JP3568615B2 - 液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置 - Google Patents
液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置に関するものであり、階段波形電圧を階調電源として用い、１水平期間毎に極性反転駆動をする駆動回路，その駆動方法及びアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイに関するものである。
【０００２】
近年、半導体集積回路（以下ＬＳＩという）装置の高集積及び高密度技術の発達に伴い、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）を各画素に設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が製造されている。ＬＣＤは家庭用ＴＶからＯＡ機器まで、幅広い分野への普及が進んでいる。これは、ＬＣＤがＣＲＴに比べて薄型軽量を容易に実現でき、ＣＲＴに劣らない表示品質を得ることができるからである。この小型軽量という点を生かした携帯型情報機器だけでなく、ＬＣＤはマルチメディア対応情報機器の表示装置として期待されている。今後は、より多くの情報をより豊かな表現力を用いて表示する能力が要求される。
【０００３】
【従来の技術】
１水平期間毎に極性反転駆動をする多階調液晶表示装置は図１５（Ａ）に示すように、液晶駆動装置１及び液晶表示パネル２を備えている。当該表示パネル２はＴＦＴ基板２Ａ，コモン電極２Ｂ，データドライバ３及びスキャンドライバ４等を有し、液晶駆動装置１はコモン電圧供給回路５や不図示の電源回路を有している。
【０００４】
コモン電圧供給回路５は１水平期間毎にコモン電圧ＶＣＯＭ±を切り換え、それをコモン電極２Ｂに供給している。当該回路５は図１５（Ｂ）に示すように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，出力バッファＢＦ及びインバータ ＩＮＶを有している。
この回路５は、図１６に示すように、１ラインを表示する水平期間，例えば、ライン反転信号ＬＮ＝「Ｈ」レベルの期間に、ＳＷ１をＯＮ動作させ、ＳＷ２をＯＦＦ動作させる。これにより、出力バッファＢＦから液晶表示パネル２のコモン電極２Ｂにコモン電圧ＶＣＯＭ＋が供給される。
【０００５】
この際に、ＶＣＯＭ＋が１水平期間の中のコモン電圧安定期間に至ると、スキャンドライバ４の出力信号ＶＳが「Ｈ」レベルとなり、例えば、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７を組み合わせた４階調電圧が、データドライバ３から液晶表示パネル２のＴＦＴ基板２Ｂに印加される。
ここでコモン電圧安定期間とは、１水平期間から不安定な期間（過渡期間）を差し引いた期間であり、例えば、選択画素に対する４階調電圧が有効となる範囲を示している。過渡期間は、ライン反転信号ＬＮが立ち上がった時刻から、コモン電圧ＶＣＯＭが定常状態に至るまでの期間である。
【０００６】
また、図１５（Ｂ）において、極性反転駆動をすべくライン反転信号ＬＮが「Ｌ」レベルになると、ＳＷ１がＯＦＦ動作し、ＳＷ２がＯＮ動作をする。これにより、出力バッファＢＦから液晶表示パネル２のコモン電極２Ｂにコモン電圧ＶＣＯＭ−が供給される。このような交流化駆動を採るのは、液晶自身の劣化防止及びちらつき防止のためである。
【０００７】
さらに、スキャンドライバ４により選択されたバスラインのＴＦＴがＯＮ動作すると、データドライバ３から各画素電極に映像信号電圧が書き込まれ、次に、そのバスラインのＴＦＴが選択されるまで、その電極の分布容量に電荷が保持される。この状態で情報が保たれ、これに対応して液晶の傾きが決まり、光の透過量が制御されて階調表示が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来例のコモン電圧供給回路５によれば、スイッチ素子ＳＷ１がライン反転信号ＬＮの立ち上がりに同期してＯＮ動作され、ＳＷ２がライン反転信号ＬＮの立ち下がりに同期してＯＮ動作されているため、信号ＬＮに基づいてＳＷ１及びＳＷ２をスイッチ制御する方法では、ＶＣＯＭ＋が正側のコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間や、ＶＣＯＭ−が負側のコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間が長くなって、情報の早期書き込みの妨げとなる。
【０００９】
これは、選択画素に保持される電位が、コモン電極電圧を基準としているためであり、コモン電極容量及びコモン電極抵抗、更には、コモン電極入力端子部の抵抗等が対象となる時定数により、コモン電圧の充電に一定時間（過渡期間）以上を要し、スキャンドライバ４を早期にＯＮ動作させることができなくなるためである。なお、コモン電極容量はＴＦＴ基板２Ａとコモン電極２Ｂとの間に生ずるものである。
【００１０】
一般に、情報量の増加に伴い液晶表示装置の高精細化が要求されると、１水平期間を短縮したり画素数を増加する方法により、これに対処している。これには、電極容量が多くなる中で、コモン電極電圧を早期に安定させる必要がある。
しかし、分布容量を用いた階調制御方式では、図１７に示すように、１水平期間を短縮して液晶表示パネル２の高精細化を図ろうとすると、コモン電圧安定期間が短くなることで、例えば、４階調電圧を選択画素に充電することが困難となる。これを避けるために、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の１階段当たりのパルス幅を短くする方法が採られるが、階調電圧の充電不足を生じるという問題がある。
【００１１】
また、分布容量方式を用いない多階調表示の場合でも、図１８に示すように、１水平期間が短くなればなるほど前者の階調制御方式と同様な問題に直面することになる。
なお、情報量の増加に伴い液晶表示装置の高精細化、大型化の要求が進むにつれて、コモン電極の他にも、ゲート電極の抵抗及び容量が益々増加する。
【００１２】
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたものであり、液晶表示に必要な回路での充電不足を防止し、プリチャージ期間中に駆動電圧を目標レベルまで到達させ、安定動作期間を長くすることが可能となる液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶駆動装置は、その原理図を図１（A）に示すように液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生する電圧発生回路100と、
前記電圧発生回路100からの前記電圧発生回路からのプリチャージ電圧を、液晶表示に必要な１水平期間を１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に出力し、次いで、前記電圧発生回路からの駆動電圧を、前記第１の制御信号と液晶表示に必要な１水平期間を半周期とする第２の制御信号に応じて出力する電圧出力回路とを備え、前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の装置は図２（A）に示すように、好ましくは、正電源電圧を加工して、液晶表示に必要な正の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧を液晶表示に必要な１水平期間Bを１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第１の電圧発生回路１１と、負電源電圧を加工して、前記液晶表示に必要な負の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧を前記プリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第２の電圧発生回路１２と、前記第１の電圧発生回路からの正のプリチャージ電圧に重畳された正の駆動電圧及び前記負のプリチャージ電圧に重畳された負の駆動電圧を、前記１水平期間Bを半周期とする第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路１３とを備え、前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の装置は図２（Ｂ）に示すように、好ましくは、前記電圧出力回路２００ が、前記第１の制御信号に基づいて正の駆動電圧及び正のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第１の選択回路１４と、前記第１の制御信号に基づいて正の駆動電圧及び前記負のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第１の選択回路１５と、前記第１の選択回路１４から合成出力された正のプリチャージ電圧及び正の駆動電圧と、前記第１の選択回路１５から合成出力された負のプリチャージ電圧及び正の駆動電圧とを前記第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路１６とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の装置は図３（Ａ）に示すように、好ましくは、前記電圧出力回路２００ が、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正の駆動電圧を出力許可する第１の出力回路１７と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負の駆動電圧を出力許可する第２の出力回路１８と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正のプリチャージ電圧を出力許可する第３の出力回路１９と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負のプリチャージ電圧を出力許可する第４の出力回路２０とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路１００ は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのコモン電極に必要な正又は負のコモン電圧ＶＣＯＭ±と、該コモン電圧ＶＣＯＭ±に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±とを発生することを特徴とする。
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路１００ は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのゲート電極に必要な正又は正の駆動電圧と、該駆動電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路100は、正又は負の電源電圧を加工して、液晶駆動回路に必要な正又は負の基準電圧と、該基準電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする。
本発明の液晶駆動装置の制御方法は、予め、液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生し、液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する１水平期間Bのプリチャージ期間Aに液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する前記プリチャージ電圧を選択し、かつ、前記１水平期間Bからプリチャージ期間Aを除いた残りの期間に前記駆動電圧を選択し、順次選択された電圧を液晶表示に必要な負荷回路に供給することを特徴とする。
【００１９】
本発明の制御方法において、好ましくは、前記液晶表示に必要な負荷回路に、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルを有し、前記液晶表示パネルは、１ラインを表示する水平期間B毎に極性反転駆動を実行することを特徴とする。
【００２０】
本発明の制御方法において、前記駆動電圧及びプリチャージ電圧は、前記電源電圧を抵抗分割することにより発生し、前記抵抗分割に使用する抵抗値を可変して発生電圧値を調整することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、図３（Ｂ）に示すように基準電圧をサンプリングした階段状波形電圧を出力し、多階調制御をする液晶駆動ユニットと、前記階段状波形電圧の中のいずれか一つの階段電圧を分布容量に保持する液晶表示パネルとを備え、前記液晶駆動ユニットが、本発明のいずれかの液晶駆動装置を有することを特徴とし、上記目的を達成する。
【００２１】
【作 用】
本発明の液晶駆動装置によれば、第１及び第２の制御信号に応じたプリチャージ期間に電圧出力回路２００ から負荷回路１０１ にプリチャージ電圧を印加しているため、当該期間中に負荷回路１０１ の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２２】
これにより、液晶表示に必要な負荷回路１０１ ，例えば、液晶駆動回路や液晶表示パネルのゲート電極を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶駆動回路や液晶表示パネルの安定動作期間が長くなることから、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００２３】
なお、プリチャージ期間は負荷回路１０１ に応じて第１の制御信号のパルス幅を調整することにより容易に設定できる。これにより、負荷回路１０１ に合わせてプリチャージ電圧を任意に設定することができる。
また、本発明の第１の装置によれば、正のプリチャージ電圧に重畳された正の駆動電圧と、負のプリチャージ電圧に重畳された負の駆動電圧とを交互に第２の制御信号に基づいて出力制御回路１３から負荷回路１０１ に供給しているため、正のプリチャージ電圧によって、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができ、負のプリチャージ電圧によって、コモン反転駆動時のプリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２４】
本発明の第２の装置によれば、正のプリチャージ電圧と正の駆動電圧を合成した電圧、及び、負のプリチャージ電圧と負の駆動電圧と合成した電圧を第２の制御信号に基づいて交互に出力制御回路１６から負荷回路１０１ に供給しているため、第１の装置と同様に、正又負のプリチャージ電圧によって、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２５】
本発明の第３の装置によれば、第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて第１〜第４の出力回路１７〜２０から負荷回路１０１ に、正のプリチャージ電圧、正の駆動電圧、負のプリチャージ電圧及び負の駆動電圧を順次供給しているため、第１及び第２の装置と同様に、正又負のプリチャージ電圧によって、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶駆動ユニット３００ に第１〜第３の装置のいずれかを有しているため、液晶表示パネル１０１ の選択画素に余裕を持って階調電圧を充電することができる。
これにより、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００２７】
【実施例】
次に、図を参照しながら本発明の各実施例について説明をする。図４〜１４は、本発明の実施例に係る液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置を説明する図である。
（１）第１の実施例の説明
図４は、本発明の各実施例に係る多階調液晶表示装置の構成図であり、図５はその液晶表示パネルの電極説明図である。また、図６は第１の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。
【００２８】
８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７に基づいて３２階調表示をするアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶駆動ユニット３００ 及び液晶表示パネル１０１ を備えている。
液晶駆動ユニット３００ は、８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７をサンプリングした階段状波形電圧を出力し、液晶表示パネル１０１ を３２階調制御をする。当該ユニット１００ は、電源回路４０，コモン電圧供給回路４１及びデータ生成＆制御回路４２を有している。電源回路４０は８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７，正電源＋及び負電源−を発生する。
【００２９】
コモン電圧供給回路４１は正電源＋及び負電源−を受けて、プリチャージ制御信号（以下ＰＣ信号という）及びライン反転信号（以下ＬＮ信号という）に基づいて、コモン電圧ＶＣＯＭを発生するものである。第１の実施例では、コモン電圧供給回路４１が本発明の第１の液晶駆動装置が適用される。この回路構成については図６において詳述する。
【００３０】
データ生成＆制御回路４２は水平同期信号（以下ＨＳ信号という）及び映像信号ＳＩＮに基づいてカラー表示のための映像データ（ＲＤＡＴＡ，ＧＤＡＴＡ，ＢＤＡＴＡ）ＤＯＵＴ ，データ取込み開始信号（以下ＳＰＤ信号及びＳＰＳ信号という），シフトクロック信号（以下ＣＬＫＤ信号及びＣＬＫＳ信号という）及びライン反転信号（以下ＬＮ信号及びＬＰ信号という）を発生する。
【００３１】
液晶表示パネル１０１ は、階段状波形電圧の中のいずれか一つの階段電圧を分布容量に保持する。パネル１０１ は、ＴＦＴ基板５１，コモン電極５２，データドライバ５３及びスキャンドライバ５４を有している。ＴＦＴ基板５１は、図５に示すように、スキャンバスライン（走査電極）ＳＢＬ及びデータバスライン（信号電極）ＤＢＬがマトリクス状に設けられ、その交点にスイッチング素子（ＴＦＴ）が接続されている。当該ＴＦＴには画素電極が接続されている。
【００３２】
コモン電極５２はＴＦＴ基板５１に下層に設けられ、この基板５１と電極５２との間に液晶が封入される。電極５２にはコモン電圧ＶＣＯＭが供給される。
データドライバ５３は基準電圧Ｖ０〜Ｖ７，ＣＬＫＤ信号，ＳＰＤ信号，ＬＰ信号及び映像データＤＯＵＴ を受けて、データバスラインＤＢＬに接続されたＴＦＴに情報の書込みを行う。また、この情報はドライバ５３によって、階調電圧の振幅範囲を５Ｖ以内に抑えられる。ドライバ５３の駆動電源ＶＣＣは単一な−５Ｖである。スキャンドライバ５４はＣＬＫＳ信号及びＳＰＳ信号を受けて、スキャンバスラインＳＢＬに接続されたＴＦＴを選択する。
【００３３】
次に、コモン電圧供給回路４１の内部構成について説明する。例えば、当該回路４１は、図６に示すように、正電圧発生回路２１，負電圧発生回路２２及び電圧選択回路２３を有している。
正電圧発生回路２１は第１の電圧発生回路１１の一例であり、スイッチ素子ＳＷ１，抵抗Ｒ１〜Ｒ３及び出力バッファＢＦ１から構成されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ＰＣ信号（上線を省略する）に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。抵抗Ｒ２，Ｒ３は直列に接続され、正電源ＶＤＤ＋を抵抗分割して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋を発生する。抵抗Ｒ１の一端はＳＷ１に接続され、ＳＷ１＝ＯＮ動作によって、Ｒ３の一端に接続される。これにより、正電源ＶＤＤ＋を抵抗分割して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧（以下オーバーシュート電圧という）ＶＨを出力する。出力バッファＢＦ１はコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びオーバーシュート電圧ＶＨを増幅出力する。
【００３４】
負電圧発生回路２２は第２の電圧発生回路１２の一例であり、スイッチ素子ＳＷ２，抵抗Ｒ４〜Ｒ６及び出力バッファＢＦ２から構成されている。スイッチ素子ＳＷ２は、反転ＰＣ信号（バー）に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。抵抗Ｒ６，Ｒ５は直列に接続され、負電源ＶＤＤ−を抵抗分割して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−を発生する。抵抗Ｒ４の一端はＳＷ２に接続され、ＳＷ２＝ＯＮ動作によって、Ｒ６の一端に接続される。これにより、負電源ＶＤＤ−を抵抗分割して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧（以下オーバーシュート電圧という）ＶＬを出力する。出力バッファＢＦ２はコモン電圧ＶＣＯＭ−及びオーバーシュート電圧ＶＬを増幅出力する。
【００３５】
なお、オーバーシュート電圧ＶＨは、Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を可変することにより発生電圧値を設定し、電圧ＶＬは、Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値を可変することにより発生電圧値をそれぞれ設定する。
電圧出力回路２３は出力制御回路１３の一例であり、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４，インバータ ＩＮＶ及び出力バッファＢＦ３から構成されている。スイッチ素子ＳＷ３は、非反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ４は、反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。インバータ ＩＮＶはＬＮ信号を反転する。出力バッファＢＦ３はコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬのいずれかを増幅する。
【００３６】
電圧出力回路２３の機能は、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬのいずれかを選択出力するものである。
次に、液晶表示装置の動作について説明する。図７は本発明の第１の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作タイミングチャートを示している。図７において、液晶表示パネル１０１ のコモン非反転駆動時のプリチャージ期間に、ＨＳ信号の立ち上がりに同期してＰＣ信号が正電圧発生回路２１に供給されると、当該発生回路２１では、この制御信号ＰＣに基づいてスイッチ素子ＳＷ１が一瞬ＯＮ動作することにより、抵抗Ｒ１及びＲ３により正電源ＶＤＤ＋が抵抗分割され、正のオーバーシュート電圧ＶＨが発生される。
【００３７】
この電圧ＶＨは、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がった波高値の大きな電圧である。これと同時に、正電圧発生回路２１では抵抗Ｒ２及びＲ３により正電源ＶＤＤ＋が抵抗分割され、正電源ＶＤＤ＋から正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が発生される。
オーバーシュート電圧ＶＨはコモン電圧ＶＣＯＭ＋と重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２３により選択され、それが液晶表示パネル１０１ のコモン電極５２に供給される。
【００３８】
また、コモン反転駆動時のプリチャージ期間に、ＨＳ信号の立ち上がりに同期してＰＣ信号が負電圧発生回路２２に供給されると、当該回路２２では、この制御信号ＰＣに基づいてスイッチ素子ＳＷ２が一瞬ＯＮ動作することにより、抵抗Ｒ４及びＲ６により負電源ＶＤＤ−が抵抗分割され、負のオーバーシュート電圧ＶＬが発生される。
【００３９】
この電圧ＶＬは、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がった波高値の大きな電圧である。これと同時に、負電圧発生回路２２では抵抗Ｒ６及びＲ５により負電源ＶＤＤ−が抵抗分割され、負電源ＶＤＤ−から負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が発生される。
オーバーシュート電圧ＶＬはコモン電圧ＶＣＯＭ−と重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２３により選択され、それが液晶表示パネル１０１ のコモン電極５２に供給される。
【００４０】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極に印加する電圧を１水平期間毎に反転させる極性反転駆動が行われる。例えば、基準電圧Ｖ０〜Ｖｎをサンプリングした階段状波形電圧と、コモン電圧安定期間の長いコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びＶＣＯＭ−とが液晶駆動ユニット３００ から液晶表示パネル１０１ に出力され、スキャンドライバ５４によって選択されたスキャンバスラインＳＢＬのＴＦＴがＯＮ動作することにより、データドライバ５３からデータバスラインＤＢＬに印加された４階調電圧が液晶表示パネル１０１ の分布容量に保持される。
【００４１】
このドライバ５４の出力がＯＮの状態のときに、ドライバ５３の出力が画素電極に印加され、図７に示すように、４階調電圧の有効範囲となるコモン電圧安定期間に、ドライバ５３の出力をオープンにすることで、画素電極電位が分布容量に保持され、ドライバ５４の出力がＯＦＦの状態になるまで、情報が保持し続けられる。
【００４２】
これにより、各画素電極に情報が書き込まれ、この階調電圧は次に、その行が選択されるまで保持される。この際の電荷が分布容量に保持されることで、情報が保たれ、この情報に対応して液晶の傾きが決まり、光の透過量が制御され、カラー階調表示が行われる。
このようにして、本発明の第１の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図６に示すような電圧出力回路２３を有したコモン電圧供給回路４１が液晶駆動ユニット３００ に設けられ、１水平期間のプリチャージ期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬを電圧出力回路２３からコモン電極５２に交互に出力されるため、急峻に立ち上がるオーバーシュート電圧ＶＨ又は急峻に立ち下がるオーバーシュート電圧ＶＬによって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００４３】
これにより、従来例に比べて、ＶＣＯＭ＋がコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間や、ＶＣＯＭ−がコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間が極めて短くなり、正側又は負側のコモン電圧安定期間を長くすることができ、情報を早期に分布容量に書き込むことが可能となる。なお、従来例のように、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の１階段当たりのパルス幅を短くすることも無くなる。
【００４４】
また、コモン電極５２を早期に正側又は負側の安定状態に到達させる高速充電をすることができることから、階調電圧を液晶表示パネル１０１ の選択画素に余裕を持って充電することができる。
これにより、水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル１０１ の極性反転駆動を精度良く行うことが可能となり、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。分布容量方式を用いない液晶表示装置にも有効である。
【００４５】
（２）第２の実施例の説明
図８は、本発明の第２の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。第１の実施例と異なるのは第２の実施例では、正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋と、コモン電圧ＶＣＯＭ＋とを切り換えて出力したものと、負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−と、コモン電極電圧ＶＣＯＭ−とを切り換えて出力したものとを、ＬＮ信号により交互に選択出力するものである。
【００４６】
すなわち、第２の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるコモン電圧供給回路は、図８に示すように、正電圧選択回路２４，負電圧選択回路２５及び電圧出力回路２６を備えている。
正電圧選択回路２４は第１の選択回路１４の一例であり、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，出力バッファＢＦ１及びインバータ ＩＮＶ１を有している。スイッチ素子ＳＷ１は非反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ２は反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ１はスイッチ素子ＳＷ１によって出力許可された正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋又はスイッチ素子ＳＷ２によって出力許可されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を増幅する。プリチャージ電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる電圧である。インバータ ＩＮＶ１はＰＣ信号を反転する。
【００４７】
負電圧選択回路２５は第２の選択回路１５の一例であり、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４及び出力バッファＢＦ２を有している。スイッチ素子ＳＷ３は非反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ４は反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ２はスイッチ素子ＳＷ３によって出力許可された負のコモン電圧ＶＣＯＭ−又はスイッチ素子ＳＷ４によって出力許可されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を増幅する。プリチャージ電圧ＶＰＣ−は、コモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる電圧である。
【００４８】
電圧出力回路２６は出力制御回路１６の一例であり、スイッチ素子ＳＷ５，ＳＷ６，出力バッファＢＦ３及びインバータ ＩＮＶ２を有している。スイッチ素子ＳＷ５は非反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ６は反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ３は選択回路２４から順次出力されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋及びコモン電圧ＶＣＯＭ＋、又は、選択回路２５から順次出力されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−及びコモン電圧ＶＣＯＭ−のいずれかを増幅する。インバータ ＩＮＶ２はＬＮ信号を反転する。
【００４９】
本発明の第２の実施例では図４に示したような電源回路４０が８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の他に、正電源＋を電圧加工した正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を発生し、負電源−を電圧加工した負のコモン電圧ＶＣＯＭ−及びプリチャージ電圧ＶＰＣ−をそれぞれ発生する。
次に、コモン電圧供給回路を内蔵した液晶駆動ユニットの動作を説明する。図９は、本発明の第２の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図を示している。図９において、液晶表示パネル１０１ のコモン非反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベルとなる正側のプリチャージ期間に、正電圧選択回路２４ではスイッチ素子ＳＷ２が一瞬ＯＮ動作することで、正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択される。また、ＰＣ＝「Ｈ」レベル期間中、スイッチ素子ＳＷ１がＯＮ動作を継続することで、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が選択される。この電圧ＶＰＣ＋は、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がった波高値の大きなオーバーシュート電圧である。
【００５０】
さらに、電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２６により選択され、それが液晶表示パネル１０１ に供給される。
また、コモン反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベルとなる負側のプリチャージ期間に、負電圧選択回路２５ではスイッチ素子ＳＷ４が一瞬ＯＮ動作することで、負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択される。これにより、ＰＣ＝「Ｈ」レベル期間中、スイッチ素子ＳＷ３がＯＮ動作を継続することで、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が選択される。この電圧ＶＰＣ−は、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がった波高値の大きなオーバーシュート電圧である。電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して出力制御回路１６により選択され、それが液晶表示パネル１０１ に供給される。
【００５１】
このようにして、本発明の第２の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図８に示すような電圧出力回路２６を有したコモン電圧供給回路４１が設けられ、第１の実施例と同様に、水平期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を交互に電圧出力回路２６からコモン電極５２に切り換え出力されるため、プリチャージ電圧ＶＰＣ±によって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００５２】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極を正側又は負側の安定状態に早期に到達させる高速充電を行うことができる。また、従来例に比べてＶＣＯＭ＋及びＶＣＯＭ−の過渡期間が短縮され、正側及び負側のコモン電圧安定期間を長くすることが可能となる。
これにより、水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００５３】
（３）第３の実施例の説明
図１０は、本発明の第３の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。第１，第２の実施例と異なるのは第３の実施例では、正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±又はコモン電極電圧ＶＣＯＭ±いずれか一つを、ＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしたスイッチ制御信号Ｓ１〜Ｓ４により選択出力するものである。
【００５４】
すなわち、第３の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるコモン電圧供給回路は、図１０に示すように、４つの出力制御回路２７〜３０，２つのインバータ ＩＮＶ１， ＩＮＶ２及び出力バッファ３１を備えている。出力制御回路２７は第１の出力回路１７の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２７Ａ及びスイッチ素子ＳＷ１から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２７ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ１を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ１に出力する。ＳＷ１は信号Ｓ１に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋の出力又は遮断（イネーブル制御）をする。
【００５５】
出力制御回路２８は第２の出力回路１８の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２８Ａ及びスイッチ素子ＳＷ２から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２８ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ２を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ２に出力する。ＳＷ２は信号Ｓ２に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−の出力又は遮断をする。
【００５６】
出力制御回路２９は第３の出力回路１９の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２９Ａ及びスイッチ素子ＳＷ３から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２９ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ３を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ３に出力する。ＳＷ３は信号Ｓ１に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を出力又は遮断する。
【００５７】
出力制御回路３０は第４の出力回路２０の一例であり、二入力ＡＮＤ回路３０Ａ及びスイッチ素子ＳＷ４から構成されている。二入力ＡＮＤ回路３０ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ４を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ４に出力する。ＳＷ４は信号Ｓ４に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−を出力又は遮断する。インバータ ＩＮＶ１はＬＮ信号を反転し、インバータ ＩＮＶ２はＰＣ信号をそれぞれ反転する。出力バッファ３１はコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を増幅する。
【００５８】
次に、本実施例の液晶駆動ユニットの動作を説明する。例えば、第２の実施例で使用した動作波形図を参考にすると、図９において、コモン非反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベル，ＬＮ信号が「Ｈ」レベルとなる正側のプリチャージ期間に、図１０に示すようなＡＮＤ回路２９Ａから信号Ｓ３＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ３が一瞬ＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４はＯＦＦ動作である。
【００５９】
これにより、プリチャージ期間中に出力制御回路２９から液晶表示パネル１０１ に、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が供給される。この期間を除く水平期間では、信号ＰＣが「Ｈ」レベルとなることで、ＡＮＤ回路２７Ａから信号Ｓ１＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ１が継続してＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ４はＯＦＦ動作であり、出力制御回路２７から液晶表示パネル１０１ に、電圧ＶＰＣ＋に継続して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が供給される。
【００６０】
また、コモン反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベル，ＬＮ信号が「Ｌ」レベルとなる負側のプリチャージ期間に、ＡＮＤ回路３０Ａから信号Ｓ４＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ４が一瞬ＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３はＯＦＦ動作である。このプリチャージ期間中に出力制御回路３０から液晶表示パネル１０１ に、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−が供給される。
【００６１】
この期間を除く水平期間では、信号ＰＣが「Ｈ」レベルとなることで、ＡＮＤ回路２８Ａから信号Ｓ２＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ２が継続してＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４はＯＦＦ動作であり、出力制御回路２８から液晶表示パネル１０１ に、電圧ＶＰＣ−に継続して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が供給される。
【００６２】
このようにして、本発明の第３の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図１０に示すような４つの出力制御回路２７〜３０及び出力バッファ３１を有したコモン電圧供給回路４１が設けられ、第２の実施例と同様に、水平期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を交互に出力バッファ３１からコモン電極５２に切り換え出力されるため、プリチャージ電圧ＶＰＣ±によって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００６３】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極を正側又は負側の安定状態に早期に到達させる高速充電を行うことができる。また、出力バッファの数を第２の実施例に比べて低減することができ、低消費電力化，集積化及びコスト低減を図ることが可能となる。これは、ＡＮＤ回路２７Ａ〜３０Ａの占有面積が、出力バッファのチップ占有面積よりも少なくて済むためである。
【００６４】
これにより、第１〜第２の実施例と同様に水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、階調電圧の充電不足を無くした高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
（４）第４の実施例の説明
図１１は、本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の構成図を示している。第１の実施例と異なるのは第４の実施例では、液晶表示パネルの薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）にゲート制御電圧を供給する電圧発生回路に関するものである。
【００６５】
第４の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるゲート電圧発生回路は、図１１に示すように、電圧発生回路６１及び電圧選択出力回路６２を備えている。電圧発生回路６１は電圧発生回路１００ の一例であり、液晶表示に必要な正又は負のゲート制御電圧ＶＧ±と該電圧ＶＧ±に補助電圧Ｖα±を加えた正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±とを発生する回路である。本実施例では電圧Ｖαは電圧ＶＧが３〜５Ｖの場合、０．３〜０．５Ｖ程度である。
【００６６】
電圧発生回路６１は、５個の抵抗Ｒ１〜Ｒ５から構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ５は直列に接続され、抵抗Ｒ１の一端が電圧ＶＤＤ＋の供給源に接続され、抵抗Ｒ５の一端が電圧ＶＤＤ−の供給源にそれぞれ接続されている。ＶＰＣ＋は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点からスイッチ素子ＳＷ１に導かれ、ＶＧ＋は抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点からスイッチ素子ＳＷ２に導かれ、ＶＧ−は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点からスイッチ素子ＳＷ４に導かれ、ＶＰＣ−は抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点からスイッチ素子ＳＷ３にそれぞれ導かれている。
【００６７】
電圧選択出力回路６２は電圧出力回路２００ の一例であり、電圧発生回路６１ からの正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±を液晶表示に必要な１水平期間のプリチャージ期間に選択出力し、該プリチャージ期間Ｂを除いた１水平期間の残りの期間に正又は負のゲート制御電圧ＶＧ±を選択出力する回路である。電圧選択出力回路６２は、２つのインバータ ＩＮＶ１， ＩＮＶ２と、４つの二入力ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ４と、４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４と、出力バッファＢＦから構成されている。
【００６８】
インバータ ＩＮＶ１は非反転ＰＣ信号を反転して反転ＰＣ信号をＡＮＤ回路Ａ１，Ａ３に出力する。インバータ ＩＮＶ２は非反転ＬＮ信号を反転して反転ＬＮ信号をＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２に出力する。ＡＮＤ回路Ａ１は反転ＰＣ信号及び反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ１をスイッチ素子ＳＷ１に出力する。ＡＮＤ回路Ａ２は非反転ＰＣ信号及び反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ２をスイッチ素子ＳＷ２に出力する。ＡＮＤ回路Ａ３は反転ＰＣ信号及び非反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ素子ＳＷ３に出力する。ＡＮＤ回路Ａ４は非反転ＰＣ信号及び非反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ４をスイッチ素子ＳＷ４に出力する。
【００６９】
ＳＷ１は信号Ｓ１に応じてプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ２は信号Ｓ２に応じてゲート制御電圧ＶＧ＋を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ３は信号Ｓ３に応じてプリチャージ電圧ＶＰＣ−を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ４は信号Ｓ４に応じてゲート制御電圧ＶＧ−を出力バッファＢＦに出力する。出力バッファＢＦは上記の４つの電圧ＶＰＣ±，ＶＧ±を水平期間中にＴＦＴ６３に印加する。
【００７０】
図１２（Ａ）は液晶表示パネルのＴＦＴに接続されるゲートラインの等価回路図であり、図１２（Ｂ）は、ゲートラインの波形図を示している。
液晶表示パネルのゲートラインは図１２（Ａ）に示すようにゲートラインの抵抗Ｒと、そのラインに存在する補助容量Ｃとによって等価回路が表される。ＴＦＴ６３のゲート充電には、これらのＲＣの時定数によって、一定時間を要することとなる。しかし、本実施例では、図１２（Ｂ）に示すようなプリチャージ電圧ＶＰＣによって、ゲートラインの駆動電圧の立ち上がりの遅れを改善している。図１２（Ｂ）において、Ａはプリチャージ期間であり、Ｂは水平同期信号（以下ＨＳ信号という）の１水平期間を示している。
【００７１】
例えば、コモン非反転駆動時の出力バッファＢＦからの出力電圧波形は、プリチャージ期間Ａに選択出力されるプリチャージ電圧ＶＰＣ＋と、期間Ａ以外の水平期間Ｂの残りの期間に選択出力されるゲート制御電圧ＶＧ＋から構成される。このプリチャージ電圧ＶＰＣ＋は、ゲートラインの駆動電圧の立ち上がりを早め、その結果、本発明に係るゲートラインの電圧波形Ｘは、水平期間を通して初めからゲート制御電圧ＶＧ＋を負荷回路に印加する従来例の波形Ｙに比べて改善される。
【００７２】
次に、液晶表示装置の動作について説明する。図１３は本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の動作タイミングチャートを示している。図１３において、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間Ａでは、ＨＳ信号の立ち上がりに同期して「Ｌ」レベルになるＰＣ信号及びＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に供給され、当該回路６２では、このＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ１が一瞬ＯＮ動作することにより、プリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ２〜ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７３】
また、プリチャージ期間Ａを除く水平期間Ｂの残りの期間では、「Ｈ」レベルになるＰＣ信号及び、「Ｌ」レベルを継続するＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に印加され、その結果、当該回路６２ではこのＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ２がＯＮ動作することにより、ゲート制御電圧ＶＧ＋が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７４】
さらに、コモン反転駆動時のプリチャージ期間Ａでは、ＨＳ信号立ち上がりに同期して「Ｌ」レベルになるＰＣ信号及び「Ｈ」レベルになるＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に供給され、当該回路６２では、このＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ３が一瞬ＯＮ動作することにより、プリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７５】
また、プリチャージ期間Ａを除く水平期間Ｂの残りの期間では、「Ｈ」レベルになるＰＣ信号及び「Ｈ」レベルを継続するＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に印加され、その結果、当該回路６２ではこのＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ４がＯＮ動作することにより、ゲート制御電圧ＶＧ−が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３はＯＦＦ動作している。
【００７６】
これにより、図１２（Ｂ）に示すような、オーバーシュートするプリチャージ電圧波形Ｘによって、ゲートラインの過渡現象による波形Ｙを打ち消し、その結果、ゲートラインの波形が急激に立ち上がる。
このようにして、本発明の第４の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間Ａで電圧選択出力回路６２からゲートラインにプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択供給され、プリチャージ期間以外にゲート制御電圧ＶＧ＋が選択供給され、コモン反転駆動時のプリチャージ期間Ａでプリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択供給され、プリチャージ期間以外にゲート制御電圧ＶＧ−が選択供給されているため、プリチャージ電圧ＶＰＣによって、プリチャージ期間中にゲート制御電圧ＶＧ±を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００７７】
これにより、液晶表示パネルのゲート電極を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶表示パネルの安定動作期間が長くなり、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。なお、プリチャージ期間はゲートラインのＲ，Ｃに応じてＰＣ信号のパルス幅を調整することにより容易に設定でき、また、電圧発生回路の抵抗値を変化させることによっても、充電時間の短縮化が図れる。
【００７８】
（５）第５の実施例の説明
図１４は、本発明の第５の実施例に係る基準電圧発生回路の構成図を示している。第１〜第４の実施例と異なるのは第５の実施例では、図４に示したようなデータドライバ５３に基準電圧Ｖ０〜Ｖ７を供給する基準電圧発生回路に関するものである。
【００７９】
第５の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用される基準電圧発生回路は、図１４に示すように、８つの基準電圧発生ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８を備えている。ユニットＶＲＦ１は、第４の実施例で説明したような電圧発生回路６１及び電圧選択出力回路６２を有しており、ＰＣ信号及びＬＮ信号に応じて基準電圧Ｖ０をドライバ５３に出力する。同様に、ユニットＶＲＦ２〜８は、ＰＣ信号及びＬＮ信号に応じて基準電圧Ｖ１〜Ｖ７をドライバ５３にそれぞれ出力する。電圧発生回路６１の電圧ＶＤＤ±の供給源は、第４の実施例の場合に比べて逆極性となる。これは、液晶表示パネルのコモン電極やゲート電極に供給する電圧とは位相が１８０°異なるためである。
【００８０】
このようにして、本発明の第５の実施例に係る基準電圧発生回路によれば、プリチャージ期間で各ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８ からドライバ５３にプリチャージ電圧ＶＰＣが選択供給され、プリチャージ期間以外に各ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８ からドライバ５３に基準電圧が選択供給されると、プリチャージ電圧ＶＰＣによって、プリチャージ期間中に基準電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００８１】
これにより、液晶表示に必要な液晶駆動回路を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶駆動回路の安定動作期間が長くなり、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
なお、本実施例では第４の実施例の電圧発生回路６１の電圧ＶＤＤ±の供給源を入れ換えることにより、簡単に同一の充電時間が得られる。また、ＰＣ信号の「Ｌ」レベルの期間を調整することによっても、コモン電圧供給回路やゲート電圧発生回路の充電時間と基準電圧発生回路の充電時間とを等しくすることが可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶駆動装置によれば、液晶表示に必要な負荷回路にプリチャージ電圧を印加する電圧出力回路が設けられているため、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００８３】
これにより、液晶表示パネル及び液晶駆動回路等の負荷回路を高速充電することができる。また、充電不足やデータの書込み不足が無くなり、液晶駆動回路や液晶表示パネルの安定動作期間が長くなり、クロストークが低減できる。
本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示パネルの選択画素に余裕を持って階調電圧を充電することができる。
【００８４】
これにより、水平期間が短く、画素数の多い高画質かつ高精細な液晶ディスプレイ装置の提供に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶駆動装置の原理図（その１）である。
【図２】本発明に係る液晶駆動装置の原理図（その２）である。
【図３】本発明に係る液晶駆動装置及び液晶表示装置の原理図である。
【図４】本発明の各実施例に係る多階調液晶表示装置の構成図である。
【図５】本発明の各実施例に係る液晶表示パネルの電極説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るゲートラインの等価回路図及びタイムチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施例に係る電圧発生回路の動作波形図である。
【図１４】本発明の第５の実施例に係る基準圧発生回路の構成図である。
【図１５】従来例に係る液晶表示装置及びコモン電圧供給回路の説明図である。
【図１６】従来例に係る液晶駆動装置の動作波形図である。
【図１７】従来例に係る問題点を説明する液晶駆動装置の動作波形図（その１）である。
【図１８】従来例に係る問題点を説明する液晶駆動装置の動作波形図（その２）である。
【符号の説明】
１１，１２…第１，第２の電圧発生回路、
１３，１６…出力制御回路、
１４，１５…第１，第２の選択回路、
１７〜２０…第１〜第４の出力回路、
４１…コモン電圧供給回路、
１００ …電圧発生回路、
１０１ …液晶表示パネル、
２００ …電圧出力回路、
３００ …液晶駆動ユニット、
ＶＤＤ＋…正電源、
ＶＤＤ−…負電源、
ＶＣＯＭ＋…正のコモン電圧（駆動電圧）、
ＶＣＯＭ−…負のコモン電圧（駆動電圧）、
ＶＨ，ＶＰＣ＋…正のプリチャージ電圧、
ＶＬ，ＶＰＣ−…負のプリチャージ電圧、
ＰＣ…プリチャージ制御信号（第１の制御信号）、
ＬＮ…ライン反転信号（第２の制御信号）。
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置に関するものであり、階段波形電圧を階調電源として用い、１水平期間毎に極性反転駆動をする駆動回路，その駆動方法及びアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイに関するものである。
【０００２】
近年、半導体集積回路（以下ＬＳＩという）装置の高集積及び高密度技術の発達に伴い、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ）を各画素に設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が製造されている。ＬＣＤは家庭用ＴＶからＯＡ機器まで、幅広い分野への普及が進んでいる。これは、ＬＣＤがＣＲＴに比べて薄型軽量を容易に実現でき、ＣＲＴに劣らない表示品質を得ることができるからである。この小型軽量という点を生かした携帯型情報機器だけでなく、ＬＣＤはマルチメディア対応情報機器の表示装置として期待されている。今後は、より多くの情報をより豊かな表現力を用いて表示する能力が要求される。
【０００３】
【従来の技術】
１水平期間毎に極性反転駆動をする多階調液晶表示装置は図１５（Ａ）に示すように、液晶駆動装置１及び液晶表示パネル２を備えている。当該表示パネル２はＴＦＴ基板２Ａ，コモン電極２Ｂ，データドライバ３及びスキャンドライバ４等を有し、液晶駆動装置１はコモン電圧供給回路５や不図示の電源回路を有している。
【０００４】
コモン電圧供給回路５は１水平期間毎にコモン電圧ＶＣＯＭ±を切り換え、それをコモン電極２Ｂに供給している。当該回路５は図１５（Ｂ）に示すように、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，出力バッファＢＦ及びインバータ ＩＮＶを有している。
この回路５は、図１６に示すように、１ラインを表示する水平期間，例えば、ライン反転信号ＬＮ＝「Ｈ」レベルの期間に、ＳＷ１をＯＮ動作させ、ＳＷ２をＯＦＦ動作させる。これにより、出力バッファＢＦから液晶表示パネル２のコモン電極２Ｂにコモン電圧ＶＣＯＭ＋が供給される。
【０００５】
この際に、ＶＣＯＭ＋が１水平期間の中のコモン電圧安定期間に至ると、スキャンドライバ４の出力信号ＶＳが「Ｈ」レベルとなり、例えば、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７を組み合わせた４階調電圧が、データドライバ３から液晶表示パネル２のＴＦＴ基板２Ｂに印加される。
ここでコモン電圧安定期間とは、１水平期間から不安定な期間（過渡期間）を差し引いた期間であり、例えば、選択画素に対する４階調電圧が有効となる範囲を示している。過渡期間は、ライン反転信号ＬＮが立ち上がった時刻から、コモン電圧ＶＣＯＭが定常状態に至るまでの期間である。
【０００６】
また、図１５（Ｂ）において、極性反転駆動をすべくライン反転信号ＬＮが「Ｌ」レベルになると、ＳＷ１がＯＦＦ動作し、ＳＷ２がＯＮ動作をする。これにより、出力バッファＢＦから液晶表示パネル２のコモン電極２Ｂにコモン電圧ＶＣＯＭ−が供給される。このような交流化駆動を採るのは、液晶自身の劣化防止及びちらつき防止のためである。
【０００７】
さらに、スキャンドライバ４により選択されたバスラインのＴＦＴがＯＮ動作すると、データドライバ３から各画素電極に映像信号電圧が書き込まれ、次に、そのバスラインのＴＦＴが選択されるまで、その電極の分布容量に電荷が保持される。この状態で情報が保たれ、これに対応して液晶の傾きが決まり、光の透過量が制御されて階調表示が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来例のコモン電圧供給回路５によれば、スイッチ素子ＳＷ１がライン反転信号ＬＮの立ち上がりに同期してＯＮ動作され、ＳＷ２がライン反転信号ＬＮの立ち下がりに同期してＯＮ動作されているため、信号ＬＮに基づいてＳＷ１及びＳＷ２をスイッチ制御する方法では、ＶＣＯＭ＋が正側のコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間や、ＶＣＯＭ−が負側のコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間が長くなって、情報の早期書き込みの妨げとなる。
【０００９】
これは、選択画素に保持される電位が、コモン電極電圧を基準としているためであり、コモン電極容量及びコモン電極抵抗、更には、コモン電極入力端子部の抵抗等が対象となる時定数により、コモン電圧の充電に一定時間（過渡期間）以上を要し、スキャンドライバ４を早期にＯＮ動作させることができなくなるためである。なお、コモン電極容量はＴＦＴ基板２Ａとコモン電極２Ｂとの間に生ずるものである。
【００１０】
一般に、情報量の増加に伴い液晶表示装置の高精細化が要求されると、１水平期間を短縮したり画素数を増加する方法により、これに対処している。これには、電極容量が多くなる中で、コモン電極電圧を早期に安定させる必要がある。
しかし、分布容量を用いた階調制御方式では、図１７に示すように、１水平期間を短縮して液晶表示パネル２の高精細化を図ろうとすると、コモン電圧安定期間が短くなることで、例えば、４階調電圧を選択画素に充電することが困難となる。これを避けるために、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の１階段当たりのパルス幅を短くする方法が採られるが、階調電圧の充電不足を生じるという問題がある。
【００１１】
また、分布容量方式を用いない多階調表示の場合でも、図１８に示すように、１水平期間が短くなればなるほど前者の階調制御方式と同様な問題に直面することになる。
なお、情報量の増加に伴い液晶表示装置の高精細化、大型化の要求が進むにつれて、コモン電極の他にも、ゲート電極の抵抗及び容量が益々増加する。
【００１２】
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたものであり、液晶表示に必要な回路での充電不足を防止し、プリチャージ期間中に駆動電圧を目標レベルまで到達させ、安定動作期間を長くすることが可能となる液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶駆動装置は、その原理図を図１（A）に示すように液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生する電圧発生回路100と、
前記電圧発生回路100からの前記電圧発生回路からのプリチャージ電圧を、液晶表示に必要な１水平期間を１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に出力し、次いで、前記電圧発生回路からの駆動電圧を、前記第１の制御信号と液晶表示に必要な１水平期間を半周期とする第２の制御信号に応じて出力する電圧出力回路とを備え、前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の装置は図２（A）に示すように、好ましくは、正電源電圧を加工して、液晶表示に必要な正の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧を液晶表示に必要な１水平期間Bを１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第１の電圧発生回路１１と、負電源電圧を加工して、前記液晶表示に必要な負の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧を前記プリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第２の電圧発生回路１２と、前記第１の電圧発生回路からの正のプリチャージ電圧に重畳された正の駆動電圧及び前記負のプリチャージ電圧に重畳された負の駆動電圧を、前記１水平期間Bを半周期とする第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路１３とを備え、前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の装置は図２（Ｂ）に示すように、好ましくは、前記電圧出力回路２００ が、前記第１の制御信号に基づいて正の駆動電圧及び正のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第１の選択回路１４と、前記第１の制御信号に基づいて正の駆動電圧及び前記負のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第１の選択回路１５と、前記第１の選択回路１４から合成出力された正のプリチャージ電圧及び正の駆動電圧と、前記第１の選択回路１５から合成出力された負のプリチャージ電圧及び正の駆動電圧とを前記第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路１６とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の装置は図３（Ａ）に示すように、好ましくは、前記電圧出力回路２００ が、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正の駆動電圧を出力許可する第１の出力回路１７と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負の駆動電圧を出力許可する第２の出力回路１８と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正のプリチャージ電圧を出力許可する第３の出力回路１９と、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負のプリチャージ電圧を出力許可する第４の出力回路２０とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路１００ は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのコモン電極に必要な正又は負のコモン電圧ＶＣＯＭ±と、該コモン電圧ＶＣＯＭ±に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±とを発生することを特徴とする。
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路１００ は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのゲート電極に必要な正又は正の駆動電圧と、該駆動電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１〜第３の装置において、前記電圧発生回路100は、正又は負の電源電圧を加工して、液晶駆動回路に必要な正又は負の基準電圧と、該基準電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする。
本発明の液晶駆動装置の制御方法は、予め、液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生し、液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する１水平期間Bのプリチャージ期間Aに液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する前記プリチャージ電圧を選択し、かつ、前記１水平期間Bからプリチャージ期間Aを除いた残りの期間に前記駆動電圧を選択し、順次選択された電圧を液晶表示に必要な負荷回路に供給することを特徴とする。
【００１９】
本発明の制御方法において、好ましくは、前記液晶表示に必要な負荷回路に、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルを有し、前記液晶表示パネルは、１ラインを表示する水平期間B毎に極性反転駆動を実行することを特徴とする。
【００２０】
本発明の制御方法において、前記駆動電圧及びプリチャージ電圧は、前記電源電圧を抵抗分割することにより発生し、前記抵抗分割に使用する抵抗値を可変して発生電圧値を調整することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、図３（Ｂ）に示すように基準電圧をサンプリングした階段状波形電圧を出力し、多階調制御をする液晶駆動ユニットと、前記階段状波形電圧の中のいずれか一つの階段電圧を分布容量に保持する液晶表示パネルとを備え、前記液晶駆動ユニットが、本発明のいずれかの液晶駆動装置を有することを特徴とし、上記目的を達成する。
【００２１】
【作 用】
本発明の液晶駆動装置によれば、第１及び第２の制御信号に応じたプリチャージ期間に電圧出力回路２００ から負荷回路１０１ にプリチャージ電圧を印加しているため、当該期間中に負荷回路１０１ の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２２】
これにより、液晶表示に必要な負荷回路１０１ ，例えば、液晶駆動回路や液晶表示パネルのゲート電極を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶駆動回路や液晶表示パネルの安定動作期間が長くなることから、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００２３】
なお、プリチャージ期間は負荷回路１０１ に応じて第１の制御信号のパルス幅を調整することにより容易に設定できる。これにより、負荷回路１０１ に合わせてプリチャージ電圧を任意に設定することができる。
また、本発明の第１の装置によれば、正のプリチャージ電圧に重畳された正の駆動電圧と、負のプリチャージ電圧に重畳された負の駆動電圧とを交互に第２の制御信号に基づいて出力制御回路１３から負荷回路１０１ に供給しているため、正のプリチャージ電圧によって、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができ、負のプリチャージ電圧によって、コモン反転駆動時のプリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２４】
本発明の第２の装置によれば、正のプリチャージ電圧と正の駆動電圧を合成した電圧、及び、負のプリチャージ電圧と負の駆動電圧と合成した電圧を第２の制御信号に基づいて交互に出力制御回路１６から負荷回路１０１ に供給しているため、第１の装置と同様に、正又負のプリチャージ電圧によって、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２５】
本発明の第３の装置によれば、第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて第１〜第４の出力回路１７〜２０から負荷回路１０１ に、正のプリチャージ電圧、正の駆動電圧、負のプリチャージ電圧及び負の駆動電圧を順次供給しているため、第１及び第２の装置と同様に、正又負のプリチャージ電圧によって、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶駆動ユニット３００ に第１〜第３の装置のいずれかを有しているため、液晶表示パネル１０１ の選択画素に余裕を持って階調電圧を充電することができる。
これにより、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００２７】
【実施例】
次に、図を参照しながら本発明の各実施例について説明をする。図４〜１４は、本発明の実施例に係る液晶駆動装置，その制御方法及び液晶表示装置を説明する図である。
（１）第１の実施例の説明
図４は、本発明の各実施例に係る多階調液晶表示装置の構成図であり、図５はその液晶表示パネルの電極説明図である。また、図６は第１の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。
【００２８】
８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７に基づいて３２階調表示をするアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶駆動ユニット３００ 及び液晶表示パネル１０１ を備えている。
液晶駆動ユニット３００ は、８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７をサンプリングした階段状波形電圧を出力し、液晶表示パネル１０１ を３２階調制御をする。当該ユニット１００ は、電源回路４０，コモン電圧供給回路４１及びデータ生成＆制御回路４２を有している。電源回路４０は８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７，正電源＋及び負電源−を発生する。
【００２９】
コモン電圧供給回路４１は正電源＋及び負電源−を受けて、プリチャージ制御信号（以下ＰＣ信号という）及びライン反転信号（以下ＬＮ信号という）に基づいて、コモン電圧ＶＣＯＭを発生するものである。第１の実施例では、コモン電圧供給回路４１が本発明の第１の液晶駆動装置が適用される。この回路構成については図６において詳述する。
【００３０】
データ生成＆制御回路４２は水平同期信号（以下ＨＳ信号という）及び映像信号ＳＩＮに基づいてカラー表示のための映像データ（ＲＤＡＴＡ，ＧＤＡＴＡ，ＢＤＡＴＡ）ＤＯＵＴ ，データ取込み開始信号（以下ＳＰＤ信号及びＳＰＳ信号という），シフトクロック信号（以下ＣＬＫＤ信号及びＣＬＫＳ信号という）及びライン反転信号（以下ＬＮ信号及びＬＰ信号という）を発生する。
【００３１】
液晶表示パネル１０１ は、階段状波形電圧の中のいずれか一つの階段電圧を分布容量に保持する。パネル１０１ は、ＴＦＴ基板５１，コモン電極５２，データドライバ５３及びスキャンドライバ５４を有している。ＴＦＴ基板５１は、図５に示すように、スキャンバスライン（走査電極）ＳＢＬ及びデータバスライン（信号電極）ＤＢＬがマトリクス状に設けられ、その交点にスイッチング素子（ＴＦＴ）が接続されている。当該ＴＦＴには画素電極が接続されている。
【００３２】
コモン電極５２はＴＦＴ基板５１に下層に設けられ、この基板５１と電極５２との間に液晶が封入される。電極５２にはコモン電圧ＶＣＯＭが供給される。
データドライバ５３は基準電圧Ｖ０〜Ｖ７，ＣＬＫＤ信号，ＳＰＤ信号，ＬＰ信号及び映像データＤＯＵＴ を受けて、データバスラインＤＢＬに接続されたＴＦＴに情報の書込みを行う。また、この情報はドライバ５３によって、階調電圧の振幅範囲を５Ｖ以内に抑えられる。ドライバ５３の駆動電源ＶＣＣは単一な−５Ｖである。スキャンドライバ５４はＣＬＫＳ信号及びＳＰＳ信号を受けて、スキャンバスラインＳＢＬに接続されたＴＦＴを選択する。
【００３３】
次に、コモン電圧供給回路４１の内部構成について説明する。例えば、当該回路４１は、図６に示すように、正電圧発生回路２１，負電圧発生回路２２及び電圧選択回路２３を有している。
正電圧発生回路２１は第１の電圧発生回路１１の一例であり、スイッチ素子ＳＷ１，抵抗Ｒ１〜Ｒ３及び出力バッファＢＦ１から構成されている。スイッチ素子ＳＷ１は、ＰＣ信号（上線を省略する）に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。抵抗Ｒ２，Ｒ３は直列に接続され、正電源ＶＤＤ＋を抵抗分割して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋を発生する。抵抗Ｒ１の一端はＳＷ１に接続され、ＳＷ１＝ＯＮ動作によって、Ｒ３の一端に接続される。これにより、正電源ＶＤＤ＋を抵抗分割して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧（以下オーバーシュート電圧という）ＶＨを出力する。出力バッファＢＦ１はコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びオーバーシュート電圧ＶＨを増幅出力する。
【００３４】
負電圧発生回路２２は第２の電圧発生回路１２の一例であり、スイッチ素子ＳＷ２，抵抗Ｒ４〜Ｒ６及び出力バッファＢＦ２から構成されている。スイッチ素子ＳＷ２は、反転ＰＣ信号（バー）に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。抵抗Ｒ６，Ｒ５は直列に接続され、負電源ＶＤＤ−を抵抗分割して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−を発生する。抵抗Ｒ４の一端はＳＷ２に接続され、ＳＷ２＝ＯＮ動作によって、Ｒ６の一端に接続される。これにより、負電源ＶＤＤ−を抵抗分割して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧（以下オーバーシュート電圧という）ＶＬを出力する。出力バッファＢＦ２はコモン電圧ＶＣＯＭ−及びオーバーシュート電圧ＶＬを増幅出力する。
【００３５】
なお、オーバーシュート電圧ＶＨは、Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を可変することにより発生電圧値を設定し、電圧ＶＬは、Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値を可変することにより発生電圧値をそれぞれ設定する。
電圧出力回路２３は出力制御回路１３の一例であり、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４，インバータ ＩＮＶ及び出力バッファＢＦ３から構成されている。スイッチ素子ＳＷ３は、非反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ４は、反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。インバータ ＩＮＶはＬＮ信号を反転する。出力バッファＢＦ３はコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬのいずれかを増幅する。
【００３６】
電圧出力回路２３の機能は、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬのいずれかを選択出力するものである。
次に、液晶表示装置の動作について説明する。図７は本発明の第１の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作タイミングチャートを示している。図７において、液晶表示パネル１０１ のコモン非反転駆動時のプリチャージ期間に、ＨＳ信号の立ち上がりに同期してＰＣ信号が正電圧発生回路２１に供給されると、当該発生回路２１では、この制御信号ＰＣに基づいてスイッチ素子ＳＷ１が一瞬ＯＮ動作することにより、抵抗Ｒ１及びＲ３により正電源ＶＤＤ＋が抵抗分割され、正のオーバーシュート電圧ＶＨが発生される。
【００３７】
この電圧ＶＨは、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がった波高値の大きな電圧である。これと同時に、正電圧発生回路２１では抵抗Ｒ２及びＲ３により正電源ＶＤＤ＋が抵抗分割され、正電源ＶＤＤ＋から正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が発生される。
オーバーシュート電圧ＶＨはコモン電圧ＶＣＯＭ＋と重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２３により選択され、それが液晶表示パネル１０１ のコモン電極５２に供給される。
【００３８】
また、コモン反転駆動時のプリチャージ期間に、ＨＳ信号の立ち上がりに同期してＰＣ信号が負電圧発生回路２２に供給されると、当該回路２２では、この制御信号ＰＣに基づいてスイッチ素子ＳＷ２が一瞬ＯＮ動作することにより、抵抗Ｒ４及びＲ６により負電源ＶＤＤ−が抵抗分割され、負のオーバーシュート電圧ＶＬが発生される。
【００３９】
この電圧ＶＬは、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がった波高値の大きな電圧である。これと同時に、負電圧発生回路２２では抵抗Ｒ６及びＲ５により負電源ＶＤＤ−が抵抗分割され、負電源ＶＤＤ−から負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が発生される。
オーバーシュート電圧ＶＬはコモン電圧ＶＣＯＭ−と重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２３により選択され、それが液晶表示パネル１０１ のコモン電極５２に供給される。
【００４０】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極に印加する電圧を１水平期間毎に反転させる極性反転駆動が行われる。例えば、基準電圧Ｖ０〜Ｖｎをサンプリングした階段状波形電圧と、コモン電圧安定期間の長いコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びＶＣＯＭ−とが液晶駆動ユニット３００ から液晶表示パネル１０１ に出力され、スキャンドライバ５４によって選択されたスキャンバスラインＳＢＬのＴＦＴがＯＮ動作することにより、データドライバ５３からデータバスラインＤＢＬに印加された４階調電圧が液晶表示パネル１０１ の分布容量に保持される。
【００４１】
このドライバ５４の出力がＯＮの状態のときに、ドライバ５３の出力が画素電極に印加され、図７に示すように、４階調電圧の有効範囲となるコモン電圧安定期間に、ドライバ５３の出力をオープンにすることで、画素電極電位が分布容量に保持され、ドライバ５４の出力がＯＦＦの状態になるまで、情報が保持し続けられる。
【００４２】
これにより、各画素電極に情報が書き込まれ、この階調電圧は次に、その行が選択されるまで保持される。この際の電荷が分布容量に保持されることで、情報が保たれ、この情報に対応して液晶の傾きが決まり、光の透過量が制御され、カラー階調表示が行われる。
このようにして、本発明の第１の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図６に示すような電圧出力回路２３を有したコモン電圧供給回路４１が液晶駆動ユニット３００ に設けられ、１水平期間のプリチャージ期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＨ又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたオーバーシュート電圧ＶＬを電圧出力回路２３からコモン電極５２に交互に出力されるため、急峻に立ち上がるオーバーシュート電圧ＶＨ又は急峻に立ち下がるオーバーシュート電圧ＶＬによって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００４３】
これにより、従来例に比べて、ＶＣＯＭ＋がコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間や、ＶＣＯＭ−がコモン電圧安定期間に至るまでの過渡期間が極めて短くなり、正側又は負側のコモン電圧安定期間を長くすることができ、情報を早期に分布容量に書き込むことが可能となる。なお、従来例のように、基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の１階段当たりのパルス幅を短くすることも無くなる。
【００４４】
また、コモン電極５２を早期に正側又は負側の安定状態に到達させる高速充電をすることができることから、階調電圧を液晶表示パネル１０１ の選択画素に余裕を持って充電することができる。
これにより、水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル１０１ の極性反転駆動を精度良く行うことが可能となり、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。分布容量方式を用いない液晶表示装置にも有効である。
【００４５】
（２）第２の実施例の説明
図８は、本発明の第２の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。第１の実施例と異なるのは第２の実施例では、正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋と、コモン電圧ＶＣＯＭ＋とを切り換えて出力したものと、負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−と、コモン電極電圧ＶＣＯＭ−とを切り換えて出力したものとを、ＬＮ信号により交互に選択出力するものである。
【００４６】
すなわち、第２の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるコモン電圧供給回路は、図８に示すように、正電圧選択回路２４，負電圧選択回路２５及び電圧出力回路２６を備えている。
正電圧選択回路２４は第１の選択回路１４の一例であり、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，出力バッファＢＦ１及びインバータ ＩＮＶ１を有している。スイッチ素子ＳＷ１は非反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ２は反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ１はスイッチ素子ＳＷ１によって出力許可された正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋又はスイッチ素子ＳＷ２によって出力許可されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を増幅する。プリチャージ電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる電圧である。インバータ ＩＮＶ１はＰＣ信号を反転する。
【００４７】
負電圧選択回路２５は第２の選択回路１５の一例であり、スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４及び出力バッファＢＦ２を有している。スイッチ素子ＳＷ３は非反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ４は反転ＰＣ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ２はスイッチ素子ＳＷ３によって出力許可された負のコモン電圧ＶＣＯＭ−又はスイッチ素子ＳＷ４によって出力許可されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を増幅する。プリチャージ電圧ＶＰＣ−は、コモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる電圧である。
【００４８】
電圧出力回路２６は出力制御回路１６の一例であり、スイッチ素子ＳＷ５，ＳＷ６，出力バッファＢＦ３及びインバータ ＩＮＶ２を有している。スイッチ素子ＳＷ５は非反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。スイッチ素子ＳＷ６は反転ＬＮ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作する。出力バッファＢＦ３は選択回路２４から順次出力されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋及びコモン電圧ＶＣＯＭ＋、又は、選択回路２５から順次出力されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−及びコモン電圧ＶＣＯＭ−のいずれかを増幅する。インバータ ＩＮＶ２はＬＮ信号を反転する。
【００４９】
本発明の第２の実施例では図４に示したような電源回路４０が８種類の基準電圧Ｖ０〜Ｖ７の他に、正電源＋を電圧加工した正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋及びプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を発生し、負電源−を電圧加工した負のコモン電圧ＶＣＯＭ−及びプリチャージ電圧ＶＰＣ−をそれぞれ発生する。
次に、コモン電圧供給回路を内蔵した液晶駆動ユニットの動作を説明する。図９は、本発明の第２の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図を示している。図９において、液晶表示パネル１０１ のコモン非反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベルとなる正側のプリチャージ期間に、正電圧選択回路２４ではスイッチ素子ＳＷ２が一瞬ＯＮ動作することで、正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択される。また、ＰＣ＝「Ｈ」レベル期間中、スイッチ素子ＳＷ１がＯＮ動作を継続することで、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が選択される。この電圧ＶＰＣ＋は、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がった波高値の大きなオーバーシュート電圧である。
【００５０】
さらに、電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して電圧出力回路２６により選択され、それが液晶表示パネル１０１ に供給される。
また、コモン反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベルとなる負側のプリチャージ期間に、負電圧選択回路２５ではスイッチ素子ＳＷ４が一瞬ＯＮ動作することで、負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択される。これにより、ＰＣ＝「Ｈ」レベル期間中、スイッチ素子ＳＷ３がＯＮ動作を継続することで、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が選択される。この電圧ＶＰＣ−は、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がった波高値の大きなオーバーシュート電圧である。電圧ＶＰＣ＋は、コモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳され、この重畳電圧はＬＮ信号の立ち上がりに同期して出力制御回路１６により選択され、それが液晶表示パネル１０１ に供給される。
【００５１】
このようにして、本発明の第２の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図８に示すような電圧出力回路２６を有したコモン電圧供給回路４１が設けられ、第１の実施例と同様に、水平期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を交互に電圧出力回路２６からコモン電極５２に切り換え出力されるため、プリチャージ電圧ＶＰＣ±によって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００５２】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極を正側又は負側の安定状態に早期に到達させる高速充電を行うことができる。また、従来例に比べてＶＣＯＭ＋及びＶＣＯＭ−の過渡期間が短縮され、正側及び負側のコモン電圧安定期間を長くすることが可能となる。
これにより、水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、階調電圧の充電不足を無くした高品質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
【００５３】
（３）第３の実施例の説明
図１０は、本発明の第３の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図を示している。第１，第２の実施例と異なるのは第３の実施例では、正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±又はコモン電極電圧ＶＣＯＭ±いずれか一つを、ＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしたスイッチ制御信号Ｓ１〜Ｓ４により選択出力するものである。
【００５４】
すなわち、第３の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるコモン電圧供給回路は、図１０に示すように、４つの出力制御回路２７〜３０，２つのインバータ ＩＮＶ１， ＩＮＶ２及び出力バッファ３１を備えている。出力制御回路２７は第１の出力回路１７の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２７Ａ及びスイッチ素子ＳＷ１から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２７ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ１を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ１に出力する。ＳＷ１は信号Ｓ１に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋の出力又は遮断（イネーブル制御）をする。
【００５５】
出力制御回路２８は第２の出力回路１８の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２８Ａ及びスイッチ素子ＳＷ２から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２８ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ２を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ２に出力する。ＳＷ２は信号Ｓ２に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−の出力又は遮断をする。
【００５６】
出力制御回路２９は第３の出力回路１９の一例であり、二入力ＡＮＤ回路２９Ａ及びスイッチ素子ＳＷ３から構成されている。二入力ＡＮＤ回路２９ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ３を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ３に出力する。ＳＷ３は信号Ｓ１に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を出力又は遮断する。
【００５７】
出力制御回路３０は第４の出力回路２０の一例であり、二入力ＡＮＤ回路３０Ａ及びスイッチ素子ＳＷ４から構成されている。二入力ＡＮＤ回路３０ＡはＬＮ信号とＰＣ信号をデコードしてスイッチ制御信号Ｓ４を発生し、それをスイッチ素子ＳＷ４に出力する。ＳＷ４は信号Ｓ４に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作し、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−を出力又は遮断する。インバータ ＩＮＶ１はＬＮ信号を反転し、インバータ ＩＮＶ２はＰＣ信号をそれぞれ反転する。出力バッファ３１はコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を増幅する。
【００５８】
次に、本実施例の液晶駆動ユニットの動作を説明する。例えば、第２の実施例で使用した動作波形図を参考にすると、図９において、コモン非反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベル，ＬＮ信号が「Ｈ」レベルとなる正側のプリチャージ期間に、図１０に示すようなＡＮＤ回路２９Ａから信号Ｓ３＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ３が一瞬ＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４はＯＦＦ動作である。
【００５９】
これにより、プリチャージ期間中に出力制御回路２９から液晶表示パネル１０１ に、正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が供給される。この期間を除く水平期間では、信号ＰＣが「Ｈ」レベルとなることで、ＡＮＤ回路２７Ａから信号Ｓ１＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ１が継続してＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ４はＯＦＦ動作であり、出力制御回路２７から液晶表示パネル１０１ に、電圧ＶＰＣ＋に継続して正のコモン電圧ＶＣＯＭ＋が供給される。
【００６０】
また、コモン反転駆動時の水平期間の中で、ＰＣ信号が「Ｌ」レベル，ＬＮ信号が「Ｌ」レベルとなる負側のプリチャージ期間に、ＡＮＤ回路３０Ａから信号Ｓ４＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ４が一瞬ＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３はＯＦＦ動作である。このプリチャージ期間中に出力制御回路３０から液晶表示パネル１０１ に、負のコモン電圧ＶＣＯＭ−よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧ＶＰＣ−が供給される。
【００６１】
この期間を除く水平期間では、信号ＰＣが「Ｈ」レベルとなることで、ＡＮＤ回路２８Ａから信号Ｓ２＝「Ｈ」レベルが発生され、スイッチＳＷ２が継続してＯＮ動作する。他のスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４はＯＦＦ動作であり、出力制御回路２８から液晶表示パネル１０１ に、電圧ＶＰＣ−に継続して負のコモン電圧ＶＣＯＭ−が供給される。
【００６２】
このようにして、本発明の第３の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、図１０に示すような４つの出力制御回路２７〜３０及び出力バッファ３１を有したコモン電圧供給回路４１が設けられ、第２の実施例と同様に、水平期間に、ＬＮ信号に基づいてコモン電圧ＶＣＯＭ＋に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ＋又はコモン電圧ＶＣＯＭ−に重畳されたプリチャージ電圧ＶＰＣ−を交互に出力バッファ３１からコモン電極５２に切り換え出力されるため、プリチャージ電圧ＶＰＣ±によって、正側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ＋を目標レベルまで早期に到達させること、及び、負側のプリチャージ期間中にコモン電圧ＶＣＯＭ−を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００６３】
これにより、液晶表示パネル１０１ のコモン電極を正側又は負側の安定状態に早期に到達させる高速充電を行うことができる。また、出力バッファの数を第２の実施例に比べて低減することができ、低消費電力化，集積化及びコスト低減を図ることが可能となる。これは、ＡＮＤ回路２７Ａ〜３０Ａの占有面積が、出力バッファのチップ占有面積よりも少なくて済むためである。
【００６４】
これにより、第１〜第２の実施例と同様に水平期間を短縮し、また、画素数を増加した場合でも、階調電圧の充電不足を無くした高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
（４）第４の実施例の説明
図１１は、本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の構成図を示している。第１の実施例と異なるのは第４の実施例では、液晶表示パネルの薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）にゲート制御電圧を供給する電圧発生回路に関するものである。
【００６５】
第４の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用されるゲート電圧発生回路は、図１１に示すように、電圧発生回路６１及び電圧選択出力回路６２を備えている。電圧発生回路６１は電圧発生回路１００ の一例であり、液晶表示に必要な正又は負のゲート制御電圧ＶＧ±と該電圧ＶＧ±に補助電圧Ｖα±を加えた正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±とを発生する回路である。本実施例では電圧Ｖαは電圧ＶＧが３〜５Ｖの場合、０．３〜０．５Ｖ程度である。
【００６６】
電圧発生回路６１は、５個の抵抗Ｒ１〜Ｒ５から構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ５は直列に接続され、抵抗Ｒ１の一端が電圧ＶＤＤ＋の供給源に接続され、抵抗Ｒ５の一端が電圧ＶＤＤ−の供給源にそれぞれ接続されている。ＶＰＣ＋は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点からスイッチ素子ＳＷ１に導かれ、ＶＧ＋は抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点からスイッチ素子ＳＷ２に導かれ、ＶＧ−は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点からスイッチ素子ＳＷ４に導かれ、ＶＰＣ−は抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点からスイッチ素子ＳＷ３にそれぞれ導かれている。
【００６７】
電圧選択出力回路６２は電圧出力回路２００ の一例であり、電圧発生回路６１ からの正又は負のプリチャージ電圧ＶＰＣ±を液晶表示に必要な１水平期間のプリチャージ期間に選択出力し、該プリチャージ期間Ｂを除いた１水平期間の残りの期間に正又は負のゲート制御電圧ＶＧ±を選択出力する回路である。電圧選択出力回路６２は、２つのインバータ ＩＮＶ１， ＩＮＶ２と、４つの二入力ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ４と、４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４と、出力バッファＢＦから構成されている。
【００６８】
インバータ ＩＮＶ１は非反転ＰＣ信号を反転して反転ＰＣ信号をＡＮＤ回路Ａ１，Ａ３に出力する。インバータ ＩＮＶ２は非反転ＬＮ信号を反転して反転ＬＮ信号をＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２に出力する。ＡＮＤ回路Ａ１は反転ＰＣ信号及び反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ１をスイッチ素子ＳＷ１に出力する。ＡＮＤ回路Ａ２は非反転ＰＣ信号及び反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ２をスイッチ素子ＳＷ２に出力する。ＡＮＤ回路Ａ３は反転ＰＣ信号及び非反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ素子ＳＷ３に出力する。ＡＮＤ回路Ａ４は非反転ＰＣ信号及び非反転ＬＮ信号の論理に応じてスイッチ制御信号Ｓ４をスイッチ素子ＳＷ４に出力する。
【００６９】
ＳＷ１は信号Ｓ１に応じてプリチャージ電圧ＶＰＣ＋を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ２は信号Ｓ２に応じてゲート制御電圧ＶＧ＋を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ３は信号Ｓ３に応じてプリチャージ電圧ＶＰＣ−を出力バッファＢＦに出力する。ＳＷ４は信号Ｓ４に応じてゲート制御電圧ＶＧ−を出力バッファＢＦに出力する。出力バッファＢＦは上記の４つの電圧ＶＰＣ±，ＶＧ±を水平期間中にＴＦＴ６３に印加する。
【００７０】
図１２（Ａ）は液晶表示パネルのＴＦＴに接続されるゲートラインの等価回路図であり、図１２（Ｂ）は、ゲートラインの波形図を示している。
液晶表示パネルのゲートラインは図１２（Ａ）に示すようにゲートラインの抵抗Ｒと、そのラインに存在する補助容量Ｃとによって等価回路が表される。ＴＦＴ６３のゲート充電には、これらのＲＣの時定数によって、一定時間を要することとなる。しかし、本実施例では、図１２（Ｂ）に示すようなプリチャージ電圧ＶＰＣによって、ゲートラインの駆動電圧の立ち上がりの遅れを改善している。図１２（Ｂ）において、Ａはプリチャージ期間であり、Ｂは水平同期信号（以下ＨＳ信号という）の１水平期間を示している。
【００７１】
例えば、コモン非反転駆動時の出力バッファＢＦからの出力電圧波形は、プリチャージ期間Ａに選択出力されるプリチャージ電圧ＶＰＣ＋と、期間Ａ以外の水平期間Ｂの残りの期間に選択出力されるゲート制御電圧ＶＧ＋から構成される。このプリチャージ電圧ＶＰＣ＋は、ゲートラインの駆動電圧の立ち上がりを早め、その結果、本発明に係るゲートラインの電圧波形Ｘは、水平期間を通して初めからゲート制御電圧ＶＧ＋を負荷回路に印加する従来例の波形Ｙに比べて改善される。
【００７２】
次に、液晶表示装置の動作について説明する。図１３は本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の動作タイミングチャートを示している。図１３において、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間Ａでは、ＨＳ信号の立ち上がりに同期して「Ｌ」レベルになるＰＣ信号及びＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に供給され、当該回路６２では、このＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ１が一瞬ＯＮ動作することにより、プリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ２〜ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７３】
また、プリチャージ期間Ａを除く水平期間Ｂの残りの期間では、「Ｈ」レベルになるＰＣ信号及び、「Ｌ」レベルを継続するＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に印加され、その結果、当該回路６２ではこのＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ２がＯＮ動作することにより、ゲート制御電圧ＶＧ＋が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７４】
さらに、コモン反転駆動時のプリチャージ期間Ａでは、ＨＳ信号立ち上がりに同期して「Ｌ」レベルになるＰＣ信号及び「Ｈ」レベルになるＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に供給され、当該回路６２では、このＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ３が一瞬ＯＮ動作することにより、プリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４はＯＦＦ動作している。
【００７５】
また、プリチャージ期間Ａを除く水平期間Ｂの残りの期間では、「Ｈ」レベルになるＰＣ信号及び「Ｈ」レベルを継続するＬＮ信号が電圧選択出力回路６２に印加され、その結果、当該回路６２ではこのＰＣ信号及びＬＮ信号に応じてスイッチ素子ＳＷ４がＯＮ動作することにより、ゲート制御電圧ＶＧ−が選択され、出力バッファＢＦを介して液晶表示パネルのゲートラインに印加される。他のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３はＯＦＦ動作している。
【００７６】
これにより、図１２（Ｂ）に示すような、オーバーシュートするプリチャージ電圧波形Ｘによって、ゲートラインの過渡現象による波形Ｙを打ち消し、その結果、ゲートラインの波形が急激に立ち上がる。
このようにして、本発明の第４の実施例に係る多階調液晶駆動装置によれば、コモン非反転駆動時のプリチャージ期間Ａで電圧選択出力回路６２からゲートラインにプリチャージ電圧ＶＰＣ＋が選択供給され、プリチャージ期間以外にゲート制御電圧ＶＧ＋が選択供給され、コモン反転駆動時のプリチャージ期間Ａでプリチャージ電圧ＶＰＣ−が選択供給され、プリチャージ期間以外にゲート制御電圧ＶＧ−が選択供給されているため、プリチャージ電圧ＶＰＣによって、プリチャージ期間中にゲート制御電圧ＶＧ±を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００７７】
これにより、液晶表示パネルのゲート電極を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶表示パネルの安定動作期間が長くなり、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。なお、プリチャージ期間はゲートラインのＲ，Ｃに応じてＰＣ信号のパルス幅を調整することにより容易に設定でき、また、電圧発生回路の抵抗値を変化させることによっても、充電時間の短縮化が図れる。
【００７８】
（５）第５の実施例の説明
図１４は、本発明の第５の実施例に係る基準電圧発生回路の構成図を示している。第１〜第４の実施例と異なるのは第５の実施例では、図４に示したようなデータドライバ５３に基準電圧Ｖ０〜Ｖ７を供給する基準電圧発生回路に関するものである。
【００７９】
第５の実施例に係る多階調液晶表示装置に適用される基準電圧発生回路は、図１４に示すように、８つの基準電圧発生ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８を備えている。ユニットＶＲＦ１は、第４の実施例で説明したような電圧発生回路６１及び電圧選択出力回路６２を有しており、ＰＣ信号及びＬＮ信号に応じて基準電圧Ｖ０をドライバ５３に出力する。同様に、ユニットＶＲＦ２〜８は、ＰＣ信号及びＬＮ信号に応じて基準電圧Ｖ１〜Ｖ７をドライバ５３にそれぞれ出力する。電圧発生回路６１の電圧ＶＤＤ±の供給源は、第４の実施例の場合に比べて逆極性となる。これは、液晶表示パネルのコモン電極やゲート電極に供給する電圧とは位相が１８０°異なるためである。
【００８０】
このようにして、本発明の第５の実施例に係る基準電圧発生回路によれば、プリチャージ期間で各ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８ からドライバ５３にプリチャージ電圧ＶＰＣが選択供給され、プリチャージ期間以外に各ユニットＶＲＦ１〜ＶＲＦ８ からドライバ５３に基準電圧が選択供給されると、プリチャージ電圧ＶＰＣによって、プリチャージ期間中に基準電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００８１】
これにより、液晶表示に必要な液晶駆動回路を高速充電することができる。また、水平期間を短縮し画素数を増加した場合でも、充電不足やデータの書込み不足を無くすことができ、液晶駆動回路の安定動作期間が長くなり、クロストークを低減することができ、高画質かつ高精細な液晶表示装置の提供に寄与する。
なお、本実施例では第４の実施例の電圧発生回路６１の電圧ＶＤＤ±の供給源を入れ換えることにより、簡単に同一の充電時間が得られる。また、ＰＣ信号の「Ｌ」レベルの期間を調整することによっても、コモン電圧供給回路やゲート電圧発生回路の充電時間と基準電圧発生回路の充電時間とを等しくすることが可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶駆動装置によれば、液晶表示に必要な負荷回路にプリチャージ電圧を印加する電圧出力回路が設けられているため、プリチャージ期間中に負荷回路の駆動電圧を目標レベルまで早期に到達させることができる。
【００８３】
これにより、液晶表示パネル及び液晶駆動回路等の負荷回路を高速充電することができる。また、充電不足やデータの書込み不足が無くなり、液晶駆動回路や液晶表示パネルの安定動作期間が長くなり、クロストークが低減できる。
本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示パネルの選択画素に余裕を持って階調電圧を充電することができる。
【００８４】
これにより、水平期間が短く、画素数の多い高画質かつ高精細な液晶ディスプレイ装置の提供に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶駆動装置の原理図（その１）である。
【図２】本発明に係る液晶駆動装置の原理図（その２）である。
【図３】本発明に係る液晶駆動装置及び液晶表示装置の原理図である。
【図４】本発明の各実施例に係る多階調液晶表示装置の構成図である。
【図５】本発明の各実施例に係る液晶表示パネルの電極説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る液晶駆動ユニットの動作波形図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るコモン電圧供給回路の構成図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るゲート電圧発生回路の構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るゲートラインの等価回路図及びタイムチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施例に係る電圧発生回路の動作波形図である。
【図１４】本発明の第５の実施例に係る基準圧発生回路の構成図である。
【図１５】従来例に係る液晶表示装置及びコモン電圧供給回路の説明図である。
【図１６】従来例に係る液晶駆動装置の動作波形図である。
【図１７】従来例に係る問題点を説明する液晶駆動装置の動作波形図（その１）である。
【図１８】従来例に係る問題点を説明する液晶駆動装置の動作波形図（その２）である。
【符号の説明】
１１，１２…第１，第２の電圧発生回路、
１３，１６…出力制御回路、
１４，１５…第１，第２の選択回路、
１７〜２０…第１〜第４の出力回路、
４１…コモン電圧供給回路、
１００ …電圧発生回路、
１０１ …液晶表示パネル、
２００ …電圧出力回路、
３００ …液晶駆動ユニット、
ＶＤＤ＋…正電源、
ＶＤＤ−…負電源、
ＶＣＯＭ＋…正のコモン電圧（駆動電圧）、
ＶＣＯＭ−…負のコモン電圧（駆動電圧）、
ＶＨ，ＶＰＣ＋…正のプリチャージ電圧、
ＶＬ，ＶＰＣ−…負のプリチャージ電圧、
ＰＣ…プリチャージ制御信号（第１の制御信号）、
ＬＮ…ライン反転信号（第２の制御信号）。
Claims (11)
- 液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生する電圧発生回路と、
前記電圧発生回路からのプリチャージ電圧を、液晶表示に必要な１水平期間を１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に出力し、次いで、前記電圧発生回路からの駆動電圧を、前記第１の制御信号と液晶表示に必要な１水平期間を半周期とする第２の制御信号に応じて出力する電圧出力回路とを備え、
前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする液晶駆動装置。 - 前記電圧出力回路は、前記第１の制御信号に基づいて正の駆動電圧及び正のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第1の選択回路と、
前記第１の制御信号に基づいて負の駆動電圧及び前記負のプリチャージ電圧を選択して合成出力する第２の選択回路と、
前記第１の選択回路からの合成出力された正のプリチャージ電圧及び正の駆動電圧と、前記第２の選択回路から合成出力された負のプリチャージ電圧及び負の駆動電圧とを前記第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の液晶駆動装置。 - 前記電圧出力回路は、前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正の駆動電圧を出力許可する第１の出力回路と、
前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負の駆動電圧を出力許可する第２の出力回路と、
前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて正のプリチャージ電圧を出力許可する第３の出力回路と、
前記第１の制御信号及び第２の制御信号の信号論理に基づいて負のプリチャージ電圧を出力許可する第４の出力回路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の液晶駆動装置。 - 正電源電圧を加工して、液晶表示に必要な正の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち上がる正のプリチャージ電圧を液晶表示に必要な１水平期間を１周期とする第１の制御信号に応じたプリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第１の電圧発生回路と、
負電源電圧を加工して、前記液晶表示に必要な負の駆動電圧を発生し、該駆動電圧よりも急激に立ち下がる負のプリチャージ電圧を前記プリチャージ期間に基づいて前記駆動電圧に重畳する第２の電圧発生回路と、
前記第１の電圧発生回路からの正のプリチャージ電圧に重畳された正の駆動電圧及び負のプリチャージ電圧に重畳された負の駆動電圧を、前記１水平期間を半周期とする第２の制御信号に基づいて交互に出力する出力制御回路とを備え、
前記プリチャージ期間の長さ及びプリチャージ電圧を制御して、１水平期間を調整することを特徴とする液晶駆動装置。 - 前記電圧発生回路は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのコモン電極に必要な正又は負のコモン電圧と、該コモン電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のいずれかの液晶表示装置。
- 前記電圧発生回路は、正又は負の電源電圧を加工して、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルのゲート電極に必要な正又は負の駆動電圧と、該駆動電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のいずれかの液晶表示装置。
- 前記電圧発生回路は、正又は負の電源電圧を加工して、液晶駆動回路に必要な正又は負の基準電圧と、該基準電圧に補助電圧を加えた正又は負のプリチャージ電圧とを発生することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のいずれかの液晶表示装置。
- 予め、液晶表示に必要な駆動電圧と該駆動電圧に補助電圧を加えたプリチャージ電圧とを発生し、液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する１水平期間のプリチャージ期間に液晶表示に必要な負荷回路毎に調整する前記プリチャージ電圧を選択し、かつ、前記１水平期間からプリチャージ期間を除いた残りの期間に前記駆動電圧を選択し、順次選択された電圧を液晶表示に必要な負荷回路に供給することを特徴とする液晶駆動装置の制御方法。
- 前記液晶表示に必要な負荷回路に、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルを有し、前記液晶表示パネルは、１ラインを表示する水平期間毎に極性反転駆動を実行することを特徴とする請求項８記載の液晶駆動装置の制御方法。
- 前記駆動電圧及びプリチャージ電圧は、前記電源電圧を抵抗分割することにより発生し、前記抵抗分割に使用する抵抗値を可変して発生電圧値を調整することを特徴とする請求項８記載の液晶駆動装置の制御方法。
- 基準電圧をサンプリングした階段状波形電圧を出力し、多階調制御をする液晶駆動ユニットと、前記階段状波形電圧の中のいずれか一つの階段電圧を分布容量に保持する液晶表示パネルとを備え、前記液晶駆動ユニットが、請求項１〜７記載のいずれかの液晶駆動装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
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