(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電圧レベルと第２電圧レベルの間を分圧して生成した複数の電圧レベルを表示素子に供給するための電源回路であって、
前記第１及び第２電圧レベルを分圧し第３電圧レベルを生成する第１抵抗と、
前記第３電圧レベルをインピーダンス変換する第１演算増幅器と、
一端を前記第１演算増幅器の出力に対して直列に接続し、他端から前記電源回路の第１出力をなす第２抵抗と、
前記電源回路の第１出力と前記第１電圧レベルとの間に介挿される第１コンデンサと、を備え、
前記第２抵抗の抵抗値を前記第１演算増幅器における出力抵抗値の１／５以上とすることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
請求項１記載の電源回路において、
前記第２電圧レベルをインピーダンス変換する第２演算増幅器と、一端を当該第２演算増幅器の出力に対して直列に接続し、他端から前記電源回路の第２出力をなす第３抵抗と、前記第１出力と前記第２出力との間に介挿される第２のコンデンサと、を更に備え、
前記第２のコンデンサの容量値は前記第１コンデンサの容量値より大きく設定されていることを特徴とする電源回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電源回路を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電源回路と、請求項３記載の液晶表示装置と、を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に関し、さらにこの電源回路を搭載した液晶表示装置、及びこの液晶表示装置を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
図８は単純マトリクス型の液晶パネルの電極の模式図である。簡単化のため図８では信号電極が９本、走査電極が６本からなるパネルを示した。各長方形が液晶パネル内に形成された電極を表しており、加えられる信号によって信号電極（ＳＥＧ１〜ＳＥＧ９）、及び走査電極（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ６）に分けられる。各電極が交差する正方形は表示画素を表す。各表示画素は信号電極と走査電極を結合するコンデンサとして働く。
【０００３】
このような単純マトリクス型の液晶パネルを時分割駆動する場合に必要な電圧レベルは、一般に図９に示した通り、Ｖ０−Ｖ１＝Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ３−Ｖ４＝Ｖ４−Ｖ５（以下この電圧をＶと表す）、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５なる関係を持つＶ０〜Ｖ５の６レベルである。
【０００４】
信号電極、走査電極に加えられる信号は例えば図９の様なものである。信号電極に加えられる信号は一般に、図９のフレーム０（以下ＦＲ０という）の期間ではＶ３とＶ５間で切り替えられ、図９のフレーム１（以下ＦＲ１という）の期間ではＶ０とＶ２間で切り替えられる。この信号電極の電圧レベル間の切り替えは表示するパターンに依存する。例えばすべての画素がオン状態であるときにはＦＲ０の期間で常にＶ５であり、ＦＲ１の期間で常にＶ０である。またすべての画素がオフ状態であるときにはＦＲ０の期間で常にＶ３であり、ＦＲ１の期間で常にＶ２である。一方、走査電極に加えられる信号は、図９のＦＲ０の期間においては通常（非選択状態）でＶ４であり、ある期間（選択状態）でＶ０を取り、図９のＦＲ１の期間においては通常（非選択状態）でＶ１であり、ある期間（選択状態）でＶ５を取る。走査電極が選択状態になる期間はすべての走査電極で異なっており、複数の走査電極が同時に選択状態になる事はない。図９のＦＲ０とＦＲ１の期間は、液晶を交流駆動するために交互に切り替わる。
【０００５】
このように、液晶パネルを駆動するためには各電極の電圧レベルを上記のように切り換える必要があり、そのためには画素の容量を充電、あるいは放電するための電流を各電圧レベルから供給しなければならない。
【０００６】
このような電流を供給する従来の電源回路としては、例えば特開平２−１５０８１９号公報の図３に記載がある。図１２はそれと同じ図であり、以下図１２を用いて従来技術を説明する。図１２において、ＶＤＤ＞ＶＥＥなる外部電源ＶＤＤ、ＶＥＥは回路を動作させる外部電源である。ＶＤＤ、ＶＥＥ間に抵抗Ｒ１〜Ｒ５を直列に接続することで、Ｖ１’〜Ｖ４’の中間電圧レベルを発生させる。これらの中間電圧レベルを、ＶＤＤ、ＶＥＥを電源とする演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４をヴォルテージ・フォロアとして用いて低インピーダンスに変換する。これによりＯＰ１〜ＯＰ４の出力部にＶ１’〜Ｖ４’の中間電圧レベルと等しい低インピーダンスの電圧レベルＶ１〜Ｖ４を得る。コンデンサＣ１〜Ｃ４は電圧レベルＶ１〜Ｖ４の変動をおさえる平滑コンデンサである。抵抗Ｒ８〜Ｒ１１は演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４の出力電流を制限し演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４の消費電力を減らす働きをする。
【０００７】
図１２において、Ｖ０−Ｖ１＝Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ３−Ｖ４＝Ｖ４−Ｖ５を満足させるため、抵抗Ｒ１〜Ｒ５はＲ１＝Ｒ２＝Ｒ４＝Ｒ５となるようにする。抵抗Ｒ８〜Ｒ１１が大きいと、液晶パネルに電流を流したときの電圧降下が大きくなり、また抵抗Ｒ８〜Ｒ１１が小さいとＯＰ１〜ＯＰ４の瞬間的な出力電流値が大きくなってしまうので、Ｒ８〜Ｒ１１には普通４〜１０Ωの抵抗値が用いられている。図１２では液晶パネルに供給される電流の低周波成分はＯＰ１〜ＯＰ４を通してＶＤＤあるいはＶＥＥから供給され、液晶パネルに供給される電流でＯＰ１〜ＯＰ４が追随できない高周波成分はＣ１〜Ｃ４から供給される。したがってコンデンサＣ１〜Ｃ４は高周波特性が良く、かつ容量値が大きい方が電圧レベルの変動をおさえる事ができるので、通常はＣ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４なる１〜５μＦの積層セラミック・コンデンサが用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
（１）図１２の電源回路を低消費電力化する方法の１つとして、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４に低消費電力型の演算増幅器を用いることが挙げられる。一般に低消費電力型の演算増幅器は出力抵抗が大きく、出力抵抗が数百Ωのものもある。このような演算増幅器を用いる場合、従来通りＲ８〜Ｒ１１の値として４〜１０Ωの抵抗値を用いると、出力部の抵抗Ｒ８〜Ｒ１２と平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４によって発生した位相遅れが演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４へ過大に帰還されるようになる。すると液晶パネルを駆動する事で出力電圧が変動したとき、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４の出力にリンギングが発生するようになる。リンギングが発生すると、電源回路から負荷に対して必要以上の電流を供給することになるので、消費電力が増大してしまう。
【０００９】
（２）液晶パネルを駆動したとき、画素容量を充電する際にＶ１〜Ｖ４の電圧レベルは変動する。ＦＲ０からＦＲ１へ、あるいはＦＲ１からＦＲ０へ切り替わるとき、液晶パネルの画素容量の極性が反転するので、特に電圧レベルの変動が大きい。ＦＲ０からＦＲ１へ切り替わる時の極性反転によって、オン表示の画素数がオフ表示の画素数より多い場合（以下、”オン・リッチ”と表す）について、Ｖ０−Ｖ１の電圧とＶ１−Ｖ２の電圧の変動する様子をを図１０に示す。ＦＲ０からＦＲ１へ切り替わる時の極性反転によって、オフ表示の画素数がオン表示の画素数より多い場合（以下、”オフ・リッチ”と表す）について、Ｖ０−Ｖ１の電圧とＶ１−Ｖ２の電圧の変動する様子をを図１１に示す。図１０、図１１のリプルの大きさはオン表示の画素数とオフ表示の画素数の差に比例して大きくなる。図１０と図１１を比較すると、図１１のＶ１−Ｖ２の方が図１０のＶ０−Ｖ１より緩和の時定数が大きいことがわかる。したがって、図１１の方が図１０よりもＶ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差が大きい。これは、Ｖ１、Ｖ２はＲ８、Ｒ９のためにＶ０よりも電源の出力抵抗が大きいことが原因である。同様のことは、Ｖ３−Ｖ４とＶ４−Ｖ５についても成立し、Ｖ３、Ｖ４の出力抵抗がＶ５の出力抵抗よりも大きいため、オフ・リッチの場合の方がオン・リッチの場合よりも、Ｖ３−Ｖ４の実効電圧とＶ４−Ｖ５の実効電圧の差が大きくなる。Ｖ０−Ｖ１とＶ１−Ｖ２の実効電圧の間、あるいは、Ｖ３−Ｖ４とＶ４−Ｖ５の実効電圧の間に差があると、表示パターンによって各信号電極ごとの実効電圧が異なるようになり、クロストークが発生する。したがって、図１２の電源回路ではオフ・リッチの場合（これはノーマル・ホワイトのパネルについて最も典型的な状態である）について特に表示品位が低下することになる。
【００１０】
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは消費電力が小さく表示品位の良好な液晶表示装置を供給することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電源回路は、第１電圧レベルと第２電圧レベルの間を分圧して生成した複数の電圧レベルを表示素子に供給するための電源回路であって、前記第１及び第２電圧レベルを分圧し第３電圧レベルを生成する第１抵抗と、前記第３電圧レベルをインピーダンス変換する第１演算増幅器と、一端を前記第１演算増幅器の出力に対して直列に接続し、他端から前記電源回路の第１出力をなす第２抵抗と、前記電源回路の第１出力と前記第１電圧レベルとの間に介挿される第１コンデンサと、を備え、前記第２抵抗の抵抗値を前記第１演算増幅器における出力抵抗値の１／５以上とすることを特徴とする。
【００１２】
このように、請求項１記載の発明では、前記第２抵抗の値を前記演算増幅器の出力抵抗の値の１／５以上とすることにより、前記演算増幅器の出力抵抗と前記第２抵抗と前記第１コンデンサで発生する位相遅れが前記演算増幅器へ過大に帰還されないようにし、電源回路の出力にリンギングが発生することを防止し、電源回路の消費電力を低下させることができる。
【００１３】
請求項２の電源回路は、請求項１記載の電源回路において、前記第２電圧レベルをインピーダンス変換する第２演算増幅器と、一端を当該第２演算増幅器の出力に対して直列に接続し、他端から前記電源回路の第２出力をなす第３抵抗と、前記第１出力と前記第２出力との間に介挿される第２のコンデンサと、を更に備え、前記第２のコンデンサの容量値は前記第１コンデンサの容量値より大きく設定されていることを特徴とする。
【００１４】
このように、請求項２記載の発明では、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５なる関係を持つＶ０〜Ｖ５の電圧レベルを出力する請求項１記載の電源回路において、Ｖ０、Ｖ１間の容量値よりＶ１、Ｖ２間の容量値を大きくすることでＶ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差を小さくし、、かつ／又は、Ｖ４、Ｖ５間の容量値よりＶ３、Ｖ４間の容量値を大きくすることでＶ３−Ｖ４の実効電圧とＶ４−Ｖ５の実効電圧の差を小さくすることで、電源回路の消費電力を低減したまま、クロストークを低減し表示品位を向上させることができる。
【００１５】
請求項３記載の液晶表示装置は請求項１又は２記載の電源回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このように、また上記の電源回路を用いることによって、液晶表示装置の表示品位を向上させ消費電力を低減することがでる。
【００１７】
また上記液晶表示装置を電子機器に用いることによりその消費電力を低減できる。
【００１８】
請求項４記載の電子機器は請求項１又は２に記載の電源回路と、請求項３記載の液晶表示装置と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２０】
〔実施例１〕
図１は、図１２の構成の電源回路に対して請求項１記載の発明を実施した場合の演算増幅器ＯＰ１の出力特性を表した図である。図１には比較のため、請求項１記載の発明を実施しなかった場合のＯＰ１の出力特性もあわせて記入してある。図１の横軸は周波数（単位：Ｈｚ）であり、縦軸は利得（単位：ｄＢ）である。図１の太線は図１２のＲ６の抵抗値がＯＰ１の出力抵抗（以下Ｒ１２で表す）の抵抗値の１／５より大きい場合（請求項１記載の発明を実施した場合にあたり、以下、条件Ａと表す）であり、細線は図１２のＲ６の抵抗値がＯＰ１の出力抵抗Ｒ１２の抵抗値の１／５より小さい場合（請求項１記載の発明を実施しなかった場合にあたり、以下、条件Ｂと表す）である。
【００２１】
図１２の演算増幅器は利得が１（０ｄＢ）のボルテージ・フォロアであるので、帯域内で一様に利得が１であるべきであるが、条件Ｂでは２０ｋＨｚ付近にピークを持つ事がわかる。このことは、条件Ｂでは図１２の電源で液晶パネルを駆動したとき、出力電圧の変動に伴い演算増幅器の出力部の電圧が約２０ｋＨｚで振動することを表している。それに対して条件Ａではピークを持たず、液晶パネルを駆動する際の出力電圧の変動があっても演算増幅器の出力部の電圧が振動すると言うことはない。図２は容量の充電による電圧変動が起きたときのＯＰ１の出力電圧の様子を示した図であるが、条件Ａにする事によって、条件Ｂで発生していた振動が無くなっていることがわかる。図３は縦軸にピークの大きさ、横軸にＲ６／Ｒ１２をとった図である。図３はＲ６／Ｒ１２＝１／１０〜１／５がリンギングが発生するかしないかの境界である事を示している。同様のことはＯＰ１だけでなく、ＯＰ２〜ＯＰ４についても等しく成立する。したがって、ＯＰ１〜ＯＰ４の出力部に接続される抵抗Ｒ６〜Ｒ９の抵抗値をＯＰ１〜ＯＰ４の出力抵抗値の１／５以上とすることで、パネル容量を充放電する際の演算増幅器の出力電圧変動に伴うリンギングの発生を防止することができる。以上の内容は電源回路を構成する部品の数を増やすことはなく、コスト上昇無しで実現することが可能である。つまり、請求項１記載の発明を実施する事でコスト上昇無しに電源回路の消費電力を減少させる事ができる。
【００２２】
〔実施例２〕
図１２の構成の電源回路に対して請求項２記載の発明を実施した場合のＶ０−Ｖ１とＶ１−Ｖ２の電圧の時間変化の様子を図４と図５に示す。図４、図５ではＣ２の容量値をＣ１の容量値の２倍にしてある。図４はオン・リッチの場合について、ＦＲ０からＦＲ１へ切り替わる極性反転においてＶ０−Ｖ１とＶ１−Ｖ２の変動する様子であり、図５はオフ・リッチの場合について、ＦＲ０からＦＲ１へ切り替わる極性反転においてＶ０−Ｖ１とＶ１−Ｖ２の変動する様子である。本実施例では、Ｃ２の容量値をＣ１の容量値の２倍にしてあるので、負荷が接続された時のＶ１−Ｖ２の電圧変動幅は約１／２に小さくなり、また緩和の時定数は約２倍に大きくなる。電圧変動幅が小さくなることと緩和の時定数が大きくなることでは、電圧変動幅が小さくなることの方が実効値に与える影響が大きい。
【００２３】
実際に図４と、請求項２記載の発明を実施していない図１１とで電圧の変動の様子を比較する。Ｖ０−Ｖ１については、図４と図１１とでほとんど変化していない。一方、Ｖ１−Ｖ２については、図４の方が図１１よりも変動が小さくなっている。つまり、Ｖ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差が小さくなっている。
【００２４】
次に図５と、請求項２を実施していない図９とで電圧の変動の様子を比較する。Ｖ１−Ｖ２については、図５の方が図９よりも大幅に変動が小さくなっていることがわかる。またＶ０−Ｖ１については、図５の方が図９よりも変動が小さくなっている。つまり、Ｖ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差が大幅に小さくなっている。
【００２５】
このようにＣ２の容量値をＣ１の容量値より大きくすることで、特にオフ・リッチの場合に対してＶ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差を小さくできる。同様のことはＶ３−Ｖ４とＶ４−Ｖ５に対しても成立し、Ｃ４の容量値よりＣ３の容量値を大きくする事によってＶ３−Ｖ４とＶ４−Ｖ５で容量性負荷に加えられる実効値の差を特にオフ・リッチの場合に対して減少させることができる。
【００２６】
このように、Ｃ１の容量値よりＣ２の容量値が大きく及び／又はＣ４の容量値よりＣ３の容量値を大きくする事で、特にＶ０−Ｖ１の実効電圧とＶ１−Ｖ２の実効電圧の差及びＶ３−Ｖ４の実効電圧とＶ４−Ｖ５の実効電圧の差の大きかったオフ・リッチ画面に対して実効電圧の差を減少できるので、クロストークを低減し表示品位を向上させる事ができる。
【００２７】
〔実施例３〕
図６は本発明の電源回路を時分割駆動の液晶表示装置に実施した一例である。１３は液晶パネルとそれを駆動する液晶パネル駆動回路を表す。１２は請求項１、２のいずれかの電源回路である。１２でつくったＶ０〜Ｖ５の電圧レベルは１３に供給される。図６においてＶＤＤ、ＶＳＳはロジック駆動用の電源であり、液晶パネルを駆動する回路を制御する信号ＳＧＮとともに液晶表示装置の外部から供給される。１１はＶＤＤ、ＶＳＳからＶＥＥをつくる電圧変換回路であり、ＶＥＥを１２に供給する。ＶＥＥは必ずしも１１を用いて液晶表示装置内でつくる必要はない。その場合には液晶表示装置の外部からＶＥＥを１２に供給する必要がある。１４は液晶表示装置全体を表す。
【００２８】
電源回路１２に請求項１、２のいずれかの電源を用いることによって電源回路の消費電力を低減することが出来るので液晶表示装置全体の消費電力を低減できるとともに、図６のような構成にすることで液晶表示装置に必要な電源の種類を減少でき、その利便性を上げることが出来る。
【００２９】
〔実施例４〕
図７は本発明の電源回路を備えた液晶表示装置をパーソナル・コンピュータに搭載した例を示す図である。２２がＣＰＵ、２３がメモリ、２４が入出力ポートである。２５は、例えばキーボード、マウスなどの入力装置を表す。２６は２４から出力された信号を液晶表示装置を制御する信号に変換するＬＣＤコントロール回路である。２７は請求項３の液晶表示装置である。２１は以上を動かすための電源であり、ロジック駆動用にＶＤＤ、ＶＳＳの電圧レベルを出力する。２８はパーソナル・コンピュータ全体を表す。
【００３０】
液晶表示装置２７として実施例３のものを用いることによってパーソナル・コンピュータ全体としての消費電力を低減することが出来る。また電源はＶＤＤ、ＶＳＳだけであるから、パーソナル・コンピュータの電源回路構成が簡単になる。以上の改善はパーソナル・コンピュータに限ったことではなく、本発明の電源回路を具備した液晶表示装置を用いたすべての電子機器に対して適用できることである。
【００３１】
以上の発明は低消費電力化が必要な携帯用情報機器の分野で特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための特性図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための特性図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための特性図。
【図４】本発明の一実施例を説明するための特性図。
【図５】本発明の一実施例を説明するための特性図。
【図６】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図７】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図８】時分割駆動する液晶パネルの電極の模式図。
【図９】信号、走査電極に加える信号の様子を説明するための図。
【図１０】電源回路の出力電圧の変動を説明するための図。
【図１１】電源回路の出力電圧の変動を説明するための図。
【図１２】従来の電源回路を示す図。
【符号の説明】
ＶＤＤ、ＶＳＳ、ＶＥＥは電源
Ｖ０〜５は液晶を駆動する電圧レベル
Ｖ１’〜４’は中間電圧レベル
Ｒ１〜５、Ｒ８〜１１は抵抗
Ｒ１２は演算増幅器の出力抵抗
Ｃ１〜４はコンデンサ
ＯＰ１〜４は演算増幅器
ＳＧＮは液晶パネル駆動回路を制御する信号
ＳＥＧ、ＳＥＧ１〜９はセグメント電極
ＣＯＭ、ＣＯＭ１〜６はコモン電極
１１は電圧変換回路
１２は電源回路
１３は液晶パネル及び液晶パネル駆動回路
１４は液晶表示装置
２１は電源
２２はＣＰＵ
２３はメモリ
２４は入出力ポート
２５は入力機器
２６はＬＣＤコントロール回路
２７は液晶表示装置
２８はパーソナル・コンピュータ全体
【図１】
0003613852.tif 000002
【図２】
0003613852.tif 000003
【図３】
0003613852.tif 000004
【図４】
0003613852.tif 000005
【図５】
0003613852.tif 000006
【図６】
0003613852.tif 000007
【図７】
0003613852.tif 000008
【図８】
0003613852.tif 000009
【図９】
0003613852.tif 000010
【図１０】
0003613852.tif 000011
【図１１】
0003613852.tif 000012
【図１２】
0003613852.tif 000013