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Abstract
【課題】データ線の充放電による消費電力及び比較回路による消費電力を低減し、比較回路の遅延時間に起因するオフセット電圧を低減し得る表示装置を得る。
【解決手段】コンパレータ10aは、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINと、直前の書き込みサイクルにおいて設定されているデータ線DLの電圧(出力電圧VOUT)とを比較する。そして、コンパレータ10aによる比較の結果に基づいてスイッチSW5,SW7の一方がオンされることにより、定電流源15を有する充電回路及び定電流源16を有する放電回路の一方がノードN12に接続される。そのため、直前の書き込みサイクルにおいてデータ線DLに書き込まれている電圧を、現書き込みサイクルにおいて有効に利用することができるため、データ線DLの充放電に起因する消費電力を低減することが可能となる。
【選択図】図2
【解決手段】コンパレータ10aは、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINと、直前の書き込みサイクルにおいて設定されているデータ線DLの電圧(出力電圧VOUT)とを比較する。そして、コンパレータ10aによる比較の結果に基づいてスイッチSW5,SW7の一方がオンされることにより、定電流源15を有する充電回路及び定電流源16を有する放電回路の一方がノードN12に接続される。そのため、直前の書き込みサイクルにおいてデータ線DLに書き込まれている電圧を、現書き込みサイクルにおいて有効に利用することができるため、データ線DLの充放電に起因する消費電力を低減することが可能となる。
【選択図】図2
Description
本発明は、表示装置に関し、特に、電圧駆動型の表示素子を有する画素を駆動するための駆動回路の構成に関する。
液晶表示装置を駆動するための従来の駆動回路が、例えば下記特許文献1に開示されている。下記特許文献1の図2に開示された駆動回路は、入力電圧VINに基づいて容量素子(データ線の負荷容量)CLを駆動する容量素子駆動回路において、第1の電源VDDから容量素子CLに電流を供給する第1の定電流源Q2と、容量素子CLから第2の電源VSSに電流を引き込む第2の定電流源Q1と、入力電圧VINと容量素子CLへ供給される出力電圧VOUTとを比較する第1の比較回路10と、入力電圧VINと所定の参照電圧Vthl2とを比較する第2の比較回路11とを備え、第2の比較回路11による比較の結果に基づいて、容量素子CLを第1の電源VDDによって充電又は第2の電源VSSによって放電した後に、第1の比較回路10による比較の結果に基づいて、容量素子CLを第1の定電流源Q2を介して充電又は第2の定電流源Q1を介して放電させることにより、容量素子CLの電圧が入力電圧VINに達した時点で容量素子CLの電圧を保持することを特徴とする。
しかしながら、上記特許文献1に開示された従来の駆動回路には、以下に述べる問題がある。
第1の問題として、第2の比較回路11による比較の結果に基づき、容量素子CLが予め第1の電源VDDによって充電又は第2の電源VSSによって放電されるため、かかるデータ線の充放電によって消費電力が増大するという問題がある。
第2の問題として、第1の比較回路10及び第2の比較回路11による消費電力が大きいという問題がある。
第3の問題として、第1の比較回路10及び第2の比較回路11の比較動作に起因する遅延時間によって、入力電圧VINと出力電圧VOUTとの間に電圧差(オフセット電圧)が生じるという問題がある。
本発明はこれらの問題を解決するために成されたものであり、データ線の充放電による消費電力及び比較回路による消費電力を低減し、比較回路の遅延時間に起因するオフセット電圧を低減し得る表示装置を得ることを目的とする。
第1の発明に係る表示装置は、電圧駆動型の表示素子を有する画素と、前記画素に接続されたデータ線である信号線と、表示データに応じた階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を前記信号線に書き込む駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、現書き込みサイクルにおいて入力された前記入力電圧と、直前書き込みサイクルにおいて設定されている前記信号線の電圧とを比較する比較回路とを有し、前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定されることを特徴とする。
第2の発明に係る表示装置は、電圧駆動型の表示素子を有する画素と、前記画素に接続されたデータ線である信号線と、表示データに応じた階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を前記信号線に書き込む駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、前記信号線の電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するプリチャージ回路と、前記入力電圧と、前記中間電圧に設定された前記信号線の電圧とを比較する比較回路とを有し、前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定されることを特徴とする。
第3の発明に係る表示装置は、電圧駆動型の表示素子を有する画素と、前記画素に接続されたデータ線と、階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、前記階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を出力する駆動回路と、前記データ線と前記駆動回路とを接続する信号線と、表示データに応じた前記出力電圧を選択して前記データ線に書き込むデコード回路とを備え、前記駆動回路は、前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、現書き込みサイクルにおいて入力された前記入力電圧と、直前書き込みサイクルにおいて設定されている前記信号線の電圧とを比較する比較回路とを有し、前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定されることを特徴とする。
第4の発明に係る表示装置は、電圧駆動型の表示素子を有する画素と、前記画素に接続されたデータ線と、階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、前記階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を出力する駆動回路と、前記データ線と前記駆動回路とを接続する信号線と、表示データに応じた前記出力電圧を選択して前記データ線に書き込むデコード回路とを備え、前記駆動回路は、前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、前記信号線の電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するプリチャージ回路と、前記入力電圧と、前記中間電圧に設定された前記信号線の電圧とを比較する比較回路とを有し、前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定されることを特徴とする。
第1の発明に係る表示装置によれば、信号線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。
第2の発明に係る表示装置によれば、信号線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。
第3の発明に係る表示装置によれば、信号線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。
第4の発明に係る表示装置によれば、信号線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面において同一の符号を付した要素は、同一の又は類似する要素を示すものとする。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置100の全体構成を示すブロック図である。液晶表示装置100は、液晶アレイ部101と、ゲート線駆動回路103と、ソースドライバ104とを備えている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置100の全体構成を示すブロック図である。液晶表示装置100は、液晶アレイ部101と、ゲート線駆動回路103と、ソースドライバ104とを備えている。
液晶アレイ部101は、行列状に配置された複数の画素102を有している。また、液晶アレイ部101の各行ごとにゲート線GLが配置されており、各列ごとにデータ線DLが配置されている。但し図1には、第1行の第1列及び第2列の画素102と、これに対応するゲート線GL1及びデータ線DL1,DL2とが代表的に示されている。
ソースドライバ104は、Nビットのディジタルデータである表示データSIGによって段階的に設定される表示電圧を、データ線DLへ出力する。図1では一例として、表示データSIGは、6ビットのデータである表示データビットD0〜D5によって構成されているものとする。
6ビットの表示データSIGに基づいて、各画素102において、26=64段階の階調表示が可能となる。さらに、R(Red)、G(Green)、及びB(Blue)の各1つの画素102によって1つのカラー表示単位を形成すれば、約26万色のカラー表示が可能となる。
ソースドライバ104は、シフトレジスタ105と、データラッチ回路106,107と、階調電圧生成回路110と、デコード回路108と、液晶駆動回路109とを備えている。
表示データSIGは、画素102ごとの表示輝度に対応してシリアルに生成される。すなわち、各タイミングにおける表示データビットD0〜D5は、液晶アレイ部101の中の1つの画素102における表示輝度を示している。
シフトレジスタ105は、データ線選択信号SH1,SH2,・・・を生成し、表示データSIGの設定が切り換えられる所定周期に同期したタイミングで、データラッチ回路106に対して表示データビットD0〜D5の取り込みを指示する。データラッチ回路106は、シリアルに生成される1行分の表示データSIGを順に取り込んで保持する。
データラッチ回路106にラッチされた1群の表示データSIGは、1行分の表示データSIGがデータラッチ回路106に取り込まれたタイミングで、ラッチ信号LTの活性化に応答してデータラッチ回路107に伝達される。
階調電圧生成回路110は、高電位VDHと低電位VDLとの間で直列に接続された63個の分圧抵抗R1〜R63を備えており、64段階の階調電圧V1〜V64が階調電圧ノードN1〜N64にそれぞれ与えられる。
デコード回路108は、データラッチ回路107にラッチされた表示データSIGをデコードし、表示データSIGに基づいて階調電圧V1〜V64から表示電圧(V1〜V64のうちの1つ)を選択して、デコード出力ノードNdに出力する。本実施の形態1において、デコード回路108は、データラッチ回路107にラッチされた表示データSIGに基づいて、1行分の表示電圧を並列に出力する。なお、図1においては、第1列目及び第2列目のデータ線DL1,DL2に対応するデコード出力ノードNd1,Nd2が代表的に示されている。
液晶駆動回路109は、デコード出力ノードNd1,Nd2,・・・へ出力された各表示電圧に対応したアナログ電圧を、データ線DL1,DL2,・・・にそれぞれ出力する。
図2は、本実施の形態1に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図2に示すように、本実施の形態1に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ(比較回路)10aと、ラッチ回路11,12と、AND回路13と、NOR回路14と、トランジスタ等によって構成される定電流源15,16と、スイッチング素子(以下「スイッチ」と称す)SW4〜SW8とを備えている。
コンパレータ(スイッチドコンパレータ)10aは、容量素子C1と、インバータINV1と、スイッチSW1〜SW3とを有している。スイッチSW1は、入力電圧VINが入力される端子と、ノードN2との間に接続されている。スイッチSW2は、ノードN2と出力ノードN13との間に接続されている。容量素子C1は、ノードN2とノードN1との間に接続されている。インバータINV1の入力端子はノードN1に接続されており、出力端子はノードN3に接続されている。スイッチSW3は、ノードN1とノードN3との間に接続されている。
スイッチSW4は、ノードN3とノードN4との間に接続されている。
ラッチ回路11は、PMOSトランジスタQ1〜Q3と、NMOSトランジスタQ4と、インバータINV2〜INV4とを有している。PMOSトランジスタQ1のゲートはリセット信号/RESETが入力される端子に接続されており、ソースは電源電位VDDに接続されており、ドレインはノードN4に接続されている。PMOSトランジスタQ2のゲートはノードN4に接続されており、ソースは電源電位VDDに接続されており、ドレインはノードN6に接続されている。PMOSトランジスタQ3のゲートはリセット信号/RESETが入力される端子に接続されており、ソースは電源電位VDDに接続されており、ドレインはノードN7に接続されている。NMOSトランジスタQ4のゲートはインバータINV2の出力端子に接続されており、ソースは接地電位に接続されており、ドレインはノードN7に接続されている。インバータINV2の入力端子はノードN4に接続されており、出力端子はNMOSトランジスタQ4のゲートに接続されている。インバータINV3の入力端子はノードN7に接続されており、出力端子はノードN6に接続されている。インバータINV4の入力端子はノードN6に接続されており、出力端子はノードN7に接続されている。インバータINV3,INV4によってフリップフロップ回路が構成されている。
スイッチSW8は、ノードN3とノードN8との間に接続されている。
ラッチ回路12は、PMOSトランジスタQ5と、NMOSトランジスタQ6〜Q8と、インバータINV5〜INV8とを有している。PMOSトランジスタQ5のゲートはインバータINV5の出力端子に接続されており、ソースは電源電位VDDに接続されており、ドレインはノードN9に接続されている。NMOSトランジスタQ6のゲートはノードN8に接続されており、ソースは接地電位に接続されており、ドレインはノードN10に接続されている。NMOSトランジスタQ7のゲートはノードN11に接続されており、ソースは接地電位に接続されており、ドレインはノードN9に接続されている。NMOSトランジスタQ8のゲートはノードN11に接続されており、ソースは接地電位に接続されており、ドレインはノードN8に接続されている。インバータINV5の入力端子はノードN8に接続されており、出力端子はPMOSトランジスタQ5のゲートに接続されている。インバータINV6の入力端子はノードN9に接続されており、出力端子はノードN10に接続されている。インバータINV7の入力端子はノードN10に接続されており、出力端子はノードN9に接続されている。インバータINV8の入力端子はリセット信号/RESETが入力される端子に接続されており、出力端子はノードN11に接続されている。インバータINV6,INV7によってフリップフロップ回路が構成されている。
AND回路13の第1入力端子はノードN7に接続されており、第2入力端子はノードN8に接続されており、出力端子はスイッチSW5に接続されている。AND回路13から「H(high)」の信号が出力されるとスイッチSW5はオンとなり、「L(Low)」の信号が出力されるとスイッチSW5はオフとなる。
NOR回路14の第1入力端子はノードN4に接続されており、第2入力端子はノードN9に接続されており、出力端子はスイッチSW7に接続されている。NOR回路14から「H」の信号が出力されるとスイッチSW7はオンとなり、「L」の信号が出力されるとスイッチSW7はオフとなる。
定電流源15は、電源電位VDDとスイッチSW5との間に接続されている。スイッチSW5は、定電流源15とノードN12との間に接続されている。スイッチSW7は、ノードN12と定電流源16との間に接続されている。定電流源16は、スイッチSW7と接地電位との間に接続されている。スイッチSW6は、ノードN12と出力ノードN13との間に接続されている。容量素子C2は、図1に示したデータ線DLの寄生容量であり、等価的に出力ノードN13と接地電位との間の容量素子として示されている。
図3,4は、図2に示した液晶駆動回路109の動作を説明するためのタイミングチャートである。図2,3を参照して、時刻t0において、「L」のリセット信号/RESETを印加することによってラッチ回路11,12をリセットする。その結果、ノードN4,N7の各電位が「H」となり、ノードN8,N9の各電位が「L」となる。従って、AND回路13及びNOR回路14の各出力が「L」となり、スイッチSW5,SW7はオフされる。また、時刻t0においてスイッチSW1,SW3がオンされ、その結果、ノードN2の電位は入力電圧VINとなり、ノードN1,N3の各電位は、インバータINV1のしきい値電圧VTとなる。
次に時刻t1において、スイッチSW1,SW3がオフされるとともに、リセット信号/RESETが「H」とされる。なお、ノードN4,N7,N8,N9,N1,N3の各電位が上記の通りに設定できれば、リセット信号/RESETを印加するタイミングとスイッチSW1,SW3を切り換えるタイミングとは同時でなくてもよい。
次に時刻t2において、スイッチSW2がオンされる。すると、ノードN2の電位が、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINから、直前の書き込みサイクルにおいて設定されている出力電圧VOUTに変化する。VOUT>VINである場合(図3にはこの場合の波形図を示している)、容量素子C1による容量結合に起因して、ノードN1の電位がVOUT−VINだけ上昇する。その結果、インバータINV1の入力電圧がしきい値電圧VTよりも高くなるため、ノードN3の電位が「L」となる。
次に時刻t3において、スイッチSW4,SW8がオンされる。すると、ノードN4の電位が「L」となり、ノードN5の電位が「H」となる。その結果、ラッチ回路11の出力が反転し、ノードN7の電位は「L」となる。他方、ノードN8の電位が「L」になっても、ラッチ回路12の出力は反転せず、ノードN9の電位は「L」を維持する。
以上より、AND回路13の出力は「L」を維持するため、スイッチSW5はオフのままである。つまり、定電流源15とノードN12とは遮断されたままであり、充電パスは形成されない。一方、ノードN4の電位が「L」となるためNOR回路14の出力は「H」となり、スイッチSW7はオンされる。つまり、定電流源16とノードN12とが接続されることにより、放電パスが形成される。
次に時刻t4において、スイッチSW6がオンされる。すると、出力ノードN13が定電流源16を介して放電するため、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が次第に低下する。
時刻t5において、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで低下すると(すなわち、現書き込みサイクルにおける出力電圧VOUTが入力電圧VINに等しくなると)、インバータINV1の出力が反転して、ノードN4の電位が「H」となる。すると、ラッチ回路11の出力は反転しないが、ラッチ回路12の出力は反転し、ノードN8,N9の各電位が「H」となる。なお、ラッチ回路11の出力は、入力電位(ノードN4の電位)が「H」から「L」に変化した時にのみ反転し、ラッチ回路12の出力は、入力電位(ノードN8の電位)が「L」から「H」に変化した時にのみ反転する。
その結果、NOR回路14の出力は「L」となり、スイッチSW7がオフされるため、出力ノードN13の放電が停止される。このとき、ラッチ回路11の出力によってAND回路13の出力は「L」に保持されているため、スイッチSW5はオフされたままである。従って、充電パス及び放電パスの双方が遮断されているため、出力電圧VOUTが入力電圧VINに等しく設定された状態は保持される。
以上の説明では、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINが、直前の書き込みサイクルにおいて設定されている出力電圧VOUTよりも低い場合(つまりVIN<VOUTである場合)の動作について述べたが、逆の場合(つまりVIN>VOUTである場合)も、以下に説明するように同様の動作を行うことが可能である。
図2,4を参照して、時刻t0,t1の動作は、上記で説明した動作と同様である。
次に時刻t2において、スイッチSW2がオンされる。すると、ノードN2の電位が、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINから、直前の書き込みサイクルにおいて設定されている出力電圧VOUTに変化する。VOUT<VINである場合、容量素子C1による容量結合に起因して、ノードN1の電位がVIN−VOUTだけ低下する。その結果、インバータINV1の入力電圧がしきい値電圧VTよりも低くなるため、ノードN3の電位が「H」となる。
次に時刻t3において、スイッチSW4,SW8がオンされる。すると、ノードN8の電位が「H」となる。その結果、ラッチ回路12の出力が反転し、ノードN9の電位は「H」となる。他方、ノードN4,N5の各電位は変化しないため、ラッチ回路11の出力は反転せず、ノードN7の電位は「H」を維持する。
以上より、NOR回路14の出力は「L」を維持するため、スイッチSW7はオフのままである。つまり、定電流源16とノードN12とは遮断されたままであり、放電パスは形成されない。一方、AND回路13の出力は「H」となり、スイッチSW5はオンされる。つまり、定電流源15とノードN12とが接続されることにより、充電パスが形成される。
次に時刻t4において、スイッチSW6がオンされる。すると、出力ノードN13が定電流源15を介して充電されるため、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が次第に上昇する。
時刻t5において、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると(すなわち、現書き込みサイクルにおける出力電圧VOUTが入力電圧VINに等しくなると)、インバータINV1の出力が反転して、ノードN4の電位が「L」となる。すると、ラッチ回路12の出力は反転しないが、ラッチ回路11の出力は反転し、ノードN7の電位が「L」となる。
その結果、AND回路13の出力は「L」となり、スイッチSW5がオフされるため、出力ノードN13の充電が停止される。このとき、ノードN8の電位は「L」となるが、ラッチ回路12の出力は反転せず、ノードN9の電位は「H」に維持されているため、NOR回路14の出力は「L」を維持し、スイッチSW7はオフされたままである。従って、充電パス及び放電パスの双方が遮断されているため、出力電圧VOUTが入力電圧VINに等しく設定された状態は保持される。
以上の説明では、データ線DL(容量素子C2)を充放電するための手段として、トランジスタによって構成された定電流源15,16を用いる例について述べたが、これに限らず、出力ノードN13に電流を充放電できる素子や回路であれば、どのような手段を用いてもよい。例えば、トランジスタによって構成された定電流源15,16の代わりに、抵抗素子又はチャージポンプ回路を用いてもよい。抵抗素子を用いた場合には、定電流源15,16を用いる場合と比較すると、回路構成が簡単になる。また、チャージポンプ回路を用いた場合には、ばらつきの少ない容量素子によって充放電のための電流値が決まるため、トランジスタを用いた定電流源15,16に比べて、電流値のばらつきを小さくすることができる。
本実施の形態1に係る液晶表示装置100によると、液晶駆動回路109が有するコンパレータ10aは、現書き込みサイクルにおいて入力された入力電圧VINと、直前の書き込みサイクルにおいて設定されているデータ線DLの電圧(出力電圧VOUT)とを比較する。そして、コンパレータ10aによる比較の結果に基づいてスイッチSW5,SW7の一方がオンされることにより、定電流源15を有する充電回路及び定電流源16を有する放電回路の一方がノードN12に接続される。そのため、直前の書き込みサイクルにおいてデータ線DLに書き込まれている電圧を、現書き込みサイクルにおいて有効に利用することができるため、現書き込みサイクルにおいて出力電圧VOUTが一旦「H」又は「L」に設定される上記特許文献1に記載された液晶表示装置と比較すると、データ線DLの充放電に起因する消費電力を低減することが可能となる。
また、液晶駆動回路109は、ラッチ回路11,12、AND回路13、及びNOR回路14によって、コンパレータ10aによる比較の結果に基づき、スイッチSW5,SW7のオン/オフを制御する。従って、外部から入力された制御信号に基づいてスイッチのオン/オフを制御する場合(例えば上記特許文献1では、外部のスイッチ制御回路によってスイッチのオン/オフが制御される)と比較すると、スイッチの切り換えタイミングの制御が容易であるとともに、スイッチング動作の高速化を図ることが可能となる。
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図5に示すように、本実施の形態2に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、上記実施の形態1と同様のラッチ回路11,12、AND回路13、NOR回路14、定電流源15,16、及びスイッチSW4〜SW8とを備えている。
図5は、本発明の実施の形態2に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図5に示すように、本実施の形態2に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、上記実施の形態1と同様のラッチ回路11,12、AND回路13、NOR回路14、定電流源15,16、及びスイッチSW4〜SW8とを備えている。
コンパレータ10bは、差動増幅回路20を有している。差動増幅回路20の第1入力端子(+側)は入力電圧VINが入力される端子に接続されており、第2入力端子(−側)は出力ノードN13に接続されており、出力端子はノードN3に接続されている。
本実施の形態2に係るコンパレータ10bの機能は、上記実施の形態1に係るコンパレータ10aの機能と同様である。
本実施の形態2に係る液晶表示装置100によると、差動増幅回路20を用いてコンパレータ10bが構成されているため、スイッチドコンパレータ10aを用いる上記実施の形態1と比較すると、スイッチの数を削減することができる。そのため、スイッチを制御する制御回路の構成を簡略化することが可能となる。
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図6に示すように、本実施の形態3に係る液晶駆動回路109は、スイッチSW10と、上記実施の形態2と同様のコンパレータ10b、ラッチ回路11,12、AND回路13、NOR回路14、定電流源15,16、及びスイッチSW4〜SW8とを備えている。スイッチSW10は、ノードN13と、中間電位VMとの間に接続されている。中間電位VMは、最高階調の表示データSIGによって与えられる出力電圧VOUT(以下「出力電圧VOUTH」と称す)と、最低階調の表示データSIGによって与えられる出力電圧VOUT(以下「出力電圧VOUTL」と称す)との中間の電位である。スイッチSW10をオンすることにより、データ線DLの電圧が、出力電圧VOUTHと出力電圧VOUTLとの中間の電圧に設定される。つまり、スイッチSW10は、データ線DLの電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するためのプリチャージ回路として機能する。
図6は、本発明の実施の形態3に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図6に示すように、本実施の形態3に係る液晶駆動回路109は、スイッチSW10と、上記実施の形態2と同様のコンパレータ10b、ラッチ回路11,12、AND回路13、NOR回路14、定電流源15,16、及びスイッチSW4〜SW8とを備えている。スイッチSW10は、ノードN13と、中間電位VMとの間に接続されている。中間電位VMは、最高階調の表示データSIGによって与えられる出力電圧VOUT(以下「出力電圧VOUTH」と称す)と、最低階調の表示データSIGによって与えられる出力電圧VOUT(以下「出力電圧VOUTL」と称す)との中間の電位である。スイッチSW10をオンすることにより、データ線DLの電圧が、出力電圧VOUTHと出力電圧VOUTLとの中間の電圧に設定される。つまり、スイッチSW10は、データ線DLの電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するためのプリチャージ回路として機能する。
以下、本実施の形態3に係る液晶駆動回路109の動作について説明する。まず、「L」のリセット信号/RESETの印加によってラッチ回路11,12をリセットすることにより、スイッチSW5,SW7がオフされる。
次に、スイッチSW10がオンされることにより、データ線DLの電圧(出力ノードN13の電位)が中間電位VMにプリチャージされる。コンパレータ10bは、入力電圧VINと中間電位VMとを比較する。そして、VM>VINである場合は「L」の信号を出力し、VM<VINである場合は「H」の信号を出力する。
次に、スイッチSW4,SW8がオンされる。コンパレータ10bから「L」の信号が出力されている場合(つまりVM>VINである場合)は、スイッチSW5はオフ、スイッチSW7はオンとなり、放電パスが形成される。一方、コンパレータ10bから「H」の信号が出力されている場合(つまりVM<VINである場合)は、スイッチSW5はオン、スイッチSW7はオフとなり、充電パスが形成される。
次に、スイッチSW10がオフされた後に、スイッチSW6がオンされる。すると、放電パスが形成されている場合には出力ノードN13の電位が次第に低下し、一方、充電パスが形成されている場合には出力ノードN13の電位が次第に上昇する。
出力電圧VOUTが入力電圧VINに等しくなると、コンパレータ10bの出力が反転し、その結果、オンされていたスイッチSW5又はスイッチSW7がオフされる。
なお、以上の説明では、上記実施の形態2を基礎として本実施の形態3に係る発明を適用する例について述べたが、本実施の形態3に係る発明は、上記実施の形態1に適用することも可能である。
本実施の形態3に係る液晶表示装置100によると、データ線DLの電圧が中間電位VMにプリチャージされ、コンパレータ10bは、入力電圧VINと中間電位VMとを比較する。そして、コンパレータ10bによる比較の結果に基づいてスイッチSW5,SW7の一方がオンされることにより、充電回路及び放電回路の一方がノードN12に接続される。そのため、現書き込みサイクルにおいて出力電圧VOUTが一旦「H」又は「L」に設定される上記特許文献1に記載された液晶表示装置と比較すると、データ線DLの充放電に起因する消費電力を低減することが可能となる。
しかも、データ線DLの電圧が、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電位VMにプリチャージされるため、全ての入力階調電圧を総合的に見ると、トータルの書き込み電圧の振幅を最小にすることができる。その結果、上記実施の形態1,2と比較して、データ線DLへの書き込み時間を全体的に短縮することが可能となる。
実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図7では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図7は、本発明の実施の形態4に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図7では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図7に示すように、本実施の形態4に係る液晶駆動回路109は、スイッチSW21〜SW23と、遅延回路31と、インバータINV30と、上記実施の形態1と同様のコンパレータ10a、ラッチ回路11、定電流源15、及びスイッチSW4,SW5とを備えている。なお、図7では、出力ノードN13の電位を接地電位から入力電圧VINまで充電する場合を想定しているため、図2に示したコンパレータ12、AND回路13、NOR回路14、定電流源16、及びスイッチSW6〜SW8は不要となる。
スイッチSW21は、スイッチSW5と出力ノードN13との間に接続されている。スイッチSW21は、制御信号S1によってオン/オフが制御される。スイッチSW22は、出力ノードN13と接地電位との間に接続されている。遅延回路31は、ノードN7に接続されている。インバータINV30の入力端子は遅延回路31に接続されており、出力端子はスイッチSW23に接続されている。スイッチSW23は、ノードN1と接地電位との間に接続されている。
図8は、本実施の形態4の変形例に係る液晶駆動回路109の一部の構成を示す回路図である。図7に示したスイッチSW21の代わりに、図8に示すように、ノードN7に接続された第1入力端子と、制御信号S1が入力される第2入力端子と、スイッチSW5に接続された出力端子とを有するAND回路を設けてもよい。
図9は、図7に示した液晶駆動回路109の動作を説明するためのタイミングチャートである。図7,9を参照して、時刻t0において、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされる。例えば、図1に示した6ビットディジタルデータである表示データSIGの最上位ビットD5の論理レベルを検出し、最上位ビットD5の論理レベルが「L」である場合に、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされる。その結果、出力ノードN13の電位が「L」となる。
また、時刻t0において、「L」のリセット信号/RESETを印加することによってラッチ回路11をリセットする。その結果、ノードN4,N7の各電位が「H」となり、ノードN5の電位が「L」となる。また、PMOSトランジスタQ3がオンされ、NMOSトランジスタQ4がオフされるため、ノードN7の電位は「H」となり、スイッチSW5はオンされる。ノードN7の「H」の電位は、遅延回路31を介してインバータINV30に伝わり、インバータINV30によって「L」に反転される。その結果、時刻t1において、スイッチSW23はオフされる。
さらに、時刻t0においてスイッチSW1,SW3がオンされ、その結果、ノードN2の電位は入力電圧VINとなり、ノードN1,N3の各電位は、インバータINV1のしきい値電圧VTとなる。
次に時刻t2において、スイッチSW1,SW3,SW22がオフされるとともに、リセット信号/RESETが「H」とされる。なお、ラッチ回路11を確実にリセットすることができれば、リセット信号/RESETは、時刻t2よりも前に「H」とされてもよい。
次に時刻t3において、スイッチSW2がオンされる。すると、ノードN2の電位が、入力電圧VINから出力ノードN13の電位「L」に変化する。その結果、容量素子C1による容量結合に起因して、ノードN1の電位がVIN−VOUTだけ低下するため、インバータINV1の入力電圧がしきい値電圧VTよりも低くなり、ノードN3の電位が「H」となる。
次に時刻t4において、スイッチSW4,SW21がオンされる。スイッチSW21がオンされることにより、定電流源15と出力ノードN13とが、スイッチSW5,SW21を介して接続される。従って、出力ノードN13が定電流源15を介して充電され、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が次第に上昇する。なお、スイッチSW4がオンされても、ノードN4の電位は「H」のまま変化しない。
時刻t5において、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると、ノードN1の電位がしきい値電圧VTとなり、インバータINV1の出力が反転して、ノードN3,N4の電位が「L」となる。すると、ノードN5の電位は「H」となるため、ラッチ回路11の出力は反転して、ノードN7の電位が「L」となる。その結果、スイッチSW5がオフされるため、出力ノードN13の充電が停止される。
このとき、ノードN1の電位はしきい値電圧VTであるため、インバータINV1には貫通電流が流れている。つまり、インバータINV1において電力が消費されている。
ノードN7の「L」の電位は、遅延回路31を介してインバータINV30に伝わり、インバータINV30によって「H」に反転される。その結果、時刻t6において、スイッチSW23はオンされる。スイッチSW23がオンされることにより、ノードN1の電位は「L」となり、インバータINV1には貫通電流が流れなくなる。つまり、インバータINV1における電力消費が停止される。
ノードN1の電位が「L」となることにより、ノードN3,N4の各電位は「H」となり、ノードN5の電位は「L」となるが、ラッチ回路11の出力は反転せず、ノードN7の電位は「L」を維持する。従って、スイッチSW5はオフのままであるため、出力電圧VOUTは変化しない。
なお、遅延回路31を設けている理由は、ノードN7の電位が「L」となった後、スイッチSW5が確実にオフされてから、ノードN1の電位を「L」にするためである。ノードN7の電位が「L」となった後にスイッチSW5が素速くオフされる場合には、遅延回路31を設ける必要はない。
また、以上の説明では、出力ノードN13の電位を接地電位から入力電圧VINまで充電する場合の例について述べたが、出力ノードN13に放電回路を接続することにより、出力ノードN13の電位を電源電位VDDから入力電圧VINまで放電することも可能である。もちろん、本実施の形態4に係る発明を、上記実施の形態1〜3に適用することも可能である。
本実施の形態4に係る液晶表示装置100によると、データ線DLの電圧(出力電圧VOUT)が入力電圧VINに等しく設定された直後にノードN1の電位を「L」に設定することにより、インバータINV1には貫通電流が流れなくなり、コンパレータ10aにおける電力消費が停止される。従って、データ線DLへの書き込みが終了した後もインバータINV1に貫通電流が流れ続ける場合(例えば上記特許文献1)と比較すると、消費電力の低減を図ることが可能となる。
実施の形態5.
図10は、本発明の実施の形態5に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図10に示すように、本実施の形態5に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、上記実施の形態4と同様の遅延回路31、インバータINV30、ラッチ回路11、定電流源15、及びスイッチSW4,SW5,SW21〜SW23とを備えている。本実施の形態5に係るコンパレータ10bの機能は、上記実施の形態4に係るコンパレータ10aの機能と同様である。
図10は、本発明の実施の形態5に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図10に示すように、本実施の形態5に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、上記実施の形態4と同様の遅延回路31、インバータINV30、ラッチ回路11、定電流源15、及びスイッチSW4,SW5,SW21〜SW23とを備えている。本実施の形態5に係るコンパレータ10bの機能は、上記実施の形態4に係るコンパレータ10aの機能と同様である。
コンパレータ10bは、差動増幅回路20を有している。差動増幅回路20の第1入力端子(+側)は入力電圧VINが入力される端子に接続されており、第2入力端子(−側)は出力ノードN13に接続されており、出力端子はスイッチSW4に接続されている。
スイッチSW23は、差動増幅回路20における高電位源Vと低電位源との間の電源パスの任意の箇所に設けられている。図10に示した例では、スイッチSW23は、差動増幅回路20と低電位源との間に接続されている。データ線DLの電圧が入力電圧VINに等しく設定された直後にスイッチSW23がオフされることにより、差動増幅回路20の電源パスが遮断され、コンパレータ10bにおける電力消費が停止される。
本実施の形態5に係る液晶表示装置100によると、差動増幅回路20を用いてコンパレータ10bが構成されているため、スイッチドコンパレータ10aを用いる上記実施の形態4と比較すると、スイッチの数を削減することができる。そのため、スイッチを制御する制御回路の構成を簡略化することが可能となる。
実施の形態6.
図11は、本発明の実施の形態6に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図11では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図11は、本発明の実施の形態6に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図11では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図11に示すように、本実施の形態6に係る液晶駆動回路109は、スイッチSW21,SW22,SW30,SW31と、インバータINV40,INV41と、定電流源40と、上記実施の形態2と同様のコンパレータ10b、ラッチ回路11、定電流源15、及びスイッチSW4,SW5とを備えている。なお、図11では、出力ノードN13の電位を接地電位から入力電圧VINまで充電する場合を想定しているため、図5に示したコンパレータ12、AND回路13、NOR回路14、定電流源16、及びスイッチSW6〜SW8は不要となる。
スイッチSW21は、スイッチSW5と出力ノードN13との間に接続されている。スイッチSW21は、制御信号S1によってオン/オフが制御される。スイッチSW22は、出力ノードN13と接地電位との間に接続されている。スイッチSW30は、出力ノードN13に接続されている。スイッチSW31は、スイッチSW30と定電流源40との間に接続されている。定電流源40は、スイッチSW31と接地電位との間に接続されている。インバータINV40の入力端子はノードN7に接続されており、出力端子はスイッチSW30に接続されている。インバータINV41の入力端子はノードN4に接続されており、出力端子はスイッチSW31に接続されている。定電流源40の電流値は、定電流源15の電流値の例えば1/10程度に設定されている。
以下、本実施の形態6に係る液晶駆動回路109の動作について説明する。まず、上記実施の形態4と同様に、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされる。その結果、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が「L」となる。次に、スイッチSW4,SW21がオンされる。コンパレータ10bは、入力電圧VINと出力電圧VOUTとを比較する。出力電圧VOUTは「L」となっているため、VOUT<VINであり、コンパレータ10bは「H」の信号を出力する。スイッチSW4がオンされているため、ノードN4の電位は「H」となる。
ここで、「L」のリセット信号/RESETを印加することによってラッチ回路11は予めリセットされており、その結果、ノードN7の電位は「H」となってスイッチSW5はオンされている。従って、スイッチSW5,SW21がいずれもオンされるため、出力ノードN13が定電流源15を介して充電され、出力電圧VOUTが次第に上昇する。このとき、スイッチSW30,SW31はいずれもオフされているため、ノードN13は定電流源40によって放電されない。
出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると、コンパレータ10bの出力が「L」となり、ラッチ回路11の出力が反転して、ノードN7の電位が「L」となる。その結果、スイッチSW5がオフされるため、出力ノードN13の充電が停止される。コンパレータ10bによる比較動作に起因して、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇してからスイッチSW5がオフされるまでには、若干の遅延時間が生じる。つまり、コンパレータ10bの遅延時間によって、出力電圧VOUTは過剰に充電される。
ノードN7の「L」の電位はインバータINV40,INV41によって反転されて「H」となるため、スイッチSW30,SW31がオンされる。その結果、過剰に充電された出力電圧VOUTは、定電流源40を介して徐々に放電される。出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで低下すると、コンパレータ10bの出力が「H」となり、その結果、スイッチSW31がオフされるため、出力ノードN13の放電が停止される。なお、コンパレータ10bの出力が「H」となってもラッチ回路11の出力は反転しないため、スイッチSW5はオフされたままであり、スイッチSW30はオンされたままである。
上記と同様に、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで低下してからスイッチSW31がオフされるまでには、若干の遅延時間が生じる。つまり、コンパレータ10bの遅延時間によって、出力電圧VOUTは過剰に放電される。しかしながら、定電流源40の電流値は定電流源15の電流値の1/10程度に設定されているため、定電流源40の過剰放電に起因する入力電圧VINと出力電圧VOUTとの差は、定電流源15の過剰充電に起因する入力電圧VINと出力電圧VOUTとの差に対して、電流値の比(1/10)程度に低減されている。
定電流源40の過剰放電に起因する電圧差を補償したい場合には、定電流源40の1/10程度の電流値を有する新たな定電流源を用いた充電回路(図示しない)を追加し、定電流源40による過剰放電分を、この充電回路によって再充電すればよい。これにより、入力電圧VINと出力電圧VOUTとの差をさらに小さくすることができる。
なお、以上の説明では、出力ノードN13の電位を接地電位から充電した後に過剰充電分を放電する例について述べたが、これとは逆に、出力ノードN13の電位を放電回路によって電源電位VDDから放電した後に、過剰放電分を充電回路によって充電することも可能である。もちろん、本実施の形態6に係る発明を、上記実施の形態1〜5に適用することも可能である。
本実施の形態6に係る液晶表示装置100によると、充電用の定電流源15と出力ノードN13との接続が、スイッチSW5のオフによって解除された後に、放電用の定電流源40と出力ノードN13とが、スイッチSW30,SW31のオンによって接続される。これにより、定電流源15によって過剰充電された電圧を、定電流源40によって放電することができる。
しかも、定電流源40の電流値は定電流源15の電流値よりも小さく設定されているため、上記の通り、定電流源40の過剰放電に起因する入力電圧VINと出力電圧VOUTとのオフセット電圧を、定電流源15の過剰充電に起因するオフセット電圧よりも低減することができる。
実施の形態7.
本実施の形態7では、上記実施の形態5と上記実施の形態6との組合せについて説明する。図12は、本発明の実施の形態7に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。NAND回路50の第1入力端子はノードN4に接続されており、第2入力端子はインバータINV40の出力端子であるノードN40に接続されている。ラッチ回路30は、ノードN42と、NAND回路50の出力端子であるノードN41との間に接続されている。遅延回路31は、ノードN42とスイッチSW23との間に接続されている。本実施の形態7に係る液晶駆動回路109のその他の構成は、上記実施の形態5,6と同様である。
本実施の形態7では、上記実施の形態5と上記実施の形態6との組合せについて説明する。図12は、本発明の実施の形態7に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。NAND回路50の第1入力端子はノードN4に接続されており、第2入力端子はインバータINV40の出力端子であるノードN40に接続されている。ラッチ回路30は、ノードN42と、NAND回路50の出力端子であるノードN41との間に接続されている。遅延回路31は、ノードN42とスイッチSW23との間に接続されている。本実施の形態7に係る液晶駆動回路109のその他の構成は、上記実施の形態5,6と同様である。
図13は、図12に示した液晶駆動回路109の動作を説明するためのタイミングチャートである。図12,13を参照して、予め、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされることにより、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が「L」に設定されている。時刻t0において、スイッチSW4,SW21がオンされることにより、ノードN4の電位は「H」となる。また、「L」のリセット信号/RESETの印加によってラッチ回路11をリセットすることにより、ノードN7の電位は「H」となる。従って、出力ノードN13が定電流源15を介して充電され、出力電圧VOUTが次第に上昇する。このとき、ノードN40の電位は「L」となり、ノードN41,N42の電位は「H」となる。ノードN40の「L」の電位によってスイッチSW30がオフされているため、ノードN13は定電流源40によって放電されない。
次に時刻t1において、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると、コンパレータ10bの出力が「L」となり、ラッチ回路11の出力が反転して、ノードN7の電位が「L」となる。その結果、スイッチSW5がオフされるため、出力ノードN13の充電が停止される。但し、上記実施の形態6で説明した通り、コンパレータ10bの遅延時間によって出力電圧VOUTは過剰に充電される。また、ノードN40の電位が「H」となるため、スイッチSW30がオンされる。その結果、過剰に充電された出力電圧VOUTは、定電流源40を介して徐々に放電される。
次に時刻t3において、出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで低下すると、コンパレータ10bの出力が「H」となり、その結果、ノードN41の電位が「H」から「L」に変化する。そのため、ラッチ回路30の出力が反転してノードN42の電位が「L」となり、スイッチSW31がオフされるため、出力ノードN13の放電が停止される。
ノードN42の「L」の電位は、遅延回路31を介してスイッチSW23に伝わり、その結果、スイッチSW23がオフされることにより、差動増幅回路20の電源パスが遮断され、コンパレータ10bにおける電力消費が停止される。
コンパレータ10bが非活性化されてその出力が不定状態となっても、ラッチ回路11,30によってノードN7,N40,N42の電位は保持されるため、スイッチSW5,SW30,SW31の状態は変化しない。
実施の形態8.
本実施の形態8では、上記実施の形態2と上記実施の形態6との組合せについて説明する。図14は、本発明の実施の形態8に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図14に示すように、本実施の形態8に係る液晶駆動回路109は、図5に示した液晶駆動回路に相当する上側駆動回路109aと、上側駆動回路109aと同様の構成の下側駆動回路109bとを有している。
本実施の形態8では、上記実施の形態2と上記実施の形態6との組合せについて説明する。図14は、本発明の実施の形態8に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。図14に示すように、本実施の形態8に係る液晶駆動回路109は、図5に示した液晶駆動回路に相当する上側駆動回路109aと、上側駆動回路109aと同様の構成の下側駆動回路109bとを有している。
上側駆動回路109aに関し、スイッチSW4,SW8のオン/オフは、制御信号S2によって制御される。スイッチSW6のオン/オフは、遅延回路61によって遅延された制御信号S2によって制御される。
下側駆動回路109bは、ラッチ回路11b,12bと、AND回路13bと、NOR回路14bと、定電流源15b,16bと、スイッチSW4b〜SW8bとを有している。下側駆動回路109b内における各素子の接続関係は、上側駆動回路109aと同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、本実施の形態8に係る液晶駆動回路109は、インバータINV50とAND回路60とを有している。インバータINV50の入力端子は、ノードN7に接続されている。AND回路60の第1入力端子はインバータINV50の出力端子に接続されており、第2入力端子はノードN9に接続されており、出力端子はスイッチSW4b,SW8b及び遅延回路61bに接続されている。遅延回路61bは、スイッチSW6bに接続されている。
定電流源15の電流値は定電流源16bの電流値よりも大きく設定されている。同様に、定電流源16の電流値は定電流源15bの電流値よりも大きく設定されている。また、定電流源15の電流値と定電流源16の電流値とはほぼ等しく設定されており、定電流源15bの電流値と定電流源16bの電流値とはほぼ等しく設定されている。
本実施の形態8に係る液晶駆動回路109では、直前の書き込みサイクルにおいてデータ線DLに書き込まれている電圧を利用しつつ、上側駆動回路109aによってデータ線DLの充電又は放電が行われ、その後、上側駆動回路109aによる過剰充電又は過剰放電が、下側駆動回路109bによって放電又は充電される。具体的には、定電流源15による過剰充電が定電流源16bによって放電され、定電流源16による過剰放電が定電流源15bによって充電される。これにより、過剰充電又は過剰放電に起因する入力電圧VINと出力電圧VOUTとのオフセット電圧が低減される。
上側駆動回路109aの動作は、ラッチ回路11,12の各出力が双方とも反転することによって終了する。従って、インバータINV50で反転されたノードN7(ラッチ回路11の出力)の電位と、ノードN9(ラッチ回路12の出力)の電位との論理積をAND回路60でとることで、下側駆動回路109bの活性化を制御するようにしている。
なお、下側駆動回路109bによる過剰充電又は過剰放電を補償するための回路(下側駆動回路109bと同様の構成)をさらに追加して設けることにより、入力電圧VINと出力電圧VOUTとのオフセット電圧をさらに低減することができる。
実施の形態9.
図15は、本発明の実施の形態9に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図15では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図15は、本発明の実施の形態9に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図15では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図15に示すように、本実施の形態9に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、ラッチ回路11と、定電流源15,70と、インバータINV60と、スイッチSW5,SW21,SW22,SW50〜SW52とを備えている。
定電流源70は、電源電位VDDに接続されている。スイッチSW50は、定電流源70とスイッチSW51との間に接続されている。スイッチSW51は、スイッチSW50と出力ノードN13との間に接続されている。インバータINV60の入力端子はノードN7に接続されており、出力端子はスイッチSW50に接続されている。スイッチSW52は、入力電圧VINと入力電圧VIN’とを切り換える。入力電圧VIN’は、入力電圧VINよりも例えば1階調分低い電圧である。但し、1階調分低い電圧に限らず、コンパレータ10bの遅延時間に応じて適切な電圧を設定すればよい。また、定電流源70の電流値は、定電流源15の電流値の例えば1/10程度に設定されている。
以下、本実施の形態9に係る液晶駆動回路109の動作について説明する。まず、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされることにより、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が「L」に設定される。また、ラッチ回路11をリセットすることにより、ノードN7の電位は「H」となって、スイッチSW5はオンされ、スイッチSW50はオフされている。また、スイッチSW52は、入力電圧VIN’側に切り換えられている。
次に、スイッチSW22がオフされた後にスイッチSW4,SW21がオンされることにより、出力ノードN13が定電流源15を介して充電され、出力電圧VOUTが次第に上昇する。出力電圧VOUTが入力電圧VIN’にまで上昇すると、コンパレータ10bの出力が「L」となり、ラッチ回路11の出力が反転して、ノードN7の電位が「L」となる。その結果、スイッチSW5がオフされるため、定電流源15による出力ノードN13の充電が停止される。また、ノードN7の「L」の電位がインバータINV60で反転されることにより、スイッチSW50がオンされる。
また、ノードN7の電位が「L」となったことを受けて、スイッチSW52が入力電圧VIN側に切り換わる。この時点ではVIN>VOUTであるため、コンパレータ10bの出力は「L」から「H」へ変化する。その結果、スイッチSW51がオンされる。一方、コンパレータ10bの出力が「L」から「H」へ変化しても、ラッチ回路11の出力は反転せず、スイッチSW50はオンされたままである。
スイッチSW50,SW51がいずれもオンされるため、定電流源70による出力ノードN13の充電が開始され、出力ノードの電位は、VIN’+Δ(Δはコンパレータ10bの遅延時間に起因するオフセット電圧)からVINに向かって徐々に上昇する。
出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると、コンパレータ10bの出力が「L」となる。その結果、スイッチSW51がオフされるため、定電流源70による出力ノードN13の充電が停止される。
オフセット電圧をさらに低減したい場合には、定電流源70よりもさらに電流値が小さい定電流源を追加し、最終的な入力電圧VINまでのデータ線DLの充電を、この追加した定電流源によって行えばよい。
なお、以上の説明では、出力ノードN13の電位を接地電位から入力電圧VINまで充電する場合の例について述べたが、出力ノードN13に放電回路を接続することにより、出力ノードN13の電位を電源電位VDDから入力電圧VINまで放電することも可能である。もちろん、本実施の形態9に係る発明を、上記実施の形態1〜8に適用することも可能である。
本実施の形態9に係る液晶表示装置100によると、定電流源15による充電は、出力電圧VOUTが入力電圧VIN’(<VIN)に達した時点で停止され、その後、出力電圧VOUTが入力電圧VINに達するまでは、定電流源70による充電が行われる。定電流源70の電流値は定電流源15の電流値よりも小さく設定されているため、定電流源70による低速の充電で生じるオフセット電圧は、定電流源15による高速の充電で生じるオフセット電圧よりも小さい。従って、出力電圧VOUTが入力電圧VINに達するまで定電流源15による充電を行う場合と比較すると、コンパレータ10bの遅延時間に起因するオフセット電圧を低減することが可能となる。
実施の形態10.
図16は、本発明の実施の形態10に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図16では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図16は、本発明の実施の形態10に係る液晶駆動回路109の構成を示す回路図である。説明の簡略化のため、図16では、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)を、接地電位(例えばVSS)から入力電圧VINまで充電する場合について説明する。
図16に示すように、本実施の形態10に係る液晶駆動回路109は、コンパレータ10bと、ラッチ回路11と、定電流源15と、インバータINV70と、スイッチSW5,SW21,SW22,SW60とを備えている。
インバータINV70の入力端子はノードN7に接続されており、出力端子はスイッチSW60に接続されている。スイッチSW60は、入力電圧VINが入力される端子と、出力ノードN13との間に接続されている。
以下、本実施の形態10に係る液晶駆動回路109の動作について説明する。まず、スイッチSW21がオフされ、スイッチSW22がオンされることにより、出力ノードN13の電位(出力電圧VOUT)が「L」に設定される。また、ラッチ回路11をリセットすることにより、ノードN7の電位は「H」となって、スイッチSW5はオンされ、スイッチSW60はオフされる。
次に、スイッチSW22がオフされた後にスイッチSW4,SW21がオンされることにより、出力ノードN13が定電流源15を介して充電され、出力電圧VOUTが次第に上昇する。出力電圧VOUTが入力電圧VINにまで上昇すると、コンパレータ10bの出力が「L」となり、ラッチ回路11の出力が反転して、ノードN7の電位が「L」となる。その結果、スイッチSW5がオフされるため、定電流源15による出力ノードN13の充電が停止される。
また、ノードN7の「L」の電位がインバータINV70で反転されることにより、スイッチSW60がオンされる。スイッチSW60がオンされることにより、出力ノードN13は入力電圧VINに短絡される。その結果、コンパレータ10bの遅延時間に起因して過剰充電されていた出力電圧VOUTは、入力電圧VINに向かって低下する。通常は、入力電圧VINを生成する階調電圧生成回路110(図1参照)の出力インピーダンスは高いため、出力ノードN13に入力電圧VINを印加しても、所定時間内に入力電圧VINによって出力ノードN13を充電することは困難である。しかしながら、本実施の形態10においては、入力電圧VINによって出力電圧VOUTをオフセット電圧分だけ変化させればよいため、入力電圧VINによる出力ノードN13の充電が可能となる。
なお、図16に示した例では、ラッチ回路11の出力によってスイッチSW60の切り換えが制御されているが、ラッチ回路11の入力(つまりコンパレータ10bの出力)によって制御してもよい。この場合は、コンパレータ10bの出力が「L」に変化した時点で、スイッチSW60を直ちにオンすることができる。そのため、ラッチ回路11による処理を介在しない分だけオフセット電圧が小さくなるため、入力電圧VINによって出力電圧VOUTを低下させるのに必要な時間を短縮することができる。
なお、以上の説明では、出力ノードN13の電位を接地電位から入力電圧VINまで充電する場合の例について述べたが、出力ノードN13に放電回路を接続することにより、出力ノードN13の電位を電源電位VDDから入力電圧VINまで放電することも可能である。もちろん、本実施の形態10に係る発明を、上記実施の形態1〜9に適用することも可能である。
本実施の形態10に係る液晶表示装置100によると、定電流源15による充電が停止された直後にスイッチSW60がオンされることにより、出力ノードN13が入力電圧VINに短絡される。そのため、入力電圧VINによって出力ノードN13が直接充電されるため、コンパレータ10bの遅延時間に起因するオフセット電圧を低減することが可能となる。
実施の形態11.
図17は、本発明の実施の形態11に係る液晶表示装置100の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態11に係るソースドライバ104は、シフトレジスタ105と、データラッチ回路106,107と、階調電圧生成回路110と、デコード回路108と、駆動回路1091〜10964とを備えている。駆動回路1091〜10964は、階調電圧ノードN1〜N64ごとにそれぞれ設けられている。駆動回路1091〜10964の構成は、上記実施の形態1〜10で説明した液晶駆動回路109の構成と同様である。つまり、本実施の形態11は、上記実施の形態1〜10に係る発明を階調電圧生成回路110に適用し、データ線DLごとの液晶駆動回路109を省略したものである。なお、階調電圧源には出力電流を流出及び流入させる機能が必要であるため、駆動回路1091〜10964としては、図12に示した上記実施の形態7の回路が最も適している。
図17は、本発明の実施の形態11に係る液晶表示装置100の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態11に係るソースドライバ104は、シフトレジスタ105と、データラッチ回路106,107と、階調電圧生成回路110と、デコード回路108と、駆動回路1091〜10964とを備えている。駆動回路1091〜10964は、階調電圧ノードN1〜N64ごとにそれぞれ設けられている。駆動回路1091〜10964の構成は、上記実施の形態1〜10で説明した液晶駆動回路109の構成と同様である。つまり、本実施の形態11は、上記実施の形態1〜10に係る発明を階調電圧生成回路110に適用し、データ線DLごとの液晶駆動回路109を省略したものである。なお、階調電圧源には出力電流を流出及び流入させる機能が必要であるため、駆動回路1091〜10964としては、図12に示した上記実施の形態7の回路が最も適している。
図18は、データ線DL1に関して、図17に示したデコード回路108の構成の一部を示す回路図である。他のデータ線DLについても、図18と同様の回路が用いられる。図18では、6ビットの入力データD0〜D5によって64種類の階調電圧V1〜V64をデコードする例が示されている。各階調電圧は、直列接続された6個のNMOSトランジスタが全てオンされた時に選択される。各NMOSトランジスタはスイッチング素子として機能し、入力データD0〜D5によって選択された階調電圧と同じ電圧が、データ線DL1に出力される。
本実施の形態11に係る液晶表示装置100によると、上記実施の形態1〜10によって得られる効果に加えて、以下の効果を得ることができる。つまり、データ線DLごとに液晶駆動回路109を個別に設けた場合には、たとえ全てのデータ線DLに同一階調の電圧を書き込んだとしても、各液晶駆動回路109ごとの特性のばらつきに起因して、各データ線DLの電圧に偏差が生じ、表示画面に色むらが発生する場合がある。これに対し、本実施の形態11のように階調電圧源を構成した場合には、各データ線DLに出力される電圧は、同一の階調電圧源から供給されるため、データ線DLごとの電圧偏差がなくなり、その結果、表示画面の色むらを改善することができる。
以上では、液晶表示装置100を例にとって本発明の実施の形態1〜11について説明したが、本発明は、液晶表示装置に限らず、有機EL表示装置のような、電界発光型の表示素子を有する表示装置にも適用可能である。
10a,10b コンパレータ、11,12 ラッチ回路、15,16,40,70 定電流源、20 差動増幅回路、102 画素、108 デコード回路、109 液晶駆動回路、1091〜10964 駆動回路、110 階調電圧生成回路、SW5,SW6,SW10,SW23,SW30,SW31,SW50,SW51,SW60 スイッチ。
Claims (13)
- 電圧駆動型の表示素子を有する画素と、
前記画素に接続されたデータ線である信号線と、
表示データに応じた階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を前記信号線に書き込む駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、
前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、
現書き込みサイクルにおいて入力された前記入力電圧と、直前書き込みサイクルにおいて設定されている前記信号線の電圧とを比較する比較回路と
を有し、
前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、表示装置。 - 電圧駆動型の表示素子を有する画素と、
前記画素に接続されたデータ線である信号線と、
表示データに応じた階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を前記信号線に書き込む駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、
前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、
前記信号線の電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するプリチャージ回路と、
前記入力電圧と、前記中間電圧に設定された前記信号線の電圧とを比較する比較回路と
を有し、
前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、表示装置。 - 電圧駆動型の表示素子を有する画素と、
前記画素に接続されたデータ線と、
階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、
前記階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を出力する駆動回路と、
前記データ線と前記駆動回路とを接続する信号線と、
表示データに応じた前記出力電圧を選択して前記データ線に書き込むデコード回路と
を備え、
前記駆動回路は、
前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、
現書き込みサイクルにおいて入力された前記入力電圧と、直前書き込みサイクルにおいて設定されている前記信号線の電圧とを比較する比較回路と
を有し、
前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、表示装置。 - 電圧駆動型の表示素子を有する画素と、
前記画素に接続されたデータ線と、
階調電圧を生成する階調電圧生成回路と、
前記階調電圧を入力電圧として入力し、前記入力電圧に基づく出力電圧を出力する駆動回路と、
前記データ線と前記駆動回路とを接続する信号線と、
表示データに応じた前記出力電圧を選択して前記データ線に書き込むデコード回路と
を備え、
前記駆動回路は、
前記信号線にそれぞれ選択的に接続された第1の充電回路及び第1の放電回路と、
前記信号線の電圧を、最高階調に応じた電圧と最低階調に応じた電圧との中間電圧に設定するプリチャージ回路と、
前記入力電圧と、前記中間電圧に設定された前記信号線の電圧とを比較する比較回路と
を有し、
前記比較回路による比較の結果に基づいて前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路の一方が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、表示装置。 - 前記駆動回路は、
前記信号線と前記第1の充電回路及び前記第1の放電回路との間に接続されたスイッチング回路と、
前記比較回路による比較の結果に基づいて前記スイッチング回路を制御するスイッチング制御回路と
をさらに有する、請求項1〜4のいずれか一つに記載の表示装置。 - 前記信号線の電圧が前記入力電圧に等しく設定された直後に前記比較回路における電力消費を停止する回路をさらに備える、請求項1〜5のいずれか一つに記載の表示装置。
- 前記駆動回路は、前記信号線に選択的に接続された第2の放電回路をさらに有し、
前記第1の充電回路と前記信号線との接続が解除された後に、前記第2の放電回路が前記信号線に接続されることにより、前記第1の充電回路によって過剰充電された前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、請求項1〜6のいずれか一つに記載の表示装置。 - 前記第2の放電回路の電流値は、前記第1の充電回路の電流値よりも小さい、請求項7に記載の表示装置。
- 前記駆動回路は、前記信号線に選択的に接続された第2の充電回路をさらに有し、
前記第1の放電回路と前記信号線との接続が解除された後に、前記第2の充電回路が前記信号線に接続されることにより、前記第1の放電回路によって過剰放電された前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、請求項1〜6のいずれか一つに記載の表示装置。 - 前記第2の充電回路の電流値は、前記第1の放電回路の電流値よりも小さい、請求項9に記載の表示装置。
- 前記駆動回路は、前記第1の充電回路よりも電流値が小さい第2の充電回路をさらに有し、
前記第1の充電回路と前記信号線との接続は、前記信号線の電圧が前記入力電圧に達する前に解除され、
前記第1の充電回路と前記信号線との接続が解除された後に、前記第2の充電回路が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、請求項1〜6のいずれか一つに記載の表示装置。 - 前記駆動回路は、前記第1の放電回路よりも電流値が小さい第2の放電回路をさらに有し、
前記第1の放電回路と前記信号線との接続は、前記信号線の電圧が前記入力電圧に達する前に解除され、
前記第1の放電回路と前記信号線との接続が解除された後に、前記第2の放電回路が前記信号線に接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、請求項1〜6のいずれか一つに記載の表示装置。 - 前記駆動回路は、
前記入力電圧が入力される入力端子と、
前記入力端子と前記信号線との間に接続されたスイッチング素子と
をさらに有し、
前記第1の充電回路又は前記第1の放電回路と前記信号線との接続が解除された直後に、前記スイッチング素子が駆動されて前記入力端子と前記信号線とが接続されることにより、前記信号線の電圧が前記入力電圧に設定される、請求項1〜6のいずれか一つに記載の表示装置。
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