JPH06324646A

JPH06324646A - 表示装置

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Publication number: JPH06324646A
Application number: JP11189493A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Okumura; 治彦奥村; Kazuki Taira; 和樹平; Katsuya Tsuchida; 勝也土田; Akira Konno; 晃金野; Kohei Suzuki; 公平鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】画素電極と信号線の容量クロストークによる
表示品質の低下を防止するのに有益な信号線反転駆動法
を用い、且つ駆動用ＩＣの電源電圧低減を可能にする液
晶表示装置を提供すること。【構成】基板上に画素電極，信号線Ｄ，ゲート線Ｇ及
びスイッチング素子を形成したマトリックス基板３０
と、デジタルの映像信号を入力して信号線Ｄに所定の信
号電圧を印加する信号線駆動ＩＣ１０と、スイッチング
素子を駆動するゲート線駆動ＩＣ４０と、画素電極に書
き込むべき信号電圧に応じて信号線駆動ＩＣ１０の第１
及び第２の電源電位Ｖdd，Ｖssをそれぞれ一定値だけシ
フトさせる電源電位制御回路２０とを備えた液晶表示装
置において、信号線駆動回路ＩＣ１０は、第１及び第２
の電源電位Ｖdd，Ｖssを基に作成した複数種の信号電圧
から、映像信号のデジタル値に応じた信号電圧を選択す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス型の表示装置に係わり、特に信号線駆動手段の改良を
はかった表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリックス型液晶表示装置
は、ＣＲＴに匹敵する表示品位を持つフラットパネル表
示装置や、高精細投射型ＴＶ等を安価に実現できるもの
として注目されている。この液晶表示装置は、表示基板
上に形成された画素の電位を決定する信号線と、表示す
る画素を選択するゲート線と、信号線，ゲート線を駆動
するための駆動回路とから構成されている。

【０００３】信号線駆動回路には、液晶に印加する電圧
と駆動方法を考慮して、一般に１２Ｖ電源系以上の中耐
圧プロセスの集積回路（ＩＣ）が用いられている。これ
は、液晶に印加する電圧の絶対値は５Ｖでよいが、液晶
を交流駆動する必要性から、例えば対向電極を７Ｖ程度
の電位にし、信号線を２〜１２Ｖ（７Ｖ±５Ｖ）で駆動
するためである。

【０００４】近年、高精細・多画素化による駆動周波数
の高速化や、駆動用ＩＣや液晶表示装置の低価格化，小
型化が可能な５Ｖ系などの低電源プロセスのＩＣを用い
ることが望まれている。５Ｖ系のＩＣを用いるための駆
動方法として、「コモン反転駆動」と称される、液晶に
書き込む電圧の極性に応じて対向電極を振る方法が提案
されている。一方、高精細化に伴い画素電極と信号線の
間隔が狭まると、両者の容量クロストークによって画面
の上部と下部で輝度差が生じるなどの表示品質の低下を
招く。これを防止するために、「信号線反転駆動」と称
される、隣接信号線を相互に逆極性となるように駆動す
る方法も提案されている。

【０００５】しかしながら、ゲート線方向に対向電極を
同極性とするコモン反転駆動法は、隣接信号線の極性を
反転させる信号線反転駆動法と同時には用いることがで
きない。このため、高品位の画質を保ったまま５Ｖの低
耐圧駆動ＩＣを使用するのは困難であった。

【０００６】また、駆動用ＩＣにはデジタル信号（サン
プリング信号及びビデオ信号など）とアナログ信号（駆
動信号など）を処理する部分がある。デジタル信号の電
圧レベルは近年、信号周波数の高速化に伴い低消費電力
化するために５Ｖから３．３Ｖさらには１Ｖへと低電圧
化される方向にある。しかし、アナログ信号は液晶のＶ
−Ｔ特性（電圧−透過率特性）にも依存するが、十分な
コントラストを得るためにそれほど低電圧化できない状
況にある。そして、デジタル部分とアナログ部分の電源
電圧を同じにすると、デジタル部分の消費電力が大幅に
増大したり、高速化が困難になる問題を招く。

【０００７】また、信号線反転駆動法を用いた場合、信
号線反転駆動による縦縞が動いた画像を表示した場合に
特に問題となる。そこで、これを低減するために、入力
信号に補正をかける方法が提案されているが、デジタル
信号処理が必要であることとＴＦＴのオフ電流が大きい
と効果が少ないなどの問題もある（ＩＥＩＣＥ秋季大
会 p5-36(1991)）。また、一方で近年、画面サイズの大
型化を目指して開発されている投射型液晶ディスプレイ
に適用した場合、特にＴＦＴの光リークによるオフ電流
の増加があり、上記方法は効果がでない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、高精
細化に伴い増加する画素電極と信号線の容量クロストー
クによる表示品質の低下防止と駆動用ＩＣの電源電圧低
減とを両立させるのは困難であった。

【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、画素電極と信号線の容
量クロストークによる表示品質の低下を防止するのに有
益な信号線反転駆動法を用い、且つ駆動用ＩＣの電源電
圧低減を可能にする表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、駆動用
ＩＣ（信号線駆動回路部）の電源電圧の低減をはかるた
めに、この駆動回路部に与える電源電位をシフトさせる
ことにある。

【００１１】即ち本発明（請求項１）は、基板上に配列
された複数の画素電極と、これらの画素電極間に配置さ
れた信号線と、画素電極間に配置されたゲート線と、画
素電極と信号線との間にそれぞれ配置されゲート線によ
りオン・オフされるスイッチング素子と、デジタルの映
像信号を入力して信号線に所定の信号電圧を印加する信
号線駆動回路部と、スイッチング素子を駆動するゲート
線駆動回路部と、画素電極に書き込むべき信号電圧に応
じて信号線駆動回路部の第１及び第２の電源電位をそれ
ぞれ一定値だけシフトさせる電源電位制御手段とを具備
したアクティブマトリックス型の表示装置において、信
号線駆動回路部を、第１及び第２の電源電位を基に作成
した複数種の信号電圧から、映像信号のデジタル値に応
じた信号電圧を選択するか、又は第１及び第２の電源電
位を基準電位としたＤ／Ａコンバータを用い、映像信号
をＤ／Ａ変換して信号電圧を作成するように構成したも
のである。

【００１２】また本発明（請求項２）は、表示パネルを
構成する基板上に配列された複数の画素電極と、これら
の画素電極間に配置された信号線と、画素電極間に配置
されたゲート線と、画素電極と信号線との間にそれぞれ
配置されゲート線によりオン・オフされるスイッチング
素子と、信号線に信号電圧を印加する信号線駆動回路部
と、スイッチング素子を駆動するゲート線駆動回路部
と、画素電極に書き込むべき信号電圧に応じて信号線駆
動回路部の第１及び第２の電源電位をそれぞれ一定値だ
けシフトさせる電源電位制御手段とを備えたアクティブ
マトリックス型の表示装置において、温度変化等による
表示パネルの表示特性の変化に応じて第１及び第２の電
源電位の少なくとも一方をシフトさせる手段を設けるよ
うにしたものである。

【００１３】また、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものが上げられる。

【００１４】(1) 信号線駆動回路部の電源電位を、フレ
ーム毎又はフィールド毎にシフトさせること。

【００１５】(2) 信号線を隣接間で逆極性となるように
駆動し、その極性反転に同期して信号線駆動回路部の電
源電位をシフトすること。

【００１６】(3) 信号線を、交互に別々の信号線駆動回
路部に振り分けて接続すること。

【００１７】(4) 信号線駆動回路部の電源電位のシフト
に応じて信号電圧を電源電位の範囲内で発生する手段を
設けたこと。

【００１８】(5) 信号線駆動回路部に印加する電圧を第
１及び第２の電位差以下にした後に電源電位をシフトす
ること。

【００１９】(6) 電源電位制御手段によりシフトした電
源電位の範囲内に信号線駆動回路部に入力する信号の電
位をシフトする信号電位制御手段を設けたこと。

【００２０】(7) 電源電位制御手段によりシフトした電
源電位の範囲内に信号線駆動回路部に入力する信号の電
位をシフトする信号電位制御手段と、信号電位制御手段
の入出力の論理を一致させる手段を設けたこと。

【００２１】(8) アナログ信号用電源とデジタル信号用
電源を別々に設け、書き込むべき信号電圧に応じて各々
の電源の電位を一定値だけシフトさせること。

【００２２】

【作用】本発明によれば、信号線駆動回路部の第１の電
源電位（Ｖdd）及び第２の電源電位（Ｖss）の差が実質
的に駆動用ＩＣ（信号線駆動回路部）に掛かる電源電圧
となるが、これを一定に保ったまま両者を書き込み信号
電位に応じてシフトさせることにより、駆動用ＩＣの電
源電圧耐圧以上の電位振幅を出力することができる。そ
して、信号線を隣接間で別々のＩＣに接続することによ
って、それぞれのＩＣの電源電位を信号線の極性反転に
同期して互いに逆極性となるようにシフトできるため、
信号線反転駆動法を用いつつ、駆動用ＩＣの電源電圧を
低減させることができる。

【００２３】また、信号線駆動回路部の電源電位のシフ
トに応じて信号線駆動回路部の電源電圧の範囲内で信号
電圧を発生させることにより、１系統の回路で正極性と
負極性の信号電圧を発生することができ、なおかつ１系
統の回路で正極性と負極性のガンマ補正ができる。さら
に、第１及び第２の電源電位のシフト量を表示パネルの
特性に応じて変化させることにより、常に適性な駆動条
件の下で駆動することが可能となる。さらに、駆動状態
についての情報を知る手段を設け、この情報を基に電源
電位の値若しくは信号の増幅率、又はその両方を適性な
値に補正する補正手段を設けることで、常に適性な駆動
条件で駆動を行うことができる。

【００２４】また、アナログ信号用電源とデジタル信号
用電源を別々に設け、書き込むべき信号電圧に応じて各
々の電源の電位を一定値だけシフトさせることにより、
各電源電位を最適に制御することができ、低消費電力化
することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施例に係わるア
クティブマトリックス型液晶表示装置の回路構成を示す
ブロック図である。この液晶表示装置は、信号線駆動Ｉ
Ｃ１０（１０₁〜１０_n）と制御回路２０、液晶表示装
置のマトリックス基板３０、ゲート線駆動ＩＣ４０（４
０₁〜４０_L）に大別される。

【００２７】マトリックス基板３０は、ガラス基板等の
上に２次元に配列された画素電極（図示せず）、画素電
極間にそれぞれ配置された信号線Ｄ、画素電極間にそれ
ぞれ配置されたゲート線Ｇ、画素電極と信号線Ｄとの間
に設けられたＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子
（図示せず）からなる。

【００２８】また、信号線駆動ＩＣ１０は、図２に示す
ように、サンプリングパルス発生回路，サンプルホール
ド回路及び出力回路等からなる周知の回路構成である
（日経ＢＰ社刊：フラットパネルディスプレイ´９
１）。なお、図中の１１はマルチプレクサ、１２はレベ
ルシフタ、１３はアナログスイッチ、１４はオペアン
プ、Ｃ_SPLはサンプリング・コンデンサ，Ｃ_Hはホール
ド・コンデンサである。また、マトリックス基板３０に
対向して対向基板が設置され、これらの基板間に液晶層
が充填されている。

【００２９】マトリックス基板３０の信号線Ｄ1 〜Ｄm
のうち、奇数番目は上部の信号線駆動ＩＣ１０₁〜１０
_n-1に接続され、偶数番目は下部の信号線駆動ＩＣ10₂
〜１０_nに接続されている。上部の信号線駆動ＩＣ１０
₁〜１０_n-1の電源（Ｖdd，Ｖss）と、各種信号（Sig,
CONT,CLK,Din）は、一纏めにして電源電位制御回路２０
に接続されている。下部の信号線駆動ＩＣ１０₂〜１０
_nは、図では省略しているが、上部と同様に一纏めにし
て電源電位制御回路２０′（図示せず）に接続されてい
る。マトリックス基板３０のゲート線Ｇ1 〜Ｇk はゲー
ト線駆動ＩＣ４０₁〜４０_Lに接続されている。

【００３０】具体的な液晶表示装置として、ＸＧＡ対応
のものでは信号線１０２４本、ゲート線７６８本で、２
５６出力の駆動ＩＣがそれぞれ４個，３個となる。ま
た、ＨＤＴＶ対応のものでは信号線１９２０本、ゲート
線１０２４本とした場合で、２５６出力の駆動ＩＣがそ
れぞれ８個，４個となる。

【００３１】制御回路２０，２０′は、フレーム毎に電
源電位切り替え信号（Ｈ／Ｌ）によって、信号線駆動Ｉ
Ｃ１０の電源（Ｖdd，Ｖss），各種信号（Sig,CONT,CL
K,Din）のレベルを切り替える。さらに、制御回路２
０，２０′では、上部２０と下部２０′とで切り替える
レベルの極性が互いに逆になるように、電源電位切り替
え信号（Ｈ／Ｌ）の論理を反転してある。

【００３２】信号線駆動ＩＣ１０の電源（Ｖdd，Ｖss）
と画像表示信号（Ｓig）は、ＭＯＳトランジスタ等のア
ナログスイッチ素子２１，２２，２３によってレベルを
選択される。特に、画像表示信号（Ｓig）はアナログス
イッチ２３の切り替えによって、直接又は反転増幅器２
４（基準電位は例えば７Ｖ）を通した信号が選択され
る。その他の各種信号（CONT,CLK,Din）は、レベルシフ
タ２５によって信号線駆動ＩＣ１０の電源電位の範囲へ
レベルシフトされる。レベルシフタ２５の具体的構成
は、例えば図３に示す通りであり、このような回路が各
信号毎に設けられている。

【００３３】このような構成において、奇数フレームで
液晶に正の電圧を書き込み、偶数フレームで液晶に負の
電圧を書き込むものとする。この場合、奇数フレームで
は、Ｖdd＝Ｖdd1 ，Ｖss＝Ｖss1 となり、画像表示信号
Ｓigはそのまま信号線駆動ＩＣ１０に供給される。ま
た、偶数フレームでは、Ｖdd＝Ｖdd2 ，Ｖss＝Ｖss2 と
なり、画像表示信号Ｓigは反転して信号線駆動ＩＣ１０
に供給される。

【００３４】ここで、Ｖdd1 ＝１２Ｖ，Ｖdd2 ＝７Ｖ，
Ｖss1 ＝７Ｖ，Ｖss2 ＝２Ｖとする。すると、図４に示
すように、奇数フレームでは、上側の駆動ＩＣ１０の電
源電位がＶdd＝１２Ｖ，Ｖss＝７Ｖとなることから、信
号電圧ＶSig は７〜１２Ｖの範囲となる。偶数フレーム
では、Ｖdd＝７Ｖ，Ｖss＝２Ｖとなることから、信号電
圧ＶSig は２〜７Ｖとなる。つまり、信号線Ｄを７Ｖ±
５Ｖで駆動することができる。そしてこの場合、信号線
駆動ＩＣ１０の電源電圧は奇数フレームでＶdd1 −Ｖss
1 ＝５Ｖ、偶数フレームでＶdd2 −Ｖss2 ＝５Ｖとな
り、従来必要な電源電圧12Ｖよりも低くなる。

【００３５】このように信号線駆動ＩＣ１０の電源電位
は、液晶に正の電圧を書き込むとき（ＶSig ＞対向電極
電位７Ｖ）はＶdd＝Ｖdd1 ＝12Ｖ、Ｖss＝Ｖss1 ＝７Ｖ
で、液晶に負の電圧を書き込むとき（ＶSig ＜対向電極
電位７Ｖ）はＶdd＝Ｖdd2 ＝７Ｖ、Ｖss＝Ｖss2 ＝２Ｖ
とすればよい。いずれも駆動ＩＣ１０の電源電圧（Ｖdd
−Ｖss）は５Ｖと低くできることが分かる。

【００３６】なお、レベルの極性が反転する瞬間に、信
号線Ｄの配線容量に充電された電荷によって信号線駆動
ＩＣ１０の電源電位の範囲を越える電位がＩＣの出力端
子に印加され、ラッチアップ等の異常動作を招く可能性
があるため、ＩＣの出力端子に過電圧保護回路（ダイオ
ードと抵抗による一般的なものでよい）を内蔵しておく
のが望ましい。

【００３７】このように本実施例によれば、書き込み信
号電位に応じて信号線駆動ＩＣ１０の電源電位（Ｖdd，
Ｖss）をシフトさせることによって、駆動ＩＣ１０の電
源電圧耐圧以上の電位振幅を出力することができる。即
ち、信号線駆動ＩＣ１０の第１の電源電位（Ｖdd）及び
第２の電源電位（Ｖss）の差が実質的に駆動ＩＣ１０に
かかる電源電圧となるが、これを一定に保ったまま両者
を書き込み信号電位に応じてシフトさせることにより、
駆動ＩＣ１０の電源電圧耐圧以上の電位振幅を出力する
ことができる。

【００３８】さらに、信号線Ｄを隣接間で別々の信号線
駆動ＩＣ１０に接続することによって、それぞれのＩＣ
の電源電位を信号線Ｄの極性反転に同期して互いに逆極
性となるようにシフトできるため、信号線反転駆動法を
用いつつ、駆動ＩＣ１０の電源電圧を低減できる。具体
的には、５Ｖ系の低電源プロセスのＩＣを用いることが
できるため、高精細・多画素化による駆動周波数の高速
化や、ＩＣや液晶表示装置の低価格化、小型化が可能と
なった。さらに、信号線反転駆動ができるため、高精細
化に伴い増加する画素電極と信号線Ｄの容量クロストー
クによる表示品質の低下を防止して高品位の画質を表示
することが可能となった。

【００３９】なお、上記の実施例では、信号線駆動ＩＣ
１０の電源電位（Ｖdd，Ｖss）をフレーム毎にシフトさ
せたが、フィールド毎にシフトさせるようにしてもよ
い。また、実施例では電源電位のシフトにアナログスイ
ッチを用いたが、駆動アンプを用いたものでもよい。さ
らに、信号線駆動ＩＣ１０の構成は仕様に応じて適宜変
更可能である。また、本発明は液晶以外の表示装置、例
えば画素電位に応じてトナーの吸着量を変えて画面に像
を表示できるような静電プリンタ等にも適用できる。

【００４０】図５は、本発明の第２の実施例に係わるア
クティブマトリックス型液晶表示装置の回路構成を示す
ブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例は、
デジタルの駆動ＩＣを用いて液晶を駆動するものであ
り、特に電源電位制御回路部の改良をはかったものであ
る。

【００４１】本実施例では、装置全体の基本的な構成は
前記図１と同様であるが、画素電極に書き込むべき信号
電圧（Ｖref1〜Ｖrefj）を、駆動ＩＣ１０の電源電位
（Ｖdd，Ｖss）から発生することができる信号電圧発生
部５０を含んだ構成になっている。信号電圧発生部５０
より得られた信号電圧（Ｖref1〜Ｖrefj）は、駆動ＩＣ
１０にリファレンス電圧として供給され、駆動ＩＣ１０
に供給される画素表示信号Ｓigに応じて駆動ＩＣ１０に
選択され、信号線（Ｄ1 〜Ｄm ）に印加される。なお、
図５では駆動ＩＣ１０と信号電圧発生部５０を分離して
いるが、信号電圧発生部５０が駆動ＩＣ１０に含まれて
いてもよい。

【００４２】信号電圧発生部５０の具体的構成例を、図
６に示す。この信号電圧発生部５０は、ＳＷ５１，ＳＷ
５２，抵抗Ｒ1 〜Ｒj-1 ，オペアンプ５３等により構成
される。オペアンプ５３はボルテージフォロワの形にな
っており、Ｖref1〜Ｖrefjを出力する。ＳＷ５１とＳＷ
５２はＣＮＴで制御され、ＳＷ５１はＶdd1 又はＶss2
を、ＳＷ５２はＶss1 又はＶdd2 を選択する。ＶddとＶ
ssのシフトに応じてＳＷ５１とＳＷ５２のオン・オフを
ＣＮＴで制御してやれば、比較的簡単な回路構成で正極
性と負極性の信号電圧（Ｖref1〜Ｖrefj）を発生させる
ことができる。その具体的な例を図７に示す。

【００４３】図７では、Ｖdd＝１２Ｖ，Ｖss＝７Ｖのと
き、ＳＷ５１がＶdd1 を選択、ＳＷ５２がＶss1 を選
択、Ｖdd＝７Ｖ，Ｖss＝２ＶのときＳＷ５１がＶss2 を
選択、ＳＷ５２がＶdd2 を選択した場合のＶref1とＶre
fjの波形を示している。

【００４４】図７から理解できるように、信号電圧発生
部を図６のような回路構成にすることで、少ない部品点
数の回路で正極性と負極性の信号電圧を駆動ＩＣ１０の
電源電位（Ｖdd，Ｖss）のシフトに応じて発生すること
ができる。また、正極性と負極性のガンマ補正が同一の
回路で実現可能である。

【００４５】上記の例では、ＳＷ５１，ＳＷ５２，抵抗
Ｒ1 〜ＲJ-1 ，オペアンプ５３で信号電圧発生部５０を
構成したが、回路構成は適宜変更可能であり、抵抗Ｒ1
〜Ｒj-1 の値もより良い画像を得るため適宜変更可能で
ある。

【００４６】また、図８に示したように、Ｄ／Ａコンバ
ータ５５を含んだ信号線駆動ＩＣにおいて、Ｄ／Ａコン
バータ５５のリファレンス電圧（Ｖ１，Ｖ２）を図中の
ＳＷ５６，ＳＷ５７で制御してやれば、正極性と負極性
の信号電圧を得ることができる。但し、ＳＷ５６，ＳＷ
５７はＣＮＴ２で制御され、ＣＮＴ２はＶddとＶssのシ
フトに応じて変化する。

【００４７】液晶表示装置の場合、温度や経時変化など
によって、Ｖ−Ｔ特性（電圧−透過率特性）が変わり表
示性能が変わってしまい、画質が低下してしまう。そこ
で次に、表示補償を考慮した本発明の実施例について説
明する。

【００４８】図９は、本発明の第３の実施例に係わるア
クティブマトリックス型液晶表示装置の回路構成を示す
ブロック図である。なお、図５と同一部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。この装置は、図
５の装置に表示補償部６０を付加したものであり、信号
電圧発生部５０，表示補償部６０，信号線駆動ＩＣ部１
０，制御回路部２０，液晶表示装置のマトリックス基板
部３０，ゲート線駆動ＩＣ部４０に大別される。

【００４９】この実施例は、表示補償が必要な液晶表示
装置などに特に有効な回路構成であり、液晶表示装置の
Ｖ−Ｔ特性が変化した場合でも常に最適な信号電圧が信
号電圧発生部５０で得られるように、信号電圧発生部５
０に供給される信号線駆動ＩＣ１０の電源電位を表示補
償部６０で表示補償する構成となっている。Ｖdd' ，Ｖ
ss' とＶref1' 〜Ｖrefj' は、それぞれ表示補償された
信号線駆動ＩＣ１０の電源電位と信号電圧を示す。

【００５０】図１０に表示補償したときの電源電位（Ｖ
dd，Ｖss）の変化とそれに応じて変化する信号電圧（Ｖ
ref1〜Ｖrefj）の変化の様子を示す。±ΔＶは表示補償
による変化分である。このように本実施例によれば、液
晶表示装置の液晶のＶ−Ｔ特性に変化が生じても常に最
適な信号電圧が信号電圧発生部より得られ、特性変化に
対して影響を受けない液晶表示装置が実現可能である。

【００５１】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図１１は、第４の実施例に係わるアクティブマト
リックス型液晶表示装置の要部構成を示す図である。入
力信号としてはビデオ信号の場合を考える。

【００５２】信号線駆動ＩＣ部（図中では省略）に与え
られる電源のうち、第１の電源電位Ｖddは、電源電位切
り換えスイッチ１０１に入力される切り換え信号Ｈ／Ｌ
により、Ｖdd1 とＶdd2 のいずれかの電源電位が選択さ
れる。同時に第２の電源電位Ｖssも同様に、切り換えス
イッチ１０２によってＶss1 とＶss2 のうち、いずれか
の電源電位が選択されるようになっている。

【００５３】図１１には図示しなかったが、信号線駆動
ＩＣ部に入力されるクロック等の制御信号は、レベルシ
フタによってＶddとＶss間の電源電位範囲内にレベルシ
フトするようになっている。

【００５４】次に、入力信号を一定電位に固定するため
の基準信号電位ＶBSとして、切り換え信号Ｈ／Ｌによっ
て動作するスイッチ１０４により、Ｖdd又はＶssのいず
れか一方が与えられる。

【００５５】一方、ビデオ信号Ｖideoは、反転増幅器１
０５によって反転Ｖideo信号が生成され、切り換えスイ
ッチ１０３によって、反転，非反転ビデオ信号のうちい
ずれを出力するかが選択され、ビデオ信号Ｖideo' とし
てクランプ回路（図中のＣＬＰ）１０６に入力される。

【００５６】クランプ回路１０６には、先に選択された
ビデオ信号Ｖideo' の他、基準信号電位としてＶBS、さ
らにＶideo信号内に含まれるブランキング信号レベルＶ
BLKが入力される。クランプ回路１０６内では、ブラン
キング信号レベルＶBLK が基準信号電位ＶBSと同電位に
固定されることにより、基準信号電位ＶBSに固定された
ビデオ信号Ｖideo outが出力される。このビデオ信号Ｖ
ideo outが実際に信号線駆動ＩＣ部を通して画素電極に
書き込まれるべき信号波形である。

【００５７】図１１における各信号の時間的な変化の様
子を、図１２に示す。Ｖdd1 ＝１２Ｖ，Ｖdd2 ＝７Ｖ，
Ｖss1 ＝７Ｖ，Ｖss2 ＝２Ｖとすると、信号線駆動ＩＣ
部に供給される電源電位波形は、第ｎフレームにおいて
Ｖdd＝Ｖdd2 ＝７Ｖ、Ｖss＝Ｖss2 ＝２Ｖとなり、基準
信号電位ＶBSとしてＶss（＝２Ｖ）が選択される。一
方、クランプ回路１０６内に入力されるビデオ信号Ｖid
eo' はＶideoと同じ信号が選択される。クランプ回路１
０６内では、水平出力期間内に含まれるブランキングレ
ベルＶBLK が基準信号電位ＶBSと同電位となるため、信
号線駆動ＩＣを通して画素電極に書き込まれるべき信号
波形Ｖideo outは２Ｖから７Ｖの間に含まれる。

【００５８】第ｎ＋１フレームでは、Ｖdd＝Ｖdd1 ＝１
２Ｖ，Ｖss＝Ｖss1 ＝７Ｖとなる一方、ＶBS＝Ｖdd（＝
１２Ｖ）に切り替わる。Ｖideo' にはＶideoの反転波形
が選択されるので、Ｖideo outは７Ｖからブランキング
レベルＶBLK ＝ＶBS＝Ｖdd＝１２Ｖ間に含まれる波形と
なる。

【００５９】このように、信号線駆動ＩＣ部に入力する
電源電圧は常に５Ｖ以下であり、各フレーム期間内にお
いて画素電極に書き込まれるべき信号波形は、第１及び
第２の電源電位の範囲内に含まれる。従って、図１１に
示すような構成を用いることにより、信号線駆動ＩＣ部
に５Ｖ以上の電圧を加えることなく信号線反転駆動を行
うことができ、従来の構成に比べ、信号線駆動ＩＣ部の
電源電圧を低減することができる。さらに、５Ｖ系の低
電源プロセスのＩＣを用いることができるため、駆動周
波数の高速化，駆動ＩＣや液晶表示装置の低価格化，小
型化が可能となる。

【００６０】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。図１３は、液晶表示装置における電気光学特性の
温度に対する変化の予測を示した図である。液晶表示装
置では、温度の変化などにより実効電圧−透過率曲線が
変動するため、適性な駆動条件が変化する。図１３にお
いては、温度変化により、実効電圧値ΔＶrms だけ曲線
がシフトした様子を示している。

【００６１】この場合の駆動条件の変化分を補償する方
法を、図１４に示す。液晶表示装置における画像表示部
の温度を温度センサ（図中省略）から電気的な信号ＶT
として回路に入力する。ＶT は増幅器２０１によってα
倍され、電源電位のシフト量ΔＶとなり、加算器２０２
において電源電位Ｖdd1 の値から減じられ、新たな電源
電位Ｖdd1 −ΔＶが発生する。同様に、加算器２０３に
おいてＶdd2 ＋ΔＶ、加算器２０４においてＶss1 −Δ
Ｖ、加算器２０５においてＶss2 ＋ΔＶが新たな電源電
位として発生し、これら新たな発生した４つの電源電位
から第４の実施例と同様の方法で駆動ＩＣ部の電源電位
Ｖdd，Ｖss，信号線に印加する信号電圧Ｖideo outが出
力される。

【００６２】図１５に、出力される電源電位波形Ｖdd，
Ｖss，信号線に印加する信号電圧Ｖideo outの波形の変
化の様子を示す。第ｎフレームにおいて、電源電位はＶ
dd＝Ｖdd2 ＋ΔＶ、Ｖss＝Ｖss2 ＋ΔＶとなる。Ｖideo
outは基準電位としてＶss2＋ΔＶを選択するため、電
源電位Ｖss2 からΔＶだけ上にシフトする。一方、第ｎ
＋１フレームでは電源電位はＶdd＝Ｖdd1 −ΔＶ、Ｖss
＝Ｖss1 −ΔＶとなり、Ｖideo outはＶdd1 からΔＶだ
け下にシフトする。

【００６３】従って、各フレーム毎の電源電位のシフト
は第１及び第２の電源電位両方に対して同方向に同量シ
フトするため、常に一定の電源電圧を得ることができ、
駆動ＩＣ内部での誤動作を防ぐことができる。また、Ｖ
ideo outはＶdd1 とＶss2 の中間付近の値を取る対向電
極電圧Ｖcom に対してΔＶだけ近付くので、フリッカな
ど画質劣化の原因となる直流成分を発生することなく実
効電圧値を減じることができる。

【００６４】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。本実施例は、信号線の偶数本目に接続する信号線
駆動回路部の第１及び第２の電源電位を供給する電源ラ
インと、信号線の奇数番目に接続する信号線駆動回路部
の第１及び第２の電源電位を供給する電源ラインとを電
気的に分離したものである。基本的な装置構成は図１と
同様である。

【００６５】本実施例においては、隣接する信号線は異
なる駆動ＩＣと接続しており、それぞれの駆動ＩＣには
任意の電源電位Ｖdd1 ，Ｖss1 又はＶdd2 ，Ｖss2 が供
給される。偶数番目の信号線と接続している駆動ＩＣの
電源Ｖdd及びグランドＶssと、奇数番目の信号線と接続
している駆動ＩＣのＶdd及びＶssとを電気的に分離し、
偶数信号線の電源，グランドと奇数信号線の電源，グラ
ンドとの極性を逆相にすることによって、信号線反転駆
動が可能となる。また、極性を同相にした場合はフレー
ム反転駆動が実現できる。

【００６６】電源，グランドをそれぞれ分離する具体的
な例を、図１６（ａ）に示す。偶数番目の信号線と接続
する駆動ＩＣが実装された基板３１と、奇数番目の信号
線と接続する駆動ＩＣが実装された基板３２に分離し、
それぞれに独立に電源を供給する方法である。図では、
駆動ＩＣを上下に分離したが上辺又は下辺のみに集中さ
せても構わない。その場合、２層ＴＡＢ（Tape Autanat
ed Bonding）といわれるＩＣの接続方式を取ると、偶数
奇数の信号線への配線が入り子にならず実用的である。
また、図では駆動ＩＣが基板３１，３２に直接実装され
た形になっているが、ＴＡＢ実装の場合でも適用可能で
ある。

【００６７】電源，グランドをそれぞれ分離する他の具
体的な例を、図１６（ｂ）に示す。基板３３は一体であ
るが、電源，グランドラインを２系統用意する方法であ
る。この場合も、図１６（ａ）の例と同様に駆動ＩＣの
位置，実装方法は適宜変更可能である。なお、偶数番目
の信号線と接続している駆動ＩＣの電源Ｖdd及びグラン
ドＶssと、奇数番目の信号線と接続している駆動ＩＣの
Ｖdd及びＶssを電気的に分離する方法は適宜変更可能で
ある。

【００６８】次に、本発明の第７の実施例について説明
する。図１７は第７の実施例に係わるアクティブマトリ
ックス型液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図
１８は信号線駆動ＩＣの構成を示す図である。なお、図
１及び図２と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。

【００６９】この実施例は、アナログ信号用電源とデジ
タル信号用電源を別々にシフトするものである。アナロ
グ電源関係の動作は図１と同様である。デジタル電源は
図１７のＶdd21，Ｖdd22，Ｖss21，Ｖss22で表されるよ
うに別に設けられており、アナログ電源Ｖdd11，Ｖdd1
2，Ｖss11，Ｖss12と同期してアナログスイッチ２６，
２７によりシフトが行われる。アナログ電源とデジタル
電源が異なる理由としては以下の要因がある。

【００７０】(1) アナログ電源を決めている要因は液晶
のＶ−Ｔ特性（電圧−透過率特性）であり、コントラス
トを取るためには現在では５Ｖ、将来的にも中間階調を
表示するためそれほど電圧を落とすことはできない。

【００７１】(2) デジタル電源を決めている要因はデジ
タル信号の論理レベルであり、現在は５Ｖであるが、将
来的には３．３Ｖから１Ｖ程度まで下がると予測され
る。

【００７２】このような状況の中、消費電力を下げるた
めにはどうしても、デジタル電源とアナログ電源を分離
しなければならない。そこで、電源が別々に必要になる
が、図１９に示すような簡単なクランプ回路構成にすれ
ば、全ての電源を用意する必要はなくなる。

【００７３】図１９（ａ）を簡単に説明する。アナログ
電源は５Ｖ、デジタル電源は３．３Ｖの場合を例にして
いる。アナログ部分は前に説明したようにフィールド毎
２〜７Ｖと７〜１２Ｖを繰り返しているものとする。そ
の２〜７Ｖ変化している駆動波形をクランプの基準電位
として用いる。アナログ電源はフィールド毎の変化で
は、クランプ用のコンデンサに充電された電流が放電し
てしまうので、水平のブランキング期間の一部若しくは
全てをクランプ期間として放電電流を充電する構成にす
る。このとき、Ｉｔ＝ＣΔＶ → ΔＶ＝Ｉｔ／Ｃ例えば、放電時間ｔ＝２５μｓ，Ｉ＝１００ｍＡ，Ｃ＝
２５μＦとすると、 ΔＶ＝１００ｍＶとなり、３．３Ｖに対して±１０％以下とすると３３０
ｍＶまでＯＫなので十分な特性となる。また、充電電流
はｔ＝５μｓとすると、Ｉ＝５００ｍＡ瞬間的に流せないと、元の状態に戻らないことになり、
ドライバの低インピーダンス化が必要となるが、構成と
しては簡単になる。

【００７４】図１９（ｂ）も（ａ）と同様の効果を持つ
回路例である。Ｖss1 やＶss2 は水平のリセットパルス
を入れないで、外部からある周期で発振しているパルス
を入れることで電源として持たない降圧のクランプ電位
を作成した場合である。

【００７５】以上電源のシフト回路例を示したが、基本
的に基準であるＶss1 やＶss2 のシフト信号を用いてク
ランプ回路により、Ｖdd1 やＶdd2 の電源シフト信号を
作成する回路構成であれば少ない素子数でシフト回路を
構成することができる。また、シフト回路の構成は特
に、上記回路例に限定するものではない。

【００７６】図１９（ｃ）はデジタル信号のシフト回路
例を示している。この場合も、（ａ）と同様な原理にな
るが、デジタル信号が一定のとき放電によりＶssレベル
になってしまうので、水平周期毎若しくは垂直周期毎な
どある周期でリセットパルスを入れ、信号を強制的にロ
ーレベルに下げる必要がある。

【００７７】このように本実施例によれば、アナログ信
号用電源とデジタル信号用電源とを別々に設け、書き込
むべき信号電圧に応じて各々の電源の電位を一定値だけ
シフトさせることにより、各電源電位を最適に制御する
ことができ、特にデジタル信号用電源の低消費電力化を
はかることができる。

【００７８】次に、本発明の第８の実施例について説明
する。この実施例は、液晶パネルを複数枚用い、液晶パ
ネルにおける電源電位のシフトの位相を異ならせたもの
である。

【００７９】図２０（ａ）は、投射型液晶ディスプレイ
に適用した場合の実施例である。投射型の場合、パネル
を３枚使用した３板式と１枚の単板式があるが、単板式
は直視型とほぽ同じ構成であるのでここでは３板式につ
いて説明する。実際には、パネルの入力には電源Ｖdd，
Ｖss以外に各種の信号が必要であるが、ここでは電源Ｖ
dd，Ｖssの位相に注目して説明する。

【００８０】Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤，緑，青のパネル
であり、それぞれ前記図１に示したような構成であり、
上下の駆動ＩＣに入力される電源Ｖdd，Ｖssの接続を模
式的に表している。３０１〜３０４はスイッチであり、
３０１はＧ，Ｂのパネルに接続されてＶdd1 又はＶdd2
を選択、３０２はＲのパネルに接続されてＶdd2 又はＶ
dd1 を選択し、３０３はＲのパネルに接続されてＶss2
又はＶss1 を選択し、３０４はＧ，Ｂのパネルに接続さ
れてＶss1 又はＶss2 を選択する。つまり、図２０
（ａ）の例では、パネルＲのみその電源シフト位相が異
なっている。このときの効果を以下に示す。

【００８１】フリッカレス駆動として信号線反転を行う
と妨害縞が生じることは知られている（ＩＥＩＣＥ秋季
大会 p5-36(1991)，Jounal of SID' 93 Vol.1 p89-9
5）。そのときのコントラストＣは、Ｃ＝ΔＩ／ＩＩ＝ｋｇ（Ｇ⁺＋Ｇ^-）＋ｋｒ（Ｒ⁺＋Ｒ^-）＋ｋｂ
（Ｂ⁺＋Ｂ^-） ΔＩ＝ｋｇ（Ｇ⁺−Ｇ^-）＋ｋｒ（Ｒ⁺−Ｒ^-）＋ｋｂ
（Ｂ⁺−Ｂ^-）となる。ここで、ｋｇ＝０．５９，ｋｒ＝０．３，ｋｂ
＝０．１１であり、またＧ⁺，Ｇ^-，Ｒ⁺，Ｒ^-，
Ｂ⁺，Ｂ^-はそれぞれ正極性，負極性の各信号レベルを
表している。この式から、Ｒ，Ｇ，Ｂで極性反転の位相
を変える場合、それぞれＰ＝Ｇ⁺＋Ｇ^-＝Ｒ⁺＋Ｒ^-＝Ｂ⁺＋Ｂ^- Ｍ＝Ｇ⁺−Ｇ^-＝Ｒ⁺−Ｒ^-＝Ｂ⁺−Ｂ^- とすると、Ｃr ＝０．４Ｍ／ＰＣg ＝０．１８Ｍ／ＰＣb ＝０．７８Ｍ／Ｐとなり、Ｇの反転位相を反転する方法が最も縦縞が見え
にくいことが分かる。

【００８２】次に、バーチャルリアリティ用などの頭部
搭載型ディスプレイに用いた場合の実施例を図２０
（ｂ）に示す。頭部搭載型ディスプレイは参考文献（日
経エレクトロニクス no.571(1993-1-4) ）に示されてい
るように、小型パネルを２枚用いてレンズによって拡大
した虚像を見るものである。２枚のパネルは右目用，左
目用となっており、脳の中で合成され視覚される。つま
り、最終的な画像としては両方のパネルが重なり合った
立体的に視覚される。

【００８３】このような構成の場合、前に説明したよう
に信号線反転駆動による縦縞を同様に削減するために
は、２枚のパネルで電源シフト位相を１８０度ずらす必
要がある。また、信号線反転駆動でなくても、フィール
ド反転で２枚のパネルの位相を変える方法も考えられ
る。この場合は、同一のパネルでは片側のみの極性にな
りフリッカが発生するが、左右２枚のパネルの輝度が逆
相で変化するため、フリッカを完全に防止することがで
きる。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、画
素電極に書き込むべき信号電圧に応じて、信号線駆動回
路部の第１の電源電位（Ｖdd）及び第２の電源電位（Ｖ
ss）をそれぞれ一定値だけシフトさせる電源電位制御手
段を設けることにより、画素電極と信号線の容量クロス
トークによる表示品質の低下を防止するのに有効な信号
線反転駆動法を用い、かつ駆動用ＩＣの電源電圧低減を
可能になる液晶表示装置を実現することが可能となる。
さらに、信号線駆動回路部の電源電位のシフトに応じ信
号電圧発生部より信号電圧を得ることにより、１系統の
回路で正極性と負極性のガンマ補正が実現可能となる。
また、信号電圧発生部に供給される駆動ＩＣ部の電源電
位を表示補償してやることで、常に最適な信号電圧が信
号電圧発生部から得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係わる液晶表示装置の回路構成
を示すブロック図。

【図２】第１の実施例に用いた信号線駆動ＩＣの具体的
構成を示す回路図。

【図３】第１の実施例に用いたレベルシフタの具体的構
成を示す回路図。

【図４】第１の実施例の動作を説明するための信号波形
図。

【図５】第２の実施例に係わる液晶表示装置の回路構成
を示すブロック図。

【図６】第２の実施例に用いた信号電圧発生部の具体的
構成を示す回路図。

【図７】第２の実施例における電源電位と信号電圧との
関係を示す信号波形図。

【図８】第２の実施例に用いたＤ／Ａコンバータを含む
信号線駆動回路の回路構成図。

【図９】第３の実施例に係わる液晶表示装置の回路構成
を示すブロック図。

【図１０】第３の実施例における電源電位と信号電圧の
変化を示す信号波形図。

【図１１】第４の実施例に係わる液晶表示装置の要部構
成を示す回路図。

【図１２】第４の実施例における各信号の時間的な変化
の様子を示す信号波形図。

【図１３】第５の実施例を説明するためのもので、液晶
表示装置における電気光学特性の温度に対する変化の予
測を示す特性図。

【図１４】第５の実施例に係わる液晶表示装置の要部構
成を示す回路図。

【図１５】第５の実施例における各信号の変化の様子を
示す信号波形図。

【図１６】第６の実施例に係わる液晶表示装置の要部構
成を示す模式図。

【図１７】第７の実施例に係わる液晶表示装置の回路構
成を示すブロック図。

【図１８】第７の実施例に用いた信号線駆動ＩＣの具体
的構成を示す回路図。

【図１９】第７の実施例の要部構成を示す回路図。

【図２０】第８の実施例に係わる液晶表示装置の基本構
成を示す模式図。

【符号の説明】

１０（１０₁〜１０_n）…信号線駆動ＩＣ１１…マルチプレクサ１２，２５…レベ
ルシフタ１３，２１〜２３，２６，２７，５１，５２，５６，５
７，１０１〜１０４，３０１〜３０４…アナログスイッ
チ１４，５３，２０１…オペアンプ２０，２０′…制
御回路２４，１０５…反転増幅器３０…マトリック
ス基板３１，３２，３３…基板４０（４０₁〜４０_L）…ゲート線駆動ＩＣ５０…信号電圧発生部５５…Ｄ／Ａコン
バータ６０…表示補償部１０６…クランプ
回路２０２，２０３，２０４，２０５…加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金野晃神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者鈴木公平神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に配列された複数の画素電極と、こ
れらの画素電極間に配置された信号線と、前記画素電極
間に配置されたゲート線と、前記画素電極と信号線との
間にそれぞれ配置され前記ゲート線によりオン・オフさ
れるスイッチング素子と、デジタルの映像信号を入力し
て前記信号線に所定の信号電圧を印加する信号線駆動回
路部と、前記スイッチング素子を駆動するゲート線駆動
回路部と、前記画素電極に書き込むべき信号電圧に応じ
て前記信号線駆動回路部の第１及び第２の電源電位をそ
れぞれ一定値だけシフトさせる電源電位制御手段とを具
備してなり、前記信号線駆動回路部は、第１及び第２の電源電位を基
に作成した複数種の信号電圧から、前記映像信号のデジ
タル値に応じた信号電圧を選択するか、又は第１及び第
２の電源電位を基準電位としたＤ／Ａコンバータを用
い、前記映像信号をＤ／Ａ変換して信号電圧を作成する
ものであることを特徴とするアクティブマトリックス型
の表示装置。
【請求項２】表示パネルを構成する基板上に配列された
複数の画素電極と、これらの画素電極間に配置された信
号線と、前記画素電極間に配置されたゲート線と、前記
画素電極と信号線との間にそれぞれ配置され前記ゲート
線によりオン・オフされるスイッチング素子と、前記信
号線に信号電圧を印加する信号線駆動回路部と、前記ス
イッチング素子を駆動するゲート線駆動回路部と、前記
画素電極に書き込むべき信号電圧に応じて前記信号線駆
動回路部の第１及び第２の電源電位をそれぞれ一定値だ
けシフトさせる電源電位制御手段と、前記表示パネルの
表示特性の変化に応じて第１及び第２の電源電位の少な
くとも一方をシフトさせる手段とを具備してなることを
特徴とするアクティブマトリックス型の表示装置。