JP2008249831A - 液晶装置、液晶装置の駆動回路、液晶装置の駆動方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄積容量の一端と共通電極を共通線で接続した画素構成をもち、共通線の駆動電圧の極性を交互に反転させて駆動する液晶装置を実現すると共に、共通線を駆動する正規のアンプの負荷を軽減して、選択期間の共通線に対して高精度の電圧を供給することを可能とし、同時に、寄生容量を経由して流れるクロストーク電流による電力消費を低減すること。
【解決手段】共通線Zの電圧を制御する制御回路(30)において、正規の共通線電圧(VCOMH,VCOML)を供給する正規のアンプ(APM2,AMP3)に加えて、非選択の共通線に与えるための補助的な電圧(VCOMH’ならびにVCOML’)を生成する補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)を設け、VCOMH,VCOML,VCOMH’,VCOML’の中からいずれか一つを接続切換回路(700)によって選択する。
【選択図】図11
【解決手段】共通線Zの電圧を制御する制御回路(30)において、正規の共通線電圧(VCOMH,VCOML)を供給する正規のアンプ(APM2,AMP3)に加えて、非選択の共通線に与えるための補助的な電圧(VCOMH’ならびにVCOML’)を生成する補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)を設け、VCOMH,VCOML,VCOMH’,VCOML’の中からいずれか一つを接続切換回路(700)によって選択する。
【選択図】図11
Description
本発明は、液晶装置、液晶装置の駆動回路、液晶装置の駆動方法、および電子機器に関する。
液晶装置では、いわゆる焼き付き防止のために、液晶層への印加電圧の極性を周期的に反転する必要がある。通常用いられる極性反転の方法は、対向基板に設けられる共通電極(コモン電極)の電圧(VCOM)を固定し、もう一方の基板に設けられる画素電極の印加電圧を、共通電極の電圧(VCOM)に対して、正極性ならびに負極性に交互に変化させる方法である。
しかし、この方法では、共通電極の電圧(VCOM)を中心として、正側および負側に画素電極の電圧を振る必要があり、画素電極の印加電圧のダイナミックレンジが拡大し、このことが、低消費電力化の妨げとなる。
ここで、共通電極の電圧(VCOM)を固定せずに、正側および負側に交互に変化させ、画素電極の電圧を、共通電極の電圧(VCOM)とは逆極性になるように交互に変化させると、共通電極の電圧(VCOM)を固定した場合に比べて、画素電極に印加する電圧のダイナミックレンジが1/2となり、低消費電力化が可能である。
但し、画素電極と対向基板に設けられた共通電極とによって液晶層を挟み込む構成を有する液晶装置では、対向基板に設けられる共通電極の面積が広く、共通電極(VCOM)の高速な極性反転がむずかしいという問題がある。
そこで、特許文献1では、各画素に設けられる蓄積容量(保持容量)の一端を液晶の共通電極から切り離し、蓄積容量の一端の電圧を極性反転させ、その反転によって、電荷を蓄積容量から液晶層に移動させるという方式が提案されている。
ただし、この方式は、蓄積容量の一端と液晶の共通電極とが分離しているために、画素の構成が複雑となる点は否めない。したがって、蓄積容量の一端と液晶の共通電極を切り離すことなく一本化されている画素構成を採用しつつ、共通電極の電圧(VCOM)の極性を交互に反転できるようにするのが望ましい。
また、液晶装置では、寄生容量に起因するクロストークによる充放電電流(寄生容量に起因した過渡電流であり、以下、クロストーク電流という場合がある)が生じ、正規の駆動電圧を安定させ、かつ低消費電力化を図るために、クロストーク電流の低減が必要となる場合がある。
クロストーク電流を低減する技術は、例えば、特許文献2に記載されている。特許文献2の技術では、非選択期間の画素については、共通電極の電圧をフローティング状態として、電流経路を遮断することによってクロストーク電流を低減している。
特開2002−196358号公報
特開2004−271969号公報
上述したとおり、液晶装置では、低消費電力化のために、共通電極の電圧(VCOM)および画素電極の電圧の双方を、互いに逆極性になるように交互に反転する反転する方式を採用することが有効である。
そして、液晶装置の構成を複雑化しないためには、蓄積容量の一端と液晶の共通電極を切り離すことなく一本化されている画素構成を採用しつつ、共通電極の電圧(VCOM)の極性を交互に反転できるようにするのが望まれる。
また、そのような駆動方式を採用した小型かつ高性能な液晶装置の実現のためには、クロストーク電流による不要な電力消費を低減することが重要となる。すなわち、クロストーク電流の増大は、例えば、共通線を駆動するアンプの負荷が重くなることを意味し、このことは、正規の駆動電圧の変動の一因となる場合がないとは言えない。また、クロストーク電流の増大は、低消費電力化の妨げともなる。
特許文献2の技術では、クロストーク電流は低減されるが、共通電極の電圧がフローティングとなるため、画素電圧が不安定化するのは否めない。
本発明はこのような考察に基づいてなされたものであり、その目的は、蓄積容量の一端と共通電極を共通線で接続した画素構成をもち、共通線の駆動電圧の極性を交互に反転させて駆動する液晶装置を実現すると共に、共通線を駆動する正規のアンプの負荷を軽減して、選択期間の共通線に対して高精度の電圧を供給することを可能とし、同時に、寄生容量を経由して流れるクロストーク電流による電力消費を低減することにある。
(1)本発明の液晶装置の一態様では、複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置であって、前記走査線を選択する選択電圧を前記複数の走査線に順次供給する走査線駆動回路と、選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、負極性の正規の共通電極用電圧である第1電圧および正極性の正規の共通電極用電圧である第2電圧を供給する正規の電圧供給源と、非選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、負極性の補助的な共通電極用電圧である第3電圧および正極性の補助的な共通電極用電圧である第4電圧を供給する補助的な電圧供給源と、前記第1電圧、前記第2電圧、前記第3電圧、前記第4電圧のいずれかを選択して前記共通電極に供給する制御回路と、前記走査線が選択された際に、正極性の画像信号と、負極性の画像信号と、を交互に前記データ線に供給するデータ線駆動回路と、を有し、前記制御回路によって前記第1電圧を前記共通電極に供給し、前記走査線駆動回路によって前記選択電圧を前記走査線に供給し、前記データ線駆動回路によって前記正極性の画像信号を前記データ線に供給し、前記走査線への前記選択電圧の供給を停止した後、前記制御回路によって前記第3電圧を前記共通電極に供給し、前記制御回路によって前記第2電圧を前記共通電極に供給し、前記走査線駆動回路によって前記選択電圧を前記走査線に供給し、前記データ線駆動回路によって前記負極性の画像信号を前記データ線に供給し、前記走査線への前記選択電圧の供給を停止した後、前記制御回路によって前記第4電圧を前記共通電極に供給する。
共通電極(共通線)の電圧を反転させるコモン振り反転駆動方式の液晶装置において、画素の選択期間において共通電極に供給する正規の共通電極用電圧(第1および第2の電圧)と、画素の非選択期間において共通電極に供給する補助的な共通電極用電圧(第3および第4の電圧)とを区別して与える方式を採用するものである。本発明では、画素への書込み時には高精度の共通電極用電圧が必要であるが、非選択期間においては書込み時ほど高精度の共通電極用電圧は必要ないことに着目する。例えば、データが正確に書込まれた後は、若干の電圧変動があったとしても、例えば、保持期間の全期間にわたって液晶の印加電圧を一定値に維持できる程度の十分な容量値をもつ保持容量によって、その電圧変動を平滑して吸収し得るため、非選択期間では、共通電極の電圧には、書込み時ほどの高精度が要求されない。したがって、本発明では、選択期間と非選択期間とで、共通電極に電圧を供給する電圧供給源を切換える。寄生容量に起因するクロストーク電流は、共通電極の電圧の変動の一因となるが、高精度の第1電圧および第2電圧は、選択期間の共通電極にのみ接続されるのであり、したがって、第1電圧および第2電圧を供給する正規の電圧供給源は、他の非選択の画素からのクロストーク電流には影響されなくなり、したがって、画素への書込み時には、より高精度の電圧を共通電極に与えることができる。また、第3電圧および第4電圧を供給する補助的な電圧供給源の回路構成は、供給電圧のレベルが書き込み時ほどの高精度なレベルが要求されないため、簡素化することができる。また、クロストーク電流の影響を受けない分、第1電圧および第2電圧を発生する正規の電圧供給源の負荷が軽くなり、したがって正規の電圧供給源の駆動能力を小さくすることができる。このため、簡易構成の補助的な電圧供給源を追加したとしても、回路全体としてみれば、占有面積の増大やコスト面の増大は生じない。
(2)本発明の液晶装置の他の態様では、前記共通電極は、1水平ライン毎に分割される。
1水平ライン毎に共通電極を分離することによって、各行毎に、印加電圧の極性を決めることができ、これによって、フリッカの低減に有利な駆動方法を採用することが可能となる。
(3)本発明の液晶装置の他の態様では、前記制御回路は、奇数行の前記共通電極に前記第1電圧または前記第3電圧を供給するとき、偶数行の前記共通電極には、前記2電圧または前記第4電圧を供給する。
隣接する行の共通電極には、逆極性の電圧を印加することによって、フリッカを低減することができる。
(4)本発明の液晶装置の他の態様では、前記第3電圧(VCOML’)および前記第4電圧(VCOMH’)を供給する前記補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)は、前記データ線と前記共通電極との間に介在する寄生容量を経由して流れるクロストーク電流によって充放電されるコンデンサ(CL,CH)を含み、前記第3電圧のレベルは前記第1電圧のレベルと同等もしくは近似し、前記第4電圧のレベルは前記第2電圧のレベルと同等もしくは近似する。
寄生容量に起因するクロストーク電流によってコンデンサを充電し、その充電されたコンデンサを、第3電圧および第4電圧の主たる供給源として利用するものである。簡単な構成によって実現できると共に、クロストーク電流を逆利用しているため、大幅な省電力化を図ることができる。また、ある程度の期間をとれば、データ線の変化によるデータ線と共通電極の間の寄生容量を介しての共通電極への充放電電流(クロストーク電流)の和はほぼセロとなることから、コンデンサは、非選択期間の共通電極への電荷の主たる供給源として十分、有効に機能する。
(5)本発明の液晶装置の他の態様では、前記電圧供給源は、前記コンデンサから発生する電圧の電圧変化範囲を制限する電圧制限手段を、さらに有する。
コンデンサだけでは、発生電圧(第3電圧および第4電圧)の変動幅を規制することができないため、電圧変動幅を制限する手段を別に設けるものである。これによって、第3電圧および第4電圧の電圧変動を所定幅内に収めることができる。
(6)本発明の液晶装置の他の態様では、前記電圧制限手段は、前記コンデンサの一端にその出力端が接続される、所定幅の不感帯をもつB級増幅器である。
電圧制限手段としての不感帯をもつB級アンプをコンデンサに接続すると、コンデンサが許容範囲内の電圧で変動しているときは、B級アンプの出力端は、不感帯が設けられているためにハイインピーダンス状態となり、コンデンサの両端電圧が許容幅を超えて変動する際には、B級アンプが動作して電圧変動を規制する。よって、第3電圧および第4電圧の電圧変動を所定幅内に収めることができる。
(7)本発明の液晶装置の他の態様では、前記B級増幅器は、前記液晶装置の動作モードに対応してオン/オフが切換えられる。
B級アンプによる消費電力を極力削減するために、液晶装置の動作モードに応じて、B級アンプの電源をオン/オフをダイナミックに切換えるものである。
(8)本発明の液晶装置の他の態様では、前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と第1のバイアス抵抗を経由して接続されており、前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と第2のバイアス抵抗を経由して接続されている。
第3電圧(補助的な負極性電圧)を供給する電圧供給源(補助的な負極性電圧供給源)の出力端を、第1電圧(正規の負極性電圧)を供給する正規の負極性電圧供給源の出力端とバイアス抵抗で接続することによって、第3電圧を供給する電圧供給源(補助的な負極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を安定化させることができる。同様に、第4電圧(補助的な正極性電圧)を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源)の出力端を、第2電圧(正規の正極性電圧)を供給する正規の正極性電圧供給源の出力端とバイアス抵抗で接続することによって、第4電圧を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を安定化させることができる。よって、第3電圧および第4電圧の電圧変動を所定幅内に収め易くなる。
(9)本発明の液晶装置の他の態様では、前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と、双方向ダイオードを含む第1のリミッタを経由して接続されており、前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と、双方向ダイオードを含む第2のリミッタを経由して接続されている。
双方向ダイオードを利用することによって、バイアス抵抗を利用した場合と同様の効果を得ることができる。
(10)本発明の液晶装置の他の態様では、前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と第1のスイッチを経由して接続されており、前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と第2のスイッチを経由して接続されている。
第1および第2のスイッチをオンすることによって、第3電圧および第4電圧を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を、迅速に、正規の電圧供給源の出力端と同等のレベルとすることができ、したがって、電位(直流バイアス)の安定化を図ることができる。スイッチは、単独で使用することができ、また、バイアス抵抗と併用することもできる。バイアス抵抗の抵抗値はかなり大きいため、バイアス抵抗単独では、電位(直流バイアス)の安定化するためには相応の時間が必要であるが、スイッチを併用することによって、第3電圧および第4電圧を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を、所望のタイミングで迅速に安定化させることが可能となる。
(11)本発明の液晶装置の他の態様では、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、前記液晶装置の起動時に所定時間オンされる。
この構成によれば、液晶装置の初期起動時において、第3電圧および第4電圧を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を、迅速に安定化させることができる。
(12)本発明の液晶装置の他の態様では、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、全走査線が非選択となる期間において、所定の時間間隔で所定時間オンされる。
スイッチは所定間隔で周期的にオンさせることができ、また、スイッチのオンは、画像表示期間以外の期間(例えば、帰線期間)においてオンさせることができる。これによって、第3電圧および第4電圧を供給する電圧供給源(補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源)の出力端の電位(直流バイアス)を、常に安定化させることができる。
(13)本発明の制御回路は、複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置の、前記共通電極に電圧を供給する制御回路であって、負極性の正規の共通電極用電圧である第1電圧を供給する、正規の電源供給源としての第1の電圧供給源と、正極性の正規の共通電極用電圧である第2電圧を供給する、正規の電圧供給源としての第2の電圧供給源と、非選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、かつ前記第1電圧と同等もしくは近似するレベルの、負極性の補助的な共通電極用電圧である第3の電圧を供給する、補助的な電圧供給源としての第3の電圧供給源と、選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、かつ前記第2電圧と同等もしくは近似するレベルの、正極性の補助的な共通電極用電圧である第4の電圧を供給する、補助的な電圧供給源としての第4の電圧供給源と、前記第1電圧、第2電圧、第3電圧、第4電圧の中から一つを選択して前記共通電極に印加する切換回路と、を有する。
これにより、画素の選択期間において共通電極に供給する正規の共通電極用電圧(第1および第2の電圧)と、画素の非選択期間において共通電極に供給する非選択期間の共通電極用電圧(第3および第4の電圧)とを区別して与えることができる、新規な、コモン振り反転駆動方式の液晶装置用の制御回路を得ることができる。
(14)本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を搭載する。
本発明の液晶装置は、クロストーク電流による表示品質の低下を抑制することができるため、電子機器の画像表示機能が向上し、電子機器の高性能化を図ることができる。
(15)本発明の液晶装置の駆動方法の一態様では、複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置の駆動方法であって、前記走査線がアクティブレベルになって前記画素電極に前記データ線からの正極性の書込み電圧が印加されているときは、前記画素電極に対応する前記共通電極には、負極性の正規の共通電極用電圧としての第1電圧を供給し、前記走査線が非アクティブレベルに変化すると、前記共通電極には、前記第1電圧と同等もしくは近似するレベルであり、かつ前記第1電圧とは別の電圧供給源からの、負極性の補助的な共通電極用電圧としての第2電圧を供給し、前記走査線がアクティブレベルになって前記画素電極に前記データ線からの負極性の書込み電圧が印加されているときは、前記画素電極に対応する前記共通電極には、正極性の正規の共通電極用電圧としての第3電圧を供給し、前記走査線が非アクティブレベルに変化すると、前記共通電極には、前記第3電圧と同等もしくは近似するレベルであり、かつ前記第3電圧とは別の電圧供給源からの、正極性の補助的な共通電極用電圧としての第4電圧を供給する。
これにより、画素の選択期間において共通電極に供給する正規の共通電極用電圧(第1および第2の電圧)と、画素の非選択期間において共通電極に供給する非選択期間の共通電極用電圧(第3および第4の電圧)とを区別して与える、新規な、コモン振り反転駆動方式の液晶装置の駆動方法が実現される。
(16)本発明の液晶装置の駆動方法の他の態様では、前記共通電極は1水平ライン毎に分割されており、隣接する行の前記共通電極には、互いに逆極性の電圧が印加される。
隣接する共通線(共通電極)毎に印加電圧の極性を反転させることによって、フリッカを抑制する効果を高めることができる。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
以下の説明では、まず、コモン振り極性反転が可能なFFS液晶の基本的な構成について説明し、次に、本発明の特徴的な部分について説明することとする。
以下の説明では、FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)モードの液晶装置を例にとって説明する。これは、FFSモードの液晶装置が、本発明で採用される極性反転方式を実現するのに適しているからである。ただし、これに限定されるものではなく、IPS(イン・プレーン・スイッチング)モードの液晶装置も使用可能である。IPS液晶装置は、一般に横電界方式の液晶と呼ばれ、FFS液晶装置は、漏れ電界方式あるいは斜め電界方式の液晶と呼ばれるが、横方向の電界を液晶分子の配向に利用している点では、両者、共通しており、本明細書では、IPS液晶およびFFS液晶を含めて「横電界方式の液晶」という。
本発明では、液晶の焼き付き防止のための極性反転に際し、共通電極(コモン電極)と画素電極電位の各々の電位を周期的に反転させる方式(コモン振り反転方式)を採用し、かつ、隣り合うコモン電極を電気的に分離して、奇数番目の共通線によって駆動される共通電極と偶数番目の共通線によって駆動される共通電極の各々に、互いに逆極性の共通電位を与える方式を採用する。
通常の液晶装置(対向基板に設けられた共通電極と、反対側の基板に設けられた画素電極とで液晶を挟むタイプの液晶装置)では、共通電極の面積が大きいために極性反転に時間がかかり、また、共通電極が分割されていないために、上述した奇数番目のコモン線によって駆動されるコモン電極と偶数番目のコモン線によって駆動されるコモン電極の各々に、互いに逆極性の共通電位を与えることが困難である。
したがって、以下の好適な実施形態では、上述のような極性反転制御がし易い、横電界方式の液晶(具体的には、FFSモードの液晶)を使用する。ただし、通常構成の液晶装置であっても、共通電極を分割することができ、かつ、分割された各共通電極の極性を、分割された共通電極毎に制御し得るのならば、一般的な液晶装置も使用できる可能性がある。すなわち、本発明には、そのような場合も含まれるものとする。
(FFSモードの液晶装置の全体構成と基本的な動作)
図1は、FFSモードの液晶装置の全体構成の一例を示す図である。なお、「共通電極」は、図面上では1本の信号線のように記載することができるため、以下の説明では、便宜上、「共通電極」を「共通線」と呼ぶこととする。「共通線」は、「共通電極」と同義語として用いる。したがって、例えば、「共通線用電圧」という場合は、「共通電極用電圧」と言い換えることが可能であり、両者は等価である。
図1は、FFSモードの液晶装置の全体構成の一例を示す図である。なお、「共通電極」は、図面上では1本の信号線のように記載することができるため、以下の説明では、便宜上、「共通電極」を「共通線」と呼ぶこととする。「共通線」は、「共通電極」と同義語として用いる。したがって、例えば、「共通線用電圧」という場合は、「共通電極用電圧」と言い換えることが可能であり、両者は等価である。
図1に示されるように、液晶装置1は、液晶パネルAAと、液晶パネルAAに対向配置されて光を出射するバックライト41と、を備える。この液晶装置1は、バックライト41からの光を利用して、透過型の表示を行う。
液晶パネルAAは、複数の画素50を有する表示領域Aと、この表示領域Aの周辺に設けられて画素50を駆動する走査線駆動回路10、データ線駆動回路20、および制御回路30を備える。バックライト41は、液晶パネルAAの裏面に設けられ、例えば、冷陰極蛍光管(CCFL)やLED(発光ダイオード)、あるいはエレクトロルミネッセンス(EL)で構成されて、液晶パネルAAの画素50に光を供給する。
以下、液晶パネルAAの構成について詳述する。
液晶パネルAAは、所定間隔おきに交互に設けられた320行の走査線Y1〜Y320および320行の共通線Z1〜Z320と、これら走査線Y1〜Y320および共通線Z1〜Z320に交差するように設けられた240列のデータ線X1〜X240と、を備える。各走査線Yおよび各データ線Xの交差部分には、画素50が設けられている。
液晶パネルAAは、所定間隔おきに交互に設けられた320行の走査線Y1〜Y320および320行の共通線Z1〜Z320と、これら走査線Y1〜Y320および共通線Z1〜Z320に交差するように設けられた240列のデータ線X1〜X240と、を備える。各走査線Yおよび各データ線Xの交差部分には、画素50が設けられている。
画素50は、TFT51、画素電極55、この画素電極55に対向して設けられた共通電極56、および、一方の電極が共通線Zに接続され他方の電極が画素電極55に接続された蓄積容量53で構成される。画素電極55および共通電極56は、画素容量54を構成する。
共通電極56は、走査線Yに対応して、1水平ラインごとに分割されている。1水平ラインごとに分割された複数の共通電極56は、それぞれ、対応する共通線Zに接続されている。
TFT51のゲートには、走査線Yが接続され、TFT51のソースには、データ線Xが接続され、TFT51のドレインには、画素電極55および蓄積容量53の他方の電極が接続されている。したがって、このTFT51は、走査線Yから選択電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Xと画素電極55および蓄積容量53の他方の電極とを導通状態とする。
次に、図2および図3を用いて、図1のFFSモードの液晶装置における画素部の平面構成と断面構成について説明する。
図2は、図1のFFSモードの画素部の拡大平面図である。また、図3は、図2の画素部のA−A線に沿う断面図である。図3に示すように、液晶パネルAAは、複数の画素電極55を有する素子基板60と、この素子基板60に対向配置された対向基板70と、素子基板60と対向基板70との間に設けられた液晶と、を備える。
図2に示すように、素子基板60において、各画素50は、互いに隣り合う2本の導電材料からなる走査線Yと、互いに隣り合う2本の導電材料からなるデータ線Xと、で囲まれた領域となっている。つまり、各画素50は、走査線Yとデータ線Xとで区画されている。
TFT51は、逆スタガ型のアモルファスシリコンTFTであり、走査線Yとデータ線Xとの交差部の近傍には、このTFT51が形成される領域50C(図2中破線で囲まれた部分)が設けられている。
まず、素子基板60について説明する。素子基板60は、ガラス基板68を有し、このガラス基板68の上には、ガラス基板68の表面荒れや汚れによるTFT51の特性の変化を防止するために、素子基板60の全面に亘って下地絶縁膜(図示省略)が形成されている。
下地絶縁膜の上には、導電材料からなる走査線Yが形成されている。走査線Yは、隣接する画素50の境界に沿って設けられ、データ線Xとの交差部の近傍において、TFT51のゲート電極511を構成する。走査線Y、ゲート電極511、および下地絶縁膜の上には、素子基板60の全面に亘って、ゲート絶縁膜62が形成されている。
ゲート絶縁膜62の上のTFT51が形成される領域50Cには、ゲート電極511に対向して、アモルファスシリコンからなる半導体層(図示省略)、N+アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層(図示省略)が積層されている。このオーミックコンタクト層には、ソース電極512およびドレイン電極513が積層されて、これにより、アモルファスシリコンTFTが形成されている。
ソース電極512は、データ線Xと同一の導電材料で形成されている。すなわち、データ線Xからソース電極512が突出する構成となっている。データ線Xは、走査線Yおよび共通線Zに対して交差するように設けられている。
上述のように、走査線Yの上には、ゲート絶縁膜62が形成され、このゲート絶縁膜62の上には、データ線Xが形成されている。このため、データ線Xは、走査線Yとはゲート絶縁膜62により絶縁されている。
データ線X、ソース電極512、ドレイン電極513、およびゲート絶縁膜62の上には、素子基板60の全面に亘って、第1絶縁膜63が形成されている。
第1絶縁膜63の上には、ITO(Indium Tin Oxide)といった透明導電材料からなる共通線Zが形成されている。共通線Zは、走査線Yに沿って設けられており、この共通線Zは、1水平ラインごとに分割された共通電極56と一体に形成されている。
共通線Z、共通電極56、および第1絶縁膜63の上には、素子基板60の全面に亘って、第2絶縁膜64が形成されている。
第2絶縁膜64の上には、共通電極56に対向する領域に、ITO(Indium Tin Oxide)といった透明導電材料からなる画素電極55が形成されている。画素電極55は、上述の第1絶縁膜63および第2絶縁膜64に形成されたコンタクトホール(図示省略)を介して、ドレイン電極513に接続されている。
この画素電極55には、自身と共通電極56との間で、フリンジフィールド(電界E)を発生させるための複数のスリット55Aが所定間隔おきに設けられている。すなわち、液晶装置1の液晶は、FFSモードで動作する。
画素電極55および第2絶縁膜64の上には、素子基板60の全面に亘って、ポリイミド膜などの有機膜からなる配向膜(図示省略)が形成されている。
次に、対向基板70について説明する。
対向基板70は、ガラス基板74を有し、このガラス基板74の上のうち走査線Yに対向する位置には、ブラックマトリクスとしての遮光膜71が形成されている。また、ガラス基板74の上のうち遮光膜71が形成されている領域を除く領域には、カラーフィルタ72が形成されている。
遮光膜71およびカラーフィルタ72の上には、対向基板70の全面に亘って、配向膜(図示省略)が形成されている。
図1に戻って、走査線駆動回路10は、TFT51をオン状態にする選択電圧を複数の走査線Yに順次供給する。例えば、ある走査線Yに選択電圧を供給すると、この走査線Yに接続されたTFT51が全てオン状態となり、この走査線Yに係る画素50が全て選択される。
データ線駆動回路20は、画像信号をデータ線Xに供給し、オン状態のTFT51を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む。
ここで、データ線駆動回路20は、共通電極56の電圧よりも電位の高い正極性の画像信号をデータ線Xに供給して、この正極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む正極性書込と、共通電極56の電圧よりも電位の低い負極性の画像信号をデータ線Xに供給して、この負極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む負極性書込と、を1水平ラインごとに交互に行う。
制御回路30は、第1電圧としての電圧VCOMLと、この電圧VCOMLよりも電位の高い第2電圧としての電圧VCOMHと、を交互に共通線Zに供給する。
以上の液晶装置1は、以下のように動作する。すなわち、まず、制御回路30から共通線Zに電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択的に供給する。
具体的には、各共通線Zには、1フレーム期間ごとに、電圧VCOMLと電圧VCOMHとを交互に供給する。例えば、ある1フレーム期間において、p行目の共通線Zp(pは、1≦p≦320を満たす整数)に電圧VCOMLを供給した場合、次の1フレーム期間では、共通線Zpに電圧VCOMHを供給する。一方、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧VCOMHを供給した場合、次の1フレーム期間では、共通線Zpに電圧VCOMLを供給する。
また、隣接する共通線Zには、互いに異なる電圧を供給する。例えば、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧VCOMLを供給した場合、同一の1フレーム期間において、(p−1)行目の共通線Z(p−1)と、(p+1)行目の共通線Z(p+1)と、に電圧VCOMHを供給する。一方、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧VCOMHを供給した場合、同一の1フレーム期間において、共通線Z(p−1)と共通線Z(p+1)とに電圧VCOMLを供給する。
次に、走査線駆動回路10から320行の走査線Y1〜Y320に選択電圧を順次供給することで、各走査線Yに接続された全てのTFT51を順次オン状態にして、各走査線Yに係る全ての画素50を順次選択する。
次に、これら画素50の選択に同期して、共通電極56の電圧に応じて、データ線駆動回路20からデータ線Xに、正極性の画像信号と、負極性の画像信号と、1水平ラインごとに交互に供給する。
具体的には、320行の共通線Z1〜Z320のうち、選択した画素50に係る共通線Zpに電圧VCOMLを供給した場合には、正極性の画像信号をデータ線Xに供給する。一方、320行の共通線Z1〜Z320のうち、選択した画素50に係る共通線Zpに電圧VCOMHを供給した場合には、負極性の画像信号をデータ線Xに供給する。
すると、走査線駆動回路10で選択した全ての画素50に、データ線駆動回路20からデータ線Xおよびオン状態のTFT51を介して画像信号が供給されて、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極55に書き込まれる。これにより、画素電極55と共通電極56との間に電位差が生じて、駆動電圧が液晶に印加される。
液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化して、液晶を透過するバックライト41からの光が変化する。この変化した光がカラーフィルタを透過することで、階調表示が行われる。
なお、液晶に印加される駆動電圧は、蓄積容量53により、画像電圧が書き込まれる期間よりも3桁も長い期間に亘って保持される。
図4は、制御回路30のブロック図である。制御回路30は、320行の走査線Y1〜Y320に対応して、320個の単位制御回路P1〜P320を備える。各単位制御回路Pには、電圧VCOMLと、電圧VCOMHと、電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択する極性信号POLと、が供給される。
単位制御回路Pは、極性信号POLを保持するラッチ回路Qと、極性信号に応じて電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択的に出力する選択回路Rと、を有している。
ラッチ回路Qは、極性信号POLを保持する方法から、2つに大別できる。1つは、1行目の走査線Y1に対応して設けられたラッチ回路Q1と、320行目の走査線Y320に対応して設けられたラッチ回路Q320と、である。もう1つは、上述のラッチ回路Q1、Q320を除くラッチ回路Q2〜Q319である。
まず、ラッチ回路Q2〜Q319について、以下に説明する。q行目(qは、2≦q≦319を満たす整数)の走査線Yqに対応して設けられたラッチ回路Qqは、否定論理和演算回路(以降、NOR回路と呼ぶ)31と、第1のインバータ32と、第2のインバータ33と、第1のクロックドインバータ34と、第2のクロックドインバータ35と、を備える。
NOR回路31の2つの入力端子には、それぞれ、(q−1)行目の走査線Y(q−1)と、(q+1)行目の走査線Y(q+1)と、が接続されている。NOR回路31の出力端子には、第1のインバータ32の入力端子と、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子と、第2のクロックドインバータ35の非反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のインバータ32の出力端子には、第1のクロックドインバータ34の非反転入力制御端子と、第2のクロックドインバータ35の反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のクロックドインバータ34の入力端子からは、極性信号POLが入力される。第1のクロックドインバータ34の出力端子には、第2のインバータ33の入力端子が接続されている。
第2のクロックドインバータ35の入力端子には、第2のインバータ33の出力端子が接続され、第2のクロックドインバータ35の出力端子には、第2のインバータ33の入力端子が接続されている。
以上のラッチ回路Qqは、以下のように動作する。すなわち、走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)とのうち少なくともいずれかに選択電圧が供給されると、ラッチ回路Qqが備えるNOR回路31は、Lレベルの信号を出力する。このLレベルの信号は、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Hレベルの信号として第1のクロックドインバータ34の非反転入力端子に入力される。このため、第1のクロックドインバータ34は、オン状態となり、極性信号POLを反転して出力する。この第1のクロックドインバータ34から反転して出力された極性信号POLは、第2のインバータ33により反転されて出力される。
以上のように、走査線駆動回路により走査線Y(q−1)と走査線Y(q+1)とのうち少なくともいずれかに選択電圧が供給されると、ラッチ回路Qpは、極性信号POLを取り込む。
一方、走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)との両方に選択電圧が供給されないと、ラッチ回路Qqが備えるNOR回路31は、Hレベルの信号を出力する。このHレベルの信号は、第2のクロックドインバータ35の非反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Lレベルの信号として第2のクロックドインバータ35の反転入力端子に入力される。このため、第2のクロックドインバータ35は、オン状態となり、第2のインバータ33から出力された極性信号POLを反転して出力する。この第2のクロックドインバータ35から反転して出力された極性信号POLは、再度、第2のインバータ33により入力される。
以上のように、走査線駆動回路により走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)との両方に選択電圧が供給されないと、ラッチ回路Qpは、既に取り込んでいる極性信号POLを第2のインバータ33および第2のクロックドインバータ35により保持する。
次に、ラッチ回路Q1、Q320について、以下に説明する。
ラッチ回路Q1、Q320は、上述のラッチ回路Qqと比べて、NOR回路31の代わりに、Lレベルの信号を出力する低電位電源VLLを備える。その他の構成は、上述のラッチ回路Qqと同様である。
これらラッチ回路Q1、Q320は、以下のように動作する。すなわち、低電位電源VLLからは、常にLレベルの信号が出力される。このLレベルの信号は、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Hレベルの信号として第1のクロックドインバータ34の非反転入力制御端子に入力される。このため、第1のクロックドインバータ34は、常にオン状態となり、常に極性信号POLを反転して出力する。この第1のクロックドインバータ34から反転して出力された極性信号POLは、第2のインバータ33により反転されて出力される。以上のように、ラッチ回路Q1、Q320は、常に極性信号POLを取り込む。
選択回路Rは、インバータ36と、第1のトランスファゲート37と、第2のトランスファゲート38と、を有する。
インバータ36の入力端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、インバータ36の出力端子には、第1のトランスファゲート37の非反転入力制御端子と、第2のトランスファゲート38の反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のトランスファゲート37の反転入力制御端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、第1のトランスファゲート37の出力端子には、共通線Zが接続されている。
また、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第1のトランスファゲート37の入力端子からは、電圧VCOMHが入力される。一方、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第1のトランスファゲート37の入力端子からは、電圧VCOMLが入力される。
第2のトランスファゲート38の非反転入力制御端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、第2のトランスファゲート38の出力端子には、共通線Zが接続されている。
また、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第2のトランスファゲート38の入力端子からは、電圧VCOMLが入力される。一方、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第2のトランスファゲート38の入力端子からは、電圧VCOMHが入力される。
以上の選択回路Rは、以下のように動作する。すなわち、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33からLレベルの極性信号POLが出力されると、このLレベルの極性信号POLは、第1のトランスファゲート37の反転入力制御端子に入力されるとともに、インバータ36で反転され、Hレベルの極性信号POLとして第1のトランスファゲート37の非反転入力制御端子に入力される。このため、第1のトランスファゲート37は、オン状態となる。
オン状態となった第1のトランスファゲート37が、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMHを共通線Zに出力する。一方、オン状態となった第1のトランスファゲート37が、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMLを共通線Zに出力する。
一方、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33からHレベルの極性信号POLが出力されると、このHレベルの極性信号POLは、第2のトランスファゲート38の非反転入力制御端子に入力されるとともに、インバータ36で反転され、Lレベルの極性信号POLとして第2のトランスファゲート38の反転入力制御端子に入力される。このため、第2のトランスファゲート38は、オン状態となる。
オン状態となった第2のトランスファゲート38が、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMLを共通線Zに出力する。一方、オン状態となった第2のトランスファゲート38が、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMHを共通線Zに出力する。
以上のラッチ回路Qおよび選択回路Rを備えた制御回路30の動作について、図5を用いて説明する。図5は、制御回路30のタイミングチャートである。
まず、時刻t1において、極性信号POLを電圧VLLとして、極性信号POLをLレベルとする。すると、単位制御回路P1、P320は、常に極性信号POLを取り込むラッチ回路Q1、Q320により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1、R320により、電圧VCOMHおよび電圧VCOMLをそれぞれ出力する。このため、単位制御回路P1に接続された共通線Z1は、電圧VCOMHとなり、単位制御回路P320に接続された共通線Z320は、電圧VCOMLとなる。また、電圧VGHは、8Vであり、電圧VGLは、−1Vである。
次に、時刻t2において、走査線駆動回路10から1行目の走査線Y1に選択電圧を供給して、走査線Y1の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y1に隣接する走査線Y2に対応して設けられた単位制御回路P2は、ラッチ回路Q2により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R2により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t3において、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y1の電圧を電圧VGLとする。
同時に、走査線駆動回路10から2行目の走査線Y2に選択電圧を供給して、走査線Y2の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y2に隣接する走査線Y3に対応して設けられた単位制御回路P3は、ラッチ回路Q3により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R3により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t4において、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y2の電圧を電圧VGLとする。
同時に、走査線駆動回路10から3行目の走査線Y3に選択電圧を供給して、走査線Y3の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y3に隣接する走査線Y4に対応して設けられた単位制御回路P4は、ラッチ回路Q4により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R4により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P4に接続された共通線Z4は、電圧VCOMLとなる。
また、走査線Y3に隣接する走査線Y2に対応して設けられた単位制御回路P2は、ラッチ回路Q2により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R2により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t5において、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y3の電圧を電圧VGLとする。
同時に、走査線駆動回路10から4行目の走査線Y4に選択電圧を供給して、走査線Y4の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y4に隣接する走査線Y5に対応して設けられた単位制御回路P5は、ラッチ回路Q5により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R5により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P5に接続された共通線Z5は、電圧VCOMHとなる。
また、走査線Y4に隣接する走査線Y3に対応して設けられた単位制御回路P3は、ラッチ回路Q3により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R3により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMHとなる。
以降、走査線駆動回路10から奇数行目の走査線Y(ただし、1行目の走査線Y1を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t4のように動作し、偶数行目の走査線Y(ただし、320行目の走査線Y320を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t5のように動作する。
次に、時刻t7において、走査線駆動回路10から320行目の走査線Y320に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y320の電圧を電圧VGLとする。
同時に、極性信号POLを電圧VHHとして、極性信号POLをHレベルとする。すると、単位制御回路P1、P320は、常に極性信号POLを取り込むラッチ回路Q1、Q320により、Hレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1、R320により、電圧VCOMLおよび電圧VCOMHをそれぞれ出力する。このため、単位制御回路P1に接続された共通線Z1は、電圧VCOMLとなり、単位制御回路P320に接続された共通線Z320は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t8において、時刻t2と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給して、走査線Y1の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P2は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t9において、時刻t3と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y1の電圧を電圧VGLとする。
同時に、時刻t3と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給して、走査線Y2の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P3は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t10において、時刻t4と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y2の電圧を電圧VGLとする。
同時に、時刻t4と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給して、走査線Y3の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P4は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P4に接続された共通線Z4は、電圧VCOMHとなる。
また、時刻t4と同様に、単位制御回路P2は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t11において、時刻t5と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y3の電圧を電圧VGLとする。同時に、時刻t5と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y4に選択電圧を供給して、走査線Y4の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P5は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P5に接続された共通線Z5は、電圧VCOMLとなる。
また、時刻t5と同様に、単位制御回路P3は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMLとなる。
以降、走査線駆動回路10から奇数行目の走査線Y(ただし、走査線Y1を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t10のように動作し、偶数行目の走査線Y(ただし、走査線Y320を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t11のように動作する。
以上の制御回路30を備えた液晶装置1の動作について、図6、7を用いて説明する。
図6は、液晶装置1の正極性書込時のタイミングチャートである。図7は、液晶装置1の負極性書込時のタイミングチャートである。
図6、7において、GATE(r)は、320行の走査線Yのうちr行目(rは、1≦r≦320を満たす整数)の走査線Yrの電圧であり、SOURCE(s)は、240列のデータ線Xのうちs列目(sは、1≦s≦240を満たす整数)のデータ線Xsの電圧である。また、PIX(r、s)は、r行目の走査線Yrと、s列目のデータ線Xsと、の交差に対応して設けられたr行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧である。また、VCOM(r)は、r行目の共通線Zrに接続された共通電極56の電圧である。
まず、液晶装置1の正極性書込時について、図6を用いて説明する。
時刻t21において、制御回路30により、共通線Zrに電圧VCOMLを供給する。すると、共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)は、徐々に低下して、時刻t22では、電圧VCOMLとなる。
共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)が低下すると、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、電圧VCOM(r)と電圧PIX(r、s)との電位差を保つように低下する。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に低下して、時刻t22では、電圧VP1となる。
時刻t23において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、上昇して、時刻t24では、電圧VGHとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオン状態となる。
時刻t25において、データ線駆動回路20により、データ線Xsに正極性の画像信号を供給する。すると、データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、徐々に上昇して、時刻t26では、電圧VP3となる。
データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、正極性の画像信号に基づく画像電圧として、走査線Yrに接続されたオン状態のTFT51を介して、r行s列目の画素50が備える画素電極55に書き込まれる。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に上昇して、時刻t26では、データ線Xsの電圧SOURCE(s)と同電位である電圧VP3となる。
時刻t27において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給するのを停止する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、低下して、時刻t28では、電圧VGLとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオフ状態となる。
次に、液晶装置1の負極性書込時について、図7を用いて説明する。時刻t31において、制御回路30により、共通線Zrに電圧VCOMHを供給する。すると、共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)は、徐々に上昇して、時刻t32では、電圧VCOMHとなる。
共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)が上昇すると、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、電圧VCOM(r)と電圧PIX(r、s)との電位差を保つように上昇する。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に上昇して、時刻t32では、電圧VP6となる。
時刻t33において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、上昇して、時刻t34では、電圧VGHとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオン状態となる。
時刻t35において、データ線駆動回路20により、データ線Xsに負極性の画像信号を供給する。すると、データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、徐々に低下して、時刻t36では、電圧VP4となる。
データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、負極性の画像信号に基づく画像電圧として、走査線Yrに接続されたオン状態のTFT51を介して、r行s列目の画素50が備える画素電極55に書き込まれる。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に低下して、時刻t36では、データ線Xsの電圧SOURCE(s)と同電位である電圧VP4となる。
時刻t37において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給するのを停止する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、低下して、時刻t38では、電圧VGLとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオフ状態となる。
このように、図1の液晶装置では、電圧VCOMLを共通線Zに供給して、共通電極56の電圧を電圧VCOMLとした後に、正極性の画像信号をデータ線Xに供給して、正極性の画像電圧を画素電極55に書き込む。また、電圧VCOMHを共通線Zに供給して、共通電極56の電圧を電圧VCOMHとした後に、負極性の画像信号をデータ線Xに供給して、負極性の画像電圧を画素電極55に書き込む。これによって、図1の液晶装置は、液晶の焼き付き防止のための極性反転に際し、共通電極(コモン電極,共通線)と画素電極電位の各々の電位を周期的に反転させる方式(コモン振り反転方式)を実現することができる。
(クロストーク電流についての考察と、本発明の液晶装置の特徴的な構成と動作)
以上説明した液晶装置では、コモン振り反転駆動は実現されるが、データ線Xと共通線Zとの間に介在する寄生容量に起因して、クロストークが生じる。データ線Xを駆動する際に、寄生容量を経由して不要な充放電電流が流れると、その分だけ消費電力が増大する。したがって、省電力化の観点から改善の余地がある。
以上説明した液晶装置では、コモン振り反転駆動は実現されるが、データ線Xと共通線Zとの間に介在する寄生容量に起因して、クロストークが生じる。データ線Xを駆動する際に、寄生容量を経由して不要な充放電電流が流れると、その分だけ消費電力が増大する。したがって、省電力化の観点から改善の余地がある。
また、共通線に電圧を供給する電圧源(正規のアンプ)は、寄生容量を経由して流れる全部のクロストーク電流を負担しており、したがって、正規のアンプの負荷が大きく、このことは、各共通線に供給される電圧に変動が生じる一因となる場合がある。よって、この点でも改善の余地がある。
これらの点に着目し、本発明では、上述の液晶装置をさらに改良して、寄生容量に起因するクロストークの影響を低減する。以下、図面を参照して具体的に説明する。
(データ線Xと共通線Zとの間の寄生容量を経由したクロストークの説明)
図8は、データ線Xと共通線Zとの間の寄生容量を経由したクロストークについて説明するための模式図である。図8において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。なお、この点は、以下の図面でも同様である。
図8は、データ線Xと共通線Zとの間の寄生容量を経由したクロストークについて説明するための模式図である。図8において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。なお、この点は、以下の図面でも同様である。
図8において、データ線(X1〜X240)と、共通線(Z1〜Z320)との交点gには、寄生容量が形成される。すなわち、データ線Xと共通線との間には、絶縁膜(例えば、図3に示される絶縁膜64等)が介在し、データ線Xを一極とし、共通線Zを他極とする寄生容量Cpixが構成される。
ここで、図8の液晶装置における全画素が点灯している状態を想定する。この状態は、データ線駆動回路20におけるデータ線駆動アンプ(AMP1)によって、各データ線(X1〜X240)が同時に駆動され、かつ、制御回路30に含まれる共通線駆動正規アンプ(AMP2およびAMP3)によって、各共通線(Z1〜Z320)が同時に駆動されている、とみることができる。なお、共通線駆動正規アンプ(AMP2)は、低レベル共通線電圧(VCOML)を生成するアンプであり、共通線駆動正規アンプ(AMP3)は、高レベル共通線電圧(VCOMH)を生成するアンプである。
図8の液晶装置において発生するクロストークについて具体的に説明する。図9は、図8の液晶装置において、データ線電位の変化(立ち上がり変化)に伴って、データ線側から共通線側に電流が流れる場合における電流経路を示す図である。
上述のとおり、共通線は全部で320本あり、半分の160本(例えば奇数番目の共通線)には高レベル共通線電圧VCOMHが印加され、他の半分の160本(例えば偶数番目の共通線)には高レベル共通線電圧VCOMLが印加される。1本の共通線Zに寄生するトータルの寄生容量をCとすれば、160本分の共通線に対する寄生容量は(C×160)となる。
よって、図9に示すように、(160×C)の寄生容量を経由する2つの電流ルート(K100,K200)を経由して、データ線Xから共通線Zに向かって不要な過渡電流が流れることになる。
ここで、データ線の電圧の変化幅をV1とした場合、電流ルートK100における過渡電流によって消費されるエネルギ(仕事量)、(C×V1×160×VDD)となり、同様に電流ルートK200における過渡電流によって消費されるエネルギ(仕事量)も、(C×V1×160×VDD)となり、消費されるエネルギ(仕事量)は合計で、(C×V1×320×VDD)となる。なお、VDDは電源電圧である。
図10は、図8の液晶装置において、データ線電位の変化(立ち下り変化)に伴って、共通線側からデータ線側に電流が流れる場合における電流経路を示す図である。図示されるように、図9と同様に、2つの過渡電流ルート(K300とK400)が存在する。
データ線の電圧の変化幅をV1とした場合、電流ルートK300における過渡電流によって消費されるエネルギは、(C×V1×160×VDD)となり、同様に電流ルートK400における過渡電流によって消費されるエネルギ(仕事量)も、(C×V1×160×VDD)となり、消費されるエネルギ(仕事量)は合計で、(C×V1×320×VDD)となる。
すなわち、図8および図9における消費エネルギ(仕事量)は、(C×V1×320×VDD)であり、320本の共通線分に相当するエネルギが無駄に消費されていることになる。
また、共通線に電圧を供給する電圧源(正規のアンプ)は、寄生容量を経由して流れる全部のクロストーク電流を負担しており、したがって、正規のアンプの負荷が大きく、このことは、各共通線に供給される電圧に変動が生じる一因となる。
(本発明におけるクロストークによる影響低減のための基本構成)
クロストークの影響を防止する方法としては、従来例にみられるように、非選択の画素の電位をフローティングとする方法も考えられる。この場合には、電流経路がなくなるために余分な電流は流れないが、電位がフローティング(不定)ゆえに、画素電圧の不安定性が増すことは否めない。
クロストークの影響を防止する方法としては、従来例にみられるように、非選択の画素の電位をフローティングとする方法も考えられる。この場合には、電流経路がなくなるために余分な電流は流れないが、電位がフローティング(不定)ゆえに、画素電圧の不安定性が増すことは否めない。
そこで、本発明では、非選択の画素についての共通線は、フローティングにするのではなく、低消費電力化が可能な簡易構成の補助的な電圧供給源に接続する。つまり、画素の選択期間における共通線用の電圧供給源(正規のアンプ)と、画素の非選択期間における共通線用の電圧供給源(補助的な電圧供給源:発生する電圧の電圧値は正規のアンプと同じ)と、を別個に設け、各共通線に接続された画素が選択期間にあるか、非選択期間にあるか否かによって、共通線の接続先を切換えるという新規な手法を採用する。
すなわち、画素の選択期間においては、各画素に画素電圧(階調電圧)を正確に書き込むために、共通線電位を高精度に制御する必要がある。しかし、画素への書込みが終了して各画素のトランスファースイッチがオフした後は、各画素の電圧は、蓄積容量53(十分に大きな容量値をもつ)によって安定的に保持されるのであり、この間は、画素への書込み時ほどの高精度な共通線電位の制御は必要ない。つまり、共通線電位が、仮に微小に変動したとしても、蓄積容量53によって安定化されている画素電圧には影響はないと考えられる。
このような知見に基づき、共通線に接続される画素が選択期間から非選択期間に切換わると、これに合わせて、共通線の接続先を、簡易構成の補助的な電圧供給源に切換える。これによって、共通線を駆動する正規のアンプの負荷が軽減され、選択期間の共通線に対して高精度の電圧を供給することが可能となり、同時に、寄生容量を経由して流れる過渡電流による電力消費を低減することもできる。
図11は、本発明の液晶装置の構成の概要を示す図である。図11の構成が図8の構成と異なる点は、制御回路30における構成である。
すなわち、図11において、画素選択期間において低レベル共通線電圧VCOMLを供給する正規のアンプ(正規の電圧源)AMP2の他に、画素の非選択期間において低レベル共通線電圧VCOMLを供給する共通腺用電圧供給源(補助的な電圧供給源)VSC1が設けられている。
同様に、画素選択期間において高レベル共通線電圧VCOMHを供給する正規のアンプ(正規の電圧源)AMP3の他に、画素の非選択期間において高レベル共通線電圧VCOMHを供給する共通腺用電圧供給源(補助的な電圧供給源)VSC2が設けられている。
そして、各共通線(Z1〜Z320)の各々の選択(アクティブ)/非選択(非アクティブ)に応じて、各共通線毎に接続先となる電圧供給源を切換えるための接続切換回路(700)が設けられている。
接続切換回路700には、各走査線(Y1〜Y320)の電圧と、複数の極性信号(POL1,POL2)が入力され、接続切換回路700は、これらの入力信号を制御信号として用いて、共通線(Z1〜Z320)の接続先となる電圧供給源(AMP2,AMP3,VSC1,VSC2)をダイナミックに選択する。
図22は、非選択の共通線のための補助的な電圧供給源(共通線用電圧供給源)の一例(最も簡単な構成例)を示す回路図である。図22に示されるように、非選択の共通線のための補助的な電圧供給源(共通線用電圧供給源)VSC1,VSC2は、例えば、容量値が非常に大きなコンデンサ(CL,CH)によって構成される。
コンデンサ(CL,CH)の容量値は、例えば、1本の共通線に寄生する寄生容量gのトータルの容量値をCとしたとき、(C×1600:図9,図10に示される(C×160)の10倍)以上の容量値をもつ。
このコンデンサ(CL,CH)は、蓄積された電荷を放出する際、簡易的な電圧供給源(電流供給源)として機能する。つまり、従来は、寄生容量C(Cpix)を介したクロストークが生じたとき、正規のアンプ(AMP2,AMP3)のいずれかから過渡電流が供給されていたために電力消費が生じた。
しかし、図22のようにコンデンサ(CL,CH)を設けておき、非選択期間の共通線には、そのコンデンサ(CL,CH)を簡易な電圧供給源として用いて、低レベル共通線電圧VCOMLならびに高レベル共通線電圧VCOMHの各々に対応する電圧レベルをもつ「VCOML’」ならびに「VCOMH’」を供給するようにしておけば、クロストークが生じた際、そのコンデンサ(CL,CH)が電圧供給源(電流供給源)となって、蓄積された電荷の放電によって電流が流れる。
上述のとおり、非選択の画素に対応した、補助的な共通線用電圧「VCOML’」ならびに「VCOMH’」の電圧レベルは各々、正規の共通線用電圧「VCOML」,「VCOMH」の各々に対応した電圧レベルとなっている。
すなわち、非選択の画素に対応した、補助的な共通線用電圧「VCOML’」と「VCOMH’」の各々は、正規の共通線用電圧「VCOML」,「VCOMH」の各々と同等もしくは近似した電圧となっている。
このコンデンサ(CL,CH)を充電する電流は、寄生容量C(Cpix)を経由してデータ線Xから共通線Z側に流れる過渡電流(クロストーク電流)自身である。寄生容量C(Cpix)を経由して共通線Zからデータ線Xに過渡電流(クロストーク電流)が流れる場合、コンデンサ(CL,CH)に蓄積されている電荷(クロストーク電流によって充電された結果としての電荷)を放電するだけであり、したがって、実質的な消電力はゼロとなる。
また、非選択期間の共通線には、補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)としてのコンデンサ(CL,CH)から電圧が供給されることから、正規の電圧源(正規のアンプAMP2,AMP3)は、選択期間の共通線のみに電圧を供給すればよくなり、これによって、正規の電圧源(正規のアンプAMP2,AMP3)の駆動負荷が小さくなり、結果的に、選択期間の共通線により高精度の電圧を与えることが可能である。
コンデンサ(CL,CH)は、液晶装置における画素部における画像表示に対応するデータ線の電圧変化に伴ったクロストーク電流による充放電を繰り返す。充放電電流は向きも含めてデータ線の電圧変化に比例することからある程度の時間をとればその積分値はほぼ0となることは自明である。(データ線はデータ振幅VSの範囲を逸脱できない、ということはその変化量積分値は±VSの範囲に収まる、ゆえに時間を長くとっていけば平均電流0に漸近してゆく)最悪でも2V(Vは垂直同期期間)とれば液晶駆動の交流化原理により0となる。
このため、コンデンサ(CL,CH)を、非選択期間の共通線(共通電極)に対する電荷の主たる供給源とすることに、さしたる問題はないと考えられる(つまり、コンデンサCL,CHは主たる電圧供給源として十分に役立つと考えられる)。これによって、コモン振り反転駆動を行う液晶装置における、大幅な低消費電力化を図ることができる。
図12は、図11に示される制御回路30の具体的な構成の一例を示す図である。図12の制御回路30によって実現される共通線に対する電圧供給は、基本的には図6,図7に示されるものと同じであり、その動作も、基本的には図5に示される動作を踏襲しており、その回路構成も、図4に示されるものを踏襲している。
図6,図7に示される電圧供給動作では、共通線が選択期間/非選択期間であるかにかかかわらずに、低レベル共通線電圧(VCOML),高レベル共通線電圧(VCOMH)は共に、正規のアンプ(AMP2,AMP3)から供給されていたが、ここでは、正規のアンプ(AMP2,AMP3)からの電圧供給は選択期間の共通線に対してのみ行われ、非選択期間の共通線に対する電圧供給は、補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)から行われるようにする必要がある。
図12の制御回路30は、選択期間/非選択期間に応じて、共通線の接続先となる電圧供給源を切換えるために、接続切換回路700を有しており、その接続切換回路700は、複数のスイッチ回路(SW1,SW2〜SW320)を有している。
スイッチ回路(SW1)は、2つのスイッチ要素ST1(1),ST2(1)を有しており、各スイッチ要素ST1(1)とST2(1)によって、選択期間の共通線用の正規の高レベル共通線電圧VCOMHならびに正規の低レベル共通線電圧VCOML、あるいは、非選択の共通線用の補助的な高レベル共通線電圧VCOMH’ならびに補助的な低レベル共通線電圧VCOML’の中から、いずれか一つが選択される。
スイッチ回路(SW1)に含まれる2つのスイッチ要素ST1(1)とST2(1)の切換え制御は、スイッチ選択回路600(1)によって行われる。このスイッチ選択回路600(1)は、走査線Y1の電圧と、2つの極性信号(POL1,POL2)とに基づいて切換制御信号P(1)を生成し、この切換制御信号P(1)によって、2つのスイッチ要素ST1(1)とST2(1)におけるスイッチの切換が実現される。他のスイッチ回路(SW2〜SW320)についても同様である。
(本発明の液晶装置の基本的な動作)
図12に示す制御回路30の働きによって、本発明の液晶装置(全体構成は図1と同じ)は、以下のような特徴的な動作を行う。
すなわち、図1の全体構成をもつ本発明の液晶装置1は、まず、制御回路30から選択電圧となる走査線Ynに対応した共通線Znに、低レベル共通線電圧VCOMLまたは高レベル共通線電圧VCOMHのいずれかを選択的に供給する。
その後、走査線Ynが非選択電圧になってから次に選択電圧となるまでの期間は、直前にVCOMLが供給されたのであれば、その共通線には補助的な電圧供給源VSC1からの低レベル共通線電圧VCOML’が与えられ、直前にVCOMHが供給されていたのであれば、その共通線には補助的な電圧供給源VSC2からの高レベル共通線電圧VCOMH’が与えられる。
走査線Ynが選択電圧となる期間に着目すれば、各共通線Znには、1フレーム期間毎に、電圧VCOMLと電圧VCOMHとが交互に供給される。また、隣接する共通線Zには、対応する走査線が選択電圧となる期間、VCOMLとVCONHのうち互いに異なる電圧が供給される。
このように、制御回路30は、第1電圧としての電圧VCOMLと、この電圧VCOMLよりも電位の高い第2電圧としての電圧VCOMHと、ほぼ電圧VCOMLとなる電圧VCOML’、ほぼ電圧VCOMHとなる電圧VCOMH’のいずれかを共通線Zに供給することになる。
(非選択期間の共通線を補助的な電圧供給源に接続することの効果)
図13は、非選択期間の共通線を補助的な電圧供給源に接続することの効果(データ線から共通線へのクロストーク電流の低減効果)を説明するための図である。同じく図14は、非選択期間の共通線を補助的な電圧供給源に接続することの効果(共通線からデータ線へのクロストーク電流の低減効果)を説明するための図である。
図13および図14においては、VCOML’を供給する電圧源VSC1は、コンデンサCLと、コンデンサCLの電圧変化幅を制限するための不感帯をもつ補助アンプ(VCOML’用アンプ)とからなっている。
同様に、VCOMH’を供給する電圧源VSC2は、コンデンサCHと、コンデンサCHの電圧変化幅を制限するための不感帯をもつ補助アンプ(VCOMH’用アンプ)とからなっている。
図21を用いて説明したように、VSC1,VSC2は、基本的には、コンデンサCL,CHのみで構成できるのであるが、これだけでは、発生する電圧が不安定であるため、図13,図14では、コンデンサCL,CHの各電圧が大きく変動しないように、電圧の変動幅を制限するための補助アンプ(VCOML’用アンプ,VCOMH’用アンプ)を設けている。
VCOML’用アンプ,VCOMH’用アンプは各々、不感帯を有するB級アンプであり、コンデンサCL,CHが許容範囲内の電圧を発生している場合には、出力段の高レベル電圧源側のトランジスタと低レベル電圧源側のトランジスタは共にオフしており、出力端はハイインピーダンス状態となっており、電圧供給には関与しない。ただし、コンデンサCL,CHの電圧が許容範囲を外れる場合には、VCOML’用アンプまたはVCOMH’用アンプが動作して、コンデンサCL,CHの電圧を規制する。
したがって、図13,図14の補助的な電圧供給源VSC1,VSC2は、図21のコンデンサCL,CHのみの構成をもつ場合に比べて、電圧変動が所定範囲内に抑制されている点で信頼性が向上している。なお、B級アンプにおける不感帯を設ける技術は、図18を用いて、後に具体的に述べる。
図13において、VCOMLとVCOMHは液晶への書き込み電圧の基準となるため、非常に高精度な電圧が要求される。よって、正規のアンプAMP2,AMP3は、極力不感帯を小さくしたアンプ(AB級アンプ)となっている。
ここで、図13のクロストーク電流の経路について考察する。ここでは、QVGA(240×RGB×320)の液晶パネルを想定する。図13では、1水平ラインあたりのデータ線Xと共通線Z間の寄生容量をCとする。また、コンデンサCL,CHの容量値は、データ線Xの変化に応じて発生する寄生容量Cの充放電電流(クロストーク電流)に対してVCOMH’ならびにVCOML’の電圧変化が、VCOMH’用アンプならびにVCOML’用アンプの不感帯に収まるように設定されていると仮定する。
図13では、クロストーク電流経路として、K1〜K3の3つの経路が存在する。K1は、データ線から、選択期間にある1本の共通線に向けて流れるクロストーク電流の経路である。K2は、選択されている共通線と同じグループに属する他の159本の共通線に向けて流れるクロストーク電流の経路である。K3は、選択されている共通線とは異なるグループ(つまり、反対極性で駆動される共通線のグループ)に属する160本の共通線に向けて流れるクロストーク電流の経路である。以下、具体的に説明する。
上述のとおり、対応する走査線Yに選択電圧があたえられている共通線Zのうちの1本がVCOMHかVCOMLに接続される(どちらでも同様であるため、図13では、VCOMLに接続されている場合を想定して描かれている)。
残りの共通線のうち159本がVCOML’に接続され、他の160本の共通線がVCOMH’に接続される。
この状態でデータ線Xの立ち上がり期間における電荷の移動を考える。ここでは、データ線の電圧変化をV1とする。
選択されている1本の共通線に関しては、電源VDDと、データ線駆動用のアンプ(AMP1)と、寄生容量Cと、正規のアンプ(AMP2)と、によって構成される経路K1を経由して、グランドに向かって電荷が移動する。このとき、消費されるエネルギ(仕事量)は、(C×V1×VDD)となる。
また、他の159本の共通線に関して、経路K2を経由して流れるクロストーク電流によって消費されるエネルギ(仕事量)は、(C×V1×159×VDD)となる。
また、逆極性で駆動される他の160本の共通線に関して、経路K3を経由して流れるクロストーク電流によって消費されるエネルギ(仕事量)は、(C×V1×160×VDD)となる。
図13における消費電力は、図9の場合と実質的には変わらない。ただし、図13の場合、経路K2,K3を経由して流れるクロストーク電流(IS1a,IS1b)は、補助的な電圧供給源VSC1,VSC2を構成するコンデンサCLおよびコンデンサCHを充電する。これによって、次に、共通線からデータ線に向けてクロストーク電流を流すときは、これらのコンデンサCL,CHが実質的な電圧供給源として機能することになる。
次に、データ線Xの立ち下がり期間における電荷の移動を考える。ここでは、データ線の電圧変化をV1とする。
この場合には、図14に示すように、K4〜K6のクロストーク電流の経路が存在する。すなわち、経路K4では、VDDと、VCOMLの正規のアンプ(AMP2)と、寄生容量Cと、データ線駆動用アンプ(AMP1)を介して、データ線駆動用アンプの負側電源(グランド)に向かって電荷が移動する。この場合に消費されるエネルギ(仕事量)は、C×V1×VDDである。
経路K5では、グランドから、コンデンサCLと、寄生容量Cと、データ線駆動アンプ(AMP1)と、を経由してグランドに向かって電荷が移動する。しかし、始点電位、終点電位がともにグランド(GND)であるから、消費されるエネルギは(C×V1×159×0=0)となって、エネルギは消費されない。
また、経路K6では、グランドから、コンデンサCHと、寄生容量Cと、データ線駆動アンプ(AMP1)と、を経由してグランドに向かって電荷が移動する。しかし、始点電位、終点電位がともにグランド(GND)であるから、消費されるエネルギは(C×V1×160×0=0)となって、エネルギは消費されない。
したがって、図13および図14において消費されるエネルギのトータル量は、(C×V1×161×VDD)となる。図9および図10において消費されるエネルギのトータル量は、(C×V1×320×VDD)である。したがって、図13および図14の構成では、図9および図10の構成に比べて、クロストーク電流による消費電力が約1/2に低減されることになる。
また、図13および図14から明らかなように、共通線を駆動する正規のアンプ(AMP2:あるいはAMP3)が担当するのは、選択されている共通線1本だけであり、他の319本は、補助的な共通線用の電圧供給源(VSC1またはVSC2)が担当する。よって、共通線を駆動する正規のアンプ(AMP2あるいはAMP3)の負担が減り、より高精度な電圧を選択されている共通線に供給できるようになる。
(補助的な共通線用の電圧供給源VSC1またはVSC2の構成についての考察)
図15(A)および図15(B)は、補助的な共通線用の電圧供給源(VSC1またはVSC2)の構成についての考察を説明するための波形図である。
図15(A)および図15(B)は、補助的な共通線用の電圧供給源(VSC1またはVSC2)の構成についての考察を説明するための波形図である。
図15では、データ線XがV1だけ立ち上がる期間(期間(1))と、V1だけ立ち下がる期間(期間(2))において、正規の共通線電圧VCOMHおよびVCOMLと、補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)から供給されるVCOMH’ならびにVCOML’とが、どのように変動するかを説明するための図である。
図15に示されるように、正規の共通線電圧VCOMHおよびVCOMLは、高精度のAB級アンプ(AMP2,AMP3)によって生成されるため、まったく変動しない。これに対し、補助的な共通線用の電圧供給源(VSC1またはVSC2)は、基本的には、図21に示すようにコンデンサ(CL,CH)で構成されるため、VCOMH’およびVCOML’は、データ線Xの電位変化の影響を受けて、若干、変動する。
仮に、補助的な共通線用の電圧供給源(VSC1またはVSC2)が、図21に示すように、コンデンサ(CL,CH)のみで構成されるのであれば、図15の右端のTQ期間に示すように、VCOMH’およびVCOML’が大きく変動するような場合も、ないとは言えない。このことは、画素電圧を不安定化させるため、書込み時の精度に影響を与えることがないとは言えない。
そこで、補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)については、コンデンサCL,CHの他に、電圧変動を制限するための手段を付加して、VCOMH’およびVCOML’の電圧変動幅を限定するのが望ましい。
図15(B)は、補助的な電圧供給源(VSC1,VSC2)において、コンデンサ(CL,CH)の他に、電圧変動を制限するための手段を付加して、VCOMH’およびVCOML’の電圧変動の上限および下限を規定した場合の電圧波形を示している。
図示されるように、VCOMH’の上限値はVLT1であり、下限値はVLT2となり、変動幅はΔV1に抑制される。
同様に、VCOML’の上限値はVLT3であり、下限値はVLT4となり、変動幅はΔV2に抑制される。
このような、VCOMH’およびVCOML’の上限と下限の制限は、図13および図14で説明したように、不感帯をもつB級アンプ(VCOMH’用アンプおよびVCOML’用アンプ)を設け、不感帯幅を、上記の許容電圧幅ΔV1およびΔV2の各々に合わせることによって実現される。
逆に言えば、B級アンプの不感帯幅に合わせて、コンデンサCHおよびコンデンサCLの容量値を決定すればよい。この場合、コンデンサCHおよびコンデンサCLの容量値は、例えば、以下のようにして決定することができる。
1水平ラインあたりのデータ線Xと共通線Z間の寄生容量をCとし、総ライン数をnとし、データ線Xの最大変化量(例えば正極性オン書込電圧と負極性オン書込電圧の電圧差の絶対値)をV1とする。
VCOMH’ならびにVCOML’についてのB級アンプの不感帯の電圧幅をΔVCOMH’ならびにΔVCOML’とする。また、コンデンサCH,CLの各々の容量値を(CH,CL)とする。
この場合、ΔVCOMH’>C×(n/2)×V1/(CH・ΔVCOML’)>C×n/2×V1/CL)が成立すればよいから、各コンデンサの容量値は、以下のようにして決定される。
CH>C×n/2×V1/ΔVCOMH’
CL>C×n/2×V1/ΔVCOML’
以上の容量値の設定方法は一例であり、これに限定されるものではない。
CH>C×n/2×V1/ΔVCOMH’
CL>C×n/2×V1/ΔVCOML’
以上の容量値の設定方法は一例であり、これに限定されるものではない。
(不感帯をもつB級アンプの回路構成の例)
次に、不感帯をもつB級アンプ(図13,図14に示されるVSC1,VSC2を構成するVCOML’用アンプならびにVCOMH’用アンプ)の回路構成の一例について説明する。
次に、不感帯をもつB級アンプ(図13,図14に示されるVSC1,VSC2を構成するVCOML’用アンプならびにVCOMH’用アンプ)の回路構成の一例について説明する。
このB級アンプは、上述のコンデンサCL,CHの電圧が許容範囲内にあるときは、不感帯が設定されていることから、電圧供給にはまったく関与しない。一方、上述のコンデンサCL,CHの電圧が許容範囲外になると、B級アンプが動作して、電圧変動を規制する。つまり、このB級アンプは、コンデンサCL,CHの電圧のリミッタとして動作し、これによって、VCOML’およびVCOMH’の電圧変動を許容範囲内に収め、信頼度低下を防止する働きをする。
図16(A)〜図16(C)の各々は、不感帯をもつB級アンプの回路構成の一例について説明するための図である。
図16(A)の回路は、上側のカレントミラーを構成するPMOSトランジスタ(M1とM2)のチャネルコンダクタンス(W/L)を変えて、上側のカレントミラーを意図的にアンバランス化し、また、下側のカレントミラーを構成するNMOSトランジスタ(M5とM6)のチャネルコンダクタンス(W/L)を変えて、下側のカレントミラーを意図的にアンバランス化し、これによってオフセットを設け、不感帯を形成する。
したがって、図16(A)のアンプは、図16(B)の入出力特性をもつようなAB級アンプではなく、図16(C)に示すような不感帯QHをもつB級アンプとなる。
以下、図16(A)の回路構成とその動作について具体的に説明する。
図16(A)のB級増幅回路は、入力端401、出力端402をそれぞれ差動入力とするNチャンネル差動入力回路及びPチャンネル差動入力回路と、PチャンネルMOSトランジスタM9からなるPチャンネル出力駆動回路と、NチャンネルMOSトランジスタM10からなるNチャンネル出力駆動回路とで構成されている。
図16(A)のB級増幅回路は、入力端401、出力端402をそれぞれ差動入力とするNチャンネル差動入力回路及びPチャンネル差動入力回路と、PチャンネルMOSトランジスタM9からなるPチャンネル出力駆動回路と、NチャンネルMOSトランジスタM10からなるNチャンネル出力駆動回路とで構成されている。
Nチャンネル差動入力回路は、NチャンネルMOSトランジスタM3、M4からなる差動入力対、PチャンネルMOSトランジスタM1、M2からなるカレントミラー、及び定電流源CS1で構成される。PチャンネルMOSトランジスタM1のドレインはNチャンネルMOSトランジスタM3のドレインと接続されPチャンネル出力駆動回路のPチャンネルMOSトランジスタM9のゲートに接続されている。
また、Pチャンネル差動入力回路は、PチャンネルMOSトランジスタM7、M8からなる差動入力対、NチャンネルMOSトランジスタM5、M6からなるカレントミラー、及び電流源CS2で構成される。NチャンネルMOSトランジスタM5のドレインはPチャンネルMOSトランジスタM7のドレインと接続されNチャンネル出力駆動回路のNチャンネルMOSトランジスタM10のゲートに接続されている。
Nチャンネル差動入力回路では、入力端子401の電圧が出力端子402の電圧と等しいときはPチャンネルMOSトランジスタM9が必ずオフとなるように、カレントミラー回路を構成するPチャンネルMOSトランジスタM1のチャンネル幅は、PチャンネルMOSトランジスタM2のチャンネル幅より大きく設定されている。PチャンネルMOSトランジスタM1のチャンネル幅が、PチャンネルMOSトランジスタM2のチャンネル幅より十分に大きければ、入力端401の電圧が出力端402の電圧と等しい時、PチャンネルMOSトランジスタM1のソースドレイン間電圧は、PチャンネルMOSトランジスタM9の閾値以下の電圧となり、PチャンネルMOSトランジスタM9はオフする。PチャンネルMOSトランジスタM1とPチャンネルMOSトランジスタM2とのチャンネル幅の差によって入力端401と出力端402の電圧が等しいときPチャンネル出力駆動回路が必ずオフするようなオフセットが与えられていると考えてもよい。なお、NチャンネルMOSトランジスタM3とNチャンネルMOSトランジスタM4のチャンネル幅は同じである。
このようにNチャンネル差動入力回路はオフセットを持っているので入力端401の電圧が出力端402の電圧より高いときにはPチャンネルMOSトランジスタM9を導通させるが、入力端401の電圧が出力端402の電圧と等しいか、低いときはPチャンネルMOSトランジスタM9は非導通となる。
同様にPチャンネル差動入力回路では、PチャンネルMOSトランジスタM7とPチャンネルMOSトランジスタM8のチャンネル幅は等しいが、NチャンネルMOSトランジスタM5のチャンネル幅は、NチャンネルMOSトランジスタM6のチャンネル幅より大きく設定されている。NチャンネルMOSトランジスタM5とNチャンネルMOSトランジスタM6とのチャンネル幅の差によってPチャンネルMOSトランジスタM7とPチャンネルMOSトランジスタM8で構成される差動入力部に同一電圧が入力されたときNチャンネル出力駆動回路のNチャンネルMOSトランジスタM10が必ずオフするようなオフセットを持たせるためである。
このオフセットのため、Pチャンネル差動入力回路と同様にNチャンネル差動入力回路では、入力端401の電圧が出力端402の電圧より低いときにはNチャンネルMOSトランジスタM10を導通させるが、入力端401の電圧が出力端402の電圧と等しいか、高いときはNチャンネルMOSトランジスタM10は非導通となる。
上述したように図4の増幅回路では、出力端子402に対する入力端子401の電圧がNチャンネル差動入力回路のオフセット電圧より低く、Pチャンネル差動入力回路のオフセット電圧より高い場合には、入力端子の電圧は不感帯にあることとなり、Pチャンネル出力駆動回路、Nチャンネル出力駆動回路が共にオフとなり、出力ハイインピーダンスとなる。
たとえば、Nチャンネル差動入力回路のオフセット電圧が0.2V、Pチャンネル差動入力回路のオフセット電圧が−0.2Vで、出力端子402の電圧が2Vだとすると、入力端子401の電圧が1.8Vから2.2Vの範囲が不感帯となり、出力ハイインピーダンスとなる。出力がハイインピーダンスとなるときは入力段のバイアス電流しか消費電流は流れない。
一方、入力端子401の電圧がこの不感帯の範囲外にあるときは、Pチャンネル出力駆動回路または、Nチャンネル出力駆動回路のどちらか、一方が導通し、入力端子401と出力端子402との電位差が小さくなるように出力端子を駆動する。
このように、図16のB級アンプは、入力端と出力端との間にオフセットを設けて不感帯を実現している。上述の説明では、出力電圧を固定して、入力に不感帯を設けた場合に説明したが、入力電圧を固定して考えれば、出力に不感帯が設けられていることになる(本発明では、後者の利用形態となる)。
(本発明の液晶装置における駆動波形の説明)
図17は、本発明の液晶装置における、正極性書込み時の各部の駆動波形を示す波形図である。図18は、本発明の液晶装置における、負極性書込み時の各部の駆動波形を示す波形図である。
図17は、本発明の液晶装置における、正極性書込み時の各部の駆動波形を示す波形図である。図18は、本発明の液晶装置における、負極性書込み時の各部の駆動波形を示す波形図である。
図17および図18の駆動波形は、図6および図7の駆動波形と基本的には同じである。ただし、上述のとおり、図6および図7では、共通線Zには、常に正規の共通線電圧(VCOML,VCOMH)が供給されているのに対し、図17および図18では、共通線の選択期間においては正規の電圧(VCOML,VCOMH)が供給され、非選択期間では、共通線には、VCOML’およびVCOMH’が接続され、この点のみ、異なっている。
非選択期間用の共通線電圧(VCOML’およびVCOMH’)の各々は、正規の共通線電圧(VCOML,VCOMH)と同レベルの電位であるが、若干の電圧変動が生じ得る電圧である。
したがって、図17の右端の期間WT1において、r行目の共通線の電圧(VCOM(r))は若干、変動しており、r行S列の画素の電圧(PIX(r,s)もこれに対応して若干変動する。しかし、実際には、各画素には、大容量の蓄積容量53が設けられているため、画素電圧の変動は生じず、何ら問題は生じない。図18の右端の期間WT2においても、r行目の共通線の電圧(VCOM(r))は若干、変動しており、r行S列の画素の電圧(PIX(r,s)もこれに対応して若干変動する。しかし、図17の場合と同様に、実際には、各画素には大容量の蓄積容量53が設けられているため、画素電圧の変動は生じず、何ら問題は生じない。
(非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成の変形例)
図19は、非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成の変形例を示す図である。
図19の場合、VCOMLのラインとVCOML’のラインとの間に、非常に高抵抗のバイアス抵抗RLが設けられている。また、VCOMHのラインとVCOMH’のラインとの間に、非常に高抵抗のバイアス抵抗RHが設けられている。
この構成によって、VCOML’およびVCOMH’のバイアス点(電圧が変動する場合の中心の電圧)は、正規の電圧VCOMHならびにVCOMLとなる。これによって、VCOML’およびVCOMH’の電圧変動は、正規の電圧VCOMHならびにVCOMLを中心とした変化となり、この結果、電圧変動が、許容範囲内に収められる可能性が高くなる。よって、VCOMH’およびVCOML’についてのB級アンプの不感帯領域を有効利用し、効果的に消費電力を削減することができる。
なお、図19の場合、コンデンサ(CH、CL)、バイアス抵抗(RH、RL)を適当な値とすることにより画素トランジスタのオフ状態を保持しつつVCOMH’用のアンプおよびVCOML’用のアンプのアイドリング電流分の消費電力を削減することも可能である。
図20は、非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成の他の変形例を示す図である。
図20の場合、VCOMLのラインとVCOML’のラインとの間に、双方向ダイオード(DI1,DI2)からなる電圧リミッタ(LIM1)が設けられている。また、VCOMHのラインとVCOMH’のラインとの間に、双方向ダイオード(DI3,DI4)からなる電圧リミッタ(LIM2)が設けられている。この場合にも、VCOML’およびVCOMH’の電圧変動は、正規の電圧VCOMHならびにVCOMLに基づいて規制されることになり、この結果、電圧変動が、許容範囲内に収められる可能性が高くなる。よって、VCOMH’およびVCOML’についてのB級アンプの不感帯領域を有効利用し、効果的に消費電力を削減することができる。
非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成は、上記のものに限定されるものではなく、種々、変形が可能である。例えば、VCOMH’およびVCOML’のある程度の電圧変動が許容されるのであれば、VCOMH’用アンプならびにVCOML’用アンプを停止させる、あるいは無くすることも可能である。
VCOMH’用アンプならびにVCOML’用アンプを、低消費電力モードのときのみ停止させるような変形例も考えられる。低消費モードとなる場合としては、2値表示時や、部分表示時が考えられる。表示モードに合せてアンプをオン/オフすることによって、消費電力の削減を図ることができる。
図21は、非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成のさらに他の変形例を示す回路図である。
図21では、VCOMLのラインとVCOML’のラインとの間に、スイッチ回路(SW1)が設けられ、同様に、VCOMHのラインとVCOMH’のラインとの間に、スイッチ回路(SW2)が設けられている。
スイッチ(SW1,SW2)をオンすることによって、VCOML’およびVCOMH’の電位(バイアス点)は、速やかに、正規の電圧VCOMHならびにVCOMLの電位に収束する。したがって、電位(直流バイアス)の安定化を図ることができる。これによって、VCOML’およびVCOMH’の電圧変動は、正規の電圧VCOMHならびにVCOMLを中心とした変化となり、この結果、電圧変動が、許容範囲内に収められる可能性が高くなる。よって、VCOMH’およびVCOML’についてのB級アンプの不感帯領域を有効利用し、効果的に消費電力を削減することができる。
スイッチ(SW1,SW2)は、単独で使用することができ、また、上述のバイアス抵抗(RH,RL)と併用すること、あるいは、双方向ダイオードからなるリミッタ(LIM1,LIM2)と併用することもできる。特に、バイアス抵抗(RL,RH)と併用することは有用である。
すなわち、バイアス抵抗(RL,RH)の抵抗値はかなり大きいため、バイアス抵抗単独では、電位(直流バイアス)の安定化するためには相応の時間が必要であるが、スイッチ(SW1,SW2)を併用することによって、補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源の出力端の電位(直流バイアス)を、所望のタイミングで迅速に安定化させることが可能となる。
また、スイッチ(SW1,SW2)をオンさせるタイミングとしては、種々、考えられる。スイッチ(SW1,SW2)を、液晶装置の起動時に所定時間オンすることは有用である。この場合、液晶装置の初期起動時において、補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源の出力端の電位(直流バイアス)を、迅速に安定化させることができる。
また、スイッチ(SW1,SW2)を、全走査線が非選択となる期間において、所定の時間間隔で所定時間オンすることも有用である。スイッチは所定間隔で周期的にオンさせることができ、また、スイッチのオンは、画像表示期間以外の期間においてオンさせることができる。全走査線が非選択のとき(例えば帰線期間)にスイッチをオンすると、表示画像に影響を与えることがなく、有利である。また、スイッチを周期的にオンすれば、補助的な正極性電圧供給源および負極性電圧供給源の出力端の電位(直流バイアス)を、常に安定化させることができる。
図22は、非選択期間用の共通線電圧VCOML’およびVCOMH’を発生する電圧供給源の回路構成のさらに他の変形例を示す回路図である。図22の場合、COMH’用アンプならびにVCOML’用アンプは設けられず、非選択の共通線用の電圧供給源(VSC1,VSC2)は、コンデンサCLおよびCHのみで構成されている。この構成も本発明に含まれる。
(第2の実施形態)
本実施形態では、本発明のアクティブマトリクス型液晶装置(電気光学装置)を搭載した電子機器の例について説明する。
本実施形態では、本発明のアクティブマトリクス型液晶装置(電気光学装置)を搭載した電子機器の例について説明する。
(プロジェクタ)
まず、本発明の電気光学装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図23は、本発明の電気光学装置(反射型液晶装置)を搭載したプロジェクタの全体構成を示す図である。
まず、本発明の電気光学装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図23は、本発明の電気光学装置(反射型液晶装置)を搭載したプロジェクタの全体構成を示す図である。
図示されるように、プロジェクタ1100内部には、偏光照明装置1110がシステム光軸PLに沿って配置されている。この偏光照明装置1110において、ランプ1112からの出射光は、リフレクタ1114による反射で略平行な光束となって、第1のインテグレータレンズ1120に入射する。これにより、ランプ1112からの出射光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子1130によって、偏光方向が略々揃った一種類の偏光光束(s偏光光束)に変換されて、偏光照明装置1110から出射される。
偏光照明装置1110から出射されたs偏光光束は、偏光ビームスプリッタ1140のs偏光光束反射面1141によって反射される。この反射光束のうち、青色光(B)の光束がダイクロイックミラー1151の青色光反射層にて反射され、反射型の電気光学装置100Bによって変調される。また、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光(R)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層にて反射され、反射型の液電気光学装置100Rによって変調される。
一方、ダイクロイックミラー1151の青色光反射層を透過した光束のうち、緑色光(G)の光束は、ダイクロイックミラー1152の赤色光反射層を透過して、反射型の電気光学装置100Gによって変調される。
このようにして、電気光学装置100R、100G、100Bによってそれぞれ色光変調された赤色、緑色、青色の光は、ダイクロイックミラー1152、1151、偏光ビームスプリッタ1140によって順次合成された後、投射光学系1160によって、スクリーン1170に投射されることとなる。なお、電気光学装置100R、100Bおよび100Gには、ダイクロイックミラー1151、1152によって、R、G、Bの各原色に対応する光束が入射するので、カラーフィルタは必要ない。
図23のプロジェクタは、低消費電力性に優れるという利点があり、例えば、ホームシアター用のプロジェクタとして有用である。
なお、上述の例では反射型の電気光学装置を用いたが、透過型表示の電気光学装置を用いたプロジェクタとすることもできる。
(モバイル型コンピュータ)
次に、本発明の電気光学装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図24は、本発明の電気光学機器を搭載したパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
図24において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、表示ユニット1206とから構成されている。この表示ユニット1206は、先に述べた電気光学装置100の前面にフロントライトを付加することにより構成されている。なお、この構成では、電気光学装置100を反射直視型として用いることになるので、画素電極118において、反射光が様々な方向に散乱するように、凹凸が形成される構成が望ましい。
図24のモバイル型コンピュータは、低消費電力性に優れるため、バッテリを長寿命化することができる。
(携帯端末)
図25は、本発明の電気光学装置を搭載した携帯端末(ここでは、携帯電話端末とする)の構成を示す斜視図である。同図において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302のほか、受話口1304、送話口1306と共に、電気光学装置100を備えるものである。この電気光学装置100にも、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。また、この構成でも、電気光学装置100が反射直視型として用いられることになるので、画素電極118に凹凸が形成される構成が望ましい。
図25は、本発明の電気光学装置を搭載した携帯端末(ここでは、携帯電話端末とする)の構成を示す斜視図である。同図において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302のほか、受話口1304、送話口1306と共に、電気光学装置100を備えるものである。この電気光学装置100にも、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。また、この構成でも、電気光学装置100が反射直視型として用いられることになるので、画素電極118に凹凸が形成される構成が望ましい。
図25の携帯端末は、低消費電力性に優れるため、バッテリを長寿命化することができるという利点がある。
なお、本発明は、その他の電子機器(例えば、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等)にも適用が可能である。本発明によって、高精細な表示が可能なローコストの電気光学装置を得ることができる。
以上、本発明の実施形態を参照して本発明の内容を説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。例えば、電気光学材料としては、電圧印加によって透過率が変化する材料を広く利用することができる。また、スイッチ素子を、トランジスタではなくダイオードで構成するといった変形がなされた画素回路は、すべて本発明の技術範囲に含まれる。
このように、本発明の実施形態によれば、以下の主要な効果を得ることができる。
(1)蓄積容量の一端と共通電極を共通線で接続した画素構成をもち、共通線の駆動電圧の極性を交互に反転させて駆動する液晶装置を実現することができる。
(2)共通線に接続される画素が選択期間から非選択期間に切換わると、これに合わせて、共通線の接続先を、簡易構成の補助的な電圧供給源に切換えることによって、共通線を駆動する正規のアンプの負荷を軽減して、選択期間の共通線に対して高精度の電圧を供給することを可能とすることができる。
(3)寄生容量を経由して流れるクロストーク電流による電力消費を効果的に低減することができる。
(4)本発明の液晶装置は、例えば、コンデンサを主体とした簡単な構成の電圧供給源の追加によって実現できる。よって現実の実施が容易である。
(1)蓄積容量の一端と共通電極を共通線で接続した画素構成をもち、共通線の駆動電圧の極性を交互に反転させて駆動する液晶装置を実現することができる。
(2)共通線に接続される画素が選択期間から非選択期間に切換わると、これに合わせて、共通線の接続先を、簡易構成の補助的な電圧供給源に切換えることによって、共通線を駆動する正規のアンプの負荷を軽減して、選択期間の共通線に対して高精度の電圧を供給することを可能とすることができる。
(3)寄生容量を経由して流れるクロストーク電流による電力消費を効果的に低減することができる。
(4)本発明の液晶装置は、例えば、コンデンサを主体とした簡単な構成の電圧供給源の追加によって実現できる。よって現実の実施が容易である。
なお、本実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。
本発明は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などの表示部に用いて好適である。
1、1A…液晶装置、10…走査線駆動回路、20…データ線駆動回路、30、30A…制御回路、55…画素電極、56…共通電極、60…素子基板(第1基板)、70…対向基板(第2基板)、3000…携帯電話機(電子機器)、P…単位制御回路、Q…ラッチ回路、R…選択回路、X…データ線、Y…走査線、Z…共通線、ZA…補助共通線
Claims (16)
- 複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置であって、
前記走査線を選択する選択電圧を前記複数の走査線に順次供給する走査線駆動回路と、
選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、負極性の正規の共通電極用電圧である第1電圧および正極性の正規の共通電極用電圧である第2電圧を供給する正規の電圧供給源と、
非選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、負極性の補助的な共通電極用電圧である第3電圧および正極性の補助的な共通電極用電圧である第4電圧を供給する補助的な電圧供給源と、
前記第1電圧、前記第2電圧、前記第3電圧、前記第4電圧のいずれかを選択して前記共通電極に供給する制御回路と、
前記走査線が選択された際に、正極性の画像信号と、負極性の画像信号と、を交互に前記データ線に供給するデータ線駆動回路と、を有し、
前記制御回路によって前記第1電圧を前記共通電極に供給し、前記走査線駆動回路によって前記選択電圧を前記走査線に供給し、前記データ線駆動回路によって前記正極性の画像信号を前記データ線に供給し、前記走査線への前記選択電圧の供給を停止した後、前記制御回路によって前記第3電圧を前記共通電極に供給し、
前記制御回路によって前記第2電圧を前記共通電極に供給し、前記走査線駆動回路によって前記選択電圧を前記走査線に供給し、前記データ線駆動回路によって前記負極性の画像信号を前記データ線に供給し、前記走査線への前記選択電圧の供給を停止した後、前記制御回路によって前記第4電圧を前記共通電極に供給することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1記載の液晶装置であって、
前記共通電極は、1水平ライン毎に分割されることを特徴とする液晶装置。 - 請求項2記載の液晶装置であって、
前記制御回路は、奇数行の前記共通電極に前記第1電圧または前記第3電圧を供給するとき、偶数行の前記共通電極には、前記2電圧または前記第4電圧を供給することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか記載の液晶装置であって、
前記第3電圧および前記第4電圧を供給する前記補助的な電圧供給源は、前記データ線と前記共通電極との間に介在する寄生容量を経由して流れるクロストーク電流によって充放電されるコンデンサを含み、
前記第3電圧のレベルは前記第1電圧のレベルと同等もしくは近似し、前記第4電圧のレベルは前記第2電圧のレベルと同等もしくは近似する、ことを特徴とする液晶装置。 - 請求項4記載の液晶装置であって、
前記補助的な電圧供給源は、
前記コンデンサから発生する電圧の電圧変化範囲を制限する電圧制限手段を、さらに有することを特徴とする液晶装置。 - 請求項5記載の液晶装置であって、
前記電圧制限手段は、
前記コンデンサの一端にその出力端が接続される、所定幅の不感帯をもつB級増幅器であることを特徴とする液晶装置。 - 請求項6記載の液晶装置であって、
前記B級増幅器は、前記液晶装置の動作モードに対応して電源のオン/オフが切換えられることを特徴とする液晶装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか記載の液晶装置であって、
前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と第1のバイアス抵抗を経由して接続されており、
前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と第2のバイアス抵抗を経由して接続されている、
ことを特徴とする液晶装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれか記載の液晶装置であって、
前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と、双方向ダイオードを含む第1のリミッタを経由して接続されており、
前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と、双方向ダイオードを含む第2のリミッタを経由して接続されている、
ことを特徴とする液晶装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか記載の液晶装置であって、
前記正規の電圧供給源は、前記第1電圧を供給する正規の負極性電圧供給源と、前記第2電圧を供給する正規の正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な電圧供給源は、前記第3電圧を供給する補助的な負極性電圧供給源と、前記第4電圧を供給する補助的な正極性電圧供給源と、を含み、
前記補助的な負極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の負極性電圧供給源の出力端と第1のスイッチを経由して接続されており、
前記補助的な正極性電圧供給源の電圧供給端は、前記正規の正極性電圧供給源の出力端と第2のスイッチを経由して接続されている、
ことを特徴とする液晶装置。 - 請求項10記載の液晶装置であって、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、前記液晶装置の起動時に所定時間オンされる、ことを特徴とする液晶装置。 - 請求項10記載の液晶装置であって、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、全走査線が非選択となる期間において、所定の時間間隔で所定時間オンされる、ことを特徴とする液晶装置。 - 複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置の、前記共通電極に電圧を供給する制御回路であって、
負極性の正規の共通電極用電圧である第1電圧を供給する、正規の電源供給源としての第1の電圧供給源と、
正極性の正規の共通電極用電圧である第2電圧を供給する、正規の電圧供給源としての第2の電圧供給源と、
非選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、かつ前記第1電圧と同等もしくは近似するレベルの、負極性の補助的な共通電極用電圧である第3の電圧を供給する、補助的な電圧供給源としての第3の電圧供給源と、
選択期間の画素に対応する前記共通電極に印加するための、かつ前記第2電圧と同等もしくは近似するレベルの、正極性の補助的な共通電極用電圧である第4の電圧を供給する、補助的な電圧供給源としての第4の電圧供給源と、
前記第1電圧、第2電圧、第3電圧、第4電圧の中から一つを選択して前記共通電極に印加する切換回路と、
を有することを特徴とする制御回路。 - 請求項1〜請求項12のいずれか記載の液晶装置を搭載した電子機器。
- 複数の走査線、複数のデータ線、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素電極、および前記画素電極に対向して設けられた共通電極を有する第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶と、を有する液晶装置の駆動方法であって、
前記走査線がアクティブレベルになって前記画素電極に前記データ線からの正極性の書込み電圧が印加されているときは、前記画素電極に対応する前記共通電極には、負極性の正規の共通電極用電圧としての第1電圧を供給し、
前記走査線が非アクティブレベルに変化すると、前記共通電極には、前記第1電圧と同等もしくは近似するレベルであり、かつ前記第1電圧とは別の電圧供給源からの、負極性の補助的な共通電極用電圧としての第2電圧を供給し、
前記走査線がアクティブレベルになって前記画素電極に前記データ線からの負極性の書込み電圧が印加されているときは、前記画素電極に対応する前記共通電極には、正極性の正規の共通電極用電圧としての第3電圧を供給し、
前記走査線が非アクティブレベルに変化すると、前記共通電極には、前記第3電圧と同等もしくは近似するレベルであり、かつ前記第3電圧とは別の電圧供給源からの、正極性の補助的な共通電極用電圧としての第4電圧を供給する、
ことを特徴とする液晶装置の駆動方法。 - 請求項15記載の液晶装置の駆動方法であって、
前記共通電極は、1水平ライン毎に分割されており、隣接する行の前記共通電極には、互いに逆極性の電圧が印加されることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
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