JP6455063B2 - ドライバー及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、ドライバー及び電子機器等に関する。
プロジェクターや情報処理装置、携帯型情報端末等の種々の電子機器において表示装置(例えば液晶表示装置)が用いられている。このような表示装置では高精細化が進んでおり、それに伴ってドライバーが1つの画素を駆動する時間が短くなっている。例えば、電気光学パネル(例えば液晶表示パネル)を駆動する手法として相展開駆動がある。この駆動手法では、例えば1回に8本のソース線を駆動し、それを160回繰り返して1280本のソース線を駆動する。WXGA(1280×768画素)のパネルを駆動する場合、上記160回の駆動(即ち水平走査線1本の駆動)を768回繰り返すことになる。リフレッシュレートを60Hzとすると、単純計算で1画素あたりの駆動時間は約135ナノ秒である。実際には、画素を駆動しない期間(例えばブランキング期間等)があるため、1画素あたりの駆動時間は約70ナノ秒程度と更に短くなる。
上記のような電気光学パネルを駆動する従来のドライバーは、各画素の階調データ(画像データ)をデータ電圧に変換するD/A変換回路と、そのデータ電圧で各画素を駆動するアンプ回路と、を含んでいる。これは、アンプ回路によってインピーダンス変換を行い、電気光学パネル側の容量(例えば配線寄生容量や画素容量)に対して電荷を供給するためである。即ち、従来のドライバーは、データ電圧を書き込むために必要な電荷を必要なだけ供給できる構成となっている。
特開2000−341125号公報 特開2001−156641号公報
しかしながら、上述したような電気光学パネルの高精細化にともなって、アンプ回路によって時間内にデータ電圧の書き込みを終えることが困難になりつつある。例えば上述したWXGAの例では1画素あたり70ナノ秒以内に書き込みを終える必要があり、更に高精細化しようとすれば、更に書き込み時間が短くなる。アンプ回路が高速に画素を駆動するためには、データ電圧の範囲に対応した広い出力レンジと、その出力レンジのどの電圧においても高速に電荷を供給できることが必要である。これらの両立には、例えばアンプ回路のバイアス電圧の増加等が必要であり、高精細化が進めばドライバーの消費電力は更に増えることになる。
このような課題を解決する駆動手法として、キャパシターの電荷再分配により電気光学パネルを駆動する手法(以下、容量駆動と呼ぶ)が考えられる。例えば、特許文献1、2には、キャパシターの電荷再分配をD/A変換に利用した技術が開示されている。D/A変換回路では、駆動側の容量と負荷側の容量が共にICに内蔵されており、それらの容量の間で電荷再分配が生じる。内蔵の容量値は固定であるため、いつも同じD/A変換結果が得られる。例えば、このようなD/A変換回路の負荷側の容量をIC外部の電気光学パネルの容量に置き換え、ドライバーとして用いたとする。この場合、ドライバー側の容量と電気光学パネル側の容量との間で電荷再分配が行われる。
しかしながら、電荷再分配によって電気光学パネル側の容量に供給される電荷は、電気光学パネル側の容量の大きさに依存している。即ち、アンプ回路を用いた場合のように必要な電荷が必要なだけ供給されるわけではない。そのため、ドライバーの接続環境(例えば、ドライバーに接続される電気光学パネルの機種や、ドライバーが実装されるプリント基板の設計等)に依存して出力電圧が変わってしまうという課題がある。
本発明の幾つかの態様によれば、種々の接続環境において汎用可能な容量駆動を実現するドライバー及び電子機器等を提供できる。
本発明の一態様は、階調データに対応する第1〜第nのキャパシター駆動電圧(nは2以上の自然数)を第1〜第nのキャパシター駆動用ノードに出力するキャパシター駆動回路と、前記第1〜第nのキャパシター駆動用ノードとデータ電圧出力端子との間に設けられる第1〜第nのキャパシターを有するキャパシター回路と、前記データ電圧出力端子と基準電圧のノードとの間に設けられる可変容量回路と、を含み、前記可変容量回路の容量と電気光学パネル側容量を加算した容量と、前記キャパシター回路の容量とが、所与の容量比関係になるように、前記可変容量回路の容量が設定されているドライバーに関係する。
本発明の一態様によれば、可変容量回路の容量と電気光学パネル側容量を加算した容量と、キャパシター回路の容量とが、所与の容量比関係になるように、可変容量回路の容量が設定される。これにより、電気光学パネル側容量が異なる場合であっても、それに応じて可変容量回路の容量を調整することによって所与の容量比関係が実現され、その容量比関係に対応した所望のデータ電圧の範囲を実現できる。このようにして、種々の接続環境において汎用可能な容量駆動を実現できる。
また本発明の一態様では、前記キャパシター駆動回路は、前記階調データの第1〜第nのビットに基づいて、前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧の各駆動電圧として第1電圧レベル又は第2電圧レベルを出力し、前記所与の容量比関係は、前記第1電圧レベルと前記第2電圧レベルの電圧差と、前記データ電圧出力端子に出力されるデータ電圧との間の電圧関係によって決定されてもよい。
このようにすれば、第1電圧レベルと第2電圧レベルの電圧差と、データ電圧出力端子に出力されるデータ電圧との間の電圧関係から、所与の容量比関係を決定できる。即ち、電気光学パネル側容量が分かっていなくても、電圧関係から所与の容量比関係を実現する可変容量回路の容量を決定できる。
また本発明の一態様では、前記データ電圧出力端子の電圧を検出する検出回路を含み、前記可変容量回路の容量は、前記検出回路の検出結果に基づいて設定されてもよい。
このようにすれば、データ電圧出力端子に出力されるデータ電圧を検出することが可能となり、その検出結果に基づいて、所与の容量比関係を満たす電圧関係が実現されているか否かを判定できる。そして、その判定結果に基づいて、所与の容量比関係を実現する可変容量回路の容量を決定することが可能となる。
また本発明の一態様では、前記可変容量回路は、第1〜第mの調整用キャパシター(mは2以上の自然数)と、前記第1〜第mの調整用キャパシターと前記データ電圧出力端子との間に設けられる第1〜第mのスイッチ素子と、を有してもよい。
このようにすれば、第1〜第mのスイッチ素子のオン・オフを制御することで、第1〜第mの調整用キャパシターとデータ電圧出力端子の接続・非接続を制御できる。これにより、可変容量回路の容量を第1〜第mのスイッチ素子のオン・オフにより設定することが可能となる。
また本発明の一態様では、前記キャパシター駆動回路と前記キャパシター回路により前記電気光学パネルを駆動する容量駆動の前の初期化期間において、前記キャパシター駆動回路が初期値データに対応する前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧を出力した状態で、前記データ電圧出力端子が所与の初期化電圧に設定されてもよい。
このようにすれば、初期値データに対して初期化電圧を設定することで、その初期化電圧に対応した電荷がデータ電圧出力端子のノードに蓄積される。これにより、初期値データと初期化電圧が対応付けられ、以後、データ電圧出力端子のノードの電荷が保存されることにより、初期化電圧を基準として階調データに対応するデータ電圧を出力できる。
また本発明の一態様では、前記所与の初期化電圧を設定するための初期化電圧用アンプ回路又は初期化電圧用端子を含んでもよい。
容量駆動の際には基本的にデータ電圧出力端子のノードの電荷を保存させるため外部から電荷が供給されないことが前提であるが、初期化の際には外部から電荷を供給して初期化を行う必要がある。本発明の一態様によれば、初期化電圧用端子又は初期化電圧用アンプ回路から電荷を供給することで、データ電圧出力端子のノードの電荷を初期化できる。
また本発明の一態様では、前記初期化期間における初期化動作は、前記容量駆動以外の駆動により前記電気光学パネルのデータ線が駆動された場合に行われてもよい。
容量駆動以外の駆動により電気光学パネルのデータ線が駆動された場合、その駆動によりデータ線に電荷が供給される。即ち、データ電圧出力端子のノードの電荷保存が崩れ、初期値データと初期化電圧とが対応しなくなる。本発明の一態様によれば、容量駆動以外の駆動により電気光学パネルのデータ線が駆動された場合に初期化動作を行うことで、初期値データと初期化電圧とを対応させ、初期化電圧を基準とするデータ電圧を出力できる。
また本発明の一態様では、前記容量駆動以外の駆動は、前記データ線に対して所与のプリチャージ電圧を出力するプリチャージ駆動であってもよい。
また本発明の一態様では、前記プリチャージ駆動を行うプリチャージ用アンプ回路と、前記プリチャージ用アンプ回路の出力が接続され、外部のキャパシターを接続するためのプリチャージ用端子と、を含んでもよい。
このように、プリチャージ駆動では初期化電圧とは異なるプリチャージ電圧でデータ線が駆動され、データ電圧出力端子のノードの電荷保存が崩れる。本発明の一態様によれば、プリチャージ駆動の後に初期化を行うことで、初期化電圧を基準としてデータ電圧の出力を開始できる。
また本発明の一態様では、前記キャパシター駆動回路が前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧を出力することで、前記第1〜第nのキャパシターの容量と前記可変容量回路の容量と前記電気光学パネル側容量の間で電荷再分配が行われ、前記階調データに対応するデータ電圧が前記データ電圧出力端子に出力されてもよい。
データ電圧出力端子のノードの電荷が保存された状態で第1〜第nのキャパシター駆動電圧が変化することで、電荷再分配が発生する。そして、その電荷再分配の結果としてデータ電圧出力端子の電圧が決まる。この電圧は階調データに対応して決まるので、データ電圧出力端子の電圧は階調データに対応するデータ電圧となる。
また本発明の一態様では、各データ線駆動回路が前記キャパシター駆動回路と前記キャパシター回路と前記可変容量回路とを有する第1〜第kのデータ線駆動回路(kは2以上の自然数)と、前記第1〜第kのデータ線駆動回路の出力に接続される第1〜第kのデータ電圧出力端子と、を含み、前記電気光学パネルは、前記第1〜第kのデータ電圧出力端子に接続される第1〜第kのデータ線と、第(j−1)×k+1〜第j×kのソース線(jはs以下の自然数、sは2以上の自然数)と、前記第1〜第kのデータ線と前記第(j−1)×k+1〜第j×kのソース線との間に設けられる第(j−1)×k+1〜第j×kのスイッチ素子と、を有し、前記第1〜第kのスイッチ素子(j=1)がオンになって前記第1〜第kのデータ線駆動回路が第1〜第kのソース線を駆動した後に、前記第k+1〜第2×kのスイッチ素子(j=2)がオンになって前記第1〜第kのデータ線駆動回路が第k+1〜第2×kのソース線を駆動してもよい。
このようにすれば、相展開駆動による電気光学パネルの駆動を実現できる。相展開駆動は少ないデータ線駆動回路で多数のソース線を駆動できるので、ドライバーを小型化できる。一方で、1フレームの画像を表示するための駆動回数が多くなるため、高速な駆動が必要となる。本発明の一態様によれば、容量駆動により高速な駆動が可能となるため、より高精細な電気光学パネルを駆動することが可能となる。
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載されたドライバーを含む電子機器に関係する。
ドライバーの第1構成例。 図2(A)〜図2(C)は、第1構成例におけるデータ電圧の説明図。 ドライバーの第2構成例。 図4(A)〜図4(C)は、第2構成例におけるデータ電圧の説明図。 図5(A)、図5(B)は、階調データに対応するデータ電圧の説明図。 ドライバーの詳細な構成例。 検出回路の詳細な構成例。 可変容量回路の容量を設定する処理のフローチャート。 図9(A)、図9(B)は、可変容量回路の容量を設定する処理の説明図。 ドライバーの第2の詳細な構成例。 第2の詳細な構成例の動作タイミングチャート。 ドライバーの第3の詳細な構成例と、電気光学パネルの詳細な構成例と、ドライバーと電気光学パネルの接続構成例。 ドライバーと電気光学パネルの動作タイミングチャート。 ドライバーの半導体基板の断面図。 電子機器の構成例。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.ドライバーの第1構成例
図1に、本実施形態のドライバーの第1構成例を示す。このドライバー100は、キャパシター回路10、キャパシター駆動回路20、データ電圧出力端子TVQを含む。なお以下では、キャパシターの容量値を表す符号として、そのキャパシターの符号と同一の符号を用いる。
ドライバー100は、例えば集積回路装置(IC)により構成される。集積回路装置は、例えばシリコン基板に回路が形成されたICチップ、或はICチップがパッケージに収納された装置に対応する。ドライバー100の端子(データ電圧出力端子TVQ等)は、ICチップのパッド或はパッケージの端子に対応する。
キャパシター回路10は、第1〜第nのキャパシターC1〜Cn(nは2以上の自然数)を含む。またキャパシター駆動回路20は、第1〜第nの駆動部DR1〜DRnを含む。なお以下では、n=10の場合を例にとって説明するが、nは2以上の自然数であればよい。例えばnは、階調データのビット数と同数に設定すればよい。
キャパシターC1〜C10の第iのキャパシター(iはn=10以下の自然数)の一端は、キャパシター駆動ノードNDRiに接続され、第iのキャパシターの他端は、データ電圧出力ノードNVQに接続される。データ電圧出力ノードNVQはデータ電圧出力端子TVQに接続されるノードである。キャパシターC1〜C10は、2の累乗で重み付けされた容量値を有している。具体的には第iのキャパシターCiの容量値は2(i−1)×C1である。
第1〜第10の駆動部DR1〜DR10の第iの駆動部DRiの入力ノードには、階調データGD[10:1]の第iのビットGDiが入力される。第iの駆動部DRiの出力ノードは、第iのキャパシター駆動ノードNDRiである。階調データGD[10:1]は第1〜第10のビットGD1〜GD10(第1〜第nのビット)で構成され、ビットGD1がLSBに対応し、ビットGD10がMSBに対応する。
第iの駆動部DRiは、ビットGDiが第1論理レベルの場合に第1電圧レベルを出力し、ビットGDiが第2論理レベルの場合に第2電圧レベルを出力する。例えば、第1論理レベルは“0”(ローレベル)、第2論理レベルは“1”(ハイレベル)、第1電圧レベルは低電位側電源VSSの電圧(例えば0V)、第2電圧レベルは高電位側電源VDDの電圧(例えば15V)である。例えば、第iの駆動部DRiは、入力された論理レベル(例えばロジック電源の3V)を駆動部DRiの出力電圧レベル(例えば15V)にレベルシフトするレベルシフターや、そのレベルシフターの出力をバッファリングするバッファー回路で構成される。
以上のように、キャパシターC1〜C10の容量値は、階調データGD[10:1]のビットGD1〜GD10の桁に応じた2の累乗で重み付けされている。そして、駆動部DR1〜DR10が、ビットGD1〜GD10に応じて0V又は15Vを出力することで、その電圧によりキャパシターC1〜C10が駆動される。この駆動によってキャパシターC1〜C10と電気光学パネル側容量CPとの間で電荷再分配が生じ、その結果としてデータ電圧出力端子TVQにデータ電圧が出力される。
電気光学パネル側容量CPは、データ電圧出力端子TVQから見える容量の合計である。例えば、電気光学パネル側容量CPは、プリント基板の寄生容量である基板容量CP1と、電気光学パネル200内の寄生容量や画素容量であるパネル容量CP2と、を加算したものである。
具体的には、ドライバー100は集積回路装置としてリジッド基板に実装され、そのリジッド基板にフレキシブル基板が接続され、そのフレキシブル基板に電気光学パネル200が接続される。このリジッド基板やフレキシブル基板には、ドライバー100のデータ電圧出力端子TVQと電気光学パネル200のデータ電圧入力端子TPNとを接続する配線が設けられている。この配線の寄生容量が基板容量CP1である。また図12で後述するように、電気光学パネル200には、データ電圧入力端子TPNに接続されたデータ線と、ソース線と、データ線をソース線に接続するスイッチ素子と、ソース線に接続される画素回路と、が設けられる。スイッチ素子は例えばTFT(Thin Film Transistor)で構成され、ソース・ゲート間に寄生容量がある。データ線には多数のスイッチ素子が接続されるため、データ線には多数のスイッチ素子の寄生容量が付く。また、データ線やソース線とパネル基板との間に寄生容量が存在する。また、液晶表示パネルでは液晶の画素に容量がある。これらを加算したものがパネル容量CP2である。
電気光学パネル側容量CPは、例えば50pF〜120pFである。後述するように、キャパシター回路10の容量CO(キャパシターC1〜C10の容量の合計)と電気光学パネル側容量CPの比を1:2にするため、キャパシター回路10の容量COは25pF〜60pFとなる。集積回路に内蔵する容量としては大きいが、図14で後述するように、例えばMIM(Metal Insulation Metal)キャパシターを縦に2〜3段積み上げる断面構造にすることで、キャパシター回路10の容量COを実現できる。
2.第1構成例におけるデータ電圧
次に、本実施形態のドライバー100が出力するデータ電圧について説明する。ここではデータ電圧の範囲について説明し、個々の階調データGD[10:1]に対してどのようなデータ電圧が出力されるかについては後述する。
図2(A)に示すように、まずキャパシター回路10の初期化を行う。即ち、階調データGD[10:1]=“000h”(末尾のhは“”内の数が16進数であることを示す)を設定して駆動部DR1〜DR10の全ての出力を0Vに設定する。また図2(A)の式FAに示すように電圧VQ=VC=7.5Vを設定する。この初期化においてキャパシター回路10の容量COと電気光学パネル側容量CPに蓄積された電荷の総量は、以降のデータ電圧出力において保存される。これにより、初期化電圧VC(コモン電圧)を基準としたデータ電圧が出力されることになる。
図2(B)に示すように、データ電圧の最大値が出力されるのは、階調データGD[10:1]=“3FFh”を設定して駆動部DR1〜DR10の全ての出力を15Vに設定した場合である。このときのデータ電圧は電荷保存の法則から求めることができ、図2(B)の式FBに示す値となる。
図2(C)に示すように、所望のデータ電圧範囲が例えば5Vであるとする。初期化電圧VC=7.5Vが基準なので、最大値は12.5Vである。このデータ電圧が実現されるのは、式FBからCO/(CO+CP)=1/3の場合である。即ち、電気光学パネル側容量CPに対して、キャパシター回路10の容量CO=CP/2(即ち、CP=2CO)に設定しておけばよい。ある特定の電気光学パネル200と実装基板に対しては、このようにCO=CP/2に設計することで、5Vのデータ電圧範囲を実現できる。
しかしながら、上述したように電気光学パネル側容量CPは電気光学パネル200の種類や実装基板の設計に応じて50pF〜120pF程度の幅をもっている。また同一種類の電気光学パネル200及び実装基板であっても、複数の電気光学パネルを接続する場合には(例えばプロジェクターではR、G、Bの3つの電気光学パネルを接続する)、各電気光学パネルとドライバーの接続配線の長さが異なるため、基板容量CP1が同一になるとは限らない。
例えば、ある電気光学パネル200と実装基板に対してキャパシター回路10の容量COをCP=2COとなるように設計したとする。このキャパシター回路10に対して別種の電気光学パネルや実装基板を接続した場合、CP=CO/2や、CP=5COとなる可能性がある。CP=CO/2の場合、図2(C)に示すように、データ電圧の最大値が17.5Vになり、電源電圧15Vを超えてしまう。この場合、データ電圧の範囲だけでなくドライバー100や電気光学パネル200の耐圧の観点からも問題がある。また、CP=5COの場合、データ電圧の最大値が10Vとなり、十分なデータ電圧範囲が得られない。
このように、キャパシター回路10の容量COを電気光学パネル側容量CPに応じて設定した場合、その電気光学パネル200や実装基板に対してドライバー100が専用設計になってしまうという課題がある。即ち、電気光学パネル200の種類や実装基板の設計が変わるたびに、それ専用のドライバー100を設計し直さなければならない。
3.ドライバーの第2構成例
図3に、上記のような課題を解決できる本実施形態のドライバーの第2構成例を示す。このドライバー100は、キャパシター回路10、キャパシター駆動回路20、可変容量回路30を含む。なお、既に説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素については適宜説明を省略する。
可変容量回路30は、データ電圧出力ノードNVQに接続される容量であり、その容量値を可変に設定できる回路である。具体的には、可変容量回路30は、第1〜第mのスイッチ素子SWA1〜SWAm(mは2以上の自然数)、第1〜第mの調整用キャパシターCA1〜CAmを含む。なお以下ではm=6の場合を例に説明する。
第1〜第6のスイッチ素子SWA1〜SWA6は、例えばP型又はN型のMOSトランジスターや、或はP型MOSトランジスターとN型MOSトランジスターを組み合わせたトランスファーゲートで構成される。スイッチ素子SWA1〜SWA6の第sのスイッチ素子SWAs(sはm=6以下の自然数)の一端は、データ電圧出力ノードNVQに接続される。
第1〜第6の調整用キャパシターCA1〜CA6は、2の累乗で重み付けされた容量値を有している。具体的には調整用キャパシターCA1〜CA6の第sの調整用キャパシターCAsの容量値は2(s−1)×CA1である。第sの調整用キャパシターCAsの一端は、第sのスイッチ素子SWAsの他端に接続される。第sの調整用キャパシターCAsの他端は、低電位側電源(広義には、基準電圧のノード)に接続される。
例えば、CA1=1pFに設定した場合、スイッチ素子SWA1のみがオンした状態では可変容量回路30の容量は1pFであり、スイッチ素子SWA1〜SWA6の全てがオンした状態では可変容量回路30の容量は63pF(=1pF+2pF+・・・+32pF)である。容量値が2の累乗で重み付けされているため、スイッチ素子SWA1〜SWA6のオン・オフ状態に応じて1pF〜63pFの間で1pF(CA1)ステップで、可変容量回路30の容量を設定することができる。
4.第2構成例におけるデータ電圧
本実施形態のドライバー100が出力するデータ電圧について説明する。ここではデータ電圧の範囲について説明する。
図4(A)に示すように、まずキャパシター回路10の初期化を行う。即ち、駆動部DR1〜DR10の全ての出力を0Vに設定し、電圧VQ=VC=7.5V(式FC)を設定する。この初期化においてキャパシター回路10の容量COと可変容量回路の容量CAと電気光学パネル側容量CPに蓄積された電荷の総量は、以降のデータ電圧出力において保存される。
図4(B)に示すように、データ電圧の最大値が出力されるのは、駆動部DR1〜DR10の全ての出力を15Vに設定した場合である。このときのデータ電圧は図4(B)の式FDに示す値となる。
図4(C)に示すように、所望のデータ電圧範囲が例えば5Vであるとする。データ電圧の最大値12.5Vが実現されるのは、式FDからCO/(CO+(CA+CP))=1/3、即ちCA+CP=2COの場合である。CAは可変容量回路の容量なので、自在に設定可能であり、与えられたCPに対してCA=2CO−CPに設定することができる。即ち、ドライバー100に接続する電気光学パネル200の種類や、実装基板の設計がどのようなものであっても、データ電圧の範囲をいつも7.5V〜12.5Vに設定することが可能となる。
次に、個々の階調データGD[10:1]に対してドライバー100が出力するデータ電圧について説明する。可変容量回路の容量はCA=2CO−CPに設定されているとする。
図5(A)に示すように、第iのビットGDiが“0”の場合には駆動部DRiは0Vを出力し、第iのビットGDiが“1”の場合には駆動部DRiは15Vを出力する。図5(A)には、GD[10:1]=“1001111111b”(末尾のbは“”内の数が2進数であることを示す)の場合を例に示している。
初期化は図4(A)と同様に行うので、電荷保存から図5(A)の式FEが求められる。式FEにおいて符号GDiはビットGDiの値(“0”又は“1”)を表すものとする。式FEの右辺第2項を見ると、階調データGD[10:1]が1024階調のデータ電圧(5V×0/1023、5V×1/1023、5V×2/1023、・・・、5V×1023/1023)に変換されることが分かる。図5(B)には、一例として階調データGD[10:1]の上位3ビットを変化させたときのデータ電圧(出力電圧VQ)を示す。
なお、以上では正極性駆動を例にとって説明したが、本実施形態では負極性駆動を行ってもよい。また正極性駆動と負極性駆動を交互に行う反転駆動を行ってもよい。負極性駆動では、初期化においてキャパシター駆動回路20の駆動部DR1〜DR10の出力を全て15Vに設定し、出力電圧VQ=VC=7.5Vを設定する。そして、階調データGD[10:1]の各ビットの論理レベルを反転(“0”を“1”に、“1”を“0”に)してキャパシター駆動回路20に入力し、容量駆動を行う。この場合、階調データGD[10:1]=“000h”に対してVQ=7.5Vが出力され、階調データGD[10:1]=“3FFh”に対してVQ=2.5Vが出力され、データ電圧範囲は7.5V〜2.5Vとなる。
以上の第2構成例によれば、ドライバー100はキャパシター駆動回路20とキャパシター回路10と可変容量回路30とを含む。
キャパシター駆動回路20は、階調データGD[10:1]に対応する第1〜第10のキャパシター駆動電圧(0V又は15V)を第1〜第10のキャパシター駆動用ノードNDR1〜NDR10に出力する。キャパシター回路10は、第1〜第10のキャパシター駆動用ノードNDR1〜NDR10とデータ電圧出力端子TVQとの間に設けられる第1〜第10のキャパシターC1〜C10を有する。可変容量回路30は、データ電圧出力端子TVQと基準電圧(低電位側電源の電圧、0V)のノードとの間に設けられる。
そして、可変容量回路30の容量CAと電気光学パネル側容量CPを加算した容量CA+CP(以下、被駆動側の容量と呼ぶ)と、キャパシター回路10の容量CO(以下、駆動側の容量と呼ぶ)とが、所与の容量比関係(例えばCO:(CA+CP)=1:2)になるように、可変容量回路30の容量CAが設定されている。
ここで、可変容量回路30の容量CAは、可変容量回路30の可変の容量に対して設定された容量値である。図3の例では、スイッチ素子SWA1〜SWA6のうちオンになっているスイッチ素子に接続された調整用キャパシターの容量を合計したものである。また、電気光学パネル側容量CPは、データ電圧出力端子TVQに対して外部に接続される容量(寄生容量、回路素子の容量)である。図3の例では、基板容量CP1とパネル容量CP2である。また、キャパシター回路10の容量COは、キャパシターC1〜C10の容量を合計したものである。
また、所与の容量比関係とは、駆動側の容量COと被駆動側の容量CA+CPとの比の関係である。これは、各容量の値が測定されている(明確に容量値が決定されている)場合の容量比に限定されない。例えば、所与の階調データGD[10:1]に対する出力電圧VQから推定される容量比であってもよい。電気光学パネル側容量CPは通常、事前に測定値が得られているものではないので、そのままでは可変容量回路30の容量CAを決定できない。そのため、図8で後述するように、例えば階調データGD[10:1]の中央値“200h”に対してVQ=10Vが出力されるように可変容量回路30の容量CAを決定する。この場合、結果的に容量比CO:(CA+CP)=1:2になっていると推定され、この比と容量CAから容量CPを推定できる(推定できるが、容量CPは知らなくてよい)。
さて、図1等で説明した第1構成例では、ドライバー100の接続環境(実装基板の設計や電気光学パネル200の種類)が変わると、その度に設計変更が必要であるという課題があった。
この点、第2構成例によれば、可変容量回路30を設けることで、ドライバー100の接続環境に依存しない汎用のドライバー100を実現できる。即ち、電気光学パネル側容量CPが異なる場合であっても、それに応じて可変容量回路30の容量CAを調整することによって、所与の容量比関係(例えばCO:(CA+CP)=1:2)を実現できる。この容量比関係によってデータ電圧の範囲(図4(A)〜図4(C)の例では7.5V〜12.5V)が決まるので、接続環境に依存しないデータ電圧の範囲を実現できる。
また、キャパシター回路10とキャパシター駆動回路20による容量駆動では、電荷再分配によって画素を駆動するため、アンプ駆動に比べて高速にデータ電圧を画素に書き込む(短時間にデータ電圧をセトリングさせる)ことができる。そして、高速化が可能なことで、より画素数が多い(高精細な)電気光学パネルを駆動することが可能となる。容量駆動では、アンプ駆動のように自在に電荷が供給されないが、可変容量回路30を設けることで画素に供給される電荷を調整できる。即ち、可変容量回路30を設けることで、容量駆動による高速化を実現すると共に所望のデータ電圧を出力することが可能となる。
また、本実施形態では、キャパシター駆動回路20は、階調データGD[10:1]の第1〜第10のビットGD1〜GD10に基づいて、前記第1〜第10のキャパシター駆動電圧の各駆動電圧として第1電圧レベル(0V)又は第2電圧レベル(15V)を出力する。そして、所与の容量比関係は、第1電圧レベルと第2電圧レベルの電圧差(15V)と、データ電圧出力端子TVQに出力されるデータ電圧(出力電圧VQ)との間の電圧関係によって決定される。
例えば、図4(A)〜図4(C)の例では、データ電圧出力端子TVQに出力されるデータ電圧の範囲が5V(7.5V〜12.5V)である。この場合、第1電圧レベルと第2電圧レベルの電圧差(15V)とデータ電圧の範囲(5V)との間の電圧関係が実現されるように所与の容量比関係が決定される。即ち、容量COと容量CA+CPによる分圧(電圧分割)によって15Vが5Vに分圧される容量比CO:(CA+CP)=1:2が、所与の容量比関係となる。
このようにすれば、第1電圧レベルと第2電圧レベルの電圧差(15V)と、データ電圧出力端子TVQに出力されるデータ電圧(範囲5V)との間の電圧関係から、所与の容量比関係CO:(CA+CP)=1:2を決定できる。逆に、所与の容量比関係が実現されているか否かは、電圧関係を調べれば判定できることになる。即ち、電気光学パネル側容量CPが分かっていなくても、電圧関係から容量比CO:(CA+CP)=1:2を実現する可変容量回路30の容量CAを決定できることになる(例えば図8のフロー)。
また本実施形態では、図6で後述するように、ドライバー100は、データ電圧出力端子TVQの電圧VQを検出する検出回路50を含んでもよい。そして、可変容量回路30の容量CAは、検出回路50の検出結果に基づいて設定されてもよい。
このようにすれば、データ電圧出力端子TVQに出力されるデータ電圧を検出することが可能となり、その検出結果に基づいて、所与の容量比関係を満たす上述の電圧関係が実現されているか否かを判定できる。即ち、所与の階調データGD[10:1]に対して所望のデータ電圧が出力されているか否かを検出することで、所与の容量比関係CO:(CA+CP)=1:2を実現する可変容量回路30の容量CAを決定できる。
また本実施形態では、可変容量回路30は、第1〜第6の調整用キャパシターCA1〜CA6と、第1〜第6の調整用キャパシターCA1〜CA6とデータ電圧出力端子TVQとの間に設けられる第1〜第6のスイッチ素子SWA1〜SWA6と、を有する。
このようにすれば、第1〜第6のスイッチ素子SWA1〜SWA6のオン・オフを制御することで、第1〜第6の調整用キャパシターCA1〜CA6とデータ電圧出力端子TVQの接続・非接続が制御され、可変容量回路30の容量CAを調整できる。なお、可変容量回路30はこの構成に限定されず、容量値を可変に調整できる回路(又は素子)であれば何でもよい。
また本実施形態では、キャパシター駆動回路20とキャパシター回路10により電気光学パネル200を駆動する容量駆動の前の初期化期間(例えば図4(A))において、キャパシター駆動回路20が初期値データ(GD[10:1]=“000h”)に対応する第1〜第10のキャパシター駆動電圧(第1電圧レベル、0V)を出力した状態で、データ電圧出力端子TVQが所与の初期化電圧VC=7.5Vに設定される。
このようにすれば、初期値データに対して初期化電圧VC=7.5Vを設定することで、その初期化電圧VC=7.5Vに対応した電荷がデータ電圧出力ノードNVQ(即ち、容量CO、CA、CP)に蓄積される。これにより、初期値データと初期化電圧VC=7.5Vが対応付けられ、以後、データ電圧出力ノードNVQの電荷が保存される限り、初期値データに対しては初期化電圧VC=7.5Vが出力されることになる。階調データGD[10:1]が初期値データと異なる場合には、それに対応して電荷再分配が行われ、初期化電圧VC=7.5Vとは異なるデータ電圧が出力される。即ち、初期化電圧VC=7.5Vを基準としてデータ電圧が出力される。電荷再分配においてもデータ電圧出力ノードNVQの電荷は保存されるので、同じ階調データGD[10:1]に対してはいつも同じデータ電圧を出力できる。
例えば、図5(A)、図5(B)の例では、初期値データは“000h”であり、階調データGD[10:1]=“000h”〜“3FF”に対して、初期化電圧VC=7.5Vを基準としてデータ電圧7.5V〜12.5Vが出力される。
また本実施形態では、図10で後述するように、ドライバー100は、所与の初期化電圧VC=7.5Vを設定するための初期化電圧用端子TVCを含んでもよい。
なお、初期化電圧VC=7.5Vを供給する手法は初期化電圧用端子TVCに限定されない。例えば、ドライバー100は、所与の初期化電圧VC=7.5Vを設定するための初期化電圧用アンプ回路を含んでもよい。
容量駆動の際には基本的にデータ電圧出力ノードNVQの電荷を保存させるため外部から電荷が供給されないことが前提であるが、初期化の際には外部から電荷を供給して初期化を行う必要がある。この点、本実施形態によれば、データ電圧出力ノードNVQに対して初期化電圧用端子TVC又は初期化電圧用アンプ回路から電荷を供給できるので、データ電圧出力ノードNVQの電荷(電圧)を初期化できる。
また本実施形態では、初期化期間における初期化動作は、容量駆動以外の駆動により電気光学パネル200のデータ線が駆動された場合に行われる。
容量駆動以外の駆動により電気光学パネル200のデータ線(即ちデータ電圧出力ノードNVQ)が駆動された場合、その駆動によりデータ電圧出力ノードNVQに電荷が供給され、データ電圧出力ノードNVQの電荷保存が崩れる。即ち、初期値データと初期化電圧VC=7.5Vとが対応しなくなる。そのため、容量駆動以外の駆動により電気光学パネル200のデータ線が駆動された場合に初期化動作を行うことで、初期値データと初期化電圧VC=7.5Vとの対応を復活させ、初期化電圧VC=7.5Vを基準とする正しいデータ電圧を出力できる。
具体的には、図10、図11等で後述するように、容量駆動以外の駆動は、データ線に対して所与のプリチャージ電圧VPRを出力するプリチャージ駆動である。
ドライバー100は、プリチャージ駆動を行うプリチャージ用アンプ回路AMPRと、プリチャージ用アンプ回路AMPRの出力が接続され、外部のキャパシターCPRを接続するためのプリチャージ用端子TPRと、を含む。
このように、プリチャージでは初期化電圧VC=7.5Vと異なるプリチャージ電圧VPRでデータ電圧出力ノードNVQが駆動される。そのため、上述したように電荷保存が崩れるが、プリチャージ後に初期化を行うことで、いつも同じ電荷の蓄積状態から(即ち、いつも同じ電圧VCを基準として)データ電圧の出力を開始できる。
また本実施形態では、キャパシター駆動回路20が第1〜第10のキャパシター駆動電圧を出力することで、第1〜第10のキャパシターC1〜C10と可変容量回路30の容量CAと電気光学パネル側容量CPの間で電荷再分配が行われ、階調データGD[10:1]に対応するデータ電圧がデータ電圧出力端子TVQに出力される。
即ち、図5(A)、図5(B)で説明したように、データ電圧出力ノードNVQの電荷が保存された状態で第1〜第10のキャパシター駆動電圧が変化することで、電荷再分配が発生する。そして、その電荷再分配の結果としてデータ電圧出力ノードNVQの電圧VQが決まる。この電圧VQは、式FEに示すように階調データGD[10:1]に対応して決まるので、電圧VQは階調データGD[10:1]に対応するデータ電圧となる。
また本実施形態では、図12で後述するように、ドライバー100は、第1〜第8のデータ線駆動回路DD1〜DD8と、第1〜第8のデータ線駆動回路DD1〜DD8の出力に接続される第1〜第8のデータ電圧出力端子と、を含む。第1〜第8のデータ線駆動回路DD1〜DD8の各データ線駆動回路は、キャパシター駆動回路20とキャパシター回路10と可変容量回路30とを有する。
電気光学パネル200は、第1〜第8のデータ電圧出力端子に接続される第1〜第8のデータ線DL1〜DL8と、第((j−1)×k+1)〜第(j×k)のソース線SL((j−1)×k+1)〜SL(j×k)(k=8、jはs=160以下の自然数)と、第1〜第8のデータ線DL1〜DL8と第((j−1)×k+1)〜第(j×k)のソース線SL((j−1)×k+1)〜SL(j×k)との間に設けられる第((j−1)×k+1)〜第(j×k)のスイッチ素子SWEP((j−1)×k+1)〜SWEP(j×k)と、を有する。
そして、図13で後述するように、第1〜第8のスイッチ素子SWEP1〜SWEP8(j=1)がオンになって第1〜第8のデータ線駆動回路DD1〜DD8が第1〜第8のソース線SL1〜SL8を駆動した後に、第9〜第16のスイッチ素子SWEP9〜SWEP16(j=2)がオンになって第1〜第8のデータ線駆動回路DD1〜DD8が第9〜第16のソース線SL9〜SL16を駆動する。
このようにすれば、相展開駆動による電気光学パネル200の駆動を実現できる。相展開駆動は少ないデータ線駆動回路で多数のソース線を駆動できるので、ドライバー100を小型化できる。一方で、1フレームの画像を表示するための駆動回数が多くなるため、高速な駆動(データ電圧の高速なセトリング)が必要となる。この点、本実施形態によれば容量駆動により高速な駆動が可能となるため、アンプ駆動の場合に比べてより画素数が多い電気光学パネルを駆動することが可能となる。
5.ドライバーの詳細な構成例
図6に、本実施形態のドライバーの詳細な構成例を示す。このドライバー100は、データ線駆動回路110、制御回路40を含む。データ線駆動回路110は、キャパシター回路10、キャパシター駆動回路20、可変容量回路30、検出回路50を含む。制御回路40は、データ出力回路42、インターフェース回路44、可変容量制御回路46、レジスター部48を含む。なお、既に説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素については適宜説明を省略する。
データ線駆動回路110は、1つのデータ電圧出力端子TVQに対応して1つ設けられる。ドライバー100は複数のデータ線駆動回路と複数のデータ電圧出力端子を含むが、図6では1つだけ図示している。
インターフェース回路44は、ドライバー100を制御する表示コントローラー300(広義には、処理部)とドライバー100との間のインターフェース処理を行う。例えば、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)等のシリアル通信によるインターフェース処理を行う。この場合、インターフェース回路44は、シリアル信号を入出力するI/O回路と、制御データや画像データをシリアル/パラレル変換するシリアル/パラレル変換回路と、を含む。また、表示コントローラー300から入力されてパラレルデータに変換された画像データをラッチするラインラッチを含む。ラインラッチは、例えば1度に1本の水平走査線に対応する画像データをラッチする。
データ出力回路42は、水平走査線に対応する画像データの中から、キャパシター駆動回路20へ出力する階調データGD[10:1]を取り出し、データDQ[10:1]として出力する。データ出力回路42は、例えば、電気光学パネル200の駆動タイミングを制御するタイミングコントローラーと、水平走査線に対応する画像データから階調データGD[10:1]を選択する選択回路と、選択された階調データGD[10:1]をラッチする出力ラッチと、を含む。図12等で後述する相展開駆動を行う場合、出力ラッチは、1度に8画素分(データ線DL1〜DL8の本数分)の階調データGD[10:1]をラッチする。この場合、タイミングコントローラーは、相展開駆動の駆動タイミングに合わせて選択回路や出力ラッチの動作タイミングを制御する。また、インターフェース回路44によって受信された画像データに基づいて水平同期信号や垂直同期信号を生成してもよい。また、電気光学パネル200のスイッチ素子(SWEP1等)のオン・オフを制御するための信号(ENBX)や、ゲート駆動(電気光学パネル200の水平走査線の選択)を制御する信号を、電気光学パネル200に対して出力してもよい。
検出回路50は、データ電圧出力ノードNVQの電圧VQを検出する。具体的には、所与の検出電圧と電圧VQとを比較し、その結果を検出信号DETとして出力する。例えば、電圧VQが検出電圧以上である場合にはDET=“1”を出力し、電圧VQが検出電圧より小さい場合にはDET=“0”を出力する。
可変容量制御回路46は、検出信号DETに基づいて可変容量回路30の容量を設定する。この設定処理のフローは図8で後述する。可変容量制御回路46は、可変容量回路30の制御信号として設定値CSW[6:1]を出力する。この設定値CSW[6:1]は第1〜第6のビットCSW6〜CSW1(第1〜第mのビット)で構成される。ビットCSWs(sはm=6以下の自然数)は、可変容量回路30のスイッチ素子SWAsに入力される。例えばビットCSWs=“0”の場合にはスイッチ素子SWAsがオフになり、ビットCSWs=“1”の場合にはスイッチ素子SWAsがオンになる。設定処理を行う場合、可変容量制御回路46は検出用データBD[10:1]を出力する。そして、データ出力回路42は検出用データBD[10:1]を出力データDQ[10:1]としてキャパシター駆動回路20へ出力する。
レジスター部48は、設定処理により設定された可変容量回路30の設定値CSW[6:1]を記憶する。レジスター部48はインターフェース回路44を介して表示コントローラー300からアクセス可能に構成される。即ち、表示コントローラー300はレジスター部48から設定値CSW[6:1]を読み出すことができる。或は、表示コントローラー300がレジスター部48に設定値CSW[6:1]を書き込める構成としてもよい。
図7に、検出回路50の詳細な構成例を示す。検出回路50は、検出電圧Vh2を生成する検出電圧生成回路GCDTと、データ電圧出力ノードNVQの電圧VQと検出電圧Vh2とを比較するコンパレーターOPDTと、を有する。
検出電圧生成回路GCDTは、例えば抵抗素子による電圧分割回路等により予め決められた検出電圧Vh2を出力する。或は、レジスター設定等により可変の検出電圧Vh2を出力してもよい。この場合、検出電圧生成回路GCDTは、レジスター設定値をD/A変換するD/A変換回路であってもよい。
6.可変容量回路の容量を設定する処理
図8に、可変容量回路30の容量を設定する処理のフローチャートを示す。この処理は、例えばドライバー100に電源を投入した際の立ち上げ時(初期化処理)において行う。
図8に示すように、処理を開始すると、設定値CSW[6:1]=“3Fh”を出力し、可変容量回路30のスイッチ素子SWA1〜SWA6を全てオンにする(ステップS1)。次に、検出用データBD[10:1]=“000h”を出力し、キャパシター駆動回路20の駆動部DR1〜DR10の出力を全て0Vに設定する(ステップS2)。次に、出力電圧VQを初期化電圧VC=7.5Vに設定する(ステップS3)。この初期化電圧VCは、図10で後述するように例えば外部から端子TVCを介して供給される。
次に、可変容量回路30の容量を仮設定する(ステップS4)。例えば、設定値CSW[6:1]=“1Fh”を設定する。この場合、スイッチ素子SWA6がオフ、スイッチ素子SWA5〜SWA1がオンになるので、容量は最大値の半分になる。次に、出力電圧VQへの初期化電圧VCの供給を解除する(ステップS5)。次に、検出電圧Vh2を所望の電圧に設定する(ステップS6)。例えば、検出電圧Vh2=10Vを設定する。
次に、検出用データBD[10:1]のMSBをBD10=“0”からBD10=“1”に変化させる(ステップS7)。次に、出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以上であるか否かを検出する(ステップS8)。
ステップS8において出力電圧VQが検出電圧Vh2=10Vより小さい場合、ビットBD10=“0”に戻す(ステップS9)。次に、設定値CSW[6:1]=“1Fh”を“−1”して“1Eh”とし、可変容量回路30の容量を1段階小さくする(ステップS10)。次に、ビットBD10=“1”を設定する(ステップS11)。次に、出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以下であるか否かを検出する(ステップS12)。出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以下である場合にはステップS9に戻り、出力電圧VQが検出電圧Vh2=10Vより大きい場合には処理を終了する。
ステップS8において出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以上である場合、ビットBD10=“0”に戻す(ステップS13)。次に、設定値CSW[6:1]=“1Fh”を“+1”して“20h”とし、可変容量回路30の容量を1段階大きくする(ステップS14)。次に、ビットBD10=“1”を設定する(ステップS15)。次に、出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以上であるか否かを検出する(ステップS16)。出力電圧VQが検出電圧Vh2=10V以上である場合にはステップS13に戻り、出力電圧VQが検出電圧Vh2=10Vより小さい場合には処理を終了する。
図9(A)、図9(B)に、上記のステップS8〜S16により設定値CSW[6:1]が決定される様子を模式的に示す。
上記のフローでは検出用データBD[10:1]のMSBをBD10=“1”に設定し、そのときの出力電圧VQと検出電圧Vh2=10Vを比較している。BD[10:1]=“200h”は階調データ範囲“000h”〜“3FFh”の中央値であり、検出電圧Vh2=10Vはデータ電圧範囲7.5V〜12.5Vの中央値である。即ち、BD10=“1”にしたときに出力電圧VQが検出電圧Vh2=10Vに一致していれば、正しい(所望の)データ電圧が得られていることになる。
図9(A)に示すように、仮設定値CSW[6:1]=“1Fh”においてステップS8で“NO”であった場合、VQ<Vh2である。この場合、出力電圧VQを上昇させる必要がある。図4(B)の式FDから可変容量回路30の容量CAを小さくすれば出力電圧VQが上昇することが分かるので、設定値CSW[6:1]を“1”ずつ小さくしていく。そして、最初にVQ≧Vh2となる設定値CSW[6:1]=“1Ah”で停止する。これにより、検出電圧Vh2に直近の出力電圧VQが得られる設定値CSW[6:1]を決定できる。
図9(B)に示すように、仮設定値CSW[6:1]=“1Fh”においてステップS8で“YES”であった場合、VQ≧Vh2である。この場合、出力電圧VQを下降させる必要がある。図4(B)の式FDから可変容量回路30の容量CAを大きくすれば出力電圧VQが上昇することが分かるので、設定値CSW[6:1]を“1”ずつ大きくしていく。そして、最初にVQ<Vh2となる設定値CSW[6:1]=“24h”で停止する。これにより、検出電圧Vh2に直近の出力電圧VQが得られる設定値CSW[6:1]を決定できる。
以上の処理により得られた設定値CSW[6:1]を、最終的な設定値CSW[6:1]として決定し、その設定値CSW[6:1]をレジスター部48に書き込む。容量駆動により電気光学パネル200を駆動する際には、レジスター部48に記憶された設定値CSW[6:1]で可変容量回路30の容量が設定される。
なお、本実施形態では可変容量回路30の設定値CSW[6:1]をレジスター部48に記憶させる場合を例に説明したが、これに限定されるものでない。例えば、設定値CSW[6:1]をRAM等のメモリーに記憶させてもよいし、ヒューズ(例えば、製造時にレーザー等で切断して設定値を設定する)により設定値CSW[6:1]を設定してもよい。
7.ドライバーの第2の詳細な構成例
図10に、本実施形態のドライバー100の第2の詳細な構成例を示す。このドライバー100は、プリチャージ用端子TPR、初期化電圧用端子TVC(コモン電圧用端子)、データ電圧出力端子TVQ1、TVQ2、プリチャージ用D/A変換回路DAPR、プリチャージ用アンプ回路AMPR、データ線駆動回路DD1、DD2、プリチャージ用スイッチ素子SWPR1、SWPR2、初期化用スイッチ素子SWVC11、SWVC12、SWVC21、SWVC22、出力用スイッチ素子SWVQ1、SWVQ2、ポストチャージ用スイッチ素子SWPOS1、SWPOS2を含む。
データ線駆動回路DD1、DD2は、それぞれ図6のデータ線駆動回路110に対応している。図10では2つのみ記載しているが、実際にはドライバー100は電気光学パネル200のデータ線と同数(又は同数以上)のデータ線駆動回路を有する。同様に、データ電圧出力端子や、各種スイッチ素子も、データ線駆動回路と同数含まれる。
初期化電圧用端子TVCには、例えば外部の電源回路等から初期化電圧VC(コモン電圧)が供給される。
なお、初期化電圧VCを供給する手法は初期化電圧用端子TVCに限定されない。例えば、ドライバー100は、初期化電圧VCを出力する初期化電圧用アンプ回路を含んでもよい。
プリチャージ用端子TPRは、プリチャージ用アンプ回路AMPRの出力に接続される。プリチャージ用D/A変換回路DAPRがプリチャージの設定値(例えばレジスター値)をD/A変換してプリチャージ電圧VPRを生成し、そのプリチャージ電圧VPRでプリチャージ用アンプ回路AMPRがプリチャージ用端子TPRを駆動する。プリチャージ電圧VPRは、例えば初期化電圧VCよりも低い電圧(負極性駆動のデータ電圧範囲7.5V〜2.5Vの範囲内)である。
プリチャージ用端子TPRには、外部のプリチャージ用キャパシターCPRが接続されている。プリチャージ用キャパシターCPRは、プリチャージ電圧VPRに対応する電荷を蓄積しており、プリチャージ時にデータ線に対して電荷を供給する。このプリチャージ用キャパシターCPRを設けることでプリチャージ電圧VPRを平滑化できるので、プリチャージ用アンプ回路AMPRの電荷供給能力を下げることができる。即ち、プリチャージを行うとプリチャージ用キャパシターCPRが電荷を放出するが、その次のプリチャージを行うまでの間に、プリチャージ用アンプ回路AMPRがプリチャージ用キャパシターCPRの電荷を補充できればよい。
図11に、ドライバー100の第2の詳細な構成例の動作タイミングチャートを示す。図11では、スイッチ素子の符号末尾の数字を省略している。例えば“SWPR”はプリチャージ用スイッチ素子SWPR1、SWPR2を表す。スイッチ素子のタイミングチャートにおいてハイレベルはスイッチ素子のオン状態を表し、ローレベルはスイッチ素子のオフ状態を表す。
図11に示すように、電気光学パネル200の駆動はプリチャージ、初期化、データ電圧出力、ポストチャージの順に行う。この一連の動作は、例えば1つの水平走査期間に行う。
プリチャージ期間では、プリチャージ用スイッチ素子SWPR1、SWPR2がオンになり、データ電圧出力端子TVQ1、TVQ2からプリチャージ電圧VPRが出力される。
初期化期間は第1〜第3の初期化期間に分かれている。この第1〜第3の初期化期間ではDQ[10:1]=“000h”に設定されており、キャパシター駆動回路20の駆動部DR1〜DR10は全て0Vを出力している。
第1の初期化期間では、初期化用スイッチ素子SWVC11、SWVC12がオンになり、データ線駆動回路DD1、DD2の出力(キャパシターC1〜C10の一端)が初期化電圧VCに設定される。これにより、キャパシター回路10と可変容量回路30の電荷が初期化される。また、ポストチャージ用スイッチ素子SWPOS1、SWPOS2がオンになり、データ電圧出力端子TVQ1、TVQ2が共通接続される。
第2の初期化期間では、初期化用スイッチ素子SWVC21、SWVC22とポストチャージ用スイッチ素子SWPOS1、SWPOS2がオンになり、データ電圧出力端子TVQ1、TVQ2から初期化電圧VCが出力される。これにより、電気光学パネル側容量CPの電荷が初期化される。
第3の初期化期間では、出力用スイッチ素子SWVQ1、SWVQ2がオンになり、データ線駆動回路DD1の出力とデータ電圧出力端子TVQ1が接続され、データ線駆動回路DD2の出力とデータ電圧出力端子TVQ2が接続される。また、初期化用スイッチ素子SWVC11、SWVC12、SWVC21、SWVC22とポストチャージ用スイッチ素子SWPOS1、SWPOS2がオンになり、データ電圧出力端子TVQ1、TVQ2から初期化電圧VCが出力される。
データ電圧出力期間では、DQ[10:1]=GD[10:1]に設定されている。そして、出力用スイッチ素子SWVQ1、SWVQ2がオンになり、階調データGD[10:1]に対応したデータ電圧がデータ電圧出力端子TVQ1、TVQ2から出力される。
ポストチャージ期間では、DQ[10:1]=DPOS[10:1]に設定されている。DPOS[10:1]はポストチャージ用データである。そして、出力用スイッチ素子SWVQ1、SWVQ2とポストチャージ用スイッチ素子SWPOS1、SWPOS2がオンになり、ポストチャージ用データDPOS[10:1]に対応したデータ電圧がデータ電圧出力端子TVQ1、TVQ2から出力される。
8.相展開駆動の手法
次に、電気光学パネル200の駆動手法について説明する。以下では相展開駆動を例にとって説明するが、本実施形態のドライバー100が行う駆動手法は相展開駆動に限定されない。
図12に、ドライバーの第3の詳細な構成例と、電気光学パネルの詳細な構成例と、ドライバーと電気光学パネルの接続構成例を示す。
ドライバー100は、制御回路40、第1〜第kのデータ線駆動回路DD1〜DDk(kは2以上の自然数)を含む。データ線駆動回路DD1〜DDkは、それぞれ図6のデータ線駆動回路110に対応する。なお以下ではk=8の場合を例に説明する。
制御回路40は、データ線駆動回路DD1〜DD8の各データ線駆動回路に対して、対応する階調データを出力する。また制御回路40は、制御信号(例えば図13のENBX等)を電気光学パネル200に出力する。
データ線駆動回路DD1〜DD8は、階調データをデータ電圧に変換し、そのデータ電圧を出力電圧VQ1〜VQ8として電気光学パネル200のデータ線DL1〜DL8へ出力する。
電気光学パネル200は、データ線DL1〜DL8(第1〜第kのデータ線)、スイッチ素子SWEP1〜SWEP(tk)、ソース線SL1〜SL(tk)を含む。tは2以上の自然数であり、以下ではt=160(即ちtk=160×8=1280(WXGA))の場合を例に説明する。
スイッチ素子SWEP1〜SWEP1280のうちスイッチ素子SWEP((j−1)×k+1)〜SWEP(j×k)の一端は、データ線DL1〜DL8に接続される。jはt=160以下の自然数である。例えばj=1の場合にはスイッチ素子SWEP1〜SWEP8である。
スイッチ素子SWEP1〜SWEP1280は、例えばTFT(Thin Film Transistor)等で構成され、ドライバー100からの制御信号に基づいて制御される。例えば、電気光学パネル200は不図示のスイッチ制御回路を含み、そのスイッチ制御回路がENBX等の制御信号に基づいてスイッチ素子SWEP1〜SWEP1280のオン・オフを制御する。
図13に、図12のドライバー100と電気光学パネル200の動作タイミングチャートを示す。
プリチャージ期間では、信号ENBXがハイレベルになり、スイッチ素子SWEP1〜SWEP1280が全てオンになる。そして、ソース線SL1〜SL1280の全てがプリチャージ電圧VPRに設定される。
初期化期間では、信号ENBXがローレベルになり、スイッチ素子SWEP1〜SWEP1280が全てオフになる。そして、データ線DL1〜DL8が初期化電圧VC=7.5Vに設定される。ソース線SL1〜SL1280はプリチャージ電圧VPRのままである。
データ電圧出力期間の第1の出力期間では、ソース線SL1〜SL8に対応する階調データがデータ線駆動回路DD1〜DD8に入力される。そして、キャパシター回路10とキャパシター駆動回路20による容量駆動が行われ、データ線DL1〜DL8がデータ電圧SV1〜SV8で駆動される。容量駆動の開始後、信号ENBXがハイレベルになり、スイッチ素子SWEP1〜SWEP8がオンになる。そして、ソース線SL1〜SL8がデータ電圧SV1〜SV8で駆動される。このとき、不図示のゲートドライバーにより1本のゲート線(水平走査線)が選択されており、その選択されたゲート線とデータ線DL1〜DL8に接続される画素回路にデータ電圧SV1〜SV8が書き込まれる。なお図13には例としてデータ線DL1、ソース線SL1の電位を示す。
第2出力期間では、ソース線SL9〜SL16に対応する階調データがデータ線駆動回路DD1〜DD8に入力される。そして、キャパシター回路10とキャパシター駆動回路20による容量駆動が行われ、データ線DL1〜DL8がデータ電圧SV9〜SV16で駆動される。容量駆動の開始後、信号ENBXがハイレベルになり、スイッチ素子SWEP9〜SWEP16がオンになる。そして、ソース線SL9〜SL16がデータ電圧SV9〜SV16で駆動される。このとき、選択されたゲート線とデータ線DL9〜DL16に接続される画素回路にデータ電圧SV9〜SV16が書き込まれる。なお図13には例としてデータ線DL1、ソース線SL9の電位を示す。
以降、同様にして第3出力期間、第4出力期間、・・・、第160出力期間においてソース線SL17〜SL24、SL25〜SL32、・・・、SL1263〜SL1280が駆動され、ポストチャージ期間に移行する。
9.MIMキャパシターの断面構造
次に、キャパシター回路10や可変容量回路30として大容量のキャパシターを搭載可能にするMIMキャパシターの構成例を説明する。
図14に、ドライバー100の半導体基板(シリコン基板)の断面図を示す。なお以下の説明において「上」とは、基板表面に垂直な方向であって、回路が形成される側に基板から遠ざかる方向である。
基板SUBには、拡散層等の不純物層が形成される。不純物層は例えばCMOSトランジスターのソース、ドレイン等を形成する。
基板SUBの上には絶縁層(SiO層)が形成され、その絶縁層の上にポリシリコン層PLYが形成される。ポリシリコン層PLYは、例えばCMOSトランジスターのゲートや、抵抗素子(ポリ抵抗)を形成する。
基板SUBとポリシリコン層PLYの上には絶縁層が形成され、その上に第1金属層MT1(例えば第1アルミ層)が形成される。第1金属層MT1と基板SUBの間や、第1金属層MT1とポリシリコン層PLYの間は、コンタクトCNT(例えばタングステンプラグ)で接続される。
第1金属層MT1の上には絶縁層が形成され、その上に第2金属層MT2(例えば第2アルミ層)が形成される。第2金属層MT2と第1金属層MT1の間は、第1ビアVI1(例えばタングステンプラグ)で接続される。
第2金属層MT2の上には第1MIM用の誘電体層IN1が形成され、その上には第1MIM用の金属層MM1が形成される。金属層MM1、誘電体層IN1、第2金属層MT2により第1のMIMキャパシターが構成される。
第2金属層MT2、第1MIM用の金属層MM1の上には絶縁層が形成され、その上に第3金属層MT3(例えば第3アルミ層)が形成される。第3金属層MT3と第2金属層MT2の間は、第2ビアVI2(例えばタングステンプラグ)で接続される。
第3金属層MT3の上には第2MIM用の誘電体層IN2が形成され、その上には第2MIM用の金属層MM2が形成される。金属層MM2、誘電体層IN2、第3金属層MT3により第2のMIMキャパシターが構成される。
第3金属層MT3、第2MIM用の金属層MM2の上には絶縁層が形成され、その上に第4金属層MT4(例えば第4アルミ層)が形成される。第4金属層MT4と第3金属層MT3の間は、第3ビアVI3(例えばタングステンプラグ)で接続される。
第4金属層MT4の上には第3MIM用の誘電体層IN3が形成され、その上には第3MIM用の金属層MM3が形成される。金属層MM3、誘電体層IN3、第4金属層MT4により第3のMIMキャパシターが構成される。
第4金属層MT4、第3MIM用の金属層MM3の上には絶縁層が形成され、その上に第5金属層MT5(例えば第5アルミ層)が形成される。第5金属層MT5と第4金属層MT4の間は、第4ビアVI4(例えばタングステンプラグ)で接続される。第5金属層MT5の上には、パッシーベーション層PAS(絶縁層)が形成される。
上記の第1〜第3のMIMキャパシターは、基板に対する平面視において互いに重なる(一致する、或は一部が重なる)ように配置できる。これらの縦に3層重ねたMIMキャパシターを並列接続すれば、1層だけのMIMキャパシターに比べて、同一面積で3倍の容量を実現できる。
10.電子機器
図15に、本実施形態のドライバー100を適用できる電子機器の構成例を示す。本実施形態の電子機器として、例えばプロジェクターや、テレビション装置、情報処理装置(コンピューター)、携帯型情報端末、カーナビゲーションシステム、携帯型ゲーム端末等の、表示装置を搭載する種々の電子機器を想定できる。
図15に示す電子機器は、ドライバー100、電気光学パネル200、表示コントローラー300(第1処理部)、CPU310(第2処理部)、記憶部320、ユーザーインターフェース部330、データインターフェース部340を含む。
電気光学パネル200は例えばマトリックス型の液晶表示パネルである。或は、電気光学パネル200は自発光素子を用いたEL(Electro-Luminescence)表示パネルであってもよい。ユーザーインターフェース部330は、ユーザーからの種々の操作を受け付けるインターフェース部である。例えば、ボタンやマウス、キーボード、電気光学パネル200に装着されたタッチパネル等で構成される。データインターフェース部340は、画像データや制御データの入出力を行うインターフェース部である。例えばUSB等の有線通信インターフェースや、或は無線LAN等の無線通信インターフェースである。記憶部320は、データインターフェース部340から入力された画像データを記憶する。或は、記憶部320は、CPU310や表示コントローラー300のワーキングメモリーとして機能する。CPU310は、電子機器の各部の制御処理や種々のデータ処理を行う。表示コントローラー300はドライバー100の制御処理を行う。例えば、表示コントローラー300は、データインターフェース部340や記憶部320から転送された画像データを、ドライバー100が受け付け可能な形式に変換し、その変換された画像データをドライバー100へ出力する。ドライバー100は、表示コントローラー300から転送された画像データに基づいて電気光学パネル200を駆動する。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(第1論理レベル、第2論理レベル)と共に記載された用語(ローレベル、ハイレベル)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。またキャパシター回路、キャパシター駆動回路、可変容量回路、検出回路、制御回路、ドライバー、電気光学パネル、電子機器の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
10 キャパシター回路、20 キャパシター駆動回路、30 可変容量回路、
40 制御回路、42 データ出力回路、44 インターフェース回路、
46 可変容量制御回路46、48 レジスター部、50 検出回路、
100 ドライバー、110 データ線駆動回路、200 電気光学パネル、
300 表示コントローラー、310 CPU、320 記憶部、
330 ユーザーインターフェース部、340 データインターフェース部、
AMPR プリチャージ用アンプ回路、C1 キャパシター、
CA 可変容量回路の容量、CA1 調整用キャパシター、
CO キャパシター回路の容量、CP 電気光学パネル側容量、
CPR プリチャージ用キャパシター、DL1 データ線、DR1 駆動部、
GD1 ビット、GD[10:1] 階調データ、
NDR1 キャパシター駆動ノード、SL1 ソース線、
SWA1 スイッチ素子、SWEP1 スイッチ素子、
TPR プリチャージ用端子、TVC 初期化電圧用端子、
TVQ データ電圧出力端子、VC 初期化電圧、
Vh2 検出電圧、VPR プリチャージ電圧

Claims (9)

  1. 階調データに対応する第1〜第nのキャパシター駆動電圧(nは2以上の自然数)を第1〜第nのキャパシター駆動用ノードに出力するキャパシター駆動回路と、
    前記第1〜第nのキャパシター駆動用ノードとデータ電圧出力端子との間に設けられる第1〜第nのキャパシターを有するキャパシター回路と、
    前記データ電圧出力端子と基準電圧のノードとの間に設けられる可変容量回路と、
    を含み、
    前記可変容量回路の容量と電気光学パネル側容量を加算した容量と、前記キャパシター回路の容量とが、所与の容量比関係になるように、前記可変容量回路の容量が設定されており、
    前記電気光学パネルのデータ線に対して所与のプリチャージ電圧を出力するプリチャージ駆動により前記データ線が駆動された後、前記キャパシター駆動回路と前記キャパシター回路により前記電気光学パネルを駆動する容量駆動の前の初期化期間において、前記キャパシター駆動回路が初期値データに対応する前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧を出力した状態で、前記データ電圧出力端子が所与の初期化電圧に設定されることを特徴とするドライバー。
  2. 請求項1において、
    前記キャパシター駆動回路は、
    前記階調データの第1〜第nのビットに基づいて、前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧の各駆動電圧として第1電圧レベル又は第2電圧レベルを出力し、
    前記所与の容量比関係は、
    前記第1電圧レベルと前記第2電圧レベルの電圧差と、前記データ電圧出力端子に出力されるデータ電圧との間の電圧関係によって決定されることを特徴とするドライバー。
  3. 請求項1又は2において、
    前記データ電圧出力端子の電圧を検出する検出回路を含み、
    前記可変容量回路の容量は、
    前記検出回路の検出結果に基づいて設定されることを特徴とするドライバー。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記可変容量回路は、
    第1〜第mの調整用キャパシター(mは2以上の自然数)と、
    前記第1〜第mの調整用キャパシターと前記データ電圧出力端子との間に設けられる第1〜第mのスイッチ素子と、
    を有することを特徴とするドライバー。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
    前記所与の初期化電圧を設定するための初期化電圧用アンプ回路又は初期化電圧用端子を含むことを特徴とするドライバー。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記プリチャージ駆動を行うプリチャージ用アンプ回路と、
    前記プリチャージ用アンプ回路の出力が接続され、外部のキャパシターを接続するためのプリチャージ用端子と、
    を含むことを特徴とするドライバー。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記キャパシター駆動回路が前記第1〜第nのキャパシター駆動電圧を出力することで、前記第1〜第nのキャパシターの容量と前記可変容量回路の容量と前記電気光学パネル側容量の間で電荷再分配が行われ、前記階調データに対応するデータ電圧が前記データ電圧出力端子に出力されることを特徴とするドライバー。
  8. 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
    各データ線駆動回路が、前記キャパシター駆動回路と前記キャパシター回路と前記可変容量回路とを有する第1〜第kのデータ線駆動回路(kは2以上の自然数)と、
    前記第1〜第kのデータ線駆動回路の出力に接続される第1〜第kのデータ電圧出力端子と、
    を含み、
    前記電気光学パネルは、
    前記第1〜第kのデータ電圧出力端子に接続される第1〜第kのデータ線と、
    第(j−1)×k+1〜第j×kのソース線(jはs以下の自然数、sは2以上の自然数)と、
    前記第1〜第kのデータ線と前記第(j−1)×k+1〜第j×kのソース線との間に設けられる第(j−1)×k+1〜第j×kのスイッチ素子と、
    を有し、
    前記第1〜第kのスイッチ素子(j=1)がオンになって前記第1〜第kのデータ線駆動回路が第1〜第kのソース線を駆動した後に、前記第k+1〜第2×kのスイッチ素子(j=2)がオンになって前記第1〜第kのデータ線駆動回路が第k+1〜第2×kのソース線を駆動することを特徴とするドライバー。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載されたドライバーを含むことを特徴とする電子機器。
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