(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いられるコモン電圧発生回路において、特別な保護回路を設けることなく、演算増幅器の発振によってトランジスタが破壊されるのを防止する。【解決手段】複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたスイッチ素子と、各画素電極と対向する対向電極とを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に設けられ、対向電極に印加されるコモン電圧を発生する回路であって、コモン電圧を生成するための信号を非反転増幅する演算増幅器４０と、演算増幅器４０の出力を増幅してコモン電圧Ｖｃｏｍを出力するトランジスタＱ１とを備えたコモン電圧発生回路において、演算増幅器４０の出力端子ｃを、トランジスタＱ１を介さずに反転入力端子ｂに直接接続して、演算増幅器４０を全帰還型のボルテージフォロワとした。【選択図】図１
2007286103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極とを有する第１の基板、
前記各画素電極と対向する対向電極が設けられた第２の基板、
前記第１の基板と第２の基板との間に封入された液晶層、
を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの対向電極に印加されるコモン電圧を発生するコモン電圧発生回路と、
前記コモン電圧を生成するためのＰＷＭ（Pulse  Width Modulation）信号を供給するＰＷＭ信号供給手段と、
を備え、
前記コモン電圧発生回路は、前記ＰＷＭ信号を整流する整流回路と、この整流回路の出力を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとを有しているアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
前記演算増幅器の出力端子を、前記トランジスタを介さずに反転入力端子に直接接続して、当該演算増幅器を全帰還型のボルテージフォロワとしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極と、各画素電極と対向する対向電極とを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に設けられ、前記対向電極に印加されるコモン電圧を発生する回路であって、
前記コモン電圧を生成するための信号を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとを備えたコモン電圧発生回路において、
前記演算増幅器の出力端子を、前記トランジスタを介さずに反転入力端子に直接接続して、当該演算増幅器を全帰還型のボルテージフォロワとしたことを特徴とするコモン電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタなどのスイッチ素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関し、また、これに用いられるコモン電圧発生回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、対向する２つの基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを有し、一方の基板に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）のようなスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極とを備え、他方の基板に各画素電極と対向する対向電極を備えたものである。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、画素電極と対向電極との対向部分に画素が形成され、両電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配列方向が変化し、光の透過率が変化する。この場合、印加されるビデオ信号の電圧は、極性が正負に変化する交流電圧となる。これは、電極間に直流電圧を印加すると、液晶層中の不純物等が一方の電極に集中して、液晶層の劣化を早めるからである。そこで、例えば１フレームごとに正負を反転するフレーム反転方式などによって、ビデオ信号を交流駆動することが行なわれている。
【０００４】
ところで、ビデオ信号を交流駆動する場合、ＴＦＴの漏れ電流などに基因してビデオ信号に電圧シフトが生じ、対向電極に印加されているコモン電圧に対して、ビデオ信号の正負の信号レベルが非対称となることが知られている。このような電圧シフトが生じると、シフト分の直流成分が画素に印加されるため、液晶劣化やフリッカなどの原因となる。そこで、この電圧シフトを是正するには、対向電極に印加されるコモン電圧に対してオフセット調整を行い、電圧シフト分を相殺する必要がある。
【０００５】
このオフセットの調整方法として、ＰＷＭ信号を用いる方法がある。この場合、コモン電圧発生回路には、ＰＷＭ信号を整流する整流回路と、この整流回路の出力を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとが設けられる。ＰＷＭ信号のデューティ比を変えることで、トランジスタから出力されるコモン電圧のレベルを調整することができる。実際の生産ラインでは、作業者がリモコン等を操作してＰＷＭ信号のデューティ比を変化させ、コモン電圧のレベル調整を行なう。
【０００６】
しかしながら、従来は、上記のようなコモン電圧発生回路において、演算増幅器の帰還ループにノイズが混入した場合、このノイズがトランジスタで増幅され、さらに演算増幅器で増幅されて正帰還がかかり、演算増幅器が発振を起こして、過大な発振出力によりトランジスタが破壊されることがあった。
【０００７】
下記の特許文献１には、出力トランジスタを過電流から保護する技術が開示されている。しかしながら、本文献の技術は、負荷に異常が発生してから出力トランジスタをオフにするまでの時間を異常の度合いに応じて変化させ、異常の度合いが高いときには直ちに出力トランジスタをオフにし、異常の度合いが低いときには一定時間が経過した後に出力トランジスタをオフにするものであり、上述したような演算増幅器の発振によるトランジスタの破壊を防止するための技術ではない。
【特許文献１】特開２００５−１２２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いられるコモン電圧発生回路において、特別な保護回路を設けることなく、演算増幅器の発振によってトランジスタが破壊されるのを防止することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の前提となるアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶パネルと、コモン電圧発生回路と、ＰＷＭ信号供給手段とを備えている。液晶パネルは、第１の基板と第２の基板を有しており、第１の基板には、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極とが設けられる。第２の基板には、上記各画素電極と対向する対向電極が設けられる。また、第１の基板と第２の基板との間には、液晶層が封入されている。コモン電圧発生回路は、液晶パネルの対向電極に印加されるコモン電圧を発生する。ＰＷＭ信号供給手段は、コモン電圧を生成するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を供給する。コモン電圧発生回路には、ＰＷＭ信号を整流する整流回路と、この整流回路の出力を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとが設けられる。本発明は、このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置において、コモン電圧発生回路の演算増幅器の出力端子を、トランジスタを介さずに反転入力端子に直接接続して、当該演算増幅器を全帰還型のボルテージフォロワとしたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の前提となるコモン電圧発生回路は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極と、各画素電極と対向する対向電極とを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に設けられ、前記対向電極に印加されるコモン電圧を発生する回路であって、コモン電圧を生成するための信号を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとを備えている。本発明は、このようなコモン電圧発生回路において、演算増幅器の出力端子を、トランジスタを介さずに反転入力端子に直接接続して、当該演算増幅器を全帰還型のボルテージフォロワとしたことを特徴としている。
【００１１】
本発明においては、演算増幅器の出力端子が反転入力端子に直結されてボルテージフォロワが構成され、演算増幅器の電圧増幅率が１となるため、演算増幅器の出力電圧は入力電圧と等しくなり、増幅が行なわれない。そして、出力端子から反転入力端子に至る帰還ループ中にトランジスタが含まれないので、たとえトランジスタの入力にノイズが混入したとしても、このノイズがトランジスタで増幅されて演算増幅器に正帰還がかかることはない。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本発明によれば、演算増幅器の出力端子を反転入力端子に直接接続するという簡単な手段により、特別な保護回路を設けなくても、演算増幅器の過大な発振によってトランジスタが破壊されるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置およびコモン電圧発生回路の一実施形態を示した図である。ここでは、本発明を液晶テレビに適用した場合を例に挙げている。１０は液晶パネル２０を駆動するための液晶駆動部であって、ビデオ信号を出力する映像処理回路１１と、タイミング信号を出力するタイミングコントローラ１２と、各種制御を行なうマイクロコンピュータ１３とが内蔵されたワンチップＩＣから構成される。液晶駆動部１０には、テレビ信号や外部入力信号のほか、リモコンからのリモコン信号も入力される。
【００１４】
液晶パネル２０には、Ｘドライバ（ソースドライバ）２１、Ｙドライバ（ゲートドライバ）２２、アレイ基板２３および対向電極基板２４が備わっている。液晶駆動部１０から出力されるタイミングパルスなどの制御信号は、Ｘドライバ２１とＹドライバ２２に与えられ、液晶駆動部１０から出力されるビデオ信号は、Ｘドライバ２１に与えられる。図２は、液晶パネル２０の概略断面図であり、アレイ基板２３と対向電極基板２４との間に液晶層５０が封入された構造となっている。アレイ基板２３には、走査電極２６、信号電極２７、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２８、画素電極２９が形成されている。画素電極２９は、基板上にマトリクス状に配置され、各画素電極２９に対応してＴＦＴ２８が設けられる。ＴＦＴ２８のドレインは、対応する画素電極２９と接続されている。走査電極２６はＹドライバ２２からの駆動信号をＴＦＴ２８のゲートに供給し、信号電極２７はＸドライバ２１からのビデオ信号をＴＦＴ２８のソースに供給する。対向電極基板２４には、アレイ基板２３の画素電極２９と対向する対向電極２５が全面的に形成されている。この対向電極２５には、後述するコモン電圧が印加される。Ｘドライバ２１は、Ｙドライバ２２により選択されたＴＦＴ２８を介して、ビデオ信号を画素電極２９へ与え、画素電極２９と対向電極２５との対向部分に形成される画素にビデオ信号を書き込む。
【００１５】
以上において、アレイ基板２３は、本発明における第１の基板の一実施形態を構成し、対向電極基板２４は、本発明における第２の基板の一実施形態を構成し、液晶駆動部１０は、本発明におけるＰＷＭ信号供給手段の一実施形態を構成し、ＴＦＴ２８は、本発明におけるスイッチ素子の一実施形態を構成している。
【００１６】
次に、図１におけるコモン電圧発生回路について説明する。コモン電圧発生回路は、液晶駆動部１０から供給されるＰＷＭ信号を整流する整流回路３０と、この整流回路３０の出力を非反転増幅する演算増幅器４０と、この演算増幅器４０の出力を増幅してコモン電圧Ｖｃｏｍを出力するトランジスタＱ１とを備えている。Ｒ１〜Ｒ４は抵抗、Ｃ１〜Ｃ３はコンデンサ、Ｄはダイオードである。コンデンサＣ１とダイオードＤとで整流回路３０が構成される。トランジスタＱ２は、テレビの電源ＯＦＦ時に、液晶パネル２０の残留電荷を速やかに放電させるためのトランジスタであり、本発明とは直接関係がない。
【００１７】
演算増幅器４０は非反転増幅器であって、その非反転入力端子ａに、整流回路３０からの直流電圧が与えられる。また、演算増幅器４０の出力端子ｃは、反転入力端子ｂに直接接続されており、演算増幅器４０は、全帰還型（帰還率１００％）のボルテージフォロワを構成している。したがって、演算増幅器４０の電圧増幅率は１となり、演算増幅器４０の出力端子ｃには、入力電圧と同じ電圧が出力される。また、演算増幅器４０をこのように構成することで、出力端子ｃから反転入力端子ｂに至る帰還ループにトランジスタＱ１は含まれなくなる。
【００１８】
演算増幅器４０の出力は、抵抗Ｒ２を介して、トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに与えられる。トランジスタＱ１は、コモン電圧出力用のＮＰＮ型トランジスタであり、トランジスタＱ２は残留電荷放電用のＰＮＰ型トランジスタである。テレビの動作中は、トランジスタＱ２はＯＦＦしており、トランジスタＱ１だけが動作する。トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ４を介して直流電源ラインＶｃｃに接続されており、トランジスタＱ１のエミッタは、コンデンサＣ３および抵抗Ｒ３の並列回路を介して接地されている。また、トランジスタＱ２のコレクタは接地されており、トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ１のエミッタに接続されている。
【００１９】
トランジスタＱ１のエミッタからは、コモン電圧Ｖｃｏｍが取り出され、液晶パネル２０の対向電極２５（図２）に供給される。また、ＴＦＴ２８を介して画素電極２９に印加されるビデオ信号の電圧は、図３に示すように、コモン電圧Ｖｃｏｍに対して正負の極性を持った交流電圧となる。本来は、この図３のように、ビデオ信号の正負の信号レベルは、コモン電圧Ｖｃｏｍに対して対称となるが、前述したように、ＴＦＴ２８の漏れ電流などに基因してビデオ信号に電圧シフトが生じると、図４に示すように、ビデオ信号の正負の信号レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍに対して非対称となり、液晶劣化やフリッカなどの問題が生じる。このため、生産ラインでは、作業者がリモコンを操作して、液晶駆動部１０から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比を変化させ、コモン電圧Ｖｃｏｍのレベルを調整する。この場合、図４の破線に示すように、ビデオ信号の正負レベルの中間にコモン電圧Ｖｃｏｍが来るように、すなわち、ビデオ信号がコモン電圧Ｖｃｏｍに対して対称となるように、オフセット調整が行なわれ、これによってビデオ信号の電圧シフト分が相殺される。
【００２０】
上述したコモン電圧発生回路においては、演算増幅器４０の出力端子ｃが反転入力端子ｂに直結されてボルテージフォロワが構成され、演算増幅器４０の電圧増幅率が１となるため、演算増幅器４０の出力電圧は入力電圧と等しくなり、増幅が行なわれない。そして、出力端子ｃから反転入力端子ｂに至る帰還ループ中にトランジスタＱ１が含まれないので、たとえトランジスタＱ１の入力（ベース回路）にノイズが混入したとしても、このノイズがトランジスタＱ１で増幅されて演算増幅器４０に正帰還がかかることはない。したがって、演算増幅器４０の出力端子ｃを反転入力端子ｂに直接接続するという簡単な手段により、特別な保護回路を設けなくても、演算増幅器４０の過大な発振によってトランジスタＱ１が破壊されるのを防止することができる。なお、演算増幅器４０の入力信号にノイズが混入したとしても、演算増幅器４０は電圧増幅率が１のボルテージフォロワであるから、ノイズは増幅されない。したがって、演算増幅器４０の出力に現れるノイズのレベルは小さく、トランジスタＱ１が破壊されるおそれはない。
【００２１】
従来のコモン電圧発生回路の一例を図５に示す。図５では、図１と同一部分に同一符号を付してある。図のように、従来は、演算増幅器４０の帰還ループが抵抗Ｒ２、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ５により構成されている。このため、帰還ループにノイズが混入した場合、このノイズがトランジスタＱ１で増幅され、更に演算増幅器４０で増幅されて正帰還がかかり、演算増幅器４０が発振を起こして、過大な発振出力によりトランジスタＱ１が破壊されることがあったが、図１の本発明の回路では、上述したような簡単な手段でこの問題を解消することができる。
【００２２】
本発明では、以上述べた実施形態以外にも、種々の実施形態を採用することができる。例えば、上述した実施形態では、スイッチ素子としてＴＦＴを例に挙げたが、本発明はスイッチ素子としてＴＦＤ（Thin Film Diode；薄膜ダイオード）や、ＭＩＭ（Metal Insulated Metal）型の２端子非線形素子を用いた液晶表示装置にも適用することができる。
【００２３】
また、上記実施形態においては、ＰＷＭ信号のデューティ比を変えることによりコモン電圧Ｖｃｏｍのレベルを調整するようにしたが、これに代えて、例えば可変抵抗器によりコモン電圧Ｖｃｏｍのレベルを調整するようにしてもよい。この場合、コモン電圧発生回路に供給されるコモン電圧生成用の信号は、ＰＷＭ信号である必要はなく、単なる直流電圧であってもよい。
【００２４】
さらに、上記実施形態においては、本発明を液晶テレビに適用した場合を例に挙げたが、本発明は液晶テレビ以外にも、パーソナルコンピュータや各種のディスプレイに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る液晶表示装置およびコモン電圧発生回路の一実施形態を示した図である。
【図２】液晶パネルの概略断面図である。
【図３】画素電極に印加されるビデオ信号の電圧波形を示した図である。
【図４】ビデオ信号の電圧シフトを説明する図である。
【図５】従来例を示した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  液晶駆動部
２０  液晶パネル
２３  アレイ基板
２４  対向電極基板
２５  対向電極
２６  走査電極
２７  信号電極
２８  ＴＦＴ
２９  画素電極
３０  整流回路
４０  演算増幅器
５０  液晶層
ａ    非反転入力端子
ｂ    反転入力端子
ｃ    出力端子
Ｑ１  トランジスタ
Ｖｃｏｍ  コモン電圧
【図１】
2007286103.tif 000003
【図２】
2007286103.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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