JP2672689B2 - 液晶表示装置の駆動回路およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置の駆動回路およびそれを用いた液晶表示装置

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JP2672689B2 JP2123055A JP12305590A JP2672689B2 JP 2672689 B2 JP2672689 B2 JP 2672689B2 JP 2123055 A JP2123055 A JP 2123055A JP 12305590 A JP12305590 A JP 12305590A JP 2672689 B2 JP2672689 B2 JP 2672689B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、多階調表示可能な液晶表示装置のデジタル
方式駆動回路およびそれを用いた液晶表示装置に関す
る。
(従来の技術) 液晶表示装置は、軽量、低消費電力の特徴を生かし
て、種々の分野で利用されるようになってきており、中
でも多階調表示可能な液晶表示装置はテレビあるいはパ
ーソナルコンピュータ等のディスプレイとして注目を集
めている。
例えば、各画素に薄膜トランジスタ等のスイッチング
素子が設けられたアクティブマトリックス型液晶表示装
置は、走査線数の多い表示に対しても隣接電極間でのク
ロストークのない表示が可能であることから、近年注目
されるようになってきた。
このアクティブマトリックス型液晶表示装置を例にと
り説明すると、複数の信号電極と走査電極とがマトリッ
クス状に設置され、各交点に画素電極と接続されたスイ
ッチング素子が設置されて成る第1の電極基板と、共通
電極が設置された第2の電極基板とによって液晶組成物
が挟持されて成る液晶セルと、液晶セルの各電極に駆動
電圧を印加するための駆動回路部とから成っている。
この駆動回路部は、複数の信号電極に接続される信号
電極駆動回路と、複数の走査電極に接続される走査電極
駆動回路と、共通電極に接続される共通電極駆動回路と
を備えている。
そして、各信号電極への液晶駆動電圧の供給は、アナ
ログ画像信号を入力とし、これを順次サンプルホールド
することにより1水平ライン分の並列画像信号を得るア
ナログ方式と、デジタル画像信号を入力とし、このデジ
タル画像信号を処理することにより1水平ライン分の並
列画像信号を得るデジタル方式とがある。
そこで、多階調デジタル表示が可能なアクティブマト
リックス型液晶表示装置の信号電極駆動回路について、
第5図を参照して説明する。
この信号電極駆動回路(501)は、主としてシフトレ
ジスタとラッチ等によって成る直並列変換回路(51
1)、n個のデコーダ(521)、n個の電圧選択回路(53
1)とによって構成されている。
直並列変換回路(511)にはmビットより成る多階調
デジタル画像信号DSと、シフトクロック信号CPHと、水
平スタート信号STHとが入力される。
この多階調デジタル画像信号DSはシフトクロック信号
CPHと水平スタート信号STHとにより、各デコーダ(52
1)に同時に出力されるように直並列変換されmビット
表示データとなりデコーダ(521)に導かれる。
また、各電圧選択回路(531)には、階調数kの2倍
の各液晶駆動電圧V1,V2,…,V2kが供給されている。
これは、一般に液晶表示装置は液晶組成物の劣化防止
するため交流駆動する必要があるためである。例えば、
3ビット(8階調)の場合について考えてみると、液晶
駆動電圧レベルは第6図に示すように液晶セルの共通電
極電圧VCOMを中心として上下に夫々8レベル(V1P〜
V8P,V1N〜V8N)、合計16レベルが必要となる。
また、mビット表示データにより、共通電極電圧VCO
Mよりも高いレベルの液晶駆動電圧群あるいは低いレベ
ルの液晶駆動電圧群が選択可能なように1ビットの信号
が周波数制御信号入力端子DFから前記mビット表示デー
タに付加され、デコーダ(521)により復号化される。
これにより、電圧選択回路(531)内の2k個のスイッチ
(531)がオン・オフ制御され、液晶駆動電圧V1,V2,…,
V2kの1つが選択されて、n個の出力端子(533)に接続
された信号電極(図示せず)に選択された液晶駆動電圧
V1,V2,…,V2kの一つが印加されるものである。
そして、例えば赤・青・緑のカラーフィルタが設けら
れた液晶セルを上述の駆動回路により駆動した場合、表
示できる色数は、表示階調数kが2mで示されることから
(2m色となり、3ビット(8階調)のデジタル画像
信号DSで上述したカラー液晶セルを駆動した場合、
(23で512色の表示が可能となる。
(発明が解決しようとする課題) 以上説明したデジタル構成の信号電極駆動回路(50
1)では、mビットのデジタル画像信号DSに対して階調
数の2倍、即ち2×2m個のレベルの異なる液晶駆動電圧
V1,V2,…,V2kの一つが選択・出力されるものである。
このため、液晶表示装置の表示階調数を増大させよう
とすると、電圧選択回路(531)内に非常に多くのスイ
ッチが必要となってしまう。
そして、このようなスイッチ数の増大は、駆動回路の
集積化に際してチップサイズを増大させると共に、高コ
スト化を招くといった問題を引き起こしてしまう。
本発明は上記課題に鑑がみ成されたもので、簡単な構
成で多階調表示が可能な液晶表示装置の駆動回路および
これを用いた液晶表示装置を提供することを目的とした
ものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の液晶表示装置の駆動回路は、入力される多階
調ディジタル信号を直並列変換して画素表示データと成
す直並列変換回路と、フレーム周期の整数倍またはライ
ン周期の整数倍の所定周期毎にレベルが異なる方形波電
圧を発生する方形波電圧発生回路と、前記所定周期毎に
前記方形波電圧に基づいて表示階調数に関連した複数の
液晶駆動電圧を生成する液晶駆動電圧生成回路と、複数
の前記液晶駆動電圧から前記画素表示データに基づく電
圧を出力する電圧出力回路とを備えたことを特徴とした
ものである。
また、この液晶表示装置の駆動回路は、前記方形波電
圧発生回路は、前記方形波電圧の振幅を調整する手段
と、前記方形波電圧の中心電圧を調整する手段とを含む
ことを特徴とするものである。
そして、本願発明の液晶表示装置は、複数の走査電極
と複数の信号電極がマトリクス状に配置され、各交点に
非線形素子を介して画素電極が設置されて成る第1電極
基板と、前記第1電極基板の前記画素電極に対向して設
けられた対向電極を備えた第2電極基板と、前記第1電
極基板と前記第2電極基板とによって挟持される液晶組
成物とを備えた液晶セルと、 前記複数の信号電極に接続され多階調ディジタル信号
処理を行う信号電極駆動回路と、前記複数の走査電極に
接続される走査電極駆動回路とを備えたものであって、
前記信号電極駆動回路は入力される多階調ディジタル信
号を直並列変換して画素表示データと成す直並列変換回
路と、フレーム周期の整数倍またはライン周期の整数倍
の所定周期毎にレベルが異なる方形波電圧を発生する方
形波電圧発生回路と、前記所定周期毎に前記方形波電圧
に基づいて表示階調数に関連した複数の液晶駆動電圧を
生成する液晶駆動電圧生成回路と、複数の前記液晶駆動
電圧から前記画素表示データに基づく電圧を出力する電
圧出力回路とを備えたことを特徴としたものである。
(作 用) 本発明の液晶表示装置の駆動回路は、フレーム周期の
整数倍またはライン周期の整数倍の所定周期毎にレベル
が異なる方形波電圧に基づいて表示階調数に関連した複
数の液晶駆動電圧が生成されるので、フレーム周期の整
数倍またはライン周期の整数倍の所定周期毎にレベルの
異なる複数の液晶駆動電圧を出力させることができる。
これにより、例えば液晶駆動電圧を供給する配線数が
低減でき、ひいては液晶駆動電圧選択用のスイッチ数を
大幅に低減させることができ、また装置の低消費電力化
が達成される。
(実 施 例) 以下、本発明の液晶表示装置の一実施例としてアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置を例にとり図面を参照
して詳細に説明する。
第1図は本実施例の多階調ディジタル表示可能なアク
ティブマトリックス型液晶表示装置(1)の概略構成図
を示すもので、次のような構成となっている。
即ち、一方の基板上にn本の信号電極(3)Xp(p=
1,2,…n)とm本の走査電極(5)Yq(q=1,2,…,m)
とがマトリックス状に形成され、このマトリックス配線
部の各交点に薄膜トランジスタ(7)を介して画素電極
(11)が形成されている。
そして、上述した基板と共通電極(21)が形成された
他方の基板とによって、液晶組成物(31)が挟持された
液晶セル(41)が構成されている。
また、この液晶セル(41)を駆動するため、信号電極
(3)に信号電極駆動回路(101)が、走査電極(5)
に走査電極駆動回路(201)が、共通電極(21)に共通
電極駆動回路(301)が接続されてアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置(1)が構成されている。
そして、各画素電極(11)には、薄膜トランジスタ
(7)のゲート電極に入力される選択パルスに応じて信
号電極(3)に入力される液晶駆動電圧が印加されるも
ので、共通電極(21)と画素電極(11)との間の電位差
が液晶組成物(31)に印加され、表示動作が行われる。
次に、信号電極駆動回路(101)の構成について第2
図を参照して詳述する。
信号電極駆動回路(101)は、シフトレジスタとラッ
チ回路等によって構成される直並列変換回路(111)、
デコーダ(121)、電圧選択回路(131)とによって構成
されている。
直並列変換回路(111)には、例えば階調数kの多階
調デジタル画像信号DSと、シフトクロック信号CPHと、
水平スタート信号STHとが入力され、多階調デジタル画
像信号DSはシフトクロック信号CPHと水平スタート信号S
THとによって直並列変換され、液晶表示装置(1)の信
号電極(3)数に対応した表示データとなり、デコーダ
(121)に導かれる。
そして、表示データはデコーダ(121)により復号化
され、これにより電圧選択回路(131)内のk個のスイ
ッチ(133)がオン・オフ制御されて所望の液晶駆動電
圧Vi(i=1,2,…,K)が出力端子(135)を介して各信
号電極(3)に印加される。
ここで、電圧選択回路(131)によって選択される種
々の液晶駆動電圧Vi(i=1,2,…,K)は駆動電圧供給回
路(141)によって発生されるものである。
この駆動電圧供給回路(141)は、例えば第3図に示
すように方形波電圧発生回路(151)と分圧回路(161)
とによって構成されている。
図中E1,E2は電源(152a),(152b)、VRは可変抵抗
(153)、Rp,RnおよびRi(i=1,2,…,k)は抵抗(154
a),(154b),(162)、S1,S2はアナログスイッチ(1
55a),(155b)、INVはインバータ(156)、BFLおよび
BFHはオペアンプによるバッファ(157),(158)、BFi
(i=1,2,…,k)はオペアンプおよびカレントアンプに
よる出力バッファ(163)、Oi(i=1,2,…,k)は出力
端子(164)、DFは方形波電圧の周波数制御信号入力端
子(159)である。
方形波電圧発生回路(151)は、2つの等しい抵抗値
を有する抵抗Rp(154a),Rn(154b)により、電源E1(1
52a)の中間電圧を出力し、バッファBFL(157)により
低出力インピーダンスの直流電圧を点aに供給する。
また、端子DF(159)より入力される周波数制御信号
のレベルに応じてアナログスイッチS1(155a),S2(155
b)は交互にオン・オフを繰り返す。これにより、電源E
1(152a)の両端の電圧を交互に取り出し、バッファBFH
(158)により低出力インピーダンスの方形波電圧を点
bに供給する。
このようにして、点bに供給される方形波電圧は、可
変抵抗(153)および分圧回路(161)の複数の抵抗(16
2)により所望のステップで分圧され、レベルの異なる
k個の液晶駆動電圧Vi(i=1,2,…,K)が得られる。そ
して、この液晶駆動電圧Vi(i=1,2,…,K)は、バッフ
ァBFi(i=1,2,…,k)(163)により出力インピーダン
スを十分に低くされて、出力端子Oi(i=1,2,…,k)
(164)から電圧選択回路(131)に供給される。
第4図は、出力端子Oi(i=1,2,…,k)(164)から
出力される液晶駆動電圧Vi(i=1,2,…,K)波形を示す
もので、図中(a)は出力端子O1(164)から出力され
る液晶駆動電圧V1、同図(b)は出力端子O2(164)か
ら出力される液晶駆動電圧V2,同図(c)は出力端子Ok
(164)から出力される液晶駆動電圧Vkの波形を示して
いる。そして、この図から、例えば出力端子O1(164)
からは1フレーム周期TでレベルがV8pとV8Nとの間で変
化する液晶駆動電圧V1が出力されることがわかる。
このように、駆動電圧供給回路(141)の各出力端子O
i(i=1,2,…,k)(164)からは1フレーム周期Tでレ
ベルが変化するk個の方形波形の液晶駆動電圧Vi(i=
1,2,…,K)が電圧選択回路(131)に供給されることと
なる。即ち、本実施例の駆動電圧供給回路(141)で
は、1つの出力端子Oi(i=1,2,…,k)(164)から1
フレーム周期Tで共通電極電圧VCOMよりも高い液晶駆
動電圧ViPと、共通電極電圧VCOMよりも低い液晶駆動電
圧ViNとを交互に出力させることができる。これにより
電圧選択回路(131)内のスイッチ(133)数を、従来の
液晶表示装置が2k個であったのに対して本実施例の液晶
表示装置(1)ではk個とすることができた。
このため、特に信号電極駆動回路(101)の集積化を
容易にし、安価なアクティブマトリックス型液晶表示装
置(1)を提供することができる。
そして、本実施例の出力端子Oi(i=1,2,…,k)(16
4)から出力される方形波液晶駆動電圧Viの反転周期
は、周波数制御信号入力端子DF(159)より入力される
周波数制御信号に応じて容易に変えることができるもの
で、例えば本実施例のように1フレーム周期T毎とする
以外のものであっても良い。
また、電源E2(152b)は、点bに得られる方形波電圧
のオフセット調整のためのものであり、これを調整する
ことにより第4図に示す液晶駆動電圧Viの中心電圧Vsc
の調整を容易に行なうことができる。
上述したように本実施例のアクティブマトリックス型
液晶表示装置(1)は電圧選択回路内(131)のスイッ
チ(133)数を従来の半分にすることができ、従来では
困難であった素子の集積化が容易となる。そして、安価
且つ高い信頼性の多階調デジタル表示が可能なアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置(1)を構成することが
できる。
[発明の効果] 本発明の液晶表示装置の駆動回路は、容易な構成で配
線数が低減でき、ひいてはスイッチ数を大幅に減少させ
ることができるので、信号線駆動回路のLSI化が安価に
でき、また装置の低消費電力化が達成される。
そして、更に多階調デジタル表示が可能な液晶表示装
置を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例に係る液晶表示装置の概略構
成図、第2図は第1図の液晶表示装置における信号電極
駆動回路部の概略構成図、第3図は第2図における駆動
電圧供給回路の概略構成図、第4図は第3図における分
圧回路から出力される液晶駆動電圧波形図、第5図は従
来の液晶表示装置の信号電極駆動回路部の概略構成図、
第6図は第5図における表示階調数と駆動電圧レベルの
関係を示す波形図である。 (1)……液晶表示装置 (41)……液晶セル (101)……信号電極駆動回路 (141)……駆動電圧供給回路 (151)……方形波発生回路 (161)……分圧回路 (201)……走査電極駆動回路 (301)……共通電極駆動回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力される多階調ディジタル信号を直並列
    変換して画素表示データと成す直並列変換回路と、 第1電圧を出力する第1電圧源と、 前記第1電圧と異なる第2電圧を出力する第2電圧源
    と、 前記第1電圧と前記第2電圧とをフレーム周期の整数倍
    またはライン周期の整数倍の所定周期毎に選択して方形
    波電圧を発生する方形波電圧発生回路と、 前記所定周期毎に前記方形波電圧に基づいて表示階調数
    に関連した複数の液晶駆動電圧を生成する液晶駆動電圧
    生成回路と、 複数の前記液晶駆動電圧から前記画素表示データに基づ
    く電圧を出力する電圧出力回路とを備えたことを特徴と
    した液晶表示装置の駆動回路。
  2. 【請求項2】前記方形波電圧発生回路は、前記方形波電
    圧の振幅を調整する手段と、前記方形波電圧の中心電圧
    を調整する手段とを含むことを特徴とする請求項1記載
    の液晶表示装置の駆動回路。
  3. 【請求項3】複数の走査電極と複数の信号電極がマトリ
    クス状に配置され、各交点に非線形素子を介して画素電
    極が設置されて成る第1電極基板と、前記第1電極基板
    の前記画素電極に対向して設けられた対向電極を備えた
    第2電極基板と、前記第1電極基板と前記第2電極基板
    とによって挟持される液晶組成物とを備えた液晶セル
    と、 前記複数の信号電極に接続され多階調ディジタル信号処
    理を行う信号電極駆動回路と、前記複数の走査電極に接
    続される走査電極駆動回路とを備えた液晶表示装置にお
    いて、 前記信号電極駆動回路は入力される多階調ディジタル信
    号を直並列変換して画素表示データと成す直並列変換回
    路と、第1電圧を出力する第1電圧源と、前記第1電圧
    と異なる第2電圧を出力する第2電圧源と、前記第1電
    圧と前記第2電圧とをフレーム周期の整数倍またはライ
    ン周期の整数倍の所定周期毎に選択して方形波電圧を発
    生する方形波電圧発生回路と、 前記所定周期毎に前記方形波電圧に基づいて表示階調数
    に関連した複数の液晶駆動電圧を生成する液晶駆動電圧
    生成回路と、複数の前記液晶駆動電圧から前記画素表示
    データに基づく電圧を出力する電圧出力回路とを備えた
    ことを特徴とした液晶表示装置。
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