JPH0541651A - 容量負荷駆動用半導体集積回路装置 - Google Patents

容量負荷駆動用半導体集積回路装置

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JPH0541651A
JPH0541651A JP3195591A JP19559191A JPH0541651A JP H0541651 A JPH0541651 A JP H0541651A JP 3195591 A JP3195591 A JP 3195591A JP 19559191 A JP19559191 A JP 19559191A JP H0541651 A JPH0541651 A JP H0541651A
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JP
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output
input signal
semiconductor integrated
signal
integrated circuit
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JP3195591A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Nishio
春彦 西尾
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリックスLCDドライバの出
力オペアンプでは1水平走査の初期の所定期間大電流源
をオンして負荷容量の急速放電を可能としたのち、負荷
容量の端子電圧(オペアンプ出力信号)をオペアンプ入
力信号に等しい値まで充電又は放電させていたため、電
流消費が大きく、かつ負荷容量と出力オペアンプとの容
量がマッチしないときは出力信号の入力信号に対する追
従が悪かった点を改善する。 【構成】 出力オペアンプ1の入,出力信号IN,OU
Tの差を比較器6で比較し前者INが後者OUTより所
定のしきい値ΔV以上低いときのみ、比較器6からイネ
ーブル信号ENを出力させてスイッチングトランジスタ
10をオンし、大電流源4を有効にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば液晶ディスプレ
イのような容量負荷を駆動するためのMOSトランジス
タを集積化してなる半導体集積回路装置に関する。なお
以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部分を
示す。
【0002】
【従来の技術】図5はアクティブマトリックスタイプの
液晶パネルを駆動する半導体集積回路装置としてのデー
タドライバの基本回路を示す。同図においてVDはビデ
オ信号、3はこのビデオ信号VDをサンプルパルス3a
の入力ごとに、サンプリングして保持するサンプルホー
ルド回路、1はこのサンプルホールド回路3のサンプル
電圧(入力信号)INをインピーダンス変換し1対1の
出力電圧(出力信号)OUTとして出力する電圧フォロ
ワとしての出力オペアンプ、2は液晶パネルの負荷容量
である。この図5ではビデオ信号VDを回路3によりサ
ンプルホールドし、それをオペアンプ1でインピーダン
ス変換し液晶パネル2を駆動する。この液晶パネルはそ
の低消費電流が特徴となり、ハンドヘルドコンピュータ
等に用いられているが駆動回路も当然のことながら低消
費電流を求められている。
【0003】図4は低消費電流化を計った出力オペアン
プ1の詳細構成例を示す。同図において20は差動増巾
器、30は該増巾器20の出力電圧を位相反転し、低出
力インピーダンスの出力信号OUTとして出力する出力
増巾器である。この出力増巾器30の出力電圧(出力信
号)OUTは差動増巾器20側へ帰還され、結果として
入力電圧(入力信号)INと出力電圧(出力信号)OU
Tが一致するように制御が行われる。なお差動増巾器2
0において、21,22は共にソースが正電源VBBに
接続され、かつ共にゲートがFET21のドレイン電位
にクランプされたP型FETで夫々、互にほぼ等しい値
の抵抗を構成している。23,24は夫々ドレインがF
ET21P22のドレイン接続され、かつ夫々ゲートに
出力信号OUT,入力信号INを入力し、ソースが共通
に接続された差動増巾用のN型FET、25はドレイン
がFET23,24の共通リースに、ソースがグランド
に夫々接続されて、ゲート,ソース間が定電圧VBに保
たれたN型FETで定電流源を構成している。
【0004】また出力増巾器30において、31,32
は共にソースが正電源VBBに接続され、ゲート同志,
ドレイン同志が夫々互に接続された並列接続のP型FE
Tで、その共通ゲートは差動増巾器20のFET22の
ドレインに接続され、同じくFET31,32の共通ド
レインは出力信号OUTの端子に接続されている。なお
このFET31,32は正電源VBBから負荷容量2お
よび後述の電流源5,4へ電流を流す役割を持つので便
宜上充電出力トランジスタとも呼ぶ。5はドレインがF
ET31,32の共通ドレインに、ソースがグランドに
夫々接続され、ゲート,ソース間が定電圧VBに保たれ
たN型FETで小電流の定電流源を構成している。4は
ドレインがFET31,32の共通ドレインに、ゲート
が定電圧VBに、ソースがFET10のドレインに夫々
接続されたN型FETで、FET10のオン時には大電
流の定電流源を構成する。10はFET4のソースとグ
ランド間の接続を開閉するスイッチングトランジスタと
してのN型FET、ENはFET10のゲートに与えら
れるイネーブル信号である。またC1は発振防止用のコ
ンデンサである。
【0005】図6は図4における負荷容量2の放電側の
等価回路を示し、その充電側のFET(充電出力トラン
ジスタ)31,32は省略されている。即ちオペアンプ
1の出力増巾器30では高ゲインを得るために相補出力
の一方を定電流回路4,5としているが容量負荷2を駆
動するために、図7で後述するように1水平走査期間の
始めの一定期間には一旦、スイッチングトランジスタ1
0にイネーブル信号ENを与えて大電流定電流源4を有
効とし大電流を流しコンデンサ2を放電した後、残りの
期間は小電流定電流5とFET31、32とによって必
要な出力電圧を得るようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図7は1水平走査期間
1H中におけるイネーブル信号ENと、図4の回路の出
力信号OUT、つまり負荷容量2の端子電圧との関係の
例を示す波形図である。なお同図において出力信号OU
TとしてのOUT1D,OUT1Uは正常な場合を、O
UT2Dは負荷が重い(つまり負荷容量2が大きい)
か、または定電流源4,5の電流が少ない場合の例を示
す。即ち1水平走査期間1Hの始めの一定の期間TEN
にイネーブル信号ENを出力し大電流源4を有効とす
る。この期間TENが負荷容量2と駆動能力(つまり大
電流源4の電流)とにマッチしていれば、出力電圧のO
UT1Dのようにこの期間TEN内に負荷容量2の電圧
は目的とする出力電圧まで立下る。しかしこの期間TE
Nが負荷容量と駆動能力にマッチしていないと図7のO
UT2Dのように必要な出力信号が得られなくなってし
まう。そこで必要以上に長い期間、イネーブル信号EN
を働かせたとすれば不必要な電流を流すことになる。
【0007】また図7において出力信号OUT1Uは出
力電圧が目的の値にまで正常に立上った場合を示すが、
この間大電流源4はこの立上りを妨げる方向(つまり負
荷容量2の放電側)に働いており、これを補うように充
電出力トランジスタ31,32から大きな電流が供給さ
れていることを示している。従って回路の電流消費を減
ずるには、出力信号OUTの上昇時には大電流源4の動
作を無効にすることが望ましい。また従来の液晶パネル
のデータドライバでは使用しない出力ビットも他のビッ
トと同様に電流がイネーブル信号ENによって制御され
るので不要な電流を流すことになる。そこで、この発明
はLSI自身で出力波形に応じて出力電流を制御し正常
な出力波形を得るとともに消費電流の減少を図ることが
できる。容量負荷駆動用半導体集積回路装置を提供する
ことを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するめ
に、請求項1の半導体集積回路装置は、高インピーダン
スで入力した入力信号(IN)に等しい出力信号(OU
T)を低インピーダンスで出力して容量負荷(負荷容量
2など)を駆動する駆動回路(出力オペアンプ1など)
を備えた容量負荷駆動用半導体集積回路装置において、
前記入力信号と出力信号との差を検出して前記駆動回路
の駆動能力を可変する駆動能力可変手段を備えたものと
し、
【0009】請求項2の半導体集積回路装置では、請求
項1に記載の半導体集積回路装置において、前記駆動能
力可変手段は、前記の差を所定値と比較する比較器(6
など)と、この比較器の出力信号に基づいて前記容量負
荷を駆動する電流値を切換える手段(大電流源4,スイ
ッチングトランジスタ10など)とを備えたものである
ようにし、また
【0010】請求項3の半導体集積回路装置では、請求
項1に記載の半導体集積回路装置において、前記駆動能
力可変手段は、前記の差を増巾する差動増巾器(11な
ど)と、この差動増巾器の出力信号に応じて前記容量負
荷を駆動する電流値を可変する手段(レベルシフタ1
2,放電出力トランジスタ40など)とを備えたもので
あるようにする。
【0011】
【作 用】入力信号INと出力信号OUTの差を検出
し、この差に応じて負荷容量の放電側の出力電流を可変
することにより、正規の出力を得るとともに装置の消費
電流をおさえる。
【0012】
【実施例】以下図1ないし図3に基づいて本発明の実施
例を説明する。図1は本発明の第1の実施例としての構
成を示す回路図で図4に対応するものである。図1にお
いては図4に対し比較器6が新設されている。この比較
器6は比較入力として出力オペアンプ1の入,出力信号
IN,OUTを入力し、スイッチングトランジスタ10
をオン,オフする役割を持つ。比較器6において、11
は図4で述べた差動増巾器20と同様な構成の差動増巾
器であり、7,8はこの差動増巾器11を構成する増巾
用のN型FETで夫々ゲートに出力信号OUT,入力信
号INを入力している。そしてこの差動増巾器11の出
力としてのFET8のドレイン電圧8Dは2つの直列の
インバータ回路50を介して比較器出力となり、スイッ
チングトランジスタ10へイネーブル信号ENとして与
えられる。
【0013】図2は図1の要部動作説明用の波形図で図
2(a)は入,出力信号IN,OUTを示し、図2
(b)はイネーブル信号ENを示す。図2(a)のよう
に入力信号INが時点t1で矩形波状に立上ったのち、
時点t2で再び矩形波状に立下る場合、出力信号OUT
はこの入力信号INに追従しながら緩やかに立上り、再
び緩やかに立下る。この時点t1,t2の間では入力信
号INの方が出力信号OUTより高く、比較器出力とし
てのイネーブル信号ENはLレベルであり、スイッチン
グトランジスタ10はオフ状態にある。従って出力増巾
器30では小電流源5が不要な電流を流すのみで負荷容
量2は充電出力トランジスタ31,32を介し充電され
て、その電圧OUTは入力信号INに速やかに追従す
る。次に時点t2以降においては、入力信号INが出力
電圧信号OUTを下回っている。そしてこの差電圧がΔ
V以上である期間Δtには、比較器出力としてのイネー
ブル信号ENはHレベルとなり、スイッチングトランジ
スタ10をオンして大電流源4を有効とする。これによ
り負荷容量2は速やかに放電され、出力信号電圧OUT
は入力信号電圧INに速やかに追従できる。
【0014】比較器6では当然のことながらΔVのオフ
セットがつくように差動入力トランジスタ7,8のしき
い値電圧VTHあるいは駆動能力に差をつけるものとす
る。従って負荷容量2の大きさにかかわらず必要な電位
になれば大電流源4がオン,オフし負荷電圧(出力信
号)OUTを速やかに入力信号INに追従させることが
できるとともに消費電流を低くおさえられる。また、未
使用の出力端子OUTは無負荷なのでスイッチングが速
く、その大電流源4がオンするに至らない。
【0015】図3は本発明の第2の実施例としての構成
を示す回路図である。同図において、33は図1は出力
増巾器30中のP型FET31,32に代わるP型FE
T(充電出力トランジスタ)、40はこのP型FET3
3と相補回路を構成するN型FETで、図1の電流源
4,5に代わるものである。但し図1と異なりFET4
0はそのゲート入力12aに応じた可変の電流を流す。
なおこのFET40を便宜上放電出力トランジスタとも
いう。また図3の11は図1の比較器6内の差動増巾器
11と同様な差動増巾器であり、12はレベルシフタ
で、この差動増巾器11の出力電圧としてのFET8の
ドレイン電圧8Dをレベル変換のうえ、レベル変換出力
12aとして出力し、放電出力トランジスタ40のゲー
トを駆動する。なおレベルシフタ12において、121
はドレイン電圧8Dの増減に応じてそれぞれソース電位
としてのレベルシフタ出力12aを増減するN型FE
T、122はこのN型FET121のソースとグランド
との間に挿入された定電流源である。
【0016】図1においては負荷容量2の放電側の駆動
回路としての大電流源4をデジタル的に切換えていた
が、図3においては、差動増巾器11の出力電圧(ドレ
イン電圧)8Dのレベルに応じた電流を放電出力トラン
ジスタ40に流すことで同様の効果を得ようとするもの
である。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば出力信号OUTと入力信
号INとの差電圧を比較器6または差動増巾器11を用
いてフィードバックして、負荷容量2の放電駆動回路
の、出力電流を制御することにしたので、負荷容量2の
大きさに依存せず、入力信号INに追従した正常な出力
波形を得ると同時に、ドライバ回路の消費電力の低減を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例としての構成を示す回路
【図2】図1の要部動作説明用の波形図
【図3】本発明の第2の実施例としての構成を示す回路
【図4】図1,図3に対応する従来の回路図
【図5】アクティブマトリックスLCDパネルデータド
ライバの基本回路を示す図
【図6】出力電流源の等価回路を示す図
【図7】従来におけるイネーブル信号と出力信号との関
係例を示す波形図。
【符号の説明】
1 出力オペアンプ 2 負荷容量 3 サンプルホールド回路 4 大電流源 5 小電流源 6 比較器 EN イネーブル信号 10 スイッチングトランジスタ 11 差動増巾器 12 レベルシフタ 20 差動増巾器 30 出力増巾器 31 充電出力トランジスタ 32 充電出力トランジスタ 33 充電出力トランジスタ 40 放電出力トランジスタ IN 入力信号 OUT 出力信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高インピーダンスで入力した入力信号に等
    しい出力信号を低インピーダンスで出力して容量負荷を
    駆動する駆動回路を備えた容量負荷駆動用半導体集積回
    路装置において、 前記入力信号と出力信号との差を検出して前記駆動回路
    の駆動能力を可変する駆動能力可変手段を備えたことを
    特徴とする容量負荷駆動用半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記駆動能力可変手段は、前記の差を所定値と比
    較する比較器と、この比較器の出力信号に基づいて前記
    容量負荷を駆動する電流値を切換える手段とを備えたも
    のであることを特徴とする容量負荷駆動用半導体集積回
    路装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記駆動能力可変手段は前記の差を増巾する差動
    増巾器と、この差動増巾器の出力信号に応じて前記容量
    負荷を駆動する電流値を可変する手段とを備えたもので
    あることを特徴とする容量負荷駆動用半導体集積回路装
    置。
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