JP2008304566A - プリチャージ回路、これを含む液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】専用のプリチャージ電源が不要で無駄な電力消費を押さえ、かつ、起動時にも安定した画像を得ることができる液晶表示装置のプリチャージ回路を提供する。
【解決手段】ドレイン端子が電源Ｖｄｄに接続された第１導電型の第１の薄膜トランジスタ１１と、ドレイン端子がＧＮＤに接続され、ソース端子が前記第１の薄膜トランジスタのソース端子と共通の出力端子１８に接続された第２導電型の第２の薄膜トランジスタ１２と、前記出力端子とＧＮＤ間に接続された容量素子１９と、前記第１の薄膜トランジスタのゲート端子に第１バイアス電圧を、前記第２の薄膜トランジスタのゲート端子に第２バイアス電圧をそれぞれ印加し、前記第１の薄膜トランジスタと前記第２の薄膜トランジスタが同時にＯＮせず、かつ前記出力端子における出力電圧値が前記電源電圧と前記ＧＮＤ電圧の中間値となるように設定するバイアス電圧印制御手段１５，１６，１７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明はプリチャージ回路に関するもので、特に各種電子機器に用いられる液晶表示装置に好適なものである。

液晶表示装置においては、駆動用のソース電圧が供給される必要があるが、この場合、例えば初期状態から高電圧まで一挙に電圧を上げるには性能の良い電源が必要であるとともに、電圧を上げるのに時間がかかるため、表示期間の前に通常の２つの駆動電圧のほぼ中間の電圧を与える、プリチャージと称される手法が行われる（特許文献１参照）。プリチャージを行うと、本来の駆動電圧まで引き上げることが容易かつ短時間でできるようになり、描画速度が向上の他、ある画素で急激に電圧が変化することにより隣接画素での動作が影響されることを防止する効果を有する。

プリチャージ電圧の印加のためには、通常液晶表示装置内に設けられたDC／DCコンバータなどの専用電源による供給されることが多い。

一方、液晶表示装置で使用される液晶材料は同じ電圧を加え続けると特性が変わり、いわゆる焼き付き現象が発生することがあるため、その防止のため、表示期間毎に液晶層に印加される駆動電圧の極性を逆にした交番電界を用いる反転駆動を行うのが通常である。

例えば、行間反転駆動の場合、対向電極の電位は行反転毎に交番し、対向電極電位と列駆動用回路(ソースドライバ)から出力されるアナログ電圧との差により、画素液晶には交番電界が印加される。この場合、ソースドライバからは、行交番周期(ラインタイム)ごとに任意の電圧が出力される。

一方、プリチャージ線は、ソースドライバの出力電圧反転時に等価的に容量負荷である全てのソース線に一定時間接続され、この時間内にすべてのソース線は一旦は同一電位となる。プリチャージ線には全ソース線容量より相当大きな容量である外部容量が接続されているため、この容量へ充放電を行うことにより毎行のプリチャージ実行時のソース線電位は平均化される。
プリチャージ回路を有する液晶表示装置では、静止画表示時には、この容量の電位はソース線からの充放電の結果、自動的にソースドライバが出力可能な電圧範囲の中間付近の電位となる。これにより、ソースドライバのソース線容量負荷を駆動する能力は、プリチャージ後の中間電圧から目標電圧までの差分電圧をラインタイム内に十分書き込めるだけでよく、設計自由度は高い。

しかしながら、動画表示時には、プリチャージ線容量へのソース線容量からの充放電の電荷量のアンバランスにより、容量の電位は電圧範囲の中間付近の電圧から大きくずれた値となることがあり、不安定な落ち着かない画面となることがある。

描画速度を向上させ、隣接画素からの影響をなくすという目的からは、このような容量の電位がソースドライバが出力可能な電圧範囲の中間付近の電位からかけ離れたような状況においても、プリチャージ電圧はその中間付近の電位である必要がある。
特開平１０−１１０３２号公報

このように、従来は、適切な電圧値を維持するため、プリチャージ線には外部電源から一定電圧が供給されるが、前述したとおり静止画表示時には、ソース線からのプリチャージ時の電荷の充放電により自動的に中間値となるため、外部電源による電位の維持は不要である。

ところが、従来のプリチャージ回路では、電荷外部からの充放電の要不要を問わず、DCDCコンバータなどによるプリチャージ電圧発生回路は動作し続けるため、無駄な電力が消費されているという問題がある。

また、起動時にはプリチャージ線容量は完全放電されているため、相当な充電時間を要し、この期間の画面表示内容はフリッカが発生するなど異常な画面となることがあるという問題もある。

本発明は、このような問題を解決するもので、専用のプリチャージ電源が不要で、静止画等プリチャージ線への電位の維持が不要な場合でも無駄な電力消費を押さえ、かつ、起動時にも安定した画像を得ることができる、液晶表示装置のプリチャージ回路を提供することを目的とする。

本発明によれば、ドレイン端子が電源に接続された第1導電型の第１の薄膜トランジスタと、
ドレイン端子がGNDに接続され、ソース端子が前記第1の薄膜トランジスタのソース端子と共通の出力端子に接続された第2導電型の第２の薄膜トランジスタと、前記出力端子と前記GND間に接続された第1容量素子と、前記第1の薄膜トランジスタのゲート端子に第1バイアス電圧を、前記第2の薄膜トランジスタのゲート端子に第2バイアス電圧をそれぞれ印加し、前記第１の薄膜トランジスタと前記第２の薄膜トランジスタが同時にONせず、かつ前記出力における出力電圧値が前記電源電圧と前記GND電圧の中間値となるように設定するバイアス電圧印制御手段とを備え、前記出力電圧が低下した場合は、前記第１の薄膜トランジスタのドレイン・ソース間を通じて電荷が出力に供給され、前記出力電圧が上昇した場合は、前記第２の薄膜トランジスタのドレイン・ソース間を通じて電荷が引き抜かれることを特徴とするプリチャージ回路が提供される。

各行に設けられたゲート線にゲートが接続されたトランジスタに液晶素子が接続された表示セルをマトリクス状に配設した液晶表示部を備え、前記ソース線に上述したプリチャージ回路の出力が接続された液晶表示装置がさらに提供される。

本発明にかかるプリチャージ回路によれば、既存の電源電圧を利用して安定してプリチャージ電圧を作成できるため、特別の電源や大容量素子を設ける必要がなく、スペース効率の向上やコストの低減を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図1は本発明にかかるプリチャージ回路が適用されるのに好適な液晶表示装置の概略構成を例示するブロック図である。

液晶表示装置は通常液晶表示パネル２００となっており、この液晶表示パネル２００は液晶表示部１００とその周辺回路で形成されている。

液晶表示部１００は表示セルＤＣが複数行複数列のマトリクス状をなしており、１つの表示セルＤＣはソース線ＳＬにソースが接続され、ゲート線ＧＬにゲートが接続された薄膜トランジスタＴＦＴのドレインと接地間に容量Ｃと液晶セルＬＣが並列に接続されている。

ゲート線ＧＬは行ごとに設けられており、ゲートドライバ２０により行単位で順次活性化される。

一方ソース線ＳＬは列ごとに設けられており、ソースドライバにより順次選択されて動作電圧が供給されるが、途中に設けられたプリチャージ回路により、ソース線のプリチャージが行われる。

これらのプリチャージ回路１０、ソースドライバ２０、ゲートドライバ３０は制御回路４０により制御される。ソースドライバ２０、ゲートドライバ３０は良く知られているので、詳細な説明を省略する。

図２は本発明にかかるプリチャージ回路の実施例を示す回路図である。

ソースドライバ２０に接続された電源線２１と接地（GND）線２２の間にｎチャネル型TFT１１と、Pチャネル型TFT１２が直列接続され、両トランジスタのソース側は共通のプリチャージ出力線(以下、単に出力線という)１８に接続されている。この出力線１８にはプリチャージ用容量１９が接地間に接続され、この出力線１８を通じてプリチャージ時のソース容量(図示せず)の充放電が行われる。また、出力線１８は図１のソース線ＳＬとなっている。

電源線２１と接地線２２の間にはそれぞれ抵抗値がRa、Rb、Rcの抵抗１５、１６及び１７が直列に接続されており、これらの抵抗分割器による電圧が分割され、抵抗１５と１６の接続点に発生する電圧Vaがn型TFTIlのゲート端子２３に印加され、抵抗１６と１７の接続点に発生する電圧VbがPチャネル型TFT１２のゲート端子２４にそれぞれバイアス電圧として印加されている。

次にこの回路の動作を説明する。電源線２１の電位をVdd、GND２２の電位を０Vとすると、バイアス電圧Vaは
Vdd・(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc)
として、またバイアス電圧Vbは
Vdd・Rc/(Ra+Rb+Rc)
である。

また、n型TFT１１及びP型TFT１２はそれぞれターンオンするしきい電圧Vthを持ち、n型TFT１１は出力１８の電位がVa-Vth以下になるとnチャネル型TFT１１がターンオンし、出力１８の電位を持ち上げるように動作する。

また同様に出力端子１８の電位がVb+Vth以上になるとpチャネル型TFT１２がターンオンし、出力１２の電位を押し下げるように動作する。

この結果、この回路は動画表示プリチャージ時のソース線容量負荷による出力１８の電圧変動がVa-VthからVb+Vthの範囲内に収まるように、電源線２１からの充電、及びGND２２への放電を自動的に行うことになる。

したがって、特別のプリチャージ用の電源や高容量の素子が不要となる。

なお、静止画表示のプリチャージ時には出力端子１８の電位はソース線容量の充放電のみで、上記電圧範囲以内となるため、この回路は充放電を行わず停止する。この停止時における回路の電力消費に寄与するのは、抵抗１５、１６及び１７で決定されるバイアス電流のみであり、ゲート電位を保持できるだけの電流量で十分であるため、非常に小さな値となり、消費電流の減少の面でも効果がある。

図３は表示期間とブリチャージ動作の関係を示すタイミング図である。

今、（ｎ−１）期間では液晶セルアレイのソース線に供給されるソース電位がＶ１であったとすると、この期間終了後にプリチャージ期間が設けられ、ソース電位はpチャネル型TFT１２がターンオンすることにより、電圧Ｖ１の約半分のプリチャージ電圧Ｖｐｃとなる。

次の表示期間では、通常接地電位であるＶ０がソース電位として与えられるが、これらの電圧変化はプリチャージ電圧が電圧Ｖ１の約半分となっているため、電圧変動の範囲が少なく、迅速かつ確実にソース電位を変更できる。

次の表示区間ｎは再びプリチャージ期間であるが、nチャネル型TFT１１がターンオンし、出力１８の電位をプリチャージ電圧Ｖｐｃまで持ち上げるように動作する。続く表示期間（ｎ＋１）ではソース電位は再びＶ１まで引き上げられる。

以上の実施例においては、プリチャージ電圧を調整するためのトランジスタのゲートに印加される電圧を抵抗分割により得ていたが、適当な電圧を得られる構成であれば、他のものでも良い。

図４は以上のようなプリチャージ回路を含む液晶表示装置が使用される機器の一例を示している。この電子機器１０００は例えば携帯型の電話機であって、液晶表示パネル２００が該装置表面の主要な部分を占めている。

本発明が適用される電子機器としては、このような携帯型電話機以外に、携帯型音楽プレーやー、携帯型テレビ、電子辞書、ナビゲーション機器、パーソナルコンピュータ、カメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤなどあらゆる電子機器に及ぶことは当業者には明らかである。

本発明にかかるプリチャージ回路が適用されるのに好適な液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明にかかるプリチャージ回路の構成を示す回路図である。 本発明のプリチャージ回路を使用した場合の動作を示すタイミング図である。 本発明のプリチャージ回路を含む液晶表示装置を含む電子機器の例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ プリチャージ回路
１１ 第１のNチャネル型ＴＦＴ
１２ 第２のPチャネル型ＴＦＴ
１５ 第１の抵抗素子
１６ 第２の抵抗素子
１７ 第３の抵抗素子
１８ 出力端子
１９ 容量素子
２０ ソースドライバ
２１ 電源
２２ ＧＮＤ
２３ ゲート端子
２４ ゲート端子
３０ ゲートドライバ
４０ 制御回路
１００ 液晶表示部
２００ 液晶表示パネル

Claims (5)

1. ドレイン端子が電源に接続された第1導電型の第１の薄膜トランジスタと、
   ドレイン端子がGNDに接続され、ソース端子が前記第1の薄膜トランジスタのソース端子と共通の出力端子に接続された、前記第１導電型とは逆の第2導電型の第２の薄膜トランジスタと、
   前記出力端子と前記GND間に接続された第1容量素子と、
   前記第1の薄膜トランジスタのゲート端子に第1バイアス電圧を、前記第2の薄膜トランジスタのゲート端子に第2バイアス電圧をそれぞれ印加し、前記第１の薄膜トランジスタと前記第２の薄膜トランジスタが同時にONせず、かつ前記出力における出力電圧値が前記電源電圧と前記GND電圧の中間値となるように設定するバイアス電圧印制御手段とを備え、
   前記出力電圧が低下した場合は、前記第１の薄膜トランジスタのドレイン・ソース間を通じて電荷が出力に供給され、前記出力電圧が上昇した場合は、前記第２の薄膜トランジスタのドレイン・ソース間を通じて電荷が引き抜かれることを特徴とするプリチャージ回路。
2. 前記バイアス電圧制御手段は、前記第１の薄膜トランジスタのゲート端子と前記電源との間に接続された第1の抵抗素子と、前記第１の薄膜トランジスタのゲート端子と前記第２の薄膜トランジスタのゲート端子との間に接続された第2の抵抗素子と、前記第２の薄膜トランジスタのゲート端子と前記GNDとの間に接続された第3の抵抗素子とで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のプリチャージ回路。
3. 各列に設けられたソース線にソースが接続され、各行に設けられたゲート線にゲートが接続されたトランジスタに液晶素子が接続された表示セルをマトリクス状に配設した液晶表示部を備え、
   前記ソース線に請求項１または２に記載のプリチャージ回路の出力が接続されたことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置を表示パネルとして含む電子機器。
5. 前記電子機器が携帯型電話機であり、前記表示パネルが前記携帯型電話機の表示パネルである請求項４に記載の電子機器。

Images