JP3780868B2

JP3780868B2 - Liquid crystal display

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Publication number: JP3780868B2
Application number: JP2001123843A
Authority: JP
Inventors: 茂之西谷; 則夫萬場; 敏夫宮沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP2002318565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブマトリックス型の液晶パネルを駆動するための駆動回路に係り、特に液晶パネルのコモン電極に与える第１および第２のコモン電圧をフレーム周期で切り替えることで液晶を交流駆動するコモン交流駆動方式を実現する液晶駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリックス型の液晶ディスプレイがパーソナルコンピュータのディスプレイとして広く採用されているが、更に携帯情報端末や携帯電話などの小型ディスプレイとしても採用されている。この携帯情報端末や携帯電話の電源は主に２次電池が用いられており、従ってこれらの機器に採用されるディスプレイに対しては、超低消費電力動作が要求される。
【０００３】
また液晶ディスプレイは、各表示画素を駆動するデータ線とゲート線をガラス基板上にマトリックスに配置してデータ線とゲート線の交点近傍に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を形成して液晶に表示情報に応じた駆動電圧を与えることで表示を行っている。そしてデータ線とゲート線は複数の液晶駆動用回路（液晶ドライバ）で駆動される。このような液晶ディスプレイを低消費電力で動作させるためには上記液晶ドライバの低消費電力化が必要である。特に液晶ドライバには、表示情報（階調情報）に応じた液晶駆動電圧に変換するために演算増幅回路が多数搭載されており、この消費電力を低減することが重要な課題である。しかも液晶ディスプレイは、２枚のガラスに挟まれた液晶を電圧で駆動するのであるから液晶自体が非常に大きな静電容量を持っているため、演算増幅器は、この容量性の大きな負荷を駆動する必要がある。
【０００４】
そこで、液晶パネルを駆動するための低消費電力で大きな容量性の負荷を駆動することのできる演算増幅器の構成については特開平９−２７７２１号公報に開示されており、基本となる演算増幅器の差動入力端に更に差動増幅回路と電流供給回路を設け、これらが基本となる演算増幅器に接続された大きな負荷の駆動を補助するための補助バッファの役割を果たす。これにより負荷に大きな電流を供給することができるようになり、スルーレートが向上したすなわち大きな容量性負荷を駆動することが可能な演算増幅器が実現できるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、基本となる演算増幅器に補助バッファを付加することにより大きな容量性の負荷を駆動することができるが、補助バッファを動作させるためにはバイアス電流が必要であり、そのため消費電力は増大する。また基本となる演算増幅器と補助バッファはともに差動入力の増幅器であり、差動入力の電圧差に応じて出力に接続された付加に対して電流を供給または電流を吸い込みする。そして演算増幅器と補助バッファは並列動作しているために、それぞれの差動入力の持つ差動利得の相違やオフセットの相違により、補助バッファから供給された電流が演算増幅器に流れ込む電流貫通状態となることがあり、これが更に消費電力を増加させる。従って貫通電流を防止するための回路的工夫も上記従来技術に開示されているが、差動入力の動作点を演算増幅器と補助バッファでずらす回路であるために、それぞれの回路の並列動作時の回路系の安定性の評価などに細心の注意を必要とする。要するに回路素子ばらつきなどの考慮をそれぞれの回路に対して行ない、動作の安定性を確保した回路設計が必要である。
【０００６】
本発明の目的は、液晶パネルコモン電極のような非常に大きな容量性の負荷を駆動する駆動回路において、回路の消費電力を増加させることなく、高いスルーレートで容量性の負荷を駆動するコモン電極駆動回路を搭載した液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルのコモン電極に与える第１および第２のコモン電圧を一定の周期で（例えば、ライン毎に）切り替えることで液晶を交流駆動する液晶表示装置において、上記第１のコモン電圧を供給するコモン駆動アンプと、上記コモン電極の電圧を上記第２のコモン電圧から上記第１のコモン電圧に切り替えるための電荷を蓄える補助容量と、上記補助容量と上記コモン電極の間を短絡もしくは開放する第１のスイッチ回路と、上記コモン駆動アンプと上記コモン電極の間を短絡もしくは開放する第２のスイッチ回路と、上記コモン駆動アンプと上記補助容量の間を短絡もしくは開放する第３のスイッチ回路と、上記コモン電極と上記第２のコモン電圧の電圧源（例えば、グランド）との間を短絡もしくは開放する第４のスイッチ回路を備えることで構成される。そして、上記第１のスイッチ回路を開放し、上記第２のスイッチ回路を開放し、上記第３のスイッチ回路を短路し、上記第４のスイッチ回路を短路して、上記コモン駆動アンプから出力された上記第１のコモン電圧に基づいて上記補助容量に電荷を蓄えると共に、上記液晶の電位を上記第２のコモン電圧とし、上記第１のスイッチ回路を短路し、上記第３のスイッチ回路を開放し、上記第４のスイッチ回路を開放して、上記補助容量に蓄えられた電荷に基づいて上記液晶を充電し、上記第１のスイッチ回路を開放し、上記第２のスイッチ回路を短路して、上記コモン駆動アンプから出力された上記第１のコモン電圧を上記液晶に与える。
【０００８】
また、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルのコモン電極に与える第１および第２のコモン電圧を一定の周期で（例えば、ライン毎に）切り替えることで液晶を交流駆動する液晶表示装置において、上記第１のコモン電圧を供給する第１のコモン駆動アンプと、上記第１のコモン駆動アンプが上記コモン電極に充電するための動作を補助する第１の補助容量と、上記第１の補助容量と上記コモン電極の間を短絡もしくは解放する第１のスイッチ回路と、上記第１のコモン駆動アンプと上記コモン電極の間を短絡もしくは開放する第２のスイッチ回路と、上記第１のコモン駆動アンプと上記第１の補助容量との間を短絡もしくは開放する第３のスイッチ回路と、上記第２のコモン電圧を供給する第２のコモン駆動アンプと、上記第２のコモン駆動アンプが上記コモン電極から放電するための動作を補助する第２の補助容量と、上記第２の補助容量と上記コモン電極の間を短絡もしくは開放する第４のスイッチ回路と、上記第２のコモン駆動アンプと上記コモン電極の間を短絡もしくは開放する第５のスイッチ回路と、上記第２のコモン駆動アンプと上記第２の補助容量との間を短絡もしくは開放する第６のスイッチ回路を備えることで構成される。そして、上記第１のスイッチ回路を開放し、上記第２のスイッチ回路を開放し、上記第３のスイッチ回路を短路し、上記第４のスイッチ回路を開放し、上記第５のスイッチ回路を短路し、上記第６のスイッチ回路を開放して、上記第１のコモン駆動アンプから出力された上記第１のコモン電圧に基づいて上記第１の補助容量に電荷を蓄えると共に、上記第２のコモン駆動アンプから出力された上記第２のコモン電圧を上記液晶に与え、上記第１のスイッチ回路を短路し、上記第３のスイッチ回路を開放し、上記第５のスイッチ回路を開放し、上記第６のスイッチ回路を短路して、上記第１の補助容量に蓄えられた電荷に基づいて上記液晶を充電し、上記第１のスイッチ回路を開放し、上記第２のスイッチ回路を短路して、上記第１のコモン駆動アンプから出力された上記第１のコモン電圧を上記液晶に与えると共に、上記第２のコモン駆動アンプから出力された上記第２のコモン電圧に基づいて上記第２の補助容量に電荷を蓄え、上記第２のスイッチ回路を開放し、上記第３のスイッチ回路を短路し、上記第４のスイッチ回路を短路し、上記第６のスイッチ回路を短路して、上記第２の補助容量に蓄えられた電荷に基づいて上記液晶を充電し、上記第４のスイッチ回路を開放し、上記第５のスイッチ回路を短路して、上記第２のコモン駆動アンプから出力された上記第２のコモン電圧を上記液晶に与えると共に、上記第１のコモン駆動アンプから出力された上記第１のコモン電圧に基づいて上記第１の補助容量に電荷を蓄える。
【０００９】
なお、上記第１、第２、第３、第４、第５、第６のスイッチ回路はそれぞれＭＯＳトランジスタにより構成されることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図５を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施例を適用した液晶表示装置の例である。まず始めに図１の各部の説明をする。１は表示データ、２は表示データ１に同期したドットクロック、３は水平同期信号、４は垂直同期信号、５は表示データ１を１水平分蓄えて液晶パネルに出力するデータドライバ、６は走査ドライバ、７は液晶表示装置内で必要な基準電圧を生成する電源回路、８は電源回路７で生成した階調の基準となる電圧を与える階調電圧線、９は電源回路７で生成した走査電圧を与える走査電圧線、２６は液晶パネルのコモン電極に基準電圧を与えるためのコモンアンプ回路、１０はコモンアンプ回路２６で生成されたコモン電圧を液晶に印可するためのコモン電圧線、１１は液晶パネル、１２は液晶表示装置である。液晶パネル１１は、２４０行３２０列のマトリックス型液晶パネルであり、２４０行の行電極Ｇ１〜Ｇ２４０は走査ドライバ６に、３２０列の列電極Ｄ１〜Ｄ３２０はデータドライバ５に接続されている。
【００１２】
また図２は、液晶パネル１１のｍ行ｎ列目の画素の回路を拡大したものであり、１３は薄膜トランジスタ（以下単にＴＦＴという）、２５は液晶である。ｍ行目の行電極Ｇｍとｎ列目の列電極Ｄｎには、それぞれＴＦＴ１３のゲート端子とドレイン端子が接続されている。またＴＦＴ１３のソース端子には液晶１４が接続されている。更に液晶１４のもう一方の端子は液晶のコモン端子となっており、コモン電圧線１０と接続されている。またコモン電圧線１０は２４０行３２０列のマトリックスの配置された液晶全てに接続されている。従って図１におけるコモン電圧線１０では、２４０×３２０画素の液晶が接続されており、コモン電圧線１０からみた液晶の負荷容量は２４０×３２０個分の大きな容量となっている。
【００１３】
また、図３は本発明第１の実施例における液晶２５を駆動する駆動波形の例である。
【００１４】
また、図４は電源回路７におけるコモン電圧線１０の駆動電圧を生成する回路の例である。図４の各部の説明をする。１３はコモン電圧線１０に接続された２４０×３２０画素の液晶（以下単に液晶負荷という）、１４は第１のコモン電圧を生成するアンプ、１５は補助容量、１６は補助容量とコモン電圧線１０の間を短絡または開放するスイッチ、１７はアンプ１４の出力とコモン電圧線１０の間を短絡または開放するスイッチ、１８はアンプ１４の出力と補助容量１５との間を短絡または開放するスイッチ、１９はコモン電圧線１０とグランドとの間を短絡または開放するスイッチ、２０〜２３はそれぞれスイッチ１６〜１９の短絡または開放を制御する制御線であり、ローレベルで開放となりハイレベルで短絡となるように動作する。また２４は第１のコモン電圧である。なお本実施例では、第２のコモン電圧はグランドとした例である。
【００１５】
次に図１〜図３を用いて、本発明第１の実施例の液晶表示装置の動作を説明する。図１において、データドライバ５は、ドットクロック２に同期して送られてくる表示データ１を取りこみ内部に１行分のデータとして蓄える。更にデータドライバ５は、蓄えた１行分の表示データは水平同期信号３のタイミングに従って列電極Ｄ１〜Ｄ３２０に表示電圧として液晶パネル１１に出力する。一方この動作に合わせて走査ドライバ６は、水平同期信号３と垂直同期信号４にしたがって行電極Ｇ１〜Ｇ２４０のうちの１つの行電極にゲートオン電圧を出力する。これによりゲートオン電圧を与えられた行電極に接続されているＴＦＴはオン状態となり、上記データドライバ５の現在出力している表示電圧がそれぞれの液晶に印可される。液晶に印可される電圧は、データドライバ５から与えられる表示電圧と、電源回路７から出力されるコモン電圧線１０から与えられるコモン電圧との間の差の電圧が液晶自体にかかる。この差電圧により液晶の特性に応じて各画素に対して濃淡を表示することができる。更に液晶に印可される電圧は、定められた周期でその印可電圧極性を反転する交流駆動を行う必要があり、データドライバ５および走査ドライバ６、電源回路７の動作により、この液晶に対する交流駆動を実施している。
【００１６】
更に図３を用いて液晶に印可される電圧駆動波形について説明する。図３は、走査ドライバ６がｍ行目の行電極Ｇｍにゲートオン電圧を与えるタイミングと、それに伴ないデータドライバ５が列電極Ｄ１〜Ｄ３２０に表示電圧を与えるタイミングおよびコモンアンプ１４がコモン電極にコモン電圧を与えるタイミングの関係を示す例である。走査ドライバ６は行電極Ｇｍにゲートオン電圧を与えた後、データドライバ５は各列電極Ｄ１〜Ｄ３２０にそれぞれの階調データに対応した表示電圧をデータドライバ５は出力する。一方コモンアンプ２６は、第１もしくは第２のコモン電圧を出力する。図３の例では第１のコモン電圧を出力している。次にデータドライバ５の出力する表示電圧とコモン電圧が安定したタイミングで、行電極Ｇｍの電圧をゲートオフ電圧とする。このゲートオフのタイミングでデータドライバ５から与えられている表示電圧が液晶に保持され、表示が維持される。このときコモン電圧は第２のコモン電圧であり、これを基準とすると液晶に印可されている表示電圧は負電圧である。従って図３の例では、ｍ行目の行電極Ｇｍに接続されている画素には負電圧が印可される。また次のｍ＋１行目の行電極Ｇｍ＋１にゲートオン電圧を与えるタイミングでは、コモン電圧は第１のコモン電圧（本実施例ではグランド）であり、これを基準とすると液晶に印可されている表示電圧は正電圧である。このように表示のライン毎に液晶に印可する表示電圧の極性を正から負、負から正と切り替え、これに伴いコモン電圧も第１のコモン電圧と第２のコモン電圧を切り替えるような駆動方法をコモン交流駆動法という。コモン交流駆動法では、液晶のコモン電圧を第１と第２の電圧で交流する駆動法であるので、コモンアンプ２６は、液晶の大きな負荷に対してコモン電圧を駆動する必要がある。特に、ゲートオフのタイミングで液晶に表示電圧が保持されるため、このタイミングでは液晶のコモン電圧は安定している必要がある。この電圧が変動すると液晶に印可される表示電圧も変動してしまうため表示ムラや表示のちらつきといった表示品質の大幅な低下を招く。したがって、コモン交流駆動法ではコモン電圧波形の高速化が表示品質確保のために必要な事項である。そこで次にコモンアンプ２６の詳細な動作について説明する。
【００１７】
図４は、コモンアンプ２６の詳細な構成である。また図５は、コモンアンプ２６の動作を示すタイミングチャートである。コモンアンプ２６がコモン電極に対して、第２のコモン電圧（すなわちグランド）から第１のコモン電圧に切り替える動作について説明する。始めの状態すなわち時刻Ａ以前の状態では、液晶負荷２５に印可されている状態は第２のコモン電圧（グランド）である。またこのときスイッチ１９はオン状態であり、スイッチ１６および１７はオフ状態である。またスイッチ１８はオン状態で、アンプ１４の出力する第１のコモン電圧は補助容量１５に充電されている。
【００１８】
次に時刻Ａにおいて、スイッチ１８,１９をオフとし、スイッチ１６をオンとすることで、補助容量１５に蓄えられた電荷により、液晶負荷２５への充電が始まる。そしてコモン電圧線１０の電位は上昇し次式に示す電圧Ｖａｓまで上昇する。
【００１９】
【数１】

ここで、Ｃａｓは補助容量１５の静電容量、ＣＬＣは液晶負荷２５の静電容量、Ｖ０は第１のコモン電圧である。この電圧Ｖａｓまでの上昇は、補助容量１５と液晶負荷２５で決まる電荷の移動であるので、アンプ回路１４の駆動能力とは関係なく、その電位は決まる。
【００２０】
次に時刻Ｂにおいて、スイッチ１６はオフとし、スイッチ１７をオンとすることで、液晶負荷２５におよそ電圧Ｖａｓまで充電された状態からアンプ回路１４にて駆動を開始する。なおこのときのコモン電圧線１０の電位の上昇の関数を次式で示す。
【００２１】
【数２】

ここで、ｔは時刻Ｂを基点とした時間、Ｒはアンプ回路１４の出力インピーダンスやコモン電圧線１０のインピーダンス、液晶パネル内部の諸々のインピーダンスの合計であり、アンプ回路１４から液晶負荷２５に至るまでの駆動に関係するインピーダンスである。このようにスイッチ１６〜１９のオンとオフを制御することでコモン電圧線１０を介して液晶負荷２５に与える第２のコモン電圧から第１のコモン電圧の切替動作を行うことができる。
【００２２】
次に時刻Ｃにおいて、スイッチ１７はオフとし、スイッチ１８をオンとすることで、およそＶａｓまで低下した補助容量１５の電位についてはアンプ回路１４により充電される。また液晶負荷２５の電位は、スイッチ１９がオンとなることで放電されグランド（第２のコモン電圧）電位となる。
【００２３】
以上のように液晶のコモン電極に対して第１および第２のコモン電圧を一定の周期で切り替えて駆動するコモン交流駆動法に対し本発明第１の実施例のアンプ回路１４では、補助容量１５とスイッチ１６〜１９を備えることでコモン交流駆動波形を生成することができる。
【００２４】
コモン交流駆動法は大きな液晶負荷容量を一定周期で駆動するため、それを駆動するアンプ回路に駆動能力の大きな物が必要である。そこで本発明第１の実施例のアンプ回路１４を適用したときのコモン交流駆動の性能について図６を用いて説明する。図６は液晶負荷２５の静電容量ＣＬＣと補助容量１５の静電容量Ｃａｓの比に対する第２のコモン電圧から第１のコモン電圧に切り替えるのに必要な遷移時間を上記数式（１）および（２）をもとにグラフにプロットしたものである。なお遷移時間は目標電位の９９％に達するのに要する時間で定義した。また補助容量１５の静電容量Ｃａｓが「０」のときの遷移時間を「１」（単位時間）とし、補助容量１５と液晶負荷２５のそれぞれの静電容量の比に対する遷移時間を求めた。図６から、補助容量１５を用いることで遷移時間を大幅に短縮できることが分る。特に補助容量１５の静電容量Ｃａｓを液晶負荷２５の静電容量ＣＬＣと等しくしたときの遷移時間は、およそ１５％にまで短縮される。これはアンプ回路１４の駆動能力はそのままに補助容量１５とスイッチ回路１６〜１９を備えることで、コモンアンプ２６のコモン駆動能力を増大させることができたためである。
【００２５】
なお、補助容量１５の静電容量Ｃａｓの大きさであるが、液晶負荷２５の静電容量ＣＬＣとほぼ同等であることが望ましい。なぜならアンプ回路１４から見た負荷変動が最小となるのがこの条件だからである。アンプ回路１４の出力からは、スイッチ１７を介して液晶負荷２５が見えており、またスイッチ１８を介して補助容量１５が見えている。そして図５のタイミングチャートから分るように、スイッチ１７とスイッチ１８は同時にオンすることは無く、どちらか一方がオンとなるかまたは両方がオフとなる状態である。アンプ回路１４から見た負荷は補助容量１５または液晶負荷２５のどちらか一方のみが見えるため、これらを両方を一度に駆動する必要は無い。従ってアンプ回路１４の設計の自由度が増すことになり、補助容量１５を付加するのに伴うアンプ回路１４の駆動能力を変更（増大）させる必要は無い。
【００２６】
また、補助容量１５を付加する本発明第１の実施例において、コモンアンプ２６から見た液晶負荷の充放電電力であるが、次式の通りである。
【００２７】
【数３】

本式に示すように補助容量１５は液晶負荷の充放電電力には影響しないため、本実施例を適用することによる消費電力の増加はない。
【００２８】
以上のようにコモン交流駆動法では、コモン電圧波形の高速化が表示品質の確保のために重要であることは既に述べたが、本発明第１の実施例のコモンアンプ２６を用いることで、コモン駆動能力が増大したアンプ回路が実現できる。したがってコモン交流駆動法による表示品質が向上した液晶表示装置が実現できる。
【００２９】
次に本発明第１の実施例の変形例を図７を用いて説明する。図７は図４に示したスイッチ１６〜１９をＭＯＳ回路で置き換えた回路例である。図７（ａ）はスイッチ１６〜１９を示し、図７（ｂ）はこれをＭＯＳ回路で置き換えた場合の回路である。また図７（ａ）および（ｂ）のＡＢＣの端子記号はそれぞれ対応している。図７（ｂ）のＭＯＳ回路は、ＰおよびＮチャネルのＭＯＳトランジスタを並列接続し、端子Ａ−Ｂ間でスイッチ回路を形成したものである。また端子Ｃは制御端子で、本端子がローレベルのときＭＯＳ回路はオフとなり、ハイレベルのときＭＯＳ回路はオンとなる。図７（ｂ）のＭＯＳ回路を図４に示したスイッチ１６〜１９に置き換えアンプ回路を構成することで、アンプ回路自体を半導体チップに集積することも可能となる。
【００３０】
次に本発明第２の実施例を図８および図９を用いて説明する。図８は、本発明の液晶表示装置のコモンアンプ２６の回路のほかの構成例である。第２の実施例は、第２のコモン電圧をグランドではなく、第１のコモン電圧とは異なる他の電圧としたときのコモンアンプ２６の回路の具体例である。始めに各符号の説明をする。なお第１の実施例と同じ部分には同じ符号を付与してある。３０は第２のコモン電圧、３１はアンプ回路、３２は補助容量、３３〜３５はスイッチ、３６〜３８はスイッチ３３〜３５を制御する制御線である。
【００３１】
次に本発明第２の実施例の動作について図９とともに説明する。
【００３２】
まず始めにコモンアンプ２６がコモン電極に対して、第２のコモン電圧から第１のコモン電圧に切り替える動作について説明する。始めの状態すなわち時刻Ａ以前の状態は、液晶負荷２５に印可されている電圧は第２のコモン電圧である。またこのときスイッチ３４はオン状態であり、第２のコモン電圧３０がアンプ回路３１を介して液晶負荷２５に印可されている。さらにまたスイッチ１６および１７はオフ状態である。またスイッチ１８はオン状態で、アンプ１４の出力する第１のコモン電圧は補助容量１５に充電されている。またスイッチ３３およびスイッチ３５はオフ状態である。
【００３３】
次に時刻Ａにおいて、スイッチ１８をオフとし、スイッチ１６をオンとすることで、補助容量１５に蓄えられた電荷により、液晶負荷２５への充電が始まる。そしてコモン電圧線１０の電位は上昇し、第１の実施例で示した数式１に示す電圧Ｖａｓまで上昇する。この電圧Ｖａｓまでの上昇は、補助容量１５と液晶負荷２５で決まる電荷の移動であるので、アンプ回路１４の駆動能力とは関係なく、その電位は決まる。一方、スイッチ３４はオフとなり、スイッチ３５はオンと成ることで、アンプ回路３１により補助容量３２の電位は第２のコモン電圧まで放電される。なおスイッチ３４およびスイッチ３５の状態は時刻Ｃまで継続する。
【００３４】
次に時刻Ｂにおいて、スイッチ１６はオフとし、スイッチ１７をオンとすることで、液晶負荷２５におよそ電圧Ｖａｓまで充電された状態からアンプ回路１４にて駆動を開始する。なおこのときのコモン電圧線１０の電位は、第１の実施例で示した数式２に示した関数で電位が上昇し、第１のコモン電圧まで達する。このようにスイッチ１６〜１９のオンとオフを制御することでコモン電圧線１０を介して液晶負荷２５に与える第２のコモン電圧から第１のコモン電圧の切替動作を行うことができる。
【００３５】
次に第１のコモン電圧から第２のコモン電圧に切り替える動作について説明する。この動作は時刻Ｃから始まる。なお時刻Ｃ以前の状態は上記で説明したとおり、スイッチ１７がオンでスイッチ１６、１８がオフ状態、またスイッチ３３，３４がオフでスイッチ３５がオン状態となっており、また補助容量１５は液晶負荷２５に対して充電したためＶａｓまで電位が低下している状態であり、補助容量３２は第２のコモン電圧まで放電された状態である。
【００３６】
次に時刻Ｃにおいて、スイッチ３５をオフとし、スイッチ３３をオンとすることで、液晶負荷２５の現在の電位（第１のコモン電圧）から補助容量３２への放電が始まる。従って液晶負荷２５の電位は下降し、補助容量３２の電位は上昇し、それぞれの電位はともにＶａｓ２となる。この電位は液晶負荷２５の静電容量ＣＬＣと補助容量３２の静電容量Ｃａｓ２で決まる電位であり、その関係は数式４で示す電位となる。
【００３７】
【数４】

ここで、Ｃａｓ２は補助容量３２の静電容量、ＣＬＣは液晶負荷２５の静電容量、Ｖ２は第２のコモン電圧である。この電圧Ｖａｓ２までの放電は、補助容量１５と液晶負荷２５で決まる電荷の移動であるので、アンプ回路３１の駆動能力とは関係なく、その電位は決まる。
【００３８】
次に時刻Ｄにおいて、スイッチ３３はオフとし、スイッチ３４をオンとすることで、液晶負荷２５におよそ電圧Ｖａｓ２まで放電された状態からアンプ回路３１にて駆動を開始する。なおこのときのコモン電圧線１０の電位の関数を次式で示す。
【００３９】
【数５】

ここで、ｔは時刻Ｄを基点とした時間、Ｒはアンプ回路３１の出力インピーダンスやコモン電圧線１０のインピーダンス、液晶パネル内部の諸々のインピーダンスの合計であり、アンプ回路３１から液晶負荷２５に至るまでの駆動に関係するインピーダンスである。このようにスイッチ３３〜３５のオンとオフを制御することでコモン電圧線１０を介して液晶負荷２５に与える第１のコモン電圧から第２のコモン電圧の切替動作を行うことができる。
【００４０】
以上のように液晶のコモン電極に対して第１および第２のコモン電圧を一定の周期で切り替えて駆動するコモン交流駆動法に対し本発明第２の実施例のアンプ回路２６では、補助容量１５、３２とスイッチ１６〜１８、３３〜３５を備えることでコモン交流駆動波形を生成することができる。
【００４１】
また、本発明第２の実施例のコモンアンプ２６を適用したときのコモン交流駆動の性能については、既に第１の実施例で説明した通りであり、図６に示した特性と同様にアンプ回路１４、３１の駆動能力はそのままに補助容量１５、３２とスイッチ回路１６〜１８、３３〜３５を備えることで、コモンアンプ２６のコモン駆動能力を増大させることができる。さらにまた、補助容量１５、３２は液晶負荷の充放電電力には影響しないため、本実施例を適用することによる消費電力の増加はない。さらにまた、スイッチ回路１６〜１８、３３〜３５を図７に示したようなＭＯＳ回路で構成することで、アンプ回路自体を半導体チップに集積することも可能となる。
【００４２】
以上のように本発明第２の実施例のコモンアンプ２６を用いることで、コモン駆動能力が増大したアンプ回路が実現でき、したがってコモン交流駆動法による表示品質が向上した液晶表示装置が実現できる。
【００４３】
次に本発明第３の実施例を図１０を用いて説明する。第３の実施例は上記で説明したコモンアンプ２６のうち各スイッチと補助容量をポリシリコンＴＦＴで形成して構成した例である。本発明のようなアクティブマトリックス方の液晶の各画素に配置されるＴＦＴとしては、アモルファスＴＦＴが現在広く実用されているが、近年、ポリシリコンＴＦＴを液晶の各画素の駆動用のＴＦＴとして採用したものが製品化されつつある。ポリシリコンＴＦＴはアモルファスＴＦＴに比べて電気的特性が大幅に向上しており、各画素に配置するＴＦＴだけでなく、そのほかの周辺の駆動回路なども同じガラス上に形成することが可能である。これにより、部品点数を削減することができるので大幅なコストダウンが見込める。
【００４４】
次に本発明第３の実施例の各部の説明をする。第１の実施例および第２の実施例と同じ部分には同じ符号を付与してある。４０は第１のコモン電圧を出力する基準電圧線、４２〜４４はＭＯＳトランジスタからなるスイッチ回路、４５は補助容量、４６〜４８はスイッチ回路４２〜４４を駆動する制御信号、４１は２４０行×３２０列の画素に加えスイッチ回路４２〜４４と補助容量４５を同一のガラス基板上に形成したポリシリコン液晶パネルである。
【００４５】
次に本発明第３の実施例の動作について説明する。図１０において、データドライバ５および走査ドライバ６の動作については第１の実施例で説明したものと同じなので説明は省略する。更に液晶の交流駆動の必要性や駆動波形についても基本的に第１の実施例と同じであり、データドライバ５と走査ドライバ６の動作により、液晶に印可される電圧は、データドライバ５から与えられる表示電圧と、電源回路７から出力されるコモン電圧線１０から与えられるコモン電圧との間の差の電圧が液晶自体にかかる。この差電圧により液晶の特性に応じて各画素に対して濃淡を表示することができる。なお、本実施例においても液晶の駆動方式はコモン交流駆動法であり、液晶の大きな負荷に対してコモン電圧線を駆動する必要がある。更に同様に液晶のコモン電圧は安定している必要があり、この電圧が変動すると液晶に印可される表示電圧も変動してしまうため表示ムラや表示のちらつきといった表示品質の大幅な低下を招く。したがって、第１の実施例と同様に、コモン交流駆動法ではコモン電圧波形の高速化が表示品質確保のために必要な事項である。そこでコモン交流駆動法を実現する各部の回路の動作を説明する。
【００４６】
まず始めにコモン電極に対して、第２のコモン電圧（すなわちグランド）から第１のコモン電圧に切り替える動作について説明する。始めの状態では、コモン電圧線１０に印可されている状態は第２のコモン電圧（グランド）であるとする。またこのときスイッチ４９はオン状態であり、スイッチ４２および４３はオフ状態である。またスイッチ４４はオン状態で、電源回路７の出力する第１のコモン電圧の基準電圧に補助容量４５は充電されている。
【００４７】
次に第１のコモン電圧に切り替え始めるタイミングにおいて、スイッチ４４、４９をオフとし、スイッチ４２をオンとすることで、補助容量４５に蓄えられた電荷により、コモン電圧線１０を介してコモン電極への充電が始まる。そしてコモン電圧線１０の電位は上昇し第１の実施例で示した数式（１）に示す電圧Ｖａｓまで上昇する。
【００４８】
その次に、スイッチ４２はオフとし、スイッチ４３をオンとすることで、コモン電圧線１０におよそ電圧Ｖａｓまで充電された状態から電源回路７にて駆動を開始する。なおこのときのコモン電圧線１０の電位の上昇の関数は第１の実施例で示した数式（２）と同じである。
【００４９】
このようにスイッチ４２〜４４、４９のオンとオフを制御することでコモン電圧線１０を介して液晶のコモン電極に与える第２のコモン電圧から第１のコモン電圧の切替動作を行うことができる。また、およそＶａｓまで低下した補助容量４５の電位については、スイッチ４４をオンとすることでアンプ回路１４により充電される。
【００５０】
さらに第１のコモン電圧から第２のコモン電圧（すなわちグランド）に切り替える動作については、スイッチ４３はオフとし、スイッチ４９をオンとすることで、コモン電圧線１０の電位は放電されグランド（第２のコモン電圧）電位となる。
【００５１】
以上のように液晶のコモン電極に対して第１および第２のコモン電圧を一定の周期で切り替えて駆動するコモン交流駆動法に対し、本発明第３の実施例の液晶表示装置では、液晶パネル４１上に補助容量４５とスイッチ４２〜４４、４９を低温ポリシリコンＴＦＴで実現することによりコモン交流駆動駆動法を実現することができる。
【００５２】
なお本発明第３の実施例を適用したときのコモン交流駆動の性能については、既に第１および第２の実施例で説明した通りであり、図６に示した特性と同様にアンプ回路１４の駆動能力はそのままに補助容量４５とスイッチ回路４２〜４４、４９を備えることで、コモン駆動能力を増大させることができる。さらにまた、補助容量４５は液晶負荷の充放電電力には影響しないため、本実施例を適用することによる消費電力の増加はない。さらにまた第３の実施例は、補助容量４５とともにスイッチ回路４２〜４４、４９を図７に示したようなＭＯＳ回路で構成したため、同一のガラス基板上に形成したポリシリコン液晶パネルが容易に実現でき、これら駆動回路を同じガラス上に形成することが可能となるため、部品点数を削減し大幅にコストダウンした液晶表示装置が実現できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液晶表示装置によると、コモン交流駆動法による表示品質が向上した液晶表示装置が実現でき、さらにコモン交流駆動法に必要なコモン駆動能力が増大したアンプ回路が容易に実現できる。さらにまた、ＭＯＳ回路で構成することで、アンプ回路自体を半導体チップに集積することも可能となる。
【００５４】
また本発明を液晶画素と同一のガラス基板上に形成できるポリシリコン液晶パネルに適用することで、部品点数を削減し大幅にコストダウンした液晶表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例の液晶表示装置の構成図。
【図２】液晶パネル１１の詳細な構成図。
【図３】液晶パネル１１を駆動する駆動波形図。
【図４】コモンアンプ２６の詳細な構成図。
【図５】コモンアンプ２６の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】第１の実施例による充電時間短縮効果を示すグラフ。
【図７】スイッチ回路とＭＯＳトランジスタ回路との関係図。
【図８】本発明第２の実施例のコモンアンプ２６の構成図。
【図９】第２の実施例のコモンアンプ２６の動作を説明するタイミングチャート。
【図１０】本発明第３の実施例の液晶表示装置の構成図。
【符号の説明】
１…表示データ、２…ドットクロック、３…水平同期信号、４…垂直同期信号、５…データドライバ、６…走査ドライバ、７…電源回路、８…階調電圧線、９…走査電圧線、１０…コモン電圧線、１１…液晶パネル、１２…液晶表示装置、１３…２４０×３２０画素の液晶、１４…アンプ回路、１５…補助容量、１６〜１９…スイッチ、２０〜２３…制御線、２４…第１のコモン電圧、２６…コモンアンプ回路、３０…第２のコモン電圧、３１…アンプ回路、３２…補助容量、３３〜３５…スイッチ、３６〜３８…制御線、４０…基準電圧線、４１…ポリシリコン液晶パネル、４２〜４４…スイッチ回路、４５…補助容量、４６〜４８…制御信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive circuit for driving an active matrix type liquid crystal panel, and in particular, a common AC drive for alternatingly driving a liquid crystal by switching first and second common voltages applied to a common electrode of the liquid crystal panel in a frame period. The present invention relates to a liquid crystal driving circuit that realizes the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an active matrix type liquid crystal display has been widely used as a display for personal computers, but is also used as a small display for portable information terminals and mobile phones. A secondary battery is mainly used as a power source of the portable information terminal and the mobile phone, and therefore, an ultra-low power consumption operation is required for a display employed in these devices.
[0003]
In addition, a liquid crystal display has data lines and gate lines for driving each display pixel arranged in a matrix on a glass substrate, and a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is formed near the intersection of the data lines and the gate lines to display information on the liquid crystal. Display is performed by applying a corresponding drive voltage. The data line and the gate line are driven by a plurality of liquid crystal driving circuits (liquid crystal drivers). In order to operate such a liquid crystal display with low power consumption, it is necessary to reduce the power consumption of the liquid crystal driver. In particular, the liquid crystal driver is equipped with a large number of operational amplifier circuits for conversion into a liquid crystal driving voltage corresponding to display information (gradation information), and reducing this power consumption is an important issue. In addition, since the liquid crystal display drives the liquid crystal sandwiched between two pieces of glass by voltage, the liquid crystal itself has a very large capacitance, so the operational amplifier drives this capacitive load. There is a need.
[0004]
Therefore, a configuration of an operational amplifier capable of driving a large capacitive load with low power consumption for driving a liquid crystal panel is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-27721, and a difference between basic operational amplifiers is disclosed. A differential amplifier circuit and a current supply circuit are further provided at the dynamic input terminal, and these serve as an auxiliary buffer for assisting in driving a large load connected to the basic operational amplifier. As a result, a large current can be supplied to the load, and an operational amplifier having an improved slew rate, that is, capable of driving a large capacitive load can be realized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, it is possible to drive a large capacitive load by adding an auxiliary buffer to the basic operational amplifier, but a bias current is required to operate the auxiliary buffer, so the power consumption is Increase. The basic operational amplifier and the auxiliary buffer are both differential input amplifiers, and supply current to or sink current from the additional connected to the output in accordance with the voltage difference between the differential inputs. Since the operational amplifier and the auxiliary buffer operate in parallel, the current supplied from the auxiliary buffer flows into the operational amplifier due to the difference in differential gain or offset of each differential input. This may further increase power consumption. Therefore, although the circuit device for preventing the shoot-through current is also disclosed in the above prior art, since it is a circuit in which the operating point of the differential input is shifted by the operational amplifier and the auxiliary buffer, each circuit is operated in parallel operation. Great care is required in evaluating the stability of circuit systems. In short, it is necessary to design a circuit that takes into account variations in circuit elements for each circuit and ensures operational stability.
[0006]
An object of the present invention is a drive circuit for driving a very large capacitive load such as a liquid crystal panel common electrode, and a common electrode for driving the capacitive load at a high slew rate without increasing the power consumption of the circuit. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device equipped with a drive circuit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention provides the first and second common voltages applied to the common electrode of the liquid crystal panel.At regular intervals (eg, line by line)In a liquid crystal display device that AC drives a liquid crystal by switching, a common drive amplifier that supplies the first common voltage, and a voltage for switching the voltage of the common electrode from the second common voltage to the first common voltage. An auxiliary capacitor for storing electric charge; a first switch circuit that short-circuits or opens between the auxiliary capacitor and the common electrode; a second switch circuit that short-circuits or opens between the common drive amplifier and the common electrode; A third switch circuit that short-circuits or opens between the common drive amplifier and the auxiliary capacitor; and the commonelectrodeAnd the second common voltageVoltage source (eg ground)And a fourth switch circuit that short-circuits or opens between them.Then, the first switch circuit is opened, the second switch circuit is opened, the third switch circuit is short-circuited, the fourth switch circuit is short-circuited, and output from the common drive amplifier. Based on the first common voltage, electric charge is stored in the auxiliary capacitor, the liquid crystal potential is set to the second common voltage, the first switch circuit is short-circuited, and the third switch circuit is opened. Then, the fourth switch circuit is opened, the liquid crystal is charged based on the charge stored in the auxiliary capacitor, the first switch circuit is opened, and the second switch circuit is short-circuited. The first common voltage output from the common drive amplifier is applied to the liquid crystal.
[0008]
In the liquid crystal display device of the present invention, the first and second common voltages applied to the common electrode of the liquid crystal panel are applied.At regular intervals (eg, line by line)In a liquid crystal display device that alternatingly drives liquid crystal by switching, the first common drive amplifier that supplies the first common voltage and the operation for charging the common electrode by the first common drive amplifier are assisted. A first auxiliary capacitor; a first switch circuit that short-circuits or releases between the first auxiliary capacitor and the common electrode; and a first switch circuit that short-circuits or opens between the first common drive amplifier and the common electrode. Two switch circuits, a third switch circuit that short-circuits or opens between the first common drive amplifier and the first auxiliary capacitor, and a second common drive amplifier that supplies the second common voltage. A second auxiliary capacitor for assisting the operation of the second common drive amplifier for discharging from the common electrode, and a short circuit between the second auxiliary capacitor and the common electrode. A fourth switch circuit that opens, a fifth switch circuit that short-circuits or opens between the second common drive amplifier and the common electrode, the second common drive amplifier, and the second auxiliary capacitor. It is comprised by providing the 6th switch circuit which short-circuits or opens between.Then, the first switch circuit is opened, the second switch circuit is opened, the third switch circuit is short-circuited, the fourth switch circuit is opened, and the fifth switch circuit is short-circuited. Then, the sixth switch circuit is opened, charges are stored in the first auxiliary capacitor based on the first common voltage output from the first common drive amplifier, and the second common The second common voltage output from the drive amplifier is applied to the liquid crystal, the first switch circuit is short-circuited, the third switch circuit is opened, the fifth switch circuit is opened, and the first switch circuit is opened. 6 is short-circuited, the liquid crystal is charged based on the charge stored in the first auxiliary capacitor, the first switch circuit is opened, the second switch circuit is short-circuited, The first common drive The first common voltage output from the dynamic amplifier is applied to the liquid crystal, and charges are stored in the second auxiliary capacitor based on the second common voltage output from the second common drive amplifier. The second switch circuit is opened, the third switch circuit is short-circuited, the fourth switch circuit is short-circuited, the sixth switch circuit is short-circuited, and stored in the second auxiliary capacitor. The liquid crystal is charged based on the charged electric charge, the fourth switch circuit is opened, the fifth switch circuit is short-circuited, and the second common voltage output from the second common drive amplifier is reduced. Charge is stored in the first auxiliary capacitor based on the first common voltage output from the first common drive amplifier while being supplied to the liquid crystal.
[0009]
The first, second, third, fourth, fifth, and sixth switch circuits are preferably each composed of a MOS transistor.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0011]
FIG. 1 is an example of a liquid crystal display device to which the first embodiment of the present invention is applied. First, each part of FIG. 1 will be described. 1 is display data, 2 is a dot clock synchronized with

display data

1, 3 is a horizontal synchronization signal, 4 is a vertical synchronization signal, 5 is a data driver for storing display data 1 for one horizontal and outputting it to the liquid crystal panel, and 6 is scanning. Driver, 7 is a power supply circuit that generates a reference voltage required in the liquid crystal display device, 8 is a gradation voltage line that provides a voltage that is a reference for gradation generated by the power supply circuit 7, and 9 is a scan generated by the power supply circuit 7. A scanning voltage line for applying voltage, 26 is a common amplifier circuit for applying a reference voltage to the common electrode of the liquid crystal panel, 10 is a common voltage line for applying the common voltage generated by the common amplifier circuit 26 to the liquid crystal, and 11 is A liquid crystal panel 12 is a liquid crystal display device. The liquid crystal panel 11 is a matrix type liquid crystal panel of 240 rows and 320 columns. The row electrodes G1 to G240 of 240 rows are connected to the scan driver 6, and the column electrodes D1 to D320 of 320 columns are connected to the data driver 5.
[0012]
FIG. 2 is an enlarged view of the circuit of the pixel in the m-th row and the n-th column of the liquid crystal panel 11, 13 is a thin film transistor (hereinafter simply referred to as TFT), and 25 is a liquid crystal. The gate terminal and the drain terminal of the TFT 13 are connected to the m-th row electrode Gm and the n-th column electrode Dn, respectively. A liquid crystal 14 is connected to the source terminal of the TFT 13. Further, the other terminal of the liquid crystal 14 is a liquid crystal common terminal and is connected to the common voltage line 10. Further, the common voltage line 10 is connected to all the liquid crystals arranged in a matrix of 240 rows and 320 columns. Therefore, 240 × 320 pixel liquid crystal is connected to the common voltage line 10 in FIG. 1, and the load capacity of the liquid crystal viewed from the common voltage line 10 is a large capacity of 240 × 320.
[0013]
FIG. 3 is an example of drive waveforms for driving the liquid crystal 25 in the first embodiment of the present invention.
[0014]
FIG. 4 is an example of a circuit that generates a driving voltage for the common voltage line 10 in the power supply circuit 7. Each part of FIG. 4 will be described. 13 is a liquid crystal of 240 × 320 pixels connected to the common voltage line 10 (hereinafter simply referred to as a liquid crystal load), 14 is an amplifier that generates a first common voltage, 15 is an auxiliary capacitor, 16 is an auxiliary capacitor, and the common voltage line 10 17 is a switch that short-circuits or opens between the output of the amplifier 14 and the

common voltage line

10, 18 is a switch that short-circuits or opens between the output of the amplifier 14 and the

auxiliary capacitor

15, 19 Is a switch for short-circuiting or opening the common voltage line 10 and the ground, and 20-23 are control lines for controlling the short-circuiting or opening of the switches 16-19, respectively, so that they are open at a low level and short-circuited at a high level. To work. Reference numeral 24 denotes a first common voltage. In this embodiment, the second common voltage is ground.
[0015]
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a data driver 5 takes in display data 1 sent in synchronization with a dot clock 2 and stores it as data for one row. Further, the data driver 5 outputs the stored display data for one row to the liquid crystal panel 11 as a display voltage to the column electrodes D1 to D320 according to the timing of the horizontal synchronization signal 3. On the other hand, in accordance with this operation, the scanning driver 6 outputs a gate-on voltage to one of the row electrodes G1 to G240 according to the horizontal synchronizing signal 3 and the vertical synchronizing signal 4. As a result, the TFT connected to the row electrode to which the gate-on voltage is applied is turned on, and the display voltage currently output from the data driver 5 is applied to each liquid crystal. As the voltage applied to the liquid crystal, a difference voltage between the display voltage supplied from the data driver 5 and the common voltage supplied from the common voltage line 10 output from the power supply circuit 7 is applied to the liquid crystal itself. With this difference voltage, it is possible to display light and shade for each pixel according to the characteristics of the liquid crystal. Furthermore, the voltage applied to the liquid crystal needs to be AC driven to invert the polarity of the applied voltage at a predetermined period, and the AC driver for the liquid crystal is driven by the operations of the data driver 5, the scan driver 6, and the power supply circuit 7. We are carrying out.
[0016]
Further, a voltage driving waveform applied to the liquid crystal will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the timing at which the scan driver 6 applies the gate-on voltage to the m-th row electrode Gm, the timing at which the data driver 5 applies the display voltage to the column electrodes D1 to D320, and the common amplifier 14 common to the common electrode. It is an example which shows the relationship of the timing which gives a voltage. After the scan driver 6 applies a gate-on voltage to the row electrode Gm, the data driver 5 outputs a display voltage corresponding to each gradation data to each of the column electrodes D1 to D320. On the other hand, the common amplifier 26 outputs the first or second common voltage. In the example of FIG. 3, the first common voltage is output. Next, the voltage of the row electrode Gm is set as the gate-off voltage at the timing when the display voltage and the common voltage output from the data driver 5 are stabilized. The display voltage supplied from the data driver 5 is held in the liquid crystal at this gate-off timing, and the display is maintained. At this time, the common voltage is the second common voltage, and on the basis of this, the display voltage applied to the liquid crystal is a negative voltage. Therefore, in the example of FIG. 3, a negative voltage is applied to the pixels connected to the m-th row electrode Gm. Further, at the timing when the gate-on voltage is applied to the next m + 1-th row electrode Gm + 1, the common voltage is the first common voltage (in this embodiment, the ground), and when this is used as a reference, the display voltage applied to the liquid crystal is Positive voltage. In this way, the polarity of the display voltage applied to the liquid crystal for each display line is switched from positive to negative, from negative to positive, and the common voltage is switched between the first common voltage and the second common voltage accordingly. Is called the common AC drive method. Since the common AC driving method is a driving method in which the common voltage of the liquid crystal is alternating between the first and second voltages, the common amplifier 26 needs to drive the common voltage against a large load of liquid crystal. In particular, since the display voltage is held in the liquid crystal at the gate-off timing, the common voltage of the liquid crystal needs to be stable at this timing. When this voltage fluctuates, the display voltage applied to the liquid crystal also fluctuates, resulting in a significant deterioration in display quality such as display unevenness and display flicker. Therefore, in the common AC driving method, speeding up the common voltage waveform is a necessary item for ensuring display quality. Therefore, the detailed operation of the common amplifier 26 will be described next.
[0017]
FIG. 4 shows a detailed configuration of the common amplifier 26. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the common amplifier 26. An operation in which the common amplifier 26 switches the second common voltage (that is, ground) from the first common voltage to the common electrode will be described. In the initial state, that is, the state before time A, the state applied to the liquid crystal load 25 is the second common voltage (ground). At this time, the switch 19 is on, and the

switches

16 and 17 are off. Further, the switch 18 is in an ON state, and the first common voltage output from the amplifier 14 is charged in the auxiliary capacitor 15.
[0018]
Next, at time A, when the

switches

18 and 19 are turned off and the switch 16 is turned on, charging of the liquid crystal load 25 is started by the charge stored in the auxiliary capacitor 15. Then, the potential of the common voltage line 10 rises and rises to a voltage Vas shown by the following equation.
[0019]
[Expression 1]

Here, Cas is the capacitance of the auxiliary capacitor 15, CLC is the capacitance of the liquid crystal load 25, and V0 is the first common voltage. Since the rise to the voltage Vas is a movement of electric charges determined by the auxiliary capacitor 15 and the liquid crystal load 25, the potential is determined regardless of the driving capability of the amplifier circuit 14.
[0020]
Next, at time B, the switch 16 is turned off and the switch 17 is turned on, so that the amplifier circuit 14 starts driving from the state where the liquid crystal load 25 is charged to approximately the voltage Vas. A function of the increase in potential of the common voltage line 10 at this time is shown by the following equation.
[0021]
[Expression 2]

Here, t is a time based on time B, R is the sum of the output impedance of the amplifier circuit 14, the impedance of the common voltage line 10, and various impedances inside the liquid crystal panel, and reaches from the amplifier circuit 14 to the liquid crystal load 25. This is the impedance related to the driving up to. In this way, by switching on and off the switches 16 to 19, the first common voltage can be switched from the second common voltage applied to the liquid crystal load 25 via the common voltage line 10.
[0022]
Next, at time C, the switch 17 is turned off and the switch 18 is turned on, so that the potential of the auxiliary capacitor 15 that has decreased to approximately Vas is charged by the amplifier circuit 14. The potential of the liquid crystal load 25 is discharged when the switch 19 is turned on and becomes a ground (second common voltage) potential.
[0023]
As described above, in the amplifier circuit 14 according to the first embodiment of the present invention, the auxiliary capacitor 15 is used in contrast to the common AC driving method in which the first and second common voltages are switched and driven with respect to the liquid crystal common electrode at a constant period. And the switches 16 to 19 can generate a common AC drive waveform.
[0024]
Since the common AC driving method drives a large liquid crystal load capacity at a constant period, an amplifier circuit for driving the liquid crystal load capacity needs to have a large driving capability. Therefore, the common AC drive performance when the amplifier circuit 14 of the first embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the transition time necessary for switching from the second common voltage to the first common voltage with respect to the ratio of the capacitance CLC of the liquid crystal load 25 and the capacitance Cas of the auxiliary capacitor 15 to the above formulas (1) and (1). It is plotted on a graph based on 2). The transition time was defined as the time required to reach 99% of the target potential. The transition time when the capacitance Cas of the auxiliary capacitor 15 is “0” is set to “1” (unit time), and the transition time with respect to the ratio of the capacitances of the auxiliary capacitor 15 and the liquid crystal load 25 is obtained. It can be seen from FIG. 6 that the transition time can be greatly shortened by using the auxiliary capacitor 15. In particular, the transition time when the capacitance Cas of the auxiliary capacitor 15 is made equal to the capacitance CLC of the liquid crystal load 25 is reduced to about 15%. This is because the common drive capability of the common amplifier 26 can be increased by providing the auxiliary capacitor 15 and the switch circuits 16 to 19 while maintaining the drive capability of the amplifier circuit 14.
[0025]
It should be noted that, although it is the size of the electrostatic capacity Cas of the auxiliary capacitor 15, it is desirable that it is substantially equal to the electrostatic capacity CLC of the liquid crystal load 25. This is because the load fluctuation viewed from the amplifier circuit 14 is minimized. From the output of the amplifier circuit 14, the liquid crystal load 25 can be seen through the switch 17, and the auxiliary capacitor 15 can be seen through the switch 18. As can be seen from the timing chart of FIG. 5, the switch 17 and the switch 18 are not turned on at the same time, and either one is turned on or both are turned off. Since only one of the auxiliary capacitor 15 and the liquid crystal load 25 is visible as viewed from the amplifier circuit 14, it is not necessary to drive both of them at once. Accordingly, the degree of freedom in designing the amplifier circuit 14 is increased, and there is no need to change (increase) the driving capability of the amplifier circuit 14 when the auxiliary capacitor 15 is added.
[0026]
Further, in the first embodiment of the present invention in which the auxiliary capacitor 15 is added, the charge / discharge power of the liquid crystal load as viewed from the common amplifier 26 is as follows.
[0027]
[Equation 3]

As shown in this formula, the auxiliary capacitor 15 does not affect the charge / discharge power of the liquid crystal load, so that there is no increase in power consumption by applying this embodiment.
[0028]
As described above, in the common AC driving method, it has already been described that speeding up the common voltage waveform is important for ensuring display quality, but by using the common amplifier 26 according to the first embodiment of the present invention, An amplifier circuit with increased common drive capability can be realized. Therefore, a liquid crystal display device with improved display quality by the common AC driving method can be realized.
[0029]
Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a circuit example in which the switches 16 to 19 shown in FIG. 4 are replaced with MOS circuits. FIG. 7 (a) shows the switches 16 to 19, and FIG. 7 (b) shows a circuit in which this is replaced with a MOS circuit. Also, the ABC terminal symbols in FIGS. 7A and 7B correspond to each other. In the MOS circuit of FIG. 7B, P and N channel MOS transistors are connected in parallel, and a switch circuit is formed between terminals AB. Terminal C is a control terminal. When this terminal is at a low level, the MOS circuit is turned off, and when it is at a high level, the MOS circuit is turned on. By replacing the MOS circuit of FIG. 7B with the switches 16 to 19 shown in FIG. 4 and configuring an amplifier circuit, the amplifier circuit itself can be integrated on a semiconductor chip.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows another configuration example of the circuit of the common amplifier 26 of the liquid crystal display device of the present invention. The second embodiment is a specific example of a circuit of the common amplifier 26 when the second common voltage is not ground but is a different voltage from the first common voltage. First, each symbol will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 30 is a second common voltage, 31 is an amplifier circuit, 32 is an auxiliary capacitor, 33 to 35 are switches, and 36 to 38 are control lines for controlling the switches 33 to 35.
[0031]
Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0032]
First, an operation in which the common amplifier 26 switches from the second common voltage to the first common voltage with respect to the common electrode will be described. In the initial state, that is, the state before time A, the voltage applied to the liquid crystal load 25 is the second common voltage. At this time, the switch 34 is in an ON state, and the second common voltage 30 is applied to the liquid crystal load 25 via the amplifier circuit 31. Furthermore, the

switches

16 and 17 are off. Further, the switch 18 is in an ON state, and the first common voltage output from the amplifier 14 is charged in the auxiliary capacitor 15. Further, the switch 33 and the switch 35 are in an off state.
[0033]
Next, at time A, when the switch 18 is turned off and the switch 16 is turned on, charging of the liquid crystal load 25 is started by the charge stored in the auxiliary capacitor 15. Then, the potential of the common voltage line 10 rises and rises to the voltage Vas shown in Formula 1 shown in the first embodiment. Since the rise to the voltage Vas is a movement of electric charges determined by the auxiliary capacitor 15 and the liquid crystal load 25, the potential is determined regardless of the driving capability of the amplifier circuit 14. On the other hand, the switch 34 is turned off and the switch 35 is turned on, so that the potential of the auxiliary capacitor 32 is discharged to the second common voltage by the amplifier circuit 31. Note that the state of the switch 34 and the switch 35 continues until time C.
[0034]
Next, at time B, the switch 16 is turned off and the switch 17 is turned on, so that the amplifier circuit 14 starts driving from the state where the liquid crystal load 25 is charged to approximately the voltage Vas. Note that the potential of the common voltage line 10 at this time rises by the function shown in Formula 2 shown in the first embodiment, and reaches the first common voltage. In this way, by switching on and off the switches 16 to 19, the first common voltage can be switched from the second common voltage applied to the liquid crystal load 25 via the common voltage line 10.
[0035]
Next, an operation for switching from the first common voltage to the second common voltage will be described. This operation starts from time C. As described above, the state before time C is that the switch 17 is on and the

switches

16 and 18 are off, the switches 33 and 34 are off and the switch 35 is on, and the auxiliary capacitor 15 is a liquid crystal. Since the load 25 is charged, the potential is reduced to Vas, and the auxiliary capacitor 32 is discharged to the second common voltage.
[0036]
Next, at time C, the switch 35 is turned off and the switch 33 is turned on, so that the discharge from the current potential (first common voltage) of the liquid crystal load 25 to the auxiliary capacitor 32 starts. Accordingly, the potential of the liquid crystal load 25 is lowered, the potential of the auxiliary capacitor 32 is raised, and each potential is Vas2. This potential is a potential determined by the electrostatic capacitance CLC of the liquid crystal load 25 and the electrostatic capacitance Cas2 of the auxiliary capacitor 32, and the relationship is the potential expressed by Equation 4.
[0037]
[Expression 4]

Here, Cas2 is the capacitance of the auxiliary capacitor 32, CLC is the capacitance of the liquid crystal load 25, and V2 is the second common voltage. Since the discharge up to the voltage Vas2 is a movement of electric charge determined by the auxiliary capacitor 15 and the liquid crystal load 25, the electric potential is determined irrespective of the driving capability of the amplifier circuit 31.
[0038]
Next, at time D, the switch 33 is turned off and the switch 34 is turned on, so that the amplifier circuit 31 starts driving from the state in which the liquid crystal load 25 is discharged to approximately the voltage Vas2. A function of the potential of the common voltage line 10 at this time is shown by the following equation.
[0039]
[Equation 5]

Here, t is a time based on the time D, R is the sum of the output impedance of the amplifier circuit 31, the impedance of the common voltage line 10, and various impedances inside the liquid crystal panel, and reaches from the amplifier circuit 31 to the liquid crystal load 25. This is the impedance related to the driving up to. In this way, by switching on and off the switches 33 to 35, the switching operation from the first common voltage to the second common voltage applied to the liquid crystal load 25 via the common voltage line 10 can be performed.
[0040]
As described above, in the amplifier circuit 26 according to the second embodiment of the present invention, the auxiliary capacitor 15 is used for the common AC driving method in which the first and second common voltages are switched and driven with respect to the liquid crystal common electrode at a constant period. , 32 and the switches 16-18, 33-35, the common AC drive waveform can be generated.
[0041]
Further, the performance of the common AC drive when the common amplifier 26 of the second embodiment of the present invention is applied is as already described in the first embodiment, and the amplifier circuit is similar to the characteristics shown in FIG. The common drive capability of the common amplifier 26 can be increased by providing the auxiliary capacitors 15 and 32 and the switch circuits 16 to 18 and 33 to 35 while maintaining the drive capability of 14 and 31 as they are. Furthermore, since the auxiliary capacitors 15 and 32 do not affect the charge / discharge power of the liquid crystal load, there is no increase in power consumption by applying this embodiment. Furthermore, the amplifier circuits themselves can be integrated on the semiconductor chip by configuring the switch circuits 16 to 18 and 33 to 35 with MOS circuits as shown in FIG.
[0042]
As described above, by using the common amplifier 26 according to the second embodiment of the present invention, an amplifier circuit having an increased common driving capability can be realized, and thus a liquid crystal display device with improved display quality by the common AC driving method can be realized.
[0043]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is an example in which each switch and auxiliary capacitor of the common amplifier 26 described above are formed by polysilicon TFTs. An amorphous TFT is currently widely used as a TFT disposed in each pixel of the active matrix liquid crystal as in the present invention, but in recent years, a polysilicon TFT has been adopted as a TFT for driving each pixel of the liquid crystal. Things are being commercialized. Polysilicon TFTs have significantly improved electrical characteristics compared to amorphous TFTs, and not only TFTs arranged in each pixel but also other peripheral drive circuits can be formed on the same glass. As a result, the number of parts can be reduced, so a significant cost reduction can be expected.
[0044]
Next, each part of the third embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Reference voltage line 40 for outputting the first common voltage, 42 to 44, a switch circuit composed of MOS transistors, 45, an auxiliary capacitor, 46-48, a control signal for driving the switch circuits 42-44, 41, 240 rows × This is a polysilicon liquid crystal panel in which switch circuits 42 to 44 and an auxiliary capacitor 45 are formed on the same glass substrate in addition to 320 columns of pixels.
[0045]
Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described. In FIG. 10, the operations of the data driver 5 and the scan driver 6 are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Further, the necessity and drive waveform of the liquid crystal AC drive are basically the same as in the first embodiment, and the voltage applied to the liquid crystal by the operation of the data driver 5 and the scan driver 6 is given from the data driver 5. The difference voltage between the displayed voltage and the common voltage applied from the common voltage line 10 output from the power supply circuit 7 is applied to the liquid crystal itself. With this difference voltage, it is possible to display light and shade for each pixel according to the characteristics of the liquid crystal. In this embodiment, the liquid crystal driving method is a common AC driving method, and it is necessary to drive the common voltage line against a large load of liquid crystal. Similarly, the common voltage of the liquid crystal needs to be stable. If this voltage fluctuates, the display voltage applied to the liquid crystal also fluctuates, which causes a significant deterioration in display quality such as display unevenness and display flicker. Therefore, as in the first embodiment, in the common AC driving method, speeding up the common voltage waveform is a necessary item for ensuring display quality. Therefore, the operation of the circuit of each part realizing the common AC driving method will be described.
[0046]
First, an operation for switching the second common voltage (that is, ground) from the first common voltage to the common electrode will be described. In the initial state, it is assumed that the state applied to the common voltage line 10 is the second common voltage (ground). At this time, the switch 49 is on, and the

switches

42 and 43 are off. Further, the switch 44 is in an ON state, and the auxiliary capacitor 45 is charged with the reference voltage of the first common voltage output from the power supply circuit 7.
[0047]
Next, at the timing of starting to switch to the first common voltage, the switches 44 and 49 are turned off and the switch 42 is turned on, so that the charge stored in the auxiliary capacitor 45 is transferred to the common electrode via the common voltage line 10. Starts charging. Then, the potential of the common voltage line 10 rises and rises to the voltage Vas shown in Formula (1) shown in the first embodiment.
[0048]
Next, the switch 42 is turned off and the switch 43 is turned on, so that the power supply circuit 7 starts driving from the state where the common voltage line 10 is charged to approximately the voltage Vas. At this time, the function of increasing the potential of the common voltage line 10 is the same as the formula (2) shown in the first embodiment.
[0049]
In this way, by switching on and off the switches 42 to 44 and 49, the switching operation from the second common voltage applied to the common electrode of the liquid crystal via the common voltage line 10 can be performed. . Further, the potential of the auxiliary capacitor 45 that has decreased to approximately Vas is charged by the amplifier circuit 14 by turning on the switch 44.
[0050]
Further, regarding the operation of switching from the first common voltage to the second common voltage (ie, ground), the switch 43 is turned off and the switch 49 is turned on, whereby the potential of the common voltage line 10 is discharged and ground (second). Common voltage) potential.
[0051]
As described above, in the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention, the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention is different from the common AC driving method in which the first and second common voltages are switched and driven with a constant period with respect to the liquid crystal common electrode. By realizing the auxiliary capacitor 45 and the switches 42 to 44 and 49 on the 41 by low-temperature polysilicon TFTs, a common AC drive driving method can be realized.
[0052]
The performance of the common AC drive when the third embodiment of the present invention is applied is as already described in the first and second embodiments, and the amplifier circuit 14 has the same characteristics as those shown in FIG. By providing the auxiliary capacitor 45 and the switch circuits 42 to 44 and 49 without changing the driving capability, the common driving capability can be increased. Furthermore, since the auxiliary capacitor 45 does not affect the charge / discharge power of the liquid crystal load, there is no increase in power consumption by applying this embodiment. Furthermore, in the third embodiment, since the switch circuits 42 to 44 and 49 together with the auxiliary capacitor 45 are composed of MOS circuits as shown in FIG. 7, a polysilicon liquid crystal panel formed on the same glass substrate can be easily realized. In addition, since these drive circuits can be formed on the same glass, a liquid crystal display device can be realized in which the number of parts is reduced and the cost is greatly reduced.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal display device with improved display quality by the common AC driving method can be realized, and an amplifier circuit having an increased common driving capability required for the common AC driving method can be easily obtained. realizable. Furthermore, the amplifier circuit itself can be integrated on the semiconductor chip by constituting the MOS circuit.
[0054]
Further, by applying the present invention to a polysilicon liquid crystal panel that can be formed on the same glass substrate as the liquid crystal pixels, a liquid crystal display device can be realized in which the number of parts is reduced and the cost is greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a liquid crystal panel 11;
FIG. 3 is a drive waveform diagram for driving the liquid crystal panel 11;
4 is a detailed configuration diagram of a common amplifier 26. FIG.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the common amplifier 26;
FIG. 6 is a graph showing a charging time shortening effect according to the first embodiment.
FIG. 7 is a relationship diagram between a switch circuit and a MOS transistor circuit.
FIG. 8 is a configuration diagram of a common amplifier 26 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the common amplifier of the second embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display data, 2 ... Dot clock, 3 ... Horizontal synchronizing signal, 4 ... Vertical synchronizing signal, 5 ... Data driver, 6 ... Scan driver, 7 ... Power supply circuit, 8 ... Gradation voltage line, 9 ... Scan voltage line, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Common voltage line, 11 ... Liquid crystal panel, 12 ... Liquid crystal display device, 13 ... Liquid crystal of 240 * 320 pixels, 14 ... Amplifier circuit, 15 ... Auxiliary capacity, 16-19 ... Switch, 20-23 ... Control line, 24 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st common voltage, 26 ... Common amplifier circuit, 30 ... 2nd common voltage, 31 ... Amplifier circuit, 32 ... Auxiliary capacity, 33-35 ... Switch, 36-38 ... Control line, 40 ... Reference voltage line, 41 ... polysilicon liquid crystal panel, 42-44 ... switch circuit, 45 ... auxiliary capacitor, 46-48 ... control signal.

Claims

In a liquid crystal display device for alternating-current driving a liquid crystal by switching the first and second common voltages applied to the common electrode of the liquid crystal panel at a constant cycle,
A common drive amplifier for supplying the first common voltage;
An auxiliary capacitor for storing electric charge for switching the voltage of the common electrode from the second common voltage to the first common voltage;
A first switch circuit that short-circuits or opens between the auxiliary capacitor and the common electrode;
A second switch circuit for short-circuiting or opening between the common drive amplifier and the common electrode;
A third switch circuit for short-circuiting or opening between the common drive amplifier and the auxiliary capacitor;
A fourth switch circuit that short-circuits or opens between the common electrode and a voltage source of the second common voltage ;
The first switch circuit is opened, the second switch circuit is opened, the third switch circuit is short-circuited, the fourth switch circuit is short-circuited, and the output from the common drive amplifier is performed. Based on the first common voltage, the electric charge is stored in the auxiliary capacitor, and the liquid crystal potential is set as the second common voltage.
Short circuit the first switch circuit, open the third switch circuit, open the fourth switch circuit, charge the liquid crystal based on the charge stored in the auxiliary capacitor,
A liquid crystal display device that opens the first switch circuit, short-circuits the second switch circuit, and applies the first common voltage output from the common drive amplifier to the liquid crystal.

In a liquid crystal display device for alternating-current driving a liquid crystal by switching the first and second common voltages applied to the common electrode of the liquid crystal panel at a constant cycle,
A first common drive amplifier for supplying the first common voltage;
A first auxiliary capacitor that assists the operation of the first common drive amplifier for charging the common electrode;
A first switch circuit for short-circuiting or releasing between the first auxiliary capacitor and the common electrode;
A second switch circuit for short-circuiting or opening between the first common drive amplifier and the common electrode;
A third switch circuit that short-circuits or opens between the first common drive amplifier and the first auxiliary capacitor;
A second common drive amplifier for supplying the second common voltage;
A second auxiliary capacitor for assisting the operation of the second common drive amplifier for discharging from the common electrode;
A fourth switch circuit that short-circuits or opens between the second auxiliary capacitor and the common electrode;
A fifth switch circuit for short-circuiting or opening between the second common drive amplifier and the common electrode;
A sixth switch circuit for short-circuiting or opening between the second common drive amplifier and the second auxiliary capacitor ;
Opening the first switch circuit, opening the second switch circuit, shorting the third switch circuit, opening the fourth switch circuit, shorting the fifth switch circuit, The sixth switch circuit is opened to store charges in the first auxiliary capacitor based on the first common voltage output from the first common drive amplifier, and the second common drive amplifier. Applying the second common voltage output from the liquid crystal to the liquid crystal;
Short circuit the first switch circuit, open the third switch circuit, open the fifth switch circuit, short circuit the sixth switch circuit, stored in the first auxiliary capacitor The liquid crystal is charged based on the charged charge,
And opening the first switch circuit, said second switch circuit by short path, the first common-the first common voltage output from the drive amplifier with given to the liquid crystal, the second Based on the second common voltage output from the common drive amplifier, charge is stored in the second auxiliary capacitor,
The second switch circuit is opened, the third switch circuit is short-circuited, the fourth switch circuit is short-circuited, and the sixth switch circuit is short-circuited, and stored in the second auxiliary capacitor. The liquid crystal is charged based on the charged charge,
The fourth switch circuit is opened, the fifth switch circuit is short-circuited, and the second common voltage output from the second common drive amplifier is applied to the liquid crystal, and the first common A liquid crystal display device that stores electric charges in the first auxiliary capacitor based on the first common voltage output from the drive amplifier .

3. The liquid crystal display device according to claim 2 , wherein each of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth switch circuits includes a MOS transistor.

2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first, second, third, and fourth switch circuits and the auxiliary capacitor are formed on a liquid crystal panel in which pixels are arranged.

The first, second, third , fourth, fifth and sixth switch circuits and the first and second auxiliary capacitors are formed on a liquid crystal panel in which pixels are arranged. 3. A liquid crystal display device according to 2.