JP4662592B2 - 液晶表示装置の電源供給装置及び電圧シーケンス制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し,特に,液晶パネルの駆動電圧を出力するゲートドライブ集積回路(以下,ゲートドライブICとする)の複数の入力端子に印加される電圧の電源供給装置及び電圧シーケンス制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に,平板ディスプレイ装置である液晶表示装置は,2枚のガラス間に液晶が封入されて画素と電極が形成された液晶パネルと,液晶パネルの駆動用各種集積回路が実装され,液晶パネルの電極と接続された印刷回路基板と,表示に必要な光を提供するバックライト装置と,各種駆動電圧を供給する電源装置,及びその他モルドフレームまたはシャシのような組立物から構成される。
【0003】
画面の表示は,液晶パネルに駆動に必要な電圧を所定レベルで印加することによって,各画素を構成する薄膜トランジスタが動作することで行われる。
【0004】
所望する画面を表示するため印加される電圧の制御は,液晶ディスプレイ分野において技術的に比重がある重要なものである。米国特許5,777,611号公報に開示されるように,液晶パネル駆動電圧を制御するパワーシーケンス制御技術が多様に創案されている。印刷回路基板上に実装された複数のゲートドライブICに複数の電圧が所定シーケンスで印加されて,各ゲートドライブICは液晶パネルの駆動電圧を出力するというものである。
【0005】
以下に図を参照しながら従来の液晶表示装置の電源供給装置について説明する。 図5は従来の液晶表示装置の電源供給装置を示すブロック図,図6は従来の液晶表示装置の電圧シーケンス誤動作状態を示す。
【0006】
図5に示すように,従来の液晶表示装置の電源供給装置は,定電圧VDDを電圧Von,および電圧Voffに変換するDC/DCコンバータ100,および102,電圧Von,および電圧Voffが印加されると液晶パネル106を駆動するための信号を出力するドライブIC104を備えている。ここでドライブIC104はゲートドライブICである。
【0007】
通常,ドライブIC104の入力端子114および116にはそれぞれ,液晶パネル106をオンするための例えば約20Vの電圧Vonと,オフするための例えば約−7Vの電圧Voffが印加される。
【0008】
それらの電圧は定められたシーケンスによって印加され、あるいは除去される必要があり,シーケンスが正確に動作しないとラッチアップ状態となり,液晶パネルの駆動不良が発生する。
【0009】
この場合,電圧Vonと電圧Voffを,ドライブIC104に印加するためのシーケンスは,電圧Voffがまず印加された後に電圧Vonが印加される必要があり,電源がオフされると電圧Vonがまず除去された後に電圧電圧Voffが除去されるように定められなくてはならない。
【0010】
また,必要によっては液晶表示装置にシーケンス調節のためのパワーシーケンス制御回路が構成される。従来のパワーシーケンス制御回路は,電圧Vonと電圧Voffが独立して発生し,それらの間のシーケンス調節は電圧Vonと電圧Voffを出力するDC/DCコンバータ100,および102の時定数で調整するか,電圧Vonの時定数調整だけで行われていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし,従来のシーケンス制御方法は,電圧Vonと電圧Voffが互いに独立してドライブIC104に印加されるため,それらの間の相対的な時間調節が困難であった。特に,電源がオンされる時だけシーケンス調整が可能であり,オフされる時にはシーケンス調整が難しかった。
【0012】
したがって,図6に示すように電圧Vonが,電圧Voffよりも先に印加され,後に除去される,という誤動作状態を生じることがあった。これにより,ドライブIC104にラッチアップ状態が発生し,液晶パネル4の駆動不良が発生するという問題点があった。
【0013】
また,前述のシーケンス制御過程でドライブIC104に印加される電圧の維持が困難で,ラッチアップが発生するという問題点があった。すなわち,電圧VDDが印加された後,電圧Von,および電圧Voffが所定の電圧に安定する前の段階で,電圧Vonまたは電圧Voff印加ラインに電流が流れ,その電流によりドライブICのラッチアップ防止条件である,例えばVoff<0.5V,Von>-0.5Vの範囲を離脱する電圧がドライブIC104に印加されることである。
【0014】
この場合,ドライブIC104に構成されるC-MOS回路に過電流が発生して誤動作する。また,DC/DCコンバータ100および102が電流駆動能力超過により駆動停止してしまうという問題点があった。
【0015】
したがって,本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり,その第1の目的は,液晶パネルの駆動電圧を出力するドライブICに印加される複数個の電圧が,予め定められたシーケンスに従って印加されるようにすることにより,液晶パネルの安定的な駆動を可能にすることである。
【0016】
また,本発明の第2の目的は,ドライブICに印加される駆動電圧を安定化させてドライブICのラッチアップを防止することにより,液晶パネルを正常動作させることにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため,請求項1によれば,所定の定電圧のレベルを変換して第1電圧を出力する第1DC/DCコンバータと,前記定電圧のレベルを変換して第2電圧を出力する第2DC/DCコンバータと,前記第2電圧のレベルを基準にし,前記第1電圧をスイッチングして変換し,第3電圧を出力するスイッチング手段と, 前記第2電圧でオフ電圧を決定し,前記第3電圧でオン電圧を決定して液晶パネルを駆動するための信号として出力するゲートドライブ集積回路とを具備したことを特徴とする,液晶表示装置の電源供給装置が提供される。
【0018】
この場合,請求項2のように,スイッチング手段は,所定スイッチング素子とその電圧印加側に構成される分圧用抵抗から構成し,スイッチング素子の制御側に印加される第2電圧のレベルによって第1電圧をスイッチングし,第3電圧を出力するようにしてもよい。
【0019】
また,請求項3のように,第1及び第2DC/DCコンバータに互いに異なる時定数を持たせ,第1電圧の印加開始後に第2電圧が印加されるようにしてもよい。
【0020】
さらに,請求項4によれば,ゲートドライブ集積回路に印加される電圧のうち,第1電圧は,第2電圧のレベルを基準にしたスイッチングにより印加レベルと印加時期が決定されることを特徴とする液晶表示装置の電圧シーケンス制御方法が提供される。
【0021】
また,請求項5のように,液晶パネルにオン信号が印加される際,ゲートドライブ集積回路には第2電圧が印加された後第1電圧が印加され,液晶パネルがオフされる際には,第1電圧が除去された後に第2電圧が除去されるシーケンスが自動的に働くことを特徴とする液晶表示装置の電圧シーケンス制御方法が提供される。
【0022】
かかる構成によれば,液晶パネルの駆動電圧を出力するドライブICに印加される複数個の電圧が,予め定められたシーケンスに従って印加されるため,液晶パネルの安定的な駆動が可能になる。
【0023】
また,請求項6によれば,所定定電圧のレベルを変換して第1電圧を出力する第1DC/DCコンバータと,定電圧のレベルを変換して第2電圧を出力する第2DC/DCコンバータと,第1電圧と第2電圧で液晶パネルの駆動電圧を生成するゲートドライブ集積回路と,その駆動電圧の印加により駆動される液晶パネルと,第1電圧のレベルを第1電圧値以上で維持させ,前記第2電圧のレベルを第2電圧値以下で維持させるラッチアップ防止手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置の電源供給装置が提供される。
【0024】
請求項7に示したように,ラッチアップ防止手段は,ゲートドライブ集積回路の第1電圧印加側に逆方向に接地された第1ダイオードと,ゲートドライブ集積回路の第2電圧印加側に順方向に接地された第2ダイオードによるようにしてもよい。
【0025】
かかる構成によれば,ドライブICに印加される駆動電圧を安定化させてドライブICのラッチアップを防止することにより,液晶パネルを正常動作させることができる。
【0026】
また,請求項8によれば,所定定電圧のレベルを変換して第1電圧で出力する第1DC/DCコンバータと,定電圧のレベルを変換して第2電圧で出力する第2DC/DCコンバータと,第2電圧のレベルを基準にし,前記第1電圧をスイッチングして変換し,第3電圧を出力するスイッチング手段と,第2電圧でオフ電圧を決定し,前記第3電圧でオン電圧を決定して液晶パネルを駆動するための信号として出力するゲートドライブ集積回路と,その駆動電圧の印加により駆動される液晶パネルと,第3電圧のレベルを第1電圧値以上で維持させ,第2電圧のレベルを第2電圧値以下で維持させるラッチアップ防止手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置の電源供給装置が提供される。
【0027】
請求項9に示したように,ラッチアップ防止手段は,ゲートドライブ集積回路の第1電圧印加側に逆方向に接地された第1ダイオードと,ゲートドライブ集積回路の第2電圧印加側に順方向に接地された第2ダイオードによるようにしてもよい。
【0028】
かかる構成によれば,液晶パネルの駆動電圧を出力するドライブICに印加される複数個の電圧が,予め定められたシーケンスに従って印加されるため,液晶パネルの安定的な駆動が可能になるとともに,ドライブICに印加される駆動電圧を安定化させてドライブICのラッチアップを防止することにより,液晶パネルを正常動作させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下,添附図面を参照しながら,本発明にかかる液晶表示装置の電源供給装置および電圧シーケンス制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能を有する構成要素については,同一の符号を付することにより,重複説明を省略する。
【0030】
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Aの構成を示すブロック図,図2は第1の実施の形態にかかるドライブIC20に印加される電圧のシーケンスを示す図である。
【0031】
図1に示すように,本実施の形態にかかる電源供給装置Aは,所定レベルの定電圧VDDを印加されると所定レベルの電圧に変換して出力するDC/DCコンバータ10,および12,2つの入力端子22,および24に電圧を印加され,出力端子26より液晶パネル30に駆動電力を供給するドライブIC20を備えている。
【0032】
また,DC/DCコンバータ10、および12の出力を変換してドライブIC20に印加するスイッチング素子であるトランジスタ3,その電圧印加側に接続される分圧用の抵抗5、および7を備えている。
【0033】
DC/DCコンバータ10は液晶パネル30のオン電圧を決定する電圧Von1を出力し,DC/DCコンバータ12はオフ電圧を決定する電圧Voffを出力する。DC/DCコンバータ10の出力端子14はトランジスタ3のエミッタに接続される。
【0034】
トランジスタ3のエミッタとベースとの間には,抵抗値R1の抵抗5が接続され,コレクタはドライブIC20の入力端子22に接続される。この時,電圧Von2はドライブIC20の入力端子22に印加される電圧である。
【0035】
また,DC/DCコンバータ12の出力端子16は,ドライブIC20の入力端子24に接続される。さらに,出力端子16とトランジスタ3のベースとの間には,抵抗値R2の抵抗7が接続される。電圧Vbはトランジスタ3のベースに印加される電圧である。
【0036】
ここで,トランジスタ3は,PNP形バイポーラトランジスタであることが好ましい。また,抵抗5、および7は電圧Von1と電圧Voffとの間の電位差を分割するため構成されたもので,その間の抵抗比は下記の【式1】のような関係を参照して決定される。
【0037】
【式1】
(R1/(R1+R2))*(Von1−Voff)>Veb
ここで,Vebはトランジスタ3のエミッタとベースとの間の電圧降下を示す特性常数である。
【0038】
抵抗5および7の抵抗値R1,R2は前述の【式1】を満足する範囲で設定される。トランジスタ3のエミッタとベースとの間に印加される電位差,すなわち,電圧Von1と電圧Vbの差である図2のTは,トランジスタ3のエミッタとベースとの間の電圧降下を示す特性常数Vebより大きい値になるように設定される。
【0039】
ドライブIC20は,入力端子22,および24に印加される電圧Von2と電圧Voffの印加状態によって電圧を変換し,液晶パネル30を駆動するための電圧を出力端子26より出力する。
【0040】
次に, 図1及び図2を参照しながら電源供給装置Aのシーケンス動作を説明する。まず,グラウンドレベルGNDであったDC/DCコンバータ10,および12の各々の入力端に定電圧VDDが印加されると(時刻t1),DC/DCコンバータ10は電圧Von1を,DC/DCコンバータ12は電圧Voffを出力する。
【0041】
DC/DCコンバータ10はDC/DCコンバータ12より時定数が小さく設定されており,電圧Von1が出力される時刻t2は電圧Voffが出力される時刻t3より早く設定されている。さらに,電圧Von1が所定ハイレベル電圧(例えば約20V)に上昇する間に,トランジスタ3のベースに印加される電圧Vbがハイレベルに上昇する。
【0042】
その間,DC/DCコンバータ12から電圧Voffが出力されてドライブIC20,および抵抗7に印加される(時刻t3)。この後,電圧Voffが所定レベル(例えば約-7V)に低下すると(時刻t4),電圧Vbは一定水準に低下して,トランジスタ3が駆動される。トランジスタ3が駆動されると,予め設計された電圧Von2がトランジスタ3のコレクタからドライブIC20の入力端子22に印加される(時刻t4)。
【0043】
反対に,定電圧VDDを供給していた電源がGNDレベルに低下し始めると(時刻t5),同時に各電圧のレベルが低下し始める。電圧Voffがスイッチングレベルを離脱する(時刻t5)と直ちにトランジスタ3がオフされ,電圧Von2が先に除去される(時刻t5)。
【0044】
そして,所定時間が経過した後に電圧Voffが除去される(時刻t7)。さらにその後に,電圧Voffより相対的に電位差が大きい電圧Von1および電圧Vbが除去される(時刻t8)。
【0045】
この場合,トランジスタ3は電圧Voffのレベルによってスイッチング動作することになる。すなわち,ドライブIC20に印加される電圧は,電圧Voffを基準電圧としてそのシーケンスが決定される。
【0046】
このように本実施の形態によれば,主電源である定電圧VDDが印加されると,ドライブIC20に印加される液晶パネル30をオフするための電圧Voffが先に発生した後に,オンするための電圧Von2が発生し,定電圧VDDがグラウンドレベルに低下し始めると,電圧Von2が先に除去された後に電圧Voffが除去されるようにシーケンスが設定され,液晶パネル30を安定して駆動できる。
【0047】
本実施の形態ではスイッチング手段としてPNP形バイポーラトランジスタと分圧のための抵抗が組合されたが,それと同一な効果を得るためスイッチング手段としてP形MOSトランジスタと抵抗の組合せを用いてもよい。P形MOSトランジスタの場合,エミッタとベースとの間の電位差は閾値電圧の絶対値以上である必要がある。
【0048】
液晶パネルに駆動電圧を印加するドライブICに供給される電圧のシーケンスは,ドライブICに印加される2つの電圧の中でいずれか1つを制御のための基準信号に利用して行われるが,本実施の形態ではオフのための電圧を基準信号とした制御方法が提示された。
【0049】
一方,ドライブICに印加される電圧は,ラッチアップ防止条件を満たさなければならず,それに対する実施の形態を以下に説明する。
【0050】
(第2の実施の形態)
図3は,本実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Bを示すブロック図である。図3に示すように,電源供給装置Bは,所定レベルの定電圧VDDを印加されると所定レベルの電圧に変換して出力するDC/DCコンバータ50,および52,2つの入力端子57,および58に電圧を印加されると,出力端子59より液晶パネル56に駆動電力を供給するドライブIC54を備えている。
【0051】
また,出力端子51に逆方向に接続されるダイオード90,出力端子53に順方向に接続されるダイオード92を備えている。ダイオード90,および92は共通に接地されている。
【0052】
次に,電源供給装置Bの動作を説明する。電圧VDDがDC/DCコンバータ50,および52に印加されると,電圧VoffがDC/DCコンバータ52からドライブIC54に印加され,電圧VonがDC/DCコンバータ50からドライブIC54に印加される。
【0053】
その際,電圧Voffが一定値で安定する前に電圧Voffが印加されるラインを通してドライブIC54に不安定な状態の電流が流れ,異常電圧がドライブIC54に供給される場合がある。
【0054】
その異常電圧がラッチアップ防止レベルに到達すると,ダイオード92がオンされて電圧レベルが低下する。したがって,電圧Voffのレベルが正常に安定する前にラッチアップを発生させる異常電圧がドライブIC54に印加されることが防止される。
【0055】
また,ドライブIC54には電圧Voffが印加された後に電圧Vonが印加されるが,この時にも,電圧Vonが一定値で安定する前に,電圧Vonが印加されるラインを通してドライブIC54に不安定な状態の電流が流れ,異常電圧がドライブIC54に供給される場合がある。
【0056】
その異常電圧がラッチアップ防止レベルに到達すると,ダイオード90がオンされて電圧レベルが上昇する。したがって,電圧Vonのレベルが正常に安定する前に,ラッチアップを発生させる異常電圧がドライブIC54に印加されることが防止される。
【0057】
以上のように,第2の実施例においては,ドライブIC54と並列にダイオード90,および92を設けたことで,ラッチアップ防止条件である例えばVon〉-0.5VおよびVoff〈0.5Vを満足することができ、ドライブIC54でのラッチアップの発生が防止される。
【0058】
(第3の実施例)
図4は,本実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Cの構成を示すブロック図である。電源供給装置Cは,図1の電源供給装置Aに,ゲートドライブICのラッチアップ防止に用いられるダイオードを接続した構成である。
【0059】
DC/DCコンバータ60,および62には,定電圧源VDDが印加されている。また,DC/DCコンバータ60の出力端子70はトランジスタ80のエミッタに接続される。
【0060】
トランジスタ80のエミッタとベースとの間には,抵抗値R61の抵抗86が接続され,コレクタはドライブIC64の入力端子76に接続される。この時,電圧Von2はドライブIC64の入力端子74に印加される電圧である。
【0061】
また,DC/DCコンバータ62の出力端子72は,ドライブIC64の入力端子76に接続される。さらに,出力端子72とトランジスタ80のベースとの間には,抵抗値R62の抵抗88が接続される。電圧Vbはトランジスタ80のベースに印加される電圧である。
【0062】
さらに、入力端子74と76との間に,ダイオード82は逆方向に,ダイオード84は順方向に,ドライブIC64と並列に接続される。ダイオード82,および84は,共通に接地される。
【0063】
定電圧VDDがDC/DCコンバータ60,62に印加されると,DC/DCコンバータ60,62は各々電圧Von1と電圧Voffを出力する。電圧Von1と電圧Voffがトランジスタ80に印加され,そのスイッチングにより電圧Von1を電圧Von2に変換すると,ドライブIC64には電圧Voffが印加された後に電圧Von2が印加される。
【0064】
また,ドライブIC64は電圧Von2と電圧Voffで駆動電圧を生成して液晶パネル66に印加する。その際,電圧Voffが一定値で安定する前に電圧Voffが印加されるラインを通してドライブIC64に不安定な状態の電流が流れ,異常電圧がドライブIC64に供給される場合がある。
【0065】
その異常電圧がラッチアップ防止レベルに到達すると,ダイオード84がオンされて電圧レベルが低下する。したがって,電圧Voffのレベルが正常に安定する前にラッチアップを発生させる異常電圧がドライブIC64に印加されることが防止される。
【0066】
また,ドライブIC64には電圧Voffが印加された後に電圧Vonが印加されるが,この時にも,電圧Vonが一定値で安定する前に,電圧Vonが印加されるラインを通してドライブIC64に不安定な状態の電流が流れ,異常電圧がドライブIC64に供給される場合がある。
【0067】
その異常電圧がラッチアップ防止レベルに到達すると,ダイオード82がオンされて電圧レベルが上昇する。したがって,電圧Vonのレベルが正常に安定する前に,ラッチアップを発生させる異常電圧がドライブIC64に印加されることが防止できる。
【0068】
以上のように,第3の実施の形態においては,ドライブIC64に印加される液晶パネル66をオフするための電圧Voffが先に発生した後に,オンするための電圧Von2が発生し,定電圧VDDがグラウンドレベルに低下し始めると,電圧Von2が先に除去された後に電圧Voffが除去されるようにシーケンスが設定され,液晶パネル66を安定して駆動できる。
【0069】
さらに,ドライブIC64と並列にダイオード82,および84を設けたことで,ラッチアップ防止条件である例えばVon〉-0.5VおよびVoff〈0.5Vを満足することができ、ドライブIC64でのラッチアップの発生が防止される。
【0070】
また,第2および第3の形態におけるラッチアップ防止用のダイオードは,ショットキーダイオードを用いることができる。
【0071】
以上,添付図面を参照しながら本発明にかかる液晶表示装置の電源供給装置およびそのシーケンス方法について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明によれば,ゲートドライブICへの電圧の印加または除去が予め設定されたシーケンスによって行われることにより,液晶パネルを安定して駆動できる。
【0073】
また,ドライブICへの印加電圧の変動を制御するラッチアップ防止手段を設けたことで,液晶パネルを正常に動作させることができ,ひいては液晶表示装置の収率が改善されて,製品の信頼性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Aを示すブロック図である。
【図2】第1の実施の形態にかかる電源供給装置Aの電圧シーケンスを示す図である。
【図3】第2の実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Bを示すブロック図である。
【図4】第3の実施の形態にかかる液晶表示装置の電源供給装置Cを示すブロック図である。
【図5】従来の液晶表示装置の電源供給装置を示すブロック図である。
【図6】従来の液晶表示装置の電圧シーケンス誤動作状態を示す図である。
【符号の説明】
3 トランジスタ
5,7 抵抗
10,12 DC/DCコンバータ
14,16 出力端子
20 ドライブIC
22,24 入力端子
26 出力端子
30 液晶パネル
Claims (5)
- 所定の定電圧のレベルを変換して第1電圧を出力する第1DC/DCコンバータと,前記定電圧のレベルを変換して第2電圧を出力する第2DC/DCコンバータと,前記第2電圧のレベルを基準にし,前記第1電圧をスイッチングして変換し,第3電圧を出力するスイッチング手段と,前記第2電圧でオフ電圧を決定し,前記第3電圧でオン電圧を決定して,液晶パネルを駆動するための信号として出力するゲートドライブ集積回路とを具備したことを特徴とする,液晶表示装置の電源供給装置。
- 前記スイッチング手段は,所定スイッチング素子とその電圧印加側に構成される分圧用抵抗から構成され,前記スイッチング素子の制御側に印加される前記第2電圧のレベルによって前記第1電圧がスイッチングされ,前記第3電圧を出力することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の電源供給装置。
- 前記第1及び第2DC/DCコンバータに互いに異なる時定数を持たせ,前記第1電圧の印加開始後に前記第2電圧が印加されるようにしたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の電源供給装置。
- 所定定電圧のレベルを変換して第1電圧を出力する第1DC/DCコンバータと,前記定電圧のレベルを変換して第2電圧を出力する第2DC/DCコンバータと,前記第2電圧のレベルを基準にし,前記第1電圧をスイッチングして変換し,第3電圧を出力するスイッチング手段と,前記第2電圧でオフ電圧を決定し,前記第3電圧でオン電圧を決定して液晶パネルを駆動するための信号として出力するゲートドライブ集積回路と,前記駆動電圧の印加により駆動される液晶パネルと,前記第3電圧のレベルを第1電圧値以上で維持させ,前記第2電圧のレベルを第2電圧値以下で維持させるラッチアップ防止手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置の電源供給装置。
- 前記ラッチアップ防止手段は,前記ゲートドライブ集積回路の第1電圧印加側に逆方向に接地された第1ダイオードと,前記ゲートドライブ集積回路の第2電圧印加側に順方向に接地された第2ダイオードとを具備することを特徴とする請求項4記載の液晶表示装置の電源供給装置。
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