JPS63107380A - 液晶表示装置用駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示装置に係り、特にディジタルビデオ
信号の表示に好適な液晶表示装置の駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

液晶表示装置は、低消費電力、低電圧駆動が可能なフラ
ットディスプレイとして、テレビジョンを始め、各Ｊｆ
ｆｉａ器のディスプレイに用いられるようになった。そ
して、黒白のディスプレイからフルカラーのビデオ信号
表示用ディスプレイとして、小はビデオカメラのビュウ
ファインダや携帯テレビに、大はコンピュータモニタや
壁掛はテレビに至るまで、今後の応用範囲は増々拡大す
る傾向にある。

フルカラーの表示用液晶表示装置は、液晶パネルを光パ
ルプとし、これにカラーフィルタを組合わせ、例えばＲ
，Ｇ、Ｂの３原色の信号により駆動することが行われる
。

従来のフルカラー液晶表示装置、の駆動回路としては、
電子通信学会技術報告、第８４巻、第１５９号（昭和５
９年）、第２１〜２６頁に論じられているように、Ｒ，
Ｇ、Ｈの３原色アナログビデオ信号をそれぞれディジタ
ル信号に変換し、ディジタル信号処理を施した後、ディ
ジタル・アナログ変換（Ｄ／Ａ変換器）により再びアナ
ログ化したビデオ信号によって液晶パネルを駆動するよ
うにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、３個のＤ／Ａ変換器の出力を
アナログ点順次走査回路に入力し、アクティブマトリク
ス方式液晶パネルの列信号電極を駆動しているため、駆
動回路の回路規模が大きくなるという問題があった。

本発明は、Ｄ／Ａ変換器それ自体の出力によって液晶の
線順次走査を行うディジタル方式を用いた液晶表示装置
用駆動回路を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、駆動回路に複数個のスイッチング素子、ス
イッチング素子のオン、オフを制御するディジタルパル
ス位相変調器又はディジタルパルス幅変調器、前記スイ
ッチング素子と共にサンプルホールド回路を形成するホ
ールド容量とを備え、前記サンプルホールド回路に、１
個ののこぎり波状電圧発生回路が発生するのこぎり波状
電圧を印加する構成とすることによって達成される。

〔作用〕

アクティブマトリクス方式表示パネルの水平方向の画素
数と同数のディジタルパルス幅変調器又はディジタルパ
ルス位相変調器は、入力されるディジタルビデオ（３号
に従って、ディジタルパルス幅変調又はディジクルパル
ス位相変調された制御信号により、サンプルホールド回
路を形成するスイッチング素子のオン、オフを制御する
。また、スイッチング索子にはのこぎり波状電圧を印加
しておくことにより、ディジタルビデオ１３号に応じた
液晶パネル駆動用アナログ電圧が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第１の
実施例を示す構成図であって、ｌはＡ／Ｄｉ換器、２は
水平走査用シフトレジスタ、３はパルス位相変調器、４
はのこぎり波状等の電圧発生回路、５．９はアナログス
イッチング素子、例えばＭＯＳ）ランジスタ、６はホー
ルド容量、７は列信号電極、８は行走査電極、１０は表
示要素である液晶セル、１１は垂直走査用シフトレジス
フ、１２は表示パネルである。なお、パルス位相変調器
３とスイッチング素子５でＤ／Ａ変換器を構成する。

第２図は第１図の動作を説明するためのタイミング図、
第３図は第１図においてのこぎり波状電圧を得るための
ローパスフィルタの回路図である。

以下、第１図の動作を第２図及び第３図を参照して説明
する。

入力アナログビデオ信号■９はＡ／Ｄ変換器１により例
えば８ビツトのディジタル信号に変換され、８ビット並
列の水平走査用シフトレジスタ２に加えられる。

水平有効表示期間の間に該水平走査用シフトレジスタ２
に加えられたディジタルビデオ信号は、アナログビデオ
信号■９の水平帰線期間内の例えば水平同期期間の間に
データとしてパルス位相変調器３にロードされる。該パ
ルス位相変調器３は液晶パネル１２の水平方向の画素数
と同じ数だけ備えられている４ＶＣＬは該パルス位相変
調器３全てに共通に人力されるクロック信号であり、例
えば８ビツトのＡ／Ｄ変換器を用いた場合、そのクロッ
ク周期は水平走査周期のほぼ１／２５６（１／２″）程
度に設定する。パルス位相変調器３は例えば８ビツトの
同期式カウンタであり、ディジタルビデオ信号がロード
された後、カウント動作を行い、カウント値が一定の値
（サンプル値に相当する画素のデータの値）になったこ
とを示す出力、例えばリップルキャリー（桁上げ）出力
によりＭＯＳトランジスタ５をオン状態にする。すなわ
ち各々のディジタル入力データに応じたタイミングで一
定の時間だけＭＯＳトランジスタ５をオン状態にする。

一方、ＭＯＳトランジスタ５にはのこぎり波状電圧発生
回路４が発生する例えば第２図に示すのこぎり波状電圧
ＶＣ＋が加えられる。

のこぎり波状電圧発生回路４は例えば第３図に示すよう
な抵抗Ｒと容量Ｃとから成るローパスフィルタを備えた
回路である。のこぎり波状電圧発生回路４に例えばビデ
オ信号Ｖｖから同期分離した同期信号、第２図中の波形
ＶＩＮを入力すると第２図に示すのこぎり波状電圧波形
ＶＣＩが得られる。

ＭＯＳ）ランジスタ５は前述したようにパルス位相変調
器３の出力により各画素に印加する電圧に応じた時間だ
けオン状態となる。すなわち列信号電極７及びホールド
容量６には第２図中ののこぎり波状電圧ＶＣＩにおいて
示したアパーチャータイムｔの間オン状態となっている
ＭＯ３Ｉ−ランジスタ５を通してのこぎり波状電圧発生
回路４が発生している電圧が印加され、ＭＯＳ）ランジ
スタ５がオフ状態となる直前の電圧をホールドする。第
２図中Ｔ１とＴ！にＡ／Ｄ変換変換器水平走査用シフト
レジスタ２及びパルス位相変調器３のタイミングを示す
。水平を効表示Ｕ間の間に水平走査用シフトレジスタ２
に印加されたディジタルビデオ信号は、続く水平帰線期
間内の例えば水平同期信号期間の間にデータとしてパル
ス位相変調器３にロードされる。該パルス位相変調器３
はロードされたデータに相当するタイミングでＭＯＳ）
ランジスタ５をオン状態とし、列信号電極７及びホール
ド容ｐ！に６に信号電圧を書き込む０次のデータがパル
ス位相変ｔＪＲ器３にロードされ、そのデータに相当す
るタイミングでＭＯＳ）ランジスタ５がオン状態となる
直前までホールド容！１６に書き込まれた信号電圧がホ
ールドされる。

次に垂直走査用シフトレジスタ１１には水平走査周期の
クロックパルスφＶ　（水平有効表示期間の最初、もし
くはやや位相の進んだパルス）と垂直同ｗｉ信号を遅延
させて得られる垂直走査開始信号Ｓｖを加え、テレビの
走査線に相当する行走査電極８にゲートが接続されてい
るＭＯＳトランジスタ９をオン状態に切り換えて液晶セ
ル１０に列信号電極７にホールドされた信号電圧を加え
てテレビ画像を表示するものである。尚、液晶自体がＭ
ＯＳ）ランジスタ９のオフ時のリークが無視できない場
合は各画素の液晶駆動電極に保持容量を付加すれば良い
。

以上に説明したようにＡ／Ｄ変換器１によってディジタ
ル信号に変換されたビデオ信号に応じた電圧によって列
信号電極を駆動することができるため、パルス位相変調
器及びアナログスイッチを用いて多数のＤ／Ａ変換器を
その規模を大きくすることなく構成することができる。

以上の説明では、のこぎり波状電圧発生回路４が発生す
るのこぎり波状電圧として、第２図に示したＶｅｌのよ
うに時間とともに電圧が高くなっていく波形を用い、パ
ルス位相変調器３でカウント動作を行うことによりホー
ルド容量６及び列信号電極７に信号を書き込んでいたが
、のこぎり波状電圧として第２図に示したｖｏのような
波形を用い、ディジタルビデオ信号を負極性で加えるこ
とニヨリ、パルス位相変調器３においてカウンタ動作を
行っても、同様な効果を得ることができる。

ただしのこぎり波状電圧としてＶＣＩのような波形を用
いた場合は列信号ｔＦｉ７及びホール１′容量６に書き
込まれる信号電圧は値の低いものから確定していくのに
対し、のこぎり波状電圧としてｖｅｘのような波形を用
いた場合は列信号電極７及びホールド容Ｍ６に書き込ま
れる信号電圧はその値の高いものから確定していく点が
異なっている。

従って、各画素に印加される電圧が高いものは、一般に
画素書込に必要な時間が長くなるが、行走査電極８が選
択され画素のＭＯＳ）ランジスタ９がオン状態になって
いる期間中で印加電圧確定時間が長くできるという効果
がある。

第１図に示した実施例の説明ではパルス位相変調器３を
カウンタによって構成していたが、ディジタルコンパレ
ータを用いて構成した例を第４図により説明する。

第４図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第２の
実施例を示す構成図であって、Ｔ３はラッチ、１４はコ
ンパレータ、３１はカウンタ、第１図と同一符号は同一
部分を示す。

第１図に示した実施例では、パルス位相変調器３として
液晶パネル１２の水平方向の画素数と同数のカウンタを
用いたが、第４図に示した実施例では、１個のカウンタ
３１及び液晶パネル１２の水平方向の画素数と同数のラ
ッチ１３、同じく液晶パネル１２の水平方向の画素数と
同数のコンパレータ１４によって構成している。

以下、第４図の実施例の動作を説明する。

同図において、Ａ／Ｄ変換器１によってディジタル信号
に変換されたビデオ信号はある水平有効表示期間の間に
シフトレジスタ２に加えられる。

そしてこれに続く水平帰線期間中の、例えば、水平同期
信号期間にディジタルビデオ信号に変換されたデータが
、ラッチ１３にロードされ、１水平走査周期の間ホール
ドされる。カウンタ３１は、例えば、水平同期信号によ
りリセットし、クロックとしては、第１図の実施例にお
いて述べた、例えば、水平走査周期のほぼ１／２５６程
度の周期のものを加え、カウント動作させておく。

コンパレータ１４はラッチ１３の出力とカウンタ３１の
出力の大小関係を判定することにより、データに応じた
タイミングてＭＯＳ）ランジスタ５を一定の時間だけオ
ン状態にする。ホールド容量６及び列信号電極７にはオ
ン状態となったＭＯＳトランジスタ５を通して信号電圧
が書き込まれる。以後の動作は第１図の実施例の動作と
同様である。

本発明では、第１図の実施例におけるパルス位相変調器
３の代わりにパルス幅変調器を用いても良い、パルス幅
変調器としては、例えば、第５図に示すように、パルス
位相変調器３のロード信号をセット信号とし、リップル
キャリー（桁上げ）信号をリセット信号とする、いわゆ
るＲＳラッチをパルス位相変調器３に付加すれば良い、
以下第１図の実施例において、パルス位相変調器３をパ
ルス幅変調器に置換した本発明の第３の実施例について
、第６図に示した動作波形例を用いて説明する。

第１図の実施例においては、ＭＯＳ）ランジスタ５を通
してホールド容量６及び列信号電極７に印加される電圧
は第３図に示した如く短いアパーチャータイムｔ１−の
間に確定しなくてはならない。

これに対し、パルス幅変調器を用いると、第６図に示す
ようにＭＯＳトランジスタ５がオン状態となるアパーチ
ャータイム１．はのこぎり波状電圧Ｖ、がｏｖの状態か
ら、ホールド容量６及び列信号電極７に書き込む電圧に
達するまでの時間となる。ホールド容Ｉ６に充電される
電荷Ｑはホールド容ｉ６の容量値をＣ１印加電圧をＶと
すると、Ｑ−Ｃ−Ｖで表すことができる。

第１図の実施例の場合は、例えばホールド容量６の初期
電荷が０■であるとすると、第６図に示した如くアパー
チャータイム１．の間に、Ｑ−Ｃ・Ｖの電荷をホールド
容ｆ６に充電する必要がある。これに対しアパーチャー
タイムが１．より長いｔ□の場合は、１．の間に上昇す
る電圧は第６図に示した如くΔＶ（ΔＶ＜Ｖ＞なので、
ｔｌの間にホールド容量６に充電する電荷はＱ−Ｃ・Δ
Ｖとなり第１図の実施例の場合に比べて小さく、同じ時
間に必要な電流も少な（て済む、従ってＭＯＳトランジ
スタ５としてインピーダンスが高いものを用いた場合で
も、駆動回路としてその駆動能力が大きいものを用いる
必要はない。

第７図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第４の
実施例を示す構成図であって、第１図と同一符号は同一
部分を示す。

第１図の実施例においては、１本の列信号電極７への書
き込みを１個のＭＯＳ）ランジスタ５によって行ってい
る。この場合、例えば液晶パネル１２として６インチ（
１２２ｆｌＸ９１ｍ）のものを使用しているとすると、
列信号電極７の容量は５０ｐＦ〜８０ｐＦ程度と考えら
れる。従って各ＭＯ３）ランジスタ５は５０ｐＦ〜８Ｑ
ｐＦ程度の負荷を駆動する必要がある。第７図に示した
実施例では、ＭＯＳトランジスタ５を各列信号電極７．
１本に対して１個ではなく、各液晶セル１０毎に１個配
置している。このような構成とすることによりＭＯＳ）
ランジスタ５は液晶パネル１２の画素数と同じ数だけ必
要となるが、各表示画素の容量は例えばＬ　ｐＦ程度で
あるため各ＭＯ３）ランジスタ５の駆動能力は小さくす
ることができる。尚、のこぎり波状電圧発生回路４とＭ
ＯＳ）ランジスタ５を接続する配線を、例えば列信号電
極７と平行に配置すると、列信号電極７のインピーダン
スが低いため、ラインインピーダンスを小さくすること
ができる。

第８図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第５の
実施例を示す構成図であって、第１図と同一符号は同一
部分を示す。

第７図に示した実施例では、液晶セル１０にはまずＭＯ
Ｓ）ランジスタ５を通過しその後でＭＯＳトランジスタ
９を通過した信号が書き込まれるようになっているが、
第８図の実施例では液晶セル１０に書き込まれる信号は
、まずＭＯＳ）ランジスタ９を通過し、その後でＭｏＳ
トランジスタ５を通過している１以上に説明したように
液晶セル１０に書き込まれる信号がＭＯＳトランジスタ
５及びＭＯＳ）ランジスタ９を通過する順番が第８図の
実施例では第７図の実施例と異なるが、第８図に示すよ
うな構成とした場合でも、第７図の実施例の場合と同様
な効果を得ることができる。

液晶セルは、寿命等の問題から交流駆動することが望ま
しい、この目的のために、以上説明した各実施例におけ
るのこぎり波状電圧発生回路４の出力を交流化する回路
を第９図に示す。

第９図は本発明による液晶表示装置用駆動回路において
、交流化のこぎり波状電圧を得るための回路構成の一例
を示すブロック図であって、４はのこぎり波状電圧発生
回路、１５は極性反転回路、１６は切換スイッチである
。

また、第１０図は第９図の構成を用いた場合の動作波形
図で、ある。

以下、第９図の動作を第１０図の動作波形図を用いて説
明する。

のこぎり波状電圧発生回路４ののこぎり波状電圧出力と
、こののこぎり波状電圧を極性反転回路１５に入力して
得られる極性反転のこぎり波状電圧出力を、１水平走査
周期毎に切換えて出力する切換スイッチ１６に入力し、
１水平走査周期毎に極性が反転する第１０図の交流電圧
波形ｖｃを得る。このように水平走査周期毎に極性が反
転するのこぎり波状電圧波形発生回路を、前記各実施例
ののこぎり波状電圧発生回路４と置換することにより、
列信号電極７が交流駆動化され、各画素の液晶セル１０
も交流駆動することができる。

以上の説明では、水平走査周期毎に極性が反転するのこ
ぎり波状電圧を用いていたが、極性反転を水平走査周期
の数倍の周期毎、あるいはフィールド周期毎に極性が反
転するのこぎり波状電圧を用いても同様に各画素の液晶
セルを交流駆動することができる。

第１１図は本発明による液晶表示装置用駆動回路におい
て非線形のこぎり波状電圧を得るための回路構成の一例
を示すブロック図であって、４はのこぎり波状電圧発生
回路、１７はガンマ補正回路である。

また、第１２図は第１１図の構成を用いた場合の動作波
形図、第１３図はブラウン管と液晶パネルの電圧−輝度
特性を示す図である。

液晶の電圧−輝度特性は第１３図に示すように、ビデオ
信号の前提となっているブラウン管の電圧−輝度特性と
は異なるため、ビデオ信号の電圧を補正して液晶に印加
する、いわゆるガンマ補正を行う必要がある。このため
には、これまで述べてきたのこぎり波状電圧を補正して
やればよい、すなわち、第１１図に示すように、のこぎ
り波状電圧出力回ｆＹ３４の出力を、前記ガンマ補正に
対応した非線形増幅器１７（ガンマ補正回路）に入力し
、第１２図の波形ＶＣに示すような非線形のこぎり波状
電圧を得、これを、これまでに述べてきたのこぎり波状
電圧と置き換えて用いることにより、容易にいわゆるガ
ンマ補正を実現することができる。

〔発明の効果〕

以上で説明したように、本発明によれば多数のＤ／Ａ変
換器を容易に得ることができるので、ディジタルビデオ
信号による液晶パネル駆動を容易に実現できると共に２
．サンプルホールド回路を形成するアナログスイッチに
印加する電圧波形を適当に変えることによってガンマ補
正や液晶の交流駆動を、特にそのための回路をそれぞれ
の列信号電極毎に設けることなく行うことができ、上記
従来技術の欠点を除いて優れた機能の液晶表示装＝用駆
動回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第１の
実施例を示す構成図、第２図は第１図の動作を説明する
ためのタイミング図、第３図は第１図においてのこぎり
波状電圧を得るためのローパスフィルタの回路図、第４
図は本発明による液晶表示装置用駆動回路の第２の実施
例を示す構成図、第５図は本発明による液晶表示装置用
駆動回路の第３の実施例に用いるパルス幅変調器の構成
図、第６図は第５図のパルス幅変調器を用いた第３の実
施例の動作波形図、第７図は本発明による液晶表示装置
用駆動回路の第４の実施例を示す構成図、第８図は本発
明による液晶表示装置用駆動回路の第５の実施例を示す
構成図、第９図は本発明による液晶表示装置用駆動回路
において、交流化のこぎり波状電圧を得るための回路構
成のブロック図、第１０図は第９図の構成を用いた場合
の動作波形図、第１１図は本発明による液晶表示装置用
駆動回路において非線形のこぎり波状電圧を得るための
回路構成の一例を示すブロック図、第１２図は第１１図
の構成を用いた場合の動作波形図、第１３図はブラウン
管と液晶パネルの電圧−輝度特性図である。 １・・・Ａ／Ｄ変換器、２・・・水平走査用シフトレジ
スタ、３・・・カウンタ、４・・・のこぎり波状電圧発
生回路、５，９・・・スイッチ用ＭＯ５）ランジスタ、
６・・・ボールド容量、７・・・列信号電梅、８・・・
行走査電橋、１０・・・表示要素、１１・・・垂直走査
用シフトレジスタ、！２・・・表示パネル、１３・・・
ラッチ、１４・・・コンパレータ、１５・・・極性反転
回路、１６・・・スイッチ、１７・・・ガンマ補正回路
。 第１図 １：Ａ／Ｄ変携＠　　　　　　　　　　　　　　６：ホ
ール冒各量２：永年走査用シフトレジスタ　　　　　　
　　７；列信号ｔ１鳩３：力つンタ　　　　　　　　　
　　　　　８：ｆｆえｆ１電糧４：の：ぎり」に電氏発
生ａ路　　　　　ＩＱ：表示要素５＃９：　スイッチ用
ＭＯ５トフンヅス５　　　　　　ｔｔ：ｊｔａ足ｉ用シ
フトレヅスタ１２：＆示ｌ（ネル 第２図 第４図 第５因 第６図 第７図 第８ｖ！Ｊ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マトリクス的に配置したスイッチング素子と液晶表
   示要素から成る画素を有し、該スイッチング素子をオン
   、オフすることによつて画像を表示するアクティブマト
   リクス方式液晶表示装置用駆動回路において、ディジタ
   ルビデオ信号を入力とする水平走査用シフトレジスタと
   、該水平走査用シフトレジスタの各段出力をそれぞれ入
   力とする複数のディジタルパルス（位相）変調器と、前
   記変調器の出力により制御される複数のスイッチング素
   子と、該スイッチング素子と共にサンプルホールド回路
   を構成するホールド容量とを備え、該複数のサンプルホ
   ールド回路の入力をのこぎり波状電圧発生回路に接続し
   たことを特徴とする液晶表示装置用駆動回路。