JP2000275611A

JP2000275611A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000275611A
Application number: JP8513999A
Authority: JP
Inventors: Masumitsu Ino; 益充猪野; Toshiichi Maekawa; 敏一前川; Hisashi Goto; 尚志後藤; Toru Akutagawa; 徹芥河
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ドット反転駆動方式では、信号ラインの書き
換え周波数が１Ｈ期間の逆数であるため、信号ラインの
充放電電流が無視できず、各画素に信号電位を与えるド
ライバＩＣの消費電力が増大する。【解決手段】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
おいて、ＬＣＤパネル１０の外部に配置された複数個の
ドライバＩＣ１４-1，１４-2，…から、垂直方向の隣り
合う画素間で同極性でかつ水平方向の隣り合う画素間で
逆極性の画素信号を所定の時分割数に対応した時系列で
各出力ピンから出力するとともに、画素信号の極性を１
フィールドごとに反転させてカラム反転駆動を実現する
一方、ＬＣＤパネル１０上に形成された時分割スイッチ
１６によってドライバＩＣ１４-1，１４-2，…から出力
される時系列の信号を時分割でサンプリングして対応す
る信号ラインに供給するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ；Liquid Crystal Display）に関し、特に各画素に
信号電位を与えるドライバ回路を、ＬＣＤパネルの外部
回路として設けてなるアクティブマトリクス型液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワードプロセ
ッサなどに用いられている液晶表示装置は、アクティブ
マトリクス型が主力となっている。このアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、応答速度や画像品質の面で優
れており、近年のカラー化に最適な表示装置となってき
ている。この種の液晶表示装置において、ＬＣＤ（液晶
表示）パネルの各画素には、トランジスタあるいはダイ
オードなどの非線形な素子が用いられている。具体的に
は、ガラス基板等の透明絶縁基板上に薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ；thin film transistor）を形成した構造とな
っている。

【０００３】また、アクティブマトリクス型液晶表示装
置では、その駆動方式として、上下左右の隣接する画素
（ドット）に印加する電圧の極性を反転させるいわゆる
ドット反転駆動方式が知られている。このドット反転駆
動方式は、画質向上に良好とされている。その理由は次
の通りである。すなわち、上下左右の隣接画素に印加す
る電圧を逆極性にすることにより、信号ラインとゲート
ラインのクロス容量に起因する信号ラインからの飛び込
み電位が、上下左右の隣接画素間でキャンセルされるこ
とになる。その結果、画素電位が安定して入力されるよ
うになり、液晶表示時のフリッカーが軽減される。

【０００４】一方、ドット反転駆動を行わない場合に
は、ゲートラインの接地レベルが変動してしまう状態で
は、画素トランジスタのゲートスイッチがオフ状態を確
定できなくなるために、保持された画素電位が放電され
てしまう。そのため、画素の透過率が低下し、画素のコ
ントラストがとれなくなる。また、信号ラインからの飛
び込み電位が同じ極性となることから、１ラインごとの
画素のコントラストが目立つことになり、同じ階調の表
示を行ったとしても、ラインごとに違った表示が行われ
るようになる。

【０００５】これらの不具合を解消できることから、ド
ット反転駆動方式は、画質向上を図る上で、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置の駆動方式として有用となっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドット
反転駆動方式では、信号ラインの書き換え周波数が１Ｈ
期間（ＸＧＡ(extended graphics array) で２０．６μ
ｓ、ＳＸＧＡ(superＸＧＡ）で１５．６μｓ、ＵＸＧＡ
(ultraＸＧＡ）で１３．３μｓ）の２倍の逆数であるた
め、信号ラインの充放電電流が無視できず、各画素に信
号電位を与えるドライバＩＣの消費電力が増大する。

【０００７】このドライバＩＣの消費電力を低減するた
めには、信号ラインに加わる電圧を低電圧にすれば良い
訳であるが、液晶の表示電圧は４Ｖ以上であり、このた
め、反転駆動を考慮に入れると信号ラインに加わる電圧
を８Ｖ以下にできないのが現状である。また、ドライバ
ＩＣの消費電力の増加分は、テープキャリア上に配置さ
れたドライバＩＣで発生される熱に変換され、ドライバ
ＩＣとテープキャリア上の熱変形を増長する。これが進
むと、テープとＩＣの接続が切断され、表示できなくな
る。

【０００８】ところで、特に大型の液晶表示装置におい
ては、ドライバＩＣの各出力ピンとＬＣＤパネルの信号
ラインの各々とは、通常、１対１の対応関係となってい
る。したがって、例えばＳＸＧＡ表示規格の場合は、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色ごとに１２８０本、
即ち３８４０（＝１２８×３）本の信号ラインを持つこ
とから、水平方向において、ドライバＩＣの各出力ピン
と３８４０本の信号ラインの各々とを接続する必要があ
る。また、垂直方向については、１０２４ラインの接続
が必要であり、合計で４８６４ラインの接続が必要とな
る。

【０００９】また、ドライバＩＣの数も増加する。一例
として、ＳＸＧＡ表示規格の液晶表示装置において、３
８４０本の信号ラインに対して、例えば３８４本の出力
ピンを持つ既存の汎用ドライバＩＣを接続する場合を考
えると、合計で１０個（＝３８４０本／３８４本）のド
ライバＩＣを必要とすることになる。また、今後の高精
細化に伴い、配線幅もより狭くなるため、これに見合う
ための入出力端子の接続も困難になる。しかも、ドライ
バＩＣの数が増加することによって、液晶表示装置自体
のコストも増加することになる。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、信号ラインの充放電
に起因するドライバＩＣの消費電力を低減するととも
に、ドライバＩＣと信号ラインの各々との接続ライン数
およびドライバＩＣの個数の削減を可能とした液晶表示
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、透明絶縁基板上にマトリクス状に配線された複数
行分のゲートラインと複数列分の信号ラインとの交差点
に複数個の画素が２次元配置されてなる表示部と、この
表示部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路と、行
方向（垂直方向）の隣り合う画素間で同極性でかつ列方
向（水平方向）の隣り合う画素間で逆極性の画素信号を
所定の時分割数に対応した時系列で各出力端子から出力
するとともに、画素信号の極性を１フィールドごとに反
転させる複数個の水平駆動回路と、この複数個の水平駆
動回路のの各出力端子から出力される時系列の画素信号
を時分割して複数列分の信号ラインのうちの対応する信
号ラインに供給する時分割スイッチとを備えた構成とな
っている。

【００１２】上記構成の液晶表示装置において、複数個
の水平駆動回路が、行方向の隣り合う画素間で同極性で
かつ列方向の隣り合う画素間で逆極性の画素信号を出力
するとともに、その画素信号の極性を１フィールドごと
に反転させることで、カラム反転駆動が実現される。ま
た、複数個の水平駆動回路の各出力端子からは、画素信
号が時分割数に対応した時系列の信号として出力され
る。そして、この時系列の画素信号は、時分割スイッチ
によって時分割でサンプリングされて対応する信号ライ
ンに供給される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置における液晶表示部の配
線図である。このアクティブマトリクス型液晶表示装置
は、複数行分のゲートライン１１-1，１１-2，１１-3，
……と複数列分の信号ライン１２-1，１２-2，１２-3，
……が、液晶基板（透明絶縁基板）上にマトリクス状に
配線され、その液晶の裏面側にバックライトが配置され
た構造となっている。そして、ゲートライン１１-1，１
１-2，１１-3，……と信号ライン１２-1，１２-2，１２
-3，……の交差点が画素となり、ＬＣＤパネル（表示
部）１０を形成している。

【００１５】ここで、ＬＣＤパネル１０の各画素の構成
について、図２の回路図を用いて説明する。各画素２０
は、ゲート電極がゲートライン１１-1，１１-2，１１-
3，……に、ソース電極が信号ライン１２-1，１２-2，
１２-3，……にそれぞれ接続されたポリシリコンからな
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１と、この薄膜トラン
ジスタ２１のドレイン電極に一方の電極が接続された保
持容量２２と、薄膜トランジスタ２１のドレイン電極に
画素電極が接続された液晶容量（液晶セル）２３とから
構成されている。

【００１６】この画素構造において、液晶容量２３は、
薄膜トランジスタ２１で形成される画素電極と、これに
対応して形成される対向電極との間で発生する容量を意
味する。保持容量２２の他方の電極および液晶セル２３
の対向電極は各画素間で共通にＣｓライン２４に接続さ
れ、このＣｓライン２４を通してコモン電極２５に接続
されている。このコモン電極２５には、所定の直流電圧
がコモン電圧ＶＣＯＭとして与えられるようになってい
る。

【００１７】複数行分のゲートライン１１-1，１１-2，
１１-3，……の各一端は、垂直駆動回路であるゲートド
ライバ１３の対応する行の各出力端にそれぞれ接続され
ている。ゲートドライバ１３は、上記ＬＣＤパネル１０
と同一の基板上に、ポリシリコンＴＦＴによって形成さ
れており、ゲートライン１１-1，１１-2，１１-3，……
に順に走査パルスを与えて各画素を行単位で選択するこ
とによって垂直走査を行う。

【００１８】なお、本例では、ゲートドライバ１３をＬ
ＣＤパネル１０の片側にのみ配する構成としたが、ＬＣ
Ｄパネル１０の両側に配する構成とすることも可能であ
る。このように、ゲートドライバ１３をＬＣＤパネル１
０の両側に配する構成を採ることで、ゲートライン１１
-1，１１-2，１１-3，……によって各画素に行単位で伝
送される走査パルスの遅延を防止できる効果がある。

【００１９】また、信号ライン１２-1，１２-2，１２-
3，……に画像データに応じた所定の電圧を印加する複
数個のドライバＩＣ１４-1，１４-2，……が、ＬＣＤパ
ネル１０の外部回路として設けられている。複数個のド
ライバＩＣ１４-1，１４-2，……には、例えば８階調以
上で５１２色以上の表示を可能にするデジタル画像デー
タが入力される。画像の自然画表示を行うには、より多
階調の表示が要求されることになる。

【００２０】図３は、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，…
…の内部構成の一例を示すブロック図である。図３から
明らかなように、これらドライバＩＣは、水平シフトレ
ジスタ回路３１、サンプリングスイッチ群３２、レベル
シフタ３３、データラッチ回路３４およびデジタルアナ
ログ変換回路３５を有し、本例では、例えば５ビットの
デジタル画像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ５や電源電圧
Ｖｄｄ，Ｖｓｓを水平シフトレジスタ回路３１のシフト
方向における両側から取り込む構成となっている。

【００２１】上記構成のドライバＩＣ１４-1，１４-2，
……において、水平シフトレジスタ回路３１は、水平走
査パルスを順次出力することによって水平走査（列走
査）を行う。サンプリングスイッチ群３２におけるサン
プリングスイッチの各々は、水平シフトレジスタ回路３
１からの水平走査パルスに応答して、入力されるデジタ
ル画像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ５を順次サンプリン
グする。

【００２２】レベルシフタ３３は、サンプリングスイッ
チ群３２でサンプリングされた例えば５Ｖのデジタルデ
ータを液晶駆動電圧のデジタルデータに昇圧する。デー
タラッチ回路３４は、レベルシフタ３３で昇圧されたデ
ジタルデータを１Ｈ分蓄積するメモリである。デジタル
アナログ変換回路３５は、データラッチ回路３４から出
力される１Ｈ分のデジタルデータをアナログ信号に変換
して出力する。

【００２３】そして、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，…
…としては、いわゆるカラム反転駆動方式用のＩＣが用
いられる。このドライバＩＣ１４-1，１４-2，……は、
カラム反転駆動を実現するために、各出力端子の奇数、
偶数ごとに電位が反転する信号電圧を出力し、かつその
信号電圧の極性を１フィールドごとに反転する。ここ
で、カラム反転駆動方式とは、水平方向に隣接する画素
間で信号電圧の極性が逆極性で、かつ垂直方向に隣接す
る画素間では同極性となり、しかもこの画素極性の状態
を１フィールドごとに反転させる駆動方式である。

【００２４】このように、本実施形態に係るアクティブ
マトリクス型液晶表示装置においては、その駆動方式と
してカラム反転駆動方式を採っている。本実施形態に係
る液晶表示装置ではさらに、時分割駆動法を併用してい
る。

【００２５】ここで、時分割駆動法とは、互いに隣り合
う複数本の信号ラインを１単位（ブロック）として分割
し、この１分割ブロック内の複数本の信号ラインに与え
る信号を時系列でドライバＩＣの各出力ピンから出力す
る一方、ＬＣＤパネルには複数本の信号ラインを１単位
として時分割スイッチを設け、これら時分割スイッチに
てドライバＩＣから出力される時系列の信号を時分割で
サンプリングして複数本の信号ラインに順次与える駆動
方法である。

【００２６】この時分割駆動を実現するために、ドライ
バＩＣ１４-1，１４-2，……は、複数の信号ラインを１
単位とし、これら複数の信号ラインに与える信号電圧を
時系列で出力する構成となっている。これに対応して、
例えばドライバＩＣ１４-1，１４-2，……の出力ライン
１５-1，１５-2，１５-3，……と信号ライン１２-1，１
２-2，１２-3，……の間には、信号ライン１２-1，１２
-2，１２-3，……に与える信号電圧を時分割でサンプリ
ングするアナログスイッチ（以下、時分割スイッチと称
す）１６が設けられている。

【００２７】図４に、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３時分割駆
動の場合における時分割スイッチ１６の接続構成の一例
を示す。この３時分割駆動の場合は、ドライバＩＣ１４
-1の各出力ピンからは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３画素分の信号電
圧が順に時系列で出力ライン１５-1，１５-2，１５-3，
……を介して出力される。具体的には、ドライバＩＣ１
４-1の信号出力として、ＯＤＤ端子１から出力ライン１
５-1にはＲ１，Ｇ１，Ｂ１の各画素の信号が、ＥＶＥＮ
端子１から出力ライン１５-2にはＲ２，Ｇ２，Ｂ２の各
画素の信号が、ＯＤＤ端子２から出力ライン１５-3には
Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の各画素の信号が、……という具合に
出力される。

【００２８】これに対して、出力ライン１５-1と３本の
信号ライン１２-1，１２-2，１２-3の間に時分割スイッ
チ１６-1，１６-2，１６-3が、出力ライン１５-2と３本
の信号ライン１２-4，１２-5，１２-6の間に時分割スイ
ッチ１６-4，１６-5，１６-6が、出力ライン１５-3と３
本の信号ライン１２-7，１２-8，１２-9の間に時分割ス
イッチ１６-7，１６-8，１６-9が、……という具合に、
３時分割に対応して１本の出力ラインに対して時分割ス
イッチが３個ずつ設けられている。

【００２９】ここで、時分割スイッチ１６による信号電
圧の時分割数が３時分割であるのに対応して、時分割ス
イッチ１６で信号電圧を選択する期間（サンプリング期
間）は、図５のタイミングチャートに示すように、１Ｈ
（Ｈは水平走査期間）の３分の１以下になるように設定
されている。

【００３０】次に、ある１組の時分割スイッチ１６-1，
１６-2，１６-3の具体的な構成について、図２の回路図
を用いて説明する。

【００３１】時分割スイッチ１６-1，１６-2，１６-3
は、ＰｃｈＭＯＳトランジスタおよびＮｃｈＭＯＳトラ
ンジスタが互いに並列に接続されてなるＣＭＯＳ構成の
トランスミッションスイッチからなり、ＬＣＤパネル１
０と同一基板上にポリシリコンＴＦＴによって形成され
ている。なお、ここでは、時分割スイッチ１６-1，１６
-2，１６-3として、ＣＭＯＳ構成のトランスミッション
スイッチを用いたが、ＰＭＯＳあるいはＮＭＯＳ構成の
トランスミッションスイッチを用いることも可能であ
る。

【００３２】そして、３個の時分割スイッチ１６-1，１
６-2，１６-3の各入力端は共通に接続され、その共通接
続点は出力ライン１５-1に接続されている。これによ
り、ドライバＩＣ１４-1から時系列で出力される信号電
位が、出力ライン１５-1を経由して３個の時分割スイッ
チ１６-1，１６-2，１６-3の各入力端に与えられる。こ
れら時分割スイッチ１６-1，１６-2，１６-3の各出力端
は、３本の信号ライン１１-1，１１-2，１１-3の各一端
にそれぞれ接続されている。

【００３３】また、ＬＣＤパネル１０と同一基板上にお
いて、１個の時分割スイッチにつき２本、計６本の制御
ライン１７-1〜１７-6が、ゲートライン１１-1，１１-
2，１３-3，……の配線方向に沿って配線されている。
そして、時分割スイッチ１６-1の２つの制御入力端（即
ち、Ｎｃｈ，ＰｃｈＭＯＳトランジスタの各ゲート）が
制御ライン１７-1，１７-2に、時分割スイッチ１６-2の
２つの制御入力端が制御ライン１７-3，１７-4に、時分
割スイッチ１６-3の２つの制御入力端が制御ライン１７
-5，１７-6にそれぞれ接続されている。

【００３４】なお、ここでは、６本の制御ライン１７-1
〜１７-6に対する時分割スイッチ１６-1，１６-2，１６
-3の接続関係について説明したが、他の時分割スイッチ
１６-4，１６-5，１６-6，……についても全く同じ接続
関係となっている。

【００３５】６本の制御ライン１７-1〜１７-6には、各
組の３個の時分割スイッチを順に選択するためのゲート
選択信号Ｓ１〜Ｓ３，ＸＳ１〜ＸＳ３が外部の制御回路
（図示せず）から与えられる。ただし、ゲート選択信号
ＸＳ１〜ＸＳ３は、ゲート選択信号Ｓ１〜Ｓ３の反転信
号である。ゲート選択信号Ｓ１〜Ｓ３，ＸＳ１〜ＸＳ３
は、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，……から出力される
時系列の信号電位に同期して、各組の３個の時分割スイ
ッチを順次オンさせるための信号である。

【００３６】時分割スイッチ１６-1，１６-2，１６-3、
１６-4，１６-5，１６-6、１６-7，１６-8，１６-9、…
…は、外部から順に与えられるゲート選択信号Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３（図５のタイミングチャートを参照）に応答し
て順次オン状態となることにより、ドライバＩＣ４４か
ら出力ライン１５-1，１５-2，１５-3，……に出力され
る時系列の信号を、１Ｈ期間に３時分割でサンプリング
して対応する信号ラインに供給する。

【００３７】上述した３時分割駆動の場合には、時分割
数が奇数であることから、図６から明らかなように、１
ラインの隣り合う画素間で書き込み電圧の極性が逆極性
となる。なお、図６は、図４に示す３時分割駆動の場合
の信号電圧の各画素への書き込み状態を示している。同
図において、横方向は走査順、縦方向は時分割スイッチ
の動作順をそれぞれ示し、またＨは高電圧、Ｌは低電圧
の書き込み状態をそれぞれ示している。

【００３８】カラム反転駆動でかつ３時分割駆動を行う
ことにより、図６から明らかなように、第１フィールド
（ａ）においては、例えば奇数列の各画素にＨが、偶数
列の各画素にＬがそれぞれ書き込まれ、第２フィールド
（ｂ）においては、奇数列の各画素にＬが、偶数列の各
画素にＨがそれぞれ書き込まれることになる。

【００３９】また、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，……
から信号ライン１２-1，１２-2，１２-3，……に信号電
位を入力する場合、時分割スイッチ１６がオフとなった
信号ラインはハイインピーダンス状態となり、外来の飛
び込み電位等の影響を受け易くなり、信号ラインの電位
が変動し易い。このため、４時分割などの場合は、１つ
の画素がＲ，Ｇ，Ｂ一組ではないので、各色ごとの信号
ラインの電位変動が一定せず、縦方向の色むらの原因と
なる。

【００４０】これに対して、Ｒ，Ｇ，Ｂの３本の信号ラ
インを３時分割駆動すれば、外来の飛び込み電位等に起
因する各色ごとの信号ラインの電位変動がほぼ均一とな
るため、多少の電位変動は強調されないようにすること
ができる。言い換えれば、ＲならばＲ、ＧならばＧ、Ｂ
ならばＢで変動するため、ドライバＩＣ１４-1，１４-
2，……に供給する色信号データにオフセットを持たせ
ることで、所定の信号電位にすることが可能である。ま
た、許容範囲内のソース電位の変動ならば、色度信号と
してのずれは発生しなくなる。

【００４１】以上の説明から明らかなように、カラム反
転駆動方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置で
は、水平方向での隣接画素間の信号電圧の極性が逆極性
であることにより、図２の回路図において、信号ライン
１２-1，１２-2，１２-3，……とＣｓライン２４との間
に寄生する容量に起因して発生する信号ライン１２-1，
１２-2，１２-3，……からの飛び込み電位が水平方向で
隣接する画素間でキャンセルされるため、横クロストー
ク（水平方向における画素情報のクロストーク）の原因
となるＣｓライン２４のゆれを軽減できる。

【００４２】また、ＳＸＧＡ表示規格の映像信号フォー
マットでは、１フィールド期間が１６ｍｓ、１水平走査
期間（１Ｈ）が１５．６μｓであることから、カラム反
転駆動方式を採用した場合には、各画素に印加する信号
電圧の極性を１Ｈごとに反転させる１Ｈ反転駆動方式に
比べて約１０００分の１の駆動周波数で済むため、消費
電力を大幅に低減できる。

【００４３】ここで改めて、各駆動方式について図７を
用いて説明する。カラム反転駆動方式（Ａ）の場合に
は、１フィールド期間中垂直方向の画素電位の極性は同
極性、水平方向の画素電位の極性は逆極性で、次の１フ
ィールドで逆極性の画素信号を書き込む。このカラム反
転駆動方式（Ａ）の場合においては、信号ラインの充放
電に起因するドライバＩＣでの消費電力は低消費電力で
ある。

【００４４】１Ｈ反転駆動方式（Ｂ）の場合には、１Ｈ
期間中水平方向の画素電位の極性は同極性、次の１Ｈで
逆極性の画素信号を入力、という具合に１Ｈごとに逆極
性の画素信号を入力し、次の１フィールドで逆極性の画
素信号を書き込む。この１Ｈ反転駆動方式（Ｂ）の場合
においては、信号ラインの充放電に起因するドライバＩ
Ｃでの消費電力は中消費電力である。

【００４５】ドット反転駆動方式（Ｃ）の場合には、１
Ｈ期間中水平方向の画素電位の極性は逆極性、次の１Ｈ
で逆極性の画素信号を入力、という具合に１Ｈごとに逆
極性の画素信号を入力し、次の１フィールドで逆極性の
画素信号を書き込む。このドット反転駆動方式（Ｃ）の
場合においては、信号ラインの充放電に起因するドライ
バＩＣでの消費電力は大消費電力である。

【００４６】ＳＸＧＡ表示モードの場合において、具体
的な数値の一例として、信号ラインの信号振幅を９Ｖ、
１Ｈ期間を１５．６μｓ、信号ラインの容量を１００ｐ
Ｆと仮定すると、信号ラインの充放電に起因するドライ
バＩＣでの消費電力は、カラム反転駆動方式（Ａ）では
３ｍＷであるの対して、ドット反転駆動方式（Ｃ）では
１０００ｍＷとなる。すなわち、カラム反転駆動方式
（Ａ）を採ることで、ドット反転駆動方式（Ｃ）の約３
３３分の１程度まで消費電力を低減できる。

【００４７】現在まで、大型液晶表示装置にカラム反転
駆動方式を採用できなかったのは、画素トランジスタで
ある薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１のリーク電流特性
が動作温度で小さくないからである。ところが、ポリシ
リコンＴＦＴ、特に製造プロセスが低温（３００°Ｃ〜
４００°Ｃ）のポリシリコンＴＦＴが透明絶縁基板上に
作成可能になったことにより、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）に比べて温度依存性の小さいポリシリコン
が半導体層に使用できるようになった。

【００４８】図８に、低温ポリシリコンＴＦＴとアモル
ファスシリコンＴＦＴのリーク電流の温度依存性を示
す。アモルファスシリコンの場合は、活性化エネルギー
Ｅａが０．９ｅＶであり、常温（２７°Ｃ程度）状態で
はリーク電流は少ないが、使用温度範囲（６０°Ｃ〜７
０°Ｃ程度）に入ると、リーク電流が大幅に増加するた
め、１フィールド期間に亘って画素電位を保持する必要
のあるカラム反転駆動方式には不向きであった。

【００４９】これに対して、低温ポリシリコンの場合に
は、活性化エネルギーＥａが０．５６ｅＶであり、アモ
ルファスシリコンの活性化エネルギーに比べて低く、温
度依存性が少ないため、使用温度範囲（６０°Ｃ〜７０
°Ｃ程度）でのリーク電流を１ｐＡ以下に抑えることが
可能となったことで、カラム反転駆動方式を大型液晶表
示装置に採用できるのである。

【００５０】ちなみに、カラム反転駆動を達成するに
は、Ｗ／Ｌが５μｍ／５μｍの画素トランジスタにおい
て、リーク電流が１ｐＡ以下であることが必要である。
換言すれば、リーク電流が１ｐＡを超える画素トランジ
スタでは、１フィールド期間に亘って画素電位を維持
（保持）することはできなくなる。

【００５１】また、カラム反転駆動方式のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置に時分割駆動を適用したことに
より、ＬＣＤパネル１０の信号ライン１２-1，１２-2，
１２-3，……の本数に対して、ドライバＩＣ１４-1，１
４-2，……の総出力ピン数を時分割数分の１に削減でき
ることになる。具体的には、３時分割駆動を例に採る
と、時分割駆動を用いない場合に比べてドライバＩＣ１
４-1，１４-2，……の総出力ピン数を１／３に削減でき
る。したがって、ＬＣＤパネル１０の外部に設けられる
ドライバＩＣの各出力ピンとＬＣＤパネル１０内部との
接続ライン数もその分だけ少なくて済むとともに、ドラ
イバＩＣのピン配列方向のサイズを縮小化できる。

【００５２】ところで、液晶表示装置の分野では近年、
装置のコンパクト化、特にＬＣＤパネル１０の狭幅化が
積極的に押し進められている。ＬＣＤパネル１０の狭幅
化を実現するには、ＬＣＤパネル１０の額縁部分のサイ
ズ（以下、額縁サイズと略称する）をできるだけ小さく
すれば良い。現行の製造技術の下では、一例として、４
ｍｍ以下の額縁サイズが狙いとなる。

【００５３】一方、ＬＣＤパネル１０の外部回路である
ドライバＩＣ１４-1，１４-2，……の実装方式として例
えばＴＡＢ(Tape Automated Bonding)方式を用いた場
合、ＴＡＢのパッドサイズが現行２ｍｍ程度であること
から、額縁サイズ４ｍｍ以下を満足するためには、ＴＡ
Ｂと時分割スイッチ１６-1，１６-2，１６-3，１６-4，
１６-5，１６-6，１６-7，１６-8，１６-9，……との間
の配線および接続に要する領域のサイズを２ｍｍ以下に
抑えることが必要となる。

【００５４】以上のことを踏まえて、Ｒ，Ｇ，Ｂ３時分
割駆動の場合を例に採って、ドライバＩＣの個数の設定
について説明する。ここでは、一例として、ＳＸＧＡ表
示規格の液晶表示装置の場合を例に採って説明するもの
とする。ＳＸＧＡ表示規格は１２８０画素×１０２４画
素であり、１画素がＲ，Ｇ，Ｂの３ドットからなること
から、信号ラインの総本数（＝水平方向のドット数）は
３８４０（＝１２８０×３）本となる。

【００５５】現行のパターニング技術では、配線幅が４
μｍ程度、配線間隔が３．５μｍ程度であることから、
１本の配線につき７．５μｍ程度のスペースが必要とな
る。ＬＣＤパネル１０の額縁サイズとして４ｍｍ以下を
狙った場合、配線および接続に許容されるスペースは２
ｍｍ以下であることから、額縁部分に配線可能な最大配
線本数として、２６６（≒２ｍｍ／７．５μｍ）本程度
という数値が導き出される。

【００５６】ただし、ドライバＩＣの出力ピンのピッチ
に対して信号ラインの配線ピッチの方が広いことから、
ドライバＩＣの出力ピンと時分割スイッチとの間を電気
的に接続するフレキシブルケーブルは、液晶表示パネル
の額縁部分で左右に半分ずつ分けられることになること
から、ドライバＩＣの出力ピン数としては最大、最大配
線可能本数（２６６本）の２倍、即ち５３２本程度とな
る。

【００５７】以上のことから明らかなように、ＳＸＧＡ
表示規格の場合は、５３２本以下でかつ信号ライン数
（３８４０ライン）の約数であることが条件となること
から、ドライバＩＣの出力ピン数として例えば３２０本
が設定される。そして、３時分割駆動の場合は、ドライ
バＩＣの総出力ピン数としては、信号ライン数（３８４
０ライン）の３分の１で良いことから、本例では、ドラ
イバＩＣの個数として、４（＝１２８０／３２０）個が
設定される。

【００５８】すなわち、ＳＸＧＡ表示規格の液晶表示装
置において、３時分割駆動を採った場合には、図９に示
すように、各々３２０本の出力ピンを持つ４個のドライ
バＩＣ１４-1〜１４-4が、液晶表示パネル１０とは別体
の外部基板（図示せず）上に一定の間隔をもって配置さ
れ、フレキシブルケーブル１８を介してＬＣＤパネル１
０の額縁の接続部分１９にて時分割スイッチ（図示せ
ず）と接続されることになる。

【００５９】このように、ＳＸＧＡ表示規格の液晶表示
装置において、３時分割駆動を採ることにより、ドライ
バＩＣの出力ピン数として例えば３２０本を設定した場
合、ドライバＩＣの個数が４個で済むため、時分割駆動
を採らず、例えば３８４ピンの汎用ドライバＩＣを用い
ると、１０（＝３８４０／３８４）個のドライバＩＣを
必要としていた場合に比べて、スタンバイ電力を５分の
２以下に抑えることができる。

【００６０】また、ドライバＩＣのコスト低減にもつな
がる。しかも、今後、集積回路技術の進歩に伴い、これ
以上のドライバＩＣのピン数が期待され、それに伴って
３個以下のドライバＩＣの個数の設定も可能となるた
め、消費電力と製品コストのより低減を期待できること
になる。

【００６１】ところで、ＳＸＧＡ表示規格の映像信号フ
ォーマットでは、水平走査時間は、規格上、２１．５３
７μｓ、１５．６３μｓ、１２．５０４μｓおよび１
０．９７１μｓと決められている。この規格のもとで、
図２および図９の構成を実現するためには、例えば一番
短い水平走査時間である１０．９７１μｓに合わせる必
要がある。

【００６２】ここで、３時分割駆動を行う訳であるか
ら、１０．９７１μｓの３分の１以下の時間で選択（サ
ンプリング）する必要がある。つまり、サンプリング時
間が３．６５７μｓ以下であることが必要となる。同様
に、水平走査時間が２１．５３７μｓならば７．１７９
μｓ、１５．６３μｓならば５．２１μｓ、１２．５０
４μｓならば４．１６８μｓ以下のサンプリング時間と
なる。

【００６３】また、図５のタイミングチャートにおい
て、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，…から信号ラインに
対して出力される出力波形の立ち上がり、立ち下がり時
間（スルーレート）については、上記サンプリング時間
内に終了する必要があるため、選択期間よりも小さくす
る必要がある。なお、ドライバＩＣ１４-1，１４-2，…
の立ち上がり、立ち下がりの定義は、電位が０％から９
９．７５％まで変位する時間である。一例として、信号
ラインの信号振幅が９Ｖである場合には、０．００２２
５Ｖの誤差となる。

【００６４】ところで、垂直駆動回路であるゲートドラ
イバ１３をＬＣＤパネル１０と同一基板上に搭載したい
わゆる駆動回路一体型液晶表示装置では、カラム反転駆
動、ドット反転駆動あるいは１Ｈ反転駆動を実現するに
際しては、それに使用する画素トランジスタ（ＴＦＴ）
の特性にその回路の制御クロックが適合されている。そ
のため、一度回路構成を決定した場合、液晶表示装置の
駆動方法は変更できなくなる。

【００６５】これに対して、本発明に係るアクティブマ
トリクス型液晶表示装置では、図１において、その駆動
周波数がＬＣＤパネル１０内のゲートドライバ（垂直駆
動回路）１３と時分割スイッチ１６のサンプリング周波
数で決まるが、これはカラム反転駆動、ドット反転駆
動、１Ｈ反転駆動の各駆動方式の影響を受けない。これ
は、画像信号データの処理や信号出力をＬＣＤパネル１
０の外部回路であるドライバＩＣ１２-1，１２-2，……
で行っているためである。

【００６６】すなわち、周波数およびタイミングの変更
は、ドライバＩＣ１２-1，１２-2，……で対応できる。
換言すれば、ドライバＩＣ１２-1，１２-2，……で周波
数およびタイミングの変更を行うことにより、本発明に
係るアクティブマトリクス型液晶表示装置では、カラム
反転駆動のみならず、ドット反転駆動や１Ｈ反転駆動を
も実現できることになる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクティブマトリクス型液晶表示装置において、カラム
反転駆動と時分割駆動を併用したことにより、大型液晶
表示装置であっても、信号ラインの充放電に起因する水
平駆動回路の消費電力を低減できるとともに、水平駆動
回路の出力端子と信号ラインの各々接続ライン数および
水平駆動回路としてのドライバＩＣの個数を削減できる
ことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリク
ス型液晶表示装置における液晶表示部の配線図である。

【図２】表示部の各画素および時分割スイッチの構成を
示す回路図である。

【図３】水平駆動回路の構成の一例を示すブロック図で
ある。

【図４】３時分割駆動の場合における時分割スイッチの
接続構成の一例を示す結線図である。

【図５】３時分割駆動の場合の動作説明のためのタイミ
ングチャートである。

【図６】カラム反転駆動の場合の各画素の電位の極性を
示す図である。

【図７】各駆動方式の説明図であり、（Ａ）はカラム反
転駆動方式を、（Ｂ）は１Ｈ反転駆動方式を、（Ｃ）は
ドット反転駆動方式をそれぞれ示している。

【図８】低温ポリシリコンＴＦＴとアモルファスシリコ
ンＴＦＴのリーク電流の温度依存性を示す図である。

【図９】ＳＸＧＡ表示規格の液晶表示装置におけるドラ
イバＩＣの個数の関係を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０…ＬＣＤパネル、１１-1〜１１-3…ゲートライン、
１２-1〜１２-9…信号ライン、１３…ゲートドライバ、
１４-1，１４-2…ドライバＩＣ、１６，１６-1〜１６-9
…時分割スイッチ、２０…画素、２１…薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）、２２…保持容量、２３…液晶容量（液晶
セル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２３Ｇ０９Ｇ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００ (72)発明者後藤尚志東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者芥河徹東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 GA50 GA51 JA24 KA04 NA25 NA26 NA27 2H093 NA32 NA33 NA43 NA53 NA64 NC05 NC12 NC13 NC21 NC22 NC23 NC26 NC34 NC35 ND06 ND15 ND17 ND39 ND49 NH12 NH15 5C006 AA21 AC21 AC26 AC28 BB16 BC20 BF11 FA42 FA43 FA47 FA51 5C080 AA10 BB05 CC03 DD22 DD23 DD26 EE29 EE30 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06 5C094 AA22 BA03 BA43 CA19 CA24 DA09 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁基板上にマトリクス状に配線さ
れた複数行分のゲートラインと複数列分の信号ラインと
の交差点に複数個の画素が２次元配置されてなる表示部
と、前記表示部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路
と、行方向の隣り合う画素間で同極性でかつ列方向の隣り合
う画素間で逆極性の画素信号を所定の時分割数に対応し
た時系列で各出力端子から出力するとともに、画素信号
の極性を１フィールドごとに反転させる複数個の水平駆
動回路と、前記複数個の水平駆動回路の各出力端子から出力される
時系列の画素信号を時分割して前記複数列分の信号ライ
ンのうちの対応する信号ラインに供給する時分割スイッ
チとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記表示部における各画素トランジスタ
は、ポリシリコン薄膜トランジスタによって形成されて
いる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】前記垂直駆動回路は、前記透明絶縁基板
上に配されていることを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。
【請求項４】前記複数個の水平駆動回路は、前記透明
絶縁基板の外部に配されたドライバＩＣであることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３ドッ
トで１画素を構成する場合において、前記時分割スイッチによる時分割数がＲ，Ｇ，Ｂに対応
した３時分割であることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
【請求項６】前記時分割スイッチのサンプリング期間
は、１水平走査期間の３分の１以下であることを特徴と
する請求項５記載の液晶表示装置。