JP5721444B2 - Source driver and liquid crystal display device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、液晶パネルの駆動技術に関し、特にデータ線を反転駆動するソースドライバに関する。 The present invention relates to a driving technique for a liquid crystal panel, and more particularly to a source driver that inverts and drives a data line.
液晶パネルは、複数のデータ線と、データ線と直交するように配置される複数の走査線と、データ線および走査線の交点にマトリクス状に配置された複数のTFT(Thin Film Transistor)を備える。液晶パネルを駆動するために、複数の走査線を順に選択するゲートドライバ回路と、各データ線に輝度に応じた電圧を印加するソースドライバが設けられる。 The liquid crystal panel includes a plurality of data lines, a plurality of scanning lines arranged orthogonal to the data lines, and a plurality of TFTs (Thin Film Transistors) arranged in a matrix at intersections of the data lines and the scanning lines. . In order to drive the liquid crystal panel, a gate driver circuit that sequentially selects a plurality of scanning lines and a source driver that applies a voltage corresponding to the luminance to each data line are provided.
データ線に直流電圧を連続的に印加すると液晶パネルが劣化するという問題がある。この問題を解決するために、近年では各データ線に対して極性が異なる電圧を交流的に交互に印加する方式(反転駆動方式)が主流となっている。 When a DC voltage is continuously applied to the data line, there is a problem that the liquid crystal panel deteriorates. In order to solve this problem, in recent years, a method (inversion drive method) in which voltages having different polarities are alternately applied to each data line in an alternating manner has become mainstream.
ソースドライバは、データ線ごとに、データ線に印加すべき駆動電圧を指示する輝度データをアナログ電圧に変換するD/Aコンバータや、アナログ電圧をデータ線に印加するアンプを備える。データ線の数は、数百本と多いため、ソースドライバの回路面積は大きくなる。 The source driver includes, for each data line, a D / A converter that converts luminance data indicating a drive voltage to be applied to the data line into an analog voltage, and an amplifier that applies the analog voltage to the data line. Since the number of data lines is as large as several hundred, the circuit area of the source driver becomes large.
本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ソースドライバの回路面積の削減にある。 The present invention has been made in view of such a situation, and one of the exemplary purposes of an aspect thereof is to reduce the circuit area of the source driver.
本発明のある態様は、液晶パネルの複数のデータ線を反転駆動するソースドライバに関する。このソースドライバは、第1上側電源電圧を受ける上側電源端子と、第1上側電源電圧より低い下側電源電圧を受ける下側電源端子を有し、複数のデータ線それぞれに印加すべき駆動電圧を指示する輝度データを出力するロジック回路と、隣接する2本のデータ線ごとに設けられた駆動回路であって、ロジック回路からの輝度データを受け、当該輝度データに応じた第1極性の第1駆動電圧と、第1極性と反対の第2極性の第2駆動電圧を生成し、第1駆動電圧および第2駆動電圧を所定の周期で2本のデータ線に交互に印加する反転駆動回路と、を備える。各反転駆動回路は、第1上側電源電圧より高い第2上側電源電圧が供給される上側電源端子と、第2上側電源電圧と下側電源電圧の間の所定の中間電圧が供給される下側電源端子と、を有し、第1アナログ電圧に応じた第1駆動電圧を生成するハイサイドアンプと、中間電圧が供給される上側電源端子と、下側電源電圧が供給される下側電源端子とを有し、第2アナログ電圧に応じた第2駆動電圧を生成するローサイドアンプと、ハイサイドアンプとローサイドアンプにより生成された第1、第2駆動電圧を、2本のデータ線に所定の周期で切りかえて出力する出力スイッチと、2本のデータ線の一方とハイサイドアンプの下側電源端子との間に設けられた第1シェアスイッチと、2本のデータ線の他方とローサイドアンプの上側電源端子との間に設けられた第2シェアスイッチと、第1駆動電圧を指示する第1輝度データのハイレベル電圧を第2上側電源電圧にレベルシフトし、第1輝度データのローレベル電圧を中間電圧にレベルシフトする第1レベルシフト回路と、第2駆動電圧を指示する第2輝度データのハイレベル電圧を中間電圧にレベルシフトする第2レベルシフト回路と、第2上側電源電圧が供給される上側電源端子と、中間電圧が供給される下側電源端子とを有し、第1レベルシフト回路から出力される第1輝度データを第1アナログ電圧に変換する第1D/Aコンバータと、中間電圧が供給される上側電源端子と、下側電源電圧が供給される下側電源端子とを有し、第2レベルシフト回路から出力される第2輝度データを第2アナログ電圧に変換する第2D/Aコンバータと、を含む。 One embodiment of the present invention relates to a source driver that inverts and drives a plurality of data lines of a liquid crystal panel. This source driver has an upper power supply terminal for receiving a first upper power supply voltage and a lower power supply terminal for receiving a lower power supply voltage lower than the first upper power supply voltage, and a drive voltage to be applied to each of the plurality of data lines. A logic circuit that outputs luminance data to be instructed and a drive circuit provided for each of two adjacent data lines, receiving luminance data from the logic circuit, and having a first polarity of the first polarity corresponding to the luminance data An inverting drive circuit that generates a drive voltage and a second drive voltage having a second polarity opposite to the first polarity, and alternately applies the first drive voltage and the second drive voltage to the two data lines in a predetermined cycle; . Each inversion driving circuit includes an upper power supply terminal to which a second upper power supply voltage higher than the first upper power supply voltage is supplied, and a lower side to which a predetermined intermediate voltage between the second upper power supply voltage and the lower power supply voltage is supplied. A high-side amplifier that generates a first drive voltage corresponding to the first analog voltage, an upper power supply terminal to which an intermediate voltage is supplied, and a lower power supply terminal to which a lower power supply voltage is supplied A low-side amplifier that generates a second drive voltage corresponding to the second analog voltage, and the first and second drive voltages generated by the high-side amplifier and the low-side amplifier are applied to two data lines with a predetermined value. An output switch that switches the output at a cycle, a first share switch provided between one of the two data lines and the lower power supply terminal of the high side amplifier, the other of the two data lines, and the low side amplifier With the upper power supply terminal The high-level voltage of the first luminance data indicating the first drive voltage is level-shifted to the second upper power supply voltage, and the low-level voltage of the first luminance data is set to the intermediate voltage. A first level shift circuit for shifting, a second level shift circuit for level-shifting a high level voltage of the second luminance data indicating the second drive voltage to an intermediate voltage, and an upper power supply terminal to which a second upper power supply voltage is supplied A first power supply terminal to which an intermediate voltage is supplied, a first D / A converter that converts the first luminance data output from the first level shift circuit into a first analog voltage, and the intermediate voltage is supplied. A second D / A that converts the second luminance data output from the second level shift circuit into a second analog voltage, and an upper power supply terminal that is supplied with a lower power supply voltage. It includes a converter, a.
この態様によると、ハイサイドアンプの電源端子には、第2上側電源電圧AVDDと中間電圧Vcが供給され、その入力端子にも、第2上側電源電圧AVDDと中間電圧Vcの間の電圧が入力され、その出力である第1駆動電圧も、第2上側電源電圧AVDDと中間電圧Vcの間で変化する。第1D/Aコンバータについても同様である。つまり、ハイサイドアンプおよび第1D/Aコンバータは、(AVDD−Vc)程度の耐圧で構成すればよい。
またローサイドアンプの電源端子には、中間電圧Vcと下側電源電圧VSSが供給され、その入力端子にも、中間電圧Vcと下側電源電圧VSSが供給され、その出力である第2駆動電圧も、中間電圧Vcと下側電源電圧VSSの間で変化する。第2D/Aコンバータについても同様である。つまり、ローサイドアンプおよび第2D/Aコンバータは、(Vc−VSS)程度の耐圧で構成すればよい。
したがって、ハイサイドアンプ、ローサイドアンプ、第1、第2D/Aコンバータを、(AVDD−VSS)程度の耐圧で構成する必要があった従来の回路に比べて、回路面積を削減することができる。
According to this aspect, the second upper power supply voltage AVDD and the intermediate voltage Vc are supplied to the power supply terminal of the high side amplifier, and a voltage between the second upper power supply voltage AVDD and the intermediate voltage Vc is also input to the input terminal. The first drive voltage that is the output also changes between the second upper power supply voltage AVDD and the intermediate voltage Vc. The same applies to the first D / A converter. That is, the high-side amplifier and the first D / A converter may be configured with a breakdown voltage of about (AVDD−Vc).
Further, the intermediate voltage Vc and the lower power supply voltage VSS are supplied to the power supply terminal of the low side amplifier, the intermediate voltage Vc and the lower power supply voltage VSS are also supplied to the input terminals, and the second drive voltage as the output is also supplied. , And varies between the intermediate voltage Vc and the lower power supply voltage VSS. The same applies to the second D / A converter. In other words, the low-side amplifier and the second D / A converter may be configured with a breakdown voltage of about (Vc−VSS).
Therefore, the circuit area can be reduced as compared with the conventional circuit in which the high-side amplifier, the low-side amplifier, and the first and second D / A converters need to be configured with a breakdown voltage of about (AVDD-VSS).
各反転駆動回路は、ハイサイドアンプの出力端子とハイサイドアンプの下側電源端子の間に、そのカソードが出力端子側となる向きで設けられた第1ダイオードと、ローサイドアンプの上側電源端子とローサイドアンプの出力端子の間に、そのアノードが出力端子側となる向きで設けられた第2ダイオードと、をさらに備えてもよい。
第1ダイオード、第2ダイオードを設けることにより、極性反転の際に、過電圧が印加されるのを防止できる。
Each inverting drive circuit includes a first diode provided between the output terminal of the high-side amplifier and the lower power supply terminal of the high-side amplifier so that the cathode faces the output terminal, and the upper power supply terminal of the low-side amplifier. There may be further provided a second diode provided between the output terminals of the low-side amplifier in such a direction that the anode is on the output terminal side.
By providing the first diode and the second diode, it is possible to prevent an overvoltage from being applied during polarity reversal.
ある態様のソースドライバは、複数の反転駆動回路に共通に設けられ、中間電圧を生成する電圧源をさらに備えてもよい。 The source driver according to an aspect may further include a voltage source that is provided in common to the plurality of inverting drive circuits and generates an intermediate voltage.
中間電圧は、第2上側電源電圧と下側電源電圧の中点電圧であってもよい。
この場合、ハイサイドアンプおよび第1D/Aコンバータのペアに必要な耐圧と、ローサイドアンプおよび第2D/Aコンバータのペアに必要な耐圧と、を揃えることができる。
The intermediate voltage may be a midpoint voltage between the second upper power supply voltage and the lower power supply voltage.
In this case, the breakdown voltage required for the pair of the high side amplifier and the first D / A converter and the breakdown voltage required for the pair of the low side amplifier and the second D / A converter can be made uniform.
第1シェアスイッチおよび第2シェアスイッチは、極性の反転ごとにオンしてもよい。
これにより、極性反転の際に、過電圧が印加されるのを防止できる。
The first share switch and the second share switch may be turned on every time the polarity is inverted.
Thereby, it is possible to prevent an overvoltage from being applied during polarity reversal.
第1輝度データおよび第2輝度データは、極性の反転ごとに、第1、第2駆動電圧が略中間電圧となる値に設定されてもよい。
これにより極性反転の際に、過電圧が印加されるのを防止できる。
The first luminance data and the second luminance data may be set to values at which the first and second drive voltages become substantially intermediate voltages every time the polarity is inverted.
Thereby, it is possible to prevent an overvoltage from being applied during the polarity reversal.
極性の反転は、画像フレームごとに行われ、第1シェアスイッチおよび第2シェアスイッチは、画像フレームのブランク期間にオンしてもよい。 The polarity inversion is performed for each image frame, and the first share switch and the second share switch may be turned on during a blank period of the image frame.
本発明の別の態様は、液晶ディスプレイ装置である。この液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動する上述のいずれかの態様のソースドライバと、液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバ回路と、を備える。 Another embodiment of the present invention is a liquid crystal display device. The liquid crystal display device includes a liquid crystal panel, the source driver according to any one of the above-described modes for driving a plurality of data lines of the liquid crystal panel, and a gate driver circuit for driving the plurality of scanning lines of the liquid crystal panel.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、ソースドライバの回路面積を削減できる。 According to the present invention, the circuit area of the source driver can be reduced.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included. Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.
図1は、実施の形態に係るソースドライバ100を備えた液晶ディスプレイ200の構成を示す回路図である。液晶ディスプレイ200は、ソースドライバ100、ゲートドライバ110、液晶パネル120、タイミングコントローラ130を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a
液晶パネル120は、m本のデータ線LD1〜LDmと、n本の走査線LS1〜LSnを備え、データ線LDと走査線LSの交点にはマトリクス状に配置された画素回路が設けられる。図1には画素ごとのTFTのみが示される。i行j列目のTFTijのゲートは、j列目の走査線LSjに接続され、そのソースは、i行目のデータ線LDiに接続される。
The
ゲートドライバ110は、タイミングコントローラ130からのデータを受け、複数の走査線LS1〜LSnに順に電圧を与え、サイクリックに選択していく。ソースドライバ100は、タイミングコントローラ130からの輝度データS1を受け、複数のデータ線LD1〜LDmに、輝度データS1に応じた駆動電圧VDRV1〜VDRVmを供給する。ソースドライバ100は、各データ線LDに対して、所定の基準電圧Vcより高い第1極性の駆動電圧と、基準電圧Vcより低い第2極性の駆動電圧を交互に印加する反転駆動を行う。
The
ソースドライバ100は一つの半導体基板上に一体集積化された機能ICである。ソースドライバ100の出力端子P1〜Pmはそれぞれ、データ線LD1〜LDmと接続される。また、ソースドライバ100のデータ入力端子102には、画素ごとの輝度を示す輝度データS1が入力される。キャパシタ端子104には、後述する電荷保持用のチャージシェアキャパシタC1が接続される。
The
隣り合う2本のデータ線LDはペアを形成する。すなわち、データ線LD1とLD2は第1のペアをなし、データ線LD3とLD4は第2のペアをなす。一般化すると、データ線LD(2i−1)とLD(2i)は第i番目のペアをなしている。 Two adjacent data lines LD form a pair. That is, the data lines LD1 and LD2 form a first pair, and the data lines LD3 and LD4 form a second pair. When generalized, the data lines LD (2i-1) and LD (2i) form the i-th pair.
ソースドライバ100には、デジタル電源電圧(第1上側電源電圧)DVDD、第1上側電源電圧DVDDより高いアナログ電源電圧(第2上側電源電圧)AVDD、接地電圧(下側電源電圧)VSSの3つの固定電圧が供給される。たとえば第1上側電源電圧DVDD=3.3V、第2上側電源電圧AVDD=12V、下側電源電圧VSS=0Vである。
The
ソースドライバ100は、ロジック回路10、反転駆動回路12、レギュレータ20を備える。
The
レギュレータ20は、チャージシェアキャパシタC1の一端104を、第2上側電源電圧AVDDと下側電源電圧VSSの間の中間電圧Vcに安定化する。レギュレータ20およびチャージシェアキャパシタC1は、中間電圧Vcを生成する電圧源と把握することができる。好ましくは中間電圧Vcは、第2上側電源電圧AVDDと下側電源電圧VSSの中点電圧Vc=(AVDD+VSS)/2である。中間電圧Vcは、中点電圧には限定されず、ハイサイドアンプHAMPとローサイドアンプLAMPが、データ線に供給すべき駆動電圧を全範囲にわたり生成できれば、どの値に設定されてもよい。別の観点からいえば、中間電圧Vcを駆動電圧の第1極性と第2極性の境界である基準電圧に一致させることが望ましい。
The
ロジック回路10は、その上側電源端子PHに第1上側電源電圧DVDDを受け、その下側電源端子PLに下側電源電圧VSSを受ける。ロジック回路10は、タイミングコントローラ130からの輝度データS1を受けるインタフェース回路を含み、タイミングコントローラ130から受信した輝度データS1を画素ごと、つまりデータ線ごとの輝度データS2に分割し、後段の反転駆動回路12へと出力する。輝度データS2は、nビット(nは自然数)のパラレルデータであり、各ビットのハイレベルは第1上側電源電圧DVDDであり、ローレベルは下側電源電圧VSSである。
反転駆動回路12は、ペアをなす2本のデータ線ごとに設けられる。つまり、データ線LD1、LD2のペアに対して反転駆動回路12_1が、データ線LDm−1、LDmのペアに対して、反転駆動回路12_m/2が設けられる。
The
反転駆動回路12はそれぞれ、ロジック回路10から輝度データS2P、S2Nを受け、各輝度データに応じた第1極性の第1駆動電圧VPと、第1極性と反対の第2極性の第2駆動電圧VNを生成し、第1駆動電圧VPおよび第2駆動電圧VNを、所定の周期で2本のデータ線LDに交互に印加する。
Each
反転駆動回路12はそれぞれ、ハイサイドアンプHAMP、ローサイドアンプLAMP、出力スイッチSW、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2、第1レベルシフト回路LVS1、第2レベルシフト回路LVS2、第1D/AコンバータDAC1、第2D/AコンバータDAC2、第1ダイオードD1、第2ダイオードD2を備える。
The inverting
ハイサイドアンプHAMPの上側電源端子PHには第2上側電源電圧AVDDが供給され、その下側電源端子PLには中間電圧Vcが供給される。ハイサイドアンプHAMPは、その入力である第1アナログ電圧VaPに応じた第1駆動電圧VPを生成する。ハイサイドアンプHAMPおよびローサイドアンプLAMPは、演算増幅器を利用したボルテージフォロア回路として構成してもよい。 The upper power supply terminal P H of the high-side amplifier HAMP is supplied second upper power supply voltage AVDD, the intermediate voltage Vc is supplied to the lower power supply terminal P L. The high-side amplifier HAMP generates the first driving voltage V P corresponding to the first analog voltage Va P is the input. The high side amplifier HAMP and the low side amplifier LAMP may be configured as a voltage follower circuit using an operational amplifier.
ローサイドアンプLAMPの上側電源端子PHには、中間電圧Vcが供給され、その下側電源端子PLには下側電源電圧VSSが供給される。ローサイドアンプLAMPは、第2アナログ電圧VaNに応じた第2駆動電圧VNを生成する。 The low-side amplifier LAMP upper power supply terminal P H, the intermediate voltage Vc is supplied, the lower supply voltage VSS is supplied to the lower power supply terminal P L. The low side amplifier LAMP generates a second drive voltage V N corresponding to the second analog voltage Va N.
出力スイッチSWは、ハイサイドアンプHAMPとローサイドアンプLAMPにより生成された第1駆動電圧VP、第2駆動電圧VNを、2本のデータ線LDi、LDi+1に所定の周期で切りかえて出力する。すなわち出力スイッチSWの状態に応じて、第1極性の第1駆動電圧VPがデータ線LDiに印加され、第2極性の第2駆動電圧VNがデータ線LDi+1に印加される第1状態φ1と、第1駆動電圧VPがデータ線LDi+1に印加され、第2駆動電圧VNがデータ線LDiに印加される第2状態φ2が、交互に切りかえられる。
The output switch SW switches the first drive voltage V P and the second drive voltage V N generated by the high side amplifier HAMP and the low side amplifier LAMP to the two data lines LDi and LDi + 1 at a predetermined cycle and outputs them. That is, depending on the state of the output switch SW, the first driving voltage V P of the first polarity is applied to the data line LDi, the first state φ1 to the second driving voltage V N of the second polarity is applied to the data line LDi + 1 When the first driving voltage V P is applied to the data
第1シェアスイッチSWC1は、2本のデータ線の一方LDiと、ハイサイドアンプHAMPの下側電源端子PLとの間に設けられる。第2シェアスイッチSW2は、2本のデータ線の他方LDi+1と、ローサイドアンプLAMPの上側電源端子PHとの間に設けられる。
第1シェアスイッチSWC1および第2シェアスイッチSWC2は、極性の反転ごとにオンする。これにより、極性の反転ごとに、データ線LDi、LDi+1の電位が、中間電圧Vcと等しくなる。本実施の形態では、極性の反転は、走査線LSの切りかえごとに行われる。
First Share switches SWC1 is provided between the one LDi of two data lines, and the lower power supply terminal P L of the high-side amplifier HAMP. The second share switch SW2, the other LDi + 1 of two data lines are provided between the upper power supply terminal P H of the low-side amplifier LAMP.
The first share switch SWC1 and the second share switch SWC2 are turned on every time the polarity is inverted. Thereby, the potential of the data lines LDi and LDi + 1 becomes equal to the intermediate voltage Vc for every inversion of polarity. In the present embodiment, the polarity is inverted every time the scanning line LS is switched.
第1レベルシフト回路LVS1は、第1駆動電圧VPを指示する第1輝度データS2Pのハイレベル電圧(DVDD)を、第2上側電源電圧AVDDにレベルシフトし、第1輝度データS2Pのローレベル電圧(VSS)を中間電圧Vcにレベルシフトする。
第2レベルシフト回路LVS2は、第2駆動電圧VNを指示する第2輝度データS2Nのハイレベル電圧(DVDD)を中間電圧Vcにレベルシフトする。
The first level shift circuit LVS1 is a high-level voltage of the first luminance data S2 P for instructing a first driving voltage V P (DVDD), level-shifted to the second upper power supply voltage AVDD, the first luminance data S2 P The low level voltage (VSS) is level shifted to the intermediate voltage Vc.
The second level shift circuit LVS2 is level-shifted high-level voltage of the second luminance data S2 N instructing second driving voltage V N a (DVDD) to the intermediate voltage Vc.
第1D/AコンバータDAC1の上側電源端子PHには第2上側電源電圧AVDDが供給され、その下側電源端子PLには中間電圧Vcが供給される。第1D/AコンバータDAC1は、第1レベルシフト回路LVS1から出力される第1輝度データS2P’を第1アナログ電圧VaPに変換する。 The upper power supply terminal P H of the 1D / A converter DAC1 is supplied second upper power supply voltage AVDD, the intermediate voltage Vc is supplied to the lower power supply terminal P L. The 1D / A converter DAC1 converts the first luminance data S2 P 'output from the first level shift circuit LVS1 the first analog voltage Va P.
第2D/AコンバータDAC2の上側電源端子PHには中間電圧Vcが供給され、下側電源端子PLには下側電源電圧VSSが供給される。第2D/AコンバータDAC2は、第2レベルシフト回路LVS2から出力される第2輝度データS2N’を第2アナログ電圧VaNに変換する。 The upper power supply terminal P H of the 2D / A converter DAC2 intermediate voltage Vc is supplied, the lower supply voltage VSS is supplied to the lower power supply terminal P L. The second D / A converter DAC2 converts the second luminance data S2 N ′ output from the second level shift circuit LVS2 into the second analog voltage Va N.
第1ダイオードD1は、ハイサイドアンプHAMPの出力端子とハイサイドアンプHAMPの下側電源端子PLの間に、そのカソードが出力端子側となる向きで設けられる。第2ダイオードD2は、ローサイドアンプLAMPの上側電源端子PHとローサイドアンプLAMPの出力端子の間に、そのアノードが出力端子側となる向きで設けられる。 The first diode D1, between the lower power supply terminal P L of the output terminal of the high-side amplifier HAMP and the high-side amplifier HAMP, are disposed in a direction where the cathode is an output terminal side. The second diode D2 is provided between the output terminal of the low-side amplifier LAMP upper power supply terminal P H and the low-side amplifier LAMP, it is disposed in a direction in which the anode is an output terminal side.
以上がソースドライバ100の構成である。続いて、ソースドライバ100の動作を説明する。図2(a)〜(d)は、図1のソースドライバ100の状態遷移を示す回路図である。図3は、図1のソースドライバ100の動作波形図である。
The above is the configuration of the
図2(a)〜(d)は、ペアをなす2つのデータ線LD1、LD2を駆動する反転駆動回路12の周辺の回路のみを示す。ハイサイドアンプHAMP、ローサイドアンプLAMPは、いずれもプッシュプル形式の出力段を備える。ハイサイドアンプHAMPは、出力段として電源電圧AVDDと中間電圧Vcの間に直列に接続されたPチャンネルMOSFET(以下、第1トランジスタM1という)およびNチャンネルMOSFET(以下、第2トランジスタM2という)を備える。また、ローサイドアンプLAMPは、出力段として中間電圧Vcと接地電圧VSSの間に直列に接続されたPチャンネルMOSFET(以下、第3トランジスタM3という)およびNチャンネルMOSFET(以下、第4トランジスタM4という)を含む。ハイサイドアンプHAMPおよびローサイドアンプLAMPの入力差動段や増幅段は省略されている。
2A to 2D show only the peripheral circuits of the inverting
ソースドライバ100は、ゲートドライバ110の走査線LSの選択動作と同期して、以下で説明するφ1、φ12、φ2、φ21の状態を繰り返す。
The
φ1. ゲートドライバ110がj番目の走査線LSjを選択するとき、ソースドライバ100は、データ線LD1を第1極性の駆動電圧VPで、データ線LD2を第2極性の駆動電圧VNで駆動する。この状態を第1状態φ1という。第1状態φ1において、出力スイッチSWは、ハイサイドアンプHAMPによって一方のデータ線LD1が、ローサイドアンプLAMPによって他方のデータ線LD2が駆動されるように設定される。このとき、シェアスイッチSWC1、SWC2はすべてオフに設定される。図2(a)は、第1状態φ1の等価回路を示す。
φ1. When the
φ2. ゲートドライバ110がj+1番目の走査線LSj+1を選択するとき、ソースドライバ100は、データ線LD1を第2極性の駆動電圧VNで、データ線LD2を第1極性の駆動電圧VPで駆動する。この状態を第2状態φ2という。第2状態φ2において、出力スイッチSWは、ハイサイドアンプHAMPによって他方のデータ線LD2が、ローサイドアンプLAMPによって一方のデータ線LD1が駆動されるように設定される。このとき、シェアスイッチSWC1、SWC2はすべてオフに設定される。図2(c)は、第2状態φ2の等価回路を示す。
φ2. When the
ソースドライバ100は、ゲートドライバ110による走査線LSの駆動タイミングと同期して、第1状態φ1、第2状態φ2を交互に繰り返す。第1状態φ1から第2状態φ2の遷移期間および第2状態φ2から第1状態φ1への遷移期間には、以下の状態が挿入される。
The
φ12. 第1状態φ1から第2状態φ2に遷移するタイミングで、ソースドライバ100は、第1遷移状態φ12に設定される。第1遷移状態φ12において、出力スイッチSWはオフ状態となり、ハイサイドアンプHAMPおよびローサイドアンプLAMPは、データ線LD1、LD2と切り離される。このとき、シェアスイッチSWC1、SWC2はすべてオンに設定される。図2(b)は、第1遷移状態φ12の等価回路を示す。
φ12. At the timing of transition from the first state φ1 to the second state φ2, the
φ21. 第2状態φ2から第1状態φ1に遷移するタイミングで、ソースドライバ100は、第2遷移状態φ21に設定される。第2遷移状態φ21において、出力スイッチSWはオフ状態となり、ハイサイドアンプHAMPおよびローサイドアンプLAMPは、データ線LD1、LD2と切り離される。このとき、シェアスイッチSWC1、SWC2はすべてオンに設定される。図2(d)は、第2遷移状態φ21の等価回路を示す。第1遷移状態φ12と第2遷移状態φ21の回路状態は同じである。
φ21. At the timing of transition from the second state φ2 to the first state φ1, the
その後、第1状態φ1に遷移し、j+2番目の走査線LSj+2を駆動する。
Thereafter, the state transits to the first state φ1, and the j + 2th scanning
つまり、ソースドライバ100は、走査線LSの駆動タイミングと同期して、第1状態φ1、第1遷移状態φ12、第2状態φ2、第2遷移状態φ21を順に繰り返す。
That is, the
図3のタイムチャートを参照する。第1状態φ1において、データ線LD1の電位VDRV1は、時間とともに上昇し、輝度に応じた第1極性の目標電圧に設定される。また、データ線LD2の電位VDRV2は、時間とともに低下し、輝度に応じた第2極性の目標電圧に設定される。 Reference is made to the time chart of FIG. In the first state φ1, the potential V DRV1 of the data line LD1 rises with time and is set to the target voltage having the first polarity corresponding to the luminance. Further, the potential V DRV2 of the data line LD2 decreases with time and is set to a target voltage having the second polarity according to the luminance.
続く第1遷移状態φ12において、シェアスイッチSWC1、SWC2がオンし、データ線LD1、LD2がチャージシェアキャパシタC1と接続される。その結果、データ線LD1、LD2の電位VDRV1、VDRV2は、中間電圧Vcと一致する。 In the subsequent first transition state φ12, the share switches SWC1 and SWC2 are turned on, and the data lines LD1 and LD2 are connected to the charge share capacitor C1. As a result, the potentials V DRV1 and V DRV2 of the data lines LD1 and LD2 coincide with the intermediate voltage Vc.
続く第2状態φ2において、データ線LD1の電位VDRV1は、時間とともに低下し、輝度に応じた第2極性の目標電圧に設定される。また、データ線LD2の電位VDRV2は、時間とともに上昇し、輝度に応じた第1極性の目標電圧に設定される。 In the subsequent second state φ2, the potential V DRV1 of the data line LD1 decreases with time and is set to a target voltage of the second polarity corresponding to the luminance. Further, the potential V DRV2 of the data line LD2 rises with time and is set to a target voltage having the first polarity according to the luminance.
続く第2遷移状態φ21において、シェアスイッチSWC1、SWC2がオンし、データ線LD1、LD2がチャージシェアキャパシタC1と接続される。その結果、データ線LD1、LD2の電位VDRV1、VDRV2は、中間電圧Vcと一致する。 In the subsequent second transition state φ21, the share switches SWC1 and SWC2 are turned on, and the data lines LD1 and LD2 are connected to the charge share capacitor C1. As a result, the potentials V DRV1 and V DRV2 of the data lines LD1 and LD2 coincide with the intermediate voltage Vc.
実施の形態に係るソースドライバ100によれば、ハイサイドアンプHAMPのシンク電流(吸い込み電流)は、第2トランジスタM2を介してチャージシェアキャパシタC1に流れ込む。また、ローサイドアンプLAMPのソース電流(吐き出し電流)は、チャージシェアキャパシタC1から第3トランジスタM3を介してデータ線へと供給される。言い換えれば、ハイサイドアンプHAMPによってデータ線に供給した電荷を、チャージシェアキャパシタC1に回収し、その電荷を、ローサイドアンプLAMPの電源として利用することができる。
According to the
その結果、従来のように、各データ線の駆動電圧の極性を切りかえる度に接地に捨てていた電流を低減することができる。実施の形態に係るソースドライバ100は、従来に比べて消費電力を50%近く低減することが可能となる。消費電力の低減にともない、回路の発熱も大幅に削減できる。
As a result, the current thrown away to the ground each time the polarity of the driving voltage of each data line is switched as in the conventional case can be reduced. The
また、実施の形態では、ハイサイドアンプHAMPは電源電圧AVDDと中間電圧Vcを受けて動作し、ローサイドアンプHAMPは中間電圧Vcと接地電圧VSSを受けて動作する。Vc=AVDD/2に設定される場合、各アンプの動作電圧範囲は、AVDD/2となる。 In the embodiment, the high side amplifier HAMP operates by receiving the power supply voltage AVDD and the intermediate voltage Vc, and the low side amplifier HAMP operates by receiving the intermediate voltage Vc and the ground voltage VSS. When Vc = AVDD / 2 is set, the operating voltage range of each amplifier is AVDD / 2.
これに対して、従来のソースドライバでは、チャージシェアキャパシタC1を設けずに、ハイサイドアンプとローサイドアンプの両方を、電源電圧AVDDと接地電圧VSSを与えて動作させていた。つまり、従来において、各アンプの動作電圧範囲はAVDDであった。つまり、本実施の形態に係るソースドライバ100によれば、従来のソースドライバに比べて、各アンプに印加される電圧が低減されるため、消費電力を低減することが可能となる。また、ハイサイドアンプHAMPおよびローサイドアンプLAMPを、低耐圧プロセスを利用することができるため、回路面積を削減することも可能である。
On the other hand, in the conventional source driver, both the high-side amplifier and the low-side amplifier are operated by applying the power supply voltage AVDD and the ground voltage VSS without providing the charge share capacitor C1. That is, conventionally, the operating voltage range of each amplifier is AVDD. That is, according to the
また、中間電圧Vcを安定化させるレギュレータ20を設けることにより、ハイサイドアンプHAMP、ローサイドアンプLAMPの動作を安定化させることができる。
Further, by providing the
さらに、シェアスイッチSWCを設けることにより、データ線LDの電位を輝度に対応する電圧に遷移させる前に、レギュレータ20の目標値に設定することができる。レギュレータ20の目標値は、輝度が0に相当する電圧と一致することが望ましい。
Furthermore, by providing the share switch SWC, the potential of the data line LD can be set to the target value of the
また実施の形態では、第1D/AコンバータDAC1をハイサイドアンプHAMPと同じ電圧範囲で動作させ、それに対する入力電圧レベル、つまり輝度データS2Pの振幅を、第1レベルシフト回路LVS1によって最適化している。その結果、第1D/AコンバータDAC1の消費電力も従来より低下させることができ、低耐圧プロセスを利用できるため、その回路面積を低減できる。第2D/AコンバータDAC2についても同様である。 In addition embodiments, the first 1D / A converter DAC1 is operated at the same voltage range as the high-side amplifier HAMP, the input voltage level thereto, i.e. the amplitude of the luminance data S2 P, and optimized by the first level shift circuit LVS1 Yes. As a result, the power consumption of the first D / A converter DAC1 can be reduced as compared with the conventional one, and a low withstand voltage process can be used, so that the circuit area can be reduced. The same applies to the second D / A converter DAC2.
また、第1ダイオードD1を設けることにより、ハイサイドアンプHAMPの出力端子の電位を、(Vc+Vz)以下に制限することができる。Vzは第1ダイオードD1のツェナー電圧である。同様に、第2ダイオードD2を設けることにより、ローサイドアンプLAMPの出力端子の電位を、(Vc−Vz)以上に制限することができる。その結果、極性反転のタイミングにおいて、出力スイッチSWを構成するトランスファゲートや、ハイサイドアンプHAMP、ローサイドアンプLAMPの出力段のトランジスタM1〜M4、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2などに、耐圧を超すような過電圧が印加されるのを防止できる。 Further, by providing the first diode D1, the potential of the output terminal of the high side amplifier HAMP can be limited to (Vc + Vz) or less. Vz is a Zener voltage of the first diode D1. Similarly, by providing the second diode D2, the potential of the output terminal of the low-side amplifier LAMP can be limited to (Vc−Vz) or more. As a result, at the timing of polarity inversion, the transfer gate constituting the output switch SW, the transistors M1 to M4 in the output stage of the high side amplifier HAMP, the low side amplifier LAMP, the first share switch SWC1, the second share switch SWC2, etc. It is possible to prevent an overvoltage exceeding the breakdown voltage from being applied.
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 Those skilled in the art will understand that the above-described embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
(第1の変形例)
実施の形態では、走査線LSの切りかえごとに、極性を反転させる場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。図4は、液晶パネルの変形例を示す図である。図4の液晶パネルは、いわゆるトリプルゲートパネルである。このようなパネルを用いる場合、極性の反転は、画像フレームごとに行ってもよく、具体的にはブランク期間τBLKにおいて、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2をオンしてもよい。図5は、画像フレームごとに極性反転する場合の動作波形図である。
また、トリプルゲートパネル以外のパネルを駆動する場合であっても、画像フレームごと極性反転してもよい。
(First modification)
In the embodiment, the case where the polarity is inverted every time the scanning line LS is switched has been described, but the present invention is not limited to this. FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the liquid crystal panel. The liquid crystal panel of FIG. 4 is a so-called triple gate panel. When such a panel is used, the polarity inversion may be performed for each image frame. Specifically, the first share switch SWC1 and the second share switch SWC2 may be turned on in the blank period τ BLK . FIG. 5 is an operation waveform diagram when the polarity is inverted for each image frame.
Even when a panel other than the triple gate panel is driven, the polarity may be reversed for each image frame.
あるいは、極性反転は、複数の走査線ごとに行ってもよい。 Alternatively, polarity inversion may be performed for each of a plurality of scanning lines.
(第2の変形例)
実施の形態では、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2をオンすることにより、データ線LDi、LDi+1の電位を、中間電圧Vcに引き戻す場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。
たとえば第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2の制御に代えて、ロジック回路10は、極性の反転ごとに、輝度データS2P、S2Nの値を、タイミングコントローラ130からの輝度データS1とは無関係に、駆動電圧VP、VNが中間電圧Vcあるいはその付近となるように設定してもよい。この場合、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2を省略できる。あるいは、第1シェアスイッチSWC1、第2シェアスイッチSWC2の制御に加えて、輝度データS2P、S2Nの値の設定を行ってもよい。
(Second modification)
In the embodiment, a case has been described in which the potential of the data lines LDi and LDi + 1 is returned to the intermediate voltage Vc by turning on the first share switch SWC1 and the second share switch SWC2. However, the present invention is not limited to this.
For example, instead of controlling the first share switch SWC1 and the second share switch SWC2, the
第2の変形例は、走査線ごとに極性反転を行う場合であっても有効であるが、この場合、処理の負荷が大きくなる。処理の負荷の観点からは、第2の変形例は、第1の変形例のように、画像フレームごとに極性反転を行う場合に特に有効である。 The second modification is effective even when polarity inversion is performed for each scanning line, but in this case, the processing load increases. From the viewpoint of processing load, the second modification is particularly effective when polarity inversion is performed for each image frame as in the first modification.
実施の形態では、複数の反転駆動回路12に対して、共通のチャージシェアキャパシタC1を設ける場合を説明したが、ドライバアンプをセグメント化し、セグメントごとにチャージシェアキャパシタC1を設けてもよい。セグメント化することにより、チャージシェアキャパシタC1ひとつ当たりの容量を減らすことができ、CR時定数を小さくできるため、回路動作を高速化できる。
In the embodiment, the case where the common charge share capacitor C1 is provided for the plurality of inverting
セグメントは、隣接するいくつかのドライバアンプを単位としてもよい。隣接する画素の輝度は確率的に近似する場合が多いため、これらをセグメント化することにより、高速動作が期待できる。さらにこの場合、回路のレイアウトの観点から有利である。あるいはセグメントを、画素の色を単位としてもよい。 A segment may be a unit of several adjacent driver amplifiers. Since the luminance of adjacent pixels is often approximated probabilistically, high speed operation can be expected by segmenting these. Furthermore, this case is advantageous from the viewpoint of circuit layout. Alternatively, the segment may be a unit of pixel color.
実施の形態では、チャージシェアキャパシタC1をソースドライバ100の外部に外付けする場合を説明したが、これをソースドライバ100に内蔵してもよい。
In the embodiment, the case where the charge share capacitor C1 is externally attached to the outside of the
以上、実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められることはいうまでもない。 Although the present invention has been described based on the embodiments, the embodiments merely show the principle and application of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Needless to say, many modifications and changes in arrangement are allowed without departing from the spirit of the present invention.
10…ロジック回路、12…反転駆動回路、HAMP…ハイサイドアンプ、LAMP…ローサイドアンプ、SW…出力スイッチ、SWC1…第1シェアスイッチ、SWC2…第2シェアスイッチ、LVS1…第1レベルシフト回路、LVS2…第2レベルシフト回路、DAC1…第1D/Aコンバータ、DAC2…第2D/Aコンバータ、D1…第1ダイオード、D2…第2ダイオード、20…レギュレータ、C1…チャージシェアキャパシタ、100…ソースドライバ、102…データ入力端子、104…キャパシタ端子、110…ゲートドライバ、120…液晶パネル、130…タイミングコントローラ、200…液晶ディスプレイ、DVDD…第1上側電源電圧、AVDD…第2上側電源電圧、VSS…下側電源電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1上側電源電圧が供給される第1上側電源ラインと、
接地電圧が供給される接地ラインと、
前記第1上側電源電圧より高い第2上側電源電圧が供給される第2電源ラインと、
前記第2上側電源電圧と前記接地電圧の間の所定の中間電圧が供給される中間電圧ラインと、
前記中間電圧ラインと接続されるチャージシェアキャパシタと、
前記第1上側電源ラインと接続される上側電源端子と、前記接地ラインと接続される下側電源端子を有し、前記複数のデータ線それぞれに印加すべき駆動電圧を指示する輝度データを出力するロジック回路と、
隣接する2本のデータ線ごとに設けられた駆動回路であって、前記ロジック回路からの前記輝度データを受け、当該輝度データに応じた第1極性の第1駆動電圧と、前記第1極性と反対の第2極性の第2駆動電圧を生成し、前記第1駆動電圧および前記第2駆動電圧を所定の周期で前記2本のデータ線に交互に印加する反転駆動回路と、
を備え、
各反転駆動回路は、
前記第2電源ラインと接続される上側電源端子と、前記中間電圧ラインと接続される下側電源端子と、を有し、第1アナログ電圧に応じた前記第1駆動電圧をその出力端子から出力するハイサイドアンプと、
前記中間電圧ラインと接続される上側電源端子と、前記接地ラインと接続される下側電源端子とを有し、第2アナログ電圧に応じた前記第2駆動電圧をその出力端子から出力するローサイドアンプと、
前記ハイサイドアンプと前記ローサイドアンプにより生成された前記第1、第2駆動電圧を、前記2本のデータ線に所定の周期で切りかえて出力する出力スイッチと、
前記出力スイッチより前記データ線側でかつ、前記2本のデータ線の一方と前記中間電圧ラインの間に設けられた第1シェアスイッチと、
前記出力スイッチより前記データ線側でかつ、前記2本のデータ線の他方と前記中間電圧ラインの間に設けられた第2シェアスイッチと、
前記第1駆動電圧を指示する第1輝度データのハイレベル電圧を前記第2上側電源電圧にレベルシフトし、前記第1輝度データのローレベル電圧を前記中間電圧にレベルシフトする第1レベルシフト回路と、
前記第2駆動電圧を指示する第2輝度データのハイレベル電圧を前記中間電圧にレベルシフトする第2レベルシフト回路と、
前記第2電源ラインと接続される上側電源端子と、前記中間電圧ラインと接続される下側電源端子とを有し、前記第1レベルシフト回路から出力される前記第1輝度データを前記第1アナログ電圧に変換する第1D/Aコンバータと、
前記中間電圧ラインと接続される上側電源端子と、前記接地ラインと接続される下側電源端子とを有し、前記第2レベルシフト回路から出力される前記第2輝度データを前記第2アナログ電圧に変換する第2D/Aコンバータと、
そのカソードが、前記ハイサイドアンプの出力端子と前記出力スイッチとの接続点に接続され、そのアノードが、前記中間電圧ラインに接続された第1ダイオードと、
そのカソードが前記中間電圧ラインに接続され、そのアノードが、前記ローサイドアンプの出力端子と前記出力スイッチとの接続点に接続された第2ダイオードと、
を含むことを特徴とするソースドライバ。 A source driver that inverts and drives a plurality of data lines of a liquid crystal panel,
A first upper power supply line to which a first upper power supply voltage is supplied;
A ground line to which a ground voltage is supplied;
A second power supply line to which a second upper power supply voltage higher than the first upper power supply voltage is supplied;
An intermediate voltage line to which a predetermined intermediate voltage between the second upper power supply voltage and the ground voltage is supplied;
A charge share capacitor connected to the intermediate voltage line;
An upper power supply terminal connected to the first upper power supply line and a lower power supply terminal connected to the ground line, and outputs brightness data indicating a drive voltage to be applied to each of the plurality of data lines. Logic circuit;
A driving circuit provided for each of two adjacent data lines, which receives the luminance data from the logic circuit, and has a first driving voltage having a first polarity corresponding to the luminance data, and the first polarity An inverting drive circuit that generates a second drive voltage of opposite second polarity, and alternately applies the first drive voltage and the second drive voltage to the two data lines at a predetermined period;
With
Each inversion drive circuit
An upper power supply terminal connected to the second power supply line and a lower power supply terminal connected to the intermediate voltage line, and the first drive voltage corresponding to the first analog voltage is output from the output terminal High-side amplifier to
A low-side amplifier having an upper power supply terminal connected to the intermediate voltage line and a lower power supply terminal connected to the ground line, and outputting the second drive voltage according to a second analog voltage from its output terminal When,
An output switch that outputs the first and second drive voltages generated by the high-side amplifier and the low-side amplifier by switching to the two data lines at a predetermined cycle;
A first share switch provided on the data line side from the output switch and between one of the two data lines and the intermediate voltage line;
A second share switch provided on the data line side of the output switch and between the other of the two data lines and the intermediate voltage line;
A first level shift circuit for level-shifting the high-level voltage of the first luminance data indicating the first driving voltage to the second upper power supply voltage and level-shifting the low-level voltage of the first luminance data to the intermediate voltage When,
A second level shift circuit for level-shifting a high level voltage of second luminance data indicating the second drive voltage to the intermediate voltage;
An upper power supply terminal connected to the second power supply line and a lower power supply terminal connected to the intermediate voltage line, and the first luminance data output from the first level shift circuit is the first power data. A first D / A converter for converting to an analog voltage;
An upper power supply terminal connected to the intermediate voltage line and a lower power supply terminal connected to the ground line, and the second luminance data output from the second level shift circuit is used as the second analog voltage. A second D / A converter for converting to
A cathode connected to a connection point between the output terminal of the high-side amplifier and the output switch; a first diode connected to the intermediate voltage line;
A second diode having a cathode connected to the intermediate voltage line and an anode connected to a connection point between the output terminal of the low-side amplifier and the output switch;
A source driver characterized by including:
前記液晶パネルの複数のデータ線を駆動する請求項1から6のいずれかに記載のソースドライバと、
前記液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバ回路と、
を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。 LCD panel,
A source driver according to any of claims 1 to 6 for driving a plurality of data lines of the liquid crystal panel,
A gate driver circuit for driving a plurality of scanning lines of the liquid crystal panel;
A liquid crystal display device comprising:
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