JP5650297B2 - 駆動回路及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示パネルなどの表示パネルを駆動する駆動回路及びこれを有する表示装置に関する。
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、液晶表示パネルは、一般に、マトリクス状に配列された複数の表示画素を有し、各表示画素が、2枚のガラス基板に挟み込まれた液晶層と、この液晶層への電界印加を制御するTFT(Thin−Film Transistor:薄膜トランジスタ)などの能動素子とを有する。駆動回路は、各能動素子をオン状態またはオフ状態にする制御信号を走査線(ゲート線)を介して供給するゲートドライバと、各表示画素の液晶層を挟み込む対向電極にデータ線(ソース線)を介して階調電圧を供給するソースドライバとを有する。同一極性の直流電圧による電界を液晶層に印加し続けると液晶層は劣化するので、この種の劣化を防止するために、各表示画素に基準電圧よりも高い正極性の階調電圧と基準電圧よりも低い負極性の階調電圧とを交互に供給する駆動方式が広く採用されている。たとえば、ドット単位(たとえば、一画素単位)で正極性の階調電圧と負極性の階調電圧とを交互に供給する駆動方式はドット反転方式と呼ばれており、ライン単位で正極性の階調電圧と負極性の階調電圧とを交互に供給する駆動方式はライン反転方式と呼ばれている。この種の駆動方式を採用する液晶表示装置においては、一般に、ソースドライバは、正極性のアナログ電圧を出力するオペアンプ(以下「高圧側オペアンプ」と呼ぶ。)と、負極性のアナログ電圧を出力するオペアンプ(以下「低圧側オペアンプ」と呼ぶ。)とを含むインピーダンス変換回路を有している。
特開2006−292807号公報(特許文献1)に開示されるアクティブマトリクス型液晶表示装置では、ボルテージフォロアタイプ(voltage follower type)の高圧側オペアンプ(正極用アンプ)とボルテージフォロアタイプの低圧側オペアンプ(負極用アンプ)とを有するソースドライバが開示されている。このソースドライバでは、高圧側オペアンプは、電源電圧AVDD,AGNDP(AVDD>AGNDP)の組で動作し、低圧側オペアンプは、電源電圧AVDDN,AGND(AVDDN>AGND)の組で動作する。このように高圧側オペアンプと低圧側オペアンプとを動作させるために4つの電源電圧AVDD,AGNDP,AVDDN,AGNDが使用されている。
また、特許文献1で引用されている特開平10−062744号公報(特許文献2)に開示されているソースドライバは、電源電圧VLCD,VMM(=1/2VLCD)の組で動作する高圧側オペアンプと、電源電圧VMM,GNDの組(GND=0ボルト)で動作する低圧側オペアンプとを有するものである。高圧側オペアンプと低圧側オペアンプとを動作させるために3つの電源電圧VLCD,VMM,GNDが使用されている。
特開2006−292807号公報(たとえば、段落0006〜段落0009、段落0029) 特開平10−062744号公報(たとえば、図9,図10)
特許文献1,2に開示されるソースドライバは、データ線に正極性のアナログ電圧と負極性のアナログ電圧とを交互に供給するために、各データ線を高圧側オペアンプの出力端子と低圧側オペアンプの出力端子とに交互に接続するスイッチ回路を有している。具体的には、このスイッチ回路は、あるタイミングでは、i番目のデータ線を高圧側オペアンプに接続するとともに、このi番目のデータ線の隣にあるi+1番目のデータ線を低圧側オペアンプに接続する。この結果、i番目のデータ線には正極性のアナログ電圧が供給され、i+1番目のデータ線には負極性のアナログ電圧が供給される。このとき、i番目のデータ線の電位は基準電圧よりも低くなり、i+1番目のデータ線の電位は基準電圧よりも高くなる。次のタイミングでは、スイッチ回路は、i番目のデータ線の接続先を高圧側オペアンプから低圧側オペアンプに切り替えるとともに、i+1番目のデータ線の接続先を低圧側オペアンプから高圧側オペアンプに切り替える。この結果、i番目のデータ線には負極性のアナログ電圧が供給され、i+1番目のデータ線には正極性のアナログ電圧が供給されるので、i番目のデータ線の電位は高電位から低電位に遷移し、i+1番目のデータ線の電位は低電位から高電位に遷移する。
このようにしてデータ線の接続先が切り替えられるとき、高圧側オペアンプの出力端子が高電位のi番目のデータ線から低電位のi+1番目のデータ線に接続され、低圧側オペアンプの出力端子が低電位のi+1番目のデータ線から高電位のi番目のデータ線に接続されるので、高圧側オペアンプの出力端子の電位が一時的に急峻に低下し、低圧側オペアンプの出力端子の電位が一時的に急峻に上昇することがある。かかる場合、高圧側オペアンプ内部の寄生バイポーラトランジスタあるいは低圧側オペアンプ内部の寄生バイポーラトランジスタに順方向のバイアスが印加され、当該寄生バイポーラトランジスタに過電流が流れることが起こりうる。この種の過電流は、高圧側オペアンプと低圧側オペアンプとを破壊するおそれがある。
上記に鑑みて本発明の目的は、高圧側オペアンプと低圧側オペアンプとに過電流が発生することを防止することができる駆動回路及び表示装置を提供することである。
本発明による駆動回路は、互いに並行に配列された複数の信号線と、前記複数の信号線と離間して交差するように配列された複数のデータ線と、前記信号線と前記データ線との交差点付近の領域各々に形成された容量性負荷とを有する表示パネルを駆動する駆動回路であって、第1電源電圧と該第1電源電圧よりも高い第2電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき負極性のアナログ電圧を出力する第1のオペアンプと、前記電源電圧と該第電源電圧よりも高い第電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき正極性のアナログ電圧を出力する第2のオペアンプと、第1の制御電圧及び第2の制御電圧を供給する制御部と、前記第1の制御電圧に応じて、前記第1のオペアンプの接続先を、前記複数のデータ線のうちの第1のデータ線から該第1のデータ線とは異なる第2のデータ線へ切り替えるとともに、前記第2の制御電圧に応じて、前記第2のオペアンプの接続先を前記第2のデータ線から前記第1のデータ線に切り替えるスイッチ回路とを備え、前記スイッチ回路は、前記第1の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第1のnチャネル型電界効果トランジスタと、前記第2の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第1のpチャネル型電界効果トランジスタと、を含み、前記制御部は、前記第1の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ高い値以下であり且つ前記第1電源電圧よりも高い第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させ、再度非導通状態に遷移するまで前記第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加し、前記第2の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ低い値以上であり且つ前記第3電源電圧よりも低い第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させることを特徴とする。
本発明による他の駆動回路は、互いに並行に配列された複数の信号線と、前記複数の信号線と離間して交差するように配列された複数のデータ線と、前記信号線と前記データ線との交差点付近の領域各々に形成された容量性負荷とを有する表示パネルを駆動する駆動回路であって、第1電源電圧と該第1電源電圧よりも高い第2電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき負極性のアナログ電圧を出力する第1のオペアンプと、前記電源電圧と該第電源電圧よりも高い第電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき正極性のアナログ電圧を出力する第2のオペアンプと、第1の制御電圧及び第2の制御電圧を供給する制御部と、前記第1の制御電圧に応じて、前記第1のオペアンプの接続先を、前記複数のデータ線のうちの第1のデータ線から該第1のデータ線とは異なる第2のデータ線へ切り替えるとともに、前記第2の制御電圧に応じて、前記第2のオペアンプの接続先を前記第2のデータ線から前記第1のデータ線に切り替えるスイッチ回路とを備え、前記スイッチ回路は、前記第2の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第1のpチャネル型電界効果トランジスタと、前記第1の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第1のnチャネル型電界効果トランジスタと、を含み、前記制御部は、前記第2の制御電圧として、前記第電源電圧よりも前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ低い値以上であり且つ前記第電源電圧よりも低い第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させ、再度非導通状態に遷移するまで前記第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加し、前記第1の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ高い値以下であり且つ前記第1電源電圧よりも高い第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させることを特徴とする。
本発明によれば、第1のオペアンプの接続先を第1のデータ線から第2のデータ線へ切り替えるとともに、第2のオペアンプの接続先を第2のデータ線から第1のデータ線に切り替える際に、第1のオペアンプと第2のオペアンプとに過電流が発生することを確実に防止することができる。
本発明に係る実施の形態1の液晶表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態1のソースドライバの構成例を概略的に示す図である。 実施の形態1のソースドライバを構成する低圧側オペアンプと高圧側オペアンプとを概略的に示す図である。 ドット反転方式の駆動法を説明するための図である。 ライン反転方式の駆動法を説明するための図である。 実施の形態1のスイッチ回路の概略構成を示す図である。 実施の形態1によるスイッチ回路の接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態2のスイッチ回路の概略構成を示す図である。 実施の形態2によるスイッチ回路の接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態3によるスイッチ回路の接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態4によるスイッチ回路の接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1の液晶表示装置1の概略構成を示す機能ブロック図である。この液晶表示装置1は、図1に示されるように、液晶表示パネル2,ソースドライバ3,ゲートドライバ4,コントローラ5及び電源回路6を備えている。ソースドライバ3及びゲートドライバ4の動作はコントローラ5によって制御される。
液晶表示パネル2は、バックライトユニット(図示せず)と、互いに並行に配列された走査線(ソース線)41,…,41と、これら走査線41,…,41と離間して交差するように配列されたデータ線(ソース線)31A,31B,31A,31B,…,31A,31Bとを有する。図1において、符号31Aは偶数番目のデータ線を、符号31Bは奇数番目のデータ線をそれぞれ示している。データ線31A,31Bと走査線41との各交差点付近には表示画素DPが設けられている。図1に示されるように、これら表示画素DP,…,DPは2次元配列されており、各表示画素DPが、対向電極(図示せず)に挟まれた液晶層を有する液晶表示素子(容量性負荷)22と、この液晶表示素子22への電界印加を制御するTFTなどの能動素子21とを含む。対向電極の一方には能動素子21の被制御端子の一方が接続され、対向電極の他方には、電源回路6から供給されたコモン電圧が印加される。また、能動素子21の被制御端子の他方はデータ線31Aまたは31Bに接続され、能動素子21の制御端子(ゲート)は走査線41に接続されている。
コントローラ5は、外部の信号源(図示せず)から供給されたデータ信号に画像処理を施してデジタルデータDDを生成し、これを水平表示ライン単位でソースドライバ3に出力する。ゲートドライバ4は、走査線41,…,41に順次パルス電圧を出力して能動素子21をオン状態にする。ソースドライバ3は、デジタルデータDDをアナログ階調電圧(以下、単に「階調電圧」と呼ぶ。)に変換し、これら階調電圧をインピーダンス変換してデータ線31A,31B,…,31A,31Bにパラレル出力することにより、オン状態の能動素子21を介して液晶表示素子22の対向電極の一方に階調電圧を印加することができる。各表示画素DPに階調電圧が書き込まれたところで能動素子21はオフ状態となり、各表示画素DPはその階調電圧を保持する。この結果、液晶表示素子22の対向電極間には階調電圧とコモン電圧との電圧差に応じた電界が形成される。液晶表示素子22では、形成された電界に応じて液晶分子が配向し、液晶分子の配向状態に応じた光透過率が形成される。
図2は、実施の形態1のソースドライバ3の構成例を概略的に示す図である。図2に示されるように、ソースドライバ3は、シフトレジスタ32,2ラインラッチ回路33,ライン切替回路34,レベルシフト回路35,電圧変換回路36,インピーダンス変換回路37,ライン切替回路38及び階調電圧発生回路39を有する。インピーダンス変換回路37は、ボルテージフォロアタイプの低圧側オペアンプ37Aと、ボルテージフォロアタイプの高圧側オペアンプ37Bとの組を複数有している。図3は、これら低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bとを概略的に示す図である。図3に示されるように、低圧側オペアンプ37Aは、電源電圧VSSとこの電源電圧VSSよりも高い共通電源電圧VMMとを用いて動作する非反転増幅器であり、高圧側オペアンプ37Bは、共通電源電圧VMMとこの共通電源電圧VMMよりも高い電源電圧VDDとを用いて動作する非反転増幅器である。
図2のシフトレジスタ32は、コントローラ5から転送されたデジタルデータ(多値階調データ)DDを取り込み、データ線31A,31B,…,31A,31Bと一対一で対応する配線ラインSa,Sb,…,Sa,Sbを介して1水平表示ライン分のデジタルデータを2ラインラッチ回路33にパラレルに出力する。ここで、符号Saは偶数番目のデータ線31Aに対応する配線ラインを、符号Sbは奇数番目のデータ線31Bに対応する配線ラインをそれぞれ示している。2ラインラッチ回路33は、シフトレジスタ32のパラレル出力をラッチするとともに、配線ラインSa,Sb,…,Sa,Sbと一対一で対応する配線ラインRa,Rb,…,Ra,Rbを介して保持データをライン切替回路34にパラレルに出力する。
ライン切替回路34は、一対の配線ラインRa,Rb毎に設けられたスイッチ回路341を有する。各スイッチ回路341は、コントローラ5からの制御信号SW1に応じて動作する。ライン切替回路34よりも後段にあるレベルシフト回路35は、負極性の階調電圧用のレベルシフタ35Aと正極性の階調電圧用のレベルシフタ35Bとの組を有している。スイッチ回路341は、あるタイミングで、一対の配線ラインRa,Rbのうち一方の配線ラインRaをレベルシフタ35Aに接続すると同時に、他方の配線ラインRbをレベルシフタ35Bに接続することにより、配線ラインRaを伝達する信号をレベルシフタ35Aに供給し、且つ、配線ラインRbを伝達する信号をレベルシフタ35Bに供給する。以下、このときのスイッチ回路341の接続形態を「ストレート接続」と呼ぶこととする。一方、別のタイミングでは、スイッチ回路341は、一方の配線ラインRaをレベルシフタ35Bに接続すると同時に、他方の配線ラインRbをレベルシフタ35Aに接続することにより、配線ラインRaを伝達する信号をレベルシフタ35Bに供給し、且つ、配線ラインRbを伝達する信号をレベルシフタ35Aに供給する。以下、このときのスイッチ回路341の接続形態を「クロス接続」と呼ぶこととする。
階調電圧発生回路39は、電源回路6により供給された電圧から、基準電圧(たとえば、GNDレベル)よりも高い2レベル(Nは正整数)の正極性の階調電圧群VPと、基準電圧よりも低い2レベルの負極性の階調電圧群VNとを生成し、これらを電圧変換回路36に供給する。たとえば、8ビット階調の表示を行う場合、2(=256)レベルの正極性の階調電圧と、2レベルの負極性の階調電圧とが生成される。電圧変換回路36においては、階調電圧選択部36Aは、負極性の階調電圧群VNの中から、レベルシフタ35Aの出力に対応する階調電圧を選択しこれを低圧側オペアンプ37Aに入力させる。また、階調電圧選択部36Bは、正極性の階調電圧群VPの中から、レベルシフタ35Bの出力に対応する階調電圧を選択しこれを高圧側オペアンプ37Bに入力させる。
ライン切替回路38は、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bの組ごとに設けられたスイッチ回路381を有する。各スイッチ回路381は、コントローラ5からの制御信号SW2に応じて動作する。上記スイッチ回路341がストレート接続しているとき、スイッチ回路381は、低圧側オペアンプ37Aの出力端子をデータ線31Aの一端に接続すると同時に、高圧側オペアンプ37Bの出力端子をデータ線31Bの一端に接続する。このときのスイッチ回路381の接続形態も「ストレート接続」と呼ぶこととする。このとき、偶数番目のデータ線31Aには負極性の階調電圧が印加され、奇数番目のデータ線31Bには正極性の階調電圧が印加される。一方、上記スイッチ回路341がクロス接続しているとき、スイッチ回路381は、低圧側オペアンプ37Aの出力端子をデータ線31Bの一端に接続すると同時に、高圧側オペアンプ37Bの出力端子をデータ線31Aの一端に接続する。このときのスイッチ回路381の接続形態も「クロス接続」と呼ぶこととする。このとき、偶数番目のデータ線31Aには正極性の階調電圧が印加され、奇数番目のデータ線31Bには負極性の階調電圧が印加される。
ライン切替回路34とライン切替回路38との組み合わせにより、ドット反転方式やライン反転方式で液晶表示パネル2を駆動することが可能となる。図4(A),(B)は、ドット反転方式の駆動法を説明するための図であり、図5(A),(B)は、ライン反転方式の駆動法を説明するための図である。図4(A),(B)及び図5(A),(B)中、「+」の記号は、表示画素DPが正極性の階調電圧を保持すること意味し、「−」の記号は、表示画素DPが負極性の階調電圧を保持することを意味する。図4(A),(B)では、水平表示方向に隣り合う表示画素DP,DPはいずれも互いに逆極性の階調電圧を保持し、垂直表示方向に隣り合う表示画素DP,DPも互いに逆極性の階調電圧を保持する。図4(A)の状態と図4(B)の状態とは、たとえば、フレーム単位またはフィールド単位で交互に切り替えられる。一方、図5(A),(B)では、水平表示方向に隣り合う表示ラインはいずれも互いに逆極性の階調電圧を保持する。図5(A)の状態と図5(B)の状態とは、たとえば、フレーム単位またはフィールド単位で交互に切り替えられる。
図6は、実施の形態1のソースドライバ3における低圧側オペアンプ37A及び高圧側オペアンプ37Bの概略構成と、これら低圧側オペアンプ37A及び高圧側オペアンプ37Bに対応するスイッチ回路381(381A)の概略構成とを示す図である。図6に示されるように、低圧側オペアンプ37Aは、差動増幅段50Aと出力増幅段51Aとからなり、高圧側オペアンプ37Bは、差動増幅段50Bと出力増幅段51Bとからなる。低圧側オペアンプ37Aの出力端子(ノード)NAは、差動増幅段50Aの反転入力端子(−)に接続されており、高圧側オペアンプ37Bの出力端子(ノード)NBは、差動増幅段50Bの反転入力端子(−)に接続されている。差動増幅段50A,50Bの構成は、公知の構成であればよく、特に限定されるものではない。
高圧側の出力増幅段51Bは、PMOSトランジスタ(pチャネル型電界効果トランジスタ)60PとNMOSトランジスタ(nチャネル型電界効果トランジスタ)61Nとを有する。PMOSトランジスタ60Pにおいて、ソースは電源電圧VDDの電源ラインと接続され、ドレインはNMOSトランジスタ61Nのドレインと接続され、ゲートには定電圧が印加されている。また、PMOSトランジスタ60Pのバックゲートは電源電圧VDDの電源ラインと接続されている。このPMOSトランジスタ60Pは定電流源として動作する。また、NMOSトランジスタ61Nにおいては、ゲートは差動増幅段50Bの出力端子と接続され、ソースは共通電源電圧VMMの電源ラインと接続されている。一方、低圧側の出力増幅段51Aは、PMOSトランジスタ62PとNMOSトランジスタ63Nとを有する。NMOSトランジスタ63Nにおいて、ソースは電源電圧VSSの電源ラインと接続され、ドレインはPMOSトランジスタ62Pのドレインと接続され、ゲートには定電圧が印加されている。また、NMOSトランジスタ63Nのバックゲートは電源電圧VSSの電源ラインと接続されている。このNMOSトランジスタ63Nは定電流源として動作する。また、PMOSトランジスタ62Pにおいては、ゲートは差動増幅段50Aの出力端子と接続され、ソースは共通電源電圧VMMの電源ラインと接続されている。
スイッチ回路381Aは、PMOSトランジスタからなるMOSスイッチSW1と、NMOSトランジスタからなるMOSスイッチSW2と、PMOSトランジスタからなるMOSスイッチSW3と、NMOSトランジスタからなるMOSスイッチSW4とを有する。MOSスイッチSW1は、ゲート電圧Vp1のレベルに応じてオン状態(導通状態)またはオフ状態(非導通状態)となり、オン状態のときに高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBをデータ線31Bに接続する機能を有し、MOSスイッチSW2は、ゲート電圧Vn2のレベルに応じてオン状態またはオフ状態となり、オン状態のときに低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAをデータ線31Bに接続する機能を有し、MOSスイッチSW3は、ゲート電圧Vp3のレベルに応じてオン状態またはオフ状態となり、オン状態のときに高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBをデータ線31Aに接続する機能を有し、MOSスイッチSW4は、ゲート電圧Vn4のレベルに応じてオン状態またはオフ状態となり、オン状態のときに低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAをデータ線31Aに接続する機能を有する。
上記構成のスイッチ回路381Aの接続形態を、従来の制御方法によりストレート接続からクロス接続に切り替えると、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bとに過電流が流れる現象が起こりうる。この現象を以下に説明する。
MOSスイッチSW1,SW2のゲートに電源電圧VSSを印加し、MOSスイッチSW3,SW4のゲートに電源電圧VDDを印加して、MOSスイッチSW1,SW4をオン状態にし、MOSスイッチSW2,SW3をオフ状態にすれば、スイッチ回路381Aの接続形態はストレート接続となる。このとき、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBはデータ線31Bに接続され、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAはデータ線31Aに接続されるので、データ線31A,31Bにそれぞれ低レベル及び高レベルの階調電圧が出力された直後は、データ線31Aの電位は低電位、データ線31Bの電位は高電位となる。その後、MOSスイッチSW1,SW2のゲートに電源電圧VDDを印加し、MOSスイッチSW3,SW4のゲートに電源電圧VSSを印加して、MOSスイッチSW1,SW4をオン状態からオフ状態に切り替え、且つMOSスイッチSW2,SW3をオフ状態からオン状態に切り替えれば、スイッチ回路381Aの接続形態はストレート接続からクロス接続に切り替わる。これにより、高電位のデータ線31Bが低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAに接続され、低電位のデータ線31Aが高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBに接続されるので、出力端子NAの電位は上昇し、出力端子NBの電位は下降する。よって、出力端子NAの電位は共通電源電圧VMMよりも高くなり、出力端子NBの電位は共通電源電圧VMMを下回ることが起こりうる。この場合に、低圧側オペアンプ37AのPMOSトランジスタ62Pの寄生ダイオード71に大きな順方向バイアスが印加され、高圧側オペアンプ37BのNMOSトランジスタ61Nの寄生ダイオード70にも大きな順方向バイアスが印加されると、NMOSトランジスタ61Nを構成するnpn型の寄生バイポーラトランジスタがオン状態に、PMOSトランジスタ62Pのpnp型の寄生バイポーラトランジスタがオン状態になって、これら寄生バイポーラトランジスタに過電流が流れる現象(バイポーラアクション)が起こりうる。この種の過電流は、低圧側オペアンプ37A内の素子や高圧側オペアンプ37B内の素子を破壊してしまう。なお、出力増幅段51A,51Bだけでなく、差動増幅段50A,50B内の寄生バイポーラトランジスタにもバイポーラアクションが生じるおそれがある。
バイポーラアクションの発生を防止するために、コントローラ5は、スイッチ回路381Aの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える際に、nチャネル型電界効果トランジスタであるMOSスイッチSW2,SW4のゲート電圧Vn2,Vn4を次式(1)の電圧範囲Δnに制限し、pチャネル型電界効果トランジスタであるMOSスイッチSW1,SW3のゲート電圧Vp1,Vp3を次式(2)の電圧範囲Δpに制限する。
VSS<Vng≦VMM1+Vnt …(1)
VMM2−Vpt≦Vpg<VDD …(2)
ここで、Vngは、被制御対象であるnチャネル型電界効果トランジスタのゲート電圧であり、Vntは、当該nチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧であり、VMM1は、当該nチャネル型電界効果トランジスタに接続される低圧側オペアンプ37Aが使用する電源電圧(本実施の形態では、VMM1=VMM)である。また、Vpgは、被制御対象であるpチャネル型電界効果トランジスタのゲート電圧であり、Vptは、当該pチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧であり、VMM2は、当該pチャネル型電界効果トランジスタに接続される高圧側オペアンプ37Bが使用する電源電圧(本実施の形態では、VMM2=VMM)である。
以下、実施の形態1の制御方法について説明する。図7(A)〜(F)は、スイッチ回路381Aの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。図7(A),(B),(C),(D)は、MOSスイッチSW1,SW2,SW3,SW4のゲート電圧Vp1,Vn2,Vp3,Vn4の波形を、図7(E)は、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBの電位VBを、図7(F)は、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAの電位VAをそれぞれ示している。
図7(A)〜(F)の時刻tより前では、スイッチ回路381Aの接続形態はストレート接続である。すなわち、時刻tより前では、コントローラ5は、MOSスイッチSW1のゲート電圧Vp1を共通電源電圧VMMとし、MOSスイッチSW4のゲート電圧Vn4を共通電源電圧VMMとしてこれらMOSスイッチSW1,SW4をオン状態にしている。同時に、コントローラ5は、MOSスイッチSW2のゲート電圧Vn2を低レベルの電源電圧VSSとし、MOSスイッチSW3のゲート電圧Vp3を高レベルの電源電圧VDDとしてこれらMOSスイッチSW2,SW3をオフ状態にしている。
時刻tで、コントローラ5は、MOSスイッチSW1のゲート電圧Vp1を共通電源電圧VMMから高レベルの電源電圧VDDに切り替え、MOSスイッチSW4のゲート電圧Vn4を共通電源電圧VMMから低レベルの電源電圧VSSに切り替えることにより、これらMOSスイッチSW1,SW4をオン状態からオフ状態に遷移させる(図7(A),(D))。同時に、コントローラ5は、MOSスイッチSW2のゲート電圧Vn2を電源電圧VSSから共通電源電圧VMMに切り替え、MOSスイッチSW3のゲート電圧Vp3を電源電圧VDDから共通電源電圧VMMに切り替えることにより、MOSスイッチSW2,SW3をオン状態に遷移させる(図7(B),(C))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Bと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Aと導通する。このとき、オン状態のMOSスイッチSW2を介して出力端子NAが充電されるので、図7(F)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてMOSスイッチSW2のゲート−ソース間電圧がMOSスイッチSW2の閾値電圧を下回ると、MOSスイッチSW2はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。したがって、出力増幅段51Aの寄生ダイオード71に順方向バイアスが印加されないため、PMOSトランジスタ62Pにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
同様に、時刻t経過後、オン状態のMOSスイッチSW3を介して出力端子NBは放電されるので、図7(E)に示されるように当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてMOSスイッチSW3のゲート−ソース間電圧がMOSスイッチSW3の閾値電圧を超えると、MOSスイッチSW3はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、出力増幅段51Bの寄生ダイオード70に順方向バイアスが印加されないため、NMOSトランジスタ61Nにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
低圧側オペアンプ37Aがスイッチ回路381Aを介してデータ線31Bに負極性の階調電圧を出力し、高圧側オペアンプ37Bがスイッチ回路381Aを介してデータ線31Aに正極性の階調電圧を出力した後は、スイッチ回路381Aの接続形態はクロス接続からストレート接続へ切り替えられる(時刻t)。このとき、コントローラ5は、MOSスイッチSW2のゲート電圧Vn2を共通電源電圧VMMから低レベルの電源電圧VSSに切り替え、MOSスイッチSW3のゲート電圧Vp3を共通電源電圧VMMから高レベルの電源電圧VDDに切り替えることにより、これらMOSスイッチSW2,SW3をオフ状態に遷移させる(図7(B),(C))。同時に、コントローラ5は、MOSスイッチSW1のゲート電圧Vp1を電源電圧VDDから共通電源電圧VMMに切り替え、MOSスイッチSW4のゲート電圧Vn4を電源電圧VSSから共通電源電圧VMMに切り替えることにより、MOSスイッチSW1,SW4をオン状態に遷移させる(図7(A),(D))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Aと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Bと導通する。このとき、図7(F)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてMOSスイッチSW4のゲート−ソース間電圧がMOSスイッチSW4の閾値電圧を下回ると、MOSスイッチSW4はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。同様に、図7(E)に示されるように当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてMOSスイッチSW1のゲート−ソース間電圧がMOSスイッチSW1の閾値電圧を超えると、MOSスイッチSW1はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、出力増幅段51A,51Bの寄生ダイオード71,70に順方向バイアスが印加されないため、NMOSトランジスタ62P,61Nにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
上記したように実施の形態1の液晶表示装置1では、スイッチ回路381Aの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える際に、コントローラ5は、nチャネル型電界効果トランジスタであるMOSスイッチSW2,SW4のゲート電圧を電圧範囲Δn内に制限し、pチャネル型電界効果トランジスタであるMOSスイッチSW1,SW3のゲート電圧を電圧範囲Δp内に制限するので、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bにおけるバイポーラアクションの発生を確実に防止することができる。
実施の形態2.
次に、本発明に係る実施の形態2の駆動方法について説明する。実施の形態2の液晶表示装置の構成は、ソースドライバ3のスイッチ回路381の構成とこのスイッチ回路381に供給される制御信号とを除いて、上記実施の形態1の液晶表示装置1の構成と同じである。図8は、スイッチ回路381(381B)の概略構成を示す図である。
図8に示されるように、スイッチ回路381Bは、MOSスイッチSW11,SW12,SW13,SW14からなる。MOSスイッチSW11は、互いに並列に接続されたPMOSトランジスタP1とNMOSトランジスタN1との組からなり、MOSスイッチSW12は、互いに並列に接続されたPMOSトランジスタP2とNMOSトランジスタN2との組からなり、MOSスイッチSW13は、互いに並列に接続されたPMOSトランジスタP3とNMOSトランジスタN3との組からなり、MOSスイッチSW14は、互いに並列に接続されたPMOSトランジスタP4とNMOSトランジスタN4との組からなる。MOSスイッチSW11は、PMOSトランジスタP1とNMOSトランジスタN1のゲート電圧Vp1,Vn1のレベルに応じてオン状態(導通状態)またはオフ状態(非導通状態)のいずれか一方の状態となり、オン状態のときに高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBをデータ線31Bに接続する機能を有し、MOSスイッチSW2は、PMOSトランジスタP2とNMOSトランジスタN2のゲート電圧Vp2,Vn2のレベルに応じてオン状態またはオフ状態のいずれか一方の状態となり、オン状態のときに低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAをデータ線31Bに接続する機能を有し、MOSスイッチSW3は、PMOSトランジスタP3とNMOSトランジスタN3のゲート電圧Vp3,Vn3のレベルに応じてオン状態またはオフ状態のいずれか一方の状態となり、オン状態のときに高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBをデータ線31Aに接続する機能を有し、MOSスイッチSW4は、PMOSトランジスタP4とNMOSトランジスタN4のゲート電圧Vp4,Vn4のレベルに応じてオン状態またはオフ状態のいずれか一方の状態となり、オン状態のときに低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAをデータ線31Aに接続する機能を有する。
図9(A)〜(J)は、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。図9(A),(B),(C),(D),(E),(F),(G),(H)は、MOSスイッチSW11,SW12,SW13,SW14のゲート電圧Vp1,Vn1,Vp2,Vn2,Vp3,Vn3,Vp4,Vn4の波形を、図9(I)は、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBの電位VBを、図9(J)は、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAの電位VAをそれぞれ示している。
図9(A)〜(J)の時刻tより前では、スイッチ回路381Bの接続形態はストレート接続である。すなわち、時刻tより前では、コントローラ5は、ゲート電圧Vp1,Vn2,Vn3,Vp4を電源電圧VSSとし、ゲート電圧Vn1,Vp2,Vp3,Vn4を電源電圧VDDとして、MOSスイッチSW11,SW14をオン状態とし、MOSスイッチSW12,SW13をオフ状態としている。
時刻tで、コントローラ5は、ゲート電圧Vp1,Vp4を電源電圧VSSから電源電圧VDDに切り替え、ゲート電圧Vn1,Vn4を電源電圧VDDから電源電圧VSSに切り替えることにより、MOSスイッチSW11,SW14を導通状態から非導通状態に遷移させる(図9(A),(B),(G),(H))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vp2を電源電圧VDDに維持しつつ、ゲート電圧Vn2を電源電圧VSSから共通電源電圧VMMに切り替えてこの共通電源電圧VMMのレベルに維持することにより、NMOSトランジスタN2をオフ状態からオン状態に遷移させる(図9(C),(D))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vn3を電源電圧VSSに維持しつつゲート電圧Vp3を電源電圧VDDから共通電源電圧VMMに切り替えてこの共通電源電圧VMMのレベルに維持することにより、PMOSトランジスタP3をオフ状態からオン状態に遷移させる(図9(E),(F))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Bと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Aと導通する。このとき、オン状態のNMOSトランジスタN2を介して出力端子NAが充電されるので、図9(J)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてNMOSトランジスタN2のゲート−ソース間電圧がNMOSトランジスタN2の閾値電圧を下回ると、NMOSトランジスタN2はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。したがって、出力増幅段51Aの寄生ダイオード71に順方向バイアスが印加されないため、PMOSトランジスタ62Pにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
同様に、時刻tの経過後、オン状態のPMOSトランジスタP3を介して出力端子NBは放電されるので、図9(I)に示されるように当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてPMOSトランジスタP3のゲート−ソース間電圧がPMOSトランジスタP3の閾値電圧を超えると、PMOSトランジスタP3はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、出力増幅段51Bの寄生ダイオード70に順方向バイアスが印加されないため、NMOSトランジスタ61Nにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
その後の時刻tにおいて、コントローラ5は、ゲート電圧Vp2を電源電圧VDDから電源電圧VSSに切り替え、ゲート電圧Vn2を共通電源電圧VMMから電源電圧VDDに切り替える(図9(C),(D))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vn3を電源電圧VSSから電源電圧VDDに切り替え、ゲート電圧Vp3を共通電源電圧VMMから電源電圧VSSに切り替える(図9(E),(F))。
低圧側オペアンプ37Aがスイッチ回路381Bを介してデータ線31Bに負極性の階調電圧を出力し、高圧側オペアンプ37Bがスイッチ回路381Bを介してデータ線31Aに正極性の階調電圧を出力した後は、スイッチ回路381Bの接続形態はクロス接続からストレート接続へ切り替えられる(時刻t)。このとき、コントローラ5は、ゲート電圧Vp2,Vp3を電源電圧VSSから電源電圧VDDに切り替え、ゲート電圧Vn2,Vn3を電源電圧VDDから電源電圧VSSに切り替えることにより、MOSスイッチSW12,SW13を導通状態から非導通状態に遷移させる(図9(C),(D),(E),(F))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vn1を電源電圧VSSに維持しつつ、ゲート電圧Vp1を電源電圧VDDから共通電源電圧VMMに切り替えてこの共通電源電圧VMMのレベルに維持することにより、PMOSトランジスタP1をオフ状態からオン状態に遷移させる(図9(A),(B))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vp4を電源電圧VDDに維持しつつ、ゲート電圧Vn4を電源電圧VSSから共通電源電圧VMMに切り替えてこの共通電源電圧VMMのレベルに維持することにより、NMOSトランジスタN4をオフ状態からオン状態に遷移させる(図9(G),(H))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Aと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Bと導通する。このとき、オン状態のNMOSトランジスタN4を介して出力端子NAが充電されるので、図9(J)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてNMOSトランジスタN4のゲート−ソース間電圧がNMOSトランジスタN4の閾値電圧を下回ると、NMOSトランジスタN4はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。したがって、低圧側オペアンプ37Aにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
同様に、時刻tの経過後、オン状態のPMOSトランジスタP1を介して出力端子NBは放電されるので、図9(I)に示されるように当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてPMOSトランジスタP1のゲート−ソース間電圧がPMOSトランジスタP1の閾値電圧を超えると、PMOSトランジスタP1はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、高圧側オペアンプ37Bにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
その後の時刻tにおいて、コントローラ5は、ゲート電圧Vn1を電源電圧VSSから電源電圧VDDに切り替え、ゲート電圧Vp1を共通電源電圧VMMから電源電圧VSSに切り替える(図9(A),(B))。同時に、コントローラ5は、ゲート電圧Vp4を電源電圧VDDから電源電圧VSSに切り替え、ゲート電圧Vn4を共通電源電圧VMMから電源電圧VDDに切り替える(図9(G),(H))。
上記したように実施の形態2では、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続からクロス接続へ切り替える際に、コントローラ5は、nチャネル型電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2を電圧範囲Δn内に制限し、pチャネル型電界効果トランジスタであるPMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3を電圧範囲Δp内に制限する。一方、スイッチ回路381Bの接続形態をクロス接続からストレート接続へ切り替える際には、コントローラ5は、nチャネル型電界効果トランジスタであるNMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4を電圧範囲Δn内に制限し、pチャネル型電界効果トランジスタであるPMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1を電圧範囲Δp内に制限する。したがって、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bにおけるバイポーラアクションの発生を確実に防止することができる。
更に、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続からクロス接続へ切り替える際には(時刻t以後)、コントローラ5は、所定期間の間、NMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2を一定レベルVMMに維持した後に、電圧範囲Δnの上限よりも高い電源電圧VDDに切り替えるとともに、所定期間の間、PMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3を一定レベルVMMに維持した後に、電圧範囲Δpの下限よりも低い電源電圧VSSに切り替える(図9(D),(E))。一方、スイッチ回路381Bの接続形態をクロス接続からストレート接続へ切り替える際には(時刻t以後)、コントローラ5は、所定期間の間、PMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1を一定レベルVMMに維持した後に、電圧範囲Δpの下限よりも低い電源電圧VSSに切り替えるとともに、所定期間の間、NMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4を一定レベルVMMに維持した後に、電圧範囲Δnの上限よりも高い電源電圧VDDに切り替える(図9(A),(H))。これにより、スイッチ回路381Bを構成するMOSトランジスタのオン抵抗を低減させてスイッチ回路381Bの低消費電力化を実現することができる。
実施の形態3.
次に、本発明に係る実施の形態3の駆動方法について説明する。実施の形態3の表示装置の構成は、ソースドライバ3のスイッチ回路381Bに供給される制御信号を除いて、上記実施の形態2の表示装置の構成と同じである。図10(A)〜(J)は、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
図10(D),(E)を参照すると、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続からクロス接続へ切り替える際には(時刻t以後)、コントローラ5は、所定期間の間、NMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2を電圧範囲Δnの上限(=VMM+Vnt)に維持した後に、電圧範囲Δnの上限よりも高い電源電圧VDDに切り替えるとともに、所定期間の間、PMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3を電圧範囲Δpの下限(=VMM−Vpt)に維持した後に、電圧範囲Δpの下限よりも低い電源電圧VSSに切り替える。一方、スイッチ回路381Bの接続形態をクロス接続からストレート接続へ切り替える際には(時刻t以後)、コントローラ5は、所定期間の間、PMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1を電圧範囲Δpの下限(=VMM−Vpt)に維持した後に、電圧範囲Δpの下限よりも低い電源電圧VSSに切り替えるとともに、所定期間の間、NMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4を電圧範囲Δnの上限(=VMM+Vnt)に維持した後に、当該電圧範囲Δnの上限よりも高い電源電圧VDDに切り替える(図9(A),(H))。その他のゲート電圧波形は、図9(A)〜(J)に示したゲート電圧波形と同じである。
このように実施の形態3では、時刻t〜tにおいて所定期間の間、NMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2が電圧範囲Δnの上限(=VMM+Vnt)に維持され、且つ、PMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3が電圧範囲Δpの下限(=VMM−Vpt)に維持される。また、時刻t〜tにおいては所定期間の間、PMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1が電圧範囲Δpの下限(=VMM−Vpt)に維持され、且つ、NMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4が電圧範囲Δnの上限(=VMM+Vnt)に維持される。したがって、実施の形態2と比べると、スイッチ回路381Bを構成するMOSトランジスタのオン抵抗を更に低減させて更なる低消費電力化を図ることができる。
実施の形態4.
次に、本発明に係る実施の形態4の駆動方法について説明する。実施の形態3の表示装置の構成は、ソースドライバ3のスイッチ回路381Bに供給される制御信号を除いて、上記実施の形態2の表示装置の構成と同じである。図11(A)〜(J)は、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続とクロス接続との一方から他方へ切り替える制御方法の一例を示すタイミングチャートである。なお、図11(A)〜(J)における時刻t,t,t,tは、図9(A)〜(J)及び図10(A)〜(J)における時刻t,t,t,tと同じであるとは限らない。
図11(C),(D)を参照すると、スイッチ回路381Bの接続形態をストレート接続からクロス接続へ切り替える際には(時刻t〜t)、コントローラ5は、所定期間Tの間、NMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2を電源電圧VSSから電源電圧VDDまで所定値以下の上昇率(時間変化率)で漸次上昇させるとともに、PMOSトランジスタP2のゲート電圧Vp2を電源電圧VDDから電源電圧VSSまで漸次下降させることにより、MOSスイッチSW2を非導通状態から導通状態に遷移させる。同時に、コントローラ5は、所定期間Tの間、PMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3を電源電圧VDDから電源電圧VSSまで所定値以上の降下率(時間変化率)で漸次下降させるとともに、NMOSトランジスタN3のゲート電圧Vn3を電源電圧VSSから電源電圧VDDまで漸次上昇させることにより、MOSスイッチSW3を非導通状態から導通状態に遷移させる(図11(E),(F))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Bと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Aと導通する。このとき、図11(J)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてNMOSトランジスタN2のゲート−ソース間電圧がNMOSトランジスタN2の閾値電圧を下回ると、NMOSトランジスタN2はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。同様に、図11(I)に示されるように、時刻t経過後、当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてPMOSトランジスタP3のゲート−ソース間電圧がPMOSトランジスタP3の閾値電圧を超えると、PMOSトランジスタP3はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、出力増幅段51A,51Bの寄生ダイオード71,70に順方向バイアスが印加されないため、NMOSトランジスタ62P,61Nにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
一方、スイッチ回路381Bの接続形態をクロス接続からストレート接続へ切り替える際には(時刻t〜t)、コントローラ5は、所定期間Tの間、PMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1を電源電圧VDDから電源電圧VSSまで前述の降下率で漸次下降させるとともに、NMOSトランジスタN1のゲート電圧Vn1を電源電圧VSSから電源電圧VDDまで漸次上昇させることにより、MOSスイッチSW1を非導通状態から導通状態に遷移させる(図11(A),(B))。同時に、コントローラ5は、所定期間Tの間、NMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4を電源電圧VSSから電源電圧VDDまで前述の上昇率で漸次上昇させるとともに、PMOSトランジスタP4のゲート電圧Vp4を電源電圧VDDから電源電圧VSSまで漸次下降させることにより、MOSスイッチSW4を非導通状態から導通状態に遷移させる(図11(G),(H))。これにより、低圧側オペアンプ37Aの出力端子NAは、高電位のデータ線31Aと導通し、高圧側オペアンプ37Bの出力端子NBは、低電位のデータ線31Bと導通する。このとき、図11(J)に示されるように出力端子NAの電位VAは上昇するが、当該電位VAが共通電源電圧VMMに近づいてNMOSトランジスタN4のゲート−ソース間電圧がNMOSトランジスタN4の閾値電圧を下回ると、NMOSトランジスタN4はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VAが共通電源電圧VMMを越えることが防止される。同様に、図11(I)に示されるように、時刻t経過後、当該出力端子NBの電位VBは下降するが、当該電位VBが共通電源電圧VMMに近づいてPMOSトランジスタP1のゲート−ソース間電圧がPMOSトランジスタP1の閾値電圧を超えると、PMOSトランジスタP1はオフ状態に切り替わる。このため、当該電位VBが共通電源電圧VMMを下回ることが防止される。したがって、出力増幅段51A,51Bの寄生ダイオード71,70に順方向バイアスが印加されないため、NMOSトランジスタ62P,61Nにおけるバイポーラアクションの発生を防止することができる。
その他のゲート電圧波形は、図9(A)〜(J)に示したゲート電圧波形と同じである。
上記したように、実施の形態4では、所定期間Tの間、コントローラ5は、NMOSトランジスタN2のゲート電圧Vn2をアナログ的に漸次上昇させてMOSスイッチSW2を導通状態に遷移させると同時に、PMOSトランジスタP3のゲート電圧Vp3をアナログ的に漸次下降させてMOSスイッチSW3を導通状態に遷移させている。所定期間Tの間は、コントローラ5は、NMOSトランジスタN4のゲート電圧Vn4をアナログ的に漸次上昇させてMOSスイッチSW4を導通状態に遷移させると同時に、PMOSトランジスタP1のゲート電圧Vp1をアナログ的に漸次下降させてMOSスイッチSW1を導通状態に遷移させている。これにより、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bにおけるバイポーラアクションの発生を確実に防止することができる。また、期間T,Tを調整することにより、寄生ダイオード70,71の順方向電流を抑制しつつ、スイッチ回路381Bを構成するMOSトランジスタのオン抵抗を最適化できるので、低消費電力化を図ることができる。
実施の形態1〜4の変形例.
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、表示画素DPは、液晶表示素子以外の容量性負荷を有するものでもよい。
また、低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bの形態は、特に限定されるものではなく、共通電源電圧VMMの電源ラインと出力端子NBとの間、もしくは、共通電源電圧VMMの電源ラインと出力端子NAとの間に寄生バイポーラトランジスタが形成される形態であればよい。低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bは、入力電圧と出力電圧の両方の範囲が電源電圧の範囲まで動作可能なレール・ツー・レール(Rail−to−Rail)型オペアンプでもよい。また、差動増幅段50A,50Bの構成も限定されるものではなく、吸い込み(シンク)型または吐き出し(ソース)型のいずれの回路を含むものであってよい。
また、上記低圧側オペアンプ37Aと高圧側オペアンプ37Bとは、同一の共通電源電圧VMMを使用しているが、これに限定されるものではない。低圧側オペアンプ37Aが、電源電圧VSSと電源電圧VMM1(VMM1>VSS)とを用いて動作し、高圧側オペアンプ37Bが、電源電圧VMM2と電源電圧VDD(VMM2<VDD、且つ、VMM1≠VMM2)とを用いて動作する形態もあり得る。
また、上記液晶表示装置1は、液晶表示パネル2をドット反転方式またはライン反転方式で駆動するものであるが、これに限定されるものではない。液晶表示装置1は、各表示画素DPが正極性の階調電圧を保持する状態と負極性の階調電圧を保持する状態との間を交互に切り替える駆動法により動作するものであればよい。
1 液晶表示装置、 2 液晶表示パネル、 3 ソースドライバ、 4 ゲートドライバ、 5 コントローラ、 6 電源回路、 21 アクティブ素子(能動素子)、 22 液晶表示素子、 31A,31B データ線(ソース線)、 32 シフトレジスタ、 33 2ラインラッチ回路、 34 ライン切替回路、 341 スイッチ回路、 35 レベルシフト回路、 35A,35B レベルシフタ、 36 電圧変換回路、 36A,36B 階調電圧選択部、 37 インピーダンス変換回路、 37A 低圧側オペアンプ、 37B 高圧側オペアンプ、 38 ライン切替回路、 381,381A,381B スイッチ回路、 39 階調電圧発生回路、 41 走査線(ゲート線)。

Claims (13)

  1. 互いに並行に配列された複数の信号線と、前記複数の信号線と離間して交差するように配列された複数のデータ線と、前記信号線と前記データ線との交差点付近の領域各々に形成された容量性負荷とを有する表示パネルを駆動する駆動回路であって、
    第1電源電圧と該第1電源電圧よりも高い第2電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき負極性のアナログ電圧を出力する第1のオペアンプと、
    前記電源電圧と該第電源電圧よりも高い第電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき正極性のアナログ電圧を出力する第2のオペアンプと、
    第1の制御電圧及び第2の制御電圧を供給する制御部と、
    前記第1の制御電圧に応じて、前記第1のオペアンプの接続先を、前記複数のデータ線のうちの第1のデータ線から該第1のデータ線とは異なる第2のデータ線へ切り替えるとともに、前記第2の制御電圧に応じて、前記第2のオペアンプの接続先を前記第2のデータ線から前記第1のデータ線に切り替えるスイッチ回路と
    を備え、
    前記スイッチ回路は、
    前記第1の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第1のnチャネル型電界効果トランジスタと、
    前記第2の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第1のpチャネル型電界効果トランジスタと、を含み、
    前記制御部は、
    前記第1の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ高い値以下であり且つ前記第1電源電圧よりも高い第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させ、再度非導通状態に遷移するまで前記第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加し、
    前記第2の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ低い値以上であり且つ前記第3電源電圧よりも低い第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させる
    ことを特徴とする駆動回路。
  2. 請求項1に記載の駆動回路であって、
    前記制御部は、第3の制御電圧及び第4の制御電圧をさらに供給し、
    前記スイッチ回路は、
    前記第3の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第2のnチャネル型電界効果トランジスタと、
    前記第4の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第2のpチャネル型電界効果トランジスタと、をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタ及び前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させるときに、
    前記第3の制御電圧として前記第1電源電圧を前記第2のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第2のnチャネル型電界効果トランジスタを導通状態から非導通状態に遷移させ、
    前記第4の制御電圧として前記第3電源電圧を前記第2のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第2のpチャネル型電界効果トランジスタを導通状態から非導通状態に遷移させる
    ことを特徴とする駆動回路。
  3. 請求項1または2に記載の駆動回路であって、前記制御部は、所定期間の間、前記第1の制御電圧を一定レベルに維持することを特徴とする駆動回路。
  4. 請求項3に記載の駆動回路であって、前記一定レベルは前記第2電源電圧であることを特徴とする駆動回路。
  5. 請求項3に記載の駆動回路であって、前記一定レベルは、前記第1の電圧範囲の上限に設定されることを特徴とする駆動回路。
  6. 互いに並行に配列された複数の信号線と、前記複数の信号線と離間して交差するように配列された複数のデータ線と、前記信号線と前記データ線との交差点付近の領域各々に形成された容量性負荷とを有する表示パネルを駆動する駆動回路であって、
    第1電源電圧と該第1電源電圧よりも高い第2電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき負極性のアナログ電圧を出力する第1のオペアンプと、
    前記電源電圧と該第電源電圧よりも高い第電源電圧とを用いて動作して前記容量性負荷に供給すべき正極性のアナログ電圧を出力する第2のオペアンプと、
    第1の制御電圧及び第2の制御電圧を供給する制御部と、
    前記第1の制御電圧に応じて、前記第1のオペアンプの接続先を、前記複数のデータ線のうちの第1のデータ線から該第1のデータ線とは異なる第2のデータ線へ切り替えるとともに、前記第2の制御電圧に応じて、前記第2のオペアンプの接続先を前記第2のデータ線から前記第1のデータ線に切り替えるスイッチ回路と
    を備え、
    前記スイッチ回路は、
    前記第2の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第1のpチャネル型電界効果トランジスタと、
    前記第1の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第1のnチャネル型電界効果トランジスタと、を含み、
    前記制御部は、
    前記第2の制御電圧として、前記第電源電圧よりも前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ低い値以上であり且つ前記第電源電圧よりも低い第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させ、再度非導通状態に遷移するまで前記第2の電圧範囲内の電圧を前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加し、
    前記第1の制御電圧として、前記第2電源電圧よりも前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタの閾値電圧分だけ高い値以下であり且つ前記第1電源電圧よりも高い第1の電圧範囲内の電圧を前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させる
    ことを特徴とする駆動回路。
  7. 請求項6に記載の駆動回路であって、
    前記制御部は、第3の制御電圧及び第4の制御電圧をさらに供給し、
    前記スイッチ回路は、
    前記第3の制御電圧に応じて前記第1のオペアンプの出力端子を前記第1のデータ線に接続する第2のnチャネル型電界効果トランジスタと、
    前記第4の制御電圧に応じて前記第2のオペアンプの出力端子を前記第2のデータ線に接続する第2のpチャネル型電界効果トランジスタと、をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記第1のnチャネル型電界効果トランジスタ及び前記第1のpチャネル型電界効果トランジスタを非導通状態から導通状態に遷移させるときに、
    前記第3の制御電圧として前記第1電源電圧を前記第2のnチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第2のnチャネル型電界効果トランジスタを導通状態から非導通状態に遷移させ、
    前記第4の制御電圧として前記第3電源電圧を前記第2のpチャネル型電界効果トランジスタのゲートに印加することにより、前記第2のpチャネル型電界効果トランジスタを導通状態から非導通状態に遷移させる
    ことを特徴とする駆動回路。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の駆動回路であって、前記制御部は、所定期間の間、前記第2の制御電圧を一定レベルに維持することを特徴とする駆動回路。
  9. 請求項に記載の駆動回路であって、前記一定レベルは前記第電源電圧であることを特徴とする駆動回路。
  10. 請求項に記載の駆動回路であって、前記一定レベルは、前記第2の電圧範囲の下限に設定されることを特徴とする駆動回路。
  11. 請求項1から7のいずれか1項に記載の駆動回路であって、前記制御部は、前記第2の制御電圧を所定値以上の降下率で漸次下降させることを特徴とする駆動回路。
  12. 請求項1から11のうちのいずれか1項に記載の駆動回路を備えることを特徴とする表示装置。
  13. 請求項12に記載の表示装置であって、前記容量性負荷は、前記正極性または負極性のアナログ電圧が供給される対向電極に挟み込まれた液晶層を含む液晶表示素子であることを特徴とする表示装置。
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