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JP6688625B2 - 半導体装置、および表示装置 - Google Patents

半導体装置、および表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、スイッチング電源部を備える半導体装置に関する。
従来から、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置が様々に開発されている。このような表示装置には、車両に搭載される車載用のものも開発されている。
昨今では、従来のナビゲーション装置に加えて、全面的に液晶表示を行うインパネ（instrument panel：ダッシュボードに組み付けられる計器盤）、および車両後方の画像を表示するバックモニタなどのアプリケーションに、車載用の表示装置の用途は広がっている。従って、ドライバが車両を運転する上での表示動作に関する情報が重要性を増している。
特に、自動車の電気／電子に関する機能安全についての国際規格であるＩＳＯ２６２６２なども策定されており、表示動作の異常を検知する機能が重要となっている。
従来、表示動作の異常を検知する際は、表示パネル（例えばＬＣＤパネル）を駆動させるためのアナログ電源回路へ送信されるイネーブル信号を監視し、アナログ電源回路がイネーブル状態になっていることを確認するのみであった。
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、例えば特許文献１を挙げることができる。
特開２００９−２６５２１６号公報
しかしながら、アナログ電源回路へのイネーブル信号を監視する方法では、表示パネルを駆動するドライバ（負荷）にアナログ電源回路から電源を供給するに当たり、ドライバの異常、または表示パネル側の回路異常などが発生したことにより表示動作に異常が生じた場合に、アナログ電源回路自体はイネーブル状態であるので、異常を検知することはできないという問題がある。
上記状況に鑑み、本発明は、電源回路が負荷に電源を供給する際に、負荷側の異常を原因とする異常の発生を検知することができる半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の半導体装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されるインダクタと、出力電圧の帰還に基づいてデューティの制御されたＰＷＭ（pulse width modulation）駆動信号を生成するＰＷＭ駆動信号生成部と、を有し、前記ＰＷＭ駆動信号に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング駆動して入力電圧から前記出力電圧を生成して負荷に供給するスイッチング電源部であって、前記インダクタに電流が連続的に流れる電流連続モードおよび前記インダクタに電流が断続的に流れる電流不連続モードで動作するスイッチング電源部と、
前記ＰＷＭ駆動信号に基づいてデューティを算出するデューティ算出部と、算出された前記デューティと所定の閾値を比較して前記デューティが前記閾値を下回る場合に異常を示す検知信号を出力する比較部と、を有する異常検知部と、を備える構成としている（第１の構成）。
また、上記第１の構成において、前記異常検知部は、前記ＰＷＭ駆動信号と内部クロックに基づき前記ＰＷＭ駆動信号のＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルの幅に対応する第１カウント値をカウントする第１カウンタと、
前記ＰＷＭ駆動信号と内部クロックに基づき前記ＰＷＭ駆動信号の周期に対応する第２カウント値をカウントする第２カウンタと、をさらに有し、
前記デューティ算出部は、前記第１カウント値と前記第２カウント値に基づいて前記デューティを算出することとしてもよい（第２の構成）。
また、上記第１または第２の構成において、前記スイッチング電源部と同様の構成を有する第２スイッチング電源部をさらに備え、
前記異常検知部は、前記第２スイッチング電源部の前記ＰＷＭ駆動信号に基づいてデューティを算出する第２デューティ算出部と、算出された前記デューティと所定の第２閾値を比較して前記デューティが前記第２閾値を下回る場合に異常を示す第２検知信号を出力する第２比較部と、をさらに有することとしてもよい（第３の構成）。
また、上記第３の構成において、前記異常検知部は、前記検知信号と前記第２検知信号のうち少なくともいずれかが異常を示す場合に、異常を示す第３検知信号を出力する判定結果出力部をさらに有することとしてもよい（第４の構成）。
また、上記第４の構成において、前記判定結果出力部は、前記第３検出信号をホストコントローラに出力することとしてもよい（第５の構成）。
また、上記第３〜第５のいずれかの構成において、前記スイッチング電源部は、入力電圧を昇圧して正電源電圧を出力電圧として生成する昇圧コンバータであり、前記第２スイッチング電源部は、入力電圧の極性を反転させて負電源電圧を出力電圧として生成する反転コンバータであることとしてもよい（第６の構成）。
また、上記第１〜第６のいずれかの構成において、前記比較部は、算出された前記デューティと前記閾値よりも高い第３閾値を比較して前記デューティが前記第３閾値を上回る場合にも異常を示す前記検知信号を出力することを特徴とすることとしてもよい（第７の構成）。
また、上記第１〜第７のいずれかの構成において、前記比較部は、前記デューティが前記閾値を下回る回数が所定回数を下回る場合は、正常を示す前記検知信号を出力することとしてもよい（第８の構成）。
また、上記第１〜第８のいずれかの構成において、前記ＰＷＭ駆動信号は、電界効果トランジスタである前記スイッチング素子のゲートに印加されるゲート信号であることとしてもよい（第９の構成）。
また、上記第１〜第９のいずれかの構成において、表示パネルを駆動するソースドライバをさらに備え、前記ソースドライバは前記負荷に含まれることとしてもよい（第１０の構成）。
また、本発明の別態様に係る表示装置は、上記第１０の構成の半導体装置と、前記半導体装置により駆動される表示パネルと、を備えることとしている（第１１の構成）。
また、上記第１０の構成の半導体装置、または上記第１１の構成の表示装置は、車載用であることが好適である。
本発明によると、電源回路が負荷に電源を供給する際に、負荷側の異常を原因とする異常の発生を検知することができる。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路構成図である。 電流連続モードにおける昇圧コンバータの動作例を示すタイミングチャートである。 電流非連続モードにおける昇圧コンバータの動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る異常検知部の構成を示すブロック図である。 異常検知部に含まれる比較部の処理を示すフローチャートである。 異常検知部によるカウント処理の一例を示すタイミングチャートである。 異常検知部によるカウント処理の一例を示すタイミングチャートである。 車載ディスプレイの一例を示す外観図である。
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
＜液晶表示装置＞
図１は、液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。本構成例の液晶表示装置１は、ＬＣＤドライバ２０とＬＣＤパネル３５を有する。ＬＣＤドライバ２０は、ホストコントローラ１０（マイコン等）から入力される映像信号、および各種コマンドに基づいてＬＣＤパネル３５の駆動制御を行う。ＬＣＤパネル３５は、液晶素子を画素として用いた映像出力手段であり、ＬＣＤドライバ２０の負荷として駆動される。
＜ＬＣＤドライバ＞
引き続き、図１を参照しつつＬＣＤドライバ２０について詳述する。ＬＣＤドライバ２０は、インタフェース２１、コマンドレジスタ２２、タイミングコントローラ２３、データラッチ部２４、ソースＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）２５、ソースドライバ２６、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７、チャージポンプ２８、ゲートドライバ２９、レギュレータ３０、コモン電圧生成部３１、ガンマ電圧生成部３２、および異常検知部３３の各要素を含み、これらの各要素を一つのチップに集積化した半導体装置（ＩＣ）である。
インタフェース２１は、ホストコントローラ１０との間でデータのやり取りを行うものであり、映像データ、各種コマンド等をホストコントローラ１０から受け取る。
コマンドレジスタ２２には、ホストコントローラ１０からインタフェース２１を介して送られた各種コマンドが格納される。タイミングコントローラ２３は、コマンドレジスタ２２に格納されたコマンドに基づいてＬＣＤドライバ２０の各種タイミング制御を行う。例えば、タイミングコントローラ２３は、ゲートドライバ２９の垂直同期制御、およびソースドライバ２６の水平同期制御などを行う。
チャージポンプ２８は、電荷を遷移させ、入力電圧とコンデンサに充電された電圧を重畳させることで出力電圧を得る方式により、正電源電圧ＶＧＨおよび負電源電圧ＶＧＬを生成する電源回路である。
ゲートドライバ２０は、正電源電圧ＶＧＨと負電源電圧ＶＧＬの供給を受けて動作し、タイミングコントローラ２３から入力される垂直同期信号に基づいて、ＬＣＤパネル３５のゲート信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）を生成する。ゲート信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｙ）は、ＬＣＤパネル３５がアクティブマトリクス型である場合には、ＬＣＤパネル３５の液晶素子にそれぞれ接続されたアクティブ素子のゲート端子に供給される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、入力電圧を昇圧して正電源電圧ＶＳＰ（例えば＋６Ｖ）を生成する昇圧コンバータと、入力電圧の極性を反転させて負電源電圧ＶＳＮ（例えば−６Ｖ）を生成する反転コンバータとを含むスイッチング電源回路である。正電源電圧ＶＳＰおよび負電源電圧ＶＳＮは、ソースＤＡＣ２５、ソースドライバ２６、レギュレータ３０、コモン電圧生成部３１、およびガンマ電圧生成部３２に供給される。
ソースＤＡＣ２５は、ホストコントローラ１０からインタフェース２１およびデータラッチ部２４を介して入力される映像データに基づきＤ／Ａ変換を行い、アナログ映像信号を生成してソースドライバ２６へ出力する。ソースドライバ２６は、正電源電圧ＶＳＰと負電源電圧ＶＳＮの供給を受けて動作し、入力されるアナログ映像信号をソース信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｘ）に変換する。ソース信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｘ）は、ＬＣＤパネル３５がアクティブマトリクス型である場合には、ＬＣＤパネル３５の液晶素子にそれぞれ接続されたアクティブ素子のソース端子に供給される。
コモン電圧生成部３１は、コモン電圧ＶＣを生成し、ＬＣＤパネル３５を構成する全ての画素に共通のコモン電極に供給する。
ガンマ電圧生成部３２は、インタフェース２１により受信された映像データの輝度値を補正するための階調電圧を生成する。ソースＤＡＣ２５は、階調電圧により補正された映像データをＤ／Ａ変換する。
異常検知部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作を監視することでＬＣＤパネル３５における表示動作の異常を検知する回路であり、詳細については後述する。
＜ＤＣ／ＤＣコンバータ＞
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の具体的な構成を示す回路構成図である。図２に示すＤＣ／ＤＣコンバータ２７は、スイッチングドライブ部２７１と、第１出力段２７２と、第２出力段２７３と、を有する。スイッチングドライブ部２７１は、外部端子Ｔ１〜Ｔ４を有する。
第１出力段２７２は、コイルＬ１（インダクタ）、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であるスイッチング素子Ｑ１、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、およびコンデンサＣ１から構成される。コイルＬ１の一端には入力電圧Ｖｉｎ１が印加され、コイルＬ１の他端にはスイッチング素子Ｑ１のドレインとダイオードＤ１のアノードが接続される。スイッチング素子Ｑ１のソースは、抵抗Ｒ１を介して接地端に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１の一端に接続される。コンデンサＣ１の他端は、接地端に接続される。ダイオードＤ１のカソードとコンデンサＣ１との接続点に出力電圧としての正電源電圧ＶＳＰが生じる。
スイッチングドライブ部２７１は、オシレータ２７１１と、制御ロジック部２７１２と、エラーアンプＥｒ１と、抵抗Ｒ３、Ｒ４と、スロープ信号生成部Ｓ１と、コンパレータＣｐ１と、ドライバＤｒ１との各要素を含んでいる。これらの各要素と第１出力段２７２とから、入力電圧Ｖｉｎ１を昇圧して正電源電圧ＶＳＰを生成し出力する昇圧コンバータ２７Ａ（第１スイッチング電源部）が構成される。
オシレータ２７１１は、クロック信号ＣＫを生成し、クロック信号ＣＫをスロープ信号生成部Ｓ１および制御ロジック部２７１２に出力する。スロープ信号生成部Ｓ１は、クロック信号ＣＫに基づき三角波または鋸歯状波のスロープ信号ＳＬ１を生成して出力する。外部端子Ｔ２を介して印加される正電源電圧ＶＳＰを抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４によって分圧して生成される帰還電圧ＶＦ１は、エラーアンプＥｒ１の反転端子（−）に印加される。即ち、抵抗Ｒ３およびＲ４によって帰還電圧生成部が構成される。エラーアンプＥｒ１の非反転端子（＋）には、参照電圧Ｖｒｅｆ１が印加される。
エラーアンプＥｒ１は、帰還電圧ＶＦ１と参照電圧Ｖｒｅｆ１との差分を増幅して誤差信号ＳＥ１を出力する。コンパレータＣｐ１の非反転端子（＋）には、誤差信号ＳＥ１が印加され、反転端子（−）には、スロープ信号ＳＬ１が印加される。コンパレータＣｐ１は、誤差信号ＳＥ１とスロープ信号ＳＬ１とを比較し、比較信号ＳＣ１を出力する。
制御ロジック部２７１２は、クロック信号ＣＫおよび比較信号ＳＣ１に基づきパルス状のＰＷＭ（pulse width modulation）出力信号Ｓｐｗｍ１を生成してドライバＤｒ１に出力する。ドライバＤｒ１は、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ１に基づきゲート信号ＳＧ１を生成して外部端子Ｔ１を介してスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力する。スイッチング素子Ｑ１は、ゲート信号ＳＧ１によってスイッチング駆動される。
即ち、ゲート信号ＳＧ１をＰＷＭ駆動信号と捉えた場合、エラーアンプＥｒ１、コンパレータＣｐ１、スロープ信号生成部Ｓ１、オシレータ２７１１、制御ロジック部２７１２、およびドライバＤｒ１からＰＷＭ駆動信号生成部が構成される。なお、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ１をＰＷＭ駆動信号と捉えることもできる。
このような構成である昇圧コンバータ２７Ａの動作について、図３および図４を用いて説明する。昇圧コンバータ２７Ａは、コイルＬ１に常に電流が流れる電流連続モードと、コイルＬ１に断続的に電流が流れる電流不連続モードと、を有する。
図３は、電流連続モードにおける昇圧コンバータ２７Ａの動作を示すタイミングチャートである。ゲート信号ＳＧ１がＨｉｇｈレベルになると、スイッチング素子Ｑ１がオンとなり、コイルＬ１に流れるコイル電流ＩＬ１が増加し、コイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点の電圧ＬＸＰは、グランド電位となる。このとき、ダイオードＤ１はオフであり、コンデンサＣ１は放電を行い、正電源電圧ＶＳＰは減少する。
そして、ゲート信号ＳＧ１がＬｏｗレベルになると、スイッチング素子Ｑ１はオフとなり、ダイオードＤ１はオンとなる。これにより、コイル電流ＩＬ１は、ダイオードＤ１を介して負荷側へ流れ、電流値は減少する。このとき、コンデンサＣ１には、入力電圧Ｖｉｎ１にコイルＬ１に発生する電圧を加えた電圧が印加され充電される。これにより、正電源電圧ＶＳＰは上昇する。
電流連続モードにおいて、正電源電圧ＶＳＰに基づく帰還電圧ＶＦ１に応じてＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ（ひいてはゲート信号ＳＧ１）のデューティを制御することにより、正電源電圧ＶＳＰは電圧設定値Ｖｓ１で一定となるよう制御される。
図４は、電流不連続モードにおける昇圧コンバータ２７Ａの動作を示すタイミングチャートである。ゲート信号ＳＧ１がＨｉｇｈレベルになると、スイッチング素子Ｑ１がオンとなり、コイルＬ１に流れるコイル電流ＩＬ１が増加し、コイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点の電圧ＬＸＰは、グランド電位となる。このとき、ダイオードＤ１はオフであり、コンデンサＣ１は放電を行い、正電源電圧ＶＳＰは減少する。
そして、ゲート信号ＳＧ１がＬｏｗレベルになると、スイッチング素子Ｑ１はオフとなり、ダイオードＤ１はオンとなる。これにより、コイル電流ＩＬ１は、ダイオードＤ１を介して負荷側へ流れ、電流値は減少する。このとき、コンデンサＣ１には、入力電圧Ｖｉｎ１にコイルＬ１に発生する電圧を加えた電圧が印加され充電される。これにより、正電源電圧ＶＳＰは上昇する。電圧ＬＸＰは、正電源電圧ＶＳＰとなる。
ゲート信号ＳＧ１がＬｏｗレベルである間にコイル電流ＩＬ１が減少してゼロに達すると、ダイオードＤ１はオフとなり、電圧ＬＸＰは入力電圧Ｖｉｎ１となる。コンデンサＣ１からは放電が行われるので、正電源電圧ＶＳＰは減少する。
電流不連続モードにおいて、正電源電圧ＶＳＰに基づく帰還電圧ＶＦ１に応じてＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ（ひいてはゲート信号ＳＧ１）のデューティを制御することにより、正電源電圧ＶＳＰは電圧設定値Ｖｓ１で一定となるよう制御される。
電流連続モードにおいては、出力電圧である正電源電圧ＶＳＰは、デューティと入力電圧Ｖｉｎ１によってのみ決まる。しかしながら、電流不連続モードにおいては、電流連続モードと同じデューティであると、負荷へ供給するエネルギーが過剰となってしまう。即ち、電流不連続モードにおいて、電流連続モードと同じ出力電圧を得るためには、デューティを減少させる必要がある。電流不連続モードでは、負荷へ供給される電流が小さくなる程、同じ出力電圧を得るにはデューティは小さくなる。
ここで、図１で示したように、昇圧コンバータ２７Ａの負荷としては、ソースＤＡＣ２５、ソースドライバ２６、レギュレータ３０、コモン電圧生成部３１、およびガンマ電圧生成部３２が存在するが、ＬＣＤパネル３５の表示動作時は、これらの中でソースドライバ２６が最も消費電流が大きい。表示動作が正常であれば、負荷における消費電流が比較的大きくなるので、昇圧コンバータ２７Ａは電流連続モードで動作する。
しかしながら、ソースドライバ２６の異常、ＬＣＤパネル３５側の回路の異常、配線の異常、ＬＣＤドライバ２０の実装の異常などが生じて表示動作が異常となった場合、ソースドライバ２６における消費電流は明らかに小さくなる。これにより、昇圧コンバータ２７Ａは電流不連続モードとなり、電流連続モード時と同じ出力電圧を得るために帰還電圧ＶＦ１による帰還制御によって、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ１（ひいてはゲート信号ＳＧ１）のデューティは小さく制御される。従って、ゲート信号ＳＧ１（またはＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ１）のデューティを所定の閾値と比較することで、上記のような負荷側の異常を原因とする表示動作の異常を検知することができる。
また、スイッチングドライブ部２７１に含まれるオシレータ２７１１、スロープ信号生成部Ｓ２、エラーアンプＥｒ２、抵抗Ｒ５、Ｒ６、コンパレータＣｐ２、制御ロジック部２７１３、およびドライバＤｒ２の各要素と、第２出力段２７３とから、入力電圧Ｖｉｎ２の極性を反転して出力電圧である負電源電圧ＶＳＮを出力する反転コンバータ２７Ｂ（第２スイッチング電源部）が構成される。
抵抗Ｒ２の一端に入力電圧Ｖｉｎ２が印加され、他端がＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ２のソースに接続される。スイッチング素子Ｑ２のドレインは、コイルＬ２（インダクタ）の一端とダイオードＤ２のカソードに接続される。コイルＬ２の他端は、接地端に接続される。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ２の一端に接続される。コンデンサＣ２の他端は、接地端に接続される。ダイオードＤ２のアノードとコンデンサＣ２との接続点に出力電圧としての負電源電圧ＶＳＮが生じる。
オシレータ２７１１は、クロック信号ＣＫを生成し、クロック信号ＣＫをスロープ信号生成部Ｓ２および制御ロジック部２７１３に出力する。スロープ信号生成部Ｓ２は、クロック信号ＣＫに基づき三角波または鋸歯状波のスロープ信号ＳＬ２を生成して出力する。外部端子Ｔ４を介して印加される負電源電圧ＶＳＮと参照電圧Ｖｒｅｆ３間の電圧を抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６によって分圧して生成される帰還電圧ＶＦ２は、エラーアンプＥｒ２の反転端子（−）に印加される。即ち、抵抗Ｒ５およびＲ６によって帰還電圧生成部が構成される。エラーアンプＥｒ２の非反転端子（＋）には、参照電圧Ｖｒｅｆ２が印加される。
エラーアンプＥｒ２は、帰還電圧ＶＦ２と参照電圧Ｖｒｅｆ２との差分を増幅して誤差信号ＳＥ２を出力する。コンパレータＣｐ２の反転端子（−）には、誤差信号ＳＥ２が印加され、非反転端子（＋）には、スロープ信号ＳＬ２が印加される。コンパレータＣｐ２は、誤差信号ＳＥ２とスロープ信号ＳＬ２とを比較し、比較信号ＳＣ２を出力する。
制御ロジック部２７１３は、クロック信号ＣＫおよび比較信号ＳＣ２に基づきパルス状のＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２を生成してドライバＤｒ２に出力する。ドライバＤｒ２は、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２に基づきゲート信号ＳＧ２を生成して外部端子Ｔ３を介してスイッチング素子Ｑ２のゲートに出力する。スイッチング素子Ｑ２は、ゲート信号ＳＧ２によってスイッチング駆動される。
即ち、ゲート信号ＳＧ２をＰＷＭ駆動信号と捉えた場合、エラーアンプＥｒ２、コンパレータＣｐ２、スロープ信号生成部Ｓ２、オシレータ２７１１、制御ロジック部２７１３、およびドライバＤｒ２からＰＷＭ駆動信号生成部が構成される。なお、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２をＰＷＭ駆動信号と捉えることもできる。
このような構成である反転コンバータ２７Ｂの動作について説明すると、ゲート信号ＳＧ２がＬｏｗレベルとなると、スイッチング素子Ｑ２はオンとなり、コイルＬ２に流れるコイル電流ＩＬ２が増加する。このとき、ダイオードＤ２はオフとなる。そして、ゲート信号ＳＧ２がＨｉｇｈレベルとなると、スイッチング素子Ｑ２はオフとなり、オンとなったダイオードＤ２を介してコイル電流ＩＬ２が流れる。コイル電流ＩＬ２の向きにより、ダイオードＤ２のアノードとコンデンサＣ２との接続点には入力電圧Ｖｉｎ２の逆極性である負電源電圧ＶＳＮが生じる。コイル電流ＩＬ２の一部は、コンデンサＣ２の充電に用いられる。
反転コンバータ２７Ｂは、昇圧コンバータ２７Ａと同様に、コイル電流ＩＬ２が連続的に流れる電流連続モードと、コイル電流ＩＬ２が断続的に流れる電流不連続モードを有する。電流不連続モードにおいて、電流連続モードと同じ出力電圧（負電源電圧ＶＳＮ）を得ようとすると、電流連続モードよりもＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２（ひいてはゲート信号ＳＧ２）のデューティを小さくする必要がある。
上述のようにソースドライバ２６等の異常により表示動作に異常が発生した場合、ソースドライバ２６の消費電流が明らかに小さくなるので、反転コンバータ２７Ｂは電流不連続モードとなる。このとき、電流連続モード時と同じ出力電圧を得るために帰還電圧ＶＦ２に基づく帰還制御によって、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２（ひいてはゲート信号ＳＧ２）のデューティが小さく制御される。従って、ゲート信号ＳＧ２（またはＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ２）のデューティを所定の閾値と比較することで、上記のような負荷側の異常を原因とする表示動作の異常を検知することができる。
＜異常検知部＞
次に、異常検知部３３について図５〜図８を用いて説明する。図５は、異常検知部３３の具体的な構成を示すブロック図である。異常検知部３３は、Ｈｉｇｈ幅カウンタ３３１Ａと、周期カウンタ３３２Ａと、デューティ算出部３３３Ａと、比較部３３４Ａと、Ｌｏｗ幅カウンタ３３１Ｂと、周期カウンタ３３２Ｂと、デューティ算出部３３３Ｂと、比較部３３４Ｂと、判定結果出力部３３５と、を有する。
Ｈｉｇｈ幅カウンタ３３１Ａは、入力されるゲート信号ＳＧ１および内部クロックＩＣＫに基づきゲート信号ＳＧ１のＨｉｇｈレベルの幅に対応するカウント値ＣＨ１をカウントする。例えば、図７に示すタイミングチャートで説明すると、Ｈｉｇｈ幅カウンタ３３１Ａは、ゲート信号ＳＧ１がＬｏｗレベルに立ち下がったときに周期カウントスタートパルスＰＣを生成し、カウント値ＣＨ１を初期化する。そして、Ｈｉｇｈ幅カウンタ３３１Ａは、ゲート信号ＳＧ１がＨｉｇｈレベルとなる期間において、内部クロックＩＣＫのパルスごとにカウント値ＣＨ１をカウントアップしてゆく。図７の例では、Ｈｉｇｈレベル幅に対応するカウント値ＣＨ１は１０となる。
周期カウンタ３３２Ａは、入力されるゲート信号ＳＧ１および内部クロックＩＣＫに基づきゲート信号ＳＧ１の周期に対応するカウント値ＣＴ１をカウントする。例えば、図７に示すタイミングチャートで説明すると、周期カウンタ３３２Ａは、ゲート信号ＳＧ１がＬｏｗレベルに立ち下がったときに周期カウントスタートパルスＰＣを生成し、カウント値ＣＴ１を初期化する。そして、周期カウンタ３３２Ａは、内部クロックＩＣＫのパルスごとにカウント値ＣＨ１をカウントアップしてゆき、次の周期カウントスタートパルスＰＣの生成でカウント値は初期化される。図７の例では、周期に対応するカウント値ＣＴ１は２０となる。
デューティ算出部３３３Ａは、入力されるカウント値ＣＨ１を入力されるカウント値ＣＴ１で除算することにより、ゲート信号ＳＧ１のデューティＤＹ１を算出する。例えば図７の例であれば、１０であるカウント値ＣＨ１を２０であるカウント値ＣＴ１で除算することにより、デューティＤＹ１は５０％と算出される。
比較部３３４Ａは、入力されるデューティＤＹ１を所定の閾値と比較することにより、正常または異常を示す検知フラグＦＬ１を出力する。比較部３３４Ａの動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。図６のフローチャートが開始されると、まずステップＳ１で比較部３３４Ａはカウント値Ｎをゼロに初期化する。次に、ステップＳ２で、比較部３３４Ａは、デューティＤＹ１をデューティ算出部３３３Ａから取得する。
そして、ステップＳ３で、比較部３３４Ａは、デューティＤＹ１が所定の下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎを下回るか否かを確認する。もし下回っていれば（ステップＳ３のＹ）、上述したようにソースドライバ２６等の異常によって表示動作の異常が生じていると推測されるので、ステップＳ６に進み、カウント値Ｎをカウントアップする。
もしステップＳ３でデューティＤＹ１が下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎを下回っていない場合は（ステップＳ３のＮ）、ステップＳ４に進み、比較部３３４Ａは、デューティＤＹ１が所定の上限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍａｘ（＞下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎ）を上回るか否かを確認する。もし上回っている場合は（ステップＳ４のＹ）、ソースドライバ２６の異常、ＬＣＤパネル３５側の回路の異常等により負荷の消費電流が過大となっていると推測されるので、ステップＳ６に進み、カウント値Ｎをカウントアップする。
もしステップＳ４でデューティＤＹ１が上限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍａｘを上回っていない場合は（ステップＳ４のＮ）、ステップＳ５に進み、正常を示す検知フラグＦＬ１を出力し、ステップＳ１に戻る。
また、ステップＳ６の後、ステップＳ７で、比較部３３４Ａは、カウント値Ｎが２以上であるか否かを確認し、そうでなければ（ステップＳ７のＮ）、ステップＳ８に進み、正常を示す検知フラグＦＬ１を出力し、ステップＳ２に戻る。
一方、ステップＳ７で、カウント値Ｎが２以上となっていれば（ステップＳ７のＹ）、ステップＳ９に進み、比較部３３４Ａは、異常を示す検知フラグＦＬ１を出力し、ステップＳ２に戻る。
ここで、例えば、上限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍａｘを７０％、下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎを３０％とする。図７の例であれば、ゲート信号ＳＧ１のＨｉｇｈレベル幅に対応するカウント値ＣＨ１である１０をカウントしたときにデューティＤＹ１は５０％であると算出され、デューティＤＹ１は３０％以上であり７０％以下であるので、ステップＳ５により正常を示す検知フラグＦＬ１が出力される。
また、図８に示すタイミングチャートの例について説明すれば、図８においては、ゲート信号ＳＧ１のＨｉｇｈレベル幅に対応するカウント値ＣＨ１は５とカウントされる。周期に対応するカウント値ＣＴ１は２０であるので、デューティＤＹ１は２５％と算出される。図８の左側の１周期におけるデューティＤＹ１が２５％であるので、そのデューティＤＹ１は下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎを下回り、ステップＳ６によりカウント値Ｎはゼロから１にカウントアップされる。しかしながら、ステップＳ７でカウント値Ｎは２に達していないので、ステップＳ８により、とりあえず正常を示す検知フラグＦＬ１が出力される。
その後、再度、図８の右側の１周期においてデューティＤＹ１は２５％となるので、ステップＳ６によりカウント値Ｎはさらにカウントアップされて２に達する。これにより、ステップＳ９に進んで、異常を示す検知フラグＦＬ１が出力される。このようにステップＳ７の判定を設けることにより、実際は表示動作は正常であるがノイズ等によりデューティＤＹ１の算出値が異常となった場合でも、検知フラグＦＬ１として正常を示すものを出力することができる。
なお、図７および図８において、検知フラグＦＬ１としては、正常を示す場合にＨｉｇｈレベルとし、異常を示す場合にはＬｏｗレベルとしている。例えば異常検知部３３に異常により電源が供給されていない場合に検知フラグＦＬ１はＬｏｗレベルとなり、異常を示すレベルとしてＬｏｗレベルとすることが好適である。
なお、ステップＳ７におけるカウント値と比較する値は２に限らず、３以上であってもよい。
また、Ｌｏｗ幅カウンタ３３１Ｂは、入力されるゲート信号ＳＧ２および内部クロックＩＣＫに基づきゲート信号ＳＧ２のＬｏｗレベルの幅に対応するカウント値ＣＬ１をカウントする。周期カウンタ３３２Ｂは、入力されるゲート信号ＳＧ２および内部クロックＩＣＫに基づきゲート信号ＳＧ２の周期に対応するカウント値ＣＴ２をカウントする。デューティ算出部３３３Ｂは、入力されるカウント値ＣＬ１を入力されるカウント値ＣＴ２で除算することにより、ゲート信号ＳＧ２のデューティＤＹ２を算出する。比較部３３４Ｂは、入力されるデューティＤＹ２を所定の閾値と比較することにより、正常または異常を示す検知フラグＦＬ２を出力する。
比較部３３４Ｂの動作は、上述した図６に示すフローチャートと同様であるので詳述は省く。即ち、デューティＤＹ２が上限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍａｘと下限閾値Ｄｕｔｙ＿Ｍｉｎで制限される範囲外にある場合、異常を示す検知フラグＦＬ２が出力される。
そして、判定結果出力部３３５は、比較部３３４Ａから入力される検知フラグＦＬ１と、比較部３３４Ｂから入力される検知フラグＦＬ２との少なくともいずれかが異常を示す場合、異常を示す検知フラグＦＬ３を出力する。検知フラグＦＬ３も異常を示す場合にＬｏｗレベルとすることが好適である。検知フラグＦＬ３は、インタフェース２１（図１）を介してホストコントローラ１０へ送信される。
このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の負荷側における異常を原因とする表示動作の異常を異常検知部３３により検知し、その検知結果をホストコントローラ１０へ報知することが可能となる。
なお、Ｈｉｇｈ幅カウンタ３３１Ａ、およびＬｏｗ幅カウンタ３３１Ｂには、ゲート信号ＳＧ１およびＳＧ２の代わりに、ＰＷＭ出力信号Ｓｐｗｍ１およびＳｐｗｍ２をそれぞれ入力させてもよい。
また、比較部３３４Ａの系統と比較部３３４Ｂの系統のうち、いずれか一方のみを異常検知部３３は備えることとしてもよい。その場合、判定結果出力部３３５は不要である。また、判定結果出力部３３５を設けずに、比較部３３４Ａ、３３４Ｂから検知フラグＦＬ１、ＦＬ２をそれぞれホストコントローラ１０へ出力してもよい。
＜車載ディスプレイについて＞
上述した本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、特に車載ディスプレイに適用することが好適である。車載ディスプレイは、例えば図９に示す車載ディスプレイ９１〜９３のように、車両における運転席前方のダッシュボードに設けられる。車載ディスプレイ９１は、スピードメータ、タコメータ等を表示するインパネとして機能する。車載ディスプレイ９２は、燃料計、燃費計、シフトポジション等を表示する。車載ディスプレイ９３は、車両の現在位置情報、目的地までの経路情報等を表示するナビゲーション機能を有すると共に、車両後方の撮像画像を表示するバックモニタ機能も有する。
＜その他の変形例＞
なお、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
本発明は、例えば、車載用のＬＣＤドライバに好適に利用することができる。
１ 液晶表示装置
１０ ホストコントローラ
２０ ＬＣＤドライバ
２１ インタフェース
２２ コマンドレジスタ
２３ タイミングコントローラ
２４ データラッチ部
２５ ソースＤＡＣ
２６ ソースドライバ
２７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２７Ａ 昇圧コンバータ
２７Ｂ 反転コンバータ
２８ チャージポンプ
２９ ゲートドライバ
３０ レギュレータ
３１ コモン電圧生成部
３２ ガンマ電圧生成部
３３ 異常検知部
３５ ＬＣＤパネル
９１〜９３ 車載ディスプレイ
２７１ スイッチングドライブ部
２７２ 第１出力段
２７３ 第２出力段
２７１１ オシレータ
２７１２、２７１３ 制御ロジック部
Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗
Ｌ１、Ｌ２ コイル
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
Ｔ１〜Ｔ４ 外部端子
Ｅｒ１、Ｅｒ２ エラーアンプ
Ｃｐ１、Ｃｐ２ コンパレータ
Ｓ１、Ｓ２ スロープ信号生成部
Ｄｒ１、Ｄｒ２ ドライバ

Claims (10)

  1. ＬＣＤ表示パネルに表示するための映像データおよび制御コマンドを含むデータのやり取りをホストコントローラとの間で行うインタフェースと、
    前記ＬＣＤ表示パネルの水平同期制御を行うソースドライバと、
    前記ＬＣＤ表示パネルの垂直同期制御を行うゲートドライバと、
    スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されるインダクタと、出力電圧の帰還に基づいてデューティの制御されたＰＷＭ（pulse width modulation）駆動信号を生成するＰＷＭ駆動信号生成部と、を有し、前記ＰＷＭ駆動信号に基づいて前記スイッチング素子をスイッチング駆動して入力電圧から前記出力電圧を生成して前記ソースドライバに供給するスイッチング電源部であって、前記インダクタに電流が連続的に流れる電流連続モードおよび前記インダクタに電流が断続的に流れる電流不連続モードで動作するスイッチング電源部と、
    前記ＰＷＭ駆動信号に基づいて前記デューティを算出するデューティ算出部と、算出された前記デューティと所定の閾値を比較して前記ＬＣＤ表示パネル動作時における前記デューティが前記閾値を下回る場合に前記ソースドライバの異常を示す検知信号を前記インタフェースから前記ホストコントローラに出力する比較部と、を有する異常検知部と、
    を備えることを特徴とする車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  2. 前記異常検知部は、
    前記ＰＷＭ駆動信号と内部クロックに基づき前記ＰＷＭ駆動信号のＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルの幅に対応する第１カウント値をカウントする第１カウンタと、
    前記ＰＷＭ駆動信号と内部クロックに基づき前記ＰＷＭ駆動信号の周期に対応する第２カウント値をカウントする第２カウンタと、をさらに有し、
    前記デューティ算出部は、前記第１カウント値と前記第２カウント値に基づいて前記デューティを算出することを特徴とする請求項１に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  3. 前記スイッチング電源部と同様の構成を有する第２スイッチング電源部をさらに備え、
    前記異常検知部は、前記第２スイッチング電源部の前記ＰＷＭ駆動信号に基づいてデューティを算出する第２デューティ算出部と、算出された前記デューティと所定の第２閾値を比較して前記デューティが前記第２閾値を下回る場合に異常を示す第２検知信号を出力する第２比較部と、をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  4. 前記異常検知部は、前記検知信号と前記第２検知信号のうち少なくともいずれかが異常を示す場合に、異常を示す第３検知信号を出力する判定結果出力部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  5. 前記判定結果出力部は、前記第３検知信号を前記ホストコントローラに出力することを特徴とする請求項４に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  6. 前記スイッチング電源部は、入力電圧を昇圧して正電源電圧を出力電圧として生成する昇圧コンバータであり、前記第２スイッチング電源部は、入力電圧の極性を反転させて負電源電圧を出力電圧として生成する反転コンバータであることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  7. 前記比較部は、算出された前記デューティと前記閾値よりも高い第３閾値を比較して前記デューティが前記第３閾値を上回る場合にも異常を示す前記検知信号を出力することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  8. 前記比較部は、前記デューティが前記閾値を下回る回数が所定回数を下回る場合は、正常を示す前記検知信号を出力することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  9. 前記ＰＷＭ駆動信号は、電界効果トランジスタである前記スイッチング素子のゲートに印加されるゲート信号であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバ。
  10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の車載用のＬＣＤ表示パネルドライバと、前記車載用のＬＣＤ表示パネルドライバにより駆動されるＬＣＤ表示パネルと、を備えることを特徴とする車載用の表示装置。
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