JP6944825B2 - 出力アンプ及び表示ドライバ - Google Patents

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Description

本発明は、映像信号に基づく階調電圧を増幅する出力アンプ及びこの出力アンプを含む表示ドライバに関する。
液晶パネル等の表示パネルを搭載する表示装置では、駆動する表示ドライバが画像データの階調レベルに応じた電圧を表示パネルに印加することにより、画像の表示を行う。この際、液晶に対して印加する電圧は、液晶材料の特性劣化防止のために、一定周期毎に印加する電圧を反転させる反転駆動方式を用いることが一般的である。このような反転駆動方式の表示ドライバは、例えば正極出力アンプ及び負極出力アンプを有し、極性を正極性及び負極性に切り替えつつ、ソースラインに階調電圧を印加する。
正極出力アンプ及び負極出力アンプの各々は、例えば差動段、カレントミラー段及び出力段から構成されている。出力段は、直列接続されたPチャネル型MOSトランジスタ(以下、Pchトランジスタ)及びNチャネル型MOSトランジスタ(以下、Nchトランジスタ)を有する。
かかる表示ドライバでは、正極出力期間と負極出力期間との間に生じるスイッチオフ期間において、正極出力端子の電圧及び負極出力端子の電圧に変動が生じ、出力電圧の波形にオーバーシュートやアンダーシュートが発生する。そこで、このような極性切り替え時における電圧波形のオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制するため、スイッチオフ期間において正極出力端子の電圧を固定する正極出力固定部及び負極出力端子の電圧を固定する負極出力固定部を設けた表示ドライバが提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2012−88512号公報
n本(n:2以上の整数)のソースラインを有する表示デバイスを駆動する表示ドライバでは、nch分(すなわち、全ch)の立ち上がり動作を同時に行う際、極性切り替え時と同様、電圧波形のオーバーシュートやアンダーシュートが発生する。
例えば、正極出力アンプでは、全chの立ち上がり動作により、パネルへの充電電流及び電源配線抵抗により、電源電圧VDDのドロップ(一時的な電圧降下)が発生する。この電源電圧VDDのドロップにより、出力段のPchトランジスタのゲートソース間電圧Vgsが小さくなり、駆動能力が低下する。
Pchトランジスタのゲート電位は、正極出力アンプの出力が目標電位に到達するまで、カレントミラー段のNch側への放電電流により下がり続ける。従って、正極出力アンプの出力が目標電位に到達する頃には、Pchトランジスタのゲート電位が下がりすぎてしまう。この状態から、Pchトランジスタのゲート電位が所定のレベルに復帰するまでの間、Pchトランジスタはオンとなるため、正極出力アンプの出力波形は目標電位を超えてオーバーシュートする。
一方、負極出力アンプでは、カレントミラー段のPch側からの充電電流によりNchトランジスタのゲート電位が上昇し、負極出力アンプの出力が目標電位に到達する頃には、Nchトランジスタのゲート電位が上がりすぎてしまう。この状態から、Nchトランジスタのゲート電位が所定のレベルに復帰するまでの間、Nchトランジスタはオンとなるため、負極出力アンプの出力波形は目標電位を超えてアンダーシュートする。
このオーバーシュート及びアンダーシュートにより、表示デバイスに画質不良が生じてしまうという問題があった。また、オーバーシュートやアンダーシュートの波形が1H(水平期間)内に収束しない場合や、チップ間でオーバーシュートやアンダーシュートの差異が生じると、輝度ムラが生じてしまうという問題があった。
電源電圧VDDのドロップによる出力段の各トランジスタの駆動能力の低下を補う方法としては、各トランジスタのゲート幅を大きくすることが考えられる。しかし、かかる方法ではチップサイズが増大してしまうという問題があった。また、配線の引き回しの増加や各トランジスタの寄生容量が大きくなることにより、出力段における内部ノードの寄生容量が増大し、出力波形の遅延時間の増大や発熱の悪化等の特性の悪化が生じるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、表示ドライバの立ち上がり時における出力波形の歪みを効果的に抑制することが可能な出力アンプ及び当該出力アンプを含む表示ドライバを提供することを目的とする。
本発明に係る出力アンプは、映像信号に基づく階調電圧を増幅して増幅階調電圧を出力する出力アンプであって、前記階調電圧と前記増幅階調電圧との電圧差に応じた電流を第1の電流ラインに送出する差動部と、第1の電圧の供給を受ける第1の電圧供給ラインと前記第1の電圧よりも小なる第2の電圧の供給を受ける第2の電圧供給ラインとの間に接続され、前記第1の電流ラインに流れる電流に応じた電流量の電流を第2の電流ラインに送出するカレントミラー部と、前記第2の電流ラインに接続された第1の駆動ライン及び第2の駆動ラインと、前記増幅階調電圧を出力する出力ラインと、前記第1の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第1の出力トランジスタと、前記第2の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第2の出力トランジスタと、を含み、前記出力ラインの電圧を前記増幅階調電圧として出力する出力部と、を有し、前記出力部は、前記第1の駆動ラインの電圧が前記第2の駆動ラインの電圧より大なる電圧となるように制御する電圧調整回路を含み、前記第1の出力トランジスタは、第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、前記第2の出力トランジスタは、前記第1導電型とは反対導電型の第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電圧である第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、前記電圧調整回路は、ソースが前記第1の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第1の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第2の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第2導電型のMOSFETからなるクランプトランジスタを含み、前記第1の電圧供給ラインと前記第1の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第1の駆動ラインの電圧を制御することを特徴とする。
本発明に係る表示ドライバは、映像信号に基づく階調電圧を増幅して増幅階調電圧を出力する複数の出力アンプを有する表示ドライバであって、前記複数の出力アンプは、第1の出力アンプ群及び第2の出力アンプ群から構成され、前記第1の出力アンプ群及び前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々は、前記階調電圧と前記増幅階調電圧との電圧差に応じた電流を第1の電流ラインに送出する差動部と、第1の電圧の供給を受ける第1の電圧供給ラインと前記第1の電圧よりも小なる第2の電圧の供給を受ける第2の電圧供給ラインとの間に接続され、前記第1の電流ラインに流れる電流に応じた電流量の電流を第2の電流ラインに送出するカレントミラー部と、前記第2の電流ラインに接続された第1の駆動ライン及び第2の駆動ラインと、前記増幅階調電圧を出力する出力ラインと、前記第1の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第1の出力トランジスタと、前記第2の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第2の出力トランジスタと、を含み、前記出力ラインの電圧を前記増幅階調電圧として出力する出力部と、を有し、前記第1の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々の前記出力部は、前記第1の駆動ラインの電圧が前記第2の駆動ラインの電圧より大なる電圧となるように前記第1の駆動ラインの電圧を制御する第1の電圧調整回路を含み、前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々の前記出力部は、前記第2の駆動ラインの電圧が前記第1の駆動ラインの電圧より小なる電圧となるように前記第2の駆動ラインの電圧を制御する第2の電圧調整回路を含み、前記第1の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々において、前記第1の出力トランジスタは、第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、前記第2の出力トランジスタは、前記第1導電型とは反対導電型の第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電圧である第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、前記第1の電圧調整回路は、ソースが前記第1の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第1の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第2の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第2導電型のMOSFETからなる第1のクランプトランジスタを含み、前記第1の電圧供給ラインと前記第1の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第1の駆動ラインの電圧を制御し、前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々において、前記第1の出力トランジスタは、前記第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、前記第2の出力トランジスタは、前記第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第2の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、前記第2の電圧調整回路は、ソースが前記第2の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第2の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第1の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第1導電型のMOSFETからなる第2のクランプトランジスタを含み、前記第2の電圧供給ラインと前記第2の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第2の駆動ラインの電圧を制御することを特徴とする。
本発明に係る出力アンプによれば、表示ドライバの立ち上がり時における出力波形の歪みを効果的に抑制することが可能となる。
本実施例の表示装置の構成を示すブロック図である。 本実施例のソースドライバの構成を示すブロック図である。 本実施例の出力アンプ及びその前後の構成を示すブロック図である。 本実施例の正極出力アンプの構成を示す回路図である。 本実施例の正極出力アンプの出力波形を示す図である。 本実施例の正極出力アンプの出力波形を部分的に拡大して示す図である。 本実施例の負極出力アンプの構成を示す回路図である。 本実施例の負極出力アンプの出力波形を示す図である。 本実施例の負極出力アンプの出力波形を部分的に拡大して示す図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。
図1は、本実施例の出力アンプを含む表示装置100の概略構成を示すブロック図である。表示装置100は、例えば液晶ディスプレイ等からなる表示デバイス10を反転駆動方式により駆動する液晶表示装置である。表示装置100は、表示デバイス10、表示制御部11、ゲートドライバ12、及びソースドライバ13を含む。
表示デバイス10には、2次元画面の水平方向に伸長するm本(m:2以上の整数)の水平走査ラインS1〜Smと、2次元画面の垂直方向に伸長するn本(n:2以上の整数)のデータラインD1〜Dnとが形成されている。水平走査ライン及びデータラインの各交叉部の領域には、画素を担う表示セル(図1において破線で示す)がマトリクス状に配置されている。
表示制御部11は、入力映像信号VSに基づき、各画素の輝度レベルを表す画素データPDの系列を含む映像データ信号VDをソースドライバ13に供給する。また、表示制御部11は、入力映像信号VSから水平同期信号HSを検出し、これをゲートドライバ12に供給する。また、表示制御部11は、反転駆動における極性反転を制御する切替制御信号CSをソースドライバ13に供給する。
ゲートドライバ12は、表示制御部11から供給された水平同期信号HSに同期させて走査信号を生成し、これを表示デバイス10の水平走査ラインS1〜Smの各々に順次供給する。
ソースドライバ13は、映像データ信号VDに基づき、1水平走査ラインごとにn個の画素駆動電圧を生成し、これらを表示パネル10のデータラインD1〜Dnに印加する。この際、ソースドライバ13は、画素駆動電圧の極性を反転させつつデータラインD1〜Dnへの印加を行う。
図2は、ソースドライバ13の構成及び表示デバイス10の一部を示すブロック図である。表示デバイス10の表示セルの各々は、セルトランジスタMC及びキャパシタCCから構成されている。なお、図2では、水平走査ラインS3以降(すなわち、S3〜Sm)の表示セルについては図示を省略している。
ソースドライバ13は、階調電圧発生回路20と、シフトレジスタ回路21a及び21bとを有する。また、ソースドライバ回路20は、データラインD1〜Dnに対応するラッチ回路221〜22n、L/S回路231〜23n、デコーダ回路241〜24n、出力アンプ251〜25n、及び出力端子OUT1〜OUTnを有する。
階調電圧発生回路20は、例えば外部の基準階調電圧生成回路RGCから供給された基準階調電圧GV0に基づいて、p段階(pは2以上の整数)の階調レベルを示すp個の階調電圧GVを生成する。階調電圧発生回路20は、例えば複数の抵抗が直列に接続されたラダー抵抗(図示せず)を有し、当該ラダー抵抗の各抵抗によって分圧された電圧を取出すことによって、p個の階調電圧GVを生成する。なお、基準階調電圧生成回路RGC、ゲートドライバ12、及びソースドライバ13は夫々異なるICチップに形成されている。
シフトレジスタ回路21aは、データラインD1〜Dnのうちの前半部分のデータラインD1〜Dk(kは、1<k<nの整数。例えばnが偶数の場合、k=1/2n)に対応して設けられている。シフトレジスタ回路21aは、映像データ信号VDの供給を受け、階調信号GS1〜GSkを生成する。階調信号GS1〜GSkの各々は、表示デバイス10の各ディスプレイセルの輝度レベルを表す例えば8ビットのデジタル信号である。
同様に、シフトレジスタ回路21bは、データラインD1〜Dnのうちの後半部分のデータラインDk+1〜Dnに対応して設けられている。シフトレジスタ回路21bは、映像データ信号VDの供給を受け、階調信号GSk+1〜GSnを生成する。
ラッチ回路221〜22nは、入力されたラッチ信号(図示せず)に基づいて階調信号GS1〜GSnを取込み、L/S回路231〜23nの各々にそれぞれ同時に供給する。
L/S回路231〜23nは、階調信号GS1〜GSnのレベルを所定レベルだけシフトするレベルシフト回路である。L/S回路231〜23nは、レベルシフトにより得られた階調信号SS1〜SSnをデコーダ回路241〜24nに供給する。
デコーダ回路241〜24nは、L/S回路231〜23nから供給された階調信号SS1〜SSnに基づいて、階調電圧発生回路20から供給されたp個の階調電圧GVの中からn個の表示データに対応する電圧を夫々選択し、階調電圧GV1〜GVnとして出力アンプ251〜25nに供給する。
出力アンプ251〜25nは、階調電圧GV1〜GVnを増幅し、画素駆動電圧G1〜Gnとして出力端子OUT1〜OUTnから出力する。出力された画素駆動電圧G1〜Gnは、それぞれデータラインD1〜Dnに夫々印加される。
出力アンプ251〜25nは、正極出力アンプ及び負極出力アンプを含む。例えば、出力アンプ251〜25nのうち奇数番目の出力アンプが正極出力アンプ、偶数番目の出力アンプが負極出力アンプとして構成されている。
図3は、出力アンプ251〜25nに含まれる正極出力アンプの1つについて、当該出力アンプ及びその前後の構成を示すブロック図である。ここでは、正極出力アンプ25(2x-1)に対応するL/S回路、デコーダ回路及び出力端子を、夫々L/S回路23、デコーダ回路24及び出力端子OUTとして示している。出力端子OUTにはデータ線負荷26が接続されている。
データ線負荷26は、表示パネルのデータ線負荷(簡易等価モデル)であり、配線抵抗RL及び配線容量CLから構成されている。データ線負荷27は、出力端子OUTを介して正極出力アンプ25(2x-1)に接続されている。
図4は、本実施例の正極出力アンプ25(2x-1)の内部構成を示す回路図である。正極出力アンプ25(2x-1)は、差動入力部31、カレントミラー部32及び出力部33を有する。
差動入力部31は、Nチャネル型(第2導電型)のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であるトランジスタM11及びM12と、Pチャネル型(第1導電型)のMOSFETであるトランジスタM13及びM14と、電流源35及び36とを含む。差動入力部31には、正極性の階調電圧GV(2x-1)(GV1〜GVnのうちの奇数番目の階調電圧)が供給される。
電流源35の一端は、接地電位VSSの印加を受ける接地ラインLssに接続されている。電流源35の他端は、トランジスタM11及びM12のソースに接続されている。電流源35は、定電流Icを生成して接地ラインLssに供給する。
トランジスタM11のゲートには、デコーダ回路24から入力端子Ninを介して階調電圧GV(2x-1)が供給される。トランジスタM11のドレインは、カレントミラー部32のラインL3に接続されている。ラインL3からの電流Iaは、トランジスタM11のドレインソース間を流れ、電流源35に供給される。
トランジスタM12のゲートは、出力ラインL0に接続されている。トランジスタM12のドレインは、カレントミラー部32のラインL1に接続されている。ラインL1からの電流Ibは、トランジスタM12のドレインソース間を流れ、電流源35に供給される。電流Ia及びIbを加算した電流の電流値は、電流Icの電流値と等しくなる。
電流源36の一端は、電源電位VDDの印加を受ける電源ラインLddに接続されている。電流源36の他端は、トランジスタM13及びM14のソースに接続されている。電流源36は、電源電位VDDに基づいて定電流I0を生成し、これを分割してトランジスタM13及びM14の各々のソースに供給する。
トランジスタM13のゲートには、デコーダ回路24から入力端子Ninを介して階調電圧GV(2x-1)が供給される。トランジスタM13のドレインは、カレントミラー部32のラインL4に接続されている。トランジスタM13は、ゲートに供給された階調電圧GV(2x-1)に応じた電流I1をラインL4に供給する。
トランジスタM14のゲートは、出力ラインL0に接続されている。トランジスタM14のドレインは、カレントミラー部32のラインL2に接続されている。トランジスタM14は、出力ラインL0の電圧に応じた電流I2をラインL4に供給する。電流I1及びI2を加算した電流の電流値は、電流I0の電流値と等しくなる。
カレントミラー部32は、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタM15〜M20、及びNチャネル型のMOSFETであるトランジスタM21〜M26を含む。カレントミラー部32は、ラインL1、L5、L7及びL2からなる第1の電流ラインと、ラインL3、L6、L8及びL4からなる第2の電流ラインとを有し、第1の電流ラインに流れる電流の電流量に応じた電流を第2の電流ラインに流すカレントミラー回路である。
トランジスタM15及びM16のソースは、電源電位VDDの供給を受ける電源ラインLvに接続されている。また、トランジスタM15及びM16のゲート同士は互いに接続されている。トランジスタM15のドレインは、ラインL1に接続されている。トランジスタM16のドレインは、ラインL3に接続されている。
トランジスタM17のソースは、ラインL1に接続されるとともにトランジスタM15のドレインに接続されている。トランジスタM18のソースは、ラインL3に接続されるとともにトランジスタM16のドレインに接続されている。トランジスタM17及びM18のゲート同士は互いに接続され、バイアス電圧VBH3が供給されている。トランジスタM17のドレインは、ラインL5に接続され、さらにトランジスタM15及びM16のゲートに接続されている。トランジスタM18のドレインは、ラインL6に接続され、さらに正側駆動ラインLHに接続されている。
トランジスタM15〜M18により、高電圧側のカレントミラー回路が形成されている。これにより、トランジスタM15及びM17のソースドレイン間に流れる電流と同一の電流量を有する電流がトランジスタM16及びM18のソースドレイン間に流れる。
トランジスタM19は、ソースがラインL5に接続され、ドレインがラインL7に接続されている。トランジスタM19のゲートには、バイアス電圧VBH4が供給されている。
トランジスタM20は、ソースがラインL6に接続され、ドレインがラインL8に接続されている。トランジスタM20のゲートには、バイアス電圧VBH5が供給されている。ラインL6には、正側駆動ラインLHが接続されている。
トランジスタM21は、ソースがラインL7に接続され、ドレインがラインL5に接続されている。トランジスタM21のゲートには、バイアス電圧VBL4が供給されている。
トランジスタM22は、ソースが負側駆動ラインLLに接続され、ドレインが正側駆動ラインLHに接続されている。トランジスタM22のゲートには、バイアス電圧VBL5が供給されている。
トランジスタM23のソースは、ラインL2に接続されている。トランジスタM24のソースは、ラインL4に接続されている。トランジスタM23及びM24のゲート同士は互いに接続され、バイアス電圧VBL3が供給されている。トランジスタM23のドレインは、ラインL7に接続されている。トランジスタM24のドレインは、ラインL8に接続され、さらに負側駆動ラインLLに接続されている。
トランジスタM25及びM26のソースには、接地電位VSSが印加されている。また、トランジスタM25及びM26のゲート同士は互いに接続されている。トランジスタM25のドレインは、ラインL2に接続されるとともにトランジスタM23のソースに接続されている。トランジスタM26のドレインは、ラインL4に接続されるとともにトランジスタM24のソースに接続されている。
かかる構成により、正駆動電圧MPOGが生成され、正側駆動ラインLHを介して出力部33に供給される。また、負駆動電圧MNOGが生成され、負側駆動ラインLLを介して出力部33に供給される。
出力部33は、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタM27、Nチャネル型のMOSFETであるトランジスタM28、位相補償用のコンデンサC1及びC2を有する。また、出力部33は、クランプ回路34を有する。
トランジスタM27は、ソースが電源ラインLvに接続され、ゲートが正側駆動ラインLHに接続されている。トランジスタM27のドレインは、出力ラインL0に接続されている。トランジスタM27は、正側駆動ラインLHの電圧である正駆動電圧MPOGに基づく電流を出力ラインL0に送出する。
トランジスタM28のソースには、電源電位VDD及び接地電位VSSの中間の電位である中間電位VDM(例えば、1/2VDD)が印加されている。トランジスタM28のゲートは、負側駆動ラインLLに接続されている。トランジスタM28のドレインは、出力ラインL0及びトランジスタM27のドレインに接続されている。トランジスタM28は、負側駆動ラインLLの電圧である負駆動電圧MNOGに基づく電流を出力ラインL0に送出する。
コンデンサC1は、一端がラインL3に接続され、他端が出力ラインL0に接続されている。コンデンサC2は、一端がラインL4に接続され、他端がコンデンサC1の他端及び出力ラインL0に接続されている。
次に、本実施例の出力アンプの特徴部分であるクランプ回路34について説明する。クランプ回路34は、Nチャネル型のMOSFETであるトランジスタM30を含む。トランジスタM30は、ドレインが電源ラインLvに接続され、ソースが正側駆動ラインLHに接続されている。トランジスタM30のゲートには、バイアス電圧VBL5が供給される。
バイアス電圧VBL5は、負側駆動電圧MNOGとトランジスタM30の閾値電圧Vthとの和の電圧値となるように設定されている。例えば、負側駆動電圧MNOG=12V、トランジスタM30の閾値電圧Vth=2Vとすると、バイアス電圧VBL5は、14Vに設定されている。
トランジスタM30は、ゲートソース間電圧(VBL5−MPOG)が閾値電圧Vthを超えるとオン状態となり、電源ラインLvと正側駆動ラインLHとが接続される。例えばバイアス電圧VBL5=14V、閾値電圧Vth=2Vである場合、正側駆動電圧MPOGが12V以下になるとオン状態となり、正側駆動ラインLHと電源ラインLvとが接続され、正駆動電圧MPOGが電源電位VDDに引き上げられる。すなわち、クランプ回路34は、正駆動電圧MPOGに応じて正側駆動ラインLHと電源ラインLvとを接続するスイッチ回路であり、正駆動電圧MPOGが負駆動電圧MNOG以下の電圧とならないように制御する電圧調整回路である。
出力部33は、正駆動電圧MPOG及び負駆動電圧MNOGに基づき、正極性の階調電圧GV(2x-1)に対応した電圧値を有する正極性の画素駆動電圧G(2x-1)(すなわち、階調電圧GV(2x-1)を増幅した増幅階調電圧)を生成し、出力ラインL0を介して出力する。以下の説明では、出力ラインL0から出力される当該画素駆動電圧を出力電圧とも称する。
次に、ソースドライバ13の立ち上がり動作時における正極出力アンプ25(2x-1)の動作について説明する。まず、正極出力アンプ25(2x-1)に入力された階調電圧GV(2x-1)が低電圧の状態(例えば、中間電位VDM+0.2V)から電圧値が増加するいわゆる電圧の立ち上がりが生じ、差動入力部31のトランジスタM11がオン状態、トランジスタM12がオフ状態となる。これにより、ラインL3からの電流Ia(=Ic)がトランジスタM11を介して電流源35に流れる。また、トランジスタM13がオフ状態、トランジスタM14がオン状態となる。これにより、電流源36からの電流I2(=I0)がトランジスタM14を介してラインL2に流れる。
これに応じて、カレントミラー部32のラインL4及びL6に電流が流れる。そして、正側駆動ラインLHからの電流が、トランジスタM22、M24及びM26を介してラインL4に流れる。これにより、正駆動電圧MPOGの電位が低下する。
正駆動電圧MPOGが低下して、負駆動電圧MNOG(例えば、12V)以下になろうとすると、トランジスタM30のゲートソース間電圧Vgs(バイアス電圧VBL5(例えば、14V)−正駆動電圧MPOG)がトランジスタM30の閾値電圧であるVth(例えば、2V)を超えてオン状態となる。これにより、電源ラインLvと正側駆動ラインLHとが接続され、正駆動電圧MPOGが充電される。
以上の動作により、ソースドライバ13の立ち上がり動作時において正駆動電圧MPOGが負駆動電圧MNOG以下となることが防止される。これにより、正駆動電圧MPOGの電圧範囲が制限される。例えば、電源電位VDD=17V、負駆動電圧MNOG=12V、トランジスタM27の閾値電圧Vth2=1Vとすると、正側駆動電圧MPOGは、12V(=MNOG)<MPOG<16V(=VDD−Vth2)となる。
正側駆動電圧MPOGの低下が抑制されるため、正側駆動電圧MPOGが所定の電圧レベル(DCレベル)に復帰するまでの期間が短い。従って、当該期間においてトランジスタM27がオンし続けることによる出力電圧(正極性の画素駆動電圧G(2x-1))のオーバーシュートが抑制される。
図5は、立ち上がり動作時における電源電位VDD及び出力電圧(正極性の画素駆動電圧G(2x-1))の波形を示す図であり、図6はその一部を拡大して示す図である。ここでは、電源電位VDDの波形、電源電位VDDの低下がない場合の出力電圧の波形(破線)、本実施例のようなクランプ回路34がない場合の出力電圧の波形(一点鎖線)、クランプ回路34を有する本実施例の出力電圧の波形(実線)を示している。
クランプ回路34がない場合、電源電位VDDのドロップ(一時的な電圧低下)により、出力段のPチャネル型トランジスタ(本実施例のトランジスタM27に相当)の駆動能力が低下し、当該Pチャネル型トランジスタのゲートに供給される正側駆動電圧MPOGの電位がカレントミラー段のNch側(本実施例のカレントミラー部32の下側部分に相当)の放電電流により下がり続ける。従って、正極出力アンプの出力が目標電位に到達する頃には、Pチャネル型トランジスタのゲート電位が下がりすぎてしまい、ゲート電位が所定のレベルに復帰するまでの間、Pチャネル型トランジスタはオン状態となる。このため、図5及び図6に一点鎖線で示すように、正極出力アンプの出力波形は目標電位を超えてオーバーシュートする。
しかし、本実施例の正極出力アンプ25(2x-1)は上記のようなクランプ回路34を有するため、正駆動電圧MPOGが低下して負駆動電圧MNOG以下になろうとすると、トランジスタM30がオン状態となり、電源ラインLvと正側駆動ラインLHとが接続され、正駆動電圧MPOGが充電される。これにより、正駆動電圧MPOGが負駆動電圧MNOG以下となることが防止され、図5及び図6に実線で示すように、正極出力アンプの出力波形のオーバーシュートの度合い(電圧値)が抑制される。
なお、本実施例のソースドライバ13は、負極出力アンプにおいて出力電圧のアンダーシュートを抑制するための構成を有する。
図7は、本実施例の負極出力アンプ25(2x)の内部構成を示す回路図である。負極出力アンプ25(2x)は、差動入力部41、カレントミラー部42及び出力部43を有する。
差動入力部41は、正極出力アンプ25(2x-1)の差動入力部31と同様の構成を有する。差動入力部41のトランジスタM11及びM13の各々のゲートには、負極性の階調電圧GV(2x)(階調電圧GV1〜GVnのうちの偶数番目の階調電圧)が供給される。
カレントミラー部42は、正極出力アンプ25(2x-1)のカレントミラー部32と同様、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタM15〜M20、及びNチャネル型のMOSFETであるトランジスタM21〜M26を含む。
カレントミラー部42では、カレントミラー部32とは異なり、トランジスタM20のゲートにバイアス電圧VBH6が供給されている。また、トランジスタM22のゲートには、バイアス電圧VBL6が供給されている。トランジスタM19のゲートには、バイアス電圧VBH7が供給されている。トランジスタM21のゲートには、バイアス電圧VBL7が供給されている。
出力部43は、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタM27、Nチャネル型のMOSFETであるトランジスタM28、位相補償用のコンデンサC1及びC2を有する。また、出力部43は、クランプ回路44を有する。
トランジスタM27は、ソースに中間電位VDMが印加され、ゲートが正側駆動ラインLHに接続されている。トランジスタM27のドレインは、出力ラインL0に接続されている。
トランジスタM28は、ソースに接地電位VSSが印加され、ゲートが負側駆動ラインLLに接続されている。トランジスタM28のドレインは、出力ラインL0及びトランジスタM27のドレインに接続されている。
本実施例の出力アンプの特徴部分であるクランプ回路44は、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタM40を含む。トランジスタM40は、ドレインが接地電位VSSの印加を受ける接地ラインLsに接続され、ソースが負側駆動ラインLLに接続されている。トランジスタM40のゲートには、バイアス電圧VBH6が供給される。
バイアス電圧VBH6は、正側駆動電圧MPOGとトランジスタM40の閾値電圧Vthとの差の電圧値となるように設定されている。例えば、中間電位VDM=8.5V(=VDD/2)、正側駆動電圧MPOG=6V、トランジスタM40の閾値電圧Vth=2Vとすると、バイアス電圧VBH6は、4Vに設定されている。
トランジスタM40は、ゲートソース間電圧(VBH6−MNOG)が閾値電圧Vthを超えるとオン状態となり、負側駆動ラインLLが接地電位VSSに接続される。例えばバイアス電圧VBH6=4V、閾値電圧Vth=2Vである場合、負側駆動電圧MNOGが6V以上になるとオン状態となり、負側駆動ラインLLと接地ラインLsとが接続され、負駆動電圧MNOGが引き下げられる。すなわち、クランプ回路44は、負駆動電圧MNOGに応じて負側駆動ラインLLと接地ラインLsとを接続するスイッチ回路であり、負駆動電圧MNOGが正駆動電圧MPOG以上の電圧とならないように制御する電圧調整回路である。
出力部43は、正駆動電圧MPOG及び負駆動電圧MNOGに基づき、負極性の階調電圧GV(2x)に対応した電圧値を有する負極性の画素駆動電圧G(2x)(すなわち、階調電圧GV(2x)を増幅した増幅階調電圧。以下の説明では、出力電圧とも称する)を生成し、出力ラインL0を介して出力する。
次に、負極出力アンプ25(2x)の動作について説明する。まず、負極出力アンプ25(2x)に入力された負極性の階調電圧GV(2x)の電圧値が減少するいわゆる電圧の立ち下がりが生じ、カレントミラー部42のラインL6及びL8に電流が流れる。これにより、負駆動電圧MNOGの電位が上昇する。
負駆動電圧MNOGが上昇して、正駆動電圧MPOG(例えば、6V)以上になろうとすると、トランジスタM40のゲートソース間電圧Vgs(負駆動電圧MNOG−バイアス電圧VBH6(例えば、4V)がトランジスタM40の閾値電圧であるVth(例えば、2V)を超えてオン状態となる。これにより、負側駆動ラインLLと接地ラインLsとが接続され、負駆動電圧MNOGが放電される。
以上の動作により、負駆動電圧MNOGが正駆動電圧MPOG以上となることが防止される。負側駆動電圧MNOGの上昇が抑制されるため、負側駆動電圧MNOGが所定の電圧レベル(DCレベル)に復帰するまでの期間が短い。従って、当該期間においてトランジスタM28がオンし続けることによる出力電圧(負極性の画素駆動電圧G(2x))のアンダーシュートが抑制される。
図8は、接地電位VSS及び出力電圧(負極性の画素駆動電圧G(2x))の立ち下がり時における波形を示す図であり、図9はその一部を拡大して示す図である。ここでは、接地電位VSSの波形、接地電位VSSの上昇がない場合の出力電圧の波形(破線)、本実施例のようなクランプ回路44がない場合の出力電圧の波形(一点鎖線)、クランプ回路44を有する本実施例の出力電圧の波形(実線)を示している。
クランプ回路44がない場合、接地電位VSSのドロップ(一時的な電圧上昇)により、出力段のNチャネル型トランジスタ(本実施例のトランジスタM28に相当)の駆動能力が低下し、当該Nチャネル型トランジスタのゲートに供給される負側駆動電圧MNOGの電位がカレントミラー段のPch側(本実施例のカレントミラー部32の上側部分に相当)の充電電流により上がり続ける。従って、負極出力アンプの出力が目標電位に到達する頃には、Nチャネル型トランジスタのゲート電位が上がりすぎてしまい、ゲート電位が所定のレベルに復帰するまでの間、Nチャネル型トランジスタはオン状態となる。このため、図8及び図9に一点鎖線で示すように、負極出力アンプの出力波形は目標電位を超えてアンダーシュートする。
しかし、本実施例の負極出力アンプ25(2x)は上記のようなクランプ回路44を有するため、負駆動電圧MNOGが上昇して正駆動電圧MPOG以上になろうとすると、トランジスタM40がオン状態となり、接地ラインLsと負側駆動ラインLLとが接続され、負駆動電圧MNOGが放電される。これにより、負駆動電圧MNOGが正駆動電圧MPOG以上となることが防止され、図8及び図9に実線で示すように、負極出力アンプの出力波形のアンダーシュートの度合い(電圧値)が抑制される。
以上のように、本実施例の正極出力アンプ及び負極出力アンプ(25(2x-1),25(2x))の出力部(33,43)は、正側駆動電圧MPOGが負側駆動電圧MNOGより大なる電圧となるように(すなわち、負側駆動電圧MNOGの電圧がより小なる電圧となるように)制御する電圧調整回路としてのクランプ回路(34,44)を含む。
かかる構成によれば、正極出力アンプにおいて正側駆動電圧MPOGが下がりすぎることに起因する出力電圧のオーバーシュート、負極出力アンプにおいて負側駆動電圧MNOGが上がりすぎることに起因する出力電圧のアンダーシュートを抑制することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、バイアス電圧VBL5、バイアス電圧VBH6、正側駆動電圧MPOG、負側駆動電圧MNOG、閾値電圧Vth等の電圧値は、上記実施例で示した値に限られない。これらの電圧値は、正側駆動電圧MPOGが負側駆動電圧MNOG以下となる場合(負側駆動電圧MNOGが正側駆動電圧MPOG以上となる場合)にトランジスタM30及びM40がオンとなるような電圧値に設定されていれば良い。
100 表示装置
10 表示デバイス
11 表示制御部
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
20 階調電圧発生回路
21a,21b シフトレジスタ回路
221〜22n ラッチ回路
231〜23n L/S回路
241〜24n デコーダ回路
251〜25n 出力アンプ
26 データ線負荷
31,41 差動入力部
32,42 カレントミラー部
33,43 出力部
34,44 クランプ回路
35,36 電流源

Claims (6)

  1. 映像信号に基づく階調電圧を増幅して増幅階調電圧を出力する出力アンプであって、
    前記階調電圧と前記増幅階調電圧との電圧差に応じた電流を第1の電流ラインに送出する差動部と、
    第1の電圧の供給を受ける第1の電圧供給ラインと前記第1の電圧よりも小なる第2の電圧の供給を受ける第2の電圧供給ラインとの間に接続され、前記第1の電流ラインに流れる電流に応じた電流量の電流を第2の電流ラインに送出するカレントミラー部と、
    前記第2の電流ラインに接続された第1の駆動ライン及び第2の駆動ラインと、前記増幅階調電圧を出力する出力ラインと、前記第1の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第1の出力トランジスタと、前記第2の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第2の出力トランジスタと、を含み、前記出力ラインの電圧を前記増幅階調電圧として出力する出力部と、
    を有し、
    前記出力部は、前記第1の駆動ラインの電圧が前記第2の駆動ラインの電圧より大なる電圧となるように制御する電圧調整回路を含み、
    前記第1の出力トランジスタは、第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、
    前記第2の出力トランジスタは、前記第1導電型とは反対導電型の第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電圧である第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、
    前記電圧調整回路は、ソースが前記第1の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第1の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第2の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第2導電型のMOSFETからなるクランプトランジスタを含み、前記第1の電圧供給ラインと前記第1の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第1の駆動ラインの電圧を制御することを特徴とする出力アンプ。
  2. 前記クランプトランジスタのゲートには、前記クランプトランジスタの閾値電圧と前記第2の駆動ラインの電圧との和に相当する電圧が印加されることを特徴とする請求項に記載の出力アンプ。
  3. 映像信号に基づく階調電圧を増幅して増幅階調電圧を出力する出力アンプであって、
    前記階調電圧と前記増幅階調電圧との電圧差に応じた電流を第1の電流ラインに送出する差動部と、
    第1の電圧の供給を受ける第1の電圧供給ラインと前記第1の電圧よりも小なる第2の電圧の供給を受ける第2の電圧供給ラインとの間に接続され、前記第1の電流ラインに流れる電流に応じた電流量の電流を第2の電流ラインに送出するカレントミラー部と、
    前記第2の電流ラインに接続された第1の駆動ライン及び第2の駆動ラインと、前記増幅階調電圧を出力する出力ラインと、前記第1の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第1の出力トランジスタと、前記第2の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第2の出力トランジスタと、を含み、前記出力ラインの電圧を前記増幅階調電圧として出力する出力部と、
    を有し、
    前記出力部は、前記第1の駆動ラインの電圧が前記第2の駆動ラインの電圧より大なる電圧となるように制御する電圧調整回路を含み、
    前記第1の出力トランジスタは、第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電圧である第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、
    前記第2の出力トランジスタは、前記第1導電型とは反対導電型の第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第2の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、
    前記電圧調整回路は、ソースが前記第2の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第2の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第1の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第1導電型のMOSFETからなるクランプトランジスタを含み、前記第2の電圧供給ラインと前記第2の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第2の駆動ラインの電圧を制御することを特徴とする出力アンプ。
  4. 前記クランプトランジスタのゲートには、前記クランプトランジスタの閾値電圧と前記第1の駆動ラインの電圧との差に相当する電圧が印加されることを特徴とする請求項3に記載の出力アンプ。
  5. 映像信号に基づく階調電圧を増幅して増幅階調電圧を出力する複数の出力アンプを有する表示ドライバであって、
    前記複数の出力アンプは、第1の出力アンプ群及び第2の出力アンプ群から構成され、
    前記第1の出力アンプ群及び前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々は、
    前記階調電圧と前記増幅階調電圧との電圧差に応じた電流を第1の電流ラインに送出する差動部と、
    第1の電圧の供給を受ける第1の電圧供給ラインと前記第1の電圧よりも小なる第2の電圧の供給を受ける第2の電圧供給ラインとの間に接続され、前記第1の電流ラインに流れる電流に応じた電流量の電流を第2の電流ラインに送出するカレントミラー部と、
    前記第2の電流ラインに接続された第1の駆動ライン及び第2の駆動ラインと、前記増幅階調電圧を出力する出力ラインと、前記第1の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第1の出力トランジスタと、前記第2の駆動ラインの電圧に基づく電流を前記出力ラインに送出する第2の出力トランジスタと、を含み、前記出力ラインの電圧を前記増幅階調電圧として出力する出力部と、
    を有し、
    前記第1の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々の前記出力部は、前記第1の駆動ラインの電圧が前記第2の駆動ラインの電圧より大なる電圧となるように前記第1の駆動ラインの電圧を制御する第1の電圧調整回路を含み、
    前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々の前記出力部は、前記第2の駆動ラインの電圧が前記第1の駆動ラインの電圧より小なる電圧となるように前記第2の駆動ラインの電圧を制御する第2の電圧調整回路を含み、
    前記第1の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々において、
    前記第1の出力トランジスタは、第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、
    前記第2の出力トランジスタは、前記第1導電型とは反対導電型の第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電圧である第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、
    前記第1の電圧調整回路は、ソースが前記第1の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第1の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第2の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第2導電型のMOSFETからなる第1のクランプトランジスタを含み、前記第1の電圧供給ラインと前記第1の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第1の駆動ラインの電圧を制御し、
    前記第2の出力アンプ群に属する前記出力アンプの各々において、
    前記第1の出力トランジスタは、前記第1導電型のMOSFETであって、ソースに前記第3の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第1の駆動ラインに接続されており、
    前記第2の出力トランジスタは、前記第2導電型のMOSFETであって、ソースに前記第2の電圧の印加を受け、ドレインが前記出力ラインに接続され、ゲートが前記第2の駆動ラインに接続されており、
    前記第2の電圧調整回路は、ソースが前記第2の駆動ラインに接続され、ドレインが前記第2の電圧供給ラインに接続され、ゲートに前記第1の駆動ラインの電圧に応じた電圧の印加を受ける前記第1導電型のMOSFETからなる第2のクランプトランジスタを含み、前記第2の電圧供給ラインと前記第2の駆動ラインとの間の接続及び非接続を切り替えることにより、前記第2の駆動ラインの電圧を制御することを特徴とする表示ドライバ。
  6. 前記第1のクランプトランジスタのゲートには、前記第1のクランプトランジスタの閾値電圧と前記第2の駆動ラインの電圧との和に相当する電圧が印加され、
    前記第2のクランプトランジスタのゲートには、前記第2のクランプトランジスタの閾値電圧と前記第1の駆動ラインの電圧との差に相当する電圧が印加されることを特徴とする請求項に記載の表示ドライバ。
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