JPH03203777A - 液晶駆動方式とその駆動電圧発生回路 - 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〕 この発明は、液晶駆動方式とその駆動電圧発生回路に関
し、例えば中間階調表示機能を行うアクティブマトリッ
クス構成の液晶表示装置に用いられるものに利用して有
効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

ＴＰＴ　（薄膜トランジスタ）を搭載したアクティブマ
トリックス構成の液晶表示装置に関しては、例えば日経
マグロウヒル社、１９８４年９月１０日付「日経エレク
トロニクス１頁２１１等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＴＰＴ液晶表示装置は、小型低消費電力のディスプレィ
装置として、主としてマイクロコンピュータシステムに
おけるモニター等に用いられているが、オフィスオート
メーション用機器におけるデイスプレィ装置として多階
調、多色カラー表示の要求が強い。

ＴＰＴ液晶表示装置において、液晶に印加される駆動電
圧に直流成分があってはならないため、書き込み電圧は
フレーム毎に正／負極性に交互に極性反転するという交
流駆動が必要である。このような交流駆動のための電圧
発生回路としては、第４図に示すような回路が用いられ
ている。

第４図において、分圧抵抗ＲＩＯないしＲ１４により分
圧電圧ＶｌないしＶ４を発生させ、中点電圧Ｖ　ｃｏｗ
を基準にして正極性側の電圧Ｖ１と■２により明／暗（
白／黒）に対応した駆動電圧を形成し、上記中点電圧Ｖ
　ｃｏｍを基準にして負極性側の電圧■４とＶ３により
明／暗に対応した駆動電圧を形成する。上記中点電圧Ｖ
　ｃｏｍは液晶表示装置の共通電極用の電圧とされる。

これらの分圧電圧■１ないし■４及び中点電圧■ｃｏＩ
１１は、バッファアンプＢｌないしＢ５を介して出力さ
れ、液晶の駆動電圧として用いられる。

上記抵抗ＲＩＯないしＲ１４からなる分圧抵抗回路には
、固定抵抗Ｒ１５とＲ１６及び可変抵抗ＲＶ３からなる
可変電圧回路により形成した電圧が、エミッタフォロワ
トランジスタＴＩＯを介して供給される。これにより、
上記可変電圧回路により上記電圧■１ないし■４の電圧
値を変化させてコントラスト調整が行われる。

このような液晶駆動電圧発生回路では、液晶の中間階調
を行うためには、正及び負極性に対応してそれぞれ分圧
抵抗や、バッファアンプを必要とし、それぞれに対応し
てスイッチ回路が必要になる。このため、回路素子数が
大きくなる。特に、上記のように多階調（中間階調表示
）を行う場合には、正及び負極性に対応した階調数に応
じて上記抵抗素子やバッファアンプ及び出カスインチ回
路が必要になるため、回路素子数膨大になってしまう。

そして、上記のように直列抵抗回路により正及び負の駆
動電圧を形成したのでは、個々の抵抗値のバラツキや経
時変化により、正と負の駆動電圧にバラツキが発生する
とそれが直流オフセット発生の原因となって液晶の寿命
を著しく低下させる虞れがある。さらに、上記駆動電圧
発生回路では、多階調表示を行うとともに可変抵抗回路
によりコントラスト調整を行うようにすると次のような
問題が生じる。すなわち、従来の回路では、第５図の特
性図に示すように、可変抵抗回路により電圧を低くして
０１のようにコントラスト低下させると、黒（暗）側で
階調がつぶれてしまうし、反対に可変抵抗回路により電
圧を高くして０２のようにコントラストを高（すると、
逆に白（明）側で階調かつふれてしまうという問題があ
る。

この発明の目的は、回路の簡素化を図った液晶駆動方式
とその駆動電圧発生回路を提供することにある。

この発明の他の目的は、多階調表示に適した液晶駆動方
式とその駆動電圧発生回路を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面がら明らかになるであ
ろう。

〔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、下記の通りである。

すなわち、共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等
しくされた正又は負極性に交互に切り換えられる電圧を
形成し、上記共通電極用の電圧と切り換え電圧との間の
分圧電圧により液晶の交流駆動電圧を得る。また、共通
電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しくされた正又
は負極性の電圧を形成する電圧切り換え回路を設け、上
記共通電極用の電圧を液晶の視覚的しいき値電圧に対応
してレベルシフトする調整可能なレベルシフト回路を介
して上記切り換えられる電圧との量分圧抵抗を設けて階
調表示用電圧を発生させるとともに、分圧抵抗回路にコ
ントラスト調整のための可変抵抗手段とを接続する。

〔作　用〕

上記した手段によれば、分圧抵抗及びその出力バッファ
並びに駆動電圧を選択するスイッチ回路を正及び負極性
の駆動電圧に共通に用いることができるから回路の簡素
化が可能になる。また、上記レベルシフト回路により階
調表示の基準となる黒レベルをコントラスト調整に無関
係に設定できる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係る液晶駆動電圧発生回路の一
実施例の回路図が示されている。この実施例の液晶駆動
電圧発生回路は、液晶の中間階調表示に向けらている。

これらの各回路は、特に制限されないが、適当な実装基
板に搭載されたディスクリート部品から構成される。

共通電極用の中点電圧ｖｃｏＩＩｌは、レベルシフト回
路を介して階調表示用のための駆動電圧Ｖ１ないしＶ　
ｎを形成する分圧抵抗回路の一端に供給される。レベル
シフト回路は、正及び負の両極性に対応してレベルシフ
ト動作を行うようにするため、可変抵抗素子ＶＲＩの調
整端子にベースが結合されたＮＰＮ　）ランジスタＴ１
とＰＮＰ　）ランジスタＴ２が設けられる。これらのト
ランジスタＴＩ。

Ｔ２のエミッタは、共通化されて上記可変抵抗ＲＶ１の
一端に接続される。上記トランジスタＴｌ。

Ｔ２のコレクタには、それぞれのトランジスタＴＩ　、
　’Ｔ　２のコレクタ電流を流すダイオードＤＩ。

Ｄ２が設けられ、上記可変抵抗ＲＶＩの他端とともに上
記中点電圧Ｖ　ｃｏｓ＋側に接続される。

このレベルシフト回路は、上記トランジスタＴＩ、Ｔ２
のベース、エミッタ間の定電圧■、が印加される可変抵
抗ＲＶＩの調整抵抗値に対応した定電流が形成され、こ
の定電流が上記可変抵抗ＲＶ１に流れることよって、調
整可能なレベルシフト動作を行う。

上記レベルシフト回路には、代表として例示的に示され
た直列抵抗Ｒ１ないしＲ３から構成された直列抵抗回路
の一端Ａが接続される。これらの直列抵抗回路は、階調
表示のための分圧抵抗を形成するものである。上記直列
抵抗回路の各接続点の分圧電圧は、特に制限されないが
、ボルテージフォロワ形態にされたオペアンプＯＰＩな
いしＣ１Ｐｎからなるバッファアンプを介して駆動電圧
ＶｌないしＶｎとして出力される。

上記例示的に示された直列抵抗Ｒ１ないしＲ３から構成
された直列抵抗回路の他端Ｂには、コントラスト調整の
ための可変抵抗ＲＶ２の一端が設けられる。この可変抵
抗ＲＶ２の他端側Ｃには、次のような電圧切り換え回路
が設けられる。

ＮＰＮトランジスタＴ３は、回路の接地電位（ＯＶ）を
出力するためのスイッチである。ＰＮＰトランジスタＴ
４は、２倍の中点電圧２Ｖｃｏｍを出力させるためのス
イッチである。これらのスイッチを交互にオン状態／オ
フ状態にして、上記可変抵抗ＲＶ２の他端Ｃに上記電圧
０■と２Ｖｃ。

ｍの電圧を交互に供給する。

インバータ回路ＩＶは、交流化信号Ｍを受けてベース抵
抗Ｒ４を介してトランジスタＴ３のスイッチ制御を行う
。これに対して、上記交流化信号Ｍは、ベース抵抗Ｒ６
を介してＮＰＮ　ｌ−ランジスタ１゛５のスイッチ制御
を行う。このトランジスタＴ５は、そのコレクタがベー
ス抵抗Ｒ５を介して上記ＰＮＰ　ｌ−ランジスタＴ４の
ベースに接続される。

上記中点電圧Ｖ　ｃｏｔｓは、特に制限されないが、２
ＶＣＯｌｌを抵抗回路により１／２分圧して形成される
。上記１／２分圧された中点電圧■ｃｏＩＩ＋は、ボル
テージフォロワ構成からなるオペアンプ等のような低出
力インピーダンスのバッファアンプを介して出力される
。これにより、駆動電圧発生回路は、１つの電源電圧２
Ｖｃｏｍにより動作させることができる。

第２図に示すように、交流化信号Ｍがハイレヘル（“Ｉ
（”）とき、トランジスタＴ５がオン状態になってトラ
ンジスタＴ４のベース電流を流し、このトランジスタＴ
４をオン状態にする。このとき、インバータ回路ＩＶの
出力信号がロウレベル（“Ｌ”）にされるから、トラン
ジスタＴ３はオフ状態にされる。それ故、直列抵抗回路
には、１記オン状態にされたトランジスタＴ４を介して
２倍の中点電圧２Ｖｃｏｍが供給される。したがって、
上記駆動電圧■１ないしＶｎは、上記中点電圧■ｃｏＩ
Ｉを基準にして正極性の電圧とされる。

交流化信号Ｍがロウレベル（“Ｌ”）とき、トランジス
タＴ５がオフ状態になってトランジスタＴ４のベース電
流を流さないので、このトランジスタＴ４をオフ状態に
する。このとき、インバータ回路Ｉ■の出力信号がハイ
レベル（“Ｈ”）にされるから、トランジスタＴ３はオ
ン状態にされる。それ故、直列抵抗回路には、上記オン
状態にされたトランジスタＴ３を介して回路の接地電圧
ＧＮＤ　（ＯＶ）が供給される。したがって、上記駆動
電圧■１ないしＶｎは、上記中点電圧■ｃｏ１１１を基
準にして負極性の電圧とされる。

このとき、上記レベルシフト回路は、中点電圧Ｖ　ｃｏ
ｍに対して正及び負極性の絶対値的な最低電位となる。

この電圧■１は、例えば、前記第５図に示した特性図に
おいて、点線で示したような液晶の視覚的なしきい値電
圧に設定される。これにより、基準となる黒レベルが調
整される。

可変抵抗ＲＶ２の抵抗値を変化させると、それに対応し
て直列抵抗回路の他端Ｂ側の電位が変化し、それに対応
した電圧Ｖｎは、上記黒レベルを基準にしてＣＩ、Ｃ２
のように変化する。すなわち、コントラスト調整が行わ
れる。このとき、基準となる黒レベルは、レベルシフト
回路により一定であるため、コントラスト調整は液晶の
視覚的特性が飽和するまでの間でリニアに変化させるこ
とができ、従来のように階調がつぶれてしまうことが防
止できるものとなる。

上記実施例のような駆動電圧発生方式では、液晶の交流
化駆動のための正及び負電圧が、共通のレベルシフト回
路及び分圧回路により形成され、共通のバッファアンプ
を介して出力される。このため、従来の駆動電圧発生方
法に比べて回路の素子数を半減できるもとなる。これに
応じて、後述する液晶駆動回路に設けらるスイッチ数も
半減できる。そして、出力される正及び負極性の駆動電
圧に、抵抗素子値のバラツキや経時変化の影響を受けな
くできるから、交流駆動のときの直流オフセット電圧が
生じない。

第３図には、この発明が適用された液晶表示装置におけ
る信号線駆動回路の要部概略ブロック図が示されている
。同図の信号線駆動回路は、公知の半導体集積回路の製
造技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコン
のような１個の半導体基板上において形成される。

この実施例の信号線駆動回路は、工ないしｍからなるｍ
本の信号線を駆動する機能を持つ。特に制限されないが
、上記信号線の数ｍは、１２０本のように多数からなる
。

ラッチ回路ＦＦＩないしＦＦｍは、入力端子Ｄｉｎから
画素データをシリアルに取り込みそれをパラレルに出力
させる。すなわち、ラッチ回路ＦＦ１ないしＦ　Ｆ　ｒ
ｒｉは、シリアル／パラレル変換機能を持つシフトレジ
スタ及ランチを構成するものである。

上記各ラッチ回路ＦＦＩないしＦＦｍは、それぞれ複数
からなるフリップフロップ回路から構成され、階調表示
のための複数ピントの単位の画素データのシリアル／パ
ラレル変換動作と保持動作を行う。画素データは、それ
ぞれのランチ回路ＦＦｌないしＦＦｍからパラレルにデ
コーダＤＥＣＩないしＤＥＣｍに伝えられる。デコーダ
ＤＥＣＩないしＤＥＣｍは、上記複数ビットからなる画
素データを解読して、階調表示に対応した選択信号を形
成する。上記各デコーダＤＢＣＩないしＤＥＣｍにより
形成された選択信号は、レベルシフタＬＳＩないしＬＳ
ｍに伝えられる。レベルシフタＬＳＩないしＬＳｍは、
前記のような駆動電圧発生回路により形成された駆動電
圧ＶｌないしＶｎを上記階調表示に対応させて選択的に
出力させるスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴの制御信号を形成
する。

すなわち、上記シフトレジスタ及ランチを構成するラッ
チ回路ＦＦＩないしＦＦｎやデコーダＤＥＣＩないしＤ
ＥＣｎは、特に制限されないが、約５■のような電源電
圧を受けて動作するようにされるため、約５■のような
ハイレベルと、０■のようなロウレベルからなる信号を
出力する。これに対して、液晶表示パネルに供給される
駆動電圧ＶｌないしＶｎは比較的高いレベルにされる。

それ故、上記のようなレベル（５Ｖ、ＯＶ）では、スイ
ッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴをオン状態やオフ状態にすること
ができない場合があるので、レベルシフタＬＳＩないし
ＬＳｍによりそれに見合ったレベルにレベル変換するも
のである。

代表として例示的に示されているスイッチＭＯ３Ｆ　Ｅ
ＴＱ　１ないしＱ３は、１つの信号線ＤＩに対応した単
位の駆動回路を構成し、前記のように形成された駆動電
圧■１ないしＶｎＯ中から１つを選んで信号線ＤＩに伝
える。上記のようにＶｌないしＶ　ｎからなるｎ個から
なる階調表示を行うときには、ｎ個のスイッチＭＯＳ　
Ｆ　ＥＴがそれぞれに対応して設けられる。この実施例
のように、上記駆動電圧ＶｌないしＶｎが正と負に切り
換えられて供給されるため、このスイッチＭＯ３ＦＥＴ
も共通化できる。この実施例の液晶駆動方式では、スイ
ッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴの数も半減させることができるも
のである。

なお、他の例示的に示されている信号線Ｄ２ないしＤｍ
に対しても上記同様なスイッチＭＯ３ＦＥＴが設けられ
る。

同図において、液晶表示パネルＬＣＤの左側に、１つの
走査線駆動回路ＧＤＶが配置されている。

この走査線駆動回路ＧＶＤは、液晶表示パネルしＣＤの
横方向に延長される走査線を順次選択し、ＴＰＴ）ラン
ジスタの選択を行う。これにより、信号線ＤｌないしＤ
ｍからパラレルに伝えられた上記の各駆動電圧は、選択
された走査線に対応した液晶画素に書き込まれる。液晶
画素は、等価的にキャパシタとして作用し、上記書き込
まれた駆動電圧を次の駆動電圧が書き込まれるまで保持
する。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しく
された正又は負極性に交互に切り換えられる電圧を形成
し、上記共通電極用の電圧と切り換え電圧との間の分圧
電圧により液晶の交流駆動電圧を得る。この方式では、
交流駆動のための駆動電圧を共通の抵抗回路で形成でき
るから、分圧抵抗及びその出力バッファ並びに液晶パネ
ルの信号線に駆動電圧を選択的に供給するスイッチ素子
の数を半減できるという効果が得られる。

（２）階調表示のときには、その階調数に応じて分圧抵
抗の数や大きくなるから、上記（１）による素子数の低
減の効果が大きくできる。

（３）上記＋１１の方式では、分圧電圧を形成する抵抗
素子のバラツキや経時変換の影響を受けることなく、交
流化駆動電圧を得ることができるという効果が得られる
。

（４）共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しく
された正又は負極性の電圧を形成する電圧切り換え回路
を設け、上記共通電極用の電圧を液晶の視覚的しいき値
電圧に対応してレベルシフトする調整可能なレベルシフ
ト回路を介して上記切り換えられる電圧との量分圧抵抗
を設けて階調表示用電圧を発生させるとともに、分圧抵
抗回路にコントラスト調整のための可変抵抗手段とを接
続する。

この構成では、黒レベルがレベルシフト回路により一義
的に決められ、コントラスト調整は上記黒レベルを基準
にして駆動電圧が変化するから前記（１１のように回路
素子数を低減できるとともに良好な階調表示を行うこと
ができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が
可能であることはいうまでもない。例えば、第１図にお
いて、レベルシフト回路は、オペアンプの入出力に調整
可能なオフセット電圧を発生させそれを利用するものや
、複数の定電素子を選択的にシリーズに接続するもの等
種々の実施形態を採ることができる。また、中点電圧を
基準にして接地電位と２倍の中点電圧を切り換える回路
は、種々の実施形態を採ることができる。また、接地電
位に代えて適当な負電圧を用いるものであってもよい。

例えば、中点電圧Ｖｃ。

…を２■とし、それを基準にして絶対値的に等しくされ
た正と負極性の電圧を切り換えるようにするものであっ
てもよい。液晶は、上記のような階調表示の他２値表示
を行うものであってもよい。

また、液晶の画素に色フィルタを設けて、カラー表示を
行うものであってもよい。この場合には、各色フィルタ
に階調表示用の駆動電圧を供給することにより、多色表
示が可能になる。カラー表示の最も簡単な方法は、各信
号線に対応して赤、青及び緑の縦ストライプ状を設ける
。この構成では、それに対応したカラー画素データをシ
リアルに供給するだけで、多色のカラー表示が可能にな
るものである。

この発明は、液晶駆動方式とその駆動電圧発生回路とし
て広く利用できる。

〔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、下記の通りである
。すなわち、共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に
等しくされた正又は負極性に交互に切り換えられる電圧
を形成し、上記共通電極用の電圧と切り換え電圧との間
の分圧電圧により液晶の交流駆動電圧を得る。また、共
通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しくされた正
又は負極性の電圧を形成する電圧切り換え回路を設け、
上記共通電極用の電圧を液晶の視覚的しいき値電圧に対
応してレベルシフトする調整可能なレベルシフト回路を
介して上記切り換えられる電圧との量分圧抵抗を設けて
階調表示用電圧を発生させるとともに、分圧抵抗回路に
コントラスト調整のための可変抵抗手段とを接続する。

これにより、分圧抵抗及びその出カバソファ並びに駆動
電圧を選択するスイッチ回路を正及び負極性の駆動電圧
に共通に用いることができるから回路の簡素化が可能に
なる。また、上記レベルシフト回路により階調表示の基
準となる黒レベルをコントラスト調整に無関係に設定で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る液晶駆動電圧発生回路の一実
施例を示す回路図、 第２図は、その動作を説明するための電圧設定図、 第３図は、この発明が適用された液晶表示装置における
信号線駆動回路の一実施例を示す要部概略ブロック図、 第４図は、従来の液晶駆動電圧発生回路の一例を示す回
路図、 第５図は、この発明と従来技術を説明する液晶画素にお
ける輝度−印加電圧特性図である。 Ｔ１〜ＴＩＯ・・トランジスタ、Ｒ１−Ｒ１６・・抵抗
、ＲＶＩ−ＲＶ３・・可変抵抗、ＩＶ・・インバータ回
路、ＤＩ、Ｄ２・・ダイオード、ＦＦＩ〜ＦＦｍ・・シ
フトレジスタ＆ランチ回路、ＤＥＣ１〜ＤＥＣｍ　−−
デコーダ、ＬＳ１〜ＬＳｍ・・レベルシフト、Ｑｌ〜Ｑ
３・・スイッチＭＯ３ＦＥＴ、ＬＣＤ・・液晶表示パネ
ル、Ｄ１〜Ｄｍ・・信号線電極、ＧＤＶ・・走査線駆動
回路第　１　図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しくさ
   れた正又は負極性に交互に切り換えられる電圧を発生さ
   せ、上記共通電極用の電圧と切り換え電圧との分圧電圧
   により液晶の交流駆動電圧を得ることを特徴とする液晶
   駆動方式。 ２、上記共通電極の電圧は調整可能にレベルシフトされ
   、上記分圧電圧は階調表示のための複数の分圧電圧から
   なり、切り換え電圧側に設けられた可変抵抗により調整
   可能にされるものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液晶駆動方式。 ３、共通電極用の電圧を基準にして絶対値的に等しくさ
   れた正又は負極性の電圧を形成する電圧切り換え回路と
   、上記共通電極用の電圧を液晶の視覚的しいき値電圧に
   対応してレベルシフトする調整可能にされたレベルシフ
   ト回路と、このレベルシフト回路を介した電圧と上記電
   圧切り換え回路により切り換えられる電圧との間に直列
   に設けられ、階調表示用電圧を発生させる分圧抵抗回路
   とコントラスト調整のための可変抵抗手段とを含むこと
   を特徴とする駆動電圧発生回路。