JP5401014B2 - 表示装置の駆動装置、及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、データ線の駆動に伴う消費電力を更に下げることができる表示装置の駆動装置、を提供することにある。
複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部、
それら複数の階調電圧の中から出力電圧を選択する電圧選択部、
電圧選択部の出力電圧を所定の割合で増幅する電圧レベル変換部、
電圧レベル変換部を所定期間、電圧選択部とデータ線との間に接続する第1スイッチング部、及び、
第1スイッチング部が電圧レベル変換部を電圧選択部とデータ線との両方から分離している期間に、電圧選択部とデータ線との間を直接接続する第2スイッチング部、を有する。
第1スイッチング部は、電圧レベル変換部を電圧選択部に接続する第1スイッチングトランジスタ、及び、電圧レベル変換部をデータ線に接続する第2スイッチングトランジスタを有する。
電圧レベル変換部の利得は好ましくは1と実質的に等しい。
第1スイッチングトランジスの制御端子は好ましくは、第2スイッチングトランジスタの制御端子に接続されている。
駆動トランジスタの制御端子と第1スイッチングトランジスタとの間に接続されているキャパシタ、
駆動トランジスタの入力端子に対して第1電圧を印加する第1補償トランジスタ、
駆動トランジスタの入力端子と制御端子との間を接続する第2補償トランジスタ、及び、
第1スイッチングトランジスタの出力端子と駆動トランジスタの出力端子との間を接続する第3補償トランジスタ、を有する。
増幅スイッチングトランジスタの制御端子は、第1及び第2スイッチングトランジスタの制御端子に接続されている。
データ線、
そのデータ線に接続されている複数の画素、
複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部、及び、
出力電圧をデータ線に対して印加するデータ駆動部、を有する。特に、データ駆動部は、入力された電圧を所定の割合で増幅する出力バッファを含む。データ駆動部は、複数の階調電圧の中から一つの電圧を選択し、選択された電圧、またはその電圧を出力バッファで増幅したものを出力電圧としてデータ線に対して印加する。
所定期間に、デジタル−アナログ変換器から供給された電圧を所定の割合で増幅し、増幅された電圧を出力電圧としてデータ線に対して印加する駆動トランジスタ、及び、
上記の所定期間とは異なる期間に、デジタル−アナログ変換器から供給された電圧をデータ線に対して直接印加する直通スイッチングトランジスタ、を有する。出力バッファは更に好ましくは、
上記の所定期間に、第1電圧を駆動トランジスタの入力端子に対して印加する増幅スイッチングトランジスタ、
上記の所定期間に、デジタル−アナログ変換器から供給された電圧を駆動トランジスタの制御端子に対して印加する第1スイッチングトランジスタ、及び、
上記の所定期間に、駆動トランジスタの出力端子をデータ線に接続する第2スイッチングトランジスタ、を有する。
一端が駆動トランジスタの制御端子に接続されたキャパシタ、
上記の所定期間とは異なる補償期間に、第1電圧を駆動トランジスタの入力端子に対して印加する第1補償トランジスタ、
上記の補償期間に、駆動トランジスタの入力端子と制御端子との間を接続する第2補償トランジスタ、及び、
上記の補償期間に、上記のキャパシタの他端を駆動トランジスタの出力端子に接続する第3補償トランジスタ、を有する。
その場合、第1スイッチングトランジスタが好ましくは、上記の所定期間に、デジタル−アナログ変換器から供給された電圧を、上記のキャパシタを通じて駆動トランジスタの制御端子に対して印加する。更に好ましくは、直通スイッチングトランジスタが前記デジタル−アナログ変換器から供給された電圧を前記データ線に対して直接印加する期間に、上記の補償期間が含まれている。
更に好ましくは、出力バッファがバイアストランジスタをさらに有する。バイアストランジスタは駆動トランジスタの出力端子に対して第2電圧を印加し、所定のバイアス電圧に応じて駆動トランジスタの出力電流の量を調節する。
デジタル信号である映像データをアナログ信号であるデータ電圧に変換する段階、
そのデータ電圧をデータ線に対して直接接続する段階、及び、
そのデータ電圧を所定の割合で増幅し、増幅された電圧をデータ線に対して印加する段階、を有する。好ましくは、増幅された電圧を所定期間、データ線に対して印加した後に再び、データ電圧をデータ線に対して直接印加する。
図1は本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。この液晶表示装置は、液晶表示パネルアセンブリ300、ゲート駆動部400、データ駆動部500、階調電圧生成部550、及び信号制御部600を有する。
信号線は、ゲート信号(“走査信号”とも言う)を伝達するn本のゲート線G1−Gnと、データ電圧を伝達するm本のデータ線D1−Dmとを含む。ゲート線G1−Gnは、画素マトリックスの間をほぼ行方向に延びている。データ線D1−Dmは、画素マトリックスの間をほぼ列方向に延びている。
好ましくは、二枚の表示パネル100、200の少なくともいずれかの外側に、少なくとも1つの偏光子(図示せず)が接着されている。
ゲート駆動部400はゲート線G1−Gnに接続され、ゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffとの組み合わせから成るゲート信号を各ゲート線G1−Gnに対して順番に印加する。
データ駆動部500はデータ線D1−Dmに接続され、階調電圧生成部800から出力される階調電圧のいずれかを選択し、選択された階調電圧をデータ電圧として目標のデータ線D1−Dmに対して印加する。
まず、信号制御部600が、外部のグラフィックコントローラから入力映像信号R、G、Bと入力制御信号とを受信する。信号制御部600は、入力映像信号R、G、Bと入力制御信号とに基づき、ゲート制御信号CONT1、データ制御信号CONT2、及び映像データDATを生成する。ゲート制御信号CONT1はゲート駆動部400に出力され、データ制御信号CONT2と映像データDATとはデータ駆動部500に出力される。
1つのフレームが終わると次のフレームが始まる。そのとき、好ましくは、データ駆動部500に対して印加される反転信号の状態が制御され、各画素PXに対して印加されるデータ電圧の(共通電圧Vcomに対する)極性が直前のフレームにおける極性とは反対に設定される(フレーム反転)。更に、各フレーム内でも反転信号の特性を利用し、データ電圧の極性をデータ線ごとに反転させ(行反転、点反転)、または画素行ごとに反転させても良い(列反転、点反転)。
デジタル−アナログ変換器530は電圧選択部であり、ラッチ520から受信した映像データDATに合わせて、階調電圧生成部550から供給される階調電圧のいずれかを選択し、出力バッファ540に出力する。こうして、デジタル信号である映像データDATが、アナログ電圧である階調電圧に変換される。
階調電圧生成部550では、複数の抵抗Rが上位階調基準電圧VrefHと下位階調基準電圧VrefLとの間に直列に接続されている。隣接する2つの抵抗Rの間のノードの電圧が各階調電圧としてデジタル−アナログ変換器530に出力される。
デジタル−アナログ変換器530は、複数のスイッチング素子から成るデコーダ(図示せず)を含む。デコーダは、ラッチ520から供給された映像データDATに応じて、階調電圧生成部550から出力された階調電圧の1つを選択し、出力バッファ540に出力する。
データ線Djは、線抵抗RL、及び、その一端と接地端子との間に接続された寄生キャパシタCLから成る分布定数回路に等価である。寄生キャパシタCLは特に各画素の液晶キャパシタを含む。出力バッファ540からデータ線Djにデータ電圧が出力されると、寄生キャパシタCLが充電され、または放電する。
バイアストランジスタQbの制御端子の電圧はバイアス電圧Vbiasに維持されている。バイアストランジスタQbの入力端子は駆動トランジスタQdの出力端子n2に接続されている。バイアストランジスタQbの出力端子の電圧は第2電圧(好ましくは接地電圧)GVSSに維持されている。バイアストランジスタQbは飽和領域で動作して電流源として機能し、駆動トランジスタQdの出力端子n2の電圧を安定化させる。
第1補償トランジスタQ1の制御端子は第1スイッチング信号SW1を受信する。第1補償トランジスタQ1の入力端子の電圧は第1電圧GVDDに維持されている。第1補償トランジスタQ1の出力端子は駆動トランジスタQdの入力端子に接続されている。第1補償トランジスタQ1は第1スイッチング信号SW1に従って第1電圧GVDDを駆動トランジスタQdの入力端子に伝達する。
デジタル−アナログ変換器530は各水平期間で、出力端n1の電圧を一定の階調電圧に維持する。一方、各水平期間1Hは図5に示されているように、3つのスイッチング信号SW1、SW2、SW3の状態に応じて4つの期間T1、T2、T3、T4に分けられる。ここで、各スイッチング信号SW1、SW2、SW3は好ましくは図5に示されているような2値信号である。各スイッチング信号SW1、SW2、SW3が一方のレベル(図5ではハイレベル。以下、導通電圧レベルという。)にあるときは各スイッチング信号SW1、SW2、SW3を受信するトランジスタが導通し、他方のレベル(図5ではローレベル。以下、遮断電圧レベルという。)にあるときは各トランジスタが遮断される。
駆動トランジスタQdの出力端子n2の電圧はデータ線Djの一端n3の電圧Vn3に等しいので、駆動トランジスタQdの制御端子と出力端子との間の電圧差VgsはVgとVn3との間の差に等しい:Vgs=Vg−Vn3。この表式と式(2)とを式(3)に代入すると、出力電流Idの大きさが式(4)で表される:
式(5)から明らかな通り、データ線Djの一端n3の電圧Vn3は、データ電圧の目標レベルVdatから定数αだけ外れたレベルに維持される。定数αは好ましくは実験で決める。定数αは好ましくは、0にできるだけ近い値に設定される。
こうして、第3期間T3では、駆動トランジスタQdを通じて供給される外部電源(電圧GVDD)からの電力により、データ線Djの寄生キャパシタCLが急速に充電される。その結果、データ線Djの一端n3の電圧Vn3が、式(5)で表されるレベル、すなわち、定数αの誤差でデータ電圧の目標レベルVdatと実質的に一致するレベルに速やかに到達し、そのレベルに安定に維持される。
100 下部表示パネル
191 画素電極
200 上部表示パネル
230 色フィルタ
270 共通電極
300 液晶表示パネルアセンブリ
400 ゲート駆動部
500 データ駆動部
510 シフトレジスタ
520 ラッチ
530 デジタル−アナログ変換器
540 出力バッファ
550 階調電圧生成部
600 信号制御部
Cd キャパシタ
Clc 液晶キャパシタ
Cst ストレージキャパシタ
CONT1 ゲート制御信号
CONT2 データ制御信号
DAT 映像信号
DE データイネーブル信号
D1−Dm データ線
G1−Gn ゲート線
GVDD 第1電圧
GVSS 第2電圧
HCLK データクロック信号
Hsync 水平同期信号
Id 駆動トランジスタQdの出力電流
LOAD ロード信号
MCLK メインクロック信号
n1 デジタル−アナログ変換器530の出力端
n2 駆動トランジスタQdの出力端子
n3 データ線Djの一端
PX 画素
STH 水平同期開始信号
STV 走査開始信号
SW1 第1スイッチング信号
SW2 第2スイッチング信号
SW3 第3スイッチング信号
Q スイッチング素子
Q1−Q7 スイッチングトランジスタ
Qb バイアストランジスタ
Qc 放電トランジスタ
Qd 駆動トランジスタ
T1 第1期間
T1’ 補償期間
T2 第2期間
T3 第3期間
T4 第4期間
Vcom 共通電圧
Vdat データ電圧
Vn2 駆動トランジスタQdの出力端子の電圧
Voff ゲートオフ電圧
Von ゲートオン電圧
VrefH 上位階調基準電圧
VrefL 下位階調基準電圧
Vsync 垂直同期信号
Vth 駆動トランジスタQdのしきい値電圧
Claims (12)
- データ線及び前記データ線に接続されている複数の画素を有する表示装置に搭載され、前記データ線を駆動する装置であり、
複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部、
前記複数の階調電圧の中から出力電圧を選択する電圧選択部、
前記電圧選択部の出力電圧を所定の割合で増幅する電圧レベル変換部、
前記電圧レベル変換部を所定期間、前記電圧選択部と前記データ線との間に接続する第1スイッチング部及び
前記第1スイッチング部が前記電圧レベル変換部を前記電圧選択部と前記データ線との両方から分離している期間に、前記電圧選択部と前記データ線との間を直接接続する第2スイッチング部を有し、
前記第1スイッチング部が、
前記電圧レベル変換部を前記電圧選択部に接続する第1スイッチングトランジスタ、及び、
前記電圧レベル変換部を前記データ線に接続する第2スイッチングトランジスタ、
を有する、表示装置の駆動装置。 - 前記電圧選択部が、外部から入力される映像データに基づいて前記出力電圧を決める請求項1に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記電圧選択部がデジタル−アナログ変換器を有する請求項2に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記第2スイッチング部が、前記電圧選択部と前記データ線とのそれぞれに入出力端子が接続されているトランジスタを有する請求項1に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記第1スイッチングトランジスタの制御端子が前記第2スイッチングトランジスタの制御端子に接続されている、請求項1に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記電圧レベル変換部が、
前記第1スイッチングトランジスタの出力端子とキャパシタを介して接続された制御端子と、前記第2スイッチングトランジスタの入力端子に接続された出力端子とを含む駆動トランジスタを有する請求項1に記載の表示装置の駆動装置。 - 前記第1スイッチング部が、前記駆動トランジスタの入力端子に対して第1電圧を印加する増幅スイッチングトランジスタをさらに有し、
前記第1スイッチング部が、前記電圧レベル変換部を所定期間、前記電圧選択部と前記データ線との間に接続する場合に、前記増幅スイッチングトランジスタは前記駆動トランジスタの入力端子に対して第1電圧を印加する請求項6に記載の表示装置の駆動装置。 - 前記電圧レベル変換部が、前記駆動トランジスタの出力端子に対し、前記第1電圧より低い第2電圧を印加するバイアストランジスタをさらに有する請求項7に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記駆動トランジスタのしきい値電圧の変動を補償するしきい値電圧補償部をさらに有する請求項6に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記第1スイッチング部が遮断状態である期間に前記しきい値電圧補償部が動作する請求項9に記載の表示装置の駆動装置。
- 前記しきい値電圧補償部が、
前記駆動トランジスタの制御端子と前記第1スイッチングトランジスタとの間に接続されているキャパシタ、
前記駆動トランジスタの入力端子に対して第1電圧を印加する第1補償トランジスタ、
前記駆動トランジスタの入力端子と制御端子との間を接続する第2補償トランジスタ及び
前記第1スイッチングトランジスタの出力端子と前記駆動トランジスタの出力端子との間を接続する第3補償トランジスタを有する請求項9に記載の表示装置の駆動装置。 - 前記増幅スイッチングトランジスタの制御端子は、前記第1及び第2スイッチングトランジスタの制御端子に接続されている、請求項7に記載の表示装置の駆動装置。
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