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JP2005173245A - 電源装置、液晶表示装置 - Google Patents

電源装置、液晶表示装置 Download PDF

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JP2005173245A
JP2005173245A JP2003413537A JP2003413537A JP2005173245A JP 2005173245 A JP2005173245 A JP 2005173245A JP 2003413537 A JP2003413537 A JP 2003413537A JP 2003413537 A JP2003413537 A JP 2003413537A JP 2005173245 A JP2005173245 A JP 2005173245A
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Masahiro Kubota
真啓 久保田
Hideki Mine
秀樹 峯
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Japan Display Central Inc
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Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Abstract

【課題】 画素電位確定後の補償ラインの電位がフレームにより異なるため、常に電位を供給する必要があり低消費電力化の妨げとなっている。
【解決手段】 ゲートラインからの信号により所定の前記能動素子がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間は、第1の補償電圧V3と、前記第1の補償電圧よりも低電圧の第2の補償電圧V5とを供給する昇降圧回路102と、前記補償電圧の供給が停止し、次に前記所定の前記画素電極がオンになるまでの期間は、前記補償電圧の前記高低2種類の電圧V3,V5の間にある、前記第1の補償電圧V3と前記第2の補償電圧V5との間の電圧の実質上一定圧の補償電圧V4を供給する補償電源供給手段100と、前記ソースラインから供給される信号の極性変化に応じて、前記高低2種類のいずれかの電圧を選択して出力する選択出力手段101とを備えた。
【選択図】 図3

Description

本発明は、アクティブマトリクス素子とゲートライン、ソースライン及び補償ラインを備えた液晶表示装置およびその補償ラインに電源を供給する電源装置等に関する。
従来の液晶表示装置の動作について図を用いて説明する。図4及び図5はそれぞれ従来の液晶表示装置の一部およびその動作を説明するものである(例えば、特許文献1を参照)。図4は独立CC駆動の画素部等価回路を示すもので、11はゲートライン、12はソースライン、13はTFT、14は画素電位、15は蓄積容量、16は液晶容量、17は補償ラインである。
図5はゲートライン11及び補償ライン17の電位の時間変化を示すもので、18はゲートラインの電位の時間変化、19は補償ラインの電位の時間変化、t11及びt14はゲート電位の立ち上がり、t12及びt15はゲート電位の立ち下がり、t13は補償電位の立ち上がり、t16は補償電位の立ち下がりである。(t2>t1、t5>t4)V11はTFTのON電位、V12はTFTのOFF電位、V13は補償電位のHi側電位、V14は補償電位のLo側電位である。
まず、液晶に印加される電位が正の場合について説明する。ゲートライン11の電位17を時刻t1においてV12からV11に変化させTFT3をONし画素電位4を書き込み後、時刻t2においてV11からV12に変化させTFT2をOFFとする。このとき、補償ライン17の電位19は、時刻t12でV14、時刻t13でV14からV13へと変化する。このとき画素電極と補償ラインで形成される蓄積容量15のカップリングにより画素電位14が正方向に変化し対抗電極と画素電極の電位差を拡大させる。これにより限られたソース電位の振幅で所望の画素電位14を得ることが出来る(時刻t14,t15,16では、液晶に印加される電位が負の場合で、時刻t16で補償ライン17の電位19をV13からV14に変化させることで画素電位14を負方向に変化させ図示しない対向電極と画素電極の電位差を拡大させている。)。
特開平02−00913号公報
従来の技術は以上のようなものであるが、上記のような液晶表示装置においては、補償ライン17からの電位が寄与する対向電極の電位を得るための昇圧回路や、フリッカーを調整するための対向電位の調整回路が必要であった。
このとき、上記方法では、V14(又はV13)をGND等の、昇圧回路で作られる電位以外とした場合でも、交流化の正負により2フレームに1フレームは常にV13(又はV14)を出力する必要があり、1ラインに注目した場合2フレームに1フレームは常にV13(又はV14)供給する必要がある。すなわち1Hライン反転駆動の場合には全補償ラインの半数は常にV13(又はV14)を供給する必要があることになる。補償ライン17には部分表示時の非表示期間やフレームの最終から次のフレームの開始まで等、表示には無関係の期間も昇圧回路で作った電位を維持する必要があるため、補償ライン17から入力される補償電位は少なくとも高低2種類必要となり、しかも少なくともこの一方の電圧を作り出して維持する必要がある。この昇圧回路を用いた補償電位の生成は液晶表示装置の消費電力を高くすることにつながっていた。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、従来の液晶表示装置に比べ低消費電力な液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、第1の本発明は、マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルの前記補償ラインに電圧を供給する電源装置であって、
前記ゲートラインからの信号により所定の前記能動素子がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間は、第1の補償電圧と、前記第1の補償電圧よりも低電圧の第2の補償電圧とを供給する第1の補償電圧出力手段と、
前記第1の補償電圧または第2の補償電圧の供給が停止し、次に前記所定の前記能動素子がオンになるまでの期間は、前記第1の補償電圧と前記第2の補償電圧との間の電圧の、実質上一定圧の第3の補償電圧を供給する第2の補償電圧出力手段と、
前記ソースラインから供給される信号の極性変化に応じて、前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧のいずれかを選択して出力する選択出力手段とを備えた電源装置である。
また、第2の本発明は、前記第2の補償電圧出力手段は、前記第3の補償電圧として、前記液晶表示パネルに複数の電圧を供給される手段のうち、前記電源装置以外の手段から供給される複数の電圧のいずれかを用いる第1の本発明の電源装置である。
また、第3の本発明は、前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧により、前記液晶表示パネルの表示素子の画素電位の変化を制御する第2の本発明の電源装置である。
また、第4の本発明は、前記第3の補償電圧は、接地電位である第1から第3のいずれかの本発明の電源装置である。
また、第5の本発明は、マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルと、
前記ゲートラインおよびソースラインにそれぞれ対応した信号を入力する第1の信号入力手段と、
前記補償ラインに信号を入力する第2の信号入力手段とを備え、
前記第2の信号入力手段として、第1から第3のいずれかの本発明の電源装置と備えた液晶表示装置である。
また、第6の本発明は、マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルの前記補償ラインに電圧を供給する電源供給方法であって、
前記ゲートラインからの信号により所定の前記能動素子がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間は、第1の補償電圧と、前記第1の補償電圧よりも低電圧の第2の補償電圧とを供給する第1の補償電圧出力工程と、
前記第1の補償電圧または第2の補償電圧の供給が停止し、次に前記所定の前記能動素子がオンになるまでの期間は、前記第1の補償電圧と前記第2の補償電圧との間の電圧の、実質上一定圧の第3の補償電圧を供給する第2の補償電圧出力工程と、
前記ソースラインから供給される信号の極性変化に応じて、前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧のいずれかを選択して出力する選択出力工程とを備えた電源供給方法である。
以上のような本発明によれば、例えば、前期補償ラインの電位を部分表示時の非表示期間やフレームの最終から次のフレームの開始まで等、表示には無関係の期間において、GND等の外部からの供給される電位にすることで、前期期間において昇圧回路で作られる電位の供給を停止し低消費電力化することができる。
以上説明したように本発明は、従来に比べ低消費電力化を実現し、さらに、対向電圧を生成したり、調節するための回路を別途用意する必要もなく、より簡素化した構成の液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図1、図2および図3を参照しながら詳細に説明する。
図1は独立CC駆動を行う液晶表示パネルの画素部等価回路を示すもので、1はゲートライン、2はソースライン、3はTFT、4は画素電位、5は蓄積容量、6は液晶容量、7は補償ラインである。
また、図2は図1の液晶表示パネルを駆動させる電源装置等を含む液晶表示装置の全体図であり、図において図1と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、ソースドライバ104はソースライン2に信号を出力する手段であり、ゲートドライバ105はゲートライン1に信号を出力する手段である。なお、TFT3,蓄積容量5、液晶容量6は画素106を構成する。
また、ソース/ゲート制御手段103は、外部電源VCCから電力の供給を受けて、ソースドライバ104およびゲートドライバ105を駆動させる信号を出力する手段であり、接地電圧を有する接地部103aを有している。
また、ゲートドライバ105は、補償ライン7に信号を出力する手段を兼ねており、補償電源供給手段100から駆動電圧の供給を受けて動作する。
補償電源供給手段100において、102は外部電源VCCの電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路、バイパス線100aは、ソース/ゲート制御手段103内の電圧を与える手段、選択出力手段101は、ソース/ゲート制御手段103の動作状態に基づき、昇降圧回路102またはバイパス線100aのいずれかをゲートドライバ105と選択的に接続する手段である。
また、図2はゲートライン1及び補償ライン7の電位の時間変化を示すもので、8はゲートライン1の電位の時間変化、9は補償ライン7の電位の時間変化、t1及びt4はゲート電位の立ち上がり、t2及びt5はゲート電位の立ち下がり、t3は補償電位の立ち上がり、t6は補償電位の立ち下がりである。(t2>t1、t5>t4)V1はTFT3のON電位、V2はTFT3のOFF電位、V3は補償電位のHi側電位、V4は補償電位の中間電位(V3>V4>V5)、V5は補償電位のLo側電位である。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態による液晶表示装置の動作を説明すると共に、これにより本発明の電源供給方法の一実施の形態について説明を行う。
まず、ソースドライバ104から画素106に印加される電位が正の場合について説明する。ソース/ゲート制御手段103の制御により、ゲートドライバ105からゲートライン1の電位8を時刻t1においてV2からV1に変化させ、TFT3をONし、ソースドライバ104から画素電位4を書き込む。
このとき、補償電源供給手段100においては、選択出力手段101が、昇降圧回路102とゲートドライバ105とを接続する切替を行い、昇降圧手段102により、入力電源VCCを降圧した電圧を印加して、補償ライン7の電位9をV5へ変化させる。
次に時刻t2において、ON時と同様の動作によりゲートライン1の電位8をV1からV2に変化させTFT3をOFFとする。このとき、補償ライン7の電位9は、時刻t2でV5に保たれるが、時刻t3でV5からV4へと変化し、次にゲートラインの電位8が変化するまで、V4のまま保たれる。
電位9の値V5からV4への変化は、補償電源供給手段100において、選択出力手段101が、ゲートドライバ105の出力先を、昇降圧回路102からバイパス線100aへ変更することにより行われる。すなわち、電位V4は、ソース/ゲート制御手段130の内部電圧として供給されることになる。
上記の電位変化に基づき、画素電極と補償ライン7で形成される蓄積容量5のカップリングにより画素電位4を正方向に変化させ対向電極と画素電極の電位差を拡大させる。これにより限られたソース電位の振幅で所望の画素電位4を得ることが出来る。
次に、ソースドライバ104から画素106に印加される電位が反転する場合は、以下のようになる。ソース/ゲート制御手段103の制御により、ゲートドライバ105からゲートライン1の電位8を時刻t4においてV2からV1に変化させ、TFT3をONし、ソースドライバ104から画素電位4を書き込む。
このとき、補償電源供給手段100においては、選択出力手段101が、昇降圧回路102とゲートドライバ105とを接続する切替を行い、昇降圧手段102により、入力電源VCCを昇圧した電圧を印加して、補償ライン7の電位9をV3へ変化させる。
次に時刻t5において、ON時と同様の動作によりゲートライン1の電位8をV1からV2に変化させTFT3をOFFとする。このとき、補償ライン7の電位9は、時刻t5でV3に保たれるが、時刻t6でV3からV4へと変化する。
電位9の値V3からV4への変化は、補償電源供給手段100において、選択出力手段101が、ゲートドライバ105の出力先を、昇降圧回路102からバイパス線100aへ変更することにより行われる。すなわち、電位V4は、ソース/ゲート制御手段130の内部電圧として供給されることになる。
上記の電位変化に基づき、画素電極と補償ライン7で形成される蓄積容量5のカップリングにより画素電位4を負方向に変化させ対向電極と画素電極の電位差を拡大させる。これにより限られたソース電位の振幅で所望の画素電位4を得ることが出来る。
このとき、画素6の点灯時に常時供給される補償電圧となる電位V4は、画素6の交流化の正負に関わらず、表示画像の各フレームの実質的な表示時間、すなわち、あるフレームの表示の終わりから、次のフレームの表示の開始まで一定である。
さらにこの補償電圧は、昇降圧回路102で作られる電位以外の外部から供給される電位であって、昇降圧回路102から供給される高低2種類の電圧(すなわち電位V3およびV4)の間にある電圧であれば、任意の値の電圧を供給することができる。特に、バイパス線100aが接地部103aと接続している場合は、電位V4として接地電位GNDを用いることができ、従来例に比してさらに大きな低消費電力化が可能となり、望ましい。
また、フレームの最終から次のフレームの開始まで、もしくは部分表示の非表示開始から非表示終了まで等も、昇降圧回路102で作られる電位以外の、外部から供給されるGND等の電位を供給し、昇降圧回路102は停止することが出来る。
さらにこのとき、図示しない対向電極の電位を、図示しない電源電圧等の別途昇圧回路で作りだされる電位以外で供給し、フリッカーを補償電源供給手段100から出力される各電位、すなわち昇降圧回路102が生成する高低2種類の電圧およびバイパス線100aから取り出される電圧(図2ではそれぞれV3,V5、V4がこれらに対応する)で調整することにより、対向電極の電位を得るための昇圧回路やフリッカーを調整するための対向電位の調整回路は不要となり、さらなる低消費電力化が可能となる。
なお、補償ライン7の電位9は時刻t1(t4)で変化させる必要はなくても、時刻t2(またはt5)における画素電位4に影響がなければt1〜t2(またはt4〜t5)の間の任意の期間で変化させればよい。要するに、ゲートライン1からの信号により所定のTFT3がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間であればよい。
なお、上記の実施の形態において、補償電源供給手段100は本発明の電源装置および第2の信号入力手段に相当し、昇降圧回路102は本発明の第1の補償電圧出力手段に相当し、バイバス線100aおよびソース/ゲート制御手段103は本発明の第2の補償電圧出力手段に相当し、選択出力手段101は本発明の選択出力手段に相当する。また、ソース/ゲート制御手段103は本発明の電源装置以外の手段に相当するとともに、第1の信号入力手段に相当する。
また、昇降圧回路102から供給される電圧は本発明の第1の補償電圧または第2の補償電圧に相当し、バイパス線100aから供給される電圧は本発明の補償電圧に相当する。
また、ソースドライバ104、ゲートドライバ105、ソースライン2,ゲートライン1,補償ライン7および画素106は本発明の液晶表示パネルを構成し、画素106のうち補償容量6を除く構成は本発明の表示素子を構成し、補償容量6は本発明の補償キャパシタに相当し、TFT3は本発明の能動素子に相当する。
ただし本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記の実施の形態においては、液晶表示装置を例に説明を行ったが、独立CC駆動する液晶パネルに補償電圧を供給するための電源装置として実現してもよい。この場合、補償電源作成手段100において、バイパス線100aはソース/ゲート制御手段103の内部電圧または接地部103aの接地電圧を受けるものとしたが、昇降圧回路102から供給される高低2種類の電圧(すなわち電位V3およびV4)の間にある電圧であれば、図示しない他の手段の内部電圧を受けるようにしてもよい。
また、昇降圧回路102から得られる高低2種類の電圧の変化は、ソースライン1から供給される信号の変化に応じるものであればよく、一フレームのみならず、複数フレーム毎に変化するものであってもよい。
さらに、上記の説明においては、補償ライン7の電位のV4からV3(またはV5)への切り替えは、時刻t1(またはt4)においてそれぞれ行ったが、図中矢印で示すタイミングとなる時刻t1′(またはt4′(t1′<t1、t4′<t4))で行ってもよい。
本発明にかかる電源装置、液晶表示装置は、従来に比べ低消費電力化を実現する効果を有し、アクティブマトリクス素子とゲートライン、ソースライン及び補償ラインを備えた液晶表示装置およびその補償ラインに電源を供給する電源装置等として有用である。
本発明の実施の形態の画素部等価回路を示す図 本発明の実施の形態におけるゲートライン及び補償ラインの電位の時間変化を示す図 本発明の実施の形態の液晶表示装置の構成図を示す図 従来の液晶表示装置の画素部等価回路を示す図 従来のゲートライン及び補償ラインの電位の時間変化を示す図
符号の説明
1 ゲートライン(nライン目)
2 ソースライン(nライン目)
3 TFT
4 画素電位
5 蓄積容量
6 液晶容量
7 補償ライン(nライン目)
8 ゲートラインの電位の時間変化(nライン目)
9 補償ラインの電位の時間変化(nライン目)
11 ゲートライン(nライン目)
12 ソースライン(nライン目)
13 TFT
14 画素電位
15 蓄積容量
16 液晶容量
17 補償ライン(nライン目)
18 ゲートラインの電位の時間変化(nライン目)
19 補償ラインの電位の時間変化(nライン目)
t1 ゲート電位の立ち上がり
t2 ゲート電位の立ち下がり
t3 補償電位の立ち上がり
t4 ゲート電位の立ち上がり
t5 ゲート電位の立ち下がり
t6 補償電位の立ち下がり
V1 FTのON電位
V2 TFTのOFF電位
V3 補償電位のHi側電位
V4 補償電位の中間電位
V5 補償電位のLo側電位
t11 ゲート電位の立ち上がり
t12 ゲート電位の立ち下がり
t13 補償電位の立ち上がり
t14 ゲート電位の立ち上がり
t15 ゲート電位の立ち下がり
t16 補償電位の立ち下がり
V11 TFTのON電位
V12 TFTのOFF電位
V13 補償電位のHi側電位
V14 補償電位のLo側電位
100 補償電源供給手段
101 画像データ解析手段
102 昇降圧回路
103 ソース/ゲート制御手段
104 ソースドライバ
105 ゲートドライバ
106 画素

Claims (6)

  1. マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルの前記補償ラインに電圧を供給する電源装置であって、
    前記ゲートラインからの信号により所定の前記能動素子がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間は、第1の補償電圧と、前記第1の補償電圧よりも低電圧の第2の補償電圧とを供給する第1の補償電圧出力手段と、
    前記第1の補償電圧または第2の補償電圧の供給が停止し、次に前記所定の前記能動素子がオンになるまでの期間は、前記第1の補償電圧と前記第2の補償電圧との間の電圧の、実質上一定圧の第3の補償電圧を供給する第2の補償電圧出力手段と、
    前記ソースラインから供給される信号の極性変化に応じて、前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧のいずれかを選択して出力する選択出力手段とを備えた電源装置。
  2. 前記第2の補償電圧出力手段は、前記第3の補償電圧として、前記液晶表示パネルに複数の電圧を供給される手段のうち、前記電源装置以外の手段から供給される複数の電圧のいずれかを用いる請求項1に記載の電源装置。
  3. 前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧により、前記液晶表示パネルの表示素子の画素電位の変化を制御する請求項2に記載の電源装置。
  4. 前記第3の補償電圧は、接地電位である請求項1から3のいずれかに記載の電源装置。
  5. マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルと、
    前記ゲートラインおよびソースラインにそれぞれ対応した信号を入力する第1の信号入力手段と、
    前記補償ラインに信号を入力する第2の信号入力手段とを備え、
    前記第2の信号入力手段として、請求項1から3のいずれかに記載の電源装置と備えた液晶表示装置。
  6. マトリックス状に配置されたゲートラインおよびソースラインと、前記ゲートラインに対応して配置された補償ラインと、前記ゲートラインおよび前記ソースラインからの信号が入力される能動素子を含む表示素子と、前記補償電圧が供給される補償キャパシタとを少なくとも有する独立CC(Charge−Coupling)駆動用の液晶表示パネルの前記補償ラインに電圧を供給する電源供給方法であって、
    前記ゲートラインからの信号により所定の前記能動素子がオンになる以降から、オフになってから所定の時間までの期間は、第1の補償電圧と、前記第1の補償電圧よりも低電圧の第2の補償電圧とを供給する第1の補償電圧出力工程と、
    前記第1の補償電圧または第2の補償電圧の供給が停止し、次に前記所定の前記能動素子がオンになるまでの期間は、前記第1の補償電圧と前記第2の補償電圧との間の電圧の、実質上一定圧の第3の補償電圧を供給する第2の補償電圧出力工程と、
    前記ソースラインから供給される信号の極性変化に応じて、前記第1の補償電圧または前記第2の補償電圧のいずれかを選択して出力する選択出力工程とを備えた電源供給方法。
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