JP3558959B2 - 温度検出回路およびそれを用いる液晶駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検出回路に関し、特に、半導体集積回路中の回路素子の温度−電圧特性を利用して温度検出を行なう温度検出回路に関し、またその検出結果に基づいて液晶素子の温度特性を駆動電圧で補償する液晶駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記半導体集積回路中の回路素子の温度−電圧特性を利用して温度検出を行なう回路として、典型的な従来技術は、特開平3−48737号公報に示されている。図7は、その従来技術の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。この従来技術では、電源ライン1,2間に、定電流源f1と複数段のダイオードd11,…,d1nとの直列回路が接続されて構成される第1のバイアス電圧源b1と、前記電源ライン1,2間に、定電流源f2と複数段のダイオードd21,…,d2mとの直列回路が接続されて構成される第2のバイアス電圧源b2と、前記第1および第2のバイアス電圧源b1,b2からの第1および第2のバイアス電圧の差を増幅して出力する増幅器3とを備えて構成される。前記定電流源f1とダイオードd1nとの接続点が第1のバイアス電圧の出力端となって前記増幅器3の一方の入力端に与えられ、前記定電流源f2とダイオードd2mとの接続点が第2のバイアス電圧の出力端となって前記増幅器3の他方の入力端に与えられる。
【0003】
n≠mであるので、定電流源f1,f2の電流値が相互に等しいとき、ダイオード1個当りのアノード−カソード間の電圧をVac〔V〕とし、電源ライン1の電位を基準とすると、増幅器3の一方の入力端には−n×Vac〔V〕の電圧が生じ、他方の入力端には−m×Vac〔V〕の電圧が生じる。したがって、2つの入力端間には(m−n)×Vac〔V〕のオフセットを生じることになる。したがって、ダイオード1個当りのアノード−カソード間の電圧の温度依存を△Vac〔V/℃〕とすると、温度がT〔℃〕変動した場合、増幅器3の入力端間のオフセットはT×(m−n)×△Vac〔V〕変動し、該増幅器3の利得をAとすると、A×T×(m−n)×△Vac〔V〕が得られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来技術では、第1のバイアス電圧源b1のダイオードd11〜d1nの端子間電圧と、第2のバイアス電圧源b2のダイオードd21〜d2mの端子間電圧との差を検出温度の出力としているので、それぞれのダイオードd11〜d1n;d21〜d2mの素子特性が揃っていれば、略前記第1および第2のバイアス電圧源b1,b2の相対精度で温度検出を行うことができ、個々の素子に高い精度を必要とすることなく、高い精度で温度検出を行うことができる。
【0005】
しかしながら、温度検出感度を任意に調整することができず、また所望とする出力電圧に増幅できないという問題がある。特に、液晶パネルは、周囲温度によって、液晶材料の印加電圧−光透過特性の傾きや閾値電圧Vth等の特性が大きく変動するので、常に最適なコントラストで表示させるためには、駆動電圧を前記周囲温度に適応して変化させる必要がある。また、使用する液晶素子の材料によっても前記閾値電圧Vth等の特性が異なり、さらに同じ材料であっても液晶層の厚さによって前記特性が異なることになる。
【0006】
本発明の目的は、さまざまな温度特性および出力ダイナミックレンジに対応することができる温度検出回路を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度検出回路は、相対的に急峻な温度特性を有する第1のバイアス電圧源からの第1のバイアス電圧と、相対的に緩やかな温度特性を有する第2のバイアス電圧源からの第2のバイアス電圧とに対して、反転増幅器がそれらの差に対応した電圧を出力することで、略前記第1および第2のバイアス電圧源の相対精度で温度検出を行うことができる温度検出回路であって、前記第1のバイアス電圧を前記反転増幅器の反転入力端に与える第1の抵抗と、前記反転増幅器の前記反転入力端と出力端との間に介在される第2の抵抗と、前記反転増幅器の出力が非反転入力端に与えられる非反転増幅器と、予め定める基準電位を前記非反転増幅器の反転入力端に与える第3の抵抗と、前記非反転増幅器の前記反転入力端と出力端との間に介在される第4の抵抗とを含むことを特徴とする。
【0008】
上記の構成によれば、相対的に急峻な温度特性を有する第1のバイアス電圧源からの第1のバイアス電圧Vinを反転増幅器の反転入力端に与え、相対的に緩やかな温度特性を有する第2のバイアス電圧源からの第2のバイアス電圧Vbiasを反転増幅器の非反転入力端に与え、前記第1のバイアス電圧源と反転入力端との間に第1の抵抗R1を介在し、該反転入力端と出力端との間に第2の抵抗R2を介在することで、反転増幅器の出力電圧Vout1は、
Vout1=−(Vin−Vbias)×R2/R1+Vbias
となり、相対的に緩やかな温度勾配の第2のバイアス電圧Vbiasに、第2および第1のバイアス電圧Vbias,Vinの差が第2および第1の抵抗比倍されて加算されることになる。したがって、略前記第1および第2のバイアス電圧源の相対精度で温度検出を行うことができる。そして、前記第1および第2の抵抗の抵抗値を適宜設定することで、所望の温度特性を得ることができる。
【0009】
また、前記反転増幅器の出力電圧Vout1を、反転入力端に第3の抵抗を介して基準電位が与えられるとともに第4の抵抗を介して出力が帰還される非反転増幅器の非反転入力端に与えて増幅する。
【0010】
したがって、前記第3および第4の抵抗の抵抗値を適宜設定することで、前記反転増幅器で得られた温度特性を所望の出力電圧値とすることができる。
【0011】
また、本発明の温度検出回路では、前記第1および第2のバイアス電圧源は、それぞれ、定電流源と、1または複数段のダイオードとの直列回路が電源ライン間に接続され、前記定電流源とダイオードとの接続点から前記反転増幅器の入力端へバイアス電圧を与えるように構成され、前記温度特性の差を前記ダイオードの素子面積の差によって生じさせることを特徴とする。
【0012】
上記の構成によれば、ダイオード1個当りの面積を、前記第1のバイアス電圧源と第2のバイアス電圧源とで異なるように形成したり、同じ面積のダイオードの並列接続段数を、前記第1のバイアス電圧源と第2のバイアス電圧源とで異なるように形成するなどして作成した電流能力の相互に異なるダイオードに、定電流源からの一定電流によって動作点を固定し、動作させることで、相互に異なる温度特性とすることができ、同じ半導体集積回路内に、容易に形成することができる。
【0013】
さらにまた、本発明の液晶駆動装置は、前記請求項1または2記載の温度検出回路を搭載し、前記非反転増幅器の出力電圧が液晶素子の駆動に用いられる液晶駆動装置であって、前記第1および第2の抵抗によって決定される反転増幅器のゲインを液晶パネルの温度特性に適合させ、前記第3および第4の抵抗ならびに基準電位によって決定される出力電圧レベルを液晶素子の駆動に必要な電圧に適合させることを特徴とする。
【0014】
上記の構成によれば、液晶素子の材料や液晶層の厚さによって異なる印加電圧−光透過特性の傾きや閾値電圧Vth等の液晶パネルの温度特性に、第1および第2の抵抗の抵抗値を設定することで反転増幅器のゲインを適合させ、第3および第4の抵抗ならびに基準電位を設定することで、出力電圧レベルを液晶素子の駆動に必要な電圧に適合させる。
【0015】
したがって、第1〜第4の抵抗ならびに基準電位を設定することで、使用される液晶パネルに適合した任意の温度特性で、任意の駆動電圧を得ることができ、常に最適なコントラストで表示させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図1および図2に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0017】
図1は、本発明の実施の一形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。この温度検出回路は、大略的に、温度勾配を発生する第1および第2のバイアス電圧源B1,B2と、前記バイアス電圧源B1,B2からの第1および第2のバイアス電圧Vin,Vbiasの差を増幅して出力する反転増幅器11および非反転増幅器12と、前記反転増幅器11のゲイン設定のための第1および第2の抵抗R1,R2と、前記非反転増幅器12のゲイン設定および基準電位設定のための第3および第4の抵抗R3,R4とを備えて構成され、半導体集積回路内に作込まれる。
【0018】
前記バイアス電圧源B1は、電源ライン13,14間に、第1の定電流源F1と複数段のダイオードD11,…,D1nとの直列回路が接続されて構成され、前記定電流源F1とダイオードD11との接続点P1が第1のバイアス電圧Vinの出力端となる。前記第2のバイアス電圧源B2は、前記電源ライン13,14間に、第2の定電流源F2と複数段のダイオードD21,…,D2mとの直列回路が接続されて構成され、前記定電流源F2とダイオードD21との接続点P2が第2のバイアス電圧Vbiasの出力端となる。ダイオードD11〜D1n;D21〜D2mと、定電流源F1,F2とは、相互に入替えられてもよい。
【0019】
ここで、ダイオードD11〜D1nとダイオードD21〜D2mとの素子特性および素子面積は相互に等しく、かつn>mである。したがって、図2で示すように、素子数の多いバイアス電圧源B1からのバイアス電圧Vinは相対的に急峻な温度特性を有し、素子数の少ないバイアス電圧源B2からのバイアス電圧Vbiasは相対的に緩やかな温度特性を有することになる。
【0020】
前記バイアス電圧Vinは、抵抗R1を介して反転増幅器11の反転入力端に与えられ、前記バイアス電圧Vbiasは、直接、反転増幅器11の非反転入力端に与えられる。反転増幅器11の出力電圧Vout1は、直接、非反転増幅器12の非反転入力端に与えられるとともに、帰還用の抵抗R2を介して前記反転入力端に与えられている。前記非反転増幅器12の反転入力端には、抵抗R3を介して予め定める基準電位(図1の例では接地電位)が与えられるとともに、帰還用の抵抗R4を介してその出力電圧Vout2が与えられる。
【0021】
したがって、定電流源F1,F2の電流値が相互に等しいとき、ダイオード1個当りのアノード−カソード間の電圧をVac〔V〕とし、電源ライン14の電位を基準とすると、反転増幅器11の反転入力端にはn×Vac〔V〕の電圧が生じ、非反転入力端にはm×Vac〔V〕の電圧が生じる。したがって、2つの入力端間には(n−m)×Vac〔V〕のオフセットを生じることになる。したがって、ダイオード1個当りのアノード−カソード間の電圧の温度依存を△Vac〔V/℃〕とすると、温度がT〔℃〕変動した場合、反転増幅器11の入力端間のオフセットはT×(n−m)×△Vac〔V〕変動し、該反転増幅器11の利得をA(=R2/R1)とすると、A×T×(n−m)×△Vac〔V〕が得られる。また、前記出力電圧Vout1は、
Vout1=−(Vin−Vbias)×R2/R1+Vbias
となり、相対的に緩やかな温度勾配の第2のバイアス電圧Vbiasに、第2および第1のバイアス電圧Vbias,Vinの差が第2および第1の抵抗比倍されて加算されることになる。したがって、略前記第1および第2のバイアス電圧源B1,B2の相対精度で温度検出を行うことができる。そして、前記第1および第2の抵抗の抵抗値R1,R2を適宜設定することで、所望の温度特性(温度勾配)を得ることができる。
【0022】
また、前記反転増幅器11の出力電圧Vout1を、反転入力端に第3の抵抗を介して基準電位が与えられるとともに第4の抵抗を介して出力が帰還される非反転増幅器12の非反転入力端に与えて増幅するので、非反転増幅器12の出力電圧Vout2は、
Vout2=〔(1+R3/R4)〕×Vout1
Vout2=−〔(1+R3/R4)〕×(Vin−Vbias)×R2/R1+〔(1+R3/R4)〕×Vbias〕
となり、前記第3および第4の抵抗R3,R4の抵抗値を適宜設定することで、前記反転増幅器11で得られた温度特性を所望の出力電圧値とすることができる。
【0023】
なお、ダイオードD11〜D1n;D21〜D2mの素子面積をそのままとし、定電流源F1,F2の電流値を相互に異なるようにすると、前記図2で示すバイアス電圧Vin,Vbiasの温度勾配は一定のままで、電圧レベルを変化することができ、たとえば定電流源F1の電流値を大きくすると、前記図2において参照符Vinaで示すようになり、前記反転増幅器11の入力端間のオフセットを拡大することができる。また、ダイオードに代えて、前記図2で示すような線形の温度特性を有する他の素子が用いられてもよい。ダイオードは、半導体集積回路内に容易に作成することができ、ダイオードを用いることによって、該温度検出回路の1チップ化が容易である。
【0024】
本発明の実施の他の形態について、図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0025】
図3は、本発明の実施の他の形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。この温度検出回路は、前述の図1で示す温度検出回路に類似し、対応する部分には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この温度検出回路では、バイアス電圧源B1aとバイアス電圧源B2とは、ダイオードの直列段数はm個で相互に等しく、かつバイアス電圧源B1a側とバイアス電圧源B2側との素子面積が相互に異なることである。この図3の例では、バイアス電圧源B1aには、前記ダイオードD11〜D1mとそれぞれ並列に、ダイオードD11a〜D1maが設けられている。ダイオードD11〜D1m,D11a〜D1ma;D21〜D2mの素子面積は相互に等しく、したがってバイアス電圧源B1a側はバイアス電圧源B2側の2倍の素子面積となっている。
【0026】
このように作成された電流能力の相互に異なるダイオードD11〜D1m,D11a〜D1ma;D21〜D2mに、定電流源F1,F2からの一定電流によって動作点を固定し、動作させることで、相互に異なる温度特性とすることができる。これによって、バイアス電圧源B1a側では前記ダイオード1段当りのアノード−カソード間の電圧の温度依存△Vac〔V/℃〕が大きくなり、前述の図1で示す温度検出回路と同様に、該バイアス電圧源B1aの温度特性を比較的急峻にすることができる。
【0027】
このように素子面積の差で温度特性を異ならせることによって、同じ半導体集積回路内に、温度特性の相互に異なるバイアス電圧源B1a,B2を容易に形成することができる。
【0028】
なお、上記のように同じ面積のダイオードの並列接続段数でダイオード1段当りの素子面積を異なるようにするのではなく、ダオード1個当りの面積を、前記第1のバイアス電圧源B1と第2のバイアス電圧源B2とで異なるように形成してもよい。
【0029】
本発明の実施のさらに他の形態について、図4〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0030】
図4は、本発明の実施のさらに他の形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。この温度検出回路は、前述の図1および図3で示す温度検出回路に類似し、対応する部分には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この温度検出回路では、前記抵抗R1,R2および抵抗R3,R4が、それぞれ多段に接続された直列抵抗R10,R11,…,R1iおよび直列抵抗R20,R21,…,R2jで構成され、各直列抵抗R10〜R1i;R20〜R1jの接続点間に、スイッチS10〜S1i;S20〜S1jが設けられていることである。
【0031】
この温度検出回路は、液晶駆動装置における電源回路として実現され、前記スイッチS10〜S1i;S20〜S1jは、使用する液晶パネルの種類などに適合して、図示しない外部機器によって増幅率調整レジスタ21に設定された増幅率データ(スイッチングデータ)がデコーダ22でデコードされて、前記スイッチS10〜S1iの内の何れか1つ、および前記スイッチS20〜S2jの内の何れか1つがONされる。
【0032】
たとえば、スイッチS12とスイッチS2jとがONされると、R1=R10+R11、R2=R12+…+R1i、R3=R20+…+R2j−1、R4=R2jとなる。スイッチS10〜S1i;S20〜S2jは、たとえばMOSトランジスタやトランスミッションゲート等のアナログスイッチで実現され、制御端子が前記デコーダ22からのハイレベルまたはローレベルの出力でON/OFF制御される。
【0033】
前記スイッチS10〜S1i;S20〜S2jは、前記バイアス電圧源B1,B2等とともに半導体集積回路内に形成可能であるけれども、外付けとされてもよい。また、前記増幅率調整レジスタ21は、前記増幅率データをラッチしておくために設けられ、前記増幅率データは、前記スイッチS10〜S1i;S20〜S2jの数に対応したビット数のパラレルデータまたはシリアルデータの何れであってもよい(図4はパラレルで示している)。
【0034】
図5および図6は、上述のような温度検出回路を前記液晶駆動装置における電源回路として搭載する液晶表示装置を説明するための図である。図5の例は、パーソナルコンピュータ等に搭載される大画面の液晶表示装置であり、図6の例は、携帯電話の端末装置等に搭載される小画面の液晶表示装置である。図5の例では、液晶パネル31を駆動する駆動回路32,33に電源供給を行う電源回路34として、該温度検出回路が用いられている。図6の例では、液晶パネル41にTCP42が接続され、そのTCP42上に実装される駆動回路43内に、前記のように1チップ化に好適な該温度検出回路が、電源回路44として用いられている。
【0035】
前記液晶パネル31,41における液晶素子の材料や液晶層の厚さによって異なる印加電圧−光透過特性の傾きや閾値電圧Vth等の液晶パネルの温度特性に対応して抵抗R1〜R4の抵抗値を設定することによって、さまざまな温度特性の液晶パネルに対応することができ、常に最適なコントラストで表示させることができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明の温度検出回路は、以上のように、相互に異なる2つの温度特性のバイアス電圧源からのバイアス電圧の差に対応した電圧を出力するようにした温度検出回路において、前記バイアス電圧の差を求める反転増幅器に対して、第1のバイアス電圧を反転入力端に与える第1の抵抗と、前記反転入力端と出力端との間に介在される第2の抵抗とを設け、前記反転増幅器の出力を増幅する非反転増幅器と、予め定める基準電位をその反転入力端に与える第3の抵抗と、反転入力端と出力端との間に介在される第4の抵抗とを設ける。
【0037】
それゆえ、前記第1および第2の抵抗の抵抗値を適宜設定することで所望の温度特性を得ることができ、また第3および第4の抵抗の抵抗値を適宜設定することで所望の出力電圧値を得ることができる。
【0038】
また、本発明の温度検出回路は、以上のように、前記2つのバイアス電圧源を、それぞれ、定電流源と、1または複数段のダイオードとの直列回路で構成し、前記温度特性の差を前記ダイオードの素子面積の差によって生じさせる。
【0039】
それゆえ、同じ半導体集積回路内に、容易に形成することができる。
【0040】
さらにまた、本発明の液晶駆動装置は、以上のように、前記請求項1または2記載の温度検出回路を搭載し、前記非反転増幅器の出力電圧が液晶素子の駆動に用いられる液晶駆動装置であって、前記第1および第2の抵抗によって決定される反転増幅器のゲインを液晶パネルの温度特性に適合させ、前記第3および第4の抵抗ならびに基準電位によって決定される出力電圧レベルを液晶素子の駆動に必要な電圧に適合させる。
【0041】
それゆえ、前記第1〜第4の抵抗ならびに基準電位を設定することで、使用される液晶パネルに適合した任意の温度特性で、任意の駆動電圧を得ることができ、常に最適なコントラストで表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】図1で示す温度検出回路に用いられる2つのバイアス電圧源からのバイアス電圧の温度特性を示すグラフである。
【図3】本発明の実施の他の形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の実施のさらに他の形態の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図5】上述のような温度検出回路を液晶駆動装置における電源回路として搭載した大画面の液晶表示装置を説明するための図である。
【図6】上述のような温度検出回路を液晶駆動装置における電源回路として搭載した小画面の液晶表示装置を説明するための図である。
【図7】典型的な従来技術の温度検出回路の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 反転増幅器
12 非反転増幅器
13,14 電源ライン
21 増幅率調整レジスタ
22 デコーダ
31 液晶パネル
32,33 駆動回路
34 電源回路
41 液晶パネル
42 TCP
43 駆動回路
44 電源回路
B1,B1a 第1のバイアス電圧源
B2 第2のバイアス電圧源
D11,…,D1n;D21,…,D2m ダイオード
D11a〜D1ma ダイオード
F1 第1の定電流源
F2 第2の定電流源
P1,P2 接続点
R1 第1の抵抗
R2 第2の抵抗
R3 第3の抵抗
R4 第4の抵抗
S10〜S1i;S20〜S1j スイッチ
Claims (3)
- 相対的に急峻な温度特性を有する第1のバイアス電圧源からの第1のバイアス電圧と、相対的に緩やかな温度特性を有する第2のバイアス電圧源からの第2のバイアス電圧とに対して、反転増幅器がそれらの差に対応した電圧を出力することで、略前記第1および第2のバイアス電圧源の相対精度で温度検出を行うことができる温度検出回路であって、
前記第1のバイアス電圧を前記反転増幅器の反転入力端に与える第1の抵抗と、
前記反転増幅器の前記反転入力端と出力端との間に介在される第2の抵抗と、
前記反転増幅器の出力が非反転入力端に与えられる非反転増幅器と、
予め定める基準電位を前記非反転増幅器の反転入力端に与える第3の抵抗と、
前記非反転増幅器の前記反転入力端と出力端との間に介在される第4の抵抗とを含み、
前記第1の抵抗および第2の抵抗が多段に接続された第1の直列抵抗で、前記第3の抵抗および第4の抵抗が多段に接続された第2の直列抵抗で構成され、
前記第1の直列抵抗における各直列抵抗の接続点の何れか1つと、前記反転増幅器の反転入力端とを接続する第1のスイッチと、
前記第2の直列抵抗における各直列抵抗の接続点の何れか1つと、前記非反転増幅器の反転入力端とを接続する第2のスイッチとを備えることを特徴とする温度検出回路。 - 前記第1および第2のバイアス電圧源は、それぞれ、定電流源と、1または複数段のダイオードとの直列回路が電源ライン間に接続され、前記定電流源とダイオードとの接続点から前記反転増幅器の入力端へバイアス電圧を与えるように構成され、前記温度特性の差を前記ダイオードの素子面積の差によって生じさせることを特徴とする請求項1記載の温度検出回路。
- 前記請求項1または2記載の温度検出回路を搭載し、前記非反転増幅器の出力電圧が液晶素子の駆動に用いられる液晶駆動装置であって、
前記第1および第2の抵抗によって決定される反転増幅器のゲインを液晶パネルの温度特性に適合させ、前記第3および第4の抵抗ならびに基準電位によって決定される出力電圧レベルを液晶素子の駆動に必要な電圧に適合させることを特徴とする液晶駆動装置。
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