JP3741819B2

JP3741819B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP3741819B2
Application number: JP10015097A
Authority: JP
Inventors: 保功平井; 成一鷺; 陽一堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2017-04-17
Also published as: JPH10293559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低消費電力化を図った液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置はワードプロセッサやパーソナルコンピュータ用のフラットパネル表示装置として広く用いられており、表示面積の拡大化と精細度の向上とが望まれている。そして、近年では、大きさは１０．４インチから１２．１インチ、画素数はＶＧＡで６４０×４８０、ＳＶＧＡで８００×６００、ＸＧＡで１０２４×７６８が製品化されている。また、これらの機器は携帯形が主で、電池による長時間動作が可能であることが望まれている。
【０００３】
また、液晶表示装置は駆動電圧が低いことから、プラズマディスプレイやＥＬディスプレイに比べ、消費電力は各段に小さい。しかしながら、電池駆動の携帯機器では、液晶表示装置の消費電力は機器全体の３割と大きな部分を占めており、より一層の低消費電力化が望まれている。
【０００４】
これまでは、液晶パネルを駆動するドライバＩＣの低消費電力化や電源回路の効率改善、液晶パネルを照明するバックライトの効率改善などにより低消費電力化がなされている。ところが、これらの改善だけでは限界にきており、液晶パネルを駆動するための消費電力の低減化も必要になってきており、液晶パネルを駆動する電力の低減手法としては、低電圧で動作する液晶を使う方法や、駆動周波数を下げる方法等が用いられてきている。
【０００５】
しかし、このような液晶パネル駆動電力低減方法を用いた液晶表示装置では、経時的に表示むらが発生したり、フリッカが発生してしまう。たとえば低電圧動作の液晶は、組成が変化しやすい特性で、また、駆動周波数を低くする方法では画面にフリッカが見え易くなり、さらに、液晶の組成変化や薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）などの経時変化も画面にむらとなって現れやすい。
【０００６】
ここで、液晶は完全な交流で駆動する必要があり、各画素となる液晶表示素子のコモン電極の電位を、画素電極に加わる信号電圧に対して一定周期で反転させている。このためのコモン電極駆動回路として、従来、たとえば図１０で示すような回路が用いられている。この駆動回路は、電源電圧を複数の抵抗からなるシリーズレギュレータにより２種類のコモン電圧Ｖcom1，Ｖcom2を分圧し、これらコモン電圧Ｖcom1，Ｖcom2を２つのスイッチSW1 ，SW2 により、図１１で示すように交互に切り換えて、順次変化する電圧波形を得ている。
【０００７】
このような駆動回路を用いた液晶表示装置では、液晶表示素子に蓄積される電荷は回収再利用されず、また、シリーズレギュレータでの損失があるため、その消費電力は８００ｍＷ程度と大きい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液晶表示装置では、電池駆動を考慮して、表示品位の低下を伴うこと無く消費電力の一層の低減化が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡易な構成により、高画質を維持したまま低消費電力化を実現した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路とを具備したものである。
【００１１】
また、第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と同極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、前記極性反転に続く次の極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を前記液晶表示素子に再供給する再供給回路とを備えたものである。
【００１２】
そして、コモン電極の極性が反転する直前に、液晶表示素子に蓄積された電荷をコモン電極と同極性の電圧として回収し、この回収した電荷をコモン電極の極性が回収電圧と同極性になるタイミングで液晶表示素子に供給し、液晶表示素子が駆動される。液晶表示素子はコンデンサとして、駆動時に電荷が充電されているが、この電荷は液晶表示素子の端子電圧の極性が反転する際に放電され、この放電電流を蓄えさせ、電荷回収回路に、コモン電極と同極性の電圧として回収する。そして、コモン電極の極性が回収電圧と同極性になる駆動タイミングで液晶表示素子に再供給する。このような動作を液晶表示素子の極性反転ごとに繰返すことにより、液晶表示素子の駆動に要する消費電力を低減させる。
【００１３】
さらに、本発明は、複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、この極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路とを具備したものである。
【００１４】
また、第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と逆極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、前記極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を液晶表示素子に再供給する再供給回路とを備えたものである。
【００１５】
そして、コモン電極の極性が反転する直前に、液晶表示素子に蓄積された電荷をコモン電極とは逆極性の電圧として回収し、この回収した電荷を、コモン電極の極性が回収電圧と逆極性になる駆動タイミングで液晶表示素子に供給するので、コモン電極に加わる電圧の上限、下限の範囲を電源電圧範囲以上に拡大でき、しかも消費電力を低減させる。
【００１６】
さらに、各電荷回収回路のコンデンサ毎に設けられ、これらコンデンサの端子電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、これらコンパレータの出力によりオン、オフ動作し、対応するコンデンサの端子電圧が基準電圧と等しくなるように対応するコイルに電源電圧を供給するスイッチングレギュレータ回路とを備えたものである。
【００１７】
そして、電荷回収用の各コンデンサの端子電圧が基準電圧と等しくなるように、コンパレータの出力によりオン・オフ動作するスイッチングレギュレータ回路を設けたので、コモン電極の電圧が安定すると共に、消費電力を低減させ、コモン電極の電圧が安定しているので、フリッカや表示ムラ等が生じることはなく、良好な画質を維持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
液晶パネルは、図１に示すように、８００×６００ドットのＴＦＴ−ＬＣＤで、この液晶パネルには複数である８００本の信号線11と複数である６００本の走査線12とが、図示しない絶縁層を介して格子状に配線されている。また、これら信号線11および走査線12の各交差部には、それぞれスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）13が設けられている。各薄膜トランジスタ13は、そのドレイン電極が信号線11に接続され、ゲート電極は走査線12に接続され、ソース電極には液晶表示素子14および補助容量15がそれぞれ接続されている。液晶表示素子14は、画素電極16と、この画素電極16に対して液晶を挟み込んだ状態で対向配置されたコモン電極17を有しており、薄膜トランジスタ13のオン・オフに伴って表示駆動される。
【００２０】
また、19は信号線ドライバ部で、この信号線ドライバ部19は、シフトレジスタ20、ラッチ21、Ｄ／Ａ変換部22を有しており、シフトレジスタ20は、タイミングパルスSTH とシフトクロックφ1 とを受けて、表示データDATAを対応するラッチ21に順次取り込む。そして、全てのラッチ21に表示データDATAが蓄積されると、各ラッチ21は水平同期信号である走査シフトクロックφ2 を受けて蓄積された表示データDATAを対応するＤ／Ａ変換部22に出力する。また、Ｄ／Ａ変換部22はこの表示データDATAをアナログ電圧に変換し、バッファを介して対応する信号線11に出力する。なお、Ｄ／Ａ変換部22には、ロジック電源電圧を受けてこの間を抵抗分割するＲ−ＤＡＣ型を用いる。
【００２１】
さらに、24は走査線ドライバ部で、この走査線ドライバ部24はシフトレジスタ25およびスイッチ部26を有しており、シフトレジスタ25は、垂直同期信号である走査タイミングパルスSTV と走査シフトクロックφ2 を受けることによって走査タイミングパルスSTV を順次シフトしていく。また、スイッチ部26は、走査タイミングパルスSTV の有無によって相補的にオン、オフ動作する一対のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ26a ，26b を有し、これら薄膜トランジスタ26a ，26b の動作によって互いに異なる電圧Vg1 ，Vg2 を選択し、１ライン毎の走査パルスとして対応する走査線12に出力される。
【００２２】
また、図２に示すように、コモン電極駆動回路28は、接続線29を図３で示すように、液晶表示素子14のコモン電極17に接続しており、このコモン電極17のコモン電圧Ｖcom を、画素電極16の信号電圧Ｖsig に対して順次極性反転させ、交流電圧駆動する。このコモン電極駆動回路28は、液晶表示素子14に充電された電荷を再利用するための２つの電荷再利用回路31，32を有する。
【００２３】
ここで、第１の電荷再利用回路31は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が正のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を極性反転の直前に、コモン電極17と同極性である正の状態に回収し、負への極性反転に続く次の正への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。また、第２の電荷再利用回路32は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が負のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、同様にこの電荷を極性反転の直前に、コモン電極17と同極性である負の状態に回収し、正への極性反転に続く次の負への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。そして、これら２つの電荷再利用回路31，32は相補的に動作する。
【００２４】
これら第１の電荷再利用回路31および第２の電荷再利用回路32は、それぞれ電荷回収回路34および電荷の再供給回路35を有し、第１の電荷再利用回路31に設けられた電荷回収回路34-1および再供給回路35-1について説明する。
【００２５】
まず、電荷回収回路34-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW111 、電荷を一時的に蓄えるコイルL11 、電荷回収用のコンデンサC11 と、コイルL11 およびスイッチSW111 間とアース側との間に整流方向を逆向きに接続したダイオードD11 とを有する。この電荷回収回路34-1は、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW111 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL11 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW111 をオフ状態にし、コイルL11 の端子間に生じる電圧をダイオードD11 で整流して、コンデンサC11 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００２６】
また、再供給回路35-1はコンデンサC11 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW112 を有している。そして、この再供給回路35-1は、スイッチSW112 が、負への極性反転に続く正への極性反転時に一定期間オン状態になり、コンデンサC11 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００２７】
さらに、スイッチSW113 は不足分補充用のスイッチで、コモン電極17への接続線29とアースとの間に設けられ、負電荷供給時にオン状態となり、回路損失による不足分を補充すべくコモン電極17にアース電位を供給する。
【００２８】
また、第２の電荷再利用回路32も、それぞれ電荷回収回路34-2および電荷の再供給回路35-2を有しており、これらは第１の電荷再利用回路31に設けた電荷回収回路34-1および電荷の再供給回路35-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００２９】
すなわち、電荷回収回路34-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW121 、電荷を一時的に蓄えるコイルL12 、電荷回収用のコンデンサC12 と、コイルL12 およびスイッチSW121 間と正極電源線との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD12 とを有する。この電荷回収回路34-2は、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正に極性が反転する直前にスイッチSW121 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL12 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW121 をオフ状態にし、コイルL12 の端子間に生じる電圧をダイオードD12 で整流して、コンデンサC12 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００３０】
また、再供給回路35-2はコンデンサC12 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW122 を有している。この再供給回路35-2は、スイッチSW122 を、正への極性反転に続く負への極性反転時に一定期間オン状態にし、コンデンサC12 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００３１】
さらに、スイッチSW123 は不足分補充用のスイッチで、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に設けられ、正の電荷供給時にオン状態となり、回路損失による不足分を補充すべくコモン電極17に正の電源電位を供給する。
【００３２】
次に、動作を図３および図４を参照して説明する。
【００３３】
信号線ドライバ部19から液晶表示素子14の画素電極16に印加される信号電圧Ｖsig と、この信号電圧Ｖsig に対する極性が順次反転するようにコモン電極17に印加されるコモン電圧Ｖcom との関係と、コモン電極駆動回路28を構成する各スイッチSW111 ないしスイッチSW123 の動作タイミング、および、電荷回収、再供給動作とを図４を参照して説明する。
【００３４】
図４において、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、スイッチSW123 をオフにして、負極側に反転させるとき（t11)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路31の電荷回収回路34-1に設けたスイッチSW111 を所定期間（t12 までの間）オン状態にする。スイッチSW111 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL11 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW111 がオフ動作するとコイルL11 の両端には電圧が発生し、ダイオードD11 によって整流され、コンデンサC11 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に充電されていたときと同極性の正である。すなわち、コンデンサC11 の図示上部端子が正極となる。
【００３５】
このようにして、コンデンサC11 に回収された電荷は、正から負への極性反転に続く負から正への極性反転時に、電荷の再供給回路35-1のスイッチSW112 がオン動作（t15)することにより液晶表示素子14に再供給される。
【００３６】
すなわち、コモン電圧Ｖcom を信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転させるとき（t14)、今度は第２の電荷再利用回路32のスイッチSW121 がt15 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた負極性の電荷はコイルL12 を経て、コンデンサC12 に回収される。この後、第１の電荷再利用回路31のスイッチSW112 がオン動作（t15)することにより、前回の正から負への極性反転時にコンデンサC11 に回収された正の電荷が液晶表示素子14に再供給される。
【００３７】
また、正から負への極性反転時には、その前の負から正への極性反転時に第２の電荷再利用回路32のコンデンサC12 に回収されていた負の電荷が、電荷の再供給回路35-2のスイッチSW122 がオン動作（t12)することにより、液晶表示素子14に再供給される。
【００３８】
なお、液晶表示素子14の電荷は回路損失のため１００％回収されることが原理的にないため、電荷の再供給回路35-2，35-1のスイッチSW122 ，SW112 をオン動作させて回収電荷を液晶表示素子14に再供給（t12 ，t15)した後、スイッチSW122 ，SW112 をオフさせた後、不足分を補うべく補充用のスイッチSW113 ，SW123 をオン動作させ（t13 ，t16)、対応する極性の電源を供給している。
【００３９】
このように、２つの電荷再利用回路31，32は、コモン電圧Ｖcom の極性が反転する度に相補的に動作する。すなわち、液晶表示素子14に対し、第１の電荷再利用回路31で電荷を回収した直後は、第２の電荷再利用回路32から以前回収した電荷を再供給し、第２の電荷再利用回路32で電荷を回収した直後は、第１の電荷再利用回路31から回収電荷を再供給することにより、液晶パネルの駆動に要する消費電力を低減できる。
【００４０】
なお、実験によれば、この実施の形態では、従来に比べ消費電力を２００ｍＷ低減することができるとともに、フリッカや表示むらなどは生じず、良好な画質を維持できた。
【００４１】
次に、他の実施の形態を図５を参照して説明する。
【００４２】
この実施の形態では、液晶パネル自体は図１で示したものと同じ構造であるが、コモン電極駆動回路28を図５で示すように構成している。
【００４３】
この図５に示すコモン電極駆動回路28も、その接続線29を液晶表示素子14のコモン電極17に接続しており、このコモン電極17のコモン電圧Ｖcom を、画素電極16の信号電圧Ｖsig に対して順次極性反転させ、交流電圧駆動する。また、このコモン電極駆動回路28は、液晶表示素子14に充電された電荷を再利用するための２つの電荷再利用回路41，42を有する。
【００４４】
ここで、第１の電荷再利用回路41は、画素電極16に対してコモン電極17の電位が正のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を、正から負への極性反転の直前に、コモン電極17と逆極性である負の状態に回収し、正から負への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００４５】
また、第２の電荷再利用回路42は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が負のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を負から正への極性反転の直前に、コモン電極17と逆極性である正の状態に回収し、負から正への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。すなわち、これら２つの電荷再利用回路41，42は相補的に動作する。
【００４６】
これら第１の電荷再利用回路41および第２の電荷再利用回路42は、それぞれ電荷回収回路44および電荷の再供給回路45を有する。
【００４７】
まず、第１の電荷再利用回路41に設けられた電荷回収回路44-1および再供給回路45-1について説明する。
【００４８】
電荷回収回路44-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW211 および電荷を一時的に蓄えるコイルL21 と、このコイルL21 の両端にダイオードD21 を介して接続された電荷回収用のコンデンサC21 とを有している。なお、ダイオードD21 の整流方向は、コイルL11 の両端からコンデンサC21 に回収される電圧の極性が、液晶表示素子14に蓄えられていた電圧に対して逆極性となるように設定する。
【００４９】
また、この電荷回収回路44-1では、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW211 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL21 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW211 をオフ状態にし、コイルL21 の端子間に生じる電圧をダイオードD21 で整流し、コンデンサC21 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と逆極性である負の電圧を蓄えさせる。
【００５０】
さらに、再供給回路45-1はコンデンサC21 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW212 を有している。この再供給回路45-1は、スイッチSW212 が、負への極性反転時にオン状態になり、コンデンサC21 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００５１】
スイッチSW213 は不足分補充用のスイッチで、コイルL21 の反アース側端子と正の電源線との間に設けられ、負極電荷供給時に所定周期でオン、オフ動作を繰返し、回路損失による不足分を補充すべくコイルL21 に正の電源を供給し、ダイオードD21 を介してコンデンサC21 に逆極性の電圧を充電させる。
【００５２】
第２の電荷再利用回路42も、それぞれ電荷回収回路44-2および電荷の再供給回路45-2を有する。これら電荷回収回路44-2および電荷の再供給回路45-2は、第１の電荷再利用回路41に設けた電荷回収回路44-1および電荷の再供給回路45-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００５３】
すなわち、電荷回収回路44-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW221 および電荷を一時的に蓄えるコイルL22 と、このコイルL22 の両端にダイオードD22 を介して接続された電荷回収用のコンデンサC22 とを有する。なお、ダイオードD22 の整流方向は、コイルL22 の両端からコンデンサC22 に回収される電圧の極性が、液晶表示素子14に蓄えられていた電圧に対して逆極性となるように設定する。
【００５４】
この電荷回収回路44-2では、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正に極性が反転する直前にスイッチSW221 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL22 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW221 をオフ状態にし、コイルL22 の端子間に生じる電圧をダイオードD22 で整流し、コンデンサC22 に対して、液晶表示素子14に蓄積されていた極性と逆極性である正の電圧を蓄えさせる。
【００５５】
また、再供給回路45-2はコンデンサC22 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW222 を有している。この再供給回路45-2は、スイッチSW222 が、正への極性反転時にオン状態になり、コンデンサC22 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００５６】
さらに、スイッチSW223 は不足分補充用のスイッチで、コイルL22 の反電源線側端子とアースとの間に設けられ、正極電荷供給時に所定周期でオン、オフ動作を繰返し、回路損失による不足分を補充すべくコイルL22 およびダイオードD22 を介してコンデンサC22 に逆極性である正の電圧を充電させる。
【００５７】
次に、動作を図６を参照して説明する。
【００５８】
信号線ドライバ部19から液晶表示素子14の画素電極16に印加される信号電圧Ｖsig と、この信号電圧Ｖsig に対する極性が順次反転するようにコモン電極17に印加されるコモン電圧Ｖcom との関係と、コモン電極駆動回路28を構成する各スイッチSW211 ないしSW223 の動作タイミングおよびそれに伴う電荷回収・再供給動作とを図６を参照して説明する。
【００５９】
図６に示すように、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、負極側に反転させるとき（t21)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路41の電荷回収回路44-1に設けたスイッチSW211 を所定期間（t22 までの間）オン状態にする。スイッチSW211 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL21 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW211 がオフ動作すると（t22)、コイルL21 の両端には電圧が発生し、ダイオードD21 によって整流され、コンデンサC21 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷と逆極性である負である。すなわち、コンデンサC21 の上部端子が負極となる。
【００６０】
この正から負への極性反転時に、同時（t22)に電荷の再供給回路45-1のスイッチSW212 がオン動作し、コンデンサC21 に回収された負の電荷は、液晶表示素子14に再供給される。
【００６１】
また、同時（t22)に、不足分補充用のスイッチSW213 が所定期間オン状態となり、コイルL21 に対して正電源線から電源が供給される。この後、スイッチSW213 がオフ動作する（t23)ことにより、両端に生じた電圧はダイオードD21 で整流され、コンデンサC21 に蓄積されるとともに、その負の電荷はオン状態のスイッチSW212 を通って液晶表示素子14に供給される。このスイッチSW213 のオン・オフ動作は数回繰返され、その度にコンデンサC21 から液晶表示素子14に対して負の電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充され、コモン電極17は所定の負の電位に安定する。
【００６２】
次に、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転するときは、その直前（t24)に第２の電荷再利用回路42のスイッチSW221 がt25 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた負極性の電荷はコイルL22 に一旦蓄えられ、スイッチSW221 のオフ動作（t25)により、コンデンサC22 に、液晶表示素子14での蓄積状態とは逆極性である正の状態に回収される。すなわち、コンデンサC22 の下部端子が正極となる。
【００６３】
この負から正への極性反転時に、同時（t24)に電荷の再供給回路45-2のスイッチSW222 がオン動作し、コンデンサC22 に回収された正の電荷は、液晶表示素子14に再供給される。
【００６４】
また、同時（t24)に、不足分補充用のスイチSW223 が所定期間オン状態となることにより、コイルL22 の図示下端にアースが接続され、正電源線から電源が供給される。この後、スイッチSW223 がオフ動作する（t25)ことにより、コイルL22 の両端に生じた電圧はダイオードD22 で整流され、コンデンサC22 に蓄積される。そして、その正の電荷はオン状態のスイッチSW222 を通って液晶表示素子14に供給される。このスイッチSW223 のオン、オフ動作は数回繰返され、その度にコンデンサC22 から液晶表示素子14に対して正の電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充され、コモン電極17は所定の正の電位に安定する。
【００６５】
ここで、極性反転時に対応する第１の電荷再利用回路41または第２の電荷再利用回路42から液晶表示素子14に再供給される電圧は、極性反転前に液晶表示素子14に蓄積されていた電荷とは逆の極性の電圧であるため、図６で示すように、コモン電圧Ｖcom の上限・下限を電源電圧以上に拡大することができる。すなわち、電源電圧を越える電圧を液晶表示素子14に印加することができる。実験によれば、この実施の形態では、２．５Ｖの電源電圧により、３．３Ｖの電圧を液晶表示素子14に印加することができた。
【００６６】
この場合の液晶パネル駆動用の消費電力は、従来の３．３Ｖの電源を用いた場合に比べ、２５０ｍＷ小さくすることができた。また、フリッカや表示むらなどは生じず、良好な画質を維持することができた。
【００６７】
次に、他の実施の形態を図７を参照して説明する。この実施の形態のコモン電極駆動回路28も、２つの電荷再利用回路51，52を有する。これら電荷再利用回路51，52は、それぞれ図３で示したものと基本的に同じ電荷回収回路54および電荷の再供給回路55を有する。
【００６８】
まず、第１の電荷再利用回路51に設けられた電荷回収回路54-1および再供給回路55-1について説明する。
【００６９】
この電荷回収回路54-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW311 、電荷を一時的に蓄えるコイルL31 、電荷回収用のコンデンサC31 とスイッチSW311 、コイルL31 間と、アース側との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD31 とを有する。この電荷回収回路54-1は、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW311 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL31 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW311 をオフ状態にし、コイルL31 の端子間に生じる電圧をダイオードD31 で整流して、コンデンサC31 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００７０】
また、再供給回路55-1はコンデンサC31 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW312 を有している。この再供給回路55-1は、スイッチSW312 を、負への極性反転に続く正への極性反転時に一定期間オン状態になり、コンデンサC31 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００７１】
ここまでの構成は図３の電荷回収回路34-1、再供給回路35-1と同じであるが、図３における不足分補充用のスイッチSW113 に代ってコンパレータCOMP11およびこのコンパレータCOMP11の出力によってオン、オフ動作するスイッチSW313 を有するスイッチングレギュレータ回路を構成している。
【００７２】
また、コンパレータCOMP11はコンデンサC31 の端子電圧と基準電圧Ｖcom1とを比較しており、コンデンサC31 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると出力を生じる。スイッチSW313 は正の電源線とコイルL31 の一端との間に設けられており、コンパレータCOMP11の出力によってオン動作し、コイルL31 に電源電圧を供給する。
【００７３】
第２の電荷再利用回路52も、それぞれ電荷回収回路54-2および電荷の再供給回路55-2を有する。これらは、第１の電荷再利用回路51に設けた電荷回収回路54-1および電荷の再供給回路55-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００７４】
すなわち、電荷回収回路54-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW321 、電荷を一時的に蓄えるコイルL32 、電荷回収用のコンデンサC32 と、スイッチSW321 、コイルL32 間と正極電源線との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD32 とを有する。この電荷回収回路54-2は、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正へ極性が反転する直前にスイッチSW321 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL32 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW321 をオフ状態にし、コイルL12 の端子間に生じる電圧をダイオードD32 で整流して、コンデンサC32 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００７５】
再供給回路55-2はコンデンサC32 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW322 を有している。この再供給回路55-2は、スイッチSW322 を、正への極性反転に続く負への極性反転時に一定期間オン状態にし、コンデンサC32 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００７６】
また、第１の電荷再利用回路51と同様に、スイッチングレギュレータ回路を有する。このスイッチングレギュレータ回路は、コンパレータCOMP12およびこのコンパレータCOMP12の出力によってオン・オフ動作するスイッチSW323 を有する。
【００７７】
そして、コンパレータCOMP12はコンデンサC32 の端子電圧と基準電圧Ｖcom2とを比較しており、コンデンサC32 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2より低くなると出力を生じる。スイッチSW323 はアースとコイルL32 の一端との間に設けられており、コンパレータCOMP12の出力によってオン動作し、コイルL32 に電源電圧を供給する。
【００７８】
次に、動作を図８を参照して説明する。
【００７９】
図８に示すように、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、負極側に反転させるとき（t31)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路51の電荷回収回路54-1に設けたスイッチSW311 を所定期間（t32 までの間）オン状態にする。スイッチSW311 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL31 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW311 がオフ動作するとコイルL31 の両端に発生した電圧はダイオードD31 によって整流され、コンデンサC31 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に充電されていたときと同極性である正極性である。すなわち、コンデンサC31 の図示上部端子が正極となる。
【００８０】
このようにして、コンデンサC31 に回収された電荷は、正から負への極性反転に続く負から正への極性反転時に、電荷の再供給回路55-1のスイッチSW312 がオン動作（t35)することにより液晶表示素子14に再供給される。
【００８１】
すなわち、コモン電圧Ｖcom を信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転させるとき（t34)、第２の電荷再利用回路52のスイッチSW321 がt35 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷である負はコイルL32 を経て、コンデンサC32 に回収される。この後、第１の電荷再利用回路51のスイッチSW312 がオン動作（t35)することにより、前回の正から負への極性反転時にコンデンサC31 に回収された正極性の電荷が液晶表示素子14に再供給される。
【００８２】
また、正から負への極性反転時には、その前の負から正への極性反転時に第２の電荷再利用回路52のコンデンサC52 に回収されていた負に電荷が、電荷の再供給回路55-2のスイッチSW322 がオン動作（t32)することにより、液晶表示素子14に再供給される。
【００８３】
ここで、電荷の再供給回路55-1または電荷の再供給回路55-2のスイッチSW312 またはSW322 のオン動作に伴うコンデンサC31 またはコンデンサC32 から液晶表示素子14への電荷再供給時、たとえばコンデンサC31 についてみると、電荷再供給に伴ってその端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると、コンパレータCOMP11が出力を生じ、スイッチSW313 をオンさせ（t36)、正極電源線からコイルL31 に電源電圧を加える。その後、このスイッチSW313 がオフ動作すると、コイルL31 の両端に生じる電圧はダイオードD31 により整流され、コンデンサC31 に充電されるとともに、オン状態のままのスイッチSW312 を通って液晶表示素子14に供給される。以後、コンデンサC31 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなる毎にこの動作を繰返すので、液晶表示素子14のコモン電極17は基準電圧Ｖcom1に安定化される。
【００８４】
この動作は、コンデンサC32 についても同じであり、極性は異なるが、コンパレータCOMP12およびスイッチSW323 を有するスイッチングレギュレータが同様に動作し、液晶表示素子14のコモン電極17を基準電圧Ｖcom2に安定化する。
【００８５】
このように構成した液晶表示パネルの駆動用の消費電力は、従来のシリーズレギュレータ型のコモン電極駆動回路に比べて２５０ｍＷ少なくなった。また、コモン電圧が安定化されているので、フリッカや表示むらなどが生じず、良好な画質を維持することができた。
【００８６】
次に、他の実施の形態を図９を参照して説明する。
【００８７】
この実施の形態によるコモン電極駆動回路28は、図５で示した回路と大部分は共通するが、図５におけるスイッチSW213 ，SW223 に相当する部分に、スイッチングレギュレータを構成するスイッチSW413 ，SW423 を設け、これらスイッチSW413 ，SW423 を対応するコンパレータCOMP21，COMP22によってオン・オフ動作させている。
【００８８】
ここで、コンパレータCOMP21はコンデンサC21 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2より低くなる出力を生じ対応するスイッチSW413 をオン動作させる。コンパレータCOMP22はコンデンサC22 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると出力を生じ対応するスイッチSW423 をオン動作させる。
【００８９】
コモン電極駆動回路28は、図５の回路と同様に、液晶表示素子14のコモン電圧Ｖcom を、信号電圧Ｖsig に対して正から負に反転させる場合、反転の直前に、蓄積電荷とは逆極性の状態でコンデンサC21 またはコンデンサC22 に回収された電荷を、極性反転時にコモン電極17の再供給して、液晶表示素子14に対して電源電圧を越える電圧を加えるようにしている。
【００９０】
この場合、電荷再供給によりコンデンサC21 またはコンデンサC22 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2または基準電圧Ｖcom1より低くなるとコンパレータCOMP21またはコンパレータCOMP22が動作して対応するスイッチSW413 またはスイッチSW423 がオン、オフ動作する。このため、対応するコイルL21 、ダイオードD21 またはコイルL22 、ダイオードD22 によりコンデンサC21 またはコンデンサC22 が電源電圧によって充電され、この充電電荷は液晶表示素子14に供給される。
【００９１】
この結果、コモン電圧Ｖcom が、信号電圧Ｖsig に対して正から負に反転するときは、スイッチSW212 を介してコンデンサC21 から液晶表示素子14に電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充されるとともに、コモン電極17は負の基準電圧Ｖcom2に安定化される。これに対して、コモン電圧Ｖcom が、信号電圧Ｖsig に対して負から正に反転するときは、スイッチSW222 を介してコンデンサC22 から液晶表示素子14に電荷が供給されるので、同じく回路損失による不足分が補充されるとともに、コモン電極17は正の基準電圧Ｖcom1に安定化される。
【００９２】
このように構成した液晶表示パネルの駆動用の消費電力は、従来のシリーズレギュレータ型のコモン電極駆動回路に比べて２００ｍＷ少なくなった。また、コモン電圧が安定化されているので、フリッカや表示むらなどが生じず、良好な画質を維持することができた。
【００９３】
このようなスイッチングレギュレータを用いた各実施の形態では、スイッチングレギュレータ動作の稼働停止は、上述のように水平同期信号に同期させることも、垂直同期信号に同期させることもできる。また、スイッチングレギュレータのスイッチング周波数は、水平同期または垂直同期周波数以上の任意の周波数に設定することができる。
【００９４】
なお、各実施の形態の動作説明に用いた駆動タイミングチャートでは、信号電圧Ｖsig とコモン電圧Ｖcom とを同一のスケールで描いているが、正確にはコモン電圧Ｖcom は信号電圧Ｖsig に対して薄膜トランジスタのゲート突き抜け電圧分だけシフトした電位に設定されている。
【００９５】
また、いずれの実施の形態も、ツイストネマチック（ＴＮ），ＩＰＳモードなどの各種の液晶モードと電極構造、アナログサンプルホールド型アクティブマトリクス方式、金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）型アクティブマトリクス方式、単純マトリクス方式などの各種の液晶駆動方式および極性反転に必要な液晶表示装置にも適用が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動時に液晶表示素子に充電された電荷を、極性反転に伴って回収して再供給するので、簡易な構成により、高画質を維持したまま低消費電力化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上コモン電極駆動回路を示す回路図である。
【図３】同上コモン電極駆動回路を示す回路図である。
【図４】同上図３の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】同上他の実施形態を示す回路図である。
【図６】同上図５の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】同上また他の実施の形態を示す回路図である。
【図８】同上図７の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】同上さらに他の実施形態を示す回路図である。
【図１０】従来例の液晶表示装置を示す回路図である。
【図１１】同上図１０の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
11 信号線
12 走査線
13 スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
14 液晶表示素子
16 画素電極
17 コモン電極
26a ，26b スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
31 第１の電荷再利用回路
32 第２の電荷再利用回路
34-1，34-2 電荷回収回路
35-1，35-2 再供給回路
C11 ，C12 コンデンサ
L11 ，L12 コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device with low power consumption.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal display device is widely used as a flat panel display device for a word processor or a personal computer, and an increase in display area and improvement in definition are desired. In recent years, a size of 10.4 inches to 12.1 inches and a pixel number of 640 × 480 for VGA, 800 × 600 for SVGA, and 1024 × 768 for XGA have been commercialized. In addition, these devices are mainly portable and are desired to be able to operate for a long time with a battery.
[0003]
Further, since the driving voltage of the liquid crystal display device is low, the power consumption is small in each stage as compared with the plasma display and the EL display. However, in battery-powered portable devices, the power consumption of the liquid crystal display device occupies a large portion of 30% of the entire device, and further reduction in power consumption is desired.
[0004]
Until now, low power consumption has been achieved by reducing the power consumption of driver ICs that drive liquid crystal panels, improving the efficiency of power supply circuits, and improving the efficiency of backlights that illuminate liquid crystal panels. However, these improvements alone are reaching their limits, and it is also necessary to reduce the power consumption for driving the liquid crystal panel. As a method for reducing the power for driving the liquid crystal panel, the liquid crystal panel operates at a low voltage. A method using a liquid crystal, a method of reducing a driving frequency, and the like have been used.
[0005]
However, in a liquid crystal display device using such a liquid crystal panel driving power reduction method, display unevenness or flicker occurs over time. For example, a liquid crystal operating at a low voltage has characteristics that change its composition easily. In addition, flicker can be easily seen on the screen if the driving frequency is lowered. In addition, changes in the composition of liquid crystals and changes with time such as thin film transistors Also appears uneven on the screen.
[0006]
Here, the liquid crystal needs to be driven with complete alternating current, and the potential of the common electrode of the liquid crystal display element serving as each pixel is inverted at a constant period with respect to the signal voltage applied to the pixel electrode. Conventionally, for example, a circuit as shown in FIG. 10 is used as a common electrode driving circuit for this purpose. In this drive circuit, the power supply voltage is divided into two types of common voltages Vcom1 and Vcom2 by a series regulator composed of a plurality of resistors, and these common voltages Vcom1 and Vcom2 are alternately switched by two switches SW1 and SW2 as shown in FIG. The voltage waveform which changes sequentially is obtained.
[0007]
In a liquid crystal display device using such a drive circuit, the electric charge accumulated in the liquid crystal display element is not recovered and reused, and there is a loss in the series regulator, so the power consumption is as high as about 800 mW.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the liquid crystal display device, it is desired to further reduce the power consumption without lowering the display quality in consideration of battery driving.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device that achieves low power consumption while maintaining high image quality with a simple configuration.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a switching element and a pixel electrode controlled by the switching element are provided at intersections of a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines, respectively, and a common electrode is disposed opposite to the pixel electrodes via a liquid crystal. In the liquid crystal display device configured to drive the liquid crystal display element by sequentially reversing the polarity of the common electrode with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element when the common electrode is positive with respect to the pixel electrode. A first charge recycling circuit that recovers the voltage having the same polarity as that of the common electrode immediately before the polarity inversion, and supplies the collected charge to the liquid crystal display element at the next polarity inversion following the polarity inversion; When the common electrode is negative with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element is recovered as a voltage having the same polarity as that of the common electrode immediately before the polarity inversion. Followed is the following polarity reversal the collected charge at those and a second charge recycling circuit to be supplied to the liquid crystal display device.
[0011]
In addition, the first charge recycling circuit and the second charge recycling circuit are turned on for a certain period immediately before the polarity inversion when the common electrode has a corresponding polarity, and the charge accumulated in the liquid crystal display element in the on period is changed to a magnetic field. A charge recovery circuit that rectifies the voltage generated between the coil terminals after this ON period and stores a voltage of the same polarity as that stored in the liquid crystal display element in the capacitor, and the polarity inversion And a re-supply circuit that is turned on at the next polarity reversal and re-supplyes the collected charge to the liquid crystal display element.
[0012]
Immediately before the polarity of the common electrode is reversed, the charge accumulated in the liquid crystal display element is collected as a voltage having the same polarity as that of the common electrode, and this collected charge is recovered at a timing when the polarity of the common electrode becomes the same polarity as the collected voltage. Is supplied to the liquid crystal display element, and the liquid crystal display element is driven. The liquid crystal display element is a capacitor and is charged when driven. This charge is discharged when the polarity of the terminal voltage of the liquid crystal display element is reversed, and this discharge current is stored and the charge recovery circuit is connected to the common electrode. It collects as a voltage of the same polarity. Then, the common electrode is re-supplied to the liquid crystal display element at a drive timing at which the polarity of the common electrode becomes the same as the recovered voltage. By repeating such an operation for each polarity inversion of the liquid crystal display element, power consumption required for driving the liquid crystal display element is reduced.
[0013]
Further, according to the present invention, a switching element and a pixel electrode controlled by the switching element are provided at intersections of the plurality of signal lines and the plurality of scanning lines, respectively, and a common electrode is connected to the pixel electrodes via liquid crystal. In a liquid crystal display device that is configured to be disposed opposite to each other and driven by sequentially reversing the polarity of the common electrode with respect to the pixel electrode, the liquid crystal display element is accumulated when the common electrode is positive with respect to the pixel electrode. Immediately before the polarity inversion, the charge is collected as a voltage having a polarity opposite to that of the common electrode, and the first charge recycling circuit that supplies the collected charge to the liquid crystal display element at the time of polarity inversion is applied to the pixel electrode. When the common electrode is negative, the charge accumulated in the liquid crystal display element is recovered as a voltage having a polarity opposite to that of the common electrode immediately before polarity inversion. The charge is obtained and a second charge recycling circuit to be supplied to the liquid crystal display device.
[0014]
In addition, the first charge recycling circuit and the second charge recycling circuit are turned on for a certain period immediately before the polarity inversion when the common electrode has a corresponding polarity, and the charge accumulated in the liquid crystal display element in the on period is changed to a magnetic field. A charge recovery circuit that rectifies the voltage generated between the coil terminals after this ON period and stores a voltage of a polarity opposite to that stored in the liquid crystal display element in a capacitor, and at the time of polarity reversal A re-supply circuit that is turned on and re-supplyes the collected charge to the liquid crystal display element.
[0015]
Immediately before the polarity of the common electrode is reversed, the charge accumulated in the liquid crystal display element is collected as a voltage having a polarity opposite to that of the common electrode, and this collected charge is collected so that the polarity of the common electrode is opposite to that of the collected voltage. Since the voltage is supplied to the liquid crystal display element at the drive timing, the upper and lower limits of the voltage applied to the common electrode can be expanded beyond the power supply voltage range, and the power consumption can be reduced.
[0016]
Further, provided for each capacitor of each charge recovery circuit, a comparator that compares the terminal voltage of these capacitors with a reference voltage, and an ON / OFF operation by the output of these comparators, the terminal voltage of the corresponding capacitor becomes equal to the reference voltage. And a switching regulator circuit for supplying a power supply voltage to the corresponding coil.
[0017]
In addition, a switching regulator circuit that is turned on and off by the output of the comparator is provided so that the terminal voltage of each capacitor for charge recovery is equal to the reference voltage. This stabilizes the common electrode voltage and reduces power consumption. In addition, since the voltage of the common electrode is stable, flicker and display unevenness do not occur, and good image quality is maintained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal panel is an 800 × 600 dot TFT-LCD, and the liquid crystal panel includes a plurality of 800 signal lines 11 and a plurality of 600 scanning lines 12 (not shown). Wiring is carried out in a lattice pattern through an insulating layer. A thin film transistor 13 as a switching element is provided at each intersection of the signal line 11 and the scanning line 12. Each thin film transistor 13 has a drain electrode connected to the signal line 11, a gate electrode connected to the scanning line 12, and a source electrode connected to a liquid crystal display element 14 and an auxiliary capacitor 15. The liquid crystal display element 14 includes a pixel electrode 16 and a common electrode 17 disposed opposite to the pixel electrode 16 in a state of sandwiching liquid crystal, and is driven to display as the thin film transistor 13 is turned on / off. .
[0020]
Reference numeral 19 denotes a signal line driver unit. The signal line driver unit 19 includes a shift register 20, a latch 21, and a D / A conversion unit 22. The shift register 20 includes a timing pulse STH, a shift clock φ1, In response, the display data DATA is sequentially fetched into the corresponding latch 21. When the display data DATA is accumulated in all the latches 21, each latch 21 receives the scanning shift clock φ2 which is a horizontal synchronizing signal and outputs the accumulated display data DATA to the corresponding D / A conversion unit 22. . The D / A converter 22 converts the display data DATA into an analog voltage and outputs it to the corresponding signal line 11 via a buffer. The D / A converter 22 uses an R-DAC type that receives a logic power supply voltage and divides the resistance between them.
[0021]
Further, reference numeral 24 denotes a scanning line driver unit. The scanning line driver unit 24 includes a shift register 25 and a switch unit 26. The shift register 25 receives a scanning timing pulse STV and a scanning shift clock φ2 which are vertical synchronization signals. By receiving, the scanning timing pulse STV is sequentially shifted. The switch unit 26 includes thin film transistors 26a and 26b as a pair of switching elements that are complementarily turned on and off depending on the presence or absence of the scanning timing pulse STV. And is output to the corresponding scanning line 12 as a scanning pulse for each line.
[0022]
As shown in FIG. 2, the common electrode drive circuit 28 connects the connection line 29 to the common electrode 17 of the liquid crystal display element 14 as shown in FIG. 3, and the common voltage Vcom of the common electrode 17 is supplied. The polarity is sequentially inverted with respect to the signal voltage Vsig of the pixel electrode 16 to drive the AC voltage. The common electrode driving circuit 28 includes two charge reusing circuits 31 and 32 for reusing charges charged in the liquid crystal display element 14.
[0023]
Here, the first charge reuse circuit 31 reuses the charge charged in the liquid crystal display element 14 when the potential of the common electrode 17 is positive with respect to the pixel electrode 16. Immediately before the inversion, it is recovered to a positive state having the same polarity as that of the common electrode 17, and this recovered charge is supplied again to the liquid crystal display element 14 at the next positive polarity inversion following the polarity inversion to negative. The second charge recycling circuit 32 reuses the charge charged in the liquid crystal display element 14 when the potential of the common electrode 17 is negative with respect to the pixel electrode 16. Immediately before the polarity inversion, it is recovered to a negative state having the same polarity as the common electrode 17, and the recovered charge is supplied again to the liquid crystal display element 14 at the next polarity inversion to the negative following the polarity inversion to the positive. . These two charge recycling circuits 31 and 32 operate in a complementary manner.
[0024]
Each of the first charge recycling circuit 31 and the second charge recycling circuit 32 has a charge recovery circuit 34 and a charge recycling circuit 35, respectively, and the charge recovery provided in the first charge recycling circuit 31. The circuit 34-1 and the resupply circuit 35-1 will be described.
[0025]
First, the charge recovery circuit 34-1 includes a switch SW111 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the ground, a coil L11 for temporarily storing charge, a capacitor C11 for charge recovery, and a coil The diode D11 is connected between the L11 and the switch SW111 and the ground side with the rectification direction being reversed. The charge recovery circuit 34-1 turns on the switch SW111 for a certain period immediately before the common electrode 17 has a positive polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is reversed to negative. Then, during this ON period, the electric charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L11 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW111 is turned off, and the voltage generated between the terminals of the coil L11 is rectified by the diode D11, and the voltage having the same polarity as that stored in the liquid crystal display element 14 is stored in the capacitor C11.
[0026]
Further, the resupply circuit 35-1 has a switch SW112 provided between the positive terminal of the capacitor C11 and the connection line 29 to the common electrode 17. Then, the resupply circuit 35-1 turns on the switch SW112 for a certain period of time when the polarity inversion to the positive following the polarity inversion to the negative, and resupplys the charge collected in the capacitor C11 to the liquid crystal display element 14. .
[0027]
Further, the switch SW113 is a switch for replenishing the shortage, and is provided between the connection line 29 to the common electrode 17 and the ground. Is supplied with ground potential.
[0028]
The second charge recycling circuit 32 also includes a charge recovery circuit 34-2 and a charge recycling circuit 35-2, which are provided in the first charge recycling circuit 31. This is basically the same as 34-1 and the charge resupply circuit 35-1, but the polarity is different.
[0029]
That is, the charge recovery circuit 34-2 includes a switch SW121 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the positive power supply line, a coil L12 for temporarily storing charges, a capacitor C12 for charge recovery, The diode D12 is connected between the coil L12 and the switch SW121 and the positive power supply line with the rectifying direction connected in the reverse direction. The charge recovery circuit 34-2 turns on the switch SW121 for a certain period immediately before the common electrode 17 has a negative polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is positively inverted. During this ON period, the charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L12 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW121 is turned off, and the voltage generated between the terminals of the coil L12 is rectified by the diode D12, so that the voltage having the same polarity as that stored in the liquid crystal display element 14 is stored in the capacitor C12.
[0030]
The resupply circuit 35-2 has a switch SW122 provided between the negative terminal of the capacitor C12 and the connection line 29 to the common electrode 17. The resupply circuit 35-2 turns on the switch SW122 for a certain period of time when the polarity is reversed to the negative following the polarity reversal to the positive, and recharges the charge collected in the capacitor C12 to the liquid crystal display element 14.
[0031]
Further, the switch SW123 is a switch for replenishing the deficiency, and is provided between the connection line 29 to the common electrode 17 and the positive power supply line. A positive power supply potential is supplied to the common electrode 17.
[0032]
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
[0033]
A relationship between the signal voltage Vsig applied from the signal line driver unit 19 to the pixel electrode 16 of the liquid crystal display element 14 and the common voltage Vcom applied to the common electrode 17 so that the polarity with respect to the signal voltage Vsig is sequentially reversed; The operation timing of each of the switches SW111 to SW123 constituting the common electrode drive circuit 28, and the charge recovery and resupply operations will be described with reference to FIG.
[0034]
In FIG. 4, when the common voltage Vcom is positive with respect to the signal voltage Vsig and the switch SW123 is turned off and inverted to the negative side (t11), the first charge recycling circuit immediately before the polarity is inverted. The switch SW111 provided in the 31 charge recovery circuit 34-1 is turned on for a predetermined period (until t12). When the switch SW111 is turned on, the electric charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is accumulated as a magnetic field in the coil L11. Thereafter, when the switch SW111 is turned off, a voltage is generated across the coil L11, rectified by the diode D11, and charged to the capacitor C11. The polarity at this time is positive with the same polarity as when the liquid crystal display element 14 was charged. That is, the upper terminal shown in the figure of the capacitor C11 is the positive electrode.
[0035]
In this way, the charge recovered in the capacitor C11 is turned on by the switch SW112 of the charge resupply circuit 35-1 during the polarity inversion from negative to positive following the polarity inversion from positive to negative (t15). As a result, the liquid crystal display element 14 is supplied again.
[0036]
That is, when the polarity of the common voltage Vcom is reversed from the negative state to the positive state with respect to the signal voltage Vsig (t14), the switch SW121 of the second charge recycling circuit 32 is turned on until t15, By the same operation as described above, the negative charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is recovered by the capacitor C12 via the coil L12. Thereafter, the switch SW112 of the first charge recycling circuit 31 is turned on (t15), so that the positive charge recovered by the capacitor C11 at the time of the previous polarity inversion from positive to negative is recycled to the liquid crystal display element 14. Supplied.
[0037]
Further, at the time of polarity reversal from positive to negative, the negative charge recovered by the capacitor C12 of the second charge recycle circuit 32 at the time of polarity reversal from the previous negative to the positive is replaced with the charge resupply circuit 35- When the second switch SW122 is turned on (t12), the liquid crystal display element 14 is supplied again.
[0038]
Since the charge of the liquid crystal display element 14 is not 100% recovered due to a circuit loss in principle, the switches SW122 and SW112 of the charge resupply circuits 35-2 and 35-1 are turned on to recover the recovered charge. Is supplied again to the liquid crystal display element 14 (t12, t15), the switches SW122, SW112 are turned off, and the replenishing switches SW113, SW123 are turned on to compensate for the shortage (t13, t16). Polar power is supplied.
[0039]
In this way, the two charge recycling circuits 31 and 32 operate complementarily each time the polarity of the common voltage Vcom is inverted. That is, immediately after the charge is collected in the liquid crystal display element 14 by the first charge reuse circuit 31, the charge collected previously from the second charge reuse circuit 32 is resupplied, and the second charge reuse circuit. Immediately after the charge is recovered at 32, the power consumption required for driving the liquid crystal panel can be reduced by resupplying the recovered charge from the first charge recycling circuit 31.
[0040]
According to the experiment, in this embodiment, the power consumption can be reduced by 200 mW as compared with the prior art, and the flicker and the display unevenness do not occur, and a good image quality can be maintained.
[0041]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
[0042]
In this embodiment, the liquid crystal panel itself has the same structure as that shown in FIG. 1, but the common electrode drive circuit 28 is configured as shown in FIG.
[0043]
The common electrode driving circuit 28 shown in FIG. 5 also has a connection line 29 connected to the common electrode 17 of the liquid crystal display element 14, and the common voltage Vcom of the common electrode 17 is set to the signal voltage Vsig of the pixel electrode 16. Invert the polarity sequentially and drive with AC voltage. The common electrode drive circuit 28 includes two charge reuse circuits 41 and 42 for reusing the charge charged in the liquid crystal display element 14.
[0044]
Here, the first charge recycling circuit 41 reuses the charge charged in the liquid crystal display element 14 when the potential of the common electrode 17 is positive with respect to the pixel electrode 16. Immediately before the polarity inversion from positive to negative, it is recovered to a negative state having a polarity opposite to that of the common electrode 17, and this recovered charge is resupplied to the liquid crystal display element 14 at the time of polarity inversion from positive to negative.
[0045]
The second charge recycling circuit 42 reuses the charge charged in the liquid crystal display element 14 when the potential of the common electrode 17 is negative with respect to the pixel electrode 16. Immediately before the polarity inversion to the positive polarity, it is recovered to a positive state having a polarity opposite to that of the common electrode 17, and the recovered charge is supplied again to the liquid crystal display element 14 at the time of polarity inversion from negative to positive. That is, these two charge recycling circuits 41 and 42 operate in a complementary manner.
[0046]
The first charge recycling circuit 41 and the second charge recycling circuit 42 each have a charge recovery circuit 44 and a charge recycling circuit 45.
[0047]
First, the charge recovery circuit 44-1 and the resupply circuit 45-1 provided in the first charge reuse circuit 41 will be described.
[0048]
The charge recovery circuit 44-1 includes a switch SW211 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the ground, a coil L21 for temporarily storing charges, and a diode D21 at both ends of the coil L21. And a capacitor C21 for charge collection connected in this manner. Note that the rectification direction of the diode D21 is set so that the polarity of the voltage recovered in the capacitor C21 from both ends of the coil L11 is opposite to the voltage stored in the liquid crystal display element 14.
[0049]
In the charge recovery circuit 44-1, the switch SW211 is turned on for a certain period immediately before the common electrode 17 has a positive polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is reversed to negative. During this ON period, the charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L21 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW211 is turned off, the voltage generated between the terminals of the coil L21 is rectified by the diode D21, and a negative voltage having a polarity opposite to that stored in the liquid crystal display element 14 is stored in the capacitor C21. Let
[0050]
Further, the resupply circuit 45-1 has a switch SW212 provided between the negative terminal of the capacitor C21 and the connection line 29 to the common electrode 17. The resupply circuit 45-1 is turned on when the polarity of the switch SW212 is inverted to negative, and recharges the electric charge collected in the capacitor C21 to the liquid crystal display element 14.
[0051]
Switch SW213 is a switch for replenishing the shortage, and is provided between the anti-earth side terminal of coil L21 and the positive power supply line. In order to replenish, a positive power source is supplied to the coil L21, and the capacitor C21 is charged with a reverse polarity voltage via the diode D21.
[0052]
The second charge recycling circuit 42 also includes a charge recovery circuit 44-2 and a charge re-supply circuit 45-2, respectively. The charge recovery circuit 44-2 and the charge resupply circuit 45-2 are basically the same as the charge recovery circuit 44-1 and the charge resupply circuit 45-1 provided in the first charge recycling circuit 41. However, the polarity is different.
[0053]
That is, the charge recovery circuit 44-2 includes a switch SW221 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the positive power supply line, a coil L22 for temporarily storing charges, and both ends of the coil L22. And a charge recovery capacitor C22 connected through a diode D22. Note that the rectification direction of the diode D22 is set so that the polarity of the voltage recovered in the capacitor C22 from both ends of the coil L22 is opposite to the voltage stored in the liquid crystal display element 14.
[0054]
In the charge recovery circuit 44-2, the switch SW221 is turned on for a certain period immediately before the common electrode 17 has a negative polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is positively inverted. Then, during this ON period, the charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L22 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW221 is turned off, the voltage generated between the terminals of the coil L22 is rectified by the diode D22, and a positive voltage having a polarity opposite to that stored in the liquid crystal display element 14 is applied to the capacitor C22. Save.
[0055]
Further, the resupply circuit 45-2 has a switch SW222 provided between the positive terminal of the capacitor C22 and the connection line 29 to the common electrode 17. In the resupply circuit 45-2, the switch SW222 is turned on when the polarity is reversed to the positive polarity, and the charge collected in the capacitor C22 is resupplied to the liquid crystal display element 14.
[0056]
Furthermore, the switch SW223 is a switch for replenishing the shortage and is provided between the terminal on the opposite side of the coil L22 and the ground side of the coil L22.When the positive charge is supplied, the switch SW223 is repeatedly turned on and off at a predetermined cycle to reduce the shortage due to circuit loss. To replenish, the capacitor C22 is charged with a positive voltage having a reverse polarity through the coil L22 and the diode D22.
[0057]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
[0058]
A relationship between the signal voltage Vsig applied from the signal line driver unit 19 to the pixel electrode 16 of the liquid crystal display element 14 and the common voltage Vcom applied to the common electrode 17 so that the polarity with respect to the signal voltage Vsig is sequentially reversed; The operation timing of the switches SW211 to SW223 constituting the common electrode drive circuit 28 and the accompanying charge recovery / resupply operation will be described with reference to FIG.
[0059]
As shown in FIG. 6, when the common voltage Vcom is positive with respect to the signal voltage Vsig and is inverted to the negative side (t21), the charge recovery of the first charge recycling circuit 41 immediately before the polarity is inverted. The switch SW211 provided in the circuit 44-1 is turned on for a predetermined period (until t22). When the switch SW211 is turned on, the electric charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is accumulated as a magnetic field in the coil L21. Thereafter, when the switch SW211 is turned off (t22), a voltage is generated across the coil L21, rectified by the diode D21, and charged to the capacitor C21. The polarity at this time is negative, which is opposite in polarity to the charge accumulated in the liquid crystal display element 14. That is, the upper terminal of the capacitor C21 is a negative electrode.
[0060]
At the time of polarity reversal from positive to negative, the switch SW212 of the charge resupply circuit 45-1 is turned on simultaneously (t22), and the negative charge collected in the capacitor C21 is resupplied to the liquid crystal display element 14. The
[0061]
At the same time (t22), the shortage replenishment switch SW213 is turned on for a predetermined period, and power is supplied to the coil L21 from the positive power supply line. After that, when the switch SW213 is turned off (t23), the voltage generated at both ends is rectified by the diode D21 and accumulated in the capacitor C21, and the negative charge passes through the switch SW212 in the on state to display the liquid crystal display. It is supplied to the element 14. The on / off operation of the switch SW213 is repeated several times, and each time a negative charge is supplied from the capacitor C21 to the liquid crystal display element 14, the shortage due to circuit loss is replenished, and the common electrode 17 is Stable to negative potential.
[0062]
Next, when the polarity of the common voltage Vcom is reversed from the negative state to the positive state with respect to the signal voltage Vsig, the switch SW221 of the second charge recycling circuit 42 is turned on until t25 immediately before (t24). In the same manner as described above, the negative charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is temporarily stored in the coil L22, and the switch SW221 is turned off (t25) so that the capacitor C22 Are collected in a positive state having a polarity opposite to that of the accumulated state. That is, the lower terminal of the capacitor C22 is the positive electrode.
[0063]
At the time of the polarity reversal from negative to positive, the switch SW222 of the charge resupply circuit 45-2 is turned on simultaneously (t24), and the positive charge collected in the capacitor C22 is resupplied to the liquid crystal display element 14. The
[0064]
At the same time (t24), when the shortage replenishing switch SW223 is turned on for a predetermined period, the ground is connected to the lower end of the coil L22 in the figure, and power is supplied from the positive power line. Thereafter, the switch SW223 is turned off (t25), so that the voltage generated across the coil L22 is rectified by the diode D22 and stored in the capacitor C22. The positive charge is supplied to the liquid crystal display element 14 through the switch SW222 in the on state. The on / off operation of the switch SW223 is repeated several times, and each time a positive charge is supplied from the capacitor C22 to the liquid crystal display element 14, the shortage due to circuit loss is replenished, and the common electrode 17 is Stable to positive potential.
[0065]
Here, the voltage re-supplied to the liquid crystal display element 14 from the first charge recycling circuit 41 or the second charge recycling circuit 42 corresponding to the polarity inversion is stored in the liquid crystal display element 14 before the polarity inversion. As shown in FIG. 6, the upper and lower limits of the common voltage Vcom can be expanded to be higher than the power supply voltage. That is, a voltage exceeding the power supply voltage can be applied to the liquid crystal display element 14. According to experiments, in this embodiment, a voltage of 3.3 V can be applied to the liquid crystal display element 14 by a power supply voltage of 2.5 V.
[0066]
In this case, the power consumption for driving the liquid crystal panel can be reduced by 250 mW compared to the case of using a conventional 3.3 V power supply. In addition, flicker and display unevenness did not occur, and good image quality could be maintained.
[0067]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. The common electrode drive circuit 28 of this embodiment also has two charge reuse circuits 51 and 52. Each of these charge reuse circuits 51 and 52 has a charge recovery circuit 54 and a charge resupply circuit 55 which are basically the same as those shown in FIG.
[0068]
First, the charge recovery circuit 54-1 and the resupply circuit 55-1 provided in the first charge reuse circuit 51 will be described.
[0069]
This charge recovery circuit 54-1 includes a switch SW311 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the ground, a coil L31 for temporarily storing charges, a capacitor C31 for charge recovery and a switch SW311, A diode D31 is connected between the coil L31 and the ground side, the rectifying direction of which is reversely connected. The charge recovery circuit 54-1 turns on the switch SW311 for a certain period immediately before the common electrode 17 has a positive polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is reversed to negative. During this ON period, the charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L31 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW311 is turned off, and the voltage generated between the terminals of the coil L31 is rectified by the diode D31, and the voltage having the same polarity as the polarity stored in the liquid crystal display element 14 is stored in the capacitor C31.
[0070]
The resupply circuit 55-1 includes a switch SW312 provided between the positive terminal of the capacitor C31 and the connection line 29 to the common electrode 17. The resupply circuit 55-1 turns on the switch SW312 for a certain period of time when the polarity is reversed to the positive following the polarity reversal to the negative, and recharges the charge collected in the capacitor C31 to the liquid crystal display element 14.
[0071]
The configuration up to this point is the same as that of the charge recovery circuit 34-1 and the resupply circuit 35-1 in FIG. 3, but instead of the shortage replenishment switch SW113 in FIG. 3, the comparator COMP11 and the output of the comparator COMP11 A switching regulator circuit having a switch SW313 that operates on and off is configured.
[0072]
The comparator COMP11 compares the terminal voltage of the capacitor C31 with the reference voltage Vcom1, and generates an output when the terminal voltage of the capacitor C31 becomes lower than the reference voltage Vcom1. The switch SW313 is provided between the positive power supply line and one end of the coil L31, and is turned on by the output of the comparator COMP11 to supply the power supply voltage to the coil L31.
[0073]
The second charge recycling circuit 52 also includes a charge recovery circuit 54-2 and a charge re-supply circuit 55-2, respectively. These are basically the same as the charge recovery circuit 54-1 and the charge resupply circuit 55-1 provided in the first charge recycling circuit 51, but are different in polarity.
[0074]
That is, the charge recovery circuit 54-2 includes a switch SW321 provided in series between the connection line 29 to the common electrode 17 and the positive power supply line, a coil L32 for temporarily storing charges, a capacitor C32 for charge recovery, The switch SW321 includes a diode D32 having a rectifying direction oppositely connected between the coil L32 and the positive power supply line. The charge recovery circuit 54-2 turns on the switch SW321 for a certain period immediately before the common electrode 17 has a negative polarity with respect to the pixel electrode 16 and the polarity is reversed to positive. During this ON period, the charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is stored in the coil L32 as a magnetic field. Thereafter, the switch SW321 is turned off, and the voltage generated between the terminals of the coil L12 is rectified by the diode D32, so that the voltage having the same polarity as that stored in the liquid crystal display element 14 is stored in the capacitor C32.
[0075]
The resupply circuit 55-2 has a switch SW322 provided between the negative terminal of the capacitor C32 and the connection line 29 to the common electrode 17. The resupply circuit 55-2 turns on the switch SW322 for a certain period of time when the polarity is reversed to the negative following the polarity reversal to the positive, and recharges the charge collected in the capacitor C32 to the liquid crystal display element 14.
[0076]
Further, similarly to the first charge recycling circuit 51, a switching regulator circuit is provided. This switching regulator circuit has a comparator COMP12 and a switch SW323 that is turned on and off by the output of the comparator COMP12.
[0077]
The comparator COMP12 compares the terminal voltage of the capacitor C32 with the reference voltage Vcom2. When the terminal voltage of the capacitor C32 becomes lower than the reference voltage Vcom2, an output is generated. The switch SW323 is provided between the ground and one end of the coil L32. The switch SW323 is turned on by the output of the comparator COMP12 and supplies a power supply voltage to the coil L32.
[0078]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
[0079]
As shown in FIG. 8, when the common voltage Vcom is positive with respect to the signal voltage Vsig and is inverted to the negative side (t31), the charge recovery of the first charge recycling circuit 51 immediately before the polarity is inverted. The switch SW311 provided in the circuit 54-1 is turned on for a predetermined period (until t32). Since the switch SW311 is turned on, the electric charge accumulated in the liquid crystal display element 14 is accumulated as a magnetic field in the coil L31. Thereafter, when the switch SW311 is turned off, the voltage generated across the coil L31 is rectified by the diode D31 and charged to the capacitor C31. The polarity at this time is positive polarity that is the same polarity as when the liquid crystal display element 14 is charged. That is, the upper terminal shown in the figure of the capacitor C31 is the positive electrode.
[0080]
Thus, the charge recovered in the capacitor C31 is turned on by the switch SW312 of the charge resupply circuit 55-1 at the time of polarity inversion from negative to positive following polarity inversion from positive to negative (t35). As a result, the liquid crystal display element 14 is supplied again.
[0081]
That is, when the polarity of the common voltage Vcom is inverted from the negative state to the positive state with respect to the signal voltage Vsig (t34), the switch SW321 of the second charge recycle circuit 52 is turned on until t35, and By the same operation, the negative charge, which has been accumulated in the liquid crystal display element 14, is recovered by the capacitor C32 via the coil L32. Thereafter, the switch SW312 of the first charge recycling circuit 51 is turned on (t35), so that the positive charge collected in the capacitor C31 at the time of the previous polarity inversion from positive to negative is supplied to the liquid crystal display element 14. Resupplied.
[0082]
Further, at the time of polarity reversal from positive to negative, the negative charge collected in the capacitor C52 of the second charge recycle circuit 52 at the time of polarity reversal from the previous negative to the positive is replaced with the charge resupply circuit 55- When the second switch SW322 is turned on (t32), the liquid crystal display element 14 is supplied again.
[0083]
Here, at the time of charge resupply from the capacitor C31 or the capacitor C32 to the liquid crystal display element 14 due to the ON operation of the switch SW312 or SW322 of the charge resupply circuit 55-1 or the charge resupply circuit 55-2, for example, the capacitor C31 When the terminal voltage becomes lower than the reference voltage Vcom1 due to charge resupply, the comparator COMP11 generates an output, turns on the switch SW313 (t36), and applies the power supply voltage from the positive power supply line to the coil L31. Thereafter, when the switch SW313 is turned off, the voltage generated across the coil L31 is rectified by the diode D31, charged to the capacitor C31, and supplied to the liquid crystal display element 14 through the switch SW312 that remains on. . Thereafter, this operation is repeated every time the terminal voltage of the capacitor C31 becomes lower than the reference voltage Vcom1, so that the common electrode 17 of the liquid crystal display element 14 is stabilized at the reference voltage Vcom1.
[0084]
This operation is the same for the capacitor C32 and the polarity is different, but the switching regulator having the comparator COMP12 and the switch SW323 operates in the same manner, and the common electrode 17 of the liquid crystal display element 14 is stabilized to the reference voltage Vcom2.
[0085]
The power consumption for driving the liquid crystal display panel configured as described above is 250 mW less than that of a conventional series regulator type common electrode driving circuit. In addition, since the common voltage is stabilized, flicker and display unevenness do not occur, and good image quality can be maintained.
[0086]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
[0087]
The common electrode drive circuit 28 according to this embodiment is largely the same as the circuit shown in FIG. 5, but switches SW413 and SW423 constituting a switching regulator are provided in a portion corresponding to the switches SW213 and SW223 in FIG. These switches SW413 and SW423 are turned on / off by corresponding comparators COMP21 and COMP22.
[0088]
Here, the comparator COMP21 generates an output in which the terminal voltage of the capacitor C21 is lower than the reference voltage Vcom2, and turns on the corresponding switch SW413. The comparator COMP22 generates an output when the terminal voltage of the capacitor C22 becomes lower than the reference voltage Vcom1, and turns on the corresponding switch SW423.
[0089]
Similar to the circuit of FIG. 5, the common electrode drive circuit 28 has a polarity opposite to that of the stored charge immediately before the inversion when the common voltage Vcom of the liquid crystal display element 14 is inverted from positive to negative with respect to the signal voltage Vsig. In this state, the electric charge collected in the capacitor C21 or the capacitor C22 is supplied again to the common electrode 17 at the time of polarity reversal, and a voltage exceeding the power supply voltage is applied to the liquid crystal display element 14.
[0090]
In this case, when the terminal voltage of the capacitor C21 or the capacitor C22 becomes lower than the reference voltage Vcom2 or the reference voltage Vcom1 due to charge resupply, the comparator COMP21 or the comparator COMP22 operates to turn on or off the corresponding switch SW413 or switch SW423. Therefore, the capacitor C21 or the capacitor C22 is charged by the power supply voltage by the corresponding coil L21, diode D21 or coil L22, and diode D22, and this charged charge is supplied to the liquid crystal display element 14.
[0091]
As a result, when the common voltage Vcom is inverted from positive to negative with respect to the signal voltage Vsig, charge is supplied from the capacitor C21 to the liquid crystal display element 14 via the switch SW212, so that the shortage due to circuit loss is replenished. At the same time, the common electrode 17 is stabilized to the negative reference voltage Vcom2. On the other hand, when the common voltage Vcom is inverted from negative to positive with respect to the signal voltage Vsig, the charge is supplied from the capacitor C22 to the liquid crystal display element 14 via the switch SW222. As the minute is replenished, the common electrode 17 is stabilized at the positive reference voltage Vcom1.
[0092]
The power consumption for driving the liquid crystal display panel configured as described above is 200 mW less than that of the conventional series regulator type common electrode driving circuit. In addition, since the common voltage is stabilized, flicker and display unevenness do not occur, and good image quality can be maintained.
[0093]
In each embodiment using such a switching regulator, the operation stop of the switching regulator operation can be synchronized with the horizontal synchronizing signal as described above, or can be synchronized with the vertical synchronizing signal. Further, the switching frequency of the switching regulator can be set to an arbitrary frequency equal to or higher than the horizontal synchronization frequency or the vertical synchronization frequency.
[0094]
Note that in the drive timing charts used in the description of the operation of each embodiment, the signal voltage Vsig and the common voltage Vcom are drawn on the same scale. However, the common voltage Vcom is more accurate than the signal voltage Vsig. It is set to a potential shifted by the gate penetration voltage.
[0095]
In any of the embodiments, various liquid crystal modes and electrode structures such as twisted nematic (TN) and IPS modes, an analog sample hold type active matrix method, a metal-insulating film-metal (MIM) type active matrix method, simple The present invention can also be applied to various liquid crystal driving methods such as a matrix method and liquid crystal display devices necessary for polarity inversion.
[0096]
【The invention's effect】
According to the present invention, the charge charged in the liquid crystal display element at the time of driving is recovered and re-supplied along with the polarity inversion, so that low power consumption can be realized with a simple configuration while maintaining high image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a common electrode driving circuit.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a common electrode driving circuit.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of FIG. 3;
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the above.
6 is a timing chart showing the operation of FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment.
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of FIG. 7;
FIG. 9 is a circuit diagram showing still another embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional liquid crystal display device.
FIG. 11 is a timing chart showing the operation of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
11 Signal line
12 scan lines
13 Thin-film transistors as switching elements
14 Liquid crystal display elements
16 pixel electrodes
17 Common electrode
26a, 26b Thin film transistors as switching elements
31 First charge recycling circuit
32 Second charge recycling circuit
34-1, 34-2 Charge recovery circuit
35-1, 35-2 Resupply circuit
C11 and C12 capacitors
L11 and L12 coils

Claims

A switching element and a pixel electrode controlled by the switching element are provided at intersections of a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines, respectively, and a common electrode is disposed opposite to the pixel electrodes via a liquid crystal to display a liquid crystal display. In a liquid crystal display device that constitutes an element and is driven by sequentially reversing the polarity of the common electrode with respect to the pixel electrode,
When the common electrode is positive with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element is recovered as a voltage having the same polarity as the common electrode immediately before the polarity inversion, and at the next polarity inversion following the polarity inversion A first charge recycling circuit for supplying the collected charge to the liquid crystal display element;
When the common electrode is negative with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element is recovered as a voltage having the same polarity as the common electrode immediately before the polarity inversion, and at the next polarity inversion following the polarity inversion A liquid crystal display device comprising: a second charge recycling circuit that supplies the collected charge to the liquid crystal display element.

The first charge recycling circuit and the second charge recycling circuit are:
When the common electrode has the corresponding polarity, it is turned on for a certain period immediately before polarity inversion, and the charge accumulated in the liquid crystal display element is stored in the coil as a magnetic field during this on period, and the voltage generated between the coil terminals is rectified after this on period. A charge recovery circuit for storing a voltage of the same polarity as the polarity stored in the liquid crystal display element in a capacitor;
2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a resupply circuit that is turned on at the next polarity reversal following the polarity reversal and re-supplyes the collected charge to the liquid crystal display element.

A switching element and a pixel electrode controlled by the switching element are provided at intersections of a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines, respectively, and a common electrode is disposed opposite to the pixel electrodes via a liquid crystal to display a liquid crystal display. In a liquid crystal display device that constitutes an element and is driven by sequentially reversing the polarity of the common electrode with respect to the pixel electrode,
When the common electrode is positive with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element is recovered as a voltage having a polarity opposite to that of the common electrode immediately before the polarity inversion, and the recovered charge at the time of polarity inversion is the liquid crystal A first charge recycling circuit for supplying to the display element;
When the common electrode is negative with respect to the pixel electrode, the charge accumulated in the liquid crystal display element is collected as a voltage having a polarity opposite to that of the common electrode immediately before the polarity inversion, and the collected charge at the time of the polarity inversion is A liquid crystal display device comprising: a second charge recycling circuit for supplying to the liquid crystal display element.

The first charge recycling circuit and the second charge recycling circuit are:
When the common electrode has the corresponding polarity, it is turned on for a certain period immediately before polarity inversion, and the charge accumulated in the liquid crystal display element is stored in the coil as a magnetic field during this on period, and the voltage generated between the coil terminals is rectified after this on period. A charge recovery circuit for storing in the capacitor a voltage having a polarity opposite to that of the polarity stored in the liquid crystal display element;
4. The liquid crystal display device according to claim 3, further comprising a resupply circuit that is turned on when the polarity is reversed and re-supplyes the collected charges to the liquid crystal display element.

A comparator provided for each capacitor of each charge recovery circuit, which compares the terminal voltage of these capacitors with a reference voltage;
3. A switching regulator circuit that is turned on and off by outputs of these comparators and supplies a power supply voltage to a corresponding coil so that a terminal voltage of the corresponding capacitor becomes equal to a reference voltage. 4. The liquid crystal display device according to 4.