(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反転信号（ＲＶＳ）とこれの逆反転信号（ＲＶＳＢ）に応じて印加される電源信号（ＶGG、ＶEE、ＶDD）をターンオンおよびターンオフするためのアナログスイッチング手段（ＡＳ１、ＡＳ２）と、
前記スイッチング手段（ＡＳ１）のターンオフ動作によりＶon波形のローレベル電圧（Ｖgh2 ）を生成するための第１ダーリントン回路（３）と、
前記スイッチング手段（ＡＳ２）のターンオン動作によりＶoff 波形のハイレベル電圧（ＶgL1 ）を生成するための第２ダーリントン回路（５）と、
反転信号（ＲＶＳ）がハイレベルである場合、電源信号（ＶGG）によりＶon波形のハイレベル電圧（Ｖgh1 ）が出力されるようにして、反転信号（ＲＶＳ）がローレベルである場合、第１ダーリントン回路（３）のＶon波形のローレベル電圧（Ｖgh2 ）が出力されるようにする第１スイッチング手段（４）と、
反転信号（ＲＶＳ）がローレベルである場合、電源信号（ＶEE）によりＶoff 波形のローレベル電圧（ＶgL2 ）が出力されるようにして、反転信号（ＲＶＳ）がハイレベルである場合、第２ダーリントン回路（５）のＶoff 波形のハイレベル電圧（ＶgL1 ）が出力されるようにする第２スイッチング手段（６）と、
反転信号（ＲＶＳ）がローレベルである場合、ゼロ電位（ＧＮＤ）が出力されるようにして、反転信号（ＲＶＳ）がハイレベルである場合、電源電圧レベル（ＶDD）が出力されるようにする第３スイッチング手段（７）を備えることを特徴とする、薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路。
【請求項２】
前記アナログスイッチング手段（ＡＳ１、ＡＳ２）はアナログマルチプレクサであることを特徴とする、請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路。
【請求項３】
前記第１〜第３スイッチング手段（４、６、７）はｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１、ｎ４２；ｎ６１、ｎ６２；ｎ７１、ｎ７２）であることを特徴とする、請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路。
【請求項４】
前記第１〜第３スイッチング手段（４，６，７）はｐ型ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする、請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路。
【請求項５】
前記ダーリントン回路（３、５）は、調整抵抗（ＶＲ３、ＶＲ５）により決定される電位からダーリントントランジスタ（Ｄ３、Ｄ４）のダーリントン電圧降下分の２ＶBE低下した電位を出力することを特徴とする、請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は薄膜トランジスタ型液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display ）の電力駆動回路に関し、より詳しくは出力電圧を生成するための演算増幅器をダーリントン回路で対置することにより、液晶表示装置の消費電力を節減できるようにする薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ型液晶表示装置の駆動方法は一般に共通電極一定駆動法と共通電極反転駆動法に分けられる。前記共通電極反転駆動法は、共通電極一定駆動法に比べてグレイ電圧幅を１／２にできて、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）の工程により製作される小型、低価格のドライバＩＣ（Integlated Circuit）を使用できる長所がある。
【０００３】
前記共通電極反転駆動法に関しては、岡田氏らによる文献 JAPAN DISPLAY '92、“An 8.4 in TFT-LCD system for a note size computer using 3-bit disital data drivers”、1992、p.475 〜478 に開示されており、東芝および日立製作所による、文献 NIKKEI MICRODEVICES、“ＴＦＴカラー液晶の低消費電力化のための５Ｖ駆動法”、1993、８、p.64〜65に開示されている。
【０００４】
前記文献において言及されているように、共通電力反転駆動法は液晶に印加されるグレイ電圧の電位と共通電極電圧の電位が所定振幅で変化する。これは低電圧で液晶の駆動ができるので、駆動回路の消費電力が低減できる長所がある反面、駆動方法が複雑化して駆動回路の設計が困難となるという問題点がある。
【０００５】
共通電極反転駆動法により、薄膜トランジスタ型液晶表示装置を駆動するためには図１に図示したような波形の電力駆動信号が必要である。前記図１（ａ）のＶonは、薄膜トランジスタを周期的にターンオンさせるゲートドライバで出力される波形であり、図１の（ｃ）のＶoff は、ターンオンされる薄膜トランジスタを除外したすべてのトランジスタをターンオフさせるゲートドライバで出力される波形である。図１の（ｂ）のＶcom は、液晶キャパシタの共通電極に入る入力波形である。
【０００６】
前記のような波形を作るためには、従来は、図２に示されるようにアナログスイッチング部（１、２）と、電圧フォロアとして動作する演算増幅器（ＯＰ１〜ＯＰ３）と、電力増幅のためのプッシュプル増幅器（Ｐ１〜Ｐ３）とで構成されるような典型的な電力駆動回路が使用される。
【０００７】
以下、上述した従来の電力駆動回路の動作を説明すると次のとおりである。
ＲＶＳ信号は、反転信号として薄膜トランジスタ型液晶表示装置に入力されるＶon、Ｖoff 、Ｖcom の位相に対するタイミング信号である。ＲＶＳＢ信号は、ＲＶＳ信号の逆位相信号である。前記ＲＶＳ、ＲＶＳＢ信号は、タイミングコントローラ（timing controller ）により生成される。
【０００８】
アナログスイッチ（ＡＳ１）には、可変抵抗（ＶＲ１１、ＶＲ１２）および抵抗（Ｒ１１、Ｒ１２）が連結されて第１アナログスイッチング部（１）が形成され、アナログスイッチ（ＡＳ２）には、可変抵抗（ＶＲ２１〜ＶＲ２４）および抵抗（Ｒ２１〜Ｒ２４）が連結されて第２アナログスイッチング部（２）が形成される。前記アナログスイッチング部（１、２）はスイッチングコントロール信号であるＲＶＳ信号がハイ状態であるときターンオンされて、ロー状態であるときターンオフされる機能を有する。
【０００９】
電圧フォロアとして動作する演算増幅器（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３）は、非反転端子に入力される電圧レベルをプッシュプル増幅器（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のベース段に印加し、プッシュプル増幅器（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の付加条件と無関係に、電圧レベルをベース段に印加する動作を行なう。
【００１０】
前記動作を遂行するために、印加される必要がある電源は次のような関係を有している必要がある。なお、典型的な電位は括弧の中に記入されているとおりである。
【００１１】
ＶGG（＋２５Ｖ）＞ＶCC（＋８Ｖ）＞ＶDD（＋５Ｖ）＞ＧＮＤ（０Ｖ）＞ＶEE（−８Ｖ）
さて、Ｖon電力波形が作られる順序を説明すると次のとおりである。
【００１２】
ＲＶＳ信号がハイ状態であるとき、ＲＶＳＢ信号はロー状態であり、このとき、アナログスイッチ（ＡＳ１）は可変抵抗（ＶＲ１２）により設定される電圧値を出力し、この電位は演算増幅器（ＯＰ１）を経て、プッシュプル増幅器（Ｐ１）のベース段に入力される。ベース段に入力される電位は、電圧（ＶBE）だけ降下して、この降下した結果の電圧レベルがＶgh1 である。
【００１３】
ＲＶＳ信号がロー状態であるとき、ＲＶＳＢ信号はハイ状態であり、このとき、アナログスイッチ（ＡＳ１）は可変抵抗（ＶＲ１１）により設定される電圧値を出力し、この電位も演算増幅器（ＯＰ１）を経て、プッシュプル増幅器（Ｐ１）に入力されて、前記プッシュプル増幅器（Ｐ１）はＶBEだけ降下したＶgh2 を出力する。
【００１４】
同じ方法で、Ｖcom 波形が作られて、このとき、ＶC1レベルは可変抵抗（ＶＲ２２）により調整されて、ＶC2レベルは可変抵抗（ＶＲ２１）により調整される。Ｖoff 波形は、可変抵抗（ＶＲ２４）によりＶgL1 レベルが調整されて、可変抵抗（ＶＲ２３）により、ＶgL2 レベルが調整される。
【００１５】
しかしながら、前記のような従来の回路を電力駆動回路として使用した場合、以下の２つの問題点がある。
【００１６】
１つは、消費電力が大きいことである。これは、従来技術に関する東芝および日立製作所の論文に言及されているように、電力駆動波形を生成するために回路の消費電力が増加するので、この主要因は演算増幅器の消費電力が大きいことによる。
【００１７】
その他の問題は、演算増幅器のオフセット電圧とプッシュプル増幅器のベース−エミッタ印加電圧ＶBEにより、電圧降下が発生し電源電圧レベルが出力できないことである。すなわち、ＶgL2 レベルが電源電圧ＶEEレベルに近いほど良いが、従来の技術としては演算増幅器のオフセット電圧とプッシュプル増幅器のベース−エミッタ印加電圧分だけ低下した電位を出力しなければならない。
【００１８】
また、Ｖcom 波形はグラウンド電位（ＧＮＤ）とＶDD間のスイングが理想的であり、この波形を作るためのＶCCとＶEEが必要になって、消費電力増加の要因になった。
【００１９】
【本発明が解決しようとする課題】
したがって、この発明の目的は前記の従来の技術的な問題点を克服するために、低消費電力、かつオフセット電圧がほとんどない薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための手段として、この発明の構成は、反転信号とこれの逆反転信号から印加される電源信号をターンオンおよびターンオフするためのアナログスイッチング手段と、前記スイッチング手段のターンオフ動作によりＶon波形のローレベル電圧を生成するための第１ダーリントン回路と、前記スイッチング手段のターンオン動作によりＶoff 波形のハイレベル電圧を生成するための第２ダーリントン回路と、反転信号がハイレベルである場合、電源信号によりＶon波形のハイレベル電圧が出力されるようにして、反転信号がローレベルである場合、第１ダーリントン回路のＶon波形のローレベル電圧が出力されるようにする第１スイッチング手段と、反転信号がローレベルである場合、電源信号によりＶoff 波形のローレベル電圧が出力されるようにして、反転信号がハイレベルである場合、第２ダーリントン回路のＶoff 波形のハイレベル電圧が出力されるようにする第２スイッチング手段と、反転信号がローレベルである場合、ゼロ電位が出力されるようにして、反転信号がハイレベルである場合、電源電圧レベルが出力されるようにする第３スイッチング手段を備える。
【００２１】
【実施例】
前記の構成により、この発明が属する技術分野に通常の知識を有する者が、この発明のより詳しい実施例を、添付される図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図３は、この発明の実施例に従う薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路の詳細回路図である。
【００２３】
図３に図示されているように、この発明の実施例に従う薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路において、Ｖon、Ｖoff 、Ｖcom 電力駆動波形を作るための回路の構成は、アナログマルチプレクサのようなスイッチング手段によるアナログスイッチ（ＡＳ１、ＡＳ２）と、前記アナログスイッチ（ＡＳ１、ＡＳ２）の出力端に入力端が連結されているダーリントン回路（３、５）と、前記アナログスイッチ（ＡＳ１、ＡＳ２）とダーリントン回路（３、５）の出力端に入力端が連結されているｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１、ｎ４２；ｎ６１、ｎ６２；ｎ７１、ｎ７２）からなる。
【００２４】
従来の技術においては、アナログスイッチは出力電圧のレベルを決定する電圧レベルを出力することに使用されたが、この発明の実施例においては、前記アナログスイッチ（ＡＳ１、ＡＳ２）はｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１、ｎ４２；ｎ６１、ｎ６２；ｎ７１、ｎ７２）をオン／オフさせる電位を出力することに使用される。
【００２５】
前記アナログスイッチ（ＡＳ１、ＡＳ２）の出力によりオン／オフされるｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１、ｎ４２；ｎ６１、ｎ６２；ｎ７１、ｎ７２）は、ｐ型ＭＯＳトランジスタを使用しても構成することが可能である。
【００２６】
ダーリントントランジスタ（Ｄ３、Ｄ４）と調整抵抗（ＶＲ３、ＶＲ５）を包含するダーリントン回路（３、５）は、Ｖgh2 とＶgL1 レベルを前記のｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４２、ｎ６２）を通じて出力する動作特性を有する。すなわち、調整抵抗（ＶＲ３、ＶＲ５）により決定される電位からダーリントントランジスタ（Ｄ３、Ｄ４）のダーリントン電圧降下分２ＶBE分だけ低下した電位を出力する。
【００２７】
前記の構成によると、この発明の実施例による薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路の動作は次のとおりである。
【００２８】
まず、Ｖon波形を作る方法を説明すると以下のとおりである。
アナログスイッチ（ＡＳ１）はＲＶＳ信号がハイ状態であるときターンオンされ、反対にロー状態であるときターンオフされるスイッチング特性を有する。したがって、ＲＶＳ信号がハイ状態であるとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１）のゲートにＶGGが印加されて、ＶonはＶGG−Ｖthとなって、このとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４２）のゲートにはグラウンドレベルが印加され、前記ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４２）はターンオフされる。
【００２９】
反対に、ＲＶＳＢ信号がハイ状態であるとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４２）のゲートにＶGGが印加されて、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４２）はターンオンされて、調整抵抗（ＶＲ３）により決定されるＶgh2 レベルが出力される。このとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１）のゲートには、グランドレベルが印加され、前記ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ４１）はターンオフされる。したがって、ＲＶＳ信号がハイまたはロー状態であるとき、それぞれＶgh1 、Ｖgh2 が出力される。
【００３０】
以下、Ｖoff 波形が作られる方法を説明すると次のとおりである。
ＲＶＳ信号がハイ状態であるとき、アナログスイッチ（ＡＳ２）はｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６２）のゲートにＶCCを印加しターンオンされるようにして、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６２）のソース端子には、可変抵抗（ＶＲ５）により調整される電位からダーリントン回路の２ＶBE分だけ降下した電位ＶgL1 が出力される。このとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１）のゲートにはＶEEが印加され、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１）はオフした状態になる。
【００３１】
反対に、ＲＶＳＢ信号がハイ状態であるときは、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１）のゲートにＶCCが印加されｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１）はターンオンされて、このとき、Ｖoff の出力端としては電源電圧であるＶEEレベルがその値のまま出力される。この場合に、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６２）のゲートには、ＶEEが印加されて、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６２）はオフ状態になる。したがって、ＲＶＳ信号がハイおよびロー状態であるとき、Ｖoff の出力端としてはそれぞれＶgL1 、ＶgL2 が出力される。
【００３２】
同様にして、Ｖcom 出力波形が作られる方法を説明すると次のとおりである。Ｖoff 波形を作るためのｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１、ｎ６２）のゲート端はそれぞれｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ７２、ｎ７１）のゲート端と連結されているので、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６１）がターンオン状態であるとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ７２）もターンオン状態であり、このとき、Ｖcom 波形の出力端としてはゼロ電位レベル（ＧＮＤ）が出力される。
【００３３】
また、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ６２）がターンオン状態であるとき、ｎ型ＭＯＳトランジスタ（ｎ７１）もターンオン状態になって、Ｖcom 波形の出力端としては、電源電圧レベル（ＶDD）が出力される。すなわち、ＲＶＳ信号がハイまたはローレベルであるとき、Ｖcom 波形はそれぞれＶC1（＝ＶDD）、ＶC2（＝ＧＮＤ）が出力される。
【００３４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の実施例によると、従来の方法による電力駆動回路の消費電力に比べて０．５ワット程度の消費電力の低減が達成され、ＶgL2 レベルを電源電圧ＶEEレベルにでき、薄膜トランジスタに十分なＶoff 電圧を印加するようになるので、液晶画面の画質を向上させることができる効果を有する薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜トランジスタ型液晶表示装置を駆動するための電力駆動信号の波形図であり、（ａ）はＶonの波形図を、（ｂ）はＶcom の波形図を、（ｃ）はＶoff の波形図をそれぞれ示す。
【図２】従来の技術による薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路に対する詳細回路図である。
【図３】この発明の実施例による薄膜トランジスタ型液晶表示装置の電力駆動回路の詳細回路図である。
【符号の説明】
ＡＳ１  アナログスイッチング手段
３  第１ダーリントン回路
５  第２ダーリントン回路
４  第１スイッチング手段
６  第２スイッチング手段
７  第３スイッチング手段
【図１】
0003543030.tif 000002
【図２】
0003543030.tif 000003
【図３】
0003543030.tif 000004