JPH05134631A - 液晶表示素子の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水平方向ドライバにおけるサンプルホールド
回路を小面積で構成すると同時に、信号電圧及びコモン
信号の急速な立ち上げが要求されない液晶駆動回路の提
供。 【構成】 先にサンプリング期間を後に出力期間を有す
るサンプルホールド回路２０と、ビデオ信号１１におけ
るダイナミックレンジ内の電圧を出力する予電圧源１６
と、を並列的に設け、信号選択スイッチ１５によって、
前記サンプルホールド回路２０のサンプリング期間中に
は前記予電圧源１６からの電圧を信号ラインに導き、続
く出力期間に前記サンプリング期間にホールドした信号
電圧を前記信号ラインの予電圧に重畳するようにした。
サンプリング期間中には液晶が予電圧にて駆動され、急
速にコモンラインの信号を立ち上げたり、予電圧を立ち
上げる必要がなく、消費電力が少なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
スイッチング素子により液晶表示素子を駆動する液晶表
示装置において、水平ドライバにおけるサンプルホール
ド回路を小面積で構成すると同時に、信号ライン上での
信号電圧及びコモンライン上でのコモン信号の急速な立
ち上げを必要としないようにして、消費電力の低減を図
るようにした液晶表示素子の駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す
る）のスイッチングによって画像表示を行う液晶表示装
置は、図４に示すように、画素の数だけＴＦＴを横方向
と縦方向に配列し、走査側である垂直ドライバからのゲ
ート信号によって導通された各横方向のＴＦＴ列を通し
て、信号側である水平ドライバからの信号電圧が液晶表
示素子に印加される。１つの液晶表示素子は、図５に示
すように、液晶表示素子の一方の電極が各ＴＦＴのドレ
インに接続され、液晶表示素子の他方のコモン電極がコ
モンラインに接続されている。ＴＦＴのソースは信号ラ
インに接続され、ゲートは垂直ドライバからのゲートラ
イン（制御ライン）に接続されている。

【０００３】ビデオ信号を供給する水平ドライバは、画
面横方向の画素信号をサンプリングするサンプルホール
ド回路と、サンプリング用パルスを発生するシフトレジ
スタとから構成される。サンプルホールド回路の動作
は、サンプリング期間とサンプリングした信号電圧を出
力する出力期間とから成る。ドレインへの充電は、ある
程度長い時間信号電圧を与え続けられなければ画素信号
と同じにならない。このため、従来のサンプルホールド
回路は、サンプリング期間も信号電圧を与えるために、
サンプリング期間の前に出力期間をおいていた。

【０００４】このように出力期間をサンプリング期間の
前におくと、サンプリング期間中も、先の出力期間に出
力した信号電圧を液晶表示素子に印加しておくための手
段が必要となる。この手段として従来、２つの手法があ
る。１つは、特開昭６１−２３４６７４号公報及び特開
平２−３０４７９９号公報に示されているように、サン
プルホールド回路に、サンプリングした信号電圧を保持
する第１コンデンサと、該第１コンデンサの保持した信
号を受取り、第１コンデンサのサンプリング中でも信号
を液晶表示素子に供給し続ける第２コンデンサを設ける
ものである。この手法によるサンプルホールド回路を図
６に示す。図６の回路は、ビデオ信号源１からの信号を
サンプリングスイッチ２を介して第１のサンプルホール
ドコンデンサ３及び第１バッファ４に供給し、第１バッ
ファ４の出力を第２のサンプルホールドコンデンサ６及
び第２バッファ７を介して信号ライン（図５参照）に供
給するようになっている。なお、電圧源８はバッファ
４，７等に電源電圧を供給し、電圧源９は各サンプルホ
ールドコンデンサ３，６及びバッファ４，７に電源電圧
を供給している。

【０００５】サンプルホールド回路がサンプリング期間
中も信号電圧を液晶表示素子に与える続ける手法の２つ
めは、例えば図５に点線で示したように、信号ラインと
コモンラインとの間に存する容量を利用するものであ
る。この手法による場合のサンプルホールド回路の構成
を図７に示す。図７の回路は、図６の第２のサンプルホ
ールドコンデンサ６と第２バッファ７を取り除き、第１
バッファ４の出力端子と信号ラインとの間に、スイッチ
１０を設けている。

【０００６】図８はスイッチ１０の機能を説明するタイ
ムチァートである。（Ａ）に示すＣＨＫ信号は、テレビ
ジョン受像機における水平同期信号に相当し、水平ドラ
イバへの基準タイミング信号として供給される。（Ｂ）
に示すＯＥ信号は、水平ドライバ（サンプルホールド回
路）が、液晶表示素子へのビデオ信号の出力を許可する
出力イネーブル信号である。（Ｃ）は垂直ドライバから
のゲート信号を、（Ｄ）は信号ラインに現れる信号電圧
を、（Ｅ）は液晶表示素子のコモン電極（ライン）に印
加されるコモン信号を示す。ＯＥ信号は、上記スイッチ
１０を制御し、図のハイレベル信号（Ｈ）のＯＥ期間に
のみ、サンプルホールドコンデサ３に保持された信号を
出力する。この出力は、信号ラインとコモンライン等と
の間に存する容量によって、サンプルホールド回路のサ
ンプリング期間中にも保持され、ＯＥ期間に出力された
信号を液晶表示素子に与える続けることができる。尚、
１つのゲートラインが選択される時間は、ここでは通常
のテレビジョン受像機と同様に６３．５μｓとし、ＯＥ
期間は１６μｓとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す回路を用いると、第１と第２の２つのサンプルホー
ルドコンデンサ３，６を、ドライバＩＣ内に構成しなけ
ればならず、ドライバＩＣが大型化してしまい得策では
ない。また、図７の回路は、サンプルホールドコンデン
サが１個で済むが、ＴＦＴ及び液晶表示素子を駆動する
のに必要な信号電圧及びコモン信号を図８に示すよう
に、ＯＥ期間の早いうちに立ち上げる必要があり、電源
回路の高レギュレーションが必要となって、消費電力が
増大するという問題がある。

【０００８】本発明は、信号電圧及びコモン信号の急速
な立ち上げを必要とせず、かつ、ドライバＩＣを小面積
にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、先のサンプリ
ング期間と後の出力期間を有し、サンプリング期間にホ
ールドした信号電圧を出力期間に導出するサンプルホー
ルド回路と、前記ビデオ信号におけるダイナミックレン
ジ内の電圧を出力する予電圧源と、前記サンプルホール
ド回路のサンプリング期間中には前記予電圧源からの電
圧を前記信号ラインに導いて前記液晶表示素子を予電圧
にて駆動し、続く出力期間に前記サンプリング期間にホ
ールドした信号電圧を前記予電圧に重畳するように前記
信号ラインに導く信号選択スイッチとを具備している。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、サンプリング期間の後に出
力期間が設けられる。そして、サンプルホールド回路が
ビデオ信号をサンプリングしているサンプリング期間中
には、ビデオ信号におけるダイナミックレンジ内の電圧
によって液晶表示素子が予電圧による駆動を受けてい
る。続く出力期間では、前記予電圧に、本来の信号の電
圧が重畳する。予電圧は、ビデオ信号におけるダイナミ
ックレンジ内の電圧であるため、本来の信号が重畳して
も、その変化分は、最大でもビデオ信号の振幅の略半分
の電圧であり、信号ラインの容量による時定数でも十分
に出力期間中に変化し得る。従って、１つの液晶表示素
子が駆動される選択時間の終期には確実に本来の信号に
よって液晶表示素子が駆動されることになる。

【００１１】本発明では、サンプリングした信号をその
まま予電圧に重畳するようにビデオ信号を出力するの
で、第２のサンプルホールドコンデンサを必要としな
い。また、サンプリング期間中は、液晶表示素子が予電
圧で駆動されているので、急いでコモンラインの信号を
立ち上げる必要もなく、予電圧も急いで立ち上げる必要
がない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図１及び図２を参照して詳細
に説明する。図１は本発明に係る液晶表示素子の駆動回
路の一実施例を示す構成図であり、図２は図１の駆動回
路にて構成された本発明を適用した水平ドライバの構成
図である。図１において、実線で囲んだブロック２０
（以下、基本回路と呼ぶ）は、図７と同一構成をしてい
るが、後に説明するように動作が異なっている。本発明
の駆動回路は、上記基本回路２０に、該基本回路２０か
らの信号が第１入力端子ａに導かれる２端子切換え型の
信号選択スイッチ１５と、該信号選択スイッチ１５の第
２入力端子ｂに液晶表示素子をビデオ信号のダイナミッ
クレンジ内の略中間レベルで駆動するための予電圧を導
く予電圧源１６との構成要素が追加されている。

【００１３】すなわち、基本回路２０は、ビデオ信号源
１１からの信号が抵抗３１を介しサンプリングスイッチ
２を介して第１のサンプルホールドコンデンサ１３及び
バッファアンプ１４に供給される。バッファアンプ１４
は、抵抗３２を介した電圧源１８からの電源電圧と抵抗
３３を介した電圧源１９からの電源電圧とで駆動されて
いる。サンプルホールドコンデンサ１３は、サンプリン
グスイッチ１２の出力端と抵抗３３を介した電源ライン
との間に接続されている。更に、バッファアンプ１４の
出力端は、上記信号選択スイッチ１５の第１入力端子ａ
に接続されている。信号選択スイッチ１５の第２入力端
子ｂには、抵抗１７を介したビデオ信号のダイナミック
レンジの略中間レベルの電圧が印加されている。

【００１４】そして、本駆動回路２１は、図２に示すよ
うに、水平ドライバ２２内に構成されている。該水平ド
ライバ２２は、駆動回路２１の上記サンプリングスイッ
チ１２を制御するパルスＰを順次に発生するシフトレジ
スタ２３を含んでいる。シフトレジスタ２３は、スター
ト信号とＣＫＨ信号によって駆動されるようになってい
る。また、水平ドライバ２２には、予電圧源１６からの
電圧Ｖ_K が各駆動回路２１に供給されるとともに、ビデ
オ信号Ｖ_VDが各サンプルホールド回路２０に供給されて
いる。

【００１５】ここで、予電圧源１６に設定する電圧レベ
ルは、ビデオ信号のダイナミックレンジの中間電圧に選
ぶのが良いが、これに限定されず、ダイナミックレンジ
内の任意の値に選ぶことができる。また、Ｖ_K はスライ
ド可変としてもよい。以上の構成を有する本発明の駆動
回路による液晶表示動作を、図８の従来の動作と比較し
て説明する。

【００１６】図８のタイムチャートによれば、１６μｓ
のＯＥ期間（スイッチ１０が導通）の後にサンプリング
期間があり、スイッチ１０を導通とするＯＥ期間に間に
合うように、信号電圧（Ｄ）及びコモン信号（Ｅ）を急
速に立ち上げ、信号ライン上で画素情報を正確に表した
正規電圧にまで立ち上がった信号電圧が液晶表示素子に
印加されるようにしていた。サンプリング期間にホール
ドコンデンサで得られた信号電圧は、その後、次のゲー
ト選択時間におけるＯＥ期間に、信号ラインに導出され
る。このように、従来のサンプルホールドコンデンサ１
個の場合の回路は、出力期間に信号ライン導出される信
号電圧を急速に立ち上げ、かつ、これに合わせてコモン
信号を急速な立ち上げる充電能力が必要であった。

【００１７】本発明では、サンプリング期間を先に選定
し、ＯＥ期間を後に選定している。そして、そのサンプ
リング期間では、信号選択スイッチ１５が第２入力端子
ｂに切換え接続されている。従って、先のサンプリング
期間に信号ラインには予電圧源１６からの予電圧が導出
され、液晶表示素子は予めビデオ信号のダイナミックレ
ンジの中間電圧（極性反転に応じて反転）で駆動されて
いる。このため、出力期間には、サンプリング期間にコ
ンデンサ１３の両端にサンプリングされた信号は、第１
入力端子ａに切換え接続された信号選択スイッチ１５を
介して信号ラインに導かれるが、このとき、信号ライン
の信号電圧は、既にビデオ信号のダイナミックレンジの
中間電圧にまで立ち上げられているため、画素情報を正
確に表す正規電圧まで急速に立ち上げるような充電を行
う必要がない。図３では、予電圧レベルＶ１がビデオ信
号の中間レベルであるため、本来の信号電圧Ｖ２に変化
するためには、Ｖ２−Ｖ１の電位差分だけ出力期間中に
変化すればよい。このときＶ２−Ｖ１の電位差分の変化
特性Ｒは、信号ラインの容量によって決まる。なお、予
電圧は急速に立ち上げる必要がないため、これとともに
コモン信号も急速に立ち上げる必要がなくなる。

【００１８】こうして本発明は、サンプルホールドコン
デンサが１個で済み、ドライバＩＣの面積を多くとるこ
とがなく、信号電圧及びコモン信号を急速に立ち上げる
必要がないため、消費電力が少なくて済むものである。
また、このドライバを直接液晶パネルに実装（ＣＯＧ）
した場合基板エッジ部の面積を小さくできる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、サン
プリングした信号をそのままビデオ信号のダイナミック
レンジ内の予電圧によって駆動されている液晶表示素子
に重畳するようにビデオ信号を出力するので、第２のサ
ンプルホールドコンデンサを必要とせず、ドライバＩＣ
の面積を容量によって占有されることがない。また、サ
ンプリング期間中は、液晶表示素子が予電圧で駆動され
ているので、急いでコモンラインの信号を立ち上げる必
要がなく、電源回路のレギュレーションが要求されず、
消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の駆動回路の一実施
例を示す構成図

【図２】本発明の駆動回路を構成したドライバを示す構
成図

【図３】本発明の動作を示すタイムチャート

【図４】本発明を適用する液晶パネルの概要図

【図５】液晶表示素子の等価回路図

【図６】サンプルホールドコンデンサを２個用いた従来
の回路を示す構成図

【図７】サンプルホールドコンデンサを１個用いた従来
の回路を示す構成図

【図８】図６及び図７に示す回路の動作を示すタイムチ
ャート

【符号の説明】

１１…ビデオ信号源、１２…サンプリングスイッチ、１
３…サンプルホールドコンデンサ、１４…バッファアン
プ、１５…信号選択スイッチ、１６…予電圧源、１７…
抵抗、２０…サンプルホールド回路、２１…駆動回路、
２２…水平ドライバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子の一方の電極と信号ライン
   との間にスイッチング素子を介在し、該スイッチング素
   子を介した前記信号ラインからの信号電圧により前記液
   晶表示素子を駆動する液晶表示素子の駆動回路におい
   て、先のサンプリング期間と後の出力期間を有し、サン
   プリング期間にホールドした信号電圧を出力期間に導出
   するサンプルホールド回路と、前記ビデオ信号における
   ダイナミックレンジ内の電圧を出力する予電圧源と、前
   記サンプルホールド回路のサンプリング期間中には前記
   予電圧源からの電圧を前記信号ラインに導いて前記液晶
   表示素子を予電圧にて駆動し、続く出力期間に前記サン
   プリング期間にホールドした信号電圧を前記予電圧に重
   畳するように前記信号ラインに導く信号選択スイッチと
   を、具備したことを特徴とする液晶表示素子の駆動回
   路。