JPH085984A

JPH085984A - 電源回路

Info

Publication number: JPH085984A
Application number: JP13595694A
Authority: JP
Inventors: Tadatsugu Nishitani; 忠継西谷; Shinya Kosaka; 伸也小坂
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-12
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JP3059050B2

Abstract

(57)【要約】【構成】階調電圧発生回路１から出力される階調電圧
に同期して２段階に切り替わる補助電圧を出力する補助
電圧発生回路２を設け、コンデンサ３の正極端子を階調
電圧発生回路１の出力に接続すると共に、負極端子をこ
の補助電圧発生回路２の出力に接続する。【効果】補助電圧発生回路２の出力電圧が階調電圧発
生回路１から出力される階調電圧に推移して変化するの
で、コンデンサ３の端子間に印加される電圧が常に一定
となり、階調電圧の電圧レベルが２段階に切り替わって
もコンデンサ３の充放電が起こらず、消費電力の増大や
出力波形のなまりを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源電圧が変化する電
源回路に関し、特に液晶表示装置の階調電源回路などに
適した電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、定電圧電源１１が負
荷１２に一定電圧の電源を供給する場合、この負荷に並
列に大容量のコンデンサ１３を接続しておくと、定電圧
電源１１側や負荷１２側の原因により電圧変動が発生し
た際にも、高周波成分の電流を吸収したり蓄積した電荷
を放出し、負荷１２に安定した電源電圧を供給すること
ができるようになる。

【０００３】ところで、アクティブマトクリス方式の液
晶表示装置は、図６に示すように、絵素電極基板１４に
多数の絵素電極１５を設けると共に（図６では８×８絵
素の絵素電極１５を設けている）、この絵素電極基板１
４に対向する共通電極基板１６全面に共通電極１７を設
け、これらの基板１４，１６間に液晶を充填することに
より液晶パネルを形成している。また、絵素電極基板１
４では、各絵素電極１５ごとにＴＦＴ１８（[Thin Film
Transistor]薄膜トランジスタ）が形成されると共に、
これらの絵素電極１５の間に縦横にソースバスラインＳ
0〜Ｓ7とゲートバスラインＧ0〜Ｇ7が敷設され、各絵素
電極１５をＴＦＴ１８を介して隣接するソースバスライ
ンＳ0〜Ｓ7に接続すると共に、各ＴＦＴ１８のゲートを
隣接するゲートバスラインＧ0〜Ｇ7に接続している。

【０００４】絵素電極基板１４上のゲートバスラインＧ
0〜Ｇ7は、走査ドライバ１９によって順に走査される。
また、ソースバスラインＳ0〜Ｓ7は、データドライバ２
０によって駆動される。データドライバ２０は、入力さ
れるディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ1をシリアル−パラレル
変換してそれぞれのディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ1の値に
応じた階調電圧Ｖ0〜Ｖ3を各ソースバスラインＳ0〜Ｓ7
に出力する回路であり、図６ではディジタル映像信号Ｄ
0〜Ｄ1が２ビットの場合を示すので、選択される階調電
圧Ｖ0〜Ｖ3は４種類となる。そして、この階調電圧Ｖ0
〜Ｖ3は、階調電源回路２１から供給される。また、上
記共通電極基板１６の共通電極１７には、共通電源回路
２２から共通電圧ＶCOMが供給される。コントロール回
路２３は、これら走査ドライバ１９，データドライバ２
０，階調電源回路２１及び共通電源回路２２に制御信号
を送る回路である。

【０００５】上記データドライバ２０を図７に基づいて
さらに詳細に説明する。ただし、図７は、１本のソース
バスラインＳi（i=0〜7）に接続される回路部分のみを
示す。このデータドライバ２０に２ビットずつシリアル
に入力されるディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ1は、コントロ
ール回路２３から送られて来た各ソースバスラインＳ0
〜Ｓ7ごとにタイミングの異なるサンプリング信号Ｔsmp
iによりサンプルラッチ回路２４にラッチされる。ま
た、このサンプルラッチ回路２４にラッチされたディジ
タル映像信号Ｄ0〜Ｄ1は、コントロール回路２３から送
られて来た全ソースバスラインＳ0〜Ｓ7に共通で水平走
査期間ごとにアクティブとなるアウトプットイネーブル
信号ＯＥによってホールドラッチ回路２５にラッチされ
選択制御回路２６に送られる。選択制御回路２６は、通
常のデコーダであるため、送られて来たディジタル映像
信号Ｄ0〜Ｄ1がデコードされると、この値に応じたいず
れか１本の出力ＳＬ0〜ＳＬ3のみがアクティブになる。
すると、アクティブとなった出力ＳＬ0〜ＳＬ3に接続さ
れるいずれかのアナログスイッチＡＳＷ0〜ＡＳＷ3のみ
が導通して、これに対応する１つの階調電圧Ｖ0〜Ｖ3が
ソースバスラインＳiに出力される。

【０００６】したがって、この液晶表示装置は、データ
ドライバ２０が１水平走査期間ごとに各ディジタル映像
信号Ｄ0〜Ｄ1の値に応じた階調電圧Ｖ0〜Ｖ3をそれぞれ
のソースバスラインＳ0〜Ｓ7に一斉に出力する。そし
て、当該水平走査期間にアクティブとなった１本のゲー
トバスラインＧ0〜Ｇ7に接続されるＴＦＴ１８が一斉に
ＯＮとなることにより、このＴＦＴ１８に接続される１
行分の各絵素電極１５がそれぞれの階調電圧Ｖ0〜Ｖ3に
応じて充電され液晶の階調表示を行う。

【０００７】ここで、上記階調電源回路２１や共通電源
回路２２は、階調電圧Ｖ0〜Ｖ3や共通電圧ＶCOMを負荷
に供給する電源回路であるため、図５のコンデンサ１３
で示したような大容量のコンデンサを出力端に接続して
電圧変動を吸収することが望ましい。しかし、実際の液
晶表示装置では、液晶の劣化を防止するために、例えば
水平走査期間ごとに階調電源回路２１の各階調電圧Ｖ0
〜Ｖ3の電圧レベルをそれぞれ２段階に切り替えると共
に、必要に応じて共通電源回路２２の共通電圧ＶCOMの
電圧レベルも２段階に切り替えることにより、絵素電極
１５と共通電極１７との間の液晶に印加する電圧の極性
を交互に反転させて交流駆動を行っている。したがっ
て、階調電源回路２１や共通電源回路２２の出力端にこ
のような大容量のコンデンサを接続すると、電圧レベル
が切り替わるたびに大きな充放電電流を流してコンデン
サの端子電圧を変化させる必要がある。そして、このよ
うに充放電が繰り返されると消費電力が大きくなると共
に、コンデンサの回路の時定数が大きいことから切り替
える電圧の波形になまりが生じ正確な電圧を供給できな
くなる。

【０００８】また、上記データドライバ２０は、図８に
示すような回路構成の補間階調駆動法（振動電圧駆動
法）によって各ソースバスラインＳ0〜Ｓ7に階調電圧を
供給する考案が従来から提案されている（特願平４−１
１７７７８号）。ただし、図８ではディジタル映像信号
Ｄ0〜Ｄ3を４ビットに拡張し１６種類の階調電圧Ｖ0〜
Ｖ16を供給する場合を示す。

【０００９】ディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ3がホールドラ
ッチ回路２５にラッチされて選択制御回路２６に送られ
るまでは上記図７の場合と同じである。しかし、この場
合の選択制御回路２６は、通常のデコーダとは異なり、
入力Ａ〜Ｄが４ビットであるにもかかわらず出力は、Ｓ
Ｌ0，ＳＬ4，ＳＬ8，ＳＬ12，ＳＬ16の５本となり、デ
ィジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ3の値に応じてこれら５本の出
力ＳＬ0〜ＳＬ16を１つまたは２つ選択してアクティブ
とする。また、出力ＳＬ0〜ＳＬ16を２つ選択する場合
にも、ディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ3の値に応じて２種類
のクロック信号ｔ1，ｔ2のいずれかを選択し、この選択
したクロック信号ｔ1，ｔ2に基づいてアクティブとする
２つの出力ＳＬ0〜ＳＬ16を交互に切り替える。

【００１０】即ち、ディジタル映像信号Ｄ0〜Ｄ3の値が
１０進数で４ｎ（ｎは０以上の整数）である場合（ここ
では０，４，８または１２の場合）には、それぞれ５本
の出力ＳＬ0〜ＳＬ16のいずれか１本を選択してこれを
アクティブにする。しかし、ディジタル映像信号Ｄ0〜
Ｄ3がそれ以外の値である場合には、５本の出力ＳＬ0〜
ＳＬ16のうちいずれか２本を選択する。そして、値が４
ｎ＋１である場合（ここでは１，５，９または１３の場
合）には、選択した２本の出力ＳＬ0〜ＳＬ16をクロッ
ク信号ｔ1に基づいて交互にアクティブにし、値が４ｎ
＋２である場合（ここでは２，６，１０または１４の場
合）には、選択した２本の出力ＳＬ0〜ＳＬ16をクロッ
ク信号ｔ2に基づいて交互にアクティブにし、値が４ｎ
＋３である場合（ここでは３，７，１１または１５の場
合）には、選択した２本の出力ＳＬ0〜ＳＬ16をクロッ
ク信号ｔ1に基づいて交互にアクティブにする。

【００１１】ここで、クロック信号ｔ1，ｔ2は、共に１
水平走査期間よりも十分に周期が短いパルス信号であ
り、デューティ比がそれぞれ３：１と１：１となる。そ
して、選択された２本の出力ＳＬ0〜ＳＬ16は、このデ
ューティ比に応じた割り合いで交互にアクティブとな
る。また、値が４ｎ＋１である場合と４ｎ＋３である場
合では、３：１のデューティ比による割り合いが逆転さ
れる。電圧レベルが１水平走査期間よりも十分に短い周
期で変化する階調電圧がソースバスラインＳ0〜Ｓ7に印
加されると、このソースバスラインＳ0〜Ｓ7自身の分布
容量や絵素電極１５と共通電極１７によって構成される
容量が低域通過フィルタとして機能するので、変化する
電圧レベルを平均化した階調電圧で絵素電極１５が充電
されることになる。したがって、ディジタル映像信号Ｄ
0〜Ｄ3の値が４ｎ＋１の場合にはデューティ比３：１の
クロック信号ｔ1に基づき電圧レベルが（３×Ｖ4n＋Ｖ4
n+4）／４の階調電圧Ｖ4n+1を供給し、値が４ｎ＋２の
場合にはデューティ比１：１のクロック信号ｔ2に基づ
き電圧レベルが（Ｖ4n＋Ｖ4n+4）／２の階調電圧Ｖ4n+2
を供給し、値が４ｎ＋３の場合にはデューティ比３：１
のクロック信号ｔ1に基づき電圧レベルが（Ｖ4n＋３×
Ｖ4n+4）／４の階調電圧Ｖ4n+3を供給することができ
る。

【００１２】図７に示したデータドライバ２０の場合、
ディジタル映像信号を４ビットに拡張すると、これに応
じて階調電源回路２１も１６種類の階調電圧Ｖ0〜Ｖ16
を供給する必要が生じる。しかし、このような補間階調
駆動法によれば、図８に示すように５種類の階調電圧Ｖ
0，Ｖ4，Ｖ8，Ｖ12，Ｖ16を供給するだけで１６種類の
階調電圧Ｖ0〜Ｖ16を生成することができるという利点
がある。

【００１３】しかしながら、階調電圧Ｖ0〜Ｖ16をこの
ような補間階調駆動法によって生成すると、１水平走査
期間内で繰り返し階調電圧の切り替えを行うので、この
スイッチング時の貫通電流などにより高周波成分の電圧
変動が生じる。そして、このような電圧変動を吸収する
ためには、上記大容量のコンデンサが有効であるため、
特に補間階調駆動法を用いる場合には、階調電源回路２
１や共通電源回路２２にこの大容量のコンデンサを用い
たいという要請が強いにもかかわらず、液晶の交流駆動
を行う必要上、消費電力が大きくなるという欠点や電圧
波形になまりが生じるという欠点のためにそのまま実施
することはできなかった。

【００１４】そこで、従来の液晶表示装置などでは、階
調電源回路２１や共通電源回路２２として、図９に示す
ように、２つのコンデンサ２７，２８を切り替える構成
の電源回路を用いることが提案されていた（特願平５−
１９６４１７号）。なお、図９では１種類の階調電圧ま
たは共通電圧を出力する回路部分のみを示している。こ
の電源回路は、交流駆動のための制御信号である極性反
転信号ＰＯＬを電源２９に入力しオペアンプの負帰還回
路などによって増幅することにより、この極性反転信号
ＰＯＬに同期して電圧レベルを２段階に切り替える出力
を行うことができる。また、２つのコンデンサ２７，２
８は、それぞれスイッチ素子３０，３１を介して一端を
この電源２９の出力に接続すると共に、他端側を一定電
圧ＶCNSに接続している。そして、一方のスイッチ素子
３０の制御端子には極性反転信号ＰＯＬが入力されると
共に、他方のスイッチ素子３１の制御端子にはこの極性
反転信号ＰＯＬをインバータ回路３２で反転させた信号
が入力され、この極性反転信号ＰＯＬに応じて相補的に
いずれか一方のスイッチ素子３０，３１のみが導通する
ようになっている。

【００１５】この構成により、電源２９が一方の電圧レ
ベルを出力する場合には、極性反転信号ＰＯＬによって
一方のスイッチ素子３０のみが導通しコンデンサ２７が
電圧変動を吸収する。また、極性反転信号ＰＯＬが反転
して電源２９が他方の電圧レベルを出力する場合には、
他方のスイッチ素子３１のみが導通しコンデンサ２８が
電圧変動を吸収する。したがって、これら２つのコンデ
ンサ２７，２８は、それぞれ電源２９がいずれかの電圧
レベルを出力する場合にのみ接続されるので、この電圧
レベルの切り替えによって充放電を行う必要がなくな
り、消費電力が大きくなったり出力電圧波形がなまると
いうような欠点を解消することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、階調表示の
ために補間階調駆動法を用いた場合には、上記のように
階調電圧の切り替え時に貫通電流などによる高周波成分
の電圧変動が多くなる。しかし、図９に示した電源回路
では、電源２９の出力とコンデンサ２７，２８との間に
スイッチ素子３０，３１が介入されるため、このスイッ
チ素子３０，３１の導通時には、図１０に示すように、
コンデンサ２７，２８の内部インピーダンスｒINにスイ
ッチ素子３０，３１のオン抵抗ｒONが追加されることに
なる。

【００１７】したがって、図９に示したような従来の電
源回路では、スイッチ素子３０，３１のオン抵抗ｒONが
追加されることにより高周波成分の電圧変動をコンデン
サ２７，２８によって十分に吸収することができなくな
るため、必ずしも安定した階調電圧や共通電圧を供給す
ることができないという問題が生じていた。

【００１８】また、図１１に示すように、上記スイッチ
素子３０，３１をＦＥＴからなるトランジスタＱ3，Ｑ4
で構成し、これらのトランジスタＱ3，Ｑ4のゲート端子
に入力する信号をレベルシフト回路３３によって高い電
圧にすると、オン抵抗ｒONが低減されてこのような問題
をある程度解消することも可能となる。しかし、レベル
シフト回路３３を構成するには、階調電圧よりもさらに
高い電圧が必要となり、別途高電圧の電源を設けなけれ
ばならないという問題が生じる。

【００１９】なお、上記問題は、液晶表示装置の階調電
源回路２１や共通電源回路２２だけでなく、出力電圧レ
ベルが変化し出力に大容量コンデンサを接続した電源回
路に共通するものである。

【００２０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、電圧レベルが変化する電源であってもコンデンサに
印加される電圧が常に一定となり充放電が起こらない電
源回路を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の電源回路は、出
力の電圧レベルが変化する電源を備え、２端子間に電荷
を蓄積する電荷蓄積手段の一端が該電源の出力に接続さ
れた電源回路において、該電源の出力の電圧レベルに対
して常にほぼ一定の電位差を有する電圧レベルを出力す
る補助電源が設けられると共に、該補助電源の出力が該
電荷蓄積手段の他端に接続されているものであり、その
ことにより上記目的が達成される。

【００２２】また、本発明の電源回路は、出力の電圧レ
ベルが２段階に繰り返し切り替わる電源を備え、２端子
間に電荷を蓄積する電荷蓄積手段の一端が該電源の出力
に接続された電源回路において、該電源の出力の電圧レ
ベルに同期して出力の電圧レベルが２段階に繰り返し切
り替わり、かつ、該２段階の電圧レベルがそれぞれ対応
する電源の出力の２段階の各電圧レベルに対してほぼ同
じ電位差を有する補助電源が設けられると共に、該補助
電源の出力が該電荷蓄積手段の他端に接続されているも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２３】さらに、本発明の電源回路は、各絵素ごと
に絵素電極が設けられると共に、該全絵素の絵素電極に
対向して液晶を介して共通電極が設けられ、電圧レベル
が一定の共通電圧を出力する共通電源回路と、電圧レベ
ルが周期的に切り替えられ、共通電源回路の共通電圧に
対して電位差の絶対値がほぼ一定で極性が反転する２段
階の電圧レベルであって相互に異なる複数の階調電圧を
出力する階調電源回路とが設けられ、かつ、共通電源回
路の共通電圧が該共通電極に供給されると共に、各絵素
ごとのディジタル階調データに基づいて１または２以上
の階調電圧を選択し、該選択された１の階調電圧を当該
ディジタル階調データに対応する絵素の絵素電極に供給
し、または、該選択された２以上の階調電圧を順次切り
替えて当該絵素の絵素電極に供給するデータドライバが
設けられた液晶表示装置において、該階調電源回路が請
求項２に記載の複数の電源回路によって構成されている
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】さらに、本発明の電源回路は、各絵素ごと
に絵素電極が設けられると共に、該全絵素の絵素電極に
対向して液晶を介し共通電極が設けられ、電圧レベルが
周期的に２段階に切り替えられる共通電圧を出力する共
通電源回路と、電圧レベルが該共通電源回路に同期して
切り替えられ、共通電源回路の共通電圧に対して電位差
の絶対値がほぼ一定で極性が反転する２段階の電圧レベ
ルであって相互に異なる複数の階調電圧を出力する階調
電源回路とが設けられ、かつ、共通電源回路の共通電圧
が該共通電極に供給されると共に、各絵素ごとのディジ
タル階調データに基づいて１または２以上の階調電圧を
選択し、該選択された１の階調電圧を当該ディジタル階
調データに対応する絵素の絵素電極に供給し、または、
該選択された２以上の階調電圧を順次切り替えて当該絵
素の絵素電極に供給するデータドライバが設けられた液
晶表示装置において、該階調電源回路が請求項２に記載
の複数の電源回路によって構成され、かつ該共通電源回
路が請求項２に記載の電源回路によって構成されている
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２５】

【作用】請求項１の構成により、電源の出力の電圧レベ
ルが変化した場合には補助電源の出力の電圧レベルもこ
れに推移して変化し、電荷蓄積手段の２端子間に印加さ
れる電圧は常にほぼ一定となる。したがって、電源の出
力の電圧レベルが変化しても電荷蓄積手段の充放電が起
こらないので、この充放電による電圧レベルの過渡的な
変動が発生するようなことがなくなり、電力が無駄に消
費されることもなくなる。なお、ここでいう電源の出力
の電圧レベルの変化は、無段階による変化の他、２段階
以上の段階的な変化も含む。

【００２６】請求項２の構成は、請求項１の構成におけ
る電源の出力の電圧レベルの変化が２段階に限定された
場合を示し、この場合にも同様に補助電源の出力の電圧
レベルが２段階に変化するので、電荷蓄積手段の２端子
間に印加される電圧は常にほぼ一定となる。

【００２７】請求項３の構成は、交流駆動を行う液晶表
示装置であって、かつ、補間階調駆動法による階調表示
を行うものの階調電源回路が請求項２の発明の電源回路
によって構成される場合を示す。交流駆動を行う液晶表
示装置は、階調電源回路が出力する階調電圧の電圧レベ
ルを周期的に２段階に切り替える必要があるため、請求
項２の電源回路が利用できる。

【００２８】また、補間階調駆動法によって階調表示を
行う場合には、この階調電源回路の階調電圧の切り替え
の間にも、データドライバによって２以上の階調電圧が
順次切り替えられるため、階調電源回路の出力に高周波
成分の電圧変動が発生する。しかしながら、階調電源回
路が階調電圧の電圧レベルを２段階に切り替える際に電
荷蓄積手段をスイッチング素子によって切り替える必要
がなくなるので、この高周波成分の電圧変動も電荷蓄積
手段で確実に除去することができるようになる。

【００２９】請求項４の構成は、請求項３の発明の液晶
表示装置において、共通電源回路の共通電圧も電圧レベ
ルが周期的に２段階に切り替わる場合を示している。そ
して、この場合には共通電源回路にも階調電源回路と同
様に請求項２の電源回路が利用できる。

【００３０】なお、上記電荷蓄積手段は、通常はコンデ
ンサやこのコンデンサを含む回路素子を組み合わせた回
路などによって構成される。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３２】図１〜図４は本発明の実施例を示すもので
あって、図１は階調電源回路のブロック図、図２は図１
の階調電源回路の詳細を示すブロック回路図、図３は極
性反転信号の波形を示すタイムチャート、図４は階調電
圧と補助電圧の波形を示すタイムチャートである。

【００３３】本実施例は、補間階調駆動法による階調表
示を行う液晶表示装置の階調電源回路に本発明を実施し
た場合について説明する。

【００３４】図１に示すように、本実施例の階調電源回
路は、階調電圧発生回路１と補助電圧発生回路２とコン
デンサ３とで構成されている。ただし、図１では１種類
の階調電圧を出力する回路部分のみを示している。階調
電圧発生回路１の出力は、階調電源回路の出力となり階
調電圧の供給を行うと共に、コンデンサ３の正極端子に
接続されている。補助電圧発生回路２の出力は、このコ
ンデンサ３の負極端子に接続されている。また、これら
階調電圧発生回路１と補助電圧発生回路２には、極性反
転信号ＰＯＬが入力されるようになっている。極性反転
信号ＰＯＬは、液晶表示装置を交流駆動するための論理
レベルの制御信号であり、本実施例では、液晶の交流駆
動をライン反転駆動しているので、図３に示すように、
水平走査期間ごとに低レベルと高レベルが反転する信号
となる。なお、ライン反転駆動以外の交流駆動方式を用
いる場合には、この極性反転信号ＰＯＬもそれに合わせ
た信号を用いる。また、この極性反転信号ＰＯＬは、交
流駆動による極性反転のタイミングに同期した信号であ
れば他の信号を用いることも可能である。

【００３５】階調電圧発生回路１は、出力の電圧レベル
が極性反転信号ＰＯＬに同期して２段階に切り替わる電
源であり、本実施例では、図２に示すように、オペアン
プ１ａの負帰還回路によって実現している。即ち、オペ
アンプ１ａの反転入力には抵抗Ｒ1を介して極性反転信
号ＰＯＬを入力すると共に、非反転入力は所定電圧の第
１基準電圧源１ｂに接続されている。また、このオペア
ンプ１ａの出力は、階調電圧発生回路１の出力になると
共に、抵抗Ｒ2を介して反転入力に負帰還接続されてい
る。したがって、オペアンプ１ａは、全体として逆相増
幅回路として働き、極性反転信号ＰＯＬを−Ｒ2／Ｒ1の
利得で増幅して出力するので、極性反転信号ＰＯＬに同
期して２段階に切り替わる電圧レベルを出力することが
できる。ただし、この２段階に切り替わる電圧レベル
は、オペアンプ１ａが逆相増幅回路として機能するた
め、極性反転信号ＰＯＬの波形における高レベルと低レ
ベルが反転された波形となる。もっとも、例えば極性反
転信号ＰＯＬをオペアンプ１ａの非反転入力に入力させ
るようにすれば、この２段階に切り替わる電圧レベルも
極性反転信号ＰＯＬと同位相となり、このように構成す
ることも可能である。これらの電圧レベルは、第１基準
電圧源１ｂの電圧レベルと抵抗Ｒ1，Ｒ2の抵抗値を選択
することにより任意の値に設定することができる。ま
た、オペアンプ１ａの負帰還回路は、高入力インピーダ
ンスかつ低出力インピーダンスの増幅回路となり、比較
的大きな電流を取り出すことが可能となるので、これに
よって階調電圧発生回路１を電源として使用することが
できる。

【００３６】なお、この階調電圧発生回路１は、オペア
ンプ１ａの出力側に電流ブースト回路を設けてさらに電
流駆動能力を高めるようにしてもよい。また、階調電圧
発生回路１は、このように極性反転信号ＰＯＬを直接増
幅するのではなく、極性反転信号ＰＯＬによって２種類
の電源を選択することにより出力の電圧レベルを２段階
に切り替えるようにした電源回路によって構成すること
もできる。

【００３７】補助電圧発生回路２も、出力の電圧レベル
が極性反転信号ＰＯＬに同期して２段階に切り替わる電
源であり、これら２段階の電圧レベルは、同じ期間に階
調電圧発生回路１から出力される２段階の各電圧レベル
に対して同じ電位差を有するものである。本実施例で
は、この補助電圧発生回路２を図２に示すように、電源
切替回路２ａと第１補助電圧発生回路２ｂとによって構
成している。電源切替回路２ａは、インバータ回路と同
様の構成でＰチャンネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴか
らなるトランジスタＱ1，Ｑ2のゲート端子に極性反転信
号ＰＯＬを共通に入力すると共に、ドレイン端子同士を
接続し補助電圧発生回路２の出力としたものである。電
源切替回路２ａにおけるＰチャンネルＦＥＴのトランジ
スタＱ1のソース端子には、第１補助電圧発生回路２ｂ
の出力が接続されている。この第１補助電圧発生回路２
ｂは、第２基準電圧源２ｃに基づいて第１の補助電圧を
発生する回路である。また、電源切替回路２ａにおける
ＮチャンネルＦＥＴのトランジスタＱ2のソース端子
は、第２の補助電圧となる接地電位を供給する接地電源
ＧＮＤに接続されている。なお、電源切替回路２ａに
は、ＰチャンネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴからなる
トランジスタＱ1，Ｑ2以外のスイッチング素子を用いる
こともできる。

【００３８】したがって、この補助電圧発生回路２は、
極性反転信号ＰＯＬが高レベルの場合にＮチャンネルＦ
ＥＴのトランジスタＱ2が導通し第１補助電圧発生回路
２ｂからの第１の補助電圧を出力すると共に、極性反転
信号ＰＯＬが低レベルの場合にＰチャンネルＦＥＴのト
ランジスタＱ1が導通し接地電源ＧＮＤからの第２の補
助電圧を出力する。この結果、補助電圧発生回路２の出
力も、極性反転信号ＰＯＬの波形における高レベルと低
レベルが反転された波形となり、階調電圧発生回路１の
出力と位相が一致する。また、極性反転信号ＰＯＬの高
レベルは、第２の補助電圧である接地電位よりも十分に
高い電圧レベルとなり、極性反転信号ＰＯＬの低レベル
は、第１補助電圧発生回路２ｂから出力される第１の補
助電圧よりも十分に低い電圧レベルとなるので、トラン
ジスタＱ1，Ｑ2のオン抵抗は極めて小さい値となる。な
お、上記階調電圧発生回路１の出力が極性反転信号ＰＯ
Ｌと同じ位相になる場合には、例えば極性反転信号ＰＯ
Ｌをインバータ回路を介して電源切替回路２ａに入力さ
せるようにして、この補助電圧発生回路２の出力も階調
電圧発生回路１の出力と同じ位相になるようにする必要
がある。

【００３９】上記第１補助電圧発生回路２ｂが発生する
第１の補助電圧は、階調電圧発生回路１が出力する低レ
ベル側の電圧レベルと接地電位との電位差分だけ高レベ
ル側の電圧レベルより低い電圧に設定される。このた
め、階調電圧発生回路１と補助電圧発生回路２とが出力
する２段階の電圧レベルは、それぞれの電位差が同じに
なる。

【００４０】なお、本実施例では、電源切替回路２ａに
おけるＮチャンネルＦＥＴのトランジスタＱ2のソース
端子を接地電源ＧＮＤに接続したが、これに代えて第１
補助電圧発生回路２ｂと同様の構成の第２補助電圧発生
回路を接続してもよい。この場合、第１補助電圧発生回
路２ｂが発生する第１の補助電圧と第２補助電圧発生回
路が発生する第２の補助電圧は、階調電圧発生回路１が
出力する高レベル側の電圧レベルと低レベル側の電圧レ
ベルとの電位差が同じになるように設定される。また、
この補助電圧発生回路２は、他の回路構成により上記と
同様の２段階の電圧レベルを出力させるようにすること
もできる。

【００４１】コンデンサ３は、上記階調電圧発生回路１
と補助電圧発生回路２の出力間に正負極端子を接続され
た大容量の電解コンデンサであり、これらの出力間の電
位差に応じて電荷を大量に蓄積する容量素子である。こ
のコンデンサ３は、階調電源回路の負荷に対して並列に
接続されているので、外部からの要因や負荷の変動によ
り階調電圧発生回路１の電流容量が不足した場合に蓄積
電荷を放出してこれを補い、電圧変動を吸収して安定し
た階調電圧を負荷に供給することができるようになる。
また、階調電圧発生回路１の出力の電圧レベルが切り替
わった場合にも、これに同期して補助電圧発生回路２の
出力の電圧レベルが切り替わり、このコンデンサ３の正
負極端子間に印加される電位差が常に一定になるので、
蓄積電荷の充放電を行う必要がなくなる。

【００４２】なお、このコンデンサ３としてセラミック
コンデンサなどの無極性のコンデンサを用いる場合に
は、いずれか一方の端子を正極端子とし他方を負極端子
として使用する。また、図示のような単一のコンデンサ
ではなく、複数のコンデンサを組み合わせたり、これに
他の回路素子を組み合わせた回路によって構成すること
も可能である。さらに、２端子間に電荷を蓄積する電荷
蓄積手段であればどのような回路によって構成すること
もできる。

【００４３】上記構成の階調電源回路の動作を図４に基
づいて説明する。階調電圧発生回路１に図３で示した極
性反転信号ＰＯＬが入力されると、図４に示すように、
これを反転した波形の階調電圧ＶAが出力される。この
階調電圧ＶAは、高レベル側が電圧ＶAPであり、低レベ
ル側が電圧ＶANの電圧レベルを有する矩形波である。

【００４４】ここで、絵素の共通電極に供給される共通
電圧ＶCOMは、図示のように、これら電圧ＶAPと電圧ＶA
Nの中間の電圧レベルとなる。したがって、この階調電
圧ＶAが絵素の絵素電極に供給された場合、当該絵素の
液晶には水平走査期間ごとに絶対値が同じで極性が反転
する電圧ＶPと電圧ＶNが印加されることになり、これに
よって液晶の交流駆動が可能となる。なお、ここでは共
通電極に供給される共通電圧ＶCOMを一定の電圧レベル
としたが、絵素の液晶に印加される電圧が絶対値が同じ
で極性のみ反転するものになるならば、この共通電圧Ｖ
COMも水平走査期間ごとに２段階に変化させるようにす
ることもできる。そして、この場合には、共通電圧ＶCO
Mを出力する共通電源回路についても本実施例と同様の
構成とすることができる。

【００４５】補助電圧発生回路２に上記と同じ極性反転
信号ＰＯＬが入力されると、図示のように、階調電圧Ｖ
Aと同じ波形の補助電圧ＶBが出力される。この補助電圧
ＶBは、高レベル側が電圧ＶBPであり、低レベル側が電
圧ＶBN（接地電位）の電圧レベルを有する矩形波であ
り、階調電圧ＶAを電圧レベル方向に電圧ＶCだけ平行移
動させたものとなる。したがって、階調電圧ＶAと補助
電圧ＶBの電位差は、高レベル側の場合も低レベル側の
場合も共に電圧ＶCとなり、コンデンサ３には、この電
圧ＶCが常時印加されることになる。

【００４６】以上説明したように、本実施例の階調電源
回路によれば、階調電圧発生回路１が２段階の電圧レベ
ルの階調電圧を出力しても、コンデンサ３には常に一定
の電圧が印加されるようになる。したがって、液晶の交
流駆動による極性の切り替えのたびにコンデンサ３の充
放電が行われるようなことがなく、階調電圧の波形のな
まりによる表示品位の低下が発生したり、消費電力が増
大するようなことがなくなる。また、この充放電をなく
すために、コンデンサ３をスイッチング素子により階調
電圧発生回路１の出力から切り離す必要がなくなるの
で、このスイッチング素子のオン抵抗によって補間階調
駆動法による高周波成分の電圧変動を除去する能力が低
下し安定した階調電圧を供給できなくなるというおそれ
もなくなる。しかも、このようなスイッチング素子を制
御するためにレベルシフト回路やこのレベルシフト回路
に供給する特に高電圧の電源回路を設ける必要もなくな
る。なお、本実施例では、補間階調駆動法による階調表
示を行う液晶表示装置の階調電源回路について説明した
が、補間階調駆動法によらない階調表示または階調表示
を行わない液晶表示装置においても、液晶の交流駆動を
行う必要上２段階の電圧レベルを切り替えるので、この
ような電源回路にも同様に実施することができる。ま
た、液晶表示装置以外でも２段階の電圧レベルを出力す
る電源回路には同様に実施可能である。さらに、２段階
に限らず３段階以上または無段階に変化する電圧レベル
を出力する電源回路の場合も同様である。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、補助電源
の出力の電圧レベルが電源と同様に変化するので、電荷
蓄積手段の２端子間に印加される電圧が常にほぼ一定と
なり、電源の出力の電圧レベルが変化しても電荷蓄積手
段の充放電が起こらない。

【００４８】したがって、電荷蓄積手段の充放電による
電圧レベルの意図しない変動が発生するようなことがな
く、安定した電源電圧を供給することができるようにな
ると共に、この充放電によって電力が無駄に消費される
こともなくなる。

【００４９】また、この電源回路を液晶表示装置の階調
電源回路や共通電源回路として用いた場合には、交流駆
動による極性反転の際に電荷蓄積手段をスイッチング素
子によって切り替える必要がなくなるので、補間階調駆
動法によって発生する高周波成分の電圧変動も確実に除
去することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す階調電源回路のブロック
図である。

【図２】図１の階調電源回路の詳細を示すブロック回路
図である。

【図３】本発明の実施例を示す極性反転信号の波形を示
すタイムチャートである。

【図４】本発明の実施例を示す階調電圧と補助電圧の波
形を示すタイムチャートである。

【図５】負荷を接続した電源回路のブロック図である。

【図６】液晶表示装置のブロック図である。

【図７】階調表示を行うデータドライバのブロック図で
ある。

【図８】補間階調駆動法による階調表示を行うデータド
ライバのブロック図である。

【図９】従来例を示す階調電源回路のブロック図であ
る。

【図１０】従来例を示す導通したスイッチ素子とコンデ
ンサの等価回路図である。

【図１１】他の従来例を示す階調電源回路のブロック図
である。

【符号の説明】

１階調電圧発生回路２補助電圧発生回路３コンデンサ１５絵素電極１７共通電極２０データドライバ２１階調電源回路２２共通電源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力の電圧レベルが変化する電源を備
え、２端子間に電荷を蓄積する電荷蓄積手段の一端が該
電源の出力に接続された電源回路において、該電源の出力の電圧レベルに対して常にほぼ一定の電位
差を有する電圧レベルを出力する補助電源が設けられる
と共に、該補助電源の出力が該電荷蓄積手段の他端に接
続されている電源回路。
【請求項２】出力の電圧レベルが２段階に繰り返し切
り替わる電源を備え、２端子間に電荷を蓄積する電荷蓄
積手段の一端が該電源の出力に接続された電源回路にお
いて、該電源の出力の電圧レベルに同期して出力の電圧レベル
が２段階に繰り返し切り替わり、かつ、該２段階の電圧
レベルがそれぞれ対応する電源の出力の２段階の各電圧
レベルに対してほぼ同じ電位差を有する補助電源が設け
られると共に、該補助電源の出力が該電荷蓄積手段の他
端に接続されている電源回路。
【請求項３】各絵素ごとに絵素電極が設けられると共
に、該全絵素の絵素電極に対向して液晶を介して共通電
極が設けられ、電圧レベルが一定の共通電圧を出力する
共通電源回路と、電圧レベルが周期的に切り替えられ、
共通電源回路の共通電圧に対して電位差の絶対値がほぼ
一定で極性が反転する２段階の電圧レベルであって相互
に異なる複数の階調電圧を出力する階調電源回路とが設
けられ、かつ、共通電源回路の共通電圧が該共通電極に
供給されると共に、各絵素ごとのディジタル階調データ
に基づいて１または２以上の階調電圧を選択し、該選択
された１の階調電圧を当該ディジタル階調データに対応
する絵素の絵素電極に供給し、または、該選択された２
以上の階調電圧を順次切り替えて当該絵素の絵素電極に
供給するデータドライバが設けられた液晶表示装置にお
いて、該階調電源回路が複数の電源回路によって構成され、該
複数の電源回路は、電源の出力の電圧レベルに同期して
出力の電圧レベルが２段階に繰り返し切り替わり、か
つ、該２段階の電圧レベルがそれぞれ対応する電源の出
力の２段階の各電圧レベルに対してほぼ同じ電位差を有
する補助電源が設けられると共に、該補助電源の出力が
該電荷蓄積手段の他端に接続されている電源回路。
【請求項４】各絵素ごとに絵素電極が設けられると共
に、該全絵素の絵素電極に対向して液晶を介し共通電極
が設けられ、電圧レベルが周期的に２段階に切り替えら
れる共通電圧を出力する共通電源回路と、電圧レベルが
該共通電源回路に同期して切り替えられ、共通電源回路
の共通電圧に対して電位差の絶対値がほぼ一定で極性が
反転する２段階の電圧レベルであって相互に異なる複数
の階調電圧を出力する階調電源回路とが設けられ、か
つ、共通電源回路の共通電圧が該共通電極に供給される
と共に、各絵素ごとのディジタル階調データに基づいて
１または２以上の階調電圧を選択し、該選択された１の
階調電圧を当該ディジタル階調データに対応する絵素の
絵素電極に供給し、または、該選択された２以上の階調
電圧を順次切り替えて当該絵素の絵素電極に供給するデ
ータドライバが設けられた液晶表示装置において、該階調電源回路が複数の電源回路によって構成され、か
つ該共通電源回路が電源回路によって構成されており、
該階調電源回路および共通電源回路が構成される電源回
路は、電源の出力の電圧レベルに同期して出力の電圧レ
ベルが２段階に繰り返し切り替わり、かつ、該２段階の
電圧レベルがそれぞれ対応する電源の出力の２段階の各
電圧レベルに対してほぼ同じ電位差を有する補助電源が
設けられると共に、該補助電源の出力が該電荷蓄積手段
の他端に接続されている電源回路。