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技術 表示装置の電荷回収方法、表示装置の電荷再利用回路、表示装置の駆動回路、及び表示装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 熊田浩二
出願日 2003年10月16日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2003-356270
公開日 2004年6月10日 (17年4ヶ月経過) 公開番号 2004-163912
状態 特許登録済
技術分野 液晶6(駆動) 液晶6(駆動) 液晶表示装置の制御 陰極線管以外の表示装置の制御
主要キーワード ON周期 電荷供給源 正電圧電源 電荷供給回路 ONレベル 負電圧電源 利用効果 反転直後
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

TFT−LCD等の、容量性負荷電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置、及びその駆動回路における消費電力削減を可能にする。

解決手段

データ線DLとパネル内スイッチSを介して接続されたパネル内共通配線10と、パネル内共通配線10と接続された電荷回収回路11とからなる電荷再利用回路7を設ける。電荷回収回路11には、パネル内共通配線10とスイッチを介して接続された電荷回収用のコンデンサが備えられている。電荷再利用回路7は、CON電極信号反転するタイミングに、データ線DLと該コンデンサとを接続させ、データ線DLに蓄えられた電荷をコンデンサに移動させる。

概要

背景

携帯電話等の携帯機器表示装置として、容量性負荷電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置であるTFT−LCDの需要が高まっている。TFT−LCDでは、一般的に液晶劣化を抑え、また、表示品位を維持するために、1走査期間毎データ線である映像信号線印加する映像信号映像信号電圧)の、表通電極に印加する共通電極信号(共通電極信号電圧)に対する極性反転させる交流化駆動が行われている。

また、映像信号の交流化に併せて、共通電極信号の映像信号に対する極性も反転され交流化されている。共通電極信号を交流化することで、映像信号の振幅を抑えることができる。

さらに、共通電極信号の交流化駆動に加えて共通電極信号振幅を調整して、液晶表示の明るさ調整を行う技術もある(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−295164号公報

概要

TFT−LCD等の、容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置、及びその駆動回路における消費電力削減を可能にする。データ線DLとパネル内スイッチSを介して接続されたパネル内共通配線10と、パネル内共通配線10と接続された電荷回収回路11とからなる電荷再利用回路7を設ける。電荷回収回路11には、パネル内共通配線10とスイッチを介して接続された電荷回収用のコンデンサが備えられている。電荷再利用回路7は、CON電極信号が反転するタイミングに、データ線DLと該コンデンサとを接続させ、データ線DLに蓄えられた電荷をコンデンサに移動させる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

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請求項1

画素を構成する画素容量を複数備えた表示パネルを有し、該画素容量の一方の電極である画素電極には、対応するデータ線よりスイッチング素子を介してデータ信号印加される一方、他方の電極である共通電極には、複数画素共通の共通電極信号が印加され、かつデータ信号の共通電極信号に対する極性反転させて駆動する表示装置電荷再利用回路であって、上記データ線と第1のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用配線と、該電荷回収用配線と接続された電荷回収回路とを有し、上記電荷回収回路は、上記電荷回収用配線に第2のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用容量を備え、上記第1及び第2のスイッチ手段を制御して、画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させ、上記データ線に蓄えられた電荷を上記電荷回収用容量に移動させることを特徴とする表示装置の電荷再利用回路。

請求項2

上記データ信号の極性の反転に併せて共通電極信号のデータ信号に対する極性が反転されると共に、該共通電極信号の反転のタイミングが上記データ信号の反転のタイミングよりも早めに設定されており、上記電荷回収回路は、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させることを特徴とする請求項1に記載の表示装置の電荷再利用回路。

請求項3

上記電荷回収用配線が、複数のデータ線に共通に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置の電荷再利用回路。

請求項4

上記電荷回収用配線及び上記電荷回収用容量が、正電荷回収するための正電荷用と負電荷を回収するための負電荷用とに分けて設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の表示装置の電荷再利用回路。

請求項5

上記電荷回収用配線が、正電荷用と負電荷用とで共用されており、第3のスイッチ手段の動作にて正電荷用或いは負電荷用の電荷回収用容量と接続されることを特徴とする請求項4に記載の表示装置の電荷再利用回路。

請求項6

上記各スイッチ手段は表示パネルを構成する基板上に形成されており、電荷回収用容量のみが上記基板上に外付けされていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の表示装置の電荷再利用回路。

請求項7

請求項1〜6の何れか1項に記載の表示装置の電荷再利用回路を備えた表示装置の駆動装置

請求項8

請求項1〜6の何れか1項に記載の表示装置の電荷再利用回路を備えた表示装置。

請求項9

画素を構成する画素容量の一方の電極であり、データ線よりデータ信号が印加される画素電極と、上記画素容量のもう一方の電極である共通電極信号が印加される共通電極との間で電荷が保持されて表示が行われ、上記データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させて駆動する表示装置の電荷回収方法であって、上記画素電極への充電を完了してからデータ信号の極性が反転するまでの間に、上記データ線に蓄えられた電荷を回収することを特徴とする表示装置の電荷回収方法。

請求項10

画素を構成する画素容量の一方の電極であり、データ線よりデータ信号が印加される画素電極と、上記画素容量のもう一方の電極である共通電極信号が印加される共通電極との間で電荷が保持されて表示が行われ、上記データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させると共に、該データ信号の極性の反転に対応して共通電極信号のデータ信号に対する極性も反転させて駆動する表示装置の電荷回収方法であって、上記共通電極信号の反転のタイミングを上記データ信号の反転のタイミングよりも早め、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線より蓄えられた電荷を回収することを特徴とする表示装置の電荷回収方法。

技術分野

0001

本発明は、容量性負荷電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置係り、詳細には、表示装置、表示装置の電荷回収方法、表示装置の電荷再利用回路、及び表示装置の駆動回路に関するものである。

背景技術

0002

携帯電話等の携帯機器の表示装置として、容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置であるTFT−LCDの需要が高まっている。TFT−LCDでは、一般的に液晶劣化を抑え、また、表示品位を維持するために、1走査期間毎データ線である映像信号線印加する映像信号映像信号電圧)の、表通電極に印加する共通電極信号(共通電極信号電圧)に対する極性反転させる交流化駆動が行われている。

0003

また、映像信号の交流化に併せて、共通電極信号の映像信号に対する極性も反転され交流化されている。共通電極信号を交流化することで、映像信号の振幅を抑えることができる。

0004

さらに、共通電極信号の交流化駆動に加えて共通電極信号振幅を調整して、液晶表示の明るさ調整を行う技術もある(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−295164号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、このような交流化駆動には、多くの電流消費される。例えば、映像信号と共通電極信号との両方を交流化する構成の場合、正極性負極性では、最大約8Vの電圧差が必要である。TFT−LCDでは、容量性負荷が必要な電圧差を保持するように、駆動回路より映像信号線及び共通電極を介して容量性負荷に対して多くの電荷が、交流化周期毎に供給される。このとき容量性負荷に与えられる電荷は、前回供給された電荷を打ち消しながら、今回与えたい極性の電圧レベルに到達するために必要な電荷である。

0006

その結果、必然的に表示装置及びその駆動回路の消費電力が増加し、消費電力の関係から、TFT−LCDを表示装置として搭載することを見送る機器がある。携帯用機器の表示装置としての需要を延ばすには、消費電力の削減が必須となる。

0007

本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、その目的は、TFT−LCD等の、容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置、及びその駆動回路における消費電力削減を可能にする構成の提案にある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、上記課題を解決するために、画素を構成する画素容量を複数備えた表示パネルを有し、該画素容量の一方の電極である画素電極には、対応するデータ線よりスイッチング素子を介してデータ信号が印加される一方、他方の電極である共通電極には、複数画素共通の共通電極信号が印加され、かつデータ信号の共通電極信号に対する極性を反転させて駆動する表示装置の電荷再利用回路であって、上記データ線と第1のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用配線と、該電荷回収用配線と接続された電荷回収回路とを有し、上記電荷回収回路は、上記電荷回収用配線に第2のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用容量を備え、上記第1及び第2のスイッチ手段を制御して、画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させ、上記データ線に蓄えられた電荷を上記電荷回収用容量に移動させることを特徴としている。

0009

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、さらに、上記データ信号の極性の反転に併せて共通電極信号のデータ信号に対する極性が反転されると共に、該共通電極信号の反転のタイミングが上記データ信号の反転のタイミングよりも早めに設定されており、上記電荷回収回路は、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させることを特徴としている。

0010

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、さらに、上記電荷回収用配線が、複数のデータ線に共通に設けられていることを特徴としている。

0011

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、さらに、上記電荷回収用配線及び上記電荷回収用容量が、正電荷回収するための正電荷用と負電荷を回収するための負電荷用とに分けて設けられていることを特徴としている。

0012

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、さらに、上記電荷回収用配線が、正電荷用と負電荷用とで共用されており、第3のスイッチ手段の動作にて正電荷用或いは負電荷用の電荷回収用容量と接続されることを特徴としている。

0013

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、さらに、上記各スイッチ手段は表示パネルを構成する基板上に形成されており、電荷回収用容量のみが上記基板上に外付けされていることを特徴としている。

0014

本発明の表示装置及びその駆動回路は、上記課題を解決するために、上記した本発明の表示装置の電荷再利用回路を備えていることを特徴としている。

0015

本発明の表示装置の電荷回収方法は、上記課題を解決するために、画素を構成する画素容量の一方の電極であり、データ線よりデータ信号が印加される画素電極と、上記画素容量のもう一方の電極である共通電極信号が印加される共通電極との間で電荷が保持されて表示が行われ、上記データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させて駆動する表示装置の電荷回収方法であって、上記画素電極への充電を完了してからデータ信号の極性が反転するまでの間に、上記データ線に蓄えられた電荷を回収することを特徴としている。

0016

本発明の別の表示装置の電荷回収方法は、上記課題を解決するために、画素を構成する画素容量の一方の電極であり、データ線よりデータ信号が印加される画素電極と、上記画素容量のもう一方の電極である共通電極信号が印加される共通電極との間で電荷が保持されて表示が行われ、上記データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させると共に、該データ信号の極性の反転に対応して共通電極信号のデータ信号に対する極性も反転させて駆動する表示装置の電荷回収方法であって、上記共通電極信号の反転のタイミングを上記データ信号の反転のタイミングよりも早め、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線より蓄えられた電荷を回収することを特徴としている。

0017

また、本発明は、以下のように表現することもできる。つまり、本発明の表示装置、その駆動回路は、映像信号線、走査信号線、スイッチング素子(TFT等)、画素、共通電極を持ち、共通電極信号を交流化して映像信号線の信号振幅を抑える措置を施した表示装置において、全ての映像信号線との間にスイッチを有する1本の配線を設け、共通電極信号が反転するタイミングにこれらのスイッチを全てONさせると共に、外部に設けた電荷回収用コンデンサをスイッチを介してこの配線に接続することで映像信号線に蓄えられた電荷を映像信号電圧として供給した電圧より高い若しくは低い電圧で外部コンデンサに移動させることを可能とする回路を含むことを特徴としている。

0018

また、上記構成において、外部コンデンサを2個設けると共に、全ての映像信号線との間にスイッチを有する1本の配線と外部コンデンサにはそれぞれ独立で制御可能なスイッチを設けることで、映像信号電圧より高い電圧と映像信号電圧より低い電圧を別々に取り出すことを可能とすることを特徴としている。

0019

さらに、上記構成において、外部コンデンサと全ての映像信号線との間にスイッチを有する1本の配線をつなぐスイッチがパネル内部に存在することを特徴としている。

発明の効果

0020

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、データ線と第1のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用配線と、該電荷回収用配線と接続された電荷回収回路とを有し、電荷回収回路は、電荷回収用配線に第2のスイッチ手段を介して接続された電荷回収用容量を備え、第1及び第2のスイッチ手段を制御して、画素電極への充電を完了してからデータ信号の極性が反転するまでの間、データ線と上記電荷回収用容量とを接続させ、データ線に蓄えられた電荷を上記電荷回収用容量に移動させる構成であるので、取り出した電荷を、他の回路のエネルギーとして用いることで、携帯機器用途の容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置に求められる低消費電力の実現が可能となって、システム全体の低消費電力化に貢献でき、従来は消費電力の関係で使用を見送られてきた機器への搭載も可能となり、大きく需要を伸ばすことができる。

0021

すなわち、データ線及び共通電極で消費する大部分の電流は、画素容量である容量性負荷を所望の電圧に到達させるために必要な電荷の供給のために生じるものであり、この電荷がエネルギー源となって次の動作が行われているわけではない。したがって、極性反転のタイミングで電荷を外部に移動させても、動作上の支障は生じない。

0022

そこで、上記構成によれば、電荷回収回路が、第1及び第2のスイッチ手段を制御して、画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させ、上記データ線に蓄えられた電荷を上記電荷回収用容量に移動させるようになっている。

0023

したがって、このようにして取り出した電荷を、他の回路のエネルギーとして用いることで、携帯機器用途の容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置に求められる低消費電力の実現が可能となって、システム全体の低消費電力化に貢献でき、従来は消費電力の関係で使用を見送られてきた機器への搭載も可能となり、大きく需要を伸ばすことができる。

0024

また、このようにして、データ線より逆極性の電荷を移動させておくことで、新たなデータ信号の書き込み時に供給すべき電荷量が減って、データ線を駆動する駆動回路のドライブ能力を小さくするができるため、これによっても、システム全体の低消費電力化に貢献できる。また、駆動回路のサイズを小さくすることもできる。

0025

本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、さらに、上記データ信号の極性の反転に併せて共通電極信号のデータ信号に対する極性が反転されると共に、該共通電極信号の反転のタイミングが上記データ信号の反転のタイミングよりも早めに設定されており、上記電荷回収回路は、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線と上記電荷回収用容量とを接続させるようになっているので、データ線に印加した電圧に対して共通電極信号振幅分だけ高い、若しくは低い電圧を取り出すことが可能となり、より多くの電荷を効率よく回収することが可能となる。

0026

したがって、このようにして取り出した電荷を、他の回路のエネルギーとして用いることで、上記したと同様の効果をより一層、効果的に奏するものとなる。

0027

また、本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、さらに、電荷回収用配線が、複数のデータ線に共通に設けられている構成とすることで、表示パネルの表示部周囲における電荷回収用配線を形成するための面積を小さくできる。

0028

また、本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、さらに、上記電荷回収用配線及び上記電荷回収用容量が、正電荷を回収するための正電荷用と負電荷を回収するための負電荷用とに分けて設けられている構成とすることで、残留電荷によるロスをなくすることができる。

0029

すなわち、電荷回収にあたっては、正電荷の回収と負電荷の回収とが交互に実施されるため、正電荷用と負電荷用とで電荷回収用容量を共用して用いることができる。しかしながら、電荷回収用容量を共用して用いた場合、前動作で回収した逆極性の電荷が若干残っているため、この残留した逆極性の電荷により回収した電荷のロスが生じてしまうが、これにより、このような残留電荷によるロスをなくすることができる。

0030

また、本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、さらに、電荷回収用配線は、高電圧用低電圧用とで共用しておき、第3のスイッチ手段の動作にて、高電圧用或いは低電圧用の電荷回収用容量に接続する構成とすることで、表示パネルの表示部周囲における電荷回収用配線を形成するための面積を小さく確保しながら、残留電荷によるロスをなくすることができる。

0031

また、本発明の表示装置の電荷再利用回路は、以上のように、さらに、上記各スイッチ手段は表示パネルを構成する基板上に形成されており、電荷回収用容量のみが該基板上に外付けされている構成とすることで、製造工程の簡略化を図ることができる。

0032

すなわち、第1〜第3の各スイッチ手段は、表示パネルを構成する基板上に、画素電極を駆動するスイッチング手段と同様に作り込み、サイズ的に基板上に作り込むことが難しい電荷回収用容量のみを外部素子として該基板に外付けすることで、扱う外部素子の数を極力少なくして、製造工程の簡略化を図ることができる。

0033

但し、パネル内に、電荷回収用容量のような大きな容量を小さな面積で形成することは難しいことであるが、表示パネルを構成する基板上に容量の形成自体は可能であるため、電荷回収容量を含め、電荷再利用回路自体を表示パネルを構成する基板上に形成することも可能である。したがって、今後、容量の小型化が進むにしたがい、電荷再利用回路自体が表示パネル内に作りこまれた狭額縁の表示装置の実現も十分に可能である。

0034

上述したように、上記電荷再利用回路は、画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間に、データ線に蓄積された電荷を回収して再利用しようとするもので、より好ましい構成においては、データ線に印加した電圧よりも共通電極信号振幅分だけ高い若しくは低い電圧として取り出して、取り出した電荷を他の回路のエネルギー源として供給することができるものである。しかも、データ線より逆極性の電荷を移動させておくので、新たなデータ信号の書き込み時に必要な電荷量が減り、データ線を駆動する駆動回路のドライブ能力を小さくすることができる。

0035

したがって、本発明の表示装置の電荷再利用回路を備えている本発明の表示装置及びその駆動装置は、低消費電力の実現が可能となり、従来は消費電力の関係で使用を見送られてきた携帯用機器への搭載が可能となり、大きく需要を伸ばすことができる。また、駆動回路のドライブ能力が小さくなることで、サイズも小さくなるため、携帯用機器の表示装置としては、より最適な構成となる。

0036

また、本発明の表示装置の電荷回収方法では、以上のように、データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させて駆動する表示装置において、画素電極への充電を完了してからデータ信号の極性が反転するまでの間に、データ線に蓄えられた電荷を回収するようになっているので、このようにして取り出した電荷を、他の回路のエネルギーとして用いることで、携帯機器用途の容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置に求められる低消費電力の実現が可能となって、システム全体の低消費電力化に貢献でき、従来は消費電力の関係で使用を見送られてきた機器への搭載も可能となり、大きく需要を伸ばすことができる。

0037

また、このようにして、データ線より逆極性の電荷を移動させておくことで、新たなデータ信号の書き込み時に供給すべき電荷量が減って、データ線を駆動する駆動回路のドライブ能力を小さくするができるため、これによっても、システム全体の低消費電力化に貢献できる。また、駆動回路のサイズを小さくすることもできる
また、本発明の別の表示装置の電荷回収方法では、以上のように、データ信号の共通電極信号に対する極性を反転させると共に、該データ信号の極性の反転に対応して共通電極信号のデータ信号に対する極性も反転させて駆動する表示装置において、共通電極信号の反転のタイミングを上記データ信号の反転のタイミングよりも早め、上記画素電極への充電を完了してから上記データ信号の極性が反転するまでの間で、かつ共通電極信号の反転直後に、上記データ線より蓄えられた電荷を回収するようになっているので、データ線に印加した電圧に対して共通電極信号振幅分だけ高い、若しくは低い電圧を取り出すことが可能となり、より多くの電荷を効率よく回収することが可能となる。

0038

したがって、このようにして取り出した電荷を、他の回路のエネルギーとして用いることで、上記したと同様の効果をより一層、効果的に奏するものとなる。

発明を実施するための最良の形態

0039

〔実施の形態1〕
本発明に係る実施の一形態を、図1図3図6図8に基づいて説明すれば以下の通りである。ここでは、容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置としてTFT−LCDを例示し、また、映像信号の交流化に併せて、共通電極信号も交流化されている、所謂、対向交流駆動されているTFT−LCDを例示する。

0040

図1は、本実施形態のTFT−LCDの構成を示す等価回路図である。図において、1はTFT−LCDの表示パネル部分境界線を示すラインである。TFT−LCDの表示パネルとして、ここでは、所定の距離を隔てて平行に対向配置されたマトリックス基板対向基板との間に液晶が充填された構成の液晶パネルを用いている。

0041

マトリックス基板には、互いに平行な複数の映像信号線(データ線)DLと、映像信号線DLに交差する互いに平行な複数の走査信号線GLとが設けられている。各走査信号線GLには、走査信号線駆動回路2より、各走査信号線GLに応じたタイミングで、走査信号が印加される。また、各映像信号線DLには、映像信号線駆動回路3より、各映像信号線DLに対応する映像信号(データ信号)が印加される。ここで、映像信号線駆動回路3は、VCC−GND電圧、若しくはVCC−GND電圧の間にある電圧で動作しており、映像信号はこの範囲内に収まっている。そして、映像信号の極性、つまりCOM電極に印加されるCOM電極信号に対する極性は、1走査期間毎に反転されている。

0042

映像信号線DLと走査信号線GLとが交差する各箇所には、表示の一単位の画素となる液晶容量5の一方の電極となる画素電極(不図示)が形成されている。画素電極への映像信号の書き込みは、画素毎に設けられた画素TFT4にて制御される。画素TFT4におけるゲート電極は、走査信号線GLに接続されており、画素TFT4は、走査信号線GLが選択される(選択パルスが出力され、“H”レベルとなる)とON状態となり、そのときに映像信号線DLに印加されている映像信号の電圧を画素電極へと印加する。そして、走査信号線GLが選択されていない(“L”レベル)期間は、OFF状態となり、画素電極の電位を先の書き込みにて印加された映像信号の電位に保持する。

0043

一方、対向基板には、液晶容量5の他方の電極となるCOM電極が形成されている。COM電極は、全画素共通に設けられており、該COM電極には、上記マトリックス基板の周辺に配設されたコモン端子(不図示)を介して、マトリックス基板側から適切なCOM信号(共通電極信号)が印加される。そして、本実施の形態のTFT−LCDは、対向交流駆動であるので、COM信号の極性、つまり映像信号に対する極性も、映像信号の極性反転に対応して反転されている。

0044

上記液晶容量5には、画素電極の電位とCOM電極の電位との差(電位差)に相当する電圧が印加されることとなり、液晶容量5に印加される電圧を制御することで、液晶の光透過率を制御して、画像の表示が可能となる。なお、ここまでの構成は、最も基本的なTFT−LCDのパネル構成である。

0045

このTFT−LCDにおける注目すべき点は、電荷再利用回路7が設けられている点にある。電荷再利用回路7は、マトリックス基板上、つまりパネル内に、全ての映像信号線DLと接続可能に設けられたパネル内共通配線(電荷回収用配線)10と、該パネル内共通配線10を介して全映像信号線DLと接続されている、パネル外に設けられた電荷回収回路11よりなる。なお、電荷再利用回路7は、映像信号線駆動回路3に含める構成とすることもできる。

0046

全映像信号線DLとパネル内共通配線10との接続は、映像信号線毎に設けられたパネル内スイッチ(第1のスイッチ手段)Sにて制御される。これらパネル内スイッチSは、共通に設けられた制御信号線12を介して電荷再生回路11より供給される第1の制御信号にて一斉駆動され、第1の制御信号が“H”レベルの期間にONし、“L”レベルの期間にOFFする。

0047

したがって、全ての映像信号線DLは、第1の制御信号が“H”レベルの期間に電荷回収回路11と接続され、該制御信号が“L”レベルの期間に、電荷回収回路11と非導通となる。第1の制御信号は、詳細には後述するが、COM電極の信号であるCOM信号の極性が変化するタイミングで、所定の期間X、“H”レベルとなる信号である。

0048

図2に、電荷回収回路11の一構成例を示す。該図に示すように、電荷回収回路11は、3つのコンデンサC1〜C3、5つのスイッチSW1〜SW5、スイッチ制御信号作成回路13から構成されている。

0049

スイッチ制御信号作成回路13は、スイッチSW2〜SW5の制御信号を作成するもので、スイッチ制御信号作成回路13には、上記した第1の制御信号と共に、極性反転信号と、第2の各制御信号とが入力されている。このうち、極性反転信号は、極性を制御するもので、第1及び第2の制御信号は、スイッチSW2〜SW5の切り換え動作を制御するために用いられる信号である。

0050

また、5つのスイッチSW1〜SW5は、コンデンサC1〜C3の各電極の接続先切り換えるものである。そして、コンデンサC1〜C3は、液晶パネル内より電荷を回収するためのものである。

0051

このうち、コンデンサC1は、パネル内共通配線10が接続される入力端側に設けられており、液晶容量5を電圧制御するために供給された電荷を液晶パネル内より取り出すための容量(電荷回収用容量)である。該コンデンサC1の一方の電極は、第2のスイッチ手段であるスイッチSW1を介してパネル内共通配線10と接続される。スイッチSW1は、パネル内スイッチSと同様、第1の制御信号にて駆動が制御される。また、コンデンサC1の他極は、スイッチSW2を介してVCCレベルと接続される共に、スイッチSW3を介してGNDレベルとも接続されている。スイッチSW2・SW3は、スイッチ制御信号作成回路13にて作成される制御信号にて相反駆動される。

0052

コンデンサC2は、負の電荷を蓄えて安定化させるための負電源電圧安定化容量である。コンデンサC2の一方の電極は、スイッチSW4を介してコンデンサC1のパネル内共通配線10側の電極と接続され、他方の電極は、GNDレベルに接続されている。ここで、スイッチSW4も、スイッチ制御信号作成回路13にて作成される制御信号にて駆動が制御される。

0053

コンデンサC3は、正の電荷を蓄えて安定化させるための正電源電圧安定化容量である。コンデンサC3の一方の電極は、スイッチSW5を介してコンデンサC1のパネル内共通配線10側の電極と接続され、他方の電極は、GNDレベルに接続されている。ここで、スイッチSW5も、スイッチ制御信号作成回路13にて作成される制御信号にて駆動が制御される。

0054

図3に、このような構成の電荷回収回路11におけるスイッチSW1〜SW5の動作タイミングを示す。各スイッチSW1〜SW5は、各々の制御信号が“H”レベルの期間ONし、“L”レベルの期間OFFする。

0055

スイッチSW1は、上述したように、第1の制御信号にて駆動され、COM信号の極性が反転するタイミングで、所定の期間XだけONする。したがって、スイッチSW1のON周期は、COM信号の周期の半分である。第1の制御信号が“H”レベルとなる期間Xは、パネル容量とコンデンサC1をつなぐ配線抵抗とスイッチSW1の抵抗値を考慮し、コンデンサC1に十分な電荷移動が行える期間、且つ、次のパネル電圧印加にほとんど影響を与えない期間であり、数μs程度に設定される。

0056

一方、スイッチSW2は、COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化するタイミングより所定の期間Yを経過するとONし、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化するタイミングより同じ期間Yを経過するとOFFする。つまり、スイッチSW2のON周期は、COM信号の周期と同じであり、位相が期間Yだけずれている。スイッチSW3の場合は、スイッチSW2の駆動の全く逆となる。ここで、期間Yは、スイッチSW1用の制御信号が立ち下がったタイミングより規定することが望ましく、信号遅延等でスイッチSW1とスイッチSW4・SW5が同時ONしないように持たせる時間差である。

0057

スイッチSW5は、スイッチSW2がONする(スイッチSW3がOFFする)と同時に、所定の期間ZだけONし、一方、スイッチSW4は、スイッチSW2がOFFする(スイッチSW3がONする)と同時に、同じく期間ZだけONする。したがって、スイッチSW5及びスイッチSW4のON周期は、スイッチSW2、スイッチSW3のON周期と同じであり、互いには、COM信号の周期の半分、位相がずれている。ここで、期間Zは、期間Xと同様にコンデンサC1からコンデンサC2・C3に対して十分な電荷移動が行える期間であり、次のスイッチSW1をONさせる時に同時ONとならないように考慮された期間である。

0058

このようにスイッチSW1〜SW5が駆動されることで、本実施形態のTFT−LCDは、以下のように動作する。

0059

COM信号が、“L”レベルから“H”レベルに変化すると、このタイミングで、スイッチSW1が期間Xの間ONする。スイッチSW1がONする期間、パネル内スイッチSも一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1と接続される。

0060

COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して正電圧が印加されている。したがって、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“H”レベル電圧+αの電圧となって、コンデンサC1とつながる。

0061

また、COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する該タイミングでは、スイッチSW2はOFFし、スイッチSW3がONしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はGNDレベルである。したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある正の電荷はコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で正の電荷が分配される。

0062

コンデンサC1に移動した正の電荷は、スイッチSW5がONになるタイミングで、コンデンサC3につながると同時に、スイッチSW3がOFFしてスイッチSW2がONし、コンデンサC1の対極電圧がGNDレベルからVCCレベルに切り換わるので、電圧が上昇した状態で正電源電圧安定化容量であるコンデンサC3にて保持される。コンデンサC3に保持された正の電荷は、正電圧電源として利用される。

0063

次に、SW1がONになるタイミングはCOM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化するタイミングである。COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して負電圧が印加されているので、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“L”レベル電圧−αの電圧となって、コンデンサC1とつながる。

0064

また、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する該タイミングでは、先の動作でコンデンサC1の対極はVCCレベルであるので、この段階で液晶パネル内の各映像信号線DLにある負の電荷はコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。なお、コンデンサC1には、先ほどの動作で正の電荷が若干残っているが、この動作でVCCに対して負の電荷が蓄えられる。

0065

コンデンサC1に移動した電荷は、スイッチSW4がONになるタイミングで、コンデンサC2につながると同時に、スイッチSW3がONしてスイッチSW2がOFFし、コンデンサC1の対極電圧がVCCレベルからGNDレベルに切り換わるので、負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2は、GNDレベルより低い電圧が保持される。コンデンサC2に保持された負の電荷は、負電圧電源として利用される。

0066

ここでさらに、図6を用いて、電荷回収回路11におけるスイッチSW1〜SW5の動作タイミングを、映像信号線DLに与えられる映像信号(DL)、及び走査信号線GLに与えられる走査信号にも対応付けて、より詳細に説明する。

0067

スイッチSW1は、上述したように、第1の制御信号にて駆動され、COM信号の極性が反転するタイミングで、反転直後の所定の期間XだけONする。そして、図6に示すように、COM信号の反転タイミングは、映像信号線DLに与えられる映像信号(DL)の反転タイミングよりも早められており、スイッチSW1は、画素電極への充電を完了してから映像信号の極性が反転するまでの間にONする。画素電極への充電は、走査信号線GLが選択されているONレベルの期間に行われるので、画素電極への充電完了とはつまり、走査信号線GLがONレベルからOFFレベルとなるタイミングである。

0068

走査信号線GLn−1に選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLn−1につながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に正極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0069

そして、走査信号線GLn−1が非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、COM信号は、“L”レベルから“H”レベルに変化する。このタイミングで、スイッチSW1が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1と接続される。

0070

そして、スイッチSW1がONするタイミングでは、スイッチSW2はOFFし、スイッチSW3がONしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はGNDレベルであり、コンデンサC1のスイッチSW1側が正、スイッチSW3側が負の電圧になる。

0071

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、GNDレベルを基準として正の電荷がコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。

0072

しかも、COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して正電圧が印加されているので、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“H”レベル電圧+αの電圧となってコンデンサC1とつながる。

0073

続いて、スイッチSW3をOFFし、スイッチSW2をON、スイッチSW5をONにすることで、コンデンサC1の対極電圧がGNDレベルからVCCレベルに切り換わるので、コンデンサC1に蓄えられた電荷がコンデンサC3に移動し、コンデンサC3には、GNDレベルを基準として正の電荷が貯まり、コンデンサC3は正電圧電源となる。

0074

次に、負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2に、GNDレベルを基準にして負の電荷を貯める動作が、次の走査信号線GLnに選択パルスが出るタイミング以降で、同様にして行われる。

0075

走査信号線GLnに選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLnにつながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に負極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0076

そして、走査信号線GLnが非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、また、COM信号が、“H”レベルから“L”レベルに変化する。このタイミングで、スイッチSW1が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1と接続される。

0077

また、スイッチSW1がONするタイミングでは、スイッチSW3はOFFし、スイッチSW2がONしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はVCCレベルであり、コンデンサC1のスイッチSW1側が負、スイッチSW2側が正の電圧になる。

0078

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、VCCレベルを基準として負の電荷がコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。

0079

しかも、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して負電圧が印加されている。したがって、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“L”レベル電圧−αの電圧となって、コンデンサC1とつながる。なお、先ほどの動作で、コンデンサC1には、GNDレベルを基準に正の電荷が若干残っているが、この動作でVCCを基準に負の電荷が蓄えられる。

0080

続いて、スイッチSW2をOFFし、スイッチSW3をON、スイッチSW4をONにすることで、コンデンサC1の対極電圧がVCCレベルからGNDレベルに切り換わるので、コンデンサC1に蓄えられた電荷が負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2に移動し、コンデンサC2には、GNDレベルを基準として負の電荷が貯まり、コンデンサC2は負電圧電源となる。

0081

このような動作を繰り返すことで、映像信号を交流化することで映像信号線駆動回路3から供給され、容量性負荷である液晶容量5を電圧制御するために供給された電荷を外部に取り出し、正電圧電源、負電圧電源として、他の回路のエネルギー源として再利用することができ、システムの消費電力を削減することができる。

0082

特に回収した正電荷、負電荷をエネルギー源とした正電圧電源、負電圧電源の利用先として、走査信号線駆動回路2やCOM信号のDCバイアス供給回路、COM信号作成回路等に利用することで、TFT−LCD表示システム内で有効活用できる。

0083

例えば、コンデンサC2・C3の、電圧、電荷量が十分であれば、図7に示すように、ツェナーダイオードを用いた簡単な回路構成で、走査信号線駆動回路2に駆動電圧を供給する電源回路を構成することができる。ここでは、コンデンサC2のGNDレベルに接続されている側と異なる方の電極が、抵抗R1とツェナーダイオードZD1を介してGNDに接続されている。コンデンサC2に溜まった負電荷は、抵抗R1を通って、ツェナーダイオードZD1にて設定される走査信号のOFF電圧にて出力される。また、コンデンサC3のGNDレベルに接続されている側と異なる方の電極が、抵抗R2とツェナーダイオードZD2を介してGNDに接続されている。コンデンサC3に溜まった正電荷は、抵抗R2を通って、ツェナーダイオードZD2にて設定される走査信号のON電圧にて出力される。なお、なお、コンデンサC10・C11は、電圧安定化のための容量である。走査信号線GLの駆動電力は、データ線DLの駆動電力と比較して十分小さいので、このような回路で作成可能な場合が多い。

0084

なお、コンデンサC2・C3の、電圧、電荷量が不足するのであれば、コンデンサC2・C3に蓄積された電荷を、チャージポンプ回路電荷供給源として必要な電源補助とすればよい。

0085

また、図8のような回路構成とすることで、DCバイアス供給回路となり得る。ここでは、正電荷蓄積用のコンデンサC3のGNDレベルに接続されている側と異なる方の電極が、NPNトランジスタT1のエミッタ端子と接続されている。このNPNトランジスタT1のエミッタ端子には、他端がGNDに接続された抵抗R3が接続されると共に、これらの接続点がDCバイアス供給回路の出力端子となっている。NPNトランジスタT1のベース端子は、GNDレベルとVCCレベルとの間に直接に配された分圧抵抗R4・R5の接続点が接続されている。このような回路では、NPNトランジスタT1がONしている間、コンデンサC3に溜まった正電荷が、抵抗R3にて設定される所定のバイアス電圧にて出力されることとなる。

0086

しかも、上述のように、映像信号を交流化することで映像信号線駆動回路3から供給され、容量性負荷である液晶容量5を電圧制御するために供給された電荷を外部に取り出す構成は、回収電荷の再利用効果とは別に、データ線より逆極性の電荷を移動させておくことで、新たなデータ信号の書き込み時に供給すべき電荷量を減らすことができるので、映像信号線駆動回路3のドライブ能力を小さくすることができる。したがって、これによってもシステムの低消費電力化に貢献することができ、また、映像信号線駆動回路3のサイズも小さくできる。

0087

〔実施の形態2〕
本発明に係る実施の一形態を、図4図5、及び図9に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1で用いたものと同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略し、違う点のみを説明する。

0088

本実施形態のTFT−LCDは、液晶パネル自体は、図1に示した実施の形態1と同様の構成を有しており、本実施形態のTFT−LCDと実施の形態1のTFT−LCDとは、電荷回収回路の構成にのみ違いがある。

0089

図4に、本実施形態のTFT−LCDに備えられた電荷回収回路15の構成例を示す。該電荷回収回路15では、電荷回収回路11でコンデンサC1のみであったパネル内から電荷を取り出すコンデンサを、正電荷用のコンデンサC1(+)と、負電荷用のコンデンサC1(−)の2個設けられている。

0090

電荷回収回路11では、正電荷も負電荷も同じコンデンサC1にて取り出すようになっていたので、正電荷再利用と負電荷再利用の切り換わりに、コンデンサC1に残った逆極性の電荷によるロスが生じていたが、このような回路構成とすることで、該ロスを削減することができる。

0091

コンデンサC1が、正電荷用のコンデンサC1(+)と負電荷用のコンデンサC1(−)の2個設けられたことに対応して、パネル内共通配線10とこれらコンデンサC1(+)・C1(−)とを接続するためのスイッチSW1も、正電荷用のコンデンサC1(+)とパネル内共通配線10とを接続するためのスイッチSW1(+)と、負電荷用のコンデンサC1(−)とパネル内共通配線10とを接続するためのスイッチSW1(−)との2個設けられている。これらスイッチSW1(+)・SW1(−)が、第3のスイッチ手段としての機能を有する。

0092

同様に、正電荷用のコンデンサC1(+)及び負電荷用のコンデンサC1(−)の各対極を、VCCレベルとGNDレベルとの間で切り換えるためのスイッチSW2・SW3もそれぞれ、スイッチSW2(+)・SW2(−)、スイッチSW3(+)・SW3(−)というように、2系統設けられている。

0093

図5に、このような構成の電荷回収回路15におけるスイッチSW1(+)〜スイッチSW5の動作タイミングを示す。各スイッチSW1(+)〜SW5は、各々の制御信号が“H”レベルの期間ONし、“L”レベルの期間OFFする。

0094

スイッチSW1が、スイッチSW1(+)とスイッチSW(−)との2系統設けられたことで、スイッチSW1(+)とスイッチSW(−)の各ON期間は期間Xで同じであるが、ON周期は、COM信号の周期と同周期となり、位相は1/2周期ずれたものとなる。このような制御信号は、スイッチ制御信号作成回路16にて作成される。

0095

一方、スイッチSW2(+)・SW2(−)のON周期は、スイッチSW2のON周期と同じであり、スイッチSW3(+)・SW3(−)のON周期も、スイッチSW2(+)・SW2(−)のON周期とは逆相の、スイッチSW3のON周期と同じである。

0096

このようにスイッチSW1(+)〜SW5が駆動されることで、本実施形態のTFT−LCDは、以下のように動作する。

0097

COM信号が、“L”レベルから“H”レベルに変化すると、このタイミングで、スイッチSW1(+)が期間Xの間ONする。スイッチSW1(+)がONする期間、パネル内スイッチSも一斉にONされており、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1(+)と接続される。

0098

COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して正電圧が印加されている。したがって、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“H”レベル電圧+αの電圧となって、コンデンサC1(+)とつながる。

0099

また、COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する該タイミングでは、スイッチSW2(+)はOFFし、スイッチSW3(+)がONしている状態にあるので、コンデンサC1(+)の対極はGNDレベルである。したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある正の電荷はコンデンサC1(+)に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1(+)の容量との比で正の電荷が分配される。

0100

コンデンサC1(+)に移動した正の電荷は、スイッチSW5がONになるタイミングで、コンデンサC3につながると同時に、スイッチSW3(+)がOFFしてスイッチSW2(+)がONし、コンデンサC1(+)の対極電圧がGNDレベルからVCCレベルに切り換わるので、電圧が上昇した状態で正電源電圧安定化容量であるコンデンサC3にて保持される。コンデンサC3に保持された正の電荷は、正電圧電源として利用される。

0101

次に、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化するタイミングでSW1(−)がONになる。COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して負電圧が印加されているので、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“L”レベル電圧−αの電圧となって、コンデンサC1(−)とつながる。

0102

また、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する該タイミングでは、先の動作でコンデンサC1(−)の対極はVCCレベルであるので、この段階で液晶パネル内の各映像信号線DLにある負の電荷はコンデンサC1(−)に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1(−)の容量との比で電荷が分配される。

0103

コンデンサC1(−)に移動した電荷は、スイッチSW4がONになるタイミングで、コンデンサC2につながると同時に、スイッチSW3がONしてスイッチSW2がOFFし、コンデンサC1(−)の対極電圧がVCCレベルからGNDレベルに切り換わるので、負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2は、GNDレベルより低い電圧が保持される。コンデンサC2に保持された負の電荷は、負電圧電源として利用される。

0104

ここでさらに、図9を用いて、電荷回収回路15におけるスイッチSW1〜SW5の動作タイミングを、映像信号線DLに与えられる映像信号(DL)、及び走査信号線GLに与えられる走査信号にも対応付けて、より詳細に説明する。

0105

走査信号線GLn−1に選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLn−1につながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に正極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0106

そして、走査信号線GLn−1が非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、COM信号は、“L”レベルから“H”レベルに変化する。このタイミングで、スイッチSW1(+)が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1(+)と接続される。

0107

そして、スイッチSW1(+)がONするタイミングでは、スイッチSW2(+)はOFFし、スイッチSW3(+)がONしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はGNDレベルであり、コンデンサC1のスイッチSW1(+)側が正、スイッチSW3(+)側が負の電圧になる。

0108

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、GNDレベルを基準として正の電荷がコンデンサC1(+)に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。

0109

しかも、COM信号が“L”レベルから“H”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して正電圧が印加されているので、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“H”レベル電圧+αの電圧となってコンデンサC1(+)とつながる。

0110

続いて、スイッチSW3(+)をOFFし、スイッチSW2(+)をON、スイッチSW5をONにすることで、コンデンサC1(+)の対極電圧がGNDレベルからVCCレベルに切り換わるので、コンデンサC1(+)に蓄えられた電荷がコンデンサC3に移動し、コンデンサC3には、GNDレベルを基準として正の電荷が貯まり、コンデンサC3は正電圧電源となる。

0111

次に、負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2に、GNDレベルを基準にして負の電荷を貯める動作が、次の走査信号線GLnに選択パルスが出るタイミング以降で、同様にして行われる。

0112

走査信号線GLnに選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLnにつながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に負極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0113

そして、走査信号線GLnが非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、また、COM信号が、“H”レベルから“L”レベルに変化する。このタイミングで、スイッチSW1(−)が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1(−)と接続される。

0114

また、スイッチSW1(−)がONするタイミングでは、スイッチSW3(−)はOFFし、スイッチSW2(−)がONしている状態にあるので、コンデンサC1(−)の対極はVCCレベルであり、コンデンサC1(−)のスイッチSW1(−)側が負、スイッチSW2(−)側が正の電圧になる。

0115

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、VCCレベルを基準として負の電荷がコンデンサC1(−)に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1(−)の容量との比で電荷が分配される。

0116

しかも、COM信号が“H”レベルから“L”レベルに変化する直前の水平期間では、各映像信号線DLには、COM電極に対して負電圧が印加されている。したがって、COM電極の極性反転によって、各映像信号線DLは、COM信号の“L”レベル電圧−αの電圧となって、コンデンサC1(−)とつながる。

0117

続いて、スイッチSW2(−)をOFFし、スイッチSW3(−)をON、スイッチSW4をONにすることで、コンデンサC1(−)の対極電圧がVCCレベルからGNDレベルに切り換わるので、コンデンサC1(−)に蓄えられた電荷が負電源電圧安定化容量であるコンデンサC2に移動し、コンデンサC2には、GNDレベルを基準として負の電荷が貯まり、コンデンサC2は負電圧電源となる。

0118

このように、パネル内から電荷を取り出すコンデンサを、正電荷用のコンデンサC1(+)と負電荷用のコンデンサC1(−)との2個設けることで、正電荷再利用と負電荷再利用の切り換わりに、コンデンサに残った逆極性の電荷によってロスが生じるようなことがなく、より一層、電の再利用を効率良く実施することが可能となる。

0119

なお、パネル内共通配線10も別々に設けてもよいが、パネル内共通配線10はこのように共用することで、表示部外周における該配線が占める面積を少なくできる。

0120

また、前記した実施の形態1,2では、全映像信号線DLが同極性で駆動される構成を前提としているので、全映像信号線DL共通に1本の配線を設けて、表示部外周の領域の有効利用を図っているが、たとえば、隣接する信号線同士で極性が異なる場合は、同極性同士のものを共通の配線で結んで電荷回収回路11と接続し、電荷回収回路11も2個設ければよい。

0121

また、映像信号線毎に、電荷回収回路と接続するための配線を設けることももちろん可能であるが、表示部外周に該配線が占める面積のことを鑑みれば、共通化を図れるものは、共通配線とすることが望ましい。

0122

また、電荷回収回路11・15においては、全てのスイッチSW1〜SW5、或いはスイッチSW1(+)〜SW5を、液晶パネル内、つまり、マトリックス基板に画素TFT4等と同様に作りこみ、コンデンサC1〜C3、或いはコンデンサC1(+)〜C3のみを、外部素子として該基板外付けする構成とすることが好ましい。これにより、外付け素子を大幅に削減することができ、製造が容易となる。

0123

なお、上記した実施の形態1,2では、電荷再利用回路7における電荷回収回路11・15を、表示パネル部外に設けた構成とした。これは、表示パネル内に、上記したコンデンサC1〜C3等の大きな容量を表示部周囲の小さな面積で形成することが難しく、コンデンサC1〜C3等を外付けするほうが、実現しやすいためである。しかしながら、表示パネル内、つまり、表示パネルを構成する基板上に、容量(コンデンサ)の形成自体は可能であるので、今後、容量の小型化が進むにしたがい、電荷回収回路11・15を含む電荷再利用回路7自体を表示パネル内に作り込んでなる狭額縁の表示装置の実現も十分に可能である。

0124

〔実施の形態3〕
本発明に係る実施の一形態を、図10に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1、2で用いたものと同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略し、違う点のみを説明する。

0125

本実施の形態のTFT−LCDと、実施の形態1、2のTFT−LCDとの違いは、対向交流であるか否かの違いのみである。つまり、実施の形態1、2のTFT−LCDは、映像信号の極性反転に併せてCOM信号の極性も反転させる、所謂、対向交流型であったが、本実施の形態のTFT−LCDは、COM信号の極性を反転させないものである。したがって、スイッチSW1(SW1(+)・SW(−))がONする期間に、COM信号の極性反転直後といった条件が加わらないだけで、基本的には同じである。

0126

以下、実施の形態1で説明した、図2の電荷回収回路11を備えた電荷再利用回路7の構成で、対向交流型でない場合の電荷回収について説明する。図10に、電荷回収回路11におけるスイッチSW1〜SW5の動作タイミングを示す。

0127

走査信号線GLn−1に選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLn−1につながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に負極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0128

そして、走査信号線GLn−1が非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、書き込み終了時点から映像信号が“L”レベルから“H”レベルに変化するまでの間に、スイッチSW1が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1と接続される。

0129

そして、スイッチSW1がONするタイミングでは、スイッチSW2はONし、スイッチSW3がOFFしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はVCCレベルであり、コンデンサC1のスイッチSW1側が負、スイッチSW2側が正の電圧になる。

0130

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、GNDレベルを基準として負の電荷がコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。

0131

続いて、スイッチSW2をOFFし、スイッチSW3をON、スイッチSW4をONにすることで、コンデンサC1の対極電圧がVCCレベルからGNDレベルに切り換わるので、コンデンサC1に蓄えられた電荷がコンデンサC2に移動し、コンデンサC2には、GNDレベルを基準として負の電荷が貯まり、コンデンサC2は正電圧電源となる。

0132

次に、負電源電圧安定化容量であるコンデンサC3に、GNDレベルを基準にして正の電荷を貯める動作が、次の走査信号線GLnに選択パルスが出るタイミング以降で、同様にして行われる。

0133

走査信号線GLnに選択パルスが出ている(走査信号がONレベル)期間、走査信号線GLnにつながる画素TFT4を介して、対応する画素電極には、COM信号(COM電圧)を基準に正極性の映像信号(DL)が与えられ、映像信号の電圧が書き込まれる。

0134

そして、走査信号線GLnが非選択(走査信号がOFFレベル)になった時点で、画素電極への電圧書き込みが終了し、書き込み終了時点から映像信号が“H”レベルから“L”レベルに変化するまでの間に、スイッチSW1が期間Xの間ONして、パネル内スイッチSが一斉にONされ、全映像信号線DLがパネル内共通配線10を介してコンデンサC1と接続される。

0135

また、スイッチSW1がONするタイミングでは、スイッチSW2はOFFし、スイッチSW3がONしている状態にあるので、コンデンサC1の対極はGNDレベルであり、コンデンサC1のスイッチSW1側が正、スイッチSW3側が負の電圧になる。

0136

したがって、この段階でパネル内の各映像信号線DLにある、GNDレベルを基準として正の電荷がコンデンサC1に移動し、全映像信号線DLの容量とコンデンサC1の容量との比で電荷が分配される。なお、この場合も、先ほどの動作で、コンデンサC1には、VCCレベルを基準に負の電荷が若干残っているが、この動作でGNDレベルを基準に正の電荷が蓄えられる。

0137

続いて、スイッチSW3をOFFし、スイッチSW2をON、スイッチSW5をONにすることで、コンデンサC1の対極電圧がGNDレベルからVCCレベルに切り換わるので、コンデンサC1に蓄えられた電荷が正電源電圧安定化容量であるコンデンサC3に移動し、コンデンサC3には、GNDレベルを基準として正の電荷が貯まり、コンデンサC3は正電圧電源となる。

0138

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

0139

容量性負荷の電圧制御型アクティブマトリックス駆動の表示装置等に利用でき、携帯機器の表示装置に好適である。

図面の簡単な説明

0140

本発明の実施の一形態を示すもので、電荷再利用回路を備えたTFT−LCDの等価回路図である。
上記電荷再利用回路における電荷回収回路の構成を示す回路図である。
図2の電荷回収回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
本発明の実施の他の形態を示すもので、電荷再利用回路の電荷回収回路の構成を示す回路図である。
図4の電荷回収回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図2の電荷回収回路の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、図3のタイミングチャートを更に詳細に示したものである。
回収した正電荷、負電荷をエネルギー源として走査信号線駆動回路2へ電荷供給する電荷供給回路の一構成例を示す回路図である。
回収した正電荷をエネルギー原としたDCバイアス供給回路の一構成例を示す回路図である。
図4の電荷回収回路の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、図5のタイミングチャートを更に詳細に示したものである。
本発明の実施の他の形態を示すもので、図2の電荷回収回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

符号の説明

0141

2走査信号線駆動回路
3映像信号線駆動回路(駆動回路)
4画素TFT(スイッチング素子)
5画素容量
7電荷再利用回路
10パネル内共通配線(電荷回収用配線)
11電荷回収回路
15 電荷回収回路
S パネル内スイッチ(第1のスイッチ手段)
SW1 スイッチ(第2のスイッチ手段)
SW1(+) スイッチ(第2のスイッチ手段、第3のスイッチ手段)
SW1(−) スイッチ(第2のスイッチ手段、第3のスイッチ手段)

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