JP3322327B2 - 駆動回路 - Google Patents

駆動回路

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JP3322327B2
JP3322327B2 JP05473295A JP5473295A JP3322327B2 JP 3322327 B2 JP3322327 B2 JP 3322327B2 JP 05473295 A JP05473295 A JP 05473295A JP 5473295 A JP5473295 A JP 5473295A JP 3322327 B2 JP3322327 B2 JP 3322327B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の基板の間に液晶
が設けられた能動行列型液晶表示体の駆動に用いられる
駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示体を駆動する場合、その表示媒
体である液晶の応答速度が、陰極線管（ＣＲＴ）に使用
される蛍光物質と比較して非常に遅いことから特別の駆
動回路が用いられている。すなわち、液晶表示体を駆動
する駆動回路は、時々刻々送られて来る画像信号をその
まま各画素に与えるのではなく、１水平期間内に各画素
に対応してサンプリングした画像信号をその水平期間中
保持し、次の水平期間の先頭またはその途中の適当な時
期に一斉に出力する。そして、その出力電圧を各画素電
極に充電するに十分な時間だけ、出力し続けるのであ
る。この出力し続ける時間は１出力時間と呼ばれ、一般
に１水平期間と略等しい時間となる場合が多い。
【０００３】ところで、このような駆動を行うために、
一般に駆動器（ドライバ）と呼ばれるＬＳＩが用いられ
ている。駆動器には、上述のサンプリングと画像信号出
力とを行うためのデータ駆動器（これは列駆動器、デー
タドライバ、ソースドライバまたはコラムドライバ等と
も呼ばれる）と、液晶表示体の１水平ライン毎の走査を
行うための走査駆動器（これは行駆動器またはゲートド
ライバ等とも呼ばれる）とがある。以下の説明では、特
に断らない限り、データ駆動器のことを単に駆動器と称
して説明する。
【０００４】図９は、液晶表示体１００と、データ駆動
器１０１および走査駆動器１０２を含めた駆動回路との
簡単な構成図を示す。なお、液晶表示体１００に設けら
れた四角の枠で示す画素｛Ｐ（１，ｉ）、Ｐ（１，ｉ＋
１）、Ｐ（ｊ，ｉ）、Ｐ（ｊ，Ｎ）など｝の下の矢印は
共通電極に接続されていることを示している。
【０００５】また、図１０は、画像信号がデジタルで与
えられる場合において、図９のｉ番目に対応するデータ
駆動器の１出力対応の回路構成図を示す。この回路構成
と同様のものが表示体の全てのデータ電極（これはデー
タ線とも呼ばれる）Ｏ1〜ＯNに対応して設けられてお
り、図１０の回路はｉ番目のものである。なお、この図
１０では、画像信号データは３ビットで構成されている
場合を例として挙げている。
【０００６】入力の画像信号はサンプリングパルスＴｓ
ｍｐ（ｉ）でサンプリングメモリＭｓｍｐ（ｉ）に取り
込まれる。このようにして、全ての回路のサンプリング
が終了した後、適当なタイミングで与えられる出力パル
スＬＳによって、各サンプリングメモリＭｓｍｐの内容
は一斉に保持メモリＭＨに取り込まれる。このとき、ｉ
番目のサンプリングメモリＭｓｍｐ（ｉ）の内容は保持
メモリＭＨ（ｉ）に取り込まれる。
【０００７】各保持メモリＭＨに保持されているデータ
は、復号器ＤＥＣに入力されており、データの値に対応
したアナログスイッチＡＳＷ０〜ＡＳＷ７の１つが入と
なり、駆動器の外部から与えられている階調電源Ｖ０〜
Ｖ７が、入となったアナログスイッチを通して回路の出
力となり、液晶表示体１００の対応したデータ電極を駆
動する。例えば、データの値が１０進値で２であれば、
復号器ＤＥＣの出力Ｓ２が高となり、アナログスイッチ
ＡＳＷ２が入となって、階調電源Ｖ２が回路の出力とな
る。
【０００８】ところで、このとき、表示すべき走査電極
（これは走査線、ゲート線または行線とも呼ばれる）に
対応した走査駆動器１０２の出力が高となっており、そ
の行の全てのスイッチング素子Ｔ（ｊ，ｉ）が入となっ
ている。そのため、画素電極は入となったスイッチング
素子Ｔ（ｊ，ｉ）を介して各データ電極と同一の電圧、
すなわち、対応したデータ駆動器１０１より出力されて
いる電圧で充電されるのである。例えば、図９におい
て、走査駆動器１０２の（ｊ）番目の出力が高となって
いれば、走査電極Ｌｊに接続されているスイッチング素
子Ｔ（ｊ，１）〜Ｔ（ｊ，Ｎ）が全て入となり、Ｌｊに
接続されている画素Ｐ（ｊ，１）〜Ｐ（ｊ，Ｎ）が、そ
れぞれに対応したデータ駆動器１０１の出力Ｓ（１）〜
Ｓ（Ｎ）によって充電される。
【０００９】ところで、液晶表示体１００の駆動におい
ては、液晶の劣化を防ぐため一定周期で液晶に印加され
る電圧の極性を反転する必要がある（これを、液晶表示
体の交流駆動と言う）。この反転は、対向電極に対する
駆動器１０１の出力電圧の極性を正負に反転することに
よって実現され、１垂直時間毎に極性を反転する垂直反
転（またはフレーム反転）が最も容易に交流駆動を実現
する方法である。
【００１０】以下にその垂直反転駆動に関して説明す
る。
【００１１】図１１、図１２は、全画素にＶ０を書き込
むときの（以後、特に断らない限り、常に全画素にＶ０
を書き込むものとする）垂直反転駆動の場合の波形を示
したものである。Ｓ（）、Ｇ（）、Ｐ（）は図９に対応
しており、Ｈｓｙｎは水平同期信号、ＬＳは図１０で説
明した駆動器の出力パルスである。また、ＧＣＫは走査
駆動器を動作させるためのクロック信号であり、その立
ち上がりに同期して出力パルスが順次出力されるように
なっている。尚、ここで、Ｐ（）が画素の電位である。
【００１２】図１１において、水平期間Ｈｊに送られて
きた画像データに対応した電圧が出力パルスＬＳｊによ
って出力される。水平期間Ｈｊ＋１では、走査駆動器Ｇ
（ｊ）の出力が高となっており、この期間中にスイッチ
ング素子Ｔ（ｊ，ｉ）を介して画素Ｐ（ｊ，ｉ）がＳ
（ｉ）の出力電圧（＋Ｖ０）にまで充電される。図中に
付したＡの部分は、この様子を示している。即ち、画素
Ｐ（ｊ，ｉ）は、その１つ前のフレームで充電された電
位（−Ｖ０）から期間Ｈｊ＋１中に（＋Ｖ０）にまで変
化している。尚、走査駆動器１０２の出力Ｇ（ｉ）が低
になることで、スイッチング素子Ｔ（ｊ，ｉ）は切とな
るから、画素Ｐ（ｊ，ｉ）には、この時の電荷が保存さ
れ、次のフレームでの書き込み期間、即ち図１２におけ
るＨｊ＋１の時限まで電位（＋Ｖ０）を保つ。尚、図１
２ではＡ’に示すように、画素Ｐ（ｊ，ｉ）は逆に電位
が（＋Ｖ０）から（−Ｖ０）に変化する。
【００１３】ところで、この垂直反転駆動においては、
図１１のように、Ｈｊ−１、Ｈｊ、Ｈｊ＋１と続く全て
の期間において、駆動器は正極性の電圧（＋Ｖ０）を出
力している。また、次のフレームである図１２では、逆
に負極性の電圧（−Ｖ０）を出力している。勿論、各行
で異なったデータを書き込む（表示する）ときは、それ
ぞれ正又は負の範囲内で対応した電圧が出力されること
は言うまでもない。この場合において、１つのフレーム
期間、即ち１つの垂直期間内においては、駆動器は正ま
たは負の一方の電圧の範囲内で出力する。したがって、
駆動器は、１垂直期間の最初の出力（１行目の書き込
み）を除いて、正又は負の範囲内でデータ電極（データ
線）を充放電するだけになる。このため、後述する行反
転駆動のように１行毎に正負の電圧間でデータ電極を充
放電する場合と比較して消費電力は大幅に少なくてす
む。この消費電力が小さいと言うことが垂直反転駆動の
優れた点である。
【００１４】ここで、垂直反転駆動方式における表示体
全体の画素の正負の分布を考える。Ｈｊ＋１の期間にお
いては、ｊ−１行迄の画素は既に正極性の電位に書き換
えられているが、ｊ＋１行以降の画素はその１つ前のフ
レームで書き込まれた電位、即ち負の電位となってい
る。そして、ｊ行の画素Ｐ（ｊ，ｉ）が書き換えの最中
である。従って、１つの垂直期間の間では、図１３
（ａ）および（ｂ）に示すように、画面は正極性の電位
の部分と負極性の電位の部分とに別れて存在しており、
その境界は水平時間毎に１行づつ画面の上から下へ移動
して行くのである。これは、仮に正負の極性に対する透
過率に不均衡が存在すれば、後述する視覚上の不具合を
引き起こす。
【００１５】次に、上記透過率の不均衡を生じる原因に
つき説明する。
【００１６】図１４は、垂直反転駆動の場合の１番上の
行の画素Ｐ（１，ｉ）と、最下行の画素Ｐ（Ｍ，ｉ）の
電位と、駆動器の出力との関係を垂直同期信号を基準と
して示した図である。
【００１７】さて、ここで正の駆動時限で考えると（負
の時限でも同様なので説明は略す）、画素Ｐ（１，ｉ）
に注目すると、画素Ｐ（１，ｉ）は正の電位に充電され
た後、ｔｐ（１）の期間は駆動器は正の電位を出力し続
けている。即ち、その間中、対応するデータ線は正の電
位となっている。しかるに、画素Ｐ（Ｍ，ｉ）に注目す
ると、駆動器は画素Ｐ（Ｍ，ｉ）を充電すれば正の駆動
時限を終了し、帰線期間と略等しいｔｐ（Ｍ）後には負
の駆動時限に入ってしまい、負の電位を出力し始める。
【００１８】ところで、スイッチング素子は、一般に薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いて構成されており、
オフ抵抗は有限の値を持っている。従って、スイッチン
グ素子がオフとなっている間においても、Ｒｏｆｆを通
して画素とデータ線との間には常に僅かの漏れ電流が存
在している。この電流は、データ線の電位が画素と同極
性であるときは、画素とデータ線との電位差が小さいか
ら、僅かであり、しかもその方向は双方向を取り得る。
例えば、画素の電位の方が高ければ、画素からデータ線
へ、画素の電位の方が低ければデータ線から画素へ電流
が流れる。しかし、データ線の電位が画素と逆極性のと
きは、同極性の時に比して大きく、しかも常に電荷を失
う方向に流れる。ここで、「電荷を失う」とは、画素が
共通電極に対して正極性の時は正の電荷を、負極性の時
は負の電荷を失う事を意味する。従って、この例では、
画素Ｐ（１，ｉ）に対して画素Ｐ（Ｍ，ｉ）は、はるか
に多くの電荷を失うことになる。
【００１９】なお、図１４において、Ｓ（ｉ）の破線で
示した部分は必須ではないが、図のように正の時限の後
では正の、負の時限の後では負の電圧を出し続けた方が
良い。
【００２０】図１５に、画素Ｐ（１，ｉ）と画素Ｐ
（Ｍ，ｉ）の電位の変動の例を、模式的に示す。この図
は、図１４の信号のうち、垂直同期信号Ｖｓｙｎ、画素
Ｐ（１，ｉ）及び画素Ｐ（Ｍ，ｉ）を取り出して示した
ものである。このように、垂直反転駆動においては、画
素が電荷を失う率が大きく、しかもその失う率が画素の
液晶表示体の垂直方向の位置によって異なる。このこと
による表示の不具合を避けるには、電荷を失っても依然
として階調の差が生じないような液晶の電圧−透過率特
性の部分で液晶表示体を駆動する必要がある。
【００２１】ところで、液晶表示体の駆動端子から見た
正負の駆動電圧に対する透過率特性は種々の要因により
若干異なっており、一般に共通電極から見た正負の駆動
電圧を異ならせることで補正する等の方法が取られてい
る。例えば、図１０の駆動器の場合で言えば、階調電源
Ｖ０〜Ｖ７の正負の時限での共通電極から見た電圧を少
し異ならせることで、その違いを補正する方法が提案さ
れている（特開平５−５３５３４号）。
【００２２】しかし、液晶表示体自体のばらつきや、同
一液晶表示体でも画素の位置によってもばらつくこと、
更にスイッチング素子のオフ期間において、前述した原
因による電位の変動が表示パターンによっても異なる、
換言すればスイッチング素子の両端の画素とデータ線と
の電位差が異なって起こるオフ期間中の電位変動によ
り、完全に補正する事は困難なため、実際には正負の時
限で幾らかの透過率の差が存在する。ここで、垂直反転
駆動の場合において１つの行に注目すると、隣接行も同
一極性であるので、隣接行間での正負の特性の平均化は
行われず、フレーム間でのみ行われるから、平均化の周
期はフレーム周期の２分の１となる。しかも、その境界
が上述したように移動して行くので、画像のむらのみな
らず、ちらつき等の不具合が生じやすい。
【００２３】以上の理由から、中間調表示を行う能動行
列型液晶表示体では、以下に述べる行反転駆動が一般に
用いられている。
【００２４】図１６、図１７は、行反転駆動方式の各部
電圧波形を示したものである。
【００２５】垂直反転方式との違いは、駆動器は１出力
毎に正負の異なった電圧を出力することであり、その結
果、行方向の隣接画素は常に逆極性に充電される。
【００２６】従って、正負の透過率の差は、上下の隣接
画素間でも行われるから、ちらつきが目立ちにくい。ま
た、１垂直期間中の表示期間中、データ電極は常に１水
平期間毎に反転するから、液晶表示体の全ての画素に対
してのデータ電極の電位の条件は同一となり、その結
果、画素の画面上の位置によっての電荷変動の条件は同
一となり、画像のむらも生じにくい。以上の利点から、
現在、中間調表示を行う液晶表示体では、この行反転駆
動が最も広く用いられている。
【００２７】ところで、垂直反転駆動を行うか、行反転
駆動を行うかに拘わらず、駆動器は共通電極に対して正
負の電圧を出力しなければならないから、従来は出力ダ
イナミックレンジとして、最低でも１０Ｖ程度必要とさ
れていた。これは、ＬＳＩとしては種々の点で不利とな
る。ＬＳＩに１０Ｖのダイナミックレンジを持たせるた
めには、膜厚、線間距離等を大きく取らねばならず、チ
ップ寸法の増大を招き価格上昇をもたらすからである。
【００２８】そこで、＋５Ｖ以下の低電圧プロセスの駆
動器でも実質的に同一のダイナミックレンジを得る方法
として、共通電極の交流駆動方法と組合わせる方法が開
発された。
【００２９】図１８に、その場合の駆動器の出力波形と
共通電極の駆動波形を示す。図中のＶ０とＶ７とは、３
ビットの駆動器において、それぞれ０と７とを連続して
出力するときの出力波形である。
【００３０】この場合、共通電極から見た画素電圧は、
図１６、１７のＰ（）と同一になり、駆動器の出力のダ
イナミックレンジは実質的に大きくなることになる
（尚、共通電極の交流駆動方法に関しては、岡田久夫、
他「８．４インチ・カラーＴＦＴ液晶表示装置とその駆
動技術」、信学技報、Ｖｏｌ．９２、Ｎｏ．４６７、ｐ
ｐ．２７〜３３）を参照）。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】図１９（ａ）は、液晶
表示体のデータ線（またはデータ電極）を駆動器の負荷
として見た場合の等価回路を示したものである。図のよ
うにデータ線は、自身の抵抗と、対向する共通電極との
間に構成される容量とから各々構成される分布定数回路
として表される。即ち、駆動器は、図１９（ａ）の回路
を充放電しなければならないのである。
【００３２】尚、データ線の容量成分としては、その
他、絶縁膜を介して走査線と交差する部分に構成される
容量等も存在するが、以下の説明では、本発明と直接関
連が深い対向電極との間の容量に注目して説明する事と
する。また、実際には、データ線にはスイッチング素子
を介して画素が接続されているわけであるが、画素自体
の容量は、例えば０．１ｐＦというような値であり、こ
れに対してデータ線の容量は、例えば１００ｐＦ／本と
言うような値であるので、駆動回路の容量性負荷として
は画素自体の容量は無視できるので、図１９では記して
いない。
【００３３】さて、このような分布定数回路を正負の電
圧間で充放電する場合、過渡状態における厳密な動作の
解析を行うには、分布定数回路としての取り扱いをしな
ければならない。しかし、過渡期間より十分に長い期間
を周期として充放電する場合において、過渡状態が終了
した時点での電荷量の解析には、集中定数として扱って
差し支えない。従って、図１９（ａ）の回路は、図１９
（ｂ）の回路で置き換えても差し支えないのである。
【００３４】ところで、抵抗は充放電に要する時間を決
定する要素としては働くが、充放電の総電荷量は容量に
よってのみ決定されるので、充放電する電荷量を考える
場合には、図１９（ｃ）に示すように抵抗は無視して、
容量だけの等価回路を考えればよいのである。
【００３５】実際の液晶表示体においては、データ線の
数だけ、この等価回路が存在するので、表示体全体の負
荷としての等価回路は、図１９（ｄ）に示すように、図
１９（ｃ）の回路がデータ線数だけ共通電極を共通にし
て接続された回路と考えられる。ここで、本発明の概念
の説明を簡単化するため、１つの走査線上の画素に同一
の階調表示を行う場合を考えると、図１９（ｄ）のデー
タ側の電極は同一電位となるから、図１９（ｅ）のよう
に表されるのである。なお、この容量をＣｐとする。
【００３６】今、全画素にわたってＶ０を書き込む場合
を考えると、前述した共通電極交流駆動と行反転駆動と
を組み合わせた駆動方法では、図２０（ａ）と（ｂ）に
示した２つの状態を繰り返していることになる。即ち、
駆動器は、図２０（ａ）の状態、即ち蓄電器Ｃｐのデー
タ線側電極に＋Ｑｐの電荷が蓄積された状態から、図２
０（ｂ）の状態、即ち−Ｑｐの電荷が蓄積された状態に
なるまで、電荷を放電する（または負の電荷を充電す
る）。この間に移動した電荷の総量は、２×（−Ｑｐ）
である。その間、共通電極駆動回路は、図２０（ａ）の
状態、即ち蓄電器Ｃｐの共通電極側電極に−Ｑｐの電荷
が充電された状態から、図２０（ｂ）の状態、即ち＋Ｑ
ｐの電荷が充電された状態まで電荷を充電する。この時
に移動した電荷の総量は（２×Ｑｐ）である。
【００３７】そして、次の時限では、逆に図２０（ｂ）
の状態から図２０（ａ）の状態へ遷移させる。即ち、駆
動器は（２×Ｑｐ）の総電荷を移動させ、共通電極駆動
回路は２×（−Ｑｐ）の総電荷を移動させる。ここで、
駆動器として図１０のような構造のデジタル駆動器が用
いられている場合は、これらのデータ線側の充放電に必
要な電荷は、駆動器を介して階調電源回路が負担する。
【００３８】ところで、階調電源回路や共通電極駆動回
路は、例えば図２１のような回路が用いられている。こ
の回路で階調電圧Ｖ０を出力する階調電源回路Ａ０が電
荷（２×Ｑｐ）をデータ線に移動させるときは、トラン
ジスタＴｒ１が入となって高側電源ＶＨｉｇｈから電荷
が供給される。
【００３９】また、その間、共通電極駆動回路ＢはＴｒ
４が入となって、２×（−Ｑｐ）の電荷が低側電源ＶＬ
ｏｗから共通電極に移動される。換言すれば、共通電極
から２×Ｑｐの電荷がＴｒ４を通って低側電源ＶＬｏｗ
に移動される。即ち、この動作によって高側電源ＶＨｉ
ｇｈから低側電源ＶＬｏｗへ（２×Ｑｐ）の電荷の移動
が生じる。これは即ち、これだけのエネルギーが消費さ
れることに外ならない。また、前記階調電源回路Ａ０が
電荷｛２×（−Ｑｐ）｝をデータ線に移動させる時限に
おいては、階調電源回路Ａ０のトランジスタＴｒ２を通
って、低側電源ＶＬｏｗとデータ線との間で電荷が移動
し、一方、共通電極駆動回路Ｂ側ではトランジスタＴｒ
３を通って、（２×Ｑｐ）の電荷が高側電源ＶＨｉｇｈ
と共通電極との間で移動することになる。従って、これ
もまた同様に、これだけのエネルギーが消費されること
になる。
【００４０】しかも、行反転駆動の場合には、この周期
が１水平時間毎に繰り返されるから、この駆動方法で
は、垂直反転駆動方法に比して消費電力が大幅に大きく
なってしまうのである。
【００４１】そして、今まで、この欠点は行反転駆動及
び共通電極交流駆動の宿命であり、ちらつきのない品位
の高い画像を得るためのやむを得ない取引（ｔｒａｄｅ
ｏｆｆ）と考えられていたのである。
【００４２】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、消費電力を大幅に低減す
ることができ、かつ、ちらつきのない高品位の画像を得
ることができる駆動回路を提供することを目的とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】本発明の駆動回路は、表
示媒体を挟んで対向する一対の基板の一方に、複数のデ
ータ電極および複数の走査電極が相互に交差して配線さ
れると共に、該走査電極および該データ電極に接続され
たスイッチング素子および該スイッチング素子に接続さ
れた画素電極が設けられ、他方の基板には共通電極が設
けられた能動行列型液晶表示体の駆動回路であって、該
共通電極を基準電位に対して交流駆動するための電圧を
該共通電極に出力する共通電極駆動回路と、該共通電極
駆動回路の出力における正負の極性の変化点において該
共通電極駆動回路をハイインピーダンス状態とする第１
手段と、前記データ電極に対する階調電圧を出力する階
調用電源回路と、該階調用電源回路から出力される階調
電圧に基づいて所定極性の電圧を前記データ電極に出力
する駆動器と、前記階調用電源回路から階調電圧が出力
される際に、前記共通電極駆動回路の出力電圧における
極性の変化点において該階調用電源回路をハイインピー
ダンス状態とする第２手段と、前記共通電極駆動回路お
よび階調用電源回路がハイインピーダンス状態の間、前
記共通電極と前記データ電極との間で電荷が移動するよ
うに、該階調用電源回路と該データ電極とを接続する配
線と該共通電極とを電気的に接続する第３手段と、を具
備し、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】前記第１手段は、前記階調用電源回路と前
記駆動器との間に設けられたスイッチ回路であり、前記
第２手段は、前記該共通電極駆動回路と前記共通電極と
の間に設けられたスイッチ回路であり、前記第３手段
は、前記共通電極と前記駆動器との間に設けられたスイ
ッチ回路である。
【００４５】前記各スイッチ回路として、電界効果トラ
ンジスタがそれぞれ用いられる。
【００４６】
【作用】本発明の基本的な考え方は、従来、むだに失っ
ていたデータ線（データ電極）と共通電極の電荷を、両
電極間の間道回路（バイパス回路）を通して両電極間で
移動させ、しかる後に不足分の電荷のみを両駆動回路が
供給することで、従来での駆動に必要とした電荷を大幅
に減らし、しかるして共通電極の交流駆動を行う行反転
駆動であるにも拘わらず、駆動に必要な電力を従来と比
して大幅に低下せしめるのである。
【００４７】上記した動作をさせるために、階調電源回
路と共通電極駆動回路とは、その極性の反転の前後にあ
る期間においてハイインピーダンス状態になると共に、
同じ期間において液晶表示体のデータ線（データ電極）
と共通電極とは間道回路を介して電気的に接続される構
成とする。
【００４８】図１は、本発明にかかる駆動回路の基本概
念の説明図である。図示の駆動回路は、階調用電源回路
１と共通電極駆動回路２とを有する。階調用電源回路１
は、矩形波を出力する電源回路であり、従来と同一の回
路を用いることができる。図２に階調用電源回路１の出
力電圧Ｖ０と共通電極駆動回路２の出力電圧Ｖｃｏｍと
のそれぞれの波形を示す。出力電圧Ｖ０の波形は図１０
の出力電圧Ｖ０と同一である。実際、図１０の波形は、
階調用電源回路１において電圧Ｖ０が選択されて出力さ
れているからそうなっているのである。
【００４９】本発明では、階調用電源回路１と共通電極
駆動回路２との出力は、図１に示すように、それぞれス
イッチＳＷｖｏとＳＷｃｏｍとを介して液晶表示体と接
続されている。厳密には、階調用電源回路１からの出力
は、駆動器３の階調電源入力端子に入力されるようにな
っている。前記スイッチＳＷｖｏおよびＳＷｃｏｍの設
けた目的は、階調用電源回路１および共通電極駆動回路
２の各々の出力を液晶表示体から電気的に切り離すこ
と、換言すればハイインピーダンス状態にすることにあ
る。従って、ここでは説明の容易化のためにスイッチを
用いているが、その手段にのみ限定されるものではな
い。つまり、階調用電源回路１がハイインピーダンスと
なって、実質的にその負荷との間で電荷の移動が禁止さ
れれば、そのようにできる手段一般が用いられる。
【００５０】尚、階調用電源回路１は、実際には、駆動
器３を介して液晶表示体、この図示例では蓄電器Ｃｐに
接続されている。しかし、この図示例では、駆動器３が
電圧Ｖ０を選択している場合を考えているので、階調用
電源回路１は駆動器３に備わった出力回路のアナログス
イッチを介して液晶表示体と接続されているため、図１
のように簡略して表記している。また、スイッチＳＷｓ
が液晶表示体の両電極、つまりデータ線（データ電極）
と共通電極とを電気的に接続するための間道回路となっ
ている。
【００５１】ところで、各スイッチＳＷｖｏ、ＳＷｃｏ
ｍおよびＳＷｓは、それぞれの制御信号ＣＯＮＴｖｏ、
ＣＯＮＴｃｏｍ、ＣＯＮＴｓが高のときは入となり、低
のときは切となるものとして、図２および図２２に基づ
いて図１の回路の動作を説明する。
【００５２】スイッチＳＷｖｏとＳＷｃｏｍは、駆動の
正負の変化点の前後を除いて入となっている。
【００５３】階調用電源回路１と共通電極駆動回路２の
出力の変化点の前で、それぞれのスイッチＳＷｖｏおよ
びＳＷｃｏｍは制御信号ＣＯＮＴｖｏおよびＣＯＮＴｃ
ｏｍが低となって切となる。その直後、制御信号ＣＯＮ
Ｔｓが高となってスイッチＳＷｓは入になる。今、図２
のの周辺で、スイッチＳＷｓが入になった時を考える
と、蓄電器Ｃｐのデータ側電極に充電されていた正の電
荷（Ｑｃ）と共通電極側電極に充電されていた負の電荷
（−Ｑｃ）は、スイッチＳＷｓを通して互いに中和し、
蓄電器Ｃｐの電荷は０となる。この後、スイッチＳＷｓ
が切となった後、スイッチＳＷｖｏとＳＷｃｏｍとは入
となって、階調用電源回路１は蓄電器Ｃｐのデータ側電
極に−Ｑｃの電荷を充電し、換言すれば−Ｑｃまで放電
し、共通電極駆動回路２は蓄電器Ｃｐの共通電極側電極
に＋Ｑｃの電荷を充電する。
【００５４】以上の遷移を図２２に示す。即ち、本発明
によると、（ａ）の状態から（ｃ）の状態への遷移の間
に（ｂ）の状態が存在し、（ａ）の状態から（ｂ）の状
態への遷移が、電源回路が電荷を負担することなく、換
言すれば、エネルギーを消費することなく行われるので
ある。
【００５５】階調用電源回路および共通電極駆動回路が
負担すべき電荷は、（ｂ）の状態から（ｃ）の状態へ遷
移させるための電荷、即ちＱｃのみであり、従来の方法
では２Ｑｃであったことを考えると半分になっているこ
とがわかる。なお、図２のの周辺では以上の説明とは
逆に、図２２の（ｃ）の状態から（ｂ）の状態を経て
（ａ）の状態に遷移するわけであるが、電荷の削減効果
は全く同様である。
【００５６】以上、本発明によって、電源回路の表示体
を駆動するのに要する電力が、最大半分には削減可能と
なり、大幅な低消費電力化が可能となるのである。
【００５７】
【実施例】以下に、本発明の実施例につき説明する。
【００５８】図３は、本実施例にかかる駆動回路のブロ
ック図である。この駆動回路は、スイッチにＦＥＴ（電
界効果トランジスタ）を用いたものであり、階調用電源
回路１を切り離すための第１ＦＥＴ１１と、共通電極駆
動回路２を切り離すための第２ＦＥＴ１２とは、同一制
御信号ＣＯＮＴ１で制御されている。また、切り離され
た両回路１、２を短絡させるための第３ＦＥＴ１３と直
列に接続された抵抗Ｒは、第３ＦＥＴ１３の電流容量を
越えた電流が流れないようにするために設けられてい
る。第３ＦＥＴ１３の仕様によっては、抵抗Ｒは必要が
ない。第３ＦＥＴ１３は制御信号ＣＯＮＴ３で制御され
る。
【００５９】このように構成された本実施例による場合
には、前述した作用の欄で説明したように、従来方式に
よる場合に比べて充放電すべき電荷が半分となる。
【００６０】次に、本発明の他の実施例につき説明す
る。
【００６１】階調用電源回路１は、複数存在する場合が
普通であり、その場合は、各階調用電源回路と共通電極
との間にスイッチをそれぞれ設ければ良い。
【００６２】図４に、４つの階調用電源回路１Ａ、１
Ｂ、１Ｃ、１Ｄが存在する場合の例を示す。図４におい
て、第１ＦＥＴ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄおよび
第２ＦＥＴ１２は、各回路を電気的に切り離すためのス
イッチであり、それぞれ共通の制御信号ＣＯＮＴ１によ
って制御されている。また、第３ＦＥＴ１３Ａ、１３
Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、各階調用電源回路１Ａ、１Ｂ、
１Ｃ、１Ｄを共通電極駆動回路２と接続するためのスイ
ッチであり、それぞれ共通の制御信号ＣＯＮＴ９によっ
て制御されている。
【００６３】更に、本発明の他の実施例につき説明す
る。
【００６４】共通電極駆動回路または階調電源回路は、
図５に示すような構成のものとすることができる。
【００６５】図５は、高側直流電圧源２１および低側直
流電圧源２２を、スイッチであるＦＥＴ２３、２４によ
って切り替えることで、共通電極駆動回路または階調電
源回路を実現する回路の基本的構造図である。図６は、
制御信号ＣＯＮＴと、図５の回路の出力Ｖｏｕｔとの関
係を示したものである。この回路では、ＦＥＴ２３が入
のときは、ＦＥＴ２４が切となり、高側直流電圧源２１
が回路出力となる。逆に、ＦＥＴ２４が入のときは、Ｆ
ＥＴ２３が切となって、低側直流電圧源２２が回路の出
力となる。しかるして、図６に示すＶｏｕｔのように、
矩形波出力の共通電極駆動回路または階調電源回路が実
現されている。
【００６６】このような構造の回路を本発明に適用する
場合は、直流電圧源選択用のスイッチ、例えば図５にお
いてはＦＥＴ２３とＦＥＴ２４を、負荷との切り離しに
も利用できる。この場合、例えば図７に示すように、Ｆ
ＥＴ２３とＦＥＴ２４を別々の制御信号ＣＯＮＴ１、Ｃ
ＯＮＴ２によって制御する（図８参照）ことで、負荷と
の切り離し、つまり出力のハイインピーダンス化を実現
できる。この場合は、図１におけるスイッチＳＷｖｏと
ＳＷｃｏｍに対応する回路は、特に付け加える必要はな
くなる。換言すれば、図５におけるＦＥＴ２３、ＦＥＴ
２４は、前述した切り離しのスイッチを兼ねる。
【００６７】以上説明したように、本発明による場合に
は、共通電極の交流駆動を行い、かつ、データ電極の共
通電極に対する電圧極性も反転する駆動方法においての
消費電力を大幅に小さくすることができる。換言すれ
ば、行反転駆動方法の表示品位を損なうことなく、垂直
反転駆動に迫る低い消費電力を実現することができる。
この場合において、以上の説明によると、消費電力の削
減効果は、従来必要としていた電荷の半分になる。
【００６８】なお、以上の説明では簡単のため、共通電
極及びデータ電極の容量は、互いに双方の組み合わせで
生じているものとして説明している。しかし、実際に
は、共通電極の容量は、その他にゲート電極との間にも
構成されているし、また共通電極自体が次元をもってい
ること、簡単に言えば面積をもっていること、に基づく
容量もある。また、データ電極の容量も、その他にゲー
ト電極との間、特に交差部との間にも構成されている。
しかし、本発明は、実際には、ゲート電極や共通電極の
容量が何によって構成されているかと言う事には無関係
であり、本発明の要点は、従来では双方の電極に充電さ
れた電荷がそのまま駆動回路を介して捨てられていたの
を、無駄にせず、双方の電荷を打ち消し合うのに使われ
る、と言うことである。たとえば、データ線側電極の電
荷を考えると、その相手側の電極の容量が何処に由来す
るものであろうと、従来、その電荷をそのまま消費して
いたことに変わりはない。又、共通電極側の電荷にして
も同様である。
【００６９】従って、本発明は、データ線の容量や共通
電極の容量が何に由来するかは本質的には無関係なので
ある。但し、本発明によって、容量を構成するもう一方
の電極側の駆動回路、例えばゲート電極駆動回路（走査
駆動器など）の出力の負担が大きくなる（ここで、負担
が大きくなるとは駆動に必要な電荷量が増加することを
いう。）ことがあれば、そのことによる損失を差し引か
ねばならなくなる。しかし、本発明ではそんなことはあ
り得ない。何故なら、例えばゲート駆動回路が充放電す
べき電荷量は、走査線の容量（それは、即ち走査線固有
の容量、共通電極との間の容量、データ線との交差容量
等よりなる）と、その容量を構成する相手側電極との間
の電位差によって決定され、その相手側電極の電荷が何
処から来たものであるかには無関係だからである。
【００７０】また、以上の説明ではアナログスイッチ駆
動器の外部から与えられる階調電源を選択して出力する
方式のデジタル駆動器を例として説明したが、本発明の
本質は駆動器の構造には無関係であり、使用される駆動
器の構造によって各種の変形が有り得るものである。
【００７１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、消費電力を大幅に低減することができ、かつ、ち
らつきのない高品位の画像を得ることができる駆動回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる駆動回路の基本概念の説明図で
ある。
【図２】図１の駆動回路の動作を説明するための波形図
である。
【図３】実施例１にかかる駆動回路のブロック図であ
る。
【図４】本発明の他の実施例の説明図である。
【図５】本発明の更に他の実施例に適用可能な回路の基
本的構成図である。
【図６】図５の回路の出力Ｖｏｕｔと制御信号ＣＯＮＴ
との関係を示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施例の回路を本発明に適用
した場合を示す回路図である。
【図８】図７の回路のスイッチであるＦＥＴを制御する
制御信号の説明図である。
【図９】液晶表示体と駆動回路との基本構成を示すブロ
ック図である。
【図１０】図９のｉ番目のデータ駆動回路の１出力対応
の回路構成図である。
【図１１】垂直反転駆動において全画素にＶ０を書き込
むときの波形図である。
【図１２】垂直反転駆動において全画素にＶ０を書き込
むときの波形図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、垂直反転駆動において正
負の境界が移動して行くことの説明図である。
【図１４】垂直反転駆動における画素の電位とデータ線
の電位との関係の説明図である。
【図１５】垂直反転駆動における画素の電位変動の説明
図である。
【図１６】行反転駆動方式の各部電圧波形を示す図であ
る。
【図１７】行反転駆動方式の各部電圧波形を示す図であ
る。
【図１８】共通電極の交流駆動のときの波形説明図であ
る。
【図１９】（ａ）〜（ｅ）は、駆動器の負荷として見た
場合の液晶表示体のデータ線の等価回路図である。
【図２０】共通電極交流駆動の場合の電荷の充放電を説
明するための図であり、（ａ）は正の時限の場合、
（ｂ）は負の時限の場合である。
【図２１】従来の階調用電源回路及び共通電極駆動回路
の例を示す回路図である。
【図２２】本発明において充電・放電する場合における
状態の遷移を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 階調用電源回路 ２ 共通電極駆動回路 ３ 駆動器 １１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ 第１ＦＥＴ １２ 第２ＦＥＴ １３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 第３ＦＥＴ ２１ 高側直流電圧源 ２２ 低側直流電圧源 ２３、２４ ＦＥＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−11731（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−202157（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−327236（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−115199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−124098（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09G 3/36 G02F 1/133 H04N 5/66 102

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示媒体を挟んで対向する一対の基板の
    一方に、複数のデータ電極および複数の走査電極が相互
    に交差して配線されると共に、該走査電極および該デー
    タ電極に接続されたスイッチング素子および該スイッチ
    ング素子に接続された画素電極が設けられ、他方の基板
    には共通電極が設けられた能動行列型液晶表示体の駆動
    回路であって、 該共通電極を基準電位に対して交流駆動するための電圧
    を該共通電極に出力する共通電極駆動回路と、 該共通電極駆動回路の出力における正負の極性の変化点
    において該共通電極駆動回路をハイインピーダンス状態
    とする第１手段と、 前記データ電極に対する階調電圧を出力する階調用電源
    回路と、 該階調用電源回路から出力される階調電圧に基づいて所
    定極性の電圧を前記データ電極に出力する駆動器と、 前記階調用電源回路から階調電圧が出力される際に、前
    記共通電極駆動回路の出力電圧における極性の変化点に
    おいて該階調用電源回路をハイインピーダンス状態とす
    る第２手段と、 前記共通電極駆動回路および階調用電源回路がハイイン
    ピーダンス状態の間、前記共通電極と前記データ電極と
    の間で電荷が移動するように、該階調用電源回路と該デ
    ータ電極とを接続する配線と該共通電極とを電気的に接
    続する第３手段と、 を具備する駆動回路。
  2. 【請求項２】 前記第１手段は、前記階調用電源回路と
    前記駆動器との間に設けられたスイッチ回路であり、前
    記第２手段は、前記該共通電極駆動回路と前記共通電極
    との間に設けられたスイッチ回路であり、前記第３手段
    は、前記共通電極と前記駆動器との間に設けられたスイ
    ッチ回路である請求項１に記載の駆動回路。
  3. 【請求項３】 前記各スイッチ回路として、電界効果ト
    ランジスタがそれぞれ用いられる請求項２に記載の駆動
    回路。
JP05473295A 1995-03-14 1995-03-14 駆動回路 Expired - Lifetime JP3322327B2 (ja)

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