JP3004603B2 - 表示装置用駆動回路および液晶表示装置 - Google Patents

表示装置用駆動回路および液晶表示装置

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JP3004603B2
JP3004603B2 JP9088701A JP8870197A JP3004603B2 JP 3004603 B2 JP3004603 B2 JP 3004603B2 JP 9088701 A JP9088701 A JP 9088701A JP 8870197 A JP8870197 A JP 8870197A JP 3004603 B2 JP3004603 B2 JP 3004603B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多階調表示可能な
デジタル方式の表示装置用駆動回路および液晶表示装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、軽量、低消費電力の特
長を生かして、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。
【0003】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。
【0004】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
液晶組成物が狭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。
【0005】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。
【0006】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。
【0007】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、図5を参照して説明する。
【0008】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
(511) 、n個のデコーダ(521) 、n個の電圧選択回路(5
31)とによって構成されている。
【0009】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CP
H と、水平スタート信号STH とが入力される。
【0010】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(521) 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。
【0011】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。
【0012】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図6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。
【0013】また、mビット表示データにより、共通電
極電圧VCOM 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V
1、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。
【0014】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 3 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 3 で512色の表示が可能となる。
【0015】
【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(501) 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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】本発明は上記課題に鑑み成されたもので、
簡単な構成で多階調表示が可能な表示装置用駆動回路お
よび液晶表示装置を提供することを目的としたものであ
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の表示装置用駆動
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ン周期の整数倍の所定周期毎に所
定電圧に対して互いに極性の異なる第1レベルと第2レ
ベルとが交互に繰り返される方形波電圧を発生する方形
波電圧発生回路と、一方の入力を前記方形波電圧とし、
他方の入力を前記所定電圧として、前記方形波電圧と前
記所定電圧と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てい
る。
【0020】また、本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配置されてなる第
1電極基板と、前記第1電極基板の前記画素電極に対向
する第2電極基板と、前記第1電極基板と前記第2電極
基板との間に狭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る多階調ディジタル
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、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所定電圧に対して互いに
極性の異なる第1レベルと第2レベルとが交互に繰り返
される方形波電圧を発生する方形波電圧発生回路と、一
方の入力を前記方形波電圧とし、他方の入力を前記所定
電圧として、前記方形波電圧と前記所定電圧とに基づい
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ている。
【0021】本発明の表示装置用駆動回路は、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
所定電圧に対して互いに極性の異なる第1レベルと第2
レベルとが交互に繰り返される方形波電圧を用いること
により、複数の液晶駆動電圧を内部スイッチ数の増大あ
るいは配線数の増大なく出力させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】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。
【0023】図1は本実施例の多階調デジタル表示可能
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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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) の構成について図2を参照
して詳述する。
【0028】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(1
11) 、デコーダ(121) 、電圧選択回路(131) とによって
構成されている。
【0029】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STH 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(1
31) 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V i(i=1,2, …,K) が出力端子(13
5) を介して各信号電極(3) に印加される。
【0030】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。
【0031】この駆動電圧供給回路(141) は、例えば図
3に示すように方形波電圧発生回路(151) と分圧回路(1
61) とによって構成されている。
【0032】図中E1、E2は電源(152a),(152b)、V
Rは可変抵抗(153) 、Rp,RnおよびRi(i=1,2,
…,k) は抵抗(154a),(154b),(162) 、S1,S2はアナ
ログスイッチ(155a),(155b) 、INVはインバータ(15
6) 、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である。
【0033】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(152a)の中間電圧を出力し、バッファBFL(1
57)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。
【0034】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(155
a),S2(155b)は交互にオン・オフを繰り返す。これに
より、電源E1(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。
【0035】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(162) 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。
【0036】図4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(16
4)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。
【0037】このように、駆動電圧供給回路(141) の各
出力端子Oi(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。
【0038】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。
【0039】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)(164)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、たとえば本実施例
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。
【0040】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図4に示す液晶駆動電圧Viの中
心電圧Vscの調整を容易に行うことができる。
【0041】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) は配線数の増大もなく電圧
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。
【0042】
【発明の効果】本発明の表示装置用駆動回路によれば、
容易な構成で内部スイッチ数を大幅に減少させることが
でき、これにより信号電極駆動回路のLSI化が安価に
できる。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】
【図1】図1は本発明の1実施例に係る液晶表示装置の
概略構成図である。
【図2】図2は図1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である。
【図3】図3は図2における駆動電圧供給回路の概略構
成図である。
【図4】図4は図3における分圧回路から出力される液
晶駆動電圧波形図である。
【図5】図5は従来の液晶表示装置の信号電極駆動回路
部の概略構成図である。
【図6】図6は図5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。
【符号の説明】
(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 (5)

    (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、 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
    周期毎に所定電圧に対して互いに極性の異なる第1レベ
    ルと第2レベルとが交互に繰り返される方形波電圧を発
    生する方形波電圧発生回路と、 一方の入力を前記方形波電圧とし、他方の入力を前記所
    定電圧として、前記方形波電圧と前記所定電圧とに基づ
    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
    した表示装置用駆動回路。
  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を含むことを特徴とする請求
    項1記載の表示装置用駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記所定電圧は、前記方形波電圧の前記
    第1レベルと前記第2レベルの中心電圧であることを特
    徴とする請求項1記載の表示装置用駆動回路。
  4. 【請求項4】 前記液晶駆動電圧生成回路は、前記方形
    波電圧と前記所定電圧との間に接続される複数の抵抗を
    含むことを特徴とする請求項1記載の表示装置用駆動回
    路。
  5. 【請求項5】 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
    電極が配置されてなる第1電極基板と、前記第1電極基
    板の前記画素電極に対向する第2電極基板と、前記第1
    電極基板と前記第2電極基板との間に狭持される液晶組
    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る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、フレーム周期の整数倍またはライン周期の整数
    倍の所定周期毎に所定電圧に対して互いに極性の異なる
    第1レベルと第2レベルとが交互に繰り返される方形波
    電圧を発生する方形波電圧発生回路と、一方の入力を前
    記方形波電圧とし、他方の入力を前記所定電圧として、
    前記方形波電圧と前記所定電圧と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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