WO2020203974A1 - ディスプレイ駆動装置 - Google Patents

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宏嘉 一倉
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ラピスセミコンダクタ株式会社
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    • G09G2330/028Generation of voltages supplied to electrode drivers in a matrix display other than LCD

Definitions

  • the present invention relates to a display drive device that operates by applying power supply voltages of a plurality of different voltage levels.
  • the operating voltage is lowered to, for example, 1.2 V as the internal circuit is miniaturized, thereby reducing the power consumption.
  • the circuit portion of the display drive device is also configured as a semiconductor device, logic circuits such as control circuits are operated at a low voltage.
  • an output stage including an output circuit that outputs a drive voltage to a display panel requires a high operating voltage such as 7 V in order to generate a drive voltage corresponding to the brightness level of each pixel, for example.
  • the front-stage circuit such as the video signal input interface section operates at a medium voltage operating voltage such as 1.8 V. Therefore, since the display drive device cannot operate at a single low voltage, the reduction of power consumption has not progressed.
  • display drive devices used in mobile devices such as smartphones these days are particularly required to reduce power consumption for high-definition display and to avoid frequent charging of the battery, which is the main power source. There is.
  • Patent Document 1 discloses a voltage regulator capable of generating one or more arbitrary voltages from a high voltage.
  • the external power supply voltage is stepped down by the first regulator circuit to generate the first power supply voltage
  • a second regulator circuit and a third regulator circuit are provided, and the second regulator circuit and the third regulator circuit are provided.
  • the external power supply voltage is stepped down by using a voltage drop element, and the second power supply voltage and the second power supply voltage and the second power supply voltage and Each third power supply voltage is generated so that it can be output to an individual load.
  • the conventional display drive device if the power supply voltage or the operating current is lowered in order to reduce the power consumption, the desired characteristics cannot be obtained, the operating conditions need to be changed, or in some cases, the operating conditions need to be changed. If the circuit is changed in order to obtain the desired characteristics, there is a problem that the manufacturing cost is increased, and it is difficult to easily reduce the power consumption.
  • an object of the present invention is to provide a display drive device capable of relatively easily and effectively reducing power consumption.
  • the display drive device of the present invention is a drive device that drives a display panel. It includes an output circuit that supplies a drive voltage to the display panel, is connected to a first voltage application line to which a high power supply voltage is applied, and operates in response to the application of the high power supply voltage from the first voltage application line.
  • a high-voltage operating unit that obtains a current
  • a low-voltage operating unit that operates in response to the application of a low power supply voltage lower than the high power supply voltage and controls the high-voltage operating unit, and the operating current from the high-voltage operating unit.
  • a reuse circuit that receives the received operating current via a relay connection line and applies the low power supply voltage to the low voltage operating unit while supplying the received operating current to the reference potential line via the low voltage operating unit, and the low A current bypass circuit that allows a part of the operating current flowing through the relay connection line to flow into the reference potential line without supplying it to the reuse circuit in response to a voltage rise of the low power supply voltage applied to the voltage operating unit. It is characterized by including.
  • the operating current flowing through the high-voltage operating unit is supplied to the reference potential line via the low-voltage operating unit by the reuse circuit, and a low power supply voltage is applied to the low-voltage operating unit to achieve high voltage. Since the operating current of the voltage operating unit is effectively used, the power consumption can be reduced. In addition, a part of the operating current flowing through the relay connection line flows into the reference potential line without supplying it to the reuse circuit according to the voltage rise of the low power supply voltage applied to the low voltage operating unit, so that the driving voltage fluctuates. It can be suppressed and the excessive rise of the voltage applied to the low voltage operating unit can be prevented.
  • FIG. 1 shows the configuration of a display drive device as an embodiment of the present invention.
  • the power supply line and the drive output line are shown as the wiring of the circuit, and the control line and the signal supply line between the circuits are omitted.
  • This drive device includes a driver unit 12 for driving the organic EL display panel 11, a medium voltage power supply unit 13 for supplying a power supply voltage to the driver unit 12, and a high voltage power supply unit 14.
  • the organic EL display panel 11 is formed by, for example, arranging a plurality of organic EL elements as pixels in a matrix.
  • the medium voltage power supply unit 13 generates a medium voltage MV (medium power supply voltage) as the power supply voltage
  • the high voltage power supply unit 14 generates a high voltage HV (high power supply voltage) which is a power supply voltage higher than the medium voltage MV.
  • the driver unit 12 includes an MV circuit 21 to which a medium voltage MV is applied as a power supply voltage, and an LV circuit 22 (low voltage operating unit) to which a low voltage LV (low power supply voltage) which is a power supply voltage lower than the medium voltage MV is applied.
  • the LV circuit 22, the HV circuit 23A, the HV circuit 23B, and the HV output circuit 24 are provided for a plurality of channels (plurality of source lines) as shown in FIG. 5 when the drive device is made into an IC. In FIG. 1, each is shown as one.
  • the MV circuit 21 is, for example, a part that receives an input image signal and generates brightness data of each pixel for each source line of the organic EL display panel 11 according to the input image signal.
  • the LV circuit 22 is a control circuit composed of a logic circuit that bears a stage prior to the output stage of the driver unit 12, receives an input image signal input from the MV circuit 21, and receives HV circuits 23A, 23B, and HV based on the synchronization signal. Controls the output circuit 24.
  • a voltage application line 31 and a ground line 32 are individually connected to each of the MV circuit 21 and the reuse circuit 25.
  • the voltage application line 31 is a medium voltage MV application line connected to the output end of the medium voltage power supply unit 13.
  • the ground line 32 is a ground line, and is a ground line of the medium voltage power supply unit 13.
  • the current IMV by the medium voltage MV supplied through the voltage application line 31 flows into the MV circuit 21 and the reuse circuit 25 as an operating current, and the current IMV flows out from those circuits to the ground line 32. ing.
  • the HV circuit 23A is a logic circuit or level shifter for controlling the HV circuit, and is a circuit that requires a voltage range from the ground level to a high voltage HV.
  • a voltage application line 33 (first voltage application line) and a ground line 36 (reference potential line) are connected to the HV circuit 23A, respectively.
  • the ground line 36 may be connected to the ground line 32.
  • a high-voltage HV current IHVA supplied via the voltage application line 33 flows into the HV circuit 23A as an operating current, and the current IHVA flows out from the HV circuit 23A to the ground line 36.
  • the HV circuit 23B is, for example, a bias circuit
  • the HV output circuit 24 is, for example, an output amplifier circuit.
  • the HV circuit 23B and the HV output circuit 24 are circuits that operate even when the potential on the ground side is low voltage LV or higher, and require or desirable application of a positive potential of high voltage HV.
  • the voltage application line 33 and the relay connection line 34 are individually connected to the HV circuit 23B and the HV output circuit 24.
  • the relay connection line 34 is connected to the HV circuit 23B via the relay connection line 341, and is similarly connected to the HV output circuit 24 via the relay connection line 342.
  • the relay connection line 341 is a line for commonly connecting the HV circuits 23B of a plurality of channels
  • the relay connection line 342 is a line for commonly connecting the HV output circuits 24 of a plurality of channels.
  • the high-voltage HV current IHV2 supplied via the voltage application line 33 flows into the HV circuit 23B as an operating current, and the high-voltage HV current IHV3 supplied via the voltage application line 33 flows into the HV output circuit 24. It flows in as an operating current, and the currents IHV2 and IHV3 flow out from the HV circuit 23B and the HV output circuit 24 as a combined current IHVB to the relay connection line 34 via the relay connection lines 341 and 342. Further, a decap 26 is connected between the relay connection line 34 and the ground line 36.
  • the relay connection line 34 is connected to the reuse circuit 25.
  • a voltage application line 35 (third voltage application line) is further connected to the reuse circuit 25.
  • the reuse circuit 25 receives the current IHVB supplied from the relay connection line 34, and controls the voltage of the voltage application line 35 to be a low voltage LV equal to the reference voltage as described later.
  • a voltage application line 35 and a ground line 32 are connected to the LV circuit 22.
  • a current ILV flows into the LV circuit 22 from the reuse circuit 25 via the relay connection line 35 as an operating current, and the current ILV flows out from the LV circuit 22 to the ground line 32.
  • a clamp circuit 27 is connected between the relay connection line 342 of the relay connection line 34 and the ground line 36.
  • the clamp circuit 27 is a current bypass circuit that flows a part of the current IHV3 flowing through the relay connection line 342 into the ground line 36 without supplying it to the reuse circuit 25 in response to the voltage rise of the low voltage LV applied to the LV circuit 22. is there.
  • the clamp circuit 27 is provided for each channel, and the connection position of the clamp circuit 27 to the relay connection line 342 is near the current IHV3 output position from the HV output circuit 24.
  • the clamp circuit 27 has a bypass capacitor 28, a field effect transistor (MOSFET FET) 29, and a resistor 30.
  • the decap 28 is connected between the relay connection line 342 and the ground line 36, the source of the transistor 29 is connected to the relay connection line 342, and the drain is connected to the ground line 36 via the resistor 30.
  • the gate of the transistor 29 is connected to the voltage application line 35 from the reuse circuit 25 to the LV circuit 22.
  • High voltage HV, medium voltage MV and low voltage LV (reference voltage) are all positive voltages, and as described above, there is a relationship of HV> MV> LV.
  • HV 7 [V]
  • MV 1.8 [V]
  • LV 1.2 [V].
  • the drive voltage VOUT output by the HV output circuit 24 to the organic EL display panel 11 is a so-called source driver output, and as shown in FIG. 3, a voltage VOUT L sufficiently higher than the low voltage LV, for example, 3 [V] or more.
  • the voltage VOUT H which is lower than the high voltage HV, is, for example, a voltage range of 5 [V] or less.
  • the driver unit 12 has external connection terminals 16 to 20, and the above-mentioned organic EL display panel 11, power supply units 13, 14 and external ground are connected to the external connection terminals 16 to 19. It is done through.
  • the reuse circuit 25 includes a reference voltage generation circuit 41, an operational operational capacitor 42, first and second electric field effect transistors (PM Volume FETs) 43 and 44, and start-up circuits 45 and 46.
  • a clamp circuit 47 and a pass controller (bypass capacitor) 48 are provided.
  • a voltage application line 31 (second voltage application line) and a ground line 32 are individually connected to each of the reference voltage generation circuit 41 and the operational amplifier 42, and a medium voltage MV is applied as a power supply voltage.
  • the reference voltage generation circuit 41 is a reference voltage generation unit that generates a low voltage LV as a reference voltage based on a medium voltage MV.
  • the reference voltage generation circuit 41 includes, for example, a simple constant voltage circuit using a Zener diode and a resistor, a voltage dividing circuit using two resistors connected in series, and a voltage follower in order to obtain a low voltage LV from a medium voltage MV. It has.
  • the voltage follower of the reference voltage generation circuit 41 uses the low voltage LV supplied from the constant voltage circuit or the voltage division circuit described above as an input voltage, and outputs a low voltage LV with low impedance.
  • the operational amplifier 42 is a driving means for controlling the gate voltage of each of the field effect transistors 43 and 44.
  • the positive input end of the operational amplifier 42 is connected to the output end of the reference voltage generation circuit 41, and the negative input end is connected to the drains of the field effect transistors 43 and 44, respectively.
  • the output end of the operational amplifier 42 is connected to the gate of each of the field effect transistors 43 and 44.
  • the source of the field effect transistor 43 is connected to the voltage application line 31.
  • the source of the electric field effect transistor 44 is connected to the relay connection line 34. Further, the drains of the electric field effect transistors 43 and 44 are connected to the voltage application line 35.
  • the start-up circuit 45 is connected to the voltage application line 35 and the ground line 32, and temporarily applies a start-up voltage SV1 substantially equal to the reference voltage of the low voltage LV to the voltage application line 35 when the power is turned on.
  • the start-up circuit 45 is connected to the voltage application line 31, and generates a start-up voltage SV1 based on, for example, a medium voltage MV.
  • the start-up voltage SV1 is generated only for the time until the operation of the LV circuit 22 stabilizes after the power is turned on.
  • the start-up circuit 46 is connected to the relay connection line 34 and the ground line 32, and when the power is turned on, the start-up voltage SV2 temporarily higher than the medium voltage MV, for example, 2.0 to 2.5 [V] Is applied. Although the start-up circuit 46 is not shown, it is connected to the voltage application line 33, and for example, the start-up voltage SV2 is step-down generated based on the high voltage HV. The start-up voltage SV2 is generated only for the time until the operation of the HV circuit 23 stabilizes after the power is turned on.
  • the clamp circuit 47 is provided between the relay connection line 34 and the ground line 32, and is for preventing the voltage of the relay connection line 34 from excessively rising to, for example, 3 [V] or more.
  • the Pascon 48 is a capacitor provided between the relay connection line 34 and the ground line 32, and is for preventing the voltage ripple of the relay connection line 34.
  • FIG. 5 shows an example of arrangement and wiring when the circuit of the drive device (excluding the MV circuit 21) shown in FIG. 1 is converted into an IC.
  • each of the LV circuit 22, the HV circuit 23A, 23B, and the HV output circuit 24 is distributed and arranged in a plurality of channels.
  • the distributed LV circuit 22 and the reuse circuit 25 are connected to each other by a voltage application line 35.
  • the HV circuits 23A of each channel are connected to each other by a ground line 36.
  • the ground line 36 is also wired to the outside of the IC 70 via the pads 71 to 73, 76, 77.
  • the HV circuits 23B of each channel are connected to each other by the relay connection line 341, and further connected to the reuse circuit 25 and the pad 75.
  • the HV output circuits 24 of each channel are connected to each other by a relay connection line 342, and further connected to a pad 74.
  • the pads 74 and 75 are connected by a relay connection line 34.
  • the decap 26 is externally connected between the pads 73 and 74.
  • the startup circuits 45 and 46 first operate immediately. As a result, the level of the voltage application line 35 rises to the start-up voltage SV1, and the level of the relay connection line 34 rises to the start-up voltage SV2.
  • the reference voltage generation circuit 41 generates a reference voltage of low voltage LV.
  • the reference voltage is supplied to the positive input end of the operational amplifier 42, and the operational amplifier 42 compares with the voltage at the negative input end.
  • the operational amplifier 42 and the field effect transistor 43 operate as a voltage regulator. That is, in the field effect transistor 43, a current flows from the voltage application line 31 to the voltage application line 35 via the source and drain of the field effect transistor 43 so that the voltage at the positive input end and the voltage at the negative input end become equal. As a result, the voltage of the voltage application line 35 is stabilized to a low voltage LV equal to the reference voltage and applied to the LV circuit 22.
  • the HV circuits 23A, 23B and the HV output circuit 24 operate respectively. To do.
  • the operating current IHVA of the HV circuit 23A flows out to the ground line 36.
  • the operating currents IHV2 and IHV3 of the HV circuit 23B and the HV output circuit 24 flow through the relay connection lines 341 and 342, respectively, and merge at the relay connection line 34 to become the current IHVB, and the current IHVB flows into the reuse circuit 25. ..
  • the current IHVB flows out to the voltage application line 35 via the source and drain of the field effect transistor 44.
  • the voltage of the voltage application line 35 is stabilized to a low voltage LV equal to the reference voltage and applied to the LV circuit 22. Therefore, a part of the current IMV and the combined current of the current IHVB flow in the LV circuit 22 as the current ILV.
  • IHVB IHV-IHVA.
  • the flow into the voltage application line 35 of the operating current IHVB of the HV circuit 23B and the HV output circuit 24 is the voltage of the voltage application line 35. Is controlled between the source and drain of the field effect transistor 44 so that is stabilized at a low voltage LV equal to the reference voltage. Since the voltage Vds between the source and drain of the electric field effect transistor 44 is determined by the current flowing between the source and drain of the electric field effect transistor 44 and the gate potential of the electric field effect transistor 44, the potential of the relay connection line 34 is also determined by the voltage.
  • a current may flow in both directions between the voltage application line 31 and the relay connection line 34 via the electric field effect transistors 43 and 44, which is prevented.
  • the size ratio of the electric field effect transistors 43 and 44 is set so as to be performed, and the current flowing through each of the electric field effect transistors 43 and 44 is optimized.
  • the power consumption A of the drive device of the embodiment shown in FIG. 1 can be calculated as follows.
  • Power consumption A Medium voltage MV x (current IMV-current IHVB) + high voltage HV x current IHVA + High voltage HV x current IHVB ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • the low voltage generated by the regulator as shown in Patent Document 1 is used instead of the reuse circuit 25 as provided in the above embodiment.
  • An example of the drive device is shown in FIG.
  • the drive device shown in FIG. 6 is provided with a regulator 51 that converts the medium voltage MV, which is the output voltage of the medium voltage power supply unit 13, into a low voltage LV, and the low voltage LV, which is the output voltage of the regulator 51, is the LV circuit 22.
  • the high voltage HV which is the output voltage of the high voltage power supply unit 14 is applied to the HV circuit 23 as it is, and the operating current IHV flows out from the HV circuit 23 via the ground line 36.
  • the HV circuit 23 is a circuit including the above-mentioned HV circuits 23A and 23B and the HV output circuit 24.
  • the ground line 36 is connected to a grounded external connection terminal 20.
  • the power consumption B of the drive device shown in FIG. 6 can be calculated as follows.
  • the power consumption A is about 17% lower than the power consumption B of the drive device example of FIG.
  • the HV circuit 23A does not require the level of 0 [V] by passing the high voltage HV through the ground line 36 so that the voltage level range from the level of 0 [V] can be obtained. Since the current IHVB flowing through the HV circuit 23B and the HV output circuit 24 is reused in the LV circuit 22, the power consumption of the drive device can be reduced.
  • the voltage of the relay connection line 34 also changes.
  • the clamp circuit 47 suppresses such fluctuations in the voltage of the relay connection line 34.
  • the pass controller 48 suppresses the ripple voltage of the relay connection line 34.
  • the organic EL display panel 11 equivalently has a resistor 11a and a capacitor 11b as shown in FIG. 7, so that the resistor 11a in the HV output circuit 24 A charge / discharge current having a large peak flows through the capacitor 11b. Due to this current and the parasitic resistance of the relay connection line 342, the potential of the relay connection line 342 temporarily rises. This potential rise flows through the decap 48 as a part of the current IHV3 and charges the decap 48, while the charge charge of the decap 48 is discharged by the current consumption ILV of the LV circuit 22.
  • the gate voltage of the field effect transistor 29 and its transistor size are determined by how much the potential rise of the relay connection line 342 is suppressed.
  • the voltage is set higher than the low voltage LV by the gate threshold voltage Vt of the electric field effect transistor 29.
  • the resistor 30 limits the current flowing through the electric field effect transistor 29 when the potential of the relay connection line 342 rises, ESD surge, or the like described above, and prevents the electric field effect transistor 29 from being destroyed.
  • FIG. 8 shows the voltage change of the ground line 36 when the drive voltage VOUT of the drive device shown in FIG. 6 drops significantly due to the change of the gradation voltage at the time point T1.
  • the voltage level of the ground line 36 rises due to an increase in the current flowing through the ground line 36 at the time point T1, and then gradually decreases.
  • FIG. 9 shows the voltage change of the relay connection line 342 with respect to the voltage change of the drive voltage VOUT when only the clamp circuit 47 of the reuse circuit 25 operates without providing the clamp circuit 27 in the drive device shown in FIG. There is.
  • the drive voltage VOUT drops significantly due to a change in the gradation voltage at the time point T1
  • the voltage of the relay connection line 342 rises significantly, and the voltage rise makes the drive voltage VOUT unstable immediately after the voltage drop of the drive voltage VOUT. The result is.
  • FIG. 10 shows the voltage change of the relay connection line 342 with respect to the voltage change of the drive voltage VOUT when the clamp circuit 27 is provided for each HV output circuit 24 as shown in FIG. 5 in the drive device shown in FIG. ing.
  • the clamp circuit 27 directly flows the excess current of the current IHV3 to the ground line 36 to suppress the voltage rise of the relay connection line 342. Therefore, the voltage rise of the relay connection line 342 is lower than the voltage rise of FIG. 9, and the drive voltage VOUT can be immediately stabilized immediately after the voltage drop of the drive voltage VOUT. As a result, it is possible to prevent an excessive rise in the low voltage LV.
  • a drive device for driving an organic EL display panel as a display panel has been shown, but the present invention is not limited to this, and other display panels are driven, and a plurality of the drive devices are driven at that time. It can also be applied to a display drive device that operates by applying a power supply voltage of a different voltage level.

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Abstract

 高電源電圧が印加される第1の電圧印加ラインに接続され、第1の電圧印加ラインからの高電源電圧の印加に応じて動作電流を得る高電圧動作部と、高電源電圧より低い低電源電圧の印加に応じて動作し、高電圧動作部を制御する低電圧動作部と、動作電流を高電圧動作部から中継接続ラインを介して受け入れ、当該受け入れた動作電流を低電圧動作部を介して基準電位ラインに供給しつつ低電圧動作部に低電源電圧を印加する再利用回路と、低電圧動作部へ印加される低電源電圧の電圧上昇に応じて中継接続ラインを流れる動作電流の一部を再利用回路に供給することなく基準電位ラインに流し込む電流迂回回路と、を含む。

Description

ディスプレイ駆動装置
 本発明は、複数の異なる電圧レベルの電源電圧が印加されることにより動作するディスプレイ駆動装置に関する。
 一般に、半導体装置では内部回路の微細化に従って動作電圧が例えば、1.2Vのように低電圧化し、これにより消費電力の低減が図られている。ディスプレイ駆動装置においても、回路部分は半導体装置として構成されているので、制御回路等の論理回路は低電圧での動作が行われる。一方、ディスプレイパネルに駆動電圧を出力する出力回路を含む出力段では例えば、各画素の輝度レベルに対応した駆動電圧を生成するために7Vのような高電圧の動作電圧を必要としている。また、映像信号の入力インターフェース部などの前段回路は例えば、1.8Vのような中電圧の動作電圧で動作している。従って、ディスプレイ駆動装置では全てを単一の低電圧での動作とすることができない故に、電力消費の低減が進んでいなかった。
 しかしながら、近時のスマートフォン等のモバイル機器に使用されるディスプレイ駆動装置では、高精細化表示のため、また主電源であるバッテリーの頻繁な充電を避けるためにも電力消費の低減が特に要求されている。
 特許文献1には、高電圧から1つ以上の任意の電圧を生成することができるボルテージレギュレータが開示されている。そのボルテージレギュレータでは、外部電源電圧を第1レギュレータ回路で降圧して第1の電源電圧を生成する他、第2レギュレータ回路及び第3レギュレータ回路が設けられ、第2レギュレータ回路及び第3レギュレータ回路は、第1の電源電圧を電源にして各々作動し、外部電源電圧を電圧降下素子を用いて降圧し、該降圧した電圧を入力電圧とする電圧制御用ドライバ素子を用いて第2の電源電圧及び第3の電源電圧を各々生成して個別の負荷に対して出力し得るようにしている。
特開2007-122156号公報
 しかしながら、従来のディスプレイ駆動装置においては、低電力消費化のために電源電圧や動作電流を下げると、所望の特性を得ることができなくなったり、動作条件を変更する必要があったり、場合によっては所望の特性を得るために回路変更を行うと製造コストを上昇させてしまうという問題が生じ、消費電力の低減を容易に行うことは困難であった。
 そこで、本発明の目的は、消費電力の低減を比較的に容易にかつ効果的に図ることができるディスプレイ駆動装置を提供することである。
 本発明のディスプレイ駆動装置は、ディスプレイパネルを駆動する駆動装置であって、
前記ディスプレイパネルに駆動電圧を供給する出力回路を含み、高電源電圧が印加される第1の電圧印加ラインに接続され、前記第1の電圧印加ラインからの前記高電源電圧の印加に応じて動作電流を得る高電圧動作部と、前記高電源電圧より低い低電源電圧の印加に応じて動作し、前記高電圧動作部を制御する低電圧動作部と、前記動作電流を前記高電圧動作部から中継接続ラインを介して受け入れ、当該受け入れた前記動作電流を前記低電圧動作部を介して基準電位ラインに供給しつつ前記低電圧動作部に前記低電源電圧を印加する再利用回路と、前記低電圧動作部へ印加される前記低電源電圧の電圧上昇に応じて前記中継接続ラインを流れる前記動作電流の一部を前記再利用回路に供給することなく前記基準電位ラインに流し込む電流迂回回路と、を含むことを特徴としている。
 本発明のディスプレイ駆動装置によれば、高電圧動作部を流れる動作電流を再利用回路によって低電圧動作部を介して基準電位ラインに供給しつつ低電圧動作部に低電源電圧を印加し、高電圧動作部の動作電流を有効に利用するので、電力消費量を低減させることができる。また、低電圧動作部へ印加される低電源電圧の電圧上昇に応じて中継接続ラインを流れる動作電流の一部を再利用回路に供給することなく基準電位ラインに流し込むので、駆動電圧の変動を抑制することができると共に低電圧動作部への印加電圧の過上昇を防止することができる。
本発明の実施例として有機ELディスプレイ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図1の装置中のクランプ回路の具体的構成を示す回路図である。 図1の装置の駆動電圧の電圧範囲を示す図である。 図1の装置中の再利用回路の具体的構成を示す回路図である。 図1の装置の回路をIC化した際の配置及び配線例を示している。 図1の装置と消費電力を比較するための駆動装置例を示すブロック図である。 図1の装置に接続される有機ELディスプレイパネルの等価回路を示す図である。 図6の駆動装置の駆動電圧が低下した場合のグランドラインの電圧変化を示すシミュレーション図である。 図1の駆動装置のHV出力回路近傍にクランプ回路を備えない構成で駆動電圧が低下した場合のグランドラインの電圧変化を示すシミュレーション図である。 図1の駆動装置のようにHV出力回路近傍にクランプ回路を備えた構成で駆動電圧が低下した場合のグランドラインの電圧変化を示すシミュレーション図である。
 以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
 図1は本発明の実施例としてディスプレイ駆動装置の構成を示している。なお、図1においては回路の配線として電源ライン及び駆動出力ラインだけを示しており、回路間の制御ラインや信号供給ラインは省略されている。
 この駆動装置は、有機ELディスプレイパネル11を駆動するドライバ部12と、ドライバ部12に電源電圧を供給する中電圧電源部13及び高電圧電源部14を備えている。
 有機ELディスプレイパネル11は例えば、複数の有機EL素子を各々画素としてマトリックス状に配置して表示パネルを構成したものである。中電圧電源部13は電源電圧として中電圧MV(中電源電圧)を生成し、高電圧電源部14は中電圧MVより高い電源電圧である高電圧HV(高電源電圧)を生成する。
 ドライバ部12は、中電圧MVが電源電圧として印加されるMV回路21と、中電圧MVより低い電源電圧である低電圧LV(低電源電圧)が印加されるLV回路22(低電圧動作部)と、高電圧HVが電源電圧として印加される高電圧動作部であるHV回路23A、HV回路23B及びHV出力回路24と、LV回路22に低電圧LVを供給するために再利用回路25とを備えている。なお、LV回路22、HV回路23A、HV回路23B及びHV出力回路24は駆動装置をIC化した場合には図5に示すように複数のチャンネル(複数のソースライン)分設けられているが、図1では各々1つとして示している。
 MV回路21は例えば、入力画像信号を受けて入力画像信号に応じて有機ELディスプレイパネル11のソースライン毎の各画素の輝度データを生成する部分である。LV回路22はドライバ部12の出力段より前段を担う、論理回路からなる制御回路であり、MV回路21から入力される入力画像信号を受けて、同期信号に基づいてHV回路23A、23B及びHV出力回路24を制御する。
 MV回路21及び再利用回路25の各々には電圧印加ライン31とグランドライン32(基準電位ライン)とが個別に接続されている。電圧印加ライン31は中電圧電源部13の出力端に接続された中電圧MVの印加ラインである。グランドライン32は接地ラインであり、中電圧電源部13の接地ラインである。MV回路21及び再利用回路25には電圧印加ライン31を介して供給される中電圧MVによる電流IMVが動作電流として流れ込み、そして、その電流IMVはそれらの回路からグランドライン32に流れ出るようになっている。
 HV回路23AはHV回路制御用の論理回路やレベルシフターであり、電圧範囲として接地レベルからの高電圧HVまでを必要とする回路である。HV回路23Aには電圧印加ライン33(第1の電圧印加ライン)とグランドライン36(基準電位ライン)とが各々接続されている。グランドライン36はグランドライン32に接続されていても良い。HV回路23Aには電圧印加ライン33を介して供給される高電圧HVによる電流IHVAが動作電流として流れ込み、そして、その電流IHVAはHV回路23Aからグランドライン36に流れ出るようになっている。
 HV回路23Bは例えば、バイアス回路であり、HV出力回路24は例えば、出力アンプ回路である。HV回路23B及びHV出力回路24は接地側の電位が低電圧LV以上でも動作し、高電圧HVの正電位の印加が必要な又は望ましい回路である。
 HV回路23B及びHV出力回路24には電圧印加ライン33と中継接続ライン34とが個別に接続されている。中継接続ライン34は中継接続ライン341を介してHV回路23Bに接続され、同様に中継接続ライン342を介してHV出力回路24に接続されている。中継接続ライン341は複数チャンネルのHV回路23Bを共通接続するためのラインであり、中継接続ライン342は複数チャンネルのHV出力回路24を共通接続するためのラインである。
 HV回路23Bには電圧印加ライン33を介して供給される高電圧HVによる電流IHV2が動作電流として流れ込み、HV出力回路24には電圧印加ライン33を介して供給される高電圧HVによる電流IHV3が動作電流として流れ込み、そして、その電流IHV2及びIHV3はHV回路23B及びHV出力回路24から中継接続ライン341、342を介して中継接続ライン34に合成電流IHVBとして流れ出るようになっている。更に、中継接続ライン34とグランドライン36との間にはパスコン26が接続されている。
 また、中継接続ライン34は再利用回路25に接続されている。再利用回路25には更に電圧印加ライン35(第3の電圧印加ライン)が接続されている。再利用回路25は中継接続ライン34から供給される電流IHVBを受け入れ、後述するように電圧印加ライン35の電圧が基準電圧に等しい低電圧LVになるように制御する。LV回路22には電圧印加ライン35とグランドライン32とが接続されている。LV回路22には再利用回路25から中継接続ライン35を介して電流ILVが動作電流として流れ込み、そして、その電流ILVはLV回路22からグランドライン32に流れ出るようになっている。
 また、中継接続ライン34の中継接続ライン342とグランドライン36との間にはクランプ回路27が接続されている。クランプ回路27はLV回路22へ印加される低電圧LVの電圧上昇に応じて中継接続ライン342を流れる電流IHV3の一部を再利用回路25に供給することなくグランドライン36に流し込む電流迂回回路である。クランプ回路27はチャンネル毎に設けられており、クランプ回路27の中継接続ライン342への接続位置はHV出力回路24からの電流IHV3出力位置の近傍である。
 クランプ回路27は、図2に示すように、パスコン28、電界効果トランジスタ(PMOS FET)29、及び抵抗30を有している。パスコン28は中継接続ライン342とグランドライン36との間に接続され、トランジスタ29のソースは中継接続ライン342に接続され、ドレインは抵抗30を介してグランドライン36に接続されている。トランジスタ29のゲートは再利用回路25からLV回路22への電圧印加ライン35に接続されている。
 高電圧HV、中電圧MV及び低電圧LV(基準電圧)はいずれも正の電圧であり、上述したようにHV>MV>LVの関係がある。この実施例では、HV=7[V]、MV=1.8[V]、LV=1.2[V]である。
 HV出力回路24が有機ELディスプレイパネル11に対して出力する駆動電圧VOUTはいわゆるソースドライバ出力であり、図3に示すように低電圧LVより十分に高い電圧VOUTL、例えば、3[V]以上で、高電圧HVより低い電圧VOUTH、例えば、5[V]以下の電圧範囲である。
 なお、ドライバ部12は図1に示したように、外部接続端子16~20を有し、上記した有機ELディスプレイパネル11、電源部13、14及び外部接地との接続は外部接続端子16~19を介して行われている。
 再利用回路25は、具体的には図4に示すように、基準電圧生成回路41、オペアンプ42と、第1及び第2の電界効果トランジスタ(PMOS FET)43、44と、スタートアップ回路45、46と、クランプ回路47と、パスコン(バイパスコンデンサ)48とを備えている。
 基準電圧生成回路41及びオペアンプ42の各々には電圧印加ライン31(第2の電圧印加ライン)とグランドライン32とが個別に接続されており、中電圧MVが電源電圧として印加される。基準電圧生成回路41は、中電圧MVに基づいて低電圧LVを基準電圧として生成する基準電圧生成部である。基準電圧生成回路41は、中電圧MVから低電圧LVを得るために例えば、ツェナーダイオードと抵抗とを用いた簡単な定電圧回路、或いは直列接続の2つの抵抗による分圧回路と、ボルテージフォロワとを備えている。基準電圧生成回路41のボルテージフォロワは上記した定電圧回路又は分圧回路から供給される低電圧LVを入力電圧とし、低インピーダンスで低電圧LVを出力する。
 オペアンプ42は電界効果トランジスタ43、44各々のゲート電圧を制御する駆動手段である。オペアンプ42の正入力端は基準電圧生成回路41の出力端に接続され、負入力端は電界効果トランジスタ43、44各々のドレインに接続されている。オペアンプ42の出力端は電界効果トランジスタ43、44各々のゲートに接続されている。電界効果トランジスタ43のソースは電圧印加ライン31に接続されている。電界効果トランジスタ44のソースは中継接続ライン34に接続されている。また、電界効果トランジスタ43、44各々のドレインは電圧印加ライン35に接続されている。
 スタートアップ回路45は電圧印加ライン35とグランドライン32とに接続され、電源投入時に電圧印加ライン35に一時的に低電圧LVの基準電圧にほぼ等しいスタートアップ電圧SV1を印加する。スタートアップ回路45は図示しないが、電圧印加ライン31に接続されており、例えば、中電圧MVに基づいてスタートアップ電圧SV1を生成する。スタートアップ電圧SV1は電源投入後、LV回路22の動作が安定するまでの時間だけ生成される。
 スタートアップ回路46は中継接続ライン34とグランドライン32とに接続され、電源投入時に中継接続ライン34に一時的に中電圧MVより若干高いスタートアップ電圧SV2、例えば、2.0~2.5[V]を印加する。スタートアップ回路46は図示しないが、電圧印加ライン33に接続されており、例えば、高電圧HVに基づいてスタートアップ電圧SV2を降圧生成する。スタートアップ電圧SV2は電源投入後、HV回路23の動作が安定するまでの時間だけ生成される。
 クランプ回路47は、中継接続ライン34とグランドライン32との間に設けられ、中継接続ライン34の電圧が、例えば、3[V]以上に過上昇することを防止するためのものである。パスコン48は中継接続ライン34とグランドライン32との間に設けられたキャパシタであり、中継接続ライン34の電圧のリップルを防止するためのものである。
 図5は、図1に示した駆動装置の回路(MV回路21を除く)をIC化した際の配置及び配線例を示している。図5に示したように、IC70内ではLV回路22、HV回路23A、23B及びHV出力回路24の各々は複数チャンネルで分散されて配置されている。分散配置されたLV回路22と再利用回路25とは電圧印加ライン35で互いに接続されている。各チャンネルのHV回路23Aはグランドライン36で互いに接続されている。グランドライン36はパッド71~73、76、77を介してIC70の外部にも配線されている。各チャンネルのHV回路23Bは中継接続ライン341で互いに接続され、更に再利用回路25及びパッド75にも接続されている。各チャンネルのHV出力回路24は中継接続ライン342で互いに接続され、更にパッド74にも接続されている。パッド74と75とは中継接続ライン34で接続されている。パスコン26はパッド73と74との間に外部接続されている。
 このような構成を備えた実施例の駆動装置においては、電源部13、14が共に動作を開始して電源電圧が投入されると、先ず、スタートアップ回路45、46が直ちに動作する。これにより、電圧印加ライン35のレベルがスタートアップ電圧SV1まで上昇し、また中継接続ライン34のレベルがスタートアップ電圧SV2まで上昇する。
 基準電圧生成回路41が低電圧LVの基準電圧を生成する。その基準電圧はオペアンプ42の正入力端に供給され、オペアンプ42はその負入力端の電圧と比較する。オペアンプ42と電界効果トランジスタ43とは電圧レギュレータとして動作する。すなわち、電界効果トランジスタ43は正入力端の電圧と負入力端の電圧とが等しくなるように電圧印加ライン31から電界効果トランジスタ43のソース・ドレイン間を介して電圧印加ライン35へ電流が流れ込むので、この結果、電圧印加ライン35の電圧は基準電圧に等しい低電圧LVに安定化され、LV回路22に印加される。
 高電圧電源部14の出力電圧である高電圧HVが電圧印加ライン33を介してHV回路23A、23B及びHV出力回路24に印加されると、HV回路23A、23B及びHV出力回路24は各々動作する。HV回路23Aの動作電流IHVAはグランドライン36に流れ出る。一方、HV回路23B及びHV出力回路24の動作電流IHV2及びIHV3は各々中継接続ライン341、342を流れて中継接続ライン34で合流して電流IHVBとなり、そして電流IHVBは再利用回路25に流れ入る。電流IHVBは再利用回路25では電界効果トランジスタ44のソース・ドレイン間を介して電圧印加ライン35へ流れ出る。電圧印加ライン35の電圧は基準電圧に等しい低電圧LVに安定化され、LV回路22に印加される。よって、LV回路22には電流IMVの一部と電流IHVBの合成電流が電流ILVとして流れる。IHVB=IHV-IHVAである。
 電界効果トランジスタ44は電界効果トランジスタ43と共にオペアンプ42の出力電圧に応じてオンオフ動作するので、HV回路23B及びHV出力回路24の動作電流IHVBの電圧印加ライン35へ流れ込みは、電圧印加ライン35の電圧が基準電圧に等しい低電圧LVに安定化するように電界効果トランジスタ44のソース・ドレイン間によって制御される。電界効果トランジスタ44のソース・ドレイン間を流れる電流と電界効果トランジスタ44のゲート電位とによって電界効果トランジスタ44のソース・ドレイン間の電圧Vdsが決まるので、その電圧によって中継接続ライン34の電位も決まる。
 なお、電流IHVBと電流ILVとのバランスによっては、電圧印加ライン31と中継接続ライン34との間で電界効果トランジスタ43、44を介して双方向に電流が流れる可能性があるため、それを防止するように電界効果トランジスタ43、44のサイズ比が設定され、電界効果トランジスタ43、44それぞれに流れる電流の最適化が図られている。
 図1に示した実施例の駆動装置の消費電力Aは、次のように計算することができる。
 消費電力A=中電圧MV×(電流IMV-電流IHVB)+高電圧HV×電流IHVA
            +高電圧HV×電流IHVB   ・・・(1)
 この消費電力Aと比較するために、かかる実施例に備えられたような再利用回路25を用いないで、上記した特許文献1に示されたようにレギュレータで降下生成された低電圧を使用する駆動装置の例を図6に示す。この図6に示した駆動装置では、中電圧電源部13の出力電圧である中電圧MVを低電圧LVに変換するレギュレータ51が備えられ、レギュレータ51の出力電圧である低電圧LVがLV回路22に印加される一方、高電圧電源部14の出力電圧である高電圧HVはそのままHV回路23に印加され、その動作電流IHVはHV回路23からグランドライン36を介して流れ出るようになっている。HV回路23は上記したHV回路23A、23B及びHV出力回路24を含む回路である。グランドライン36は接地された外部接続端子20に接続されている。
 図6に示した駆動装置の消費電力Bは、次のように計算することができる。
 消費電力B=中電圧MV×電流IMV+高電圧HV×電流IHV ・・・(2)
 電流IMVを40[mA]とし、電流IHVを35[mA]とすると、上述したようにHV=7[V]、MV=1.8[V]、LV=1.2[V]であるので、消費電力Bは式(2)から、
 消費電力B=1.8[V]×40[mA]+7[V]×35[mA]=317[mW]
となる。
 一方、HV回路23Aを流れる電流IHVAが5[mA]、HV回路23B及びHV出力回路24を流れる電流IHV2及びIHV3の合成電流IHVBが30[mA]であるとし、上述したようにHV=7[V]、MV=1.8[V]であるので、その他の電圧値及び電流値は上記した消費電力Bの計算の際の値と等しいとすると、式(1)から消費電力Aを計算すると、
 消費電力A=1.8[V]×(40[mA]-30[mA])+7[V]×5[mA]
       +7[V]×30[mA]=263[mW]
となる。図1に示した実施例の駆動装置では、消費電力Aは、図6の駆動装置例の消費電力Bより17%ほど低下していることが分かる。このように、HV回路23Aには高電圧HVを0[V]のレベルからの電圧レベル範囲が得られるようにその動作電流IHVAをグランドライン36に流し、0[V]のレベルを必要としないHV回路23B及びHV出力回路24を流れる電流IHVBをLV回路22で再利用するので、駆動装置の消費電力を削減することができる。
 HV回路23B及びHV出力回路24の動作により電流IHVBが変化した場合には、中継接続ライン34の電圧も変動する。このような中継接続ライン34の電圧変動に対してクランプ回路47がその変動を抑制する。また、パスコン48は中継接続ライン34のリップル電圧を抑える。
 HV出力回路24の出力が特に大きく変動する場合には、有機ELディスプレイパネル11は等価的に図7に示すように抵抗11aとキャパシタ11bとを有しているので、HV出力回路24では抵抗11a及びキャパシタ11bによって大きなピークを持つ充放電電流が流れる。この電流と中継接続ライン342の寄生抵抗により、中継接続ライン342の電位が一時的に上昇する。この電位上昇は電流IHV3の一部としてパスコン48を流れ、パスコン48を充電させる一方、パスコン48の充電電荷はLV回路22の消費電流ILVにより放電される。しかしながら、当該充放電電流に起因してLV回路22の消費電流ILVが過剰に大きくなると、中継接続ライン342の電圧が過上昇し、その電圧が電界効果トランジスタ29のソースに印加される。これにより電界効果トランジスタ29のゲート・ソース間の電圧Vgsが上昇して電界効果トランジスタ29はオンする。よって、電流IHV3の一部が電界効果トランジスタ29のソース・ドレイン間、そして抵抗30を介してグランドライン36に流れ込む。すなわち、電流IHV3の過剰電流分がグランドライン36に逃がされる。この結果、中継接続ライン342の電圧の過上昇が抑制される。
 電界効果トランジスタ29のゲート電圧及びそのトランジスタサイズは中継接続ライン342の電位上昇をどの程度に抑えるかによって決定される。実施例では、例えば、低電圧LVより電界効果トランジスタ29のゲート閾値電圧Vt分だけ高い電圧に設定されている。
 なお、抵抗30は、上記した中継接続ライン342の電位上昇やESDサージ等の際に電界効果トランジスタ29を流れる電流を制限して電界効果トランジスタ29の破壊を防止している。
 図8は、図6に示した駆動装置の駆動電圧VOUTが時点T1で階調電圧の変化により大きく低下した場合のグランドライン36の電圧変化を示している。再利用回路25を備えていない図6の駆動装置では、時点T1でグランドライン36を流れる電流の増大によりグランドライン36の電圧レベルは上昇し、その後、徐々に低下している。
 図9は、図1に示した駆動装置においてクランプ回路27を設けないで再利用回路25のクランプ回路47だけが作用する場合の駆動電圧VOUTの電圧変化に対する中継接続ライン342の電圧変化を示している。駆動電圧VOUTが時点T1で階調電圧の変化により大きく低下した場合に、中継接続ライン342の電圧が大きく上昇し、その電圧上昇が駆動電圧VOUTの電圧低下直後において駆動電圧VOUTを不安定にする結果となっている。
 図10は、図1に示した駆動装置において、図5に示したようにクランプ回路27をHV出力回路24毎に設けた場合の駆動電圧VOUTの電圧変化に対する中継接続ライン342の電圧変化を示している。駆動電圧VOUTが時点T1で階調電圧の変化により大きく低下した場合に、クランプ回路27が電流IHV3のうちの余剰な電流分をグランドライン36に直接流し出して中継接続ライン342の電圧上昇を抑えるので、その中継接続ライン342の電圧上昇は図9の電圧上昇に比べて低く、駆動電圧VOUTの電圧低下直後において駆動電圧VOUTを早急に安定させることができる。この結果、低電圧LVの過上昇も防止することができるのである。
 なお、上記した各実施例においては、ディスプレイパネルとして有機ELディスプレイパネルを駆動する駆動装置の例を示したが、本発明はこれに限定されず、他のディスプレイパネルを駆動し、その際に複数の異なる電圧レベルの電源電圧が印加されることにより動作するディスプレイ駆動装置にも適用することができる。
11 有機ELディスプレイパネル
12 ドライブ部
13、14 電源部
16~20 外部接続端子
21 MV回路
22 LV回路
23、23A、23B HV回路
24 HV出力回路
25 再利用回路
26、28、48 パスコン
27、47 クランプ回路
29、43、44 電界効果トランジスタ
30 抵抗
41 基準電圧生成回路
42 オペアンプ
45、46 スタートアップ回路
51 レギュレータ
70 IC
71~77 パッド

Claims (7)

  1.  ディスプレイパネルを駆動する駆動装置であって、
     前記ディスプレイパネルに駆動電圧を供給する出力回路を含み、高電源電圧が印加される第1の電圧印加ラインに接続され、前記第1の電圧印加ラインからの前記高電源電圧の印加に応じて動作電流を得る高電圧動作部と、
     前記高電源電圧より低い低電源電圧の印加に応じて動作し、前記高電圧動作部を制御する低電圧動作部と、
     前記動作電流を前記高電圧動作部から中継接続ラインを介して受け入れ、当該受け入れた前記動作電流を前記低電圧動作部を介して基準電位ラインに供給しつつ前記低電圧動作部に前記低電源電圧を印加する再利用回路と、
     前記低電圧動作部へ印加される前記低電源電圧の電圧上昇に応じて前記中継接続ラインを流れる前記動作電流の一部を前記再利用回路に供給することなく前記基準電位ラインに流し込む電流迂回回路と、を含むことを特徴とするディスプレイ駆動装置。
  2.  前記電流迂回回路は、前記中継接続ラインの前記出力回路との接続点近傍と前記基準電位ラインとの間に接続されていることを特徴とする請求項1記載のディスプレイ駆動装置。
  3.  前記電流迂回回路は、
     前記低電圧動作部へ前記低電源電圧として印加される電圧をゲートに受ける電界効果トランジスタと、
     一端が前記電界効果トランジスタのドレインに接続された抵抗と、
     一端が前記電界効果トランジスタのソースと共に前記中継接続ラインに接続され、他端が前記抵抗の他端と共に前記基準電位ラインに接続されたバイパスコンデンサと、を含むクランプ回路からなることを特徴とする請求項1又は2記載のディスプレイ駆動装置。
  4.  前記高電源電圧より低くかつ前記低電源電圧より高い中電源電圧が印加される第2の電圧印加ラインと、
     前記低電圧動作部に前記低電源電圧を印加するために前記再利用回路と前記低電圧動作部との間を接続する第3の電圧印加ラインと、
     前記再利用回路は、前記低電源電圧の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
     ソースが前記第2の電圧印加ラインに接続され、ドレインが前記第3の電圧印加ラインに接続された第1の電界効果トランジスタと、
     ソースが前記中継接続ラインに接続され、ドレインが前記第3の電圧印加ラインに接続された第2の電界効果トランジスタと、
     前記第3の電圧印加ラインの電圧が前記基準電圧に等しくなるように前記第1の電界効果トランジスタ及び前記第2の電界効果トランジスタの各々のゲート電圧を制御する駆動手段と、を含むことを特徴とする請求項1記載のディスプレイ駆動装置。
  5.  前記ディスプレイパネルは有機ELディスプレイパネルであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1記載のディスプレイ駆動装置。
  6.  前記駆動電圧の変動範囲は前記高電源電圧より低くかつ前記低電源電圧より高い電圧であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1記載のディスプレイ駆動装置。
  7.  前記出力回路を除いた前記高電圧動作部の一部は前記動作電流を前記低電圧動作部を介すことなく前記基準電位ライン側に供給することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1記載のディスプレイ駆動装置。
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