JP4032539B2 - マトリックスディスプレイのデータライン駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ等の複数の電極をもつマトリックスタイプのディスプレイにおいてデータラインを駆動する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
TFT−LCDは、各画素に印加する電圧の正負を常に反転させて表示画質の劣化を防止している。列ライン(画素TFTのソースライン)と共通電極との間に形成される容量への充放電が高い周波数で繰り返されるため電力損失が発生する。TFT−LCDには、4種類の印加電圧反転方式がある。フレーム・インバーション方式、ロウ・インバーション方式、コラム・インバーション方式およびピクセル・インバーション方式である。ロウ・インバーション方式とピクセル・インバーション方式では、その反転周波数が高いためLCDパネルがもつ容量への充放電による電力損失が特に大きい。
【0003】
この電力損失を低減するため、PDP消費電力削減技術の一つとして用いている電荷回収の回路方式をTFT−LCDに適用する提案がなされている。図11は月刊LCD Intelligence 1997.12 pp.26−pp.29に記載されたピクセル・インバーション方式のデータライン駆動回路のブロック構成図である。100はデータライン駆動回路、200は液晶パネルである。データライン駆動回路100は、データラッチ回路101、出力回路102、セレクト回路103、回収コンデンサCstore で構成している。液晶パネル2は簡略化し各ライン毎の負荷コンデンサCloadで表現している。回収コンデンサCstore と列ライン毎の負荷コンデンサCloadの各容量をCstore 、Cload、データライン駆動回路の出力数をNとして
Cstore>>N・Cload
のようになっている。
【0004】
データラッチ回路101は、外部から入力するアナログまたはデジタル信号であるシリアル映像信号をサンプリングして保持しパラレルデータに変換し1ライン走査時間毎に出力回路102に伝える。出力回路102は映像信号を液晶パネル200に伝達するための増幅器である。セレクト回路103はセレクト信号Bによって全列ライン一括で制御され、出力回路102の出力および回収コンデンサCstore の一方の電極と液晶パネルの列ラインとの接続を切替える。回収コンデンサCstore の他方の電極はコモン電位に接続している。
【0005】
回収コンデンサCstore の電圧変化、TFT−LCDパネルのm列ラインの電圧変化およびセレクト信号Bの波形を示す図12を用いて動作を説明する。
1ライン走査の時間間隔で、セレクト信号BがHigh になり、回収コンデンサCstore と液晶パネルの列ラインが接続され、回収コンデンサCstore と負荷コンデンサCloadとの間で電荷が移動する。例えば、負荷コンデンサCloadの電圧が回収コンデンサCstore の電圧より大きければ電荷は負荷コンデンサCloadから回収コンデンサCstore に移動し、負荷コンデンサCloadの電圧が回収コンデンサCstore の電圧より小さければ逆方向に移動する。セレクト信号BがLowの場合、出力回路102は液晶パネルのそれぞれの列ラインに接続され、各ライン所望の電圧を液晶パネルに供給する。列ラインで表示階調レベルが変化しない場合、液晶パネルの列ラインの電圧は図のようにコモン電位を中心として正負に振れ、その振れ幅は最大±4V程度である。
【0006】
前サイクルのセレクト信号BがHigh の期間に負荷コンデンサCloadから回収コンデンサCstore に蓄えた電荷によって、次サイクルのセレクト信号BがHigh の期間に回収コンデンサCstore から負荷コンデンサCloadへの充電を行うため、電源の供給すべき電荷の一部を回収コンデンサCstore が負荷コンデンサCloadへ供給する。セレクト信号BがLowの期間、出力回路102によって負荷コンデンサCloadを所望の電圧にまで充電する。電源が供給すべき電荷の一部分を回収コンデンサCstore から負荷コンデンサCloadへ供給するため、この動作がない場合に比べ電力消費が小さくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路は、回収コンデンサCstore に直列接続したインダクタを備えていないため、電荷回収時にLCの直列共振を利用できず電荷回収効率が低く、十分に消費電力の削減できないという問題があった。
また、従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路は、すべての列ライン分のセレクト回路からの配線が、共通の回収コンデンサCstore に接続されていることが、十分に消費電力の削減できない要因でもあった。
【0008】
上述した従来のピクセル・インバーション方式では、全面黒表示等ディスプレイモニターでしばしば現れるパターンである全画面を一定レベルの階調で表示していると、あるパネル列ラインの電圧がHigh からLowへ変化するラインの両隣のラインでは、LowからHigh へ変化する。セレクト信号Bによって各列ラインを短絡すると、電荷が奇数列と偶数列で交換されるのみで回収コンデンサCstore には蓄積できない。これは、従来のインダクタを接続しない形式の駆動回路では、回収コンデンサCstore との短絡期間は中間電位にすることだけを目的としていたため、消費電力の削減効果としては上記のような表示パターンに対して同一になるが、インダクタを用いて電荷を回収することができない。これは、電荷が回収コンデンサCstore に蓄積しないため、回収コンデンサCstore に短絡している期間にインダクタを介しての電荷の充放電ができずLC直列共振による消費電力の削減効果が生じない。
【0009】
また、奇数列、偶数列に1つずつ2つの回収コンデンサCstore を設け、奇数列、偶数列別々に電荷回収動作を行ったとする。カラーTFT−LCDディスプレイモニターを考えると、ある一定画面を全面、連続して表示する機会が多く、またRGB各列ラインの振幅が大きく異なった場合がある。このとき、上記のようにパネル列ラインを回収コンデンサCstore に短絡し、インダクタを介して電荷の回収、再利用の動作を行うと、RGB各ラインの電荷の移動量が平均化するため、RGB各ラインに適切な量の電荷が移動できない。すなわち、移動電荷量が多く大きな電力損失が発生するラインや、移動電荷量が少なく電力損失が多く発生するラインが生じる。このため、LC直列共振による消費電力の削減効果が小さくなるという問題があった。
【0010】
上述のように、回収コンデンサCstore 1つだけで、すべての列ライン一括して電荷回収動作を行う構成では、消費電力の削減が困難である。
さらに、回収コンデンサCstore の容量は非常に大きくする必要があるため、IC内部にそれを配置しようとするとICチップ面積を大きくする必要がある。また、回収コンデンサCstore を外部に配置するには大きなスペースを別に確保する必要がある。
【0011】
さらに、従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路は、各列ライン毎に1つずつのセレクト回路を備えた構成になっており、データライン駆動ICの出力数分のセレクト回路が必要なためセレクト回路を構成する素子の総数が非常に多く、そのうえ、電荷回収効率を上げ消費電力の削減効果を高めるためには、ON抵抗が小さくサイズの大きいスイッチを用いる必要があり、セレクト回路部分の占有面積が大きく、駆動ICのチップ幅が増加するという問題があった。
【0012】
さらにまた、従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路は、電荷回収およびそのエネルギーを利用した充電動作を実現するために、IC内に電荷回収用配線が必要である。この配線のインピーダンスが小さいほど電荷回収効率が大きく消費電力が削減できるため、配線幅は大きくする必要がある。このようにデータライン駆動回路に電荷回収機能を付加すると電荷回収用配線が必要となり、ICのチップ幅がさらに増加するという問題もあった。
【0013】
【発明が解決するための手段】
本発明のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、データをサンプリングするサンプル/ホールド回路と、サンプリングしたデータを出力回路に伝えるリード/ライト回路と、電源に接続しデータを増幅して液晶パネルへ伝える出力回路と、列ラインの接続を切替えパネル電荷を回収し再利用する電荷回収回路を備え、出力回路の電圧供給配線を電荷供給と電荷回収とに共有し、この配線は電源と電荷回収経路とを切替える電荷回収回路に接続し、さらに列ラインの接続切替えを出力回路の出力段の増幅素子により構成し、さらにまた出力回路の入力容量のリセット期間に出力回路の列ラインの接続を切替える増幅素子を列ラインと電荷回収回路との間で接続状態にして電荷を回収するものである。
【0016】
さらにまた、出力回路の入力容量へのリセット電圧はデータ入力の最大値以上あるいは最小値以下に設定した。
【0017】
さらにまた、電荷回収回路は、電源と電圧供給配線との接続を制御するスイッチと、電圧供給配線とコモンラインに接続されたインダクタとキャパシタの直列回路との接続を制御する電荷回収スイッチとを備えた。
【0018】
また、電荷回収回路は、電源と電圧供給配線との接続を制御するスイッチと、電圧供給配線と共通電極またはコモン電位と接続したインダクタとの接続を制御する電荷回収スイッチとを備えた。
【0019】
また、電荷回収スイッチを双方向スイッチとした。
【0020】
さらにまた、双方向スイッチは、スイッチとダイオードの直列回路を並列接続して構成し電流の流れる方向を制御する。
【0021】
また、双方向スイッチはFETスイッチを逆極性で直列接続した。
【0022】
また、電荷回収動作に使用する各列の配線を分割してブロック化し、各ブロック化した各列の配線を端部で共通化して電荷回収回路に接続した。
【0023】
さらに、各列の配線の分割ブロックを奇数列と偶数列とした。
【0024】
さらにまた、各列の配線の分割ブロックを赤色表示列と緑色表示列と青色表示列とした。
【0025】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の第1の実施形態を示す回路ブロック構成図であり、この回路の印加電圧反転方式はロウ・インバーション方式である。1は1つの集積回路からなるデータライン駆動回路、2は液晶パネル、3は共通電極Vcom に矩形波形の電圧を印加するVcom 駆動回路、4は電荷回収回路である。データライン駆動回路1は、サンプルホールド回路(以下、S/H回路と呼ぶ)11、リード/ライト回路(以下、R/W回路と呼ぶ)12、出力回路13、出力回路の入力保持容量Ch からなっている。液晶パネル2は、列ライン容量Cloadで表現し、RGB各ラインをR1 、G1 、B1 、R2 、G2 、・・・で示している。図に示すようにVcom 駆動回路3および電荷回収回路4は、データライン駆動回路1とはそれぞれ独立した集積回路なっている。電荷回収回路4はデータライン駆動回路1と分離することが必須ではなく、一部あるいは全部をデータライン駆動回路1のIC内に含むようにしてもよい。
【0026】
S/H1 、S/H2 、・・・は、データライン駆動回路1内部のサンプリング信号を示している。R/WおよびRSTは、外部より入力し、一括してデータライン駆動回路1を制御するためのリード・ライト信号とリセット信号である。図中、駆動電源等の電源ラインは省略しているが、出力回路13に電圧を供給する配線の一部であるVcc2 ラインは明示している。これは、電荷回収動作にこのVcc2 ラインを利用することを示すためである。ScH、ScLはVcom 駆動回路3の制御信号、Vm は共通電極Vcom のHigh 電圧である。Swk、Swmは電荷回収回路4の制御信号、Vcc2 は上述のように出力回路13を駆動するための電源電圧である。
【0027】
図1のブロック構成図では、出力回路13の電源配線を電荷回収・充電用に兼用しているため、従来の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路で避けられなかった配線数の増加によるICチップ幅の増加を抑えることができる。また、RGB各ラインから独立にそれぞれ適切な量の電荷を回収できるようにVcc2 ラインを3分割している。Vcc2 ラインを3分割したことによる配線面積の増加はほとんど無視できる。Vcc2 ラインの配線幅は、液晶パネル2への最大供給電流によって決まるが、3分割したVcc2 ライン1本あたりの電流は1/3となり、かつ電荷回収回路4によって出力回路13からの電流を一部補うので液晶パネル2への最大供給電流は減少するため、Vcc2 ラインを3分割したとき、分割後の各配線幅は従来の1/3で足りる。
【0028】
各回路ブロックの詳細を図2を用いて説明する。
S/H回路11を図2(a)に示す。サンプルホールドスイッチ111 とサンプリング容量Cs からなっている。サンプルホールドスイッチ111 は、信号S/Hm (m列のサンプリング信号)がHigh になると閉じ、コンデンサCs にアナログデータ信号Rsig 、Gsig 、Bsig のそれぞれをサンプリングする。
【0029】
R/W回路12を図2(b)に示す。R/W回路12は、サンプリング容量Cs に保持したデータを入力保持容量Ch に伝達するもので、R/Wスイッチ121 とリセットスイッチ122 からなっている。R/Wスイッチ121 は信号R/Wによって、リセットスイッチ122 は信号RSTによって各R/W回路を一括して制御する。S/H回路同様、信号High で各スイッチが閉じる。
【0030】
図2(a)、(b)の各スイッチはトランジスタで構成している。n−MOSトランジスタのみあるいはp−MOSトランジスタのみで構成してもよく、n−MOS、p−MOSトランジスタでトランスファーゲート構成としてもよい。もちろん、p−MOSトランジスタのときは、信号LowでスイッチONであるし、トランスファーゲートの場合は、スイッチONするためにLow、High 両方の信号入力が必要である。
【0031】
出力回路13を図2(c)に示す。これはボルテージフォロワータイプの差動増幅器で、9つのn−MOS、p−MOSトランジスタと、出力抵抗Rout で構成し、供給電圧はVg 、Vcc1 、Vee1 、Vee2 およびVcc2 である。電圧Vcc2 は図示していないが、上述のように電荷回収回路4を介して出力回路13に供給している。Rout は発振防止用の抵抗である。Qp1とQp2は定電流回路部をなし、抵抗分割で形成した電圧Vg と電圧Vcc1 とで決まるゲート電圧により電流値が決まる。Qpin1、Qpin2、Qnin1およびQnin2は差動回路部、Qnn1 は第1の出力段、QnoおよびQpoは第2の出力段である。定電流回路部、差動回路部、第1の出力段の電源電圧Vcc1 およびVee1 と、第2の出力段の電源電圧Vcc2 およびVee2 に分け消費電力を削減する。
【0032】
この形式の増幅器は、第2の出力段の電圧を第1段のそれより低く設定しても十分動作するため、それぞれの電源を分離すれば消費電力を削減できる。第2の出力段を構成するトランジスタQnoのドレインは電荷回収回路(Vcc2 ライン)に接続し、QpoのドレインはVee2 に接続している。QnoとQpoは列ライン容量Cloadを充電する時の立ち上がり、立ち下がり時間を短縮するためにスイッチサイズを大きくとり、そのON抵抗を小さくしている。
【0033】
図2(d)にVcom 駆動回路3を示す。Vcom 駆動回路3は電圧Vm とコモン電位の矩形パルスを共通電極Vcom に供給する。n−MOSトランジスタを2つ用いて信号ScHおよびScLにより電圧Vm とコモン電位を切替える。もちろん、この構成以外でも目的とする矩形パルスを生成できることはいうまでもない。
【0034】
図3に電荷回収回路4を示す。電荷回収回路には列ライン容量Cloadに蓄えた電荷を一旦外部のコンデンサを用いて回収しパネル充電時に再利用する方法と、パネル電荷を直接反転させて逆充電に利用する方法がある。図の回路は前者の形式を用いている。また、前述のようにVcc2 ライン配線がRGBそれぞれに分けてあるため、電荷回収回路もRGB各列用の電荷回収経路とVcc2 電源経路を切替えるよう3分割している。スイッチ41 は信号Swmによって出力回路13のVcc2 電源ラインとVcc2 電源の接続を、スイッチ42 はVcc2 電源ラインとインダクタLi と回収コンデンサCstore の直列回路を介してコモン電位への接続をそれぞれ制御している。インダクタLi 側に接続したときインダクタLi 、回収コンデンサCstore 、列ライン容量Cloadおよびスイッチ、配線等の抵抗がLC直列共振回路を形成する。この回路のLC共振を利用して列ライン容量Cloadに蓄えた電荷を効率よく再利用するようになっている。
【0035】
図3に示したスイッチは、信号がHigh でスイッチが閉じる双方向スイッチである。このスイッチはn−MOSあるいはp−MOS、またはその両方のトランジスタで構成できる。寄生ダイオードを含むトランジスタを用いて外部にこの双方向スイッチを形成した場合を例にして、スイッチの構成の仕方による得失について説明する。
【0036】
図4(a)(図ではトランジスタを寄生ダイオードと一体化して表示している)に示すような、n−MOSトランジスタとダイオードで構成された双方向スイッチの特徴を述べる。図4(a)の双方向スイッチはn−MOSトランジスタのドレインとダイオードのカソードを直列接続した2つの回路を2つのダイオードが逆向きになるように並列接続している。このように構成すると列ライン容量Cloadに蓄えた電荷の回収時および回収コンデンサCstore から列ライン容量Cloadへの充電時にダイオードに順方向電圧が発生するため、その順方向電圧分の電荷を回収コンデンサCstore へ回収および列ライン容量Cloadへ充電することができない。この順方向電圧は0.5V程度であるが、振幅が4V程度のLCDではその比率が大きく回収効率の低下は免れない。
【0037】
そこで、図4(b)に示す双方向スイッチを用いれば電力損失が少ない。この双方向スイッチはn−MOSトランジスタのドレイン同士を接続している。ダイオードを用いずに、双方向スイッチを形成しているためである。
しかし、この形式の双方向スイッチにも不利な点がある。図4(a)の双方向スイッチの場合は、電荷の充電経路、回収経路がダイオードによって決まるため、充電時には充電方向のみ、回収時には回収方向にのみ電流が流れるいわゆるピークホールドができる。一方、図4(b)に示す双方向スイッチは一旦スイッチを閉じるとどちらの方向にも電流が流れる。
【0038】
パネル負荷はその表示状態によって異なる。全R列ライン、全G列ライン、全B列ラインをまとめて電荷回収動作を行うから、RGB各列内で振幅の違いが発生することが頻繁に生じる。このため、充電すべき電荷が変化し回収コンデンサCstore から見た液晶パネル負荷(ここでは、列ラインコンデンサCloadを指していない)の見かけ上のキャパシタンスが変化し、これにともなって表示状態によってインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗から決まる共振周波数が変化する。しかし、データライン駆動回路のコントロール信号シーケンスの電荷回収動作期間は一定でインダクタンスも可変ではないためこの共振周波数の変化に対応することができない。
【0039】
図4(a)のピークホールドのできる形式では、ダイオードの順方向電圧による電力損失は免れないが充電時は最大電圧、回収時は最低電圧に列ライン−共通電極Vcom 間電圧を保持できるため周波数の変化に対応でき、各表示状態に対応して消費電力が削減できる。しかし、図4(b)に示した双方向スイッチは、スイッチをオフした時点の電圧値が、回収コンデンサCstore への回収後、回収コンデンサCstore からの充電後の列ライン−共通電極Vcom 間電圧であり、この電圧は減衰振動で増減するため表示状態の最小または最大とは限らず、図4(b)の形式の双方向スイッチをデータライン駆動回路に用いると、表示状態によって消費電力の削減効果が生じない場合が生じる。
これら2つの双方向スイッチと同じ機能のスイッチを、IC内部に作り込むこともできるが、上述の各スイッチのメリット、デメリットも同様であることはいうまでもない。
【0040】
次に、図5の信号のタイミングチャートを用いて動作を説明する。図には、前述の信号S/Hm (m列のS/H信号)、RST、R/W、Rsig 、Gsig 、Bsig 、Swk、Swm、ScH、ScL、VmR、VmG、VmB(VmXはm列Xライン電圧を表す)と、出力回路13の入力容量Ch の電圧変化VCh、VmRとVmGとVmBいずれかの列ラインと共通電極Vcom ライン間の電圧変化およびインダクタLi に流れる電流波形を示している。
【0041】
ここでは、リセット期間を利用して電荷回収動作を行っている状態を示し、画面は一定な全黒画面を継続的に表示しているものとする。この全黒画面はLow、Highデータが1ライン走査時間ごとに繰返されるためパネル容量への充放電によるエネルギーロスが一番大きい表示パターンである。
サンプルホールド期間にm列の信号S/Hm がHigh になり、映像データ(電圧)をサンプリング容量Cs に充電し、映像データに応じた電荷を保持する。その後、出力回路入力容量Ch にそのデータを書き込む直前に、信号RSTがHigh になり、入力容量Ch の電荷量をリセットする。そのリセット電圧がVrst であり、その値は出力回路13に入力するデータの最大値よりも大きい。
【0042】
リセット期間、High データ以上の電圧(Vrst )が出力回路13の入力容量Ch にセットされるため、出力回路13内の第2の出力段のスイッチQnoがリセット期間中閉じた状態になる。それと同時に信号SwkがHigh 、SwmがLowに切替わり、電荷回収回路4のスイッチ41 および42 を切替える。これで回収回路内のインダクタLi と回収コンデンサCstore と列ライン容量Cloadと、配線等の抵抗と、電圧Vm の電源(電荷回収経路に切替わってからある時間は、Vcom 駆動回路はVm を出力している)とコモン電位が接続され、LC直列共振回路を形成する。このとき回収コンデンサCstore には前サイクルまでに充放電が繰り返され電圧は定常状態となっている。その電圧は出力回路13の出力振幅のほぼ1/2である。
【0043】
データライン駆動回路の出力数をNとして回収コンデンサCstore の容量は列ライン容量CloadのN倍よりも非常に大きいため、列ライン容量Cloadの側から見ると回収コンデンサCstore は電源とみなせる。回収コンデンサCstore から列ライン容量Cloadへの充電が始まる。インダクタに流れる電流がゼロになるとVcom 駆動回路のスイッチを切替え(ScHをLow、ScLをHigh にし)、共通電極Vcom の電圧をコモン電位とする。この切替えタイミング、すなわちインダクタの電流がゼロになるタイミングはリセット期間の中心になるように(パネル負荷が一番大きいときに合わせて)インダクタLi のインダクタンスを調整している。VmR、VmG、VmBの電圧が一瞬低下し再び回収コンデンサCstore より列ライン容量Cloadへ充電される。そのときの回路の接続は回収コンデンサCstore 、インダクタLi 、列ライン容量Cload、配線等の抵抗、コモン電位の直列接続である。
【0044】
インダクタLi に流れる電流がゼロになったらスイッチ42 をオフし、スイッチ41 をオンにして電荷回収回路充電から差動増幅器充電に切替える。R/W期間において、信号R/WがHigh になると、サンプリング容量Cs に蓄えていたHigh データが出力回路13の入力容量Ch に移り、そのHigh データを次のリセット期間が来るまで保持する。Ch が保持しているHigh データを出力するように出力回路13は動作する。VmR、VmG、VmBはある一定時間で所望のHigh データとなりリセット期間になるまでその値を保持している。このHigh データが出力されている間、サンプリング容量Cs は次のデータLowデータを保持している。
【0045】
次のリセット期間は、電荷回収期間になる。信号RSTがHigh になり、出力回路13の入力容量Ch の電圧値をVrst にリセットすると同時に信号SwkがHigh に信号SwmがLowになり電荷回収経路が接続され、列ライン容量Cloadに蓄積している電荷の回収が始まる。そのとき、Vcom 駆動回路はコモン電位を出力している。回収コンデンサCstore 、インダクタLi 、列ライン容量Cload、配線等の抵抗、コモン電位の直列LC共振を利用して電荷の回収を行う。
【0046】
リセット期間中間の時刻になりインダクタLi に流れる電流がゼロになると、Vcom 駆動回路の信号ScHをHigh 、ScLをLowに切替え、共通電極Vcom の電圧をVm にする。VmR、VmG、VmBの列ライン電圧が一瞬上昇し、回収コンデンサCstore 、インダクタLi 、列ライン容量Cload、配線等の抵抗、Vm 電源の直列LC共振を利用して再び電荷を回収する。
電荷回収回路4の接続がVcc2 電源に切替わり、信号R/Wによって書き込んだLowデータを出力回路13がVmR、VmG、VmBの列ラインに出力する。それは所望のLowデータになり次のリセット期間になるまで保持する。以上の動作が繰返される。
【0047】
上記動作の説明から、電荷回収するために従来のように各列ラインにそれぞれスイッチを設けなくても、電荷回収回路4のみに電荷回収経路と電源Vcc2 の切替えスイッチを設ければ、データライン駆動回路に電荷回収機能を付加することができる。電源Vcc2 、Vee2 を接続し、パネル充電をする期間をみると充電電荷が非常に少ないことが分かる。この充電電荷によって電力損失が増減するが、その電力損失量は電荷回収経路の抵抗値に依存する。
【0048】
以上の説明では、電荷回収用の配線としてVcc2 電源ラインを利用するものとしたが、リセット時の電圧Vrst を最小データ値以下に設定し電源ラインVee2 を利用しても同様な効果が得られる。
【0049】
実施の形態2.
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では回路ブロック構成が第1の実施形態と同一であり電荷回収回路4aの構成が異なる。この電荷回収回路4aの構成を図6に示す。第1の実施形態における回収コンデンサCstore がなくコモン電位に接続していた配線を共通電極Vcom に接続しており、信号Swk、Swm、スイッチ41 、42 、インダクタLj からなっている。信号Swk、Swmより、インダクタLj を介した共通電極Vcom と、Vcc2 電源を切替える。
【0050】
第1の実施形態では液晶パネルの電荷を一旦回収コンデンサCstore に蓄えて再利用していたのに対して、ここでは直接インダクタLj を介して液晶パネルに返している。図7のタイミングチャートを用いてスイッチの動作タイミングを説明する。
S/Hm 、RST、R/W、Rsig 、Gsig 、Bsig 、VCh、Swk、Swmのスイッチングのタイミングは第1の実施形態と同じで、信号ScHとScLのタイミングが異なっている。リセット期間中は信号ScH、ScL両信号ともLowである。
【0051】
電荷回収およびパネル充電の一連の動作(液晶パネルの電荷反転)をリセット期間中に連続的に行う。このリセット期間は出力回路13の第2の出力段を構成するトランジスタQnoが常時ONし、列ライン容量Cload、配線等の抵抗成分、インダクタLj の直列LC共振回路をなしている。リセット期間以前の状態を共通電極Vcom がHigh 、列ラインVmR、VmG、VmBがLowとすると、そのリセット期間にVcom からインダクタLj を通って列ラインへ電荷が移動しパネル電荷を反転する。リセット期間以前の状態を共通電極Vcom がLow、列ラインVmR、VmG、VmBがHigh とすると、そのリセット期間に列ラインからインダクタLj を通りVcom へ電荷が移動し、パネル電荷を反転する。電荷反転後はVcom 駆動回路3、出力回路13によって電位を固定しパネル電圧を所望の値にする。
【0052】
この実施形態では回収コンデンサCstore が不要で部品点数が少なく電荷回収回路4aを低コストで実現できる。大きな容量の回収コンデンサCstore をデータライン駆動回路IC内に配置するには大きな面積を必要とするためチップサイズを大きくする必要があったが、その問題点が解消できる。
【0053】
第1および第2の実施形態においては、この発明によるロウ・インバーション方式の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路について説明した。以下に説明するこの発明による第3および第4の実施形態は、ピクセル・インバーション方式の電荷回収機能を備えたデータライン駆動回路に関するものである。
【0054】
実施の形態3.
次に、この発明の第3の実施形態を図8に示す回路ブロック構成図を用いて説明する。図1のロウ・インバーション方式との違いは、Vcom 駆動回路がないことおよび電荷回収回路4bによって、コモンラインとVcc2 電源の接続を切替える各列の出力回路13に配線する電源Vcc2 ラインの分割の仕方が異なることである。RGB列別の分割に加えて、奇数列、偶数列で分割し都合6分割としている。電源Vcc2 ラインを6分割するのは、第1の実施形態の説明におけると同様、RGB各ラインから独立にそれぞれ適切な量の電荷を回収できるようにするためで、配線面積についてもVcc2 ラインを6分割したことによる増加はほとんど無視できる。
【0055】
電荷回収回路4bの回路構成を図9に示す。Vcc2 ラインの分割数が6であるため、電荷回収回路は第1の実施の形態における単位回路を6つ並列に接続している。リセット期間において、回収コンデンサCstore 、インダクタLi 、列ライン容量Cload、配線等の抵抗成分のLC直列共振回路を構成し、電荷の回収と充電を行う。このとき、第1の実施形態の説明と同様に回収コンデンサCstore は列ライン電圧振幅の1/2の電圧をもつ電源と見なせる。
【0056】
実施の形態4.
第4の実施形態では電荷回収回路4cを第2の実施形態と同様に回収コンデンサCstore を除いた構成にして電荷回収、充電動作を実現したものである。図10に回路構成を示す。信号Swmで制御されるスイッチ41 はVcc2 電源に、信号Swkによって制御されるスイッチ42 はコモンラインに接続されている。上記同様、リセット期間に、インダクタLj、回収コンデンサCload、配線等の抵抗成分のLC直列共振回路を構成しパネル電荷の反転を行う。
【0057】
【発明の効果】
本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、データをサンプリングするS/H回路と、サンプリングしたデータを出力回路に伝えるR/W回路と、データを増幅して液晶パネルへ伝える出力回路と、列ラインの接続を切替え、パネル電荷を回収し再利用するLC共振回路を利用した電力回収回路を備え、列ラインの接続切替えを出力回路で行うようにしたので、従来各列に必要であったセレクト回路が不要になりデータライン駆動回路用ICのチップ幅を小さくできる。
【0058】
また、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、出力回路の電圧供給配線の一部を利用して、電荷回収を行うので、従来の電荷回収用配線が不要になり、チップ幅をさらに小さくできる。
【0059】
さらにまた、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、出力回路の入力容量のリセット期間に電荷回収と出力回路のリセットを同時に行うため、駆動シーケンスの1周期を有効に利用できる。
【0060】
さらにまた、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は出力回路の入力容量へのリセット電圧をデータ入力値の最大値以上あるいは最小値以下に設定しているので、出力回路の出力段を構成するn−MOSトランジスタ、あるいはp−MOSトランジスタがリセット期間、常時低抵抗で確実にON状態を維持することができ、電荷回収効率が向上し電荷回収機能を最大限利用し消費電力を削減できる。
【0061】
また、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のため各列の配線を分割し、端部で共通化して回路素子に接続し、その分割を奇数列と偶数列としたので、ピクセル・インバーション方式で液晶パネルを駆動した場合、奇数列と偶数列でパネルに蓄積している電荷が相殺することがなく、インダクタを介してパネル電荷を反転させる電荷回収が可能になる。
【0062】
さらに、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のための各列配線を分割し、その分割を赤色表示列と緑色表示列と青色表示列としたため、各色列ラインの電圧振幅の違いによる電荷回収効率の低下がない。
【0063】
また、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のためのスイッチが双方向スイッチであり、その双方向スイッチは2組のスイッチとダイオードの直列回路を並列に接続しており電流方向を制御するので、表示パターンの違いによってパネル負荷が変動しても、反転させたパネル電荷のピークを保持した状態で出力回路による充放電期間に移行するので、どのような表示パターンでも電荷回収による低電荷効果を得ることができる。
【0064】
さらに、本発明によるマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路は、電荷回収のためのスイッチが双方向スイッチであり、その双方向スイッチは2つのFETスイッチを逆極性で直列接続しており、電荷回収によりパネル電荷の反転後、電圧の絶対値がダイオードの順方向電圧相当分低下することがないので、電荷回収効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1および第2の実施形態を示すブロック構成図である。
【図2】 図1における各回路ブロックの回路構成図である。
【図3】 第1の実施形態における電荷回収回路の回路構成図である。
【図4】 電荷回収回路に用いる双方向スイッチの回路構成図である。
【図5】 第1の実施形態における駆動シーケンスおよび列ラインの電圧、インダクタ電流を示すタイミングチャートである。
【図6】 第2の実施形態における電荷回収回路の回路構成図である。
【図7】 第2の実施形態における駆動シーケンスおよび列ラインの電圧、インダクタ電流を示すタイミングチャートである。
【図8】 本発明の第3および第4の実施形態を示すブロック構成図である。
【図9】 第3の実施形態における電荷回収回路の回路構成図である。
【図10】 第4の実施形態における電荷回収回路の回路構成図である。
【図11】 従来の形態を示す回路ブロック構成図である。
【図12】 従来の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1、1a‥デーラライン駆動回路 2‥液晶パネル 3‥Vcom 駆動回路
4、4a、4b、4c‥電荷回収回路 11‥S/H回路
12‥R/W回路 13‥出力回路 Ch ‥保持容量 Cload‥列ライン容量
Cs ‥サンプリング容量 Cstore ‥回収コンデンサ
Claims (10)
- データをサンプリングするサンプル/ホールド回路と、サンプリングした前記データを出力回路に伝えるリード/ライト回路と、電源に接続し前記データを増幅して液晶パネルの列ラインへ伝える出力回路と、列ラインの接続を切替えパネル電荷を回収し再利用する電荷回収回路を備え、
前記出力回路の電圧供給配線を電荷供給と電荷回収とに共有し、該電圧供給配線は前記電源と電荷回収経路とを切替える前記電荷回収回路に接続し、
前記列ラインの接続切替えを前記出力回路の出力段の増幅素子により構成し、
前記出力回路の入力容量のリセット期間に前記出力回路の列ラインの接続を切替える前記増幅素子を前記列ラインと前記電荷回収回路との間で接続状態にして電荷を回収することを特徴とするマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。 - 前記出力回路の入力容量へのリセット電圧はデータ入力の最大値以上あるいは最小値以下に設定したことを特徴とする請求項1記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記電荷回収回路は、電源と前記電圧供給配線との接続を制御するスイッチと、前記電圧供給配線とコモン電位に接続したインダクタとキャパシタの直列回路との接続を制御する電荷回収スイッチとを備えたことを特徴とする請求項2記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記電荷回収回路は、前記電源と前記電圧供給配線との接続を制御するスイッチと、前記電圧供給配線と共通電極またはコモン電位と接続したインダクタとの接続を制御する電荷回収スイッチとを備えたことを特徴とする請求項2記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記電荷回収スイッチを双方向スイッチとしたことを特徴とする請求項3または4記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記双方向スイッチは、スイッチとダイオードの直列回路を並列接続して構成し電流の流れる方向を制御することを特徴とする請求項5記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記双方向スイッチはFETスイッチを逆極性で直列接続したことを特徴とする請求項5記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 電荷回収動作に使用する各列の配線を分割してブロック化し、各ブロック化した前記各列の配線を端部で共通化して前記電荷回収回路に接続したことを特徴とする請求項1記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記各列の配線の分割ブロックを奇数列と偶数列としたことを特徴とする請求項8記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
- 前記各列の配線の分割ブロックを赤色表示列と緑色表示列と青色表示列としたことを特徴とする請求項8記載のマトリックスディスプレイのデータライン駆動回路。
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