JP3691034B2

JP3691034B2 - 信号出力装置及びこれを用いた液晶表示装置

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Publication number: JP3691034B2
Application number: JP2002303406A
Authority: JP
Inventors: 博司田中; 石川　　晃
Original assignee: イスロン株式会社
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: JP2004138820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイなどの容量性負荷の駆動装置用として好適な信号出力装置と、これを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やモバイル端末等に用いられる液晶表示装置は、近年、高精細表示と低消費電力化が強く要求されている。即ち、液晶駆動装置の信号出力装置に関して、画素数（負荷）の増大に適応可能であるとともに、低消費電力化をも実現可能とする要求がなされている。
【０００３】
従来の液晶駆動装置の信号出力装置では、負荷の駆動を実質的に担う演算増幅器を液晶ディスプレイの画素ごとに対応させる方式が主流であった（例えば、特許文献１参照）。
図１４は、従来の液晶駆動装置の信号出力装置として、主流となっている信号出力装置の一例を示す図である。
【０００４】
図において、LV0〜LV2はラダ−抵抗等を用いて生成されたインピーダンスの高い信号であり、３段階の階調に対応した電圧レベルを有している。
SF0〜SF7は、出力信号選択情報SIをシフト用クロックCLKごとに順次転送するシフトレジスタ回路SFR、LF0〜LF7は、ロード信号HSによりデータ更新されるレジスタ回路REGである。
【０００５】
レジスタ回路REGに保持されたデータは、次のロード信号HSが来るまでの出力信号選択情報を表し、この出力信号選択情報で選択回路SW0〜SW7が制御されて信号LV0〜LV2のうちのいずれか１つの電圧レベルが演算増幅器OP0〜OP7に入力される。
演算増幅器OP0〜OP7によりインピーダンス変換された信号は、演算増幅器OP0〜OP7の出力端子のそれぞれに接続された負荷回路LD0〜LD7に印加される。
【０００６】
この従来の信号出力装置では、レジスタ回路REGの各段に保持されている出力信号選択情報に対応して、信号LV0〜LV２のうちのいずれか１つの電圧レベルの信号が負荷回路に出力されことになる。
図１４では、８個の演算増幅器を用いたICを例に挙げているが、実際に携帯電話に使用される液晶駆動用のICは寸法的な制約から幅が２センチ程度である。高精細の液晶の場合には、この２センチの幅に７２０本の電極を設ける。すると、３０ミクロンの幅に図１４の一つの演算増幅器（OP０〜OP７）を収納しなければならず、スペースの点から設計が困難となる。なお、選択回路SW0〜SW７、記憶回路LF0〜LF７及び記憶回路SF0〜SF7については、複雑な回路を必要としないのでスペース的な問題は無い。
【０００７】
そこで、このようなスペース的な問題のない装置として、図１３に示す信号出力装置が知られている。
この信号出力装置では、階調レベルに対応した３つの信号LV0〜LV2が入力端子に入力される演算増幅器OP10、OP11、OP12が配置され、信号LV0〜LV2が選択回路SW0〜SW7に入力される前段で演算増幅器によりインピーダンス変換される構成となっている。
【０００８】
なお、負荷回路LD0〜LD7の駆動は、図１４で示した電圧出力装置と同じように、レジスタ回路REGの各段に保持されている出力信号選択情報に対応して、演算増幅器OP10、OP11、OP12の出力信号のいずれか一つが選択され、選択回路SW0〜SW7を介して負荷回路LD0〜LD7に印加され、負荷回路を駆動することになる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３０５５３４号公報（第３頁、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１３の構成の信号出力装置では、演算増幅器の数が階調数と同じであればよく、図１４の構成の電圧出力装置よりも演算増幅器の数を大幅に削減することができる。
因みに、図示する例では、演算増幅器の数は３である。一般的な表示装置では階調数と１水平ラインの画素数の間には、階調数＜１水平ラインの画素数の関係が成り立つ。従って、図１３の信号出力装置は、図１４の信号出力装置に比べて演算増幅器の数を大幅に減らすことができる。
【００１１】
しかしながら、個々の演算増幅器に要求される性能面から両者を比較した場合、図１４と図１３の信号出力装置を構成する演算増幅器には大きな性能面での差異が存在する。
すなわち、図１４の演算増幅器は、常に１つの負荷回路を駆動すればよいため、単一負荷回路の駆動に適する所定の性能を具備していればよかったが、図１３の演算増幅器には、出力信号の選択状態によって、最大負荷（図１３では８個の負荷回路）から無負荷までの広範にわたる負荷が接続されることとなる。
【００１２】
従って、無負荷から最大負荷までの全範囲にわたって所定の仕様を満足するように負荷回路を駆動できる性能を具備していることが要求される。
図１３で示す３個の演算増幅器OP12、OP13、OP14はそれぞれ０個〜８個の負荷を駆動する可能性があるため、それぞれの演算増幅器に最大負荷を駆動できるだけの能力を持たせておく必要がある。したがって、負荷が少ない場合であっても大きな能力をもった演算駆動回路が動作するので、その消費電力は大きなものとなるという課題がある。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、接続される負荷の大きさに依らず良好な出力特性を持ち合わせながらも低消費電力化および半導体集積回路化に好適な信号出力装置を実現し、延いては、液晶表示装置の安定な高品質表示ならびに低消費電力化の実現を目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、１個の演算増幅器に対しては複数の負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することをことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の液晶表示装置は、夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、これらの演算増幅器によって駆動される複数の負荷である液晶素子を有する液晶表示パネルと、１個の前記液晶素子である負荷に対しては１個の演算増幅器が選択され、１個の演算増幅器に対しては複数の前記液晶素子である負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって、前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することを特徴とする。
【００１６】
また、演算増幅器に接続される負荷の平均個数付近を密にして複数の負荷を複数の群に分割し、各群に１つの異なる値の制御信号を設定し、前記負荷計数回路における計数に応じて前記制御信号を選択することをもって、夫々の演算増幅器用の制御信号とすることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明によれば、動作時に複数の演算増幅器の夫々に接続される負荷の数、即ち、負荷の大きさが変化しても、この変化に応じて演算増幅器の能力を抑える制御動作が実行されることとなり、特に負荷計数回路の出力信号により、複数個の演算増幅器のバイアス電流を制御することにより、消費電力を無駄に使用しなくても済み、また、複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を制御することにより、負荷が軽くなった演算増幅器が発振を起こすのを防止することができるなど、安定な出力特性を保ちながらも消費電力が小さく、半導体集積回路化に好適な電圧出力装置が実現できる。
【００１８】
また、この信号出力装置を用いることにより、消費電力の少ない液晶表示装置が実現できる。また、負荷を複数の群に分割して、少ない数の制御信号で制御出来るようにし、また、演算増幅器に接続される負荷の平均値付近を密にして分割するよにしたので、能率の良い液晶表示装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の信号出力装置の一実施例を示すブロック図である。
本実施例の信号出力装置の主たる構成は、記憶回路SF0〜SF７により構成され、シフト用クロックCLKの立ち上りで出力信号選択情報SIを転送するシフトレジスタ回路SFRと、記憶回路LF0〜LF7により構成され、ロード信号HSの立ち上りでデータ更新されるレジスタ回路REGと、レジスタ回路REGの出力電圧選択情報で制御される選択回路SW0〜SW7と、階調ごとの電圧を出力する演算増幅器OP10、OP11、OP12とを備えており、この限りでは、図１３に示す信号出力装置と同じである。演算増幅器OP10、OP11、OP12の負荷駆動能力を制御するための制御信号CS0、CS1およびCS2を発生する負荷計数回路CT0を備えている点が本実施例の特徴である。なお、演算増幅OP10、OP11、OP12はそれぞれ８個の負荷回路LD0〜LD7がすべて接続された時にもこれらを駆動できる負荷駆動能力を有している。なお、実用上はすべての負荷でなくても少し少ない負荷でも良い。液晶表示装置の場合には、各演算増幅器には少なくとも1個の負荷が接続されるが、特別な用途の場合、複数の演算増幅器のどれかに負荷が接続されないこともある。
【００２０】
本実施例の信号出力装置には、シフト用クロックCLK、出力信号選択情報SIおよびロード信号HSの３つの信号が与えられており、シフトレジスタSFRに入力された出力信号選択情報SIは、シフト用クロックCLKによってシフトレジスタ回路SFR内を順に転送される。N#SF0〜N#SF7は、シフトレジスタ回路の各段の出力信号のタイミングを示している。
【００２１】
なお、出力信号選択情報SIは映像情報の階調が元になっており、演算増幅器OP10、OP11、OP12の入力である階調信号ＬＶ０、ＬＶ１、ＬＶ２のどれを選択するかを命令する信号でありる。ロード信号HSは出力電圧データ更新用の信号であり、シフト用クロックCLKの周期８毎（液晶表示装置の場合１水平期間に１回）入力される。
【００２２】
シフトレジスタ回路ＳＦＲの転送段SF7までデータ転送が完了すると同時にロード信号HSが発生し、データ保持用のレジスタ回路SFRに転送データをロードする回路動作が実行される。選択制御信号N#LF0〜N#LF7は、以上の回路動作によってレジスタ回路SFRの各段に図示するタイミングで出力される。
負荷計数回路CT0には、シフト用クロックCLK、出力信号選択情報SIおよびロード信号HSが印加され、ロード信号間に入力される出力信号選択情報SIの内容に対応する制御信号CS0、CS1およびCS2を演算増幅器OP10、OP11、OP12に出力し、同演算増幅器の負荷駆動能力を、レジスタ回路REGからの選択制御信号N#LF0〜N#LF7で制御される選択回路SW0〜SW7を介して出力信号N#OP0〜N#OP2が印加される負荷回路LD0〜LD7の数、即ち、負荷の大きさに適した能力とする制御が行われる。
【００２３】
演算増幅器OP10に負荷が４個接続されているとすると、演算増幅器OP10のバイアス電流を適正な値に絞り、演算増幅器OP11に３個の負荷が接続されているとすると、バイアス電流を、もう少し絞るようにし、演算増幅器OP12に１個の負荷が接続されているとすると、バイアス電流を十分に絞るように制御して、演算増幅器OP10,OP11,OP12の消費電力の無駄をなくす。
【００２４】
液晶表示装置の場合には、演算増幅器の場合、例えば演算増幅器が６４個（６４階調）で負荷の数が720個を想定すると、各演算増幅器毎に第１図のように、各演算増幅器専用の制御信号を発生しても良いが、720個の負荷に対し、そんなに決めの細かい制御は不必要であるので、粗い例えば４段階の制御即ち予め4個の制御信号を設定し、これを選択して使用するようにしても良い。具体的には後述する。
【００２５】
なお、演算増幅器OP10,OP11,OP12の入力端子には入力信号を所定時間遅延手段で遅延させたものが加えられる。これは、演算増幅器OP10,OP11,OP12の入力端子に信号が加えられるタイミングと制御信号CS0、CS1、CS2で演算増幅器OP10,OP11,OP12を制御するタイミングを一致させる為である。液晶表示装置の場合、遅延手段の遅延時間は１水平期間であれば良く、遅延手段は通常の遅延ライン、またはメモリによるものを用いることができる。
【００２６】
図２は、図１で示した信号出力装置の動作時における各信号のタイミングを例示するタイミング図である。
図２において、出力信号選択情報ＳＩはシフトレジスタ回路ＳＦＲ及び負荷計数回路ＣＴＯに加えられるものであるが、演算増幅器ＯＰ１０，ＯＰ１１、ＯＰ１２の入力信号ＬＶ０、ＬＶ１、ＬＶ２のどれを負荷回路ＬＤ０〜ＬＤ７に与えるかを指示する信号であり、図２のＳＩの数字０，１，２はＬＶ０，ＬＶ１，ＬＶ２に対応しており、負荷回路ＬＤ０〜ＬＤ７与える信号が何であるかを示している。
【００２７】
この出力信号選択情報ＳＩの指示により、ロード信号HS2の立ち上りに同期して、選択回路SW0〜SW7からは、SW0から順に信号LV2、LV1、LV 1、LV2、LV0、LV2、LV2、LV1が一度に出力され、また、ロード信号HS3の立ち上りに同期して、選択回路SW0〜SW7からは、SW0から順に信号LV2、LV0、LV2、LV1、LV1、LV0、LV0、LV1が一度に出力される。
【００２８】
ロード信号ＨＳ２の立ち上り時にシフトレジスタＳＦＲの出力情報をレジスタＲＥＧに書き込み、これをｔ２の間保持する。図２にロード信号ＨＳ２の立ち上り時の信号Ｎ#SF0〜N#SF7（２１１２０２２１）を信号Ｎ#LF0〜N#LF7（２１１２０２２１）として書き込んでｔ２期間保持している状態を示している。
ロード信号HSのパルス区間ごとに波形を見ると、ロード信号HS1の立ち上りからロード信号HS2の立ち上りまでの期間t1にシフトレジスタSFRに入力された８個の出力信号選択情報SIが、LV0が１つ、LV1が３つ、LV2が４つであることを意味していることがわかる。これに対応して、負荷計測回路ＣＴＯでは出力信号選択情報ＳＩの内容即ちＬＶ０、ＬＶ１、ＬＶ２の個数をカウントしてこれを制御信号として出力するようにしている。これによると、ロード信号HS2に同期して負荷計数回路CTOから出力される制御信号CS0、CS1およびCS2はそれぞれ１、３、４（図２のＣＳ０、ＣＳ１、ＣＳ２に示される）となる。
【００２９】
この制御信号CS0、CS1およびCS2は、ロード信号HS2から次のロード信号HS3が到来するまでの期間t2は、信号LV0を出力する負荷回路が１つ、信号LV1を出力する負荷回路が３つ、信号LV2を出力する負荷回路が４つであることを意味している。
演算増幅器ＯＰ１０、ＯＰ１１、ＯＰ１２はこれらの制御信号ＣＳ０，ＣＳ１ＣＳ２によって負荷駆動能力が制御される。上記の例では演算増幅器ＯＰ１０には負荷回路が１つ、ＯＰ１１には３つ、ＯＰ１２には４つ接続されることになる。接続される負荷の個数によって、負荷駆動能力が制御される。なお、演算増幅器OP１０、OP１１、OP１２の夫々の入力端子には、映像信号を１水平期間遅延させたものを階調信号発生回路に加え、映像信号に応じた、複数の階調電圧を作って加えられる。
【００３０】
図２からも分かるように、負荷計数回路CTOの出力信号CS0、CS １、 CS ２はｔ２期間保持され、この信号は、その１水平期間前のｔ１期間の出力信号選択信号SIを元にして作られている。したがって、演算増幅器OP１０、OP１１、OP１２の入力信号のタイミングと、演算増幅器OP１０、OP１１、OP１２を信号CS ０、 CS １、 CS ２で制御するタイミングは一致することになる。即ち、演算増幅器OP１０、OP１１、OP１２の入力信号より１水平期間先に同入力信号の情報を取得して、制御信号CS ０、 CS １、 CS ２を作っている。
【００３１】
次に、演算増幅器の負荷駆動能力を制御する具体手段について説明する。図３は、可変バイアス電流源VRIと可変抵抗VRRと可変容量VRCと可変実効サイズ（W／L）トランジスタVRTとが内蔵された演算増幅器を表した概念図であり、制御信号CNTにより４つのパラメータを最適制御することができる演算増幅器を示している。制御信号ＣＮＴが上記制御信号ＣＳ０，ＣＳ１，ＣＳ２に相当する。ＶＰ，ＶＮは一対の信号入力端子、ＶＢはバイアス電圧印加端子、ＯＵＴは出力端子である。
【００３２】
図４は、演算増幅器の構成例を具体的に表したブロック図であり、可変バイアス電流源VRIと位相補償用の可変抵抗VRRと位相補償用の可変容量VRCと可変実効サイズ（W／L）トランジスタVRTとの回路的な配置を示しており、差動増幅回路部DACと出力回路部OPCのバイアス電流源が可変バイアス電流源VRIとして構成されているとともに、差動増幅回路部DACの差動出力発生点と出力回路部OPCの出力端子OUTとの間、即ち帰還ループに位相補償用の素子、即ち可変容量VRCと可変抵抗VRRが直列に接続され、さらに、出力回路部OPCを構成する出力MOSトランジスタが可変実効サイズ（W／L）トランジスタVRTとされた回路構成となっている。これらの可変部分は少なくとも可変バイアス電流源VRIを消費電力低減のために必要とする。なお、位相補償用の可変抵抗VRR、可変容量VRCは回路発振防止の為のものであり、トランジスタVRTはリンギング防止の為のものであり、必要に応じ設けられる。
【００３３】
図５は、図３および図４で示した可変容量VRCとして、４通りの容量値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子X-X'間に容量Cを接続するとともに、この容量と並列に、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介して同じ大きさの容量Cと２倍の大きさの容量２Cを並列に接続した回路構成となっている。
【００３４】
この構成によれば、端子X-X'間の容量値は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりC、スイッチS1のみを閉成することにより２C、スイッチS2のみを閉成することにより３C、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより４Cとなり、４通りの容量値が選択可能となる。
図６は、図３および図４で示した可変抵抗VRRとして、４通りの抵抗値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子Z-Z'間に２個の同じ大きさの抵抗Rと２倍の大きさの抵抗２Rを直列に接続するとともに、抵抗２Rならびに１個の抵抗Rと並列に、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を接続した回路構成となっている。
【００３５】
この構成によれば、端子Z-Z'間の抵抗値は、スイッチS1とS2の双方を開放することにより４R、スイッチS1のみを閉成することにより３R、スイッチS2のみを閉成することにより２R、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することによりRとなり、４通りの抵抗値が選択可能となる。
図７は、図３および図４で示した可変バイアス電流源VRIとして、４通りの電流値の選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子Y-Y'間にトランジスタサイズがW/LのMOSトランジスタMOST１を接続するとともに、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介して、トランジスタサイズが同じW/Lに選定されたMOSトランジスタMOST2と、２倍のトランジスタサイズ２W/Lを有するMOSトランジスタMOST3をMOSトランジスタMOST１と並列に接続した回路構成となっている。
【００３６】
この構成によれば、MOSトランジスタのゲートバイアスVGとトランジスタサイズW/Lで決定されるバイアス電流値をＩとすると、端子Y-Y'間に流れるバイアス電流は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりＩ、スイッチS1のみを閉成することにより２Ｉ、スイッチS2のみを閉成することにより３Ｉ、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより４Ｉとなり、４通りのバイアス電流値が選択可能となる。
【００３７】
図８は、図３および図４で示した可変実効サイズ（W／L）トランジスタVRTとして、４通りの実効サイズの選択を可能にする具体的な回路構成例を示す図であり、端子U-U'間にトランジスタサイズがW/LのMOSトランジスタMOST１を接続するとともに、制御信号CNTにより開閉が制御されるスイッチS1とS2を介してトランジスタサイズが同じW/Lに選定されたMOSトランジスタMOST2と２倍のトランジスタサイズ２W/Lを有するMOSトランジスタMOST3をMOSトランジスタMOST１と並列に接続した回路構成となっている。
【００３８】
この構成によれば、並列接続された3個のMOSトランジスタを1個のMOSトランジスタとして見たときの実効サイズ（W／L）は、スイッチS1とS2の双方を開放することによりW/L、スイッチS1のみを閉成することにより２W/L、スイッチS2のみを閉成することにより３W/L、そしてスイッチS1とS2の双方を閉成することにより４W/Lとなり、４通りの実効サイズが選択可能となる。
【００３９】
次に、図９〜図１０を用いて負荷計数回路CTOについて説明する。
図９は、図１に示した階調数３の場合に対応する負荷計数回路の構成を示すブロック図であり、それぞれ“0”、“１”、“２”との一致検出を行う３つの一致カウント回路COC0、COC1およびCOC2が並列に接続された構成となっている。
図示した構成の負荷計数回路には、シフト用クロックCLKと出力信号選択情報SIとデータ更新のタイミングを決定するロード信号HSとが印加され、３つの一致カウント回路COC0、COC1およびCOC2からは、それぞれ制御信号CS0、CS1、CS2が出力されている。
【００４０】
図１０は、図９に示した３つの一致カウント回路のうち制御信号CS２を出力している一致カウント回路COC2の内部構成を示したブロック図であり、一致検出回路COD2には、出力信号選択情報SIと比較用固定値“２”（出力信号選択情報SIの２に対応）が入力されている。一致検出回路COD2の出力C#C2は、図１１に示されるように出力信号選択情報SIが“２”の場合にのみハイレベル“H”となる。この信号は、ANDゲートAGによりシフト用クロックCLKと論理積がとられ図１１に示される出力L#C2となる。この出力L#C2はクロック入力としてカウンタ回路CCに入力される。このカウンタ回路CCはクロック入力の立ち上り毎に計数値を“１”増加させるように動作する。カウンタ回路CCの出力P#C2（図１１に示す）は、レジスタ回路RCに入力されており、ロード信号HSはカウンタ回路CCのリセット反転入力に接続されると共にレジスタ回路RCのクロック入力となっているため、レジスタ回路RCの出力CS2は、ロード信号HSのレベルが“0”の期間にカウンタ回路CCが計数した数を次に到来するロード信号HSの立ち上りで取り込んだ数値情報（図１１に示すとおり実施例では４）を示すこととなる。即ち、カウンタ出力P#C2は、ロード信号HSのレベルが“0”の期間で、アンドゲート出力L#C2の立ち上りごとに計数値を１つ増加、ロード信号HSの立ち上りで“0”にリセットされる。レジスタ回路出力CS2は、ロード信号HSの立ち上りでカウンタ出力P#C2の値を更新し、この場合では“４”となる。
【００４１】
なお、図１０では、図９の負荷計数回路を構成する回路要素の一つである一致カウント回路COC2の具体的な構成を示したが、一致カウント回路COC0では、一致検出回路に印加される比較用固定値が“0”であり、また、一致カウント回路COC1では、一致検出回路に印加される比較用固定値が“１”と設定されている以外は同じ構成である。従って、この場合には、それぞれのレジスタ回路RCから出力される制御用出力CS0とCS1は、出力信号選択情報SIが“0”に一致している時にアンドゲートAGを通過したシフト用クロックCLKの数を示す値“１”と出力信号選択情報SIが“１”に一致している時にアンドゲートAGを通過したシフト用クロックCLKの数を示す値“２”となる。
【００４２】
以上説明したように、負荷計数回路CTOを構成する一致カウント回路では、ロード信号HSのレベルが“0”の期間にカウンタ回路において一致する出力信号選択情報を計数し、次に到来するロード信号HS立ち上りでその計数値をレジスタ回路RCに転送するとともに、カウンタ回路CCが初期化されて計数値が“0”にリセットされると動作が繰り返される。
【００４３】
第１２図に液晶表示パネルを負荷として用いた場合のブロック図を示す。図１２に於いて、LCDPは液晶表示パネルであり、ゲートドライバGDから来る複数のゲート線G1、G2、G3・・・とソースドライバSDの選択回路SWから来る複数のデータ線S1、S2、S3・・・と、複数のTFTと、これらに接続された液晶素子が示されている。ソースドライバSDの中身は、図１のものと同じ内容のものは同一番号、名称がつけられている。演算増幅回路OPの入力端子側には、階調信号発生回路GSGが設けられ、ここで映像信号に応じた、例えば６４階調の電圧信号が作られる。階調信号発生回路GSGの入力端子には１H遅延回路DLを介して、映像信号端子Tから映像信号を１水平期間遅延した信号が加えられている。映像信号入力端子Tの信号は制御信号発生回路CSGに加えられ、上述のロード信号HS、出力信号選択情報SI及びクロック信号CLKが発生する。
【００４４】
今、ゲート線G2に電圧が印加された時、データ線S1に演算増幅器OPからの映像信号に応じた電圧が存在すると、この電圧がTFT1を介して液晶素子L1に加えられる。この液晶素子が図１の負荷の例であり、実際には７２０個存在するる。
１H遅延回路DL存在で演算増幅器OPに加えられる入力信号の情報を予め制御信号発生回路CSGで取出していることになる。この情報取得手段に得られる入力信号の情報に基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するか決定する信号を発生し、この信号によって選択回路SWを選択回路制御手段(シフトレジスタ回路REGとレジスタ回路)により制御する。
【００４５】
負荷計数回路CTOでは夫々の演算増幅器OPの出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する。この負荷計数回路CTOの制御信号によって、複数の演算増幅器OPに入力信号が加えられるタイミングに合わせて、夫々の演算増幅器OPの負荷駆動能力を制御する。
【００４６】
６４個の演算増幅器OPの夫々に対して専用の制御信号を負荷計数回路CTOで作り、これによって、演算増幅器OPの夫々を細かく制御することも可能であるが、上記したように、粗い制御をした方が能率的である。
具体的に、６４個の演算増幅器OPと７２０個の負荷の場合を想定して説明する。負荷を複数の群、具体的には４つの群に分ける。１〜１９個の負荷に対しV１という値の制御信号を、２０〜９９個の負荷に対しV２、１００〜２９９個の負荷に対しV３、３００〜７２０個の負荷に対してV４の制御信号を予め設定しておく。これらの制御信号は演算増幅器OPに接続される負荷の数に対応して適した負荷駆動能力が与えられるように設定されている。例えば、１〜１９個の負荷が接続される演算増幅器OPの場合、１０個の負荷の時最適な負荷駆動能力であったとしても、１個や１９個の負荷の場合最適ではないかも知れないが、十分に満足できる負荷駆動能力が与えられるように設定することはできる。
【００４７】
負荷計数回路CTOには６４個の一致カウント回路が存在し、各一致カウント回路には異なる階調電圧（演算増幅器OPの入力信号レベル）が設定されている。この階調電圧とレジスト回路SFRに加えられる信号の一致をとる。一致する毎に１を加えてゆき所定時間（１水平期間）に何個の負荷が個々の演算増幅器OPに接続されるのかを計数する。この計数に基づき負荷が１〜１９の場合V１、２０〜９９の場合V２、１００〜２９９の場合V3、３００〜７２０の場合V4の制御信号を選択する。４段階の制御であるから、図５、６、７、８の切替回路を用いることができる。
【００４８】
１個の演算増幅器OPには７２０÷６４＝１１．２５即ち平均１１、１２個の負荷が接続されることになる。多くの負荷が接続される機会は少ない。従って、負荷が少ないところを中心に制御するようにしている。つまり、負荷を群に分割するとき、夫々の演算増幅器OPに接続される平均負荷の数付近を密にして分割している。
【００４９】
この実施例の場合には、負荷計数回路CTOでの計数に応じて、予め設定された４個の制御信号を選択することをもって、夫々の演算増幅器用の制御信号の発生とみなす。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の演算増幅器により構成された信号出力装置において、負荷計数回路によって各演算増幅器に接続される負荷回路の数が計数され、各演算増幅器の負荷駆動能力を、接続される負荷の大きさに合わせて制御された無駄の少ない駆動能力に維持することができるため、要求仕様に応じた良好な出力特性を確保しながらも、適切なバイアス電流を選択することが可能となる。また、複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を制御することにより、負荷が軽くなった演算増幅器が発振を起こすのを防止することができるなど、安定な出力特性を保ちながら低消費電力の信号出力装置を得ることができる。
【００５１】
また、本発明によれば、液晶パネルの高精細化あるいはサイズの大型化の要望に沿って表示画素数を増大させた場合であっても、安定な高品質表示を持ち、消費電力の少ない液晶表示装置を実現できる。また、負荷を複数の群に分割して、少ない数の制御信号で制御出来るようにし、また、演算増幅器に接続される負荷の数の平均値付近を密にして分割するよにしたので、能率の良い液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号出力装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１で示した信号出力装置の動作時における各信号のタイミングを例示するタイミング図である。
【図３】本発明の信号出力装置に使用される可変バイアス電流源、可変抵抗および可変容量が内蔵された演算増幅器の概念図である。
【図４】同演算増幅器の構成を具体的に示したブロック図である。
【図５】図３および図４で示した可変容量の具体的な回路構成例を示す図である。
【図６】図３および図４で示した可変抵抗の具体的な回路構成例を示す図である。
【図７】図３および図４で示した可変バイアス電流源の具体的な回路構成例を示す図である。
【図８】図３および図４で示した可変実効サイズ(W/L)トランジスタを実現する具体的な回路構成例を示す図である。
【図９】図１に示した階調数３の場合に対応する負荷計数回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のブロックの一部分の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示したブロックの各部の信号のタイミング関係を示すタイミング図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置の実施例を示すブロック図である。
【図１３】従来の信号出力装置のブロック図である。
【図１４】従来の他の信号出力装置のブロック図である。
【符号の説明】
OP10〜OP12、OP 演算増幅器
SFR シフトレジスタ回路
SF0〜SF7 記憶回路
REG レジスタ回路
LF0〜LF７記憶回路
SW0〜SW7、SW 選択回路
LD0〜LD7 負荷回路
CT0 負荷計数回路
VRI 可変バイアス電流源
VRR 可変抵抗
VRC 可変容量
VRT 可変実効サイズ(W/L)トランジスタ
DAC 差動増幅回路部
OPC 出力回路部
C、2C 容量
R、2R 抵抗
S1、S2 スイッチ
MOST1〜MOST3 MOSトランジスタ
COC0〜COC2 一致カウント回路
COD2 一致検出回路
AG ANDゲート
CC カウンタ回路
RC レジスタ回路
DL １H遅延回路
GSG 階調信号発生回路
CSG 制御信号発生回路
SD ソースドライバ
LCDP 液晶表示パネル

Claims

夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、１個の演算増幅器に対しては複数の負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することをことを特徴とする信号出力装置。
前記負荷計数回路は、演算増幅器一個に対し一個の一致カウント回路を有し、この一致カウント回路は、演算増幅器の入力信号レベルと前記選択回路制御手段に加えられる前記入力信号の情報の信号レベルとの一致を取り、一致する毎にカウント数を増加させ、所定時間のカウント数を保持して、次の所定時間前記演算増幅器を制御する制御信号とすることを特徴とする請求項１記載の信号出力装置。
夫々異なるレベルの信号を入力とし、複数の負荷のすべてを駆動することができる負荷駆動能力を有する複数の演算増幅器と、これらの演算増幅器によって駆動される複数の負荷である液晶素子を有する液晶表示パネルと、１個の前記液晶素子である負荷に対しては１個の演算増幅器が選択され、１個の演算増幅器に対しては複数の前記液晶素子である負荷を選択可能とする選択回路と、前記複数の演算増幅器に加えられる入力信号を所定時間遅延させる遅延手段と、この遅延手段で遅延する前の入力信号のレベルに基づいて、複数の負荷の夫々に前記複数の演算増幅器のどの出力端子を接続するかを決定する信号を発生し、この信号によって前記選択回路を制御する選択回路制御手段と、前記夫々の演算増幅器の出力端子に何個の負荷が接続状態にあるかを計数し、この計数に応じて夫々の演算増幅器用の制御信号を発生する負荷計数回路とを備え、前記複数の演算増幅器に前記入力信号が加えられるタイミングに合わせて、前記負荷計数回路の前記制御信号によって、前記夫々の演算増幅器のバイアス電流を制御するとともに、前記複数の演算増幅器の帰還ループに設けた位相補償用素子の値を前記制御信号に基いて制御することを特徴とする液晶表示装置。
演算増幅器に接続される負荷の平均個数付近を密にして複数の負荷を複数の群に分割し、各群に１つの異なる値の制御信号を設定し、前記負荷計数回路における計数に応じて前記制御信号を選択することをもって、夫々の演算増幅器用の制御信号とすることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。