JP4881070B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路に関する。

表示装置（液晶ディスプレイ）の駆動装置に求められる性能は多岐にわたり、低消費電力化は特に重要な性能の一つである。特に近時においては、液晶ディスプレイの高微細化、大型化に伴い、液晶ディスプレイに含まれる列配線（データ線）の数、寄生容量が増加し、これにより駆動装置の消費電力が増加している。

ところで、各画素に含まれるスイッチング素子にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用したアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの駆動回路の動作方式として、所定の期間ごとにコモン線に与える電圧の極性を反転させる駆動方式（コモン反転駆動方式）が知られている（特許文献１参照）。この技術によって、各画素に含まれる液晶材料の劣化は抑制される。しかし、画素に与えられる電圧の極性を反転させるには、データ線の寄生容量（配線容量、ＴＦＴの容量など）の充放電も必要となるため、消費電力が増加してしまう。尚、この電圧の極性を反転させる動作は、フレーム毎に行ったり、一走査線毎に行ったりする。

特許文献２には、上述の電圧の極性を反転させる動作を行う前に、液晶ディスプレイに含まれるコモン線とデータ線とを一時的に短絡させることで、駆動回路の消費電力を低減させる技術が開示されている。

図１８に、この特許文献２に記載の構成を模式的に示す。図１８に示すように、データ線ドライバ２０３に含まれるスイッチ部５０３は、制御信号ＳＨＴに基づいてオン状態となる。このとき、液晶ディスプレイ６００に含まれるコモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡとが短絡される。そして、コモン線ＬＣＯＭの電位とデータ線ＬＤＡＴＡの電位とは平均化（イコライズ）される。よって、画素に与える電圧の極性を反転させる際に必要となる駆動回路５００の電力を低減できる。

なお、図１８に示すように、駆動回路５００は、端子ｐｃ、ｐ１、ｐ２を介して、液晶ディスプレイ６００に接続されている。また、駆動回路５００は、コモン線ドライバ２０４及びデータ線ドライバ２０３を有する。データ線ドライバ２０３又はコモン線ドライバ２０４の動作に基づいて、液晶ディスプレイに含まれるデータ線ＬＤＡＴＡ又はコモン線ＬＣＯＭには所望の電圧が与えられる。

ところで、画素に含まれるＴＦＴのスイッチングノイズの問題から、コモン線ドライバが動作する電圧の範囲とデータ線ドライバの動作する電圧の範囲とが異なる場合がある。また、図１８に示されたスイッチ部５０３は、一般的には、トランスファースイッチなどによって構成され、スイッチ部５０３の一端は、スイッチ部５０３のオン又はオフに関わらず、常時コモン線に接続されている。コモン線ドライバ２０４が４Ｖ〜−１Ｖで動作し、データ線ドライバ２０３が５Ｖ〜０Ｖの範囲で動作するものとした場合、コモン線ドライバ２０４が、コモン線に対して−１Ｖを与えようとすると、スイッチ部５０３に形成された寄生ダイオードによって、コモン線の電圧が−０．５Ｖ程度にクランプされてしまう場合がある。これは、データ線ドライバ２０３が、０Ｖから５Ｖの範囲で動作するものとした場合、スイッチ部５０３も同様に、０Ｖから５Ｖの範囲で動作するアナログスイッチ等によって構成されるためである。

このような場合、データ線ドライバ２０３を５Ｖ〜−１Ｖの範囲で動作するように設定すれば上記のような問題は発生しないが、データ線ドライバ２０３の動作電圧が６Ｖ振幅となり消費電力が増大する。
特開２００５−２８４２７１号公報 特開２００２−２４４６２２号公報

上述のように、コモン線ドライバとデータ線ドライバの動作電圧範囲が異なっているときに、データ線ドライバの消費電力を増加させずに、コモン線とデータ線とを一時的に短絡させることは困難であった。

本発明にかかる表示装置の駆動回路は、表示装置に含まれるコモン線に少なくとも２以上の異なるコモン電圧を与えるコモン線ドライバと、表示装置に含まれる複数のデータ線のそれぞれにデータ電圧を与える複数のデータ線ドライバと、前記データ線ドライバの動作電圧範囲よりも動作電圧範囲が広く、前記コモン線と前記データ線とを一時的に短絡するスイッチ部と、を備える。

本発明にかかる表示装置の駆動回路の駆動方法は、表示装置に含まれるコモン線に少なくとも２以上の異なるコモン電圧を与えるコモン線ドライバと、表示装置に含まれる複数のデータ線のそれぞれにデータ電圧を与える複数のデータ線ドライバと、前記データ線ドライバの動作電圧範囲よりも動作電圧範囲が広く、前記コモン線と前記データ線とを一時的に短絡するスイッチ部と、を備える駆動回路の駆動方法であって、前記スイッチ部がオフ状態のとき、前記コモン線ドライバは、前記コモン線に対してコモン電圧を与える。

スイッチ部の動作電圧の範囲を、データ線ドライバのものよりも広くすることにより、コモン線ドライバとデータ線ドライバとに異なる範囲の動作電圧を設定しても、データ線ドライバの消費電力が増加することを回避できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。尚、説明に用いる図面は概略的なものであって、示される要素の正確な配置関係等を示すものではない。

［第１の実施の形態］
図１に第１の実施の形態に係る駆動回路を示す。図１に示すように、駆動回路１は、端子ｐｃ、ｐ１、ｐｎを介して、液晶ディスプレイ（表示装置）２０に接続されている。なお、ｐ１とｐｎの間には、図示しない複数の端子があり、それぞれの端子には、ｐ１に接続される回路素子（後述のスイッチ部２３ａ、データ線ドライバ３ａ等）等が同様に接続されるものとする。なお、液晶ディスプレイ側も同様である。

液晶ディスプレイ２０は、画像を表示するデバイスである。液晶ディスプレイ２０は、紙面を見て、行方向に延びるコモン線ＬＣＯＭに接続される容量配線と、列方向に延びるデータ線（列配線）ＬＤＡＴＡとの交差点に画素（ピクセル）Ｐｘ１ａ、Ｐｘ１ｎ、Ｐｘ２ａ、Ｐｘ２ｎを有する。

画素Ｐｘ１ａ、Ｐｘ１ｎ、Ｐｘ２ａ、Ｐｘ２ｎは、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、一対の電極として画素電極Ｄ及びコモン電極Ｃ（ＣＯＭ）を有する。ＴＦＴは、Ｎチャネルのトランジスタであって、そのゲートが走査配線（不図示）に接続され、この走査配線に与えられる走査信号ＶＧのＨ（１５Ｖ）とＬ（−１５Ｖ）に応じて、オン状態又はオフ状態となる。尚、この走査配線も、上述のコモン線ＬＣＯＭに接続される容量配線と同様、紙面をみて、行方向に延びている。ＴＦＴの一端は、データ線ＬＤＡＴＡに接続され、他端は画素電極Ｄに接続される。コモン電極Ｃはコモン線ＬＣＯＭに接続される。通常の場合には、画素電極Ｄとコモン電極Ｃとは、対向するように配置されるが、必ずしもこの構成に限らない。

駆動回路１は、回路素子に与える電圧を生成する電源２、データ線ＬＤＡＴＡに対して所望のデータ電圧を与えるデータ線ドライバ３、コモン線ＬＣＯＭに対して所望のコモン電圧を与えるコモン線ドライバ４、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡとを短絡させる際に用いるスイッチ部２３（第１スイッチ部）及びスイッチ部５（第２スイッチ部）、駆動回路１に含まれる各スイッチ部の状態を制御する制御部６を有する。

図２に示すように、電源２は、駆動回路１の外部から供給される電源電圧ＶＤＣ（２．８Ｖ）に基づいて、ＶＤＤ（２．５Ｖ）、ＶＤＨ（５Ｖ）、ＶＣＬ（−２．５Ｖ）、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）、ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）、ＶＧＨ（１５Ｖ）、ＶＧＬ（−１５Ｖ）を生成する。なお、ＧＮＤ（０Ｖ）は、駆動回路１の外部から供給される。ここでは、まず電源２は、ＶＤＤを生成し、コンデンサとスイッチとで構成するチャージポンプ方式のＤＣ−ＤＣコンバーターで、ＶＤＤの２倍の電圧ＶＤＨ、ＶＤＤの−１倍のＶＣＬを生成する。ＶＧＨ及びＶＧＬは、駆動回路１が、液晶パネルに含まれる走査配線を駆動する回路を含む場合に生成する。
ここでは、ＶＣＯＭＨが、コモン線ドライバがコモン線に与えるコモン電圧の上限に相当する。ＶＣＯＭＬが、コモン線ドライバがコモン線に与えるコモン電圧の下限に相当する。ＶＤＨが、データ線ドライバがデータ線に与えるデータ電圧の上限に相当する。ＧＮＤが、データ線ドライバがデータ線に与えるデータ電圧の下限に相当する。

以下、データ線ドライバ３、コモン線ドライバ４、スイッチ部３００について説明する。

（データ線ドライバ）
データ線ドライバ３は、配線Ｌｄ及びデータ線ＬＤＡＴＡを介して、画素Ｐｘ１ａ、Ｐｘ１ｎ、Ｐｘ２ａ、Ｐｘ２ｎ等の画素電極Ｄに対して、各画素に与えられるべき電圧に応じた所望のデータ電圧を与える。駆動回路１は、データ線ドライバ３ａ、データ線ドライバ３ｎを有する。

データ線ドライバ３（３ａ、３ｎ）は、データ電圧生成回路９（９ａ、９ｎ）とスイッチ部２２（２２ａ、２２ｎ）とを有する。データ電圧生成回路９は、第１データラッチ部１６（１６ａ、１６ｎ）、第２データラッチ部１５（１５ａ、１５ｎ）、レベルシフト部１４（１４ａ、１４ｎ）、及びＤＡ変換を実行するバッファ回路１３（１３ａ、１３ｎ）を有する。第１データラッチ部１６及び第２データラッチ部１５には、ＶＤＤ（２．５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）の電圧が与えられる。データラッチ部１５に格納されるデジタル信号は、レベルシフト部１４ａにて、より高い電圧に変換され、バッファ回路１３ａに伝達される。バッファ回路１３は、階調電圧生成部１７にて生成される電圧を利用して、伝達されたデジタル信号をアナログ信号として出力する。尚、バッファ回路１３は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）間で動作する。

スイッチ部２２（第５スイッチ部）は、制御部６からの制御信号に基づき、データ線ドライバの出力状態を決定する。スイッチ部２２ａの一端はバッファ回路１３ａに接続され、その他端は配線Ｌｄａに接続されている。スイッチ部２２ａは、制御部６からの制御信号に基づいて、適時にオン状態又はオフ状態となる。スイッチ部２２ａがオン状態のときには、配線Ｌｄ１を介して、データ線ＬＤＡＴＡには、データ線ドライバの出力としてのデータ電圧が与えられる。

データ線ドライバ３が、データ線ＬＤＡＴＡに与えるデータ電圧は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）との間に設定される。よって、スイッチ部２２の動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）に設定される。また、スイッチ部２２は、耐圧が５Ｖの素子（５Ｖの耐圧素子）で構成される。
ここで、５Ｖの耐圧素子と説明したが、実際にブレークダウンする電圧は、４割程度高く７Ｖ程度であり、使用する電圧の振幅（高位電圧−低位電圧）が５Ｖなので、便宜上、５Ｖの耐圧素子として説明する。
データ線ドライバの動作電圧の範囲は、データ線ドライバがデータ線ＬＤＡＴＡに与えるデータ電圧の振幅によって規定される。すなわち、データ線ドライバの動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）である。なお、ＶＤＨ（５Ｖ）は、データ線ドライバの高位電圧である。また、ＧＮＤ（０Ｖ）が、データ線ドライバの低位電圧である。

（コモン線ドライバ）
コモン線ドライバ４は、画素Ｐｘ１ａ、Ｐｘ１ｎ、Ｐｘ２ａ、Ｐｘ２ｎに含まれるコモン電極Ｃに対して、それぞれ異なる電圧のＶＣＯＭＬとＶＣＯＭＨである２つのコモン電圧を与える。コモン線ドライバ４は、ＶＣＯＭＨ生成ドライバ４ｈ、ＶＣＯＭＬ生成ドライバ４ｌを有する。ＶＣＯＭＨ生成ドライバ４ｈは、コモン電圧ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）をコモン線に与える。ＶＣＯＭＬ生成ドライバ４ｌは、コモン電圧ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）をコモン線に与える。
なお、コモン線ドライバ４は、配線ＬＣに接続されている。そして、配線ＬＣは、端子ｐｃを介して、コモン線ＬＣＯＭに接続されている。配線ＬＣには、後述するスイッチ部５の他端にも接続されている。

ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）とＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）の電位差は５Ｖである。これは、上述のデータ線ドライバ３が、データ線ＬＤＡＴＡに与えるデータ電圧の範囲ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）を、負方向に−１Ｖ程度ずらしたもの（負方向に−１Ｖ程度のオフセットを持たせたもの）である。このように設定することで、液晶ディスプレイ２０の各画素に含まれるＴＦＴにおけるスイッチングノイズにより、画素電極Ｄの電位が低下することの影響を低減できる。
なお、ＴＦＴのスイッチングノイズとは、液晶ディスプレイ２０の走査配線（不図示）から各画素に含まれるＴＦＴのゲートに与えられる電圧が、ＶＧＨ（１５Ｖ）からＶＧＬ（−１５Ｖ）に変化するとき、画素電極Ｄの電荷が、ＶＧＬに引っ張られて、ＴＦＴの寄生容量に分割され、画素電極Ｄの電位が低下してしまうことを意味する。

ＶＣＯＭＨ生成ドライバ４ｈは、スイッチ部１１(第３スイッチ部)及び高電位生成回路１７を有する。高電位生成回路１７は、オペアンプを含み、このオペアンプの動作に基づいて、ＶＣＯＭＨを生成する。なお、この高電位生成回路１７の動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）である。また、キャパシタＣ１の一端はオペアンプの出力端に接続され、その他端は接地されている。

スイッチ部１１は、制御部６からの制御信号に基づき、ＶＣＯＭＨ生成ドライバ４ｈの出力状態を決定する。スイッチ部１１の一端は、配線ＬＣに接続され、その他端は、高電位生成回路１７（オペアンプの出力端と容量Ｃ１との間）に接続される。スイッチ部１１は、制御部６からの制御信号に基づいて、適時にオン状態又はオフ状態となる。スイッチ部１１がオン状態のときには、コモン線ＬＣＯＭ及び配線ＬＣには、ＶＣＯＭＨが与えられる。スイッチ部１１の一端には、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）の電圧が与えられる。スイッチ部１１の動作電圧の範囲は、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）である。また、スイッチ部１１は、５Ｖの耐圧素子で構成される。

ＶＣＯＭＬ生成ドライバ４ｌは、スイッチ部１２(第３スイッチ部)及び低電位生成回路１８を有する。低電位生成回路１８は、オペアンプを含み、このアンプの動作に基づいてＶＣＯＭＬを生成する。なお、この低電位生成回路１８の動作電圧の範囲は、ＶＤＤ（２．５Ｖ）〜ＶＣＬ（−２．５Ｖ）である。また、キャパシタＣ２一端はオペアンプの出力端に接続され、その他端は接地されている。

スイッチ部１２は、制御部６からの制御信号に基づき、ＶＣＯＭＬ生成ドライバ４ｌの出力状態を決定する。スイッチ部１２の一端は、配線ＬＣに接続され、その他端は、低電位生成回路１８（オペアンプの出力端と容量Ｃ２との間）に接続される。スイッチ部１２は、制御部６からの制御信号に基づいて、適時にオン又はオフとなる。スイッチ部１２がオンのときには、コモン線ＬＣＯＭ及び配線ＬＣには、ＶＣＯＭＬが与えられる。
スイッチ部１２の一端には、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）の電圧が与えられる。スイッチ部１２の動作電圧の範囲は、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）である。スイッチ部１２は、５Ｖの耐圧素子で構成される。
コモン線ドライバの動作電圧の範囲は、コモン線ドライバがコモン線ＬＣＯＭに与えるコモン電圧の振幅によって規定される。すなわち、コモン線ドライバの動作電圧の範囲は、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）である。なお、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）は、コモン線ドライバの高位電圧である。また、ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）が、コモン線ドライバの低位電圧である。

（スイッチ部３００）
本実施の形態における駆動回路１は、スイッチ部３００を有し、このスイッチ部３００は、スイッチ部２３（第１スイッチ部）とスイッチ部５（第２スイッチ部）を有する。制御部６が、スイッチ部２３及びスイッチ部５を同時にオン状態とすることにより、コモン線とデータ線とは短絡される。スイッチ部３００の動作電圧の範囲は、後述するように、データ線ドライバ３の動作電圧の範囲よりも広く設定される。なお、本実施形態におけるスイッチ部３００の動作電圧の範囲は、後述するスイッチ部２３及びスイッチ部５の動作電圧の範囲の上限（高位電圧）と下限（低位電圧）のうち、いずれが高いほう、及びいずれか低いほうに基づいて決定される。
スイッチ部２３は、制御部６からの制御信号に基づき、オン状態又はオフ状態となる。スイッチ部２３がオン状態のとき、データ線ＬＤＡＴＡとコモン線ＬＣＯＭとは短絡されうる。
スイッチ部２３は、複数のデータ線ＬＤＡＴＡごとに設けられる。また、スイッチ部２３は、データ線ＬＤＡＴＡに対して、データ線ドライバと並列に設けられる。スイッチ部２３ａの一端は、配線Ｌｄ１を介して、データ線ＬＤＡＴＡに接続される。また、その他端は、中間配線ＬＭ及び後述するスイッチ部５を介して、コモン線ＬＣＯＭに電気的に接続される。なお、中間配線ＬＭは、スイッチ部２３ａ、スイッチ部２３ｎの他端と後述するスイッチ部５の一端とを結ぶ配線である。
スイッチ部２３は、一対のＰ型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ）トランジスタとＮ型のＭＯＳトランジスタとを用いたトランスファースイッチで構成されている。スイッチ部２３には、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）の電圧が与えられる。スイッチ部２３の動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）である。スイッチ部２３は、耐圧が５Ｖの素子（５Ｖの耐圧素子）で構成される。

スイッチ部５は、一端がスイッチ部２３に接続され、他端がコモン線ＬＣＯＭに接続されるを有する。このスイッチ部５は、一対のＰ型のＭＯＳトランジスタとＮ型のＭＯＳトランジスタとを用いたトランスファースイッチで構成されている。このスイッチ部５は、スイッチ部２３、スイッチ部１１、スイッチ部１２よりも高い耐圧の素子で構成される。スイッチ部５には、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）の電圧が与えられる。スイッチ部５の動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）である。スイッチ部５は、耐圧が６Ｖの素子（６Ｖの耐圧素子）で構成される。

図３を用いて、スイッチ部３００（スイッチ部５、スイッチ部２３）の動作電圧の耐圧及び動作電圧の範囲について説明する。また、あわせて、スイッチ部１１（スイッチ部１２）及びスイッチ部２２の動作電圧の範囲及び耐圧についても説明する。

図３に示すように、スイッチ部３００に含まれるスイッチ部５（第２スイッチ部）は、耐圧が６Ｖの素子（６Ｖの耐圧素子）で構成される。すなわち、ＶＤＨ（５Ｖ）とＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）との電位差に耐えうる素子である。なお、６Ｖの耐圧素子では、実際にブレークダウンする電圧は、１０〜１２Ｖ程度である。ここでも、５Ｖの耐圧素子と同様に、使用する電圧の振幅（高位電圧−低位電圧）が６Ｖなので、便宜上、６Ｖの耐圧素子として説明する。
ＶＤＨは、データ線ドライバがデータ線に与えるデータ電圧の上限（高位電圧）であり、ＶＣＯＭＬは、コモン線ドライバがコモン線に与えるコモン電圧の下限（低位電圧）である。従って、スイッチ部５の動作電圧の範囲は、データ線ドライバがデータ線に与えるデータ電圧の高位電圧ＶＤＨ（５Ｖ）以上の電圧（第一電圧）と、コモン線ドライバがコモン線に与えるコモン電圧の低位電圧ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）以下の電圧（第二電圧）とで規定される電圧範囲に設定される。また、データ線ドライバ３の動作電圧の範囲は、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＧＮＤ（０Ｖ）である。従って、スイッチ部５の動作電圧の範囲は、データ線ドライバの動作電圧の範囲よりも広い。
一方、スイッチ部２３は、耐圧が５Ｖの素子（５Ｖの耐圧素子）で構成される。また、スイッチ部１１（第３スイッチ部）は、耐圧が５Ｖの素子（５Ｖの耐圧素子）で構成される。いずれもスイッチ部５よりも低い耐圧の素子で構成される。スイッチ部２３の動作電圧の範囲は、データ線ドライバ３の動作電圧の範囲と等しい。つまり、データ線ドライバの動作電圧の範囲の高位電圧ＶＤＨ（５Ｖ）以下であり、データ線ドライバの動作電圧の範囲の低位電圧ＧＮＤ（０Ｖ）以上である。また、スイッチ部２３の動作電圧の範囲は、コモン線ドライバがコモン線に与えるデータ電圧の低位電圧ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）以上の範囲に含まれる。
本実施形態におけるスイッチ部３００の動作電圧の範囲は、スイッチ部５の動作電圧の範囲によって支配されている。
なお、データ線ドライバ３の出力状態を決定するスイッチ部２２（２２ａ、２２ｎ）は、スイッチ部２３（２３ａ、２３ｎ）と同じ耐圧の素子で構成される。また、スイッチ部２３の動作電圧の範囲と等しい。

本実施の形態では、スイッチ部２３を構成する素子の耐圧よりもスイッチ部５を構成する素子の耐圧を高くしている。より高い耐圧素子で構成されるスイッチ部５を追加することにより、駆動回路１のチップ面積は増加してしまう。しかし、スイッチ部２３を、より高い耐圧素子とすることに比べれば、駆動回路１のチップ面積の増加を抑制することができる。それは、スイッチ部２３は、液晶ディスプレイ２０に含まれる複数のデータ線ＬＤＡＴＡごとに設けられるものであるからである。他方、スイッチ部５は、複数のデータ線ＬＤＡＴＡに共通に設けられるものであって、データ線の本数には依存しない。よって、スイッチ部２３を構成する素子の耐圧よりもスイッチ部５を構成する素子の耐圧を高くすることで、駆動回路１のチップ面積を増加させずに、コモン線ドライバ４とデータ線ドライバ３とに異なる範囲の動作電圧を設定することができる。なお、チップ面積の増加が問題ない場合には、スイッチ部２３を構成する素子の耐圧を高くしても良い。

なお、各スイッチ部が、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ）トランジスタを含んで構成される場合には、ゲート電極の長さ又はゲート酸化膜の厚みによって素子の耐圧が決定される。ゲート電極の長さが長くなるほど、ＭＯＳトランジスタの耐圧性能は高まるが、これに伴って、ＭＯＳトランジスタの形成に必要となるチップ面積が増加する。

ここで、図４に、トランスファースイッチとしてのスイッチ部５の概略的な断面図を示す。図４に示すように、スイッチ部５の第１導電型（Ｐ型）の半導体基板３０には、第２導電型（Ｎ型）のディープウェル３１が形成される。ディープウェル３１には、Ｐ型のウェル３２が形成される。ディープウェル３１には、Ｎ型のコンタクト領域３７を介して、ＶＤＨ（５Ｖ）が与えられる。なお、基板３０には、ＶＧＬ（−１５Ｖ）が与えられている。

ディープウェル３１には、Ｐ型のＭＯＳトランジスタＴｒ１が形成されている。Ｔｒ１は、Ｐ型の拡散領域３５ａ、３５ｂとゲート電極３６を有する。ウェル３２には、Ｎ型のＭＯＳトランジスタＴｒ２が形成されている。Ｔｒ２は、Ｎ型の拡散領域３３ａ、３３ｂとゲート電極３４を有する。なお、ゲート酸化膜は図示していない。

トランジスタＴｒ１の拡散領域３５ａとトランジスタＴｒ２の拡散領域３３ｂは、配線ＬＣに接続されている。また、トランジスタＴｒ１の拡散領域３５ｂとトランジスタＴｒ２の拡散領域３３ａは、配線ＬＭに接続されている。

制御部６からの制御信号（オン電圧５Ｖ）に基づいて、スイッチ部５はオン状態となり、配線ＬＣと配線ＬＭとは電気的に接続される。制御部６からの制御信号（オフ電圧−１Ｖ）に基づいて、スイッチ部５はオフ状態となり、配線ＬＣと配線ＬＭとは電気的に遮断される。

次に、図５に、トランスファースイッチとしてのスイッチ部２３の断面図を示す。スイッチ部５と異なる点は、スイッチ部２３の動作電圧の範囲である。すなわち、スイッチ部２３のウェル３２には、ＧＮＤ（０Ｖ）が与えられている。

制御部６からの制御信号（オン電圧５Ｖ）に基づいて、スイッチ部２３はオン状態となり、配線Ｌｄと配線ＬＭとは電気的に接続される。制御部６からの制御信号（オフ電圧０Ｖ）に基づいて、スイッチ部２３はオフ状態となり、配線ＬＣと配線ＬＭとは電気的に遮断される。

次に、図６に、トランスファースイッチとしてのスイッチ部１１（スイッチ部１２）の断面図を示す。スイッチ部５と異なる点は、スイッチ部２３の動作電圧の範囲である。すなわち、スイッチ部２３のディープウェル３１には、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）が与えられている。また、スイッチ部２３のウェル３２には、ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）が与えられている。
なお、スイッチ部１１（スイッチ部１２）は、必ずしもトランスファースイッチとして構成する必要はなく、一つのＭＯＳトランジスタからスイッチを構成しても良い。この場合には、スイッチ部１１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成する。スイッチ部１２は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成する。そして、制御部６からの制御信号に基づいて、スイッチ部１１又はスイッチ部１２のいずれかがオン状態のとき、他方はオフ状態とされる。

制御部６からの制御信号（オン電圧４Ｖ）に基づいて、スイッチ部１１（スイッチ部１２）はオン状態となり、配線Ｌｈ（配線Ｌｌ）と配線ＬＭとは電気的に接続される。制御部６からの制御信号（オフ電圧−１Ｖ）に基づいて、スイッチ部１１（スイッチ部１２）はオフ状態となり、配線Ｌｈ（配線Ｌｌ）と配線ＬＭとは電気的に遮断される。

ここで、駆動回路１に含まれる回路要素の耐圧について説明する。ここでは、トランジスタの動作電圧の範囲が５Ｖであるものを中耐圧素子と呼び、動作電圧の範囲が５Ｖを超えるものを高耐圧素子と呼び、動作電圧の範囲が５Ｖを下回るものを低耐圧素子と呼ぶものとする。

スイッチ部５は、高耐圧素子で構成される。また、スイッチ部２３、スイッチ部２２、スイッチ部１１、スイッチ部１２は、中耐圧素子で構成される。コモン線ドライバ４に含まれる高電位生成回路１７と低電位生成回路１８は、ともに中耐圧素子で構成される。データ線ドライバ３に含まれるバッファ回路１３、レベルシフト部１４は、中耐圧素子で構成される。一方、データラッチ部１５、１６は、低圧素子で構成される。このように構成することで、駆動回路１の消費電力を抑えつつ、好適に駆動回路を動作させることができる。

ここで、駆動回路１におけるスイッチ部５、スイッチ部１１、スイッチ部１２、スイッチ部２３以外の回路素子に含まれるスイッチの構造を図７、図８、図９に示す。

図７に、低耐圧素子で構成されたスイッチを示す。スイッチ部５と異なる点は、その動作電圧の範囲である。すなわち、ディープウェル３１には、ＶＤＣ（２．８Ｖ）が与えられている。また、ウェル３２には、ＧＮＤ（０Ｖ）が与えられている。

図８に、中耐圧素子で構成されたスイッチを示す。スイッチ部５と異なる点は、その動作電圧の範囲である。すなわち、ディープウェル３１には、ＶＤＤ（２．５Ｖ）が与えられている。また、ウェル３２には、ＶＣＬ（−２．５Ｖ）が与えられている。

図９に、高耐圧素子で構成されたスイッチを示す。スイッチ部５と異なる点は、その動作電圧の範囲である。すなわち、ディープウェル３１には、ＶＧＨ（１５Ｖ）が与えられている。また、ウェル３２には、ＶＧＬ（−１５Ｖ）が与えられている。

次に、駆動回路１の動作について、図１０のタイミングチャートを用いて説明する。なお、Ｈｓｙｎｃは、水平同期信号であり、液晶ディスプレイ２０を行ごとに走査させる際のタイミング信号である。ＰＯＬは、液晶ディスプレイ２０を構成する画素に与えられる電圧の極性を示す。ＣＳは、コモン線とデータ線の電位を平均化するタイミング信号である。ＳＷ１１はスイッチ部１１、ＳＷ１２はスイッチ部１２、ＳＷ５はスイッチ部５、ＳＷ２２はスイッチ部２２、ＳＷ２３はスイッチ部２３の状態を示す。なお、各スイッチは、Ｈレベルの制御信号でオン状態となり、Ｌレベルの制御信号でオフ状態となる。ＶＣＯＭは、コモン線ＬＣＯＭ（コモン電極Ｄ）の電圧を示す。Ｘｎは、データ線の電圧を示す。

なお、以下の説明では、特段の断りがある場合を除き、液晶ディスプレイ２０は、ノーマリーホワイト（画素に電圧が与えられないときに白色表示）であるものとして説明する。ＰＯＬがＬレベルのとき、ＶＣＯＭはＶＣＯＭＬに設定され、ＰＯＬがＨレベルのとき、ＶＣＯＭはＶＣＯＭＨに設定される。Ｘｎが黒を表示するものとすると、ＰＯＬがＬレベルのとき、Ｘｎは４Ｖに設定され、ＰＯＬがＨレベルのとき、Ｘｎは１Ｖに設定される。Ｘｎが白を表示するものとすると、ＰＯＬがＬレベルのとき、Ｘｎは０Ｖに設定され、ＰＯＬがＨレベルのとき、Ｘｎは５Ｖに駆動される。なお、図２に示されたＸｎの値は一例であり、所定の範囲内で任意の電位となり得るものである。また、ｔ１からｔＣに向けて、時間が進むものとする。

まず、ｔ１にて、ＣＳがハイ（Ｈ）となるとき、ＳＷ１２及びＳＷ２２がオフになる。つまり、液晶パネル２０の駆動期間の終了に従って、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡの電位の平均化（イコライズ）期間が始まる。ｔ２にて、ＳＷ２３がオンとなる。そして、ｔ３にて、ＳＷ５がオンとなる。このように、ＳＷ２３とＳＷ５とが同時にオン状態となったとき、ＶＣＯＭの電位とＸｎの電位とが平均化される。このイコライズ期間では、ＶＣＯＭの電位ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）とＸｎの電位（４Ｖ）が平均化され、ともに１．５Ｖとなる。

ｔ４にて、ＣＳがロー（Ｌ）となることに従って、ＳＷ５及びＳＷ２３がオフとなる。そして、ｔ５にて、ＳＷ１１及びＳＷ２２がオンすることで、再び液晶パネル２０の駆動期間が開始する。

このとき、ＶＣＯＭは、ＰＯＬに従って、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）に設定される。上述のイコライズ期間の動作により、ＶＣＯＭの電位は、ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）から１．５Ｖへと、より高い電位に設定される。つまり、イコライズ期間の動作によって、駆動回路１が、ＶＣＯＭの電位をＶＣＯＭＨに設定するために必要となる電力を低減させることができる。なお、Ｘｎは、画素に与えるべき電圧に応じたデータ電圧に設定される。

また、本実施の形態においては、ＳＷ１１がオンするときに、ＳＷ５がオフ状態にある。これによって、コモン線ＬＣＯＭに意図した電圧が与えられないという不都合を解消できる。

上述のイコライズ期間の終了後に開始する駆動期間の終了に従って、再びイコライズ期間が始まる。ｔ６がｔ１に対応し、ｔ７がｔ２に対応し、ｔ８がｔ３に対応し、ｔ９がｔ４に対応し、ｔ１０がｔ５に対応する。従って、重複する説明は省略する。

なお、このイコライズ期間においては、ＶＣＯＭはＶＣＯＭＨ（４Ｖ）から２．５Ｖへと、より低い電位となる。Ｘｎは、１Ｖから２．５Ｖへと、より高い電位となる。

また、ＳＷ１２がオンするときに、ＳＷ５がオフ状態にある。これによって、コモン線ＬＣＯＭに意図した電圧が与えられないという不都合を解消できる。

［第２の実施の形態］

次に第２の実施の形態について、図１１及び図１２を用いて説明する。なお、重複する説明は省略する。

第１の実施の形態と異なる点は、制御部６が、バッファ回路１３（これに含まれるオペアンプ）をオフ状態とし、バッファ回路１３（これに含まれるオペアンプ）の動作に必要となる電力の消費を低減させる点である。

この場合の駆動回路１００の動作を、図１２のタイミングチャートを用いて説明する。
ｔ４からｔＬの間、ＳＷ２２とＳＷ２３とがオフ状態にあり、データ線ＬＤＡＴＡはハイインピーダンス状態にある。次に、少し遅延してｔ５にて、ＳＷ１１がオンとなる。そして、ＶＣＯＭは、ＶＣＯＭＨにまで上昇する。ＶＣＯＭがＶＣＯＭＨ（４Ｖ）にまで上昇するとき、データ線が高いインピーダンス状態にあるため、Ｘｎも４Ｖにまで上昇する。そして、ｔＬにて、ＳＷ２２がオンとなり、Ｘｎは所望の電圧に設定される。このとき、Ｘｎの値は、データ線が有する電荷をＧＮＤ配線などに捨てることによって設定される。従って、駆動回路１００の消費電力を低減させることができる。また、ＳＷ２２がオンするタイミングｔＬまで、制御部が、バッファ部１３ａ（これに含まれるオペアンプ）をオフ状態とすることにより、バッファ部１３ａの動作に必要となる電力の消費を低減する。

なお、ＶＣＯＭが、ＶＣＯＭＬに設定される場合には、上述のようにデータ線ＬＤＡＴＡをハイインピーダンス状態として、データ線ＬＤＡＴＡの電圧をコモン線ＬＣＯＭの電圧の変化に付随させることは行わない。データ線ＬＤＡＴＡの電圧を上昇させるための電力が必要となるからである。従って、ＶＣＯＭがＣＯＭＬに低下するときには、ＳＷ２２はオン状態とし、駆動回路１００の消費電力の低下を図る。

［第３の実施の形態］
次に第３の実施の形態について、図１３を用いて説明する。なお、重複する説明は省略する。

第１の実施の形態と異なる点は、図１３に示すように、データ線ドライバ３（３ａ、３ｎ）が、データ判別回路２５（２５ａ、２５ｎ）を有する点である。データ判別回路２５は、制御部６に接続される。また、データラッチ部１５からレベルシフト部１４まで延びる配線にも接続される。そして、データ判別回路２５（２５ａ、２５ｎ）で生成された信号は、レベルシフト部１４（１４ａ、１４ｎ）を介して、スイッチ部２３（２３ａ、２３ｎ）に与えられる。

ある駆動期間においてＶｘが白表示に対応する電圧であって、次の駆動期間においてもＶｘが白表示に対応する電圧である場合には、データ線ＬＤＡＴＡとコモン線ＬＣＯＭとの電位を平均化すると、駆動回路１１０の消費電力が増加してしまう。これは、ＶＣＯＭＨ（４Ｖ）であってＶｘが白表示に対応する電圧に設定される場合（例えば、５Ｖとする）、Ｖｘの電位（５Ｖ）がＶＣＯＭＨ（４Ｖ）を上回ってしまうからである。この場合に、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡの電位をイコライズすると、ＶＣＯＭの電位はＶＣＯＭＨ（４Ｖ）よりも高くなってしまい、ＶＣＯＭの電位をＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）とする際の駆動回路１１０の消費電力はより大きいものになってしまう。従って、データ判別回路２５ａは、データラッチ部１５からレベルシフト部１４に与えられる表示データに含まれるビットに基づいてＶｘを検出し、このビットデータと、ＰＯＬと、ＣＳとに基づいて、スイッチ部２３を制御し、連続する駆動期間にわたって、Ｖｘが白表示に対応する電圧に設定される場合（データ線ＬＤＡＴＡに与えられるデータ電圧が、コモン線に与えられるコモン電圧よりも高い場合）、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡとのイコライズを行わないようにスイッチ部２３を制御する。なお、データ判別回路が検出するビットデータは、ＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）を含むビットデータ（デジタル信号）であると良い。

なお、液晶ディスプレイ２０が、ノーマリーブラック（画素に電圧が与えられないときに黒色表示）の場合も、上述と同じことが言える。また、ＴＦＴが、Ｐチャネルタイプである場合には、上述とは逆となる。すなわち、上述のＶＣＯＭがＶＣＯＭＨのときが、ＶＣＯＭがＶＣＯＭＬのときに対応し、上述のＶｘが白表示に対応する電圧に設定される場合が、Ｖｘが黒表示に対応する電圧に設定される場合に対応する。そして、データ判別回路２５は、データラッチ部１５からレベルシフト部１４に与えられる表示データに含まれるビットに基づいてＶｘを検出し、このビットデータと、ＰＯＬと、ＣＳとに基づいて、スイッチ部２３を制御し、連続する駆動期間にわたって、Ｖｘが黒表示に対応する電圧に設定される場合（データ線ＬＤＡＴＡに与えられるデータ電圧が、コモン線に与えられるコモン電圧よりも低い場合）、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡとのイコライズを行わないようにスイッチ部２３を制御する。

［第４の実施の形態］
次に第４の実施の形態について、図１４及び図１５を用いて説明する。なお、重複する説明は省略する。

第１の実施の形態と異なる点は、図１４に示すように、駆動回路１２０が，スイッチ部１７０（第４スイッチ部）を有する点である。このスイッチ部１７０の一端は、配線ＬＣに接続され、その他端は、Ｃ２の他端に接続されている。なお、Ｃ２の他端は接地されている。
制御部６の制御信号に基づき、スイッチ部１７０がオン状態となることで、配線ＬＣはＧＮＤ電位に設定される。また、配線ＬＣに接続されるコモン線ＬＣＯＭもＧＮＤ電位に設定される。なお、ＧＮＤ電位は、ＶＣＯＭＨとＶＣＯＭＬとの間の電位である。

この駆動回路１２０の動作について、図１５のタイミングチャートを用いて説明する。スイッチ部１７０（ＳＷ１７０）は、ｔＭａにおいてオンとなり、ｔＭｂにおいてオフとなる。ｔＭａとｔＭｂとは、ｔ６からｔ１０の間の期間にある。また、ｔＭａのとき、上述のように、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡの各電位は、イコライズされた後のものになっている。ｔＭａにおいてＳＷ１７０がオンとなると、ＣＯＭは、より低い電位のＧＮＤ（０Ｖ）に設定される。そして、ＳＷ１７０をオフとして、ＳＷ１２及びＳＷ２２がオンとなり、液晶パネル２０の駆動期間が開始する。この駆動期間においては、ＣＯＭはＶＣＯＭＬに設定されるが、この前に、コモン線ＬＣＯＭとデータ線ＬＤＡＴＡの電位のイコライズのほか、スイッチ部１７０の動作に基づいてＣＯＭをＧＮＤに設定させたことにより、駆動回路１２０（特にコモン線ドライバ４）の消費電力を低減させることができる。なお、上述のＧＮＤ電位は、ＶＣＯＭＬとＶＣＯＭＨの間の電位であり、すなわちコモン線ＬＣＯＭに与えられる異なるコモン電圧の間の電位である。

［第５の実施の形態］
次に第５の実施の形態について、図１７及び図１８を用いて説明する。なお、重複する説明は省略する。
第１の実施の形態と異なる点は、図１７に示すように、スイッチ部３００が、スイッチ部２３（第一スイッチ部）のみから構成されている点である。また、図１８に示すように、スイッチ部２３の動作電圧の範囲が、ＶＤＨ（５Ｖ）〜ＶＣＯＭＬ（−１Ｖ）と拡大されている点である。本実施の形態においては、スイッチ部３００の動作電圧の範囲は、スイッチ部２３によって規定される。
かかる構成によって、コモン線駆動部４とデータ線ドライバ３とに異なる動作電圧の範囲を設定する場合においても、スイッチ部３００が、コモン線とデータ線との絶縁性を確保する。従って、データ線ドライバの動作電圧の範囲を拡大する必要はなくなる。

なお、本発明の技術的範囲は、上記の実施例に限定されることはない。制御部から各スイッチ部に与えられる制御信号は、図示しないレベルシフト回路によって、適宜適切な電圧の制御信号に変換される。各スイッチ部は、上述の断面図に示された構成に限定されない。第一導電型と第二導電型を逆の極性としても良い。

第１の実施の形態にかかる駆動回路を説明するための概略図である。 電源が生成する電圧を説明するための概略図である。 スイッチ部の耐圧及び動作電圧の範囲を説明するための概略図である。 スイッチ部５の断面図構成を示す概略図である。 スイッチ部２３の断面構成を示す概略図である。 スイッチ部１１の断面構成を示す概略図である。 低耐圧素子のスイッチ部の断面構成示す概略図である。 中耐圧素子のスイッチ部の断面構成示す概略図である。 高耐圧素子のスイッチ部の断面構成示す概略図である。 第１の実施の形態にかかる駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施の形態にかかる駆動回路を説明するための概略図である。 第２の実施の形態にかかる駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第３の実施の形態にかかる駆動回路を説明するための概略図である。 第４の実施の形態にかかる駆動回路を説明するための概略図である。 第４の実施の形態にかかる駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第５の実施の形態にかかる駆動回路を説明するための概略図である。 スイッチ部の耐圧及び動作電圧の範囲を説明するための概略図である。 従来の駆動回路を説明するための概略図である。

符号の説明

１ 駆動回路
２ 電源
３ データ線ドライバ
４ コモン線ドライバ
５、１１、１２、２２、２３、３００ スイッチ部
ＬＣＯＭ コモン線
ＬＤＡＴＡ データ線
Ｐｘ 画素

Claims (5)

1. 表示装置に含まれるコモン線に、第１コモン電圧及び第２コモン電圧を所定期間ごとに交互に与えるコモン線ドライバと、
   第１データ電圧と第２データ電圧との間で動作し、表示装置に含まれる複数のデータ線のそれぞれに前記第１データ電圧と前記第２データ電圧との間のデータ電圧を与える複数のデータ線ドライバと、
   前記第１データ電圧と前記第２データ電圧との間で動作し、一端が前記データ線に接続されるとともに前記データ線ドライバに接続され、他端が第１配線に接続される第１スイッチ部と、
   前記第１データ電圧と前記第２コモン電圧との間で動作し、一端が前記第１配線に接続され、他端が前記コモン線に接続される第２スイッチ部とを備え、
   前記第２データ電圧は、前記第１コモン電圧と前記第２コモン電圧との間の電圧であり、前記第１コモン電圧は、前記第１データ電圧と前記第２データ電圧間の電圧であるアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路。
2. 前記第２スイッチ部を構成する素子の耐圧は、前記データ線ドライバを構成する素子の耐圧よりも高いことを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路。
3. 前記コモン線ドライバは、当該コモン線ドライバの出力状態を決定する第３スイッチ部を有し、当該第３スイッチ部は、実質的に前記データ線ドライバと同じ耐圧素子で構成されることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路。
4. 前記データ線ドライバは、少なくともデジタル信号をアナログ信号に変換するバッファ回路を有し、当該バッファ回路は、制御信号に基づいてオフ状態となることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路。
5. 前記コモン線ドライバと並列して前記コモン線に接続される第４スイッチ部をさらに備え、当該第４スイッチ部は、制御信号に基づき、前記コモン線の電圧を、前記第１コモン電圧と前記第２コモン電圧との間の電圧に設定することを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路。

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