JP2003228339A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
なく高精度のDA変換を行う。 【解決手段】 データドライバ20内に設けられたシリ
アルデジタル/アナログ変換回路(SDAC)101〜
104は、隣接する2本のデータ線毎に設けられ、その
2本のデータ線の負荷容量を用いてパラレル/シリアル
変換回路(PSC)101〜108のうちの奇数画素列の
画素に対応したPSCからのデータを順次アナログデー
タに変換して奇数画素列の画素に印加し、偶数画素列の
画素に対応したPSCからのデータを順次偶数画素列の
画素に印加する。SDAC101〜104の誤差要因は2
つの負荷容量の容量差のみで決まるため、液晶表示装置
を多結晶シリコンにより構成してTFTの特性が変動し
た場合でもSDAC101〜104の出力誤差の原因とは
ならない。そのため、データ線の負荷容量により影響を
受けることなく高精度のDA変換を行える。
Description
リクス状に配置された画素マトリクスを備えた液晶表示
装置に関し、特に、デジタル映像信号を入力して画素マ
トリクスの各画素を駆動するための液晶表示装置および
その駆動方法に関する。
ティブ素子であるTFT(薄膜トランジスタ)を設けた
アクティブマトリクス型液晶表示装置が、その良好な表
示特性から主流となっている。その中でも特に、アクテ
ィブ素子として多結晶シリコン(poly-Si:ポリシリコ
ン)TFTを用いたものに主流が移りつつある。これ
は、各が画素に多結晶シリコンTFTを用いた場合、画
素TFT以外に、画素TFTのゲートに接続されるゲー
ト線を駆動するゲートドライバ、画素TFTのソース端
子に接続されるデータ線を駆動するデータドライバを、
画素が作り込まれるガラス基板上に同時に作製すること
ができるからである。これにより、液晶表示装置と外部
回路の接続端子数を大幅に削減でき、液晶表示装置モジ
ュールの小型化と、外部回路の簡略化に伴う低価格化を
実現することができる。しかしながら、多結晶シリコン
TFTはその特性ばらつきが単結晶シリコントランジス
タに比較し大きいため、高精度なアナログ回路を実現す
るのが困難であった。そのため、アナログ信号である映
像信号を扱うデータドライバは、外部回路から供給され
る信号をサンプリングする単純なスイッチと、そのスイ
ッチを制御する走査回路とで構成されることが多い。液
晶素子に印加する電圧が対向電極に対し±5V程度必要
であることから、液晶表示装置に供給されるアナログ映
像信号は10V程度の電圧振幅となる。また、アナログ
映像信号の周波数も数MHzから十数MHzと比較的高
く、映像信号を液晶表示装置に供給する外部回路の大き
な負担となっている。
データの形で液晶表示装置に供給し、液晶表示装置にお
いてアナログ信号に変換することで、外部回路の簡略化
と低価格化を実現する試みが多く行われてきた。具体的
には、データドライバ内にDACを設けることにより液
晶表示装置がデジタルの映像信号を扱うことができるよ
うにすることが行われている。このような液晶表示装置
のデータドライバに使用されるDACの代表的な例を図
24に示す。図24に示したDAC50は“SID(SOCIE
TY FOR INFORMATION DISPLAY)96 Digest p22-24,Y. Ma
tsueda”において報告されている多結晶シリコンTFT
によるデータドライバ用DAC(Digital-Analog-Conve
rter)を等価的に示したものである。このDAC50は
一般的に容量アレイ型DACと呼ばれているものの変形
であり、バイナリに重み付けされた容量アレイC1〜Cn
と、補助容量C0、DAC50の負荷となるデータ線の
負荷容量(寄生容量)Cdとの間の電荷再分配によりデ
ジタル/アナログ変換がなされる。この構成の場合、D
AC50を容量C1〜Cnとスイッチで構成することが可
能であることから、素子特性ばらつきが大きい多結晶シ
リコンTFTを用いても比較的に精度の高いDACが実
現できるというメリットがある。
つの問題が生ずる。1つは、ここに記載されているDA
C50は、一般的な容量アレイ型DACとは異なり、D
AC50の出力をアナログアンプを通さずに直接負荷で
あるデータ線に供給するため、その出力電圧が容量アレ
イC1〜Cnに印加する電圧よりも小さくなってしまうと
いう問題である。この問題を解決するには負荷であるデ
ータ線の負荷容量Cdと同程度かそれ以上の容量値を持
つ容量アレイを作り込まなければならない。この場合D
AC50の回路面積が大きくなるという新たな問題が生
ずる。もう1つの問題は、DAC50の分解能を高くす
ると回路面積も同時に大きくなってしまうという問題で
ある。これは分解能(デジタルデータビット数)と容量
アレイの数が等しくなる事に起因する。
示装置では、特性変動の大きい多結晶シリコンTFTを
用いて構成した液晶表示装置上に、デジタルデータの映
像信号を処理するためのDACをを構成しようとする
と、下記のような問題点があった。 (1)DACの出力電圧がデータ線の負荷容量による影
響を受けて小さくなってしまいDA変換の精度が低下し
てしまう。 (2)デジタルデータである映像信号のビット数だけ容
量アレイの数が必要となるため、DACの分解能を高く
すると回路面積が増大してしまう。
り影響を受けることなく高精度のDA変換を行うことが
できるDACを備えた液晶表示装置を提供することであ
る。
しても回路面積が増大しないDACを備えた液晶表示装
置を提供することである。
に、本発明の液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス
状に配置された画素マトリクスと、前記各画素に設けら
れた画素TFTのソース端子に接続されるデータ線を駆
動するデータドライバと、前記画素TFTのゲート端子
に接続されるゲート線を駆動するゲートドライバとから
構成される液晶表示装置において、前記画素マトリクス
では、各画素列毎に1本のデータ線が配線され、それぞ
れ奇数画素列の画素と偶数画素列の画素に接続された2
本のゲート線が各画素行毎に配線され、前記データドラ
イバが、データ線の本数と同数の出力を有するシフトレ
ジスタと、入力されたデジタル映像信号を前記シフトレ
ジスタの出力によりサンプリングする、画素行に含まれ
る画素数と同数のメモリと、前記複数のメモリに記憶さ
れた信号を、映像信号の下位ビットから各ビット毎に順
次出力する、前記メモリと同数のパラレル/シリアル変
換回路と、前記複数のデータ線のうちの隣接する2本の
データ線毎に設けられ、該2本のデータ線の負荷容量を
用いることにより、前記複数のパラレル/シリアル変換
回路のうちの奇数画素列の画素に対応したパラレル/シ
リアル変換回路からのデータを順次アナログデータに変
換して奇数画素列の画素に印加し、前記複数のパラレル
/シリアル変換回路のうちの偶数画素列の画素に対応し
たパラレル/シリアル変換回路からのデータを順次偶数
画素列の画素に印加する、画素行に含まれる画素数の半
数のシリアルデジタル/アナログ変換回路と、を備えて
いることを特徴とする。
ログ変換回路は、パラレル/シリアル変換回路からの信
号を負荷となる2つのデータ線の負荷容量を用いてDA
変換を行っているため、シリアルデジタル/アナログ変
換回路の誤差要因は2つの負荷容量の容量差のみで決ま
り、TFTは単純なスイッチとして働くだけである。そ
のため、液晶表示装置を多結晶シリコンにより構成して
TFTの特性が変動した場合でも、シリアルデジタル/
アナログ変換回路の出力誤差の原因とはならない。その
ため、DACの出力電圧は、データ線の負荷容量により
影響を受けることなく高精度のDA変換を行うことがで
きる。
像信号のDA変換を行うDAC部分は、シリアルに転送
されてくるデジタルデータを順次変換するシリアルDA
Cの構成を用いているため、変換する映像信号のビット
数に依存せずに一定である。そのため、入力する映像信
号のビットを増加させても、メモリおよびシリアル/パ
ラレル変換回路のみが増加するのみで、DAC部分は増
加することがない。そのため、容量アレイ型DACを用
いた従来の液晶表示装置と比較して多ビット化した際に
より少ない面積で実現することが可能となる。つまり、
デジタルデータである映像信号のビット数だけ容量アレ
イの数が必要となるため、DACの分解能を高くしても
回路面積が増大することがない。
記複数のシリアルデジタル/アナログ変換回路が、それ
ぞれ、2つのパラレル/シリアル変換回路の出力のうち
のいずれかを選択するための第1のスイッチと、前記第
1のスイッチからの出力と第1の制御信号とを入力とす
るアンド回路と、一方の端子が第1の電源線に接続さ
れ、前記アンド回路の出力により制御される第2のスイ
ッチと、前記アンド回路の出力の論理を反転するインバ
ータと、一方の端子が第2の電源線に接続され、前記イ
ンバータの出力により制御される第3のスイッチと、一
方の端子が前記第2のスイッチの他方の端子および前記
第3のスイッチの他方の端子に接続され、他方の端子が
2本のデータ線のうちのいずれか一方に接続され、第2
の制御信号により制御される第4のスイッチと、2つの
端子が、前記2本のデータ線にそれぞれ接続され、第3
の制御信号により制御される第5のスイッチと、から構
成される。
マトリクスの両側に設けられた第1および第2のゲート
ドライバにより構成し、前記2本のゲート線は、前記第
1および第2のゲートドライバにより共通して駆動され
るようにしてもよいし、前記第1および第2のゲートド
ライバによりそれぞれ独立して駆動されるようにしても
よい。
て図面を参照して詳細に説明する。
態の液晶表示装置の構成を図1を用いて説明する。ここ
では、説明のため映像信号V0〜V5のデータビット数を
6ビットとしている。
れるように、複数の画素がマトリクス状に配置された画
素マトリクスと、各画素の画素TFTのソース端子に接
続されるデータ線を駆動するデータドライバ20と、画
素TFTのゲート端子に接続されるゲート線を駆動する
ゲートドライバ401、402とで構成される。そして、
画素マトリクスは、各画素毎にアクティブ素子である画
素TFTと、そのドレイン端子に接続される液晶容量、
蓄積容量とで構成される。さらに、画素マトリクスで
は、各画素列毎に1本のデータ線が配線され、それぞれ
奇数画素列の画素と偶数画素列の画素に接続された2本
のゲート線が各画素行毎に配線されている。
同数以上の出力を有するシフトレジスタ11と、シフト
レジスタ11の出力によりデジタル映像信号をサンプリ
ングするメモリMEMa1〜MEMa4、MEMb1〜MEM
b4と、メモリMEMa1〜MEMa4、MEMb1〜MEMb4
に記憶された信号を各ビット毎に順次SDAC101〜
104へ出力するパラレル/シリアル変換回路(PS
C)121〜124と、8つのデータ線D1〜D8の2本
毎に設けられたSDAC101〜104とで構成される。
ゲートドライバ401、402は、それぞれ画素行と同数
以上の出力を有するシフトレジスタと、そのシフトレジ
スタの出力を2分割するデコーダとから構成される。
01〜104の構成と画素マトリクスの構成に特徴を有す
る。
は、複数のデータ線のうちの隣接する2本のデータ線毎
に設けられ、この2本のデータ線の負荷容量を用いるこ
とにより、PSC121〜128のうちの奇数画素列の画
素に対応したパラレル/シリアル変換回路からのデータ
を順次アナログデータに変換して奇数画素列の画素に印
加し、偶数画素列の画素に対応したパラレル/シリアル
変換回路からのデータを順次偶数画素列の画素に印加す
る。
401、402に用いられている各要素回路の具体的な一
実施形態を説明する。図2は、データドライバ20を構
成するシフトレジスタ11の一例を示す回路図であり、
各出力端子毎に2つのクロックトインバータと1つのイ
ンバータで構成されている。このシフトレジスタ回路1
1は位相の異なる2つのクロック信号CD、/CDとス
タート信号DSTにより制御される。
リMEMan、MEMbn(n=1〜4)の一例を示す回路
図である。このメモリMEMan、bnはシフトレジスタ1
1の出力信号SP(2n)、SP(2n−1)により、
外部から供給される映像信号V0〜V5をDFF(Dフリ
ップフロップ)にラッチする動作を行っている。
レル/シリアル変換回路(PSC)121〜128の一例
を示す回路図であり、メモリMEMan、MEMbnの出力
を、直列に接続されたDFFに転送し、それを順次出力
する働きをする。メモリMEMan、MEMbnからのデー
タ転送は制御信号TD、/TDにより制御され、データ
の順次出力はクロック信号CSO、CSEで制御され
る。このクロック信号CSOは、1つのSDACに接続
された2つのPSCの内、奇数番目のPSCを制御する
ものであり、クロック信号CSEは偶数番目のPSCを
制御するものである。
を示す回路図であり、2つのクロック信号CG、/CG
とスタート信号GSTとにより制御されるシフトレジス
タと、2つのアンド回路により構成され、制御信号EG
O、EGEによりシフトレジスタの出力を2つに分割す
るデコード回路とで構成される。
ついて図面を参照して詳細に説明する。
して、まず先にSDAC101〜104の動作を等価回路
とタイミングチャートを用いて説明する。図6はSDA
C101〜104のうちの1回路分の等価回路を示してい
る。SDAC101は、2つのPSC121、122の出
力のうちのいずれかを選択するための2つのスイッチS
LO、SLEと、スイッチSLO、SLEからの出力と
制御信号RSTDとを入力とするアンド回路1と、アン
ド回路1の出力により制御されるスイッチSWDと、ア
ンド回路1の出力の論理を反転するインバータ2と、イ
ンバータ2の出力により制御されるスイッチSWRと、
制御信号CGで制御されるスイッチSWGと、スイッチ
SWGと2本のデータ線に接続され制御信号DIVによ
り制御されるスイッチSWVとから構成される。スイッ
チSWDの各端子は電源線VSとスイッチSWGにそれ
ぞれ接続され、スイッチSWRの各端子は電源線VRと
スイッチSWGにそれぞれ接続され、スイッチSWGの
もう一方の端子は、DACに接続される2本のデータ線
の内の1本に接続され、スイッチSWVの2つの端子
は、DACに接続される2本のデータ線にそれぞれ接続
される。画素マトリクスにおいては、既に述べたように
各画素行毎に2本のゲート線が設けられており、そのゲ
ート線と画素TFTのゲート端子の接続の特徴として、
1つのDACに接続された隣り合う2列の画素列の内、
一方が上述の1本のゲート線に接続され、もう一方が別
のゲート線に接続されていることを特徴としている。
負荷容量CS1、CS2はSDAC101の負荷である2
本のデータ線の負荷容量を示しており、この回路の入力
端子であるDは、PSC121〜128からの出力を表し
ている。ここで、容量CS1とCS2の容量値は等しいと
する。図7に動作を説明するためのタイミングチャート
を示す。この図7では、“110101”という6ビッ
トの信号がD端子から入力されてDA変換される場合を
用いて具体的に説明する。
リクスに表示する1水平時間を1Hとすると、このSD
ACでは、奇数画素列に信号を書き込む期間(Tra〜T
wa)と偶数画素列に信号を書き込む期間(Trb〜Tw
b)、そしてメモリMEMan、MEMbnからPSC121
〜128へ信号を転送する期間(Ttf)に分けて動作す
る。まず、期間TraにおいてRSTD信号がローレベル
となるためアンド回路1の出力はデータDに関わらずロ
ーレベルとなりインバータ2の出力はハイレベルとな
り、スイッチSWDがオフ、スイッチSWRがオン状態
となる。また、制御信号CG、DIVがともにハイレベ
ルであるため、スイッチSWG、SWV共にオン状態と
なる。そのため、負荷容量CS1、CS2共に電源線VR
の電圧が書き込まれリセットされる。
ル化された映像信号の下位ビット信号da0が端子Dに
入力される。この時図6では、信号da0がハイレベ
ル、制御信号RSTD、CG、DIVがそれぞれハイレ
ベル、ハイレベル、ローレベルであるため、スイッチS
WDがオン状態、スイッチSWRがオフ状態、スイッチ
SWVがオフ状態となり、負荷容量CS2に電源線VS
の電圧が書き込まれる。
Vがハイレベルとなるため、スイッチSWGがオフ状
態、スイッチSWVがオン状態となり、Tca0の期間に
負荷容量CS2に書き込まれた電荷がスイッチSWVを
通して負荷容量CS1に分配されるため、2つの負荷容
量CS1、CS2のそれぞれの電圧Vcs1、Vcs2は下記の
式(1)に示された値となる。
換し、この動作を最上位ビットデータであるda5まで
繰り返される。つまり、端子Dから入力された信号da
nがハイレベルの場合には負荷容量CS2に電源線VSの
電圧が書き込まれた後に負荷容量CS1と負荷容量CS2
に書き込まれた電荷がスイッチSWVにより平均化さ
れ、D端子から入力された信号danがロウレベルの場
合には負荷容量CS2に電源線VRの電圧が書き込まれ
た後に負荷容量CS1と負荷容量CS2に書き込まれた電
荷がスイッチSWVにより平均化される。このような処
理が順次行われることにより、期間Tda5の時点で2つ
の負荷容量の電圧は式(2)で示された値を取る。
または“1”のどちらかの値を取るものとしている。ま
た、ここに示した例では“0”がD端子のローレベルで
あり、“1”がハイレベルである。
のデジタルデータ(ここでは6ビット)をアナログ値に
変換し電圧が2つの負荷容量CS1、CS2に書き込まれ
ることになる。ここで、奇数番目の画素列の画素TFT
を制御するゲート信号GOmが期間Traから期間Tda5ま
でハイレベルで、期間Twaの初めにローレベルへと変化
するため、奇数番目の画素列の画素にVcs1の電圧が書
き込まれる。
数画素列へのデジタル化された映像信号Db0〜Db5が順
次入力されていくことにより、2つの負荷容量CS1、
CS2のそれぞれの電圧Vcs1、Vcs2は下記の式(3)
で示された値となる。
または“1”のどちらかの値を取るものとしている。ま
た、ここに示した例では“0”がD端子のローレベルで
あり、“1”がハイレベルである。
画素TFTを制御するゲート信号GEmが期間Trbから
期間Tdb5までハイレベルで、期間Twbの初めにローレ
ベルへと変化するため、偶数番目の画素列の画素にVcs
2の電圧が書き込まれる。
電極電位VCOMとし、画素に書き込む電圧としてVC
OMよりも高い電圧(正極性電圧)とした場合、電源線
VSを液晶画素に印加される最も高い電圧VHに設定す
ることで、画素に正極性のアナログ電圧を書き込むこと
が可能となる。同様にVCOMに対し低い電圧(負極性
電圧)を書き込む場合には、電源線VRをVCOMと同
じ電位にし、電源線VSを液晶画素に印加される最も低
い電圧VLに設定することで、画素に負極性のアナログ
電圧を書き込むことが可能となる。これらVCOM、V
H、VLと液晶画素に印加される映像信号の関係を図8
に示す。
数番目の画素列、偶数番目の画素列にアナログ変換され
た電圧が書き込まれ、この動作を画素行分繰り返すこと
で、画素マトリクス全体にアナログ変換された映像信号
を書き込むことが可能となる。
いて、タイミングチャートを用い説明する。一般に、液
晶を駆動する場合、極性が一定である直流を印加し続け
ると液晶物質の劣化などの悪影響をもたらす。このよう
な不具合を防ぐために、所定のタイミングで印加電圧の
極性を反転して得た交流による駆動を行う交流駆動方式
が採用されている。ここでは、液晶の交流駆動のための
方式としてゲート線反転駆動を行う例を示している。こ
れ以外の反転駆動方式の実現方法については、後に説明
する。
るシフトレジス11の動作を示すタイミングチャートで
ある。このシフトレジスタ11はスタート信号DSTと
2相のクロック信号CD、/CDにより制御される。ス
タート信号DSTは1水平期間(1H)の周期でパルス
が出力され、クロックは映像信号V0〜V5と同じ周波数
を持つパルスである。図2で示したシフトレジスタ11
の各出力SP1〜n+1は、スタート信号DSTがハイ
レベルに変化してからSP1、SP2、・・・の順にク
ロック周期と同じ長さのパルスを順次出力する。このパ
ルスは図3に示したメモリMEMan、MEMbnのDFF
のクロック信号として供給されるので、これにより図1
で示したメモリMEMa1、MEMb1、MEMa2、・・・
の順に、1画素行分の映像信号が順次サンプリングされ
る。
01〜108の動作を示したタイミングチャートである。
まず、期間TtfにおいてPSC121〜128の制御信号
TDがハイレベルとなり、その間にパルス信号CSO、
CSEが印加されるため、メモリMEMan、MEMbnに
保持されていた1画素行分のデータが全て同時にPSC
121〜128に転送される。次にTra〜Twaの記号で示
された奇数画素列に映像信号を書き込む期間となる。こ
の期間において、PSC121〜128の出力を切り替え
る信号SDO、SDEがハイレベル、ローレベルとなる
ため、スイッチSLOがオン状態、スイッチSLEがオ
フ状態となり、PSC12(2n-1)(nは正の自然数)の
出力がSDAC101〜104に接続される。この期間で
のSDAC101〜104の動作については既に説明して
あるので、PSC121〜128からSDAC101〜1
04へのデータの転送についてのみ説明する。
保持されている。先のデータ転送期間Ttfにおいて、そ
のデータはPSC12(2n-1)へ転送されているので、奇
数画素列へのデータはPSC12(2n-1)に保持されてい
る。ここで、奇数画素列へのデータを保持しているPS
C12(2n-1)は、同じく偶数画素列へのデータを保持す
るPSC12(2n)とは異なる制御信号で駆動されてお
り、この期間において、PSC12(2n-1)の制御信号C
SOが期間Tca1、Tca2、・・・、Tca5の期間のみハ
イレベルとなる。そのため、期間Tca0においては、期
間Ttfの時に転送された下位ビット信号Da0がDFF0
に保持されているので、PSC12(2n-1)の出力はDa0
となる。同様に期間Tca1においてはCSOがハイレベ
ルとなるため、DFF0〜DFF5のデータがそれぞれシ
フトし、DFF0のデータがDa1となるため、PSC1
2(2n-1)の出力はDa1となる。同様にTca2ではPSC
12( 2n-1)の出力がDa2となり、図示したとおりMEM
a(2n-1)に保持された奇数画素列の映像信号データが下
位ビットから順次PSC12(2n-1)の出力として出力さ
れる。よって、奇数画素列の選択画素に映像信号が書き
込まれる。
を書き込む期間においては、SDO、SDEがローレベ
ル、ハイレベルとなるため、スイッチSLOがオフ状
態、SLEがオン状態となり、PSC12(2n)の出力が
SDAC101〜104に接続される。奇数画素列への書
き込み期間と同様に、PSC(2n)の制御信号CSEが期
間Tcb1、Tcb2、・・・、Tcb5の期間のみハイレベル
となるため、図示したとおり、期間Tcb0からTcb5にか
けて順次データDb0からDb5がSDAC101〜104に
出力される。よって、偶数画素列の選択画素に映像信号
が書き込まれる。
について説明する。図11は図5に示したゲートドライ
バ401、402を画素マトリクスの左右に配置した構成
におけるタイミングチャートである。GSTはゲートド
ライバを構成するシフトレジスタのスタートパルスであ
り、画素マトリクス全体に映像信号を書き込むのに要す
る期間1Vに1回パルスが出力される。CG、/CGは
シフトレジスタ回路11のクロック信号であり、1Hの
周期のパルスである。EGO、EGEはシフトレジスタ
11の出力を分割するデコード回路の制御信号である。
スタートパルスGSTがハイレベルとなると、シフトレ
ジスタ11はクロックCGに同期して1Hの幅を有する
パルスをGSR1、GSR2の順次出力する。デコード回
路ではシフトレジスタの出力を制御信号EGO、EGE
により時分割するので、結果としてゲート線GOm、G
Emに順次パルスが出力されていくこととなる。ここ
で、図10で図示したとおり、奇数画素列の画素TFT
のゲート端子に接続されるゲート線GOmと、偶数画素
列の画素TFTのゲート端子に接続されるゲート線GE
mは、それぞれ、期間Tca0〜Tda5、期間Tcb0〜Tdb5
の間だけハイレベルになる必要があるため、制御信号E
GO、EGEのハイレベルとなる期間が先の期間と同じ
になるようにする。
ータとして液晶パネルに入力されたデータが順次画素に
書き込まれ、2次元の映像を書き込むことが可能とな
る。
ための反転駆動方式として、フレーム反転、ゲート線反
転、データ線反転、ドット反転駆動が実現できる。各駆
動を行う場合のタイミングチャートを図12〜18に示
す。
電源線VSのタイミングチャートを示したもので、フレ
ーム毎に電源線VSの電圧をVLとVHで切り替える。
これにより、フレーム単位で画素に書き込まれる極性が
異なることになる。よってフレーム反転駆動を実現する
ことができる。
際のVSのタイミングチャートを示したものである。図
13は奇数フレームの第n、n+1行の信号を書き込む
際のタイミングチャートで、1水平期間毎に電源線VS
の電圧をVLとVHで切り替える。ここでは、第n行で
VH、第n+1行でVLとしている。図14は偶数フレ
ームの第n、n+1行の信号を書き込む際のタイミング
チャートで、奇数フレームの時とは逆に第n行でVL、
第n+1行でVHとしている。これにより、1フレーム
単位では1行毎に画素に書き込まれる極性が交互に異な
り、またフレーム間で見ると、正極性の信号が書き込ま
れる行と負極性が書き込まれる行が入れ替わることにな
る。よってゲート線反転駆動が実現できる。
際のタイミングチャートを示している。図15は奇数フ
レームの第n、n+1行に映像信号を書き込む際のタイ
ミングチャートで、1水平期間の前半、つまり奇数画素
列への書き込みの際に電源線VSをVHとし、後半、つ
まり偶数画素列への書き込みの際には電源線VSをVL
としている。図16は偶数フレームの第n、n+1行に
映像信号を書き込む際のタイミングチャートで、1水平
期間の前半に電源線VSをVLとし、後半に電源線VS
をVHとしている。これにより、1フレーム単位では1
画素列毎に極性が異なり、フレーム間で見ると正極性の
信号が書き込まれる列と負極性の信号が書き込まれる列
が入れ替わることになる。よってデータ線反転駆動が実
現できる。
のタイミングチャートを示している。図17は奇数フレ
ームの第n、n+1行に映像信号を書き込む際のタイミ
ングチャートで、第n行においては前半、つまり奇数画
素列に映像信号を書き込む際には電源線VSをVHと
し、後半、つまり偶数画素列に映像信号を書き込む際に
は電源線VSをVLとしている。第n+1行においては
前半に電源線VSをVLに、後半では電源線VSをVH
としている。これにより、第n行の奇数画素列には正極
性の信号が、偶数画素列には負極性の信号が書き込ま
れ、次の第n+1行では逆に、奇数画素列に負極性、偶
数画素列に正極性が書き込まれる。図18は偶数フレー
ムの第n、n+1行に映像信号を書き込む際のタイミン
グチャートで、第n行の前半では電源線VSをVLに、
後半では電源線VSをVHにし、第n+1行の前半では
電源線VSをVHに、後半では電源線VSをVLにして
いる。これにより奇数フレームとは逆に、第n行の奇数
画素列には負極性の信号が、偶数画素列には正極性の信
号が書き込まれ、第n+1行の奇数画素列には正極性、
偶数画素列には負極性が書き込まれる。よって、ドット
反転駆動が実現できる。
表示装置では、SDAC101〜104は、PSC121
〜128からの信号を負荷となる2つのデータ線の負荷
容量CS1、CS2を用いてDA変換を行っているため、
SDAC101〜104の誤差要因がSDACの負荷とな
る2つのデータ線の負荷容量CS1、CS2の容量差で決
まり、TFTは単純なスイッチとして働くだけである。
そのため、液晶表示装置を多結晶シリコンにより構成し
てTFTの特性が変動した場合でも、SDAC101〜
104の出力誤差の原因とはならない。また、出力誤差
の原因となるデータ線の負荷容量CS1、CS2は、画素
マトリクス内でのデータ線と他の配線、あるいはBM
(ブラックマトリクス)などの導電膜との交差部で形成
されるため、微小領域に置いてPRプロセスなどでの重
ね合わせ誤差等が生じた場合でも、画素マトリクス全体
ではキャンセルされるため、隣り合うデータ線での負荷
容量の大きさにはほとんど誤差が生じない。そのため、
本実施形態の液晶表示装置によれば、特性変動の大きい
多結晶シリコンTFTを用いて高精度DACを実現する
ことが可能となる。
デジタルデータである映像信号のDA変換を行うDAC
部分は、シリアルに転送されてくるデジタルデータを順
次変換するシリアルDACの構成を用いているため、変
換するビット数に依存せずに一定である。そのため、入
力する映像信号のビットを増加させても、メモリおよび
SPCのみが増加するのみである。従って、容量アレイ
型DACを用いた従来の液晶表示装置と比較して多ビッ
ト化した際により少ない面積で実現することが可能とな
る。つまり、小さな面積で多ビットDACを実現でき
る。
実施形態の液晶表示装置について説明する。
示装置の構成を示すブロック図である。図19におい
て、図1中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号
を付し、説明を省略するものとする。
装置では、全てのゲート線が画素マトリクスの左右に配
置された2つのゲートドライバ401、402により共通
して駆動されているが、図19に示すように、各画素行
毎に設けられた2本のゲート線GO、GEのそれぞれ
を、画素マトリクスの左右に設けられた2つのゲートド
ライバ411、412によりそれぞれ別々に独立して駆動
しても良い。この場合、2つのゲートドライバ411、
412はそれぞれ図20、図21に示した回路で実現す
ることが出来る。図20、図21で示したゲートドライ
バ411、412はシフトレジスタ回路の出力をアンド回
路と制御信号EGOまたはEGEで波形整形する働きを
する。ここで示した例では、画素マトリクスの左側に配
置したゲートドライバで、奇数画素列の画素TFTを駆
動し、右側に配置したゲートドライバで、偶数画素列の
画素TFTを駆動しているが、これと逆の構成でも問題
ない。
図面を参照して詳細に説明する。
で説明した第1の実施形態の液晶表示装置の動作とほぼ
同じである。異なるのは左右に配置した2種のゲートド
ライバ411、412の駆動方法だけである。図22は、
画素マトリクスの左側に配置されたゲートドライバ41
1のタイミングチャートであり、図23は右側に配置さ
れたゲートドライバ412のタイミングチャートであ
る。ゲートドライバはスタートパルスGST、クロック
CG、/CGとデコード信号EGO、EGEで制御され
る。ここで、スタートパルスGSTとクロックCG、/
CGは2つのゲートドライバ411、412で共通に用い
られるが、デコード信号EGOは左側のゲートドライバ
411でのみ用いられ、EGEは右側のゲートドライバ
412でのみ用いられる。これにより、左側のゲートド
ライバ411は奇数画素列の画素TFTのゲート端子に
接続されたゲート線を駆動することになり、右側のゲー
トドライバ412は偶数画素列の画素TFTのゲート端
子に接続されたゲート線を駆動することとなる。
下記のような効果を得ることができる。 (1)DACの誤差要因がDACの負荷となる2つのデ
ータ線の負荷容量の容量差で決まり、TFTは単純なス
イッチとして働くため、TFTの特性が変動した場合で
も、出力誤差の原因とはならないため、特性変動の大き
い多結晶シリコンTFTを用いてもデータ線の負荷容量
により影響を受けることなく高精度のDA変換を行うこ
とができる。 (2)本発明のDACは、シリアルに転送されてくるデ
ジタルデータを順次変換するシリアルDACの構成を用
いているため、DAC部分は変換ビット数に依存せず、
変化する部分はメモリと、SPC回路だけである。その
ため、入力する映像信号のビットを増加させても回路面
積が増大することがない。
を示すブロック図である。
図である。
〜MEMb4の構成を示す図である。
路)121〜128の構成を示す回路図である。
示す回路図である。
価回路を示す図である。
タイミングチャートである。
映像信号の関係を示す図である。
ジスタ11の動作を示すタイミングチャートである。
の動作を示したタイミングチャートである。
画素マトリクスの左右に配置した構成における動作を示
すタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
の第n、n+1行の信号を書き込む際の電源線VSの変
化を示すタイミングチャートである。
の第n、n+1行の信号を書き込む際の電源線VSの変
化を示すタイミングチャートである。
の第n、n+1行に映像信号を書き込む際の動作を示す
タイミングチャートである。
の第n、n+1行に映像信号を書き込む際の動作を示す
タイミングチャートである。
第n、n+1行に映像信号を書き込む際の動作を示すタ
イミングチャートである。
第n、n+1行に映像信号を書き込む際の動作を示すタ
イミングチャートである。
成を示すブロック図である。
す回路図である。
す回路図である。
ライバ411の動作を示すタイミングチャートである。
ライバ412の動作を示すタイミングチャートである。
の構成を示すブロック図である。
ータ(SDAC) 11 シフトレジスタ 121〜128 パラレル/シリアル変換回路(PS
C) 20 データドライバ 401、402 ゲートドライバ 411、412 ゲートドライバ 50 デジタル/アナログコンバータ(DAC) CS1、CS2 負荷容量 MEMa1〜MEMa4 メモリ MEMb1〜MEMb4 メモリ SWD、SWR、SWG、SWV スイッチ
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の画素がマトリクス状に配置された
画素マトリクスと、前記各画素に設けられた画素TFT
のソース端子に接続されるデータ線を駆動するデータド
ライバと、前記画素TFTのゲート端子に接続されるゲ
ート線を駆動するゲートドライバとから構成される液晶
表示装置において、 前記画素マトリクスでは、各画素列毎に1本のデータ線
が配線され、それぞれ奇数画素列の画素と偶数画素列の
画素に接続された2本のゲート線が各画素行毎に配線さ
れ、 前記データドライバは、 データ線の本数と同数の出力を有するシフトレジスタ
と、 入力されたデジタル映像信号を前記シフトレジスタの出
力によりサンプリングする、画素行に含まれる画素数と
同数のメモリと、 前記複数のメモリに記憶された信号を、映像信号の下位
ビットから各ビット毎に順次出力する、前記メモリと同
数のパラレル/シリアル変換回路と、 前記複数のデータ線のうちの隣接する2本のデータ線毎
に設けられ、該2本のデータ線の負荷容量を用いること
により、前記複数のパラレル/シリアル変換回路のうち
の奇数画素列の画素に対応したパラレル/シリアル変換
回路からのデータを順次アナログデータに変換して奇数
画素列の画素に印加し、前記複数のパラレル/シリアル
変換回路のうちの偶数画素列の画素に対応したパラレル
/シリアル変換回路からのデータを順次偶数画素列の画
素に印加する、画素行に含まれる画素数の半数のシリア
ルデジタル/アナログ変換回路と、 を備えていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記複数のシリアルデジタル/アナログ
変換回路は、それぞれ、 2つのパラレル/シリアル変換回路の出力のうちのいず
れかを選択するための第1のスイッチと、 前記第1のスイッチからの出力と第1の制御信号とを入
力とするアンド回路と、 一方の端子が第1の電源線に接続され、前記アンド回路
の出力により制御される第2のスイッチと、 前記アンド回路の出力の論理を反転するインバータと、 一方の端子が第2の電源線に接続され、前記インバータ
の出力により制御される第3のスイッチと、 一方の端子が前記第2のスイッチの他方の端子および前
記第3のスイッチの他方の端子に接続され、他方の端子
が2本のデータ線のうちのいずれか一方に接続され、第
2の制御信号により制御される第4のスイッチと、 2つの端子が、前記2本のデータ線にそれぞれ接続さ
れ、第3の制御信号により制御される第5のスイッチ
と、から構成される請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記ゲートドライバが、前記画素マトリ
クスの両側に設けられた第1および第2のゲートドライ
バにより構成され、前記2本のゲート線は、前記第1お
よび第2のゲートドライバにより共通して駆動される請
求項1または2記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記ゲートドライバが、前記画素マトリ
クスの両側に設けられた第1および第2のゲートドライ
バにより構成され、前記2本のゲート線は、前記第1お
よび第2のゲートドライバによりそれぞれ独立して駆動
される請求項1または2記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の液晶表示装置を駆動する
ための液晶表示装置の駆動方法であって、 前記各メモリから前記パラレル/シリアル変換回路へ信
号を転送するステップと、 奇数画素列の画素に信号を書き込む期間として、奇数画
素列の画素に対応したパラレル/シリアル変換回路から
出力された信号がハイレベルの場合には前記2本のデー
タ線の負荷容量のうちの一方に前記第1の電源線の電圧
を書き込んだ後に前記2つの負荷容量に書き込まれた電
荷を平均化し、前記パラレル/シリアル変換回路から出
力された信号がロウレベルの場合には前記2本のデータ
線の負荷容量のうちの一方に前記第2の電源線の電圧を
書き込んだ後に前記2つの負荷容量に書き込まれた電荷
を平均化するステップと、 映像信号を構成する全てのビットに対して、前記2つの
負荷容量に第1または第2の電源線の電圧を書き込んで
電荷の平均化を行う処理が終了した後に、前記負荷容量
の電圧を奇数画素列の各画素に印加するステップと、 偶数画素列の画素に信号を書き込む期間として、偶数画
素列の画素に対応したパラレル/シリアル変換回路から
出力された信号がハイレベルの場合には前記2本のデー
タ線の負荷容量のうちの一方に前記第1の電源線の電圧
を書き込んだ後に前記2つの負荷容量に書き込まれた電
荷を平均化し、前記パラレル/シリアル変換回路から出
力された信号がロウレベルの場合には前記2本のデータ
線の負荷容量のうちの一方に前記第2の電源線の電圧を
書き込んだ後に前記2つの負荷容量に書き込まれた電荷
を平均化するステップと、 映像信号を構成する全てのビットに対して、前記2つの
負荷容量に第1または第2の電源線の電圧を書き込んで
電荷の平均化を行う処理が終了した後に、前記負荷容量
の電圧を偶数画素列の各画素に印加するステップと、を
備えた液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項6】 フレーム毎に第1の電源線VSの電圧
を、画素に印加される電圧のうちで最も低い電圧VLと
画素に印加される電圧のうちで最も高い電圧VHとの間
で切り替えることによりフレーム反転駆動を行う請求項
5記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項7】 1水平期間毎に前記第1の電源線VSの
電圧を、画素に印加される電圧のうちで最も低い電圧V
Lと画素に印加される電圧のうちで最も高い電圧VHと
の間で切り替えることによりゲート線反転駆動を行う請
求項5記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項8】 奇数画素列への書き込みを行う1水平期
間の前半は前記第1の電源線を、画素に印加される電圧
のうちで最も高い電圧VHまたは画素に印加される電圧
のうちで最も低い電圧VLとし、偶数画素列への書き込
みを行う1水平期間の後半は前記第1の電源線を前記電
圧VLまたは前記電圧VHとすることによりデータ線反
転駆動を行う請求項5記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項9】 奇数フレームの第n行においては、奇数
画素列への書き込みを行う1水平期間の前半は前記第1
の電源線を、画素に印加される電圧のうちで最も高い電
圧VHとし、偶数画素列への書き込みを行う1水平期間
の後半は前記第1の電源線を、画素に印加される電圧の
うちで最も低い電圧VLとし、奇数フレームの第n+1
行においては、奇数画素列への書き込みを行う1水平期
間の前半は前記第1の電源線の電圧を前記電圧VLと
し、偶数画素列への書き込みを行う1水平期間の後半は
前記第1の電源線を前記電圧VHとすることによりドッ
ト反転駆動を行う請求項5記載の液晶表示装置の駆動方
法。 - 【請求項10】 偶数フレームの第n行においては、奇
数画素列への書き込みを行う1水平期間の前半は前記第
1の電源線の電圧を、画素に印加される電圧のうちで最
も低い電圧VLとし、偶数画素列への書き込みを行う1
水平期間の後半は前記第1の電源線の電圧を、画素に印
加される電圧のうちで最も高い電圧VHとし、奇数フレ
ームの第n+1行においては、奇数画素列への書き込み
を行う1水平期間の前半は前記第1の電源線の電圧を前
記電圧VHとし、偶数画素列への書き込みを行う1水平
期間の後半は前記第1の電源線を前記電圧VLとするこ
とによりドット反転駆動を行う請求項5記載の液晶表示
装置の駆動方法。
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