JPH07191297A - 液晶駆動装置の出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネルに印加する交流電圧の出力回路に
おいて、放電時の貫通電流の発生を極力抑え、消費電力
の低減を図る。 【構成】 液晶パネル１を充電するためのプリチャージ
制御手段１９を印加電圧立ち上げ時に駆動し、液晶パネ
ル１に蓄積された電荷を放電するディスチャージ制御手
段５によって液晶パネル１への電位状態を制御するもの
である。このようにディスチャージ手段５とは別にプリ
チャージ制御手段１９を有するので、大きな貫通電流を
発生させることなく所望のタイミングで、所望の電位に
液晶パネル１の電位を立ち上げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルに交流電圧
を印加して液晶を駆動する場合に用いる出力回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルを駆動する場合には、液晶パ
ネルの表裏両面に設けた電極に電圧を印加する。電圧を
印加すると、液晶にねじれや回転が生じてパネル表示の
明暗を切り換えることができる。しかし、この液晶のね
じれや回転がつねに一方向だけであると、液晶自体がね
じれや回転に対して復元力をなくし、液晶劣化の原因と
なる。したがって、通常はねじれや回転方向が偏らない
ように液晶パネルに交流電圧を印加している。

【０００３】以下、従来の交流電圧印加手段として用い
られている出力回路について説明する。図８は従来の液
晶駆動装置の出力回路の構成を示す。同図において、１
０１はＴＦＴ液晶パネルに相当する液晶容量、１０２は
対向電極であり、この対向電極１０２の電位は、電源電
位をＶＤＤ、接地電位をＶＳＳとすると、（ＶＤＤ−Ｖ
ＳＳ）／２に設定されている。また、１０３は演算増幅
器を構成しており、この演算増幅器１０３は、定電流回
路１０４、ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ１０５、
定電流回路１０６、ＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタ
１０７，１０８、カレントミラーを構成するＮチャンネ
ルＭＯＳ型トランジスタ１０９，１１０からなる。な
お、定電流回路１０４は駆動能力の比較的大きいトラン
ジスタにより構成しており、このトランジスタのゲート
電極に、常時、一定電圧を印加することで、数ｍＡの定
電流を点Ｃに供給している。また、１１１は演算増幅器
１０３の出力端子Ｃと反転入力端子Ａとの間に接続さ
れ、負帰還回路として機能する容量であり、この容量１
１１と並列にスイッチ１１２を接続して演算増幅器１０
３の出力端子Ｃと反転入力端子Ａ間を短絡する。また、
１１３〜１１８は一端が演算増幅器１０３の反転入力端
子Ａに接続された複数の容量である。

【０００４】以上のように構成された従来の出力回路に
ついて、その動作、特に液晶パネルに印加する交流電圧
の制御動作、について説明する。

【０００５】液晶パネル１０１に印加する交流電圧を制
御するためには、ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ１
０５のゲート電極電位を制御する。容量１１３〜１１８
の充電量を小さくして反転入力端子である点Ａの電位を
低くすると、定電流回路１０６やトランジスタ１０７〜
１１０の働きで点Ｂの電位が低くなる。すなわち、Ｎチ
ャンネルＭＯＳ型トランジスタ１０５のゲート電位が低
くなる。ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ１０５のゲ
ート電位が充分に低くなるとＮチャンネルＭＯＳ型トラ
ンジスタ１０５は非導通状態となるので、定電流回路１
０４を介して電源電位ＶＤＤが液晶パネルに印加され、
対向電極１０２よりも高電位状態に制御することができ
る。

【０００６】液晶パネル１０１の電位を下げる場合ある
いは反転する場合には、容量１１３〜１１８の充電量を
大きくして点Ａの電位を上げ、さらに点Ｂの電位を上げ
る。点Ｂの電位が上がりＮチャンネルＭＯＳ型トランジ
スタ１０５のゲート電位が徐々に上がると、Ｎチャンネ
ルＭＯＳ型トランジスタ１０５が導通し始めるので、放
電により点Ｃの電位が接地電位ＶＳＳに徐々に近づき、
液晶パネルに印加される電位が徐々に下がる。一方、対
向電極の電位は（ＶＤＤ−ＶＳＳ）／２に固定されてい
るので、液晶パネルの電位がＶＳＳに向かって下がる
と、途中で液晶パネル１０１と対向電極１０２の間には
電位差がなくなり、さらに放電を続けると対向電極の電
位よりも低くなって逆方向に電位差を生じる。すなわち
対向電極に対する液晶パネルの電位が反転する。このよ
うに充電、放電により液晶パネルに印加する電圧の方向
を逆転させて交流化を実現している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では液晶パネルへの印加電圧方向を切り換える
とき、すなわち、ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ１
０５のゲート電位を上げていくときや、液晶パネルの電
圧が安定状態にあるとき等に、ＮチャンネルＭＯＳ型ト
ランジスタ１０５が導通状態になるので、常時導通状態
の定電流回路１０４とＮチャンネルＭＯＳ型トランジス
タ１０５の両方が同時に導通状態になり、貫通電流が発
生する。また従来の構成では、液晶パネルの電圧立ち上
げを早めるために定電流回路１０４として駆動能力の大
きいトランジスタを用いているので、より貫通電流は大
きくなり、消費電力が大きくなってしまうという問題が
あった。

【０００８】本発明の出力回路は貫通電流の発生を極力
抑え、消費電力の低減を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶駆動装置の
出力回路は、液晶パネルを充電するためのプリチャージ
制御手段をディスチャージ制御手段とは独立に制御して
印加電圧立ち上げ時に駆動し、液晶パネルを放電するデ
ィスチャージ制御手段によって液晶パネルへの出力電位
を制御するものである。

【００１０】

【作用】本発明は、放電手段であるディスチャージ手段
とは別にプリチャージ制御手段を有するので、大きな貫
通電流を発生させることなく、またプリチャージ制御手
段の構成により所望のタイミングで、所望の電位に液晶
パネルの電位を立ち上げることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例における液晶表
示装置の出力回路の構成を示す。図１において、１はＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶パネルに相当する液晶容
量、２は対向電極であり、この対向電極２の電位は、電
源電位をＶＤＤ、接地電位をＶＳＳとすると、（ＶＤＤ
−ＶＳＳ）／２に固定されている。また、３は演算増幅
器を構成しており、この演算増幅器３は、定電流回路
４、ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ５、定電流回路
６、ＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタ７，８、カレン
トミラーを構成するＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ
９，１０からなる。なお、定電流回路４は駆動能力の比
較的小さいトランジスタにより構成しており、このトラ
ンジスタのゲート電極電位は固定であり、常時、数μＡ
の定電流を点Ｃに供給している。またＮチャンネルＭＯ
Ｓ型トランジスタ５は駆動能力の比較的大きいトランジ
スタであり、数ｍＡの電流を制御しうる。１１は演算増
幅器３の出力端子Ｃと反転入力端子Ａの間に接続され、
負帰還回路として機能する容量であり、この容量１１と
並列にスイッチ１２が接続されており演算増幅器３の出
力端子Ｃと反転入力端子Ａ間を短絡する。また、１３〜
１８は一端が演算増幅器３の反転入力端子Ａに接続され
た複数の容量である。また、１９はプリチャージ制御手
段であり外部制御により液晶パネル１に電圧を印加す
る。

【００１３】以上のように構成された本発明の出力回路
について、その動作を説明する。この出力回路の動作
は、液晶パネルに対する充電動作（プリチャージ）と放
電動作（ディスチャージ）からなる。まず、充電動作に
おいては、プリチャージ制御手段１９により液晶パネル
１に電圧が印加され、所望の電位（たとえばＶＤＤ）ま
で立ち上げる。このときは、液晶パネル１の電位（ＶＤ
Ｄ）は対向電極２の電位（（ＶＤＤ−ＶＳＳ）／２）よ
りも高くなっている。液晶パネル１に表示を行う場合、
対向電極２の電位と液晶パネル１の電位に差をつけるか
否かで表示の明暗を切り換える。すなわち、液晶パネル
１にプリチャージした電位をそのまま保ち、対向電極２
との電位差を保ったままであれば表示は明（あるいは
暗）となり、また液晶パネル１のプリチャージした電位
を一定量だけ放電して、対向電極２との電位差を実質的
になくせば表示は暗（あるいは明）となる。

【００１４】交流化を実現するためには、液晶パネル１
のプリチャージした電位をさらに放電する。放電により
液晶パネル１の電位をさらに低い電位（たとえばＶＳ
Ｓ）に近づけ、液晶パネル１と対向電極２との間に再び
電位差（ただし、逆方向の電位差）を生じさせることに
より、表示を再び明（あるいは暗）にする。このように
対向電極２の電位を基準として、液晶パネル１に電位差
をつけるか否かで表示の切り換えを行い、さらにつける
電位差の方向を反転させることにより交流化を実現して
いる。

【００１５】放電動作の制御は、ＮチャンネルＭＯＳ型
トランジスタ５を制御することにより行う。

【００１６】容量１３〜１８の充電量に基づいて点Ａの
電位状態が決定される。容量１３〜１８の充電量が充分
に小さく、点Ａの電位が低い場合には、ＰチャンネルＭ
ＯＳ型トランジスタ７は導通状態となり、定電流回路６
を介して電源からの電流がＰチャンネルＭＯＳ型トラン
ジスタ７側に流れ込む。このときＰチャンネルＭＯＳ型
トランジスタ８側には電流がほとんど流れ込まないの
で、点Ｂの電位（すなわちＮチャンネルＭＯＳ型トラン
ジスタのゲート電位）は低い状態となり、Ｎチャンネル
ＭＯＳ型トランジスタ５は非導通状態となる。Ｎチャン
ネルＭＯＳ型トランジスタ５が非導通になると、定電流
回路４から流れ込む電流により点Ｃは高電位になる。し
たがって、この場合は放電されずに液晶パネル１と対向
電極２は電位差を持ち続ける。

【００１７】容量１３〜１８の充電量を変えて大きくす
ると、点Ａの電位が高くなり、ＰチャンネルＭＯＳ型ト
ランジスタ７の導通が制限される。ＰチャンネルＭＯＳ
型トランジスタ７の導通が制限されると、Ｐチャンネル
ＭＯＳ型トランジスタ８側に流れ込む電流量が増加し、
点Ｂの電位が徐々に高くなる。点Ｂの電位（すなわちＮ
チャンネルＭＯＳ型トランジスタのゲート電位）が高く
なるにつれて、ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ５の
抵抗値が下がり、液晶パネル１に充電された電荷はＮチ
ャンネルＭＯＳ型トランジスタ５を介して接地部に流れ
込み、放電が行われる。したがって、点Ｃの電位すなわ
ち液晶パネルの電位が、徐々に低下する。なお、Ｎチャ
ンネルＭＯＳ型トランジスタ５の抵抗値が下がっても定
電流回路４の駆動能力は小さく数μＡ程度であるので、
ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ５を介して接地部に
流れ込む貫通電流は大きくならない。

【００１８】このように容量１３〜１８の充電量に応じ
てＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ５の導通状態を制
御することができ、導通状態を大きくすることにより液
晶パネル１の電位を下げることができ、導通状態を小さ
くすることにより液晶パネル１の電位を上げることがで
きる。

【００１９】以上のように、本実施例では大電流を駆動
するプリチャージ制御手段をディスチャージ制御手段
（ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ５）と独立に制
御、駆動しているので、液晶パネル印加電圧の交流化実
行のために放電動作を行っても大きな貫通電流は発生せ
ず、消費電力を小さくすることができる。

【００２０】さらに具体的な実施例について図面を参照
しながら説明する。図２は図１の出力回路をさらに具体
的に示したものである。図２において図１と同一の構成
要素については同一の符号を付けることで説明を省略す
る。同図において図１と異なるところは、プリチャージ
回路の構成をより具体的に示しているところである。す
なわち、プリチャージ回路１９は、電源に接続された駆
動能力の大きい定電流回路２０と、外部から制御される
スイッチＳ３から構成される。

【００２１】図３は、図２の出力回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。同図において、Ｓ１〜Ｓ３は図
２におけるスイッチ（電子スイッチ）Ｓ１〜Ｓ３の開閉
動作を示し、またＶ０は液晶パネル１に印加する電圧の
出力波形を示す。また期間Ｔ０〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ４，Ｔ
４〜Ｔ６，Ｔ６〜Ｔ８は、それぞれ液晶パネルの１ライ
ン分のデータを示しており、さらにタイミングＴ４は一
つのフレームから次のフレームに切り換わるタイミング
を示す。なお、実際には１フレームに約４００〜１００
０本のラインがあるが、同図では説明を簡単にするため
にそれぞれのフレームに２ラインずつを示している。

【００２２】まず、タイミングＴ１〜Ｔ２はプリチャー
ジ期間であり、スイッチＳ１およびＳ３が閉じており、
Ｓ２が開いた状態である（なお同図のタイミングチャー
トでは、スイッチの閉じた状態をハイレベルで表し、開
いた状態をロウレベルで表している）。Ｓ１が閉じＳ２
が開くと、反転入力端子Ａと出力端子Ｃが短絡されるの
で、演算増幅器３はボルテージフォロワ回路を構成し、
容量１１の前のデータを消去する。一方、容量１３〜１
８は充電される。また、Ｓ３が閉じると定電流回路２０
から液晶パネル１に大きな電流が流れ込み、液晶パネル
１の電位Ｖ０を瞬時に立ち上げる。

【００２３】次に、タイミングＴ１〜Ｔ２は液晶パネル
への出力期間であり、スイッチＳ１およびＳ３が開き、
Ｓ２が閉じた状態である。この期間では容量１３〜１８
の充電量によって液晶パネル１の電位状態（すなわち放
電量）が決まるが、本実施例においては、液晶パネル１
が放電せず、Ｖ０が高い電位状態を保っている例を示し
ている。

【００２４】タイミングＴ２では、次のラインのデータ
表示を開始する。まず、Ｔ２〜Ｔ３の期間に再度プリチ
ャージを実行し、プリチャージの後、Ｔ３〜Ｔ４の出力
期間で放電動作を行い液晶パネルの電位を対向電極とほ
ぼ等しくして、液晶パネル表示の明暗を切り換える。

【００２５】タイミングＴ４で次のフレームに変わる
と、Ｔ４〜Ｔ５でのプリチャージ動作は前のフレームの
場合と同様に行われるが、次の出力期間Ｔ５〜Ｔ６で
は、液晶パネルの電位を対向電極よりも下げて電位差の
方向を反転させ交流化する。すなわち、前のフレームの
場合よりも放電を多く行うことで液晶パネルの電位を対
向電極よりも下げる。

【００２６】同様にＴ６〜Ｔ８においても液晶パネルの
電位を対向電極の電位よりも低い範囲で制御する。

【００２７】このように、本実施例では、１ラインごと
にプリチャージを行い、また、フレームごとに液晶パネ
ルの電位を反転させて交流化を図っている。

【００２８】次に、他の具体的な実施例について図面を
参照しながら説明する。図４は本実施例における出力回
路の構成を示す。図４において図２と同一の構成要素に
ついては同一の符号を付けることで説明を省略する。同
図において図２と異なるところは、プリチャージ回路１
９の構成である。すなわち、電位Ｖ１の電源に接続した
駆動能力の大きい定電流回路２１と、外部から制御され
るスイッチＳ４、電位Ｖ２の電源に接続した駆動能力の
大きい定電流回路２２と、外部から制御されるスイッチ
Ｓ５からプリチャージ回路１９を構成している。また、
これらのスイッチＳ４，Ｓ５の開閉は二つのＡＮＤ回路
２３，２４とインバータ２５を介して制御している。

【００２９】図５は、図４の出力回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。同図において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
４およびＳ５は図４におけるそれぞれのスイッチの開閉
動作を示し、Ｖ０は液晶パネル１に印加する電圧の出力
波形を示す。また期間Ｔ０〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ４，Ｔ４〜
Ｔ６，Ｔ６〜Ｔ８は、それぞれ液晶パネルの１ライン分
のデータを示しており、さらにタイミングＴ４は一つの
フレームから次のフレームに切り換わるタイミングを示
す。

【００３０】図５のチャートに示す動作は、プリチャー
ジ動作をライン単位で行う等、図３に示す動作とほとん
ど同じであるが、プリチャージ期間に液晶パネルに印加
する電圧値を２種類用いて使い分けている点が異なる。
すなわち、プリチャージ電位として、高い電位（ＶＤＤ
とほぼ等しい）Ｖ１と、低い電位（対向電極電位とほぼ
等しい）Ｖ２の２種類の電位を用いており、液晶パネル
の電位を対向電極よりも高い電位範囲で制御する場合、
すなわち液晶パネルの電位を反転させる場合、にはプリ
チャージ電位としてＶ１を用い（Ｔ０〜Ｔ１，Ｔ２〜Ｔ
３）、対向電極よりも低い電位範囲で制御する場合には
プリチャージ電位としてＶ２を用いる（Ｔ４〜Ｔ５，Ｔ
６〜Ｔ７）。本実施例では、フレーム単位で交流化（す
なわち液晶パネルの電位を反転）させているので、フレ
ームが変わるタイミングＴ４で、Ｖ１とＶ２を切り換え
ている。本実施例のように、反転制御の場合にはプリチ
ャージ電位は低い電位Ｖ２で充分であり、かえって先の
実施例である図３に示す場合よりもプリチャージ時の無
駄な消費電力を削減できるという効果を有する。

【００３１】以上のように図３に示した動作ではプリチ
ャージ電位がつねに同じであったが、本実施例では高い
プリチャージ電位と低いプリチャージ電位を使い分ける
ことにより、出力回路の消費電力をさらに低減すること
ができる。

【００３２】次に、さらに他の具体的な実施例について
図面を参照しながら説明する。図６は本実施例における
出力回路の構成を示す。本実施例は、特に、印加電圧の
反転（交流化）をフレーム単位でなくライン単位で実行
する場合の実施例である。図６において図２と同一の構
成要素については同一の符号を付けることで説明を省略
する。同図において図２と異なるところは、プリチャー
ジ回路１９の制御の仕方である。すなわち、プリチャー
ジ回路１９は、電源に接続した駆動能力の大きい定電流
回路２０と、スイッチＳ３からなるが、このスイッチＳ
３の開閉をＡＮＤ回路２６を介して制御している。この
ＡＮＤ回路２６には、プリチャージ信号と反転制御信号
が入力されている。反転制御信号は１ラインごとにハイ
レベル／ロウレベルが反転する信号であり、一般的な液
晶駆動装置には既に用いられている信号である。

【００３３】図７は、図６の出力回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。同図において、（ａ）はプリチ
ャージ信号、（ｂ）は反転制御信号を示し、Ｓ３は図６
におけるスイッチＳ３の開閉動作を示す。またＶ０は液
晶パネル１に印加する電圧の出力波形を示す。Ｔ０〜Ｔ
８の意味については他の実施例と同様である。

【００３４】同図（ａ）に示すようにプリチャージ信号
はラインが切り換えられるごとにハイレベルになり、ま
た、（ｂ）に示すように反転制御信号はラインごとにハ
イ／ロウを繰り返す。したがって、ＡＮＤ回路２６の出
力、すなわちＳ３の開閉は、液晶パネルの電位を対向電
極よりも高い電位範囲で制御する場合にのみプリチャー
ジを行う構成としている（Ｔ０〜Ｔ１，Ｔ４〜Ｔ５）。

【００３５】本実施例のように、ライン単位で交流化す
る構成ではプリチャージは２ラインに１回で充分である
ので、図６に示すような構成をとることができる。この
実施例では、他の実施例よりもプリチャージの回数を少
なくできるので、消費電力の低減をさらに図ることがで
きる。

【００３６】なお、本実施例ではスイッチＳ３を制御す
るための論理回路としてＡＮＤ回路を用いているが、こ
れに限られるものではなくＯＲ回路等の他の論理回路で
あってもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、放電動作時の貫通電流
を極力抑え、消費電力の低減を図ることができ、実用性
に優れた液晶パネルの出力回路を提供することができ
る。

【００３８】また、プリチャージ時のプリチャージ電圧
を必要最小限に制御することにより、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】本発明の液晶駆動装置の出力回路の実施例を示
す構成図

【図２】本発明の液晶駆動装置の出力回路の具体的な実
施例を示す構成図

【図３】図２に示した出力回路の動作を表すタイミング
チャート

【図４】本発明の液晶駆動装置の出力回路の他の具体的
な実施例を示す構成図

【図５】図４に示した出力回路の動作を表すタイミング
チャート

【図６】本発明の液晶駆動装置の出力回路の他の具体的
な実施例を示す構成図

【図７】図６に示した出力回路の動作を表すタイミング
チャート

【図８】従来の液晶駆動装置の出力回路を示す構成図

【符号の説明】

１，１０１ 液晶パネル ２，１０２ 対向電極 ３，１０３ 差動増幅器 ４，１０４ 定電流回路 ５，１０５ ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ ６，１０６ 定電流回路 ７，１０７ ＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタ ８，１０８ ＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタ ９，１０９ ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ １０，１１０ ＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタ １１，１１１ 容量 １１２ スイッチ １３〜１８，１１３〜１１８ 容量 １９ プリチャージ制御手段 ２０ 定電流回路 ２１，２２ 定電流回路 ２３，２４ ＡＮＤ回路 ２５ インバータ ２６ ＡＮＤ回路 Ｓ１〜Ｓ５ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皿井 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルに交流電圧を印加するための
   出力回路において、前記液晶パネルを充電するプリチャ
   ージ制御手段と、前記液晶パネルを放電するディスチャ
   ージ制御手段を有し、前記プリチャージ制御手段を前記
   ディスチャージ制御手段とは独立に制御して前記液晶パ
   ネルに対する印加電圧の立ち上げ時に駆動し、前記ディ
   スチャージ制御手段により液晶パネルへの出力電圧を制
   御することを特徴とする液晶駆動装置の出力回路。
2. 【請求項２】 プリチャージ制御手段は液晶パネルを２
   種類の電位Ｖ１，Ｖ２のいずれかに充電することを特徴
   とする請求項１記載の液晶駆動装置の出力回路。
3. 【請求項３】 プリチャージ制御手段は、液晶パネル表
   示のラインごとに切り換わる反転制御信号によって制御
   することを特徴とする請求項１記載の液晶駆動装置の出
   力回路。
4. 【請求項４】 液晶パネルに交流電圧を印加するための
   出力回路において、二つの電荷充電用トランジスタと、
   一つの電荷放電用トランジスタを有し、前記二つの電荷
   充電用トランジスタは駆動能力の大きいトランジスタと
   小さいトランジスタからなり、前記駆動能力の大きいト
   ランジスタを前記液晶パネルに対する印加電圧の立ち上
   げ時に駆動することを特徴とする出力回路。