JP2003005716A - 画像表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
画像表示装置及びその駆動方法Info
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Abstract
り小さくすること。 【解決手段】 信号線S1〜S6に出力線X1〜X6を
接続し、各出力線X1〜X6と交差する方向に階調電圧
線LV1〜LVnを配線し、1本の階調電圧線に対し
て、2本のスイッチ駆動線D1−1、D1−2を配線
し、出力線X1〜X6と並行にトリガ線Q1〜Q3を配
線し、各配線が交差する交差点近傍にスイッチ回路SW
を設け、多階調の画像データを入力するデコーダ3から
1本のスイッチ駆動線にのみ“1”のデータを出力し、
他のスイッチ駆動線には“0”のデータを出力し、トリ
ガ線Q1〜Q3に順次トリガパルスを出力し、スイッチ
回路SWのうち、“1”のスイッチ駆動線に接続された
スイッチ回路に“1”のデータを記憶し、“1”のデー
タが記憶されたスイッチ回路に接続された階調電圧線か
らの階調電圧を出力線を介して信号線S1〜S6に順次
出力する。
Description
びその駆動方法に係り、特に、多階調のデジタル信号に
したがって画像を表示するに好適な画像表示装置および
その駆動方法に関する。
示するための表示領域に、複数の信号線と複数の走査線
とをマクリクス状に配置するとともに各信号線と各走査
線とが互いに交差する交差点近傍の各領域にスイッチ素
子を介して各信号線と各走査線に接続された画素を配置
し、非表示領域に、走査線を駆動するための走査回路や
信号線を駆動するための駆動回路を配置するようにした
ものが知られている。駆動回路としては、例えば、Ex
tended Abstracts of the 1
997 International Confere
nce on Solid State Device
s and Materials pp.348−34
9 Fig2nに記載されているように、6ビット64
階調のデジタル信号を入力し、このデジタル信号にした
がって64階調の電圧を発生するように構成されてい
る。
スタ、データバス、2個のラッチ、DA変換回路を備え
て構成されており、シフトレジスタと一方のラッチとの
間に6ビットのバイナリデータを転送するためのデータ
バスが配置され、一方のラッチが各データバスに接続さ
れている。この場合、一本の信号線を駆動するためのラ
ッチは6系統に分かれており、各系統の入力側がそれぞ
れデータバスに接続されている。すなわちデータバスと
一方のラッチとは6本の線で接続されている。そして6
本のデータバスに入力された6ビットのバイナリデータ
は、シフトレジスタから出力されるラッチパレスによっ
て一方のラッチに記憶され、全てのラッチにデータが記
憶されたあと、ラッチパルスによって一方のラッチに記
憶されたデータが他方のラッチに転送されて記憶される
ようになっている。他方のラッチに記憶されたデータは
再びラッチされるまで保持され、他方のラッチに記憶さ
れたデータはDA変換回路で64種類の階調電圧のうち
1つの階調電圧に変換され、変換された1つの階調電圧
が信号線に出力されるようになっている。
路を内蔵する場合、画像表示装置の表示階調数、つまり
データのビット数が多くなると、データ線の増加に伴っ
て駆動回路の作成範囲が大きくなる。しかし、表示階調
数の増加に合わせて駆動回路の作成範囲を大きくしたの
では、非表示領域が大きくなるので、駆動回路の作成範
囲を制限する必要がある。例えば、カラー縦ストライプ
の画素で、200画素/インチの精細度の画像表示装置
を実現するには、信号線の間隔は、2.54mm÷20
0÷3色≠約42μmであり、この間に、1本の信号線
を駆動するための回路を配置する必要がある。
画像表示装置を実現するために、従来の構成を採用した
ときには、配線数が多いため、信号線の間隔を要求され
た寸法にすることができない。
方のラッチとを6本の線で接続し、一方のラッチと他方
のラッチとを6本の線で接続し、他方のラッチとDA変
換回路とを6本の線で接続し、6ビットのバイナリデー
タをDA変換回路に転送する構成になっている。しか
も、薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する。)のゲ
ート電極に使われるゲートメタル、TFTのソース電
極、ドレイン電極と接続する配線メタルの2種類が使わ
れ、3種類以上を使うことは工程数が増え、コストが高
くなるので一般的には好ましくない。このため、2つの
ラッチを間にしてデータバスとDA変換回路とを結ぶ6
本の配線(縦方向の配線)と、この縦方向の配線とDA
変換回路において交差する方向に配線された横方向の階
調電圧線群とをそれぞれ一層の配線層を用いることにな
り、縦方向の6本の配線はオーバーラップできず、並列
に配線することが余儀なくされる。したがって、レイア
ウトルールとしてスペース4μm、配線4μmの場合、
6本配線するために、(4+4)×6本=48μmの幅
が必要になり、要求されている線幅である42μmを超
えてしまう。
く影響され、データのビット数がkビットの場合、DA
変換回路だけで、TFTの個数がk×2のk乗個(6ビ
ットの場合、384個)のTFTを配置する必要があ
る。さらに、kビットのラッチ回路を2回路分配置する
ためには、1μm以下のレイアウトルールで形成しない
限り現実的には不可能である。
は、消費電力をできる限り抑える必要がある。すなわ
ち、画像表示装置の消費電力は適用製品のバッテリーに
よる稼動時間などに大きく関わるからである。駆動回路
で消費される電力の1つにデータバスで消費される消費
電力がある。データバスは外部からの入力データをラッ
チに伝える機能を果たす。データバスはデータ転送速度
が高速であり、最も消費電力の大きな配線の1つであ
る。このデータバスでの消費電力は配線容量、データの
変化回数および信号電圧の二乗に比例するので、データ
バスの電力を減らすには、配線容量、データの変化回
数、信号電圧を削減することが有効である。データバス
の配線容量のうち、配線交差容量が大きな容量を示す。
と、従来技術のように、データバスから一方のラッチに
データを取り出す箇所で、1信号線当たり、データバス
同士の交差による配線交差部としてk−1箇所(6ビッ
トでは5箇所)の交差が必要になる。またデータの変化
回数(“0”のデータが“1”に変化するかまたは
“1”のデータが“0”のデータに変化する回数)は、
データバスの配線本数をkとしたとき、1データ当たり
の平均のデータ変化はk/2(6ビットでは3)とな
り、最大のデータ変化回数はk(6ビットでは6)とな
る。
表示するための表示領域に対して非表示領域の占有面積
をより小さくすることができる画像表示装置およびその
駆動方法を提供することにある。
に、本発明は、複数の信号線と複数の走査線がマトリク
ス状に配置されているとともに各信号線と各走査線とが
互いに交差する交差点近傍の各領域にスイッチ素子を介
して前記各信号線と前記各走査線に接続された画素を有
する画像表示手段と、アナログ値による階調電圧が表示
階調に対応して印加された階調電圧線群と、デジタル値
による高階調の画像データに従って前記いずれかの階調
電圧線を選択するためのスイッチ駆動信号を出力するデ
コーダ手段と、前記画像データに従ってトリガ信号を順
次出力するトリガ信号出力手段と、前記トリガ信号の入
力を条件に前記スイッチ駆動信号に応答して指定の階調
電圧線を選択し前記指定の階調電圧線からの階調電圧を
指定の信号線に出力する複数のスイッチ手段とを備えて
なる画像表示装置を構成したものである。
以下の要素を付加することができる。
れ、各分割されたデコーダ手段は相対向して配置されて
なる。
駆動信号を伝送する複数のスイッチ駆動線が接続され、
前記トリガ信号出力手段には前記トリガ信号を伝送する
複数のトリガ線が接続され、前記複数のスイッチ手段に
はそれぞれ指定の階調電圧を指定の信号線に伝送する出
力線が接続されてなる。
調電圧線群は、前記複数のトリガ線と前記各出力線にそ
れぞれ交差して配置されてなる。
複数のスイッチ駆動線に沿って並列に配置されてなる。
線に対して、1本のスイッチ駆動線が並列に配置されて
なる。
線に対して、前記1本の階調電圧線を間にして2本のス
イッチ駆動線が並列に配置されてなる。
ッチ駆動線は、同じ配線層に形成されてなる。
は、同じ配線層に形成されてなる。
の間には、前記各出力線から出力電圧を複数の信号線に
分配する分配手段が配置されてなる。
イッチ駆動線は、アルミニウムあるいは銅による配線材
料で形成されてなる。
記階調電圧線群の配線本数は、n以上で2n以下であ
る。
圧線群と、前記複数のスイッチ手段および前記トリガ信
号出力手段は、同一の基板上に形成されてなる。
表面に接着あるいは前記基板の周辺に配置されてなる。
圧線群と、前記複数のスイッチ手段と、前記デコーダ手
段および前記トリガ信号出力手段は、同一の基板上に形
成されてなる。
トレジスタ回路を用いて形成されてなる。
トリガ信号の入力により導通して前記スイッチ駆動信号
を伝送する第1の薄膜トランジスタと、前記第1の薄膜
トランジスタの出力によるスイッチ駆動信号により導通
して階調電圧を前記出力線に伝送する第2の薄膜トラン
ジスタとをそれぞれ備えてなる。
第1の薄膜トランジスタの出力によるスイッチ駆動信号
を保持するコンデンサをそれぞれ備えてなる。
線群のいずれか一つの階調電圧線と、前記階調電圧線群
とは異なる配線層に形成された電極とをオーバラップさ
せて形成した静電容量である。
第1の薄膜トランジスタの出力によるスイッチ駆動信号
を少なくとも1ビットの情報として記憶する記憶手段を
それぞれ備えてなる。
イッチ駆動線と各トリガ線とが互いに交差する交差点近
傍の領域毎にそれぞれ配置されてなる。
記第2の薄膜トランジスタは、前記階調電圧線の階調電
圧が前記スイッチ駆動線の信号電圧に対して相対的に低
いときにはnチャネル薄膜トランジスタを用いて形成さ
れ、前記階調電圧線の階調電圧が前記スイッチ駆動線の
信号電圧に対して相対的に高いときにはpチャネル薄膜
トランジスタを用いて形成されてなる。
スイッチ駆動信号を増幅する電圧レベル変換手段をそれ
ぞれ備えてなる。
電圧や共通の信号を供給する配線をそれぞれ前記階調電
圧線群に並列に配置してなる。
る電圧を印加する電圧発生手段を備えてなる。
列接続された複数のラダー抵抗で構成されてなる。
示手段と、前記階調電圧線群と、前記複数のスイッチ手
段および前記トリガ信号出力手段とともに同一の基板上
に形成されてなる。
む一対の基板間に挟持された液晶を備え、前記画素に接
続されたスイッチ素子からの電圧に対応して前記液晶の
光透過率が変化してなる。
れた発光膜を備え、前記画素に接続されたスイッチ素子
からの電圧に対応して前記発光膜の発光強度が変化して
なる。
ス信号を出力する走査手段を備えてなる。
イッチ駆動線にスイッチ駆動信号を出力する際の駆動周
波数を、前記トリガ信号出力手段が前記トリガ信号を出
力する際の駆動周波数の2倍以上に設定する。
調データに関する同時のデータの切り替わりは2以下で
あって、前記デコーダ手段は前記階調データに従って単
一のスイッチ駆動線を選択するためのスイッチ駆動信号
を順次出力する。
ログ信号に変換するためのデジタル・アナログ変換機能
と信号線を選択するための機能をデコード手段に持た
せ、デコーダ手段の出力によるスイッチ駆動信号とトリ
ガ信号出力手段の出力によるトリガ信号にしたがって指
定の階調電圧線を選択し、選択した階調電圧線からの階
調電圧を指定の信号線に出力するようにしたため、高精
細で多階調な画像を表示するための表示領域に対して、
信号線を駆動するために非表示領域に配置された駆動回
路の占有面積をより小さくすることができる。
デコーダ手段を用いているため、スイッチ駆動線のうち
データの変化するスイッチ駆動線は最大2であり、デー
タの変化回数が少なくなり、データが変化するごとに配
線間の容量が充放電しても、変化回数の低減によって消
費電力を少なくすることができる。
て、交差配線、つまり交差配線容量を少なくすることが
できるので、高速な信号が伝送されるスイッチ駆動線で
の電力の消費を少なくすることができる。
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す
画像表示装置の要部構成図である。図1において、絶縁
基板1の上には、シフトレジスタ2、デコーダ3、DA
変換部4、走査回路5、表示領域6が形成されている。
表示領域6は、高精細で多階調の画像を表示するための
領域として形成されており、この表示領域6には、複数
の信号線S1〜S6、複数の走査線G1〜G2がマトリ
クス状に配線され、各信号線と各走査線とが互いに交差
する交差点近傍の各領域にスイッチ素子としての画素T
FT7、画素8が形成されている。画素TFT7のゲー
ト電極は走査線G1〜G2に接続され、ソース電極は各
信号線S1〜S6に接続され、ドレイン電極は画素8に
それぞれ接続されている。
にするために、信号線として6本、走査線として2本、
画素TFT7、画素8として6×2個のものを示してい
るが、これらの個数は、実際には画素8の個数によって
決まるようになっている。例えば、画像表示装置の表示
情報量がカラーVGAの場合、画素8、および画素TF
T7の個数は640×480×3(赤、緑、青)個であ
るから、信号線は640×3(赤、緑、青)本、走査線
は480本である。
走査線G1、G2に順次走査パルスを出力する走査回路
5が設けられているとともに、信号線S1〜S6を駆動
するための駆動回路としてシフトレジスタ2、デコーダ
3、DA変換部4が形成されている。
ナログ値による階調電圧に変換するために、階調電圧線
群としてn本の階調電圧線LV1〜LVn、2×n本の
スイッチ駆動線D1−1〜Dn−1、D1−2〜Dn−
2、トリガ線Q1〜Q3、出力線X1〜X6を備えて構
成されており、スイッチ駆動線D1−1〜Dn−1、D
1−2〜Dn−2はデコーダ3の出力部に、トリガ線Q
1〜Q3はレジスタ2の出力部に、出力線X1〜X6は
信号線S1〜S6にそれぞれ接続されている。
は、任意の自然数i≦nに対して、i番目の階調電圧線
LViの両側にスイッチ駆動線Di−1とDi−2が並
行して配置されている。すなわち、1本の階調電圧線に
対してその両側に2本のスイッチ駆動線が配置されてお
り、各スイッチ駆動線間の領域を有効に活用するように
なっている。
Q1〜Qnが交差する方向に配線されているとともに、
1本のトリガ線に対して2本の出力線が並行に配置され
ており、トリガ線Q1〜Q3、出力線X1〜X6と各ス
イッチ駆動線または階調電圧線とが交差する交差点近傍
の領域にそれぞれスイッチ回路SWが設けられている。
対応した階調電圧として、相異なる電圧V1〜Vnが印
加されている。各階調電圧線は、例えば、アルミニウム
あるいは銅を用いた低抵抗率の配線材料を用いて構成さ
れており、各階調電圧線の端末は電圧発生手段に接続さ
れている。
に示すように、階調数と等しいn個の電圧源によって電
圧を発生するものを用いることができる。また図3に示
すように、電圧V1、Vnを発生する電圧源の間にラダ
ー抵抗21を複数個直列に接続し、複数のラダー抵抗2
1によって電圧を分圧し、電圧V1、Vn、および分圧
された電圧をそれぞれ階調電圧V1〜Vnとして順次階
調電圧線LV1〜LVnに印加するものを用いることが
できる。なお、階調電圧線LV1〜LVnを並べる順番
や供給する電圧V1〜Vnの順番は特に限定されるもの
ではない。
tr1、nチャネルのTFTtr2、コンデンサ(静電
容量)Cmを備えて構成されている。TFTtr1は第
1の薄膜トランジスタとして、ゲート電極がトリガ線Q
1に、ソース電極が階調電圧線D1−1に、ドレイン電
極が容量Cmの一端に接続されており、トリガ線Q1を
伝送するトリガ信号に同期して導通し、スイッチ駆動線
D1−1のデータ(スイッチ駆動信号)をコンデンサC
mにサンプリングする構成になっている。コンデンサC
mは1ビットのデータを記憶する記憶手段として他方の
端子が階調電圧線LV1に接続されており、交流的に接
地に近い状態を形成している。
い場合は、図4に示すように、コンデンサCmの一方の
端子を階調電圧線LV1とは別に、接地配線22に接続
する構成を採用することもできる。
膜トランジスタとしてのTFTtr2のゲート電極に接
続されている。TFTtr2のソース電極とドレイン電
極はそれぞれ階調電圧線LV1と出力線X1に接続され
ており、コンデンサCmにサンプリングされたデータに
よってON/OFF制御されるスイッチを構成してい
る。すなわち、TFTtr2は、コンデンサCmに高い
電圧が印加されているときにはON(導通)し、低い電
圧が印加されているときにはOFF(非導通)になる。
条件に、スイッチ駆動線からのデータ(スイッチ駆動信
号)に応答して指定の階調電圧線LV1を選択し、指定
の階調電圧線LV1からの階調電圧V1を、出力線X1
を介して信号線S1に出力するスイッチ手段として構成
されている。なお、出力線X1〜X6、スイッチ駆動線
D1−1〜Dn−1、D1−2〜Dn−2の全ての交点
にマトリクス状に配置されたスイッチ回路も同様に構成
されている。
画像データ(nビットの画像データ、例えば、6ビット
64階調の画像データ)にしたがっていずれかの階調電
圧線を選択するためのスイッチ駆動信号を出力するデコ
ーダ手段として構成されており、本実施形態におけるデ
コーダ3は、多階調の画像データにしたがって2本のス
イッチ駆動線に“1”のデータ(スイッチ駆動信号)を
出力するために、2系統分のデータ線Data−1、D
ata−2から画像データが入力されるようになってい
る。
に、2つのデコーダ11、12を備えて構成されてお
り、各デコーダ11、12は入力端子A−1、A−2に
それぞれデータ線Data−1、Data−2から高階
調の画像データが入力されたときに、図6に示す論理に
したがって、2系統の出力端子Y1−1〜Yn−1、Y
1−2〜Yn−2のうち、各系統毎に単一の出力端子に
のみ“1”の信号(スイッチ駆動信号)を出力し、他の
出力端子には“0”の信号を出力するようになってい
る。
電圧を意味する。また、入力inはバイナリデータであ
る。またinに入力するデータは説明を分かりやすくす
るために、1からnまで表しているが、n種類ある符号
であればどの符号でもよく、例えば、0から(n−1)
までの数字を用いることもできる。またデコーダ3の入
力には入力端子としてA−1とA−2の2系統あるが、
デコーダ11、12の入力端子の前にセパレータを設け
て1系統にすることもできる。
しているが、デコーダ11、12を、DA変換部4を間
にしてその両側に配置することもできる。また、デコー
ダ3としては、図7に示すように、外部IC23とし
て、絶縁基板1の外部に配置し、フレキシブルケーブル
(FPC)24を介して絶縁基板1と外部IC23とを
接続する構成を採用することもできる。また、外部IC
23を絶縁基板1の表面に直接実装することもできる。
てトリガ信号を順次出力するトリガ信号出力手段とし
て、例えば、図8に示すように、インバータ、クロック
ドインバータ、ANDゲートを用いて構成されている。
インバータ、クロックドインバータ、ANDゲートは、
図9(a)〜(c)に示すように、TFTを用いた回路
によって構成することができる。このシフトレジスタ2
は、図10に示すように、クロックCKと逆相クロック
CKNおよびスタートパルスSTに応答して、ANDゲ
ートから順次トリガ信号(トリガパルス)q1、q2、
q3を順次発生するようになっている。なお、シフトレ
ジスタ2の回路では、トリガパルスq1〜q3が順次出
力されるが、この順番は入力データと信号線との関係で
決まるものであり、この順番は特に限定されるものでは
ない。
と同様の回路で構成され、走査線G1〜G2に走査パル
ス信号を順次出力する走査手段として構成されている。
TFTとしてnチャネルのものを用いるものについて述
べたが、図11に示すように、DA変換部4にnチャネ
ルTFTを用いたスイッチ回路SWと、pチャネルTF
Tを用いたスイッチ回路SWpを混在させる構成を採用
することができる。すなわち、階調電圧線LViの階調
電圧がスイッチ駆動線Diの信号電圧に対して比較的低
い場合はnチャネルTFTtr2を用い、階調電圧LV
jの階調電圧がスイッチ駆動線Djの信号電圧に対して
比較的高い場合はpチャネルTFTtr2pを用いるこ
とで、スイッチ駆動線の信号電源を低く抑えることがで
きる。この場合、pチャネルTFTを用いたスイッチ回
路SWpをデコーダ3に接続するに際しては、デコーダ
3の出力論理を反転するために、デコーダ3とスイッチ
回路SWpとの間にインバータ25を設けるか、あるい
はデコーダ3内部で論理を反転する構成を採用すること
ができる。
して用いる場合、表示領域6に配置される画素8は、図
12に示すように、画素TFT7でサンプリングされた
電圧を保持するコンデンサ27と、絶縁基板1と相対向
して配置される基板(透明基板)との間に挟まれた液晶
層29によって構成することができる。コンデンサ27
は、一端が接地線28に接続されており、画素TFT7
でサンプリングされた電圧を1フレーム期間安定に保持
することができる。液晶層29の一端はコモン電極30
に接続されており、コンデンサ27に保持された電圧と
コモン電極30に印加される電圧Vcとの差電圧を液晶
層29に印加することで、液晶層(液晶)29の光透過
率が変化し、画像を表示することができる。
して用いる場合、画素8は、図13に示すように、画素
TFT7でサンプリングされた電圧を保持するコンデン
サ31と、画素TFT7でサンプリングされた電圧を電
流に変換する電圧電流変換回路32、発光層32で構成
することができる。コンデンサ31と発光層33の一端
はそれぞれ接地線34に接続され、電圧電流変換回路3
2には電源線35から電圧が印加されている。電源線3
5と接地線34との間に外部から電圧が印加されたとき
に、サンプリングされた電圧がコンデンサ31に保持さ
れると、保持された電圧に対応して発光層33の発光強
度が変化し、画像を表示することができる。
画像表示装置の各回路は図14に示すように動作する。
まず、デコーダ3に多階調の画像データとして、データ
線Data−1に奇数番目の画像データが入力され、デ
ータ線Data−2には偶数番目の画像データが入力さ
れる。例えば、表示領域6に表示すべき横1行の画像デ
ータ#1〜#6が左から右に順に〔2,3,4,2,
1,n〕の場合、データ線Data−1には、〔2,
4,1〕、データ線Data−2には〔3,2、n〕の
順に画像データが入力される。画像データがデコーダ3
でデコードされると、画像データによって選択されたス
イッチ駆動線として、スイッチ駆動線D1−1〜Dn−
1のうち1本が“1”になるとともに、スイッチ駆動線
D1−2〜Dn−2のうち1本が“1”になる。この画
像データの入力に同期して、シフトレジスタ2からは、
トリガ線Q1〜Q3に順次トリガパルスが出力される。
トリガパルスが順次出力されると、トリガ線Q1〜Q3
に接続されたnチャネルTFTtr1がONとなり、ス
イッチ駆動線のデータが順次サンプリングされ、各トリ
ガ線Q1〜Q3に接続されたスイッチ回路SWのうち、
スイッチ駆動線に“1”のデータが出力されたスイッチ
回路SWには画像データに対応して“1”のデータが記
憶され、スイッチ駆動線に“0”のデータが出力された
スイッチ回路SWには“0”のデータが記憶され、これ
らのデータは再びタンプリングされるまで保持される。
その間、“1”のデータを記憶したスイッチ回路SWの
TFTtr2がONになり、階調電圧線LV1〜LVn
のうち、“1”のデータを記憶したスイッチ回路SWに
接続された階調電圧線の階調電圧が出力線に出力され
る。
スにしたがって、出力線X1〜X6には順次階調電圧が
出力され、各階調電圧は信号線S1〜S6に供給され
る。そして最初のトリガパルスがトリガ線Q3から発生
する時間t1で全ての信号線S1〜S6にそれぞれ画像
データ〔2,3,4,2,1,n〕に対応した階調電圧
〔V2,V3,V4,V2,V1,Vn〕が供給され
る。
る過程で、走査回路5から各走査線G1、Gに1ライン
期間ごとに順次走査パルスが出力される。1ライン期間
は時間t0〜t2およびt2〜t4のそれぞれの期間で
あり、時間t0〜t2の1ライン期間は走査線G1が
“1”になり、時間t2〜r4の1ライン期間は走査線
G2が“1”になる。
に接続された1行の画素TFT7ではソース電極−ドレ
イン電極間は導通状態となり、遅くとも時間t1〜t2
の間に1行目の画素8に信号線S1〜S6からの階調電
圧が書き込まれる。
間t3までに全ての信号線S1〜S6にそれぞれ画像デ
ータ〔2,1,n,4,3,1〕に対応した階調電圧
〔V2,V1,Vn,V4,V3,V1〕が供給され、
2行目の画素8に、遅くとも時間t3〜t4の間に信号
線S1〜S6からの階調電圧が書き込まれる。以上の動
作を繰り返すことで、全ての表示領域6の画素8に目的
の電圧が印加され、表示領域6の全体に画像を表示する
ことができる。
ーダ3の駆動周波数は、データ線Data−1およびD
ata−2から入力される画像データの周波数と同じで
ある。一方、スイッチ回路SWは1ライン期間に1回、
トリガ線のトリガパルスにより駆動される。この場合、
1ライン期間には、少なくとも2つのデータが入力され
るので、デコーダ3の駆動周波数はスイッチ回路SWの
駆動周波数の2倍以上になる。
て用いる場合、画素8に供給する電圧は1フィールドご
とに極性が反転する交流電圧を用いる必要があり、この
交流電圧を液晶に与えてその実効値の電圧で光透過率を
変化させる必要がある。1フィールド期間ごとに極性が
反転する交流電圧を画素に印加するに際しては、次の2
つの方法のうちいずれかの方法を採用することができ
る。
すように、コモン電極30(図12のコモン電極30)
に印加される電圧Vcを固定し、画素8の電圧を1フィ
ールド期間ごとに反転させる方法である。V1は最高電
圧で、Vnは最低電圧である。画素8に高い交流電圧値
Vmaxを印加する場合は、(1)のラインのように、
1フィールド期間ごとに電圧V1と電圧Vnをそれぞれ
出力する。一方、画素8に低い交流電圧値Vminを印
加する場合は、(2)のラインのように、1フィールド
期間ごとにV(n/2)とV〔(n/2)+1〕をそれ
ぞれ出力する。
の論理にしたがって動作することになる。すなわち、奇
数番目のフィールド期間と偶数番目のフィールド期間で
出力がout−1〜out−(n/2)と、out−
((n/2)+1)〜out−nの出力が切り替わる。
また、この場合、nは画像表示装置の表示可能な階調数
の2倍である。例えば、階調ビット数が6ビットの場
合、階調数は64なので、n=128である。また階調
電圧線に1フィールドごとに2値の電圧を交互に供給す
ることにより交流化する方法がある。この場合は、nは
画像表示装置が表示可能な階調数と同じである。例え
ば、階調ビット数が6ビットの場合、階調数は64なの
で、n=64である。
すように、コモン電圧(図12のコモン電極30に印加
される電圧)Vcを交流化する方法がある。この場合、
階調電圧線の電圧範囲が狭くなり、回路の低電圧化、低
消費電力化に都合が良い。V1は最高電圧を示し、Vn
は最低電圧を示す。画素の高い交流電圧値Vmaxを印
加する場合は、(1)のラインのように、コモン電圧V
cが低い電圧であるフィールド期間ごとに電圧V1を出
力し、コモン電圧Vcが高い電圧であるフィールド期間
ごとに電圧Vnをそれぞれ出力する。画素8に近い交流
電圧値Vmaxを印加する場合は、(2)のラインのよ
うに、(1)のラインと逆の組合わせで電圧が出力され
る。
電圧が非対象の場合には、図18に示すような特性の階
調電圧を用いることができる。図18では、偶数番目の
フィールド期間では8通り、奇数番目のフィールド期間
では8通りの出力電圧があり、そのうち4つが同じ電圧
を取り得るので、4つの電圧を奇数番目のフィールド期
間と偶数番目のフィールド期間で共用することができ
る。すなわち、各フィールド期間で電圧を共用しないと
きには18通りの電圧を必要とするのに対して、各フィ
ールド期間で電圧V1、V5、V8、V12を共用する
ことで、12通りの階調電圧を用いることで、階調電圧
を発生させることができ、階調電圧線の数はn=12に
なる。この場合、デコーダ11、12は、図19に示す
論理にしたがって動作することになる。例えば、奇数番
目のフィールド期間では、階調1に対して電圧V1を選
択するための信号が出力され、階調2に対しては電圧V
5を出力するための信号が出力され、同様に、階調3、
5、6、7、8に対して、電圧V7、V8、V9、V1
0、V11、V12を順次選択するための信号が出力さ
れる。
く、奇数番目と偶数番目のフィールド期間で共用できる
電圧の数により、必要な電圧の数、つまり階調電圧線の
数nが決まり、最大で階調数の2倍、最小で階調数の1
倍である。
図20に示す。この回路レイアウト例は、スイッチ回路
SWを紙面横方向に2回路分、紙面縦方向に4回路分を
含む領域のみを記述している。階調電圧線LV1、LV
2と、スイッチ駆動線D1−1、D1−2、D2−1、
D2−2は同一の層に形成した金属配線で紙面横方向に
沿って配線されている。スイッチ駆動線は高速な信号を
伝え、階調電圧線は交流的に接地するが、配線長は紙面
横方向に長く配線する必要があるため、紙面横方向の配
線であるスイッチ駆動線と階調電圧線はアルミニウムあ
るいは銅で形成して抵抗を低くするのが好ましい。トリ
ガ線Q1、Q2と出力線X1〜X4は、TFTのゲート
部を形成する金属配線と同一層の金属配線を用い、階調
電圧線とスイッチ駆動線とが交差する紙面縦方向に配線
されている。またスイッチ駆動線D1−1と階調電圧線
LV1との間、階調電圧線LV1とスイッチ駆動線D1
−2との間、スイッチ駆動線D2−1と階調電圧線LV
2との間、階調電圧線LV2とスイッチ駆動線D2−2
との間にそれぞれスイッチ回路SWが形成されている。
各スイッチ回路SWには、2つのnチャネルTFTtr
1とtr2を形成し、金属配線、ゲート金属膜を用い
て、図4に示す回路図にしたがって配線されている。T
FTtr1とtr2はポリシリコン膜とゲート金属膜と
の交差部に形成されている。ポリシリコン膜はゲート金
属膜との交差部近傍以外はリンがドープされ、nチャネ
ルTFTになっている。コンデンサCmは階調電圧線の
金属配線と、ゲート金属膜(階調電圧線とは異なる配線
層に形成された電極)とをオーバーラップさせた領域に
形成されている。
μm、線幅4μmになっている。紙面横方向のスイッチ
回路SWのピッチは84μmになっている。スイッチ回
路SWの1ピッチは2画素分になるため、画素ピッチは
その半分の42μmになり、画像表示装置のピッチは2
00画素/インチを超える高精細度にすることが可能に
なる。すなわち、階調数が増加すると、スイッチ回路S
Wと階調電圧線、スイッチ駆動線が増加するが、本実施
形態によれば、階調数の増加によっても出力線、トリガ
線は増加しないため、このピッチは階調ビット数の増加
に影響されないことになる。
画像表示装置であっても、階調数に関わらず、紙面縦方
向の配線は、1信号線当たり1.5本(2本の信号線S
1、S2に対して縦方向の配線は出力線X1、X2、ト
リガ線Q1の3本となり、縦方向の配線は、1信号線当
たり1.5本となる。)と変わらないので、配線に必要
なスペースは、例えば、レイアウトルールがスペース4
μm、ライン幅4μmの場合、(4+4)×1.5本=
12μmの幅で済むので、200画素/インチの画像表
示装置でも、1ライン当たり30μmの回路作成スペー
スを持つことができる。したがって、画像表示装置をカ
ラー縦ストライプ画素で十分に200画素/インチを超
えるような高精細化を図ることができる。
信号線1列当たりのDA変換部4のトランジスタ数は2
×64=125個となり、少なくできる。DA変換部4
の紙面縦方向の幅は52μm×64=3.584mmに
なり、画像表示装置の非表示領域の占有面積をより小さ
くすることができる。
2本当たり、図20の交差部41〜43に示すように、
3箇所であり、信号線1本当たりに換算しても1.5本
である。すなわち交差する配線は出力配線2本とトリガ
線1本だけである。さらに各階調電圧線の両側に2本の
スイッチ駆動線を並行に配線しているため、スイッチ駆
動線同士で互いに交差することはない。したがって、こ
の交差配線数は階調数nが増加しても変わらない。した
がって、多階調表示の画像表示装置であっても、交差配
線、つまり交差配線容量を少なくすることができ、高速
な信号が伝送されるスイッチ駆動線での電力の消費を少
なくすることができる。
1、12にそれぞれ接続されるn本のスイッチ駆動線に
おける状態の変化数は、最大で2、平均値は2×(1−
(1/n))となる。なお、1/nは同じデータが発生
する確率を示している。
調ビット数2ビット以上で、平均値は階調ビット数4ビ
ット以上で変化数は少なくなる。すなわち、デコーダ1
1、12によってそれぞれ単一のスイッチ駆動線にのみ
“1”の信号を出力するようにしているため、データの
変化回数を少なくすることができる。
でバイナリデータとして入力する従来の方式に比べ、本
実施形態によれば、消費電力の最大値は2ビット以上
で、平均値は4ビット以上となり、多階調な画像を表示
する場合でも、消費電力を少なくすることができる。
図7に示すように、外部IC23として構成した場合、
外部IC23と画像表示装置との間を接続するフレキシ
ブルケーブルの寄生容量を駆動する消費電力も同様に低
減することができ、フレキシブルケーブル24などの外
部配線での高速な信号の消費電力も低減することができ
る。
たがって説明する。本実施形態は、絶縁基板51の非表
示領域に、DA変換部4の代わりに、DA変換部54を
設け、デコーダ3の代わりに、デコーダ53を設けたも
のであり、他の構成は図1に示すものと同様である。な
お、図21では、信号線S1〜S3に関連するもののみ
が示されている。
ータ線Dataに入力されたときに、n本のスイッチ駆
動線D1〜Dnうち1本のスイッチ駆動線に対して
“1”のデータ(スイッチ駆動信号)を出力し、その他
のスイッチ駆動線に対しては、“0”のデータを出力す
るように構成されている。
1〜LVn、n本のスイッチ駆動線D1〜Dn、トリガ
線Q1〜Q3、出力線X1〜X3、接地線GND、パル
ス線LPを備えており、各スイッチ駆動線と並行に接地
線GND、パルス線LP、階調電圧線LV1〜LVnが
配線され、これらの配線と交差する方向にトリガ線Q1
〜Q3と出力線X1〜X3がそれぞれ並行に配線され、
各線が互いに交差する交差点近傍の領域にそれぞれスイ
ッチ回路SLが形成されている。
の出力部に、トリガ線Q1〜Q3はシフトレジスタ2の
出力部に、出力線X1〜X3は信号線S1〜S3にそれ
ぞれ接続されている。
関係は、任意の自然数i≦nに対して、i番目の階調電
圧線LViに並行してスイッチ駆動線Diが配置されて
いる。各階調電圧線LV1〜LVnには、前記実施形態
と同様に、表示階調に対応した階調電圧として、相異な
る電圧V1〜Vnが印加されている。接地線GNDには
データ“0”に対応する低い電圧が印加されており、パ
ルス線LPにはスイッチ回路SLでレベルシフト動作に
必要なパルスが供給されている。
tr3〜tr6およびコンデンサ(静電容量)C1で構
成されている。このスイッチ回路SLはトリガ信号とス
イッチ駆動線からのデータ(スイッチ駆動信号)に応答
して指定の階調電圧線を選択するスイッチ手段としての
機能を備えているとともに、スイッチ駆動線の電圧を増
幅するレベルシフター(電圧レベル変換手段)としての
機能を備えて構成されている。TFTtr3およびTF
Ttr5のゲート電極はトリガ線Q1に接続されてお
り、トリガ線Q1からトリガパルス(トリガ信号)が入
力されたときに、このトリガパルスに同期して、コンデ
ンサC1の一端aにスイッチ駆動線D1の電圧をサンプ
リングし、コンデンサC1の一端bに接地線GNDの電
圧をサンプリングする構成になっている。コンデンサC
1の両端はTFTtr4のゲート電極とドレイン電極に
それぞれ接続されており、パルス線LPのパルスによっ
てb点の電圧をレベルシフトする構成になっている。
ン電極はそれぞれ階調電圧線LV1と出力線X1に接続
されており、b点の電圧で階調電圧線LV1と出力線X
1との間でON/OFF制御するスイッチを構成してい
る。すなわち、TFTtr6は、b点に高い電圧が印加
されているときはON(導通)し、低い電圧が印加され
ているときはOFF(非導通)になる。なお、各出力配
線X1〜X3、スイッチ駆動線D1〜Dnの全ての交点
にマトリクス状に配置されてスイッチ回路SLも同様に
構成されている。
フト動作を図22にしたがって説明する。まず、スイッ
チ回路SLに接続されたトリガ線Q1に回路の電圧VD
Dのパルスが入力されると、前述したように、a点には
スイッチ駆動線D1をサンプリングした電圧が発生し、
b点には接地線GNDをサンプリングした電圧である0
Vが発生する。スイッチ駆動線の論理は“1”または
“0”であり、“1”の電圧はVDDより小さく、最低
TFTtr3のしきい値電圧よりも大きい電圧Vsig
であり、通常は3Vよりも小さい電圧である。このた
め、スイッチ駆動線の電圧が“1”のときに、このスイ
ッチ駆動線の電圧をサンプリングすると、a点の電圧は
Vsigになり、スイッチ駆動線の電圧が“0”のとき
にスイッチ駆動線をサンプリングすると、a点の電圧は
0Vになる。サンプリング完了後にパルス線LPに電圧
VDDのパルスを入力する。このとき、a点の電圧がV
sigの場合、TFTtr4がONであるため、b点の
電圧が上昇し、コンデンサC1によってa点の電圧も上
昇し、さらに、b点の電圧上昇を加速する。そして、最
終的に、b点の電圧はVDD、a点の電圧はVsig+
VDDになって安定する。a点の電圧が0Vの場合に
は、TFTtr4がOFFであるため、b点の電圧は0
Vのままである。
幅Vsigであったスイッチ駆動線の電圧を振幅VDD
の信号に変換することができる。このため、VDDの電
圧が高いときには、TFTtr6では、より広い範囲の
階調電圧線の電圧をON/OFF制御できることにな
る。
回路は、図23のように動作する。まず、デコーダ53
の入力端子に多階調の画像データがデータ線Dataに
入力された場合、例えば、表示すべき横1行の画像デー
タ#1〜#3が左から右に順に〔2,4,1〕の場合、
データ線Dataから入力した画像データはデコーダ5
3でデコードされ、デコードされたときの論理にしたが
って、スイッチ駆動線D1〜Dnのうち1本のスイッチ
駆動線に“1”の信号が出力され、他のスイッチ駆動線
には“0”の信号が出力される。この画像データの入力
に同期して、シフトレジスタ2からトリガ線Q1〜Q3
に順次トリガパルスが出力されると、トリガ線Q1〜Q
4に接続されたTFTtr3、TFTtr5がONにな
り、スイッチ回路SLのうち、“1”のデータを出力し
たスイッチ駆動線に接続されたスイッチ回路SLに
“1”のデータが記憶され、他のスイッチ回路SLには
“0”のデータが記憶され、これらのデータは再びサン
プリングされるまで保持される。その間、“1”のデー
タを記憶したスイッチ回路SLのTFTFtr6がON
になり、階調電圧線V1〜Vnのうち、“1”のデータ
を記憶したスイッチ回路SLに接続された1本の階調電
圧線からの階調電圧が出力線に出力される。
パルスの発生が完了したt1のあとに、パルス線LPに
パルスが入力されると、“1”のデータを記憶している
スイッチ回路SLでは、前述したように、レベルシフト
動作が実行され、全ての出力線X1〜X3に階調電圧が
発生する。したがって、全ての信号線S1〜S3にそれ
ぞれ画像データ〔2,4,1〕に対応した階調電圧〔V
2,V4,V1〕が供給される。
る過程で、走査回路5から各走査線G1、G2に1ライ
ン期間ごとに順次走査パルスが出力される。1ライン期
間はt0〜t2およびt2〜t4のそれぞれの期間であ
り、時間t0〜t2の1ライン期間には走査配線G1が
“1”になり、時間t2〜t4の1ライン期間は走査線
G2が“1”になる。そして走査線G1が“1”のとき
に、走査線G1に接続された画素TFT7ではソース電
極−ドレイン電極間は導通状態となり、遅くとも時間t
2までに1行目の画素8に信号線S1〜S3からの階調
電圧が書き込まれる。
間では、時間t3〜t4の間に全ての信号線S1〜S3
にそれぞれ画像データ〔2,n,3〕に対応した階調電
圧〔V2,Vn,V3〕が供給され、2行目の画素8
に、遅くとも時間t4までに信号線S1〜S3からの階
調電圧が書き込まれる。以上の動作を繰り返すことで、
全ての表示領域6の画素8全体に目的の電圧が印加さ
れ、画像を表示することができる。
るに際しては、デコーダ53の駆動周波数は、データ線
Dataから入力される画像データの周波数と同じであ
る。一方、スイッチ回路SLは1ライン期間に1回、ト
リガ線のトリガパルスによって駆動される。また1ライ
ン期間には少なくとも2つのデータが入力されるので、
デコーダ53の駆動周波数はスイッチ回路SLの駆動周
波数の2倍以上になる。
晶表示装置として用いる場合、各画素8に供給する電圧
として1フィールド期間ごとに極性が反転する交流電圧
を用い、この交流電圧による実効値電圧を液晶に与える
ことで液晶の光透過率を変化させることができる。そし
て交流化を行うに際しては、前記実施形態と同様の方法
を採用することができる。
の回路レイアウト例を図24に示す。この回路レイアウ
ト例は、スイッチ回路SLを紙面横方向に2回路分、紙
面縦方向に2回路分含む領域のみを記述している。階調
電圧線LV1、LV2と、スイッチ駆動線D1、D2、
接地線GND、パルス線LPを同一の層に形成した金属
配線で紙面横方向に配線されている。スイッチ駆動線は
高速な信号を伝え、階調電圧線は交流的に接地される
が、配線長は紙面横方向に長く配線する必要があるた
め、紙面横方向の配線はアルミニウムあるいは銅で形成
して抵抗を低くするのが好ましい。トリガ線Q1、Q2
と出力線X1、X2は、TFTのゲート部を形成する金
属配線と同一層の金属配線を用い、階調電圧線とスイッ
チ駆動線にそれぞれ交差するように紙面縦方向に配線さ
れている。スイッチ駆動線D1と階調電圧線LV1との
間、スイッチ駆動線D2と階調電圧線LV2との間にそ
れぞれスイッチ回路SLが形成されている。
FTtr3〜tr6を形成し、金属配線、ゲート金属膜
を用いて、図21の回路図にしたがって配線している。
TFTtr1とTFTtr2はポリシリコン膜とゲート
金属膜との交差部に形成されている。ポリシリコン膜は
ゲート金属膜との交差点近傍の領域以外はリンがドープ
され、nチャネルTFTになっている。コンデンサC1
は金属配線とゲート金属膜とがオーバーラップする領域
に形成されている。
μm、線幅4μmに設定されている。紙面横方向のスイ
ッチ回路SLのピッチは64μmになっている。したが
って、回路レイアウト例で画像表示装置をカラー縦スト
ライプ画素で約130画素/インチの高精細度にするこ
とが可能になる。この場合、階調数が増加するにしたが
ってスイッチ回路SLと階調電圧線、スイッチ駆動線は
増加するが、出力配線、トリガ線は増加しないため、こ
のピッチは階調ビット数の増加には影響されない。
も、階調数によらず紙面縦方向の配線は1信号線当たり
2本と一定で変わらない。このため配線に必要なスペー
スは、例えば、レイアウトルールがスペース4μm、ラ
イン幅4μmの場合、(4+4)×2本=16μmの幅
で済み、42μmよりも小さくなる。したがって、図2
4のレイアウト例では、約130画素/インチの精細度
であるが、200画素/インチを超える高精細度も実現
可能である。
交差配線数は信号線1本当たり、図24の交差部44、
45に示すように、2箇所である。交差する配線は出力
線2本と、トリガ線1本である。さらに各階調電圧線の
両側に2本のスイッチ駆動線を並行に設けているため、
スイッチ駆動線同士で互いに交差することはない。
の電源配線や共通の信号線が増えた場合で、スイッチ駆
動線と並行に配置することが可能なため、スイッチ駆動
線の交差配線数を増やすことはない。したがって、交差
配線数は階調数nが増加しても変わらない。ゆえに、多
階調表示の画像表示装置であっても、交差配線、つまり
交差配線容量を少なくすることができ、高速な信号が伝
送されるスイッチ駆動線での消費電力を少なくすること
ができる。
ダ53に接続されるn本のスイッチ駆動線におけるデー
タの変化回数は、最大2、平均値は2×(1−(1/
n))となる。すなわち、本実施形態では、最大値は階
調ビット数2ビット以上で、平均値は階調ビット数4ビ
ット以上で変化数は少なくなる。
スでバイナリデータとして入力する従来方式に比べて、
本実施形態によれば、消費電力の最大値は2ビット以上
で、平均値は4ビット以上となり、多階調な画像を表示
する場合でも消費電力を少なくすることができる。
て構成した場合、外部IC23と画像表示装置とを接続
するフレキシブルケーブルでの寄生容量を駆動する消費
電力も低減することができ、フレキシブルケーブルなど
の外部配線での高速な信号の消費電力も低減することが
できる。
線の“1”の論理電圧をTFTtr3のしきい値電圧ま
で下げることができるので、スイッチ駆動線の信号電圧
振幅を小さくすることができ、スイッチ駆動線における
消費電力をより小さくすることができる。
たがって説明する。本実施形態は、絶縁基板61の非表
示領域に、シフトレジスタ2の代わりにシフトレジスタ
62、63を形成し、デコーダ3の代わりにデコーダ6
4、65を形成し、DA変換部4の代わりに、DA変換
部66を形成したものであり、他の構成は図1のものと
同様である。なお、本実施形態では、信号線S1〜S4
に関連するところのみを示している。
態と同様に、インバータ、クロックドインバータ、AN
Dゲートを用いて構成されており、トリガ線Q1、Q
2、Q3、Q4に画像データの入力に同期してトリガパ
ルスを順次出力するように構成されている。
と同一のもので構成されており、デコーダ65は、図5
に示すデコーダ12と同一のもので構成されており、多
階調の画像データに応答して、スイッチ駆動線D1−1
〜Dn−1またはD1−2〜Dn−2のうち1本のスイ
ッチ駆動線に“1”のデータを出力し、他のスイッチ駆
動線に“0”のデータを出力するようになっている。そ
して各デコーダ64、65はDA変換部66を間にして
相対向して配置されている。また各デコーダ64、65
としては、図7のように、外部IC23として構成する
こともできる。
1〜LVn、2×n本のスイッチ駆動線D1−1〜Dn
−1、D1−2〜Dn−2、トリガ線Q1〜Q4、出力
線X1〜X4を備えて構成されており、スイッチ駆動線
D1−1〜Dn−1はデコーダ64の出力部に、スイッ
チ駆動線D1−2〜Dn−2はデコーダ65の出力部
に、トリガ線Q1〜Q4はシフトレジスタ62、63の
出力部に、出力線X1〜X4は信号線S1〜S4にそれ
ぞれ接続されている。
−2〜Dn−2は各階調電圧線LV1〜LVnと並行に
配置され、これらの配線と交差する方向にトリガ線Q1
〜Q4、出力線X1〜X4が配置されている。そして各
配線が交差する交差点近傍の領域にそれぞれスイッチ回
路SWが形されている。階調電圧線LV1〜LVnに
は、表示階調に対応した階調電圧として、相異なる電圧
V1〜Vnが印加されている。
に、nチャネルのTFTtr1、TFTtr2、コンデ
ンサCmで構成されている。ただし、出力線X1、X2
に接続されたスイッチ回路SWはスイッチ駆動線D1−
1〜Dn−1に接続され、出力線X3、X4に接続され
たスイッチ回路SWはスイッチ駆動線D1−2〜Dn−
2に接続されている。
2つの領域に分けているが、階調電圧線は共通である。
このため階調電圧の微小な差による画像のむらが発生す
るのを防止することができる。なお、スイッチ駆動線の
領域を2つ以上に分けることもできる。
ては、画像表示装置の各回路は図26のように動作す
る。まず、デコーダ64、65の入力端子に多階調の画
像データとして、データ線Data1から画面左半分の
画像データが入力され、データ線Data−2から画面
の右半分の画像データが入力された場合、例えば、表示
すべき横1行の画像データ#1〜#4が左から右の順に
〔2,4,3,2〕の場合、データ線Data−1から
は、〔2,4〕、データ線からData−2からは
〔3,2〕の順に画像データが入力される。これらの画
像データはデコーダ65、65でそれぞれデコードさ
れ、デコードされるたときの論理にしたがって、スイッ
チ駆動線D1−1〜Dn−1のうち1本が“1”とな
り、スイッチ駆動線D1−2〜Dn−2のうち1本が
“1”になり、他のスイッチ駆動線は“0”になる。
シフトレジスタ62、63からはトリガ線Q1、Q2、
トリガ線Q3、Q4に順次トリガパルスが出力される。
各トリガ線にトリガパルスが順次出力されると、トリガ
パルスが入力されたスイッチ回路SWのうち、“1”の
スイッチ駆動線に接続されたスイッチ回路SWに“1”
のデータが記憶され、“0”のスイッチ駆動線に接続さ
れた他の全てのスイッチ回路SWには“0”のデータが
記憶され、これらのデータは再びサンプリングされるま
で保持されている。その間、“1”を記憶したスイッチ
回路SWのTFTtr2がONになり、階調電圧線V1
〜Vnのうち、“1”を記憶したスイッチ回路SWに接
続された1本の階調電圧線に対応した階調電圧がそれぞ
れ出力線に出力される。
スにしたがって、出力線X1〜X4には順次階調電圧が
出力され、この階調電圧は信号線S1〜S4に供給され
る。そして最終のトリガパルスがトリガ線Q2に出力さ
れてトリガパルスの発生が終了する時間t1で全ての信
号線S1〜S4にそれぞれ画像データ〔2,4,3,
2〕に対応した階調電圧〔V2,V4,V3,V2〕が
供給される。
走査回路5から走査線G1、G2に順次走査パルスが1
ライン期間ごとに出力される。1ライン期間は時間t0
〜t2および時間t2〜t4のそれぞれ期間であり、時
間t0〜t2の1ライン期間には走査線G1が“1”に
なり、時間t2〜t4の1ライン期間は走査線G2が
“1”になる。走査線G1が“1”のときには、走査線
G1に接続された1行の画素TFT7ではソース電極−
ドレイン電極間は導通状態となり、遅くとも、時間t1
〜t2の間に1行目の画素8に信号線S1〜S4からの
階調電圧が書き込まれる。
間t3までに全ての信号線S1〜S6にそれぞれ画像デ
ータ〔2,n,1,4〕に対応した階調電圧〔V2,V
n,V1,V4〕が供給され、2行目の画素8に、遅く
とも時間t3〜t4の間に信号線S1〜S4の階調電圧
が書き込まれる。以上の動作を繰り返すことで、全ての
表示領域6の画素8に目的の電圧が印加され、画像を表
示することができる。
るに際しては、デコーダ64、65の周波数は、データ
線Dta−1およびDta−2から入力される画像デー
タの周波数と同じである。一方、スイッチ回路SWは1
ライン期間に1回、トリガ線のトリガパルスによって駆
動される。このため、1ライン期間には少なくとも2つ
のデータが入力されるので、デコーダ64、65の駆動
周波数はスイッチ回路SWの駆動周波数の2倍以上にな
る。
晶表示装置として用いる場合、各画素8に供給する電圧
として1フィールド期間ごとに極性が反転する交流電圧
を印加し、交流電圧の実効値電圧で液晶を駆動すること
で、液晶の光透過率が変化することになる。このときの
交流化の方法は、前記第1実施形態と同様な方法を用い
ることができる。
1と信号線S1は互いに直結しているが、図27に示す
ように、1本の出力線からの電圧を2本の信号線S1−
1、S1−2に分配する分配手段としての分配回路36
を配置することもできる。なお、出力線X2についても
同様である。このような回路構成を採用することによ
り、DA変換部66の回路素子を削減することができ
る。ただし、1ライン期間に、図26の1ライン期間の
2回分の動作を行う必要があるので、回路動作は2倍の
速度になる。また2つ以上の信号線に分配することもで
きる。
示装置であっても、階調数によらず、紙面縦方向の配線
は1信号線当たり2本と一定で変わらない。このため、
配線に必要なスペースは、例えば、レイアウトルールが
スペース4μm、ライン幅が4μmの場合、(4+4)
×2本=16μmの幅で済み、42μmよりも小さくす
ることができる。したがって、本実施形態でも、200
画素/インチを超える高い精細度の画像を実現すること
ができる。
交差配線数は第2実施形態と同様に、信号線1本当たり
2箇所である。交差する配線は、出力配線2本とトリガ
線1本だけである。また階調電圧線の両側に2本のスイ
ッチ駆動線を並行に設けているため、スイッチ駆動線同
士で互いに交差することはない。したがって、交差配線
数は階調数nが増加しても変わらない。このため、多階
調表示の画像表示装置であっても、交差配線、つまり交
差配線容量が少なくなり、高速な信号は伝送されるスイ
ッチ駆動線での消費電力を少なくすることができる。
ダ64、65にそれぞれ接続するn本のスイッチ駆動線
でのデータの変化数(状態の変化数)は、最大2、平均
値は2×(1−(1/n))となる。すなわち、本実施
形態では、最大値は階調ビット数2ビット以上で、平均
値は階調ビット数4ビット以上で変化数を少なくするこ
とができる。
でバイナリデータとして入力する従来方式に比べ、本実
施形態によれば、消費電力の最大値は2ビット以上、平
均値は4ビット以上となり、多階調な画像を表示する画
像表示装置でも消費電力を少なくすることができる。
3として構成した場合、外部ICと画像表示装置とを接
続するフレキシブルケーブルの寄生容量を駆動する消費
電力も同様に低減することができ、フレキシブルケーブ
ルなど外部配線での高速な信号の消費電力を低減するこ
とができる。
高精細で多階調な画像を表示するための表示領域に対し
て非表示領域の占有面積をより小さくすることができ
る。
部構成図である。
を説明するための図である。
説明するための図である。
チ回路の他の実施形態を示す回路図である。
ダのブロック構成図である。
である。
きのブロック構成図である。
回路構成図である。
るための図である。
ためのタイムチャートである。
回路の他の実施形態を示す回路構成図である。
して用いた場合の画素の構成図である。
置として用いた場合の画素の構成図である。
ためのタイムチャートである。
して用いるときの交流化方法を説明するための図であ
る。
して用いる場合のデコーダの論理を説明するための図で
ある。
置として用いる場合の他の交流化方法を説明するための
図である。
して用いる場合の階調と電圧との関係を説明するための
図である。
して用いる場合のデコーダの論理を説明するための図で
ある。
路レイアウトを示す図である。
示す要部構成図である。
ベル変換動作を説明するための図である。
イムチャートである。
ウトを説明するための図である。
示す要部構成図である。
イムチャートである。
回路構成図である。
動線 X1〜X6 出力線 S1〜S6 信号線 G1、G2 走査線 SW スイッチ回路 tr1、tr2 nチャネルTFT Cm コンデンサ
Claims (32)
- 【請求項1】 複数の信号線と複数の走査線がマトリク
ス状に配置されているとともに各信号線と各走査線とが
互いに交差する交差点近傍の各領域にスイッチ素子を介
して前記各信号線と前記各走査線に接続された画素を有
する画像表示手段と、アナログ値による階調電圧が表示
階調に対応して印加された階調電圧線群と、デジタル値
による高階調の画像データに従って前記いずれかの階調
電圧線を選択するためのスイッチ駆動信号を出力するデ
コーダ手段と、前記画像データに従ってトリガ信号を順
次出力するトリガ信号出力手段と、前記トリガ信号の入
力を条件に前記スイッチ駆動信号に応答して指定の階調
電圧線を選択し前記指定の階調電圧線からの階調電圧を
指定の信号線に出力する複数のスイッチ手段とを備えて
なる画像表示装置。 - 【請求項2】 請求項1項に記載の画像表示装置におい
て、前記デコーダ手段は複数に分割され、各分割された
デコーダ手段は相対向して配置されてなることを特徴と
する画像表示装置。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の画像表示装置
において、前記デコーダ手段には前記スイッチ駆動信号
を伝送する複数のスイッチ駆動線が接続され、前記トリ
ガ信号出力手段には前記トリガ信号を伝送する複数のト
リガ線が接続され、前記複数のスイッチ手段にはそれぞ
れ指定の階調電圧を指定の信号線に伝送する出力線が接
続されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の画像表示装置におい
て、前記複数のスイッチ駆動線と前記階調電圧線群は、
前記複数のトリガ線と前記各出力線にそれぞれ交差して
配置されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の画像表示装置におい
て、前記階調電圧線群は、それぞれ前記複数のスイッチ
駆動線に沿って並列に配置されてなることを特徴とする
画像表示装置。 - 【請求項6】 請求項4に記載の画像表示装置におい
て、前記階調電圧線群の1本の階調電圧線に対して、1
本のスイッチ駆動線が並列に配置されてなることを特徴
とする画像表示装置。 - 【請求項7】 請求項4に記載の画像表示装置におい
て、前記階調電圧線群の1本の階調電圧線に対して、前
記1本の階調電圧線を間にして2本のスイッチ駆動線が
並列に配置されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項8】 請求項3、4、5、6または7のうちい
ずれか1項に記載の画像表示装置において、前記階調電
圧線群と前記複数のスイッチ駆動線は、同じ配線層に形
成されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項9】 請求項3、4、5、6、7または8のう
ちいずれか1項に記載の画像表示装置において、前記複
数のトリガ線と前記各出力線は、同じ配線層に形成され
てなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項10】 請求項3、4、5、6、7、8または
9のうちいずれか1項に記載の画像表示装置において、
前記各出力線と前記複数の信号線との間には、前記各出
力線から出力電圧を複数の信号線に分配する分配手段が
配置されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項11】 請求項8に記載の画像表示装置におい
て、前記階調電圧線群と前記複数のスイッチ駆動線は、
アルミニウムあるいは銅による配線材料で形成されてな
ることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項12】 請求項1〜11のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、表示階調数をnとしたと
きに、前記階調電圧線群の配線本数は、n以上で2n以
下であることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項13】 請求項1〜12のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記画像表示手段と、前
記階調電圧線群と、前記複数のスイッチ手段および前記
トリガ信号出力手段は、同一の基板上に形成されてなる
ことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項14】 請求項13に記載の画像表示装置にお
いて、前記デコーダ手段は、前記基板の表面に接着ある
いは前記基板の周辺に配置されてなることを特徴とする
画像表示装置。 - 【請求項15】 請求項1〜12のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記画像表示手段と、前
記階調電圧線群と、前記複数のスイッチ手段と、前記デ
コーダ手段および前記トリガ信号出力手段は、同一の基
板上に形成されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項16】 請求項1〜15のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記トリガ信号出力手段
は、シフトレジスタ回路を用いて形成されてなることを
特徴とする画像表示装置。 - 【請求項17】 請求項1〜16のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記複数のスイッチ手段
は、前記トリガ信号の入力により導通して前記スイッチ
駆動信号を伝送する第1の薄膜トランジスタと、前記第
1の薄膜トランジスタの出力によるスイッチ駆動信号に
より導通して階調電圧を前記出力線に伝送する第2の薄
膜トランジスタとをそれぞれ備えてなることを特徴とす
る画像表示装置。 - 【請求項18】 請求項17に記載の画像表示装置にお
いて、前記複数のスイッチ手段は、前記第1の薄膜トラ
ンジスタの出力によるスイッチ駆動信号を保持するコン
デンサをそれぞれ備えてなることを特徴とする画像表示
装置。 - 【請求項19】 請求項18に記載の画像表示装置にお
いて、前記コンデンサは、前記階調電圧線群のいずれか
一つの階調電圧線と、前記階調電圧線群とは異なる配線
層に形成された電極とをオーバラップさせて形成した静
電容量であることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項20】 請求項17に記載の画像表示装置にお
いて、前記複数のスイッチ手段は、前記第1の薄膜トラ
ンジスタの出力によるスイッチ駆動信号を少なくとも1
ビットの情報として記憶する記憶手段をそれぞれ備えて
なることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項21】 請求項17、18、19または20の
うちいずれか1項に記載の画像表示装置において、前記
複数のスイッチ手段は、各スイッチ駆動線と各トリガ線
とが互いに交差する交差点近傍の領域毎にそれぞれ配置
されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項22】 請求項17、18、19、20または
21のうちいずれか1項に記載の画像表示装置におい
て、前記第1の薄膜トランジスタと前記第2の薄膜トラ
ンジスタは、前記階調電圧線の階調電圧が前記スイッチ
駆動線の信号電圧に対して相対的に低いときにはnチャ
ネル薄膜トランジスタを用いて形成され、前記階調電圧
線の階調電圧が前記スイッチ駆動線の信号電圧に対して
相対的に高いときにはpチャネル薄膜トランジスタを用
いて形成されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項23】 請求項17、18、19、20、21
または22のうちいずれか1項に記載の画像表示装置に
おいて、前記複数のスイッチ手段は、前記スイッチ駆動
信号を増幅する電圧レベル変換手段をそれぞれ備えてな
ることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項24】 請求項23のうちいずれか1項に記載
の画像表示装置において、前記電圧レベル変換手段に特
定の電圧や共通の信号を供給する配線をそれぞれ前記階
調電圧線群に並列に配置してなることを特徴とする画像
表示装置。 - 【請求項25】 請求項1〜24のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記階調電圧群にそれぞ
れ相異なる電圧を印加する電圧発生手段を備えてなるこ
とを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項26】 請求項1〜24のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記電圧発生手段は、電
圧源に直列接続された複数のラダー抵抗で構成されてな
ることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項27】 請求項25または26に記載の画像表
示装置において、前記電圧発生手段は、前記画像表示手
段と、前記階調電圧線群と、前記複数のスイッチ手段お
よび前記トリガ信号出力手段とともに同一の基板上に形
成されてなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項28】 請求項1〜27のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記画素は、透明な絶縁
基板を含む一対の基板間に挟持された液晶を備え、前記
画素に接続されたスイッチ素子からの電圧に対応して前
記液晶の光透過率が変化してなることを特徴とする画像
表示装置。 - 【請求項29】 請求項1〜27のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記画素は、絶縁基板上
に形成された発光膜を備え、前記画素に接続されたスイ
ッチ素子からの電圧に対応して前記発光膜の発光強度が
変化してなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項30】 請求項1〜29のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置において、前記複数の走査線に順次
走査パルス信号を出力する走査手段を備えてなることを
特徴とする画像表示装置。 - 【請求項31】 請求項1〜30のうちいずれか1項に
記載の画像表示装置を駆動するに際して、前記デコーダ
手段が前記複数のスイッチ駆動線にスイッチ駆動信号を
出力する際の駆動周波数を、前記トリガ信号出力手段が
前記トリガ信号を出力する際の駆動周波数の2倍以上に
設定することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。 - 【請求項32】 請求項31に記載の画像表示装置の駆
動方法において、前記デコーダ手段に入力される階調デ
ータに関する同時のデータの切り替わりは2以下であっ
て、前記デコーダ手段は前記階調データに従って単一の
スイッチ駆動線を選択するためのスイッチ駆動信号を順
次出力することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
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