JP3744891B2

JP3744891B2 - 多出力ドライバ及び蛍光表示管モジュール

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Publication number: JP3744891B2
Application number: JP2002326892A
Authority: JP
Inventors: 田村　　剛
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004163526A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は多電源系をもつ半導体集積回路の電源電圧オフ時の出力安定化回路に関するもので、特に液晶ディスプレイや、プラズマディスプレイ、蛍光表示管などの、表示体を駆動する多出力ドライバ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多電源をもつ半導体集積回路（以下ＩＣ）は、
（１）電源オン時は制御系の電源を与えた後に出力系の電源電圧を与え、電源オフ時は出力系の電源電圧を下げた後に、制御系の電圧を下げる様に、外部より電源を与えていた。
【０００３】
（２）ＩＣの内部に制御系の電源電圧を検出する回路を設け、制御系の電源電圧がある電圧以下では出力系の回路を固定するような回路を設けたもの。
【０００４】
（３）制御系の電圧が与えられないと出力系は常にオンしない様な回路構成のものなどがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記（１）の様な構成の場合、外付け回路として制御系用と出力系用のスイッチが必要となる。また電圧監視用のディテクターや順序回路、高電力トランジスタなどが必要となる。
【０００６】
上記（２）の様な構成を図２に示す、制御系の電源電圧を監視する回路を制御電源系でつくり、その出力を出力系のレベルシフタの入力としたものである、しかし１１のフリップフロップ型のレベルシフトの場合、制御系の電圧が電源監視回路の動作するぐらいの電圧で有れば充分に動作し出力を固定にすることができるが、制御系のトランジスタが動作できない電圧（トランジスタのしきい値近い電圧）以下では、レベルシフタの入力トランジスタ２１，２２は両方ともオフ状態であり、レベルシフタの出力は前の状態を保持するはずであるが、トランジスタのチャンネルリークやドレイン部のジャンクションリークによって、出力が変化してしまうことがある。これはＩＣの製造時期の違いなどによってばらばらであり、選別も困難である。この現象がどの様な影響を及ぼすのかというと、たとえば５Ｖの電源を与えてから昇圧回路を通して第二の電源５０Ｖを発生させ、その電圧で蛍光表示管などのディスプレイを表示させようとする。電源オン時は５Ｖが与えられてから徐々に出力系の電圧が上がるので良いが、電源オフ時には５Ｖがすぐに無くなり、出力系の電圧は平滑用コンデンサに蓄えられた電荷が残っているため徐々に下がってしまう。もしこの時点で出力が変化してしまえば、特定のビットで高発光してしまう。すなわち電源オフ時に異常表示をしてしまう。
上記（３）の様な構成を図３に示す、２７は６の電源電圧よりも低い電位であって、２３のトランジスタをオンさせる。これはトランジスタ負荷型のレベルシフト回路であり、４２のトランジスタに制御系電圧の高レベルが与えられることにより出力８がオン（Ｐチャネルトランジスタ３１がオン）するが、制御電圧が無くなってしまえば、出力は絶対にオンしない。しかしこのタイプのレベルシフト回路では、出力オン時に高圧系の電源間に垂れ流しの電流が流れてしまう。もしこのタイプのレベルシフトを多出力ドライバに使用した場合、垂れ流し電流を１ビット当り２０μＡとし、出力系電圧を６０Ｖとすると、２０ビットで２０μＡ＊６０Ｖ＊２０＝２４０ｍＷとなるため、ＩＣパッケージ許容損失を２５０ｍＷとすれば、それ以上の多出力化は困難になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明の多出力ドライバは、第一の電源線と、前記第一の電源線とは異なる電位を供給する第二の電源線と、前記第一の電源線に接続され、直列データを並列データに変換するシフトレジスタと、前記第一の電源線に接続され、前記並列データをラッチし、ラッチデータとして出力するラッチ回路と、前記第二の電源線に接続され、前記ラッチデータを入力データとするレベルシフト回路と、前記第二の電源線に接続され、前記レベルシフト回路からの出力データを入力データとする出力回路と、前記第二の電源線に接続され、前記第一の電源線から供給される電位を検出する第一の検出手段と、前記第一の検出手段から出力される出力信号に応じて前記レベルシフト回路からの前記出力データを所定の電位に固定する第一の固定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記第一の電源線に接続され、前記第一の電源線から供給される電位を検出する第二の検出手段と、前記第二の検出手段から出力される出力信号に応じて前記レベルシフト回路への入力信号を所定の電位に固定する第二の固定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の蛍光管表示モジュールは、蛍光表示管と、表示データ発生用コントロールＩＣと、前記第一の電源線の電位を昇圧する昇圧回路と、上記多出力ドライバと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
制御系電源電圧の低下を検出する回路を出力電源系で構成し、その出力でレベルホールド回路の出力側を固定する事により、電源オフ時にＩＣの出力を安定させることができる。
【００１１】
上記ＩＣに更なる出力安定性を獲得しようとすれば、制御系電源電圧の低下を検出する回路を制御電源系で構成し、その出力でレベルホールド回路の入力側を固定する。
【００１２】
制御系電源電圧の低下を検出する回路を出力電源系で構成し、その出力でシフトレジスタ回路の出力側を固定する事により、電源オフ時に多出力ドライバの出力を安定させることができる。
【００１３】
上記多出力ドライバに更なる出力安定性を獲得しようとすれば、制御系電源電圧の低下を検出する回路を制御電源系で構成し、その出力でレベルホールド回路の入力側を固定する。
【００１４】
表示素子の中でも蛍光表示管はグリッド、アノードともにプッシュプル駆動が必要な事と、高輝度であるため、制御電源が無くなった状態で、出力電源が残っている様な場合、ドライバの出力が完全にオフ状態にならずオンしてしまえば、特定の文字で異常発光してしまうが、上記多出力ドライバを使用すれば上記状態でも出力を完全にオフさせることが出来るので、異常発光を起こさない。
【００１５】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例であり、５の制御系の電源と６の出力系の電源が存在する多電源系のＩＣの一例である。１は制御系の電源電圧を検出する回路であり、出力電源系で構成されている。２はレベルホールド回路であり制御系の信号によって制御される。３は１の出力を入力としてレベルホールド回路の出力を直接固定にする回路である。４は制御回路である。図４に詳細回路の一例をしめす。４１は抵抗、４０はＮチャンネルトランジスタ（以下Ｎｃｈ−Ｔｒ）であり、ゲートには制御系電位が与えられている。３６〜３９のトランジスタはバッファ回路である。制御系電圧がトランジスタのしきい値電圧よりも低下すれば４０のＮｃｈ−Ｔｒはオフし、４４の出力はＨＩＧＨレベルになる。１１はフリップフロップタイプのレベルシフト回路である、制御系電源電圧が低下したことによって２１，２２のＮｃｈ−Ｔｒのゲート信号（制御系信号）の電位が無くなれば、両方ともオフするため、レベルシフトの出力は前の状態を保持しレベルホールド状態になる。３２のＮｃｈ−Ｔｒはレベルホールド回路の出力を固定させるためのもので、３２のトランジスタのゲートは制御系電圧が低下すればＨＩＧＨレベルになりオンするためレベルシフトの出力はＬＯＷレベルに固定される。したがって制御電源電圧が低下すればＩＣの出力８はＬＯＷレベルに固定される。
【００１７】
（実施例２）
図５は本発明の実施例であり、５の制御系の電源と６の出力系の電源が存在する多電源系のＩＣの一例である。１は制御系の電源電圧を検出する回路であり、出力電源系で構成されている。１０は制御系の電源電圧を検出する回路で制御電源系で構成される。１０の回路図の一例を図６にしめす、抵抗６１、基準電圧発生回路６２、コンパレータ回路６３などを用いて、制御系の電源電圧の低下を１の回路よりも正確に行うことができる。この出力をレベルホールド回路の入力に入れることによって、制御系の電圧が低下した時最初に１０の検出回路が動作しレベルホールド回路の入力を固定し、さらに制御系電圧が低下すれば１の検出回路が動作しレベルホールド回路の出力を固定する。
【００１８】
（実施例３）
図７は本発明の実施例であり、８８の制御系の電源と８９の出力系の高耐圧電源が存在する多電源系の多出力ドライバの一例である。シフトレジスタ７３はシリアルデータ７４をクロック７５で転送し、ラッチパルス７６で転送データをラッチ回路７７に保持する。ラッチデータはレベルシフト回路７８を通って出力回路を通って７９より出力される。８０は制御系電源電圧を監視する回路で、高耐圧系電源で構成される。８１の制御系電位が下がれば８２のＮｃｈ−Ｔｒはオフするので８３はＬＯＷレベルからからＨＩＧＨレベルに変化し、出力８６はＨＩＧＨレベルになる。８７のＮｃｈ−Ｔｒがオンするためレベルシフトの出力は強制的にＬＯＷレベルになり、出力がＬＯＷに固定される。レベルシフト回路７８はフリップフロップタイプであり入力信号が無くなれば前のデータを保持し続けるレベルホールド回路である。したがって制御系電源が無くなったとき転送用クロック信号や、ラッチ信号も止まってしまうので、レベルシフト回路はそのときの状態をずっと保持してしまう。時分割駆動でＡＣ的に表示をさせているような場合、データが止まってしまえば、特定のビットにＤＣ的に電流が流れてしまい、高輝度に異常発光してしまう。ところが本実施例の様な構成にした場合、制御系電源電圧がなくなれば出力はＬＯＷレベルに固定されるために異常発光は起きない。
【００１９】
（実施例４）
図８は本発明の実施例であり、８８の制御系の電源と８９の出力系の高耐圧電源が存在する多電源系の多出力ドライバの一例である。シフトレジスタ７３はシリアルデータ７４をクロック７５で転送し、ラッチパルス７６で転送データをラッチ回路７７に保持する。ラッチデータはレベルシフト回路７８を通って出力回路を通り７９より出力される。８０は制御系電源電圧を監視する回路で、高耐圧系電源で構成される。８１の制御系電位が下がれば８２のＮｃｈ−Ｔｒはオフするので８３はＬＯＷレベルからからＨＩＧＨレベルに変化し、出力８６はＨＩＧＨレベルになる。８７のＮｃｈ−Ｔｒがオンするためレベルシフトの出力は強制的にＬＯＷレベルになり、出力がＬＯＷに固定される。９０は制御系電源電圧を監視する回路で、制御系電源で構成される。内部回路は図６と同等の回路構成である。この回路により電源電圧の監視を高精度（２．５Ｖ程度）で行い、レベルシフトの入力を固定し出力をＬＯＷにする。さらに電源電圧が高圧系トランジスタのしきい値電圧以下の１．０Ｖ程度に低下したとき８０の回路が動作しレベルシフトの出力はＬＯＷレベルになり、出力はＬＯＷに固定される。レベルシフト回路７８はフリップフロップタイプであり入力信号が無くなれば前のデータを保持し続けるレベルホールド回路である。したがって制御系電源が無くなったとき転送用クロック信号や、ラッチ信号も止まってしまうので、レベルシフト回路はそのときの状態をずっと保持してしまう。時分割駆動でＡＣ的に表示をさせているような場合、データが止まってしまえば、特定のビットにＤＣ的に電流が流れてしまい、高輝度に異常発光してしまう。クロック及びデータ信号等の発生を行うＩＣの電源電圧も下がってしまえば信号は止まってしまうので、電源電圧が完全に無くなってしまうよりも前に出力をＬＯＷに固定する必要がある。ところが本実施例の様な構成にした場合、制御系電源電圧が低下し、約２．５Ｖ程度になればレベルシフトの入力を固定でき、出力をＬＯＷレベルに固定できる。さらに９０の制御系電源電圧監視回路も含む制御系回路の動作がしない電圧約１．０Ｖ以下になれば、レベルシフトは前の状態を保持するがジャンクションリーク、チャンネルリークなどによって出力が変化する可能性があるが、８０の電圧監視回路が動作し出力はＬＯＷレベルに固定されるために異常発光は起きない。
【００２０】
（実施例５）
図９は本発明の実施例である、９６は表示データ発生用コントロールＩＣ、９２は前記多出力ドライバ、９３は制御系電圧を昇圧し表示駆動電圧を発生する昇圧回路、９４は蛍光表示管である。９５は昇圧された電圧の平滑用コンデンサである。表示を切るときは制御系の電源スイッチ９７をオフすることによって、制御系の電源供給９８がなくなり、制御系の電源電圧が下がり、昇圧動作も停止する。図１０に示すように、１０４のタイミングでスイッチを切ったとき、制御系電位１０３は昇圧回路のトランジスタの経路で電荷が抜け約１Ｖ程度まで即座に落ちるが、それ以下になるとトランジスタがオフしてしまうため、電圧はゆっくりと下がっていく。一方昇圧系電位１０２は、平滑用コンデンサが大きいために、ゆっくりと低下していく。図の１０７の部分では制御系のトランジスタは動作できない電圧であり、多出力ドライバ内のレベルシフト回路の入力は不定となってしまうが、レベルシフトの出力が固定されるために出力はオンしない。たとえば９４が液晶表示素子であれば、液晶の応答速度の関係から電源オフ時の異常表示は目に見えない。また９４が熱転写式プリンタ用のヘッドであったとしても、ドライバ回路はＮ−ｃｈオープンドレインの出力であるため、制御系の電源電圧で構成された検出回路さえ有れば、出力トランジスタはゲート電圧が無くなるため電流を流す能力が無くなり、異常印字はしない。プラズマディスプレイであれば、ロウ用、コラム用のドライバがあり、コラム用ドライバはオープンドレインあるいはオープンコレクタ出力であり、制御用電圧が下がった場合コラム用のドライバがオンしないため異常発光は起きない。ところが蛍光表示管の場合は応答速度も早く、高輝度であり、アノード、グリッド共にプッシュプルで駆動させるため、電源オフ時に制御系の信号が不定となりアノード、グリッド共にオンになってしまえば、異常発光を起こしてしまう。したがって蛍光表示管モジュールに上記多出力ドライバを使用することによって、他の表示素子では現れない異常発光を抑えることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の半導体集積回路によれば、制御系電源電圧が低下すればレベルホールド回路の出力を固定できるので、電源オフ時にＩＣの出力を固定することができる効果を有する。したがって多電源系のＩＣに外部から電源を与える時や切る時に特別な事をする必要が無くなり、外付け部品などをつける必要がなくなる効果を有する。ＩＣの製造時期の違いなどによってトランジスタのチャンネルリークやドレイン部のジャンクションリークがばらばらで、選別も困難であったが、選別の作業も必要なくなる効果を有する。フリップフロップ型のレベルシフト回路を使っても電源オフ時に出力を固定できるので、電源シーケンスの自由な多出力ドライバを提供することができる効果を有する。蛍光表示管モジュールに本発明の多出力ドライバを使用すれば、電源オフ時の異常発光を抑える事ができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体集積回路の第一実施例における構成を示す図。
【図２】従来の半導体集積回路の回路構成を示す図。
【図３】従来の半導体集積回路の回路構成を示す図。
【図４】本発明に係る半導体集積回路の第一実施例における回路例を示す図。
【図５】本発明に係る半導体集積回路の第二実施例における回路例を示す図。
【図６】本発明に係る半導体集積回路の第二実施例における電源電圧検出回路例を示す図。
【図７】本発明に係る多出力ドライバの第三実施例における回路例を示す図。
【図８】本発明に係る多出力ドライバの第四実施例における回路例を示す図。
【図９】本発明に係る蛍光表示管モジュールの第五実施例における回路例を示す図。
【図１０】本発明に係る蛍光表示管モジュールの第五実施例における電源オフ時の電位変化をを示す図。
【符号の説明】
１制御系電源電圧検出回路で出力電源系で構成される
２レベルホールド回路
３出力固定回路
４制御回路
５制御系電源
６出力系電源
７出力回路
８出力端子
９グランド電源
１０制御系電源電圧検出回路で制御電源系で構成される
１１フリップフロップ型レベルシフト回路
２１，２２，３２〜３４，３８〜４０，４２Ｎｃｈ−Ｔｒ
２３，２４，３０，３１，３６，３７，４３Ｐｃｈ−Ｔｒ
２５ＡＮＤ回路で制御電源系で構成
２６インバータ回路で制御電源系で構成
２７出力電源電圧よりも低い電圧
３５，４１，６１抵抗
６２基準電圧発生回路
６３コンパレータ回路
７３シフトレジスタ回路
７４シリアルデータ入力
７５転送クロック入力
７６ラッチパルス入力
７７ラッチ回路
７８レベルシフト回路
７９出力端子
８０制御系電源電圧検出回路で出力電源系で構成される
８１制御系電位
８４シリアルデータ出力
８８制御電源電圧領域を示す
８９出力電源電圧領域を示す
９０制御系電源電圧検出回路で制御電源系で構成される
９２本発明の多出力ドライバ
９３昇圧回路
９４蛍光表示管
９５平滑用コンデンサ
９６コントロールＩＣ
９７電源スイッチ
９８制御系電源
９９昇圧出力で出力電源となる
１００電源電圧を表すＹ軸
１０１時間を表すＸ軸
１０２出力電源電圧曲線
１０３制御電源電圧曲線

Claims

第一の電源線と、
前記第一の電源線から供給される電位より高い電位を供給する第二の電源線と、
前記第一の電源線に接続され、直列データを並列データに変換するシフトレジスタと、
前記第一の電源線に接続され、前記並列データをラッチし、ラッチデータとして出力するラッチ回路と、
前記第二の電源線に接続され、前記ラッチデータを入力データとするレベルシフト回路と、
前記第二の電源線に接続され、前記レベルシフト回路からの出力データを入力データとする出力回路と、
前記第二の電源線に接続され、前記第一の電源線から供給される電位を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段から出力される出力信号に応じて前記レベルシフト回路からの前記出力データの信号を所定の電位に固定する第一の固定手段と、
前記第一の電源線に接続され、前記第一の電源線から供給される電位を検出する第二の検出手段と、
前記第二の検出手段から出力される出力信号に応じて前記レベルシフト回路への入力信号を所定の電位に固定する第二の固定手段と、
を備え、
前記第一及び第二の電源線の電位が低下するとき、前記第二の固定手段が前記レベルシフト回路への入力信号を所定の電位に固定した後に、前記第一の固定手段が前記レベルシフト回路からの前記出力データの信号を所定の電位に固定することを特徴とする多出力ドライバ。
請求項１において、
前記レベルシフト回路は、
フリップフロップタイプのレベルシフト回路であることを特徴とする多出力ドライバ。
蛍光表示管と、
表示データ発生用コントローラＩＣと、
前記第一の電源線の電位を昇圧する昇圧回路と、
請求項１又は２に記載の多出力ドライバと、
を備えたことを特徴とする蛍光表示管モジュール。