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JP3329077B2 - 電源供給装置、液晶表示装置及び電源供給方法 - Google Patents

電源供給装置、液晶表示装置及び電源供給方法

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JP3329077B2
JP3329077B2 JP14853394A JP14853394A JP3329077B2 JP 3329077 B2 JP3329077 B2 JP 3329077B2 JP 14853394 A JP14853394 A JP 14853394A JP 14853394 A JP14853394 A JP 14853394A JP 3329077 B2 JP3329077 B2 JP 3329077B2
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voltage
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impedance conversion
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茂樹 青木
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源供給装置、該電源
供給装置を含む液晶表示装置及び該電源供給装置に用い
られる電源供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図33には、液晶表示装置等に用いられ
る従来の電源供給装置の一例が示される。なお、以下で
は、液晶表示装置に用いられる電源供給装置を例にとり
説明を行う。この電源供給装置320は、電圧調整部3
22と多値電圧生成部324とを含む。
【0003】ここで、電圧調整部322は電源電圧V
S、VDD間の電圧を調整することにより調整電圧Vr
egを生成する機能を有し、制御部314と分圧抵抗3
13とを含む。そして、制御部314はスイッチS1〜
S4を含み、入力された調整電圧設定信号に基づいて分
圧抵抗313の抵抗値を制御する。また、分圧抵抗31
3は抵抗R1〜R4を含み、制御部314の制御により
抵抗R1〜R4が選択的にバイパスされ、これにより分
圧抵抗313の抵抗値が変化し、調整電圧Vregが決
定される。そして、このように電圧調整可能とすること
により、ユーザ等が液晶表示のコントラストを調整でき
るようになる。
【0004】また、多値電圧生成部324は抵抗Ra〜
Reからなる分圧抵抗312を含み、電圧調整部322
からの調整電圧Vregを分割して多値の電源電圧V0
〜V5を生成する機能を有する。そして、この多値の電
源電圧V0〜V5を生成することにより、液晶表示にお
ける例えば6レベル駆動法が可能となる。
【0005】図34には、従来の電源供給装置の他の一
例が示される。図34では図33と異なり、多値電圧生
成部326はボルテージフォロワ接続されたオペアンプ
(演算増幅器)301〜305を含む。そして、分圧抵
抗312の各分割端子(タップ)330〜338にこれ
らのオペアンプ301〜305が接続されている。そし
て、これらのオペアンプ301〜305により、分割端
子330〜338に生成される分割電圧のインピーダン
ス変換を行っている。この場合、従来の電源供給装置に
おいては、全てのオペアンプ301〜305が後に図1
0で説明する構成のオペアンプ(N型オペアンプ)とな
っている。
【0006】図33、図34に示す電圧調整部322で
は、調整電圧設定信号に基づいて制御部314のスイッ
チS1〜S4をオン・オフする。そして、これにより電
源VS−VDD間に接続される分圧抵抗の段数を変化さ
せ、調整電圧Vregの生成を行っている。その後、こ
の調整電圧Vregを分圧抵抗312より分割する。そ
して、図33の場合には、この分割された電圧をインピ
ーダンス変換せずにそのまま多値の駆動用電源電圧V0
〜V5として出力する。一方、図34の場合には、この
分割された電圧をボルテージフォロワ接続されたオペア
ンプ301〜305によりインピーダンス変換して多値
の駆動用電源電圧V0〜V5を生成し、出力する。
【0007】そして、これらの駆動用電源電圧V0〜V
5は、図示しない液晶駆動信号生成部(LCDドライ
バ)に供給される。そして、この駆動信号生成部が、こ
れらの駆動用電源電圧V0〜V5に基づいて液晶パネル
を駆動するための駆動信号を生成することになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置は携帯機
器等に多く用いられている。そのため液晶表示装置に
は、消費電流を非常に少なくし低消費電力にしなければ
ならないという課題がある。更に、液晶表示装置には、
このように低消費電力であると共に、表示品質も高めな
ければならないという課題がある。そして、液晶表示装
置の低消費電力化を図るためには、液晶表示装置に対し
て電源供給を行う電源供給装置についても低消費電力化
する必要がある。また、液晶表示装置の表示の高品質化
を図るためには、電源供給装置から供給される電源電圧
も、液晶表示装置の表示品質を悪化させないような電源
電圧とする必要がある。
【0009】上記の課題を鑑みた場合には、図33、図
34に示す従来の電源供給装置320、321には以下
のような問題があった。
【0010】液晶表示装置に使用される電源供給装置で
は、前述のように液晶表示のコントラスト調整等を行う
ために電圧調整が可能となっている。そして、図33、
図34に示す従来例では、電圧調整部322により電源
間に接続される抵抗の段数を変化させることにより、こ
の電圧調整を行っている。今、分圧抵抗312、313
の抵抗値を各々R12、R13とする。すると抵抗値R
12は、R12=Ra+Rb+Rc+Rd+Reとな
り、固定値となる。また、抵抗値R13は、制御部31
4において、どのスイッチがオンされるかで決定され
る。例えば、R4〜R1の抵抗比を8:4:2:1とし
たとすると、S4〜S2がオフ、S1がオンの場合はR
13=R4+R3+R2=14Rとなる(R1の抵抗値
をRとする)。このように、抵抗値R13は、調整電圧
設定信号によりS4〜S1をオン・オフすることによ
り、例えば0〜15R(=R13tot)の間で可変さ
せることが可能となる。
【0011】従来の電源供給装置では、調整電圧Vre
gは、これらの抵抗値R12、R13の比により決定さ
れ、次式のように表される。なお、以下の説明ではVD
D=0Vとし、また、VSは負電圧であり例えば−9V
である。
【0012】 Vreg=VS・R12/(R12+R13) …式(1) ここで、抵抗値R13は、上述のように0〜15R(R
13tot)の間で可変させることができ、これにより
図35(A)に示すようにVregの値を可変すること
ができる。例えば、Vregは、R13=0(S4〜S
1が全てオン)の場合に、次式で表されるように負の値
の最大値Vrmaxとなる。
【0013】 Vrmax=VS …式(2) また、Vregは、R13=R13tot=15R(S
4〜S1が全てオフ)の場合に、次式で表されるように
負の値の最小値Vrminとなる。
【0014】 Vrmin=VS・R12/(R12+R13tot) …式(3) 従って、電圧調整範囲Vrangeは次式のようにな
る。
【0015】 Vrange=|Vrmax−Vrmin| =|VS|・R13tot/(R12+R13tot) …式(4) 液晶表示装置に使用される電源供給装置では、コントラ
スト調整の幅を大きくできることが望ましいため、電圧
調整範囲Vrangeもなるべく広く設定できることが
望まれる。そして、上式(4)から理解されるように、
従来例において電圧調整範囲Vrangeを広くしたい
場合には、段数の固定されている分圧抵抗312の抵抗
値R12を小さくするか、あるいは段数の切り変えが可
能な分圧抵抗313の総抵抗値R13totを大きくし
なければならない。しかし、前者では、分圧抵抗の抵抗
値が小さくなるので電源電圧VDDと電源電圧VS間に
流れる消費電流が大きくなり、低消費電力化を図るとい
う上記課題を解決できない。また後者では、本回路を半
導体集積回路に搭載する場合において、ポリシリコン等
で形成される抵抗の形状比が大きくなってしまい、チッ
プ面積が大きくなってしまうという問題がある。
【0016】また、このように電源供給装置により電圧
調整を行う場合には、電圧調整を行うためのセンター値
Vcを設定する必要がある。このセンター値Vcは、液
晶表示のコントラストを調整する場合に、コントラスト
の明暗の中心の値となるものである。この場合、図35
(A)に示すように、例えば、S4〜S1=(011
1)(0はオフを表し、1はオンを表す)にセンター値
Vcを設定することが望ましい。このようにすれば、例
えば上側に7レベル、下側に8レベルの範囲で電圧調整
が可能となり、コントラスト調整を明るい側にも暗い側
にも同等の範囲で行うことが可能となるからである。し
かし、電源供給装置等を構成する半導体デバイス、ある
いは、液晶表示素子にはプロセス変動等を原因とする製
造上のバラツキが生じる。そして、このようなバラツキ
が生じた場合には、コントラスト調整の明暗の中心とな
るセンター値Vcもばらついてしまう。この場合、上式
(1)〜(4)から明らかなように、従来の電源供給装
置では分圧抵抗の抵抗値R12とR13によって調整電
圧の最大値、最小値、電圧調整範囲が固定されてしま
う。従って、このような製造上のバラツキが生じてセン
ター値Vcが変動した場合にも、これらの最大値、最小
値、電圧調整範囲を上側あるいは下側にずらすことはで
きない。このため、例えばセンター値Vcが図35
(B)に示すようにS4〜S1=(0100)の値とな
った場合には、上側に4レベルの範囲でしか電圧調整を
行うことができず、コントラスト調整を明るい側にも暗
い側にも同等の範囲で行うことができなくなる。これに
より、上記の表示品質の向上という課題を解決できなく
なる。この場合、製造上のバラツキを考慮し分圧抵抗3
13の段数を多くし電圧調整の範囲を余分に広げておく
という解決法も考えられるが、この手法では半導体のチ
ップ面積が増大してしまうという問題がある。また、従
来の電源供給装置では分圧抵抗の段数を切り替えて電圧
調整を行うため、このセンター値Vcを決めるための
値、例えば図35(A)における(0111)、図35
(B)における(0100)の値を、不揮発性メモリな
どに保存しておく必要があり、システムを構成する際の
回路構成が複雑になるという問題があった。
【0017】更に、図33、図34に示す従来例におい
ては、上式(1)から明らかなように、電源電圧VS等
と分圧抵抗312、313の抵抗比とで調整電圧Vre
gが決定される。従って、電源電圧が変動すると調整電
圧Vregも変動してしまうという問題があり、電池
(バッテリー等)を電源とした液晶表示装置の場合には
電池の電圧の変化によって表示品質が変化してしまうと
いう問題もあった。
【0018】次に、図33、図34に示す多値電圧生成
部324、326について考える。
【0019】一般的に、時分割に液晶を駆動するシステ
ムにおいては、公知の6レベル駆動法(電圧平均化法)
の計算式より求められる6値の電源電圧が用いられる。
電圧の高いほうからV0、V1、V2、V3、V4、V
5と呼ぶことにする。液晶表示装置にはコモン電極とセ
グメント電極があり、コモン電極にはラインの選択・非
選択を決めるためのコモン信号(走査信号)が与えられ
る。また、セグメント電極には表示ドットの点灯・非点
灯を決めるためのセグメント信号(データ信号)が与え
られる。コモン電極の電圧は選択された期間にはV5
(V0)となり、非選択の場合はV1(V4)となる。
そして、コモン電極の電圧がV5(V0)の場合、セグ
メント電極の電圧がV0(V5)であれば点灯となり、
V2(V3)であれば非点灯となる。なお、ここでカッ
コ内は交流化信号(以後FR信号と呼ぶ)の極性が反転
した場合の電源電圧を表す。
【0020】多値電圧生成部324、326では、これ
らの多値の電源電圧V0〜V5が生成される。この場
合、図33に示す多値電圧生成部324では、分圧抵抗
312により電源電圧を分割し、これらをそのままV0
〜V5として用いている。しかし、このように抵抗分割
された電圧をそのまま液晶駆動用の電源電圧として用い
るのは、表示品質の面、低消費電力の面で好ましいもの
ではない。即ち、装置の低消費電力化を図るためには、
分圧抵抗312を構成する抵抗Ra〜Reの抵抗値をな
るべく高くし、分圧抵抗312を流れる電流値をなるべ
く小さくする必要がある。しかし、Ra〜Reの抵抗値
を高くすると、今度は、分圧抵抗312の分割端子33
0〜338における出力インピーダンスが高くなってし
まう。そして、このように出力インピーダンスが高くな
ると、液晶を駆動する際の電源電圧の変動が大きくな
り、液晶の表示品質を低下させてしまう。従って、この
方式による多値電源電圧の生成は、大型の液晶パネルを
駆動するものとしては不適当のものとなる。
【0021】一方、図34に示す方式では、分割端子3
30〜338に生成される分割電圧を、ボルテージフォ
ロワ接続されたオペアンプ301〜305を用いてイン
ピーダンス変換することにより上記問題点を解決してい
る。即ち、多値電圧生成部326からの出力インピーダ
ンスが低くなるようにオペアンプ301〜305により
インピーダンス変換されるので、液晶の表示品質の低下
を避けることができる。そして、このようにインピーダ
ンス変換を行う場合には、分割端子330〜338にお
ける出力インピーダンスが高くなっても問題ないため、
Ra〜Reの抵抗値を高くすることができる。そして、
Ra〜Reの抵抗値を高くできれば、分圧抵抗312を
流れる電流を小さくすることができ、装置の低消費電力
化を図ることが可能となる。
【0022】さて、装置全体の更なる低消費電力化を図
るためには、オペアンプ301〜305において消費さ
れる電力についても低く抑える必要がある。これらのオ
ペアンプ301〜305は、後述の図10に示すよう
に、一方が高電源側に接続された抵抗又は定電流源と一
方が低電源側に接続されたNチャネル型駆動トランジス
タとを有する駆動部を備えている。そして、オペアンプ
301〜305の消費電力を抑えるためには、この駆動
部において上記抵抗又は定電流源から流れる電流を少な
くする必要がある。
【0023】しかし、低消費電力化を図るべく、このよ
うに駆動部において流れる電流を小さくすると、今度
は、液晶表示にシャドウあるいはクロストークと呼ばれ
る現象が生じ、液晶表示の品質が非常に低くなるという
問題が生じた。6レベル駆動法(電圧平均化法)と呼ば
れる駆動方法では、駆動期間において画素に印加される
実効電圧がオン画素同士、オフ画素同士で平均化される
ようにして、表示状態の均一化を図っている。従って、
この6レベル駆動法の前提である平均化状態が維持でき
ない場合には、上記のようなシャドウ、クロストークと
呼ばれる現象が生じることになる。従って、低消費電力
化を図りながらも、如何にして、このようなシャドウ、
クロストークと呼ばれる現象が生じないようにするかが
大きな技術的課題となる。
【0024】本発明は、以上の問題点を解決すべくなさ
れたものであり、その目的とするところは、低消費電力
化を図ることができるとともに表品質を高めることがで
きる電源供給装置、液晶表示装置及び電源供給方法を提
供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、発明は、電圧調整手段を含み、該電圧調
整手段により調整された電源電圧を駆動対象に対して供
給するための電源供給装置において、前記電圧調整手段
が、電源電圧から定電圧の第1の電圧を生成する手段
と、該第1の電圧の電圧値に依存しない電圧値を持つよ
うに生成された第2の電圧を前記第1の電圧に加算する
手段と、前記第2の電圧の電圧値を前記第1の電圧を基
準として設定された電圧調整範囲内において可変に制御
する手段とを含むことを特徴とする。
【0026】発明によれば、電源電圧から定電圧の第
1の電圧が生成される。そして、この第1の電圧の電圧
値に依存しない電圧値を持つ第2の電圧が生成され、こ
の第2の電圧が第1の電圧に加算される。この場合、第
2の電圧の電圧値は、第1の電圧を基準として設定され
た電圧調整範囲内において可変に制御され、これにより
所望の調整電圧を駆動対象に対して供給することが可能
となる。特に、本発明によれば、第2の電圧の電圧値は
第1の電圧の電圧値に依存しない。従って、第1の電圧
を調整する手段により第1の電圧の電圧値を調整したと
しても、これに影響されずに前記制御手段により所定の
電圧調整範囲において第2の電圧の電圧値を調整するこ
とが可能となる。
【0027】また、発明は、前記第1電圧生成手段に
より生成される前記第1の電圧及び前記加算手段により
加算される前記第2の電圧に対して、駆動対象の温度特
性を補償する温度特性を持たせたことを特徴とする。
【0028】発明によれば、第1の電圧、第2の電圧
に対して駆動対象の温度特性を補償する温度特性が持た
される。これにより、温度変化により駆動対象の素子特
性が変化した場合にも、第1の電圧、第2の電圧及び第
1の電圧と第2の電圧を加算して得られる調整電圧が、
この素子特性を補償するように変化することになる。こ
れにより、温度変化に依存しない安定した電源供給が可
能となる。
【0029】また、発明は、前記加算手段により加算
される前記第2の電圧が、装置の初期動作時において所
定値に固定されていることを特徴とする。
【0030】発明によれば、第1の電圧に加算される
第2の電圧が、装置を初期動作させる際に、所定の値に
固定される。これにより、初期動作時に電源供給装置か
ら出力される調整電圧を所望の値に固定しておくことが
可能となる。即ち、調整電圧を、電圧調整範囲内のセン
ター値、最小値、あるいは最大値等に固定しておくこと
が可能となる。
【0031】また、発明は、前記第1電圧生成手段
が、演算増幅器と、前記演算増幅器の第1の入力端子に
接続された基準電圧源と、一方が前記演算増幅器の第2
の入力端子に接続され他方が固定電位に接続された第1
の抵抗と、一方が前記演算増幅器の第2の入力端子に接
続され他方が前記演算増幅器の出力端子に接続された第
2の抵抗とを含み、前記加算手段が、前記制御手段によ
り可変に制御される定電流源からの電流を前記第2の抵
抗に対して流す手段を含むことを特徴とする。
【0032】発明によれば、基準電圧源からの基準電
圧と、第1、第2の抵抗の抵抗値とにより、第1の電圧
の電圧値が決定される。また、制御手段により可変に制
御される定電流源からの電流を第2の抵抗に対して流す
ことにより第2の電圧が生成され、この第2の電圧が前
記第1の電圧に加算される。これにより所望の調整電圧
を得ることが可能となる。このように本発明によれば、
第1の電圧と第2の電圧を別個独立に生成できる。即
ち、例えば第1の抵抗の抵抗値を調整することで第1の
電圧の電圧値を調整できる。また、第2の抵抗に定電流
源から流れる電流を調整することで、第1の電圧とは別
個独立に第2の電圧の電圧値を調整できる。更に、第2
の電圧の電圧調整範囲についても、第1の電圧の電圧値
に依存しないものとすることもできる。また、第1の電
圧は基準電圧源からの基準電圧、第2の電圧は定電流源
からの電流値に基づいて決定されるため、電源電圧の変
動に依存しない調整電圧を生成することができる。
【0033】また、発明は、前記基準電圧源及び定電
流源がMOS型トランジスタを含み、前記基準電圧源か
らの基準電圧及び前記定電流源からの定電流が前記MO
S型トランジスタのしきい値電圧を利用して生成される
ことを特徴とする。
【0034】発明によれば、基準電圧源からの基準電
圧及び定電流源からの定電流がMOS型トランジスタの
しきい値電圧を利用して生成される。そして、MOS型
トランジスタのしきい値電圧は負の温度特性をもつ。従
って、第1の電圧、第2の電圧、調整電圧、電圧調整範
囲等にも負の温度特性を持たせることが可能となる。こ
れにより、コントラスト等の特性が負の温度特性をもつ
液晶表示装置等に最適の電源供給装置を提供することが
可能となる。
【0035】また、発明は、多値電圧生成手段を含
み、該多値電圧生成手段により多値の駆動用電源電圧を
生成して供給する電源供給装置において、前記多値電圧
生成手段が、分割端子に分割電圧を生成する電圧分割手
段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象の各々の間に
接続され分割端子に生成された分割電圧をインピーダン
ス変換することにより容量性の駆動対象に対する多値の
駆動用電源電圧を生成する複数のインピーダンス変換手
段とを含み、駆動期間内において駆動対象からインピー
ダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷量の極性
が正である駆動対象に対しては正の電荷を多く引ける駆
動部を有する第1のインピーダンス変換手段が接続さ
れ、駆動期間内において駆動対象からインピーダンス変
換手段へと移動させる必要がある電荷量の極性が負であ
る駆動対象に対しては負の電荷を多く引ける駆動部を有
する第2のインピーダンス変換手段が接続されることを
特徴とする。
【0036】発明によれば、電圧分割手段により分割
電圧が生成され、この分割された電圧が、インピーダン
ス変換手段によりインピーダンス変換されて駆動対象に
対して供給される。そして、駆動期間内において駆動対
象からインピーダンス変換手段へと移動させる必要があ
る電荷量の極性が正である駆動対象に対しては正の電荷
を多く引ける駆動部を有する第1のインピーダンス変換
手段によりインピーダンス変換が行われる。一方、この
電荷量の極性が負である駆動対象に対しては負の電荷を
多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス変換手
段によりインピーダンス変換が行われることになる。こ
れにより、駆動用電源電圧にかかる負荷に応じた適正な
多値の電源電圧を、容量性の駆動対象に対して供給する
ことが可能となる。
【0037】また、発明は、前記第1、第2のインピ
ーダンス変換手段が差動部と駆動部とを含む演算増幅器
をボルテージフォロワ接続することにより形成され、前
記第1のインピーダンス変換手段の駆動部が、一方が高
電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接続された
定電流源又は抵抗と、一方が低電位の電源側に接続され
他方が出力端子側に接続されたNチャネル型駆動トラン
ジスタとを含み、前記第2のインピーダンス変換手段の
駆動部が、一方が高電位の電源側に接続され他方が出力
端子側に接続されたPチャネル型駆動トランジスタと、
一方が低電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接
続された定電流源又は抵抗とを含むことを特徴とする。
【0038】発明によれば、ボルテージフォロワ接続
された演算増幅器により分割電圧がインピーダンス変換
され、分割電圧と同一電圧の電源電圧が駆動対象に対し
て供給されることになる。また、第1のインピーダンス
変換手段の駆動部は、高電位側に接続された定電流源又
は抵抗と、低電位側に接続されたNチャネル型駆動トラ
ンジスタを含み、第2のインピーダンス変換手段の駆動
部は、低電位側に接続された定電流源又は抵抗と、高電
位側に接続されたPチャネル型駆動トランジスタを含
む。そして、この場合、第1のインピーダンス変換手段
には、インピーダンス変換手段へと移動させる必要があ
る電荷量の極性が正である駆動対象が接続されている。
従って、駆動部内のNチャネル型駆動トランジスタによ
りこの正の電荷を十分に吸収できるとともに、定電流源
又は抵抗に流れる電流を十分小さくすることも可能とな
る。また、第2のインピーダンス変換手段には、インピ
ーダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷量の極
性が負である駆動対象が接続されている。従って、駆動
部内のPチャネル型駆動トランジスタによりこの負の電
荷を十分に吸収できるとともに、定電流源又は抵抗に流
れる電流を十分に小さくすることも可能となる。
【0039】また、発明は、前記多値電圧生成手段に
より生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数
が電源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するよ
うに制御する手段を含むことを特徴とする。
【0040】発明によれば、多値の駆動用電源電圧の
1又は複数が電源投入直後の所定期間内に所定レベルに
到達するように制御される。従って、電源投入直後の所
定期間内に、これらの駆動用電源電圧が所定レベルに到
達することが保証されることになる。これにより、これ
らの駆動用電源電圧が過渡状態になることによる生じる
悪影響を防止でき、駆動対象の表示品質等の特性を向上
させることが可能となる。
【0041】また、発明は、前記多値電圧生成手段に
より生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数
が電源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するよ
うに制御する手段を含み、該制御手段が、前記高電位の
電源を固定電位の電源として前記低電位の電源が投入さ
れる場合には前記第2のインピーダンス変換手段の駆動
部において前記低電位の電源側に流れる電流を前記所定
期間の間増加させる手段を含むことを特徴とする。
【0042】発明によれば、電源投入直後の所定期間
内の間、第2のインピーダンス変換手段の駆動部におい
て低電位の電源側に流れる電流が増加される。これによ
り、多値の駆動用電源電圧の1又は複数、例えば6レベ
ル駆動法におけるV1、V3が所定期間内に所定レベル
に到達するように制御されることになり、例えばV1、
V3の電圧が過渡状態になることによる生じる悪影響を
防止できる。
【0043】また、発明は、前記多値電圧生成手段に
より生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数
が電源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するよ
うに制御する手段を含み、該制御手段が、前記低電位の
電源を固定電位の電源として前記高電位の電源が投入さ
れる場合には前記第1のインピーダンス変換手段の駆動
部において前記高電位の電源側から流れる電流を前記所
定期間の間増加させる手段を含むことを特徴とする。
【0044】発明によれば、電源投入直後の所定期間
内の間、第1のインピーダンス変換手段の駆動部におい
て高電位の電源側から流れる電流が増加される。これに
より例えば6レベル駆動法におけるV2、V4が所定期
間内に所定レベルに到達するように制御されることにな
り、例えばV2、V4の電圧が過渡状態になることによ
る生じる悪影響を防止できる。
【0045】また、発明は、前記所定期間の間は、多
値の駆動用電源の過渡状態の電圧が前記駆動対象に対し
て伝わらないように制御されることを特徴とする。
【0046】発明によれば、駆動用電源電圧が所定レ
ベルに到達するまでの所定期間の間は、駆動用電源の過
渡状態の電圧が駆動対象に対して伝わらない。そして、
所定期間が経過し、駆動用電源電圧が所定レベルに到達
した後に、駆動用電源電圧が駆動対象に対して供給され
ることになる。これにより、駆動用電源電圧が過渡状態
になることにより生ずる悪影響を、より完全に防止でき
る。
【0047】また、発明は、多値電圧生成手段を含
み、該多値電圧生成手段により多値の駆動用電源電圧を
生成して供給する電源供給装置において、前記多値電圧
生成手段が、分割端子に分割電圧を生成する電圧分割手
段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象の各々の間に
接続され分割端子に生成された分割電圧をインピーダン
ス変換することにより容量性の駆動対象に対する多値の
駆動用電源電圧を生成する複数のインピーダンス変換手
段と、該インピーダンス変換手段を制御する手段とを含
み、前記インピーダンス変換手段が差動部と駆動部とを
含む演算増幅器をボルテージフォロワ接続することによ
り形成され、前記駆動部が、一方が第1の電源側に接続
され他方が出力端子側に接続された定電流源又は抵抗
と、一方が第2の電源側に接続され他方が出力端子側に
接続された駆動トランジスタとを含み、前記インピーダ
ンス変換手段を制御する手段が、駆動対象を駆動するた
めの基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりの直後の
一定期間だけ前記インピーダンス変換手段の前記定電流
源又は前記抵抗に対して電流が流れるように制御する手
段であることを特徴とする。
【0048】発明によれば、インピーダンス変換手段
を制御する手段により、基準クロックの立ち上がり又は
立ち下がりの直後の一定期間だけインピーダンス変換手
段内の定電流源又は抵抗に対して電流が流れるように制
御される。即ち、容量性の駆動対象を駆動する場合に
は、基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりの直後の
一定期間だけ駆動用電源電圧に対して負荷がかかる。従
って、この期間だけ定電流源又は抵抗に電流を流すよう
にすれば、この定電流源又は抵抗により駆動対象を十分
に駆動することが可能となる。
【0049】また、発明は、多値電圧生成手段を含
み、該多値電圧生成手段により多値の駆動用電源電圧を
生成して供給する電源供給装置において、前記多値電圧
生成手段が、分割端子に分割電圧を生成する電圧分割手
段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象の各々の間に
接続され分割端子に生成された分割電圧をインピーダン
ス変換することにより容量性の駆動対象に対する多値の
駆動用電源電圧を生成する複数のインピーダンス変換手
段と、該インピーダンス変換手段を制御する手段とを含
み、前記インピーダンス変換手段が差動部と駆動部とを
含む演算増幅器をボルテージフォロワ接続することによ
り形成され、前記駆動部が、一方が第1の電源側に接続
され他方が出力端子側に接続された定電流源又は抵抗
と、一方が第2の電源側に接続され他方が出力端子側に
接続された駆動トランジスタとを含み、前記インピーダ
ンス変換手段を制御する手段が、駆動対象を駆動するた
めの交流化信号が所定レベルの場合には、前記インピー
ダンス変換手段の前記定電流源又は前記抵抗に流れる電
流を制限する制御を行う手段であることを特徴とする。
【0050】発明によれば、インピーダンス変換手段
を制御する手段により、交流化信号が所定レベルの場合
には、インピーダンス変換手段内の定電流源又は抵抗に
流れる電流が制限される。即ち、駆動用電源電圧によっ
ては、交流化信号が所定のレベルの場合には、負荷がか
からないような場合がある。従って、このような場合
に、定電流源又は抵抗に流れる電流を制限すれば、定電
流源又は抵抗に無駄な消費電流が流れるのを有効に防止
することが可能となる。
【0051】また、発明は、前記駆動部が、前記イン
ピーダンス変換手段を制御する手段により制御される定
電流源又は抵抗と、該制御手段により制御されない定電
流源又は抵抗とを含むことを特徴とする。
【0052】発明によれば、駆動部が、インピーダン
ス変換手段を制御する手段により制御される定電流源又
は抵抗と、該制御手段により制御されない定電流源又は
抵抗とを含む。このように構成すれば、制御手段により
制御されない定電流源又は抵抗により駆動部の出力電圧
を一定値に保持できる。そして、これと共に、駆動用電
源電圧にかかる負荷に応じて、定電流源又は抵抗に流れ
る電流を制御手段より制御すれば、低消費電力で、十分
な駆動能力を持つ駆動部を実現することが可能となる。
【0053】また、発明は、上記のいずれかの電圧調
整手段と上記のいずれかの多値電圧生成手段とを含む電
源供給装置であって、前記電圧調整手段により電圧調整
された電源電圧を前記多値電圧生成手段における前記電
圧分割手段により分割し、生成された分割電圧を前記複
数のインピーダンス変換手段によりインピーダンス変換
することにより駆動対象に対して多値の駆動用電源電圧
を供給することを特徴とする。
【0054】発明によれば、電圧調整手段により調整
された電源電圧に基づいて、多値電圧生成手段によりイ
ンピーダンス変換された多値の駆動用電源電圧を生成す
ることが可能となる。これにより、多値電圧生成手段に
より生成される多値の駆動用電源電圧の電圧調整を行う
ことができる。また、駆動用電源電圧にかかる負荷に応
じた適正な多値の電源電圧を、容量性の駆動対象に対し
て供給することが可能となる。更に、電圧調整手段にお
ける電圧調整を演算増幅器等を利用して行った場合に
は、この演算増幅器等を多値電圧生成手段におけるイン
ピーダンス変換手段として用いることも可能となる。
【0055】また、発明は、上記のいずれかの電源供
給装置を含む液晶表示装置であって、前記電圧調整手段
により液晶素子駆動用の電源電圧の調整を行い、該電圧
調整により液晶表示におけるコントラスト調整が行われ
ることを特徴とする。
【0056】発明によれば、電圧調整手段により液晶
素子駆動用の電源電圧の調整を行うことにより液晶表示
におけるコントラスト調整が行われる。即ち、第1の電
圧を調整することでコントラスト調整の基準となる電
圧、例えばセンター値等を調整することができる。そし
て、第2の電圧を調整することにより、液晶表示装置を
使用するユーザは所望のコントラストを得ることができ
る。そして、この場合、第1の電圧を調整して、センタ
ー値等を変化させても、第2の電圧の電圧値は影響を受
けない。従って、センター値等と、第2の電圧及び電圧
調整範囲を別個独立に設定でき、従来よりも優れたコン
トラスト調整が可能となる。
【0057】また、発明は、上記のいずれかの電源供
給装置を含み、6レベル駆動法により液晶素子が駆動さ
れる液晶表示装置であって、前記6レベル駆動法に用い
られる液晶素子駆動用の電源電圧を高電位側より第0レ
ベル、第1レベル、第2レベル、第3レベル、第4レベ
ル、第5レベルの駆動用電源電圧とした場合において、
前記第2レベル及び第4レベルの駆動用電源電圧を前記
第1のインピーダンス変換手段により供給し、前記第1
レベル及び第3レベルの駆動用電源電圧を前記第2のイ
ンピーダンス変換手段により供給することを特徴とす
る。
【0058】発明によれば、駆動期間においてインピ
ーダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷の量が
正である第2レベル、第4レベルの駆動用電源電圧は、
正の電荷を多く引ける駆動部を有する第1のインピーダ
ンス変換手段により供給される。また、該電荷の量が負
である第1レベル、第3レベルの駆動用電源電圧は、負
の電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダン
ス変換手段により供給される。これにより、駆動用電源
電圧にかかる負荷に応じた適正な6値の電源電圧を、液
晶素子に対して供給することが可能となる。
【0059】また、発明は、電圧分割を行い、該分割
電圧をインピーダンス変換して多値の駆動用電源電圧と
して駆動対象に対して供給するための電源供給方法であ
って、駆動期間内において駆動対象から移動させる必要
がある電荷量の極性が正である駆動対象に対しては該駆
動対象から正の電荷を多く引くように前記インピーダン
ス変換を行い、駆動期間内において駆動対象から移動さ
せる必要がある電荷量の極性が負である駆動対象に対し
ては該駆動対象から負の電荷を多く引くように前記イン
ピーダンス変換を行うことを特徴とする。
【0060】発明によれば、駆動用電源電圧にかかる
負荷に応じた適正な多値の電源電圧を、駆動対象に対し
て供給することが可能となる。
【0061】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について説明す
る。
【0062】1.第1の実施例 図1には、本発明の第1の実施例が示される。図1に示
すように本第1の実施例の電源供給装置100は、電圧
調整部102と多値電圧生成部110を含み、電源電圧
から多値の液晶駆動用の電源電圧V0〜V5を生成して
いる。
【0063】ここで、電圧調整部102は、第1電圧生
成部104、加算部106、第2電圧生成部107、制
御部108を含み、調整電圧Vregを生成している。
【0064】第1電圧生成部104は、電源電圧VS、
VDDから、第1の電圧Vxを生成する機能を有する。
例えば、液晶表示のコントラスト調整を行うためのセン
ター値Vcが、図2(A)に示す位置にあったとする。
この場合には、第1電圧生成部104は、例えばVx=
Vcとなるように第1の電圧Vxを生成することにな
る。また、第2の電圧生成部107は上記第1の電圧の
生成とは独立に第2の電圧Vyを生成する。そして、こ
の場合、第2の電圧Vyは、第1の電圧Vxを基準とし
て設定された電圧調整範囲内において、制御部108に
より可変に制御される。そして、この可変に制御された
第2の電圧Vyが、加算部106において上記第1の電
圧Vxに加算されて、調整電圧Vregが生成されるこ
とになる。
【0065】例えば、図2(A)の場合には、第1の電
圧Vxに対して正又は負の値の第2電圧Vyを加算する
ことで調整電圧Vregが生成される。そして、どのよ
うな値の第2の電圧Vyを加算するかは、制御部108
に入力される調整電圧設定信号により決められることに
なる。
【0066】このように、本第1の実施例では、第1の
電圧Vxに対して、Vxの値に依存しない可変の第2の
電圧Vyを加算することで、調整電圧Vregが生成さ
れる。従って、例えば図2(B)に示すように、コント
ラスト調整のためのセンター値Vcが、半導体デバイ
ス、液晶素子の製造上のバラツキにより変動した場合に
も、前述した従来技術のような不具合は生じない。即
ち、この場合には、センター値Vcの変動に合わせてV
x=Vcになるように第1の電圧Vxをまず調整する。
そして、その後、この第1の電圧Vxを基準として、可
変に制御される第2の電圧Vyを加算すれば、所望の調
整電圧Vregを得ることができる。これにより、ユー
ザは、所望の明度に液晶表示のコントラストを調整でき
ることになる。そして、この場合には、図35(A)、
(B)に示す従来例の場合とは異なり、常に、上側にも
下側にも同等の範囲でコントラスト調整を行うことが可
能となる。
【0067】なお、第1の電圧Vxは必ずしもセンタ−
値Vcに一致するように調整する必要はなく、例えば図
2(A)、(B)におけるVrmaxあるいはVrmi
nに一致するように調整してもよい。そして、VxをV
rmaxに一致させた場合には、電圧調整のために加算
される第2の電圧Vyは正の値となり、VxをVrmi
nに一致させた場合にはVyは負の値となる。
【0068】次に多値電圧生成部110について説明す
る。本第1の実施例における多値電圧生成部110は、
電圧分割部112と、第1、第2のインピーダンス変換
部114〜120とを含む。電圧分割部112では、調
整電圧Vreg、電源電圧VDD間が分割されて、分割
端子122〜132に分割電圧が生成される。この場合
には、分割端子126、130には第1のインピーダン
ス変換部116、120が接続され、容量性の液晶素子
に対してインピーダンス変換された電源電圧V2、V4
が供給される。また、分割端子124、128には第2
のインピーダンス変換部114、118が接続され、容
量性の液晶素子に対してインピーダンス変換された電源
電圧V1、V3が供給される。
【0069】さて、6レベル駆動法と呼ばれる液晶駆動
においては、後述するように、電源電圧の種類により駆
動期間内において液晶素子から電源供給装置へと移動し
なければならない電荷量の極性が異なっていることが判
明した。例えばV2、V4ではこの電荷量の極性は正と
なることが判明した。また、V1、V3ではこの電荷量
の極性は負となることが判明した。そこで、本実施例で
は、V2、V4に対しては正の電荷を多く引ける駆動部
を有する第1のインピーダンス変換部116、120が
接続される。また、V1、V3に対しては、負の電荷を
多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス変換部
114、118が接続される。これにより、6レベル駆
動法における電圧の平均化状態が維持でき、シャドウ、
クロストークと呼ばれる現象が発生するのが防止され
る。この結果、液晶表示の品質を非常に向上させること
が可能となった。
【0070】2.第2の実施例 次に、本発明の第2の実施例について説明する。本第2
の実施例は、電圧調整部102の具体的な構成を示す実
施例である。
【0071】図3に示す第2の実施例の電圧調整部は、
オペアンプ6と、基準電圧源7と、複数の電流源を有す
る定電流源8と、複数のスイッチを有する制御部9とを
含む。
【0072】オペアンプ6の+入力端子(第1の入力端
子)には、基準電圧源7が接続され、−入力端子(第2
の入力端子)には、抵抗10、11の一方の端子と制御
部9の出力が接続されている。また、抵抗10の他方の
端子はオペアンプ6の出力に接続され、抵抗11の他方
の端子は固定電位VDDに接続されている。また、制御
部9は、定電流源8とオペアンプ6の−入力端子との間
に介在している。そして、調整電圧設定信号に基づい
て、定電流源8から抵抗10へと流れる電流量が制御さ
れ、この電流量の変化によって電圧調整が行われる。
【0073】この電圧調整部の出力である調整電圧Vr
eg(V5に接続される)は、第1の電圧Vxと第2の
電圧Vyの和であり、次式のように表される。
【0074】 Vreg=Vx+Vy …式(5) ここで、第1の電圧Vxは、抵抗10の抵抗値をR1
0、抵抗11の抵抗値をR11、基準電圧源7の電圧を
Vrefとすれば、オペアンプにおける出力電圧の一般
式として次式で表わすことができる。
【0075】 Vx=(1+R10/R11)・Vref …式(6) また、第2の電圧Vyは、定電流源8から制御部9を介
して抵抗10に流れる電流I10により決められる。こ
の場合の電流I10は、調整電圧設定信号により制御部
9内のスイッチを選択的にオンすることにより可変され
るものである。従って、第2の電圧Vyは次式のように
表される。
【0076】 Vy=I10・R10 …式(7) 以上より、調整電圧Vregは次式のように表される。
【0077】 Vreg=(1+R10/R11)・Vref+I10・R10…式(8) また、例えば、定電流源8から抵抗10に流れる電流I
10の最大値をImaxとし、最小値をIminとした
場合には、電圧調整範囲Vrangeは次式のように表
される。
【0078】 Vrange=(Imax−Imin)・R10 …式(9) 上式(6)〜(9)から明らかなように、本実施例によ
れば、R10により、Vyが決定され、これにより電圧
の調整範囲Vrangeも決められる。そして、R11
によりVxが決定され、これにより電圧調整の基準とな
る電圧が決められる。この電圧調整の基準となる電圧
は、上述のように電圧調整範囲におけるセンター値とし
てもよいし、最大値、最小値としてもよい。このように
本実施例の電圧調整部によれば、Vx、Vy、Vran
geを個別に、独立に設定できることになる。
【0079】図4には、図3に示す基準電圧源7、定電
流源8、制御部9をMOSトランジスタで構成した場合
の回路例が示される。
【0080】基準電圧源7は、Pchトランジスタ15
とNchトランジスタ20を含む。基準電圧源7により
発生されるVrefは、Nchトランジスタ20の電流
能力を小さくし、電源間に流れる電流を小さくすること
により、Pchトランジスタ15のしきい値電圧とほぼ
同じ電圧とすることができる。また、定電流源8はPc
hトランジスタ16〜19を含む。そして、定電流源8
では、ゲート電極が上記基準電圧Vrefに接続された
Pchトランジスタ16〜19の飽和時の定電流特性を
利用して定電流を得ている。また、制御部9は、上記P
chトランジスタ16〜19のドレイン領域に接続され
たPchトランジスタ21〜24を含み、Pchトラン
ジスタ21〜24のゲート電極に接続された調整電圧設
定信号によって電流の導通と遮断を切り換えている。こ
こで定電流源8内の複数の電流源から流れる電流値の重
みづけを2nとしたとする。即ち、それぞれの電流源の
電流値の比率を8:4:2:1とすれば、調整電圧設定
信号が4本の場合には、24=16段階の電圧調整が可
能となる。なお、図3、図4では調整電圧設定信号が4
本の場合の例が示されるが、図3、図4とは異なった本
数にすることも当然可能である。更に、調整電圧設定信
号は、マイクロコンピュータ等により書き込まれるレジ
スタから2値信号で得ることができるので、マイクロコ
ンピュータ等による制御も容易となる。
【0081】本実施例によれば、抵抗10の抵抗値を固
定し抵抗11の抵抗値を可変する手段を持つようにすれ
ば、電圧調整範囲を維持したまま電圧調整の基準となる
電圧、例えばセンター値を変化させることが可能とな
る。従って、半導体デバイスや液晶素子に製造上のバラ
ツキが生じた場合には、上記抵抗値可変手段により抵抗
11の抵抗値を調整することで上記バラツキを補正でき
る。即ち、例えば図2に示すようにしてVxがコントラ
スト調整のセンター値Vcに一致するように調整する。
そして、このように抵抗11の抵抗値を変えても、抵抗
10の抵抗値は固定されているため、上式(9)から明
らかなように、電圧調整範囲は変化しない。そして、こ
のように変化しない電圧調整範囲内で、調整電圧設定信
号を用いて所望の調整電圧Vregを得ることができる
ことになる。この点、図33、図34に示す従来の電源
供給装置では、図35(A)、(B)に示すように電圧
調整の基準となる電圧であるセンター値Vcを変化させ
ると上側及び下側に同等の範囲で電圧調整(コントラス
ト調整)を行うことができなかった。このため従来の電
源供給装置では、電圧調整の基準となる電圧を変化させ
た場合にも十分広い範囲で電圧調整できるように、電圧
調整範囲を余分に持たせる構成としていた。即ち、分圧
抵抗313の段数を余分に持たせる構成としていた。
【0082】これに対して、本実施例によれば、電圧調
整の基準となる電圧を変化させても、電圧調整範囲は変
化しないため、電圧調整範囲は要求される必要最低限で
済むことになる。このことは電圧調整の定電流源8内の
電流源の個数、制御部9内のスイッチの個数を必要最低
限にできることを意味する。なおかつ電圧調整の制御信
号をマイクロコンピュータ等から書き込まれるレジスタ
から2値信号で得ている場合にはレジスタのビット数を
必要最低限にでき、それぞれを結ぶ配線数も少なくでき
ることを意味する。
【0083】更に、従来の電源供給装置では、製造上の
バラツキの調整を行なった場合、調整後の分圧抵抗の段
数の情報、即ち図35(A)、(B)における(011
1)、(0100)の情報を不揮発性メモリなどに記憶
しておく必要があった。しかし、本実施例によれば、製
造上のバラツキの調整は抵抗11の抵抗値を可変するこ
とで行なうことができるため、このような情報を記憶し
ておく必要がなくなる。
【0084】また、マイクロコンピュータで制御する場
合には、システムリセット信号により定電流源8からの
電流を遮断するようにしておけば、抵抗10、11の抵
抗値のみで電圧調整部の出力電圧が決定されることにな
る。従って、ファームウェアの中にバラツキ調整用のプ
ログラムを内蔵する必要もなくなり、電圧調整部の出力
電圧を検出する回路も必要なくなる。例えば、このよう
にシステムリセット時に、定電流源8からの電流を遮断
するように設定しておけば、図2(A)において、Vx
を最小値Vrminに一致させておくことが可能とな
る。また、システムリセット時において、制御部9内の
スイッチの一部をオンさせるように設定しておけば、例
えば図2(A)においてVxをセンター値Vcに一致さ
せておくことも可能となる。
【0085】図5には、本実施例の電源供給装置を用い
た液晶表示装置の一例が示される。この液晶表示装置
は、電源供給装置100と、コントラスト調整部140
と、駆動信号生成部(LCDドライバー)142と、液
晶パネル144とを含む。
【0086】電圧調整部の出力である調整電圧Vreg
は、液晶駆動用電源電圧V5として駆動信号生成部14
2に供給されると共に、一方が固定電位に接続された分
圧抵抗(電圧分割部)12の他方に接続される。そし
て、分圧抵抗12により分割された電圧がボルテージフ
ォロワ接続されたオペアンプ1〜4の+入力端子に接続
され、オペアンプ1〜4の出力は駆動用電源電圧V1、
V2、V3、V4として駆動信号生成部142に入力さ
れる。なお、この場合、分割端子126、130には後
述するようにN型と呼ぶオペアンプ2、4が接続され、
分割端子124、128にはP型と呼ぶオペアンプ1、
3が接続される。また、V5については、電圧調整部内
のオペアンプ6を代用してインピーダンス変換を行うこ
とができ、これにより回路素子数を削減できることにな
る。
【0087】駆動信号生成部142は、例えば6レベル
駆動法に基づいて、これらの駆動用電源電圧V0〜V5
のいずれかを選択することで駆動信号を生成する。そし
て、この駆動信号により液晶素子が駆動されることにな
る。そして、ユーザがコントラスト調整部140により
コントラスト調整を行う操作をすると、コントラスト調
整部140により出力される調整電圧設定信号によりV
regの値が調整される。これにより液晶パネル144
に供給されるV1〜V5の電圧が調整されることにな
り、液晶表示のコントラスト調整が行われることにな
る。
【0088】この場合、電圧調整部の出力である調整電
圧Vregは、上式(8)に示されるように、分圧抵抗
12の抵抗値とは無関係である。従って、分圧抵抗12
の抵抗値を大きくすることにより電源間に流れる電流を
非常に小さくすることができる。この結果、電源供給装
置及び液晶表示装置の大幅な低消費電力化を図ることが
可能となる。
【0089】以上のように本実施例の電源供給装置は液
晶表示装置に適用できるが、この液晶表示装置はその軽
量と消費電力の少なさから小型・軽量の必要な携帯機器
に多く用いられている。従って、液晶表示装置を備えた
機器では、液晶表示装置の本来の特長(小型・軽量)を
生かすべく、回路の低消費電力と小型化が要求されてい
る。このため、その要求に沿うためにも、これまでに挙
げた効果の得られる本実施例の電源供給装置を液晶表示
装置に使用することは有効な手段となる。
【0090】次に回路の安定性という観点から本実施例
の効果を説明する。
【0091】本実施例においては、電圧調整の基準とな
る電圧であるVxの値は、上式(6)から明らかなよう
に、基準電圧Vrefの値及び抵抗10と抵抗11との
抵抗比により決定される。これに対して、図33、図3
4に示す従来例では、電圧調整の基準となる電圧は、電
源電圧VDDと電源電圧VSとの間の電圧差を抵抗分割
することにより決定される。このため従来例では電源電
圧が変動すると電圧調整の基準となる電圧が変動してし
まうという問題があったが、本実施例では電源電圧が変
動してもVxは一定に保たれる。
【0092】また、本実施例においては、電圧調整範囲
を決める電圧であるVyは、上式(7)に示すように、
定電流源8から制御部9を介して抵抗10に流れる電流
I10の値と、抵抗10の抵抗値とによって決定され
る。そして、この定電流源8からの電流I10は、電源
電圧が変動しても一定に保たれる。従って、Vyについ
ても電源電圧の変動に対して一定に保つことができ、電
圧調整範囲Vrangeも一定に保てることになる。例
えば、図4は図2、図3の定電流源8をMOSトランジ
スタによって構成した例であるが、定電流領域で動作す
るトランジスタのゲート電圧を基準電圧Vrefから得
ており、ゲート電圧が一定に保たれるのでドレイン電流
は一定となる。これにより、電源電圧が変化しても定電
流源から流れる電流が一定に保たれ、Vy及びVran
geは一定に保たれる。
【0093】以上のように本実施例によれば電源電圧の
変動に依存しない安定した調整電圧Vreg(=Vx+
Vy)と電圧調整範囲Vrangeとを容易に得ること
ができる。このことは、電池(バッテリー)を電源とし
た場合など動作電圧範囲の広い機器に利用する場合に、
電源電圧にかかわらず安定した動作ができるということ
を意味する。特に、液晶表示装置におけるコントラスト
調整はこの調整電圧に大きく依存する。従って、動作電
圧範囲の広い機器に使用される液晶表示装置において、
本実施例を適用すれば、電源電圧にかかわらず駆動用電
源の電圧を一定に保ち一定のコントラストを得ることが
できる。また、電圧調整範囲も同様に電源電圧が変動し
ても一定に保つことができる。従って、本実施例によれ
ば、表示品質を非常に向上でき、製品価値を非常に高め
ることができる。
【0094】更に、調整電圧の供給先である駆動対象の
素子特性が温度特性を持つ場合があり、このような場合
には、調整電圧に対してこの温度特性を補償するような
温度特性を持たせることが望ましい。例えば、液晶表示
素子ではその表示品質が周囲の温度に大きく依存し、一
定の表示品質を保つためには周囲温度に対して負の温度
特性を持つような電圧で駆動することが望ましい。これ
を実現するために従来では、温度特性をもつ素子、例え
ばサーミスタ等を分圧抵抗に接続し、温度特性の補償を
行うのが一般的であった。
【0095】本実施例では、このような場合に、第1、
第2の電圧Vx、Vyに対して駆動対象の温度特性を補
償するような温度特性を持たせている。例えば、図4を
例にとり説明すれば以下のようになる。即ち、基準電圧
源7により生じる基準電圧Vrefの値は、前述のよう
にPchトランジスタ15のしきい値電圧とほぼ同一値
となる。そして、一般にMOSトランジスタのしきい値
電圧は負の温度特性を持つため、この基準電圧Vref
の値と、抵抗10及び抵抗11の抵抗比とで決まる第1
の電圧Vxも、負の温度特性を持つことになる。更に、
定電流源8から流れる電流の量もMOSトランジスタの
しきい値電圧に依存し、負の温度特性を持つため、第2
の電圧Vy及び電圧調整範囲Vrangeも負の温度特
性を持つことになる。即ち、本実施例によれば、調整電
圧Vreg及び電圧調整範囲Vrangeの両方に対し
て負の温度特性を持たせることが可能となる。このよう
に本実施例によれば、サーミスタ等の温度特性を持つ素
子を追加することなく、調整電圧Vreg、電圧調整範
囲Vrangeに温度特性を持たせることが可能とな
る。これにより、部品点数の削減が可能となり、また、
半導体装置に電源供給装置を内蔵した場合には外付け部
品の削減が可能となり、装置の小型化やコストの低減化
を図ることが可能となる。
【0096】なお、図6には、本実施例を用いた場合に
駆動用電源電圧V5に現れる温度特性の一例が示され
る。図6から明らかなように、V5は負の温度特性を持
っている。従って、このV5を負の温度特性をもつ液晶
素子の駆動用電源電圧として使用すれば、液晶表示装置
の表示品質を高めることができる。
【0097】また、例えば基準電圧源7内のPチャネル
トランジスタ15あるいは定電流源8内のPチャネルト
ランジスタ16〜19に対して直列に、トランジスタと
異なる温度特性を持つ素子、例えば抵抗等を接続すれ
ば、図6に示す温度特性曲線の勾配を変化させることも
できる。これにより、液晶素子の温度特性との適合性を
更に高めることが可能となる。
【0098】3.第3の実施例A.構成について 次に、本発明の第3の実施例について説明する。本第3
の実施例は、多値電圧生成部110の具体的な構成を示
す実施例である。
【0099】図7に示す本第3の実施例にかかる多値電
圧生成部は、電圧分割部203と、オペアンプ1〜4を
含む。そして、オペアンプ1〜4は、電圧分割部203
の分割端子224〜230に接続され、各々V1〜V4
を供給している。ここで、本実施例では、V1、V3を
供給するオペアンプとして、図8に示す構成のオペアン
プ(以下、P型オペアンプと呼ぶ)を使用し、V2、V
4を供給するオペアンプとして、図10に示す構成のオ
ペアンプ(以下、N型オペアンプと呼ぶ)を使用してい
る。
【0100】電圧分割部203は、ドレイン領域とゲー
ト電極がショートされ直列に接続された9個のトランジ
スタを含み、これらのトランジスタを抵抗の代わりに用
いることにより電圧分割を行っている。この場合、これ
らのトランジスタは全て同じ電流供給能力を持つように
設定されているため、V0とV5の間の電圧は正しく9
分割されることになる(1/9バイアス)。そして、9
分割された電圧のうちV0側から低い方へ一番目の電圧
をV1、2番目の電圧をV2と呼び、V5側から高い方
へ一番目の電圧をV4、2番目の電圧をV3と呼ぶこと
にする。電圧分割は図33、図34に示す従来例のよう
に抵抗を用いても当然可能である。しかし、低消費電流
化を図るためには、これらの抵抗を高抵抗にしなければ
ならず、IC内では高抵抗を作ろうとすると、大きな面
積を必要としたり、新たな製造工程を追加しなければな
らないなどの問題が生じる。そこで、本実施例では、ド
レイン領域とゲート電極をショートしたトランジスタを
高抵抗の代わりに用いている。これにより、電圧分割部
203に流れる消費電流を0.2μA程度に抑えること
が可能となった。
【0101】図8には、図7に示すP型オペアンプのト
ランジスタレベルの回路図が示される。このP型オペア
ンプは、差動増幅部206と駆動部200とを含む。差
動増幅部206は、+入力端子208、−入力端子20
9の2つの入力端子と、1つの出力端子210を有する
回路であり、2つの入力端子の電圧差を出力端子210
に増幅して出力する回路として公知であるので、説明は
省略する。駆動部200は、Pチャネル駆動トランジス
タ204、Nチャネル負荷トランジスタ205を有す
る。また、差動増幅部206と駆動部200との間に
は、発振防止用コンデンサ207が設けられている。そ
して、ボルテージフォロワ接続の構成、即ち差動増幅部
206の−入力端子209とオペアンプの出力端子21
1を接続する構成となっている。
【0102】駆動部200内のPチャネル駆動トランジ
スタ204は、Nチャネル負荷トランジスタ205と直
列に接続され、その接続点がオペアンプの出力端子21
1となっている。Nチャネル負荷トランジスタ205
は、そのドレイン領域とゲート電極とを接続することに
より、抵抗の機能を持たせている。オペアンプの出力端
子211は差動増幅部206の−入力端子209に接続
され、差動増幅部206の出力端子210はPチャネル
駆動トランジスタ204のゲート電極に接続されてい
る。このように接続した回路により+入力端子208に
与えられた電圧はオペアンプの出力端子211に同一レ
ベルの電圧であらわれる。これは差動増幅部206によ
り+入力端子208とオペアンプの出力端子211とが
同一電圧となるように、Pチャネル駆動トランジスタ2
04のゲート電圧がコントロールされるためである。
【0103】なお、Nチャネル負荷トランジスタ205
については、そのゲート電極に定電圧を与えて定電流源
として機能させてもよい。
【0104】図9には、P型オペアンプ内のNチャネル
負荷トランジスタ205、Pチャネル駆動トランジスタ
204の電流特性の関係図が示される。図9において、
214はNチャネル負荷トランジスタ205の電流特性
であり、215はオペアンプの出力端子211に負荷の
ない場合のPチャネル駆動トランジスタ204の電流特
性である。また、216はオペアンプの出力端子211
に負の負荷がかかった場合のPチャネル駆動トランジス
タ204の電流特性であり、217はオペアンプの出力
端子211に正の負荷がかかった場合のPチャネル駆動
トランジスタ204の電流特性である。
【0105】なお、ここで負の負荷がかかった場合と
は、低い電圧(電位)に接続され、電流が引き抜かれる
場合(負の電荷が駆動部に引き込まれる場合)をいう。
また、正の負荷がかかった場合とは、高い電圧(電位)
に接続され、電流が引き込まれる場合(正の電荷が駆動
部に引き込まれる場合)をいう。
【0106】オペアンプの出力端子211に負荷がかか
っていない場合のPチャネル駆動トランジスタ204の
電流特性は図9の215に示す電流特性となり、この電
流特性215と、Nチャネル負荷トランジスタ205の
電流特性214との交点Aにおける電流が定常電流とし
て流れることになる。
【0107】例えばオペアンプの出力端子211に負の
負荷がかかり、出力端子211の電圧が下降した場合
(低い電圧に接続され、電流が引き抜かれる場合)を考
える。この場合には、オペアンプの出力端子211は−
入力端子209に接続されているため、−入力端子20
9の電圧が下降する。一方、+入力端子208の電圧は
変わらないため、+入力端子208と−入力端子209
との間に電圧差が生じ、差動増幅部206の出力端子2
10の電圧は差動増幅部206により増幅されて下降す
る。すると、Pチャネル駆動トランジスタ204のゲー
ト電極に供給されるゲート電圧が下降することになり、
Pチャネル駆動トランジスタ204の電流供給能力が増
大する。これにより、Pチャネル駆動トランジスタ20
4の電流特性は図9の216に示す電流特性となり、流
し込み電流によりオペアンプの出力端子211の電圧が
引き上げられることになる。
【0108】次に、逆に、オペアンプの出力端子211
に正の負荷がかかり、出力端子211の電圧が上昇した
場合(高い電圧に接続され、電流が引き込まれる場合)
を考える。この場合には、負の負荷がかかった場合と全
く反対の動作になり、差動増幅部の出力端子210の電
圧は差動増幅部206により増幅されて上昇する。する
と、Pチャネル駆動トランジスタ204のゲート電極に
供給されるゲート電圧が上昇することになり、Pチャネ
ル駆動トランジスタ204の電流供給能力は減少する。
これにより、Pチャネル駆動トランジスタ204の電流
特性は、図9の217に示す電流特性となる。そして、
Nチャネル負荷トランジスタ205の引き抜き電流によ
りオペアンプの出力端子211の電圧が引き下げられ
る。
【0109】以上のように、オペアンプの出力端子21
1の電圧は、差動増幅部206の+入力端子208の電
圧よりも高くなれば引き下げられ、低くなれば引き上げ
られて、常に+入力端子208の電圧と同一レベルに保
たれることになる。
【0110】さて、このP型オペアンプの消費電流は、
差動増幅部206の消費電流I1と、Pチャネル駆動ト
ランジスタ204とNチャネル負荷トランジスタ205
の間に流れる消費電流I2との合計で決まる。本実施例
においては消費電流I1は0.7μA程度に抑えてい
る。しかし、定常的に流れる消費電流I2は、Pチャネ
ル駆動トランジスタ204の電流供給能力には関係な
く、Nチャネル負荷トランジスタ205の電流供給能力
により決まる。Nチャネル負荷トランジスタ205の電
流供給能力を小さくすれば小さくするほど定常的に流れ
る消費電流I2は小さくなるが、極端に小さくする事は
できない。なぜならオペアンプの出力端子211の電圧
が上昇した場合(正の負荷がかかった場合)に、その電
圧を引き下げる能力はNチャネル負荷トランジスタ20
5の電流供給能力で決まるからである。即ち、消費電流
を抑えれば抑えるほど電圧を引き下げる能力が落ちてし
まい、電圧を引き下げる能力を上げれば上げるほど消費
電流が増えてしまうことになる。
【0111】ところが、後述するようにV1、V3にお
いては、駆動期間においてオペアンプ側に移動させる必
要がある電荷量の極性は負となっている。そこで、本実
施例では、V1、V3には負の電荷を多く引ける駆動部
200を有するオペアンプ、即ちP型オペアンプを接続
している。これにより、駆動期間内にV1、V3から十
分に負の電荷を引くことができ、シャドウ、クロストー
ク等の現象が生じるのを防止でき、液晶の表示特性が悪
化するのを防止できることになる。一方、P型オペアン
プにおいては、正の負荷がかかった場合には、Nチャネ
ル負荷トランジスタ205により正の電荷を引き込まな
ければならない。しかしながら、V1、V3において
は、駆動期間においてオペアンプ側に移動させる必要が
ある電荷量の極性は負となっている。従って、V1、V
3にP型オペアンプを接続する構成とする本実施例の場
合には、P型オペアンプの駆動部200には正の電荷を
引く能力はあまり要求されないことになる。この結果、
本実施例によれば、Nチャネル負荷トランジスタ205
の電流供給能力を十分に低く抑えることができ、駆動部
200に定常的に流れる消費電流I2を15μA程度に
抑えることが可能となる。これにより、P型オペアンプ
の消費電流をI1+I2=15.7μA程度に抑えるこ
とが可能となった。
【0112】図10は図7に示すN型オペアンプのトラ
ンジスタレベルの回路図が示される。このN型オペアン
プと上記P型オペアンプとは駆動部201の構成が異な
っており、駆動部201は、Nチャネル駆動トランジス
タ212とPチャネル負荷トランジスタ213とを含ん
でいる。そして、差動増幅部206の−入力端子209
とオペアンプの出力端子211とを接続することにより
ボルテージフォロワ接続の構成となっている。
【0113】N型オペアンプでは、P型オペアンプと同
様に、オペアンプの出力端子211の電圧は+入力端子
208の電圧より高くなれば引き下げられ、低くなれば
引き上げられて、常に+入力端子208の電圧と同一に
なるように保たれる。しかし、N型オペアンプでは、P
型オペアンプと異なり、オペアンプの出力端子211の
電圧が上昇した場合(正の負荷がかかった場合)に、そ
の電圧を引き下げる能力はNチャネル駆動トランジスタ
212の電流供給能力で決まる。また、P型オペアンプ
と異なり、オペアンプの出力端子211の電圧が下降し
た場合(負の負荷がかかった場合)に、その電圧を引き
上げる能力は、Pチャネル負荷トランジスタ213の電
流供給能力で決まる。ここで、Pチャネル負荷トランジ
スタ213は、そのゲート電極とドレイン領域を短絡す
ることにより、抵抗の機能を持たせているものである。
なお、Pチャネル負荷トランジスタ213については、
そのゲート電極に定電圧を与えて定電流源として機能さ
せてもよい。
【0114】さて、N型オペアンプの駆動部201に定
常的に流れる消費電流I2は、Nチャネル駆動トランジ
スタ212の電流供給能力には関係なく、Pチャネル負
荷トランジスタ213の電流供給能力を小さくすればす
るほど小さくなる。即ち、消費電流を抑えれば抑えるほ
ど電圧を引き上げる能力が落ちてしまい、電圧を引き上
げる能力を上げれば上げるほど消費電流が増えてしまう
ことになる。
【0115】ところが、後述するようにV2、V4にお
いては、駆動期間においてオペアンプ側に移動させる必
要がある電荷量の極性は正となっている。そこで、本実
施例では、V2、V4には正の電荷を多く引ける駆動部
201を有するオペアンプ、即ちN型オペアンプを接続
している。これにより、駆動期間内にV2、V4から十
分に正の電荷を引くことができ、シャドウ、クロストー
ク等の現象が生じるのを防止できることになる。一方、
N型オペアンプにおいては、負の負荷がかかった場合に
は、Pチャネル負荷トランジスタ213により負の電荷
を引き込まなければならない。しかしながら、V2、V
4においては、駆動期間においてオペアンプ側に移動さ
せる必要がある電荷量の極性は正となっている。従っ
て、V2、V4にN型オペアンプを接続する構成とする
本実施例の場合には、N型オペアンプの駆動部201に
は負の電荷を引く能力はあまり要求されないことにな
る。この結果、本実施例によれば、Pチャネル負荷トラ
ンジスタ213の電流供給能力を十分に低く抑えること
ができ、駆動部201に定常的に流れる消費電流I2を
15μA程度に抑えることが可能となる。これにより、
N型オペアンプの消費電流をI1+I2=15.7μA
程度に抑えることが可能となった(I1=0.7μ
A)。
【0116】以上のように本実施例によれば、電圧分割
部203、P型及びN型オペアンプでの消費電流は各々
0.2μA、15.7μAになる。従って、多値電圧生
成部全体での消費電流を、0.2+15.7×4=63
μAに抑えることが可能となった。このように、液晶の
表示品質を低下させないで装置全体の消費電流を最大限
に減らすためには、駆動期間内においてインピーダンス
変換手段へと移動させる必要がある電荷量の極性が正で
ある駆動用電源電圧(V2、V4)にはN型オペアン
プ)を接続し、該電荷量の極性が負である駆動用電源電
圧(V1、V3)には、P型オペアンプを接続すればよ
いことが理解される。
【0117】B.駆動用電源電圧にかかる負荷の計算に
ついて 次に、単純マトリクスLCDを線順次に時分割駆動する
場合に、駆動用電源電圧であるV1〜V4にどのような
負荷がかかるのかを、ある大きさのLCDパネルを駆動
する場合を例にとり、以下に説明する。
【0118】図11(A)には、コモン電極の電圧、セ
グメント電極の電圧とV0〜V5との関係が示される。
例えば、コモン電極の電圧は選択された期間にはV5
(V0)となり、非選択の場合はV1(V4)となる。
そして、コモン電極の電圧がV5(V0)の場合にセグ
メント電極の電圧がV0(V5)であれば点灯となり、
V2(V3)であれば非点灯となる(カッコ内はFR信
号=Lの場合)。また、図11(B)には、コモン電極
とセグメント電極の配置例が示される。
【0119】さて、以下に行う計算の目的は、V1〜V
4にかかる最大負荷の相対的な大小関係を求めることに
ある。従って、計算を容易にするため以下に示す条件に
て計算を行う。 (1)LCDパネルの表示容量を64×100ドットと
する。言い替えれば、64ラインのコモン電極と100
ラインのセグメント電極を備えたLCDパネルである
(図11(B)参照)。 (2)64ラインのコモン電極なので1/64デューテ
ィにて時分割駆動する。 (3)駆動用電源電圧V0〜V5の値は、電圧平均化法
により算出される計算式により1/9バイアスとなる
が、V0=0V、V1=−1V、V2=−2V、V3=
−7V、V4=−8V、V5=−9Vとして計算を行い
やすいようにする。 (4)容量は、計算を容易にするために、コモン電極1
ラインあたり1F(ファラド)であると仮定する。 (5)液晶は容量性の素子であり、LCDパネルは電気
的にコンデンサと等価である。従って、そのコンデンサ
の両端の電極(つまり、コモン電極とセグメント電極)
より充放電する際に移動する電荷の量をQ=CV(Qは
電荷量、Cは容量、Vは電圧)により計算し、その大き
さをV1〜V4にかかる負荷と考える。例えば、図12
(A)、(B)には、セグメント電極の電圧がV3でコ
モン電極の電圧がV4の状態から、セグメント電極の電
圧がV2でコモン電極の電圧がV1の状態に変化した場
合に、V2に対してどのような電荷が流れこむのかが模
式的に示される。即ち、図12(A)の状態では、LC
Dパネルを等価的に表したコンデンサ(C=1F)のセ
グメント電極側には、(−7)−(−8)=+1C(ク
ーロン)の電荷が蓄えられている。一方、図12(B)
の状態に変化すると、コンデンサのセグメント電極側に
は(−2)−(−1)=−1Cの電荷が蓄えられること
になる。従って、図12(B)に示すように、この状態
の変化によりV2では+1−(−1)=2Cの正の電荷
を引き込まなければならないことになる。即ち、この場
合にはV2には+2の正の負荷がかかることになる。 (6)本計算で求めようとしているのは、V1〜V4に
かかる負荷の最大値である。従って、負荷の計算を行う
場合には、全てのセグメント電極の電圧が同じ方向に変
化した場合を考えればよい。例えば、図11(B)にお
いて、セグメント電極SEG1がV3からV2に変化
し、セグメント電極SEG2がV5からV2に変化する
場合等、セグメント電極の電圧の変化の方向が混在する
場合は考えなくてもよい。このように変化の方向が混在
する場合の負荷の大きさは、全てのセグメント電極SE
G1〜SEG100の電圧が全て同じ方向に変化した場
合(最大負荷の場合)よりも小さくなるからである。 (7)本計算においては、V1〜V4に流れる電荷量の
駆動期間内における合計を求める必要がある。そこで、
図13に示すように、駆動期間を、FR信号の切り替わ
り時Aと、それ以外の期間Bの2つに分けて計算を行う
こととする。なお、図13において、FR信号とは、液
晶駆動のための交流化信号であり、DCK(ドットクロ
ック)とは、駆動信号を生成するための基準となるクロ
ックである。
【0120】次に、具体的にV2を例にとり、V2にか
かる負荷を計算する。
【0121】図11(A)に示すように、セグメント電
極のとりうる値は、V0、V2(FR信号=H)、V
5、V3(FR信号=L)のいずれかである。従って、
セグメント電極の電圧が、これらの電圧からV2に変化
する場合としては、V0→V2、V2→V2、V5→V
2、V3→V2の変化が考えられる。そして、FR信号
の切り替え時Aでは、期間の変わり目であるためV0→
V2の変化、V2→V2の変化はなく、V3→V2、V
5→V2の変化だけを考えればよいことになる。また、
B期間では、同一期間内であるためV3→V2、V5→
V2の変化はなく、V0→V2、V2→V2の変化のみ
を考えればよいことになる。
【0122】図14には、FR切り替え時Aにおいてセ
グメント電極の電圧がV3からV2に変化する場合のコ
モン波形及びセグメント波形が示される。図14に示す
ように、コモン電極COM1からCOM64にゆくにし
たがってV5(V0)となる期間が順次シフトすること
で、セグメント電極が選択されることになる。なお、上
述のように、本計算においては全てのセグメント電極の
電圧が同一の方向に変化する場合のみを考えればよいの
で、図14においてはCOM1〜COM64と、SEG
1との関係のみを示している。
【0123】さて、負荷の計算を行う際には、非選択ラ
イン、選択終了ライン、選択開始ラインに分けて考えれ
ばよい。ここで、非選択ラインとは、コモン信号により
選択されていないラインであり、図14の#1に示すよ
うに64−2=62ラインある。また、選択終了ライン
とは、該ラインの前のラインがコモン信号により選択さ
れたラインであり、図14の#2に示すように1ライン
ある。また、選択ラインとは、コモン信号により選択さ
れたラインであり、図14の#3に示すように1ライン
ある。負荷の計算はこれらの#1、#2、#3の各々に
ついて行うことになる。
【0124】図15には、FR切り替わり時Aにおい
て、全てのセグメント電極の電圧がV3からV2に変わ
る時にV2にかかる負荷を計算するプロセス及び計算結
果が示されている。例えば、非選択ライン(#1)にお
いては、セグメント電極がV3からV2に変化し、コモ
ン電極がV4からV1に変化している。従って、前述の
図12(A)、(B)に示すように、LCDパネルを等
価的に表したコンデンサのセグメント電極側に蓄えられ
る電荷は、+1Cから−1Cへと変化する。従って、こ
の場合にV2において引き込まなければならない電荷量
は+2Cとなる。そして、図14に示すように、非選択
ライン(#1)は、62ラインあるため、合計で2×6
2=124Cの正の電荷をV2において引き込まなけれ
ばならないことになる。
【0125】選択終了ライン(#2)、選択開始ライン
(#3)についても同様に、図15に示すように計算で
きる。但し、これらのラインは図14に示すように各々
1ラインしかない。そのためV2において引き込まなけ
ればならない電荷量の合計は少なく、各々−6Cとな
る。
【0126】以上より、FR切り替え時Aにおいて、セ
グメント電極の電圧がV3からV2に変化する場合の電
荷量の合計は124−6−6=+112Cとなる。即
ち、この場合にはV2には正の負荷がかかることにな
る。
【0127】図16には、FR切り替え時Aにおいてセ
グメント電極の電圧がV5からV2に変化する場合のコ
モン波形及びセグメント波形が示される。図16の場合
も、図14の場合と同様に、非選択ライン(#1)、選
択終了ライン(#2)、選択開始ライン(#3)に分け
て負荷の計算を行う。図17には、その計算プロセス及
び計算結果が示される。図17に示すように、この場合
にV2において引き込まなければならない電荷量の合計
は−16Cとなる。即ち、この場合にはV2には負の負
荷がかかることになる。
【0128】図18には、FR切り替え時A以外の期間
Bにおいてセグメント電極の電圧がV0からV2に変化
する場合のコモン波形及びセグメント波形が示される。
例えば、B期間におけるB1においては、COM1が選
択終了ライン(#2)、COM2が選択開始ライン(#
3)、COM3〜COM64が非選択ライン(#1)と
なる。同様にB2においては、COM1、COM2、C
OM5〜COM64が非選択ライン(#1)、COM3
が選択終了ライン(#2)、COM4が選択開始ライン
(#3)となる。B3〜B31についても同様に考える
ことができる。
【0129】図18の場合も、図14の場合と同様に、
非選択ライン(#1)、選択終了ライン(#2)、選択
開始ライン(#3)に分けて負荷の計算を行う。図19
には、その計算プロセス及び計算結果が示される。図1
9に示すように、この場合にV2において引き込まなけ
ればならない電荷量の合計は+128Cとなる。即ち、
この場合にはV2には正の負荷がかかることになる。な
お、図18に示すB1〜B32のどの場合においても図
19に示す計算結果は同一のものとなる。
【0130】図20には、FR切り替え時A以外の期間
Bにおいてセグメント電極の電圧がV2のまま変化しな
い場合のコモン波形及びセグメント波形が示される。図
20の場合も、図14の場合と同様に、非選択ライン
(#1)、選択終了ライン(#2)、選択開始ライン
(#3)に分けて負荷の計算を行う。図21には、その
計算プロセス及び計算結果が示される。図21に示すよ
うに、この場合にV2にかかる負荷は0となる。
【0131】以上のようにして、全ての場合についてV
2にかかる負荷を計算できたことになる。即ち、FR切
り替わり時Aにおいては表示パターンによって、−16
C〜+112Cの電荷を、B期間においては表示パター
ンによって、0C〜+128Cの電荷をV2において引
き込まなければならないことになる。
【0132】図22〜図25には、V1にかかる負荷に
ついての計算プロセス及び計算結果が示される。図22
には、FR切り替え時Aにおいて全てのセグメント電極
の電圧がV5からV2、V5からV0に変化する場合が
示され、図23には、FR切り替え時Aにおいて全ての
セグメント電極の電圧がV3からV2、V3からV0に
変化する場合が示される。また、図24には、B期間に
おいて全てのセグメント電極の電圧がV0からV2、V
0からV0に変化した場合が示され、図25には、B期
間において全てのセグメント電極の電圧がV2からV
2、V2からV0に変化した場合が示される。
【0133】更に、V3、V4についても同様に負荷を
計算することができる。図26には、以上の計算結果を
まとめたものが示される。図26に示すように、V3に
ついてはV2と逆の方向に同じ量の負荷がかかってお
り、V4についてはV1と逆の方向に同じ量の負荷がか
かっている。
【0134】図26より、V2の最大負荷の極性(駆動
期間内においてオペアンプ側に移動させる必要がある電
荷量の極性)は正であり、V3の最大負荷の極性は負で
あることは明らかである。これに対して、V1とV4に
ついては正の負荷も負の負荷もほぼ同じ値となるため、
最大の負荷の極性が正、負のいずれかであるを図26の
みでは決めることができない。しかし、一般にFR信号
はDCKよりかなり遅く、本実施例では70Hz程度を
用いている。それに対し、B期間において負荷がかかる
タイミングはDCKに同期しており、本実施例の場合4
kHz程度である。従って、負荷のかかる回数は、FR
切り替え時AよりもB期間の方が圧倒的に多い。例え
ば、図18において、負荷のかかる回数は、FR切り替
え時Aでは1回のみであるのに対して、B期間において
はB1〜B31の32回となる。また、V1〜V4には
図示しない平滑容量といわれるコンデンサが、VDD
(0V)との間に接続されるため、V1〜V4の電圧は
時間的に平滑される。つまり、時間的に平滑してしまえ
ば、駆動期間内にかかるV1〜V4にかかる負荷の量
は、B期間にかかる負荷の量によりほぼ決定されてしま
うということができる。
【0135】従って、V1についてはB期間において負
の方向にかかる負荷の方が大きいため最大負荷の極性は
負となる。また、V4については、B期間において正の
方向にかかる負荷の方が大きいため最大負荷の極性は正
となる。
【0136】以上のように、V1、V3についての最大
負荷の極性は負となる。従って、V1、V3については
P型オペアンプを用いることが適当であるという結論に
なる。また、V2、V4のについては最大負荷の極性は
正となる。従って、V2、V4についてはN型オペアン
プを用いることが適当であるという結論になる。そし
て、このように接続することで、多値電圧生成部全体で
の消費電流を63μAとし、表示品質を向上させるとと
もに低消費電力化を図るという技術的課題を達成できる
ことになる。
【0137】これに対して、図34に示す従来例では、
V1〜V4についてのインピーダンス変換は、全てN型
オペアンプにより行われていた。しかし、このような構
成とすると、V1、V3のインピーダンス変換を行うN
型オペアンプについては、Pチャネル負荷トランジスタ
213(図10参照)の電流供給能力を相当に大きくし
なければならなくなる。なぜならば、上述のようにV
1、V3については駆動期間において負の電荷を多く引
かなければならず、この電荷を引けなかった場合には電
圧平均化法における平均化状態が維持できなくなり、シ
ャドウ、クロストーク等の現象が生じてしまうからであ
る。逆に、従来例において、このような現象を生じない
ようにすべく、Pチャネル負荷トランジスタ213の電
流供給能力を増加させると、消費電流が例えば350μ
A以上となってしまい、低消費電力化という課題を解決
できないことになる。
【0138】4.第4の実施例 第4の実施例は、消費電力を更に低く抑えるべく、イン
ピーダンス変換を行うオペアンプに電流制御機能を持た
せた実施例である。
【0139】図27には、この電流制御機能を持たせた
N型オペアンプの一例が示される。図27に示すオペア
ンプは、図10に示すN型オペアンプと、駆動部202
の構成が異なっている。即ち、駆動部202は、Nチャ
ネル駆動トランジスタ212、Pチャネル負荷トランジ
スタ213の他に、第2のPチャネル負荷トランジスタ
218と、電流制御用Pチャネルトランジスタ219と
を新たに含んでいる。第2のPチャネル負荷トランジス
タ218は、ドレイン領域とゲート電極を短絡されると
ともに、該ドレイン領域がオペアンプの出力端子211
に接続されている。また、電流制御用Pチャネルトラン
ジスタ219は、この第2のPチャネル負荷トランジス
タ218の直列に接続されると共に、ゲート電極にはコ
ントロール端子222が接続されている。
【0140】さて、LCDパネルを駆動する駆動信号
は、DCKを基準クロックに生成される。また、LCD
パネルは電気的にコンデンサと等価とみなすことができ
るので、LCDを駆動する時に駆動用電源電圧にかかる
負荷は、駆動信号の切り替わり時、即ちDCKの切り替
わり時のみに発生しているといえる。即ち、DCKの立
ち下がりエッジで動作を行っているシステムにおいては
DCKの立ち下がり時のみに、DCKの立ち上がりエッ
ジで動作を行っているシステムにおいてはDCKの立ち
上がり時のみに負荷が発生する。なぜならば、LCDは
コンデンサと等価とみなすことができるため、一度、該
コンデンサーがある電圧にチャージされると、他に電流
の流れる経路はなく、ただその電圧を維持しているだけ
でよいからである。なお、以下、DCKの立ち上がりで
動作するシステムを例にとり説明を行う。
【0141】前述の図26に示すように、各駆動用電源
電圧にかかる負荷は必ずしも正負のうち一方向ではな
い。例えば、V1、V3に接続されるP型オペアンプに
対して正の負荷がかかる場合があり、この場合には、P
型オペアンプ内のNチャネル負荷トランジスタ205に
より正の電荷を引き込んでやらなければならない。ま
た、V2、V4に接続されるN型オペアンプに対して負
の負荷がかかる場合があり、この場合には、N型オペア
ンプ内のPチャネル負荷トランジスタ213により負の
電荷を引き込んでやらなければならない。このため、P
型オペアンプのNチャネル負荷トランジスタ205、N
型オペアンプのPチャネル負荷トランジスタ213にも
ある程度の電流供給能力が必要とされる。
【0142】しかし、上述のように、V1〜V4にはD
CK切り替わり時のみ負荷がかかる。従って、負荷トラ
ンジスタ205、214には、DCK切り替わり時及び
その後の一定期間のみ電流を流してやればよく、それ以
外の期間では電圧を保持できる程度の電流を流せば十分
となる。
【0143】そこで、本実施例では、図27に示すよう
に、Pチャネル負荷トランジスタ213と並列に第2の
Pチャネル負荷トランジスタ218を設け、これに直列
にと電流制御用Pチャネルトランジスタ219を接続す
る構成としている。そして、DCKの立ち上がり時及び
その後の一定期間、Lレベルとなるようなコントロール
信号をコントロール端子222に入力する。これによ
り、DCKの立ち上がり時及びその後の一定期間のみ第
2のPチャネル負荷トランジスタ218がオンし、電流
I3が流れることになる。そして、それ以外の期間にお
いては、電圧を保持できる程度のわずかな電流I2がP
チャネル負荷トランジスタ213により流れることにな
る。図28には、DCK、コントロール信号、FR信号
のタイミングチャートが示される。DCKの立ち上がり
時及びその後の一定期間のみ電流制御用Pチャネルトラ
ンジスタ219をオンし、電流I3を流すためのコント
ロール信号として図28に示すCONT1信号を用い
る。このCONT1信号は、コントロール端子222を
介して電流制御用Pチャネルトランジスタ219のゲー
ト電極に入力される。
【0144】本実施例においては電流I2を0.1μA
に抑え、制御電流I3を30μAとした。そして、制御
電流I3はDCKの1周期の1/4の期間のみ流すよう
にしたため、I3の平均電流は7.5μAとなる。従っ
て、駆動部202で消費される電流は、I2+I3=
7.6μAとなる。差動増幅部206において消費する
電流I1は0.7μAであるため、オペアンプ全体の消
費電流は8.3μAとなる。これにより、オペアンプの
消費電流を、図10に示す電流制御機能のないN型オペ
アンプの消費電流(15.7μA)の約1/1.9倍に
することが可能となった。
【0145】以上、N型オペアンプの場合について説明
した。しかし、P型オペアンプにおいても、Nチャネル
負荷トランジスタ205に並列に、第2のNチャネル負
荷トランジスタ及びこれに直列に接続された電流制御用
のNチャネルトランジスタを設けることで、同様の電流
制御機能を持たせることが可能である。そして、この場
合には、図28のCONT1を反転した信号をコントロ
ール信号として用いることになる。
【0146】さて、装置の更なる低消費電力化を図るた
めには、コントロール端子222に以下に述べるような
コントロール信号を入力すればよい。
【0147】図11(A)に示すように、コモン信号、
セグメント信号はFR信号=Lの期間ではV0、V3、
V4、V5のいずれかの電圧となる。また、FR信号=
Hの期間ではV0、V1、V2、V5のいずれかの電圧
となる。このため、FR信号=Lの期間にはV1、V2
に対して負荷はかからないことになり、またFR信号=
Hの期間にはV3、V4に対して負荷はかからないこと
になる。そこで、FR信号=Lの期間にはV1、V2に
接続されるオペアンプの第2の負荷トランジスタをオフ
させ、FR信号=Hの期間にはV3、V4に接続される
オペアンプの第2の負荷トランジスタをオフさせるよう
な制御を行えば、消費電力を更に低く抑えることが可能
となる。
【0148】例えばV4に図27に示すような電流制御
機能付きオペアンプを接続してインピーダンス変換を行
う場合には、図28に示すように、CONT1信号とF
R信号とのORにより得られるCONT5信号をコント
ロール端子222に入力する。これにより、FR信号=
Hの期間には、第2のPチャネル負荷トランジスタ21
8はオフし、電流I3が流れないため、更なる低消費電
力化が可能となる。例えば、本実施例では、以上の電流
制御により、I3の平均電流を3.75μAとすること
が可能となり、消費電流はI1+I2+I3=4.55
μAに抑えることが可能となった。これにより、消費電
流を、電流制御機能のないN型オペアンプの消費電流
(15.7μA)の約1/3.5倍にすることが可能と
なった。なお、V1、V2、V3に接続される電流制御
機能付きのオペアンプを制御する場合も、図28に示す
ようなCONT2、CONT3、CONT4信号を、コ
ントロール端子222に入力すれば、上記と同様に低消
費電力化することが可能となる。
【0149】5.第5の実施例 さて、上記第3、第4の実施例では、V1、V3にP型
オペアンプ1、3を、V2、V4にN型オペアンプ2、
4を接続する構成とすることで、オペアンプの駆動部に
流れる電流を少なくし、低消費電力化を図っている。し
かし、このような構成とした場合、装置への電源投入時
に、以下のような問題が生じることが判明した。
【0150】例えば、図29(A)に示すように、高電
位側の電源であるV0=VDD(0V)を固定電源とす
る構成の場合(N基板の場合)は、電源投入時にV1、
V3が所定電圧に到達するまでに非常に時間がかかると
いう問題が生じた(図31参照)。これは、V1、V3
に接続されるP型オペアンプ1、3では、駆動部を構成
するNチャネル負荷トランジスタ205の電流供給能力
を、低消費電力化のために非常に小さくしていることに
起因する。例えば、図30(A)において、VDDを固
定電位の電源としてV5の電源が投入されると、V5の
電圧が徐々に低下し、これにしたがってV1の電圧が徐
々に低下することになる。そして、この場合のV1の電
圧の低下は、図30(A)に示すように、Nチャネル駆
動トランジスタ205により電流Ipを流し、電圧平滑
用コンデンサ270(あるいはLCDパネル)から電荷
を引き抜くことにより行われる。ところが、Nチャネル
負荷トランジスタ205の電流供給能力は非常に小さく
Ipは非常に小さいため、図31に示すようにV1の電
圧が所定電圧に到達するまで非常に時間がかかってしま
うことになる。以上の現象はV3についても同様に起こ
り、この場合には図31に示すように、V3が所定電圧
に到達するまでには更に時間がかかってしまう。
【0151】図29(B)に示すように、低電位側の電
源であるV5=GND(0V)を固定電源とする構成の
場合(P基板の場合)は、今度は、V2、V4の所定電
圧への到達時間が大きくなってしまう。これは、V2、
V4に接続されるN型オペアンプ2、4では、駆動部を
構成するPチャネル負荷トランジスタ204の電流供給
能力を非常に小さくしていることに起因する。即ち、図
30(B)において電源投入時にV0から流れる電流I
pが小さくなってしまい、V4の電圧の上昇が非常に遅
くなってしまうからである。この点はV2についても同
様である。
【0152】以上のような現象が生じると、液晶表示の
品質が非常に低下してしまう。例えば、図31のように
V1、V3の電圧が正確な値に到達するまでに時間がか
かると、その間、電圧平均化法の平均化状態が維持でき
ないという事態が生じてしまう。また、図31における
Aの点においては、V1<V2<V3とならなければな
らない関係が、V1<V3<V2の関係となる事態も生
じ、これにより液晶表示が全面黒表示となったりする事
態も生じてしまう。
【0153】以上のような事態を防止するには、電源投
入直後の所定期間の間、オペアンプの駆動部の電流供給
能力を増加させてやればよい。この電流供給能力の増加
は、例えば図29(A)に示す構成の場合は以下のよう
して実現できる。即ち、この場合には、P型オペアンプ
1、3を、図27に示すような構成の電流制御機能付き
のオペアンプにする(図27にはNチャネル型オペアン
プに電流制御機能を持たせたものが示されている)。即
ち、Nチャネル負荷トランジスタ205に並列に、第2
のNチャネル負荷トランジスタ及びこれに直列に接続さ
れた電流制御用のNチャネルトランジスタを設ける構成
とする。そして、電流制御用のNチャネルトランジスタ
のゲート電極に接続されるコントロール端子222に対
して、電源投入直後の所定期間の間、電流制御用のNチ
ャネルトランジスタをオン状態にするようなコントロー
ル信号を入力する。これにより、電源投入直後の所定期
間の間、駆動部の電流供給能力が増加することになり、
V1、V3の立ち下がりを早くすることが可能となる。
これにより上記事態を防止できる。そして、図29
(B)に示す構成の場合には、N型オペアンプ2、4に
電流制御機能を持たせて、同様の制御を行えばよい。
【0154】なお、V1、V3(あるいはV2、V4)
を、電源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達させ
るためには、上記手法に限らず、例えばV1とV2、V
3とV4をトランジスタ等で導通させる等、種々の手法
を採用することができる。
【0155】さて、液晶表示の品質が悪化しないように
するために更に好ましくは、上記の制御によりV1、V
3(あるいはV2、V4)が所定電圧に到達するまでの
所定期間の間、液晶素子に対して過渡状態の電圧が与え
られないようにすることが望ましい。そして、V1、V
3が所定電圧に到達した後に、駆動用電源電圧を供給す
るように構成する。これにより、液晶表示が全面黒表示
となるような事態を完全に防止することができる。
【0156】図32には、本実施例における電源投入シ
ーケンスのイメージ図が示される。まず、リセット信号
(#1)により、装置内にあるコントロール回路(ロジ
ック回路)がリセットされる。そして、このコントロー
ル回路によりアナログ電源オンの命令(#2)が発行さ
れる。すると、装置内のアナログ回路が動作を開始し、
多値の駆動用電源電圧の生成が行われる。そして、この
場合、上記のように例えばV1、V3に接続されるオペ
アンプの電流供給能力を増加させて、タイマにより設定
された所定期間の間に、駆動用電源電圧が所定レベルに
到達するように制御が行われる。そして、この所定期間
の間は、LCDドライバの出力を全て固定電位であるV
0に固定する。これにより、過渡的な電圧が液晶素子に
印加されることが防止される。そして、所定時間経過
後、電源供給装置とLCDドライバとの間が接続され、
LCDドライバが出力可能状態に設定される。その後、
上記コントロール回路により表示オン命令(#3)が出
され、RAMに格納された画像情報がLCDドライバに
入力され、液晶表示が行われることになる。なお、この
場合、ウエイトタイムの間に表示オン命令が出されて
も、その命令は無効となる。
【0157】その後、例えばコントロール回路によりパ
ワーセーブ命令(#4)が出されると、パワーセーブモ
ードに入る。そして、パワーセーブ解除命令(#5)が
出されると、また、タイマにより設定された所定期間の
間に、駆動用電源電圧が所定レベルに到達するように制
御が行われることになる。
【0158】以上のようなシーケンスで電源投入を行う
ことで、液晶表示が全面黒表示となるような事態が完全
に防止される。
【0159】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。
【0160】例えば、上記実施例では、V0が固定電位
であり0Vの場合について説明したが、V5が固定電位
であり0Vである場合も同様に実現可能である。
【0161】また、電圧調整部に用いられる基準電圧
源、定電流源は図4に示すものに限らず種々の構成のも
のを用いることができる。また、制御部の構成も図3、
図4、図5に示すものに限られるものではない。
【0162】また、図7におけるP型オペアンプ、N型
オペアンプの構成も、図8、図9に示すものに限らず、
例えば、差動部、駆動部の回路構成が異なる種々のオペ
アンプを採用できる。
【0163】また、本発明が適用される液晶駆動方法も
上記実施例の駆動方法に限定されるものではない。
【0164】更に、本発明は線順次に時分割駆動する表
示装置ばかりでなく、複数のラインを同時に選択するよ
うな時分割駆動の表示装置にも適用できるものである。
また、本発明が適用される表示装置も液晶表示装置に限
定されるものではない。
【0165】
【発明の効果】発明によれば、定電圧の第1の電圧が
生成され、この第1の電圧に制御手段により可変に制御
される第2の電圧を加算されることで、所望の調整電圧
を駆動対象に対して供給することが可能となる。特に、
本発明によれば、第2の電圧の電圧値は第1の電圧の電
圧値に依存しない。従って、第1の電圧を調整する手段
により第1の電圧の電圧値を調整したとしても、これに
影響されずに前記制御手段により所定の電圧調整範囲に
おいて第2の電圧の電圧値を調整することが可能とな
る。この結果、電圧調整の基準となる電圧と、電圧調整
範囲等とを別個独立に調整できることになり、電圧調整
の基準となる電圧を変化させたことで電圧調整範囲が狭
まったりする等の事態が生じるのを有効に防止できる。
これにより従来にない柔軟性に富んだ電圧調整が可能と
なり、該調整電圧に基づいて駆動される駆動対象の表示
品質等の特性を高めることが可能となる。
【0166】また、発明によれば、温度変化により駆
動対象の素子特性が変化した場合にも、第1の電圧、第
2の電圧及び第1の電圧と第2の電圧を加算して得られ
る調整電圧が、この素子特性を補償するように変化する
ため、温度変化に依存しない安定した電源供給が可能と
なる。これにより、該調整電圧に基づいて駆動される駆
動対象の表示品質等の特性を非常に高めることが可能と
なる。
【0167】また、発明によれば、初期動作時に電源
供給装置から出力される調整電圧を電圧調整範囲内のセ
ンター値、最小値、あるいは最大値等の所望の値に固定
しておくことが可能となる。これにより、調整電圧を生
成するためのファームウェアにバラツキ調整用のプログ
ラムを内蔵したり、電圧調整部の出力電圧を検出する回
路を設けたりする必要が無くなる。これにより、装置の
小型化を図ることができ、半導体装置に装置を内蔵した
場合にはチップサイズの削減が可能となる。
【0168】また、発明によれば、第1の抵抗の抵抗
値を調整することで第1の電圧の電圧値を調整でき、第
2の抵抗に対して定電流源から流れる電流を調整するこ
とで第1の電圧の調整とは別個独立に第2の電圧の電圧
値を調整できる。更に、第2の電圧の電圧調整範囲につ
いても、第1の電圧の電圧値に依存しないものとするこ
とができる。これにより従来のように電圧調整範囲を広
げるために、切り替え可能な抵抗の段数を多くするよう
なことが必要なくなり、装置の小型化、半導体チップサ
イズの削減を図ることができる。また、回路構成を従来
のものに比べ簡易なものとすることができ、低消費電力
化を図ることも可能となる。更に、電源電圧の変動に依
存しない安定した調整電圧、電圧調整範囲を得ることが
可能となる。
【0169】また、発明によれば、温度特性をもつ素
子、例えばサーミスタ等を追加しなくても、第1の電
圧、第2の電圧、調整電圧、電圧調整範囲等に負の温度
特性を持たせることが可能となる。これにより、コント
ラスト等の特性が負の温度特性をもつ液晶表示装置等に
最適の電源供給装置を提供することが可能となる。
【0170】また、発明によれば、駆動用電源電圧に
かかる負荷に応じた適正な多値の電源電圧を、容量性の
駆動対象に対して供給することが可能となる。これによ
り、インピーダンス変換手段の駆動部に無駄な電流を流
すことなく、駆動対象の表示品質等の特性を向上させる
ことが可能となる。
【0171】また、発明によれば、第1のインピーダ
ンス変換手段の駆動部内のNチャネル型駆動トランジス
タにより、駆動対象からの正の電荷を十分に吸収できる
とともに、定電流源又は抵抗に流れる電流を十分小さく
することも可能となる。また、第2のインピーダンス変
換手段の駆動部内のPチャネル型駆動トランジスタによ
り、駆動対象からの負の電荷を十分に吸収できるととも
に、定電流源又は抵抗に流れる電流を十分に小さくする
ことも可能となる。これにより、駆動対象の表示品質等
の特性を向上させることができると共に、駆動部内を流
れる電流を節約でき、大幅な低消費電流化が可能とな
る。これにより、本発明が内蔵される機器のバッテリー
寿命等を大幅に延ばすこと等が可能となる。
【0172】また、発明によれば、駆動用電源電圧が
過渡状態になることによる生じる悪影響を防止でき、駆
動対象の表示品質等の特性を向上させることが可能とな
る。
【0173】また、発明によれば、例えば6レベル駆
動法におけるV1、V3が所定期間内に所定レベルに到
達するように制御されることになり、例えばV1、V3
の電圧が電源投入時に過渡状態になることによる生じる
悪影響を防止できる。これにより、例えば液晶表示が全
面黒表示となる等の事態を防止できる。
【0174】また、発明によれば、例えば6レベル駆
動法におけるV2、V4が所定期間内に所定レベルに到
達するように制御されることになり、例えばV2、V4
の電圧が電源投入時に過渡状態になることによる生じる
悪影響を防止できる。これにより、例えば液晶表示が全
面黒表示となる等の事態を防止できる。
【0175】また、発明によれば、駆動用電源電圧が
過渡状態になることにより生ずる悪影響を、より完全に
防止でき、駆動対象の表示品質等の特性を更に向上させ
ることが可能となる。
【0176】また、発明によれば、基準クロックの立
ち上がり又は立ち下がりの直後の一定期間だけ定電流源
又は抵抗に電流を流すように制御することにより、該定
電流源又は抵抗により駆動対象を十分に駆動することが
可能となる。これにより、上記期間以外の期間に定電流
源又は抵抗に流れる電流を抑えることが可能となり、装
置の更なる低消費電力化を図ることが可能となる。
【0177】また、発明によれば、駆動用電源電圧に
よっては、交流化信号が所定のレベルの場合には、負荷
がかからないような場合があるため、このような場合
に、定電流源又は抵抗に流れる電流を制限することによ
り、定電流源又は抵抗に無駄な消費電流が流れるのを有
効に防止することが可能となる。これにより、駆動対象
の表示品質等の特性を低下させることなく、装置の更な
る低消費電力化を図ることが可能となる。
【0178】また、発明によれば、制御手段により制
御されない定電流源又は抵抗により駆動部の出力電圧を
一定値に保持できると共に、制御手段により制御される
定電流源又は抵抗により駆動対象を十分な駆動能力で駆
動することが可能となる。これにより、駆動対象の表示
品質等の特性を低下させることなく、装置の更なる低消
費電力化を図ることが可能となる。
【0179】また、発明によれば、多値電圧生成手段
により生成される多値の駆動用電源電圧の電圧調整を行
うことができると共に、駆動用電源電圧にかかる負荷に
応じた適正な多値の電源電圧を、容量性の駆動対象に対
して供給することが可能となる。これにより、駆動対象
の表示品質等の特性を向上させながら、低消費電力化を
図ることも可能となる。また、電圧調整手段における電
圧調整を演算増幅器等を利用して行った場合には、この
演算増幅器等を多値電圧生成手段におけるインピーダン
ス変換手段として用いることも可能となる。これによ
り、装置の更なる小型化を図ることが可能となる。
【0180】また、発明によれば、第1の電圧を調整
して、センター値等を変化させても、第2の電圧の電圧
値は影響を受けないため、センター値等と、第2の電圧
及び電圧調整範囲を別個独立に設定でき、従来よりも優
れたコントラスト調整が可能となる。これにより、小型
・軽量の必要な携帯機器に多く用いられる液晶表示装置
に最適なコントラスト調整手法を提供できることにな
る。
【0181】また、発明によれば、駆動用電源電圧に
かかる負荷に応じた適正な6値の電源電圧を、液晶素子
に対して供給することが可能となる。これにより、液晶
表示を行う際にシャドウ、クロストーク等の現象が生じ
るのを有効に防止でき、液晶表示の品質を高めることが
できるとともに、装置の大幅な低消費電力化を図ること
も可能となる。
【0182】また、発明によれば、駆動用電源電圧に
かかる負荷に応じた適正な多値の電源電圧を、駆動対象
に対して供給することが可能となり、駆動対象の表示特
性等の特性を向上させることができると共に、装置の低
消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る電源供給装置のブ
ロック図である。
【図2】図2(A)、(B)は、本実施例による電圧調
整の手法を説明するための図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る電圧調整部の回路
図である。
【図4】基準電圧源、定電流源、制御部をMOSトラン
ジスタで構成した場合の電圧調整部の回路図である。
【図5】本発明の電源供給装置を用いた液晶表示装置の
一例を示す回路図である。
【図6】本実施例を用いた場合に駆動用電源電圧V5に
現れる温度特性を表す図である。
【図7】本発明の第3の実施例に係る多値電圧生成部の
回路図である。
【図8】P型オペアンプをトランジスタレベルで示した
回路図である。
【図9】Nチャネル負荷トランジスタとPチャネル駆動
トランジスタの電流特性の関係を示す図である。
【図10】N型オペアンプをトランジスタレベルで示し
た回路図である。
【図11】図11(A)は、コモン電極の電圧、セグメ
ント電極の電圧とV0〜V5との関係を示す図であり、
図11(B)は、コモン電極とセグメント電極の配置の
一例を示す図である。
【図12】図12(A)、(B)は、セグメント電極、
コモン電極の電圧が変化した場合に、駆動用電源電圧に
おいて、どのような電荷を引き込まなければならないか
を模式的に示した図である。
【図13】FR信号(交流化信号)、DCK(基準クロ
ック)のタイミングチャート図である。
【図14】FR切り替え時Aにおいてセグメント電極の
電圧がV3からV2に変化する場合のコモン波形及びセ
グメント波形を示す図である。
【図15】図14の場合においてV2にかかる負荷を計
算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図16】FR切り替え時Aにおいてセグメント電極の
電圧がV5からV2に変化する場合のコモン波形及びセ
グメント波形を示す図である。
【図17】図16の場合においてV2にかかる負荷を計
算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図18】期間Bにおいてセグメント電極の電圧がV0
からV2に変化する場合のコモン波形及びセグメント波
形を示す図である。
【図19】図18の場合においてV2にかかる負荷を計
算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図20】期間Bにおいてセグメント電極の電圧がV2
のまま変化しない場合のコモン波形及びセグメント波形
を示す図である。
【図21】図20の場合においてV2にかかる負荷を計
算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図22】FR切り替え時Aにおいてセグメント電極の
電圧がV5からV2、V5からV0に変化する場合のV
1にかかる負荷を計算するプロセス及び計算結果を示す
図である。
【図23】FR切り替え時Aにおいてセグメント電極の
電圧がV3からV2、V3からV0に変化する場合のV
1にかかる負荷を計算するプロセス及び計算結果を示す
図である。
【図24】期間Bにおいてセグメント電極の電圧がV0
からV2、V0からV0に変化する場合のV1にかかる
負荷を計算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図25】期間Bにおいてセグメント電極の電圧がV2
からV2、V2からV0に変化する場合のV1にかかる
負荷を計算するプロセス及び計算結果を示す図である。
【図26】V1〜V4にかかる負荷の計算結果をまとめ
た図である。
【図27】電流制御機能を持たせたN型オペアンプの回
路図である。
【図28】DCK、コントロール信号、FR信号のタイ
ミングチャート図である。
【図29】図29(A)は、高電位側の電源を固定電源
とする場合の多値電圧生成部の構成であり、図29
(B)は、低電位側の電源を固定電源とする場合の多値
電圧生成部の構成である。
【図30】図30(A)、(B)は電源投入時における
V1、V4の電圧変化を説明するための図である。
【図31】電源投入時におけるV1〜V5の電圧変化を
表す特性図である。
【図32】第5の実施例における電源投入のシーケンス
を表すイメージ図である。
【図33】液晶表示装置等に用いられる従来の電源供給
装置の一例を示す図である。
【図34】液晶表示装置等に用いられる従来の電源供給
装置の他の一例を示す図である。
【図35】図35(A)、(B)は、従来例における電
圧調整の手法を説明するための図である。
【符号の説明】
1、2 N型オペアンプ 3、4 P型オペアンプ 6 オペアンプ 7 基準電圧源 8 定電流源 9 制御部 10、11 抵抗 12 分圧抵抗 100 電源供給装置 102 電圧調整部 104 第1電圧生成部 106 加算部 107 第2電圧生成部 108 制御部 110 多値電圧生成部 112 電圧分割部 116、120 第1のインピーダンス変換部 114、118 第2のインピーダンス変換部 122、124、126、128、130、132 分
割端子 200、201 駆動部 203 電位分割部 204 Pチャネル駆動トランジスタ 205 Nチャネル負荷トランジスタ 206 差動増幅部 208 +入力端子 209 −入力端子 212 Nチャネル駆動トランジスタ 213 Pチャネル負荷トランジスタ 218 第2のPチャネル負荷トランジスタ 219 電流制御用トランジスタ 222 コントロール端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09G 3/36 G02F 1/133 520

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多値電圧生成手段を含み、該多値電圧生
    成手段により多値の駆動用電源電圧を生成して供給す
    、液晶表示装置用の電源供給装置において、 前記多値電圧生成手段が、分割端子に分割電圧を生成す
    る電圧分割手段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象
    の各々の間に接続され分割端子に生成された分割電圧を
    インピーダンス変換することにより容量性の駆動対象に
    対する多値の駆動用電源電圧を生成する3以上の複数の
    インピーダンス変換手段とを含み、 駆動期間内において駆動対象からインピーダンス変換手
    段へと移動させる必要がある電荷量の極性が正である駆
    動対象に対しては正の電荷を多く引ける駆動部を有する
    第1のインピーダンス変換手段が接続され、 駆動期間内において駆動対象からインピーダンス変換手
    段へと移動させる必要がある電荷量の極性が負である駆
    動対象に対しては負の電荷を多く引ける駆動部を有する
    第2のインピーダンス変換手段が接続され 前記第1、第2のインピーダンス変換手段が差動部と駆
    動部とを含む演算増幅器をボルテージフォロワ接続する
    ことにより形成され、 前記第1のインピーダンス変換手段の駆動部が、一方が
    高電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接続され
    た定電流源又は抵抗と、一方が低電位の電源側に接続さ
    れ他方が出力端子側に接続されたNチャネル型駆動トラ
    ンジスタとを含み、 前記第2のインピーダンス変換手段の駆動部が、一方が
    高電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接続され
    たPチャネル型駆動トランジスタと、一方が低電位の電
    源側に接続され他方が出力端子側に接続された定電流源
    又は抵抗とを含む ことを特徴とする電源供給装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 駆動対象からインピーダンス変換手段へと移動させる必
    要がある電荷量の極性が、駆動対象を駆動するための交
    流化信号の切り替え時において負であり、交流化信号の
    切り替え時以外の期間において正である駆動対象に対し
    ては、前記第1のインピーダンス変換手段が接続され、 インピーダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷
    量の極性が、駆動対象を駆動するための交流化信号の切
    り替え時において正であり、交流化信号の切り替え時以
    外の期間において負である駆動対象に対しては、前記第
    2のインピーダンス変換手段が接続されることを特徴と
    する電源供給装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記多値電圧生成手段により生成される前記多値の駆動
    用電源電圧の1又は複数が電源投入直後の所定期間内に
    所定レベルに到達するように制御する手段を含むことを
    特徴とする電源供給装置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2において、 前記多値電圧生成手段により生成される前記多値の駆動
    用電源電圧の1又は複数が電源投入直後の所定期間内に
    所定レベルに到達するように制御する手段を含み、該制
    御手段が、高電位の電源を固定電位の電源として低電位
    の電源が投入される場合には、前記第2のインピーダン
    ス変換手段の駆動部において前記低電位の電源側に流れ
    る電流を前記所定期間の間増加させる手段を含むことを
    特徴とする電源供給装置。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2において、 前記多値電圧生成手段により生成される前記多値の駆動
    用電源電圧の1又は複数が電源投入直後の所定期間内に
    所定レベルに到達するように制御する手段を含み、該制
    御手段が、低電位の電源を固定電位の電源として高電位
    の電源が投入される場合には、前記第1のインピーダン
    ス変換手段の駆動部において前記高電位の電源側から流
    れる電流を前記所定期間の間増加させる手段を含むこと
    を特徴とする電源供給装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、 前記多値電圧生成手段により生成される前記多値の駆動
    用電源電圧の1又は複数がパワーセーブ解除命令後の所
    定期間内に所定レベルに到達するように制御する手段を
    含むことを特徴とする電源供給装置。
  7. 【請求項7】 多値電圧生成手段を含み、該多値電圧生
    成手段により多値の駆動用電源電圧を生成して供給す
    、液晶表示装置用の電源供給装置において、 前記多値電圧生成手段が、分割端子に分割電圧を生成す
    る電圧分割手段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象
    の各々の間に接続され分割端子に生成された分割電圧を
    インピーダンス変換することにより容量性の駆動対象に
    対する多値の駆動用電源電圧を生成する複数のインピー
    ダンス変換手段とを含み、 電源投入直後の所定期間の間、前記インピーダンス変換
    手段が有する駆動部の電流供給能力を増加させると
    に、 前記インピーダンス変換手段が、正の電荷を多く引ける
    駆動部を有する第1のインピーダンス変換手段と、負の
    電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス
    変換手段を含み、 高電位の電源を固定電位の電源として低電位の電源が投
    入される場合には、前記第2のインピーダンス変換手段
    の駆動部の電流供給能力を増加させる ことを特徴とする
    電源供給装置。
  8. 【請求項8】 多値電圧生成手段を含み、該多値電圧生
    成手段により多値の駆動用電源電圧を生成して供給す
    、液晶表示装置用の電源供給装置において、 前記多値電圧生成手段が、分割端子に分割電圧を生成す
    る電圧分割手段と、前記分割端子の各々と前記駆動対象
    の各々の間に接続され分割端子に生成された分割電圧を
    インピーダンス変換することにより容量性の駆動対象に
    対する多値の駆動用電源電圧を生成する複数のインピー
    ダンス変換手段とを含み、 電源投入直後の所定期間の間、前記インピーダンス変換
    手段が有する駆動部の電流供給能力を増加させると
    に、 前記インピーダンス変換手段が、正の電荷を多く引ける
    駆動部を有する第1のインピーダンス変換手段と、負の
    電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス
    変換手段を含み、 低電位の電源を固定電位の電源として高電位の電源が投
    入される場合には、前記第1のインピーダンス変換手段
    の駆動部の電流供給能力を増加させる ことを特徴とする
    電源供給装置。
  9. 【請求項9】 請求項7又は8において、 前記インピーダンス変換手段が、差動部と駆動部とを含
    む演算増幅器をボルテージフォロワ接続することにより
    形成され、前記駆動部が、一方が第1の電源側に接続さ
    れ他方が出力端子側に接続された第1の定電流源又は抵
    抗と、一方が第1の電源側に接続され他方が出力端子側
    に接続されると共に前記第1の定電流源又は抵抗に対し
    て並列に設けられた第2の定電流源又は抵抗と、一方が
    第2の電源側に接続され他方が出力端子側に接続された
    駆動トランジスタとを含み、 電源投入直後の所定期間の間、所与のコントロール信号
    を用いて前記第2の定電流源又は抵抗に電流を流す制御
    を行うことを特徴とする電源供給装置。
  10. 【請求項10】 請求項3乃至9のいずれかにおいて、 前記所定期間の間は、多値の駆動用電源の過渡状態の電
    圧が前記駆動対象に対して伝わらないように制御される
    ことを特徴とする電源供給装置。
  11. 【請求項11】 請求項10において、 前記所定期間の間、多値の前記駆動用電源電圧が供給さ
    れて駆動対象の駆動信号を生成する駆動信号生成手段の
    出力を固定電位に固定することを特徴とする電源供給装
    置。
  12. 【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかの電源供
    給装置を含み、6レベル駆動法により液晶素子が駆動さ
    れる液晶表示装置であって、 前記6レベル駆動法に用いられる液晶素子駆動用の電源
    電圧を高電位側より第0レベル、第1レベル、第2レベ
    ル、第3レベル、第4レベル、第5レベルの駆動用電源
    電圧とした場合において、前記第2レベル及び第4レベ
    ルの駆動用電源電圧を前記第1のインピーダンス変換手
    段により供給し、前記第1レベル及び第3レベルの駆動
    用電源電圧を前記第2のインピーダンス変換手段により
    供給することを特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 請求項1乃至11のいずれかの電源供
    給装置を含み、該電源供給装置により供給される多値の
    駆動用電源電圧に基づいて、複数ラインを同時選択して
    時分割駆動を行うことを特徴とする液晶表示装置。
  14. 【請求項14】 電圧分割を行い、該分割電圧を、3以
    上の複数のインピーダンス変換手段によりインピーダン
    ス変換して多値の駆動用電源電圧として駆動対象に対し
    て供給するための、液晶表示装置用の電源供給方法であ
    って、前記インピーダンス変換手段が、正の電荷を多く引ける
    駆動部を有する第1のインピーダンス変換手段と、負の
    電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス
    変換手段を含み、 前記第1、第2のインピーダンス変換手段が差動部と駆
    動部とを含む演算増幅 器をボルテージフォロワ接続する
    ことにより形成され、 前記第1のインピーダンス変換手段の駆動部が、一方が
    高電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接続され
    た定電流源又は抵抗と、一方が低電位の電源側に接続さ
    れ他方が出力端子側に接続されたNチャネル型駆動トラ
    ンジスタとを含み、 前記第2のインピーダンス変換手段の駆動部が、一方が
    高電位の電源側に接続され他方が出力端子側に接続され
    たPチャネル型駆動トランジスタと、一方が低電位の電
    源側に接続され他方が出力端子側に接続された定電流源
    又は抵抗とを含む場合において、 駆動期間内において駆動対象から移動させる必要がある
    電荷量の極性が正である駆動対象に対しては、前記第1
    のインピーダンス変換手段を用いて、該駆動対象から正
    の電荷を多く引くように第1のインピーダンス変換を行
    い、 駆動期間内において駆動対象から移動させる必要がある
    電荷量の極性が負である駆動対象に対しては、前記第2
    のインピーダンス変換手段を用いて、該駆動対象から負
    の電荷を多く引くように第2のインピーダンス変換を行
    うことを特徴とする電源供給方法。
  15. 【請求項15】 請求項14において、 駆動対象からインピーダンス変換手段へと移動させる必
    要がある電荷量の極性が、駆動対象を駆動するための交
    流化信号の切り替え時において負であり、交流化信号の
    切り替え時以外の期間において正である駆動対象につい
    ては、前記第1のインピーダンス変換手段により第1の
    インピーダンス変換を行い、 インピーダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷
    量の極性が、駆動対象を駆動するための交流化信号の切
    り替え時において正であり、交流化信号の切り替え時以
    外の期間において負である駆動対象については、前記第
    2のインピーダンス変換手段により第2のインピーダン
    ス変換を行うことを特徴とする電源供給方法。
  16. 【請求項16】 請求項14又は15において、 生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数が電
    源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するように
    制御することを特徴とする電源供給方法。
  17. 【請求項17】 請求項14又は15において、 生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数が電
    源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するように
    制御し、高電位の電源を固定電位の電源として低電位の
    電源が投入される場合には、前記第2のインピーダンス
    変換を行う第2のインピーダンス変換手段の駆動部にお
    いて前記低電位の電源側に流れる電流を前記所定期間の
    間増加させることを特徴とする電源供給方法。
  18. 【請求項18】 請求項14又は15において、 生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数が電
    源投入直後の所定期間内に所定レベルに到達するように
    制御し、低電位の電源を固定電位の電源として高電位の
    電源が投入される場合には、前記第1のインピーダンス
    変換を行う第1のインピーダンス変換手段の駆動部にお
    いて前記高電位の電源側から流れる電流を前記所定期間
    の間増加させることを特徴とする電源供給方法。
  19. 【請求項19】 請求項14乃至18のいずれかにおい
    て、 生成される前記多値の駆動用電源電圧の1又は複数がパ
    ワーセーブ解除命令後の所定期間内に所定レベルに到達
    するように制御することを特徴とする電源供給方法。
  20. 【請求項20】 多値の駆動用電源電圧を生成して駆動
    対象に対して供給するための、液晶表示装置用の電源供
    給方法であって、 電圧分割手段により電圧分割を行い分割端子に生成され
    た分割電圧をインピーダンス変換手段によりインピーダ
    ンス変換し、 電源投入直後の所定期間の間、前記インピーダンス変換
    手段が有する駆動部の電流供給能力を増加させると共
    に、 前記インピーダンス変換手段が、正の電荷を多く引ける
    駆動部を有する第1のインピーダンス変換手段と、負の
    電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス
    変換手段を含み、 高電位の電源を固定電位の電源として低電位の電源が投
    入される場合には、前記第2のインピーダンス変換手段
    の駆動部の電流供給能力を増加させる ことを特徴とする
    電源供給方法。
  21. 【請求項21】 多値の駆動用電源電圧を生成して駆動
    対象に対して供給するための、液晶表示装置用の電源供
    給方法であって、 電圧分割手段により電圧分割を行い分割端子に生成され
    た分割電圧をインピーダンス変換手段によりインピーダ
    ンス変換し、 電源投入直後の所定期間の間、前記インピーダンス変換
    手段が有する駆動部の電流供給能力を増加させると共
    に、 前記インピーダンス変換手段が、正の電荷を多く引ける
    駆動部を有する第1のインピーダンス変換手段と、負の
    電荷を多く引ける駆動部を有する第2のインピーダンス
    変換手段を含み、 低電位の電源を固定電位の電源として高電位の電源が投
    入される場合には、前記第1のインピーダンス変換手段
    の駆動部の電流供給能力を増加させる ことを特徴とする
    電源供給方法。
  22. 【請求項22】 請求項16乃至21のいずれかにおい
    て、 前記所定期間の間は、多値の駆動用電源の過渡状態の電
    圧が前記駆動対象に対して伝わらないように制御するこ
    とを特徴とする電源供給方法。
  23. 【請求項23】 請求項14乃至22のいずれかの電源
    供給方法により供給される多値の駆動用電源電圧に基づ
    いて、複数ラインを同時選択して時分割駆動を行うこと
    を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  24. 【請求項24】 多値電圧生成手段を含み、該多値電圧
    生成手段により多値の駆動用電源電圧を生成して供給す
    液晶表示装置用の電源供給装置の設計方法であって、前記電源供給装置の 前記多値電圧生成手段が、 分割端子に分割電圧を生成する電圧分割手段と、前記分
    割端子の各々と前記駆動対象の各々の間に接続され分割
    端子に生成された分割電圧をインピーダンス変換するこ
    とにより容量性の駆動対象に対する多値の駆動用電源電
    圧を生成する3以上の複数のインピーダンス変換手段と
    を含み、 駆動期間内において駆動対象からインピーダンス変換手
    段へと移動させる必要がある電荷量の極性が正である駆
    動対象に対しては正の電荷を多く引ける駆動部を有する
    第1のインピーダンス変換手段が接続され、 駆動期間内において駆動対象からインピーダンス変換手
    段へと移動させる必要がある電荷量の極性が負である駆
    動対象に対しては負の電荷を多く引ける駆動部を有する
    第2のインピーダンス変換手段が接続される場合におい
    て、 駆動対象からインピーダンス変換手段へと移動させる必
    要がある電荷量の極性を、駆動対象を駆動するための交
    流化信号の切り替え時における電荷量の極性、交流化信
    号の切り替え時以外の期間における電荷量の極性に基づ
    き決めると共に、 交流化信号の切り替え時における電荷量の極性と交流化
    信号の切り替え時以外の期間における電荷量の極性とが
    異なる場合には、交流化信号の切り替え時以外の期間に
    おける電荷量の極性に基づいて、駆動対象からインピー
    ダンス変換手段へと移動させる必要がある電荷量の極性
    を決めることを特徴とする電源供給装置の設計方法。
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