JP2000172231A - マトリックスディスプレイのデータライン駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線面積が小さく電荷回収効率の高いたデー
タライン駆動回路を提供する。 【解決手段】 Ｓ／Ｈ回路と、Ｒ／Ｗ回路と、出力回路
と、列ラインの接続を切替え、パネル電圧を回収し再利
用するＬＣ共振回路を利用した電荷回収回路を備え、出
力回路の電圧供給配線を電荷供給と電荷回収に共有し、
その配線を電源と電荷回収経路を切替える電荷回収回路
に接続し、列ラインの接続切替えを出力回路の出力段を
構成する増幅素子で行う。また、共有する配線を奇数列
と偶数列、または赤色表示列と緑色表示列と青色表示列
とにブロック分割した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イ等の複数の電極をもつマトリックスタイプのディスプ
レイにおいてデータラインを駆動する装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴ−ＬＣＤは、各画素に印加する電
圧の正負を常に反転させて表示画質の劣化を防止してい
る。列ライン（画素ＴＦＴのソースライン）と共通電極
との間に形成される容量への充放電が高い周波数で繰り
返されるため電力損失が発生する。ＴＦＴ−ＬＣＤに
は、４種類の印加電圧反転方式がある。フレーム・イン
バーション方式、ロウ・インバーション方式、コラム・
インバーション方式およびピクセル・インバーション方
式である。ロウ・インバーション方式とピクセル・イン
バーション方式では、その反転周波数が高いためＬＣＤ
パネルがもつ容量への充放電による電力損失が特に大き
い。

【０００３】この電力損失を低減するため、ＰＤＰ消費
電力削減技術の一つとして用いている電荷回収の回路方
式をＴＦＴ−ＬＣＤに適用する提案がなされている。図
１１は月刊ＬＣＤ Ｉntelligence １９９７．１２ p
p．２６−pp．２９に記載されたピクセル・インバーシ
ョン方式のデータライン駆動回路のブロック構成図であ
る。１００はデータライン駆動回路、２００は液晶パネ
ルである。データライン駆動回路１００は、データラッ
チ回路１０１、出力回路１０２、セレクト回路１０３、
回収コンデンサＣ_store で構成している。液晶パネル２
は簡略化し各ライン毎の負荷コンデンサＣ_loadで表現し
ている。回収コンデンサＣ_store と列ライン毎の負荷コ
ンデンサＣ_loadの各容量をＣ_store 、Ｃ_load、データラ
イン駆動回路の出力数をＮとして Ｃ_store＞＞Ｎ・Ｃ_load のようになっている。

【０００４】データラッチ回路１０１は、外部から入力
するアナログまたはデジタル信号であるシリアル映像信
号をサンプリングして保持しパラレルデータに変換し１
ライン走査時間毎に出力回路１０２に伝える。出力回路
１０２は映像信号を液晶パネル２００に伝達するための
増幅器である。セレクト回路１０３はセレクト信号Ｂに
よって全列ライン一括で制御され、出力回路１０２の出
力および回収コンデンサＣstore の一方の電極と液晶パ
ネルの列ラインとの接続を切替える。回収コンデンサＣ
_store の他方の電極はコモン電位に接続している。

【０００５】回収コンデンサＣ_store の電圧変化、ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤパネルのｍ列ラインの電圧変化およびセレク
ト信号Ｂの波形を示す図１２を用いて動作を説明する。
１ライン走査の時間間隔で、セレクト信号ＢがＨigh に
なり、回収コンデンサＣ_store と液晶パネルの列ライン
が接続され、回収コンデンサＣ_store と負荷コンデンサ
Ｃ_loadとの間で電荷が移動する。例えば、負荷コンデン
サＣ_loadの電圧が回収コンデンサＣ_store の電圧より大
きければ電荷は負荷コンデンサＣ_loadから回収コンデン
サＣ_store に移動し、負荷コンデンサＣ_loadの電圧が回
収コンデンサＣ_store の電圧より小さければ逆方向に移
動する。セレクト信号ＢがＬowの場合、出力回路１０２
は液晶パネルのそれぞれの列ラインに接続され、各ライ
ン所望の電圧を液晶パネルに供給する。列ラインで表示
階調レベルが変化しない場合、液晶パネルの列ラインの
電圧は図のようにコモン電位を中心として正負に振れ、
その振れ幅は最大±４Ｖ程度である。

【０００６】前サイクルのセレクト信号ＢがＨigh の期
間に負荷コンデンサＣ_loadから回収コンデンサＣ_store
に蓄えた電荷によって、次サイクルのセレクト信号Ｂが
Ｈigh の期間に回収コンデンサＣ_store から負荷コンデ
ンサＣ_loadへの充電を行うため、電源の供給すべき電荷
の一部を回収コンデンサＣ_store が負荷コンデンサＣ
_loadへ供給する。セレクト信号ＢがＬowの期間、出力回
路１０２によって負荷コンデンサＣ_loadを所望の電圧に
まで充電する。電源が供給すべき電荷の一部分を回収コ
ンデンサＣ_store から負荷コンデンサＣ_loadへ供給する
ため、この動作がない場合に比べ電力消費が小さくな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電荷回収機能を
備えたデータライン駆動回路は、回収コンデンサＣ_stor
e に直列接続したインダクタを備えていないため、電荷
回収時にＬＣの直列共振を利用できず電荷回収効率が低
く、十分に消費電力の削減できないという問題があっ
た。また、従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆
動回路は、すべての列ライン分のセレクト回路からの配
線が、共通の回収コンデンサＣ_store に接続されている
ことが、十分に消費電力の削減できない要因でもあっ
た。

【０００８】上述した従来のピクセル・インバーション
方式では、全面黒表示等ディスプレイモニターでしばし
ば現れるパターンである全画面を一定レベルの階調で表
示していると、あるパネル列ラインの電圧がＨigh から
Ｌowへ変化するラインの両隣のラインでは、ＬowからＨ
igh へ変化する。セレクト信号Ｂによって各列ラインを
短絡すると、電荷が奇数列と偶数列で交換されるのみで
回収コンデンサＣ_{stor e} には蓄積できない。これは、従
来のインダクタを接続しない形式の駆動回路では、回収
コンデンサＣ_store との短絡期間は中間電位にすること
だけを目的としていたため、消費電力の削減効果として
は上記のような表示パターンに対して同一になるが、イ
ンダクタを用いて電荷を回収することができない。これ
は、電荷が回収コンデンサＣ_store に蓄積しないため、
回収コンデンサＣ_store に短絡している期間にインダク
タを介しての電荷の充放電ができずＬＣ直列共振による
消費電力の削減効果が生じない。

【０００９】また、奇数列、偶数列に１つずつ２つの回
収コンデンサＣ_store を設け、奇数列、偶数列別々に電
荷回収動作を行ったとする。カラーＴＦＴ−ＬＣＤディ
スプレイモニターを考えると、ある一定画面を全面、連
続して表示する機会が多く、またＲＧＢ各列ラインの振
幅が大きく異なった場合がある。このとき、上記のよう
にパネル列ラインを回収コンデンサＣ_store に短絡し、
インダクタを介して電荷の回収、再利用の動作を行う
と、ＲＧＢ各ラインの電荷の移動量が平均化するため、
ＲＧＢ各ラインに適切な量の電荷が移動できない。すな
わち、移動電荷量が多く大きな電力損失が発生するライ
ンや、移動電荷量が少なく電力損失が多く発生するライ
ンが生じる。このため、ＬＣ直列共振による消費電力の
削減効果が小さくなるという問題があった。

【００１０】上述のように、回収コンデンサＣ_store １
つだけで、すべての列ライン一括して電荷回収動作を行
う構成では、消費電力の削減が困難である。さらに、回
収コンデンサＣ_store の容量は非常に大きくする必要が
あるため、ＩＣ内部にそれを配置しようとするとＩＣチ
ップ面積を大きくする必要がある。また、回収コンデン
サＣ_store を外部に配置するには大きなスペースを別に
確保する必要がある。

【００１１】さらに、従来の電荷回収機能を備えたデー
タライン駆動回路は、各列ライン毎に１つずつのセレク
ト回路を備えた構成になっており、データライン駆動Ｉ
Ｃの出力数分のセレクト回路が必要なためセレクト回路
を構成する素子の総数が非常に多く、そのうえ、電荷回
収効率を上げ消費電力の削減効果を高めるためには、Ｏ
Ｎ抵抗が小さくサイズの大きいスイッチを用いる必要が
あり、セレクト回路部分の占有面積が大きく、駆動ＩＣ
のチップ幅が増加するという問題があった。

【００１２】さらにまた、従来の電荷回収機能を備えた
データライン駆動回路は、電荷回収およびそのエネルギ
ーを利用した充電動作を実現するために、ＩＣ内に電荷
回収用配線が必要である。この配線のインピーダンスが
小さいほど電荷回収効率が大きく消費電力が削減できる
ため、配線幅は大きくする必要がある。このようにデー
タライン駆動回路に電荷回収機能を付加すると電荷回収
用配線が必要となり、ＩＣのチップ幅がさらに増加する
という問題もあった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のマトリックスデ
ィスプレイのデータライン駆動回路は、データをサンプ
リングするサンプル／ホールド回路と、サンプリングし
たデータを出力回路に伝えるリード／ライト回路と、電
源に接続しデータを増幅して液晶パネルへ伝える出力回
路と、列ラインの接続を切替えパネル電荷を回収し再利
用する電荷回収回路を備え、出力回路の電圧供給配線を
電荷供給と電荷回収とに共有し、この配線は電源と電荷
回収経路とを切替える電荷回収回路に接続した。

【００１４】さらに、列ラインの接続切替えを出力回路
の出力段の増幅素子により構成した。

【００１５】さらにまた、出力回路の入力容量のリセッ
ト期間に出力回路の列ラインの接続を切替える増幅素子
を接続状態にして電荷を回収する。

【００１６】さらにまた、出力回路の入力容量へのリセ
ット電圧はデータ入力の最大値以上あるいは最小値以下
に設定した。

【００１７】さらにまた、電荷回収回路は、電源と電圧
供給配線との接続を制御するスイッチと、電圧供給配線
とコモンラインに接続されたインダクタとキャパシタの
直列回路との接続を制御する電荷回収スイッチとを備え
た。

【００１８】また、電荷回収回路は、電源と電圧供給配
線との接続を制御するスイッチと、電圧供給配線と共通
電極またはコモン電位と接続したインダクタとの接続を
制御する電荷回収スイッチとを備えた。

【００１９】また、電荷回収スイッチを双方向スイッチ
とした。

【００２０】さらにまた、双方向スイッチは、スイッチ
とダイオードの直列回路を並列接続して構成し電流の流
れる方向を制御する。

【００２１】また、双方向スイッチはＦＥＴスイッチを
逆極性で直列接続した。

【００２２】また、電荷回収動作に使用する各列の配線
を分割してブロック化し、各ブロック化した各列の配線
を端部で共通化して電荷回収回路に接続した。

【００２３】さらに、各列の配線の分割ブロックを奇数
列と偶数列とした。

【００２４】さらにまた、各列の配線の分割ブロックを
赤色表示列と緑色表示列と青色表示列とした。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の第１の実施形態を示す回路ブロック構成図であり、こ
の回路の印加電圧反転方式はロウ・インバーション方式
である。１は１つの集積回路からなるデータライン駆動
回路、２は液晶パネル、３は共通電極Ｖ_com に矩形波形
の電圧を印加するＶ_com 駆動回路、４は電荷回収回路で
ある。データライン駆動回路１は、サンプルホールド回
路（以下、Ｓ／Ｈ回路と呼ぶ）１１、リード／ライト回
路（以下、Ｒ／Ｗ回路と呼ぶ）１２、出力回路１３、出
力回路の入力保持容量Ｃ_h からなっている。液晶パネル
２は、列ライン容量Ｃ_loadで表現し、ＲＧＢ各ラインを
Ｒ₁ 、Ｇ₁ 、Ｂ₁ 、Ｒ₂ 、Ｇ₂ 、・・・で示している。
図に示すようにＶ_com 駆動回路３および電荷回収回路４
は、データライン駆動回路１とはそれぞれ独立した集積
回路なっている。電荷回収回路４はデータライン駆動回
路１と分離することが必須ではなく、一部あるいは全部
をデータライン駆動回路１のＩＣ内に含むようにしても
よい。

【００２６】Ｓ／Ｈ₁ 、Ｓ／Ｈ₂ 、・・・は、データラ
イン駆動回路１内部のサンプリング信号を示している。
Ｒ／ＷおよびＲＳＴは、外部より入力し、一括してデー
タライン駆動回路１を制御するためのリード・ライト信
号とリセット信号である。図中、駆動電源等の電源ライ
ンは省略しているが、出力回路１３に電圧を供給する配
線の一部であるＶ_cc2 ラインは明示している。これは、
電荷回収動作にこのＶ _cc2 ラインを利用することを示す
ためである。Ｓ_cH、Ｓ_cLはＶ_com 駆動回路３の制御信
号、Ｖ_m は共通電極Ｖ_com のＨigh 電圧である。Ｓ_wk、
Ｓ_wmは電荷回収回路４の制御信号、Ｖ_cc2 は上述のよう
に出力回路１３を駆動するための電源電圧である。

【００２７】図１のブロック構成図では、出力回路１３
の電源配線を電荷回収・充電用に兼用しているため、従
来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路で避け
られなかった配線数の増加によるＩＣチップ幅の増加を
抑えることができる。また、ＲＧＢ各ラインから独立に
それぞれ適切な量の電荷を回収できるようにＶ_cc2 ライ
ンを３分割している。Ｖ_cc2 ラインを３分割したことに
よる配線面積の増加はほとんど無視できる。Ｖ_cc2 ライ
ンの配線幅は、液晶パネル２への最大供給電流によって
決まるが、３分割したＶ_cc2 ライン１本あたりの電流は
１／３となり、かつ電荷回収回路４によって出力回路１
３からの電流を一部補うので液晶パネル２への最大供給
電流は減少するため、Ｖ_cc2 ラインを３分割したとき、
分割後の各配線幅は従来の１／３で足りる。

【００２８】各回路ブロックの詳細を図２を用いて説明
する。Ｓ／Ｈ回路１１を図２（ａ）に示す。サンプルホ
ールドスイッチ１１₁ とサンプリング容量Ｃ_s からなっ
ている。サンプルホールドスイッチ１１₁ は、信号Ｓ／
Ｈ_m （ｍ列のサンプリング信号）がＨigh になると閉
じ、コンデンサＣ_s にアナログデータ信号Ｒ_sig 、Ｇ
_sig 、Ｂ_sig のそれぞれをサンプリングする。

【００２９】Ｒ／Ｗ回路１２を図２（ｂ）に示す。Ｒ／
Ｗ回路１２は、サンプリング容量Ｃ _s に保持したデータ
を入力保持容量Ｃ_h に伝達するもので、Ｒ／Ｗスイッチ
１２ ₁ とリセットスイッチ１２₂ からなっている。Ｒ／
Ｗスイッチ１２₁ は信号Ｒ／Ｗによって、リセットスイ
ッチ１２₂ は信号ＲＳＴによって各Ｒ／Ｗ回路を一括し
て制御する。Ｓ／Ｈ回路同様、信号Ｈigh で各スイッチ
が閉じる。

【００３０】図２（ａ）、（ｂ）の各スイッチはトラン
ジスタで構成している。ｎ−ＭＯＳトランジスタのみあ
るいはｐ−ＭＯＳトランジスタのみで構成してもよく、
ｎ−ＭＯＳ、ｐ−ＭＯＳトランジスタでトランスファー
ゲート構成としてもよい。もちろん、ｐ−ＭＯＳトラン
ジスタのときは、信号ＬowでスイッチＯＮであるし、ト
ランスファーゲートの場合は、スイッチＯＮするために
Ｌow、Ｈigh 両方の信号入力が必要である。

【００３１】出力回路１３を図２（ｃ）に示す。これは
ボルテージフォロワータイプの差動増幅器で、９つのｎ
−ＭＯＳ、ｐ−ＭＯＳトランジスタと、出力抵抗Ｒ_out
で構成し、供給電圧はＶ_g 、Ｖ_cc1 、Ｖ_ee1 、Ｖ_ee2 お
よびＶ_cc2 である。電圧Ｖ_{cc 2} は図示していないが、上
述のように電荷回収回路４を介して出力回路１３に供給
している。Ｒ_out は発振防止用の抵抗である。Ｑ_p1とＱ
_p2は定電流回路部をなし、抵抗分割で形成した電圧Ｖ_g
と電圧Ｖ_cc1 とで決まるゲート電圧により電流値が決ま
る。Ｑ_pin1、Ｑ_pin2、Ｑ_nin1およびＱ_nin2は差動回路
部、Ｑ_nn1 は第１の出力段、Ｑ_noおよびＱ_poは第２の出
力段である。定電流回路部、差動回路部、第１の出力段
の電源電圧Ｖ_cc1 およびＶ_ee1 と、第２の出力段の電源
電圧Ｖ_cc2およびＶ_ee2 に分け消費電力を削減する。

【００３２】この形式の増幅器は、第２の出力段の電圧
を第１段のそれより低く設定しても十分動作するため、
それぞれの電源を分離すれば消費電力を削減できる。第
２の出力段を構成するトランジスタＱ_noのドレインは電
荷回収回路（Ｖ_cc2 ライン）に接続し、Ｑ_poのドレイン
はＶee2 に接続している。Ｑ_noとＱ_poは列ライン容量Ｃ
_loadを充電する時の立ち上がり、立ち下がり時間を短縮
するためにスイッチサイズを大きくとり、そのＯＮ抵抗
を小さくしている。

【００３３】図２（ｄ）にＶ_com 駆動回路３を示す。Ｖ
_com 駆動回路３は電圧Ｖ_m とコモン電位の矩形パルスを
共通電極Ｖ_com に供給する。ｎ−ＭＯＳトランジスタを
２つ用いて信号Ｓ_cHおよびＳ_cLにより電圧Ｖ_m とコモン
電位を切替える。もちろん、この構成以外でも目的とす
る矩形パルスを生成できることはいうまでもない。

【００３４】図３に電荷回収回路４を示す。電荷回収回
路には列ライン容量Ｃ_loadに蓄えた電荷を一旦外部のコ
ンデンサを用いて回収しパネル充電時に再利用する方法
と、パネル電荷を直接反転させて逆充電に利用する方法
がある。図の回路は前者の形式を用いている。また、前
述のようにＶ_cc2 ライン配線がＲＧＢそれぞれに分けて
あるため、電荷回収回路もＲＧＢ各列用の電荷回収経路
とＶ_cc2 電源経路を切替えるよう３分割している。スイ
ッチ４₁ は信号Ｓ_wmによって出力回路１３のＶ _cc2 電源
ラインとＶ_cc2 電源の接続を、スイッチ４₂ はＶ_cc2 電
源ラインとインダクタＬ_i と回収コンデンサＣ_store の
直列回路を介してコモン電位への接続をそれぞれ制御し
ている。インダクタＬ_i 側に接続したときインダクタＬ
_i 、回収コンデンサＣ_store 、列ライン容量Ｃ_loadおよ
びスイッチ、配線等の抵抗がＬＣ直列共振回路を形成す
る。この回路のＬＣ共振を利用して列ライン容量Ｃ_load
に蓄えた電荷を効率よく再利用するようになっている。

【００３５】図３に示したスイッチは、信号がＨigh で
スイッチが閉じる双方向スイッチである。このスイッチ
はｎ−ＭＯＳあるいはｐ−ＭＯＳ、またはその両方のト
ランジスタで構成できる。寄生ダイオードを含むトラン
ジスタを用いて外部にこの双方向スイッチを形成した場
合を例にして、スイッチの構成の仕方による得失につい
て説明する。

【００３６】図４（ａ）（図ではトランジスタを寄生ダ
イオードと一体化して表示している）に示すような、ｎ
−ＭＯＳトランジスタとダイオードで構成された双方向
スイッチの特徴を述べる。図４（ａ）の双方向スイッチ
はｎ−ＭＯＳトランジスタのドレインとダイオードのカ
ソードを直列接続した２つの回路を２つのダイオードが
逆向きになるように並列接続している。このように構成
すると列ライン容量Ｃ _loadに蓄えた電荷の回収時および
回収コンデンサＣ_store から列ライン容量Ｃ_{lo ad}への充
電時にダイオードに順方向電圧が発生するため、その順
方向電圧分の電荷を回収コンデンサＣ_store へ回収およ
び列ライン容量Ｃ_loadへ充電することができない。この
順方向電圧は０．５Ｖ程度であるが、振幅が４Ｖ程度の
ＬＣＤではその比率が大きく回収効率の低下は免れな
い。

【００３７】そこで、図４（ｂ）に示す双方向スイッチ
を用いれば電力損失が少ない。この双方向スイッチはｎ
−ＭＯＳトランジスタのドレイン同士を接続している。
ダイオードを用いずに、双方向スイッチを形成している
ためである。しかし、この形式の双方向スイッチにも不
利な点がある。図４（ａ）の双方向スイッチの場合は、
電荷の充電経路、回収経路がダイオードによって決まる
ため、充電時には充電方向のみ、回収時には回収方向に
のみ電流が流れるいわゆるピークホールドができる。一
方、図４（ｂ）に示す双方向スイッチは一旦スイッチを
閉じるとどちらの方向にも電流が流れる。

【００３８】パネル負荷はその表示状態によって異な
る。全Ｒ列ライン、全Ｇ列ライン、全Ｂ列ラインをまと
めて電荷回収動作を行うから、ＲＧＢ各列内で振幅の違
いが発生することが頻繁に生じる。このため、充電すべ
き電荷が変化し回収コンデンサＣ_store から見た液晶パ
ネル負荷（ここでは、列ラインコンデンサＣ_loadを指し
ていない）の見かけ上のキャパシタンスが変化し、これ
にともなって表示状態によってインダクタンス、キャパ
シタンスおよび抵抗から決まる共振周波数が変化する。
しかし、データライン駆動回路のコントロール信号シー
ケンスの電荷回収動作期間は一定でインダクタンスも可
変ではないためこの共振周波数の変化に対応することが
できない。

【００３９】図４（ａ）のピークホールドのできる形式
では、ダイオードの順方向電圧による電力損失は免れな
いが充電時は最大電圧、回収時は最低電圧に列ライン−
共通電極Ｖ_com 間電圧を保持できるため周波数の変化に
対応でき、各表示状態に対応して消費電力が削減でき
る。しかし、図４（ｂ）に示した双方向スイッチは、ス
イッチをオフした時点の電圧値が、回収コンデンサＣ
_store への回収後、回収コンデンサＣ_store からの充電
後の列ライン−共通電極Ｖ_com 間電圧であり、この電圧
は減衰振動で増減するため表示状態の最小または最大と
は限らず、図４（ｂ）の形式の双方向スイッチをデータ
ライン駆動回路に用いると、表示状態によって消費電力
の削減効果が生じない場合が生じる。これら２つの双方
向スイッチと同じ機能のスイッチを、ＩＣ内部に作り込
むこともできるが、上述の各スイッチのメリット、デメ
リットも同様であることはいうまでもない。

【００４０】次に、図５の信号のタイミングチャートを
用いて動作を説明する。図には、前述の信号Ｓ／Ｈ_m
（ｍ列のＳ／Ｈ信号）、ＲＳＴ、Ｒ／Ｗ、Ｒ_sig 、Ｇ
_sig 、Ｂ _sig 、Ｓ_wk、Ｓ_wm、Ｓ_cH、Ｓ_cL、Ｖ_mR、Ｖ_mG、
Ｖ_mB（Ｖ_mXはｍ列Ｘライン電圧を表す）と、出力回路１
３の入力容量Ｃ_h の電圧変化Ｖ_Ch、Ｖ_mRとＶ_mGとＶ_mBい
ずれかの列ラインと共通電極Ｖ_com ライン間の電圧変化
およびインダクタＬ_i に流れる電流波形を示している。

【００４１】ここでは、リセット期間を利用して電荷回
収動作を行っている状態を示し、画面は一定な全黒画面
を継続的に表示しているものとする。この全黒画面はＬ
ow、Ｈighデータが１ライン走査時間ごとに繰返される
ためパネル容量への充放電によるエネルギーロスが一番
大きい表示パターンである。サンプルホールド期間にｍ
列の信号Ｓ／Ｈ_m がＨigh になり、映像データ（電圧）
をサンプリング容量Ｃ_s に充電し、映像データに応じた
電荷を保持する。その後、出力回路入力容量Ｃ_h にその
データを書き込む直前に、信号ＲＳＴがＨigh になり、
入力容量Ｃ_h の電荷量をリセットする。そのリセット電
圧がＶ_rst であり、その値は出力回路１３に入力するデ
ータの最大値よりも大きい。

【００４２】リセット期間、Ｈigh データ以上の電圧
（Ｖ_rst ）が出力回路１３の入力容量Ｃ_h にセットされ
るため、出力回路１３内の第２の出力段のスイッチＱ_no
がリセット期間中閉じた状態になる。それと同時に信号
Ｓ_wkがＨigh 、Ｓ_wmがＬowに切替わり、電荷回収回路４
のスイッチ４₁ および４₂ を切替える。これで回収回路
内のインダクタＬ_i と回収コンデンサＣ_store と列ライ
ン容量Ｃ_loadと、配線等の抵抗と、電圧Ｖ_m の電源（電
荷回収経路に切替わってからある時間は、Ｖ_com駆動回
路はＶ_m を出力している）とコモン電位が接続され、Ｌ
Ｃ直列共振回路を形成する。このとき回収コンデンサＣ
_store には前サイクルまでに充放電が繰り返され電圧は
定常状態となっている。その電圧は出力回路１３の出力
振幅のほぼ１／２である。

【００４３】データライン駆動回路の出力数をＮとして
回収コンデンサＣ_store の容量は列ライン容量Ｃ_loadの
Ｎ倍よりも非常に大きいため、列ライン容量Ｃ_loadの側
から見ると回収コンデンサＣ_store は電源とみなせる。
回収コンデンサＣ_store から列ライン容量Ｃ_loadへの充
電が始まる。インダクタに流れる電流がゼロになるとＶ
_com 駆動回路のスイッチを切替え（Ｓ_cHをＬow、Ｓ_cLを
Ｈigh にし）、共通電極Ｖ_com の電圧をコモン電位とす
る。この切替えタイミング、すなわちインダクタの電流
がゼロになるタイミングはリセット期間の中心になるよ
うに（パネル負荷が一番大きいときに合わせて）インダ
クタＬ_i のインダクタンスを調整している。Ｖ_mR、
Ｖ_mG、Ｖ_mBの電圧が一瞬低下し再び回収コンデンサＣ
_store より列ライン容量Ｃ_loadへ充電される。そのとき
の回路の接続は回収コンデンサＣ_store、インダクタＬ_i
、列ライン容量Ｃ_load、配線等の抵抗、コモン電位の
直列接続である。

【００４４】インダクタＬ_i に流れる電流がゼロになっ
たらスイッチ４₂ をオフし、スイッチ４₁ をオンにして
電荷回収回路充電から差動増幅器充電に切替える。Ｒ／
Ｗ期間において、信号Ｒ／ＷがＨigh になると、サンプ
リング容量Ｃ_s に蓄えていたＨigh データが出力回路１
３の入力容量Ｃ_h に移り、そのＨigh データを次のリセ
ット期間が来るまで保持する。Ｃ_h が保持しているＨig
h データを出力するように出力回路１３は動作する。Ｖ
_mR、Ｖ_mG、Ｖ_mBはある一定時間で所望のＨighデータと
なりリセット期間になるまでその値を保持している。こ
のＨigh データが出力されている間、サンプリング容量
Ｃ_s は次のデータＬowデータを保持している。

【００４５】次のリセット期間は、電荷回収期間にな
る。信号ＲＳＴがＨigh になり、出力回路１３の入力容
量Ｃ_h の電圧値をＶ_rst にリセットすると同時に信号Ｓ
_wkがＨigh に信号Ｓ_wmがＬowになり電荷回収経路が接続
され、列ライン容量Ｃ_loadに蓄積している電荷の回収が
始まる。そのとき、Ｖ_com 駆動回路はコモン電位を出力
している。回収コンデンサＣ_store 、インダクタＬ_i 、
列ライン容量Ｃ_load、配線等の抵抗、コモン電位の直列
ＬＣ共振を利用して電荷の回収を行う。

【００４６】リセット期間中間の時刻になりインダクタ
Ｌ_i に流れる電流がゼロになると、Ｖ_com 駆動回路の信
号Ｓ_cHをＨigh 、Ｓ_cLをＬowに切替え、共通電極Ｖ_com
の電圧をＶ_m にする。Ｖ_mR、Ｖ_mG、Ｖ_mBの列ライン電圧
が一瞬上昇し、回収コンデンサＣ_store 、インダクタＬ
_i 、列ライン容量Ｃ_load、配線等の抵抗、Ｖ_m 電源の直
列ＬＣ共振を利用して再び電荷を回収する。電荷回収回
路４の接続がＶ_cc2 電源に切替わり、信号Ｒ／Ｗによっ
て書き込んだＬowデータを出力回路１３がＶ_mR、Ｖ_mG、
Ｖ_mBの列ラインに出力する。それは所望のＬowデータに
なり次のリセット期間になるまで保持する。以上の動作
が繰返される。

【００４７】上記動作の説明から、電荷回収するために
従来のように各列ラインにそれぞれスイッチを設けなく
ても、電荷回収回路４のみに電荷回収経路と電源Ｖ_cc2
の切替えスイッチを設ければ、データライン駆動回路に
電荷回収機能を付加することができる。電源Ｖ_cc2 、Ｖ
_ee2 を接続し、パネル充電をする期間をみると充電電荷
が非常に少ないことが分かる。この充電電荷によって電
力損失が増減するが、その電力損失量は電荷回収経路の
抵抗値に依存する。

【００４８】以上の説明では、電荷回収用の配線として
Ｖ_cc2 電源ラインを利用するものとしたが、リセット時
の電圧Ｖ_rst を最小データ値以下に設定し電源ラインＶ
_ee2を利用しても同様な効果が得られる。

【００４９】実施の形態２．次に、この発明の第２の実
施形態について説明する。第２の実施形態では回路ブロ
ック構成が第１の実施形態と同一であり電荷回収回路４
ａの構成が異なる。この電荷回収回路４ａの構成を図６
に示す。第１の実施形態における回収コンデンサＣ
_store がなくコモン電位に接続していた配線を共通電極
Ｖ_com に接続しており、信号Ｓ_wk、Ｓ_wm、スイッチ４
₁ 、４₂ 、インダクタＬ_j からなっている。信号Ｓ_wk、
Ｓ_wmより、インダクタＬ_j を介した共通電極Ｖ_com と、
Ｖ_cc2 電源を切替える。

【００５０】第１の実施形態では液晶パネルの電荷を一
旦回収コンデンサＣ_store に蓄えて再利用していたのに
対して、ここでは直接インダクタＬ_j を介して液晶パネ
ルに返している。図７のタイミングチャートを用いてス
イッチの動作タイミングを説明する。Ｓ／Ｈ_m 、ＲＳ
Ｔ、Ｒ／Ｗ、Ｒ_sig 、Ｇ_sig 、Ｂ_sig 、Ｖ_Ch、Ｓ_wk、Ｓ
_wmのスイッチングのタイミングは第１の実施形態と同じ
で、信号Ｓ_cHとＳ_cLのタイミングが異なっている。リセ
ット期間中は信号Ｓ_cH、Ｓ_cL両信号ともＬowである。

【００５１】電荷回収およびパネル充電の一連の動作
（液晶パネルの電荷反転）をリセット期間中に連続的に
行う。このリセット期間は出力回路１３の第２の出力段
を構成するトランジスタＱ_noが常時ＯＮし、列ライン容
量Ｃ_load、配線等の抵抗成分、インダクタＬ_j の直列Ｌ
Ｃ共振回路をなしている。リセット期間以前の状態を共
通電極Ｖ_com がＨigh 、列ラインＶ_mR、Ｖ_mG、Ｖ_mBがＬ
owとすると、そのリセット期間にＶ_com からインダクタ
Ｌ_j を通って列ラインへ電荷が移動しパネル電荷を反転
する。リセット期間以前の状態を共通電極Ｖ_com がＬo
w、列ラインＶ_mR、Ｖ_mG、Ｖ_mBがＨigh とすると、その
リセット期間に列ラインからインダクタＬ_jを通りＶ_com
へ電荷が移動し、パネル電荷を反転する。電荷反転後
はＶ_com 駆動回路３、出力回路１３によって電位を固定
しパネル電圧を所望の値にする。

【００５２】この実施形態では回収コンデンサＣ_store
が不要で部品点数が少なく電荷回収回路４ａを低コスト
で実現できる。大きな容量の回収コンデンサＣ_store を
データライン駆動回路ＩＣ内に配置するには大きな面積
を必要とするためチップサイズを大きくする必要があっ
たが、その問題点が解消できる。

【００５３】第１および第２の実施形態においては、こ
の発明によるロウ・インバーション方式の電荷回収機能
を備えたデータライン駆動回路について説明した。以下
に説明するこの発明による第３および第４の実施形態
は、ピクセル・インバーション方式の電荷回収機能を備
えたデータライン駆動回路に関するものである。

【００５４】実施の形態３．次に、この発明の第３の実
施形態を図８に示す回路ブロック構成図を用いて説明す
る。図１のロウ・インバーション方式との違いは、Ｖ
_com 駆動回路がないことおよび電荷回収回路４ｂによっ
て、コモンラインとＶ_cc2 電源の接続を切替える各列の
出力回路１３に配線する電源Ｖ_cc2 ラインの分割の仕方
が異なることである。ＲＧＢ列別の分割に加えて、奇数
列、偶数列で分割し都合６分割としている。電源Ｖ_cc2
ラインを６分割するのは、第１の実施形態の説明におけ
ると同様、ＲＧＢ各ラインから独立にそれぞれ適切な量
の電荷を回収できるようにするためで、配線面積につい
てもＶ_cc2 ラインを６分割したことによる増加はほとん
ど無視できる。

【００５５】電荷回収回路４ｂの回路構成を図９に示
す。Ｖ_cc2 ラインの分割数が６であるため、電荷回収回
路は第１の実施の形態における単位回路を６つ並列に接
続している。リセット期間において、回収コンデンサＣ
_store 、インダクタＬ_i 、列ライン容量Ｃ_load、配線等
の抵抗成分のＬＣ直列共振回路を構成し、電荷の回収と
充電を行う。このとき、第１の実施形態の説明と同様に
回収コンデンサＣ_storeは列ライン電圧振幅の１／２の
電圧をもつ電源と見なせる。

【００５６】実施の形態４．第４の実施形態では電荷回
収回路４ｃを第２の実施形態と同様に回収コンデンサＣ
_store を除いた構成にして電荷回収、充電動作を実現し
たものである。図１０に回路構成を示す。信号Ｓ_wmで制
御されるスイッチ４₁ はＶ_cc2 電源に、信号Ｓ_wkによっ
て制御されるスイッチ４₂ はコモンラインに接続されて
いる。上記同様、リセット期間に、インダクタＬ_j、回
収コンデンサＣ_load、配線等の抵抗成分のＬＣ直列共振
回路を構成しパネル電荷の反転を行う。

【００５７】

【発明の効果】本発明によるマトリックスディスプレイ
のデータライン駆動回路は、データをサンプリングする
Ｓ／Ｈ回路と、サンプリングしたデータを出力回路に伝
えるＲ／Ｗ回路と、データを増幅して液晶パネルへ伝え
る出力回路と、列ラインの接続を切替え、パネル電荷を
回収し再利用するＬＣ共振回路を利用した電力回収回路
を備え、列ラインの接続切替えを出力回路で行うように
したので、従来各列に必要であったセレクト回路が不要
になりデータライン駆動回路用ＩＣのチップ幅を小さく
できる。

【００５８】また、本発明によるマトリックスディスプ
レイのデータライン駆動回路は、出力回路の電圧供給配
線の一部を利用して、電荷回収を行うので、従来の電荷
回収用配線が不要になり、チップ幅をさらに小さくでき
る。

【００５９】さらにまた、本発明によるマトリックスデ
ィスプレイのデータライン駆動回路は、出力回路の入力
容量のリセット期間に電荷回収と出力回路のリセットを
同時に行うため、駆動シーケンスの１周期を有効に利用
できる。

【００６０】さらにまた、本発明によるマトリックスデ
ィスプレイのデータライン駆動回路は出力回路の入力容
量へのリセット電圧をデータ入力値の最大値以上あるい
は最小値以下に設定しているので、出力回路の出力段を
構成するｎ−ＭＯＳトランジスタ、あるいはｐ−ＭＯＳ
トランジスタがリセット期間、常時低抵抗で確実にＯＮ
状態を維持することができ、電荷回収効率が向上し電荷
回収機能を最大限利用し消費電力を削減できる。

【００６１】また、本発明によるマトリックスディスプ
レイのデータライン駆動回路は、電荷回収のため各列の
配線を分割し、端部で共通化して回路素子に接続し、そ
の分割を奇数列と偶数列としたので、ピクセル・インバ
ーション方式で液晶パネルを駆動した場合、奇数列と偶
数列でパネルに蓄積している電荷が相殺することがな
く、インダクタを介してパネル電荷を反転させる電荷回
収が可能になる。

【００６２】さらに、本発明によるマトリックスディス
プレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のための各
列配線を分割し、その分割を赤色表示列と緑色表示列と
青色表示列としたため、各色列ラインの電圧振幅の違い
による電荷回収効率の低下がない。

【００６３】また、本発明によるマトリックスディスプ
レイのデータライン駆動回路は、電荷回収のためのスイ
ッチが双方向スイッチであり、その双方向スイッチは２
組のスイッチとダイオードの直列回路を並列に接続して
おり電流方向を制御するので、表示パターンの違いによ
ってパネル負荷が変動しても、反転させたパネル電荷の
ピークを保持した状態で出力回路による充放電期間に移
行するので、どのような表示パターンでも電荷回収によ
る低電荷効果を得ることができる。

【００６４】さらに、本発明によるマトリックスディス
プレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のためのス
イッチが双方向スイッチであり、その双方向スイッチは
２つのＦＥＴスイッチを逆極性で直列接続しており、電
荷回収によりパネル電荷の反転後、電圧の絶対値がダイ
オードの順方向電圧相当分低下することがないので、電
荷回収効率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１および第２の実施形態を示すブ
ロック構成図である。

【図２】 図１における各回路ブロックの回路構成図で
ある。

【図３】 第１の実施形態における電荷回収回路の回路
構成図である。

【図４】 電荷回収回路に用いる双方向スイッチの回路
構成図である。

【図５】 第１の実施形態における駆動シーケンスおよ
び列ラインの電圧、インダクタ電流を示すタイミングチ
ャートである。

【図６】 第２の実施形態における電荷回収回路の回路
構成図である。

【図７】 第２の実施形態における駆動シーケンスおよ
び列ラインの電圧、インダクタ電流を示すタイミングチ
ャートである。

【図８】 本発明の第３および第４の実施形態を示すブ
ロック構成図である。

【図９】 第３の実施形態における電荷回収回路の回路
構成図である。

【図１０】 第４の実施形態における電荷回収回路の回
路構成図である。

【図１１】 従来の形態を示す回路ブロック構成図であ
る。

【図１２】 従来の駆動シーケンスを示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１、１ａ‥デーラライン駆動回路 ２‥液晶パネル ３
‥Ｖ_com 駆動回路 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ‥電荷回収回路 １１‥Ｓ／Ｈ回
路 １２‥Ｒ／Ｗ回路 １３‥出力回路 Ｃ_h ‥保持容量
Ｃ_load‥列ライン容量 Ｃ_s ‥サンプリング容量 Ｃ_store ‥回収コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 昭弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 岩田 明彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H093 NA06 NA43 NA64 NC11 NC12 NC15 NC23 ND39 ND42 ND54 5C006 AA22 AC27 AF42 AF43 AF52 BB16 BC06 BC12 BC20 BC22 BC23 BF04 BF11 BF25 BF32 BF34 BF36 BF37 BF49 FA37 FA43 FA47 5C080 AA10 BB05 CC03 DD22 DD26 EE30 FF11 JJ02 JJ03 JJ04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データをサンプリングするサンプル／ホ
   ールド回路と、サンプリングした前記データを出力回路
   に伝えるリード／ライト回路と、電源に接続し前記デー
   タを増幅して液晶パネルへ伝える出力回路と、列ライン
   の接続を切替えパネル電荷を回収し再利用する電荷回収
   回路を備え、 前記出力回路の電圧供給配線を電荷供給と電荷回収とに
   共有し、該配線は前記電源と電荷回収経路とを切替える
   前記電荷回収回路に接続したことを特徴とするマトリッ
   クスディスプレイのデータライン駆動回路。
2. 【請求項２】 前記列ラインの接続切替えを前記出力回
   路の出力段の増幅素子により構成したことを特徴とする
   請求項１記載のマトリックスディスプレイのデータライ
   ン駆動回路。
3. 【請求項３】 前記出力回路の入力容量のリセット期間
   に前記出力回路の列ラインの接続を切替える増幅素子を
   接続状態にして電荷を回収することを特徴とする請求項
   ２記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動
   回路。
4. 【請求項４】 前記出力回路の入力容量へのリセット電
   圧はデータ入力の最大値以上あるいは最小値以下に設定
   したことを特徴とする請求項３記載のマトリックスディ
   スプレイのデータライン駆動回路。
5. 【請求項５】 前記電荷回収回路は、電源と前記電圧供
   給配線との接続を制御するスイッチと、前記電圧供給配
   線とコモン電位に接続したインダクタとキャパシタの直
   列回路との接続を制御する電荷回収スイッチとを備えた
   ことを特徴とする請求項４記載のマトリックスディスプ
   レイのデータライン駆動回路。
6. 【請求項６】 前記電荷回収回路は、前記電源と前記電
   圧供給配線との接続を制御するスイッチと、前記電圧供
   給配線と共通電極またはコモン電位と接続したインダク
   タとの接続を制御する電荷回収スイッチとを備えたこと
   を特徴とする請求項４記載のマトリックスディスプレイ
   のデータライン駆動回路。
7. 【請求項７】 前記電荷回収スイッチを双方向スイッチ
   としたことを特徴とする請求項５または６記載のマトリ
   ックスディスプレイのデータライン駆動回路。
8. 【請求項８】 前記双方向スイッチは、スイッチとダイ
   オードの直列回路を並列接続して構成し電流の流れる方
   向を制御することを特徴とする請求項７記載のマトリッ
   クスディスプレイのデータライン駆動回路。
9. 【請求項９】 前記双方向スイッチはＦＥＴスイッチを
   逆極性で直列接続したことを特徴とする請求項７記載の
   マトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
10. 【請求項１０】 データをサンプリングするサンプル／
    ホールド回路と、サンプリングした前記データを出力回
    路に伝えるリード／ライト回路と、電源に接続し前記デ
    ータを増幅して液晶パネルへ伝える出力回路と、列ライ
    ンの接続を切替えパネル電荷を回収し再利用する電力回
    収回路を備え、 電荷回収動作に使用する各列の配線を分割してブロック
    化し、各ブロック化した前記各列の配線を端部で共通化
    して前記電荷回収回路に接続したことを特徴とするマト
    リックスディスプレイのデータライン駆動回路。
11. 【請求項１１】 前記各列の配線の分割ブロックを奇数
    列と偶数列としたことを特徴とする請求項１０記載のマ
    トリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
12. 【請求項１２】 前記各列の配線の分割ブロックを赤色
    表示列と緑色表示列と青色表示列としたことを特徴とす
    る請求項１０または１１記載のマトリックスディスプレ
    イのデータライン駆動回路。