO, the coincident output signal selection information is counted in the counter circuit during the period when the level of the load signal HS is “0”, and the next incoming load signal HS The count value is transferred to the register circuit RC at the rising edge, and the operation is repeated when the counter circuit CC is initialized and the count value is reset to “0”.
[0043]
FIG. 12 shows a block diagram when a liquid crystal display panel is used as a load. In FIG. 12, LCDP is a liquid crystal display panel, a plurality of gate lines G1, G2, G3... Coming from the gate driver GD and a plurality of data lines S1, S2, S3 coming from the selection circuit SW of the source driver SD. ..., a plurality of TFTs, and a liquid crystal element connected to them. The contents of the source driver SD are the same as those shown in FIG. A gradation signal generation circuit GSG is provided on the input terminal side of the operational amplifier circuit OP, and a voltage signal of, for example, 64 gradations corresponding to the video signal is generated here. A signal obtained by delaying the video signal from the video signal terminal T by one horizontal period is added to the input terminal of the gradation signal generation circuit GSG via the 1H delay circuit DL. The signal at the video signal input terminal T is applied to the control signal generation circuit CSG, and the load signal HS, the output signal selection information SI, and the clock signal CLK are generated.
[0044]
Now, when a voltage is applied to the gate line G2, if a voltage corresponding to the video signal from the operational amplifier OP is present on the data line S1, this voltage is applied to the liquid crystal element L1 via the TFT1. This liquid crystal element is an example of the load of FIG. 1, and there are actually 720 pieces.
The information of the input signal applied to the operational amplifier OP in the presence of the 1H delay circuit DL is previously extracted by the control signal generation circuit CSG. Based on the information of the input signal obtained by the information acquisition means, a signal for determining which output terminal of the plurality of operational amplifiers is connected to each of the plurality of loads is generated, and the selection circuit SW is selected by this signal. Control is performed by control means (shift register circuit REG and register circuit).
[0045]
The load counting circuit CTO counts how many loads are connected to the output terminal of each operational amplifier OP, and generates a control signal for each operational amplifier in accordance with this count. The load driving capability of each operational amplifier OP is controlled by the control signal of the load counting circuit CTO in accordance with the timing at which the input signal is applied to the plurality of operational amplifiers OP.
[0046]
For each of the 64 operational amplifiers OP, a dedicated control signal is generated by the load counting circuit CTO, and it is possible to finely control each of the operational amplifiers OP. However, as described above, rough control is performed. It is more efficient.
Specifically, description will be made assuming a case of 64 operational amplifiers OP and 720 loads. The load is divided into a plurality of groups, specifically four groups. A control signal of value V1 for 1 to 19 loads, V2 for 20 to 99 loads, V3 for 100 to 299 loads, and V4 control signals for 300 to 720 loads. Set in advance. These control signals are set so as to provide a load driving capability suitable for the number of loads connected to the operational amplifier OP. For example, in the case of an operational amplifier OP to which 1 to 19 loads are connected, even if the load driving capacity is optimal for 10 loads, it may not be optimal for 1 or 19 loads. However, it can be set so as to provide a sufficiently satisfactory load driving capability.
[0047]
The load counter circuit CTO has 64 coincidence count circuits, and different coincidence count circuits are set with different gradation voltages (input signal levels of the operational amplifier OP). The gradation voltage and the signal applied to the resist circuit SFR are matched. Every time they match, 1 is added and the number of loads connected to each operational amplifier OP is counted for a predetermined time (one horizontal period). Based on this count, the control signal V1 is selected when the load is 1 to 19, V2 when the load is 20 to 99, V3 when the load is 100 to 299, and V4 when the load is 300 to 720. Since the control is in four stages, the switching circuits shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8 can be used.
[0048]
One operational amplifier OP is connected to 720 ÷ 64 = 11.25, that is, an average of 11 and 12 loads. There are few opportunities for many loads to be connected. Therefore, control is performed mainly in places where the load is small. That is, when the load is divided into groups, the vicinity of the number of average loads connected to each operational amplifier OP is divided densely.
[0049]
In the case of this embodiment, it is considered that control signals for respective operational amplifiers are generated by selecting four preset control signals in accordance with the count in the load counting circuit CTO.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the signal output device constituted by a plurality of operational amplifiers, the load counting circuit counts the number of load circuits connected to each operational amplifier, and the load driving capability of each operational amplifier. Can be maintained with low waste driving capacity controlled according to the size of the connected load, so that an appropriate bias current is selected while ensuring good output characteristics according to the required specifications. It becomes possible. In addition, by controlling the value of the phase compensation element provided in the feedback loop of multiple operational amplifiers, it is possible to prevent the operational amplifiers with lighter loads from oscillating and maintain stable output characteristics. However, a signal output device with low power consumption can be obtained.
[0051]
In addition, according to the present invention, even when the number of display pixels is increased in accordance with the demand for higher definition or larger size of the liquid crystal panel, the liquid crystal has stable high quality display and low power consumption. A display device can be realized. In addition, the load is divided into a plurality of groups so that it can be controlled with a small number of control signals, and the vicinity of the average value of the number of loads connected to the operational amplifier is divided densely. A liquid crystal display device with good quality can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a signal output device of the present invention.
FIG. 2 is a timing diagram illustrating the timing of each signal during operation of the signal output device shown in FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram of an operational amplifier incorporating a variable bias current source, a variable resistor and a variable capacitor used in the signal output apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram specifically showing the configuration of the operational amplifier.
5 is a diagram showing a specific circuit configuration example of the variable capacitor shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
6 is a diagram showing a specific circuit configuration example of the variable resistor shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
7 is a diagram showing a specific circuit configuration example of the variable bias current source shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
8 is a diagram illustrating a specific circuit configuration example for realizing the variable effective size (W / L) transistor shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
9 is a block diagram showing a configuration of a load counting circuit corresponding to the case of the number of gradation levels of 3 shown in FIG.
10 is a block diagram showing an internal configuration of a part of the block of FIG. 9;
11 is a timing chart showing a timing relationship of signals at various parts of the block shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram of a conventional signal output device.
FIG. 14 is a block diagram of another conventional signal output device.
[Explanation of symbols]
OP10 to OP12, OP operational amplifier
SFR shift register circuit
SF0 to SF7 memory circuit
REG register circuit
LF0 to LF7 Memory circuit
SW0 to SW7, SW selection circuit
LD0 to LD7 load circuit
CT0 load counting circuit
VRI variable bias current source
VRR variable resistance
VRC variable capacity
VRT variable effective size (W / L) transistor
DAC differential amplifier circuit
OPC output circuit
C, 2C capacity
R, 2R resistance
S1, S2 switch
MOST1 to MOST3 MOS transistor
COC0 to COC2 coincidence count circuit
COD2 coincidence detection circuit
AG AND gate
CC counter circuit
RC register circuit
DL 1H delay circuit
GSG gradation signal generation circuit
CSG control signal generator
SD source driver
LCDP LCD panel
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