JP3799308B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子を駆動する際の消費電力の低減を図った液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクス型液晶表示装置は携帯端末用モニターとして低消費電力化が求められてきている。これまで、ドライバＩＣの低消費電力化、電源ＩＣの効率改善等により、低消費電力化がなされている。しかしながら、上記改善だけでは限界がきており、液晶パネルを駆動する際の消費電力を低減することが必要となっている。
【０００３】
液晶パネルを駆動する際の消費電力を低減する駆動法として、例えば、特開平１０−２９３５５９号公報に開示された液晶表示装置がある。この従来の液晶表示装置においては、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、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する。液晶表示素子はコンデンサとして機能し、駆動時に充電された電荷を、液晶表示素子の端子電圧の極性を反転する際の放電電流をコイル内に蓄え、放出するときに整流して、電荷回収回路のコンデンサに、コモン電極と同極性の電圧として回収する。コンデンサに回収した電荷を、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報に記載された従来技術においては、コモン電極ＶＣＯＭの変化のエネルギーを液晶表示素子の容量（画素電極とコモン電極との間の容量）を介して、コイルに蓄え、これを整流して回収容量に蓄えて、この電荷を再利用するものであるが、液晶表示素子の容量に比較して、コモン電極容量（コモン電極−ゲート電極間、コモン電極−ドレイン電極間、コモン電極−接地間（浮遊容量も含む））が大きいため、コイルの両端の電圧変化が小さくなり、回収効率が低くなるという欠点がある。
【０００５】
また、画素電極に印加される電圧は、ドレイン電極からＴＦＴを介して入力されるため、その時定数は大きく、コイル両端の単位時間当たりの電圧変化が小さくなり、エネルギーの回収率が低いという欠点もある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、液晶表示素子の容量及びＴＦＴを介することなく、コモン電極に充電される電荷を回収し、再供給する機能を有することにより、消費電力を著しく低減することができ、携帯端末用モニター用の表示装置として好適のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明に係る液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記第１及び第２のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチをオンし、極性反転の後、前記第２のスイッチをオフした後、前記第１のスイッチをオンすることを特徴とする。
【０００８】
本願第２発明に係る液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、正電荷回収用容量と、負電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記正電荷電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記接続点と接地との間に接続された第３のスイッチと、前記接続点と前記負電荷電荷回収用容量との間に接続された第４のスイッチと、前記第１乃至前記第４のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が正極性電圧から負極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第４のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにし、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が負極性電圧から正極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第４のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第２のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにすることを特徴とする。
【０００９】
これらの液晶表示装置において、コモン電圧を極性反転するＤＣレベルシフト回路を前記電荷回収再供給回路の前段に設けても良いし、前記電荷回収再供給回路の後段に設けてもよい。後者の場合は、前記ＤＣレベルシフト回路は、前記電荷回収再供給回路と前記コモン電極との間に接続されたＤＣカット用カップリング容量と、前記コモン電極と第１電源との間に接続された第１バイアス電圧生成用抵抗と、前記コモン電極と第２電源との間に接続された第２バイアス電圧生成用抵抗と、を有するように構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の電荷回収再供給回路１０の部分を示す回路図、図２はその動作を示すタイミングチャート図である。本実施形態の液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置である。図１において、コモン電極３０に対し、コモン電圧出力バッファ４０がコモン電圧ＶＣＯＭ１０を出力する。このコモン電圧ＶＣＯＭ１０は図２の一点鎖線にて示すように正極性ＶＨと負極性ＶＬとの間で所定のタイミングで反転する。このコモン電極３０には、コモン電極からみたパネル容量２０が付加されている。本実施形態においては、コモン電圧出力バッファ４０とコモン電極３０との間に、電荷回収再供給回路１０が接続されている。
【００１１】
この電荷回収再供給回路１０は、コモン電極３０と接地との間にスイッチ１２と電荷回収用容量１３とが直列に接続されている。またこのスイッチ１２とコモン電極３０との接続点と、コモン電圧出力バッファ４０の出力端との間には、スイッチ１１が接続されている。このスイッチ１１は、スイッチ１１制御信号Ｐ１０によりオン／オフ制御され、スイッチ１２は、スイッチ１２制御信号Ｐ２０によりオン／オフ制御される。これらのスイッチ１１，１２はＮチャントランジスタとＰチャントランジスタとが並列接続されたアナログスイッチである。
【００１２】
なお、図６はこの電荷回収再供給回路１０が接続されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の要部を示し、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するものである。画素電極がマトリックス状に配置されて液晶表示素子６０が構成され、各画素電極には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）６１のドレインが接続されている。この液晶表示素子６０と薄膜トランジスタ６１によりマトリックス状に配置された画素が構成される。そして、行方向に配置された薄膜トランジスタ６１のゲート毎に１本の走査線６５を介して、薄膜トランジスタ６１がゲートドライバに接続されており、列方向に配置された薄膜トランジスタ６１のソース毎に１本の信号線６４を介して、薄膜トランジスタ６１がソースドライバ６２に接続されている。また、各液晶表示素子６０には、液晶を間に挟んで画素電極と対向するコモン電極７０が配置されており、ゲートドライバ６３及びソースドライバ６２により走査されて、選択されたトランジスタ６１がオンし、その画素の液晶表示素子６０において画素電極とコモン電極７０との間に電圧が印加されて、この選択された液晶表示素子６０が発光する。本実施形態においては、このコモン電極７０に、電荷回収再供給回路１０が接続されている。
【００１３】
なお、図７はライン反転を模式的に示す図であり、図８はフレーム反転を模式的に示す図である。前者は偶数フレーム及び奇数フレームにおいて、夫々ライン毎にコモン電極の極性が反転し、後者は偶数フレーム又は奇数フレームでコモン電極の極性が反転する。
【００１４】
次に、上述の如く構成された液晶表示装置の動作について説明する。コモン電圧ＶＣＯＭの正極性電圧をＶＨ、負極性電圧をＶＬとしたとき、０≦ＶＬ≦ＶＨの場合において、コモン電圧ＶＣＯＭの出力波形について、スイッチ１１前段の出力波形をＶＣＯＭ１０、スイッチ１１後段の出力波形をＶＣＯＭ２０として表す。コモン電圧出力バッファ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭ１０は、図２の一点鎖線にて示すように、１ライン又は１フレームで正極性ＶＨから負極性ＶＬに反転し、更に、負極性ＶＬから正極性ＶＨに反転するという動作を繰り返す。そして、スイッチ１１がオンし、コモン電圧出力バッファ４０から正極性ＶＨが出力されている間、コモン電極から見たパネル容量２０には、ＶＨに見合う電荷が蓄積されている。
【００１５】
その後、このコモン電圧出力バッファ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭ１０が正極性から負極性に極性反転する直前、制御信号Ｐ１０により、スイッチ１１がオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、正極性電圧ＶＨが保持される。その後、制御信号Ｐ２０により、スイッチ１２がオンする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３と並列接続された状態となる。このスイッチ１２がオンしているＡ期間にコモン電極３０に蓄えられていた電荷は、電荷回収用容量１３に向かって、コモン電極３０と電荷回収用容量１３が同電圧となるまで放電する。これにより、コモン電極から見たパネル容量２０に蓄積されていた電荷が電荷回収用容量１３に回収され、コモン電極３０の電位（コモン電圧）ＶＣＯＭ２０（図２の実線）は、電荷回収用容量１３とコモン電極から見たパネル容量２０とで平衡する同一電位まで低下する。
【００１６】
この電荷回収期間Ａの間に、コモン電圧バッファ４０が出力するコモン電圧ＶＣＯＭ１０（一点鎖線）の極性が反転し、電位が正極性電位ＶＨから負極性電位ＶＬになる。電荷回収期間Ａの後、スイッチ１２をオフする。そうすると、電荷回収用容量１３は、コモン電極３０から電荷を回収した状態で切り離され、ＯＰＥＮ状態となり、電荷回収時の電圧が保持される。その後、スイッチ１１をオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力される。このとき、電荷回収用容量１３に回収されずに残っていたコモン電極から見たパネル容量２０の電荷が放電する。これにより、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０は、コモン電圧ＶＣＯＭの負極性の最終値ＶＬとなる。
【００１７】
次に、コモン電圧バッファ４０が出力するコモン電圧ＶＣＯＭ１０が負極性から正極性に極性反転する直前、スイッチ１１をオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されてＯＰＥＮ状態となり、負極性電圧ＶＬが保持される。その後、スイッチ１２をオンする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３と並列接続された状態となる。このスイッチ１２がＯＮしているＣ期間に電荷回収用容量１３に蓄えられていた電荷は、コモン電極３０に向かって、コモン電極３０と電荷回収用容量１３が同電圧となるまで放電する。このＣ期間で、電荷回収用容量１３に蓄積された電荷がパネル容量２０に充電される。これにより、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０がコモン電極３０からみたパネル容量２０と電荷回収用容量１３とで釣り合う電位に上昇する。
【００１８】
この電荷充電期間Ｃ中に、コモン電圧ＶＣＯＭ１０（一点鎖線）の極性が負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに反転する。電荷再供給期間Ｃの後、スイッチ１２をオフする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３から電荷を再供給された状態で切り離されて開放状態となり、電荷再供給時の電圧が保持される。
【００１９】
次に、スイッチ１１をオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力される。これにより、コモン電極３０においては、電荷回収用容量１３から充電された分から正極性電圧ＶＨまでの不足分の電荷が充電される。そして、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０は、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の正極性の最終値ＶＨとなる。
【００２０】
上記動作を繰り返すことによって、コモン電極から見たパネル容量２０に一旦蓄積された電荷が電荷回収用容量１３に回収され、これがコモン電極から見たパネル容量２０に再供給されることにより、消費電力の低減が可能になる。
【００２１】
上記、回収・再供給の動作を１サイクルとしたとき、回収・再供給の動作をｎ回行った場合にコモン電極３０に再供給される電圧Ｖｎは下記のとおりとなる。
【００２２】
回収・再供給の動作がｎ−１回のとき、正極性から負極性に反転する直前のスイッチ１１がオフされた時点でのコモン電極から見たパネル容量２０に充電されている電荷Ｑｐｎ−１及び電荷回収用容量１３に充電されている電荷Ｑｒｎ−１は夫々下記数式１及び２で表される。
【００２３】
【数１】
Ｑｐｎ−１＝Ｃｐ・ＶＨ
【００２４】
【数２】
Ｑｒｎ−１＝Ｃｒ・Ｖｎ−１
【００２５】
但し、Ｃｐはコモン電極から見たパネル容量２０の容量値、Ｃｒは電荷回収用容量１３の容量値、Ｖｎ−１は回収・再供給の動作がｎ−１回時の電荷回収用容量１３の電圧である。
【００２６】
ここで、スイッチ１２がオンし、コモン電極３０と電荷回収用容量１３とが並列接続された状態となったとき、電荷回収用容量１３に蓄えられる電荷は下記の数式３で表される。このときの電荷回収用容量１３に回収された電圧をＶ'ｎとする。
【００２７】
【数３】
Ｖ'ｎ＝（Ｑｒｎ−１＋Ｑｐｎ−１）／（Ｃｐ＋Ｃｒ）
【００２８】
上記数式３に数式１及び２を代入すると、下記数式４が得られる。
【００２９】
【数４】
Ｖ'ｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（Ｃｐ・ＶＨ＋Ｃｒ・Ｖｎ−１）
【００３０】
次に、コモン電極電圧を負極性電圧ＶＬにした後、スイッチ１１をＯＦＦ、スイッチ１２をＯＮした場合の電荷回収用容量１３の電圧Ｖｎは、下記数式５で表される。
【００３１】
【数５】
Ｖｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（ＣｐＶＬ＋ＣｒＶ'ｎ）
【００３２】
上記数式５に数式４を代入すると、下記数式６が得られる。
【００３３】
【数６】
Ｖｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（（Ｃｒ／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（Ｃｐ・ＶＨ＋Ｃｒ・Ｖｎ−１）＋ＣｐＶＬ）
【００３４】
ｎが大きくなる程、ＶｎとＶｎ−１の差は小さくなることから、ｎ＝∞では、Ｖｎ≒Ｖｎ−１となる。これを数式６に代入すると、下記数式７が得られる。
【００３５】
【数７】
Ｖn=（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ＋（Ｃｐ＋Ｃｒ）ＶＬ）
【００３６】
次に、本発明の消費電力低減効果について求める。消費電力Ｐは一般に下記数式８で表される。
【００３７】
【数８】
Ｐ＝Ｃ・Ｖ２・ｆ
【００３８】
但し、Ｃは容量、Ｖは振幅電圧、ｆは周波数である。上記数式８を使用すると、本発明を適用しない場合に消費される電力Ｐ０は下記数式９で表される。
【００３９】
【数９】
Ｐ０＝Ｃｐ・（ＶＨ−ＶＬ）２・ｆ
【００４０】
次に、本発明を適用したときに消費される電力Ｐを求めると、下記数式１０で表される。
【００４１】
【数１０】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−Ｖｎ）２・ｆ
【００４２】
この数式１０に、数式７を代入すると、下記下記数式１１が得られる。
【００４３】
【数１１】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ＋（Ｃｐ＋Ｃｒ）ＶＬ））２・ｆ
【００４４】
ここで、解りやすい例として、負極性電圧ＶＬがＶＬ＝０の場合を考えると、数式９及び数式１０は、夫々下記数式１２及び１３となる。
【００４５】
【数１２】
Ｐ０＝Ｃｐ・（ＶＨ）２・ｆ
【００４６】
【数１３】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ））２・ｆ
【００４７】
そこで、数式１３に数式１２を代入すると、下記数式１４が得られる。
【００４８】
【数１４】
Ｐ＝Ｐ０・（（Ｃｒ＋Ｃｐ）／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））２
【００４９】
上記数式１４から、Ｃｒ＝Ｃｐの場合、下記数式１５が得られる。
【００５０】
【数１５】
Ｐ＝（４／９）Ｐ０
【００５１】
一方、Ｃｒ＞＞Ｃｐ（ＣｒがＣｐより極めて大きい）の場合は、下記数式１６が得られる。
【００５２】
【数１６】
Ｐ＝（１／４）・Ｐ０
【００５３】
この数式１６に示すように、本発明を適用しないときと比較して、本発明を適用した場合は、消費電力を最大（１／４）に減少させることができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図、図４はその動作を示すタイミングチャート図である。コモン電極３０とコモン電圧出力バッファ３０との間に、電荷回収再供給回路１０が設けられている。また、コモン電極３０には、コモン電極から見たパネル容量２０が付加されている。電荷回収再供給回路１０は、スイッチ１１、スイッチ１４、スイッチ１５、スイッチ１６と、正電荷回収用容量１７及び負電荷回収用容量１８とを有する。
【００５５】
スイッチ１１は、スイッチ１１制御信号Ｐ１０によりオン／オフ制御され、スイッチ１４は、スイッチ１４制御信号Ｐ２３によりオン／オフ制御され、スイッチ１５は、スイッチ１５制御信号Ｐ２２によりオン／オフ制御され、スイッチ１６は、スイッチ１６制御信号Ｐ２１によりオン／オフ制御されている。
【００５６】
次に、本実施形態の動作について説明する。図４は、スイッチ１１、スイッチ１４、スイッチ１５、スイッチ１６及びコモン電圧ＶＣＯＭの動作を示す。コモン電圧ＶＣＯＭの正極性電圧をＶＨ、負極性電圧をＶＬとしたとき、ＶＨ≧０、ＶＬ≦０の場合において、コモン電圧ＶＣＯＭの出力波形について、スイッチ１１前段の出力波形をＶＣＯＭ１０、スイッチ１１後段の出力波形をＶＣＯＭ２１として表す。
【００５７】
図４に示すように、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力されている状態において、正極性電圧ＶＨから負極性電圧ＶＬに極性反転する直前、スイッチ１１がオフする。そうすると、コモン電極３０はコモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、正極性電圧ＶＨが保持される。
【００５８】
次に、スイッチ１６がオンする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７と並列接続された状態となる。このスイッチ１６がオンしているＤ期間に、コモン電極３０に蓄えられていた電荷は、正電荷回収用容量１７に向かって流れ、コモン電極３０と正電荷回収用容量１７が同電圧となるまで正電荷回収用容量１７を充電する。
【００５９】
電荷回収期間Ｄの後、スイッチ１６をオフする。そうすると、正電荷回収用容量１７は、コモン電極３０から電荷を回収した状態で切り離され、開放状態となり、電荷回収時の電圧が保持される。
【００６０】
次に、スイッチ１５をオンする。そうすると、正電荷回収用容量１７に回収されずに残っていた正電荷がＧＮＤ電位まで放電する。
【００６１】
次に、スイッチ１５をオフ、スイッチ１４をオンする。そうすると、コモン電極３０は、負電荷回収用容量１８と並列接続された状態となる。このスイッチ１４がオンしているＦ期間に負電荷回収用容量１８に蓄えられていた負電荷は、コモン電極３０に向かって流れ、コモン電極３０と負電荷回収用容量１８が同電圧となるまで負電荷回収用容量１８を充電する。
【００６２】
なお、Ｄ〜Ｆ期間の間に、コモン電圧ＶＣＯＭの極性が正極性電圧ＶＨから負極性電圧ＶＬに反転する。
【００６３】
負電荷再供給期間Ｆの後、スイッチ１４をオフする。そうすると、負電荷回収用容量１８は、コモン電極３０に負電荷を再供給した状態で切り離されて開放状態となり、負電荷再供給時の電圧が保持される。
【００６４】
次に、スイッチ１１がオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力される。このとき、負電荷回収用容量１８から充電された負電荷の不足分を充電し、コモン電極から見たパネル容量２０の電荷を負極性電圧ＶＬまで充電する。
【００６５】
次に、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力されている状態において、負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに極性反転する直前、スイッチ１１をオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、負極性電圧ＶＬが保持される。
【００６６】
次に、スイッチ１４がオンする。そうすると、コモン電極３０は、負電荷回収用容量１８と並列接続された状態となる。このスイッチ１４がオンしているＨ期間にコモン電極３０に蓄えられていた負電荷は、負電荷回収用容量１８に向かって、コモン電極３０と負電荷回収用容量１８が同電圧となるまで充電する。
【００６７】
負電荷回収期間Ｈの後、スイッチ１４をオフする。そうすると、負電荷回収用容量１８は、コモン電極３０から負電荷を回収した状態で切り離されて開放状態となり、負電荷回収時の電圧が保持される。
【００６８】
次に、スイッチ１５をオンする。そうすると、負電荷回収用容量１８に回収されずに残った負電荷がＧＮＤ電位まで放電する。
【００６９】
次に、スイッチ１５をＯＦＦ、スイッチ１６をＯＮにする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７と並列接続された状態となる。このスイッチ１６がＯＮしているＪ期間に正電荷回収用容量１７に蓄えられていた電荷は、コモン電極３０に向かって、コモン電極３０と正電荷回収用容量１７が同電圧となるまで放電する。
【００７０】
なお、Ｈ〜Ｊ期間の間に、コモン電圧ＶＣＯＭの極性が負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに反転する。
【００７１】
電荷再供給期間Ｊの後、スイッチ１６をオフする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７から電荷を再供給された状態で切り離されて開放状態となり、電荷再供給時の電圧が保持される。
【００７２】
次に、スイッチ１１がオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力される。このとき、正電荷回収用容量１７から充電された分から正極性電圧ＶＨまでの不足分の電荷を充電する。
【００７３】
上記動作を繰り返すことにより、コモン電極から見たパネル容量２０に蓄積された電荷を回収し、再供給する。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電圧はＤＣレベルシフト回路により所望の動作点にバイアスされる。上記第１実施形態及び第２実施形態においては、コモン電圧のＤＣレベルシフト回路（図１、図３には図示せず）が電荷回収再供給回路１０の前段に配置されている。これに対し、本第３実施形態においては、このＤＣレベルシフト回路５０が電荷回収再供給回路１０の後段に設けられている。
【００７５】
ＤＣレベルシフト回路５０は、ＤＣカット用カップリング容量５１とバイアス電圧生成用抵抗５２、５３により構成されている。この回路構成においては、コモン電圧ＶＣＯＭ２０をＶＨ≧ＶＬ≧０と設定し、後段のＤＣレベルシフト回路５０で任意のバイアス電圧を設定することが可能となる。
【００７６】
このＤＣレベルシフト回路５０において、ＤＣカット用カップリング容量５１がコモン電極から見たパネル容量２０より充分大きくなるように設定することにより、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の変化時には、ＤＣカット用カップリング容量５１はショート状態となる。また、バイアス電圧生成用抵抗５２、５３を充分大きく設定することにより、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の変化時にバイアス電圧生成用抵抗５２、５３に流れる電流は無視できるほど小さな値にすることができる。よって、本第３実施形態も、原理的に、図１の回路と等価となり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転する際に、極性反転前にコモン電極からみたパネル容量に蓄積されていた電荷を回収し、極性反転後にこれをコモン電極からみたパネル容量に充電するので、液晶表示素子の駆動の際の消費電流を著しく低減することができる。また、本発明においては、液晶表示素子の容量及びＴＦＴを介することなく、コモン電極に充電される電荷を回収し、再供給するので、エネルギーの回収率が高いという効果がある。このため、本発明により、携帯端末用モニター用の表示装置として好適のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図２】この第１実施形態の動作を示すタイミングチャート図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図４】この第２実施形態の動作を示すタイミングチャート図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図６】第１実施形態の電荷回収再供給回路１０が接続されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の要部を示す回路図である。
【図７】ライン反転を模式的に示す図である。
【図８】フレーム反転を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０：電荷回収再供給回路
１１、１２、１４、１５、１６：スイッチ
１３、１７、１８：電荷回収用容量
２０：コモン電極から見たパネル容量
３０：コモン電極
４０：コモン電圧出力バッファ
５０：ＤＣレベルシフト回路
５１：ＤＣカット用カップリング容量
５２：バイアス電圧生成用抵抗
５３：バイアス電圧生成用抵抗
Ｐ１０：スイッチ１１制御信号
Ｐ２０：スイッチ１２制御信号
Ｐ２３：スイッチ１４制御信号
Ｐ２２：スイッチ１５制御信号
Ｐ２１：スイッチ１６制御信号
ＶＣＯＭ１０，ＶＣＯＭ２０，ＶＣＯＭ２１：コモン電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子を駆動する際の消費電力の低減を図った液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクス型液晶表示装置は携帯端末用モニターとして低消費電力化が求められてきている。これまで、ドライバＩＣの低消費電力化、電源ＩＣの効率改善等により、低消費電力化がなされている。しかしながら、上記改善だけでは限界がきており、液晶パネルを駆動する際の消費電力を低減することが必要となっている。
【０００３】
液晶パネルを駆動する際の消費電力を低減する駆動法として、例えば、特開平１０−２９３５５９号公報に開示された液晶表示装置がある。この従来の液晶表示装置においては、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、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する。液晶表示素子はコンデンサとして機能し、駆動時に充電された電荷を、液晶表示素子の端子電圧の極性を反転する際の放電電流をコイル内に蓄え、放出するときに整流して、電荷回収回路のコンデンサに、コモン電極と同極性の電圧として回収する。コンデンサに回収した電荷を、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報に記載された従来技術においては、コモン電極ＶＣＯＭの変化のエネルギーを液晶表示素子の容量（画素電極とコモン電極との間の容量）を介して、コイルに蓄え、これを整流して回収容量に蓄えて、この電荷を再利用するものであるが、液晶表示素子の容量に比較して、コモン電極容量（コモン電極−ゲート電極間、コモン電極−ドレイン電極間、コモン電極−接地間（浮遊容量も含む））が大きいため、コイルの両端の電圧変化が小さくなり、回収効率が低くなるという欠点がある。
【０００５】
また、画素電極に印加される電圧は、ドレイン電極からＴＦＴを介して入力されるため、その時定数は大きく、コイル両端の単位時間当たりの電圧変化が小さくなり、エネルギーの回収率が低いという欠点もある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、液晶表示素子の容量及びＴＦＴを介することなく、コモン電極に充電される電荷を回収し、再供給する機能を有することにより、消費電力を著しく低減することができ、携帯端末用モニター用の表示装置として好適のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明に係る液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記第１及び第２のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチをオンし、極性反転の後、前記第２のスイッチをオフした後、前記第１のスイッチをオンすることを特徴とする。
【０００８】
本願第２発明に係る液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、正電荷回収用容量と、負電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記正電荷電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記接続点と接地との間に接続された第３のスイッチと、前記接続点と前記負電荷電荷回収用容量との間に接続された第４のスイッチと、前記第１乃至前記第４のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が正極性電圧から負極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第４のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにし、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が負極性電圧から正極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第４のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第２のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにすることを特徴とする。
【０００９】
これらの液晶表示装置において、コモン電圧を極性反転するＤＣレベルシフト回路を前記電荷回収再供給回路の前段に設けても良いし、前記電荷回収再供給回路の後段に設けてもよい。後者の場合は、前記ＤＣレベルシフト回路は、前記電荷回収再供給回路と前記コモン電極との間に接続されたＤＣカット用カップリング容量と、前記コモン電極と第１電源との間に接続された第１バイアス電圧生成用抵抗と、前記コモン電極と第２電源との間に接続された第２バイアス電圧生成用抵抗と、を有するように構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の電荷回収再供給回路１０の部分を示す回路図、図２はその動作を示すタイミングチャート図である。本実施形態の液晶表示装置は、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置である。図１において、コモン電極３０に対し、コモン電圧出力バッファ４０がコモン電圧ＶＣＯＭ１０を出力する。このコモン電圧ＶＣＯＭ１０は図２の一点鎖線にて示すように正極性ＶＨと負極性ＶＬとの間で所定のタイミングで反転する。このコモン電極３０には、コモン電極からみたパネル容量２０が付加されている。本実施形態においては、コモン電圧出力バッファ４０とコモン電極３０との間に、電荷回収再供給回路１０が接続されている。
【００１１】
この電荷回収再供給回路１０は、コモン電極３０と接地との間にスイッチ１２と電荷回収用容量１３とが直列に接続されている。またこのスイッチ１２とコモン電極３０との接続点と、コモン電圧出力バッファ４０の出力端との間には、スイッチ１１が接続されている。このスイッチ１１は、スイッチ１１制御信号Ｐ１０によりオン／オフ制御され、スイッチ１２は、スイッチ１２制御信号Ｐ２０によりオン／オフ制御される。これらのスイッチ１１，１２はＮチャントランジスタとＰチャントランジスタとが並列接続されたアナログスイッチである。
【００１２】
なお、図６はこの電荷回収再供給回路１０が接続されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の要部を示し、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するものである。画素電極がマトリックス状に配置されて液晶表示素子６０が構成され、各画素電極には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）６１のドレインが接続されている。この液晶表示素子６０と薄膜トランジスタ６１によりマトリックス状に配置された画素が構成される。そして、行方向に配置された薄膜トランジスタ６１のゲート毎に１本の走査線６５を介して、薄膜トランジスタ６１がゲートドライバに接続されており、列方向に配置された薄膜トランジスタ６１のソース毎に１本の信号線６４を介して、薄膜トランジスタ６１がソースドライバ６２に接続されている。また、各液晶表示素子６０には、液晶を間に挟んで画素電極と対向するコモン電極７０が配置されており、ゲートドライバ６３及びソースドライバ６２により走査されて、選択されたトランジスタ６１がオンし、その画素の液晶表示素子６０において画素電極とコモン電極７０との間に電圧が印加されて、この選択された液晶表示素子６０が発光する。本実施形態においては、このコモン電極７０に、電荷回収再供給回路１０が接続されている。
【００１３】
なお、図７はライン反転を模式的に示す図であり、図８はフレーム反転を模式的に示す図である。前者は偶数フレーム及び奇数フレームにおいて、夫々ライン毎にコモン電極の極性が反転し、後者は偶数フレーム又は奇数フレームでコモン電極の極性が反転する。
【００１４】
次に、上述の如く構成された液晶表示装置の動作について説明する。コモン電圧ＶＣＯＭの正極性電圧をＶＨ、負極性電圧をＶＬとしたとき、０≦ＶＬ≦ＶＨの場合において、コモン電圧ＶＣＯＭの出力波形について、スイッチ１１前段の出力波形をＶＣＯＭ１０、スイッチ１１後段の出力波形をＶＣＯＭ２０として表す。コモン電圧出力バッファ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭ１０は、図２の一点鎖線にて示すように、１ライン又は１フレームで正極性ＶＨから負極性ＶＬに反転し、更に、負極性ＶＬから正極性ＶＨに反転するという動作を繰り返す。そして、スイッチ１１がオンし、コモン電圧出力バッファ４０から正極性ＶＨが出力されている間、コモン電極から見たパネル容量２０には、ＶＨに見合う電荷が蓄積されている。
【００１５】
その後、このコモン電圧出力バッファ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭ１０が正極性から負極性に極性反転する直前、制御信号Ｐ１０により、スイッチ１１がオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、正極性電圧ＶＨが保持される。その後、制御信号Ｐ２０により、スイッチ１２がオンする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３と並列接続された状態となる。このスイッチ１２がオンしているＡ期間にコモン電極３０に蓄えられていた電荷は、電荷回収用容量１３に向かって、コモン電極３０と電荷回収用容量１３が同電圧となるまで放電する。これにより、コモン電極から見たパネル容量２０に蓄積されていた電荷が電荷回収用容量１３に回収され、コモン電極３０の電位（コモン電圧）ＶＣＯＭ２０（図２の実線）は、電荷回収用容量１３とコモン電極から見たパネル容量２０とで平衡する同一電位まで低下する。
【００１６】
この電荷回収期間Ａの間に、コモン電圧バッファ４０が出力するコモン電圧ＶＣＯＭ１０（一点鎖線）の極性が反転し、電位が正極性電位ＶＨから負極性電位ＶＬになる。電荷回収期間Ａの後、スイッチ１２をオフする。そうすると、電荷回収用容量１３は、コモン電極３０から電荷を回収した状態で切り離され、ＯＰＥＮ状態となり、電荷回収時の電圧が保持される。その後、スイッチ１１をオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力される。このとき、電荷回収用容量１３に回収されずに残っていたコモン電極から見たパネル容量２０の電荷が放電する。これにより、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０は、コモン電圧ＶＣＯＭの負極性の最終値ＶＬとなる。
【００１７】
次に、コモン電圧バッファ４０が出力するコモン電圧ＶＣＯＭ１０が負極性から正極性に極性反転する直前、スイッチ１１をオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されてＯＰＥＮ状態となり、負極性電圧ＶＬが保持される。その後、スイッチ１２をオンする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３と並列接続された状態となる。このスイッチ１２がＯＮしているＣ期間に電荷回収用容量１３に蓄えられていた電荷は、コモン電極３０に向かって、コモン電極３０と電荷回収用容量１３が同電圧となるまで放電する。このＣ期間で、電荷回収用容量１３に蓄積された電荷がパネル容量２０に充電される。これにより、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０がコモン電極３０からみたパネル容量２０と電荷回収用容量１３とで釣り合う電位に上昇する。
【００１８】
この電荷充電期間Ｃ中に、コモン電圧ＶＣＯＭ１０（一点鎖線）の極性が負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに反転する。電荷再供給期間Ｃの後、スイッチ１２をオフする。そうすると、コモン電極３０は、電荷回収用容量１３から電荷を再供給された状態で切り離されて開放状態となり、電荷再供給時の電圧が保持される。
【００１９】
次に、スイッチ１１をオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力される。これにより、コモン電極３０においては、電荷回収用容量１３から充電された分から正極性電圧ＶＨまでの不足分の電荷が充電される。そして、コモン電極３０の電位ＶＣＯＭ２０は、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の正極性の最終値ＶＨとなる。
【００２０】
上記動作を繰り返すことによって、コモン電極から見たパネル容量２０に一旦蓄積された電荷が電荷回収用容量１３に回収され、これがコモン電極から見たパネル容量２０に再供給されることにより、消費電力の低減が可能になる。
【００２１】
上記、回収・再供給の動作を１サイクルとしたとき、回収・再供給の動作をｎ回行った場合にコモン電極３０に再供給される電圧Ｖｎは下記のとおりとなる。
【００２２】
回収・再供給の動作がｎ−１回のとき、正極性から負極性に反転する直前のスイッチ１１がオフされた時点でのコモン電極から見たパネル容量２０に充電されている電荷Ｑｐｎ−１及び電荷回収用容量１３に充電されている電荷Ｑｒｎ−１は夫々下記数式１及び２で表される。
【００２３】
【数１】
Ｑｐｎ−１＝Ｃｐ・ＶＨ
【００２４】
【数２】
Ｑｒｎ−１＝Ｃｒ・Ｖｎ−１
【００２５】
但し、Ｃｐはコモン電極から見たパネル容量２０の容量値、Ｃｒは電荷回収用容量１３の容量値、Ｖｎ−１は回収・再供給の動作がｎ−１回時の電荷回収用容量１３の電圧である。
【００２６】
ここで、スイッチ１２がオンし、コモン電極３０と電荷回収用容量１３とが並列接続された状態となったとき、電荷回収用容量１３に蓄えられる電荷は下記の数式３で表される。このときの電荷回収用容量１３に回収された電圧をＶ'ｎとする。
【００２７】
【数３】
Ｖ'ｎ＝（Ｑｒｎ−１＋Ｑｐｎ−１）／（Ｃｐ＋Ｃｒ）
【００２８】
上記数式３に数式１及び２を代入すると、下記数式４が得られる。
【００２９】
【数４】
Ｖ'ｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（Ｃｐ・ＶＨ＋Ｃｒ・Ｖｎ−１）
【００３０】
次に、コモン電極電圧を負極性電圧ＶＬにした後、スイッチ１１をＯＦＦ、スイッチ１２をＯＮした場合の電荷回収用容量１３の電圧Ｖｎは、下記数式５で表される。
【００３１】
【数５】
Ｖｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（ＣｐＶＬ＋ＣｒＶ'ｎ）
【００３２】
上記数式５に数式４を代入すると、下記数式６が得られる。
【００３３】
【数６】
Ｖｎ＝（１／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（（Ｃｒ／（Ｃｐ＋Ｃｒ））（Ｃｐ・ＶＨ＋Ｃｒ・Ｖｎ−１）＋ＣｐＶＬ）
【００３４】
ｎが大きくなる程、ＶｎとＶｎ−１の差は小さくなることから、ｎ＝∞では、Ｖｎ≒Ｖｎ−１となる。これを数式６に代入すると、下記数式７が得られる。
【００３５】
【数７】
Ｖn=（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ＋（Ｃｐ＋Ｃｒ）ＶＬ）
【００３６】
次に、本発明の消費電力低減効果について求める。消費電力Ｐは一般に下記数式８で表される。
【００３７】
【数８】
Ｐ＝Ｃ・Ｖ２・ｆ
【００３８】
但し、Ｃは容量、Ｖは振幅電圧、ｆは周波数である。上記数式８を使用すると、本発明を適用しない場合に消費される電力Ｐ０は下記数式９で表される。
【００３９】
【数９】
Ｐ０＝Ｃｐ・（ＶＨ−ＶＬ）２・ｆ
【００４０】
次に、本発明を適用したときに消費される電力Ｐを求めると、下記数式１０で表される。
【００４１】
【数１０】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−Ｖｎ）２・ｆ
【００４２】
この数式１０に、数式７を代入すると、下記下記数式１１が得られる。
【００４３】
【数１１】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ＋（Ｃｐ＋Ｃｒ）ＶＬ））２・ｆ
【００４４】
ここで、解りやすい例として、負極性電圧ＶＬがＶＬ＝０の場合を考えると、数式９及び数式１０は、夫々下記数式１２及び１３となる。
【００４５】
【数１２】
Ｐ０＝Ｃｐ・（ＶＨ）２・ｆ
【００４６】
【数１３】
Ｐ＝Ｃｐ・（ＶＨ−（１／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））（ＣｒＶＨ））２・ｆ
【００４７】
そこで、数式１３に数式１２を代入すると、下記数式１４が得られる。
【００４８】
【数１４】
Ｐ＝Ｐ０・（（Ｃｒ＋Ｃｐ）／（２Ｃｒ＋Ｃｐ））２
【００４９】
上記数式１４から、Ｃｒ＝Ｃｐの場合、下記数式１５が得られる。
【００５０】
【数１５】
Ｐ＝（４／９）Ｐ０
【００５１】
一方、Ｃｒ＞＞Ｃｐ（ＣｒがＣｐより極めて大きい）の場合は、下記数式１６が得られる。
【００５２】
【数１６】
Ｐ＝（１／４）・Ｐ０
【００５３】
この数式１６に示すように、本発明を適用しないときと比較して、本発明を適用した場合は、消費電力を最大（１／４）に減少させることができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図、図４はその動作を示すタイミングチャート図である。コモン電極３０とコモン電圧出力バッファ３０との間に、電荷回収再供給回路１０が設けられている。また、コモン電極３０には、コモン電極から見たパネル容量２０が付加されている。電荷回収再供給回路１０は、スイッチ１１、スイッチ１４、スイッチ１５、スイッチ１６と、正電荷回収用容量１７及び負電荷回収用容量１８とを有する。
【００５５】
スイッチ１１は、スイッチ１１制御信号Ｐ１０によりオン／オフ制御され、スイッチ１４は、スイッチ１４制御信号Ｐ２３によりオン／オフ制御され、スイッチ１５は、スイッチ１５制御信号Ｐ２２によりオン／オフ制御され、スイッチ１６は、スイッチ１６制御信号Ｐ２１によりオン／オフ制御されている。
【００５６】
次に、本実施形態の動作について説明する。図４は、スイッチ１１、スイッチ１４、スイッチ１５、スイッチ１６及びコモン電圧ＶＣＯＭの動作を示す。コモン電圧ＶＣＯＭの正極性電圧をＶＨ、負極性電圧をＶＬとしたとき、ＶＨ≧０、ＶＬ≦０の場合において、コモン電圧ＶＣＯＭの出力波形について、スイッチ１１前段の出力波形をＶＣＯＭ１０、スイッチ１１後段の出力波形をＶＣＯＭ２１として表す。
【００５７】
図４に示すように、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力されている状態において、正極性電圧ＶＨから負極性電圧ＶＬに極性反転する直前、スイッチ１１がオフする。そうすると、コモン電極３０はコモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、正極性電圧ＶＨが保持される。
【００５８】
次に、スイッチ１６がオンする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７と並列接続された状態となる。このスイッチ１６がオンしているＤ期間に、コモン電極３０に蓄えられていた電荷は、正電荷回収用容量１７に向かって流れ、コモン電極３０と正電荷回収用容量１７が同電圧となるまで正電荷回収用容量１７を充電する。
【００５９】
電荷回収期間Ｄの後、スイッチ１６をオフする。そうすると、正電荷回収用容量１７は、コモン電極３０から電荷を回収した状態で切り離され、開放状態となり、電荷回収時の電圧が保持される。
【００６０】
次に、スイッチ１５をオンする。そうすると、正電荷回収用容量１７に回収されずに残っていた正電荷がＧＮＤ電位まで放電する。
【００６１】
次に、スイッチ１５をオフ、スイッチ１４をオンする。そうすると、コモン電極３０は、負電荷回収用容量１８と並列接続された状態となる。このスイッチ１４がオンしているＦ期間に負電荷回収用容量１８に蓄えられていた負電荷は、コモン電極３０に向かって流れ、コモン電極３０と負電荷回収用容量１８が同電圧となるまで負電荷回収用容量１８を充電する。
【００６２】
なお、Ｄ〜Ｆ期間の間に、コモン電圧ＶＣＯＭの極性が正極性電圧ＶＨから負極性電圧ＶＬに反転する。
【００６３】
負電荷再供給期間Ｆの後、スイッチ１４をオフする。そうすると、負電荷回収用容量１８は、コモン電極３０に負電荷を再供給した状態で切り離されて開放状態となり、負電荷再供給時の電圧が保持される。
【００６４】
次に、スイッチ１１がオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力される。このとき、負電荷回収用容量１８から充電された負電荷の不足分を充電し、コモン電極から見たパネル容量２０の電荷を負極性電圧ＶＬまで充電する。
【００６５】
次に、負極性電圧ＶＬがコモン電極３０に入力されている状態において、負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに極性反転する直前、スイッチ１１をオフする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０から切り離されて開放状態となり、負極性電圧ＶＬが保持される。
【００６６】
次に、スイッチ１４がオンする。そうすると、コモン電極３０は、負電荷回収用容量１８と並列接続された状態となる。このスイッチ１４がオンしているＨ期間にコモン電極３０に蓄えられていた負電荷は、負電荷回収用容量１８に向かって、コモン電極３０と負電荷回収用容量１８が同電圧となるまで充電する。
【００６７】
負電荷回収期間Ｈの後、スイッチ１４をオフする。そうすると、負電荷回収用容量１８は、コモン電極３０から負電荷を回収した状態で切り離されて開放状態となり、負電荷回収時の電圧が保持される。
【００６８】
次に、スイッチ１５をオンする。そうすると、負電荷回収用容量１８に回収されずに残った負電荷がＧＮＤ電位まで放電する。
【００６９】
次に、スイッチ１５をＯＦＦ、スイッチ１６をＯＮにする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７と並列接続された状態となる。このスイッチ１６がＯＮしているＪ期間に正電荷回収用容量１７に蓄えられていた電荷は、コモン電極３０に向かって、コモン電極３０と正電荷回収用容量１７が同電圧となるまで放電する。
【００７０】
なお、Ｈ〜Ｊ期間の間に、コモン電圧ＶＣＯＭの極性が負極性電圧ＶＬから正極性電圧ＶＨに反転する。
【００７１】
電荷再供給期間Ｊの後、スイッチ１６をオフする。そうすると、コモン電極３０は、正電荷回収用容量１７から電荷を再供給された状態で切り離されて開放状態となり、電荷再供給時の電圧が保持される。
【００７２】
次に、スイッチ１１がオンする。そうすると、コモン電極３０は、コモン電圧出力バッファ４０と接続された状態となり、正極性電圧ＶＨがコモン電極３０に入力される。このとき、正電荷回収用容量１７から充電された分から正極性電圧ＶＨまでの不足分の電荷を充電する。
【００７３】
上記動作を繰り返すことにより、コモン電極から見たパネル容量２０に蓄積された電荷を回収し、再供給する。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電圧はＤＣレベルシフト回路により所望の動作点にバイアスされる。上記第１実施形態及び第２実施形態においては、コモン電圧のＤＣレベルシフト回路（図１、図３には図示せず）が電荷回収再供給回路１０の前段に配置されている。これに対し、本第３実施形態においては、このＤＣレベルシフト回路５０が電荷回収再供給回路１０の後段に設けられている。
【００７５】
ＤＣレベルシフト回路５０は、ＤＣカット用カップリング容量５１とバイアス電圧生成用抵抗５２、５３により構成されている。この回路構成においては、コモン電圧ＶＣＯＭ２０をＶＨ≧ＶＬ≧０と設定し、後段のＤＣレベルシフト回路５０で任意のバイアス電圧を設定することが可能となる。
【００７６】
このＤＣレベルシフト回路５０において、ＤＣカット用カップリング容量５１がコモン電極から見たパネル容量２０より充分大きくなるように設定することにより、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の変化時には、ＤＣカット用カップリング容量５１はショート状態となる。また、バイアス電圧生成用抵抗５２、５３を充分大きく設定することにより、コモン電圧ＶＣＯＭ２０の変化時にバイアス電圧生成用抵抗５２、５３に流れる電流は無視できるほど小さな値にすることができる。よって、本第３実施形態も、原理的に、図１の回路と等価となり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転する際に、極性反転前にコモン電極からみたパネル容量に蓄積されていた電荷を回収し、極性反転後にこれをコモン電極からみたパネル容量に充電するので、液晶表示素子の駆動の際の消費電流を著しく低減することができる。また、本発明においては、液晶表示素子の容量及びＴＦＴを介することなく、コモン電極に充電される電荷を回収し、再供給するので、エネルギーの回収率が高いという効果がある。このため、本発明により、携帯端末用モニター用の表示装置として好適のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図２】この第１実施形態の動作を示すタイミングチャート図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図４】この第２実施形態の動作を示すタイミングチャート図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置を示す回路図である。
【図６】第１実施形態の電荷回収再供給回路１０が接続されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の要部を示す回路図である。
【図７】ライン反転を模式的に示す図である。
【図８】フレーム反転を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０：電荷回収再供給回路
１１、１２、１４、１５、１６：スイッチ
１３、１７、１８：電荷回収用容量
２０：コモン電極から見たパネル容量
３０：コモン電極
４０：コモン電圧出力バッファ
５０：ＤＣレベルシフト回路
５１：ＤＣカット用カップリング容量
５２：バイアス電圧生成用抵抗
５３：バイアス電圧生成用抵抗
Ｐ１０：スイッチ１１制御信号
Ｐ２０：スイッチ１２制御信号
Ｐ２３：スイッチ１４制御信号
Ｐ２２：スイッチ１５制御信号
Ｐ２１：スイッチ１６制御信号
ＶＣＯＭ１０，ＶＣＯＭ２０，ＶＣＯＭ２１：コモン電圧
Claims (5)
- コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記第１及び第２のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチをオンし、極性反転の後、前記第２のスイッチをオフした後、前記第１のスイッチをオンすることを特徴とする液晶表示装置。
- コモン電極の極性をライン反転又はフレーム反転で駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電極とこのコモン電極にコモン電圧ＶＣＯＭ１０を供給するコモン電圧供給回路との間に接続された電荷回収再供給回路を有し、前記電荷回収再供給回路は、前記コモン電極と前記コモン電圧供給回路との間に接続された第１のスイッチと、正電荷回収用容量と、負電荷回収用容量と、前記コモン電極と前記第１のスイッチとの間の接続点と前記正電荷電荷回収用容量との間に接続された第２のスイッチと、前記接続点と接地との間に接続された第３のスイッチと、前記接続点と前記負電荷電荷回収用容量との間に接続された第４のスイッチと、前記第１乃至前記第４のスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御部とを有し、前記スイッチ制御部は、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が正極性電圧から負極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第２のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第４のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにし、前記コモン電圧ＶＣＯＭ１０が負極性電圧から正極性電圧に極性反転する直前、前記第１のスイッチをオフした後、前記第４のスイッチを一定期間オン状態にし、その後、前記第３のスイッチを一定期間オンにしている状態で極性反転させ、次いで前記第２のスイッチを一定期間オン状態にした後、前記第１のスイッチをオンにすることを特徴とする液晶表示装置。
- コモン電圧を極性反転するＤＣレベルシフト回路が前記電荷回収再供給回路の前段に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
- コモン電圧を極性反転するＤＣレベルシフト回路が前記電荷回収再供給回路の後段に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
- 前記ＤＣレベルシフト回路は、前記電荷回収再供給回路と前記コモン電極との間に接続されたＤＣカット用カップリング容量と、前記コモン電極と第１電源との間に接続された第１バイアス電圧生成用抵抗と、前記コモン電極と第２電源との間に接続された第２バイアス電圧生成用抵抗と、を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
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