(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、
前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、
前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路と
を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、
コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と同極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、
前記極性反転に続く次の極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を前記液晶表示素子に再供給する再供給回路と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、
前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、
前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、この極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路と
を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、
コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と逆極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、
前記極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を液晶表示素子に再供給する再供給回路と
を備えたことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
各電荷回収回路のコンデンサ毎に設けられ、これらコンデンサの端子電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、
これらコンパレータの出力によりオン、オフ動作し、対応するコンデンサの端子電圧が基準電圧と等しくなるように対応するコイルに電源電圧を供給するスイッチングレギュレータ回路と
を備えたことを特徴とする請求項２または４記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低消費電力化を図った液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置はワードプロセッサやパーソナルコンピュータ用のフラットパネル表示装置として広く用いられており、表示面積の拡大化と精細度の向上とが望まれている。そして、近年では、大きさは１０．４インチから１２．１インチ、画素数はＶＧＡで６４０×４８０、ＳＶＧＡで８００×６００、ＸＧＡで１０２４×７６８が製品化されている。また、これらの機器は携帯形が主で、電池による長時間動作が可能であることが望まれている。
【０００３】
また、液晶表示装置は駆動電圧が低いことから、プラズマディスプレイやＥＬディスプレイに比べ、消費電力は各段に小さい。しかしながら、電池駆動の携帯機器では、液晶表示装置の消費電力は機器全体の３割と大きな部分を占めており、より一層の低消費電力化が望まれている。
【０００４】
これまでは、液晶パネルを駆動するドライバＩＣの低消費電力化や電源回路の効率改善、液晶パネルを照明するバックライトの効率改善などにより低消費電力化がなされている。ところが、これらの改善だけでは限界にきており、液晶パネルを駆動するための消費電力の低減化も必要になってきており、液晶パネルを駆動する電力の低減手法としては、低電圧で動作する液晶を使う方法や、駆動周波数を下げる方法等が用いられてきている。
【０００５】
しかし、このような液晶パネル駆動電力低減方法を用いた液晶表示装置では、経時的に表示むらが発生したり、フリッカが発生してしまう。たとえば低電圧動作の液晶は、組成が変化しやすい特性で、また、駆動周波数を低くする方法では画面にフリッカが見え易くなり、さらに、液晶の組成変化や薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）などの経時変化も画面にむらとなって現れやすい。
【０００６】
ここで、液晶は完全な交流で駆動する必要があり、各画素となる液晶表示素子のコモン電極の電位を、画素電極に加わる信号電圧に対して一定周期で反転させている。このためのコモン電極駆動回路として、従来、たとえば図１０で示すような回路が用いられている。この駆動回路は、電源電圧を複数の抵抗からなるシリーズレギュレータにより２種類のコモン電圧Ｖcom1，Ｖcom2を分圧し、これらコモン電圧Ｖcom1，Ｖcom2を２つのスイッチSW1 ，SW2 により、図１１で示すように交互に切り換えて、順次変化する電圧波形を得ている。
【０００７】
このような駆動回路を用いた液晶表示装置では、液晶表示素子に蓄積される電荷は回収再利用されず、また、シリーズレギュレータでの損失があるため、その消費電力は８００ｍＷ程度と大きい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、液晶表示装置では、電池駆動を考慮して、表示品位の低下を伴うこと無く消費電力の一層の低減化が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡易な構成により、高画質を維持したまま低消費電力化を実現した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と同極性の電圧として回収し、この極性反転に続く次の極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路とを具備したものである。
【００１１】
また、第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と同極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、前記極性反転に続く次の極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を前記液晶表示素子に再供給する再供給回路とを備えたものである。
【００１２】
そして、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、この回収した電荷を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し、液晶表示素子が駆動される。液晶表示素子はコンデンサとして、駆動時に電荷が充電されているが、この電荷は液晶表示素子の端子電圧の極性が反転する際に放電され、この放電電流を蓄えさせ、電荷回収回路に、コモン電極と同極性の電圧として回収する。そして、コモン電極の極性が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。このような動作を液晶表示素子の極性反転ごとに繰返すことにより、液晶表示素子の駆動に要する消費電力を低減させる。
【００１３】
さらに、本発明は、複数の信号線と複数の走査線との交差部にそれぞれスイッチング素子とこのスイッチング素子により制御される画素電極とを設け、これら画素電極に対して液晶を介してコモン電極を対向配置して液晶表示素子を構成し、前記画素電極に対するコモン電極の極性を順次反転させて駆動する液晶表示装置において、前記画素電極に対してコモン電極が正のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第１の電荷再利用回路と、前記画素電極に対してコモン電極が負のとき液晶表示素子に蓄積された電荷を、極性反転の直前に、前記コモン電極と逆極性の電圧として回収し、この極性反転時に前記回収した電荷を前記液晶表示素子に供給する第２の電荷再利用回路とを具備したものである。
【００１４】
また、第１の電荷再利用回路および第２の電荷再利用回路は、コモン電極が対応する極性のとき極性反転直前に一定期間オンとなり、このオン期間に液晶表示素子に蓄積された電荷を磁界としてコイルに蓄えさせ、このオン期間後にコイル端子間に生じる電圧を整流して、前記液晶表示素子に蓄積されていた極性と逆極性の電圧をコンデンサに蓄えさせる電荷回収回路と、前記極性反転時にオン状態になり、前記回収した電荷を液晶表示素子に再供給する再供給回路とを備えたものである。
【００１５】
そして、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は逆極性の電圧として回収し、この回収した電荷を、コモン電極の極性が回収電圧と逆極性になる駆動タイミングで液晶表示素子に供給するので、コモン電極に加わる電圧の上限、下限の範囲を電源電圧範囲以上に拡大でき、しかも消費電力を低減させる。
【００１６】
さらに、各電荷回収回路のコンデンサ毎に設けられ、これらコンデンサの端子電圧を基準電圧と比較するコンパレータと、これらコンパレータの出力によりオン、オフ動作し、対応するコンデンサの端子電圧が基準電圧と等しくなるように対応するコイルに電源電圧を供給するスイッチングレギュレータ回路とを備えたものである。
【００１７】
そして、電荷回収用の各コンデンサの端子電圧が基準電圧と等しくなるように、コンパレータの出力によりオン・オフ動作するスイッチングレギュレータ回路を設けたので、コモン電極の電圧が安定すると共に、消費電力を低減させ、コモン電極の電圧が安定しているので、フリッカや表示ムラ等が生じることはなく、良好な画質を維持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
液晶パネルは、図１に示すように、８００×６００ドットのＴＦＴ−ＬＣＤで、この液晶パネルには複数である８００本の信号線11と複数である６００本の走査線12とが、図示しない絶縁層を介して格子状に配線されている。また、これら信号線11および走査線12の各交差部には、それぞれスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）13が設けられている。各薄膜トランジスタ13は、そのドレイン電極が信号線11に接続され、ゲート電極は走査線12に接続され、ソース電極には液晶表示素子14および補助容量15がそれぞれ接続されている。液晶表示素子14は、画素電極16と、この画素電極16に対して液晶を挟み込んだ状態で対向配置されたコモン電極17を有しており、薄膜トランジスタ13のオン・オフに伴って表示駆動される。
【００２０】
また、19は信号線ドライバ部で、この信号線ドライバ部19は、シフトレジスタ20、ラッチ21、Ｄ／Ａ変換部22を有しており、シフトレジスタ20は、タイミングパルスSTH とシフトクロックφ1 とを受けて、表示データDATAを対応するラッチ21に順次取り込む。そして、全てのラッチ21に表示データDATAが蓄積されると、各ラッチ21は水平同期信号である走査シフトクロックφ2 を受けて蓄積された表示データDATAを対応するＤ／Ａ変換部22に出力する。また、Ｄ／Ａ変換部22はこの表示データDATAをアナログ電圧に変換し、バッファを介して対応する信号線11に出力する。なお、Ｄ／Ａ変換部22には、ロジック電源電圧を受けてこの間を抵抗分割するＲ−ＤＡＣ型を用いる。
【００２１】
さらに、24は走査線ドライバ部で、この走査線ドライバ部24はシフトレジスタ25およびスイッチ部26を有しており、シフトレジスタ25は、垂直同期信号である走査タイミングパルスSTV と走査シフトクロックφ2 を受けることによって走査タイミングパルスSTV を順次シフトしていく。また、スイッチ部26は、走査タイミングパルスSTV の有無によって相補的にオン、オフ動作する一対のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ26a ，26b を有し、これら薄膜トランジスタ26a ，26b の動作によって互いに異なる電圧Vg1 ，Vg2 を選択し、１ライン毎の走査パルスとして対応する走査線12に出力される。
【００２２】
また、図２に示すように、コモン電極駆動回路28は、接続線29を図３で示すように、液晶表示素子14のコモン電極17に接続しており、このコモン電極17のコモン電圧Ｖcom を、画素電極16の信号電圧Ｖsig に対して順次極性反転させ、交流電圧駆動する。このコモン電極駆動回路28は、液晶表示素子14に充電された電荷を再利用するための２つの電荷再利用回路31，32を有する。
【００２３】
ここで、第１の電荷再利用回路31は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が正のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を極性反転の直前に、コモン電極17と同極性である正の状態に回収し、負への極性反転に続く次の正への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。また、第２の電荷再利用回路32は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が負のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、同様にこの電荷を極性反転の直前に、コモン電極17と同極性である負の状態に回収し、正への極性反転に続く次の負への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。そして、これら２つの電荷再利用回路31，32は相補的に動作する。
【００２４】
これら第１の電荷再利用回路31および第２の電荷再利用回路32は、それぞれ電荷回収回路34および電荷の再供給回路35を有し、第１の電荷再利用回路31に設けられた電荷回収回路34-1および再供給回路35-1について説明する。
【００２５】
まず、電荷回収回路34-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW111 、電荷を一時的に蓄えるコイルL11 、電荷回収用のコンデンサC11 と、コイルL11 およびスイッチSW111 間とアース側との間に整流方向を逆向きに接続したダイオードD11 とを有する。この電荷回収回路34-1は、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW111 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL11 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW111 をオフ状態にし、コイルL11 の端子間に生じる電圧をダイオードD11 で整流して、コンデンサC11 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００２６】
また、再供給回路35-1はコンデンサC11 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW112 を有している。そして、この再供給回路35-1は、スイッチSW112 が、負への極性反転に続く正への極性反転時に一定期間オン状態になり、コンデンサC11 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００２７】
さらに、スイッチSW113 は不足分補充用のスイッチで、コモン電極17への接続線29とアースとの間に設けられ、負電荷供給時にオン状態となり、回路損失による不足分を補充すべくコモン電極17にアース電位を供給する。
【００２８】
また、第２の電荷再利用回路32も、それぞれ電荷回収回路34-2および電荷の再供給回路35-2を有しており、これらは第１の電荷再利用回路31に設けた電荷回収回路34-1および電荷の再供給回路35-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００２９】
すなわち、電荷回収回路34-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW121 、電荷を一時的に蓄えるコイルL12 、電荷回収用のコンデンサC12 と、コイルL12 およびスイッチSW121 間と正極電源線との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD12 とを有する。この電荷回収回路34-2は、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正に極性が反転する直前にスイッチSW121 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL12 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW121 をオフ状態にし、コイルL12 の端子間に生じる電圧をダイオードD12 で整流して、コンデンサC12 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００３０】
また、再供給回路35-2はコンデンサC12 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW122 を有している。この再供給回路35-2は、スイッチSW122 を、正への極性反転に続く負への極性反転時に一定期間オン状態にし、コンデンサC12 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００３１】
さらに、スイッチSW123 は不足分補充用のスイッチで、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に設けられ、正の電荷供給時にオン状態となり、回路損失による不足分を補充すべくコモン電極17に正の電源電位を供給する。
【００３２】
次に、動作を図３および図４を参照して説明する。
【００３３】
信号線ドライバ部19から液晶表示素子14の画素電極16に印加される信号電圧Ｖsig と、この信号電圧Ｖsig に対する極性が順次反転するようにコモン電極17に印加されるコモン電圧Ｖcom との関係と、コモン電極駆動回路28を構成する各スイッチSW111 ないしスイッチSW123 の動作タイミング、および、電荷回収、再供給動作とを図４を参照して説明する。
【００３４】
図４において、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、スイッチSW123 をオフにして、負極側に反転させるとき（t11)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路31の電荷回収回路34-1に設けたスイッチSW111 を所定期間（t12 までの間）オン状態にする。スイッチSW111 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL11 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW111 がオフ動作するとコイルL11 の両端には電圧が発生し、ダイオードD11 によって整流され、コンデンサC11 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に充電されていたときと同極性の正である。すなわち、コンデンサC11 の図示上部端子が正極となる。
【００３５】
このようにして、コンデンサC11 に回収された電荷は、正から負への極性反転に続く負から正への極性反転時に、電荷の再供給回路35-1のスイッチSW112 がオン動作（t15)することにより液晶表示素子14に再供給される。
【００３６】
すなわち、コモン電圧Ｖcom を信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転させるとき（t14)、今度は第２の電荷再利用回路32のスイッチSW121 がt15 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた負極性の電荷はコイルL12 を経て、コンデンサC12 に回収される。この後、第１の電荷再利用回路31のスイッチSW112 がオン動作（t15)することにより、前回の正から負への極性反転時にコンデンサC11 に回収された正の電荷が液晶表示素子14に再供給される。
【００３７】
また、正から負への極性反転時には、その前の負から正への極性反転時に第２の電荷再利用回路32のコンデンサC12 に回収されていた負の電荷が、電荷の再供給回路35-2のスイッチSW122 がオン動作（t12)することにより、液晶表示素子14に再供給される。
【００３８】
なお、液晶表示素子14の電荷は回路損失のため１００％回収されることが原理的にないため、電荷の再供給回路35-2，35-1のスイッチSW122 ，SW112 をオン動作させて回収電荷を液晶表示素子14に再供給（t12 ，t15)した後、スイッチSW122 ，SW112 をオフさせた後、不足分を補うべく補充用のスイッチSW113 ，SW123 をオン動作させ（t13 ，t16)、対応する極性の電源を供給している。
【００３９】
このように、２つの電荷再利用回路31，32は、コモン電圧Ｖcom の極性が反転する度に相補的に動作する。すなわち、液晶表示素子14に対し、第１の電荷再利用回路31で電荷を回収した直後は、第２の電荷再利用回路32から以前回収した電荷を再供給し、第２の電荷再利用回路32で電荷を回収した直後は、第１の電荷再利用回路31から回収電荷を再供給することにより、液晶パネルの駆動に要する消費電力を低減できる。
【００４０】
なお、実験によれば、この実施の形態では、従来に比べ消費電力を２００ｍＷ低減することができるとともに、フリッカや表示むらなどは生じず、良好な画質を維持できた。
【００４１】
次に、他の実施の形態を図５を参照して説明する。
【００４２】
この実施の形態では、液晶パネル自体は図１で示したものと同じ構造であるが、コモン電極駆動回路28を図５で示すように構成している。
【００４３】
この図５に示すコモン電極駆動回路28も、その接続線29を液晶表示素子14のコモン電極17に接続しており、このコモン電極17のコモン電圧Ｖcom を、画素電極16の信号電圧Ｖsig に対して順次極性反転させ、交流電圧駆動する。また、このコモン電極駆動回路28は、液晶表示素子14に充電された電荷を再利用するための２つの電荷再利用回路41，42を有する。
【００４４】
ここで、第１の電荷再利用回路41は、画素電極16に対してコモン電極17の電位が正のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を、正から負への極性反転の直前に、コモン電極17と逆極性である負の状態に回収し、正から負への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００４５】
また、第２の電荷再利用回路42は、画素電極16に対しコモン電極17の電位が負のときに、液晶表示素子14に充電されていた電荷を再利用するもので、この電荷を負から正への極性反転の直前に、コモン電極17と逆極性である正の状態に回収し、負から正への極性反転時に、この回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。すなわち、これら２つの電荷再利用回路41，42は相補的に動作する。
【００４６】
これら第１の電荷再利用回路41および第２の電荷再利用回路42は、それぞれ電荷回収回路44および電荷の再供給回路45を有する。
【００４７】
まず、第１の電荷再利用回路41に設けられた電荷回収回路44-1および再供給回路45-1について説明する。
【００４８】
電荷回収回路44-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW211 および電荷を一時的に蓄えるコイルL21 と、このコイルL21 の両端にダイオードD21 を介して接続された電荷回収用のコンデンサC21 とを有している。なお、ダイオードD21 の整流方向は、コイルL11 の両端からコンデンサC21 に回収される電圧の極性が、液晶表示素子14に蓄えられていた電圧に対して逆極性となるように設定する。
【００４９】
また、この電荷回収回路44-1では、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW211 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL21 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW211 をオフ状態にし、コイルL21 の端子間に生じる電圧をダイオードD21 で整流し、コンデンサC21 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と逆極性である負の電圧を蓄えさせる。
【００５０】
さらに、再供給回路45-1はコンデンサC21 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW212 を有している。この再供給回路45-1は、スイッチSW212 が、負への極性反転時にオン状態になり、コンデンサC21 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００５１】
スイッチSW213 は不足分補充用のスイッチで、コイルL21 の反アース側端子と正の電源線との間に設けられ、負極電荷供給時に所定周期でオン、オフ動作を繰返し、回路損失による不足分を補充すべくコイルL21 に正の電源を供給し、ダイオードD21 を介してコンデンサC21 に逆極性の電圧を充電させる。
【００５２】
第２の電荷再利用回路42も、それぞれ電荷回収回路44-2および電荷の再供給回路45-2を有する。これら電荷回収回路44-2および電荷の再供給回路45-2は、第１の電荷再利用回路41に設けた電荷回収回路44-1および電荷の再供給回路45-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００５３】
すなわち、電荷回収回路44-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW221 および電荷を一時的に蓄えるコイルL22 と、このコイルL22 の両端にダイオードD22 を介して接続された電荷回収用のコンデンサC22 とを有する。なお、ダイオードD22 の整流方向は、コイルL22 の両端からコンデンサC22 に回収される電圧の極性が、液晶表示素子14に蓄えられていた電圧に対して逆極性となるように設定する。
【００５４】
この電荷回収回路44-2では、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正に極性が反転する直前にスイッチSW221 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL22 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW221 をオフ状態にし、コイルL22 の端子間に生じる電圧をダイオードD22 で整流し、コンデンサC22 に対して、液晶表示素子14に蓄積されていた極性と逆極性である正の電圧を蓄えさせる。
【００５５】
また、再供給回路45-2はコンデンサC22 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW222 を有している。この再供給回路45-2は、スイッチSW222 が、正への極性反転時にオン状態になり、コンデンサC22 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００５６】
さらに、スイッチSW223 は不足分補充用のスイッチで、コイルL22 の反電源線側端子とアースとの間に設けられ、正極電荷供給時に所定周期でオン、オフ動作を繰返し、回路損失による不足分を補充すべくコイルL22 およびダイオードD22 を介してコンデンサC22 に逆極性である正の電圧を充電させる。
【００５７】
次に、動作を図６を参照して説明する。
【００５８】
信号線ドライバ部19から液晶表示素子14の画素電極16に印加される信号電圧Ｖsig と、この信号電圧Ｖsig に対する極性が順次反転するようにコモン電極17に印加されるコモン電圧Ｖcom との関係と、コモン電極駆動回路28を構成する各スイッチSW211 ないしSW223 の動作タイミングおよびそれに伴う電荷回収・再供給動作とを図６を参照して説明する。
【００５９】
図６に示すように、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、負極側に反転させるとき（t21)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路41の電荷回収回路44-1に設けたスイッチSW211 を所定期間（t22 までの間）オン状態にする。スイッチSW211 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL21 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW211 がオフ動作すると（t22)、コイルL21 の両端には電圧が発生し、ダイオードD21 によって整流され、コンデンサC21 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷と逆極性である負である。すなわち、コンデンサC21 の上部端子が負極となる。
【００６０】
この正から負への極性反転時に、同時（t22)に電荷の再供給回路45-1のスイッチSW212 がオン動作し、コンデンサC21 に回収された負の電荷は、液晶表示素子14に再供給される。
【００６１】
また、同時（t22)に、不足分補充用のスイッチSW213 が所定期間オン状態となり、コイルL21 に対して正電源線から電源が供給される。この後、スイッチSW213 がオフ動作する（t23)ことにより、両端に生じた電圧はダイオードD21 で整流され、コンデンサC21 に蓄積されるとともに、その負の電荷はオン状態のスイッチSW212 を通って液晶表示素子14に供給される。このスイッチSW213 のオン・オフ動作は数回繰返され、その度にコンデンサC21 から液晶表示素子14に対して負の電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充され、コモン電極17は所定の負の電位に安定する。
【００６２】
次に、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転するときは、その直前（t24)に第２の電荷再利用回路42のスイッチSW221 がt25 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた負極性の電荷はコイルL22 に一旦蓄えられ、スイッチSW221 のオフ動作（t25)により、コンデンサC22 に、液晶表示素子14での蓄積状態とは逆極性である正の状態に回収される。すなわち、コンデンサC22 の下部端子が正極となる。
【００６３】
この負から正への極性反転時に、同時（t24)に電荷の再供給回路45-2のスイッチSW222 がオン動作し、コンデンサC22 に回収された正の電荷は、液晶表示素子14に再供給される。
【００６４】
また、同時（t24)に、不足分補充用のスイチSW223 が所定期間オン状態となることにより、コイルL22 の図示下端にアースが接続され、正電源線から電源が供給される。この後、スイッチSW223 がオフ動作する（t25)ことにより、コイルL22 の両端に生じた電圧はダイオードD22 で整流され、コンデンサC22 に蓄積される。そして、その正の電荷はオン状態のスイッチSW222 を通って液晶表示素子14に供給される。このスイッチSW223 のオン、オフ動作は数回繰返され、その度にコンデンサC22 から液晶表示素子14に対して正の電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充され、コモン電極17は所定の正の電位に安定する。
【００６５】
ここで、極性反転時に対応する第１の電荷再利用回路41または第２の電荷再利用回路42から液晶表示素子14に再供給される電圧は、極性反転前に液晶表示素子14に蓄積されていた電荷とは逆の極性の電圧であるため、図６で示すように、コモン電圧Ｖcom の上限・下限を電源電圧以上に拡大することができる。すなわち、電源電圧を越える電圧を液晶表示素子14に印加することができる。実験によれば、この実施の形態では、２．５Ｖの電源電圧により、３．３Ｖの電圧を液晶表示素子14に印加することができた。
【００６６】
この場合の液晶パネル駆動用の消費電力は、従来の３．３Ｖの電源を用いた場合に比べ、２５０ｍＷ小さくすることができた。また、フリッカや表示むらなどは生じず、良好な画質を維持することができた。
【００６７】
次に、他の実施の形態を図７を参照して説明する。この実施の形態のコモン電極駆動回路28も、２つの電荷再利用回路51，52を有する。これら電荷再利用回路51，52は、それぞれ図３で示したものと基本的に同じ電荷回収回路54および電荷の再供給回路55を有する。
【００６８】
まず、第１の電荷再利用回路51に設けられた電荷回収回路54-1および再供給回路55-1について説明する。
【００６９】
この電荷回収回路54-1は、コモン電極17への接続線29とアースとの間に直列に設けられたスイッチSW311 、電荷を一時的に蓄えるコイルL31 、電荷回収用のコンデンサC31 とスイッチSW311 、コイルL31 間と、アース側との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD31 とを有する。この電荷回収回路54-1は、コモン電極17が画素電極16に対し正の極性で、負へ極性が反転する直前にスイッチSW311 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL31 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW311 をオフ状態にし、コイルL31 の端子間に生じる電圧をダイオードD31 で整流して、コンデンサC31 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００７０】
また、再供給回路55-1はコンデンサC31 の正極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW312 を有している。この再供給回路55-1は、スイッチSW312 を、負への極性反転に続く正への極性反転時に一定期間オン状態になり、コンデンサC31 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００７１】
ここまでの構成は図３の電荷回収回路34-1、再供給回路35-1と同じであるが、図３における不足分補充用のスイッチSW113 に代ってコンパレータCOMP11およびこのコンパレータCOMP11の出力によってオン、オフ動作するスイッチSW313 を有するスイッチングレギュレータ回路を構成している。
【００７２】
また、コンパレータCOMP11はコンデンサC31 の端子電圧と基準電圧Ｖcom1とを比較しており、コンデンサC31 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると出力を生じる。スイッチSW313 は正の電源線とコイルL31 の一端との間に設けられており、コンパレータCOMP11の出力によってオン動作し、コイルL31 に電源電圧を供給する。
【００７３】
第２の電荷再利用回路52も、それぞれ電荷回収回路54-2および電荷の再供給回路55-2を有する。これらは、第１の電荷再利用回路51に設けた電荷回収回路54-1および電荷の再供給回路55-1と基本的に同じものであるが、極性が異なる。
【００７４】
すなわち、電荷回収回路54-2は、コモン電極17への接続線29と正極電源線との間に直列に設けられたスイッチSW321 、電荷を一時的に蓄えるコイルL32 、電荷回収用のコンデンサC32 と、スイッチSW321 、コイルL32 間と正極電源線との間に整流方向を逆向き接続したダイオードD32 とを有する。この電荷回収回路54-2は、コモン電極17が画素電極16に対し負の極性で、正へ極性が反転する直前にスイッチSW321 を一定期間オン状態にする。そして、このオン期間に、液晶表示素子14に蓄積された電荷をコイルL32 に磁界として蓄えさせる。この後、スイッチSW321 をオフ状態にし、コイルL12 の端子間に生じる電圧をダイオードD32 で整流して、コンデンサC32 に対して液晶表示素子14に蓄積されていた極性と同極性の電圧を蓄えさせる。
【００７５】
再供給回路55-2はコンデンサC32 の負極側端子とコモン電極17への接続線29との間に設けられたスイッチSW322 を有している。この再供給回路55-2は、スイッチSW322 を、正への極性反転に続く負への極性反転時に一定期間オン状態にし、コンデンサC32 に回収した電荷を液晶表示素子14に再供給する。
【００７６】
また、第１の電荷再利用回路51と同様に、スイッチングレギュレータ回路を有する。このスイッチングレギュレータ回路は、コンパレータCOMP12およびこのコンパレータCOMP12の出力によってオン・オフ動作するスイッチSW323 を有する。
【００７７】
そして、コンパレータCOMP12はコンデンサC32 の端子電圧と基準電圧Ｖcom2とを比較しており、コンデンサC32 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2より低くなると出力を生じる。スイッチSW323 はアースとコイルL32 の一端との間に設けられており、コンパレータCOMP12の出力によってオン動作し、コイルL32 に電源電圧を供給する。
【００７８】
次に、動作を図８を参照して説明する。
【００７９】
図８に示すように、コモン電圧Ｖcom が信号電圧Ｖsig に対して正極であり、負極側に反転させるとき（t31)、この極性が反転する直前に、第１の電荷再利用回路51の電荷回収回路54-1に設けたスイッチSW311 を所定期間（t32 までの間）オン状態にする。スイッチSW311 がオン状態になったことにより、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷はコイルL31 に磁界として蓄えられる。この後、スイッチSW311 がオフ動作するとコイルL31 の両端に発生した電圧はダイオードD31 によって整流され、コンデンサC31 に充電される。このときの極性は、液晶表示素子14に充電されていたときと同極性である正極性である。すなわち、コンデンサC31 の図示上部端子が正極となる。
【００８０】
このようにして、コンデンサC31 に回収された電荷は、正から負への極性反転に続く負から正への極性反転時に、電荷の再供給回路55-1のスイッチSW312 がオン動作（t35)することにより液晶表示素子14に再供給される。
【００８１】
すなわち、コモン電圧Ｖcom を信号電圧Ｖsig に対して負の状態から正の状態に極性反転させるとき（t34)、第２の電荷再利用回路52のスイッチSW321 がt35 までの間オン状態となり、前述と同様の動作により、液晶表示素子14に蓄積されていた電荷である負はコイルL32 を経て、コンデンサC32 に回収される。この後、第１の電荷再利用回路51のスイッチSW312 がオン動作（t35)することにより、前回の正から負への極性反転時にコンデンサC31 に回収された正極性の電荷が液晶表示素子14に再供給される。
【００８２】
また、正から負への極性反転時には、その前の負から正への極性反転時に第２の電荷再利用回路52のコンデンサC52 に回収されていた負に電荷が、電荷の再供給回路55-2のスイッチSW322 がオン動作（t32)することにより、液晶表示素子14に再供給される。
【００８３】
ここで、電荷の再供給回路55-1または電荷の再供給回路55-2のスイッチSW312 またはSW322 のオン動作に伴うコンデンサC31 またはコンデンサC32 から液晶表示素子14への電荷再供給時、たとえばコンデンサC31 についてみると、電荷再供給に伴ってその端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると、コンパレータCOMP11が出力を生じ、スイッチSW313 をオンさせ（t36)、正極電源線からコイルL31 に電源電圧を加える。その後、このスイッチSW313 がオフ動作すると、コイルL31 の両端に生じる電圧はダイオードD31 により整流され、コンデンサC31 に充電されるとともに、オン状態のままのスイッチSW312 を通って液晶表示素子14に供給される。以後、コンデンサC31 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなる毎にこの動作を繰返すので、液晶表示素子14のコモン電極17は基準電圧Ｖcom1に安定化される。
【００８４】
この動作は、コンデンサC32 についても同じであり、極性は異なるが、コンパレータCOMP12およびスイッチSW323 を有するスイッチングレギュレータが同様に動作し、液晶表示素子14のコモン電極17を基準電圧Ｖcom2に安定化する。
【００８５】
このように構成した液晶表示パネルの駆動用の消費電力は、従来のシリーズレギュレータ型のコモン電極駆動回路に比べて２５０ｍＷ少なくなった。また、コモン電圧が安定化されているので、フリッカや表示むらなどが生じず、良好な画質を維持することができた。
【００８６】
次に、他の実施の形態を図９を参照して説明する。
【００８７】
この実施の形態によるコモン電極駆動回路28は、図５で示した回路と大部分は共通するが、図５におけるスイッチSW213 ，SW223 に相当する部分に、スイッチングレギュレータを構成するスイッチSW413 ，SW423 を設け、これらスイッチSW413 ，SW423 を対応するコンパレータCOMP21，COMP22によってオン・オフ動作させている。
【００８８】
ここで、コンパレータCOMP21はコンデンサC21 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2より低くなる出力を生じ対応するスイッチSW413 をオン動作させる。コンパレータCOMP22はコンデンサC22 の端子電圧が基準電圧Ｖcom1より低くなると出力を生じ対応するスイッチSW423 をオン動作させる。
【００８９】
コモン電極駆動回路28は、図５の回路と同様に、液晶表示素子14のコモン電圧Ｖcom を、信号電圧Ｖsig に対して正から負に反転させる場合、反転の直前に、蓄積電荷とは逆極性の状態でコンデンサC21 またはコンデンサC22 に回収された電荷を、極性反転時にコモン電極17の再供給して、液晶表示素子14に対して電源電圧を越える電圧を加えるようにしている。
【００９０】
この場合、電荷再供給によりコンデンサC21 またはコンデンサC22 の端子電圧が基準電圧Ｖcom2または基準電圧Ｖcom1より低くなるとコンパレータCOMP21またはコンパレータCOMP22が動作して対応するスイッチSW413 またはスイッチSW423 がオン、オフ動作する。このため、対応するコイルL21 、ダイオードD21 またはコイルL22 、ダイオードD22 によりコンデンサC21 またはコンデンサC22 が電源電圧によって充電され、この充電電荷は液晶表示素子14に供給される。
【００９１】
この結果、コモン電圧Ｖcom が、信号電圧Ｖsig に対して正から負に反転するときは、スイッチSW212 を介してコンデンサC21 から液晶表示素子14に電荷が供給されるので、回路損失による不足分が補充されるとともに、コモン電極17は負の基準電圧Ｖcom2に安定化される。これに対して、コモン電圧Ｖcom が、信号電圧Ｖsig に対して負から正に反転するときは、スイッチSW222 を介してコンデンサC22 から液晶表示素子14に電荷が供給されるので、同じく回路損失による不足分が補充されるとともに、コモン電極17は正の基準電圧Ｖcom1に安定化される。
【００９２】
このように構成した液晶表示パネルの駆動用の消費電力は、従来のシリーズレギュレータ型のコモン電極駆動回路に比べて２００ｍＷ少なくなった。また、コモン電圧が安定化されているので、フリッカや表示むらなどが生じず、良好な画質を維持することができた。
【００９３】
このようなスイッチングレギュレータを用いた各実施の形態では、スイッチングレギュレータ動作の稼働停止は、上述のように水平同期信号に同期させることも、垂直同期信号に同期させることもできる。また、スイッチングレギュレータのスイッチング周波数は、水平同期または垂直同期周波数以上の任意の周波数に設定することができる。
【００９４】
なお、各実施の形態の動作説明に用いた駆動タイミングチャートでは、信号電圧Ｖsig とコモン電圧Ｖcom とを同一のスケールで描いているが、正確にはコモン電圧Ｖcom は信号電圧Ｖsig に対して薄膜トランジスタのゲート突き抜け電圧分だけシフトした電位に設定されている。
【００９５】
また、いずれの実施の形態も、ツイストネマチック（ＴＮ），ＩＰＳモードなどの各種の液晶モードと電極構造、アナログサンプルホールド型アクティブマトリクス方式、金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）型アクティブマトリクス方式、単純マトリクス方式などの各種の液晶駆動方式および極性反転に必要な液晶表示装置にも適用が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動時に液晶表示素子に充電された電荷を、極性反転に伴って回収して再供給するので、簡易な構成により、高画質を維持したまま低消費電力化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上コモン電極駆動回路を示す回路図である。
【図３】同上コモン電極駆動回路を示す回路図である。
【図４】同上図３の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】同上他の実施形態を示す回路図である。
【図６】同上図５の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】同上また他の実施の形態を示す回路図である。
【図８】同上図７の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】同上さらに他の実施形態を示す回路図である。
【図１０】従来例の液晶表示装置を示す回路図である。
【図１１】同上図１０の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
11    信号線
12    走査線
13    スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
14    液晶表示素子
16    画素電極
17    コモン電極
26a ，26b     スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
31    第１の電荷再利用回路
32    第２の電荷再利用回路
34-1，34-2    電荷回収回路
35-1，35-2    再供給回路
C11 ，C12     コンデンサ
L11 ，L12     コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003741819.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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