JPH0451290A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、多階調表示可能な液晶表示装置用デジタル方
式駆動回路に関する。

（従来の技術） 液晶表示装置は、軽量、低消費電力の特徴を生かして、
種々の分野で利用されるようになってきており、中でも
多階調表示可能な液晶表示装置はテレビあるいはパーソ
ナルコンピュータ等のデイスプレィとして注目を集めて
いる。

例えば、各画素に薄膜トランジスタ等のスイッチング素
子が設けられたアクティブマトリックス型液晶表示装置
は、走査線数の多い表示に対しても隣接電極間でのクロ
ストークのない表示が可能であることから、近年注目さ
れるようになってきた。

このアクティブマトリックス型液晶表示装置を例にとり
説明すると、複数の信号電極と走査電極とがマトリック
ス状に設置され、各交点に画素電極と接続されたスイッ
チング素子が設置されて成る第１の電極基板と、共通電
極が設置された第２の電極基板とによって液晶組成物が
挟持されて成る液晶セルと、液晶セルの各電極に駆動電
圧を印加するための駆動回路部とから成っている。

この駆動回路部は、複数の信号電極に接続される信号電
極駆動回路と、複数の走査電極に接続される走査電極駆
動回路と、共通電極に接続される共通電極駆動回路とを
備えている。

そして、各信号電極への液晶駆動電圧の供給は、アナロ
グ画像信号を入力とし、これを順次サンプルホールドす
ることにより１水平ライン分の並列画像信号を得るアナ
ログ方式と、デジタル画像信号を入力とし、このデジタ
ル画像信号を処理することにより１水平ライン分の並列
画像信号を得るデジタル方式とがある。

そこで、多階調デジタル表示が可能なアクティブマトリ
ックス型液晶表示装置の信号電極駆動回路について、第
５図を参照して説明する。

この信号電極駆動回路（５０１）は、主としてシフトレ
ジスタとラッチ等によって成る直並列変換回路（５１１
）　、ｎ個のデコーダ（５２１）　、ｎ個の電圧選択回
路（５３１）とによって構成されている。

直並列変換回路（５１１）にはｍビットより成る多階調
デジタル画像信号ＤＳと、シフトクロック信号ＣＰＨと
、水平スタート信号ＳＴＨとが入力される。

この多階調デジタル画像信号ＤＳはシフトクロック信号
ＣＰＨと水平スタート信号ＳＴＨとにより、各デコーダ
（５２１）に同時に出力されるように直並列変換されｍ
ビット表示データとなりデコーダ（５２１）に導かれる
。

また、各電圧選択回路（５３１）には、階調数にの２倍
の各液晶駆動電圧Ｖｌ、Ｖ２．・・・、Ｖ２ｋが供給さ
れている。

これは、一般に液晶表示装置は液晶組成物の劣化防止す
るため交流駆動する必要があるためである。例えば、３
ビツト（８階調）の場合について考えてみると、液晶駆
動電圧Ｖ１は第６図に示すように液晶セルの共通電極電
圧ｖｓｃを中心として上下に夫々８レベル（Ｖ　ＩＰ　
−Ｖ　８Ｐ、　Ｖ　ＩＮ　−Ｖ　８Ｎ）、合計１６レベ
ルが必要となる。

また、ｍビット表示データにより、共通電極電圧ＶＳＣ
よりも高いレベルの液晶駆動電圧ＶＩＰあるいは低いレ
ベルの液晶駆動電圧ＶｉＮが選択可能なように１ビツト
の信号が周波数制御信号入力端子ＤＦから前記ｍビット
表示データに付加され、デコーダ（５２１）により復号
化される。これにより、電圧選択回路（５３１）内の表
示周波数の２倍の２に個のスイッチ（５３１）がオン・
オフ制御され、液晶駆動電圧Ｖｌ、Ｖ２．・・・、Ｖ２
にの１つが選択される。

そして、ｎ個の出力端子（５３３）に接続された各信号
電極（図示せず）に、選択された液晶駆動電圧Ｖｌ、Ｖ
２．・・・、Ｖ２にの一つが印加されるものである。

そして、例えば赤・青・緑のカラーフィルタが設けられ
た液晶セルを上述の駆動回路により駆動した場合、表示
できる色数は表示階調数ｋが２１で示されることから（
２”　）”色となり、３ビツト（８階調）のデジタル画
像信号ＤＳで上述したカラー液晶セルを駆動した場合、
（２３、）８で５１２色の表示が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したデジタル構成の信号電極駆動回路（５０１
）では、ｍビットのデジタル画像信号ＤＳに対して階調
数の２倍、即ち２×２１個のレベルの異なる液晶駆動電
圧Ｖｌ、Ｖ２．・・・、Ｖ２にの一つを選択し出力する
必要がある。

このため、液晶表示装置の表示階調数を増大させようと
すると、電圧選択回路（５３１）内に非常に多くのスイ
ッチが必要となってしまう。

そして、このようなスイッチ数の増大は、駆動回路の集
積化に際してチップサイズを増大させると共に、高コス
ト化を招くといった問題を引き起こしてしまう。

本発明は上記課題に鑑がみ成されたもので、簡単な構成
で多階調表示が可能な液晶表示装置用駆動回路を提供す
ることを目的としたものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示装置用駆動回路は、入力される多階調
デジタル信号を１ライン毎に直並列変換して画素表示デ
ータと成す直並列変換回路と、画素表示データを復号化
する複数のデコーダと、フレーム周期の整数倍毎または
ライン周期の整数倍毎の周期毎にレベルが異なる方形波
電圧を所定レベルよりも高い第１のレベルと所定レベル
よりも低い第２のレベルとを有するように順次レベルシ
フトさせて各表示階調に対応した複数の液晶駆動電圧を
出力させる電圧発生回路と、デコーダの出力に応じて液
晶駆動電圧の一つを周期毎に選択して出力する複数の電
圧選択回路とを備えたことを特徴としたものである。

（作　　用） 本発明の液晶表示装置用駆動回路は、フレーム周期の整
数倍毎またはライン周期の整数倍毎にレベルが異なる方
形波電圧をレベルシフトさせて各表示階調に対応した複
数の液晶駆動電圧を発生させるものである。

従って、一つの出力端子からはフレーム周期の整数倍毎
またはライン周期の整数倍毎にレベルの異なる複数の液
晶駆動電圧を出力させることができる。これにより、液
晶表示装置の階調数が従来と同等であれば、液晶駆動電
圧選択用のスイッチ数を大幅に低減させることができる
。

また、このような駆動回路を用いて液晶表示装置を構成
することにより、小型且つ低消費電力の液晶表示装置を
実現することができる。

（実　施　例） 以下、本発明の液晶表示装置の一実施例としてアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置を例にとり図面を参照し
て詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例として８階調デジタル表示
可能なアクティブマトリックス型液晶表示装置（１）の
概略構成図を示すもので、次のような構成となっている
。

即ち、一方の基板上にｎ本の信号電極（３）　Ｘｐ（ｐ
ｍｌ＋２＋・・−ｎ　）とｍ本の走査電極（５）　Ｙｑ
　　（ｑ−１゜２、・・・１厘）とがマトリックス状に
形成され、このマトリックス配線部の各交点に薄膜トラ
ンジスタ（７）を介して画素電極（１１）が形成されて
いる。

そして、上述した基板と共通電極（２１）が形成された
他方の基板とによって、液晶組成物（３１）が挟持され
た液晶セル（４１）が構成されている。

また、この液晶セル（４１）を駆動するため、信号電極
（３）に信号電極駆動回路（Ｌｏｔ）が、走査電極（５
）に走査電極駆動回路（２０１＞が、共通電極（２１）
に共通電極駆動回路（３０１）が接続されてアクティブ
マトリックス型液晶表示装置（１）が構成されている。

そして、各画素電極（１１）には、薄膜トランジスタ（
７）のゲート電極に入力される選択パルスに応じて信号
電極（３）に入力される液晶駆動電圧が印加されるもの
で、共通電極（２１）と画素電極（１１）との間の電位
差が液晶組成物（３１）に印加され、表示動作が行われ
る。

次に、信号電極駆動回路（１０１）の構成について第２
図を参照して説明する。

信号電極駆動回路（１０１）は、シフトレジスタとラッ
チ回路等によって構成される直並列変換回路（１１１）
　、制御回路（１１５）　、デコーダ（１２１）　、電
圧選択回路（１３１）　、電圧発生回路（１４１）とに
よって構成されている。

そして、直並列変換回路（１１１）に入力される３ビッ
ト表示データに対応して、電圧発生回路（１４１）から
の液晶駆動電圧Ｖ１を電圧選択回路（１３１）により選
択し、出力するものである。

まず、本実施例の電圧発生回路（１４１）について第３
図を参照して詳述する。

この駆動電圧供給回路（１４１）は、方形波電圧発生回
路（１５１）　、レベルシフト回路（１６１）およびバ
イアス電圧発生回路（１７１）とによって構成されてい
る。

図中、Ａはオペアンプ（１６３）　、ＲおよびＲｉ（１
−１，２，・・・、８）は抵抗（１６５）、（１６７）
　、Ｏｉ　　（１−１゜２、・・・、８）は出力端子（
ｌＥｉ９）　、Ｄ　Ｆは方形波電圧の周波数制御信号入
力端子（１５３）である。

抵抗Ｒ（１５３）及びオペアンプＡ　（１６３）により
減算器は構成されており、一方の入力端子には、バイア
ス電圧発生回路（１７１）より発生されるバイアス電圧
が分圧抵抗Ｒ１（１−１，２，・・・、８）（１８７）
により分圧されて入力され、他方の入力端子には方形波
電圧発生回路（１５１）により発生された方形波電圧が
入力されることとなる。

これにより、方形波電圧は順次レベルシフトされ、第４
図に示すように共通電極電圧Ｖｓｃよりも高い正液晶駆
動電圧ＶＩＰと、共通電極電圧Ｖｓｃよりも低い負液晶
駆動電圧ＶｉＮとが、所定期間毎に反転する液晶駆動電
圧Ｖｉ（ｉ＝１．２．・・・、８）が各出力端子０ｆ（
ｉ−１，２，・・・、８）　（１８９）から出力される
。即ち、一つの出力端子Ｏｆ（ｉ＝１．２．・・・、８
）（１６９）から所定期間毎にレベルが異なる液晶駆動
電圧Ｖｉ（ｉ＝１．２゜・・・、８）が出力されること
となる。

このようにして電圧発生回路（１４１）から出力される
液晶駆動電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２．・・・、８）は、以下
のようにして選択される。

直並列変換回路（１１１）には、３ビツトのデジタル画
像信号ＤＳと、シフトクロック信号ＣＰＨと、水平スタ
ート信号ＳＴＨとが入力され、デジタル画像信号ＤＳは
シフトクロック信号ＣＰＨと水平スタート信号ＳＴＨと
によって直並列変換され、液晶表示装置（１）の信号電
極（３）数に対応した３ビツト表示データとなり、制御
回路（１１５）に導かれる。

ＤＦは、液晶表示装置（１）を交流駆動させるための制
御ビットの入力端子であり、液晶駆動電圧ｖｔｏ−ｔ、
２．・・・、８）の正液晶駆動電圧Ｖ　ＩＰ（１−１，
２゜・・・、８）を印加する場合には各表示データの先
頭に“０°、負液晶駆動電圧ＶｉＮ（ｉ＝１．２．−．
８＞　ヲ印加する場合には“１“が所定周期毎に交互に
入力されるように構成されている。

そして、制御回路（１１５）により、表示データの先頭
に“０“が付加されている場合は、３ビツト表示データ
がそのままデコーダ（１２１）に導かれ、表示データの
先頭に“１″が付加されている場合は、３ビツト表示デ
ータが論理反転されてデコーダ（１２１）に導かれる。

このようにして、デコーダ（１２１）に導かれた３ビツ
ト表示データは復号化され、電圧選択回路（１３１）内
の８個のスイッチＳ　ｉ（＋−１，２，・・・、８）（
１３３）をオン・オフ制御し、共通電極電圧Ｖｓｃより
も高い正液晶駆動電圧ＶＩＰあるいは共通電極電圧ＶＳ
Ｃよりも低い負液晶駆動電圧ＶＩＮを交互に選択し、出
力端子（１３５）を介して各信号電極（３）にひ液晶駆
動電圧ｖ１を印加するものである。

表１は８階調表示が可能な液晶表示装置（１）の制御回
路（１１５）およびデコーダ（１２１）の動作の一例を
示したものである。

例えば、表示データとして“０００°が入力されると、
表示データは制御回路（１１５）に入力される制御ビッ
トＤＦにより、所定周期で“０００“と“１１１”とが
交互に出力されることとなる。

制御回路（１１５）からの出力が“０００″の場合、電
圧選択回路（１３１）内のスイッチＳ　１（１３３）が
選択され、共通電極電圧Ｖｓｃよりも高い正液晶駆動電
圧Ｖ８Ｐ（第４図参照）が信号電極駆動回路（ｌｏｔ）
の出力端子（１３５）から出力される。そして、制御回
路（１１５）からの出力が所定期間の後に“１１１゜と
なると、電圧選択回路（１３１）内のスイッチ５８（１
３３）が選択され、共通電極電圧ＶＳＣよりも低く、正
液晶駆動電圧Ｖ８Ｐと実効電圧値の等しい負液晶駆動電
圧Ｖ８Ｎ（第４図参照）が出力端子（１３５）を介して
出力されこととなる。

このようにして、所定周期毎に電圧選択回路（１３１）
内のスイッチＳ　Ｉ（１３３）を制御することにより、
表示データに対応した極性の異なる正負液晶駆動電圧Ｖ
ＩＰ、　ＶＩＮを交互に印加する交流駆動が可能となる
。

以下余白 表１ 以上詳述したように、本実施例の液晶表示装置（１）で
は、駆動電圧供給回路（１４１）の１つの出力端子０１
　　（ｉ−１，２，・・・、８）　（１６９）から所定
期間毎に共通電極電圧ＶＳＣよりも高い正液晶駆動電圧
ＶＩＰと、共通電極電圧Ｖｓｃよりも低い負液晶駆動電
圧ＶｉＮとを交互に出力させることができる。従って、
電圧選択回路（１３１）内のスイッチ（１３３）数を、
従来の液晶表示装置が１６個であったのに対して本実施
例の液晶表示装置（１）では８個と従来の半数にするこ
とができた。

これにより、特に信号電極駆動回路（１０１）の集積化
を容易にし、安価なアクティブマトリックス型液晶表示
装置（１）を提供することができる。

また、本実施例の液晶表示装置の駆動回路によれば、所
定の振幅の液晶駆動電圧を順次レベルシフトさせて利用
するため、方形波電圧の振幅は例えばＶ８ＰからＶＩＮ
あれば十分となり、Ｖ８ＰからＶ８Ｎまでの大きな振幅
の方形波電圧を使用する必要がなく、使用消費電力が少
くできる効果も奏するものである。

上述した実施例では、８階調デジタル表示か可能な液晶
表示装置について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、種々の多階調デジタル表示が可能な液
晶表示装置に適用可能であり、特に駆動回路の集積化を
容易にし、消費電力を低減することができる。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示装置の駆動回路は、容易な構成で駆動
電圧選択用スイッチ数を大幅に減少させることができ、
これにより信号電極駆動回路のＬＳＩ化が安価にできる
。

そして、更に多階調デジタル表示が可能且つ低消費電力
型の液晶表示装置を容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る液晶表示装置の概略構
成図、第２図は第１図の液晶表示装置における信号電極
駆動回路部の概略構成図、第３図は第２図における駆動
電圧供給回路の概略構成図、第４図は第３図における駆
動電圧供給回路から出力される液晶駆動電圧波形図、第
５図は従来の液晶表示装置の信号電極駆動回路部の概略
構成図、第６図は第５図における表示階調数と駆動電圧
レベルの関係を示す波形図である。 （１）・・・液晶表示装置 （４１）・・・液晶セル （１０１）・・・信号電極駆動回路 （１４１）・・・駆動電圧供給回路 （１５１）・・・方形波電圧発生回路 （１６１）・・・レベルシフト回路 （１７１）・・・バイアス電圧発生回路（２０１）・・
・走査電極駆動回路 （３０１）・・・共通電極駆動回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力される多階調デジタル信号を１ライン毎に直並列変
   換して画素表示データと成す直並列変換回路と、 前記画素表示データを復号化する複数のデコーダと、 フレーム周期の整数倍毎またはライン周期の整数倍毎の
   周期毎にレベルが異なる方形波電圧を所定レベルよりも
   高い第１のレベルと前記所定レベルよりも低い第２のレ
   ベルとを有するように順次レベルシフトさせて各表示階
   調に対応した複数の液晶駆動電圧を出力させる電圧発生
   回路と、前記デコーダの出力に応じて前記液晶駆動電圧
   の一つを前記周期毎に選択して出力する複数の電圧選択
   回路とを備えたことを特徴とする液晶表示装置用駆動回
   路。