JP3681580B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、多階調表示が可能な液晶表示装置の映像信号線駆動手段(ドレインドライバ)に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
画素毎に能動素子(例えば、薄膜トランジスタ)を有し、この能動素子をスイッチング駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノート型パソコン等の表示装置として広く使用されている。
【0003】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、能動素子を介して画素電極に映像信号電圧(表示データに対応する階調電圧;以下、階調電圧と称する。)を印加するため、各画素間のクロストークがなく、単純マトリックス形液晶表示装置のようにクロストークを防止するための特殊な駆動方法を用いる必要がなく、多階調表示が可能である。
このアクティブマトリクス型液晶表示装置の1つに、TFT(Thin Film Transister)方式の液晶表示パネル(TFT−LCD)と、液晶表示パネルの上側に配置されるドレインドライバと、液晶表示パネルの側面に配置されるゲ−トドライバおよびインタフェース部とを備えるTFT方式の液晶表示モジュールが知られている。
このTFT方式の液晶表示モジュールにおいては、ドレインドライバ内に階調電圧生成回路と、この階調電圧生成回路で生成された複数の階調電圧の中から、表示データに対応する1つの階調電圧を選択する階調電圧選択回路(デコーダ回路)と、階調電圧選択回路で選択された1つの階調電圧が入力されるアンプ回路とを備えている。
なお、このような技術は、例えば、特願平8−86668号に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、TFT方式の液晶表示モジュール等の液晶表示装置においては、液晶表示パネルの大画面化の要求に伴って、液晶表示パネルの解像度として、XGA表示モードの1024×768画素、SXGA表示モードの1280×1024画素、UXGA表示モードの1600×1200画素とさらなる高解像度化が要求されている。
このため、1垂直走査期間内の水平走査数が増加し、それに伴い1水平走査当たりの書き込み時間はだんだん短くなり、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)が大きな問題となってきている。
【0005】
例えば、XGA表示モードでは、1水平走査当たりの書き込み時間が20μs程度であるが、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)が、10〜20μsに達する場合もある。
このような場合には、画素書き込み電圧が不足し、液晶表示パネルに表示される表示画面の表示品質が著しく劣化する。
【0006】
他方、液晶表示装置においては、液晶表示パネルの大型化、高解像度化(多画素化)の傾向にあり、その上、無駄なスペースをなくし、表示装置としての美観を惹起せしめるために、液晶表示装置の表示領域以外の領域、即ち、額縁部分を少しでも小さくする(狭額縁化)ことが要望されている。
そのため、ドレインドライバを構成する半導体チップのチップサイズをより縮小する必要があり、それに伴い、前記階調電圧選択回路は最小サイズの電界効果型トランジスタ(MOSトランジスタ)で構成されるようになってきている。
その結果、前記階調電圧選択回路の電流駆動能力が低くなり、前記階調電圧選択回路で表示データに対応する階調電圧が確定するまでの時間(出力遅延時間)が大きくなり、これが前記したドレインドライバの出力遅延時間(tDD)の大きな要因となっている。
さらに、液晶表示装置においては、64階調表示から256階調表示へとより多階調表示が進みつつあり、前記階調電圧生成回路で生成される複数の階調電圧の、1階調当たりの電圧幅(即ち、隣接する階調電圧間の電位差)が小さくなっている。
【0007】
一方、アンプ回路は、アンプ回路を構成する能動素子の特性のばらつきにより、オフセット電圧が生じるが、前記アンプ回路にオフセット電圧が生じると、前記アンプ回路の出力電圧に誤差が生じ、前記アンプ回路の出力電圧は目標値(正規の階調電圧)と異なる電圧となる。
これにより、液晶表示パネルに表示される表示画面中に、黒または白の縦筋が発生し、表示品質を著しく損なわせるという問題点があった。
【0008】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、液晶表示素子に表示される表示画面の表示品質を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、液晶表示装置において、高速動作を可能とし、液晶表示素子の大画面化を可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0010】
即ち、本発明は、マトリクス状に設けられる複数の画素と、前記複数の画素の中の列(または行)方向の各画素に表示データに対応する階調電圧を印加する複数の映像信号線とを有する液晶表示素子と、少なくとも1個の半導体集積回路装置で構成され、前記各映像信号線に表示データに対応する階調電圧を供給する映像信号線駆動手段とを具備する液晶表示装置であって、前記半導体集積回路装置は、複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択するとともに、前記半導体集積回路装置の中の最小サイズのトランジスタで構成される複数の階調電圧選択手段と、前記各階調電圧選択手段で選択された階調電圧を増幅して各映像信号線に出力する複数のアンプ回路と、前記各階調電圧選択手段と前記各アンプ回路との間に設けられる第1のスイッチング手段と、所定の充電電圧が供給される電源線と、前記各アンプ回路との間に設けられる第2のスイッチング手段と、一水平走査期間の初めの所定期間内に、前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオンとするスイッチング制御手段とを有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、マトリクス状に設けられる複数の画素と、前記複数の画素の中の列(または行)方向の各画素に表示データに対応する階調電圧を印加する複数の映像信号線とを有する液晶表示素子と、少なくとも1個の半導体集積回路装置で構成され、前記各映像信号線に表示データに対応する階調電圧を供給する映像信号線駆動手段とを具備する液晶表示装置であって、前記半導体集積回路装置は、複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択するとともに、前記半導体集積回路装置の中で最小サイズのトランジスタで構成される複数の階調電圧選択手段と、前記各階調電圧選択手段で選択された階調電圧を増幅して各映像信号線に出力する複数のアンプ回路で、当該各アンプ回路が、一対の入力端子の中の一方を、反転入力端子あるいは非反転入力端子に、一対の入力端子の中の他方を、非反転入力端子あるいは反転入力端子に切り替える切替手段を有する複数のアンプ回路と、前記各階調電圧選択手段と前記各アンプ回路との間に設けられる第1のスイッチング手段と、所定の充電電圧が供給される電源線と、前記各アンプ回路との間に設けられる第2のスイッチング手段と、一水平走査期間の初めの所定期間内に、前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオンとするスイッチング制御手段と、前記アンプ回路の一対の入力端子の一方を反転入力端子、他方を非反転入力端子、あるいは前記アンプ回路の一対の入力端子の一方を非反転入力端子、他方を反転入力端子に切り替えさせる切替制御信号を、所定の周期毎に前記アンプ回路の切替手段に対して、出力する切替指示手段とを有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明は、前記スイッチング制御手段が、前記第2のスイッチング手段をオンとする前に前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオフとした後に前記第1のスイッチング手段をオンとすることを特徴とする。
また、本発明は、前記スイッチング制御手段が、出力タイミング制御用クロック、および表示データラッチ用クロックに基づいて、前記第1および第2のスイッチング手段を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記所定の充電電圧が、前記複数の階調電圧の中のいずれかの電圧であることを特徴とする。
また、本発明は、前記半導体集積回路装置は、外部から供給される複数の階調基準電圧に基づき複数の階調電圧を生成し、前記各階調電圧選択手段に供給する階調電圧生成手段を有し、前記所定の充電電圧が、前記外部から供給される複数の階調基準電圧の中のいずれかの電圧であることを特徴とする。
また、本発明は、前記複数の画素の液晶層の一方に印加される前記複数の階調電圧の中で、前記複数の画素の液晶層の他方に印加される対向電圧に対して最も電位差が大きい階調電圧を最大階調電圧、前記対向電圧に対して最も電位差が小さい階調電圧を最小階調電圧とするとき、前記所定の充電電圧は、前記最大階調電圧と最小階調電圧との間の中間電圧よりも前記最大階調電圧に偏った電圧であることを特徴とする。
【0013】
また、本発明は、前記複数のアンプ回路が、一対が正極性の階調電圧を出力する第1のアンプ回路と、負極性の階調電圧を出力する第2のアンプ回路とで構成される複数対のアンプ回路対で構成され、前記各アンプ回路対の第1のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段は、正極性の複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択し、また、前記各アンプ回路対の第2のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段は、負極性の複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択し、かつ、前記各アンプ回路対の第1のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段、および前記各アンプ回路対の第2のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段に入力される任意の一対の表示データを交互に切り替える表示データ切替手段と、前記各アンプ回路対から出力される一対の階調電圧を、前記表示データ切替手段での切り替えに応じて交互に切り替えて、任意の一対の映像信号線に出力する映像信号線切替手段とを有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明実施の形態を図面を参照して説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0015】
[実施の形態1]
〈本発明が適用される表示装置の基本構成〉
図1は、本発明が適用されるTFT方式の液晶表示モジュールの概略構成を示すブロック図である。
図1に示す液晶表示モジュール(LCM)は、液晶表示パネル(TFT−LCD)10の上側にドレインドライバ130が配置され、また、液晶表示パネル10の側面に、ゲートドライバ140、インタフェース部100が配置される。
インタフェース部100はインタフェース基板に実装され、また、ドレインドライバ130、ゲートドライバ140も、それぞれ専用のTCP(Tape Careeier Package)または直接液晶表示パネルに実装される。
【0016】
〈図1に示す液晶表示パネル10の構成〉
図2は、図1に示す液晶表示パネル10の一例の等価回路を示す図である。
【0017】
この図2に示すように、液晶表示パネル10は、マトリクス状に形成される複数の画素を有する。
【0018】
各画素は、隣接する2本の信号線(ドレイン信号線(D)またはゲート信号線(G))と、隣接する2本の信号線(ゲート信号線(G)またはドレイン信号線(D))との交差領域内に配置される。
各画素は薄膜トランジスタ(TFT1,TFT2)を有し、各画素の薄膜トランジスタ(TFT1,TFT2)のソース電極は、画素電極(ITO1)に接続される。
また、画素電極(ITO1)とコモン電極(ITO2)との間に液晶層が設けられるので、画素電極(ITO1)とコモン電極(ITO2)との間には、液晶容量(CLC)が等価的に接続される。
さらに、薄膜トランジスタ(TFT1,TFT2)のソース電極と前段のゲート信号線(G)との間には、付加容量(CADD)が接続される。
【0019】
図3は、図1に示す液晶表示パネル10の他の例の等価回路を示す図である。
図2に示す例では、全段のゲート信号線(G)とソース電極との間に付加容量(CADD)が形成されているが、図3に示す例の等価回路では、共通信号線(COM)とソース電極との間に保持容量(CSTG)が形成されている点が異なっている。
【0020】
本発明は、どちらにも適用可能であるが、前者の方式では、全段のゲート信号線(G)パルスが付加容量(CADD)を介して画素電極(ITO1)に飛び込むのに対し、後者の方式では、飛び込みがないため、より良好な表示が可能となる。
なお、図2、図3は、縦電界方式の液晶表示パネルの等価回路を示しており、図2、図3において、ARは表示領域である。
また、図2、図3は回路図であるが、実際の幾何学的配置に対応して描かれている。
図2、図3に示す液晶表示パネル10において、列方向に配置された各画素の薄膜トランジスタ(TFT)のドレイン電極は、それぞれドレイン信号線(D)に接続され、各ドレイン信号線(D)は、列方向の各画素の液晶に階調電圧を印加するドレインドライバ130に接続される。
また、行方向に配置された各画素における薄膜トランジスタ(TFT)のゲート電極は、それぞれゲート信号線(G)に接続され、各ゲート信号線(G)は、1水平走査時間、行方向の各画素の薄膜トランジスタ(TFT)のゲート電極に走査駆動電圧(正のバイアス電圧あるいは負のバイアス電圧)を供給するゲートドライバ140に接続される。
【0021】
〈図1に示すインタフェース部100の構成と動作概要〉
図1に示すインタフェース部100は、表示制御装置110と電源回路120とから構成される。
表示制御装置110は、1個の半導体集積回路(LSI)から構成され、コンピュータ本体側から送信されてくるクロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号の各表示制御信号および表示用デ−タ(R・G・B)を基に、ドレインドライバ130、および、ゲートドライバ140を制御・駆動する。
表示制御装置110は、ディスプレイタイミング信号が入力されると、これを表示開始位置と判断し、スタートパルス(表示データ取込開始信号)を信号線135を介して第1番目のドレインドライバ130に出力し、さらに、受け取った単純1列の表示データを、表示データのバスライン133を介してドレインドライバ130に出力する。
その際、表示制御装置110は、各ドレインドライバ130のデータラッチ回路に表示データをラッチするための表示制御信号である表示データラッチ用クロック(CL2)(以下、単に、クロック(CL2)と称する。)を信号線131を介して出力する。
【0022】
本体コンピュータ側からの表示データは6ビットで、1画素単位、即ち、赤(R)、緑(G)、青(B)の各データを1つの組にして単位時間毎に転送される。
また、第1番目のドレインドライバ130に入力されたスタートパルスにより第1番目のドレインドライバ130におけるデータラッチ回路のラッチ動作が制御される。
この第1番目のドレインドライバ130におけるデータラッチ回路のラッチ動作が終了すると、第1番目のドレインドライバ130からスタートパルスが、第2番目のドレインドライバ130に入力され、第2番目のドレインドライバ130におけるデータラッチ回路のラッチ動作が制御される。
以下、同様にして、各ドレインドライバ130におけるデータラッチ回路のラッチ動作が制御され、誤った表示データがデータラッチ回路に書き込まれるのを防止している。
【0023】
表示制御装置110は、ディスプレイタイミング信号の入力が終了するか、または、ディスプレイタイミング信号が入力されてから所定の一定時間が過ぎると、1水平分の表示データが終了したものとして、各ドレインドライバ130におけるデータラッチ回路に蓄えていた表示データを液晶表示パネル10のドレイン信号線(D)に出力するための表示制御信号である出力タイミング制御用クロック(CL1)(以下、単にクロック(CL1)と称する。)を信号線132を介して各ドレインドライバ130に出力する。
【0024】
また、表示制御装置110は、垂直同期信号入力後に、第1番目のディスプレイタイミング信号が入力されると、これを第1番目の表示ラインと判断して信号線142を介してゲートドライバ140にフレーム開始指示信号を出力する。
さらに、表示制御装置110は、水平同期信号に基づいて、1水平走査時間毎に、順次液晶表示パネル10の各ゲート信号線(G)に正のバイアス電圧を印加するように、信号線141を介してゲートドライバ140へ1水平走査時間周期のシフトクロックであるクロック(CL3)を出力する。
これにより、液晶表示パネル10の各ゲート信号線(G)に接続された複数の薄膜トランジスタ(TFT)が、1水平走査時間の間導通する。
以上の動作により、液晶表示パネル10に画像が表示される。
【0025】
〈図1に示す電源回路120の構成〉
図1に示す電源回路120は、正電圧生成回路121、負電圧生成回路122、コモン電極(対向電極)電圧生成回路123、ゲート電極電圧生成回路124から構成される。
正電圧生成回路121、負電圧生成回路122は、それぞれ直列抵抗分圧回路で構成され、正電圧生成回路121は正極性の5値の階調基準電圧(V”0〜V”4)を、負電圧生成回路122は負極性の5値の階調基準電圧(V”5〜V”9)を出力する。
この正極性の階調基準電圧(V”0〜V”4)、および負極性の階調基準電圧(V”5〜V”9)は、各ドレインドライバ130に供給される。
【0026】
また、各ドレインドライバ130には、表示制御装置110からの交流化信号(交流化タイミング信号;M)も、信号線134を介して供給される。
コモン電極電圧生成回路123はコモン電極(ITO2)に印加する駆動電圧を、ゲート電極電圧生成回路124は薄膜トランジスタ(TFT)のゲート電極に印加する駆動電圧(正のバイアス電圧および負のバイアス電圧)を生成する。
【0027】
〈図1に示す液晶表示モジュールの交流化駆動方法〉
一般に、液晶層は、長時間同じ電圧(直流電圧)が印加されていると、液晶層の傾きが固定化され、結果として残像現象を引き起こし、液晶層の寿命を縮めることになる。
これを防止するために、液晶表示モジュールおいては、液晶層に印加する電圧をある一定時間毎に交流化、即ち、コモン電極に印加する電圧を基準にして、画素電極に印加する電圧を、一定時間毎に正電圧側/負電圧側に変化させるようにしている。
【0028】
この液晶層に交流電圧を印加する駆動方法として、コモン対称法とコモン反転法の2通りの方法が知られている。
コモン反転法とは、コモン電極に印加される電圧と画素電極に印加する電圧とを、交互に正、負に反転させる方法である。
また、コモン対称法とは、コモン電極に印加される電圧を一定とし、画素電極に印加する電圧を、コモン電極に印加される電圧を基準にして、交互に正、負に反転させる方法である。
コモン対称法は、画素電極(ITO1)に印加される電圧の振幅が、コモン反転法の場合に比べ2倍となり、しきい値電圧が低い液晶が開発されない限り低耐圧のドライバが使用できないと言う欠点があるが、低消費電力と表示品質の点で優れているドット反転法あるいはNライン反転法が使用可能である。
図1に示す液晶表示モジュールでは、その駆動方法として、前記ドット反転法を使用している。
【0029】
図4は、液晶表示モジュールの駆動方法として、ドット反転法を使用した場合において、ドレインドライバ130からドレイン信号線(D)に出力される液晶駆動電圧(即ち、画素電極(ITO1)に印加される階調電圧)の極性を説明するための図である。
液晶表示モジュールの駆動方法として、ドット反転法を使用する場合に、図4に示すように、例えば、奇数フレームの奇数ラインでは、ドレインドライバ130から、奇数番目のドレイン信号線(D)に、コモン電極(ITO2)に印加される液晶駆動電圧(VCOM)に対して負極性の液晶駆動電圧(図4では●で示す)が、また、偶数番目のドレイン信号線(D)に、コモン電極(ITO2)に印加される液晶駆動電圧(VCOM)に対して正極生の液晶駆動電圧(図4では○で示す)が印加される。
さらに、奇数フレームの偶数ラインでは、ドレインドライバ130から、奇数番目のドレイン信号線(D)に正極性の液晶駆動電圧が、また、偶数番目のドレイン信号線(D)に負極生の液晶駆動電圧が印加される。
【0030】
また、各ライン毎の極性はフレーム毎に反転され、即ち、図4に示すように、偶数フレームの奇数ラインでは、ドレインドライバ130から、奇数番目のドレイン信号線(D)に正極性の液晶駆動電圧が、また、偶数番目のドレイン信号線(D)に負極生の液晶駆動電圧が印加される。
さらに、偶数フレームの偶数ラインでは、ドレインドライバ130から、奇数番目のドレイン信号線(D)に負極性の液晶駆動電圧が、また、偶数番目のドレイン信号線(D)に正極性の液晶駆動電圧が印加される。
このドット反転法を使用することにより、隣り合うドレイン信号線(D)に印加される電圧が逆極性となるため、コモン電極(ITO2)や薄膜トランジスタ(TFT)のゲート電極に流れる電流が隣同志で打ち消し合い、消費電力を低減することができる。
また、コモン電極(ITO2)に流れる電流が少なく電圧降下が大きくならないため、コモン電極(ITO2)の電圧レベルが安定し、表示品質の低下を最小限に抑えることができる。
【0031】
〈図1に示すドレインドライバ130の構成〉
図5は、図1に示すドレインドライバ130の一例の概略構成示すブロック図である。
なお、ドレインドライバ130は、1個の半導体集積回路(LSI)から構成される。
同図において、正極性階調電圧生成回路151aは、正電圧生成回路121から入力される正極性の5値の階調基準電圧(V”0〜V”4)に基づいて、正極性の64階調の階調電圧を生成し、電圧バスライン158aを介して出力回路157に出力する。
【0032】
負極性階調電圧生成回路151bは、負電圧生成回路122から入力される負極性の5値の階調基準電圧(V”5〜V”9)に基づいて、負極性の64階調の階調電圧を生成し、電圧バスライン158bを介して出力回路157に出力する。
また、ドレインドライバ130の制御回路152内のシフトレジスタ回路153は、表示制御装置110から入力されるクロック(CL2)に基づいて、入力レジスタ回路154のデータ取り込み用信号を生成し、入力レジスタ回路154に出力する。
【0033】
入力レジスタ回路154は、シフトレジスタ回路153から出力されるデータ取り込み用信号に基づき、表示制御装置110から入力されるクロック(CL2)に同期して、各色毎6ビットの表示データを出力本数分だけラッチする。
ストレージレジスタ回路155は、表示制御装置110から入力されるクロック(CL1)に応じて、入力レジスタ回路154内の表示データをラッチする。
このストレージレジスタ回路155に取り込まれた表示データは、レベルシフト回路156を介して出力回路157に入力される。
出力回路157は、正極性の64階調の階調電圧、あるいは負極性の64階調の階調電圧に基づき、表示データに対応した1つの階調電圧(64階調の中の1つの階調電圧)を選択して、各ドレイン信号線(D)に出力する。
【0034】
図6は、出力回路157の構成を中心に、図5に示すドレインドライバ130の構成を説明するためのブロック図である。
同図において、153は図5に示す制御回路152内のシフトレジスタ回路、156は図5に示すレベルシフト回路であり、また、データラッチ部265は、図5に示す入力レジスタ回路154とストレージレジスタ回路155とを表し、さらに、デコーダ部(階調電圧選択回路)261、アンプ回路対263、アンプ回路対263の出力を切り替えるスイッチ部(2)264が、図5に示す出力回路157を構成する。
ここで、スイッチ部(1)262およびスイッチ部(2)264は、交流化信号(M)に基づいて制御される。
また、Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6は、それぞれ第1番目、第2番目、第3番目、第4番目、第5番目、第6番目のドレイン信号線(D)を示している。
【0035】
図6に示すドレインドライバ130においては、スイッチ部(1)262により、データラッチ部265(より詳しくは、図5に示す入力レジスタ154)に入力されるデータ取り込み用信号を切り替えて、各色毎の表示データを各色毎の隣合うデータラッチ部265に入力する。
デコーダ部261は、階調電圧生成回路151aから電圧バスライン158aを介して出力される正極性の64階調の階調電圧の中から、各データラッチ部265(より詳しくは、図5に示すストレージレジスタ155)から出力される表示用データに対応する正極性の階調電圧を選択する高電圧用デコーダ回路278と、階調電圧生成回路151bから電圧バスライン158bを介して出力される負極性の64階調の階調電圧の中から、各データラッチ部265から出力される表示用データに対応する負極性の階調電圧を選択する低電圧用デコーダ回路279とから構成される。
【0036】
この高電圧用デコーダ回路278と低電圧用デコーダ回路279とは、隣接するデータラッチ部265毎に設けられる。
アンプ回路対263は、高電圧用アンプ回路271と低電圧用アンプ回路272とにより構成される。
高電圧用アンプ回路271には高電圧用デコーダ回路278で生成された正極性の階調電圧が入力され、高電圧用アンプ回路271は正極性の階調電圧を出力する。
低電圧用アンプ回路272には低電圧用デコーダ回路279で生成された負極性の階調電圧が入力され、低電圧用アンプ回路272は負極性の階調電圧を出力する。
【0037】
ドット反転法では、隣接する各色の階調電圧は互いに逆極性となり、また、アンプ回路対263の高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272の並びは、高電圧用アンプ回路271→低電圧用アンプ回路272→高電圧用アンプ回路271→低電圧用アンプ回路272となるので、スイッチ部(1)262により、データラッチ部165に入力されるデータ取り込み用信号を切り替えて、各色毎の表示データを、各色毎の隣り合うデータラッチ部265に入力し、それに合わせて、高電圧用アンプ回路271あるいは低電圧用アンプ回路272から出力される出力電圧をスイッチ部(2)264により切り替え、各色毎の階調電圧が出力されるドレイン信号線(D)、例えば、第1番目のドレイン信号線(Y1)と第4番目のドレイン信号線(Y4)とに出力することにより、各ドレイン信号線(D)に正極性あるいは負極性の階調電圧を出力することが可能となる。
【0038】
〈本実施の形態の液晶表示モジュールの特徴的構成〉
図7は、本実施の形態の液晶表示モジュールのドレインドライバ130の概略構成を示す図である。
なお、この図7では、高電圧用デコーダ回路278、低電圧用デコーダ回路279、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272のみ、また、各色毎の隣接するドレイン信号(D)、例えば、第1番目のドレイン信号線(Y1)と第4番目のドレイン信号線(Y4)に出力される出力系統のみを図示している。
【0039】
この図7において、トランスファゲート回路(TG1〜TG4)は、図6に示すスイッチ部(2)264の一スイッチ回路を構成する。
また、出力PAD(21,22)は、例えば、第1番目のドレイン信号線(Y1)と第4番目のドレイン信号線(Y4)に出力される半導体チップ(ドレインドライバ)の出力パッドを示す。
同図に示すように、本実施の形態の液晶表示モジュールは、高電圧用デコーダ回路278と高電圧用アンプ回路271との間、および低電圧用デコーダ回路279と低電圧用アンプ回路272との間に、プリチャージコントロール回路(以下、単に、プリチャージ回路と称する。)30を設けたことを特徴とする。
【0040】
このプリチャージ回路30は、高電圧用デコーダ回路278と高電圧用アンプ回路271との間に接続されるトランスファゲート回路(TG31)と、低電圧用デコーダ回路279と低電圧用アンプ回路272との間に接続されるトランスファゲート回路(TG32)とを有する。
このトランスファゲート回路(TG31,TG32)は、(DECT,DECN)の制御信号により制御され、プリチャージ期間内に、高電圧用デコーダ回路278と低電圧用デコーダ回路279とを、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272から切り離す。
また、プリチャージ回路30は、トランスファゲート回路(TG33)とトランスファゲート回路(TG34)とを有する。
このトランスファゲート回路(TG33,TG33)は、(PRET,PREN)の制御信号により制御され、プリチャージ期間内に、高電圧用アンプ回路271に高電圧用プリチャージ電圧(例えば、任意の階調基準電圧、任意の正極性の階調電圧)(VHpre)を、また、低電圧用アンプ回路272に低電圧用プリチャージ電圧(例えば、任意の階調基準電圧、任意の負極性の階調電圧)(VLpre)を供給する。
【0041】
〈本実施の形態のドレインドライバ130の出力遅延時間(tDD)特性〉
図8は、図1に示す液晶表示モジュールのドレインドライバ130の出力遅延時間(tDD)特性を説明するための図である。
なお、この図8(a)では、1系統の出力系統のみ図示し、かつ、図6に示すスイッチ部(2)264は省略している。
即ち、図8(a)において、デコーダ回路31は、図6に示す高電圧用デコーダ回路278または低電圧用デコーダ回路279を、アンプ回路32は、図6に示す高電圧用アンプ回路271または低電圧用アンプ回路272を、また、出力パッド33は、図7に示す出力PAD(20)または出力PAD(21)を示している。
【0042】
図9は、図6に示す高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の一例の概略構成を示す図である。
図9に示すように、図6に示す高電圧用デコーダ回路278または低電圧用デコーダ回路279は、エンハンスメントMOSトランジスタおよびデプレッションMOSトランジスタが直列接続されたトランジスタ列(TRP2,TRP3)で構成される。
【0043】
前記した如く、狭額縁化のために、ドレインドライバ130を構成する半導体チップのチップサイズはより縮小され、それに伴い、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279は、ドレインドライバ130を構成する半導体チップの最小サイズのMOSトランジスタで構成されている。
その結果として、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の電流駆動能力が低くなる。
【0044】
また、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の出力には、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272が接続されているが、この高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272は入力インピーダンスが大きい。
そのため、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の出力が確定するまでの時間(以下、単に、デコーダの出力遅延時間と称する。)が大きくなり、このデコーダの出力遅延時間が、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272でさらに増大される。
その結果として、図8(b)に示すように、ドレイン信号線(D)に、表示データに対応した階調電圧(VLCH)が出力されるまでの時間(以下、単に、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)と言う。)が大きくなる。
【0045】
図10は、本実施の形態の液晶表示モジュールのドレインドライバ130の出力遅延時間(tDD)特性を説明するための図である。
なお、この図10(a)でも、1系統の出力系統のみ図示し、かつ、図6に示すスイッチ部(2)264は省略している。
即ち、図10(a)において、デコーダ回路31は、図7に示す高電圧用デコーダ回路278または低電圧用デコーダ回路279を、アンプ回路32は、図7に示す高電圧用アンプ回路271または低電圧用アンプ回路272を、また、出力パッド33は、図7に示す出力PAD(20)または出力PAD(21)を示している。
【0046】
本実施の形態の液晶表示モジュールでは、プリチャージ期間内に、高電圧用デコーダ回路278と低電圧用デコーダ回路279とが、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272から切り離され、高電圧用デコーダ回路278と低電圧用デコーダ回路279の出力には、トランスファゲート回路(TG31)とトランスファゲート回路(TG32)とが接続される。
このトランスファゲート回路(TG31,TG32)のオフ時の入力インピーダンスは、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272の入力インピーダンスよりはるかに小さい。
したがって、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の出力は、図8に示す場合よりも早い時間で確定し、結果として、デコーダの出力遅延時間を小さくすることができる。
【0047】
また、プリチャージ期間内に、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272には、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)および低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)が供給されるので、ドレイン信号線(D)は予め高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)および低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)に充電される。
この高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272からドレイン信号線(D)に対するプリチャージは、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279と並列的に行われる。
そして、プリチャージ期間終了後に、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272は、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の出力に追随し、ドレイン信号線(D)に、表示データに対応した階調電圧(VLCH)を出力する。
その結果として、図10(b)に示すように、本実施の形態では、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)を、図8に示す場合よりも小さくすることができる。
【0048】
ドット反転法では、各画素の液晶層に印加される階調電圧の極性は、1フレーム毎に反転する。
したがって、本実施の形態のように、プリチャージ期間内にドレイン信号線(D)を、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)あるいは低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)で充電することにより、プリチャージ期間終了後に、ドレイン信号線(D)の電位は、速やかに表示データに対応した階調電圧(VLCH)に追随することができる。
【0049】
なお、本実施の形態では、図10(b)に示すように、ドレイン信号線(D)に、表示データに対応した階調電圧(VLCL)でも、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)を、図8に示す場合よりも小さくすることができる。
なお、アンプ回路の前段にプリチャージ回路を設けた液晶表示装置は、特開平6−337400号公報、特開平10−187100号公報に記載されている。
しかしながら、前記公報に記載されているものは、サンプリング容量への充放時間が不足するのを防止するために、プリチャージ回路を設けるものであって、本願発明のように、狭額縁化により、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279を最小サイズのMOSトランジスタで構成する必要があり、その結果として、高電圧用デコーダ回路278および低電圧用デコーダ回路279の電流駆動能力が低くなり、ドレインドライバの出力遅延時間(tDD)が大きくなるのを防止するものでない。
さらに、前記公報には、前記した課題については何ら言及されていない。
【0050】
〈本実施の形態のプリチャージ回路30の動作概要〉
図11は、図7に示すプリチャージ回路30の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
図11に示す制御信号(HIZCNT)は、各トランスファゲート回路(TG1〜TG4)のゲート電極に印加される制御信号(ACKEP,ACKOP,ACKEN,ACKON)を生成するための制御信号であり、この制御信号(HIZCNT)は、クロック(CL1)のHighレベル(以下、単に、Hレベルと言う。)期間内で、クロック(CL2)の8周期分の間、Hレベルとなる信号である。
【0051】
走査ラインの切り替わり時には、高電圧用アンプ回路271と低電圧用アンプ回路272とも不安定の状態にある。
この制御信号(HIZCNT)は、走査ラインの切り替わり期間内に、各アンプ回路(271,272)の出力が、各ドレイン信号線(D)に出力されるのを防止するために設けられている。
この制御信号(HIZCNT)がHレベルの間、制御信号(ACKEP,ACKOP)は、Lowレベル(以下、単に、Lレベルと言う。)となり、また、制御信号(ACKEN,ACKON)はHレベルとなる。
これにより、各トランスファゲート回路(TG1〜TG4)は、全てオフとなる。
【0052】
図11に示す制御信号(PRECNT)は、各トランスファゲート回路(TG31〜TG34)のゲート電極に印加される制御信号(PRET,PREN,DECT,DECN)を生成するための制御信号であり、この制御信号(PRECNT)は、制御信号(HIZCNT)の立ち上がり時からクロック(CL2)の4周期後にHレベルとなり、クロック(CL1)の立ち下がり時にLレベルとなる信号である。
制御信号(DECT)は、制御信号(PREN)の前にHレベルからLレベルに変化し、また、制御信号(DECN)は、制御信号(PRET)の前にLレベルからHレベルに変化する。
【0053】
これにより、先ずトランスファゲート回路(TG31,TG32)がオフとなり、その後、(tD1)時間遅れて、トランスファゲート回路(TG33,TG34)がオンとなる。
また、制御信号(PREN)は、制御信号(DECT)の前にLレベルからHレベルに、また、制御信号(PRET)は、制御信号(DECN)の前にHレベルからLレベルに変化する。
これにより、先ずトランスファゲート回路(TG33,TG34)がオフとなり、その後、(tD2)時間遅れて、トランスファゲート回路(TG31,TG24)がオンとなる。
【0054】
図12は、図11に示す制御信号(HIZCNT)および制御信号(PRECNT)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
図12に示す回路では、D型フリップ・フロップ回路(F30)により、クロック(CL2)に同期してクロック(CL1)を取り込み、このD型フリップ・フロップ回路(F30)の正相出力を、クロック(CL2)に同期して、各D型フリップ・フロップ回路(F31〜F38)で順次取り込む。
このD型フリップ・フロップ回路(F38)の正相出力は、ナンド回路(NAND31)の一方の入力端子に入力され、また、ナンド回路(NAND31)の他方の入力端子には、D型フリップ・フロップ回路(F30)の正相出力が入力されている。
したがって、ナンド回路(NAND31)から、クロック(CL1)のHレベル期間内で、クロック(CL2)の8周期分の間、Lレベルとなる出力が得られる。
【0055】
このナンド回路(NAND31)の出力を、インバータ回路(INV)で反転することにより、図11に示す制御信号(HIZCNT)が得られる。
また、D型フリップ・フロップ回路(F34)の出力は、D型フリップ・フロップ回路(F39)のクロック入力端子に入力されるので、D型フリップ・フロップ回路(F39)は、D型フリップ・フロップ回路(F34)の正相出力に同期してHレベルとなる。
また、D型フリップ・フロップ回路(F39)のリセット端子には、クロック(CL1)が入力されるので、D型フリップ・フロップ回路(F39)は、クロック(CL1)の立ち下がりに同期してLレベルとなる。
これにより、D型フリップ・フロップ回路(F39)から、制御信号(HIZCNT)の立ち上がり時からクロック(CL2)の4周期後にHレベルとなり、クロック(CL1)の立ち下がり時にLレベルとなる信号が得られる。
この信号を、インバータ回路群35により所定時間遅延して、図11に示す制御信号(PRECNT)が得られる。
【0056】
図13は、図11に示す制御信号(PRET,PREN,DECT,DECN)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
図13に示す回路では、制御信号(PRECNT)と、インバータ回路群36により(tD1)時間だけ遅延された制御信号(PRECNT)とを、ナンド回路(NAND32)に入力することにより、制御信号(PRET)が生成され、また、この制御信号(PRET)をインバータ回路(INV)で反転することにより、制御信号(PREN)が得られる。
また、インバータ回路(INV)で反転された制御信号(/PRECNT)と、インバータ回路群37により(tD2)時間だけ遅延された制御信号(/PRECNT)とを、ナンド回路(NAND33)に入力することにより、制御信号(DECN)が生成され、また、この制御信号(DECN)をインバータ回路(INV)で反転することにより、制御信号(DECT)が得られる。
【0057】
図14は、図11に示す制御信号(ACKEP,ACKOP,ACKEN,ACKON)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
なお、図14において、LS1〜LS4はレベルシフト回路である。
図14に示す回路において、ナンド回路(NAND1)とノア回路(NOR1)には、交流化信号(M)が、ナンド回路(NAND2)およびノア回路(NOR2)には、インバータ(INV)で反転された交流化信号(M)が入力される。
また、ナンド回路(NAND1,NAND2)には、制御信号(HIZCNT)が、ノア回路(NOR1,NOR2)には、インバータ(INV)で反転された制御信号(HIZCNT)が入力される。
表1に、ナンド回路(NAND1,NAND2)とノア回路(NOR1,NOR2)の真理値表と、その時の各トランスファゲート回路(TG1〜TG4)のオン・オフ状態を示す。
【0058】
【表1】
【0059】
表1から分かるように、制御信号(HIZCNT)がHレベルの時に、ナンド回路(NAND1,NAND2)はHレベル、ノア回路(NOR1,NOR2)はLレベルとなり、各トランスファゲート回路(TG1〜TG4)はオフ状態となる。
また、表1から分かるように、制御信号(HIZCNT)がLレベルの時には、交流化信号(M)のHレベルあるいはLレベルに応じて、各ナンド回路(NAND1,NAND2)がHレベルあるいはLレベル、各ノア回路(NOR1,NOR2)がHレベルあるいはLレベルとなる。
これにより、トランスファゲート回路(TG1)およびトランスファゲート回路(TG2)がオフあるいはオン、トランスファゲート回路(TG3)およびトランスファゲート回路(TG4)がオンあるいはオフとなる。
【0060】
本実施の形態の液晶表示モジュール(LCM)では、各画素の液晶層に印加される階調電圧の電圧範囲は、負極性側で0〜5V、正極性側で5〜10Vであり、したがって、低電圧用アンプ回路272からは0〜5Vの負極性の階調電圧が出力され、高電圧用アンプ回路271からは5〜10Vの正極性の階調電圧が出力される。
この場合に、例えば、トランスファゲート回路(TG1)がオフで、トランスファゲート回路(TG4)がオンの場合に、トランスファゲート回路(TG1)を構成するMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、最大10Vの電圧が印加される。
そのため、各トランスファゲート回路(TG1〜TG4)を構成するMOSトランジスタは、ソース・ドレイン間耐圧が10Vの高耐圧MOSトランジスタが使用される。
【0061】
〈本実施の形態の液晶表示モジュールの変形例〉
図15は、本発明の実施の形態の液晶表示モジュールの他の例の概略構成を示す図である。
なお、この図15でも、高電圧用デコーダ回路278、低電圧用デコーダ回路279、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272のみ、また、各色毎の隣接するドレイン信号(D)、例えば、第1番目のドレイン信号線(Y1)と第4番目のドレイン信号線(Y4)に出力される出力系統のみを図示している。
【0062】
図15に示す液晶表示モジュールは、プリチャージ電圧選択スイッチ38を設け、このプリチャージ電圧選択スイッチ38により、第1の高電圧用プリチャージ電圧(VH1pre)、または第2の高電圧用プリチャージ電圧(VH2pre)を選択し、当該選択した電圧を高電圧用プリチャージ電圧として、プリチャージ期間内に、高電圧用アンプ回路271に印加するようにしたものである。
同様、低電圧用アンプ回路272においても、プリチャージ電圧選択スイッチ38により、第1の低電圧用プリチャージ電圧(VL1pre)、または第2の低電圧用プリチャージ電圧(VL1pre)を選択し、当該選択した電圧を低電圧用プリチャージ電圧として、プリチャージ期間内に、低電圧用アンプ回路272に印加する。
【0063】
〈本実施の形態のプリチャージ電圧の電圧値〉
本実施の形態において、高電圧用アンプ回路271に供給する高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)は、正極性の64階調の階調電圧のいずれでもよく、低電圧用アンプ回路272に供給する低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)は、負極性の64階調の階調電圧のいずれでもよい。
また、本実施の形態において、高電圧用アンプ回路271に供給する高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)は、図1に示す正電圧生成回路121から供給される正極性の5値の階調基準電圧(V”0〜V”4)のいずれでもよく、低電圧用アンプ回路272に供給する低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)は、図1に示す負電圧生成回路122から供給される負極性の5値の階調基準電圧(V”5〜V”9)のいずれでもよい。
【0064】
しかしながら、高電圧用アンプ回路271に供給する高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)は、正極性の64階調の階調電圧の中で、コモン電極に印加する駆動電圧(対向電圧)に対して最も電位差が大きい最大階調電圧と、コモン電極に印加する駆動電圧に対して最も電位差が小さい最小階調電圧との中間の電圧(以下、正極性の中間電圧と称する。)より、最大階調電圧に偏った電圧が最も好ましく、低電圧用アンプ回路272に供給する低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)は、負極性の64階調の階調電圧の中で、コモン電極に印加する駆動電圧に対して最も電位差が大きい最大階調電圧と、コモン電極に印加する駆動電圧に対して最も電位差が小さい最小階調電圧との中間の電圧(以下、負極性の中間電圧と称する。)より、最大階調電圧に偏った電圧が最も好ましい。
【0065】
図16(a)は、一本のドレイン信号線(D)において、ドレインドライバ130に近傍部分と、ドレインドライバ130から最も遠い遠端部分での、プリチャージ期間内の電位変動を説明するためのグラフである。
この図16(a)から分かるように、プリチャージ期間内に、一本のドレイン信号線(D)にプリチャージ電圧(例えば、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)、あるいは低電圧用プリチャージ電圧(VLpre))を印加しても、その電位変動は、ドレインドライバ130の近傍部分と、ドレインドライバ130から最も遠い遠端部分で相違する。
【0066】
一般に、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)としては、正極性の中間電圧が好ましい。
しかしながら、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)として、正極性の中間電圧を選択した場合、図16(a)に示すように、前記ドレインドライバ130から最も遠い遠端部分では、正極性の中間電圧とはならない。
したがって、図16(b)に示すように、高電圧用プリチャージ電圧(VHpre)としては、正極性の中間電圧より最大階調電圧に偏った電圧で、ドレインドライバ130の近傍部分のプリチャージ電圧と正極性の中間電圧との電位差(Vs1)と、ドレインドライバ130から最も遠い遠端部分のプリチャージ電圧と正極性の中間電圧との電位差(Vs2)との絶対値が等しくなる電圧(Vs1=Vs2)が最も好ましい。
同様に、低電圧用プリチャージ電圧(VLpre)としては、負極性の中間電圧より、最大階調電圧に偏った電圧が最も好ましい。
【0067】
〈本実施の形態のアンプ回路の特徴的構成〉
従来、図6に示す高電圧用アンプ回路271、および低電圧用アンプ回路272としては、例えば、図17に示すような、オペアンプ(OP)の反転入力端子(−)と出力端子とが直結され、その非反転入力端子(+)が入力端子とされるボルテージホロワ回路で構成される。
また、低電圧用アンプ回路272に使用されるオペアンプ(OP)は、例えば、図18に示すような差動増幅回路で構成され、さらに、高電圧用アンプ回路271に使用されるオペアンプ(OP)は、例えば、図19に示すような差動増幅回路で構成される。
【0068】
しかしながら、一般に、前記オペアンプ(OP)はオフセット電圧(Voff)を有している。
前記オペアンプ(OP)の基本増幅回路が、例えば、図18または図19に示す差動増幅回路により構成されるものである場合には、前記オフセット電圧(Voff)は、図18または図19に示す差動増幅回路における、入力段のPMOSトランジスタ(PM51,PM52)またはNMOSトランジスタ(NM61,NM62)、あるいは能動負荷回路を構成するNMOSトランジスタ(NM63,NM64)またはPMOSトランジスタ(PM53,PM54)の対称性の微妙なアンバランスが原因で発生する。
【0069】
前記対称性の微妙なアンバランスは、製造工程におけるイオン打ち込み/イオン注入工程、またはホトリソグラフィ工程のばらつきにより、MOSトランジスタのしきい値電圧(Vth)、またはMOSトランジスタのゲート幅/ゲート長(W/L)等が変化してしまうことに起因しているが、工程管理を厳しくしても前記オフセット電圧(Voff)を零にすることは不可能である。
【0070】
そして、図20に示すように、前記オペアンプ(OP)がオフセット電圧(Voff)を有していない理想的なオペアンプであれば、入力電圧(Vin)と出力電圧(Vout)とは等しくなる(Vin=Vout)に対して、前記オペアンプ(OP)がオフセット電圧(Voff)を有している場合には、入力電圧(Vin)と出力電圧(Vout)とは等しくならず、出力電圧(Vout)は入力電圧(Vin)にオフセット電圧(Voff)が加算(Vout=Vin+Voff)されたものとなる。
なお、図20は、オフセット電圧(Voff)を考慮したオペアンプの等価回路を示す図であり、図20において、ROPはオフセット電圧(Voff)を有していない理想的なオペアンプ、VOSは、その電圧値がオセット電圧(Voff)と等しい電圧源である。
【0071】
したがって、ドレインドライバの出力回路(図5に示す157)の高電圧用アンプ回路(図6に示す271)、および低電圧用アンプ回路(図6に示す272)として、前記図17に示すボルテージホロワ回路を使用する従来の液晶表示モジュールでは、ボルテージホロワ回路の入力電圧と出力電圧とが一致せず、ボルテージホロワ回路からドレインド信号線(D)に出力される液晶駆動電圧は、ボルテージホロワ回路に入力される階調電圧に、オペアンプのオフセット電圧が加算されたものとなる。
これにより、従来の液晶表示モジュールでは、液晶表示パネルに表示される表示画面中に、黒または白の縦筋が発生し、表示品質を著しく損なわせるという問題点があった。
【0072】
図21は、本実施の形態のドレインドライバ130における低電圧用アンプ回路272の基本回路構成を示す回路図、図22は、本実施の形態のドレインドライバ130における高電圧用アンプ回路271の基本回路構成を示す回路図である。
図21に示す本実施の形態の低電圧用アンプ回路272は、下記の点で、図18に示す差動増幅回路と相違する。
(1)図18に示す差動増幅回路に、入力段のPMOSトランジスタ(PM51)のゲート電極(制御電極)を、(+)入力端子あるいは(−)入力端子に接続するスイッチングトランジスタ(NA1,NB1)と、入力段のPMOSトランジスタ(PM52)のゲート電極を、(+)入力端子あるいは(−)入力端子に接続するスイッチングトランジスタ(NA2,NB2)と、出力段のNMOSトランジスタ(NM65)のゲート電極を、入力段のPMOSトランジスタ(PM51)のドレイン電極(第2の電極)、あるいは入力段のPMOSトランジスタ(PM52)のドレイン電極に接続するスイッチングトランジスタ(NA3,NB3)と、能動負荷回路を構成するNMOSトランジスタ(NM63,NM64)のゲート電極を、入力段のPMOSトランジスタ(PM51)のドレイン電極、あるいは入力段のPMOSトランジスタ(PM52)のドレイン電極に接続するスイッチングトランジスタ(NA4,NB4)とが付加されている。
(2)出力端子と電源2との間に接続されるNMOSトランジスタ(NM1)と、このNMOSトランジスタ(NM1)のゲート電極を制御する、PMOSトランジスタ(PM4)、NMOSトランジスタ(NM2)およびNMOSトランジスタ(NM3)の直列回路が接続されている。
この、NMOSトランジスタ(NM1)は、出力端子の電圧(ドレイン信号線(D)の電圧)が、差動増幅回路の(+)入力端子に印加される電圧よりも低い場合にオンとなり、ドレイン信号線(D)に電流を流して、ドレイン信号線(D)の電圧を上昇させる(所謂、オフバッファ機能を実現する。)。
【0073】
図22に示す本実施の形態の高電圧用アンプ回路271は、下記の点で、図19に示す差動増幅回路と相違する。
(1)図21に示す低電圧用アンプ回路272と同様、図19に示す差動増幅回路に、スイッチングトランジスタ(PA1〜PA4,PB1〜PB4)が付加されている。
(2)出力端子と電源1との間に接続されるPMOSトランジスタ(PM1)と、このPMOSトランジスタ(PM1)のゲート電極を制御する、PMOSトランジスタ(PM3)、PMOSトランジスタ(PM2)およびNMOSトランジスタ(NM4)の直列回路が接続されている。
この、NMOSトランジスタ(NM4)は、出力端子の電圧(ドレイン信号線(D)の電圧)が、差動増幅回路の(+)入力端子に印加される電圧よりも高い場合にオンとなり、ドレイン信号線(D)から電流を引き抜き、ドレイン信号線(D)の電圧を低減させる(所謂、オフバッファ機能を実現する。)。
ここで、スイッチングトランジスタ(NA1〜NA4,PA1〜PA4)のゲート電極には、制御信号(A)が印加され、また、スイッチングトランジスタ(NB1〜NB4,PB1〜PB4)のゲート電極には、制御信号(B)が印加される。
【0074】
図21に示す本実施の形態の低電圧用アンプ回路272において、制御信号(A)がHレベル、制御信号(B)がLレベルの場合の回路構成を図23に、また、制御信号(A)がLレベル、制御信号(B)がHレベルの場合の回路構成を図24に示す。
なお、図23、図24には、図23、図24に示すアンプ回路を、一般のオペアンプ記号を使用して表現した場合の回路構成も合わせて図示してある。
【0075】
また、図23、図24では、オフバッファ機能を実現する、NMOSトランジスタ(NM1)と、このNMOSトランジスタ(NM1)のゲート電極を制御する、PMOSトランジスタ(PM1)、NMOSトランジスタ(NM2)およびNMOSトランジスタ(NM3)の直列回路は省略している。
この図23、図24から理解できるように、本実施の形態の低電圧用アンプ回路272では、入力電圧(Vin)が印加される入力段のMOSトランジスタと、出力電圧(Vout)が帰還される入力段のMOSトランジスタとを交互に切り替えるようにしたものである。
それにより、図23の回路構成では、下記(1)式に示すように、出力電圧(Vout)は、入力電圧(Vin)にオフセット電圧(Voff)が加算されたものとなる。
【0076】
【数1】
Vout=Vin+Voff ・・・・・・・・(1)
また、図24の回路構成では、下記(2)式に示すように、出力電圧(Vout)は、入力電圧(Vin)からオフセット電圧(Voff)が減算されたものとなる。
【0077】
【数2】
Vout=Vin−Voff ・・・・・・・・(2)
図25は、本実施の形態のドレインドライバ130の動作を説明するためのタミングチャートである。
図25に示す出力電圧は、Vofhのオフセット電圧を持つ高電圧用アンプ回路271と、Voflのオフセット電圧を持つ低電圧用アンプ回路272とに接続されるドレイン信号線(D)に対して、当該高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272から出力される出力電圧を示すものである。
この出力電圧において、VHは高電圧用アンプ回路271がオフセット電圧を持たない時に、高電圧用アンプ回路271から出力される正規の階調電圧、VLは低電圧用アンプ回路272がオフセット電圧を持たない時に、低電圧用アンプ回路272から出力される正規の階調電圧である。
【0078】
また、図25のタイムチャートに示すように、制御信号(A)および制御信号(B)は、2フレーム毎にその位相が反転される。
したがって、図25に示すように、Vofhのオフセット電圧を持つ高電圧用アンプ回路271と、Voflのオフセット電圧を持つ低電圧用アンプ回路272とに接続されるドレイン信号線(D)には、1フレーム目の1ライン目に、高電圧用アンプ回路271から(VH+Vofh)の電圧が出力されるが、3フレーム目の1ライン目に、高電圧用アンプ回路271から(VH−Vofh)の電圧が出力されるので、対応する画素において、高電圧用アンプ回路271のオフセット電圧(Vofh)により生じる輝度の上昇および減少は相殺される。
【0079】
また、2フレーム目の1ライン目に、低電圧用アンプ回路272から(VL+Vofl)の電圧が出力されるが、4フレーム目の1ライン目に、低電圧用アンプ回路272から(VL−Vofl)の電圧が出力されるので、対応する画素において、低電圧用アンプ回路272のオフセット電圧(Vofl)により生じる輝度の上昇および減少は相殺される。
これにより、図26に示すように、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272のオフセット電圧(Vofh,Vofl)により生じる輝度の上昇および減少は、連続する4フレーム毎に相殺されるので、図25に示す出力電圧が印加される画素の輝度は、階調電圧に対応する通常の輝度となる。
【0080】
なお、前記図25に示すタイムチャートでは、制御信号(A)および制御信号(B)の位相を、2フレーム毎に反転するようにしたが、制御信号(A)および制御信号(B)の位相を、各フレーム内で2ライン毎、かつ2フレーム毎に反転させるようにしてもよい。この場合の画素の輝度を、図27、図28に示す。
図27は、制御信号(A)がHレベルの時に、高電圧用アンプ回路271が(+)のオフセット電圧(Vofh)を、低電圧用アンプ回路272が(+)のオフセット電圧(Vofl)を持つ場合である。
また、図28は、制御信号(A)がHレベルの時に、高電圧用アンプ回路271が(+)のオフセット電圧(Vofh)を、低電圧用アンプ回路272が(−)のオフセット電圧(Vofl)を持つ場合である。
いずれの場合においても、高電圧用アンプ回路271および低電圧用アンプ回路272のオフセット電圧(Vofh,Vofl)により生じる輝度の上昇および減少は、連続する4フレーム毎に相殺されるので、画素の輝度は、階調電圧に対応する通常の輝度となる。
【0081】
しかしながら、制御信号(A)および制御信号(B)の位相を、各フレーム内で2ライン毎に反転させることにより、図27、図28に示すように、列方向の画素の輝度は、2ライン毎に、黒→白(または白→黒)と変化するので、より液晶表示パネル10に表示される表示画面中に縦筋が目立たなくなる。
なお、図27または図28では、1フレーム内で2ライン毎に制御信号(A)および制御信号(B)の位相を反転させて列方向の画素の輝度を変化させ、それにより縦筋を目立たなくしているが、2ライン毎でなくてもよいことはいうまでもない。
さらに、この制御信号(A)および制御信号(B)の切替えタイミングを、前記したプリチャージ期間内に行うことにより、不安定の状態にある各アンプ回路(271,272)の出力が、各ドレイン信号線(D)に出力されなくなるので好ましい。
【0082】
〈本実施の形態における制御信号(A)と制御信号(B)の生成方法〉
以下、本実施の形態において、制御信号(A)、および制御信号(B)を生成する方法を説明する。
図29は、本実施の形態のドレインドライバ130内の制御回路152内の要部回路構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本実施の形態のドレインドライバ130内の制御回路152内には、シフトレジスタ153、制御信号生成回路400、フレーム認識信号生成回路410、シフトクロックイネーブル信号生成回路420、シフト用クロック生成回路430、パルス生成回路440、およびパルス選択回路450が設けられる。
【0083】
図30は、図29に示す制御信号生成回路400の回路構成を示す回路図であり、図31は、図30に示す制御信号生成回路400の動作を説明するためのタイムチャートである。
制御信号生成回路400にはクロック(CL1)が入力され、このクロック(CL1)は、図31に示すように、D型フリップ・フロップ回路(F1)で2分周されてクロック(HCL1)となり、さらに、このクロック(HCL1)はD型フリップ・フロップ回路(F2)で2分周されて、クロック(CL1)が4分周されたクロック(QCL1)となる。
【0084】
また、この制御信号生成回路400には、各フレームを認識するためのフレーム認識信号(FLMN)が入力される。
なお、このフレーム認識信号(FLMN)の生成方法については後述する。
フレーム認識信号(FLMN)は、インバータ(INV)で反転されて信号(FLMIP)となる。
この信号(FLMIP)は、図31に示すように、D型フリップ・フロップ回路(F3)で2分周されて信号(HCL1)となり、さらに、この信号(HCL1)は、D型フリップ・フロップ回路(F4)で2分周されて、フレーム認識信号(FLMN)が4分周された信号(QFLM)となる。
そして、クロック(QCL1)と、信号(QFLM)とは、排他的論理和回路(EXOR1)に入力され、排他的論理和回路(EXOR1)から信号(CHOPA)が出力され、この信号(CHOPA)をインバータ(INV)で反転することにより信号(CHOPB)が生成される。
この信号(CHOPA,CHOPB)はレベルシフト回路でレベルシフトされて制御信号(A)および制御信号(B)となる。
【0085】
これにより、制御信号(A)および制御信号(B)の位相を、各フレーム内で2ライン毎、かつ2フレーム毎に反転させることができる。
なお、制御信号(A)および制御信号(B)の位相を、2フレーム毎に反転させる場合には、フレーム認識信号(FLMN)を4分周した信号(QFLM)を、信号(CHOPA)とし、また、この信号(CHOPA)をインバータ(INV)で反転して信号(CHOPB)とすればよい。
この場合には、図30に示す制御信号生成回路400において、D型フリップ・フロップ回路(F1,F2)、および排他的論理和回路(EXOR1)は必要としない。
【0086】
また、この制御信号生成回路400では、D型フリップ・フロップ回路(F1,F2)は、フレーム認識信号(FLMN)で初期化される。
一方、D型フリップ・フロップ回路(F3,F4)は、PORN信号生成回路401からの信号(PORN)で初期化される。
このPORN信号生成回路401は、高電圧の電源電圧(VDD)を分圧する分圧回路402と、この分圧回路402の出力が入力されるインバータ回路群403とで構成される。
この電源電圧(VDD)は、図1に示す電源回路120内のDC/DCコンバータ(図示せず)で生成される電圧であり、この電源電圧(VDD)は、液晶表示モジュールに電源が投入された時点からしばらくして立ち上がる。
したがって、液晶表示モジュールの電源投入後、このPORN信号生成回路401の信号(PORN)は、しばらくの間Lレベルとなるので、D型フリップ・フロップ回路(F3,F4)は、液晶表示モジュールの電源投入時に確実に初期化されることになる。
【0087】
〈本実施の形態におけるフレーム認識信号の生成方法〉
次に、本実施の形態において、フレーム認識信号(FLMN)を生成する方法を説明する。
前記フレーム認識信号(FLMN)を生成するには、フレームの切り替わりを認識するための信号が必要である。
そして、前記ゲートドライバ140には、表示制御装置110からフレーム開始指示信号が出力されるので、このフレーム開始指示信号をドレインドライバ130にも入力するようにすれば、容易にフレーム認識信号(FLMN)を生成することが可能となる。
【0088】
しかしながら、この方法では、ドレインドライバ130を構成する半導体集積回路(半導体チップ)の入力ピン数を増加させる必要があり、これにより、プリント配線基板の配線パターンを変更する必要がある。
そして、プリント配線基板の配線パターンの変更に伴い、液晶表示モジュールが発する高周波ノイズ特性が変化し、EMI(electromagneticinterference)レベル低下等が懸念される。
【0089】
さらに、半導体集積回路の入力ピン数を増加させることは、入力ピンのコンパチビリティがなくなる。
そのため、本実施の形態では、表示制御装置110からドレインドライバ130に出力するスタートパルスのパルス幅を、各フレーム毎に、フレーム内で最初のスタートパルス(以下、フレーム用スタートパルスと称する。)と、それ以外のスタートパルス(以下、フレーム内スタートパルスと称する。)とで異ならせ、それにより、各フレームの切り替わりを認識し、フレーム認識信号(FLMN)を生成するようにしている。
【0090】
図32は、図29に示すフレーム認識信号生成回路410の回路構成を示す回路図であり、図33は、図32に示すフレーム認識信号生成回路410の動作を説明するためのタイムチャートである。
本実施の形態では、フレーム用スタートパルスは、クロック信号(CL2)の4周期分のパルス幅、フレーム内スタートパルスは、クロック信号(CL2)の1周期分のパルス幅を持つものとする。
【0091】
図32において、D型フリップ・フロップ回路(F11〜F13)は、クロック信号入力端子にクロック(CL2)が入力される。
したがって、スタートパルスは、クロック(CL2)に同期してD型フリップ・フロップ回路(F11)にラッチされ、信号(STEIO)となる。
この信号(STEIO)は、クロック(CL2)に同期してD型フリップ・フロップ回路(F12)にラッチされ、信号(Q1)となり、さらに、この信号(Q1)は、クロック(CL2)に同期してD型フリップ・フロップ回路(F13)にラッチされ、信号(Q2)となる。
この信号(Q2)は、D型フリップ・フロップ回路(F14)のクロック信号入力端子に入力され、また、D型フリップ・フロップ回路(F14)のデータ入力端子(D)には、信号(STEIO)が入力される。
【0092】
したがって、スタートパルスがクロック信号(CL2)の4周期分のパルス幅を持つフレーム用スタートパルスであれば、このD型フリップ・フロップ回路(F14)のQ出力はHレベルとなる。
ここで、D型フリップ・フロップ回路(F14)のQ出力が、次ドレインドライバ用のスタートパルス選択信号(FSTENBP)となるので、スタートパルス選択信号(FSTENBP)はHレベルとなる。
また、D型フリップ・フロップ回路(F14)のQ出力と、信号(STEIO)とは、ナンド回路(NAND11)に入力され、このナンド回路(NAND11)の出力が、フレーム認識信号(FLMN)となるので、フレーム認識信号(FLMN)は、クロック(CL2)の2周期分だけLレベルとなる。
【0093】
一方、スタートパルスがクロック信号(CL2)の1周期分のパルス幅を持つフレーム内スタートパルスであれば、このD型フリップ・フロップ回路(F14)のQ出力はLレベルとなる。
これにより、スタートパルス選択信号(FSTENBP)はLレベルとなり、また、フレーム認識信号(FLMN)は、Hレベルを維持する。
なお、各D型フリップ・フロップ回路(F11〜F14)は、信号(RESETN)により初期化される。
本実施の形態においては、この信号(RESETN)として、クロック(CL1)の反転信号を使用している。
【0094】
また、本実施の形態では、フレーム用スタートパルスは、クロック信号(CL2)の4周期分のパルス幅を持つ場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フレーム用スタートパルスが入力された時にのみ、所定期間Lレベルとなるフレーム認識信号(FLMN)が生成可能であれば、フレーム用スタートパルスのパルス幅は任意に設定可能である。
本実施の形態において、第1番目のドレインドライバ130には、表示制御装置110からフレーム用スタートパルスおよびフレーム内スタートパルスが入力され、前記した動作が行われる。
しかし、第2番目以降のドレインドライバ130には、表示制御装置110からフレーム用スタートパルスおよびフレーム内スタートパルスが入力されないので、第2番目以降のドレインドライバ130においても、前記した動作を行わせるためには、入力されるスタートパルスと同じパルス幅を持つパルスをスタートパルスとして、次ドレインドライバ130へ出力する必要がある。
そのため、本実施の形態では、図29に示すパルス生成回路440で、クロック信号(CL2)の4周期分のパルス幅を持つフレーム用スタートパルスを生成し、入力されるスタートパルスがフレーム用スタートパルスである場合に、当該パルス生成回路440で生成されたフレーム用スタートパルスを次ドレインドライバ130へ送出するようにしている。
【0095】
〈本実施の形態におけるフレーム用スタートパルスの生成方法〉
以下、ドレインドライバ130内で、フレーム用スタートパルスおよびフレーム内スタートパルスを生成する方法について説明する。
図34は、図29に示す本実施の形態のドレインドライバ130内の制御回路152の動作を説明するためのタイムチャートである。
図34に示すように、シフトクロックイネーブル信号生成回路420は、スタートパルスが入力されると、Hレベルのイネーブル信号(EENB)をシフト用クロック生成回路430に出力する。
これにより、シフト用クロック生成回路430は、クロック(CL2)に同期したシフト用クロックを生成し、シフトレジスタ回路153に出力する。
【0096】
シフトレジスタ回路153の各フリップ・フロップ回路は、データ取り込み用信号(SFT1〜SFTn+3)を順次出力し、これにより、入力レジスタ154に表示データがラッチされる。
また、SFTnのデータ取り込み用信号は、クロック(CL2)の1周期分のパルス幅を持つ、次段のドレインドライバ130のフレーム内スタートパルスとなる。
【0097】
ここで、SFT1〜SFTnのデータ取り込み用信号は、入力レジスタ154に1番目〜n番目の表示データをラッチするために使用されるが、SFTn+1〜SFTn+3のデータ取り込み用信号は、入力レジスタ154に表示データをラッチするためには使用されない。
このSFTn+1〜SFTn+3のデータ取り込み用信号は、次段のドレインドライバ130のフレーム用スタートパルスを生成するために使用される。
即ち、図34に示すように、クロック生成回路450で、SFTn〜SFTn+3のデータ取り込み用信号に基づき、クロック(CL2)の4周期分のパルス幅を持つフレーム用スタートパルスを生成する。
【0098】
前記したように、スタートパルスがフレーム内スタートパルスであれば、スタートパルス選択信号(FSTENBP)はLレベルとなるので、パルス選択回路450は、フレーム内スタートパルス(即ち、SFTnのデータ取り込み用信号)を選択して、次ドレインドライバ130に出力する。
一方、スタートパルスがフレーム用スタートパルスであれば、スタートパルス選択信号(FSTENBP)はHレベルとなので、パルス選択回路450は、フレーム用スタートパルスを選択して、次ドレインドライバ130に出力する。
【0099】
ここで、クロック生成回路450としては、例えば、図35に示すようなものが使用可能である。
この図35に示すクロック生成回路450は、SFTnのデータ取り込み用信号に基づき、D型フリップフロップ回路(F21)のQ出力を反転させ、また、インバータ(INV)で反転されたSFTn+3のデータ取り込み用信号に基づき、D型フリップフロップ回路(F22)のQ出力を反転させる。
さらに、D型フリップフロップ回路(F21)とD型フリップフロップ回路(F22)のQ出力を排他的論理和回路(EXOR2)に入力し、この排他的論理和回路(EXOR2)からクロック(CL2)の4周期分のパルス幅を持つフレーム用スタートパルスを生成するようにしたものである。
このように、本実施の形態では、各ドレインドライバ130内において、フレーム用スタートパルスと、フレーム内スタートパルスとを生成するようにしたので、これにより、ドレインドライバ130を構成する半導体集積回路の入力ピン数を増加させず、入力ピンのコンパチビリティを保ったまま、各ドレインドライバ130において、各フレームの切り替わりを認識することが可能となる。
【0100】
〈本実施の形態のアンプ回路の変形例〉
例えば、図21に示す低電圧用アンプ回路272では、その特性上、出力端子の電圧を、電源1の電圧にすることは困難である。
同様に、図22に示す高電圧用アンプ回路271では、出力端子の電圧を、電源2の電圧にすることは困難である。
したがって、この電源1の電圧、あるいは電源2の電圧が64階調の階調電圧の一つであれば、この階調電圧をドレイン信号線(D)に出力することは困難となる。
【0101】
図36は、本発明の実施の形態のアンプ回路の変形例を示す回路図である。
なお、この図36では、1系統の出力系統のみ図示し、かつ、図7に示すプリチャージ回路30および図6に示すスイッチ部(2)264は省略している。
即ち、図36において、デコーダ回路31は、図6に示す高電圧用デコーダ回路278または低電圧用デコーダ回路279を、アンプ回路32は、図6に示す高電圧用アンプ回路271または低電圧用アンプ回路272を示している。
一般に、電源1の電圧、あるいは電源2の電圧の階調電圧は、表示データのビット値が全て「0」、あるいは全て「1」の場合に相当する。
【0102】
そこで、図36に示すアンプ回路では、表示データのビット値が全て「1」の場合を、ナンド回路(NAND41)で検出し、これにより、ドレイン信号線(D)に電源2の電圧を出力するようにしたものである。
即ち、表示データのビット値が全て「1」の場合、ナンド回路(NAND41)の出力がLレベルとなり、このLレベルがインバータ(INV31)で反転されてHレベルとなって、PMOSトランジスタ(PM31)のソース電極に印加され、PMOSトランジスタ(PM31)がオンし、ドレイン信号線(D)に電源2の電圧が供給される。
【0103】
同様に、表示データのビット値が全て「0」の場合、ノア回路(NOR41)の出力がHレベルとなり、このHレベルがインバータ(INV32)で反転されてLレベルとなって、NMOSトランジスタ(NM31)のソース電極に印加され、NMOSトランジスタ(NM31)がオンし、ドレイン信号線(D)に電源1の電圧が供給される。
なお、インバータ(INV31,INV32)の電源電圧は、電源1の電圧および電源2の電圧であることはいうまでもない。
また、インバータ(INV31,INV32)の電源電圧を変えることで、表示データのビット値が全て「0」、および「1」の場合にドレイン信号線(D)に供給する駆動電圧を変えることも可能である。
さらに、表示データのビット値が全て「1」の場合を、アンド回路(AND41)で、また、表示データのビット値が全て「0」の場合を、ノア回路(NOR42)で検出し、このアンド回路(AND41)とノア回路(NOR42)の出力を、オア回路(OR41)を介して、トランスファゲート回路(TG41)に入力することにより、アンプ回路32を、ドレイン信号線(D)から切り離すようにしている。
【0104】
このように、図36に示すアンプ回路では、64階調の階調電圧の中の、例えば、表示データのビット値が全て「1」の場合の最上位階調電圧、および、例えば、表示データのビット値が全て「0」の場合の最下位階調電圧が、電源電圧である場合に、この階調電圧を確実にドレイン信号線(D)に出力することができる。
この図36に示すアンプ回路では、表示データのビット値が全て「1」、および全て「0」の場合に、トランスファゲート回路(TG41)がオフとなるので、この期間にアンプ回路32の動作を停止させることにより、消費電力を低減することも可能である。
これは、例えば、アンプ回路32が図18に示す回路構成のアンプ回路である場合には、図37に示す回路構成で可能となる。
【0105】
この図37に示す回路では、表示データのビット値が全て「1」の場合を、アンド回路(AND51)で、また、表示データのビット値が全て「0」の場合を、ノア回路(NOR51)で検出し、このアンド回路(AND51)とノア回路(NOR51)の出力を、ノア回路(NOR52)を介して、PMOSトランジスタ(PM11)のゲート電極およびNMOSトランジスタ(MM11)のゲート電極に印加するようにしたものである。
したがって、図37に示す回路では、表示データのビット値が全て「1」、および全て「0」の場合に、ノア回路(NOR52)が「0」となるので、この場合には、PMOSトランジスタ(PM11)がオンとなりアンプ回路32のバイアス端子に電源2が印加されるので、アンプ回路32の動作が停止する。
また、表示データのビット値が全て「1」、および全て「0」の場合以外は、ノア回路(NOR52)が「1」となるので、この場合には、NMOSトランジスタ(NM11)がオンとなりアンプ回路32のバイアス端子に、バイアス1が印加されるので、アンプ回路32は通常の動作を行う。
なお、前記説明では、縦電界方式の液晶表示パネルに本発明を適用した実施の形態について説明したが、これに限定されず、本発明は、横電界方式の液晶表示パネルにも適用可能である。
【0106】
図38は、横電界方式の液晶表示パネルの等価回路を示す図である。
図2または図3に示す縦電界方式の液晶表示パネルでは、カラーフィルタ基板にコモン電極(ITO2)が設けられるのに対して、横電界方式の液晶表示パネルでは、TFT基板に対向電極(CT)、および対向電極(CT)に駆動電圧(VCOM)を印加するための対向電極信号線(CL)が設けられる。
そのため、液晶容量(Cpix)は、画素電極(PX)と対向電極(CT)と間に等価的に接続される。また、画素電極(PX)と対向電極(CT)と間には蓄積容量(Cstg)も形成される。
【0107】
また、前記各実施の形態では、駆動方法としてドット反転方式が適用される実施の形態について説明したが、これに限定されず、本発明は、1ライン毎、あるいは1フレーム毎に、画素電極(ITO1)およびコモン電極(ITO2)に印加する駆動電圧を反転するコモン反転法にも適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0108】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、映像信号線駆動手段を構成する半導体集積回路装置の出力遅延時間(tDD)を少なくすることができるので、液晶表示素子に表示される表示画面の表示品質を向上させることが可能となる。
(2)本発明によれば、映像信号線駆動手段を構成する半導体集積回路装置の出力遅延時間(tDD)を少なくすることができるので、高速動作が可能となり、液晶表示素子の大画面化が可能となる。
(3)本発明によれば、映像信号線駆動手段を構成する半導体集積回路装置内のアンプ回路のオフセット電圧により、液晶表示素子の表示画面中に黒または白の縦筋が生じるのを防止して、液晶表示素子に表示される表示画面の表示品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるTFT方式の液晶表示モジュールの概略構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す液晶表示パネルの一例の等価回路を示す図である。
【図3】図1に示す液晶表示パネルの他の例の等価回路を示す図である。
【図4】液晶表示モジュールの駆動方法として、ドット反転法を使用した場合において、ドレインドライバからドレイン信号線(D)に出力される液晶駆動電圧の極性を説明するための図である。
【図5】図1に示すドレインドライバの一例の概略構成示すブロック図である。
【図6】出力回路の構成を中心に、図5に示すドレインドライバの構成を説明するためのブロック図である。
【図7】本実施の形態の液晶表示モジュールのドレインドライバの概略構成を示す図である。
【図8】図1に示す液晶表示モジュールのドレインドライバの出力遅延時間(tDD)特性を説明するための図である。
【図9】図6に示す高電圧用デコーダ回路および低電圧用デコーダ回路の一例の概略構成を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態の液晶表示モジュールのドレインドライバの出力遅延時間(tDD)特性を説明するための図である。
【図11】図7に示すプリチャージ回路の動作を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図12】図11に示す制御信号(HIZCNT)および制御信号(PRECNT)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
【図13】図11に示す制御信号(PRET,PREN,DECT,DECN)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
【図14】図11に示す制御信号(ACKEP,ACKOP,ACKEN,ACKON)を生成するための回路構成の一例を示す図である。
【図15】本発明の実施の形態の液晶表示モジュールの他の例の概略構成を示す図である。
【図16】一本のドレイン信号線(D)において、ドレインドライバの近接部分と、ドレインドライバから最も遠い遠端部分での、プリチャージ期間内の電位変動を説明するためのグラフである。
【図17】図6に示す高電圧用アンプ回路、および低電圧用アンプ回路として使用されるボルテージホロワ回路を示す回路図である。
【図18】図6に示す低電圧用アンプ回路に使用されるオペアンプを構成する差動増幅回路の一例を示す回路図である。
【図19】図6に示す高電圧用アンプ回路に使用されるオペアンプを構成する差動増幅回路の一例を示す回路図である。
【図20】図11は、オフセット電圧(Voff)を考慮したオペアンプの等価回路を示す図である。
【図21】本実施の形態1の低電圧用アンプ回路の回路構成を示す回路図である。
【図22】本実施の形態1の高電圧用アンプ回路の回路構成を示す回路図である。
【図23】本実施の形態1の低電圧用アンプ回路において、制御信号(A)がHレベルの場合の回路構成を示す回路図である。
【図24】本実施の形態1の低電圧用アンプ回路において、制御信号(B)がHレベルの場合の回路構成を示す回路図である。
【図25】本実施の形態1のドレインドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図26】本実施の形態1において、オフセット電圧(Voff)により液晶表示パネルに生じる縦筋が目立たなくなる理由を説明するための図である。
【図27】本実施の形態1において、オフセット電圧(Voff)により液晶表示パネルに生じる縦筋が目立たなくなる理由を説明するための図である。
【図28】本実施の形態1において、オフセット電圧(Voff)により液晶表示パネルに生じる縦筋が目立たなくなる理由を説明するための図である。
【図29】本実施の形態1のドレインドライバ内の制御回路の要部回路構成を示すブロック図である。
【図30】図29に示す制御信号生成回路の回路構成を示す回路図である。
【図31】図30に示す制御信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図32】図29に示すフレーム認識信号生成回路の回路構成を示す回路図である。
【図33】図32に示すフレーム認識信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図34】本実施の形態1の制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図35】図29に示すクロック生成回路の一例を示す回路図である。
【図36】本発明の実施の形態のアンプ回路の変形例を示す回路図である。
【図37】本発明の実施の形態のアンプ回路の変形例を示す回路図である。
【図38】横電界方式の液晶表示パネルの等価回路を示す図である。
【符号の説明】
10…液晶表示パネル(TFT−LCD)、21,22,33…出力パッド、30…プリチャージコントロール回路、31,278,279…デコーダ回路、32…アンプ回路、35,36,37,403…インバータ回路群、38…プリチャージ電圧選択スイッチ、100…インタフェース部、110…表示制御装置、120…電源回路、121,122…電圧生成回路、123…コモン電極電圧生成回路、124…ゲート電極電圧生成回路、130…ドレインドライバ、131,132,134,135,141,142…信号線、133…表示データのバスライン、140…ゲートドライバ、151a,151b…階調電圧生成回路、152…制御回路、153…シフトレジスタ回路、154…入力レジスタ回路、155…ストレージレジスタ回路、156…レベルシフト回路、157…出力回路、158a,158b…電圧バスライン、261…デコーダ部、262,264…スイッチ部、263…アンプ回路対、265…データラッチ部、271…高電圧用アンプ回路、272…低電圧用アンプ回路、400…制御信号生成回路、401…PORN信号生成回路、402…分圧回路、410…フレーム認識信号生成回路、420…シフトクロックイネーブル信号生成回路、430…シフト用クロック生成回路、440…パルス生成回路、450…パルス選択回路、D…ドレイン信号線(映像信号線または垂直信号線)、G…ゲート信号線(走査信号線または水平信号線)、ITO1,CX…画素電極、ITO2…コモン電極、CT…対向電極、CL…対向電極信号線、TFT…薄膜トランジスタ、CLC,Cpix…液晶容量、CSTG…保持容量、CADD…付加容量、Cstg…蓄積容量、PM,PA,PB…PMOSトランジスタ、NM,NA,NB…NMOSトランジスタ、TG…トランスファゲート回路、LS…レベルシフト回路、TRP…トランジスタ列、NAND…ナンド回路、AND…アンド回路、NOR…ノア回路、INV…インバータ、OP…オペアンプ、F…フリップ・フロップ回路、EXOR…排他的論理和回路。
Claims (18)
- 複数の画素と、前記複数の画素に表示データに対応する階調電圧を印加する複数の映像信号線とを有する液晶表示素子と、
少なくとも1個の半導体集積回路装置で構成され、前記各映像信号線に表示データに対応する階調電圧を供給する映像信号線駆動手段とを具備する液晶表示装置であって、
前記半導体集積回路装置は、複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択するとともに、前記半導体集積回路装置の中で最小サイズのトランジスタで構成される複数の階調電圧選択手段と、
前記各階調電圧選択手段で選択された階調電圧を増幅して各映像信号線に出力する複数のアンプ回路で、当該各アンプ回路が、一対の入力端子の中の一方を、反転入力端子あるいは非反転入力端子に、一対の入力端子の中の他方を、非反転入力端子あるいは反転入力端子に切り替える切替手段を有する複数のアンプ回路と、
前記各階調電圧選択手段と前記各アンプ回路との間に設けられる第1のスイッチング手段と、
所定の充電電圧が供給される電源線と前記各アンプ回路との間に設けられる第2のスイッチング手段と、
一水平走査期間の初めの所定期間内に、前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオンとするスイッチング制御手段と、
前記アンプ回路の一対の入力端子の一方を反転入力端子、他方を非反転入力端子、あるいは前記アンプ回路の一対の入力端子の一方を非反転入力端子、他方を反転入力端子に切り替えさせる切替制御信号を、所定の周期毎に前記アンプ回路の切替手段に対して、出力する切替指示手段とを有し、
前記切替指示手段は、前記各アンプ回路の切替手段に対して、nフレーム毎に前記切替制御信号を出力することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記半導体集積回路装置は、入力される表示データ取込開始信号のハイレベル期間あるいはロウレベル期間の違いにより、各フレームの切り替わりを検出し、フレーム切替信号を出力するフレーム切替検出手段を有し、
前記切替指示手段は、前記フレーム切替検出手段からのフレーム切替信号に基づいて、前記各アンプ回路の切替手段に対して、前記切替制御信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記切替指示手段は、前記各アンプ回路の切替手段に対して、各フレーム内でnライン毎、かつnフレーム毎に前記切替制御信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記半導体集積回路装置は、入力される表示データ取込開始信号のハイレベル期間あるいはロウレベル期間の違いにより、各フレームの切り替わりを検出し、フレーム切替信号を出力するフレーム切替検出手段を有し、
前記切替指示手段は、前記フレーム切替検出手段からのフレーム切替信号、および出力タイミング制御用のクロックに基づいて、前記各アンプ回路の切替手段に対して、前記切替制御信号を出力することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。 - 前記半導体集積回路装置は、入力される表示データ取込開始信号に基づき、ハイレベル期間あるいはロウレベル期間が相違する表示データ取込開始信号を生成・出力する表示データ取込開始信号生成手段を、さらに有することを特徴とする請求項2または請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記各アンプ回路は差動増幅回路で構成され、
前記切替手段は、入力段の一対のトランジスタの一方のトランジスタの制御電極を、前記一対の入力端子の中の一方に接続する第1のスイッチング素子と、
前記入力段の一対のトランジスタの一方のトランジスタの制御電極を、前記一対の入力端子の中の他方に接続する第2のスイッチング素子と、
前記入力段の一対のトランジスタの他方のトランジスタの制御電極を、前記一対の入力端子の中の他方に接続する第3のスイッチング素子と、
前記入力段の一対のトランジスタの他方のトランジスタの制御電極を、前記一対の入力端子の中の一方に接続する第4のスイッチング素子と、
出力段のトランジスタの制御電極を、前記入力段の一対のトランジスタの他方のトランジスタの第2の電極に接続する第5のスイッチング素子と、
出力段のトランジスタの制御電極を、前記入力段の一対のトランジスタの一方のトランジスタの第2の電極に接続する第6のスイッチング素子と、
能動負荷回路を構成する一対のトランジスタの制御電極を、前記入力段の一対のトランジスタの一方のトランジスタの第2の電極に接続する第7のスイッチング素子と、
能動負荷回路を構成する一対のトランジスタの制御電極を、前記入力段の一対のトランジスタの他方のトランジスタの第2の電極に接続する第8のスイッチング素子とを有し、
前記第1のスイッチング素子、第3のスイッチング素子、第5のスイッチング素子、および第7のスイッチング素子と、前記第2のスイッチング素子、第4のスイッチング素子、第6のスイッチング素子、および第8のスイッチング素子とは、前記切替指示手段から所定の周期毎に出力される切替制御信号により、交互にオンあるいはオフとされることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記切替指示手段は、前記一水平走査期間の初めの所定期間内に、前記切替制御信号を前記各アンプ回路の切替手段に対して出力することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 複数の画素と、前記複数の画素に表示データに対応する階調電圧を印加する複数の映像信号線とを有する液晶表示素子と、
少なくとも1個の半導体集積回路装置で構成され、前記各映像信号線に表示データに対応する階調電圧を供給する映像信号線駆動手段とを具備する液晶表示装置であって、
前記半導体集積回路装置は、複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択するとともに、前記半導体集積回路装置の中の最小サイズのトランジスタで構成される複数の階調電圧選択手段と、
前記各階調電圧選択手段で選択された階調電圧を増幅して各映像信号線に出力する複数のアンプ回路と、
前記各階調電圧選択手段と前記各アンプ回路との間に設けられる第1のスイッチング手段と、
所定の充電電圧が供給される電源線と前記各アンプ回路との間に設けられる第2のスイッチング手段と、
一水平走査期間の初めの所定期間内に、前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオンとするスイッチング制御手段と、
前記表示データの各ビット値が全て「1」、あるいは全て「0」の場合に、当該表示データに対応する階調電圧を出力し、各アンプ回路に接続される映像信号線に供給する特定階調電圧生成手段と、
前記各アンプ回路と前記各映像信号線との間に設けられ、前記表示データの各ビット値が全て「1」、あるいは全て「0」の場合に、前記各アンプ回路を、前記各映像信号線から切り離す第3のスイッチング手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記特定階調電圧生成手段は、前記表示データの各ビット値が全て「1」、あるいは全て「0」の場合の階調電圧を電源電圧とし、
前記表示データの各ビット値が全て「1」、あるいは全て「0」の場合に、前記表示データの各ビット値が全て「1」、あるいは全て「0」の場合の階調電圧を用いた前記電源電圧のHレベルあるいはLレベルの信号を出力する論理回路で構成されることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。 - 前記スイッチング制御手段は、前記第2のスイッチング手段をオンとする前に前記第1のスイッチング手段をオフとし、また、前記第2のスイッチング手段をオフとした後に前記第1のスイッチング手段をオンとすることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記スイッチング制御手段は、出力タイミング制御用クロック、および表示データラッチ用クロックに基づいて、前記第1および第2のスイッチング手段を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記所定の充電電圧は、前記複数の階調電圧の中のいずれかの電圧であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記半導体集積回路装置は、外部から供給される複数の階調基準電圧に基づき複数の階調電圧を生成し、前記各階調電圧選択手段に供給する階調電圧生成手段を有し、
前記所定の充電電圧は、前記外部から供給される複数の階調基準電圧の中のいずれかの電圧であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記複数の画素の液晶層の一方に印加される前記複数の階調電圧の中で、前記複数の画素の液晶層の他方に印加される対向電圧に対して最も電位差が大きい階調電圧を最大階調電圧、前記対向電圧に対して最も電位差が小さい階調電圧を最小階調電圧とするとき、
前記所定の充電電圧は、前記最大階調電圧と最小階調電圧との間の中間電圧よりも前記最大階調電圧に偏った電圧であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記複数のアンプ回路は、一対が正極性の階調電圧を出力する第1のアンプ回路と、負極性の階調電圧を出力する第2のアンプ回路とで構成される複数対のアンプ回路対で構成され、
前記各アンプ回路対の第1のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段は、正極性の複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択し、
また、前記各アンプ回路対の第2のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段は、負極性の複数の階調電圧の中から入力される表示データに対応する階調電圧を選択し、
かつ、前記各アンプ回路対の第1のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段、および前記各アンプ回路対の第2のアンプ回路と接続される階調電圧選択手段に入力される任意の一対の表示データを交互に切り替える表示データ切替手段と、
前記各アンプ回路対から出力される一対の階調電圧を、前記表示データ切替手段での切り替えに応じて交互に切り替えて、任意の一対の映像信号線に出力する映像信号線切替手段とを有することを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記第1のアンプ回路は、前記第1のアンプ回路に接続される映像信号線の電圧が、前記第1のアンプ回路に入力される正極性の階調電圧より高電圧である場合に、前記第1のアンプ回路に接続される映像信号線から電流を流入させる電流流入手段を有することを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記第2のアンプ回路は、前記第2のアンプ回路に接続される映像信号線の電圧が、前記第2のアンプ回路に入力される負極性の階調電圧より低電圧である場合に、前記第2のアンプ回路に接続される映像信号線に電流を供給する電流供給手段を有することを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記各アンプ回路は、ボルテージホロワ回路で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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