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JP2011008028A - 信号線駆動回路および表示装置、並びに電子機器 - Google Patents

信号線駆動回路および表示装置、並びに電子機器 Download PDF

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JP2011008028A JP2009151423A JP2009151423A JP2011008028A JP 2011008028 A JP2011008028 A JP 2011008028A JP 2009151423 A JP2009151423 A JP 2009151423A JP 2009151423 A JP2009151423 A JP 2009151423A JP 2011008028 A JP2011008028 A JP 2011008028A
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晃一郎 円林
Toshio Suzuki
登志生 鈴木
Nobuhiko Shigyo
信彦 執行
Takeshi Kitamura
健 北村
Takaaki Sugiyama
高明 杉山
Chikamasa Serizawa
慶将 芹澤
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Abstract

【課題】回路構成の複雑化、消費電流の増加、特性低下を防止でき、素子サイズの削減を図ることが可能な信号線駆動回路および表示装置、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】バッファアンプ部200は、入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側OTA210と、チャネルCHmに接続される信号線112mに正極性または負極性の信号電圧を供給する第1のOAMP220と、入力データを増幅し負正極性の信号電圧を生成する負極性側OTA230と、チャネルCHm+1に接続される信号線112m+1に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2のOAMP240と、第1のスイッチSW231〜第8のSW238とを含み、第1および第2のOAMP220,240は、正極性側信号電圧と負極性側信号電圧を異なる電源電圧で、通常の電源電圧と基準電圧の電圧範囲により狭い電圧範囲で処理する。
【選択図】図7

Description

本発明は、液晶表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置における信号線駆動回路および表示装置、並びにそれを用いた電子機器に関するものである。
画像表示装置、たとえば液晶表示装置などでは、多数の画素をマトリクス状に配列し、表示すべき画像情報に応じて表示セル(画素)毎に光強度を制御することによって画像を表示する。
近年、液晶表示装置の開発、性能の発展はめざましく、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
電子機器としては、テレビジョンや、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistants)などの携帯端末、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラなどが例示される。
図1は、一般的な液晶表示装置の概略構成を示す図である。
この液晶表示装置1は、図1に示すように、透明絶縁基板、たとえばガラス基板上に、液晶セルを含む複数の画素がマトリクス状に配置された有効表示部2を有する。
液晶表示装置1は、信号線を駆動するための信号線駆動回路(水平駆動回路、ソースドライバ:HDRV)3、およびゲート線駆動回路(垂直駆動回路、ゲートドライバ:VDRV)4を有する。
有効表示部2には、図示しない液晶セルを含む複数の画素がマトリクス状に配列されている。
また、有効表示部2には、信号線駆動回路3、並びにゲート線駆動回路4により駆動される信号線およびゲート線(垂直走査線)がマトリクス状に配線されている。
そして、液晶表示装置においては、液晶分子の劣化を防止するために、液晶に電圧が交流の形態で印加される必要がある。一般的な液晶表示装置では、液晶に交流電圧(コモン電圧)を印加する、コモン一定駆動法またはコモン反転駆動法の、いわゆる極性反転動作法が採用される。
コモン一定駆動法では、対向電極の電圧を一定レベルに固定したままで、画素電極に対向電極電圧に対して正の極性を有する電圧と負の極性を有する電圧を交互に印加する。
コモン反転駆動法は、対向電極の電圧を高レベルと低レベルとの間で反転させながら画素電極に対向電極電圧に対して正の極性を有する電圧と負の極性を有する電圧を交互に印加する。
この場合、対向電極の電圧が高レベルのときに画素電極にはこの高レベルを基準として負の極性を有する電圧が印加され、対向電極の電圧が低レベルのときに画素電極にはこの低レベルの基準として正の極性を有する電圧が印加されることになる。
この極性反転動作に対応して信号線駆動回路3の出力バッファ部が構成される。
信号線駆動回路3において、極性反転動作を行わせるため、出力バッファ部にレイルトゥレイル(Rail to Rail)の出力アナログバッファ回路を用いたり(非特許文献1参照)、スイッチを有する出力セレクタを用いた構成が採用されてきた(特許文献1参照)。
図2は、出力セレクタを用いた一般的な信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。
この信号線駆動回路3は、パラレルシリアル変換された信号線を駆動するための駆動データが格納されるラインバッファ31、およびラインバッファ31のデータのレベルを駆動レベルに応じたレベルに変換するレベルシフタ32を有する。
信号線駆動回路3は、階調電圧を受けて駆動データをデジタルデータからアナログデータに変換するデジタルアナログコンバータ(DAC)を複数含むセレクタ部33を有する。
信号線駆動回路3は、セレクタ部33から出力された駆動データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成するバッファアンプ部34を有する。
信号線駆動回路3は、互いに隣接する信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力セレクタ35を有する。
図3は、図2のバッファアンプ部と出力セレクタとの構成例を示す図である。
図3においては、隣接する2チャネル分に対応する信号線駆動回路の出力バッファ段を示している。実際には、アナログバッファのチャネル数は数100以上あり、これらのチャネルに対応する信号線が駆動される。
図3に示すバッファアンプ部34は、第1の増幅回路34−1および第2の増幅回路34−2を有する。
第1の増幅回路34−1は、チャネルCH1に接続される信号線SGL1およびチャネルCH2に接続される信号線SGL2に正極性の信号電圧を供給する。
第2の増幅回路34−2は、信号線SGL1および信号線SGL2に負極性の信号電圧を供給する。
第1の増幅回路34−1は、前段のDAC出力に対して縦続接続された演算増幅器(OTA:Operational Transconductance Amplifier)34−11、および出力増幅器(OAMP)34−12により構成されている。
OTA34−11の反転入力端子(−)が前段のDACの出力線に接続され、非反転入力端子(+)がOAMP34−12の出力に接続されている。
第2の増幅回路34−2は、前段のDAC出力に対して縦続接続されたOTA34−21、およびOAMP34−22により構成されている。
OTA34−21の反転入力端子(−)が前段のDACの出力線に接続され、非反転入力端子(+)がOAMP34−22の出力に接続されている。
出力セレクタ35は、第1のスイッチ群35−1および第2のスイッチ群35−2を有している。
第1のスイッチ群35−1は、信号STRでオン、オフが制御されるスイッチSW11、および信号CRSでオン、オフが制御されるスイッチSW12を有する。スイッチSW11とスイッチSW12とは相補的にオン、オフされる。
スイッチSW11の端子aが第1の増幅回路34−1のOAMP34−12の出力に接続され、端子bがチャネルCH1の信号線SGL1に接続されている。
スイッチSW12の端子aが第1の増幅回路34−1のOAMP34−12の出力に接続され、端子bがチャネルCH2の信号線SGL2に接続されている。
第2のスイッチ群35−2は、信号STRでオン、オフが制御されるスイッチSW21、および信号CRSでオン、オフが制御されるスイッチSW22を有する。スイッチSW21とスイッチSW22とは相補的にオン、オフされる。
スイッチSW21の端子aが第2の増幅回路34−2のOAMP34−22の出力に接続され、端子bがチャネルCH2の信号線SGL2に接続されている。
スイッチSW22の端子aが第2の増幅回路34−2のOAMP34−22の出力に接続され、端子bがチャネルCH1の信号線SGL1に接続されている。
このような構成において、出力セレクタ35のスイッチSW11とスイッチSW21がオン状態、スイッチSW12とスイッチSW22がオフ状態に制御される。
これにより、第1の増幅回路34−1による正極性の信号電圧が信号線SGL1に供給され、第2の増幅回路34−2により負極性の信号電圧が信号線SGL2に供給される。
一方、出力セレクタ35のスイッチSW12とスイッチSW22がオン状態、スイッチSW11とスイッチSW21がオフ状態に制御される。
これにより、第1の増幅回路34−1による正極性の信号電圧が信号線SGL2に供給され、第2の増幅回路34−2により負極性の信号電圧が信号線SGL1に供給される。
特開平10−153986号公報
CMOS, Circuit Design, layout and Simulation P661 Figure 25.49, R.Jacob、 Baker Harry、 W.LI David E.Boyce 著
上述したように、液晶表示装置においては、極性反転動作を行わせるため、Rail−To−Railの出力バッファ回路が用いられたり、あるいは図2および図3に示すような出力セレクタを用いることで極性反転を実現していた。
ところが、前者のRail−To−Railの出力バッファ回路では、次にあげるような問題がある。
すなわち、回路構成が複雑になり、消費電力が大きく、レイアウト面積が大きい。
また、後者の出力セレクタを用いる場合においては、回路構成の複雑化、消費電力の低減を図ることはできるが、次にあげる問題がある。
ON抵抗を小さくするため、出力セレクタサイズと出力段のサイズが大きくなる。その結果、レイアウト面積の増加を招く。
また、出力セレクタのON抵抗によるセトリングの低下を招く。
アナログバッファのCH数は数100以上あり、CH数の多い高精細な用途にはレイアウト面積の削減が強く要求され、加えて近年の高精細化にともない動作周波数の高速化が課題となっている。
本発明は、回路構成の複雑化、消費電流の増加、特性低下を防止することができ、素子サイズ(レイアウト面積)の削減を図ることが可能な信号線駆動回路および表示装置、並びにそれを用いた電子機器を提供することにある。
本発明の第1の観点の信号線駆動回路は、信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、上記出力バッファ部は、入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する。
本発明の第2の観点の表示装置は、極性反転駆動される表示セルがマトリクス状に配置される表示部と、上記極性反転に対応して上記表示セルに接続される信号線に正極性の信号電圧または負極性の信号電圧を供給する信号線駆動回路と、を有し、上記信号線駆動回路は、信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、上記出力バッファ部は、入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ上記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する。
本発明の第3の観点の電子機器は、表示装置を有し、上記表示装置は、極性反転駆動される表示セルがマトリクス状に配置される表示部と、上記極性反転に対応して上記表示セルに接続される信号線に正極性の信号電圧または負極性の信号電圧を供給する信号線駆動回路と、を有し、上記信号線駆動回路は、信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、上記出力バッファ部は、入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ上記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する。
本発明によれば、回路構成の複雑化、消費電流の増加、特性低下を防止することができ、素子サイズ(レイアウト面積)の削減を図ることができる。
また、本発明において出力段増幅器のオフセットキャンセル効果も発生するため、画質向上にも貢献することになる。
一般的な液晶表示装置の概略構成を示す図である。 出力セレクタを用いた一般的な信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。 図2のバッファアンプ部と出力セレクタとの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。 液晶表示装置の有効表示部の構成例を示す回路図である。 本実施形態に係る信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る信号線駆動回路におけるバッファアンプ部の構成例を示す図である。 図7の正極性側OTAおよび負極性側OTAの具体的な構成例を示す回路図である。 図7のバッファアンプ部のより具体的な構成例を示す回路図である。 本実施形態に係るバッファアンプ部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本実施形態に係る信号線駆動回路の消費電力低減のメカニズムについて説明するための図である。 レールトゥレール方式の回路図を示す図である。 ラッシュ電流発生原理を示す図である。 出力セレクタ方式と本実施形態に係る出力バッファ部とのレイアウトを比較して示す図である。 本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用される携帯端末装置、たとえば携帯電話機を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図面に関連付けて詳細に説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.表示装置の構成例
2.信号線駆動回路の構成例
3.変形例
4.電子機器の構成例
<1.表示装置の構成例>
図4は、本発明の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。
ここでは、たとえば、各画素の電気光学素子として液晶セルを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明する。
この液晶表示装置100は、図4に示すように、透明絶縁基板、たとえばガラス基板上に、液晶セルを含む複数の画素がマトリクス状に配置された有効表示部(ACDSP)110を有する。
液晶表示装置100は、信号線を駆動するための信号線駆動回路(水平駆動回路、ソースドライバ:HDRV)120を有する。
液晶表示装置100は、液晶セルを走査し選択するためのゲート線(走査線)を駆動するゲート線駆動回路(垂直駆動回路、ゲートドライバ:VDRV)130、およびデータ処理回路(DATAPRC)140を有する。
以下、本実施形態の液晶表示装置100の各構成要素の構成並びに機能について順を追って説明する。
有効表示部(以下、単に表示部という)110は、液晶セルを含む複数の画素がマトリクス状に配列されている。
そして、表示部110は、信号線駆動回路120、並びにゲート線駆動回路130により駆動される信号線(データ線)およびゲート線(垂直走査線)がマトリクス状(格子状)に配線されている。
図5は、表示部110の具体的な構成の一例を示す図である。
ここでは、図面の簡略化のために、3行(n−1行〜n+1行)4列(m−2列〜m+1列)の画素配列の場合を例に採って示している。
図5において、表示部110には、ゲート線(垂直走査線)…,111n−1,111n,111n+1,…と、信号線(データ線)…,112m−2,112m−1,112m,112m+1,…とがマトリクス状に配線されている。そしてゲート線および信号線の交点部分に単位画素113が配置されている。
単位画素113は、画素トランジスタである薄膜トランジスタTFT(Thin Film Transistor)、液晶セルLCおよび保持容量Csを有する。
ここで、液晶セルLCは、薄膜トランジスタTFTで形成される画素電極(一方の電極)とこれに対向して形成される対向電極(他方の電極)との間で発生する容量を意味する。
薄膜トランジスタTFTは、ゲート電極がゲート線(垂直走査線)…,111n−1,111n,111n+1,…に接続され、ソース電極が信号線…,112m−2,112m−1,112m,112m+1,…に接続されている。
液晶セルLCは、画素電極が薄膜トランジスタTFTのドレイン電極に接続され、対向電極が共通線114に接続されている。保持容量Csは、薄膜トランジスタTFTのドレイン電極と共通線114との間に接続されている。
共通線114には、コモン電圧供給回路(VCOM回路)150により所定の交流電圧がコモン電圧Vcomとして与えられる。
ゲート線(垂直走査線)…,111n−1,111n,111n+1,…の各一端は、図4に示すゲート線駆動回路130の対応する行の各出力端にそれぞれ接続される。
ゲート線駆動回路130は、たとえばシフトレジスタを含んで構成され、垂直転送クロックVCK(図示せず)に同期して順次垂直選択パルスを発生してゲート線(垂直走査線)…,111n−1,111n,111n+1,…に与えることにより垂直走査を行う。
また、表示部110において、たとえば、信号線…,112m−1,112m+1,…の各一端が図4に示す信号線駆動回路120の対応する列の各出力端に接続される。
信号線駆動回路120は、駆動レベルに応じたレベルに変換された信号線を駆動するための駆動データを階調電圧に応じてデジタルデータからアナログデータに変換し、アナログ駆動データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成する機能を有する。
さらに、信号線駆動回路120は、互いに隣接する信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する機能を有している。
データ処理回路140は、たとえば外部より入力されたパラレルのデータのレベルを所定レベルにシフトするレベルシフタを含む。
データ処理回路140は、レベルシフトされたデータを位相調整や周波数を下げるために、シリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル・パラレルコンバータを含み、パラレルデータを信号線駆動回路120に出力する。
以下、本実施形態に係る信号線駆動回路120の構成および機能について具体的に説明する。
<2.信号線駆動回路の構成例>
図6は、本実施形態に係る信号線駆動回路の構成例を示すブロック図である。
図6に示す信号線駆動回路120は、高速インタフェース部(I/F)121、ロジック回路122、およびバイアス部123を有する。
信号線駆動回路120は、ラインバッファ124、レベルシフタ125、セレクタ部126、バッファアンプ部127、およびレジスタ部128を有する。
バッファアンプ部127により出力バッファ部が構成される。
ロジック回路122は、高速インタフェース部121により入力されたパラレルデータをシリアルデータに変換し、変換データを駆動データとしてラインバッファ124に供給する。
ロジック回路122は、バッファアンプ部127の出力段アンプのバイアス状態を制御する。
バイアス部123は、ロジック回路122の制御の下、バッファアンプ部127に出力段アンプのバイアス信号を選択的に出力する。
ラインバッファ124は、ロジック回路122でパラレルシリアル変換された信号線を駆動するための駆動データを格納する
レベルシフタ125は、ラインバッファ124のデータのレベルを駆動レベルに応じたレベルに変換する。
セレクタ部126は、レジスタ部128に保持された階調電圧を受けて駆動データをデジタルデータからアナログデータに変換するデジタルアナログコンバータ(DAC)を複数含む。
出力バッファ部としてのバッファアンプ部127は、セレクタ部126から出力された駆動データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成する。
バッファアンプ部127は、液晶パネル160に配線された、対をなす互いに隣接する信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する。
実際には、バッファアンプ部127のチャネル数nは数100以上あり、これらのチャネルに対応する信号線が駆動される。
図7は、本実施形態に係る信号線駆動回路におけるバッファアンプ部の構成例を示す図である。
以下の説明では、バッファアンプ部127に符号200を付して説明する。
図7に示すバッファアンプ部200は、前段の対応するDACの出力に対して接続され入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する機能を有する正極性側演算増幅器(OTA:Operational Transconductance Amplifier)210を有する。
バッファアンプ部200は、出力バッファとしての機能を有し、チャネルCHm(たとえばm=1)に接続される第1の信号線112mに正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部としての第1の出力増幅器部(OAMP)220を有する。
バッファアンプ部200は、前段の対応するDACの出力に対して接続され入力データを増幅し、負正極性の信号電圧を生成する機能を有する負極性側OTA230を有する。
バッファアンプ部200は、出力バッファとしての機能を有し、チャネルCHm+1(たとえばCH2)に接続される第2の信号線112m+1に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部としての第2のOAMP240を有する。
第1のOAMP220が第1の出力部を構成し、第2のOAMP240が第2の出力部を構成する。
バッファアンプ部200は、第1のスイッチSW251〜第8のスイッチSW258を含むスイッチ群250を有する。
スイッチ群250は、正極性側OTA210の出力および負極性側OTA230の出力の各々と、第1のOAMP220の入力および第2のOAMP240の入力の各々との間に、第1のスイッチSW251〜第4のスイッチSW254が配置されている。
スイッチ群250は、正極性側OTA220および負極性側OTA230の帰還入力段に、第5のスイッチSW255〜第8のスイッチSW258が配置されている。
本実施形態の第1のOAMP220および第2のOAMP240は、正極性側OTA210の出力と負極性側OTA230の出力を異なる電源電圧範囲で動作する2つの出力増幅器を有する。
通常、電源電圧VDDおよび基準電位VSSの範囲で出力増幅器は動作する。
これに対して、本実施形態の第1のOAMP220および第2のOAMP240では、電源電圧VDDおよび基準電位VSSの間の中間基準電圧VSS2、中間電源電圧VDD2を用いて出力増幅器を動作させる。
なお、以下では、VDD2≒VSS2≒VDD/2として説明する。ただし、中間基準電圧VSS2と中間電源電圧VDD2とは必ずしも同等の電圧である必要はない。
第1のOAMP220は、第1の出力増幅器221、第2の出力増幅器222、第1の入力端子TI221、第2の入力端子TI222、および出力端子TO221を有する。
第1の出力増幅器221は、電源電圧VDDと中間基準電圧VSS2の電圧範囲で動作するように構成されている。
第1の出力増幅器221は、第1のスイッチSW251を介し第1の入力端子TI221から入力する正極性側OTA210の出力信号を増幅し、増幅した信号を出力端子TO221に供給する。
第2の出力増幅器222は、中間電源電圧VDD2と基準電圧VSS(GND)の電圧範囲で動作するように構成されている。
第2の出力増幅器222は、第4のスイッチSW254を介し第2の入力端子TI222から入力する負極性側OTA230の出力信号を増幅し、増幅した信号を出力端子TO221に供給する。
第2のOAMP240は、第3の出力増幅器241、第4の出力増幅器242、第3の入力端子TI241、第4の入力端子TI242、および出力端子TO241を有する。
第3の出力増幅器241は、中間電源電圧VDD2と基準電圧VSS(GND)の電圧範囲で動作するように構成されている。
第3の出力増幅器241は、第3のスイッチSW253を介し第3の入力端子TI241から入力する負極性側OTA230の出力信号を増幅し、増幅した信号を出力端子TO241に供給する。
第4の出力増幅器242は、電源電圧VDDと中間基準電圧VSS2の電圧範囲で動作するように構成されている。
第4の出力増幅器242は、第2のスイッチSW252を介し第4の入力端子TI242から入力する正極性側OTA210の出力信号を増幅し、増幅した信号を出力端子TO241に供給する。
正極性側OTA210の出力は、第1のスイッチSW251を介して第1のOAMP220の第1の入力端子TI221に供給され、第2のスイッチSW252を介して第2のOAMP240の第4の入力端子TI242に供給される。
負極性側OTA230の出力は、第3のスイッチSW253を介して第2のOAMP240の第3の入力端子TI241に供給され、第4のスイッチSW254を介して第1のOAMP220の第2の入力端子TI222に供給される。
正極性側OTA210の反転入力端子(−)が前段のDACの出力線が接続される入力端子TI1に接続されている。
正極性側OTA210の非反転入力端子(+)が第5のスイッチSW255を介して第1のOAMP220の出力端子TO221に接続され、第6のスイッチSW236を介して第2のOAMP240の出力端子TO241に接続されている。
負極性側OTA230の反転入力端子(−)が前段のDACの出力線が接続される入力端子TI2に接続されている。
負極性側OTA230の非反転入力端子(+)が第7のスイッチSW237を介して第2のOAMP240の出力端子TO241に接続され、第8のスイッチSW238を介して第1のOAMP220の出力端子TO221に接続されている。
第1のOAMP220の出力端子TO221は、チャネルCH1の第1の信号線112mに接続される出力端子TO1に接続されている。
第2のOAMP240の出力端子TO241は、チャネルCH2の第2の信号線112m+1に接続される出力端子TO2に接続されている。
スイッチ群250において、スイッチSW251、SW253、SW255、SW257は共通の極性切換え制御信号STRでオン、オフが制御され、これらスイッチにより第1のスイッチ群が構成される。
また、スイッチSW252、SW254、SW256、SW258は共通の極性切換え制御信号CRSでオン、オフが制御され、これらスイッチにより第2のスイッチ群が構成される。
第1のスイッチ群のスイッチSW251、SW253、SW255、SW257と第2のスイッチ群のスイッチSW252、SW254、SW256、SW258は相補的にオン、オフされる。
図示しない制御系により、極性切換え制御信号STRがハイレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはローレベルに制御され、極性切換え制御信号STRがローレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはハイレベルに制御される。
たとえば、第1のスイッチ群のスイッチSW251、SW253、SW255、SW257は極性切換え制御信号STRがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
第2のスイッチ群のスイッチSW252、SW254、SW256、SW258は極性切換え制御信号CRSがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
なお、本実施形態においては、極性切換え制御信号STRと極性切換え制御信号CRSが同時にONになることは禁止されている。
本実施形態では、極性切換え制御信号STRがハイレベルのときを第1のモードとし、極性切換え制御信号CRSがハイレベルのときを第2のモードとする。
第1のスイッチSW251の端子aが正極性側OTA210の出力端子に接続され、端子bが第1のOAMP220の第1の入力端子TI221に接続されている。
第2のスイッチSW252の端子aが正極性側OTA210の出力端子に接続され、端子bが第2のOAMP240の第4の入力端子TI242に接続されている。
第3のスイッチSW253の端子aが負極性側OTA230の出力端子に接続され、端子bが第2のOAMP240の第3の入力端子TI241に接続されている。
第4のスイッチSW254の端子aが負極性側OTA230の出力端子に接続され、端子bが第1のOAMP220の第2の入力端子TI222に接続されている。
第5のスイッチSW255の端子aが第1のOAMP220の出力端子TO221に接続され、端子bが正極性側OTA210の非反転入力端子(+)に接続されている。
第6のスイッチSW256の端子aが第2のOAMP240の出力端子に接続され、端子bが正極性側OTA210の非反転入力端子(+)に接続されている。
第7のスイッチSW257の端子aが負極性側OTA230の非反転入力端子(+)に接続され、端子bが第2のOAMP240の出力端子TO241に接続されている。
第8のスイッチSW258の端子aが負極性側OTA230の非反転入力端子(+)に接続され、端子bが第1のOAMP220の出力端子TO221に接続されている。
なお、出力段のOAMP220,240の出力増幅器の入力がそれぞれ1入力となっているがこれに限定しているわけではない。複数入力でも構わない。
図8は、図7の正極性側OTAおよび負極性側OTAの具体的な構成例を示す回路図である。
図9は、図7のバッファアンプ部のより具体的な構成例を示す回路図である。
正極性側OTA210は、図8に示すように、第1導電型としてのpチャネルMOS(PMOS)トランジスタPT211,PT212、第2導電型としてのnチャネルMOS(NMOS)トランジスタNT211,NT212、および電流源I211を有する。
PMOSトランジスタPT211のソースおよびPMOSトランジスタPT212のソースが電源電圧VDDの供給源に接続されている。
PMOSトランジスタPT211のドレインがNMOSトランジスタNT211のドレインに接続され、その接続点によりノードND211が形成されている。また、PMOSトランジスタPT211のドレインとゲートが接続され、その接続点がPMOSトランジスタPT212のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT212のドレインがNMOSトランジスタNT212のドレインに接続され、その接続点により正極性側OTA211の出力ノード(出力端子)ND212が形成されている。
NMOSトランジスタNT211とNMOSトランジスタNT212のソース同士が接続され、その接続点が電流源I211のドレインに接続されている。
NMOSトランジスタNT211のゲートにより正極性側OTA210の非反転入力端子(+)が形成され、NMOSトランジスタNT212のゲートにより正極性側OTA210の反転入力端子(−)が形成されている。
したがって、NMOSトランジスタNT212のゲートがDACの出力の入力端子TI1に接続されている。NMOSトランジスタNT211のゲートがスイッチSW255,SW256の端子bに接続されている。
そして、OTA211の出力ノードND212がスイッチSW251,SW252の端子aに接続されている。
このような構成を有する正極性側OTA210は、NMOSトランジスタNT211、NT212により構成される差動増幅器(差動対)により前段のDACの出力信号と第1のOAMP220または第2のOAMP240の出力とを差動増幅する。
正極性側OTA210は、差動増幅したデータ信号を、スイッチSW251を介して第1のOAMP220に出力し、またスイッチSW252を介して第2のOAMP240に出力する。
負極性側OTA230は、図8に示すように、PMOSトランジスタPT231,PT232、NMOSトランジスタNT231,NT232、および電流源I231を有する。
PMOSトランジスタPT231のソースおよびPMOSトランジスタPT232のソース同士が電流源I231に接続され、電流源I231は電源電圧VDDの供給源に接続されている。
PMOSトランジスタPT231のドレインがNMOSトランジスタNT231のドレインに接続され、その接続点によりノードND231が形成されている。また、NMOSトランジスタNT231のドレインとゲートが接続され、その接続点がNMOSトランジスタNT232のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT232のドレインがNMOSトランジスタNT232のドレインに接続され、その接続点により負極性側OTA230の出力ノード(出力端子)ND232が形成されている。
NMOSトランジスタNT231とNMOSトランジスタNT232のソース同士が接続され、その接続点が接地電位GNDに接続されている。
PMOSトランジスタPT231のゲートにより負極性側OTA230の非反転入力端子(+)が形成され、PMOSトランジスタPT232のゲートにより負極性側OTA230の反転入力端子(−)が形成されている。
したがって、PMOSトランジスタPT232のゲートが前段のDACの出力の入力端子TI2に接続されている。PMOSトランジスタNT231のゲートがスイッチSW257,SW258の端子aに接続されている。
そして、負極性側OTA230の出力ノードND232がスイッチSW253,SW254の端子aに接続されている。
このような構成を有する負極性側OTA230は、PMOSトランジスタPT231、PT232により構成される差動増幅器(差動対)により前段のDACの出力信号と第2のOAMP240または第1のOAMP220の出力とを差動増幅する。
負極性側OTA230は、差動増幅したデータ信号を、スイッチSW253を介して第2のOAMP240に出力し、またスイッチSW254を介して第1のOAMP220に出力する。
第1のOAMP220は、PMOSトランジスタPT221,PT222、NMOSトランジスタNT221、NT222、電流源I221,I222、転送ゲートTMG221、TMG222、およびスイッチSW221〜SW228を有する。
第1のOAMP220において、電流源I221およびI222は、第1の出力増幅器221と第2の出力増幅器222により共用されている。
第1の出力増幅器221は、PMOSトランジスタPT221、NMOSトランジスタNT221、転送ゲートTMG221、およびスイッチSW221〜SW224を含んで構成されている。
なお、スイッチSW221〜SW224は、必ずしも設ける必要はない。
PMOSトランジスタPT221のソースが電源電圧VDDの供給源に接続され、ドレインがNMOSトランジスタNT221のドレインに接続され、その接続点によりノードND221が形成されている。NMOSトランジスタNT221のソースが中間基準電圧VSS2の供給源に接続されている。ノードND221は第1のOAMP220の出力端子TO221に接続されている。
電流源I221は電源電圧VDDの供給源に接続されている。
また、この電流源I221とPMOSトランジスタPT221のゲートと転送ゲートTMG221の一方の入出力端子T221が接続されて第1のOAMP220の第1の入力端子TI221が形成されている。
電流源I222は接地電位GNDに接続されている。
また、この電流源I222とNMOSトランジスタNT221のゲートと転送ゲートTMG221の他方の入出力端子T222が接続されて第1のOAMP220の第2の入力端子TI222が形成されている。
また、転送ゲートTMG221を構成するPMOSトランジスタPT223のゲートには第1のバイアス信号BIASU1が供給され、NMOSトランジスタNT223のゲートには第2のバイアス信号BIASU2が供給される。
第1のバイアス信号BIASU1と第2のバイアス信号BIASU2は出力段の第1のOAMP220の第1の出力増幅器221に流れるDC電流を設定する電圧として印加される。
本実施形態においては、第1のOAMP220の第1の入力端子TI221とPMOSトランジスタPT221のゲートとの間にスイッチSW221が接続されている。スイッチSW221の端子aが第1の入力端子TI221に接続され、端子bがPMOSトランジスタPT221のゲートに接続されている。
転送ゲートTMG221の他方の入出力端子T222とNMOSトランジスタNT221のゲートとの間にスイッチSW222が接続されている。スイッチSW222の端子aが入出力端子T222に接続され、端子bがNMOSトランジスタNT221のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT221のゲートと電源電圧VDDの供給源との間にスイッチSW223が接続されている。スイッチSW223の端子aがPMOSトランジスタPT221のゲートに接続され、端子bが電源電圧VDDの供給源に接続されている。
NMOSトランジスタNT221のゲート接地電位とGNDとの間にスイッチSW224が接続されている。スイッチSW224の端子aが接地電位GNDに接続され、端子bがNMOSトランジスタNT221のゲートに接続されている。
第2の出力増幅器222は、PMOSトランジスタPT222、NMOSトランジスタNT222、転送ゲートTMG222、およびスイッチSW225〜SW228を含んで構成されている。
なお、スイッチSW225〜SW228は、必ずしも設ける必要はない。
PMOSトランジスタPT222のソースが中間電源電圧VDD2の供給源に接続され、ドレインがNMOSトランジスタNT222のドレインに接続され、その接続点によりノードND222が形成されている。NMOSトランジスタNT222のソースが基準電圧の供給源である接地電位GNDに接続されている。ノードND222は第1のOAMP220の出力端子TO221に接続されている。
第1のOAMP220の第1の入力端子TI221に、電流源I221とPMOSトランジスタPT222のゲートと転送ゲートTMG222の一方の入出力端子T223が接続されている。
第1のOAMP220の第2の入力端子TI222に、電流源I222とNMOSトランジスタNT222のゲートと転送ゲートTMG222の他方の入出力端子T224が接続されている。
また、転送ゲートTMG222を構成するPMOSトランジスタPT224のゲートには第3のバイアス信号BIASL1が供給され、NMOSトランジスタNT223のゲートには第4のバイアス信号BIASL2が供給される。
第3のバイアス信号BIASL1と第4のバイアス信号BIASL2は出力段の第1のOAMP220の第2の出力増幅器222に流れるDC電流を設定する電圧として印加される。
本実施形態においては、第1のOAMP220の第1の入力端子TI221とPMOSトランジスタPT222のゲートとの間にスイッチSW225が接続されている。スイッチSW225の端子aが第1の入力端子TI221に接続され、端子bがPMOSトランジスタPT222のゲートに接続されている。
転送ゲートTMG222の他方の入出力端子T224とNMOSトランジスタNT222のゲートとの間にスイッチSW226が接続されている。スイッチSW226の端子aが入出力端子T224に接続され、端子bがNMOSトランジスタNT222のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT222のゲートと電源電圧VDDの供給源との間にスイッチSW227が接続されている。スイッチSW227の端子aがPMOSトランジスタPT222のゲートに接続され、端子bが電源電圧VDDの供給源に接続されている。
NMOSトランジスタNT222のゲートと接地電位GNDとの間にスイッチSW228が接続されている。スイッチSW228の端子aが接地電位GNDに接続され、端子bがNMOSトランジスタNT222のゲートに接続されている。
第1のOAMP220において、SW221、SW222、SW227、SW228は前述した共通の極性切換え制御信号STRでオン、オフが制御される。
また、スイッチSW223、SW224、SW225、SW226は共通の極性切換え制御信号CRSでオン、オフが制御される。
スイッチSW221、SW222、SW227、SW228とスイッチSW223、SW224、SW225、SW226は相補的にオン、オフされる。
図示しない制御系により、極性切換え制御信号STRがハイレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはローレベルに制御され、極性切換え制御信号STRがローレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはハイレベルに制御される。
たとえば、スイッチSW221、SW222、SW227、SW228は極性切換え制御信号STRがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
スイッチSW223、SW224、SW225、SW226は極性切換え制御信号CRSがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
図7の例では、極性切換え制御信号STRがハイレベルで供給され、極性切換え制御信号CRSがローレベルで供給されている例を示している。
スイッチSW221、SW222、SW227、SW228がオン状態に保持され、スイッチSW223、SW224、SW225、SW226がオフ状態に保持される。
この例の場合、第1の出力増幅器221において、スイッチSW221、SW222を通して、正極性側OTA210の出力信号がPMOSトランジスタPT221、NMOSトランジスタNT221のゲートに入力され、増幅されて出力される。
第2の出力増幅器222においては、PMOSトランジスタPT222のゲートが電源電圧VDDに保持され、NMOSトランジスタNT222のゲートが接地レベルに保持される。その結果、PMOSトランジスタPT222およびNMOSトランジスタNT222は確実にオフ状態に保持され、貫通電流が抑止される。
このような構成を有する出力バッファとしての第1のOAMP220は、AB級プシュプル動作をする。
第2のOAMP240は、PMOSトランジスタPT241,PT242、NMOSトランジスタNT241、NT242、電流源I241,I242、転送ゲートTMG241、TMG242、およびスイッチSW241〜SW248を有する。
第2のOAMP240において、電流源I241およびI242は、第3の出力増幅器241と第4の出力増幅器242により共用されている。
第4の出力増幅器242は、PMOSトランジスタPT241、NMOSトランジスタNT241、転送ゲートTMG241、およびスイッチSW241〜SW244を含んで構成されている。
なお、スイッチSW241〜SW244は、必ずしも設ける必要はない。
PMOSトランジスタPT241のソースが電源電圧VDDの供給源に接続され、ドレインがNMOSトランジスタNT241のドレインに接続され、その接続点によりノードND241が形成されている。NMOSトランジスタNT241のソースが中間基準電圧VSS2の供給源に接続されている。ノードND241は第2のOAMP240の出力端子TO221に接続されている。
電流源I241は電源電圧VDDの供給源に接続されている。
また、この電流源I241とPMOSトランジスタPT241のゲートと転送ゲートTMG241の一方の入出力端子T241が接続されて第2のOAMP240の第4の入力端子TI242が形成されている。
電流源I242は接地電位GNDに接続されている。
また、この電流源I242とNMOSトランジスタNT241のゲートと転送ゲートTMG241の他方の入出力端子T242が接続されて第2のOAMP240の第3の入力端子TI241が形成されている。
また、転送ゲートTMG241を構成するPMOSトランジスタPT243のゲートには第1のバイアス信号BIASU1が供給され、NMOSトランジスタNT243のゲートには第2のバイアス信号BIASU2が供給される。
第1のバイアス信号BIASU1と第2のバイアス信号BIASU2は出力段の第2のOAMP240の第4の出力増幅器242に流れるDC電流を設定する電圧として印加される。
本実施形態においては、第2のOAMP240の第4の入力端子TI242とPMOSトランジスタPT241のゲートとの間にスイッチSW241が接続されている。スイッチSW241の端子aが第4の入力端子TI242に接続され、端子bがPMOSトランジスタPT241のゲートに接続されている。
転送ゲートTMG241の他方の入出力端子T242とNMOSトランジスタNT241のゲートとの間にスイッチSW242が接続されている。スイッチSW242の端子aが入出力端子T242に接続され、端子bがNMOSトランジスタNT241のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT241のゲートと電源電圧VDDの供給源との間にスイッチSW243が接続されている。スイッチSW243の端子aがPMOSトランジスタPT241のゲートに接続され、端子bが電源電圧VDDの供給源に接続されている。
NMOSトランジスタNT241のゲート接地電位とGNDとの間にスイッチSW244が接続されている。スイッチSW244の端子aが接地電位GNDに接続され、端子bがNMOSトランジスタNT241のゲートに接続されている。
第3の出力増幅器241は、PMOSトランジスタPT242、NMOSトランジスタNT242、転送ゲートTMG242、およびスイッチSW245〜SW248を含んで構成されている。
なお、スイッチSW245〜SW248は、必ずしも設ける必要はない。
PMOSトランジスタPT242のソースが中間電源電圧VDD2の供給源に接続され、ドレインがNMOSトランジスタNT242のドレインに接続され、その接続点によりノードND242が形成されている。NMOSトランジスタNT242のソースが基準電圧の供給源である接地電位GNDに接続されている。ノードND242は第2のOAMP240の出力端子TO241に接続されている。
第2のOAMP240の第3の入力端子TI241に、電流源I241とNMOSトランジスタNT241のゲートと転送ゲートTMG242の一方の入出力端子T244が接続されている。
第2のOAMP240の第4の入力端子TI242に、電流源I241とPMOSトランジスタPT242のゲートと転送ゲートTMG242の一方の入出力端子T243が接続されている。
また、転送ゲートTMG242を構成するPMOSトランジスタPT244のゲートには第3のバイアス信号BIASL1が供給され、NMOSトランジスタNT243のゲートには第4のバイアス信号BIASL2が供給される。
第3のバイアス信号BIASL1と第4のバイアス信号BIASL2は出力段の第2のOAMP240の第3の出力増幅器241に流れるDC電流を設定する電圧として印加される。
本実施形態においては、第2のOAMP240の第3の入力端子TI241とPMOSトランジスタPT242のゲートとの間にスイッチSW245が接続されている。スイッチSW245の端子aが第3の入力端子TI241に接続され、端子bがPMOSトランジスタPT242のゲートに接続されている。
転送ゲートTMG242の他方の入出力端子T244とNMOSトランジスタNT242のゲートとの間にスイッチSW246が接続されている。スイッチSW246の端子aが入出力端子T244に接続され、端子bがNMOSトランジスタNT242のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタPT242のゲートと電源電圧VDDの供給源との間にスイッチSW247が接続されている。スイッチSW247の端子aがPMOSトランジスタPT242のゲートに接続され、端子bが電源電圧VDDの供給源に接続されている。
NMOSトランジスタNT242のゲートと接地電位GNDとの間にスイッチSW248が接続されている。スイッチSW248の端子aが接地電位GNDに接続され、端子bがNMOSトランジスタNT242のゲートに接続されている。
第2のOAMP240において、SW243、SW244、SW245、SW246は前述した共通の極性切換え制御信号STRでオン、オフが制御される。
また、スイッチSW241、SW242、SW247、SW248は共通の極性切換え制御信号CRSでオン、オフが制御される。
スイッチSW243、SW244、SW245、SW246とスイッチSW241、SW242、SW247、SW248は相補的にオン、オフされる。
図示しない制御系により、極性切換え制御信号STRがハイレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはローレベルに制御され、極性切換え制御信号STRがローレベルのとき、極性切換え制御信号CRSはハイレベルに制御される。
たとえば、スイッチSW243、SW244、SW245、SW246は極性切換え制御信号STRがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
スイッチSW241、SW242、SW247、SW248は極性切換え制御信号CRSがハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
図7の例では、極性切換え制御信号STRがハイレベルで供給され、極性切換え制御信号CTRがローレベルで供給されている例を示している。
スイッチSW243、SW244、SW245、SW246がオン状態に保持され、スイッチSW241、SW242、SW247、SW248がオフ状態に保持される。
この例の場合、第4の出力増幅器242において、スイッチSW245、SW246を通して、負極性側OTA230の出力信号がPMOSトランジスタPT242、NMOSトランジスタNT242のゲートに入力され、増幅されて出力される。
第3の出力増幅器241においては、PMOSトランジスタPT241のゲートが電源電圧VDDに保持され、NMOSトランジスタNT241のゲートが接地レベルに保持される。その結果、PMOSトランジスタPT241およびNMOSトランジスタNT241は確実にオフ状態に保持され、貫通電流が抑止される。
以上のように、図8の例では、正極性側OTA210はNチャネルの差動入力、負極性側OTA230はPチャネルの差動入力で構成される。
出力段バッファである第1のOAMP220および第2のOAMP240は、AB級プッシュプル動作をしており、正極性側OTA210と負極性側OTA240の出力は動作点が異なる。
このため、出力段の第1のOAMP220および第2のOAMP240の入力は2入力となり別ノードへ接続している。
ここで、本実施形態に係る信号線駆動回路120におけるバッファアンプ部200(124)の動作について、図8、図9、および図10に関連付けて説明する。
なお、図10(A)〜(D)は、本実施形態に係る出力バッファ部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
図10(A)は極性切換え制御信号STRを、図10(B)は極性切換え制御信号CRSを、図10(C)はDAC1の出力レベルを、図10(D)はDAC2の出力レベルを、それぞれ示している。
図10(E)はチャネルCH1出力を、図10(F)はチャネルCH2出力を、それぞれ示している。
本バッファアンプ部200は、図3に示す出力セレクタ方式と異なり、出力段のOAMP220,240の入力の前段にSW251〜SW254が接続されている。そして、スイッチSW251〜SW254により相補的にCH1用とCH2用の出力段の第1のOAMP220および第2のOAMP240への信号を切り替える。
また、帰還経路もそれにあわせて、相補的にSW255〜SW258で、正極性側OTA210と負極性側OTA230への入力を切り替える。
このような構成において、たとえば極性切換え制御信号STRがハイレベル、極性切換え制御信号CRSがローレベルで供給される第1のモード時には、以下にように動作する。
スイッチ群250における第1のスイッチ群SW251,SW253,SW255,SW257がオン状態となり、第2のスイッチ群のスイッチSW252,SW254,SW256,SW258がオフ状態に保持される。
これにより、正極性側OTA210による正極性の信号電圧が第1の入力端子TI221を介して第1のOAMP220の第1の出力増幅器221に供給される。
負極性側OTA230による負極性の信号電圧が第3の入力端子TI241を介して第2のOAMP240の第3の出力増幅器241に供給される。
第1のOAMP220の第1の出力増幅器221においては、電源電圧VDDおよび中間基準電圧VSS2を動作電圧として正極性の信号電圧が増幅される。このときの信号振幅は略VDD/2である。増幅された信号電圧は出力端子TO221、TO1を介して第1の信号線112mに出力される。
第2のOAMP240の第3の出力増幅器241においては、中間電源電圧VDD2および基準電圧VSS(GND)を動作電圧として負極性の信号電圧が増幅される。このときの信号振幅は略VDD/2である。増幅された信号電圧は出力端子TO241、TO2を介して第1の信号線112m+1に出力される。
一方、極性切換え制御信号CRSがハイレベル、極性切換え制御信号STRがローレベルで供給される第2のモード時には、以下のように動作する。
スイッチ群250における第2のスイッチ群SW252,SW254,SW256,SW258がオン状態となり、第1のスイッチ群のスイッチSW251,SW253,SW255,SW257がオフ状態に保持される。
これにより、正極性側OTA210による正極性の信号電圧が第4の入力端子TI242介して第2のOAMP240の第4の出力増幅器242に供給される。
負極性側OTA230による負極性の信号電圧が第2の入力端子TI222を介して第1のOAMP220の第2の出力増幅器222に供給される。
第1のOAMP220の第2の出力増幅器222においては、中間電源電圧VDD2および基準電圧VSS(GND)を動作電圧として負極性の信号電圧が増幅される。このときの信号振幅は略VDD/2である。増幅された信号電圧は出力端子TO221、TO1を介して第1の信号線112mに出力される。
第2のOAMP240の第4の出力増幅器242においては、電源電圧VDDおよび中間基準電圧VSS2を動作電圧として負極性の信号電圧が増幅される。このときの信号振幅は略VDD/2である。増幅された信号電圧は出力端子TO241、TO2を介して第1の信号線112m+1に出力される。
以上説明したように、本実施形態においては、従来の出力セレクタ方式と異なり、出力段の第1および第2のOAMP220,240の電源電圧がVDD,VSS2(≒VDD/2)のものと、VDD2(≒VDD/2),VSSの2種類を用いている。
出力段の前にスイッチが接続されて、相補的にCH1用とCH2用の出力段のOAMP220,240への信号を切り替えるように構成されている。また、帰還経路もそれにあわせて、スイッチで相補的に正極性側OTAと負極性側OTAへの入力を切り替えるように構成されている。
このように、本実施形態においては、出力電圧に合わせて電源電圧の異なる回路を用いるため、低消費電力化が可能であり、特性改善を図ることが可能である。
以下に、消費電力低減のメカニズムについて説明する。
図11は、本実施形態に係る信号線駆動回路の消費電力低減のメカニズムについて説明するための図である。
なお、ここでは、第1のOAMPおよび第2のOAMPを出力段として説明する。
1周期Tの間に出力段のトランジスタで消費する電力は以下の式で定義される。
Figure 2011008028
ここで、Vdsはトランジスタのソース電圧と出力電圧の差を示し、Idsは出力トランジスタのドレイン電流であり出力電流を示している。
以下の(2)、(3)式に出力電流の式を示す。
Figure 2011008028
ここで、SRはアンプのスルーレート、Rはパネル負荷まで含めた出力負荷抵抗値の合計、R1はOPAMP出力抵抗値、Cは出力負荷容量をそれぞれ示している。
式に示されるように、Ioutは電源電圧に依存せず出力信号振幅と外部負荷、OPAMP内部スルーレートSRで決まる関数である。
V0はスルーレート動作後の初期出力電圧を示している。
t1はスルーレート動作を行う期間を0[s]〜t1[s]であるとしている。
図11の電流波形で示すように、出力電流の電力への影響は(2)式が支配的である。
以下にスルーレート応答期間での出力トランジスタのVdsの式(4)と負荷容量Cの
RC時定数で応答する期間でのVdsの式(5)を示す。
ここでVtargetは最終到達電位、R1はチップ内の出力経路の抵抗値を示し、Vsは出力トランジスタのソース電圧を示している。
Figure 2011008028
以下にVs=VDDの場合の(4)、(5)式におけるVdsの式を比較する。
Figure 2011008028
Vs=VDD/2の場合の(3)、(4)式におけるVdsの式を比較する。
Figure 2011008028
このようにIoutは電源電圧に依存しないが、VdsはVDD/2だけ低減される。
到達電位とスルーレート動作後の初期出力電圧V0は電源電圧に依存しない。
出力電流は電源電圧に依存しないため図11中の斜線領域AについてVds削減効果がある。
特に極性反転を行わず大振幅でデータ切換えを実施する場合、電力削減効果は大きくなる。
また、本実施形態の方式では出力にスイッチが不要であるため出力経路のインピータンスの低減が可能である。
これにより負荷の充放電電流がスイッチのオン抵抗を経由せずに負荷へ供給されて、出力電流Ioutとスイッチのオン抵抗で決まる出力スイッチでの消費電力をゼロにすることが可能である。
<3.変形例>
既存の回路構成の場合レールトゥレール方式を用いることはできなかった。
これに対して、本実施形態の方式では、いわゆるレールトゥレール方式の入力にすることが可能である。
図12にレールトゥレール方式の回路図を示す。
従来の方式では極性反転時に出力経路にラッシュ電流が流れることでEMI特性が劣化する懸念があった。
図13は、ラッシュ電流発生原理を示す図である。
仮にあるチャンネルで負極性側のOTAが出力していた状態から正側へ切り替った場合、出力端の電圧がVLからVHへ急峻に変動する。
この瞬間に従来の方式では位相補償容量や出力トランジスタのゲートドレイン間の寄生容量を介して出力段ゲート電圧が変動する。このとき、正極性側OTAの出力に瞬間的に動作レンジより低い電圧が印加されるので通常動作範囲になるまで入力電圧との差が大きいため大電流が出力に流れる。
従来方式では、対策として各チャンネルの極性反転のタイミングをずらすなどの対策を実施していたが、根本的な解決策は実施できなかった。
一方、本実施形態に係る方式では出力経路を切り替えないので既存方式のようなラッシュ電流は流れにくく出力段ゲートをオフして切り替えることで対策が可能である。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
出力電圧に合わせて電源電圧の異なる回路を用いるため、低消費電力化が可能(特性改善)である。
消費電力が低減されるため、多チャネル化が可能である。
単位面積当たりの消費電力が減るため、ICの放熱対策が不要となり、ひいてはコスト削減を図ることが可能となる。
出力経路にスイッチがないため、面積が削減できる。その結果、レイアウト面積の削減を図ることができる。
出力経路のスイッチがないため、セトリングが改善する。その結果、特性を改善することができる。
出力経路にスイッチをいれることなく、AMP内部へ切り替えスイッチをいれるためスイッチサイズの削減ができる。この場合も、レイアウト面積の削減を図ることができる。
出力経路にスイッチがないため、ラッシュ電流が発生せず、EMI特性を改善することができる。
図14(A),(B)は、出力セレクタ方式と本実施形態に係る出力バッファ部とのレイアウトを比較して示す図である。
図14に示すように、スイッチ(SW)サイズは、スイッチが出力経路に接続されないためON抵抗を小さくする必要がなく、サイズを削減できる。
また、出力段の第1および第2のOAMP220,230のサイズも、シリーズに接続されるスイッチ(SW)がないため、素子サイズが削減可能となる。
なお、上記実施形態では、アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明したが、これに限定されるものではない。たとえば本発明は、エレクトロルミネッセンス(EL)素子を各画素の電気光学素子として用いたEL表示装置などの他のアクティブマトリクス型表示装置にも同様に適用可能である。
<4.電子機器の構成例>
またさらに、上記実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置に代表されるアクティブマトリクス型表示装置は、様々な電子機器に適用可能である。
すなわち、アクティブマトリクス型表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
なお、電子機器としては、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラなどが例示される。
以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
図15は、本実施形態が適用されるテレビジョンを示す斜視図である。
本適用例に係るテレビジョン300は、フロントパネル320やフィルターガラス330等から構成される映像表示画面部310を含み、その映像表示画面部310として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図16は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、図16(A)は表側から見た斜視図、図16(B)は裏側から見た斜視図である。
本適用例に係るデジタルカメラ300Aは、フラッシュ用の発光部311、表示部312、メニュースイッチ313、シャッターボタン314等を含み、その表示部312として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図17は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータ300Bは、本体321に、文字等を入力するとき操作されるキーボード322、画像を表示する表示部323等を含み、その表示部323として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図18は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
本適用例に係るビデオカメラ300Cは、本体部331、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ332、撮影時のスタート/ストップスイッチ333、表示部334等を含み、その表示部334として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
図19は、本実施形態が適用される携帯端末装置、たとえば携帯電話機を示す図である。図19(A)は開いた状態での正面図、図19(B)はその側面図、図19(C)は閉じた状態での正面図、図19(D)は左側面図、図19(E)は右側面図、図19(F)は上面図、図19(G)は下面図である。
本適用例に係る携帯電話機300Dは、上側筐体341、下側筐体342、連結部(ここではヒンジ部)343、ディスプレイ344、サブディスプレイ345、ピクチャーライト346、カメラ347等を含む。
そのディスプレイ344やサブディスプレイ345として本実施形態に係る表示装置を用いることにより作製される。
100・・・液晶表示装置、110・・・有効表示部、120・・・信号線駆動回路(水平駆動回路、ソースドライバ:HDRV)、121・・・シフトレジスタ、122・・・データラッチ部、123・・・DAC(デジタル・アナログコンバータ)、124・・・出力バッファ部、130・・・ゲート線駆動回路(垂直駆動回路、ゲートドライバ:VDRV)、140・・・データ処理回路(DATAPRC)、200・・・バッファアンプ部、210・・・正極性側演算増幅器(OTA)、220・・・第1の共通出力増幅器(OAMP)、221・・・第1の出力増幅器、222・・・第2の出力増幅器、240・・・負極性側OTA、240・・・第2のOAMP、241・・・第3の出力増幅器、242・・・第4の出力増幅器、250・・・スイッチ群、SW251〜SW258・・・スイッチ。

Claims (11)

  1. 信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、
    上記出力バッファ部は、
    入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、
    入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、
    上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、
    上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、
    上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、
    上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する
    信号線駆動回路。
  2. 上記スイッチ群は、
    第1のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧を上記第1の出力部に入力し、当該第1の出力部の出力を上記正極性側演算増幅器に帰還させ、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧を上記第2の出力部に入力し、当該第2の出力部の出力を上記負極性側演算増幅器に帰還させ、
    第2のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧を上記第2の出力部に入力し、当該第2の出力部の出力を上記正極性側演算増幅器に帰還させ、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧を上記第1の出力部に入力し、当該第1の出力部の出力を上記負極性側演算増幅器に帰還させる
    請求項1記載の信号線駆動回路。
  3. 上記第1の出力部は、
    電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を増幅して上記第1の信号線に出力する第1の出力増幅器と、
    上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記負極性側演算増幅器による負極性の信号電圧を増幅して上記第1の信号線に出力する第2の出力増幅器と、を含み、
    上記第2の出力部は、
    上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記負極性側演算増幅器による負極性の信号電圧を増幅して上記第2の信号線に出力する第3の出力増幅器と、
    電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を増幅して上記第2の信号線に出力する第2の出力増幅器と、を含む
    請求項2記載の信号線駆動回路。
  4. 上記第1の出力部は、
    第1の入力端子および第2の入力端子を有し、
    上記第2の出力部は、
    第3の入力端子および第4の入力端子を有し、
    上記第1のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧が、上記第1の入力端子を介して上記第1の出力部の上記第1の出力増幅器に入力され、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧が、上記第3の入力を介して上記第2の出力部の上記第3の出力増幅器に入力され、
    上記第2のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧が、上記第4の入力端子を介して上記第2の出力部の上記第4の出力増幅器に入力され、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧が、上記第2の入力端子を介して上記第1の出力部の上記第2の出力増幅器に入力される
    請求項3記載の信号線駆動回路。
  5. 上記中間基準電圧と上記中間電源電圧は、略等しい電圧である
    請求項1から4のいずれか一に記載の信号線駆動回路。
  6. 極性反転駆動される表示セルがマトリクス状に配置される表示部と、
    上記極性反転に対応して上記表示セルに接続される信号線に正極性の信号電圧または負極性の信号電圧を供給する信号線駆動回路と、を有し、
    上記信号線駆動回路は、
    信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、
    上記出力バッファ部は、
    入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、
    入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、
    上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、
    上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、
    上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、
    上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する
    表示装置。
  7. 上記スイッチ群は、
    第1のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧を上記第1の出力部に入力し、当該第1の出力部の出力を上記正極性側演算増幅器に帰還させ、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧を上記第2の出力部に入力し、当該第2の出力部の出力を上記負極性側演算増幅器に帰還させ、
    第2のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧を上記第2の出力部に入力し、当該第2の出力部の出力を上記正極性側演算増幅器に帰還させ、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧を上記第1の出力部に入力し、当該第1の出力部の出力を上記負極性側演算増幅器に帰還させる
    請求項6記載の表示装置。
  8. 上記第1の出力部は、
    電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を増幅して上記第1の信号線に出力する第1の出力増幅器と、
    上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記負極性側演算増幅器による負極性の信号電圧を増幅して上記第1の信号線に出力する第2の出力増幅器と、を含み、
    上記第2の出力部は、
    上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記負極性側演算増幅器による負極性の信号電圧を増幅して上記第2の信号線に出力する第3の出力増幅器と、
    電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で動作し、スイッチ群を介した上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を増幅して上記第2の信号線に出力する第2の出力増幅器と、を含む
    請求項7記載の表示装置。
  9. 上記第1の出力部は、
    第1の入力端子および第2の入力端子を有し、
    上記第2の出力部は、
    第3の入力端子および第4の入力端子を有し、
    上記第1のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧が、上記第1の入力端子を介して上記第1の出力部の上記第1の出力増幅器に入力され、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧が、上記第3の入力を介して上記第2の出力部の上記第3の出力増幅器に入力され、
    上記第2のモード時は、
    上記正極性側演算増幅器で生成された正極性の信号電圧が、上記第4の入力端子を介して上記第2の出力部の上記第4の出力増幅器に入力され、
    上記負極性側演算増幅器で生成された負極性の信号電圧が、上記第2の入力端子を介して上記第1の出力部の上記第2の出力増幅器に入力される
    請求項8記載の表示装置。
  10. 上記中間基準電圧と上記中間電源電圧は、略等しい電圧である
    請求項6から9のいずれか一に記載の表示装置。
  11. 表示装置を有し、
    上記表示装置は、
    極性反転駆動される表示セルがマトリクス状に配置される表示部と、
    上記極性反転に対応して上記表示セルに接続される信号線に正極性の信号電圧または負極性の信号電圧を供給する信号線駆動回路と、を有し、
    上記信号線駆動回路は、
    信号線を駆動する入力データを増幅し、正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を生成し、対をなす第1信号線および第2の信号線に正極性の信号電圧および負極性の信号電圧を選択的に供給する出力バッファ部を有し、
    上記出力バッファ部は、
    入力データを増幅し、正極性の信号電圧を生成する正極性側演算増幅器と、
    入力データを増幅し、負極性の信号電圧を生成する負極性側演算増幅器と、
    上記第1の信号線に正極性または負極性の信号電圧を供給する第1の出力部と、
    上記第2の信号線に負極性または正極性の信号電圧を供給する第2の出力部と、
    上記正極性側演算増幅器の出力および上記負極性側演算増幅器の出力の各々と、上記第1の出力部の入力および上記第2の出力部の入力の各々との間、並びに、上記正極性側演算増幅器および上記負極性側演算増幅器の帰還入力段に配置されたスイッチ群と、を含み、
    上記第1の出力部および上記第2の出力部は、それぞれ
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記正極性側演算増幅器による正極性の信号電圧を、電源電圧と、当該電源電圧と基準電圧との間の中間基準電圧との電圧範囲で処理して出力し、
    上記スイッチ群により選択的に供給される上記負極性側演算増幅器による負正極性の信号電圧を、上記電源電圧と基準電圧との間の中間電源電圧と、基準電圧との電圧範囲で処理して出力する
    電子機器。
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