KR100889152B1 - 전압 조정 회로 - Google Patents

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Abstract

제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로에서, 원하는 전압차를, 보다 정확하게 설정하는 것을 가능하게 하는 것이다. 전압 조정 회로(10)는, 제1 전원(12)의 전압 레벨인 제1 전압을 제2 전압의 목표값으로 시프트시켜 출력하는 레벨 시프트 회로부(14)와, 임의의 가변 전압 폭의 중심 전압의 전후에서 전압을 가변하는 가변 전원(22)을 이용하여, 전류의 방향을 변경하면서 출력 전류의 크기를 가변하여 출력하는 전압·전류 변환 회로부(20)와, 일방측 단자에 레벨 시프트 회로부의 출력 단자가 접속되고, 타방측 단자와 출력 단자 사이에 전압·전류 변환 회로부의 출력 전류가 바이어스 전류로서 흐르는 저항 소자가 배치되는 가감산 회로부(32)를 구비하고, 출력 단자(42)로부터 제2 전압 V2가 출력된다.
전압·전류 변환 회로부, 레벨 시프트 회로부, 바이어스 전류, 가감산 회로부, 제1 전압, 제2 전압, 중심 전압

Description

전압 조정 회로{VOLTAGE ADJUSTING CIRCUIT}
도 1은 본 발명에 따른 실시예에서의 전압 조정 회로의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서의 전압 조정 회로의 상세 구성도.
도 3은 비교되는 종래 기술의 전압 조정 회로의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 전압 조정 회로의 작용과, 종래 기술의 전압 조정 회로의 작용을 비교하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 전압 조정 회로를, 사양이 서로 다른 액정 표시 장치에 적용하는 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 실시예의 전압 조정 회로에 대해서, 다양한 고객의 요망에 대응하는 구성예를 설명하는 도면.
도 7은 도 6에 대응하여, 제1 전압으로부터 다양한 제2 전압을 만들어내는 모습을 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
8, 9 : 액정 표시 장치
10 : 전압 조정 회로
12 : 제1 전원
14, 15 : 레벨 시프트 회로부
16, 18 : 직렬 저항
20 : 전압·전류 변환 회로부
22, 54 : 가변 전원
24 : 고정 전원
26 : 양측 가변 전원
27, 29 : 차동 트랜지스터
28, 34, 52 : 저항 소자
30 : V-I 변환 회로
32 : 가감산 회로부
36 : 전압·전류 변환 회로부의 출력 단자
38 : 일방측 단자
40 : 타방측 단자
42 : 출력 단자
50 : 종래 기술의 전압 조정 회로
[특허 문헌1] 일본 특허 제3423193호 공보
[특허 문헌2] 일본 특개소61-249094호 공보
본 발명은, 전압 조정 회로에 관한 것으로, 특히, 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로에 관한 것이다.
1개의 장치에서 복수의 전압계를 이용하는 경우에, 상호의 전압 레벨의 관계에 대해서 소정의 전압차로 되도록 조정되는 경우가 있다. 예를 들면, 액정 패널에서는, 액정의 열화나 소부(燒付)의 발생을 억제하기 위해서 교류 구동이 행해져, 영상 신호와 그 대극 신호인 커먼 전극 신호가 1프레임마다 극성이 반전되지만, 그 경우에 영상 신호의 직류 바이어스 전압과, 커먼 전극 신호의 직류 바이어스 전압은 소정의 전압차로 설정된다.
예를 들면 특허 문헌 1에는, 비디오 신호에 의한 풀 컬러 영상을 표시하는 경우에는, R, G, B 신호를 교류 반전하여 액정 패널에 인가하지만, 이들 R, G, B 교류 신호의 중심 전위가 대향 전극에 대하여 어긋나면, 소부, 화이트 밸런스의 어긋남, 콘트라스트의 저하 등의 문제가 발생하는 것이 지적되어 있다. 그리고, 여기서는, 중심 전압을 RGB간에서 동일하게 하기 위해서, 액정 패널에 인가되는 교류 신호를 평활 회로에서 직류 전압으로 하고, 컴퍼레이터를 이용하여, 교류 신호의 중심으로 되는 기준 전압과 비교하고, 그 출력을 차동 출력 앰프의 바이어스 전류로 귀환을 걸음으로써, 교류 신호의 중심 전위를 기준 전압에 맞추는 것이 설명되어 있다.
특허 문헌2에는, 매트릭스형 액정 표시 장치의 1회소의 Y전극에 1필드마다 극성이 반전되는 영상 신호가 인가되고, 공통 전극에는 1필드마다 전압값이 반전되는 커먼 전극이 인가되지만, 전극간 용량이나 기억용 컨덴서의 변동 때문에, 영상 신호와 커먼 전압의 관계가 올바르게 되지 않는 것이 설명되어 있다. 여기서는, 극성 반전 회로에서 극성 반전된 영상 신호를 트랜지스터의 에미터 팔로워에서 취출하고, 또한 트랜지스터와 가변 저항으로 구성되는 전류원에 저항을 통해서 접속하고, 가변 저항에 의해 전류원의 전류를 변화시켜, 저항 양단의 전압 레벨을 변경하고, 극성 반전된 영상 신호의 직류 레벨을 변화시키는 것이 개시되어 있다.
상기의 예와 같이, 액정 표시 장치에서는, 영상 신호와 커먼 전극 신호 사이의 직류 전압차가 액정 표시 장치의 사양에 따라 정해지고, 그 사양에 맞춰, 직류 전압차가 조정된다. 이 전압 조정에 대해서, 특허 문헌1에 설명되어 있는 기준 전압과 교류 신호의 중심 전압의 비교에 기초하여 차동 출력 앰프의 바이어스 전류로 귀환을 거는 방법, 특허 문헌2에 설명되어 있는 전류를 변화시켜 저항 양단의 전압 레벨을 변경하는 방법 등을 이용할 수 있다.
그러나, 이들 종래 기술은 2단계의 내용을 합하여 한번에 조정하는 것이며, 또한, 기준의 상태로부터 편이시켜 조정하는 것이므로, 기준으로부터의 조정 폭이 클수록, 조정의 오차가 커지게 된다. 예를 들면, 특허 문헌1에서는, 원하는 전압차가 클 때는 교류 신호의 중심 전압, 즉 직류 레벨의 값이 커지게 되고, 따라서 기준전압의 값이 커지게 되어, 그 만큼, 설정 오차도 증대된다. 특허 문헌2에서는, 원하는 전압차가 클수록 저항 양단의 전압 레벨이 커지도록 설정되므로, 그 만큼 설정 오차가 커지게 된다.
이와 같이, 종래 기술의 방법에서는, 전압 조정에서의 조정량이 클수록 오차 가 커지게 되어, 정확한 전압차를 얻는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로에서, 원하는 전압차를, 보다 정확하게 설정하는 것을 가능하게 하는 전압 조정 회로를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전압 조정 회로는, 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로로서, 제2 전압의 목표값으로 제1 전압의 전압 레벨을 시프트시켜 출력하는 레벨 시프트 회로부와, 전압 전류 변환 회로로서, 임의의 가변 전압 폭의 중심 전압의 전후에서 전압을 가변함으로써 전류의 방향을 변경하면서 출력 전류의 크기를 가변하여 출력하는 전압·전류 변환 회로부와, 일방측 단자에 레벨 시프트 회로부의 출력 단자가 접속되고, 타방측 단자와 출력 단자 사이에 전압·전류 변환 회로부의 출력 전류를 바이어스 전류로서 흘리는 저항 소자가 배치되는 가감산 회로부를 갖고, 바이어스 전류와 저항 소자에 의한 바이어스 전압을 조정 전압으로 하고, 레벨 시프트 회로부로부터 출력되는 전압에 조정 전압분이 가감산된 전압을 제2 전압으로 하여 가감산 회로부로부터 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전압·전류 변환 회로부는, 중심 전압보다 높은 전압측에서 전압을 가변할 때에 대하여, 중심 전압보다 낮은 전압측에서 전압을 가변할 때는, 전류의 방향을 반대 방향으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 레벨 시프트 회로부는, 저항 분할법에 의해 전압 레벨을 시프트시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 전압 조정 회로에서, 제1 전압은 액정 표시 구동 회로에서의 영상 신호 중심 전압이며, 제2 전압은 커먼 전극 중심 전압이고, 레벨 시프트 회로부에는 영상 신호 중심 전압이 공급되며, 전압·전류 변환 회로부에서 전압을 가변함으로써, 가감산 회로부로부터 원하는 커먼 전극 중심 전압이 출력되는 것이 바람직하다.
<실시예>
이하에 도면을 이용하여 본 발명에 따른 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 이하에서는, 전압 조정 장치의 적용 대상으로서, 액정 표시 장치의 영상 신호의 직류 레벨과 커먼 전극 신호의 직류 레벨 사이의 전압차의 설정을 설명하지만, 이것은 응용의 일례이다. 이 이외에도, 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로이면, 액정 표시 장치의 다른 요소에서의 전압 조정을 위해 이용하는 것이어도 되고, 또한, 액정 표시 장치 이외의 전자 기기에서 전압 조정에 이용되는 것이어도 된다. 또한，이하의 설명에서의 전압값, 저항값, 전류값 등은, 일례이며, 대상에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
도 1은 전압 조정 회로(10)의 구성도이고, 도 2는 그 상세도이다. 이 전압 조정 회로(10)는, 도시되어 있지 않은 액정 표시 장치에 이용되는 것으로, 영상 신호의 직류 레벨, 즉 영상 신호 직류 바이어스 전압과, 커먼 전극 신호의 직류 레벨, 즉 커먼 전극 신호 직류 바이어스 전압과의 관계를, 액정 표시 장치의 사양으로부터 정해지는 소정의 전압차로 되도록 조정하여 설정하는 기능을 갖는 회로이 다. 도 1에서는, 영상 신호 직류 바이어스 전압인 제1 전압 V1의 전원으로서 제1 전원(12)이 도시되고, 레벨 시프트 회로부(14)와, 가변 전원(22)을 포함하는 전압·전류 변환 회로부(20)와, 바이어스 저항으로서의 저항 소자(34)가 배치되는 가감산 회로부(32)를 이용하여, 출력 단자(42)에 커먼 전극 신호 직류 바이어스 전압인 제2 전압 V2가 출력된다.
레벨 시프트 회로부(14)는, 제1 전압 V1로부터, 제2 전압의 목표값 V5로 전압을 강압하는 기능을 갖는 회로이다. V1과 V5의 전압차는, 예를 들면 영상 신호의 직류 전압 레벨과 커먼 전극 신호의 직류 전압 레벨 사이의, 소위 표준적인 전압차이다. 통상은, 이 표준적 전압차로 액정 표시 장치의 구동을 행하도록 설정되지만, 고객의 요망에 따라서는, 이 표준적 전압차로부터 약간 상이한 전압차의 설정을 행하는 경우가 있고, 그 경우에는, 후술하는 가변 전원(22)을 포함하는 전압·전류 변환 회로부(20)의 기능에 의해, 표준적 전압차로부터 원하는 전압차로 조정되어 설정이 행해지게 된다.
레벨 시프트 회로부(14)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 직렬 저항(16, 18)을 이용한 저항 분할법에 의해, V5=V1{R3/(R3+R4)}로 공급되는 목표값을 출력한다. 예를 들면, 제1 전압 V1=4.0V로 하고, 제2 전압의 목표값 V5=3V의 경우이면, {R3/(R3+R4)}=3/4로 되도록, 저항(16, 18)의 저항비를 설정하면 된다.
저항 분할법에 의한 레벨 시프트 회로부(14)는, 저항비에 의해 제2 전압의 목표값 V5로 전압을 강압할 수 있으므로, 저항비의 정밀도를 올림으로써, 다른 구성에 의한 레벨 시프트 회로, 예를 들면, 차동 출력 앰프 등을 이용하여, 전류가 흐르는 양을 조정하여 전압 레벨을 시프트시키는 방법에 비해, 보다 정확하게, 제1 전압 V1로부터, 제2 전압의 목표값 V5로 전압을 강압할 수 있다.
가변 전원(22)을 포함하는 전압·전류 변환 회로부(20)는, 임의의 가변 전압 폭의 중심 전압의 전후에서 전압을 가변함으로써 전류의 방향을 변경하면서 출력 전류의 크기를 가변하여 출력하는 기능을 갖는 회로이다. 가변 전원(22)을 포함하는 전압·전류 변환 회로부(20)는, 가변 전원(22)과, 내장하는 저항 R1을 이용하여 전압을 전류로 변환하는 V-I 변환 회로(30)로 구성된다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 차동 출력 앰프를 구성하는 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29)의 베이스 바이어스 전압 중, 일방측의 차동 트랜지스터(27)의 베이스 바이어스 전압에 대하여 타방측의 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스 전압을 플러스·마이너스 양측에서 가감하고, 그 양 베이스 바이어스 전압의 차전압과, 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29) 사이에 설치되는 저항 R1로 정해지는 전류 I가 출력된다.
또한 도 2에 대해서 상세하게 설명하면, 가변 전원(22)은, 고정 전압 Vb와의 고정 전원(24)과, 중심 전압의 양측으로 ±(Va/2) 변화할 수 있는 가변 폭 Vd의 양측 가변 전원(26)으로 구성된다. 그리고, V-I 변환 회로(30)에서의 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29)의 일방측 차동 트랜지스터(27)의 베이스 바이어스는, 고정 전 원(24)에 의해 공급되며, Vb로 고정값이다. 타방측의 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스는, 고정 전원(24)과 양측 가변 전원(26)에 의해 공급되며, {Vb+±(Va/2)}이다. 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29)의 각각의 각 에미터는 각각 정전류원에 접속됨과 함께, 양 에미터 사이에 저항 소자(28)가 설치된다. 저항 소자(28)의 값을 R1로 하면, 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29)의 베이스 바이어스가 서로 다른 것과, 각각이 정전류원에 접속되는 것으로부터, 양 베이스 바이어스 사이의 차전압 {±(Va/2)}를, 저항 소자(28)의 저항값 R1로 나눈 전류 {±(Va/2)}/R1에 거의 동일한 전류가, 일방측의 차동 트랜지스터(27)의 콜렉터측 단자에 설치된 출력 단자(36)에 나타난다.
가변 전원(22)을 포함하는 전압·전류 변환 회로부(20)의 출력 단자(36)에 나타나는 전류를 I로 하고, 그 부호를, 출력 단자(36)로부터 전류가 유출되는 방향을 플러스로 하고, 출력 단자(36)에 전류가 인입되는 방향을 마이너스로 한다. 베이스 바이어스의 차전압을 0으로 하면, 전류 I=0이다. 베이스 바이어스의 차전압을 +(Va/2)로 하면, 약 I=-(Va/2)/R1로 된다. 반대로, 베이스 바이어스의 차전압 -(Va/2)로 하면, 대략 I=+(Va/2)/R1로 된다.
이와 같이, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스의 가변 폭인 {Vb-(Va/2)} 내지 {Vb+(Va/2)} 사이에서, 그 가변 전압의 설정을 가변 폭 Va의 중심 전압 Vb로 하면, 출력 단자(36)에서 I=0으로 되고, 중심 전압 Vb보다 높은 전압으로 설정하면, 출력 단자(36)에서 유출되는 전류 +I가 나타나고, 중심 전압 Vb보다 낮은 전압으로 설정하면, 출력 단자(36)에서 인입되는 전류 -I가 나타난다. 즉, 중심 전압 Vb보다 높은 전압측에서 전압을 가변할 때에 대하여, 중심 전압 Vb보다 낮은 전압측에서 전압을 가변할 때에는, 전류 I의 방향을 반대 방향으로 할 수 있다.
바이어스 저항으로서의 저항 소자(34)가 배치되는 가감산 회로부(32)는, 일방측 단자(38)에 레벨 시프트 회로부(14)의 출력 단자가 접속되고, 타방측 단자(40)와 출력 단자(42) 사이에 전압·전류 변환 회로부(20)의 출력 전류 I를 바이어스 전류 I로서 흘리는 저항 소자(34)가 배치되는 구성을 갖는다. 저항 소자(34)의 저항값을 R2로 하여, 바이어스 전류 I와 저항 소자(34)에 의한 바이어스 전압은 IR2로 되지만, 이것을 조정 전압 IR2로 하고, 레벨 시프트 회로부(14)로부터 출력되는 전압 V5에 조정 전압분 IR2가 가감산된 전압을 제2 전압 V2로 하여 출력 단자(42)로부터 출력하는 기능을 갖는 가감산 회로이다.
도 2의 구성의 바이어스 저항으로서의 저항 소자(34)가 배치되는 가감산 회로부(32)에서는, 출력 단자(42)에 출력되는 전압 V2는, V5-IR2로 된다. 단, 전류 I의 부호는, 타방측 단자(40)로부터 출력 단자(42)를 향하여 흐르는 방향이 플러스이다. 이 부호의 약속법은, 전압·전류 변환 회로부(20)에서 베이스 바이어스를 변화시켰을 때에 그 출력 단자(36)에 나타나는 전류 I의 방향에 대한 약속법과 동 일하다.
따라서, 전압·전류 변환 회로부(20)에서, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스를 중심 전압 Vb로 설정할 때는, I=0이므로, 가감산 회로부(32)의 출력 단자(42)에는, 제2 전압으로서 V2=V5, 즉, 레벨 시프트 회로부(14)에서 제1 전압 V1을 저항 분할법으로 강압한 목표값이 출력된다.
또한, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스를 중심 전압 Vb보다 높은 전압측으로 할 때는, I의 부호가 플러스로 된다. 예를 들면, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스를 +(Va/2)로 하면, I=+(Va/2)/R1로 된다. 따라서 저항 소자(34)에 의한 바이어스 전압인 조정 전압은, -{+(Va/2)/R1}R2로 되어, 가감산 회로부(32)의 출력 단자(42)에는, 제2 전압으로서 V2=V5-{+(Va/2)/R1}R2=V5-{(Va/2)/R1}R2가 출력된다. 즉, 레벨 시프트 회로부(14)에서 제1 전압 V1을 저항 분할법으로 강하한 목표값 V5보다 낮은 전압을 출력할 수 있다.
또한, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스를 중심 전압 Vb에 의해 낮은 전압측으로 할 때는, I의 부호가 마이너스로 된다. 예를 들면, 차동 트랜지스터(29)의 베이스 바이어스를 -(Va/2)로 하면, I=-(Va/2)/R1로 된다. 따라서, 저항 소자(34)에 의한 바이어스 전압인 조정 전압은, -{-(Va/2)/R1}R2로 되어, 가감산 회 로부(32)의 출력 단자(42)에는, 제2 전압으로서 V2=V5-{-(Va/2)/R1}R2=V5+{(Va/2)/R1}R2가 출력된다. 즉, 레벨 시프트 회로부(14)에서 제1 전압 V1을 저항 분할법으로 강압한 목표값 V5보다 높은 전압을 출력할 수 있다.
이와 같이, 전압·전류 변환 회로부(20)에서 임의의 가변 전압 폭의 중심 전압 Vb의 전후에서 베이스 바이어스(26)를 가변함으로써, 저항 소자(34)에 흐르는 바이어스 전류 I의 방향을 변경하면서 그 전류의 크기를 가변하여 출력할 수 있다. 즉, 조정 전압분 IR2를, 0을 중심으로 하여, 플러스·마이너스의 양측의 값으로서 가변할 수 있다. 이에 의해, 레벨 시프트 회로부(14)로부터 출력되는 전압 V5에 조정 전압분 IR2가 가감산된 전압을 제2 전압 V2로서 가감산 회로부의 출력 단자(42)로부터 출력할 수 있다.
이러한 구성의 전압 조정 회로(10)의 작용 효과에 대해서, 종래 기술의 전압 조정 회로와 비교하여 상세하게 설명한다. 도 3은 비교되는 종래 기술의 전압 조정 회로(50)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1과 마찬가지의 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
이 전압 조정 회로(50)는, 도 1에서 설명한 것과 동일한 V-I 변환 회로(30)를 구비하지만, 가변 전원(54)은, 중심 전압의 양측에서 전압을 가변하는 것이 아니라, 한 방향으로 전압을 증감하는 일반적인 가변 전원이다. 가변 전압 폭은, 도 1, 도 2의 전압 조정 회로(10)의 가변 전원(22)의 가변 폭 Va와 동일하게 할 수 있 다. 구체적으로는, 도 2에서의 양측 가변 전원(26)을, 0 내지 Va 사이에서 가변할 수 있는 편측 가변 전원으로 치환한 것이다. 따라서, V-I 변환 회로(30)의 출력 단자(36)에 나타나는 전류 I의 방향을 변경할 수는 없지만, 그 전류 I의 크기를 가변 전원(54)의 전압 조정으로 변화시킬 수 있다. 가변 전원(54)의 전압을 VR로 하면, 도 2에서 설명한 R2를 이용하여, I=VR/R2로 공급된다.
또한, 이 전압 조정 회로(50)의 가감산 회로부(32)로서, 도 1에서 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있지만, 그 타방측 단자(40)와 출력 단자(42)는 직접 접속되어, 저항 소자가 설치되지 않는다. 그리고, 그 타방측 단자(40)에는 V-I 변환 회로(30)의 출력 단자(36)가 접속됨과 함께, 제1 전압 V1을 갖는 제1 전원(12)이 저항 소자(52)를 통해서 접속된다.
상기의 구성을 갖는 종래 기술의 전압 조정 회로(50)에서는，주지와 같이, 출력 단자(42)에, 가감산 회로부(32)의 일방측 단자(38)의 전압과 동일한 전압이 제2 전압 V2로서 출력된다. 따라서, 저항 소자(52)의 저항값을 R5로 하면，V2=V1-IR5=V1-(VR/R2)R5로 된다. 따라서, 전류 I의 크기를 가변 전원(54)의 전압 VR의 조정으로 변화시켜, 제2 전압 V2의 크기를 조정할 수 있다.
도 4는 도 1, 도 2에서 설명한 전압 조정 회로(10)의 작용과, 도 3의 종래 기술의 전압 조정 회로(50)의 작용을 비교하는 도면이다. 이들 도면 중，(a)의 4개의 도면, 즉 (a1) 내지 (a4)의 도면은, 전압 조정 회로(10)의 전압 조정 작용을 설명하는 도면이고, (b)의 4개의 도면, 즉 (b1) 내지 (b4)의 도면은, 전압 조정 회로(50)의 전압 조정 작용을 설명하는 도면이다. 그리고 (a1)과 (b1)은 대응하고, 마찬가지로, (a2)와 (b2), (a3)과 (b3), (a4)와 (b4)가 각각 대응한다. 이들 각 도면에서, 횡축은, 가변 전원(22) 또는 가변 전원(54)의 가변 폭 Va의 범위의 전압이 취해지고, 종축은, 출력 단자(42)에 출력되는 제2 전압 V2가 취해져 있다.
도 4의 (a1)은, 가변 전원의 가변 폭의 범위에서의 제2 전압 V2의 조정 가능 범위의 전형을 도시하는 도면이다. 여기서 전압 V1로부터 레벨 시프트 회로(14)의 기능에 의해, 제2 전압의 목표값 V5가, 가변 전원의 가변 폭의 중심 전압, 즉, 가변값=0인 부분에 설정되어 있다. 이것을 종래 기술의 전압 조정 회로의 가변 전원의 가변 폭의 범위에서의 제2 전압 V2의 조정 가능 범위의 전형을 도시하는 도 4의 (b1)과 비교하면, 레벨 시프트의 목표값이, 가변 폭에서의 가변량=0인 부분에 설정되는 것은 동일하지만, 가변 전원(54)이 편측 가변이므로, 가변 폭의 중심 전압이 아니라, 가장 낮은 전압의 부분에 설정되어 있는 것이 상위하다. 또한, 레벨 시프트 후의 가변 전원에 의한 제2 전압 V2의 조정 범위 ΔV는, 도 4의 (a1)과, 도 4의 (b1)에서 동일하다.
도 4의 (a2)는 제1 전압 V1로부터의 레벨 시프트의 목표값 V5의 오차 Δa의 크기의 모습을 도시하는 도면이다. 레벨 시프트 회로부(14)의 구성에서 설명한 바 와 같이, 제1 전압 V1로부터의 레벨 시프트의 목표값 V5는, 저항 분할법에 의해 실현되므로, 저항비의 정밀도를 올림으로써, 그 오차 Δa는 상당히 작게 억제할 수 있다. 이에 대하여, 종래 기술의 전압 조정 회로(50)에서 레벨 시프트는, 저항 R5와, V-I 변환 회로(30)로부터 출력되는 전류 I에 의해 정해진다. V-I 변환 회로(30)로부터 출력되는 전류 I는, 도 2에 관련하여 설명한 바와 같이, 한쌍의 차동 트랜지스터(27, 29) 등의 많은 전자 부품으로 이루어지는 회로의 동작의 결과이므로, 각 전자 부품의 변동 등이 누적되어, 상당히 변동될 우려가 있다. 따라서, 도 4의 (b2)에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는, 제1 전압 V1로부터의 레벨 시프트의 목표값 V5의 오차 ΔA의 크기는, 도 4의 (a1)에서 저항비로 억제 가능한 오차 Δa에 비해, 큰 값으로 된다.
도 4의 (a3)은 가변 전원의 조정 전압의 크기에 의한 오차 Δb의 크기의 모습을 도시하는 도면이다. 이 오차 Δb는, 가변 전원의 조정 전압이 커질수록 증가한다. 가변 전원(22)은, 중심 전압의 양측에 조정 가능한 양측 가변 전원이므로, 가변 폭의 중심 전압에서는 조정 전압=0이므로 오차 Δb=0으로 되고, 가변 폭의 양단인 조정 전압이 -Va/2, +Va/2인 부분에서 최대로 된다. 이에 대하여, 종래 기술의 경우에는, 편측 가변 전원이므로, 도 4의 (b3)에 도시된 바와 같이, 가변 폭이 가장 낮은 전압일 때 조정 전압=0이며, 이것보다 조정 전압이 커짐에 따라 그 오차 ΔB가 증가하고, 가변 폭이 최대인 Va의 부분에서 최대로 된다. 가변 전원에 의한 오차에 대해서, 조정 전압에 대한 증가율을 도 1, 도 2의 전압 조정 회로(10)와 도 3의 전압 조정 회로(50) 사이에서 상위가 없는 것으로 하면, 도 4의 (a3)에서의 조정 전압의 최대량은 Va/2이며, 도 4의 (b3)에서의 조정 전압의 최대량은 Va이므로, ΔB의 최대값은, Δb의 최대값의 2배로 된다.
도 4의 (a4), 도 4의 (b4)는, 레벨 시프트의 오차와, 가변 전원의 조정 전압에 의한 오차를 종합한 제2 전압 V2의 오차의 모습을 도시하는 도면이다. 상기한 바와 같이, Δa의 최대값은 ΔA의 최대값보다 상당히 작고, Δb의 최대값은 ΔB의 최대값의 1/2이다. 이와 같이, 도 1, 도 2에서 설명한 전압 조정 회로(10)의 제2 전압 V2의 오차의 크기는, 종래 기술의 전압 조정 회로(50)의 제2 전압의 오차보다 작게 할 수 있다. 따라서, 도 1, 도 2에서 설명한 전압 조정 회로(10)는, 제1 전압 V1에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압 V2를 생성할 때에, 원하는 전압차를, 보다 정확하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
도 5는 상기 구성의 전압 조정 회로(10)를 액정 표시 장치(8, 9)에 적용하는 예를 도시하는 도면이다. 일반적으로, 액정 표시 장치는, 그 사양에 따라, 영상 신호의 직류 바이어스에 이용하는 제1 전압 V1 과 커먼 전극 신호의 직류 바이어스에 이용하는 제2 전압 V2 사이의 전압차가 서로 다르다. 또한, 동일한 액정 표시 장치라도, 고객의 희망에 따라서, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 약간 상이한 경우가 있다. 도 5에서는, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 서 로 다른 2개의 액정 표시 장치(8, 9)에 적용되는 레벨 시프트 회로부(14, 15)와, 전압·전류 변화 회로부(20)의 구성을 도시하는 도면이다.
액정 표시 장치(8, 9)에서, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 약간 상이할 정도로, 그 상위가 가변 전원(22)의 가변 폭의 범위에서 조정 가능한 경우에는, 액정 표시 장치(8, 9)에서, 동일한 레벨 시프트 회로부(14)와, 전압·전류 변환 회로부(20)를 이용할 수 있다. 즉, 액정 표시 장치(8, 9)를 위해, 레벨 시프트 회로부(14)와, 전압·전류 변환 회로부(20)로 구성되는 동일한 사양 내용의 전압 조정 회로를 각각 제작할 수 있다. 그리고, 액정 표시 장치(8)에서, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 원하는 전압차로 되도록, 가변 전원(22)을 조정한다. 또한, 액정 표시 장치(9)에서, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 원하는 전압차로 되도록, 가변 전원(22)을 조정한다. 즉, 가변 전원(22)의 조정 내용이 서로 다를 뿐이며, 액정 표시 장치(8, 9)를 각각의 사양에 맞게 제조할 수 있다.
액정 표시 장치(8, 9)에서, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 상당히 상이하고, 그 상위가 가변 전원(22)의 가변 폭의 범위 내에서는 조정 불가능한 경우에는, 액정 표시 장치(8, 9)에서, 각각의 사양에 맞는 레벨 시프트 회로부(14, 15)를 이용한다. 전압·전류 변환 회로부(20)는 동일하여도 된다. 즉, 액정 표시 장치(8)에서, 레벨 시프트 회로부(14)와 전압·전류 변환 회로부(20)를 이 용하여, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 원하는 전압차로 되도록, 가변 전원(22)을 조정한다. 또한, 액정 표시 장치(9)에서는, 레벨 시프트 회로부(15)와 전압·전류 변환 회로부(20)를 이용하여, 제1 전압 V1과 제2 전압 V2 사이의 전압차가 원하는 전압차로 되도록, 가변 전원(22)을 조정한다. 이와 같이, 레벨 시프트 회로부의 사양, 즉, 저항 분할법에서의 저항비를 변경하여, 액정 표시 장치(8, 9)를 각각의 사양에 맞게 제조할 수 있다.
도 6, 도 7은 다양한 고객의 요망에 대응하는 전압 조정 회로의 구성예를 설명하는 도면이다. 도 6에는, 액정 표시 장치의 기종으로서 X, Y의 2기종을, 기종 X에서의 고객의 요망으로서 A, B, C의 3종류를 예로서 도시하고, 각각의 제1 전압 V1과 제2 전압 V2의 내용, 그것을 실현하기 위한 전압·전류 변환 회로부와 레벨 시프트 회로부의 내용이 정리되어 있다. 도 7은 이들의 요망에 대응하여, 제1 전압 V1로부터 제2 전압 V2를 만들어내는 모습을 도시하는 도면으로, 횡축에 가변 전원의 가변 폭에서의 전압을 취하고, 종축에 제1 전압 V1 및 제2 전압 V2를 취하여 도시한 것이다.
도 6에서, 기종 X는, 표준적인 전압 설정으로서, 제1 전압 V1=4.0V, 제2 전압 V2=3.0V를 갖고, 이 사양으로 고객 A에게 공급이 행해진다. 이 고객 A용 기종 X는, 레벨 시프트 회로부의 설정이 4.0V를 제1 전압으로 하고, 저항 분할비를 3/4로 하여, 제2 전압을 3.0V의 목표값으로 함으로써, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전 원의 설정을 중심 전압으로 할 수 있다. 그 모습을 도 7에서, 기호 A로 나타내고 있다. 또한, 생산 단계에서, 레벨 시프트 회로부 등의 변동에 의해, 가감산 회로부의 출력 전압이 3.0V로부터 어긋날 때는, 가변 전원을 조정함으로써, 정확하게 원하는 3.0V에 맞출 수 있다.
도 6에서, 고객 B의 요망은, 기종 X의 기본 사양을 만족시키면서, 제1 전압을 4.0V, 제2 전압을 2.7V로 하고자 하는 것이다. 이 경우에는, 레벨 시프트 회로의 저항 분할비는 3/4 그대로이고, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원을 조정하여, 가감산 회로부의 출력 전압이 2.7V로 되도록 조정한다. 그 모습을 도 7에서, 기호 B로 도시한다. 마찬가지로, 도 6에서, 고객 C의 요망은, 기종 X의 기본 사양을 만족시키면서, 제1 전압을 4.0V, 제2 전압을 3.2V로 하고자 하는 것이다. 이 경우에는, 레벨 시프트 회로의 저항 분할비는 3/4 그대로이고, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원을 조정하여, 가감산 회로부의 출력 전압이 3.2V로 되도록 조정한다. 그 모습을 도 7에서, 기호 C로 나타내었다. 이와 같이, 고객의 요망의 범위, 혹은 생산에 의한 변동의 범위가, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원의 가변 폭 내에서 조정 가능한 경우에는, 레벨 시프트 회로부를 표준 사양 그대로로 하고, 가변 전원을 조정함으로써, 제1 전압과 제2 전압 사이의 원하는 전압차를 얻는 것이 가능하다.
도 6에서, 고객 D는, 제1 전압을 7.0V, 제2 전압을 3.0V로 하고자 하는 요망을 갖고 있는 경우이다. 이 전압차가 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원의 가변 폭 내에서 달성할 수 없을 때는, 레벨 시프트부의 저항비를 변경한다. 즉, 분할 저항비를 3/7로 하고, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원의 설정을 중심 전압으로 한다. 그 모습을 도 7에서, 기호 D로 나타낸다. 이와 같이, 제1 전압과 제2 전압 사이의 전압차가 커서, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원의 가변 폭에 의한 조정 가능 범위를 초과할 때에는, 레벨 시프트부의 구성을 변경하여 대응할 수 있다.
이와 같이, 레벨 시프트 회로부의 분할 저항비의 변경으로, 전압차의 개략적인 범위의 조정이 가능해지고, 전압·전류 변환 회로부의 가변 전원의 설정의 변경으로, 전압차의 미세한 조정이 가능하게 된다. 따라서, 이들 조합에서, 개략 조정, 미세 조정의 2단계에 의해, 원하는 전압차에 대하여, 넓은 범위에서 정밀도가 높은 조정 설정이 가능하게 된다.
상기 구성에 의해, 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성할 때에, 레벨 시프트 회로부에 의해 제2 전압의 목표값으로 제1 전압의 전압 레벨을 시프트시키고, 또한, 전압 전류 변환 회로에 의해 임의의 가변 전압 폭의 중심 전압의 전후에서 전압을 가변함으로써 전류의 방향을 변경하면서 출력 전류의 크기를 가변하여 출력하고, 이 출력 전류를 바이어스 전류로서 흘리는 저항 소자가 타방측 단자와 출력 단자 사이에 배치되는 가감산 회로부의 일방측 단자에 레벨 시프트 회로에 의해 레벨 시프트된 전압값을 가하고, 바이어스 전류와 저항 소자에 의한 바이어스 전압을 조정 전압으로 하고, 레벨 시프트 회로부로부터 출력되는 전압에 조정 전압분이 가감산된 전압을 제2 전압으로 하여 가감산 회로부로부터 출력 한다.
상기한 바와 같이, 가감산 회로부의 출력은, (레벨 시프트된 목표값=중심 전압)±(바이어스 전압)으로 된다. 이와 같이 중심 전압에 대하여 플러스·마이너스의 양측에서 전압을 조정하므로, 가변 전압 폭 전체를 조정 폭으로 하는 경우에 비해, 조정 폭은 절반이면 된다. 이에 의해, 회로 요소의 변동 등으로 생기는 전압 조정 오차를, 가변 전압 폭 전체를 조정 폭으로 하는 경우에 비해, 절반으로 할 수 있어, 제1 전압과 제2 전압 사이의 원하는 전압차를, 보다 정확하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전압·전류 변환 회로부는, 중심 전압보다 높은 전압측에서 전압을 가변할 때에 대하여, 중심 전압보다 낮은 전압측에서 전압을 가변할 때는, 전류의 방향을 반대 방향으로 하므로, 중심 전압에 대하여 플러스·마이너스의 양측에서 전압을 조정하는 것이 용이하게 된다.
또한, 레벨 시프트 회로부는, 저항 분할법에 의해 전압 레벨을 시프트시키므로, 제2 전압의 목표값으로 제1 전압의 전압 레벨을 시프트시킬 때의 오차를, 다른 레벨 시프트법에 비해 적게 할 수 있다. 예를 들면 차동 출력 앰프 등을 이용하여, 전류가 흐르는 양을 조정하여 전압 레벨을 시프트시키는 방법에 비해, 저항 분할법에서의 저항비는 안정되어 정확하게 설정할 수 있으므로, 출력되는 레벨 시프트된 전압값이 보다 정확하게 되고, 안정된 것으로 된다.
또한, 제1 전압은 액정 표시 구동 회로에서의 영상 신호 중심 전압이며, 제2 전압은 커먼 전극 중심 전압이고, 레벨 시프트 회로부에는 영상 신호 중심 전압이 공급되며, 전압·전류 변환 회로부에서 전압을 가변함으로써, 가감산 회로부로부터 원하는 커먼 전극 중심 전압이 출력되므로, 액정 표시 구동 회로에서, 영상 신호의 직류 레벨과, 커먼 전극 신호의 직류 레벨 사이의 전압차를 정확하게 조정하여 설정할 수 있다.

Claims (4)

  1. 제1 전압에 대하여 원하는 전압차를 갖는 제2 전압을 생성하는 전압 조정 회로에 있어서,
    제2 전압의 목표값으로 제1 전압의 전압 레벨을 시프트시켜 출력하는 레벨 시프트 회로부와,
    전압 전류 변환 회로로서, 가변 전압 폭의 중심 전압의 전후에서 전압을 가변함으로써 전류의 방향을 변경하면서 출력 전류의 크기를 가변하여 출력하는 전압·전류 변환 회로부와,
    일방측 단자에 레벨 시프트 회로부의 출력 단자가 접속되고, 타방측 단자와 출력 단자 사이에 전압·전류 변환 회로부의 출력 전류가 바이어스 전류로서 흐르는 저항 소자가 배치되는 가감산 회로부
    를 갖고,
    바이어스 전류와 저항 소자에 의한 바이어스 전압을 조정 전압으로 하고, 레벨 시프트 회로부로부터 출력되는 전압에 조정 전압분이 가감산된 전압을 제2 전압으로 하여 가감산 회로부로부터 출력하는 것을 특징으로 하는 전압 조정 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    전압·전류 변환 회로부는,
    중심 전압보다 낮은 전압측에서 전압을 가변할 때의 전류의 방향은, 중심 전압보다 높은 전압측에서 전압을 가변할 때의 전류의 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 전압 조정 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    레벨 시프트 회로부는, 저항 분할법에 의해 전압 레벨을 시프트시키는 것을 특징으로 하는 전압 조정 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 전압은 액정 표시 구동 회로에서의 영상 신호 중심 전압이며, 제2 전압은 커먼 전극 중심 전압이고,
    레벨 시프트 회로부에는 영상 신호 중심 전압이 공급되며,
    전압·전류 변환 회로부에서 전압을 가변함으로써, 가감산 회로부로부터 원하는 커먼 전극 중심 전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 전압 조정 회로.
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