JP4124092B2

JP4124092B2 - 液晶表示装置の駆動回路

Info

Publication number: JP4124092B2
Application number: JP2003356754A
Authority: JP
Inventors: 利夫寺石
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: US20050083278A1; US7701430B2; US20070115242A1; JP2005121911A; US7176866B2

Description

本発明はアクティブマトリックスパネルを用いた液晶表示装置の駆動回路及びその駆動方法に係り、詳細には、TFT（thin film transistor）型液晶パネル駆動方式においてプリチャージと呼ばれる、奇数列及び偶数列の信号線同士を一時的に短絡する手段を有する液晶表示装置の駆動回路及びその駆動方法に関する。

従来のプリチャージは大きく分類して３方式あり、１．隣接する偶数配列及び奇数配列の信号線の短絡、２．全信号線の短絡、３．全信号線を共通電極電位と短絡、これを一時的に行うことで、液晶容量への信号電圧の書き込み（充放電）に要する駆動能力と電力消費の低減を行っている。
例としては下記特許文献である。
特開平１１−３０９７５号公報

また、現在の技術動向としては、液晶表示装置の低消費電力化のために、２DOT反転信号線駆動方法（２水平走査期間ごとに信号を反転させる駆動方法）が主流となっている。この場合、２水平走査期間ごとにプリチャージするだけでは表示品位の低下が起こるため、１水平走査期間ごとにプリチャージするのが一般的である。例としては下記特許文献である。
特開平１１−０９５７２９号公報

特許文献２に開示された従来のプリチャージをするための短絡は、ソースラインの充放電にかかる時間を解決するためには重要である。しかしながら、従来のプリチャージによる短絡では、ソースラインの電位は共通電極電位までしか到達できない。よって、プリチャージ後の信号線の充放電はプリチャージによる短絡を使用しない場合の半分は駆動しなければならず、消費電力の削減としては不十分である。

本発明に係る液晶表示装置の駆動回路では、上述した課題を解決すべく、第１の極性である所定の電位より高い複数の電圧と、第２の極性である所定の電位より低い複数の電圧を供給する階調電圧発生回路と、複数のソースラインの奇数列と偶数列が所定の電位を基準として互いに逆極性となるように階調電圧発生回路の出力をソースラインへ出力するソースライン出力部と、奇数列短絡線を介してソースラインの奇数列同士を短絡する第１の短絡手段と、偶数列短絡線を介してソースラインの偶数列同士を短絡する第２の短絡手段と、奇数列短絡線と偶数列短絡線とを短絡する第３の短絡手段と、奇数列短絡線に対して、第１の極性である所定の電位より高い第１の電圧又は、第２の極性である所定の電位より低い第２の電圧のいずれか一方を短絡し、偶数列短絡線に対して奇数列と逆極性の第１の電圧又は第２の電圧のいずれか一方を短絡する第４の短絡手段と、第１、２、３の短絡手段を同時期に短絡すると共に、第３の短絡手段と入れ替えで第４の短絡手段を短絡するように制御し、ソースラインの奇数列と偶数列の出力の極性が変化する場合には、変化後の極性である第１の電圧又は第２の電圧をそれぞれ短絡し、ソースラインの奇数列と偶数列の出力の極性が変化しない場合には、当該極性である第１の電圧又は第２の電圧をそれぞれ短絡するように第４の短絡手段を制御する制御手段と、を備えている。

本発明では、第１〜４の短絡手段、特に第４の短絡手段を使用することで、ソースライン駆動を階調電圧発生回路で生成された複数の電圧の中の所定の電位より高い第１の電圧又は階調電圧発生回路で生成された複数の電圧の中の所定の電位より低い第２の電圧から行うことが可能となる。また、駆動の開始電位を従来の共通電極電位から階調電圧発生回路で生成された複数の電圧の中の所定の電位より高い第１の電圧又は階調電圧発生回路で生成された複数の電圧の中の所定の電位より低い第２の電圧から行うことで電力消費を効果的に（平均で従来に比べ約８％）削減することができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路を示すブロック図である。図３は、アクティブマトリクス方式のフルカラーＴＦＴ−ＬＣＤの構成を模式的に示すブロック図である。
液晶表示装置１００は第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、第３の短絡手段１３、第４の短絡手段１４、切換制御回路１５、階調電圧発生回路１６、DAコンバーター１７、切換回路１８、及び出力１９を備えている。図３に示す液晶パネル３００の隣り合う第ｊ列及び第ｊ+１列のソースラインXｊ、Xｊ+１は、図１に示す、隣り合う２つの出力１９によって駆動されるものである。

まず、液晶表示装置１００の接続関係を説明する。出力１９はソースラインの奇数列、または偶数列に接続されるかによって区別されている。以下、奇数列出力１９ａ、偶数列出力１９ｂと表記する。隣り合う奇数列出力１９ａの間には第１の短絡手段がそれぞれ設けられている。第１の短絡手段１１をオンすることで、奇数列出力１９ａの電位は平均化することができる。同様に隣り合う偶数列出力１９ｂの間には第２の短絡手段１２がそれぞれ設けられており、第２の短絡手段１２をオンすることで、偶数列出力１９ｂの電位は平均化することができる。第１の短絡手段１１、及び第２の短絡手段１２は切換制御回路１５から出力されている第３の制御信号ＳＨによって制御されている。
奇数列出力１９aと偶数列出力１９bの間にはさらに第３の短絡手段１３が設けられている。第３の短絡手段１３をオンすることで、奇数列出力１９ａと偶数列出力１９ｂをさらに平均化することができる。第３の短絡手段１３は切換制御回路１５から出力されている第４の制御信号ＳＳによって制御されている。

第４の短絡手段１４は切換部１４ａと短絡部１４ｂをもっている。切換部１４ａは階調電圧回路１６、及び短絡部１４ｂと接続されている。階調電圧回路１６で生成された電圧（ここでは一例として、共通電極電位Ｖcomを基準として正負にあたり、かつ最も共通電極電位Ｖcomに近い正電位Vｋと負電位Vｋ+１とする。）が出力されている。第２の制御信号ＲＥＶによって正電位Vｋと負電位Vｋ+１とを切換えている。短絡部１４ｂでは切換部で選択された正電位Vｋ又は負電位Vｋ+１と奇数列出力１９ａ又は偶数列出力１９ｂとを短絡している。奇数列出力１９ａ又は偶数列出力１９ｂの電位は、短絡された正電位Vｋ又は負電位Vｋ+１に移行する。短絡部１４ｂは切換制御回路１５から出力されている第５の制御信号ＳＣによって制御されている。

ＤＡコンバーター１７は画像信号処理回路３１からの信号に応じて、階調電圧発生回路１６からの信号を受けて出力を切換回路１８へ出す。図１中には示していないが一般的にＤＡコンバーター１７と切換回路１８の間には増幅器が接続されている。また、DAコンバーター１７は正電位V１〜Vｋを処理する部分と負電位Vｋ+１〜Vｎを処理する部分が分かれている。切換回路１８は二つで一組の役割を果たし、次に必要な入力が正電位か負電位かによってＤＡコンバーター１７を選択できるようになっている。切換回路１８は切換制御回路１５から出力されている第６の制御信号ＳＷによって制御されている。切換回路１８の一例として特許文献２の図４が挙げられるが、同等の効果が得られるものであれば、特にこの例に限定されない。本発明ではＤＡコンバーター１７と切換回路１８を一まとめにしてソースライン出力部と呼ぶ。

次に本発明の第１の実施の形態の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路の出力波形図であり、一例として２DOT反転信号線駆動方法（２水平走査期間ごとに信号を反転させる駆動方法）を示している。以後、図２を参照しながら動作について説明する。
まず、初めに、第２の制御信号ＲＥＶの論理値が変化（LowからHi）する時のプリチャージの動作について説明する。第３の制御信号ＳＨ及び第４の制御信号ＳＳがLowからHiに立ち上がることで、第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、及び第３の短絡手段１３がオンする。これにより、全出力１９が短絡するため電位が打ち消し合い、各出力１９は共通電極電位Ｖcom付近に向かって平均化されようとする。また、第２の制御信号ＲＥＶもLowからHiに立ち上がっているので第４の短絡手段１４の切換部１４ａが奇数列出力１９ａと正電位Vｋ、かつ偶数列出力１９ｂと負電位Vｋ+１とが短絡できるように接続されている。この時、第４の短絡手段１４の短絡部１４ｂはオフしているため、正電位Vｋ及び負電位Vｋ+１と奇数列出力１９ａ及び偶数列出力１９ｂとは短絡されていない。

次に第４の制御信号ＳＳが立下り、第５の制御信号ＳＣが立ち上がる。この時、第３の短絡手段１３がオフするとともに、第４の短絡手段１４ｂがオンすることで奇数列出力１９ａはすべて正電位Vｋと短絡し、奇数列出力１９ａは正電位Vｋの電位付近に移行する。また、第２の短絡手段１２がオンすることで偶数列出力１９ｂは負電位Vｋ+１と短絡し、偶数列出力１９ｂは負電位Vｋ+１の電位付近に移行する。
プリチャージ終了後、第５の制御信号ＳＣ及び第３の制御信号ＳＨが立下り、第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、及び第４の短絡手段１４の短絡部１４ｂがオフすることで、全出力１９と階調電圧発生回路１６（正電位Vｋ又は負電位Vｋ+１）が切り離される。全出力１９と階調電圧発生回路１６の切り離しが終了すると階調電圧発生回路１６から生成された各諧調電圧V１〜VｎをＤＡコンバーター１７を通して各出力１９に書き込む。

次に、第２の制御信号ＲＥＶの論理値が変化しない（LowからLow 又はHi からHi）時のプリチャージの動作について説明する。第３の制御信号ＳＨ、第４の制御信号ＳＳ及び第５の制御信号ＳＣに関しては同様の動作をするため第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、第３の短絡手段１３及び第４の短絡手段１４の短絡部１４ｂの動作は第２の制御信号ＲＥＶがLow からHiへ変化する場合と同じである。第４の短絡手段１４の切換部１４ａに関して、第２の制御信号ＲＥＶがHi からHiへ変化しない場合は奇数列出力１９ａと正電位Vｋ、かつ偶数列出力１９ｂと負電位Vｋ+１とが短絡できるように接続されていて、第２の制御信号ＲＥＶがLow からHiへ変化する場合と同様である。また第２の制御信号ＲＥＶがLow からLowへ変化しない場合は奇数列出力１９ａと負電位Vｋ+１、かつ偶数列出力１９ｂと正電位Vｋとが短絡できるように接続されていて、第２の制御信号ＲＥＶがLow からHiへ変化する場合と逆である。

従来と本実施の形態を比較すると、第２の制御信号ＲＥＶの論理値が変化しない場合（例えばHiからHi）、従来では、各出力１９を共通電極電位Ｖcomと短絡し、各出力１９の電位を共通電極電位Ｖcom近辺から書き込みを行っていた。本実施の形態では、第２の制御信号ＲＥＶの論理値が変化しない場合（例えばHiからHi）には、奇数列出力１９ａと偶数列出力１９ｂを区別し、奇数列出力１９ａには正電位Vｋを短絡し、かつ偶数列出力１９ｂには負電位Vｋ+１を短絡する。その後、奇数列出力１９ａは正電位Vｋから書き込みを開始し、また、偶数列出力１９ｂは負電位Vｋ+１から書き込みを開始する。従来では共通電極電位Ｖcomから正電位Vｋまで奇数列出力１９ａで電力消費をしていたにもかかわらず、本実施例ではこの区間では電力消費しない。

同様に、第２の制御信号ＲＥＶの論理値が変化する場合（例えばHiからLow）には、従来では、各出力１９を共通電極電位Ｖcomと短絡し、各出力１９の電位を共通電極電位Ｖcom近辺から書き込みを行っていた。本実施の形態では、奇数列出力１９ａと偶数列出力１９ｂを区別し、奇数列出力１９ａには負電位Vｋ+１を短絡し、かつ偶数列出力１９ｂには正電位Vｋを短絡する。その後、奇数列出力１９ａは負電位Vｋ+１から書き込みを開始し、また、偶数列出力１９ｂは正電位Vｋから書き込みを開始する。従来では共通電極電位Ｖcomから負電位Vｋ+１まで奇数列出力１９ａで電力消費をするとともに、偶数列出力１９ｂでも共通電極電位Ｖcomから正電位Vｋまで電力消費をしていた。本実施例ではこの区間では電力消費しない。
ある液晶表示装置の駆動条件では、正電位Vｋと負電位Vｋ+１の電位差は１．６Vであり、ごく一般的にこの付近の電圧値に設定されている。１０V駆動の液晶表示装置では、約８％の電力低減が図れる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は第２の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る液晶表示装置の駆動回路及びその方法の説明にあたり、図１と同一の構成部分には同一の符号を付している。

液晶表示装置２００は、第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、第３の短絡手段１３、第４の短絡手段２４、切換制御回路１５、階調電圧発生回路２６、DAコンバーター１７、切換回路１８、出力１９、及び供給電圧調整手段２０を備えている。図４に示す液晶パネル３００の隣り合う第ｊ列及び第ｊ+１列のソースラインXｊ、Xｊ+１は、図１に示す、隣り合う２つの出力１９によって駆動されるものである。

液晶表示装置２００の接続関係は、図１の符号と同じものは同様の接続である。ここでは変更点のみ説明する。第４の短絡手段２４は切換部２４ａと短絡部２４ｂをもっている。切換部２４ａは階調電圧回路２６で生成された電圧（ここでは一例として、共通電極電位Ｖcomを基準として正負にあたり、かつもっとも共通電極電位Ｖcomに近い正電位Vｋと負電位Vｋ+１とする。）、及び短絡部２４ｂと接続されていて、第２の制御信号ＲＥＶによって正電位Vｋと負電位Vｋ+１とを切換えている。短絡部２４ｂでは切換部で選択された正電位Vｋ又は負電位Vｋ+１と奇数列出力１９ａ又は偶数列出力１９ｂとを短絡している。奇数列出力１９ａ又は偶数列出力１９ｂの電位は、短絡された正電位Vｋ又は負電位Vｋ+１の電位に移行する。短絡部２４ｂは切換制御回路１５から出力されている第５の制御信号ＳＣによって制御されている。
階調電圧発生回路２６と第４の短絡手段２４の切換部２４ａの間には供給電圧調整手段２０が接続されている。

次に本発明の第２の実施の形態の動作及び効果の説明をする。
本発明の第２の実施の形態の動作は基本的には第１の実施の形態と同じである。しかしながら、従来のプリチャージ動作時には階調電圧発生回路１６から第１の短絡手段１１、第２の短絡手段１２、第３の短絡手段１３、及び第４の短絡手段２４に微小ではあるが、電流が流れ込んでしまうことによって、高精度なアナログ電圧を生成する階調電圧発生回路１６に誤差が生じてしまう。本来、プリチャージ後に正しい電位に復帰していくはずであるが、信号を書き込み始めるまでに十分な復帰が得られない場合には、誤差の生じた電圧値を出力する恐れがある。本第２の実施の形態によれば、供給電圧調整手段２０を階調電圧発生回路２６と第４の短絡手段２４との間に接続することで、階調電圧発生回路２６とは別電源から電流を供給することで供給電流能力を高めることができる。また、階調電圧発生回路２６のからの電流の流出を防ぐことができるため階調電圧発生回路２６の電圧精度誤差が生じることを十分に低減することができる。

本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路の出力波形図である。アクティブマトリクス方式のフルカラーＴＦＴ−ＬＣＤの構成を模式的に示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の駆動回路を示すブロック図である。

符号の説明

１１第１の切換手段
１２第２の切換手段
１３第３の切換手段
１４第４の切換手段
１４ａ切換部
１４ｂ短絡部
１５切換制御回路
１６階調電圧発生回路
１７ＤＡコンバーター
１８切換回路
１９出力
１００液晶表示装置の駆動回路
２０供給電圧調整手段
３００液晶表示装置
ＴＰ第１の制御信号
ＲＥＶ第２の制御信号
ＳＨ第３の制御信号
ＳＳ第４の制御信号
ＳＣ第５の制御信号
ＳＷ第６の制御信号

Claims

第１の極性である所定の電位より高い複数の電圧と、第２の極性である前記所定の電位より低い複数の電圧を供給する階調電圧発生回路と、
前記複数のソースラインの奇数列と偶数列が前記所定の電位を基準として互いに逆極性となるように前記階調電圧発生回路の出力に応じた電圧をソースラインへ出力する出力部と、
奇数列短絡線を介して前記ソースラインの前記奇数列同士を短絡する第１の短絡手段と、
偶数列短絡線を介して前記ソースラインの前記偶数列同士を短絡する第２の短絡手段と、
前記奇数列短絡線と前記偶数列短絡線とを短絡する第３の短絡手段と、
前記奇数列短絡線に対して、第１の極性である所定の電位より高い第１の電圧又は、第２の極性である所定の電位より低い第２の電圧のいずれか一方を短絡し、前記偶数列短絡線に対して前記奇数列と逆極性の前記第１の電圧又は前記第２の電圧のいずれか一方を短絡する第４の短絡手段と、
前記第１、２、３の短絡手段を同時期に短絡すると共に、前記第３の短絡手段と入れ替えで前記第４の短絡手段を短絡するように制御し、前記ソースラインの奇数列と偶数列の出力の極性が変化する場合には、変化後の極性である前記第１の電圧又は前記第２の電圧をそれぞれ短絡し、前記ソースラインの奇数列と偶数列の出力の極性が変化しない場合には、当該極性である前記第１の電圧又は前記第２の電圧をそれぞれ短絡するように前記第４の短絡手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の駆動回路。
前記ソースラインの奇数列と偶数列の出力の極性の変化は、複数回おきに極性が反転することであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の駆動回路。
前記階調電圧発生回路と前記第４の短絡手段の間に供給電圧調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動回路。
前記所定の電位は共通電極電位であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動回路。
前記第１及び第２の電圧は、前記階調電圧発生回路で生成された電圧の中で前記所定電位を基準として逆極性にあたる二つの電位のどちらか一方であり、かつ、前記所定の電位に最も近いものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動回路。