JP2001022329A - 多段階電荷の再活用を用いたｔｆｔ−ｌｃｄ及びその駆動方法 - Google Patents

多段階電荷の再活用を用いたｔｆｔ−ｌｃｄ及びその駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソース駆動部の追加によるソースライン間の
信頼性の問題を解決し，低電力の液晶表示装置を実現
し，既存の電荷の再活用を用いた駆動方式より消費電力
低減の効率をさらに高めた多段階電荷の再活用を用いた
ＴＦＴ−ＬＣＤ及びその駆動方法を提供すること。 【解決手段】 一つの画素ずつの映像データを複数のソ
ースラインを介して出力するソース駆動部と，多段階電
荷の再活用のための多数のスイチング素子などと，前記
ソース駆動部と液晶パネル間に接続されてソースライン
の接続の時，共通電極より高い電圧を有していたソース
ラインの電荷を回収して共通電極より低い電圧を有して
いたソースラインに電荷を供給する外部キャパシターと
を具備するよう構成されることを特徴とする多段階電荷
の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，薄膜トランジスタ
ー（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ）の液晶表示装置(ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ)に関するものであり，詳しく
は，液晶パネル内のソースラインを電荷の共有を介して
低消費電力で駆動させることによって，ＴＦＴ−ＬＣＤ
の駆動回路の消費電力を低減するのに適するＴＦＴ−Ｌ
ＣＤ及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，ＴＦＴ−ＬＣＤはＣＲＴの画質
に劣らない高画質，高速応答性などを有し，ＬＣＤの種
類のうちで，一番その性能に優れており，デスクトップ
画面，ＴＶ用画面，コンピューターモニター用画面など
に広く用いられている。
【０００３】従来のＴＦＴ−ＬＣＤは図１１に示したよ
うに，複数のゲートラインＧＬなどと複数のソースライ
ンＳＬなどの交差点に複数の画素を有する液晶パネル１
０と，液晶パネル１０のソースラインＳＬを介して各々
の画素に映像信号を提供するソース駆動部２０と，液晶
パネル１０のゲートラインＧＬを選択して複数の画素を
オンさせるゲート駆動部３０とから構成される。
【０００４】この時，前記画素はゲートがゲートライン
ＧＬと連結され，ドレーンがソースラインＳＬと連結さ
れた複数の薄膜トランジスター，薄膜トランジスターの
ソースと各々並列で連結された貯蔵キャパシターＣs及
び液晶キャパシターＣｌｃから構成される。
【０００５】このように構成された従来のＴＦＴ−ＬＣ
Ｄの動作を添付した図面を参照して説明する。まず，ソ
ース駆動部２０のサンプリングレジスタ(図示せず)は順
次的に一つの画素ずつの映像データが与えられて，ソー
スラインＳＬなどに該当する映像データを格納する。サ
ンプリングレジスタに格納された映像データはコントロ
ーラの信号によってホールディングレジスタへ伝えられ
る。続いてゲート駆動部３０はゲートライン選択信号Ｇ
ＬＳを出力して複数のゲートラインＧＬの中で一つのゲ
ートラインを順次的に選択する。
【０００６】従って，選択されたゲートラインＧＬに連
結された複数の薄膜トランジスターがターンオンされ
て，前記データ駆動部２０のホールディングレジスタに
貯蔵された映像データがドレーンに印加されることによ
って，映像データが液晶パネル１０に表示される。後に
も前記のような動作が繰り返されて映像データが液晶パ
ネル１０に表示される。
【０００７】この時ソース駆動部２０はＶＣＯＭ，陽の
映像信号（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａ
ｌ）及び陰の映像信号（ｎｅｇｔｉｖｅ ｖｉｄｅｏ
ｓｉｇｎａｌ）を液晶パネル１０に提供して映像データ
を液晶パネル１０に表示する。
【０００８】即ち，図１２に示したように，従来のＴＦ
Ｔ−ＬＣＤの動作の時，液晶に直接ＤＣ電圧が掛からな
いようにするために，フレームが変わるごとに陽の映像
信号と陰の映像信号を交替で画素に与えて，このために
ＴＦＴ−ＬＣＤ上板の電極に陽の映像信号と陰の映像信
号の中間電圧であるＶＣＯＭを与える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，ＶＣＯ
Ｍに基づいて液晶に陽の映像信号と陰の映像信号を交替
で与える場合には，液晶の光伝達曲線が一致せず，フリ
ッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）が発生する。
【００１０】従って，前記フリッカーの発生を減らすた
めに図１３ないし図１６に示したようにフレームインバ
ージョン，ラインインバージョン，カラムインバージョ
ン及びドットインバージョンなど４つの方式が各々用い
られる。
【００１１】即ち，図１３はフレームインバージョンと
して，フレームが変わる場合のみ映像信号の極性が変わ
る方式を示す。図１４はラインインバージョンとして，
ゲートラインＧＬが変わるたびに映像信号の極性が変わ
る方式を示す。また図１５はカラムインバージョンとし
て，ソースラインＳＬが変わる時とフレームが変わるた
び映像信号の極性が変わる方式を示す。図１６はドット
インバージョンとして各ソースラインＳＬのゲートライ
ンＧＬが変わる時と，フレームが変わるたびに映像信号
の極性が変わる方式を示す。
【００１２】この時，画質はフレームインバージョン，
ラインインバージョン，カラムインバージョン及びドッ
トインバージョン順で良好であり，その画質に比例して
極性が変わる場合の数が増え，消費電力も増える。
【００１３】その一例を図１７に示したドットインバー
ジョンを参考して説明する。図１７はドットインバージ
ョンの時，液晶パネル１０へ格納される奇数のソースラ
インＳＬと偶数のソースラインＳＬとの波形を示したも
ので，ゲートラインＧＬが変わるたびに前記ソースライ
ンＳＬの映像信号がＶＣＯＭに基づいて極性が変わるこ
とを示している。
【００１４】この時，ＴＦＴ−ＬＣＤパネルの全体が同
じ灰色を示していると仮定すると，ソースラインＳＬの
映像信号の変化幅ＶはＶＣＯＭと陽の映像信号の変化幅
またはＶＣＯＭと陰の映像信号の変化幅の２倍となり，
ソースラインＳＬのキャパシターをＣLと称し，出力段
からの消費電力Ｅを計算すると次の通りである。 Ｅ＝ＣL・Ｖ２
【００１５】即ち，ドットインバージョン方式はゲート
ラインＧＬが変わるたびに映像信号がＶＣＯＭに基づい
て陽から陰へ，陰から陽へ変わるため，多くの電力を消
費するという短所がある。
【００１６】また，従来の液晶表示装置を多結晶シリコ
ン薄膜のトランジスター（ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）で
製造する場合，消費電力量が多いため熱発生が増加し，
熱による液晶の特性及びＴＦＴの特性劣化（ｄｅｇｒａ
ｄａｔｉｏｎ）が生じるという短所がある。
【００１７】そして，従来のＴＦＴ−ＬＣＤはＶＧＡ
級，ＳＶＧＡ級，ＸＧＡ級，ＳＸＧＡ級，ＵＳＧＡ級へ
と順に高解像度を実現するために，多数のソース駆動部
が要求され，その分ラインのピッチが狭くなる。このた
め，信頼性に関する様々な問題が実際に発生していると
いう短所がある。
【００１８】また，従来の電荷の再活用ＴＦＴ−ＬＣＤ
はブランキングの時間の間，奇数のソースラインＳＬと
偶数のソースラインＳＬを伝送ゲートラインＧＬで連結
して，陽の映像信号で充電されていたソースラインの電
荷の一部を陰の映像信号で充電されているソースライン
へ移動させて再活用することによって消費電力を最大５
０％しか低減できなかった。
【００１９】本発明は，このような問題に鑑みてなされ
たもので，その目的とするところは，高解像度を実現す
るためのＴＦＴ−ＬＣＤにおいてソース駆動部の追加に
よるソースライン間の信頼性の問題を解決し，低電力の
液晶表示装置を実現するための，多段階電荷の再活用を
用いたＴＦＴ−ＬＣＤを提供することにある。
【００２０】本発明の別の目的は，既存の電荷の再活用
を用いた駆動方式より消費電力低減の効率をさらに高め
た多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ及びその
駆動方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の第１の観点によれば，一つの画素ずつの映
像データを複数のソースラインを介して出力するソース
駆動部と，多段階電荷の再活用のための多数のスイチン
グ素子などと，前記ソース駆動部と液晶パネル間に接続
されてソースラインの接続の時，共通電極より高い電圧
を有していたソースラインの電荷を回収して共通電極よ
り低い電圧を有していたソースラインに電荷を供給する
外部キャパシターとを具備するよう構成されることを特
徴とする多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤが
提供される。
【００２２】また，本発明の第２の観点によれば，一つ
の画素ずつの映像データを複数のデータラインを介して
出力するソース駆動部と，前記データラインを介して提
供された映像信号を表示する液晶パネルから構成された
ＴＦＴ−ＬＣＤにおいて，前記ソース駆動部と液晶パネ
ル間に接続されてソースラインの接続の時，共通電極よ
り高い電圧を有していたソースラインの電荷を回収して
共通電極より低い電圧を有していたソースラインに電荷
を供給する外部キャパシターと，前記液晶パネルの各ソ
ースラインを駆動信号によってライン駆動部に連結する
伝送ゲート部と，前記液晶パネルの各ソースラインを第
１及び第２選択信号によって前記外部キャパシターで連
結する第１及び第２スイチング部と，前記液晶パネルに
隣接するソースラインを第３選択信号によって互いに連
結する第３スイチング部とを具備するよう構成されるこ
とを特徴とする多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−Ｌ
ＣＤが提供される。
【００２３】その際に，前記ソース駆動部は液晶パネル
の各ソースラインを介して画素に映像信号で提供するラ
イン駆動部と，前記液晶パネルの各ソースラインを外部
駆動信号によってライン駆動部または外部キャパシター
に連結するスイチング部とを具備するよう構成されるこ
とが好ましい。そして，前記スイチング部は伝送ゲー
ト，ＰＭＯＳトランジスター，ＮＭＯＳトランジスター
のうち，いずれかの一つで構成することが好ましい。ま
た，前記スイチング部は複数の制御信号によってソース
駆動部の出力段をハイインピーダンス状態で作るための
伝送ゲート部と，液晶パネルの各ソースラインを第１及
び第２選択信号によって前記外部キャパシターで連結す
る第１及び第２スイチング部と，前記液晶バネルに隣接
するソースラインを第３選択信号によって相互接続させ
る第３スイチング部とから構成されるようにしてもよ
い。なお，前記第３スイチング部はすべての隣接したソ
ースラインごとにスイチング素子が接続されるようにし
てもよく，あるいは，スイチング素子を２Ｎー１番目の
ソースラインと２Ｎ番目のソースラインとの間に接続
し，２Ｎ番目のソースラインと２Ｎ＋１番目のソースラ
インとの間に接続しないよう構成してもよい。
【００２４】また，本発明の第３の観点によれば，多段
階電荷の再活用の時間のうち，少なくとも一つ以上の選
択信号を与える多段階電荷の再活用のためのＴＦＴ−Ｌ
ＣＤの駆動方法において，第２選択信号によってＮ−１
番目の階調表示の時間にＶＬボルトで放電されていた偶
数番目のキャパシターが外部キャパシターのＶＬ＋（１
／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電される１番目の電荷の
再活用段階と，第３選択信号によってＮー１番目の階調
表示の時間にＶＨで充電されていた奇数番目のキャパシ
ターが前記１番目の電荷の再活用のためにＶＬ＋（１／
３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電されている偶数番目のキ
ャパシターと電荷の再活用を介してＶＬ＋（２／３）Ｖ
ｓｗｉｎｇボルトで充電される２番目の電荷の再活用段
階と，第１選択信号によってＮ番目の階調表示の時間に
ＶＬボルトで放電すべき奇数番目のキャパシターが外部
キャパシターのＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで
充電される３番目の電荷の再活用の段階とを有すること
を特徴とする多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣ
Ｄの駆動方法が提供される。
【００２５】その際に，前記１番目の電荷の再活用の段
階では，Ｎ番目の容量性負荷の駆動時間で第１選択信号
によって第１スイチング部がターンオンされて，Ｎ−１
番目の容量性負荷の駆動時間でＶＬボルトで放電されて
いた偶数番目の容量性負荷と外部キャパシターが連結さ
れ，偶数番目の容量性負荷が外部キャパシターのＶＬ＋
（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電され，前記２番目
の電荷の再活用の段階では，Ｎ番目の容量性負荷の駆動
時間で第３選択信号によって第３スイチング部がターン
オンされて，Ｎ−１番目の容量性負荷の駆動時間でＶＨ
ボルトで充電されていた奇数番目の容量性負荷と１番目
の再活用の段階でＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルト
で充電されていた偶数番目の容量性負荷が連結されてす
べての容量性負荷がＶＬ＋（１／２）Ｖｓｗｉｎｇボル
トよりさらに高い電圧ＶＬ＋（２／３）Ｖｓｗｉｎｇボ
ルトを有し，前記３番目の電荷の再活用の段階では，Ｎ
番目の容量性負荷の駆動時間で第２選択信号によって第
２スイチング部がターンオンされて，Ｎ番目容量性負荷
の駆動時間にＶＬボルトで放電すべきの奇数番目の容量
性の負荷が外部キャパシターが連結されてＶＬ＋（１／
３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電されるよう構成すること
が好ましい。
【００２６】本発明は，前記の問題を解決するために提
案された液晶表示装置は，画素の液晶に所望の電圧を与
えるために共通電極の電圧を固定させ，ソース駆動回路
から液晶の両端に与えられる電圧をＮ番目フレームでは
共通電極より高く，Ｎ＋１番目フレームでは共通電極よ
り低く，また，同じＮ番目フレームでも同じカラムの
上，下画素と同じローラインの左，右画素の液晶両端に
与えられる電圧を極性を異にして供給する液晶表示装置
を駆動する方式が提案される。
【００２７】かかる液晶表示装置は，電荷の再活用のた
めにローラインごと電荷再活用の時間を設定しておき，
電荷を再活用した後，画素にビデオデータ分の電圧を与
えて駆動させる。Ｍ−１番目ローラインの奇数番目の画
素と偶数番目の画素の電圧極性が違うのでＭ番目のロー
ラインの画素などに希望するビデオデータほどの電圧を
与える前に奇数番目のソースラインと偶数番目ソースラ
インをスイチング素子を介して連結する。
【００２８】このように連結して共通電極より高い電圧
が与えられていたソースラインと共通電極より低い電圧
が与えられていた他のソースラインは電荷の再活用によ
って共通電極に最大電圧を保持させる。かかる電荷の再
活用としてソース駆動回路は電圧スイング幅を既存対
比，最大１／２まで低めることによって液晶表示装置の
駆動の時，消費電力が低減される。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下，本発明による多段階の電荷
の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ及びその駆動方式によ
る望ましい一実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明
する。図１に示したように，電荷の再活用ＴＦＴ−ＬＣ
Ｄは，一つの画素ずつの映像データを複数のソースライ
ンを介して出力するライン駆動部２００，前記ソースラ
インを介して提供された映像信号を表示する液晶パネル
１００，ライン駆動部２００と液晶パネル１００との間
に接続されて，液晶パネル１００のソースラインの接続
の時，共通電極より高い電圧を有していたソースライン
の電荷を回収して共通電極より低い電圧を有していたソ
ースラインに電荷を供給する外部キャパシター５００か
ら構成される。
【００３０】また，ライン駆動部２００は液晶パネル１
００のソースラインを介して画素に映像信号を提供する
ソース駆動部３００，液晶パネル１００の各ソースライ
ンを外部の駆動信号によってソース駆動部３００または
外部キャパシター５００に連結するスイチング部４００
を含めて構成される。
【００３１】このように構成された本発明の多段階の電
荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路で，奇数
番目のソースラインは第１選択信号（ＳＥＬ１）によっ
てソース駆動部３００の出力段に連結されるか，または
外部キャパシター５００に連結される。同様に偶数番目
のソースラインは第２選択信号（ＳＥＬ２）によってソ
ース駆動部３００の出力段に連結されるか，外部キャパ
シター５００に連結される。
【００３２】また，第３選択信号（ＳＥＬ３）が与えら
れるとＴＦＴ−ＬＣＤ内の全てのソースラインは一つに
連結される。ここで，ソースラインは容量性負荷と抵抗
性負荷を有する。キャパシタンス（Ｃｌｏａｄ）は容量
性の負荷で動作するソースラインのキャパシターを示し
たものであり，レジスタンス（Ｒｌｏａｄ）はソースラ
インの抵抗性負荷を示したものである。
【００３３】また外部キャパシタンス（Ｃｅｘｔ）はキ
ャパシタンスを充電する補助電源の役割をするのでキャ
パシタンスよりは十分に大きいキャパシターから構成さ
れている。
【００３４】図２は本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路
の各部の信号の入／出力の波形図を示したもので，各々
のラインスイチング部４００に与えられる選択信号など
とこの選択信号によって電荷の再活用される電圧を示し
たものである。
【００３５】まず，容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）の数をＭ
個として，ＶＨボルトで充電される容量性負荷（Ｃｌｏ
ａｄ）はＭ／２個であり，ＶＬボルト（Ｖ）で放電され
る容量性負荷はＭ／２個と仮定する。
【００３６】ＶＨは画素が陽の極性を有する一つの階調
のイメージを表現するためのソースライン電圧であり，
ＶＬは同一な階調イメージを表現するための陰の極性を
有する奇数番目のソースライン電圧である。
【００３７】また，Ｎ−１番目の容量性負荷（Ｃｌｏａ
ｄ）の駆動時間が経過して奇数番目の容量性負荷（Ｃｌ
ｏａｄ）はＶＨボルトで充電されていて，偶数番目の容
量性負荷はＶＬボルトで放電されていると仮定する。続
いてＮ番目の駆動時間には奇数番目の容量性の負荷（Ｃ
ｌｏａｄ）がＶＬボルトで放電され，偶数番目の容量性
負荷はＶＨボルトで充電されるべきであると仮定する。
【００３８】また外部キャパシター５００の電圧は容量
性負荷（Ｃｌｏａｄ）より非常に大きく一定電圧で充電
されていて実際電圧源のように動作すると仮定する。こ
の時外部キャパシター５００の電圧は外部から供給しな
くても以下の説明のようにＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎ
ｇボルトで充電されて電圧源のように動作する。ここで
ＶｓｗｉｎｇとはＶＨとＶＨとの電圧差を示す。言い換
えれば，ＶｓｗｉｎｇはＶＬ電圧を有していた容量性負
荷（Ｃｌｏａｄ）をＶＨで充電させるために従来のソー
ス駆動部が供給する電圧スイング幅を意味する。
【００３９】ともに，多段階の電荷の再活用の区間の間
にはソース駆動部３００の出力段がハイインピーダンス
状態であると仮定する。このような条件の下で駆動され
る本発明の多段階の電荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣ
Ｄの駆動方法を説明すると次のようである。
【００４０】図１及び図２を参照すると，まず１番目電
荷の再活用の段階においてＮ番目容量性負荷の駆動時
間，即ち，ローラインの駆動時間に第２選択信号（ＳＥ
Ｌ２）が与えられると，第２選択信号（ＳＥＬ２）に接
続されたラインスイチング部がターンオンされる。従っ
て，Ｎ−１番目の階調表現の時間にＶＬボルトで放電さ
れていた偶数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）と外部キ
ャパシタンス（Ｃｅｘｔ）が連結されて電荷の再活用を
介して電荷の平衡を成すと，容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）
は外部キャパシターが有する電圧ＶＬ＋（１／３）Ｖｓ
ｗｉｎｇボルトの分，充電される。
【００４１】次は，２番目の電荷の再活用の段階で，第
２選択信号（ＳＥＬ２）に連結されたラインスイチング
部がターンオフされ，第３選択信号（ＳＥＬ３）に連結
されたラインスイチング部がターンオンされる。従っ
て，Ｎ−１番目の階調表現の時間にＶＨボルトで充電さ
れていた奇数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）と１番目
の再活用の段階でＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルト
で充電されていた偶数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）
とが連結されて全ての容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）がＶＬ
＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトよりさらに高い電圧Ｖ
Ｌ＋(２／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトを有することにな
る。
【００４２】その次は３番目の電荷の再活用の段階で，
第３選択信号（ＳＥＬ３）に連結されたラインスイチン
グ部がターンオフされ，第１選択信号（ＳＥＬ１）に連
結されたラインスイチング部がターンオンされる。従っ
てＮ番目の階調表現の時間にＶＬボルトで放電すべきの
奇数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）と外部キャパシタ
ンス（Ｃｅｘｔ）が連結されて電荷の再活用を行い，容
量性負荷（Ｃｌｏａｄ）は外部キャパシタンス（Ｃｅｘ
ｔ）が有する電圧ＶＬ＋(１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルト
を有することになる。
【００４３】その次は前記第１選択信号（ＳＥＬ１）に
連結されたラインスイチング部がターンオフされながら
多段階の電荷の再活用の時間が完了される。前記のＮ番
目の多段階の電荷の再活用の時間が完了したら，奇数番
目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）はＶＬ＋(１／３）Ｖｓ
ｗｉｎｇボルトとなり，偶数番目の容量性負荷（Ｃｌｏ
ａｄ）はＶＬ＋(２／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトとなって
いる。続いて，階調表現の時間に液晶バネル１００内の
出力駆動部が偶数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）をＶ
Ｌ＋(２／３）ＶｓｗｉｎｇボルトからＶＨボルトで充
電させ奇数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）はＶＬボル
トで放電させる。
【００４４】なお，Ｎ＋１番目の容量性負荷の駆動時間
には奇数番目の容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）と偶数番目の
容量性負荷（Ｃｌｏａｄ）がＮ番目の容量性負荷の駆動
時間で電圧と反対で充電，放電しなければならないの
で，第１選択信号（ＳＥＬ１）と第２選択信号（ＳＥＬ
２）に連結されたラインスイチング部のスイチング順序
がＮ番目の容量性負荷の駆動時間における順序と反対に
駆動される。
【００４５】図３は，本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回
路の一実施例を示したブロック図であり，図４は本発明
のＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路の他の実施例を示したブロ
ック図である。
【００４６】図３を参照すると，本発明のＴＦＴ−ＬＣ
Ｄの駆動回路は基本構成は図１と同一で，ラインスイチ
ング部４００を伝送ゲートで構成した一例を示したもの
で前述のように同一に多段階電荷の再活用の動作を行
う。ここでラインスイチング４００は伝送ゲート以外に
ＰＭＯＳトランジスターまたはＮＭＯＳトランジスター
から構成でき，詳細な構成は次のようである。
【００４７】ラインスイチング部４００は，制御信号
(ＡＭＰ），(ＡＭＰ-Ｂ)によってソース駆動部３００の
出力段をハイインピーダンスの状態で作るための伝送ゲ
ート部４１０，液晶パネル１００の各々のソースライン
を第１及び第２選択信号（ＳＥＬ１），（ＳＥＬ２）に
よって，外部キャパシター５００で連結する第１及び第
２スイチング部４２０，４３０，液晶パネル１００に隣
接するソースラインを第３選択信号（ＳＥＬ３）によっ
て互いに接続される第３スイチング部４４０から構成さ
れる。このとき，第３スイチング部４４０は全ての隣接
したソースラインごとに伝送ゲートが接続されたもので
ある。
【００４８】図４を参照すると，第３スイチング部４４
０は２Ｎ−１番目のソースラインと２Ｎ番目のソースラ
インを連結して構成したものである。即ち，第３スイチ
ング部４４０を構成する伝送ゲートは，２Ｎ−１番目の
ソースラインと２Ｎ番目のソースラインとの間にのみ接
続され，２Ｎ番目のソースラインと２Ｎ＋１番目のソー
スラインの間には接続されない構成である。かかる構成
はローラインでＬＣＤに与えられるビデオデータが画素
の位置によって違う場合，２段階の電荷の再活用の後，
画素電圧が局部的に異なるが，ＬＣＤ全体の消費電力に
は大きな差がないと観察される。
【００４９】なお，ＴＦＴ−ＬＣＤで消費電力は次の式
１によって求められる。 [式１] Ｐav＝Ｃ・Ｉav ＝ＶDD・（Ｍ・ＣL・Ｖｓｗｉｎｇ・ｆｒｅｑ／２） ここでＭは容量性負荷の数，ＶDDは電源電圧，Ｖｓｗｉ
ｎｇは容量性の負荷を充電，放電させる電圧幅，ＣLは
容量性負荷，ｆｒｅｑは容量性負荷を充電・放電する時
の駆動周波数を各々示す。
【００５０】この時，消費電力の指数を決定する電圧幅
Ｖｓｗｉｎｇは図５に示した波形図によって決定され
る。前記の式１によって，既存の駆動方式で電荷の再活
用の後のＶｓｗｉｎｇが最大(１／２)Ｖｓｗｉｎｇで電
荷再活用されているが，多段階電荷の再活用を介して最
大(１／３)Ｖｓｗｉｎｇで減少したことをＨＳＰＩＣＥ
を介して確認できた。
【００５１】図５を参照すると，画像信号の入力による
電圧変動幅でホワイトを表現するためには，電圧変動幅
が相対的に一番小さく現れる。これは電圧が与えられな
い状態で液晶が光を通過するノルマルホワイト（ｎｏｒ
ｍａｌｌｙ ｗｈｉｔｅ）の場合に該当する。図８に前
記ホワイトイメージの表現の時の共有電圧の波形図を示
した。
【００５２】また中間階調は電圧変動幅がホワイト表現
に比べて少し大きく，ブラックの場合電圧変動幅が一番
大きくなることが確かめられる。図６及び図７にブラッ
クイメージ，中間階調イメージの表現の時の共有電圧の
波形図を示した。
【００５３】図６ないし図８を参照すると，多段階の電
荷の再活用の後，容量性負荷の電圧は初期に充電された
電圧や充電されない電圧でも同一な結果のグラフ特性を
得る。
【００５４】図６ないし図８を参照すると，電圧幅Ｖｓ
ｗｉｎｇを既存の対比（１／３）Ｖｓｗｉｎｇに減らし
た場合，消費電力の低減効率が６６．６％に至る。この
ときのシミュレーションの条件により，消費電力の低減
効率は６６．６％であったが，ソースラインの抵抗性負
荷と容量性負荷の大きさによるＲＣ時常数と電荷の再活
用の時間の長さとによって，消費電力の低減効率を変え
ることは可能である。
【００５５】また，外部キャパシタンス（Ｃｅｘｔ）
は，初期にＶＬ＋(１／３）Ｖｓｗｉｎｇ電圧またはそ
の以上の電圧で充電できるし，充電をしなくても本発明
で提案した駆動方式によってＶＬ＋(１／３）Ｖｓｗｉ
ｎｇで充電されて実際電圧源のように動作することにな
る。
【００５６】従って，ソースラインの抵抗性負荷の大き
さを減らすか，電荷の再活用の時間が増えると消費電力
の低減効率がさらに増えることを，図６ないし図８に示
したＨＳＰＩＣＥシミュレーションから確かめられる。
【００５７】図９は本発明の駆動方式によって，ＨＳＰ
ＩＣＥシミュレーションから確認したブラックイメージ
表現時の外部キャパシタンス（Ｃｅｘｔ）の電圧波形図
である。図示したように外部キャパシタンス（Ｃｅｘ
ｔ）は初期に充電されていなくても，駆動中に充電にな
って電圧源のように動作することになり，シミュレーシ
ョンから確認した外部キャパシタンス（Ｃｅｘｔ）の電
圧は一定時間が過ぎた後３．６６６ボルトとなる。この
時，画像信号によって外部キャパシタンスの電圧は異な
って充電されるが，平均消費電力の低減効率には変化が
ない。
【００５８】従って，本発明の実施例の多段階電荷の再
活用で得られる消費電力の低減効率は，スイッチの大き
さ，外部キャパシターの大きさ，電荷の再活用を行う時
間に比例し，負荷のＲＣ時常数に影響されるが，最大６
６．６％の消費電力の低減効果が得られる。
【００５９】図１０は本発明を用いたＳＸＧＡ級ＴＦＴ
−ＬＣＤの駆動時の消費電力を示したグラフの１例であ
る。これより，本発明を用いたものの駆動消費電力は，
画像イメージに無関係に既存の消費電力に比べて１／３
程度に減少することがわかる。
【００６０】このように本発明の多段階電荷の再活用を
用いたＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路及び方法は，ソース駆
動部内のスイチング部を多様したスイチング素子で構成
することができるので，本発明で提示された実施例に限
らず，本発明の技術的な思想を外れない範囲で多様に変
形が可能である。それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明による多段階電荷の
再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路及び方法の効
果は次のようである。第１に，多段階電荷の再活用の時
間の間ＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路でソースラインＳＬの
電荷を再活用することによって，液晶パネルの駆動消費
電力を既存に比べて１／３で減少させることができる。
【００６２】第２に，本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回
路は，消費電力が低減し熱発生が少ないので液晶表示装
置を多結晶シリコンの薄膜トランジスター（Ｐｏｌｙ−
ｓｉＴＦＴ）で製造する場合，熱による液晶の特性及び
ＴＦＴの特性劣化を減少させ得る。
【００６３】第３に，本発明によれば高解像度のＴＦＴ
−ＬＣＤにおいて，少なくとも一つ以上のラインスイチ
ング素子を用いることによってソース駆動部の追加によ
るソースライン間の信頼性の問題を解決し，低電力の液
晶表示装置を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの駆動回路を示した
ブロック図である。
【図２】 図１の各部の信号の入／出力の波形図であ
る。
【図３】 本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの一実施例を示した
ブロック図である。
【図４】 本発明のＴＦＴ−ＬＣＤの他の実施例を示し
たブロック図である。
【図５】 画像信号の入力による電圧変動幅と消費電力
との比較を示した波形図である。
【図６】 ブラックイメージ表現時の共有電圧の波形図
である。
【図７】 中間階調のイメージ表現時の共有電圧の波形
図である。
【図８】 ホワイトイメージ表現時の共有電圧の波形図
である。
【図９】 ブラックイメージ表現時の外部キャパシタン
スの電圧の波形図である。
【図１０】 消費電力の低減効率を示したグラフであ
る。
【図１１】 従来のＴＦＴ−ＬＣＤを示したブロック図
である。
【図１２】 図１１の動作波形図である。
【図１３】 ＴＦＴ−ＬＣＤのフレームインバージョン
方式を示した図である。
【図１４】 ＴＦＴ−ＬＣＤのラインインバージョン方
式を示した図である。
【図１５】 ＴＦＴ−ＬＣＤのカラムインバージョン方
式を示した図である。
【図１６】 ＴＦＴ−ＬＣＤのドットインバージョン方
式を示した図である。
【図１７】 ドットインバージョン方式の出力波形図で
ある。
【符号の説明】
１００ 液晶パネル ２００，３００ ソース駆動部 ４００ ラインスイチング部 ５００ 外部キャパシター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２３Ｙ ６２３ Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの画素ずつの映像データを複数のソ
    ースラインを介して出力するソース駆動部と，多段階電
    荷の再活用のための多数のスイチング素子などと，前記
    ソース駆動部と液晶パネル間に接続されてソースライン
    の接続の時，共通電極より高い電圧を有していたソース
    ラインの電荷を回収して共通電極より低い電圧を有して
    いたソースラインに電荷を供給する外部キャパシターと
    を具備するよう構成されることを特徴とする多段階電荷
    の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ。
  2. 【請求項２】 一つの画素ずつの映像データを複数のデ
    ータラインを介して出力するソース駆動部と，前記デー
    タラインを介して提供された映像信号を表示する液晶パ
    ネルから構成されたＴＦＴ−ＬＣＤにおいて，前記ソー
    ス駆動部と液晶パネル間に接続されてソースラインの接
    続の時，共通電極より高い電圧を有していたソースライ
    ンの電荷を回収して共通電極より低い電圧を有していた
    ソースラインに電荷を供給する外部キャパシターと，前
    記液晶パネルの各ソースラインを駆動信号によってライ
    ン駆動部に連結する伝送ゲート部と，前記液晶パネルの
    各ソースラインを第１及び第２選択信号によって前記外
    部キャパシターで連結する第１及び第２スイチング部
    と，前記液晶パネルに隣接するソースラインを第３選択
    信号によって互いに連結する第３スイチング部とを具備
    するよう構成されることを特徴とする多段階電荷の再活
    用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ。
  3. 【請求項３】 前記ソース駆動部は液晶パネルの各ソー
    スラインを介して画素に映像信号で提供するライン駆動
    部と，前記液晶パネルの各ソースラインを外部駆動信号
    によってライン駆動部または外部キャパシターに連結す
    るスイチング部とを具備するよう構成されることを特徴
    とする請求項２記載の多段階電荷の再活用を用いたＴＦ
    Ｔ−ＬＣＤ。
  4. 【請求項４】 前記スイチング部は伝送ゲート，ＰＭＯ
    Ｓトランジスター，ＮＭＯＳトランジスターのうち，い
    ずれかの一つで構成することを特徴とする請求項３記載
    の多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ。
  5. 【請求項５】 前記スイチング部は複数の制御信号によ
    ってソース駆動部の出力段をハイインピーダンス状態で
    作るための伝送ゲート部と，液晶パネルの各ソースライ
    ンを第１及び第２選択信号によって前記外部キャパシタ
    ーで連結する第１及び第２スイチング部と，前記液晶バ
    ネルに隣接するソースラインを第３選択信号によって相
    互接続させる第３スイチング部とから構成されることを
    特徴とする請求項３記載の多段階電荷の再活用を用いた
    ＴＦＴ−ＬＣＤ。
  6. 【請求項６】 前記第３スイチング部はすべての隣接し
    たソースラインごとにスイチング素子が接続されること
    を特徴とする請求項５記載の多段階電荷の再活用を用い
    たＴＦＴ−ＬＣＤ。
  7. 【請求項７】 前記第３スイチング部はスイチング素子
    を２Ｎー１番目のソースラインと２Ｎ番目のソースライ
    ンとの間に接続し，２Ｎ番目のソースラインと２Ｎ＋１
    番目のソースラインとの間に接続しないことを特徴とす
    る請求項５記載の多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−
    ＬＣＤ。
  8. 【請求項８】 多段階電荷の再活用の時間のうち，少な
    くとも一つ以上の選択信号を与える多段階電荷の再活用
    のためのＴＦＴ−ＬＣＤの駆動方法において，第２選択
    信号によってＮ−１番目の階調表示の時間にＶＬボルト
    で放電されていた偶数番目のキャパシターが外部キャパ
    シターのＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電さ
    れる１番目の電荷の再活用段階と，第３選択信号によっ
    てＮー１番目の階調表示の時間にＶＨで充電されていた
    奇数番目のキャパシターが前記１番目の電荷の再活用の
    ためにＶＬ＋（１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電され
    ている偶数番目のキャパシターと電荷の再活用を介して
    ＶＬ＋（２／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電される２番
    目の電荷の再活用段階と，第１選択信号によってＮ番目
    の階調表示の時間にＶＬボルトで放電すべき奇数番目の
    キャパシターが外部キャパシターのＶＬ＋（１／３）Ｖ
    ｓｗｉｎｇボルトで充電される３番目の電荷の再活用の
    段階とを有することを特徴とする多段階電荷の再活用を
    用いたＴＦＴ−ＬＣＤの駆動方法。
  9. 【請求項９】 前記１番目の電荷の再活用の段階では，
    Ｎ番目の容量性負荷の駆動時間で第１選択信号によって
    第１スイチング部がターンオンされて，Ｎ−１番目の容
    量性負荷の駆動時間でＶＬボルトで放電されていた偶数
    番目の容量性負荷と外部キャパシターが連結され，偶数
    番目の容量性負荷が外部キャパシターのＶＬ＋（１／
    ３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電されることを特徴とする
    請求項８記載の多段階電荷の再活用を用いたＴＦＴ−Ｌ
    ＣＤの駆動方法。
  10. 【請求項１０】 前記２番目の電荷の再活用の段階で
    は，Ｎ番目の容量性負荷の駆動時間で第３選択信号によ
    って第３スイチング部がターンオンされて，Ｎ−１番目
    の容量性負荷の駆動時間でＶＨボルトで充電されていた
    奇数番目の容量性負荷と１番目の再活用の段階でＶＬ＋
    （１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電されていた偶数番
    目の容量性負荷が連結されてすべての容量性負荷がＶＬ
    ＋（１／２）Ｖｓｗｉｎｇボルトよりさらに高い電圧Ｖ
    Ｌ＋（２／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトを有することを特徴
    とする請求項８記載の多段階電荷の再活用を用いたＴＦ
    Ｔ−ＬＣＤの駆動方法。
  11. 【請求項１１】 前記３番目の電荷の再活用の段階で
    は，Ｎ番目の容量性負荷の駆動時間で第２選択信号によ
    って第２スイチング部がターンオンされて，Ｎ番目容量
    性負荷の駆動時間にＶＬボルトで放電すべきの奇数番目
    の容量性の負荷が外部キャパシターが連結されてＶＬ＋
    （１／３）Ｖｓｗｉｎｇボルトで充電されることを特徴
    とする請求項８記載の多段階電荷の再活用を用いたＴＦ
    Ｔ−ＬＣＤの駆動方法。
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