(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記レベルシフト回路のうち、前記第1から第4シェアスイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されることを特徴とする請求項3に記載のソースドライバ。
前記レベルシフト回路のうち、前記第1から第4補助スイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されることを特徴とする請求項5に記載のソースドライバ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
図1は、従来のソースドライバの出力段の構成を示す回路図である。
図1には、隣接するデータラインのペアに対応する部分のみが示される。ソースドライバ100rは、ハイサイドアンプHAMP、ローサイドアンプLAMP、スイッチSW11〜SW16、レベルシフト回路40rを備える。
【0006】
ハイサイドアンプ30の上側電源端子には、上側電源電圧VDDが、その下側電源端子にはコモン電圧VCOMが供給される。ハイサイドアンプ30は、第1極性の、具体的にはVCOM〜VDDの範囲の駆動電圧V
DRV1を生成する。ローサイドアンプ32の上側電源端子にはコモン電圧VCOMが、その下側電源端子には下側電源電圧VSSが供給される。ローサイドアンプ32は、第2極性の、具体的にはVSS〜VCOMの範囲の駆動電圧V
DRV2を生成する。一般的には、コモン電圧VCOMは、2つの電源電圧VDDとVSSの中点電圧である。
【0007】
レベルシフト回路40rは、スイッチSW11〜SW16のオン、オフ状態を制御する。
【0008】
図2は、
図1のソースドライバ100rの動作波形図である。2つのデータ線の一方を奇数ラインLD
2k−1、他方を偶数ラインLD
2kと称する。ソースドライバ100rは、第1状態φ1において、奇数ラインLD
2k−1に第1駆動電圧V
DRV1を、偶数ラインL
2kに第2駆動電圧V
DRV2を供給し、第2状態φ2において、奇数ラインLD
2k−1に第2駆動電圧V
DRV2を、偶数ラインL
2kに第1駆動電圧V
DRV1を供給する。第1状態φ1では、スイッチSW11、SW14がオン、スイッチSW12、SW13がオフであり、第2状態では、スイッチSW11、SW14がオフ、スイッチSW12、SW13がオンである。
【0009】
また、第1状態φ1と第2状態φ2の間にはチャージシェア状態φ3が挿入される。チャージシェア状態φ3では、スイッチSW15、SW16がオン、残りのスイッチSW11〜SW14がオフとなり、各データ線が共通のシェアライン42に接続され、電荷が均一化される。
【0010】
本発明者らは、
図1のソースドライバ100rについて検討を行った結果、以下の課題を認識するに至った。
ハイサイドアンプ30やローサイドアンプ32それぞれの出力電圧V
DRV1、V
DRV2の振幅は、(VDD−VSS)/2である。したがって、ハイサイドアンプ30およびローサイドアンプ32は、ソースドレイン間耐圧が(VDD−VSS)/2より高いトランジスタ素子(中耐圧素子:Mid Voltage)を用いて構成できる。
【0011】
ところが、
図1の構成では、スイッチSW11〜SW16それぞれの両端間には、最大で(VDD−VSS)が印加されうることから、これらのスイッチは、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧のトランジスタ素子(高耐圧素子:High Voltage)を用いて構成する必要がある。
【0012】
加えて、スイッチSW11〜SW16をオン、オフするためには、それらを構成するMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)のゲートには、VDD〜VSSの範囲でスイングするゲート電圧を供給する必要があり、したがってレベルシフト回路40rも、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧の素子を用いて構成する必要があった。
【0013】
典型的なパネルでは、VDD=6V、VSS=−6V、VCOM=0Vであり、あるいは、VDD=12V、VSS=0V、VCOM=6Vである。したがってこの場合、スイッチSW11〜SW16およびレベルシフト回路40rは、12Vの耐圧を有するトランジスタを用いて構成する必要がある。一般的に、高耐圧素子は回路面積が大きいため、
図1の構成では、回路規模が大きくなってしまう。
【0014】
本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ソースドライバの回路面積の削減にある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明のある態様は、液晶パネルの複数のデータ線を反転駆動するソースドライバに関する。ソースドライバは、チャージシェアラインと、複数の反転駆動回路と、を備える。複数の反転駆動回路はそれぞれ、隣接するデータ線のペアごとに設けられ、データ線のペアの一方である奇数ラインに第1極性の第1駆動電圧を供給し、他方である偶数ラインに第2極性の第2駆動電圧を供給する第1状態と、奇数ラインに第2極性の第1駆動電圧を、偶数ラインに第1極性の第2駆動電圧を供給する第2状態と、複数のデータ線をチャージシェアラインを介して共通に接続するチャージシェア状態と、が切りかえ可能に構成される。
各反転駆動回路は、第1極性の第1駆動電圧を生成するハイサイドアンプと、第2極性の第2駆動電圧を生成するローサイドアンプと、ハイサイドアンプの出力端子と奇数ラインの間に順に直列に設けられた、第1補助スイッチおよび第1出力スイッチと、ハイサイドアンプの出力端子と偶数ラインの間に順に直列に設けられた、第2補助スイッチおよび第2出力スイッチと、ローサイドアンプの出力端子と奇数ラインの間に順に直列に設けられた、第3補助スイッチおよび第3出力スイッチと、ローサイドアンプの出力端子と偶数ラインの間に順に直列に設けられた、第4補助スイッチおよび第4出力スイッチと、その第1端子が第1補助スイッチと第1出力スイッチの接続点と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第1シェアスイッチと、その第1端子が第2補助スイッチと第2出力スイッチの接続点と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第2シェアスイッチと、その第1端子が第3補助スイッチと第3出力スイッチの接続点と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第3シェアスイッチと、その第1端子が第4補助スイッチと第4出力スイッチの接続点と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第4シェアスイッチと、第1から第4補助スイッチ、第1から第4出力スイッチおよび第1から第4シェアスイッチの制御信号を出力するレベルシフト回路と、を含む。
【0016】
この態様によると、
(1)第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする、
(2)第1から第4シェアスイッチそれぞれの両端間の電圧を小さくすることにより、第1から第4シェアスイッチをそれほど高くない耐圧のトランジスタ素子で構成する、
(3)第1から第4シェアスイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする、
(4) 第1から第4補助スイッチそれぞれの両端間の電圧を小さくすることにより、第1から第4補助スイッチをそれほど高くない耐圧のトランジスタ素子で構成する、
(5)第1から第4補助スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする、
などの設計の自由度が確保でき、ソースドライバの面積を削減できる。
【0017】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下であり、レベルシフト回路のうち、第1から第4出力スイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
この態様では、第1から第4出力スイッチをスイッチングするためのレベルシフト回路を、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成することができ、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成する場合にくらべて、ソースドライバの面積を削減できる。
【0018】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いゲート耐圧と、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
【0019】
第1から第4出力スイッチは、DMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタで構成されてもよい。
DMOSトランジスタを用いることにより、ゲート電圧の振幅が小さくても、オン、オフを制御することが可能となり、それを駆動するレベルシフト回路のサイズを小さくできる。またDMOSトランジスタは、自身のソース電圧あるいはドレイン電圧を、自身のゲート電圧に応じてクランプできるため、隣接するトランジスタに印加される電圧を抑制でき、隣接するトランジスタのソースドレイン間耐圧を下げることができる。
【0020】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いゲート耐圧と、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧を有するDMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタで構成されてもよい。第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下であり、第1から第4シェアスイッチは、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタで構成されてもよい。
この態様では、第1から第4出力スイッチをDMOSトランジスタで構成することにより、第1から第4シェアスイッチの両端間に印加される電圧を低くでき、その結果、第1から第4シェアスイッチに要求される耐圧を低くでき、ソースドライバの面積を削減できる。
【0021】
第1から第4シェアスイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は(VDD−VSS)/2以下であり、レベルシフト回路のうち、第1から第4シェアスイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
この態様では、第1から第4シェアスイッチを(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成する場合にくらべて、ソースドライバの面積を削減できる。
【0022】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いゲート耐圧と、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧を有するDMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタで構成されてもよい。第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下であり、第1から第4補助スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタで構成されてもよい。
この態様では、第1から第4補助スイッチを(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成する場合にくらべて、ソースドライバの面積を削減できる。
【0023】
第1から第4補助スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は(VDD−VSS)/2以下であり、レベルシフト回路のうち、第1から第4補助スイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
この態様によれば、レベルシフト回路の面積を小さくできる。
【0024】
本発明の別の態様もまた、ソースドライバである。このソースドライバは、チャージシェアラインと、複数の反転駆動回路と、を備える。複数の反転駆動回路はそれぞれ、隣接するデータ線のペアごとに設けられ、データ線のペアの一方である奇数ラインに第1極性の第1駆動電圧を供給し、他方である偶数ラインに第2極性の第2駆動電圧を供給する第1状態と、奇数ラインに第2極性の第1駆動電圧を、偶数ラインに第1極性の第2駆動電圧を供給する第2状態と、複数のデータ線をチャージシェアラインを介して共通に接続するチャージシェア状態と、が切りかえ可能に構成される。各反転駆動回路は、第1極性の第1駆動電圧を生成する状態と、その出力端子がハイインピーダンスとなる状態が切りかえ可能に構成されたハイサイドアンプと、第2極性の第2駆動電圧を生成する状態と、その出力端子がハイインピーダンスとなる状態が切りかえ可能に構成されたローサイドアンプと、その第1端子に第1駆動電圧を受け、その第2端子が奇数ラインと接続された第1出力スイッチと、その第1端子に第1駆動電圧を受け、その第2端子が偶数ラインと接続された第2出力スイッチと、その第1端子に第2駆動電圧を受け、その第2端子が奇数ラインと接続された第3出力スイッチと、その第1端子に第2駆動電圧を受け、その第2端子が偶数ラインと接続された第4出力スイッチと、その第1端子が第1出力スイッチの第1端子と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第1シェアスイッチと、その第1端子が第2出力スイッチの第1端子と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第2シェアスイッチと、その第1端子が第3出力スイッチの第1端子と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第3シェアスイッチと、その第1端子が第4出力スイッチの第1端子と接続され、その第2端子がチャージシェアラインと接続された第4シェアスイッチと、第1から第4出力スイッチおよび第1から第4シェアスイッチの制御信号を出力するレベルシフト回路と、ハイサイドアンプおよびローサイドアンプの状態を切りかえる制御部と、を含む。
【0025】
この態様によると、
(1)第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする、
(2)第1から第4シェアスイッチそれぞれの両端間の電圧を小さくすることにより、第1から第4シェアスイッチをそれほど高くない耐圧のトランジスタ素子で構成する、
(3)第1から第4シェアスイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする、
などの設計の自由度が確保でき、ソースドライバの面積を削減できる。
【0026】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下であり、レベルシフト回路のうち、第1から第4出力スイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
この態様では、第1から第4出力スイッチをスイッチングするためのレベルシフト回路を、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成することができ、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧の素子で構成する場合にくらべて、ソースドライバの面積を削減できる。
【0027】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いゲート耐圧と、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
【0028】
第1から第4出力スイッチは、DMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタで構成されてもよい。
【0029】
ハイサイドアンプの上側電源電圧はVDD、ローサイドアンプの下側電源電圧はVSSであり、第1から第4出力スイッチは、(VDD−VSS)/2より高いゲート耐圧と、(VDD−VSS)より高いソースドレイン間耐圧を有するDMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタで構成され、第1から第4出力スイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下であり、第1から第4シェアスイッチは、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタで構成されてもよい。
【0030】
第1から第4シェアスイッチを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は(VDD−VSS)/2以下であり、レベルシフト回路のうち、第1から第4シェアスイッチを駆動する部分は、(VDD−VSS)/2より高いソースドレイン間耐圧を有するトランジスタ素子で構成されてもよい。
【0031】
ある態様のソースドライバは、チャージシェアラインと接続されるチャージシェアキャパシタをさらに備えてもよい。
【0032】
レベルシフト回路は、複数の反転駆動回路のうち、いくつかで共有されてもよい。
【0033】
本発明の別の態様は、液晶ディスプレイ装置に関する。液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動する上述のいずれかのソースドライバと、液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバ回路と、を備える。
【0034】
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、液晶パネルと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動する上述のいずれかのソースドライバと、液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバ回路と、を備える。
【0035】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0036】
本発明によれば、ソースドライバの回路面積を削減できる。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0039】
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【0040】
図3は、実施の形態に係るソースドライバ100を備えた液晶ディスプレイ200の構成を示す回路図である。液晶ディスプレイ200は、ソースドライバ100、ゲートドライバ110、液晶パネル120、タイミングコントローラ130を備える。
【0041】
液晶パネル120は、m本のデータ線LD
1〜LD
mと、n本の走査線LS
1〜LS
nを備え、データ線LDと走査線LSの交点にはマトリクス状に配置された画素回路が設けられる。
図1には画素ごとのTFTのみが示される。i行j列目のTFT
i,jのゲートは、j列目の走査線LS
jに接続され、そのソースは、i行目のデータ線LD
iに接続される。
【0042】
ゲートドライバ110は、タイミングコントローラ130からのデータを受け、複数の走査線LS
1〜LS
nに順に電圧を与え、サイクリックに選択していく。ソースドライバ100は、タイミングコントローラ130からの輝度データS1を受け、複数のデータ線LD
1〜LD
mに、輝度データS1に応じた駆動電圧V
D1〜V
Dmを供給する。ソースドライバ100は、各データ線LDに対して、所定の基準電圧VCOMより高い第1極性の駆動電圧と、基準電圧VCOMより低い第2極性の駆動電圧を交互に印加する反転駆動を行う。
【0043】
(第1の実施の形態)
図4は、第1の実施の形態に係るソースドライバ100の構成を示す回路図である。
ソースドライバ100は一つの半導体基板上に一体集積化された機能ICである。ソースドライバ100の出力端子P
1〜P
mはそれぞれ、データ線LD
1〜LD
mと接続される。また、ソースドライバ100のデータ入力端子102には、画素ごとの輝度を示す輝度データS1が入力される。キャパシタ端子104には、電荷保持用のチャージシェアキャパシタC1が接続される。
【0044】
隣り合う2本のデータ線LDはペアを形成する。すなわち、データ線LD
1とLD
2は第1のペアをなし、データ線LD
3とLD
4は第2のペアをなす。一般化すると、データ線LD
2k−1とLD
2kは第k番目のペアをなしている。
【0045】
ソースドライバ100は、ロジック回路10、複数の反転駆動回路12_1〜12_L、チャージシェアライン42を備える。
【0046】
チャージシェアライン42は、キャパシタ端子104に接続されるチャージシェアキャパシタC1と接続される。レベルシフト回路40は、反転駆動回路12の一部を構成するが、複数の反転駆動回路12によって共有されるため、便宜的に反転駆動回路12の示している。
【0047】
複数の反転駆動回路12_1〜12_Lはそれぞれ、隣接するデータ線のペアごとに設けられる。したがってm本のデータ線に対して、反転駆動回路12はL=m/2個設けられる。
【0048】
k番目の反転駆動回路12_kは、第1状態φ1、第2状態φ2、チャージシェア状態φ3が切りかえ可能に構成される。第1状態φ1において、反転駆動回路12_kは、対応するデータ線のペアの一方である奇数ラインLD
2k−1に第1極性(>VCOM)の第1駆動電圧V
DRV1を供給し、他方である偶数ラインLD
2kに第2極性(<VCOM)の第2駆動電圧V
DRV2を供給する。第2状態φ2において反転駆動回路12_kは、奇数ラインLD
2k−1に第2極性(<VCOM)の第1駆動電圧V
DRV1を、偶数ラインLD
2kに第1極性(>VCOM)の第2駆動電圧V
DRV2を供給する。チャージシェア状態φ3において、反転駆動回路12_1〜12_Lは、複数のデータ線LD
1〜LD
mをチャージシェアライン42を介して共通に接続する。
【0049】
複数の反転駆動回路12は同様に構成される。以下、反転駆動回路12_kに着目してその構成を説明する。
反転駆動回路12_kは、ハイサイドアンプ30、ローサイドアンプ32、第1D/Aコンバータ34、第2D/Aコンバータ36、第1出力スイッチSWO1〜第4出力スイッチSWO4、第1シェアスイッチSWS1〜第4シェアスイッチSWS4、第1補助スイッチSWA1〜第4補助スイッチSWA4およびレベルシフト回路40を備える。
【0050】
第1D/Aコンバータ34および第2D/Aコンバータ36はそれぞれ、ロジック回路10から、データ線LD
2k−1、LD
2kに印加すべき駆動電圧を指示する輝度データを受け、アナログ電圧に変換する。
【0051】
ハイサイドアンプ30の上側電源電圧はVDD、下側電源電圧はVCOMである。ハイサイドアンプ30は、第1D/Aコンバータ34の出力電圧に応じて、第1極性(VCOM<V
DRV1<VDD)の第1駆動電圧V
DRV1を生成する。
ローサイドアンプ32の上側電源電圧はVCOM、下側電源電圧はVSSであり、ローサイドアンプ32は、第2D/Aコンバータ36の出力電圧に応じて第2極性(VSS<V
DRV2<VCOM)の第2駆動電圧V
DRV2を生成する。
【0052】
第1補助スイッチSWA1および第1出力スイッチSWO1は、ハイサイドアンプ30の出力端子と奇数ラインLD
2k−1の間に順に直列に設けられる。
第2補助スイッチSWA2および第2出力スイッチSWO2は、ハイサイドアンプ30の出力端子と偶数ラインLD
2kの間に順に直列に設けられる。
第3補助スイッチSWA3および第3出力スイッチSWO3は、ローサイドアンプ32の出力端子と奇数ラインLD
2k−1の間に順に直列に設けられる。
第4補助スイッチSWA4および第4出力スイッチSWO4は、ローサイドアンプ32の出力端子と偶数ラインLD
2kの間に順に直列に設けられる。
【0053】
第1シェアスイッチSWS1の第1端子は、第1補助スイッチSWA1と第1出力スイッチSWO1の接続点と接続され、その第2端子は、チャージシェアライン42と接続される。
第2シェアスイッチSWS2の第1端子は、第2補助スイッチSWA2と第2出力スイッチSWO2の接続点と接続され、その第2端子は、チャージシェアライン42と接続される。
第3シェアスイッチSWS3の第1端子は、第3補助スイッチSWA3と第3出力スイッチSWO3の接続点と接続され、その第2端子は、チャージシェアライン42と接続される。
第4シェアスイッチSWS4の第1端子は、第4補助スイッチSWA4と第4出力スイッチSWO4の接続点と接続され、その第2端子は、チャージシェアライン42と接続される。
【0054】
別の観点から言えば、第1補助スイッチSWA1、第1出力スイッチSWO1、第1シェアスイッチSWS1は、ハイサイドアンプ30の出力、奇数ラインLD
2k−1、チャージシェアライン42にスター結線される。第2補助スイッチSWA2、第2出力スイッチSWO2、第2シェアスイッチSWS2は、ハイサイドアンプ30の出力、偶数ラインLD
2k、チャージシェアライン42にスター結線される。第3補助スイッチSWA3、第3出力スイッチSWO3、第3シェアスイッチSWS3は、ローサイドアンプ32の出力、奇数ラインLD
2k−1、チャージシェアライン42にスター結線される。第4補助スイッチSWA4、第4出力スイッチSWO4、第4シェアスイッチSWS4は、ローサイドアンプ32の出力、偶数ラインLD
2k、チャージシェアライン42にスター結線される。
【0055】
レベルシフト回路40は、第1補助スイッチSWA1〜第4補助スイッチSWA4、第1出力スイッチSWO1〜第4出力スイッチSWO4、第1シェアスイッチSWS1〜第4シェアスイッチSWS4それぞれの制御信号を出力する。
【0056】
レベルシフト回路40は、いくつかの反転駆動回路12で共有され、いくつかの反転駆動回路12に設けられたスイッチを駆動する。
【0057】
以上が第1の実施の形態に係るソースドライバ100の構成である。
続いてソースドライバ100の動作を説明する。
図5は、
図4のソースドライバ100の動作波形図である。レベルシフト回路40は、第1状態φ1、第2状態φ2、チャージシェア状態φ3それぞれにおいて、補助スイッチSWA、出力スイッチSWO、シェアスイッチSWSのオン、オフ状態を切りかえる。
【0058】
第1の実施の形態に係るソースドライバ100は、
図1のソースドライバ100rに比べてスイッチの個数は多いが、以下の理由から、ソースドライバ100の面積を小さくできる。
すなわち、ソースドライバ100は、以下の(1)〜(5)のアプローチをとりうる設計の自由度を有しており、(1)〜(5)を任意に組み合わせることにより、ソースドライバ100を小さくできる。
(1)第1出力スイッチSWO1〜第4出力スイッチSWO4(出力スイッチSWOと総称する)を構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路40のサイズを小さくする。
(2)第1シェアスイッチSWS1〜第4シェアスイッチSWS4(シェアスイッチSWSと総称する)それぞれの両端間の電圧を小さくすることにより、シェアスイッチSWSをそれほど高くない耐圧のトランジスタ素子で構成する。
(3)第1シェアスイッチSWS1〜第4シェアスイッチSWS4を構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする。
(4) 第1補助スイッチSWA1〜第4補助スイッチSWA4(補助スイッチSWAと総称する)それぞれの両端間の電圧を小さくすることにより、補助スイッチSWAをそれほど高くない耐圧のトランジスタ素子で構成する。
(5) 第1補助スイッチSWA1〜第4補助スイッチSWA4を構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を小さくすることにより、レベルシフト回路のサイズを小さくする。
【0059】
以下、ソースドライバ100の具体的な構成例を説明する。
【0060】
図6(a)〜(c)は、補助スイッチSWA、出力スイッチSWO、シェアスイッチSWSの構成を示す回路図である。補助スイッチSWA、出力スイッチSWO、シェアスイッチSWSは、PチャンネルMOSFET、NチャンネルMOSFET、あるいはそれらの組み合わせで構成できる。また、スイッチSWを駆動するレベルシフト回路40の出力段はインバータで構成される。各スイッチを、
図6(a)〜(c)のいずれの構成とすべきかは、その両端に印加される電圧の範囲に応じて選択すればよい。
【0061】
出力スイッチSWOを構成するトランジスタのドレインソース間には、最大で(VDD−VSS)が印加される。したがって出力スイッチSWOは、ソースドレイン間耐圧が(VDD−VSS)より高いトランジスタ素子で構成される。
【0062】
ここで出力スイッチSWOは、ゲートソース間電圧が(VDD−VSS)/2以下でオン状態となるトランジスタ素子を用いて構成することが望ましい。このような性質を有するトランジスタとしては、DMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが好適に利用できる。
【0063】
たとえば、出力スイッチSWO1、SWO2は、
図6(a)のようにPチャンネルのDMOSトランジスタで構成することが望ましい。出力スイッチSWO3、SWO4は、
図6(b)のようにNチャンネルのDMOSトランジスタで構成することが望ましい。ゲート電圧は、たとえばVDDとVCOMの2値、あるいはVCOMとVSSの2値で切りかえればよい。
【0064】
この場合、出力スイッチSWOを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅は、(VDD−VSS)/2以下となり、したがって、レベルシフト回路40のうち出力スイッチSWOを駆動するブロック40oにおける電圧振幅も、(VDD−VSS)/2以下となる。したがって、レベルシフト回路40oの耐圧を、
図1に比べて低くすることができ、レベルシフト回路40を小型化できる。
【0065】
出力スイッチSWOをDMOSトランジスタで構成した場合、自身のソース電圧あるいはドレイン電圧を、自身のゲート電圧に応じてクランプできる。したがって、ゲート電圧を(VDD−VSS)/2の振幅で駆動した場合、隣接するトランジスタ、つまり補助スイッチSWAおよびシェアスイッチSWSに印加される電圧を抑制することができる。
【0066】
具体的には、出力スイッチSWOをDMOSトランジスタで構成することにより、補助スイッチSWAの両端間に印加される電圧を、(VDD−VSS)/2以下に低減できる。したがって、補助スイッチSWAを、(VDD−VSS)/2より高いトランジスタ素子で構成でき、(VDD−VSS)より高い耐圧のトランジスタで構成される
図1に比べて、補助スイッチSWAのサイズを小さくできる。
【0067】
同様に、出力スイッチSWOをDMOSトランジスタで構成することにより、シェアスイッチSWSの両端間に印加される電圧を、(VDD−VSS)/2以下に低減できる。したがって、シェアスイッチSWSを、(VDD−VSS)/2より高いトランジスタ素子で構成でき、(VDD−VSS)より高い耐圧のトランジスタで構成される
図1に比べて、シェアスイッチSWSのサイズを小さくできる。
【0068】
さらに、補助スイッチSWAの両端間に印加される電圧が(VDD−VSS)/2以下に低減されることにより、補助スイッチSWAを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を、(VDD−VSS)/2とすることができる。その結果、レベルシフト回路40のうち補助スイッチSWAを駆動するブロック40aにおける電圧振幅も、(VDD−VSS)/2以下となる。したがって、レベルシフト回路40oの耐圧を、
図1に比べて低くすることができ、レベルシフト回路40を小型化できる。
【0069】
さらに、シェアスイッチSWSの両端間に印加される電圧が(VDD−VSS)/2以下に低減されることにより、シェアスイッチSWSを構成するトランジスタのゲート電圧の振幅を、(VDD−VSS)/2とすることができる。その結果、レベルシフト回路40のうちシェアスイッチSWSを駆動するブロック40sにおける電圧振幅も、(VDD−VSS)/2以下となる。したがって、レベルシフト回路40sの耐圧を、
図1に比べて低くすることができ、レベルシフト回路40を小型化できる。
【0070】
このように、第1の実施の形態に係るソースドライバ100によれば、
図1のソースドライバ100rよりも小型化できる。
一例として、チャンネル数が384個のソースドライバ100を検討する。この場合、補助スイッチSWAおよびシェアスイッチSWSの耐圧が小さくなることにより、384チャンネル分の面積削減効果を得ることができる。
【0071】
レベルシフト回路40が、6個の反転駆動回路12ごとに1個設けられるとすると、レベルシフト回路40の個数は32個である。したがって、レベルシフト回路40ひとつあたりの面積が小さくなると、32個分の面積削減効果を得ることができる。
【0072】
上述の(1)〜(5)のすべてのアプローチを組み合わせた場合、
図1のソースドライバ100rに比べて、40%もの面積を削減することができる。
【0073】
(第2の実施の形態)
図7は、第2の実施の形態に係るソースドライバ100aの構成を示す回路図である。
ソースドライバ100aは、
図4のソースドライバ100から、補助スイッチSWA1〜SWA4が省略されている。その代わりに、ソースドライバ100aのハイサイドアンプ30aは、第1駆動電圧V
DRV1を生成する状態と、その出力がハイインピーダンスとなる状態が切りかえ可能に構成される。同様にソースドライバ100aのローサイドアンプ32aは、第2駆動電圧V
DRV2を生成する状態と、その出力がハイインピーダンスとなる状態が切りかえ可能に構成される。
【0074】
図8は、ハイサイドアンプ30aおよびローサイドアンプ32aの出力段の構成例を示す回路図である。ハイサイドアンプ30a、32aはそれぞれ、ハイサイドトランジスタMHとローサイドトランジスタMLを含むプッシュプル出力段50を有する。ハイサイドアンプ30aおよびローサイドアンプ32aは、その出力OUTをハイインピーダンス状態とするために、トランジスタMH、MLが同時にオフ可能に構成される。たとえばトランジスタMH、MLそれぞれのゲートソース間に、スイッチ52、54が設けられる。制御部56は、スイッチ52、54を両方同時にオンすることにより、ハイサイドアンプ30a、ローサイドアンプ32aをハイインピーダンスとする。なおハイサイドアンプ30a、ローサイドアンプ32aの構成は、
図8には限定されないことが当業者には理解される。
【0075】
制御部56は、レベルシフト回路40と同様に複数の反転駆動回路12で共有されてもよい。
【0076】
以上がソースドライバ100aの構成である。続いてその動作を説明する。
図7のソースドライバ100aは、
図4のソースドライバ100と同様に、
図5のタイムチャートに従って動作する。制御部46は、チャージシェア状態φ3において、ハイサイドアンプ30aおよびローサイドアンプ32bをハイインピーダンス状態にする。
【0077】
図7のソースドライバ100aによっても、
図4のソースドライバ100と同様の理由により、
図1のソースドライバ100rよりも回路面積を削減できる。
【0078】
最後に、ソースドライバ100の用途を説明する。
図9(a)〜(c)は、ソースドライバ100を備えるディスプレイ装置または電子機器の構成を示す図である。
図9(a)は、ディスプレイ装置500であり、筐体502の内部に、液晶パネル120を駆動するためのソースドライバ100が設けられる。
【0079】
図9(b)の電子機器600は、ノート型コンピュータであり、筐体602の内部に、液晶パネル120を駆動するためのソースドライバ100が設けられる。
【0080】
図9(c)の電子機器700は、携帯電話端末、タブレットPC、デジタルカメラなどであり、筐体702の内部に、液晶パネル120を駆動するためのソースドライバ100が設けられる。
【0081】
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0082】
(第1の変形例)
実施の形態では、走査線LSの切りかえごとに、極性を反転させる場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。
たとえば液晶パネル120は、いわゆるトリプルゲートパネルであってもよい。このようなパネルを用いる場合、極性の反転は、画像フレームごとに行ってもよく、具体的にはブランク期間において、シェアスイッチSWSをオンしてもよい。
また、トリプルゲートパネル以外のパネルを駆動する場合であっても、画像フレームごと極性反転してもよい。
【0083】
あるいは、極性反転は、複数の走査線ごとに行ってもよい。
【0084】
(第2の変形例)
実施の形態では、複数の反転駆動回路12に対して、共通のチャージシェアキャパシタC1を設ける場合を説明したが、ドライバアンプをセグメント化し、セグメントごとにチャージシェアキャパシタC1を設けてもよい。セグメント化することにより、チャージシェアキャパシタC1ひとつ当たりの容量を減らすことができ、CR時定数を小さくできるため、回路動作を高速化できる。
【0085】
セグメントは、隣接するいくつかのドライバアンプを単位としてもよい。隣接する画素の輝度は確率的に近似する場合が多いため、これらをセグメント化することにより、高速動作が期待できる。さらにこの場合、回路のレイアウトの観点から有利である。あるいはセグメントを、画素の色を単位としてもよい。
【0086】
(第3の変形例)
実施の形態では、チャージシェアキャパシタC1をソースドライバ100の外部に外付けする場合を説明したが、これをソースドライバ100に内蔵してもよい。
【0087】
(第4の変形例)
図10は、出力スイッチSWOの変形例を示す回路図である。出力スイッチSWO1(SWO2)は、並列に接続された2つのPチャンネルMOSFETを含む。そして、2つのPチャンネルMOSFETのゲート電圧は、それぞれ異なる電圧範囲でスイッチングされる。たとえばVDD=12V、VCOM=6V、VSS=0Vとした場合、レベルシフト回路40oは、一方のPチャンネルMOSFETのゲート電圧を、6Vと12Vの間でスイッチングし、他方のPチャンネルMOSFETのゲート電圧を、3Vと9Vの間でスイッチングする。ゲート電圧の振幅は6Vであり、MOSFETのゲートソース間耐圧の範囲内である。
【0088】
同様に、出力スイッチSWO3(SWO4)は、並列に接続された2つのNチャンネルMOSFETを含む。そして、2つのNチャンネルMOSFETのゲート電圧は、それぞれ異なる電圧範囲でスイッチングされる。
【0089】
図10の変形例によれば、出力スイッチSWO1〜SWO4を確実にオンできる。
【0090】
以上、実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められることはいうまでもない。