(57)【要約】【課題】出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れるのを防止する。【解決手段】電源端子１７と、接地端子１８と、容量性負荷ＣＬが接続される出力端子１６とを有する出力回路２１を設け、負荷制御入力信号Ｓ１の状態に応じて電源端子１７から容量性負荷ＣＬへ充電電流を供給する充電電流供給動作と、容量性負荷ＣＬから接地端子１８へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。過充電電流防止スイッチ６１を設け、出力端子１６と接地端子１８との間の短絡を検出して充電電流供給動作を停止もしくは抑制させる。また、過放電電流防止スイッチ７１を設け、出力端子１６と電源端子１７との間の短絡を検出して放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる。【選択図】        図１
2004260776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源端子と、接地端子と、容量性負荷が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて前記電源端子から前記容量性負荷へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、前記容量性負荷から前記接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う出力回路と、
前記出力端子と前記接地端子との間の短絡を検出して前記充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、前記出力端子と前記電源端子との間の短絡を検出して前記放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路とを備えた容量性負荷駆動回路。
【請求項２】
前記出力回路が、前記充電電流供給動作によって前記容量性負荷の電位が前記電源端子の電位より低い所定の振幅上限値に達するまで前記容量性負荷を充電し、前記放電電流引き抜き動作によって前記容量性負荷の電位が前記接地端子の電位より高い所定の振幅下限値に達するまで前記容量性負荷を放電するようにしている請求項１記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項３】
前記出力回路が、コレクタが前記電源端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記接地端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備え、
前記過剰電流保護回路が、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続され、ベースが前記接地端子の電位より高い所定の電位を生成する第１の電圧源に接続された第２のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続されベースが前記電源端子の電位より低い所定の電位を生成する第２の電圧源に接続された第２のＰＮＰトランジスタとからなる請求項１記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項４】
前記出力回路が、コレクタが前記電源端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記接地端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備え、
前記過剰電流保護回路が、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続され、ベースが前記接地端子の電位より高くかつ前記振幅下限値以下の所定の電位を生成する第１の電圧源に接続された第２のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続されベースが前記電源端子の電位より低くかつ前記振幅上限値以上の所定の電位を生成する第２の電圧源に接続された第２のＰＮＰトランジスタとからなる請求項２記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項５】
前記負荷制御入力信号は周期的に状態が切り替わる請求項１または２記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項６】
電源端子と、接地端子と、容量性負荷が接続される出力端子とを有し、前記電源端子から前記容量性負荷へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、前記容量性負荷から前記接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う出力回路と、
負荷制御入力信号の状態に応じて、前記出力回路が充電電流供給動作を選択するように前記出力回路に第１の電流を供給する第１の状態と、前記出力回路が放電電流引き抜き動作を選択するように前記出力回路に第２の電流を供給する第２の状態との何れか一方の状態を選択する電流生成回路と、
前記容量性負荷の電位を検出し、前記容量性負荷の電位が所定の振幅上限値に達するまでは前記充電電流供給動作を実行させ、前記所定の振幅上限値に達したときに前記充電電流供給動作を停止させ、前記容量性負荷の電位が所定の振幅下限値に達するまでは前記放電電流引き抜き動作を実行させ、前記所定の振幅下限値に達したときに前記放電電流引き抜き動作を停止させるように前記出力回路を制御する充放電制御回路と、
前記出力端子と前記接地端子との間の短絡を検出して前記充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、前記出力端子と前記電源端子との間の短絡を検出して前記放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路とを備えた容量性負荷駆動回路。
【請求項７】
前記出力回路が、コレクタが前記電源端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記接地端子に接続されエミッタが前記出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備え、
前記過剰電流保護回路が、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続され、ベースが前記接地端子の電位より高くかつ前記振幅下限値以下の所定の電位を生成する第１の電圧源に接続された第２のＮＰＮトランジスタと、コレクタが前記第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続されエミッタが前記出力端子に接続されベースが前記電源端子の電位より低くかつ前記振幅上限値以上の所定の電位を生成する第２の電圧源に接続された第２のＰＮＰトランジスタとからなり、
前記充放電制御回路が前記第１のＮＰＮトランジスタと前記第１のＰＮＰトランジスタのベース電流を制御することにより前記充電電流供給動作および前記放電電流引き抜き動作の実行および停止を制御する請求項６記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項８】
前記充放電制御回路が、前記振幅上限値に等しい電位を生成する第３の電圧源と、前記振幅下限値に等しい電位を生成する第４の電圧源と、一方の入力端子に前記容量性負荷の電位を入力し、他方の入力端子に前記第３の電圧源の電位を入力する充電制御差動スイッチ回路と、一方の入力端子に前記容量性負荷の電位を入力し、他方の入力端子に前記第４の電圧源の電位を入力する放電制御差動スイッチ回路とを有し、前記充電制御差動スイッチ回路が前記容量性負荷の電位と前記第３の電圧源の電位との比較結果に応じて前記第１のＮＰＮトランジスタへのベース電流を断続制御し、前記放電制御差動スイッチ回路が前記容量性負荷の電位と前記第４の電圧源の電位との比較結果に応じて前記第１のＰＮＰトランジスタのベース電流を断続制御するようにしている請求項７記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項９】
前記第３および第４の電圧源の電位は可変であり、前記第１の電圧源の電位は前記第４の電圧源の電位に連動して変化し、前記第２の電圧源の電位は前記第３の電圧源の電位に連動して変化する請求項８記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項１０】
前記第１の電位と前記第４の電位とが等しく、かつ前記第２の電位と前記第３の電位が等しい請求項８または９記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項１１】
前記電流生成回路と前記出力回路との間に設けた周波数依存性インピーダンス素子を介して、前記出力回路の出力電流の一部を前記電流生成回路に帰還することにより、前記電流生成回路の出力状態の切り替わり時のスルーレートを抑えるようにしている請求項６記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項１２】
前記負荷制御入力信号は周期的に状態が切り替わる請求項６記載の容量性負荷駆動回路。
【請求項１３】
液晶パネルコモン電極と、
電源端子と、接地端子と、前記液晶パネルコモン電極が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて前記電源端子から前記液晶パネルコモン電極へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、前記液晶パネルコモン電極から前記接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う出力回路と、
前記出力端子と前記接地端子との間の短絡を検出して前記充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、前記出力端子と前記電源端子との間の短絡を検出して前記放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路とを備えた液晶表示装置。
【請求項１４】
液晶パネルコモン電極と、
電源端子と、接地端子と、前記液晶パネルコモン電極が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて前記電源端子から前記液晶パネルコモン電極へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、前記液晶パネルコモン電極から前記接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う出力回路と、
負荷制御入力信号の状態に応じて、前記出力回路が充電電流供給動作を選択するように前記出力回路に第１の電流を供給する第１の状態と、前記出力回路が放電電流引き抜き動作を選択するように前記出力回路に第２の電流を供給する第２の状態との何れか一方の状態を選択する電流生成回路と、
前記液晶パネルコモン電極の電位を検出し、前記液晶パネルコモン電極の電位が所定の振幅上限値に達するまでは前記充電電流供給動作を実行させ、前記所定の振幅上限値に達したときに前記充電電流供給動作を停止させ、前記液晶パネルコモン電極の電位が所定の振幅下限値に達するまでは前記放電電流引き抜き動作を実行させ、前記所定の振幅下限値に達したときに前記放電電流引き抜き動作を停止させるように前記出力回路を制御する充放電制御回路と、
前記出力端子と前記接地端子との間の短絡を検出して前記充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、前記出力端子と前記電源端子との間の短絡を検出して前記放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路とを備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電電流により容量性負荷を駆動するための容量性負荷駆動回路、例えば液晶パネルのコモン電極を駆動するための容量性負荷駆動回路、および液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
容量性負荷として、例えば液晶パネルのコモン電極を駆動するための容量性負荷駆動回路としては、特許文献１，２等に記載されたものがある。
【０００３】
図３は出願人が先に出願した先行技術としての容量性負荷駆動回路の概略回路図を示している（特許文献２参照）。以下、この先行技術について、図３を参照しながら説明する。
【０００４】
この容量性負荷駆動回路では、図３に示すように、出力回路２１は、電源ライン（Ｖｃｃライン）に接続される電源端子１７と、接地ラインに接続される接地端子１８と、例えば液晶パネルのコモン電極からなる容量性負荷ＣＬに接続される出力端子１６とを有している。
【０００５】
出力回路２１は、出力端子１６から容量性負荷ＣＬへ充電電流を供給する充電電流供給動作と、容量性負荷ＣＬから出力端子１６へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。充電電流の供給と放電電流の引き抜きは、周期的に状態（ＨｉまたはＬｏ）が変化、つまり反転する負荷制御入力信号Ｓ１の状態に応じて選択的に行われる。上記の出力端子１６、電源端子１７および接地端子１８は、容量性負荷駆動回路を集積回路化したときに、外部接続用の端子ピンとなる部分である。
【０００６】
上記のような動作を行うために、出力回路２１は、直列接続された２個の出力トランジスタＱ１，Ｑ２で構成される。出力トランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタであり、コレクタが電源端子１７に接続され、エミッタが出力端子１６に接続されている。また、出力トランジスタＱ２は、ＰＮＰトランジスタであり、コレクタが接地端子１８に接続され、エミッタが出力端子１６に接続されている。
【０００７】
コレクタが電源端子１７に接続された出力トランジスタＱ１は、ＶＣＣ電源ラインから容量性負荷ＣＬに対して充電電流を流し込み、またコレクタが接地端子１８に接続された出力トランジスタＱ２は、接地ラインに放電電流を吸い出す。
【０００８】
出力トランジスタＱ１は、そのベース電流は充電電流スイッチ回路４１を通して流し込まれる。これに対して、出力トランジスタＱ２は、そのベース電流は放電電流スイッチ回路３１を通して引き抜かれる。これらの放電電流スイッチ回路３１および充電電流スイッチ回路４１には充放電電流生成回路５１が接続されている。
【０００９】
この充放電電流生成回路５１は、充電電流生成のための第１の電流Ｉ２と放電電流生成のための第２の電流Ｉ７とを出力する。第１の電流Ｉ２は出力トランジスタＱ１にベース電流として供給され、第２の電流Ｉ７は出力トランジスタＱ２からベース電流として引き抜かれる。
【００１０】
また、この充放電電流生成回路５１は、周期的に状態がＨｉレベルとＬｏレベルとに変化するパルス状の負荷制御入力信号Ｓ１が入力端子１５に与えられる。
【００１１】
上記の充放電電流生成回路５１は、負荷制御入力信号Ｓ１の状態に応じて、出力回路２１が充電電流供給動作を選択するように出力回路２１に第１の電流Ｉ２を供給する第１の状態と、出力回路２１が放電電流引き抜き動作を選択するように出力回路２１に第２の電流Ｉ７を供給する第２の状態との何れか一方の状態を選択する。
【００１２】
上記の充電電流スイッチ回路４１と放電電流スイッチ回路３１は、充放電制御回路２２を構成している。この充放電制御回路２２は、容量性負荷ＣＬの電位を監視、つまり検出し、以下のような動作を行うように出力回路２１を制御する。すなわち、容量性負荷ＣＬの電位が所定の振幅上限値Ｖ２に達するまでは出力回路２１で充電電流供給動作を実行させ、所定の振幅上限値Ｖ２に達したときに充電電流供給動作を停止させ、容量性負荷ＣＬの電位が所定の振幅下限値Ｖ１に達するまでは出力回路２１で放電電流引き抜き動作を実行させ、所定の振幅下限値Ｖ１に達したときに放電電流引き抜き動作を停止させる。
【００１３】
具体的には、充放電制御回路２２が出力トランジスタＱ１，Ｑ２のベース電流を制御することにより充電電流供給動作および放電電流引き抜き動作の実行および停止を制御するということになる。
【００１４】
出力端子１６の電位は、先に説明したように、放電電流スイッチ回路３１および充電電流スイッチ回路４１により監視されている。充電電流スイッチ回路４１は、出力端子１６の電位ＶＯＵＴが予め定めた振幅上限値Ｖ２より高くならないように出力トランジスタＱ１の充電電流を遮断する。放電電流スイッチ回路３１は出力端子１６の電位ＶＯＵＴが予め定めた振幅下限値Ｖ１より低くならないように出力トランジスタＱ２の放電電流を遮断する。
【００１５】
図４は、図３に示した容量性負荷駆動回路の具体的構成を示す回路図である。図４において、図３に対応する部分には同一の符号を付して示している。充電電流スイッチ回路４１は、トランジスタＱ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３と、上記の振幅上限値Ｖ２を規定する電位を生成する定電圧源１２とで構成されている。具体的には、定電圧源１２は、振幅上限値Ｖ２と等しい電位を生成する。電源端子１７に印加される電圧が例えば１２Ｖの場合、振幅上限値Ｖ２は例えば１０Ｖ程度に設定される。なお、容量性負荷ＣＬが、例えば液晶パネルのコモン電極の場合、液晶パネルの視認性の調整のために、振幅上限値Ｖ２を、固定ではなく可変とする場合もある。つまり、定電圧源１２を可変電圧源に変更する場合もある。
【００１６】
ここで、電流Ｉ３は、トランジスタＱ９のコレクタ電流であり、電流Ｉ２の２倍に設定され、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ１１とで構成される充電制御差動スイッチ回路に流れ込む。電流Ｉ４は、トランジスタＱ１３のコレクタ電流であり、電流Ｉ３に対しては、Ｉ３＝２×Ｉ４の関係が成立している。また、トランジスタＱ１２とトランジスタＱ１３とでカレントミラー回路が形成されている。
【００１７】
上記の充電制御差動スイッチ回路は、一方の入力端子に容量性負荷ＣＬの電位、すなわち、出力端子１８の電位ＶＯＵＴが入力され、他方の入力端子に定電圧源１２の電位が入力される。そして、この充電制御差動スイッチ回路は、容量性負荷ＣＬの電位と定電圧源１２の電位との比較結果に応じて出力トランジスタＱ１へのベース電流、つまり第１の電流Ｉ２を断続制御する。
【００１８】
放電電流スイッチ回路３１は、トランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８と上記の振幅下限値Ｖ１を規定する電位を生成する定電圧源１１とで構成されている。具体的には、定電圧源１１は、振幅下限値Ｖ１と等しい電位を生成する。電源端子１７に印加される電圧が例えば１２Ｖの場合、振幅下限値Ｖ１は例えば２Ｖ程度に設定される。なお、容量性負荷ＣＬが、例えば液晶パネルのコモン電極の場合、液晶パネルの視認性の調整のために、振幅下限値Ｖ１を、固定ではなく可変とする場合もある。つまり、定電圧源１１を可変電圧源に変更する場合もある。
【００１９】
ここで、電流Ｉ５は、トランジスタＱ７のコレクタ電流であり、電流Ｉ７の２倍に設定され、トランジスタＱ６とトランジスタＱ８とで構成される放電制御差動スイッチ回路から流れ出す。電流Ｉ８はトランジスタＱ１４のコレクタ電流であり、電流Ｉ５に対しては、Ｉ５＝２×Ｉ８の関係が成立している。また、トランジスタＱ４とトランジスタＱ５とでカレントミラー回路が形成されている。
【００２０】
上記の放電制御差動スイッチ回路は、一方の入力端子に容量性負荷ＣＬの電位、すなわち、出力端子１８の電位ＶＯＵＴが入力され、他方の入力端子に定電圧源１１の電位が入力される。そして、この充電制御差動スイッチ回路は、容量性負荷ＣＬの電位と定電圧源１１の電位との比較結果に応じて出力トランジスタＱ２へのベース電流、すなわち電流Ｉ７を断続制御する。
【００２１】
充放電電流生成回路５１は、トランジスタＱ１４，Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ１７，Ｑ１８，Ｑ１９，Ｑ２０，Ｑ２１と、周波数依存性インピーダンス素子、もしくは容量性インピーダンス素子としてのコンデンサＣ１，Ｃ２と、定電圧源１３と、定電流源１４とで構成されている。ここで、トランジスタＱ１４とトランジスタＱ１５、トランジスタＱ１６とトランジスタＱ１７、およびトランジスタＱ１８とトランジスタＱ１９は、各々カレントミラー回路を形成している。
【００２２】
また、トランジスタＱ２０，Ｑ２１は、差動スイッチ回路を構成している。この差動スイッチ回路は、一方の入力端子には負荷制御入力信号Ｓ１の電位が与えられ、他方の入力端子には定電圧源１３の電位Ｖ３が与えられる。上記のトランジスタＱ２０，Ｑ２１のエミッタには定電流源１４が接続されている。そして、この差動スイッチ回路は、負荷制御入力信号Ｓ１の電位と定電圧源１３の電位Ｖ３とを比較することにより、負荷制御入力信号Ｓ１の状態（ＨｉまたはＬｏ）を判別し、その判別結果に応じて定電流源１４の電流Ｉ１を流す経路を切り替えている。
【００２３】
図５に図３および図４に示した容量性負荷駆動回路の出力波形を示す。図５（ａ）は負荷制御入力信号Ｓ１の波形図を示し、同図（ｂ）は出力端子１６に現れる電圧ＶＯＵＴの波形図を示している。充電電流スイッチ回路４１のＯＮ／ＯＦＦが切り替わるしきい値電圧をＶ１、放電電流スイッチ回路３１のＯＮ／ＯＦＦが切り替わるしきい値電圧をＶ２とするときに、入力端子１５に入力される図５（ａ）に示すような負荷制御入力信号Ｓ１に対して、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは図５（ｂ）のようになる。
【００２４】
つぎに、図４に示した回路の動作を図５を参照しながら具体的に説明する。入力端子１５に印加される図５（ａ）の負荷制御入力信号Ｓ１がＬｏレベルからＨｉレベルに切り替わる時の充電期間の説明を行う。
【００２５】
入力端子１５への印加電圧、つまり負荷制御入力信号Ｓ１の電位が定電圧源１３の電位Ｖ３より高くなると、トランジスタＱ２１がＯＮとなる。このとき、定電流源１４の電流Ｉ１は全てトランジスタＱ２１に流れることになる。トランジスタＱ２１には、トランジスタＱ１７とトランジスタＱ１６とで構成されるカレントミラー回路が接続されている。このカレントミラー回路により、トランジスタＱ１６はコレクタ電流として電流Ｉ２を流し出すことができる。この電流Ｉ２と電流Ｉ１は定常状態では同じ電流量である。
【００２６】
トランジスタＱ１６のコレクタには、充電用の出力トランジスタＱ１のベースと、トランジスタＱ１３のコレクタとが接続されている。通常、入力端子１５に印加される負荷制御入力信号Ｓ１がＬｏレベルからＨｉレベルに切り替わる時の出力端子１６の電位は、定電圧源１２の電位Ｖ２より低いため、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ１１とで構成される充電制御差動スイッチ回路はトランジスタＱ１０側がＯＮとなる。このため、トランジスタＱ１１には電流が流れない。トランジスタＱ１３は、このトランジスタＱ１１とカレントミラー回路を介して接続されているため、電流を流すことができない。したがって、トランジスタＱ１３のコレクタ電流Ｉ４は０となる。
【００２７】
以上のことから、電流Ｉ２は全て充電用の出力トランジスタＱ１のベース電流となる。
【００２８】
電流Ｉ２がベース電流として流れ込むことにより、充電用の出力トランジスタＱ１は、ベース電流のｈｆｅ倍のエミッタ電流を容量性負荷ＣＬに流し込む。ここで、放電用の出力トランジスタＱ２にはベース電流の供給がないため、容量性負荷ＣＬに出力トランジスタＱ１のエミッタ電流が全て流れ込むことになる。この電流により、図５（ｂ）に示すように、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは上昇する。
【００２９】
出力端子１６の電位ＶＯＵＴが定電圧源１２の電位Ｖ２と等しくなった場合は、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ１１には同じ電流が流れる。その電流値はトランジスタＱ９のコレクタ電流Ｉ３の半分の電流値となる。本回路では電流Ｉ３の設定を電流Ｉ２の２倍としているため、結果的にトランジスタＱ１１には電流Ｉ２と同じ電流値が流れる。
【００３０】
トランジスタＱ１１に流れる電流は、トランジスタＱ１２とトランジスタＱ１３で構成されるカレントミラー回路を介してトランジスタＱ１３のコレクタ電流Ｉ４となる。電流Ｉ４は電流Ｉ２と同じ電流値であることより、トランジスタＱ１６が供給するコレクタ電流Ｉ２は全てトランジスタＱ１３に流れ、出力トランジスタＱ１へのベース電流の供給は停止する。出力トランジスタＱ１はベース電流の供給の停止により容量性負荷ＣＬへの充電電流の供給を停止する。したがって、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは定電圧源１２の電位Ｖ２に設定される。
【００３１】
つぎに、入力端子１５に印加される図５（ａ）の負荷制御入力信号Ｓ１がＨｉレベルからＬｏレベルに切り替わる時の放電期間の説明を行う。
【００３２】
入力端子１５への印加電圧、つまり負荷制御入力信号Ｓ１の電位が定電圧源１３の電圧Ｖ３より低くなると、トランジスタＱ２０がＯＮとなる。このとき、定電流源１４の電流Ｉ１は全てトランジスタＱ２０に流れることになる。トランジスタＱ２０には、トランジスタＱ１８とトランジスタＱ１９とで構成されるカレントミラー回路が接続されている。このカレントミラー回路により、トランジスタＱ１８はコレクタ電流Ｉ６を流し出すことができる。このコレクタ電流Ｉ６と定電流源１４の電流Ｉ１とは同じ電流量である。トランジスタＱ１８にはトランジスタＱ１４，Ｑ１５で構成されるカレントミラー回路が接続されており、このカレントミラー回路を介してトランジスタＱ１４はコレクタ電流Ｉ７が流れることになる。電流Ｉ６と電流Ｉ７は定常状態では同じ電流値である。
【００３３】
トランジスタＱ１４のコレクタには、放電用の出力トランジスタＱ２のベースと、トランジスタＱ４のコレクタとが接続されている。通常、入力端子１５に印加される負荷制御入力信号Ｓ１がＨｉレベルからＬｏレベルに切り替わる時の出力端子１６の電位は、定電圧源１１の電圧Ｖ１より高いため、トランジスタＱ６とトランジスタＱ８とで構成される放電制御差動スイッチ回路はトランジスタＱ８側がＯＮとなる。このため、トランジスタＱ６には電流が流れない。トランジスタＱ４は、このトランジスタＱ６とカレントミラー回路を介して接続されているため、電流を流すことができない。したがって、トランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉ８は０となる。
【００３４】
以上のことから、電流Ｉ７は全て放電用の出力トランジスタＱ２のベース電流となる。
【００３５】
電流Ｉ７がベース電流として流れ出すことにより、放電用の出力トランジスタＱ２は、ベース電流のｈｆｅ倍のエミッタ電流を容量性負荷ＣＬから流し出す。ここで、充電用の出力トランジスタＱ１にはベース電流の供給がないため、容量性負荷ＣＬは出力トランジスタＱ２のエミッタ電流を全て供給する。この電流により、図５（ｂ）に示すように、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは下降する。
【００３６】
出力端子１６の電圧ＶＯＵＴが定電圧源１１の電圧Ｖ１と等しくなった場合は、トランジスタＱ６とトランジスタＱ８には同じ電流が流れる。その電流値はトランジスタＱ７のコレクタ電流Ｉ５の半分の電流値となる。本回路では電流Ｉ５の設定を電流Ｉ７の２倍としているため、結果的にトランジスタＱ６には電流Ｉ７と同じ電流値が流れる。
【００３７】
トランジスタＱ６に流れる電流は、トランジスタＱ４とトランジスタＱ５で構成されるカレントミラー回路を介してトランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉ８となる。電流Ｉ８は電流Ｉ７と同じ電流値であることより、トランジスタＱ１４が供給するコレクタ電流Ｉ７は全てトランジスタＱ４から流れ、出力トランジスタＱ２へのベース電流の供給は停止する。出力トランジスタＱ２はベース電流の供給の停止により容量性負荷ＣＬからの放電電流の引き抜きを停止する。したがって、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは定電圧源１１の電圧値Ｖ１に設定される。
【００３８】
以上説明したように、充放電制御回路２２が充電電流スイッチ回路４１と放電電流スイッチ回路３１により構成されているため、出力回路２１に供給する充放電電流を完全に遮断することが可能となり、低電力損失を実現できる。したがって、液晶パネルを駆動する駆動用集積回路に容量性負荷駆動回路を内蔵することが容易となる。
【００３９】
また、出力回路２１の出力電圧振幅は、充電電流スイッチ回路４１および放電電流スイッチ回路３１で規定されるが、充電電流スイッチ回路４１および放電電流スイッチ回路３１がそれぞれ、充電電流制御用差動スイッチ回路および放電電流制御用差動スイッチ回路を用いて構成されていて、温度特性が優れているので、出力回路２１の出力電圧振幅が温度により変動する問題を回避できる。
【００４０】
つぎに、充放電電流生成回路５１に設けられているコンデンサＣ１，Ｃ２の働きについて説明する。これらのコンデンサＣ１，Ｃ２を設けたことにより、負荷制御入力信号Ｓ１がスルーレートの高い信号である場合も、ベース電流Ｉ２の急峻な変動はコンデンサＣ１による周波数成分に比例したインピーダンスにより緩和される。同様に、ベース電流Ｉ７の急峻な変動はコンデンサＣ２による周波数成分に比例したインピーダンスにより緩和される。その結果、充放電電流の急峻な変化を防止できるため、出力波形にオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生しない安定した波形となる。
【００４１】
以下、この点について詳しく説明する。もし、コンデンサＣ１，Ｃ２が設けられていないとすると、以下のような動作となる。
【００４２】
入力端子１５に印加される負荷制御入力信号Ｓ１が高スルーレートのパルスとして供給された場合、充放電用の出力トランジスタＱ１，Ｑ２のベース電流の変化が急峻となる。このため、充電側では、出力端子１６の電位ＶＯＵＴが定電圧源１２の電位Ｖ２に達した後出力トランジスタＱ１へのベース電流の供給を停止させるまでに時間差が発生すると、容量性負荷ＣＬには過剰な充電電流が供給されることとなる。また、放電側では、出力端子１６の電位ＶＯＵＴが定電圧源１１の電位Ｖ１に達した後出力トランジスタＱ２へのベース電流の供給を停止させるまでの時間差が発生すると、容量性負荷ＣＬから過剰な放電電流が引き抜かれることとなる。その結果、出力端子１６の電位ＶＯＵＴの振幅が定電圧源１１，１２でそれぞれ設定される振幅下限値Ｖ１と振幅上限値Ｖ２から外れるアンダーシュートおよびオーバーシュートが発生する。
【００４３】
図３の回路では、充放電電流生成回路５１と出力回路２１との間に設けた周波数依存性インピーダンス素子であるコンデンサＣ１，Ｃ２を介して、出力回路２１の出力電流の一部を充放電電流生成回路５１に帰還することにより、充放電電流生成回路５１の出力状態の切り替わり時のスルーレートを抑え、過剰な充電電流および放電電流が供給されるのを防止する機能を備えている。
【００４４】
まず充電側の動作について説明する。充電用の出力トランジスタＱ１にベース電流として急激に電流Ｉ２が供給された場合、出力トランジスタＱ１は容量性負荷ＣＬに急激に充電電流を供給しようとする。ここで、この電流はコンデンサＣ１にも電流Ｉ１２として流れる。このコンデンサＣ１は電流Ｉ２を供給する源となるトランジスタＱ２１のコレクタに接続されていて、電流Ｉ１２はトランジスタＱ２１のコレクタ電流の一部となる。
【００４５】
出力トランジスタＱ１を流れる充電電流の急激な変化は、周波数成分の高い電流を多く含んでいることになるので、コンデンサＣ１のリアクタンスは電流Ｉ１２に対しては小さくなり、電流Ｉ１２の電流値は変化が急激であるほど大きな値となる。トランジスタＱ１７のコレクタ電流はＩ１−Ｉ１２の電流値となるので、電流Ｉ１２の値が大きければトランジスタＱ１７のコレクタ電流は小さくなる。トランジスタＱ１７はトランジスタＱ１６とカレントミラー回路を形成し、出力トランジスタＱ１にベース電流Ｉ２を供給するので、トランジスタＱ１７のコレクタ電流が減少すれば出力トランジスタＱ１のベース電流として流れる電流Ｉ２が減少し、充電電流の値は小さくなる。したがって、急峻な充電電流の変化は発生しなくなる。
【００４６】
つぎに、放電側の動作を説明する。放電用の出力トランジスタＱ２にベース電流として急激に電流Ｉ７が供給された場合、出力トランジスタＱ２は容量性負荷ＣＬから急激に放電電流を引き抜こうとする。ここで、この電流はコンデンサＣ２にも流れ電流Ｉ１３となる。このコンデンサＣ２は電流Ｉ７を供給する源となるトランジスタＱ１８のコレクタに接続されていて、電流Ｉ１３はトランジスタＱ１８のコレクタ電流の一部となる。
【００４７】
出力トランジスタＱ２を流れる放電電流の急激な変化は、周波数成分の高い電流を多く含んでいることになるので、コンデンサＣ２のリアクタンスは電流Ｉ１３に対しては小さくなり、電流Ｉ１３の電流値は変化が急激であるほど大きな値となる。トランジスタＱ１５のコレクタ電流はＩ６−Ｉ１３の電流値となるので、電流Ｉ１３の値が大きければトランジスタＱ１５のコレクタ電流は小さくなる。トランジスタＱ１５はトランジスタＱ１４とカレントミラー回路を形成し、出力トランジスタＱ２にベース電流Ｉ７を供給するので、トランジスタＱ１５のコレクタ電流が減少すれば出力トランジスタＱ２のベース電流Ｉ７は減少し、充電電流の値は小さくなる。したがって、急峻な放電電流の変化は発生しなくなる。
【００４８】
以上の動作により、入力端子１５に印加される負荷制御入力信号Ｓ１が高スルーレートのパルスであっても、容量性負荷ＣＬには過剰な充電電流および放電電流は供給されない。
【００４９】
以上説明したように、この容量性負荷駆動回路では、負荷制御入力信号Ｓ１のスルーレートが高い場合でも、周波数依存性インピーダンス素子であるコンデンサＣ１，Ｃ２によりスルーレートを制限することができ、充放電電流の切り替えを円滑に行える。その結果、充放電電流の切り替え時のオーバーシュートおよびアンダーシュートを防止することが可能である。これにより、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生しない安定した出力波形を得ることが可能となり、充放電電流の急峻な変化を防止することができる。
【００５０】
なお、上記の説明で定電圧源１１，１２として表している電位Ｖ１，Ｖ２は、例えば電源電圧を分割する抵抗分割回路で生成されたり、外部電極から入力されたりする任意の電圧値である。その値を可変する場合には、例えば抵抗分割回路の分割抵抗を可変抵抗にすることで実現できる。
【００５１】
【特許文献１】
特開２０００−１７４６０１号公報
【特許文献２】
特願２００２−１４３３０５号
【００５２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の容量性負荷駆動回路では、出力端子１６が地絡（接地端子１８との間の短絡）を発生した場合、出力端子１６の電圧は常に振幅上限値Ｖ２より低くなる。このため、負荷制御入力信号Ｓ１のＨｉ期間には常に電源端子１７→充電用の出力トランジスタＱ１→出力端子１６→接地端子１８の経路で大電流が流れ続けることになる。
【００５３】
同様に、出力端子１６が天絡（電源端子１７との間の短絡）を発生した場合、出力端子１６の電圧は常に振幅下限値Ｖ１より高くなる。このため、負荷制御入力信号Ｓ１のＬｏ期間には常に電源端子１７→出力端子１６→放電用の出力トランジスタＱ２→接地端子１８の経路で大電流が流れ続けることになる。
【００５４】
以上説明したように、地絡あるいは天絡が発生したときに、出力回路２１に過剰なあるい過大な電流が流れ続けることになる。出力回路２１を構成する出力トランジスタＱ１，Ｑ２が過熱し、例えば出力トランジスタＱ１，Ｑ２を含む容量性負荷駆動回路を組み込んだ集積回路等も過熱するという問題があった。
【００５５】
なお、地絡あるいは天絡は、例えば容量性負荷駆動回路を組み込んだ集積回路のパッケージに設けられている端子ピンの同士の短絡によって発生する。この端子ピンは、出力端子と電源端子および接地端子に該当するものである。端子ピン同士の短絡は、製造時のミス、あるいは、例えば、使用中に導電性の塵などが上記の端子ピンに付着することで発生する。
【００５６】
したがって、本発明の発明の目的は、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れ続けるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる容量性負荷駆動回路および液晶表示装置を提供することである。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の請求項１記載の容量性負荷駆動回路は、出力回路と、過剰電流保護回路とを備えている。
【００５８】
出力回路は、電源端子と、接地端子と、容量性負荷が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて電源端子から容量性負荷へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、容量性負荷から接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。
【００５９】
過剰電流保護回路は、出力端子と接地端子との間の短絡を検出して充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡を検出して放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる。
【００６０】
この構成によれば、過剰電流保護回路を設けたことにより、出力端子と接地端子との間の短絡時に充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡時に放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させることができる。その結果、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れ続けるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる。
【００６１】
本発明の請求項２記載の容量性負荷駆動回路は、請求項１記載の容量性負荷駆動回路において、出力回路が、充電電流供給動作によって容量性負荷の電位が電源端子の電位より低い所定の振幅上限値に達するまで容量性負荷を充電し、放電電流引き抜き動作によって容量性負荷の電位が接地端子の電位より高い所定の振幅下限値に達するまで容量性負荷を放電するようにしている。
【００６２】
この構成によれば、充電時において、容量性負荷の電位が振幅上限値に達したときに充電電流供給動作を停止させることができ、放電時において、容量性負荷の電位が振幅下限値に達したときに放電電流引き抜き動作を停止させることができ、容量性負荷の充電時および放電時の電位をそれぞれ振幅上限値および振幅下限値で一定させることができる。
【００６３】
本発明の請求項３記載の容量性負荷駆動回路は、請求項１記載の容量性負荷駆動回路において、出力回路が、コレクタが電源端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが接地端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備えている。
【００６４】
また、過剰電流保護回路が、第２のＮＰＮトランジスタと第２のＰＮＰトランジスタとからなる。第２のＮＰＮトランジスタは、コレクタが第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが接地端子の電位より高い所定の電位を生成する第１の電圧源に接続されている。第２のＰＮＰトランジスタは、コレクタが第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが電源端子の電位より低い所定の電位を生成する第２の電圧源に接続されている。
【００６５】
この構成によれば、過剰電流保護回路が第２のＮＰＮトランジスタと第２のＰＮＰトランジスタと第１および第２の電圧源で構成でき、過剰電流保護回路の構成が簡単である。
【００６６】
本発明の請求項４記載の容量性負荷駆動回路は、請求項２記載の容量性負荷駆動回路において、出力回路が、コレクタが電源端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが接地端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備えている。また、過剰電流保護回路が、第２のＮＰＮトランジスタと第２のＰＮＰトランジスタからなる。第１のＮＰＮトランジスタは、コレクタが第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが接地端子の電位より高くかつ振幅下限値以下の所定の電位を生成する第１の電圧源に接続されている。第２のＰＮＰトランジスタは、コレクタが第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが電源端子の電位より低くかつ振幅上限値以上の所定の電位を生成する第２の電圧源に接続されている。
【００６７】
この構成によれば、過剰電流保護回路が第２のＮＰＮトランジスタと第２のＰＮＰトランジスタと第１および第２の電圧源で構成でき、過剰電流保護回路の構成が簡単である。
【００６８】
本発明の請求項５記載の容量性負荷駆動回路は、請求項１または２記載の容量性負荷駆動回路において、負荷制御入力信号は周期的に状態が切り替わる。
【００６９】
この構成によれば、請求項１，２の容量性負荷駆動回路と同様の作用効果を有する。
【００７０】
本発明の請求項６記載の容量性負荷駆動回路は、出力回路と、電流生成回路と、充放電制御回路と、過剰電流保護回路とを備えている。
【００７１】
出力回路は、電源端子と、接地端子と、容量性負荷が接続される出力端子とを有し、電源端子から容量性負荷へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、容量性負荷から接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。
【００７２】
電流生成回路は、負荷制御入力信号の状態に応じて、出力回路が充電電流供給動作を選択するように出力回路に第１の電流を供給する第１の状態と、出力回路が放電電流引き抜き動作を選択するように出力回路に第２の電流を供給する第２の状態との何れか一方の状態を選択する。
【００７３】
充放電制御回路は、容量性負荷の電位を検出し、容量性負荷の電位が所定の振幅上限値に達するまでは充電電流供給動作を実行させ、所定の振幅上限値に達したときに充電電流供給動作を停止させ、容量性負荷の電位が所定の振幅下限値に達するまでは放電電流引き抜き動作を実行させ、所定の振幅下限値に達したときに放電電流引き抜き動作を停止させるように出力回路を制御する。
【００７４】
過剰電流保護回路は、出力端子と接地端子との間の短絡を検出して充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡を検出して放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる。
【００７５】
この構成によれば、過剰電流保護回路を設けたことにより、出力端子と接地端子との間の短絡時に充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡時に放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させることができる。その結果、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れ続けるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる。
【００７６】
本発明の請求項７記載の容量性負荷駆動回路は、請求項６記載の容量性負荷駆動回路において、出力回路が、コレクタが電源端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＮＰＮトランジスタと、コレクタが接地端子に接続され、エミッタが出力端子に接続された第１のＰＮＰトランジスタとを備えている。
【００７７】
また、過剰電流保護回路が、第２のＮＰＮトランジスタと、第２のＰＮＰトランジスタとからなる。第２のＰＮＰトランジスタは、コレクタが第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが接地端子の電位より高くかつ振幅下限値以下の所定の電位を生成する第１の電圧源に接続されている。第２のＰＮＰトランジスタは、コレクタが第１のＰＮＰトランジスタのベースに接続され、エミッタが出力端子に接続され、ベースが電源端子の電位より低くかつ振幅上限値以上の所定の電位を生成する第２の電圧源に接続されている。また、充放電制御回路が第１のＮＰＮトランジスタと第１のＰＮＰトランジスタのベース電流を制御することにより充電電流供給動作および放電電流引き抜き動作の実行および停止を制御する。
【００７８】
この構成によれば、過剰電流保護回路が第２のＮＰＮトランジスタと第２のＰＮＰトランジスタと第１および第２の電圧源で構成でき、過剰電流保護回路の構成が簡単である。
【００７９】
本発明の請求項８記載の容量性負荷駆動回路は、請求項７記載の容量性負荷駆動回路において、充放電制御回路が、振幅上限値に等しい電位を生成する第３の電圧源と、振幅下限値に等しい電位を生成する第４の電圧源と、一方の入力端子に容量性負荷の電位を入力し、他方の入力端子に第３の電圧源の電位を入力する充電制御差動スイッチ回路と、一方の入力端子に容量性負荷の電位を入力し、他方の入力端子に第４の電圧源の電位を入力する放電制御差動スイッチ回路とを有している。
【００８０】
そして、充電制御差動スイッチ回路が容量性負荷の電位と第３の電圧源の電位との比較結果に応じて第１のＮＰＮトランジスタへのベース電流を断続制御し、放電制御差動スイッチ回路が容量性負荷の電位と第４の電圧源の電位との比較結果に応じて第１のＰＮＰトランジスタのベース電流を断続制御するようにしている。
【００８１】
この構成によれば、充放電電流を制御するための充電制御差動スイッチ回路および放電制御差動スイッチ回路により出力回路に供給する充放電電流を完全に遮断することが可能となるので、低電力損失を実現できる。また、出力端子に現れる電圧振幅は差動スイッチ回路により規定されるが、差動スイッチ回路は温度特性が優れているので、出力端子の電圧振幅が温度により変動する問題を回避できる。
【００８２】
本発明の請求項９記載の容量性負荷駆動回路は、請求項８記載の容量性負荷駆動回路において、第３および第４の電圧源の電位は可変であり、第１の電圧源の電位は第４の電圧源の電位に連動して変化し、第２の電圧源の電位は第３の電圧源の電位に連動して変化する。
【００８３】
この構成によれば、第１の電圧源の電位は第４の電圧源の電位に連動して変化し、第２の電圧源の電位は第３の電圧源の電位に連動して変化するので、第３もしくは第４の電圧源の電位を変化させて容量性負荷の振幅上限値もしくは振幅化下限値を調整したときに、過剰電流保護回路が充電電流供給動作もしくは放電電流引き抜き動作を停止させる電位との不整合が生じるのを防止でき、充電制御差動スイッチ回路および放電制御差動スイッチ回路の制御動作に異常が発生するのを防止できる。
【００８４】
本発明の請求項１０記載の容量性負荷駆動回路は、請求項８または９記載の容量性負荷駆動回路において、第１の電位と第４の電位とが等しく、かつ第２の電位と第３の電位が等しい。
【００８５】
この構成によれば、請求項８または９と同様の作用効果を奏する。
【００８６】
本発明の請求項１１記載の容量性負荷駆動回路は、請求項６記載の容量性負荷駆動回路において、電流生成回路と出力回路との間に設けた周波数依存性インピーダンス素子を介して、出力回路の出力電流の一部を電流生成回路に帰還することにより、電流生成回路の出力状態の切り替わり時のスルーレートを抑えるようにしている。
【００８７】
この構成によれば、負荷制御入力信号のスルーレートが高い場合でも、周波数依存性インピーダンス素子によりスルーレートを制限することができ、充放電電流の切り替えを円滑に行える。そのため、充放電電流の切り替え時のオーバーシュートおよびアンダーシュートを防止することが可能である。これにより、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生しない安定した出力波形を得ることができ、充放電電流の急峻な変化を防止することができる。
【００８８】
本発明の請求項１２記載の容量性負荷駆動回路は、請求項６記載の容量性負荷駆動回路において、負荷制御入力信号は周期的に状態が切り替わる。
【００８９】
この構成によれば、請求項６記載の容量性負荷駆動回路と同様の作用効果を奏する。
【００９０】
本発明の請求項１３記載の液晶表示装置は、液晶パネルコモン電極と、出力回路と、過剰電流保護回路とを備えている。
【００９１】
出力回路は、電源端子と、接地端子と、液晶パネルコモン電極が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて電源端子から液晶パネルコモン電極へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、液晶パネルコモン電極から接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。
【００９２】
過剰電流保護回路は、出力端子と接地端子との間の短絡を検出して充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡を検出して放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる。
【００９３】
この構成によれば、過剰電流保護回路を設けたことにより、出力端子と接地端子との間の短絡時に充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡時に放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させることができる。その結果、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れ続けるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる。
【００９４】
また、例えば出力回路と過剰電流保護回路とをＩＣ化して液晶パネルに取り付けた場合に、そのＩＣと液晶パネルコモン電極間の保護回路を別に設けることが不要になり、部品点数の削減が可能となる。また、出力回路の過熱を防止するので、液晶駆動システムの安全性が高まる。
【００９５】
本発明の請求項１４記載の液晶表示装置は、液晶パネルコモン電極と、出力回路と、電流生成回路と、充放電制御回路と、過剰電流保護回路とを備えている。
【００９６】
出力回路は、電源端子と、接地端子と、液晶パネルコモン電極が接続される出力端子とを有し、負荷制御入力信号の状態に応じて電源端子から液晶パネルコモン電極へ充電電流を供給する充電電流供給動作と、液晶パネルコモン電極から接地端子へ放電電流を引き抜く放電電流引き抜き動作とを選択的に行う。
【００９７】
電流生成回路は、負荷制御入力信号の状態に応じて、出力回路が充電電流供給動作を選択するように出力回路に第１の電流を供給する第１の状態と、出力回路が放電電流引き抜き動作を選択するように出力回路に第２の電流を供給する第２の状態との何れか一方の状態を選択する。
【００９８】
充放電制御回路は、液晶パネルコモン電極の電位を検出し、液晶パネルコモン電極の電位が所定の振幅上限値に達するまでは充電電流供給動作を実行させ、所定の振幅上限値に達したときに充電電流供給動作を停止させ、液晶パネルコモン電極の電位が所定の振幅下限値に達するまでは放電電流引き抜き動作を実行させ、所定の振幅下限値に達したときに放電電流引き抜き動作を停止させるように出力回路を制御する。
【００９９】
過剰電流保護回路は、出力端子と接地端子との間の短絡を検出して充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡を検出して放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路とを備えている。
【０１００】
この構成によれば、過剰電流保護回路を設けたことにより、出力端子と接地端子との間の短絡時に充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡時に放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させることができる。その結果、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れ続けるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる。
【０１０１】
また、請求項１３と同様に部品点数の削減が可能となり、液晶駆動システムの安全性を高めることができるのみならず、消費電力の削減が可能となる。
【０１０２】
【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。
【０１０３】
図１は本発明の実施の形態の容量性負荷駆動回路の概略的構成を示す回路図である。この容量性負荷駆動回路は、図３の構成に、出力端子１６と接地端子１８との間の短絡（地絡）を検出して充放電制御回路２２の充電電流スイッチ回路４１による充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子１６と電源端子１７との間の短絡（天絡）を検出して充放電制御回路２２の放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過剰電流保護回路２３を付加したもので、その他の構成は図３に示した容量性負荷駆動回路と同様である。
【０１０４】
過剰電流保護回路２３は、出力端子１６と接地端子１８との間の短絡（地絡）を検出して充放電制御回路２２の充電電流スイッチ回路４１による充電電流供給動作を停止もしくは抑制させる過充電電流防止スイッチ回路６１と、出力端子１６と電源端子１７との間の短絡（天絡）を検出して充放電制御回路２２の放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させる過放電電流防止スイッチ回路７１とで構成されている。
【０１０５】
この過剰電流保護回路２３では、出力端子１６と電源端子１７とが短絡（天絡）した場合、過放電電流防止スイッチ回路７１が放電用の出力トランジスタＱ２のベース電流である電流Ｉ７を遮断または制限することで、過剰な放電電流が出力トランジスタＱ２に流れ続けるのを防止する。一方、出力端子１６と接地端子１８とが短絡（地絡）した場合、過充電電流防止スイッチ回路６１が充電用の出力トランジスタＱ１のベース電流である電流Ｉ２を遮断または制限することで、過剰な充電電流が出力トランジスタＱ１に流れ続けるのを防止する。これによって、出力回路の過熱を防止することができる。
【０１０６】
図２は図１の容量性負荷駆動回路の具体構成を示す回路図であり、過充電電流防止スイッチ回路６１と過放電電流防止スイッチ回路７１とが付加されている点が図４とは異なり、それ以外は図４と同じである。
【０１０７】
過充電電流防止スイッチ回路６１は、図２に示すように、コレクタが出力トランジスタＱ１のベースに接続され、エミッタが出力端子１６に接続され、ベースが定電圧源１９に接続されたＮＰＮトランジスタＱ２５からなる。定電圧源１９は、接地端子１７の電位より高くかつ振幅下限値Ｖ１以下の所定の電位、この例では振幅下限値Ｖ１と等しい電位を生成する。
【０１０８】
過放電電流防止スイッチ回路７１は、コレクタが出力トランジスタＱ２のベースに接続され、エミッタが出力端子１６に接続され、ベースが定電圧源２０に接続されたＰＮＰトランジスタＱ２６とからなる。定電圧源２０は、電源端子１７の電位より低くかつ振幅上限値Ｖ２以上の所定の電位、この例では振幅上限値Ｖ１と等しい電位を生成する。
【０１０９】
この場合、定電圧源１９，２０に代えて、生成する電位を可変とする可変電圧源を用い、定電圧源１１，１２に代えて用いられる可変電圧源の電位変化を連動させるようにしてもよい。
【０１１０】
このように構成すると、定電圧源１１，１２が生成する電位を変化させて容量性負荷ＣＬの電位の振幅上限値Ｖ１もしくは振幅化下限値Ｖ２を調整したときに、過剰電流保護回路２３が充電電流供給動作もしくは放電電流引き抜き動作を停止させる電位との不整合が生じるのを防止でき、充電制御差動スイッチ回路および放電制御差動スイッチ回路の制御動作に異常が発生するのを防止できる。
【０１１１】
ここで上記の異常について、具体的に説明する。振幅上限値Ｖ２より定電圧源２０の電圧がＰＮＰトランジスタＱ２６のエミッタ・ベース間電圧Ｖｅｂ以上低いと、ＰＮＰトランジスタＱ２６が電圧クリップ回路になり、所定の振幅上限値Ｖ２にならず、（Ｖ２０＋Ｖｂｅ）電圧になる。ただし、Ｖ２０は定電圧源２０の電圧である。
【０１１２】
振幅下限値値Ｖ１より定電圧源１９の電圧がＮＰＮトランジスタＱ２５のエミッタ・ベース間電圧Ｖｅｂ以上高いと、ＮＰＮトランジスタＱ２５が電圧クリップ回路になり、所定の振幅下限値Ｖ１にならず、（Ｖ１９−Ｖｂｅ）電圧になる。ただし、Ｖ１９は定電圧源１９の電圧である。
【０１１３】
以下、過充電電流防止スイッチ回路６１と過放電電流防止スイッチ回路７１の動作を図２を参照しながら詳しく説明する。
【０１１４】
入力端子１５の電位がＨｉレベル時には、トランジスタＱ２１に電流Ｉ１が全て流れる。電流Ｉ１はトランジスタＱ１６とトランジスタＱ１７とで構成されているカレントミラー回路を介して電流Ｉ１、すなわち出力トランジスタＱ１のベース電流となり、出力トランジスタＱ１のベースに流し込まれる。出力トランジスタＱ１は、ベース電流が流し込まれることにより、エミッタから容量性負荷ＣＬに対し充電電流を流し込む。この充電電流は、出力端子１６の電位ＶＯＵＴが振幅上限値Ｖ２に達し、充電電流スイッチ回路４１によりベース電流が遮断されるまで流れつづける。入力端子１５の電位がＨｉレベル時には放電用の出力トランジスタＱ２にはベース電流の供給が発生しないので動作しない。
【０１１５】
この場合、出力端子１６と接地端子１８が短絡（地絡）を起こしたら、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは振幅下限値Ｖ１よりも十分低い電位となるので、ＮＰＮトランジスタＱ２５はＯＮとなり、コレクタ電流Ｉ９が流れる。ここで、上記電流Ｉ２は全て電流Ｉ９となるので、出力トランジスタＱ１のベース電流は遮断され、出力端子１６への充電電流の供給が停止する。したがって、出力端子１６が地絡を発生した場合において、過剰な充電電流が出力トランジスタＱ１に流れつづけるのが防止される。
【０１１６】
なお、ＮＰＮトランジスタＱ２５を流れる電流Ｉ９は、図２の回路では、容量性負荷ＣＬに流れ込む回路構成になっているが、これは出力トランジスタＱ１のベース電流相当であるので、十分に少ない値であり、無視できる。また、過充電電流防止スイッチ回路６１を１個のＮＰＮトランジスタではなく、差動トランジスタを用いて構成すれば、電流Ｉ９に相当する電流を容量性負荷ＣＬには流さないように構成することも可能である。
【０１１７】
一方、入力端子１５の電位がＬｏレベル時には、トランジスタＱ２０に電流Ｉ１が全て流れる。電流Ｉ１はトランジスタＱ１８とトランジスタＱ１９とで構成されているカレントミラー回路とトランジスタＱ１４とトランジスタＱ１５とで構成されているカレントミラー回路とを介して電流Ｉ７、すなわち出力トランジスタＱ２のベース電流となり、出力トランジスタＱ２のベースから引き抜かれる。出力トランジスタＱ２はベース電流が引き抜かれることにより、エミッタから容量性負荷ＣＬの放電電流をエミッタから引き抜く。この放電電流は、出力端子１６の電位ＶＯＵＴが振幅下限値Ｖ１に達し、放電電流スイッチ回路３１によりベース電流が遮断されるまで流れつづける。入力端子１５の電位がＬｏレベル時には充電用の出力トランジスタＱ１にはベース電流の供給が発生しないので動作しない。
【０１１８】
この場合、出力端子１６と電源端子１７とが短絡（天絡）を起こしたら、出力端子１６の電位ＶＯＵＴは振幅下限値Ｖ２よりも十分高い電位となるので、ＰＮＰトランジスタＱ２６はＯＮとなり、コレクタ電流Ｉ１０が流れる。ここで、上記電流Ｉ７は全て電流Ｉ１０となるので、出力トランジスタＱ２のベース電流は遮断され、出力端子１６からの放電電流の引き抜きが停止する。したがって、出力端子１６が天絡を発生した場合において、過剰な放電電流が出力トランジスタＱ２に流れ続けるのが防止される。
【０１１９】
本発明の容量性負荷駆動回路を液晶パネルコモン電極の駆動に使用した場合、駆動能力が高く、過剰な電流を防止する回路が内蔵されているので、本来外付けで対応していたバッファ回路と保護回路を削減でき、部品点数を削減できる。
【０１２０】
また、所定の振幅上限値・振幅下限値になった場合に充放電電流を遮断する構成であることから低消費電力を実現できる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の容量性負荷駆動回路および液晶表示装置によれば、過剰電流保護回路を設けたことにより、出力端子と接地端子との間の短絡時に充電電流供給動作を停止もしくは抑制させ、出力端子と電源端子との間の短絡時に放電電流引き抜き動作を停止もしくは抑制させることができる。その結果、出力端子と電源端子もしくは接地端子との間で短絡が発生したときに過剰な電流が出力回路に流れつづけるのを防止し、出力回路の過熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による容量性負荷駆動回路の概略的構成を示す回路図である。
【図２】図１で示す容量性負荷駆動回路の具体的構成を示す回路図である。
【図３】先行技術の容量性負荷駆動回路の概略的構成を示す回路図である。
【図４】図３で示す容量性負荷駆動回路の具体的構成を示す回路図である。
【図５】図４で示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
Ｑ１    出力トランジスタ
Ｑ２    出力トランジスタ
３１    放電電流スイッチ回路
４１    充電電流スイッチ回路
５１    充放電電流生成回路
Ｑ３〜Ｑ２６    トランジスタ
Ｃ１，Ｃ２    コンデンサ
１１，１２，１３    定電圧源
１４    定電流源
１５    入力端子
１６    出力端子
１７    電源端子
１８    接地端子
１９，２０    定電圧源
２１    出力回路
２２    充放電制御回路
２３    過剰電流保護回路
６１    過充電電流防止スイッチ回路
７１    過放電電流防止スイッチ回路
【図１】
2004260776.tif 000003
【図２】
2004260776.tif 000004
【図３】
2004260776.tif 000005
【図４】
2004260776.tif 000006
【図５】
2004260776.tif 000007