JP2002366106A - 駆動回路、及び駆動方法 - Google Patents
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Abstract
化を実現できる駆動回路及び駆動方法を提供すること。 【解決手段】 走査ライン反転駆動により液晶の表示パ
ネルを駆動する。そして、第Mの走査期間と次のフレー
ムの第1の走査期間の間に仮想走査期間を設け、この仮
想期間においては、第M、第1の走査期間での対向電極
VCOMの電圧レベルと異なるは電圧レベルにVCOM
を設定して、表示パネルを駆動する。対向電極VCOM
がVC1になる期間T1では、P型駆動トランジスタを
有するP型演算増幅器OP1でデータ線を駆動し、VC
OMがVC2になる期間T2では、N型駆動トランジス
タを有するN型演算増幅器OP2でデータ線を駆動す
る。期間T1、T2の切り替わりの際にデータ線をハイ
インピーダンス状態に設定し、対向電極・データ線間の
寄生容量を積極利用して、駆動前にデータ線の電圧レベ
ルをVDD側又はVSS側に予め変化させる。
Description
動方法に関する。
り、携帯電話機などの電子機器に用いられる液晶パネル
(電気光学装置)として、単純マトリクス方式の液晶パ
ネルと、薄膜トランジスタ(Thin FilmTransistor:以
下、TFTと略す)などのスイッチング素子を用いたア
クティブマトリクス方式の液晶パネルとが知られてい
る。
クス方式に比べて低消費電力化が容易であるという利点
がある反面、多色化や動画表示が難しいという不利点が
ある。このような単純マトリクス方式における低消費電
力化技術に関しては、例えば特開平7−98577号に
開示される従来技術がある。
化や動画表示に適しているという利点がある反面、低消
費電力化が難しいという不利点がある。
子機器では、高品質な画像の提供のために、多色化、動
画表示への要望が強まっている。このため、これまで用
いられてきた単純マトリクス方式の液晶パネルに代え
て、アクティブマトリクス方式の液晶パネルが用いられ
るようになってきた。
クティブマトリクス方式の液晶パネルでは、液晶の交流
駆動や電源の低電圧化の要望から、画素電極に対向する
対向電極(コモン電極)の電圧レベルを例えば走査期間
毎に反転させている。このため、液晶パネルの充放電が
大きいことやアナログ電圧を駆動する演算増幅回路の動
作電流などが原因となって、今ひとつ低消費電力化を実
現できないという課題があった。
なされたものであり、その目的とするところは、簡素な
回路構成で電気光学装置の低消費電力化を実現できる駆
動回路及び駆動方法を提供することにある。
に本発明は、複数の走査線と複数のデータ線と走査線及
びデータ線により特定される画素電極とを有する電気光
学装置を駆動するための駆動回路であって、画素電極と
電気光学物質を挟んで対向する対向電極の当該走査期間
での電圧レベルを、前の走査期間での電圧レベルとは異
なる電圧レベルに設定する走査ライン反転駆動を行い、
第Mの走査期間においては、対向電極の電圧レベルを、
第1、第2の電圧レベルのいずれか一方の電圧レベルに
設定して駆動を行い、前記第Mの走査期間の次の仮想走
査期間においては、対向電極の電圧レベルを、前記一方
の電圧レベルとは異なる他方の電圧レベルに設定して駆
動を行い、前記仮想走査期間の次の第1の走査期間にお
いては、対向電極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベ
ルに設定して駆動を行うことを特徴とする。
り電気光学装置が駆動される。例えば、第1の走査期間
では対向電極が第1の電圧レベル(或いは第2の電圧レ
ベル)に設定されて駆動が行われ、第2の走査期間では
対向電極が第2の電圧レベル(或いは第1の電圧レベ
ル)に設定されて駆動が行われ、第3の走査期間では対
向電極が第1の電圧レベル(或いは第2の電圧レベル)
に設定されて駆動が行われる。また、例えばフレーム毎
に対向電極の電圧レベルが極性反転される。
仮想走査期間が設けられる。そして、例えば第Mの走査
期間及び次の第1の走査期間での対向電極の電圧レベル
が第2の電圧レベルである場合には、この仮想期間にお
ける対向電極の電圧レベルは第1の電圧レベルに設定さ
れる。一方、第Mの走査期間及び次の第1の走査期間で
の対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルである場合
には、この仮想期間における対向電極の電圧レベルは第
2の電圧レベルに設定される。
いて対向電極の電圧レベルが極性反転しないような状況
を無くすことができる。これにより、対向電極の電圧レ
ベルの極性反転を有効利用した駆動方法を実現できるよ
うになる。
を駆動するための演算増幅回路を含み、前記演算増幅回
路が、対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる
第1の期間において、データ線を駆動する第1の演算増
幅器と、対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルにな
る第2の期間において、データ線を駆動する第2の演算
増幅器とを含むことを特徴とする。
の変化(極性反転)に応じた最適な演算増幅器でデータ
線を駆動できるようになり、低消費電力化等の実現が可
能になる。
電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の期間
では、前記第1の演算増幅器の出力を選択してデータ線
に接続し、対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルに
なる第2の期間では、前記第2の演算増幅器の出力を選
択してデータ線に接続する選択回路を含むことを特徴と
する。
の切り替えに応じた演算増幅器の切り替えを、簡素な回
路構成で実現できるようになる。
記第1、第2の期間の切り替わりの際の所与の期間にお
いて、ハイインピーダンス状態に設定されることを特徴
とする。
タ線間の寄生容量を有効利用して、データ線の駆動前に
データ線を所望の電圧レベルに変化させることなどが可
能になる。
差動部と、前記差動部の出力に基づきゲート電極が制御
される第1導電型の第1の駆動トランジスタを有する出
力部とを含み、前記第2の演算増幅器が、差動部と、前
記差動部の出力に基づきゲート電極が制御される第2導
電型の第2の駆動トランジスタを有する出力部とを含む
ことを特徴とする。
第1導電型の第1の駆動トランジスタでデータ線を駆動
し、第2の期間においては第2導電型の第2の駆動トラ
ンジスタでデータ線を駆動できるようになる。従って、
適正な駆動トランジスタでデータ線を駆動できるように
なり、駆動回路の低消費電力化等を実現できる。
を駆動するための演算増幅回路を含み、前記演算増幅回
路が、対向電極の電圧レベルが第1の電源側の第2の電
圧レベルから第2の電源側の第1の電圧レベルに変化
し、対向電極とデータ線との間の寄生容量による容量結
合によりデータ線の電圧レベルが第2の電源側に変化し
た場合に、第2の電源側に変化したデータ線の電圧レベ
ルを第1の電源側に変化させ、階調レベルに対応した電
圧レベルに設定し、対向電極の電圧レベルが第2の電源
側の第1の電圧レベルから第1の電源側の第2の電圧レ
ベルに変化し、対向電極とデータ線との間の寄生容量に
よる容量結合によりデータ線の電圧レベルが第1の電源
側に変化した場合に、第1の電源側に変化したデータ線
の電圧レベルを第2の電源側に変化させ、階調レベルに
対応した電圧レベルに設定することを特徴とする。
の寄生容量を有効利用して、データ線の駆動前にデータ
線の電圧レベルを所与の方向に変化させておくことがで
きるようになる。そして、演算増幅回路により、その変
化の方向と逆方向に電圧レベルを変化させて、階調レベ
ルに応じた電圧レベルにデータ線を設定できる。従っ
て、データ線の駆動時における電圧レベルの変化方向を
1つの方向に決めることができるようになり、演算増幅
回路の低消費電力化等の実現が可能になる。
1の電圧レベルになる第1の期間と対向電極の電圧レベ
ルが第2の電圧レベルになる第2の期間との切り替わり
の際の所与の期間において、データ線がハイインピーダ
ンス状態に設定されることを特徴とする。
電圧レベルになる第1、第2の期間の切り替わりの際の
所与の期間(切り替わりのタイミングを含む期間)にお
いて、データ線がハイインピーダンス状態(非駆動状
態)に設定される。このようにすれば、例えば、対向電
極・データ線間の寄生容量を有効利用して、データ線の
駆動前にデータ線を所望の電圧レベルに変化させたり、
対向電極の電圧レベルの変化によりデータ線から流れ込
んできた電荷を、電源側に戻すことなどが可能になる。
タ線と走査線及びデータ線により特定される画素電極と
を有する電気光学装置を駆動するための駆動方法であっ
て、画素電極と電気光学物質を挟んで対向する対向電極
の当該走査期間での電圧レベルを、前の走査期間での電
圧レベルとは異なる電圧レベルに設定する走査ライン反
転駆動を行い、第Mの走査期間においては、対向電極の
電圧レベルを、第1、第2の電圧レベルのいずれか一方
の電圧レベルに設定して駆動を行い、前記第Mの走査期
間の次に仮想走査期間を設け、該仮想走査期間において
は、対向電極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベルと
は異なる他方の電圧レベルに設定して駆動を行い、前記
仮想走査期間の次の第1の走査期間においては、対向電
極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベルに設定して駆
動を行うことを特徴とする。
1の電圧レベルになる第1の期間では、第1の演算増幅
器によりデータ線を駆動し、対向電極の電圧レベルが第
2の電圧レベルになる第2の期間では、第2の演算増幅
器によりデータ線を駆動することを特徴とする。
1の電圧レベルになる第1の期間と対向電極の電圧レベ
ルが第2の電圧レベルになる第2の期間との切り替わり
の際の所与の期間において、データ線をハイインピーダ
ンス状態に設定することを特徴とする。
用いて詳細に説明する。
請求の範囲に記載された本発明の内容を何ら限定するも
のではない。また本実施形態で説明される構成の全てが
本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
ブロック図の例を示す。
は、表示パネル12(狭義にはLCD(Liquid Crystal
Display)パネル)、データ線駆動回路20(狭義には
ソースドライバ)、走査線駆動回路30(狭義にはゲー
トドライバ)、コントローラ40、電源回路42を含
む。なお、液晶装置10にこれらの全ての回路ブロック
を含める必要はなく、その一部の回路ブロックを省略す
る構成にしてもよい。
装置)は、複数の走査線(狭義にはゲート線)と、複数
のデータ線(狭義にはソース線と)と、走査線及びデー
タ線により特定される画素電極を含む。この場合、デー
タ線に薄膜トランジスタTFT(Thin Film Transisto
r、広義にはスイッチング素子)を接続し、このTFT
に画素電極を接続することで、アクティブマトリクス型
の液晶装置を構成できる。
ィブマトリクス基板(例えばガラス基板)に形成され
る。このアクティブマトリクス基板には、図1のY方向
に複数配列されそれぞれX方向に伸びる走査線G1〜GM
(Mは2以上の自然数)と、X方向に複数配列されそれ
ぞれY方向に伸びるデータ線S1〜SN(Nは2以上の自
然数)とが配置されている。また、走査線GK(1≦K
≦M、Kは自然数)とデータ線SL(1≦L≦N、Lは
自然数)との交差点に対応する位置に、薄膜トランジス
タTFTKL(広義にはスイッチング素子)が設けられて
いる。
され、TFTKLのソース電極はデータ線SLに接続さ
れ、TFTKLのドレイン電極は画素電極PEKLに接続さ
れている。この画素電極PEKLと、画素電極PEKLと液
晶素子(広義には電気光学物質)を挟んで対向する対向
電極VCOM(コモン電極)との間には、液晶容量CL
KL(液晶素子)及び補助容量CSKLが形成されている。
そして、TFTKL、画素電極PEKL等が形成されるアク
ティブマトリクス基板と、対向電極VCOMが形成され
る対向基板との間に液晶が封入され、画素電極PEKLと
対向電極VCOMの間の印加電圧に応じて液晶素子の透
過率が変化するようになっている。
レベル(第1、第2の電圧レベル)は、電源回路42に
より生成される。また、対向電極VCOMを対向基板上
にベタに形成せずに、各走査線に対応するように帯状に
形成してもよい。
づいて表示パネル12のデータ線S 1〜SNを駆動する。
一方、走査線駆動回路30は、表示パネル12の走査線
G1〜GMを順次走査駆動する。
装置(Central Processing Unit:以下、CPUと略
す)等のホストにより設定された内容に従って、データ
線駆動回路20、走査線駆動回路30及び電源回路42
を制御する。より具体的には、コントローラ40は、デ
ータ線駆動回路20及び走査線駆動回路30に対して
は、例えば動作モードの設定や内部で生成した垂直同期
信号や水平同期信号の供給を行い、電源回路42に対し
ては、対向電極VCOMの電圧レベルの極性反転タイミ
ングの制御を行う。
電圧に基づいて、表示パネル12の駆動に必要な各種の
電圧レベル(階調電圧)や、対向電極VCOMの電圧レ
ベルを生成する。
ローラ40の制御の下、外部から供給される画像データ
に基づいて、データ線駆動回路20、走査線駆動回路3
0及び電源回路42が協調して表示パネル12を駆動す
る。
ーラ40を含む構成になっているが、コントローラ40
を液晶装置10の外部に設けてもよい。或いは、コント
ローラ40と共にホストを液晶装置10に含めるように
してもよい。また、データ線駆動回路20、走査線駆動
回路30、コントローラ40、電源回路42の一部又は
全部を表示パネル12上に形成してもよい。
22、ラインラッチ24、26、DAC28(ディジタ
ル・アナログ変換回路。広義にはデータ電圧生成回
路)、出力バッファ29(演算増幅回路)を含む。
して設けられ、順次接続された複数のフリップフロップ
を含む。このシフトレジスタ22は、クロック信号CL
Kに同期してイネーブル入出力信号EIOを保持する
と、順次クロック信号CLKに同期して隣接するフリッ
プフロップにイネーブル入出力信号EIOをシフトす
る。
から例えば18ビット(6ビット(階調データ)×3
(RGB各色))単位で画像データ(DIO)が入力さ
れる。ラインラッチ24は、この画像データ(DIO)
を、シフトレジスタ22の各フリップフロップで順次シ
フトされたイネーブル入出力信号EIOに同期してラッ
チする。
ら供給される水平同期信号LPに同期して、ラインラッ
チ24でラッチされた1水平走査単位の画像データをラ
ッチする。
ナログのデータ電圧を生成する。具体的にはDAC28
は、ラインラッチ26からのデジタルの画像データに基
づいて、図1の電源回路42からの階調電圧のいずれか
を選択し、デジタルの画像データに対応するアナログの
データ電圧を出力する。
ータ電圧をバッファリングしてデータ線に出力し、デー
タ線を駆動する。具体的には、出力バッファ29は、各
データ線毎に設けられたボルテージフォロワ接続の演算
増幅回路OPCを含み、これらの各演算増幅回路OPC
が、DAC28からのデータ電圧をインピーダンス変換
して、各データ線に出力する。
デジタル・アナログ変換して、出力バッファ29を介し
てデータ線に出力する構成にしているが、アナログの映
像信号をサンプル・ホールドして、出力バッファ29を
介してデータ線に出力する構成にすることもできる。
2、レベルシフタ34、出力バッファ36を含む。
て設けられ、順次接続された複数のフリップフロップを
含む。このシフトレジスタ32は、クロック信号CLK
に同期してイネーブル入出力信号EIOをフリップフロ
ップに保持すると、順次クロック信号CLKに同期して
隣接するフリップフロップにイネーブル入出力信号EI
Oをシフトする。ここで入力されるイネーブル入出力信
号EIOは、コントローラ40から供給される垂直同期
信号である。
からの電圧レベルを、表示パネル12の液晶素子とTF
Tのトランジスタ能力とに応じた電圧レベルにシフトす
る。この電圧レベルとしては、例えば20V〜50Vの
高い電圧レベルが必要とされるため、他のロジック回路
部とは異なる高耐圧プロセスが用いられる。
よってシフトされた走査電圧をバッファリングして走査
線に出力し、走査線を駆動する。
するという性質がある。このため、液晶素子に印加する
電圧の極性を所定期間毎に反転させる駆動方式が必要に
なる。このような駆動方式としては、図4に示すよう
に、フレーム反転駆動、走査(ゲート)ライン反転駆
動、データ(ソース)ライン反転駆動、ドット反転駆動
などがある。
は低いが、画質がそれほど良くないという不利点があ
る。また、データライン反転駆動、ドット反転駆動は、
画質は良いが、表示パネルの駆動に高い電圧が必要にな
るという不利点がある。
反転駆動を採用している。この走査ライン反転駆動で
は、液晶素子に印加される電圧が走査期間毎(走査線
毎)に極性反転される。例えば、第1の走査期間(走査
線)では正極性の電圧が液晶素子に印加され、第2の走
査期間では負極性の電圧が印加され、第3の走査期間で
は正極性の電圧が印加される。一方、次のフレームにお
いては、今度は、第1の走査期間では負極性の電圧が液
晶素子に印加され、第2の走査期間では正極性の電圧が
印加され、第3の走査期間では負極性の電圧が印加され
るようになる。
向電極VCOMの電圧レベルが走査期間毎に極性反転さ
れる。
期間T1(第1の期間)では対向電極VCOMの電圧レ
ベルはVC1(第1の電圧レベル)になり、負極の期間
T2(第2の期間)ではVC2(第2の電圧レベル)に
なる。
(画素電極)の電圧レベルが対向電極VCOMの電圧レ
ベルよりも高くなる期間である。この期間T1では液晶
素子に正極性の電圧が印加されることになる。一方、負
極の期間T2は、データ線Sの電圧レベルが対向電極V
COMの電圧レベルよりも低くなる期間である。この期
間T2では液晶素子に負極性の電圧が印加されることに
なる。また、VC2は、所与の電圧レベルを基準として
VC1を極性反転した電圧レベルである。
で、表示パネルの駆動に必要な電圧を低くすることがで
きる。これにより、駆動回路の耐圧を低くでき、駆動回
路の製造プロセスの簡素化、低コスト化を図れる。
反転する手法では、回路の低消費電力化という観点か
ら、以下に説明するような課題があることが判明した。
間T1から期間T2に切り替わった場合に、データ線S
の電圧レベルは低電位側に変化する場合(A1)がある
と共に、高電位側に変化する場合(A2)もある。同様
に、図5のA3、A4に示すように、期間T2から期間
T1に切り替わった場合にも、データ線Sの電圧レベル
は高電位側に変化する場合(A3)もあると共に、低電
位側に変化する場合(A4)もある。
63であり、期間T2での階調も63である場合には、
図5のA1に示すようにデータ線Sの電圧レベルは低電
位側に変化する。一方、期間T1でのデータ線Sの階調
が0であり、期間T2での階調も0である場合には、デ
ータ線Sの電圧レベルは高電位側に変化することにな
る。
装置においてVCOMを極性反転する場合には、データ
線Sの電圧レベルの変化の方向が、階調レベルに依存し
てしまう。このため、特開平7−98577号公報に開
示されるような単純マトリクス型液晶装置の低消費電力
化技術をそのまま採用できないという課題があった。
液晶装置では、データ線の駆動のための演算増幅回路
(図2の出力バッファ29が含むOPC)として、図6
に示すようなAB級(プッシュプル方式)の演算増幅回
路が用いられていた。
0と、P型(広義には第1導電型)の駆動トランジスタ
PT53及びN型(広義には第2導電型)の駆動トラン
ジスタNT55を有する出力部310を含む。
部300の出力DQに共通接続されたP型トランジスタ
PT51、PT52と、ゲート電極が差動部300の入
力I、XIに接続されたN型トランジスタNT51、N
T52と、電流源IS51を含む。
0の出力XDQ(反転出力)に接続されたN型トランジ
スタNT53及び電流源IS52からなる反転回路を含
む。また、ゲート電極が差動部300の出力XDQに接
続されたP型駆動トランジスタPT53と、ゲート電極
が上記反転回路の出力BQに接続されたN型駆動トラン
ジスタNT55と、ゲート電極がVSSに接続されたN
型トランジスタNT54と、位相補償用の容量CCを含
む。
10の出力Qが差動部300の入力XI(反転入力)に
接続されており、ボルテージフォロワ接続になってい
る。
ばゲート電極が基準電圧(定電圧)に接続されたN型ト
ランジスタで構成できる。
力部310が、P型の駆動トランジスタPT53とN型
の駆動トランジスタNT55の両方を有する。従って、
図5のA1、A4の場合には、N型駆動トランジスタN
T55が働くことで、データ線Sの電圧レベルを低電位
側に速やかに引き下げることが可能になる。一方、図5
のA2、A3の場合には、P型駆動トランジスタPT5
3が働くことで、データ線Sの電圧レベルを高電位側に
速やかに引き上げることが可能になる。従って、対向電
極VCOMを極性反転させながら走査ライン反転駆動を
行う液晶装置では、データ線駆動回路の出力バッファが
含む演算増幅回路として、ほとんどの場合、図6のAB
級の演算増幅回路が用いられていた。
幅回路では、電流の流れる経路が電流I51、I52、
I53の経路というように3本あるため、無駄に消費さ
れる電流が多く、消費電力が大きいという欠点がある。
特にこの種のAB級の演算増幅回路では、駆動トランジ
スタPT53、NT55のゲート電極を適正に制御する
ために、電流経路が4本以上になる構成の回路も多く、
このような回路構成の場合には消費電力は更に大きくな
る。また、消費電力を低減すべく、電流I51、I5
2、I53を絞ると、今度は、応答速度の低下や周波数
特性の悪化などの事態を招く。
に示すように各データ線に対応して多数設けられてい
る。このため、各演算増幅回路の消費電力が増えると、
液晶装置の消費電力は、演算増幅回路の個数の分だけ増
えてしまい、低消費電力化の大きな妨げになるという課
題があった。
解決するために、以下に説明するような手法を採用して
いる。
切り替えに応じて、データ線を駆動する演算増幅器を切
り替えている。
に、対向電極VCOMの電圧レベルがVC1(第1の電
圧レベル)になる期間T1(第1の期間、図5の正極期
間)においては、演算増幅器OP1を用いてデータ線を
駆動する。一方、VCOMの電圧レベルがVC2(VC
1を極性反転した第2の電圧レベル)になる期間T2
(第2の期間、図5の負極期間)では、OP1とは異な
る演算増幅器OP2を用いてデータ線を駆動する。
回路の構成例を図7(B)に示す。この演算増幅回路
は、演算増幅器OP1(P型の第1の演算増幅器)と、
演算増幅器OP2(N型の第2の演算増幅器)と、選択
回路70を含む。
ば図7(B)に示すように、差動部50と、P型の駆動
トランジスタPT13及び電流源IS12を有する出力
部52を含む。ここでP型駆動トランジスタPT13
は、差動部50の出力(反転出力)によりゲート電極が
制御される。
図7(B)に示すように、差動部60と、N型の駆動ト
ランジスタNT23及び電流源IS22を有する出力部
62を含む。ここでN型駆動トランジスタNT23は、
差動部60の出力(反転出力)によりゲート電極が制御
される。
を流すためのものであり、ゲート電極に基準電圧が接続
されたN型トランジスタや、デプレッション型トランジ
スタや、或いは抵抗素子などで構成できる。また、図7
(B)において電流源IS12やIS22を設けない構
成にすることも可能である。
1の場合(期間T1の場合)に、演算増幅器OP1の出
力Q1を選択してデータ線Sに接続する。一方、VCO
MがVC2の場合(期間T2の場合)に、演算増幅器O
P2の出力Q2を選択してデータ線Sに接続する。この
ようにすることで、期間T1では演算増幅器OP1によ
りデータ線Sを駆動し、期間T2では演算増幅器OP2
によりデータ線Sを駆動することが可能になる。
このOP1は、出力部52が、P型駆動トランジスタP
T13を含む一方でN型駆動トランジスタを含まないP
型の演算増幅器である。
電極が差動部50の出力DQ1に共通接続されたP型ト
ランジスタPT11、PT12と、ゲート電極が差動部
50の入力I1、XI1に接続されたN型トランジスタ
NT11、NT12と、VSS(第2の電源)側に設け
られた電流源IS11を含む。
電極が差動部50の出力XDQ1(反転出力)に接続さ
れたP型トランジスタPT13と、VSS側に設けられ
た電流源IS12と、位相補償用の容量CC1を含む。
出力Q1が差動部50の入力XI1(反転入力)に接続
されており、ボルテージフォロワ接続になっている。
このOP2は、出力部62が、N型駆動トランジスタN
T23を含む一方でP型駆動トランジスタを含まないN
型の演算増幅器である。
(第1の電源)側に設けられた電流源IS21と、ゲー
ト電極が差動部60の入力I2、XI2に接続されたP
型トランジスタPT21、PT22と、ゲート電極が差
動部60の出力DQ2に共通接続されたN型トランジス
タNT21、NT22を含む。
側に設けられた電流源IS22と、ゲート電極が差動部
60の出力XDQ2(反転出力)に接続されたN型トラ
ンジスタNT23と、位相補償用の容量CC2を含む。
出力Q2が差動部60の入力XI2(反転入力)に接続
されており、ボルテージフォロワ接続になっている。
る経路がI11、I12の経路というように2本だけと
なる。同様に図9の演算増幅器OP2でも、電流の流れ
る経路がI21、I22の経路というように2本だけと
なる。従って、これらのOP1、OP2は、電流経路が
3本以上になる図6のようなAB級の演算増幅回路に比
べて、無駄に流れる電流を少なくでき、低消費電力化を
図れる。
動トランジスタPT53、NT55の電流供給能力を小
さくすると、データ線の駆動能力が低下してしまう。こ
のため、これらのPT53、NT55の経路に流れる電
流I53を、それほど小さくすることができない。
は、出力Q1の電圧レベルを低電位側に引き下げる必要
がそれほど無い状況(後述する図17のB15)におい
ては、電流源IS12に流れる電流I12を非常に小さ
くできる。同様に、図9の演算増幅器OP2では、出力
Q2の電圧レベルを高電位側に引き上げる必要がそれほ
ど無い状況(後述する図17のB5)においては、電流
源IS22に流れる電流I22を非常に小さくできる。
従って、出力部310での電流I53をそれほど小さく
できない図6のAB級の演算増幅回路に比べて、図8、
図9の演算増幅器OP1、OP2は、出力部52、62
に流れる電流をI12、I22を十分に小さくでき、消
費電力を非常に小さくできる。
うに、期間T1では、上記のように消費電力が非常に少
ない演算増幅器OP1だけが使用され、期間T2では、
同じく消費電力が非常に少ない演算増幅器OP2だけが
使用される。従って、低消費電力の多い図6のAB級の
演算増幅回路を全ての期間(T1及びT2)において使
用する従来の手法に比べて、液晶装置の消費電力を格段
に小さくできる。
算増幅回路は、図2に示すように各データ線に対応して
設けられており、データ線の本数分だけあるため、その
数は非常に多い。従って、各演算増幅回路の消費電力を
小さくできると、液晶装置の消費電力を演算増幅回路の
個数分だけ減らすことができ、液晶装置の消費電力を格
段に小さくできる。
ーダンス設定 また本実施形態では、演算増幅回路の出力をハイインピ
ーダンス状態に設定できるようになっている。
電極VCOMの電圧レベルがVC1(第1の電圧レベ
ル)になる期間T1(第1の期間)と、VCOMがVC
2(第2の電圧レベル)になる期間T2(第2の期間)
との切り替わりの際の所与の期間(切り替わりのタイミ
ングを含む所与の期間)において、演算増幅回路の出力
をハイインピーダンス状態(HIZ)に設定する駆動方
法を採用している。
回路の構成例を図11(A)に示す。この演算増幅回路
は、演算増幅器OP1(P型)と、演算増幅器OP2
(N型)と、選択回路70を含む。そして、この選択回
路70の出力が、期間T1、T2の切り替わりの際の所
与の期間においてハイインピーダンス状態に設定される
ようになる。
ランジスタとN型トランジスタが並列接続されるトラン
スファー・ゲートTG1、TG2(パストランジスタ、
広義にはスイッチング素子)を含む。そしてTG1は信
号SEL1によりオン・オフ制御され、TG2は信号S
EL2によりオン・オフ制御される。
いたTG1、TG2のオン・オフ制御のタイミング波形
図を示す。
C1になる期間T1においてSEL1がアクティブ(H
レベル)になると、TG1がオン(導通状態)になる。
すると、演算増幅器OP1が選択され、OP1の出力Q
1がデータ線Sに接続される。これによりデータ線Sは
P型の演算増幅器OP1により駆動されることになる。
おいてSEL2がアクティブになると、TG2がオンに
なる。すると、演算増幅器OP2が選択され、OP2の
出力Q2がデータ線Sに接続される。これによりデータ
線SはN型の演算増幅器OP2により駆動されることに
なる。
ティブ(Lレベル)になると、TG1及びTG2が共に
オフ(非導通状態)になる。すると、データ線Sが演算
増幅器OP1、OP2のいずれによっても駆動されなく
なり、データ線Sはハイインピーダンス状態(HIZ)
になる。これにより、期間T1、T2の切り替え時にデ
ータ線Sをハイピーダンス状態に設定できるようにな
る。
T2でアクティブになり、且つ、アクティブになる期間
が互いにノンオーバラップとなる信号SEL1、SEL
2を用いて、トランスファー・ゲートTG1、TG2
(スイッチング素子)のオン・オフ制御を行っている。
このようにすることで、演算増幅器OP1、OP2によ
るデータ線Sの切り替え駆動と、データ線Sのハイイン
ピーダンス設定とを、簡素な回路構成と簡素な回路制御
で実現できるようになる。
回路の出力のハイインピーダンス制御を、選択回路70
の出力をハイインピーダンス状態に設定する手法で実現
しているが、演算増幅器OP1、OP2の出力Q1、Q
2をハイインピーダンス状態に設定する手法等で実現し
てもよい。
する。
電圧レベルを保持して高画質化を図るために、液晶容量
を補助するための補助容量が画素電極に接続される。こ
のような補助容量の形成方式として、図12(A)に示
す蓄積容量方式と、図12(B)に示す付加容量方式が
ある。
極とVCOMとの間に補助容量CSを形成する。これ
は、例えばアクティブマトリクス基板にVCOMの配線
を別に設けることで実現できる。一方、図12(B)の
付加容量方式では、画素電極と前段の走査線(ゲート
線)との間に補助容量CSを形成する。これは、画素電
極のパターンと前段の走査線のパターンとをオーバラッ
プさせてレイアウトすることで実現できる。
(A)の蓄積容量方式の場合にも、図12(B)の付加
容量方式の場合にも適用であるが、以下では、説明を簡
単にするために、図12(A)の蓄積容量方式に適用し
た場合について例にとり説明する。
TFTのゲート・ドレイン間の寄生容量やゲート・ソー
ス間の寄生容量が、データ線の電圧レベルの変化を抑制
する方向に働く。これに対して、図12(B)の付加容
量方式では、VCOMの電圧レベルの変化時に前段の走
査線の電圧レベルも変化する。従って、この走査線の電
圧レベルの変化が、データ線の電圧レベルの変化を助け
る方向に働く。従って、VCOMの電圧レベルの変化に
よりデータ線の電圧レベルを変化させ、このデータ線の
電圧レベルの変化を利用して低消費電力化を図る本実施
形態の手法では、図12(B)の付加容量方式の方が、
より効果的となる。
タ線S、対向電極VCOM、走査線Gの信号波形の一例
を概念的に示す。
OMの電圧レベルは、走査期間毎に所与の電圧レベルを
基準に極性反転される。そして、データ線Sの方がVC
OMよりも高電位の場合には、液晶素子の印加電圧が正
極性になり、VCOMの方がデータ線Sよりも高電位の
場合には、液晶素子の印加電圧が負極性になる。このよ
うに液晶素子の印加電圧の極性を走査期間毎に反転させ
ることで、液晶素子に長時間直流電圧が印加されるのを
防止でき、液晶素子の長寿命化を図れる。
反転し、その電圧レベルがVC1からVC2或いはVC
2からVC1というように変化すると、VCOMとデー
タ線Sとの間の寄生容量による容量結合により、VCO
Mの電圧レベルの変化がデータ線Sに伝達される。
データ線Sとの間の1画素当たりの寄生容量CPAPIX
は、下式のようになる。
ス間の寄生容量であり、CLは液晶容量であり、CSは
補助容量である。なお、上式(1)では、TFTのゲー
ト・ドレイン間の寄生容量やゲート・ソース間の寄生容
量については無視している。
ータ線Sとの間の1データ線当たりの寄生容量CPA
は、下式にようになる。
(2)においてCPAPIX×Mではなく、CPAPIX×
(M−1)となっているのは、走査線により選択されて
いる画素に関しては、寄生容量CPAPIXの影響がない
からである。
+CS=0.1pf(ピコ・ファラッド)、CDS=
0.05pf、走査線数M=228とすると、1画素当
たりの寄生容量CPAPIXは約0.33pfとなり、1
データ線当たりの寄生容量CPAは約7.6pfにな
る。
視できないほどの寄生容量CPAがついている。従って
図16に示すように、データ線Sが非駆動状態の時にV
COMの電圧レベルが変化すると、寄生容量CPAによ
る容量結合により、データ線Sの電圧レベルも変化す
る。
圧レベルがVC1からVC2或いはVC2からVC1に
変化すると、データ線Sの電圧レベルもVS1からVS
2或いはVS2からVS1に変化する。この場合、デー
タ線Sに他の寄生容量がついていないような理想的な場
合には、VS2−VS1=VC2−VC1になる。しか
しながら、実際には、データ線Sと基板との間やデータ
線Sと大気との間などにも寄生容量が存在するため、V
S2−VS1<VC2−VC1になる。
Aによるデータ線Sの電圧レベルの変化を積極利用し
て、液晶装置の低消費電力化を実現している。
は、対向電極VCOMの電圧レベルがVSS(第2の電
源)側のVC1からVDD(第1の電源)側のVC2に
変化している。この場合に本実施形態では、この電圧レ
ベルの切り替わりのタイミングで、B2に示すようにデ
ータ線S(演算増幅回路の出力)をハイインピーダンス
状態に設定している(図10〜図11(B)参照)。
ス状態に設定すると、データ線Sは非駆動状態になる。
従って、VCOMとデータ線Sとの間の寄生容量CPA
(図14〜図16参照)により、図17のB3に示すよ
うにデータ線Sの電圧レベルがVDD側(高電位側)に
変化する。
ように、VCOMがVC2になる期間T2においては、
N型の演算増幅器OP2によりデータ線Sを駆動してい
る(図7(A)〜図9参照)。従って、図17のB3に
示すようにVDD側に変化したデータ線の電圧レベル
が、B5に示すように演算増幅器OP2の駆動によりV
SS側(低電位側)に変化して、階調レベル(図5参
照)に対応したB6に示す電圧レベルに設定されること
になる。
N型の駆動トランジスタNT23を有するN型の演算増
幅器である。従って、このVSS側に設けられた駆動ト
ランジスタNT23の駆動能力を利用して、図17のB
5に示すようにデータ線Sの電圧レベルをVSS側(低
電位側)に容易に変化させることができる。逆に言え
ば、データ線Sの電圧レベルをVDD側(高電位側)に
変化させる必要がないため、図9の電流源IS22に流
れる電流を少なくできる(或いは無くすことができ
る)。従って、演算増幅回路の低消費電力化を図れ、液
晶装置の低消費電力化も図れるようになる。
圧レベルがVDD側のVC2からVSS側のVC1に変
化している。この場合に本実施形態では、この電圧レベ
ルの切り替わりのタイミングで、B12に示すようにデ
ータ線Sをハイインピーダンス状態に設定している。
ス状態に設定すると、データ線Sは非駆動状態になる。
従って、VCOMとデータ線Sとの間の寄生容量CPA
により、図17のB13に示すように、データ線Sの電
圧レベルがVSS側に変化する。
すように、VCOMがVC1になる期間T1において
は、P型の演算増幅器OP1によりデータ線Sを駆動し
ている。従って、図17のB13に示すようにVSS側
に変化したデータ線の電圧レベルが、B15に示すよう
に演算増幅器OP1の駆動によりVDD側に変化して、
階調レベルに対応したB16に示す電圧レベルに設定さ
れることになる。
P型の駆動トランジスタPT13を有するP型の演算増
幅器である。従って、このVDD側に設けられた駆動ト
ランジスタPT13の駆動能力を利用して、図17のB
15に示すようにデータ線Sの電圧レベルをVDD側に
容易に変化させることができる。逆に言えば、データ線
Sの電圧レベルをVSS側に変化させる必要がないた
め、図8の電流源IS12に流れる電流を少なくできる
(或いは無くすことができる)。従って、演算増幅回路
の低消費電力化を図れ、液晶装置の低消費電力化も図れ
るようになる。
時にデータ線Sをハイインピーダンス状態に設定しない
手法では、演算増幅回路によりデータ線Sは常に駆動状
態になる。従って、VCOMの電圧レベルが変化して
も、寄生容量CPAによる容量結合では、データ線Sの
電圧レベルは図17のB3やB13に示すようには変化
しない。従って、図5のA1〜A4で説明したように、
データ線Sの電圧レベルを変化させる方向が、階調レベ
ルに依存してしまい、1つの方向に特定できない。この
ため、データ線Sの電圧レベルをVDD側にもVSS側
にも同じ駆動力で変化させることができる図6のAB級
の演算増幅回路を使用せざるを得なかった。そして、こ
のAB級の演算増幅回路は消費電力が大きいため、液晶
装置の低消費電力化を実現できなかった。
データ線Sの間の寄生容量CPAを積極的に利用するこ
とで、図17のB3やB13に示すようにデータ線Sの
電圧レベルをデータ線Sの駆動の前にVDD側やVSS
側に変化させることに成功している。
線Sの電圧レベルがその駆動の前にVDD側に変化した
場合には、その後にデータ線Sの電圧レベルを変化させ
る方向は、階調レベルに依存せずVSS側になる。従っ
て、データ線Sを駆動する演算増幅器として、VDD側
の駆動力は弱いがVSS側の駆動力が強いN型の演算増
幅器OP2を使用できるようになる。
線Sの電圧レベルがその駆動の前にVSS側に変化した
場合には、その後にデータ線Sの電圧レベルを変化させ
る方向は、階調レベルに依存せずVDD側になる。従っ
て、データ線Sを駆動する演算増幅器として、VSS側
の駆動力は弱いがVDD側の駆動力が強いP型の演算増
幅器OP1を使用できるようになる。
P1、OP2は共に消費電力が小さい。従って本実施形
態によれば、図6のAB級の演算増幅回路を使用する手
法に比べて格段に低消費電力化を図れる。
Sの電圧レベルの変化幅は、CPA以外の他の寄生容量
(例えば大気との間の寄生容量)が大きいと、小さくな
ってしまう。そして、データ線Sの電圧レベルの変化幅
が小さいと、階調レベルによっては、図17のB5にお
いてデータ線Sの電圧レベルを逆のVDD側に変化させ
たり、B15において逆のVSS側に変化させなければ
ならない事態も生じる。
合でも、B3での電圧レベルの変化は、N型の演算増幅
器OP2の駆動の助けになる。即ち、演算増幅器OP2
の電流源IS22(図9参照)がデータ線Sの電圧レベ
ルをVDD側に変化させる時間を短縮できる。同様に、
B13での電圧レベルの変化も、P型の演算増幅器OP
1の駆動の助けになる。即ち、演算増幅器OP1の電流
源IS12(図8参照)がデータ線Sの電圧レベルをV
SS側に変化させる時間を短縮できる。
イインピーダンス状態に設定することで、B3、B13
に示すようにデータ線Sの電圧レベルを変化させている
が、例えば電圧レベルを変化させるための付加的なトラ
ンジスタ(例えばプリチャージ用トランジスタ)を用い
た他の手法により、VCOMの切り替え時にデータ線S
の電圧レベルを変化させてもよい。
をハイインピーダンス状態に設定する手法によれば、V
COMによる表示パネルの充放電を有効利用して、デー
タ線Sの電圧レベルをB3、B13に示すように変化さ
せることができる。従って、付加的なトランジスタを用
いる上記手法に比べて、より低消費電力化を図れる。
1(B)で説明した演算増幅回路と異なるのは、演算増
幅器OP1がN型トランジスタNT14、NT16、P
型トランジスタPT14を含み、演算増幅器OP2がP
型トランジスタPT24、PT26、N型トランジスタ
NT24を含む点である。
電圧)VB1がゲート電極に接続されたN型トランジス
タNT13、NT15、基準電圧VB2がゲート電極に
接続されたP型トランジスタPT23、PT25は、各
々、図8、図9の電流源IS11、IS12、IS2
1、IS22に相当するものである。また、RPは、演
算増幅回路の出力の静電気保護のための抵抗である。
16、PT24、PT26を用いて、演算増幅器OP
1、OP2の電流源IS11(NT13)、IS12
(NT15)、IS21(PT23)、IS22(PT
25)のオン・オフ制御を行い、演算増幅器の動作のオ
ン・オフ制御を実現している。
16のゲート電極には信号OFF1D、OFF1Qが接
続され、P型トランジスタPT24、PT26のゲート
電極には信号XOFF2D、XOFF2Qが接続されて
いる。そして、これらのOFF1D、OFF1Q、XO
FF2D、XOFF2Qは、例えば図19(A)のタイ
ミング波形図に示されるように信号制御される。なお、
XOFF2D、XOFF2Qの’X’は、負論理という
意味である。
期間T1(第1の期間)では、OFF1D、OFF1Q
がHレベル(アクティブ)になり、図18のN型トラン
ジスタNT14、NT16がオンになる。これにより、
演算増幅器OP1の電流源IS11(NT13)、IS
12(NT15)に流れる電流がオンになり、演算増幅
器OP1が動作状態になる。
2D、XOFF2QがHレベル(非アクティブ)にな
り、P型トランジスタPT24、PT26がオフにな
る。これにより、演算増幅器OP2の電流源IS21
(PT23)、IS22(PT25)に流れる電流がオ
フになり、演算増幅器OP2が非動作状態になる。
幅器OP1を動作状態に設定する一方で、演算増幅器O
P2を非動作状態に設定することで、低消費電力化を図
れる。即ち、OP1、OP2が共に動作状態になる場合
に比べて、消費電力を半分に抑えることができる。そし
て、期間T1では、選択回路70により演算増幅器OP
1の出力だけが選択されており、データ線SはこのOP
1により駆動される。従って、この期間T1において演
算増幅器OP2が非動作状態になっても、データ線Sの
駆動に支障はない。
(第2の期間)では、OFF1D、OFF1QがLレベ
ル(非アクティブ)になり、図18のN型トランジスタ
NT14、NT16がオフになる。これにより、演算増
幅器OP1の電流源IS11、IS12に流れる電流が
オフになり、演算増幅器OP1が非動作状態になる。
2D、XOFF2QがLレベル(アクティブ)になり、
P型トランジスタPT24、PT26がオンになる。こ
れにより、演算増幅器OP2の電流源IS21、IS2
2に流れる電流がオンになり、演算増幅器OP2が動作
状態になる。
幅器OP2を動作状態に設定する一方で、演算増幅器O
P1を非動作状態に設定することで、低消費電力化を図
れる。即ち、OP1、OP2が共に動作状態になる場合
に比べて、消費電力を半分に抑えることができる。そし
て、期間T2では、選択回路70により演算増幅器OP
2の出力だけが選択されており、データ線SはこのOP
2により駆動される。従って、この期間T2において演
算増幅器OP1が非動作状態になっても、データ線Sの
駆動に支障はない。
D、OFF1Q、XOFF2D、XOFF2Qにより制
御されるトランジスタNT14、NT16、PT24、
PT26を設けることで、使用してない方の演算増幅器
の電流源をオフにし、演算増幅回路の低消費電力化に成
功している。
図のように、OFF1D、OFF1Q、XOFF2D、
XOFF2Qを信号制御してもよい。
切り替えに応じてOFF1D、XOFF2Dは変化する
が、OFF1Q、XOFF2Qは変化しない。そしてO
FF1QはHレベルに固定される一方で、XOFF2Q
はLレベルに固定される。
させることで、図18の演算増幅器OP1、OP2の差
動部が含む電流源IS11、IS21がオン・オフ制御
されるようになる。
ル、Lレベルに固定することで、演算増幅器OP1、O
P2の出力部が含む電流源IS12、IS22は常にオ
ン状態になる。
11、IS21に流れる電流が大きいと、演算増幅器の
応答速度や周波数特性を向上できるため、これらの電流
は大きいのが一般的である。従って、電流源IS11、
IS21に流れる電流をオン・オフ制御することで、よ
り効果的な低消費電力化を実現できる。
うに、本実施形態では、演算増幅器の出力部の電流源I
S12、IS22については、それほど電流供給能力
(駆動能力)が要求されない。従って、これらの電流源
IS12、IS22に流れる電流については、オン・オ
フ制御せずに、常にオンにするようにしても、信号SE
L1、SEL2によりPT14、NT24を介してPT
13、NT23がオフするので、それほど消費電力は増
えない。そして、電流源IS12、IS22に常に電流
を流すようにすれば、演算増幅器OP1、OP2の出力
Q1、Q2の電圧レベルを安定化でき、駆動トランジス
タPT13、NT23のオフ時に出力Q1、Q2の電圧
レベルをLレベル(VSS)、Hレベル(VDD)に設
定できるようになる。これにより、後述するように、出
力Q1、Q2の電圧レベルが不定になることで生じる不
具合を効果的に防止できる。
IS11、IS12、IS21、IS22に流れる電流
をオフにする制御を行っているが、これらの電流を完全
にはオフにせずに、電流が少なくなるように制限するよ
うにしてもよい。
御 本実施形態では、図18のトランジスタPT14、NT
24を用いて、演算増幅器OP1、OP2の駆動トラン
ジスタPT13、NT23のオン・オフ制御を行い、O
P1、OP2の出力Q1、Q2が不定状態になるのを防
止している。
ト電極には信号SEL1が接続される。このSEL1
は、トランスファー・ゲートTG1のオン・オフ制御に
も使用され、演算増幅器OP1の選択・非選択を指示す
る信号である(図11(A)、(B)参照)。
電極には信号SEL2の反転信号が接続される。このS
EL2は、トランスファー・ゲートTG2のオン・オフ
制御にも使用され、演算増幅器OP2の選択・非選択を
指示する信号である。
20のタイミング波形図に示されるように信号制御され
る。
期間T1では、SEL1がHレベル(アクティブ)にな
り、図18のトランスファー・ゲートTG1がオンにな
る。従って、演算増幅器OP1が選択されて、その出力
Q1がデータ線Sに接続されることになる。
がLレベル(非アクティブ)になり、このSEL2の反
転信号が入力されるN型トランジスタNT24がオンに
なる。これにより、駆動トランジスタNT23のゲート
電極に接続されるXDQ2がLレベルになり、NT23
がオフになる。従って、演算増幅器OP2の出力Q2の
電圧レベルは、電流源IS22によりVDD側に引っ張
られ、Hレベルに設定される。即ち、演算増幅器OP2
が非動作状態になる期間T1において、OP2の出力Q
2の電圧レベルが不定になる事態を防止できる。
間T2では、SEL2がHレベル(アクティブ)にな
り、図18のトランスファー・ゲートTG2がオンにな
る。従って、演算増幅器OP2が選択されて、その出力
Q2がデータ線Sに接続されることになる。
がLレベル(非アクティブ)になり、このSEL1が入
力されるP型トランジスタPT14がオンになる。これ
により、駆動トランジスタPT13のゲート電極に接続
されるXDQ1がHレベルになり、PT13がオフにな
る。従って、演算増幅器OP1の出力Q1の電圧レベル
は、電流源IS12によりVSS側に引っ張られ、Lレ
ベルに設定される。即ち、演算増幅器OP1が非動作状
態になる期間T2において、OP1の出力Q1の電圧レ
ベルが不定になる事態を防止できる。
OP2が選択されて、OP2がデータ線Sを駆動する前
の期間においては、図20のE1に示すように、OP2
が含む駆動トランジスタNT23のゲート電極がLレベ
ルになり、NT23がオフになる。この時に電流源IS
22は常時オンになっているため、演算増幅器OP2の
出力Q2の電圧レベルはVDD側に変化して、Hレベル
になる。
うに演算増幅器OP2の選択のためにトランスファー・
ゲートTG2がオンになった場合にも、電荷再分配の悪
影響を最小限に抑えることができる。
よるデータ線駆動の前に、図20のE3に示すようにデ
ータ線S(演算増幅回路の出力)がハイインピーダンス
状態に設定される。そして、この状態でVCOMをVC
1からVC2に変化させることで、図17のB3で説明
したようにデータ線Sの電圧レベルが上昇する。
ー・ゲートTG2がオンになった時に、演算増幅器OP
2の出力Q2がLレベルになっていると、せっかく図1
7のB3に示すように上昇したデータ線Sの電圧レベル
が、電荷の再分配により低下してしまう。これにより、
その後の演算増幅器OP2によるデータ線駆動が妨げら
れる事態が生じる。
よるデータ線駆動の前の期間において、図20のE1に
示すようにOP2の駆動トランジスタNT23がオフに
なり、OP2の出力Q2がHレベルになるため、電荷再
分配による悪影響を最小限に抑えることができ、上記の
ような事態を防止できる。
が選択されて、OP1がデータ線Sを駆動する前の期間
においては、図20のE11に示すように、OP1が含
む駆動トランジスタPT13のゲート電極がHレベルに
なり、PT13がオフになる。この時に電流源IS12
は常時オンになっているため、演算増幅器OP1の出力
Q1の電圧レベルはVSS側に変化して、Lレベルにな
る。
ように演算増幅器OP1の選択のためにトランスファー
・ゲートTG1がオンになった場合にも、電荷再分配の
悪影響を最小限に抑えることができる。
よるデータ線Sの駆動の前に、図20のE13に示すよ
うにデータ線Sがハイインピーダンス状態に設定され
る。そして、この状態でVCOMをVC2からVC1に
変化させることで、図17のB13で説明したようにデ
ータ線Sの電圧レベルが低下する。
ー・ゲートTG1がオンになった時に、演算増幅器OP
1の出力Q1がHレベルになっていると、せっかく図1
7のB13に示すように低下したデータ線Sの電圧レベ
ルが、電荷の再分配により上昇してしまう。これによ
り、その後の演算増幅器OP1によるデータ線駆動が妨
げられる事態が生じる。
よるデータ線駆動の前の期間において、図20のE11
に示すようにOP1の駆動トランジスタPT13がオフ
になり、OP1の出力Q1がLレベルになるため、電荷
再分配による悪影響を最小限に抑えることができ、上記
のような事態を防止できる。
図るため、図21(A)に示すように、演算増幅回路の
出力Qのハイインピーダンス制御を行うと共に、この出
力Qにクランプ回路80を設けている。このクランプ回
路80により、演算増幅回路の出力Q(データ線S)
は、演算増幅回路の電源VDD、VSS間の電圧範囲と
同一又は広い範囲の電圧範囲にクランプされるようにな
る。これにより、余剰電荷を電源VDD又はVSS側に
戻すことができ、液晶装置の低消費電力化を図れる。
回路80は、VSS(第2の電源)とデータ線Sの間に
設けられたダイオードDI1(クランプ素子)と、デー
タ線SとVDD(第1の電源)と間に設けられたダイオ
ードDI2を含む。ここで、DI1は、VSSからデー
タ線Sへと向かう方向を順方向とするダイオードであ
り、DI2は、データ線SからVDDへと向かう方向を
順方向とするダイオードである。
オードDI1の素子構造の例を示す。図21(B)に示
すように、このダイオードDI1は、アクティブ領域p
+を介してVSSに接続されるpウェル領域p-を正極側
電極とし、アクティブ領域n+を負極側電極としてい
る。
オードDI2の素子構造の例を示す。図21(C)に示
すように、このダイオードDI2は、アクティブ領域p
+を正極側電極とし、アクティブ領域n+を介してVDD
に接続されるnウェル領域n-を負極側電極としてい
る。
算増幅回路の保護回路としても使用されるものである。
より具体的には、これらのダイオードDI1、DI2
は、演算増幅回路(駆動回路)が形成される半導体デバ
イス(半導体チップ)のI/O回路(I/Oパッド)に
含ませることができる。
両方には設けず、一方側にのみ設けてもよい。また、演
算増幅回路の出力トランジスタ(例えば図18のTG
1、TG2)を、ダイオードDI1、DI2(クランプ
回路)として用いるようにしてもよい。
80を設けることによる低消費電力化手法の原理につい
て説明する。なお、以下では説明を簡素化するため、V
SS、VDDが0V、5Vであり、VCOMのVC1、
VC2も0V、5Vであると仮定して説明を行う。
COMが0Vの時のデータ線Sの書き込み電圧VS(階
調電圧)が3Vであったとする。そして、この状態で、
図22(A)のF1、F2に示すように、VCOMが0
V(VC1)から5V(VC2)に変化したとする。こ
の時、本実施形態では、演算増幅回路の出力がハイイン
ピーダンス状態に設定されているため(図10〜図11
(B)参照)、VCOMとデータ線Sの間の寄生容量C
PAにより(図16参照)、データ線Sは3V(VS)
からVS+VC2=8Vに変化しようとする。
示すように演算増幅回路の出力にクランプ回路80が設
けられている。従って、データ線Sが8Vに変化しよう
としても、この8Vの電圧はクランプ回路80によりク
ランプされて、VDD+0.6V=5.6Vになる。こ
こで0.6VはダイオードのPN接合の順方向電圧であ
る。
されて5.6Vになると、EQ1=(8V−5.6V)
×CPAの電荷が電源VDD側に戻され、駆動回路が含
む演算増幅回路などの動作に再利用される。即ち、表示
パネルのVCOMを変化させるのに使用されたエネルギ
ーが捨てられずに電源に戻され、再利用されるようにな
るため、低消費電力化を図れる。
Q)の電圧レベルが、8Vから5.6Vに低下したとし
ても、階調電圧(0〜5V)よりは十分に高い。従っ
て、図17のB3、B5、B13、B15で説明した本
実施形態のデータ線駆動手法の妨げにもならない。
COMが5Vの状態で、2Vの書き込み電圧VS(階調
電圧)がデータ線Sの書き込まれたとする。そして、図
22(A)のF3、F4に示すように、VCOMが5V
(VC2)から0V(VC1)に変化したとする。この
時、本実施形態では、演算増幅回路の出力がハイインピ
ーダンス状態に設定されているため、VCOMとデータ
線Sの間の寄生容量CPAにより、データ線Sは2Vか
ら−3Vに変化しようとする。
示すように演算増幅回路の出力にクランプ回路80が設
けられている。従って、データ線Sが−3Vに変化しよ
うとしても、この−3Vの電圧はクランプ回路80によ
りクランプされて、VSS−0.6V=−0.6Vにな
る。
プされて−0.6Vになると、EQ2={−0.6−
(−3V)}×CPAの電荷が電源VSS側に戻され、
再利用されるため、低消費電力化を図れるようになる。
PAによりデータ線Sの電圧レベルが変化するように、
VCOMの切り替え時に演算増幅回路の出力をハイイン
ピーダンス状態に設定している。そして図22(B)に
示すように、演算増幅回路の電源VDD、VSS間の電
圧範囲(5V〜0V)と同一又は広い範囲の電圧範囲
(5.6V〜−0.6V)に、演算増幅回路の出力をク
ランプしている。従って、このクランプにより余剰とな
った電荷EQ1=2.4V×CPA、EQ2=2.4V
×CPAが電源VDD、VSSに戻され、液晶装置の低
消費電力化を図れる。
ためには、演算増幅回路の電源とクランプ回路の電源を
異ならせることが望ましい。
すように、演算増幅回路の電源をVDD、VSS(第
1、第2の電源)とし、クランプ回路の電源をVD
D’、VSS’(第3、第4の電源)とした場合に、V
DD−VSS>VDD’−VSS’になるようにする。
即ち、クランプ回路の電源VDD’、VSS’の電圧範
囲を、演算増幅回路の電源VDD、VSSの電圧範囲よ
りも狭くする。例えばVDD、VSSの電圧範囲が5V
〜0Vの場合には、VDD’、VSS’の電圧範囲を
4.4V〜0.6Vにする。
すように、図22(B)に比べて、より多くの電荷を電
源側に戻せるようになる。例えば図22(B)ではEQ
1=EQ2=2.4V×CPAの電荷が戻るのに対し
て、図22(C)では、EQ1=EQ2=3.0V×C
PAの電荷が電源側に戻る。従って、より多くの電荷が
電源側に戻されるようになり、液晶装置の更なる低消費
電力化を実現できる。
S’は、図1の電源回路42の電圧生成機能(階調電圧
の生成機能)を利用して生成できる。
した場合に、VDD’≧VDD−VBD、VSS’≦V
SS+VBDの関係が成り立つことが望ましい。例え
ば、VDDが5V、VSSが0Vの場合には、VDD’
>4.4V、VSS’<0.6Vにする。
ータ線駆動の際に、演算増幅回路の駆動電流がクランプ
回路の電源VDD’やVSS’に流れ込んでしまう事態
を防止できる。これにより、演算増幅回路の適正なデー
タ線駆動を実現できる。
路の出力をハイインピーダンス状態に設定すると共に演
算増幅回路の出力にクランプ回路を設ける低消費電力化
手法は、図6に示すようなAB級の演算増幅回路にも有
効である。即ち、このようなAB級の演算増幅回路にお
いても、余剰電荷を電源側に戻すことで、その戻した電
荷の分だけ消費電力を節約できる。
は、図23に示すように、液晶素子の印加電圧の極性
を、走査期間(走査線)毎に極性反転すると共に、フレ
ーム毎に極性反転する。このようにすることで、液晶素
子に直流電圧が長時間印加される事態が防止され、液晶
素子の劣化を防止できる。
おいて、走査線の本数Mが偶数(例えば228本)であ
る場合には、図23のJ1及びJ2、J3及びJ4に示
すように、最終の第Mの走査期間での印加電圧極性と、
次のフレームの最初の第1の走査期間での印加電圧極性
とが等しくなってしまう。例えば図23のJ1、J2で
はこれらの極性が共に負極性となり、J3、J4では共
に正極性になる。
パネルを、図17に示すような本実施形態の駆動方法で
駆動すると、次のような問題が生じることが判明した。
−1の走査線が選択される期間)は、VCOMがVC1
になっており、VC1は階調電圧よりも低いため、液晶
素子の印加電圧が正極性の期間T1になる。また、最終
の第Mの走査期間(第Mの走査線が選択される期間)
は、VCOMがVC2になっており、VC2は階調電圧
よりも高いため、液晶素子の印加電圧が負極性の期間T
2になる。また、次のフレームの最初の第1の走査期間
(第1の走査線が選択される期間)は、VCOMがVC
1になっているため、液晶素子の印加電圧が負極性の期
間T2になる。
レームの第1の走査期間は、共に負極性の期間T2にな
っており、第Mの走査期間から次の第1の走査期間に切
り替わっても、K1に示すようにVCOMはVC2のま
まであり、極性反転されない。また、第Mの走査期間で
も第1の走査期間でも、データ線はN型の演算増幅器O
P2で駆動されることになる。
体が極性反転されないため、K2に示すように演算増幅
回路の出力がハイインピーダンス状態なっても、データ
線Sの電圧レベルは変化しないことになる。即ち図17
のB11ではVCOMが極性反転されることで、B13
に示すようにデータ線の電圧レベルがVSS側に変化し
たが、図24のK1の場合にはデータ線の電圧レベルは
変化しない。
は、データ線の電圧レベルを変化させる方向が階調レベ
ルに依存してしまい(図5のA1〜A4参照)、1つの
方向に特定できない。このため、この第1の走査期間に
おいて、図24のK3に示すようにN型の演算増幅器O
P2でデータ線を駆動すると、階調レベルに応じた電圧
レベルに設定するまでに長時間を要してしまう事態が生
じる。即ち、データ線の電圧レベルを変化させる方向が
VDD側であった場合には、電流供給能力が低い図9の
電流源IS22でデータ線を駆動しなければならないか
らである。
第1の走査期間の間に、仮想(ダミー)走査期間を挿入
する手法を採用している。
に示すような走査ライン反転駆動(当該走査期間でのV
COMの電圧レベルを、前の走査期間とは異なる電圧レ
ベルに設定する反転駆動)により表示パネル(電気光学
装置)を駆動する。
(Mは偶数)の走査期間においては、VCOMをVC2
(広義には、VC1、VC2のいずれか一方の電圧レベ
ル)に設定して駆動を行う。
査期間の次に仮想(ダミー)走査期間を設け、この仮想
走査期間では、VCOMをVC1(広義には、前記一方
とは異なる他方の電圧レベル)に設定して駆動を行う。
即ちVCOMを極性反転する。
期間の次の第1の走査期間においては、VCOMをVC
2(広義には、前記一方の電圧レベル)に設定して駆動
を行う。
切り替えに応じて、図25のL4、L5、L6に示すよ
うに、演算増幅器もOP1(P型)からOP2(N
型),OP2からOP1、OP1からOP2というよう
に順次切り替える。即ち前の走査期間とは異なる演算増
幅器を用いて、当該走査期間での駆動を行う。
際に、演算増幅回路の出力(データ線)をハイインピー
ダンス状態に設定する。
COMが極性反転しなかったのに対して、図25では、
L1、L2、L3に示すようにVCOMが常に極性反転
するようになる。従って、図17のB3、B13に示す
ように、寄生容量CPAを積極利用してデータ線の電圧
レベルを駆動前に変化させることが可能になる。この結
果、図17のB5、B15に示すように、階調レベルに
依存せずに、電圧レベルの変化方向が1つの方向に特定
されるようになり、消費電力の少ないA級の演算増幅器
OP1、OP2を使用できるようになる。この結果、液
晶装置の低消費電力化を図れる。
の期間の極性に応じた演算増幅器でデータ線を駆動する
ことになる。例えば図25のL2では、正極性の期間T
1であるため、VDD側に電圧レベルを変化させる能力
が高いP型の演算増幅器OP1でデータ線を駆動する。
逆に、仮想走査期間が負極性の期間T2である場合に
は、VSS側に電圧レベルを変化させる能力が高いN型
の演算増幅器OP2でデータ線を駆動することになる。
査線駆動回路30は、走査線G1〜GMの駆動は行わ
ず、仮想的な走査線を仮想駆動することになる。
228本の場合には、図1のコントローラ30が、図3
のイネーブル入出力信号EIOを、228走査期間毎で
はなく、229走査期間毎にシフトレジスタ32に入力
する。このようにすれれば、第Mの走査期間の次の仮想
走査期間においては、シフトレジスタ32内にはEIO
が存在しなくなり、実体的な走査線の駆動は行われない
ようになる。
る手法は、1フレームが複数の駆動フィールドに分割さ
れているような駆動方法にも適用可能である。
に付加的なトランジスタ(例えばプリチャージ用トラン
ジスタ)を設けて、駆動前にデータ線の電圧レベルを変
化させる駆動方法にも適用可能である。
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
クティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用した場合
について説明したが、本発明が適用される液晶装置はこ
れに限定されない。
説明した構成に限定されるものではない。
ル)に限らず、エレクトロルミネッセンス(EL)装
置、有機EL装置、プラズマディスプレイ装置にも適用
可能である。
らず、他の反転駆動方式にも適用可能である。
においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略す
る構成とすることもできる。また、本発明の1の独立請
求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させる
こともできる。
ある。
る。
説明するための図である。
て示すタイミング波形図である。
る。
応じて演算増幅器を切り替える手法について説明するた
めの図である。
をハイインピーダンス状態に設定する手法について説明
するための図である。
え時に演算増幅回路の出力をハイインピーダンス状態に
設定する手法について説明するための図である。
加容量方式について説明するための図である。
変化について示すタイミング波形図である。
説明するための図である。
説明するための図である。
について説明するための図である。
のタイミング波形図である。
である。
流源をオン・オフ制御する手法について説明するための
タイミング波形図である。
について説明するためのタイミング波形図である。
回路の出力にクランプ回路を設ける手法について説明す
るための図である。
回路を設けることによる低消費電力化手法について説明
するための図である。
図である。
て説明するためのタイミング波形図である。
ためのタイミング波形図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の走査線と複数のデータ線と走査線
及びデータ線により特定される画素電極とを有する電気
光学装置を駆動するための駆動回路であって、 画素電極と電気光学物質を挟んで対向する対向電極の当
該走査期間での電圧レベルを、前の走査期間での電圧レ
ベルとは異なる電圧レベルに設定する走査ライン反転駆
動を行い、 第Mの走査期間においては、対向電極の電圧レベルを、
第1、第2の電圧レベルのいずれか一方の電圧レベルに
設定して駆動を行い、 前記第Mの走査期間の次の仮想走査期間においては、対
向電極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベルとは異な
る他方の電圧レベルに設定して駆動を行い、 前記仮想走査期間の次の第1の走査期間においては、対
向電極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベルに設定し
て駆動を行うことを特徴とする駆動回路。 - 【請求項2】 請求項1において、 電気光学装置の各データ線を駆動するための演算増幅回
路を含み、 前記演算増幅回路が、 対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の
期間において、データ線を駆動する第1の演算増幅器
と、 対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルになる第2の
期間において、データ線を駆動する第2の演算増幅器と
を含むことを特徴とする駆動回路。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記演算増幅回路が、 対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の
期間では、前記第1の演算増幅器の出力を選択してデー
タ線に接続し、対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベ
ルになる第2の期間では、前記第2の演算増幅器の出力
を選択してデータ線に接続する選択回路を含むことを特
徴とする駆動回路。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記選択回路の出力が、前記第1、第2の期間の切り替
わりの際の所与の期間において、ハイインピーダンス状
態に設定されることを特徴とする駆動回路。 - 【請求項5】 請求項2乃至4のいずれかにおいて、 前記第1の演算増幅器が、 差動部と、 前記差動部の出力に基づきゲート電極が制御される第1
導電型の第1の駆動トランジスタを有する出力部とを含
み、 前記第2の演算増幅器が、 差動部と、 前記差動部の出力に基づきゲート電極が制御される第2
導電型の第2の駆動トランジスタを有する出力部とを含
むことを特徴とする駆動回路。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、 電気光学装置の各データ線を駆動するための演算増幅回
路を含み、 前記演算増幅回路が、 対向電極の電圧レベルが第1の電源側の第2の電圧レベ
ルから第2の電源側の第1の電圧レベルに変化し、対向
電極とデータ線との間の寄生容量による容量結合により
データ線の電圧レベルが第2の電源側に変化した場合
に、第2の電源側に変化したデータ線の電圧レベルを第
1の電源側に変化させ、階調レベルに対応した電圧レベ
ルに設定し、 対向電極の電圧レベルが第2の電源側の第1の電圧レベ
ルから第1の電源側の第2の電圧レベルに変化し、対向
電極とデータ線との間の寄生容量による容量結合により
データ線の電圧レベルが第1の電源側に変化した場合
に、第1の電源側に変化したデータ線の電圧レベルを第
2の電源側に変化させ、階調レベルに対応した電圧レベ
ルに設定することを特徴とする駆動回路。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかにおいて、 対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の
期間と対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルになる
第2の期間との切り替わりの際の所与の期間において、
データ線がハイインピーダンス状態に設定されることを
特徴とする駆動回路。 - 【請求項8】 複数の走査線と複数のデータ線と走査線
及びデータ線により特定される画素電極とを有する電気
光学装置を駆動するための駆動方法であって、 画素電極と電気光学物質を挟んで対向する対向電極の当
該走査期間での電圧レベルを、前の走査期間での電圧レ
ベルとは異なる電圧レベルに設定する走査ライン反転駆
動を行い、 第Mの走査期間においては、対向電極の電圧レベルを、
第1、第2の電圧レベルのいずれか一方の電圧レベルに
設定して駆動を行い、 前記第Mの走査期間の次に仮想走査期間を設け、該仮想
走査期間においては、対向電極の電圧レベルを、前記一
方の電圧レベルとは異なる他方の電圧レベルに設定して
駆動を行い、 前記仮想走査期間の次の第1の走査期間においては、対
向電極の電圧レベルを、前記一方の電圧レベルに設定し
て駆動を行うことを特徴とする駆動方法。 - 【請求項9】 請求項8において、 対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の
期間では、第1の演算増幅器によりデータ線を駆動し、 対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルになる第2の
期間では、第2の演算増幅器によりデータ線を駆動する
ことを特徴とする駆動方法。 - 【請求項10】 請求項8又は9において、 対向電極の電圧レベルが第1の電圧レベルになる第1の
期間と対向電極の電圧レベルが第2の電圧レベルになる
第2の期間との切り替わりの際の所与の期間において、
データ線をハイインピーダンス状態に設定することを特
徴とする駆動方法。
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