JP4136167B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に駆動すべき液晶パネルのデータ線に接続されるボルテージホロワ接続の演算増幅器のバイアス電流を調整可能とした半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置において、液晶パネルのデータ線を駆動する水平ドライバＩＣの出力段には、データ信号に基づく階調電圧をインピーダンス変換して液晶パネルに駆動電圧として出力するために、ボルテージホロワ接続の演算増幅器とこの演算増幅器に含まれるＭＯＳトランジスタにバイアス電流を流すためのバイアス回路部とを備えている。液晶パネルを駆動するとき、全画面に同一色を出力する場合でも液晶の寿命を伸ばすためにドット反転駆動の場合はドットごと、ライン反転駆動の場合はラインごとに正電圧と負電圧を交互に印加しなければならないので、演算増幅器からは負電圧から正電圧の立ち上がり波形と正電圧から負電圧の立ち下がり波形の電圧が出力される。この立ち上がり波形および立ち下がり波形は液晶パネルへの書き込みが正常に行なわれるためには傾きが急峻であることが要求される。この立ち上がり波形および立ち下がり波形は液晶パネルの負荷が大きくなるに従い、または、演算増幅器に含まれるＭＯＳトランジスタのバイアス電流が小さくなるに従い緩やかな傾きとなり、逆に液晶パネルの負荷が小さくなるに従い、または、演算増幅器に含まれるＭＯＳトランジスタのバイアス電流が大きくなるに従い急な傾きとなる。したがって、液晶パネルへの書き込みが正常に行なわれ、かつ、バイアス電流による消費電流が小さくなる適正な立ち上がり波形および立ち下がり波形の傾きとするには、液晶パネルの負荷の大きさに応じて演算増幅器のバイアス電流を増減する必要があり、例えば、負荷がより大きくなれば演算増幅器はバイアス電流をより大きく、負荷がより小さくなれば演算増幅器はバイアス電流をより小さくする必要がある。水平ドライバＩＣには、この液晶パネルの負荷の大きさに応じて演算増幅器に複数段階のバイアス電流を切換えて流すためのバイアス回路部が従来から使用されている。
【０００３】
上記の従来のバイアス回路部について詳しく説明するに先立ち、上記の演算増幅器について簡単に触れておく。図６に示す１例は立ち上がり専用演算増幅器１と立ち下がり専用演算増幅器２との２アンプ方式で、演算増幅器１の回路例は図８に、演算増幅器２の回路例は図９に示し、演算増幅器１には演算増幅器１のＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ５，Ｑ７にバイアス電圧を供給する端子３を有し、演算増幅器２には演算増幅器２のＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ１５，Ｑ１７にバイアス電圧を供給する端子４を有している。演算増幅器１のＭＯＳトランジスタＱ５および演算増幅器２のＱ１５に流れるバイアス電流が大きくなるに従いそれぞれの波形の傾きは急峻となり、逆に小さくなるに従いそれぞれの波形の傾きは緩やかとなる。波形図７に示す他例は立ち上がり波形と立ち下がり波形の両方をひとつの演算増幅器５で出力する１アンプ方式で、演算増幅器５の回路例は図示しないが基本的には図８および図９の回路を一体化した回路で、演算増幅器５には図６に示す端子３，４に相当するバイアス電圧を供給する端子６，７を有している。
【０００４】
次に従来のバイアス回路部を図５を参照して説明する。図において、バイアス回路部１０は、バイアス電流源１１とバイアス電圧取出し回路１２とを備えている。バイアス電流源１１は、相異なるオン抵抗Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）を有する並列接続のバイアス電流源用ＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ２１，Ｑ２２と、インバータ１３と、バイアス切り換え端子１４とを有している。ＭＯＳトランジスタＱ２１，Ｑ２２はソースを高電圧側端子ＶDDに接続し、ドレインをバイアス電圧取出し回路１２に接続し、ゲートをＭＯＳトランジスタＱ２２のゲートはインバータ１３を介してＭＯＳトランジスタＱ２１のゲートに共通接続してバイアス切り換え端子１４に接続している。
【０００５】
バイアス電圧取出し回路１２は、バイアス電流源１１と低電圧側端子ＶSS間に接続されたＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２３と、ＭＯＳトランジスタＱ２３にミラー接続されたＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２４と、高電圧側端子ＶDDと低電圧側端子ＶSS間にＭＯＳトランジスタＱ２４とで直列接続されたＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ２５と、ＭＯＳトランジスタＱ２５にミラー接続されたＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ２６と、高電圧側端子ＶDDと低電圧側端子ＶSS間にＭＯＳトランジスタＱ２６とで直列接続されたＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ２７とを有している。ＭＯＳトランジスタＱ２３は、ドレインをＭＯＳトランジスタＱ２１，Ｑ２２のドレインに接続し、ソースを低電圧側端子ＶSSに接続し、ドレインとゲートとを短絡させてダイオード接続している。ＭＯＳトランジスタＱ２４は、ドレインをＭＯＳトランジスタＱ２５のドレインに接続し、ソースを低電圧側端子ＶSSに接続し、ゲートをＭＯＳトランジスタＱ２３のゲートに接続している。ＭＯＳトランジスタＱ２５は、ソースを高電圧側端子ＶDDに接続し、ドレインとゲートとを短絡させてダイオード接続して演算増幅器のＰチャネルＭＯＳトランジスタのバイアス電圧を取出すための端子１５に接続している。ＭＯＳトランジスタＱ２６は、ソースを高電圧側端子ＶDDに接続し、ドレインをＭＯＳトランジスタＱ２７のドレインに接続し、ゲートをＭＯＳトランジスタＱ２５のゲートに接続している。ＭＯＳトランジスタＱ２７は、ソースを低電圧側端子ＶSSに接続し、ドレインとゲートとを短絡させてダイオード接続して演算増幅器のＮチャネルＭＯＳトランジスタのバイアス電圧を取出すための端子１６に接続している。バイアス回路部１０の演算増幅器への接続は、２アンプ方式の場合、演算増幅器１の端子３に端子１６で行うと共に演算増幅器２の端子４に端子１５で行い、１アンプ方式の場合、演算増幅器５の端子６に端子１６で行うと共に演算増幅器５の端子７に端子１５で行っている。
【０００６】
次に上記のバイアス回路部１０の動作を説明する。バイアス切り換え端子１４にＬ入力されるとＭＯＳトランジスタＱ２１がＯＮ動作してバイアス電流源１１の抵抗はＭＯＳトランジスタＱ２１のＯＮ抵抗Ｒ１（＞Ｒ２）となり、バイアス電流源１１にはＯＮ抵抗Ｒ１に対応した電流がＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より小さい電流で流れ、バイアス電圧取出し回路１２からはＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より端子１５により小さい（ＶDDにより近い）バイアス電圧が供給され、端子１６により小さい（ＶSSにより近い）バイアス電圧が供給される。バイアス切り換え端子１４にＨ入力されるとＭＯＳトランジスタＱ２２がＯＮ動作してバイアス電流源１１の抵抗はＭＯＳトランジスタＱ２２のＯＮ抵抗Ｒ２（＜Ｒ１）となり、バイアス電流源１１にはＯＮ抵抗Ｒ２に対応した電流がＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より大きい電流で流れ、バイアス電圧取出し回路１２からはＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より端子１５に、より大きい（ＶDDからより遠い）バイアス電圧が供給され、端子１６に、より大きい（ＶSSからより遠い）バイアス電圧が供給される。
【０００７】
従って、バイアス電流源１１のＯＮ抵抗Ｒ１にマッチングする比較的小さい負荷の液晶パネルとバイアス電流源１１のＯＮ抵抗Ｒ２にマッチングする比較的大きい負荷の液晶パネルとがあるとき、このバイアス回路部１０を有する水平ドライバＩＣに接続される液晶パネルが前者のときバイアス切り換え端子１４にＬ入力してバイアス電流源１１の抵抗としてＭＯＳトランジスタＱ２１のＯＮ抵抗Ｒ１（＞Ｒ２）を選択すると、演算増幅器の出力は液晶パネルの負荷に対応する比較的小さい駆動能力となり、後者のときバイアス切り換え端子１４にＨ入力してバイアス電流源１１の抵抗としてＭＯＳトランジスタＱ２２のＯＮ抵抗Ｒ２（＜Ｒ１）を選択すると、演算増幅器の出力は液晶パネルの負荷に対応する比較的大きい駆動能力となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のバイアス回路は複数個（図５では２個）の限られたバイアス電流源用ＭＯＳトランジスタを切換えてバイアス電流源の電流値を変えることにより演算増幅器のバイアス電流値を変え演算増幅器出力の駆動能力を変えているため、演算増幅器出力の駆動能力の変化量が限られており、液晶パネルの大きさを変更したときや、液晶パネルの製造ばらつきによって、液晶パネルの抵抗または容量負荷が変化したとき、演算増幅器出力の駆動能力を適正値に切換えることができず不足または過度となり、不足の場合は出力波形の立ち上がりおよび立ち下がり波形の傾きが緩やかとなって液晶パネルへの書き込みが間に合わず液晶パネルの表示異常になり、過度の場合は演算増幅器のバイアス電流による消費電流が大きくなるという問題があった。
従って、本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、液晶パネルの大きさを変更したときや、液晶パネルの製造ばらつきに対応してバイアス回路のバイアス電流源の電流を調整可能とした半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係わる半導体集積回路装置は、駆動すべき液晶パネルのデータ線に出力端子を介して接続されるボルテージホロワ接続の演算増幅器と、この演算増幅器にバイアス電圧を供給するバイアス回路部とを備えた半導体集積回路装置において、前記バイアス回路部に前記バイアス電圧を調整する複数のバイアス調整端子を設け、これら端子間を開放状態、短絡状態または外付け抵抗接続状態に選択可能としたことを特徴とする。
（２）本発明に係わる半導体集積回路装置は上記（１）項において、前記バイアス回路がバイアス電流源として直列接続した複数個のＭＯＳトランジスタを有し、前記バイアス調整端子が前記ＭＯＳトランジスタのうち少なくとも１個のＭＯＳトランジスタのソースおよびドレインに接続されていることを特徴とする。
（３）本発明に係わる半導体集積回路装置は上記（１）項において、前記演算増幅器が立ち上がり波形と立ち下がり波形の両方を出力する１アンプ方式である。
（４）本発明に係わる半導体集積回路装置は上記（１）項において、前記演算増幅器が立ち上がり用演算増幅器と立ち下がり用演算増幅器とからなる２アンプ方式であることを特徴とする。
（５）本発明に係わる半導体集積回路装置は上記（３）項において、前記バイアス回路が前記演算増幅器の立ち上がり波形用バイアス電圧と立ち下がり波形用バイアス電圧とを取出すバイアス電圧取出し回路を有することを特徴とする。
（６）本発明に係わる半導体集積回路装置は上記（４）項において、前記バイアス回路が前記立ち上がり用演算増幅器と立ち下がり用演算増幅器演算増幅器へのバイアス電圧を取出すバイアス電圧取出し回路を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に基づき、液晶表示装置において、液晶パネルを駆動する第１実施例の半導体集積回路装置である水平ドライバＩＣを液晶パネルのデータ線３８４本分の駆動能力を有するものとして図１および図３を参照して説明する。尚、図５乃至図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図１において、水平ドライバＩＣ１００は出力段にデータ線３８４本に対応し図７に示したのと同一の１アンプ方式のボルテージホロワ接続の３８４個の演算増幅器５と、各演算増幅器５の出力にそれぞれ接続された３８４個の出力端子８と、各演算増幅器５に共通のバイアス回路部２０と、バイアス回路部２０に接続されたバイアス調整端子２７，２８とを備え、各演算増幅器５の入力は水平ドライバＩＣ１００内の図示しないシフトレジスタ、データレジスタ、ラッチ、レベルシフタ及びＤ／Ａコンバータを順次段接続した前段回路のＤ／Ａコンバータの出力に接続されている。このドライバＩＣ１００はドット反転駆動にでもライン反転駆動にでも用いることができる。
【００１１】
バイアス回路部２０は図３に示すように、バイアス電流源２１と従来のバイアス回路部１０に備えられたのと同一のバイアス電圧取出し回路１２とを備えている。バイアス電流源２１は、オン抵抗Ｒ１−Ｒ２，Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）を有する直列接続のバイアス電流源用ＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ３１，Ｑ３２を有している。ＭＯＳトランジスタＱ３１はソースを高電圧側端子ＶDDに接続し、ドレインをＭＯＳトランジスタＱ３２のソースに接続し、ゲートを低電圧側端子ＶSSに接続している。ＭＯＳトランジスタＱ３２はドレインをバイアス電圧取出し回路１２のＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインに接続し、ゲートを低電圧側端子ＶSSに接続している。バイアス調整端子２７，２８は ＭＯＳトランジスタＱ３１のソースおよびドレインに接続している。バイアス回路部２０の演算増幅器５への接続は、端子６に端子１６と端子７に端子１５とで行っている。
【００１２】
次に上記のバイアス回路部２０の動作を説明する。バイアス調整端子２７，２８間に外付け抵抗を接続せず開放状態とすると、ＭＯＳトランジスタＱ３１，Ｑ３２がＯＮ動作してバイアス電流源２１の抵抗はＭＯＳトランジスタＱ３１のＯＮ抵抗Ｒ１−Ｒ２とＭＯＳトランジスタＱ３２のＯＮ抵抗Ｒ２の和Ｒ１（＞Ｒ２）となり、バイアス電流源２１にはＯＮ抵抗Ｒ１に対応した電流がＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より小さい電流で流れ、バイアス電圧取出し回路１２からはＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より端子１５に、より小さい（ＶDDにより近い）バイアス電圧が供給され、端子１６に、より小さい（ＶSSにより近い）バイアス電圧が供給される。
【００１３】
バイアス調整端子２７，２８間を短絡状態とすると、 ＭＯＳトランジスタＱ３１は短絡されＭＯＳトランジスタＱ３２がＯＮ動作してバイアス電流源２１の抵抗はＭＯＳトランジスタＱ３２のＯＮ抵抗Ｒ２（＜Ｒ１）となり、バイアス電流源２１にはＯＮ抵抗Ｒ２に対応した電流がＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より大きい電流で流れ、バイアス電圧取出し回路１２からはＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より端子１５に、より大きい（ＶDDからより遠い）バイアス電圧が供給され、端子１６に、より大きい（ＶSSからより遠い）バイアス電圧が供給される。
【００１４】
バイアス調整端子２７，２８間に外付け抵抗２９を接続する場合は、バイアス電流源２１の抵抗はＲ２＜Ｒ＜Ｒ１の範囲で調整可能となり、バイアス電流源２１にはＲ２＜Ｒ＜Ｒ１に対応した電流がＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より大きい電流で、かつ、ＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より小さい電流で流れ、バイアス電圧取出し回路１２からは端子１５にＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より大きく（ＶDDからより遠く）、かつ、ＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より小さい（ＶDDにより近い）バイアス電圧が供給され、端子１６にＯＮ抵抗Ｒ１に対応した場合より大きく（ＶSSからより遠い）、かつ、ＯＮ抵抗Ｒ２に対応した場合より小さい（ＶSSにより近い）バイアス電圧が供給される。
【００１５】
次に水平ドライバＩＣ１００を液晶パネルに接続したときの動作を説明する。バイアス電流源２１のＯＮ抵抗Ｒ１にマッチングする比較的小さい負荷の液晶パネルとバイアス電流源２１のＯＮ抵抗Ｒ２にマッチングする比較的大きい負荷の液晶パネルとが標準的にあるとき、水平ドライバＩＣ１００に接続される液晶パネルが前者のときバイアス調整端子２７，２８間を開放状態としてバイアス電流源２１の抵抗をＭＯＳトランジスタＱ３１のＯＮ抵抗Ｒ１−Ｒ２とＭＯＳトランジスタＱ３２のＯＮ抵抗Ｒ２の和Ｒ１（＞Ｒ２）とすると、演算増幅器５の出力は液晶パネルの負荷に対応する比較的小さい駆動能力となり、後者のときバイアス調整端子２７，２８間を短絡状態としてバイアス電流源２１の抵抗をＭＯＳトランジスタＱ３２のＯＮ抵抗Ｒ２（＜Ｒ１）とすると、演算増幅器５の出力は液晶パネルの負荷に対応する比較的大きい駆動能力となる。以上のように標準的な負荷の液晶パネルに使用する場合は、バイアス調整端子２７，２８間を開放状態か短絡状態にするだけで使用可能となる。
一方、液晶パネルの大きさを変更し、または液晶パネルの製造ばらつきがあり、バイアス電流源２１のＯＮ抵抗Ｒ１にマッチングするより大きく、ＯＮ抵抗Ｒ２にマッチングするより小さい負荷の液晶パネルであるときは、バイアス調整端子２７，２８間に外付け抵抗２９を接続してバイアス電流源２１の抵抗をＲ２＜Ｒ＜Ｒ１の範囲で液晶パネルの負荷にマッチングするよう調整すると、演算増幅器５の出力は液晶パネルの負荷に対応する大きさの駆動能力となる。
【００１６】
次に、本発明に基づき、液晶パネルを駆動する第２実施例の半導体集積回路装置である水平ドライバＩＣを液晶パネルのデータ線３８４本分の駆動能力を有するものとして図２および図３を参照して説明する。尚、図１と図３乃至図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図２において、水平ドライバＩＣ２００は出力段にデータ線３８４本のＮ番目（Ｎ＝１，３，…，３８３）と（Ｎ＋１）番目を１組として対応しＮ番目と（Ｎ＋１）番目を１組として配置した、図６に示したのと同一の２アンプ方式のボルテージホロワ接続の１９２組の演算増幅器１，２と、データ線３８４本に対応した３８４個の出力端子８と、Ｎ番目と（Ｎ＋１）番目の演算増幅器１，２とＮ番目と（Ｎ＋１）番目の出力端子８間に接続した切り換えスイッチ９と、各演算増幅器１，２に接続され実施例１と同一のバイアス回路部２０と、バイアス回路部２０に接続されたバイアス調整端子２７，２８とを備え、各演算増幅器１，２の入力は水平ドライバＩＣ２００内の図示しないシフトレジスタ、データレジスタ、ラッチ、レベルシフタ及びＤ／Ａコンバータを順次段接続した前段回路のＤ／Ａコンバータの出力に接続されている。バイアス回路部２０の演算増幅器１，２への接続は、演算増幅器１の端子３に端子１６と演算増幅器２の端子４に端子１５とで行っている。切り換えスイッチ９はＮ番目と（Ｎ＋１）番目の演算増幅器３，４の出力をＮ番目と（Ｎ＋１）番目の出力端子８に交互に出力する。従って、この水平ドライバＩＣ２００はドット反転駆動に用いることができる。尚、水平ドライバＩＣ２００を液晶パネルに接続したときの動作は水平ドライバＩＣ１００に準じるので説明を省略する。
【００１７】
以上で説明したように水平ドライバＩＣのバイアス回路部２０のバイアス電流源２１としてオン抵抗Ｒ１−Ｒ２，Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）を有する直列接続のバイアス電流源用ＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ３１，Ｑ３２を設け、ＭＯＳトランジスタＱ３１のソースおよびドレインにバイアス調整端子２７，２８を接続して、液晶パネルの負荷の大きさに応じてバイアス調整端子２７，２８間を開放状態、短絡状態、または外付け抵抗２９により調整することにより、水平ドライバＩＣを液晶パネルの負荷の大きさに応じた適正な駆動能力にすることができる。
尚、上記第１および第２実施例において、バイアス回路部２０の替わりにバイアス回路部２０のＭＯＳトランジスタのＰチャネルとＮチャネルを逆にして回路構成した図４に示すバイアス回路部３０を使用してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体集積回路装置によれば、バイアス調整端子間を開放状態、短絡状態、または外付け抵抗により調整することにより液晶パネルの負荷の大きさに応じた適正な駆動をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例である水平ドライバＩＣの要部回路図。
【図２】 本発明の第２実施例である水平ドライバＩＣの要部回路図。
【図３】 図１および図２の水平ドライバＩＣに使用される１例のバイアス回路部を示す回路図。
【図４】 図１および図２の水平ドライバＩＣに使用される他例のバイアス回路部を示す回路図。
【図５】 従来の水平ドライバＩＣのバイアス回路部を示す回路図。
【図６】 ２アンプ方式のボルテージホロア接続の演算増幅器の説明図。
【図７】 １アンプ方式のボルテージホロア接続の演算増幅器の説明図。
【図８】 立ち上がり専用演算増幅器を示す回路図。
【図９】 立ち下がり専用演算増幅器を示す回路図。
【符号の説明】
１、２，５ 演算増幅器
１２ バイアス電圧取り出し回路
２０、３０ バイアス回路部
２１、３１ バイアス電流源
２７、２８ バイアス調整端子
Ｑ３１，Ｑ３２ バイアス電流源用ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｑ４１，Ｑ４２ バイアス電流源用ＮチャネルＭＯＳトランジスタ

Claims (6)

1. 駆動すべき液晶パネルのデータ線に出力端子を介して接続されるボルテージホロワ接続の演算増幅器と、この演算増幅器にバイアス電圧を供給するバイアス回路部とを備えた半導体集積回路装置において、前記バイアス回路部に前記バイアス電圧を調整する複数のバイアス調整端子を設け、これら端子間を開放状態、短絡状態または外付け抵抗接続状態に選択可能としたことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. 前記バイアス回路がバイアス電流源として直列接続した複数個のＭＯＳトランジスタを有し、前記バイアス調整端子が前記ＭＯＳトランジスタのうち少なくとも１個のＭＯＳトランジスタのソースおよびドレインに接続されていることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
3. 前記演算増幅器が立ち上がり波形と立ち下がり波形の両方を出力する１アンプ方式であることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
4. 前記演算増幅器が立ち上がり用演算増幅器と立ち下がり用演算増幅器とからなる２アンプ方式であることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
5. 前記バイアス回路が前記演算増幅器の立ち上がり波形用バイアス電圧と立ち下がり波形用バイアス電圧とを取出すバイアス電圧取出し回路を有することを特徴とする請求項３記載の半導体集積回路装置。
6. 前記バイアス回路が前記立ち上がり用演算増幅器と立ち下がり用演算増幅器演算増幅器へのバイアス電圧を取出すバイアス電圧取出し回路を有することを特徴とする請求項４記載の半導体集積回路装置。

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