專利名稱：驅(qū)動(dòng)電路和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)顯示裝置(例如作為電容性負(fù)載的等離子顯示器)的顯示單元的驅(qū)動(dòng)電路，更具體地，涉及一種具有電力回收電路的驅(qū)動(dòng)電路，該電力回收電路可對(duì)電容性負(fù)載上存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行回收和再利用。
背景技術(shù)：
諸如MOSFET(MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)的功率器件被廣泛用作驅(qū)動(dòng)顯示器(諸如液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器或等離子顯示器)的顯示單元的開關(guān)元件。例如，等離子顯示器形成有放電空間，在該放電空間中，放電氣體被密封在彼此相對(duì)的前玻璃基板和后基板之間。在前玻璃基板的內(nèi)表面上形成有多個(gè)行電極對(duì)。每個(gè)行電極對(duì)都由兩個(gè)沿行方向延伸的帶狀電極構(gòu)成。在后基板的內(nèi)表面上沿列方向形成有多個(gè)帶狀列電極。在與行電極對(duì)和列電極的交叉相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成有多個(gè)顯示單元(即放電單元)。顯示單元包括顯示單元內(nèi)部的磷光體(phosphor)涂層，并將放電空間分隔成多個(gè)區(qū)。當(dāng)在這種等離子顯示器上顯示圖像時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路通過列電極將高電壓的地址脈沖施加給顯示單元，從而在顯示單元內(nèi)選擇性地產(chǎn)生壁電荷(wall charge)。其后，驅(qū)動(dòng)電路通過行電極對(duì)將放電維持脈沖(discharge-sustainpulse)反復(fù)施加到顯示單元。結(jié)果，在其中形成有壁電荷的顯示單元中發(fā)生氣體放電(維持放電)。氣體放電產(chǎn)生了紫外線，紫外線使顯示單元中的磷光體激發(fā)從而發(fā)光。例如，在日本專利特開第2004-4606號(hào)(或者對(duì)應(yīng)的美國專利申請(qǐng)公開第2003/193451號(hào))中公開了關(guān)于這種等離子顯示器的現(xiàn)有技術(shù)。
在大多數(shù)情況下，等離子顯示器都安裝有電力回收電路，該電路能夠回收存儲(chǔ)在作為電容性負(fù)載的顯示單元上的電荷(即無效電荷)并能夠?qū)厥盏碾姾蛇M(jìn)行再利用以節(jié)省電力消耗。例如，在日本專利第2946921號(hào)中公開了關(guān)于這種電力回收電路的現(xiàn)有技術(shù)。圖1是示意性地示出了驅(qū)動(dòng)電路100的部分結(jié)構(gòu)的圖，驅(qū)動(dòng)電路100具有日本專利第2946921號(hào)中所公開的電力回收電路。驅(qū)動(dòng)電路100具有電力回收電路105和輸出電路101。輸出電路101通過電極與作為顯示單元的電容性負(fù)載Cp相連。
電力回收電路105包括p溝道MOS晶體管PR1、二極管R1、R2和n溝道MOS晶體管NR1。PR1、R1、R2和NR1這些元件串聯(lián)。寄生二極管DR1、DR3分別形成在p溝道MOS晶體管PR1和n溝道MOS晶體管NR1中。p溝道MOS晶體管PR1和n溝道MOS晶體管NR1各自的源極與中性電容器Ci的一端相連。中性電容器Ci的另一端與地電勢(shì)相連。與電容性負(fù)載Cp相比，中性電容器Ci是具有非常高容量的電力回收電容器，從而用作電壓源。電力回收電路105包括串聯(lián)的p溝道MOS晶體管PR2和n溝道MOS晶體管NR2。寄生二極管DR2、DR4分別形成在p溝道MOS晶體管PR2和n溝道MOS晶體管NR2中。p溝道MOS晶體管PR2的源極與電源電勢(shì)VDD相連，而n溝道MOS晶體管NR2的源極與地電勢(shì)相連。此外，電感器Li的一端與二極管R1、R2相連，而其另一端與p溝道MOS晶體管PR2和n溝道MOS晶體管NR2相連并與輸入/輸出端子T1相連。MOS晶體管PR1、PR2、NR1和NR2是增強(qiáng)型MOSFET(增強(qiáng)模式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
另一方面，輸出電路101具有預(yù)緩沖電路102、電平變換電路(level-shift circuit)103和推挽電路104。電平變換電路103由n溝道MOS晶體管NM1、NM2和p溝道MOS晶體管PM1、PM2構(gòu)成。具有CMOS結(jié)構(gòu)(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu))的推挽電路104由串聯(lián)的p溝道MOS晶體管PM3和n溝道MOS晶體管NM3構(gòu)成。寄生二極管DO1、DO2分別形成在MOS晶體管PM3、NM3中。p溝道MOS晶體管PM3的源極與輸入/輸出端子T2相連，輸入/輸出端子T2與電力回收電路105的輸入/輸出端子T1相連。n溝道MOS晶體管NM3的源極與地電勢(shì)相連。預(yù)緩沖電路102是邏輯門電路，其根據(jù)輸入信號(hào)電壓VIN產(chǎn)生要施加到MOS晶體管NM1、NM2和NM3的電壓。
將描述驅(qū)動(dòng)電路100的操作。當(dāng)沒有脈沖施加到電容性負(fù)載Cp時(shí)，將具有邏輯值“0”的輸入信號(hào)電壓VIN提供給預(yù)緩沖電路102。根據(jù)輸入信號(hào)電壓VIN，預(yù)緩沖電路102向MOS晶體管NM2提供使其截止的柵極電壓，向MOS晶體管NM1、NM3提供使其導(dǎo)通的柵極電壓。在該情況下，因?yàn)閜溝道MOS晶體管PM3未導(dǎo)通，而n溝道MOS晶體管NM3導(dǎo)通，所以對(duì)電容性負(fù)載Cp的輸出電壓為地電勢(shì)。
當(dāng)提高對(duì)電容性負(fù)載Cp的輸出電壓時(shí)，將具有邏輯值“1”的輸入信號(hào)電壓VIN提供給預(yù)緩沖電路102。根據(jù)輸入信號(hào)電壓VIN，預(yù)緩沖電路102向MOS晶體管NM2提供使其導(dǎo)通的柵極電壓，向MOS晶體管NM1、NM3提供使其截止的柵極電壓。結(jié)果，n溝道MOS晶體管NM3未導(dǎo)通，而p溝道MOS晶體管PM3導(dǎo)通并導(dǎo)電。在該情況下，如圖2A至2E所示，當(dāng)在時(shí)刻t0施加了使電力回收電路105的p溝道MOS晶體管PR1導(dǎo)通的柵極電壓時(shí)，由電感器Li和電容性負(fù)載Cp構(gòu)成了LC諧振電路。通過LC諧振電路的操作，從中性電容器Ci通過MOS晶體管PR1、二極管R1、電感器Li和p溝道MOS晶體管PM3將驅(qū)動(dòng)電流(電荷)提供到電容性負(fù)載Cp。結(jié)果，輸出電壓電平從地電勢(shì)開始升高。其后，當(dāng)在時(shí)刻t1施加了使p溝道MOS晶體管PR2導(dǎo)通的柵極電壓時(shí)，輸出電壓被鉗位在電源電勢(shì)VDD。
同時(shí)，如圖2A至2E所示，當(dāng)降低輸出電壓時(shí)，在時(shí)刻t2施加了使p溝道MOS晶體管PR1、PR2截止并使n溝道MOS晶體管NR1導(dǎo)通的柵極電壓。結(jié)果，通過MOS晶體管PM3、電感器Li、二極管R2和MOS晶體管NR1將電容性負(fù)載Cp上存儲(chǔ)的電荷回收到中性電容器Ci中。因此，電容性負(fù)載Cp放電，從而輸出電壓開始從電源電勢(shì)VDD下降。其后，當(dāng)在時(shí)刻t3施加了使n溝道MOS晶體管NR2導(dǎo)通的柵極電壓時(shí)，輸出電壓被鉗位在地電勢(shì)。
在驅(qū)動(dòng)電路100中，電力回收的效率依賴于位于推挽電路104的較高電壓側(cè)的MOS晶體管PM3的輸出特性，即，驅(qū)動(dòng)能力。在從電力回收電路105提供給推挽電路104的電壓較低的低電壓范圍中，p溝道MOS晶體管PM3具有與高電壓范圍中的通態(tài)電阻(on-resistance)相比更高的通態(tài)電阻，因此驅(qū)動(dòng)電流的量更小。這引起了電力回收效率降低的問題。為了增加低電壓范圍中的驅(qū)動(dòng)電流，可以在更大的器件面積上形成p溝道MOS晶體管PM3。然而，這種器件面積的增大引起了輸出電路101的芯片尺寸的增大，并因而成為了增加制造成本的因素。
此外，p溝道MOS晶體管PM3產(chǎn)生了相當(dāng)多的熱，這是由于p溝道MOS晶體管PM3高速開關(guān)操作從而由其通態(tài)電阻引起的。因此，存在這樣的問題散熱結(jié)構(gòu)規(guī)模大，并因而成為增加制造成本的因素。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到前面的描述，本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)電路和顯示裝置，其能夠通過提高用于驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的輸出電路的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)能力，尤其通過提高在低電壓范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)能力，來提高電力回收的效率。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的顯示單元的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路(totem-pole circuit)，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為n溝道晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，第一開關(guān)元件的受控電極之一和第二開關(guān)元件的受控電極之一兩者都共同與電容性負(fù)載相連，并且第二開關(guān)元件的另一受控電極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與第一開關(guān)元件的另一受控電極相連，用于通過圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要分別提供給第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的控制電壓，從而控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種顯示裝置，包括以平面形式布置的多個(gè)顯示單元；與所述多個(gè)顯示單元相連的多個(gè)電極；和驅(qū)動(dòng)電路，用于響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而通過所述多個(gè)電極來驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的所述多個(gè)顯示單元。該驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為n溝道晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，第一開關(guān)元件的受控電極之一和第二開關(guān)元件的受控電極之一兩者都共同與所述電容性負(fù)載相連，并且第二開關(guān)元件的另一受控電極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與第一開關(guān)元件的另一受控電極相連，用于通過圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要提供給第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的控制電壓，從而控制所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的顯示單元的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為npn晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，所述第一開關(guān)元件的發(fā)射極和所述第二開關(guān)元件的集電極兩者都共同與所述電容性負(fù)載相連，并且所述第二開關(guān)元件的發(fā)射極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與所述第一開關(guān)元件的集電極相連，用于通過所述圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要分別提供給第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的電流信號(hào)，從而控制所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
根據(jù)附圖和對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征、其本質(zhì)和各種優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見。
圖1是示意性地示出了具有傳統(tǒng)電力回收電路的驅(qū)動(dòng)電路的一部分結(jié)構(gòu)的圖；圖2A至2E是示出了圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路的操作的時(shí)序圖；圖3是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置(等離子顯示器)的結(jié)構(gòu)的圖；圖4是示出了列電極驅(qū)動(dòng)器(地址驅(qū)動(dòng)器)的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是示出了構(gòu)成脈沖產(chǎn)生電路的輸出電路的示例的示意圖；
圖6示意性地示出了驅(qū)動(dòng)順序的示例；和圖7是示出了MOS晶體管特征的圖形表示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。
圖3是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置(等離子顯示器)1的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是示出了列電極驅(qū)動(dòng)器(地址驅(qū)動(dòng)器)13的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是示出了構(gòu)成脈沖產(chǎn)生電路16的輸出電路的示例的示意圖。
參照?qǐng)D3，顯示裝置1包括信號(hào)處理部10、驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生部11、場(chǎng)存儲(chǔ)器電路12、列電極驅(qū)動(dòng)器13、第一行電極驅(qū)動(dòng)器17A、第二行電極驅(qū)動(dòng)器17B和控制器18。控制器18通過使用對(duì)其提供的同步信號(hào)(包括水平和垂直同步信號(hào))Sync和時(shí)鐘信號(hào)CLK，產(chǎn)生用以控制處理塊11、12、13、17A、17B的操作的控制信號(hào)?？刂破?8將控制信號(hào)提供給這些處理塊。
顯示裝置1具有顯示區(qū)2，顯示區(qū)2包括以平面矩陣形式布置的多個(gè)顯示單元CL。在顯示區(qū)2中，形成有從第一行電極驅(qū)動(dòng)器17A水平延伸的n個(gè)行電極L1，...，Ln(n是等于或大于2的整數(shù))以及從與第一行電極驅(qū)動(dòng)器17A相對(duì)的第二行電極驅(qū)動(dòng)器17B水平延伸通過顯示區(qū)2的n個(gè)行電極S1，...，Sn。兩個(gè)行電極Lq、Sq(q是1至n中的整數(shù))構(gòu)成一個(gè)行電極對(duì)，以沿各行電極對(duì)形成一水平顯示線。形成有從列電極驅(qū)動(dòng)器13垂直延伸的m個(gè)列電極C1，...，Cm(m是為2或更大的整數(shù))。列電極Cp(p是1到m的整數(shù))沿基板(未示出)的厚度方向與行電極對(duì)Lq、Sq絕緣。在與列電極Cp和行電極對(duì)Lq、Sq的交叉處相對(duì)應(yīng)的各個(gè)區(qū)域形成顯示單元CL。各顯示單元CL在行電極對(duì)Lq、Sq和列電極Cp之間具有放電空間。放電空間分別涂有各具有R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))中任一顏色的發(fā)射色(emission color)磷光體。
信號(hào)處理部10對(duì)輸入視頻信號(hào)IS執(zhí)行圖像處理，并產(chǎn)生同步信號(hào)Sync和數(shù)字圖像信號(hào)DD，將同步信號(hào)Sync提供給控制器18并將數(shù)字圖像信號(hào)DD提供給驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生部11。驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生部11根據(jù)預(yù)定格式將數(shù)字圖像信號(hào)DD變換為驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)GD，并將驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)GD提供給場(chǎng)存儲(chǔ)器電路12。場(chǎng)存儲(chǔ)器電路12暫時(shí)將驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)GD存儲(chǔ)在內(nèi)部緩沖存儲(chǔ)器(未示出)中，同時(shí)從該內(nèi)部緩沖存儲(chǔ)器中以子場(chǎng)為單位順序讀取子場(chǎng)信號(hào)SD，將信號(hào)SD按順序傳送到列電極驅(qū)動(dòng)器13。
列電極驅(qū)動(dòng)器13具有m位移位寄存器(shift register)14、鎖存電路(latch circuit)15和脈沖產(chǎn)生電路16。列電極驅(qū)動(dòng)器13根據(jù)來自控制器18的控制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行工作。脈沖產(chǎn)生電路16與根據(jù)來自控制器18的控制信號(hào)而進(jìn)行工作的電力回收電路19相連。移位寄存器14響應(yīng)于變換時(shí)鐘的脈沖邊沿取得被傳送的子場(chǎng)信號(hào)SD，并對(duì)取得的子場(chǎng)信號(hào)SD進(jìn)行移位。移位寄存器14將一水平線的量的經(jīng)移位的信號(hào)并行地提供給鎖存電路15。鎖存電路15鎖住來自移位寄存器14的輸出信號(hào)，并將鎖住的信號(hào)并行地提供給脈沖產(chǎn)生電路16。脈沖產(chǎn)生電路16基于來自鎖存電路15的輸出信號(hào)，產(chǎn)生諸如地址脈沖的驅(qū)動(dòng)脈沖，并分別通過列電極C1，...，Cm將該驅(qū)動(dòng)脈沖提供給顯示單元CL。隨后將描述脈沖產(chǎn)生電路16和電力回收電路19的結(jié)構(gòu)。
第一行電極驅(qū)動(dòng)器17A配置有產(chǎn)生與地址脈沖同步的掃描脈沖的驅(qū)動(dòng)電路；和產(chǎn)生放電維持脈沖的驅(qū)動(dòng)電路。第二行電極驅(qū)動(dòng)器17B是產(chǎn)生放電維持脈沖的驅(qū)動(dòng)電路。
控制器18能夠根據(jù)預(yù)定的驅(qū)動(dòng)順序來控制驅(qū)動(dòng)器13、17A和17B的操作。圖6示意性地示出了作為示例的驅(qū)動(dòng)順序。參照?qǐng)D6，一個(gè)場(chǎng)周期的顯示數(shù)據(jù)包括按顯示事件的順序連續(xù)排列的M個(gè)子場(chǎng)周期SF1-SFM(M是大于或等于2的整數(shù))。各子場(chǎng)SF1-SFM具有重置周期Pr、地址周期Pw和維持周期Pi。子場(chǎng)SF1，SF2，SF3...，SFM分別分配有與各權(quán)值20，21，22，...，2M成正比的發(fā)射維持周期Pi。
在子場(chǎng)SF1的重置周期Pr中，在所有顯示單元CL中引起重置放電以消除所有顯示單元CL內(nèi)部的壁電荷，因而對(duì)所有顯示單元CL進(jìn)行了初始化。在后面的地址周期Pw中，第一行電極驅(qū)動(dòng)器17A將掃描脈沖順序地施加到行電極L1-Ln，同時(shí)列電極驅(qū)動(dòng)器13將與掃描脈沖同步的地址脈沖施加到地址電極C1，...，Cm。結(jié)果，在顯示單元CL中選擇性地引起地址放電(寫地址放電)，因而選擇性地形成壁電荷。在維持周期Pi中，第一行電極和第二行電極驅(qū)動(dòng)器17A、17B將極性互不相同的放電維持脈沖按指定的次數(shù)反復(fù)施加到維持電極L1，...，Ln和S1，...，Sn。結(jié)果，在存儲(chǔ)有壁電荷的顯示單元CL中反復(fù)發(fā)生維持放電，因而激發(fā)了顯示單元CL內(nèi)部的磷光體，并使其中發(fā)光。在后面的各子場(chǎng)SF1-SFM中，顯示單元CL在重置周期Pr中初始化。在地址周期Pw中在顯示單元CL中選擇性地引起地址放電(寫地址放電)，因而選擇性地在其中形成壁電荷。在維持周期Pi中，在存儲(chǔ)有壁電荷的顯示單元CL中引起維持放電，重復(fù)對(duì)于對(duì)應(yīng)的子場(chǎng)指定的次數(shù)。上述驅(qū)動(dòng)順序允許以2M個(gè)灰階電平進(jìn)行顯示。
此外，驅(qū)動(dòng)順序不限于圖6的驅(qū)動(dòng)順序?？刹捎闷渌?qū)動(dòng)順序來代替該驅(qū)動(dòng)順序，在此通過引用并入日本專利特開第2000-227778號(hào)和對(duì)應(yīng)的美國專利申請(qǐng)公報(bào)第2002/054000號(hào)(或者美國專利第6614413號(hào))。
參照?qǐng)D4和5，現(xiàn)在將描述列電極驅(qū)動(dòng)器13的結(jié)構(gòu)。在圖4中，脈沖產(chǎn)生電路16具有分別與列電極C1，...，Cm相連的輸出電路161，...，16m。輸出電路161，...，16m通過列電極C1，...，Cm分別與電容性負(fù)載Cp相連。輸出電路161，...，16m根據(jù)從鎖存電路15并行輸出的信號(hào)電壓，產(chǎn)生諸如地址脈沖的驅(qū)動(dòng)脈沖。輸出電路161，...，16m通過在端子T1、T2之間具有電容器Ce的線與電力回收電路19相連。
電力回收電路19具有與圖1所示的電力回收電路105的結(jié)構(gòu)基本上相同的結(jié)構(gòu)。在圖1和圖4中，標(biāo)號(hào)相同的元件具有相同的功能，因而省略了詳細(xì)描述。注意電力回收電路19的結(jié)構(gòu)不限于圖4所示的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D5，輸出電路16k(k是1至m中的整數(shù))具有預(yù)緩沖電路20、電平變換電路21和圖騰柱電路22。電平變換電路21配置有第一CMOS電路(互補(bǔ)MOS電路)，其由串聯(lián)的n溝道MOS晶體管N1和p溝道MOS晶體管P1形成；和第二CMOS電路，其由串聯(lián)的n溝道MOS晶體管N2和p溝道MOS晶體管P2形成。p溝道MOS晶體管P1、P2的源極(受控電極)共同與作為高電壓源的電力回收電路19相連。n溝道MOS晶體管N1、N2的源極(受控電極)都與基準(zhǔn)電勢(shì)(即地電勢(shì))相連。其中一個(gè)p溝道MOS晶體管P1的柵極(控制電極)與另一p溝道MOS晶體管P2的漏極(受控電極)和n溝道MOS晶體管N2的漏極(受控電極)相連。另一p溝道MOS晶體管P2的柵極(控制電極)與該個(gè)p溝道MOS晶體管P1的漏極(受控電極)和n溝道MOS晶體管N1的漏極(受控電極)相連。
圖騰柱電路22配置有布置在較高電壓側(cè)的高電壓n溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第一開關(guān)元件)NT1、連接在n溝道MOS晶體管NT1的柵極和源極之間(控制電極和受控電極之間)的電壓調(diào)節(jié)二極管ZD、和布置在較低電壓側(cè)的高電壓n溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(第二開關(guān)元件)NT2。MOS晶體管NT1、NT2分別形成有寄生二極管D1、D2。高電壓MOS晶體管NT1、NT2之間的連接線通過列電極Ck與電容性負(fù)載Cp相連。同時(shí)，布置在較低電壓側(cè)的MOS晶體管NT2的源極(受控電極)與基準(zhǔn)電勢(shì)(即地電勢(shì))相連，同時(shí)布置在較高電壓側(cè)的MOS晶體管NT1的漏極(受控電極)與作為高電壓源的電力回收電路19相連。此外，MOS晶體管NT1、NT2兩者都可以是增強(qiáng)型MOSFET。
例如由齊納二極管構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)二極管ZD連接在n溝道MOS晶體管NT1的源極(受控電極)和柵極(控制電極)之間，二極管ZD的正向?yàn)閺脑礃O到柵極。電壓調(diào)節(jié)二極管ZD是可操作以防止將過大電壓施加到n溝道MOS晶體管NT1的柵極的保護(hù)二極管。
圖騰柱電路22具有由作為相同的開關(guān)元件并串聯(lián)的n溝道MOS晶體管NT1、NT2構(gòu)成的所謂圖騰柱結(jié)構(gòu)。這些n溝道MOS晶體管NT1、NT2都是開關(guān)元件，其響應(yīng)于預(yù)定電平的控制電壓而導(dǎo)通從而導(dǎo)電。這里，控制電壓指的是源極-柵極電壓。
此外，優(yōu)選地，圖騰柱電路22的MOS晶體管NT1、NT2都是如圖5所示的MOSFET(并不是說僅限于此)。例如，僅較高電壓側(cè)的晶體管NT1可用IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)實(shí)現(xiàn)，IGBT響應(yīng)于在其柵極和發(fā)射極之間施加的預(yù)定電平的控制電壓而導(dǎo)通。另選地，較高和較低電壓側(cè)的晶體管NT1、NT2都可用IGBT實(shí)現(xiàn)。
可使用npn雙極晶體管來代替MOS晶體管NT1、NT2，npn雙極晶體管是可根據(jù)電流而工作的開關(guān)元件。在此情況下，較高電壓側(cè)的雙極晶體管的集電極與電力回收電路19相連，較高電壓側(cè)的雙極晶體管的發(fā)射極和較低電壓側(cè)的雙極晶體管的集電極共同與電容性負(fù)載Cp相連。較低電壓側(cè)的雙極晶體管的發(fā)射極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連。
預(yù)緩沖電路20是邏輯門電路，其根據(jù)來自鎖存電路15的輸入信號(hào)電壓，產(chǎn)生要施加到n溝道MOS晶體管N1、N2的柵極和高電壓n溝道MOS晶體管NT2的柵極的電壓。
輸出電路16k按以下方式工作。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖沒有施加到電容性負(fù)載Cp時(shí)，預(yù)緩沖電路20根據(jù)邏輯值為“0”的輸入信號(hào)電壓VIN，提供用于導(dǎo)通n溝道MOS晶體管NT2的柵極電壓，并且提供用于截止n溝道MOS晶體管N1并導(dǎo)通n溝道MOS晶體管N2的柵極電壓。結(jié)果，因?yàn)檩^高電壓側(cè)的n溝道MOS晶體管NT1未導(dǎo)通，而較低電壓側(cè)的n溝道MOS晶體管NT2導(dǎo)通，所以對(duì)電容性負(fù)載Cp的輸出電壓被給出為基準(zhǔn)電壓。
當(dāng)提高對(duì)電容性負(fù)載Cp的輸出電壓時(shí)，預(yù)緩沖電路20根據(jù)邏輯值從“0”變?yōu)椤?”的輸入信號(hào)電壓VIN，提供用于導(dǎo)通n溝道MOS晶體管N1并截止n溝道MOS晶體管N2的柵極電壓、以及用于截止n溝道MOS晶體管NT2的柵極電壓。結(jié)果，較高電壓側(cè)的n溝道MOS晶體管NT1導(dǎo)通并導(dǎo)電。因此，電力回收電路19的電感器Li和電容性負(fù)載Cp建立了LC諧振電路。通過該LC諧振電路的操作，從中性電容器Ci將驅(qū)動(dòng)電流(電荷)通過p溝道MOS晶體管PR1、二極管R1、電感器Li和n溝道MOS晶體管NT1提供給電容性負(fù)載Cp。因此，輸出電壓電平從基準(zhǔn)電勢(shì)開始升高。其后，當(dāng)施加了使p溝道MOS晶體管PR2導(dǎo)通的柵極電壓時(shí)，輸出電壓被鉗位在電源電勢(shì)VDD上。
另一方面，當(dāng)降低輸出電壓時(shí)，施加使電力回收電路19的p溝道MOS晶體管PR1、PR2截止的柵極電壓，并且施加了使n溝道MOS晶體管NR1導(dǎo)通的柵極電壓。結(jié)果，存儲(chǔ)在電容性負(fù)載Cp上的電荷通過n溝道MOS晶體管NT1、電感器Li、二極管R2和n溝道MOS晶體管NR1而回收到中性電容器Ci中。因此，電容性負(fù)載Cp放電，輸出電壓的電平從電源電勢(shì)VDD開始降低。其后，當(dāng)施加了使電力回收電路19的n溝道MOS晶體管NR2導(dǎo)通的柵極電壓時(shí)，輸出電壓被鉗位在基準(zhǔn)電勢(shì)上。
根據(jù)輸出電路16k，即使在其中較低電壓范圍內(nèi)(在該范圍內(nèi)，當(dāng)升高或降低輸出電壓時(shí)，將低電壓提供給n溝道MOS晶體管NT1的漏極)，n溝道MOS晶體管NT1也能夠具有低通態(tài)電阻并展現(xiàn)出高驅(qū)動(dòng)能力。這使得可以大大防止源極-漏極驅(qū)動(dòng)電流的減小。
圖7是示出了圖1所示的輸出電路101的p溝道MOS晶體管PM3的特征、以及圖5所示的根據(jù)本發(fā)明的輸出電路16k的n溝道MOS晶體管NT1的特征的圖形表示。該圖的橫坐標(biāo)軸表示源極-漏極驅(qū)動(dòng)電流的測(cè)量值，而縱坐標(biāo)軸表示通態(tài)電阻的測(cè)量值。將通態(tài)電阻的測(cè)量值在預(yù)定范圍內(nèi)歸一化。在圖中，曲線30a、30b、30c、30d和30e分別示出了電源電壓的值為V5、V4、V3、V2和V1(V5＞V4＞V3＞V2＞V1)的情況下推挽電路104的(圖1示出的)p溝道MOS晶體管PM3的特性，而曲線31示出了在電源電壓處于V1-V5范圍內(nèi)的情況下圖騰柱電路22的(圖5示出的)n溝道MOS晶體管NT1的特性。這里，雖然沒有具體描述，但是V1-V5的值在從接近0到幾十毫安的范圍內(nèi)。根據(jù)特性曲線30a-30e，可以看出，當(dāng)電源電壓在晶體管的主要工作范圍(從0到幾十毫安)內(nèi)從V5向V1減少時(shí)，推挽電路104的p溝道MOS晶體管PM3具有增大的通態(tài)電阻，該增大的通態(tài)電阻使源極-漏極驅(qū)動(dòng)電流減小。與此相反，特征曲線31具有在V1至V5的電壓值范圍內(nèi)改變較少的形式?？梢钥闯觯瑘D騰柱電路22中的MOS晶體管NT1具有相對(duì)較低的通態(tài)電阻。此外，即使電壓在主要工作范圍內(nèi)改變，MOS晶體管NT1仍保持穩(wěn)定的特征。
根據(jù)該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路，作為開關(guān)晶體管的MOS晶體管NT1即使在低電壓范圍內(nèi)也展現(xiàn)出高驅(qū)動(dòng)能力。這使得可以提高電力回收效率并且減少電力消耗。此外，由于在不增加MOS晶體管NT1的器件面積的情況下即使在低電壓范圍內(nèi)也可獲得足夠量的驅(qū)動(dòng)電流的能力，所以可以減小芯片的大小。此外，因?yàn)榱须姌O驅(qū)動(dòng)器13發(fā)散的熱減少，所以散熱結(jié)構(gòu)的規(guī)?？蓽p小。因此，顯示裝置(等離子顯示器)1的成本可降低。
本發(fā)明基于日本專利申請(qǐng)第2005-179456號(hào)，在此通過引用將其并入。
權(quán)利要求
1.一種響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的顯示單元的驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為n溝道晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，所述第一開關(guān)元件的受控電極之一和所述第二開關(guān)元件的受控電極之一兩者都共同與所述電容性負(fù)載相連，并且所述第二開關(guān)元件的另一受控電極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與所述第一開關(guān)元件的另一受控電極相連，用于通過所述圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要分別提供給第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的控制電壓，從而控制所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一和第二開關(guān)元件中的每個(gè)都包括n溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，還包括連接在所述第一開關(guān)元件的控制電極和所述第一開關(guān)元件的受控電極之一之間的電壓調(diào)節(jié)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述輸出控制電路包括預(yù)緩沖電路，其根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生第一和第二控制電壓，并將第二控制電壓提供給所述第二開關(guān)元件；和電平變換電路，其對(duì)第一控制電壓進(jìn)行變換并將經(jīng)變換的控制電壓提供給所述第一開關(guān)元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述顯示單元是構(gòu)成等離子顯示器的放電單元。
6.一種顯示裝置，包括以平面形式布置的多個(gè)顯示單元；與所述多個(gè)顯示單元相連的多個(gè)電極；和驅(qū)動(dòng)電路，用于響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而通過所述多個(gè)電極來驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的所述多個(gè)顯示單元，所述驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為n溝道晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，所述第一開關(guān)元件的受控電極之一和所述第二開關(guān)元件的受控電極之一兩者都共同與所述電容性負(fù)載相連，并且所述第二開關(guān)元件的另一受控電極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與所述第一開關(guān)元件的另一受控電極相連，用于通過所述圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要提供給所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的控制電壓，從而控制所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括連接在所述第一開關(guān)元件的控制電極和所述第一開關(guān)元件的受控電極之一之間的電壓調(diào)節(jié)二極管。
8.一種響應(yīng)于輸入信號(hào)電壓而驅(qū)動(dòng)作為電容性負(fù)載的顯示單元的驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為npn晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)，所述第一開關(guān)元件的發(fā)射極和所述第二開關(guān)元件的集電極兩者都共同與所述電容性負(fù)載相連，并且所述第二開關(guān)元件的發(fā)射極與基準(zhǔn)電勢(shì)相連；電力回收電路，其與所述第一開關(guān)元件的集電極相連，用于通過所述圖騰柱電路向所述電容性負(fù)載充電或從所述電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于根據(jù)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生要分別提供給第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的電流信號(hào)，從而控制所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
全文摘要
驅(qū)動(dòng)電路和顯示裝置。公開了一種驅(qū)動(dòng)電路，其能夠通過提高對(duì)用于驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的輸出電路的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)能力，尤其是在低電壓范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)能力，來提高電力回收的效率。該驅(qū)動(dòng)電路包括圖騰柱電路，其具有圖騰柱結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，作為n溝道晶體管的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件串聯(lián)；電力回收電路，其與第一開關(guān)元件的另一受控電極相連，并用于通過圖騰柱電路向電容性負(fù)載充電或從電容性負(fù)載放電；和輸出控制電路，用于控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的開關(guān)。
文檔編號(hào)G09G3/296GK1885375SQ200610093040
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者巖見隆 申請(qǐng)人:先鋒株式會(huì)社