JP2004295103A - Signal line drive circuit in image display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は画像表示装置のうち、特に信号線駆動回路の設計に関する。 The present invention relates to the design of a signal line driving circuit among image display devices.
近年、ガラス基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置が普及している。その中でも、TFT(Thin Film Transistor)を使用したアクティブマトリックス型画像表示装置の普及は著しい。そして、最近では、画素を構成するTFTと画素マトリックスの外側の駆動回路を同一基板上に一体形成するポリシリコンTFT技術が発達している。この技術により、画像表示装置の配線の量を大幅に減らすことができ、耐久性の向上、薄型・軽量、低消費電力が実現されている。また、同時形成される駆動回路もアナログ画像信号対応のものだけでなく、デジタル画像信号に対応したものも実現されている。 In recent years, semiconductor devices in which a semiconductor thin film is formed on a glass substrate have become widespread. Among them, an active matrix type image display device using a TFT (Thin Film Transistor) has been widely spread. Recently, a polysilicon TFT technology has been developed in which a TFT constituting a pixel and a driving circuit outside a pixel matrix are integrally formed on the same substrate. With this technology, the amount of wiring of the image display device can be greatly reduced, and durability, thinness and light weight, and low power consumption are realized. In addition, not only the drive circuit formed at the same time as the one corresponding to the analog image signal but also the one corresponding to the digital image signal has been realized.
アクティブマトリックス型画像表示装置の代表的な例として、アクティブマトリックス型液晶表示装置がある。アクティブマトリックス型液晶表示装置の信号線駆動回路は、クロック信号等のタイミング信号に同期して、入力された画像信号をサンプリングする。そして、そのサンプリングされた画像信号を、対応する所定の電圧に変換して、これを画素となる液晶に印加する。液晶は、印加電圧に応じて光透過率を変化させる性質を有するので、これにより画像表示をすることができる。
信号線駆動回路は、一般に回路内に複数のスイッチを有する。したがって、信号線駆動回路が画像信号を所定の電圧への変換する過程で、それらのスイッチのオン抵抗により電圧降下が生じる。この電圧降下により、信号線駆動回路が各画素に印加しようとする電圧と実際に各画素に印加する電圧の間にはずれが生じる場合がある。このため、特に多階調の色彩をコントロールすることが難しくなる。 A signal line driver circuit generally has a plurality of switches in the circuit. Therefore, in the process of converting the image signal into a predetermined voltage by the signal line driving circuit, a voltage drop occurs due to the on-resistance of the switches. This voltage drop may cause a difference between the voltage that the signal line driving circuit tries to apply to each pixel and the voltage that is actually applied to each pixel. For this reason, it is particularly difficult to control multi-tone colors.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像表示装置の色彩をなめらかにコントロールする技術の提供、にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for smoothly controlling colors of an image display device.
本発明のある態様は信号線駆動回路である。この回路は、高圧側および低圧側のスイッチブロックと、高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、ラダー抵抗の高圧側選択スイッチに接続される端から第1の中間電圧を取り出し、ラダー抵抗の途中から高圧側選択スイッチに近い順に第2、第3、・・・第k−1の中間電圧を取り出し、ラダー抵抗の低圧側選択スイッチに接続される端から第kの中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線と(ただしkは2以上の整数)を含み、ラダー抵抗の抵抗成分のうち第1の中間電圧と第2の中間電圧との差を生じさせる分割抵抗値は高圧側選択スイッチのオン抵抗値より大きい関係であることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a signal line driver circuit. This circuit includes a high-side switch and a low-side switch block, a high-side switch selected from the high-side switch block, and a low-side select switch selected from the low-side switch block. The first intermediate voltage is extracted from the ladder resistor to which the low-voltage side voltage is applied, and the first intermediate voltage from the end of the ladder resistor connected to the high-side selection switch. .., A plurality of intermediate voltage output signal lines for extracting the k-1th intermediate voltage and extracting the kth intermediate voltage from the end connected to the low voltage side selection switch of the ladder resistor (where k is an integer of 2 or more) ), The divided resistance value that causes a difference between the first intermediate voltage and the second intermediate voltage among the resistance components of the ladder resistance is larger than the on-resistance value of the high-voltage side selection switch. Characterized in that it is a locked.
「スイッチ」は、主としてトランジスタのような電子的素子をいうがこれに限る趣旨ではなく、電流を通したり止めたり、また、切り替えたりする装置のことをいう。「スイッチブロック」とは、ラダー抵抗のそれぞれの端に印加される電圧を選択するための複数のスイッチの総称をいう。ラダー抵抗のうち、高圧側の分割抵抗値よりも、高圧側選択スイッチのオン抵抗値を小さくすることで、画素の色彩コントロールをなめらかに行うことができる。 The term “switch” mainly refers to an electronic element such as a transistor, but is not limited to this, and refers to a device that passes or stops current or switches. The “switch block” is a general term for a plurality of switches for selecting a voltage applied to each end of the ladder resistor. By making the ON resistance value of the high voltage side selection switch smaller than the high voltage side divided resistance value of the ladder resistance, the color control of the pixel can be smoothly performed.
本発明の別の態様も信号線駆動回路である。この回路は、高圧側および低圧側のスイッチブロックと、高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、ラダー抵抗の高圧側選択スイッチに接続される端から第1の中間電圧を取り出し、ラダー抵抗の途中から高圧側選択スイッチに近い順に第2、第3、・・・第k−1の中間電圧を取り出し、ラダー抵抗の低圧側選択スイッチに接続される端から第kの中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線と(ただしkは2以上の整数)を含み、ラダー抵抗の抵抗成分のうち第k−1の中間電圧と第kの中間電圧との差を生じさせる分割抵抗値は低圧側選択スイッチのオン抵抗値より大きい関係であることを特徴とする。 Another embodiment of the present invention also relates to a signal line driver circuit. This circuit includes a high-side switch and a low-side switch block, a high-side switch selected from the high-side switch block, and a low-side select switch selected from the low-side switch block. The first intermediate voltage is extracted from the ladder resistor to which the low-voltage side voltage is applied, and the first intermediate voltage from the end of the ladder resistor connected to the high-side selection switch. .., A plurality of intermediate voltage output signal lines for extracting the k-1th intermediate voltage and extracting the kth intermediate voltage from the end connected to the low voltage side selection switch of the ladder resistor (where k is an integer of 2 or more) ), The divided resistance value of the resistance component of the ladder resistance that causes a difference between the (k-1) th intermediate voltage and the kth intermediate voltage is larger than the on-resistance value of the low-voltage side selection switch. Characterized in that it is a have relationship.
同じく、ラダー抵抗のうち、低圧側の分割抵抗値よりも、低圧側選択スイッチのオン抵抗値を小さくすることで、画素の色彩コントロールをなめらかに行うことができる。 Similarly, by making the ON resistance value of the low voltage side selection switch smaller than the low voltage side divided resistance value of the ladder resistance, the color control of the pixel can be smoothly performed.
本発明の別の態様も信号線駆動回路である。この回路は、高圧側および低圧側のスイッチブロックと、高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、ラダー抵抗の途中からそれぞれ異なる中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線とを含み、高圧側の電圧と所定の参照電圧との電位差、および、低圧側の電圧とその参照電圧との電位差の大小関係と、高圧側および低圧側選択スイッチのオン抵抗値の大小関係が逆になるよう構成したことを特徴とする。 Another embodiment of the present invention also relates to a signal line driver circuit. This circuit includes a high-side switch and a low-side switch block, a high-side switch selected from the high-side switch block, and a low-side select switch selected from the low-side switch block. A ladder resistor to which a low-voltage is applied, and a plurality of intermediate voltage extraction signal lines for extracting different intermediate voltages from the middle of the ladder resistance, a potential difference between the high-voltage and a predetermined reference voltage; It is characterized in that the magnitude relationship between the potential difference between the side voltage and the reference voltage and the magnitude relationship between the on-resistance values of the high voltage side and low voltage side selection switches are reversed.
スイッチブロック内の各スイッチはそれぞれ異なる電圧線に接続されている。この電圧線の供給する電圧が高いほど、信号線への書き込みに時間がかかる。そこで、これらの電圧線から信号線へ電圧を供給するに際し、予め信号線に所定の基準となる電圧(以下、「プリチャージ電圧」とよぶ)を供給する場合もある。たとえば、信号線に高電圧を供給する場合においては、プリチャージ電圧との差分となる電圧だけ印加し、プリチャージ電圧よりも低い電圧を信号線に供給する場合には、その差分に応じて、プリチャージ電圧を放電する。しかし、それであっても、信号線に供給される電圧と、このプリチャージ電圧との電位差が大きい場合には、その書き込みに時間がかかる。したがって、プリチャージ電圧との電位差が大きい電圧を供給する電圧線に接続されるスイッチのオン抵抗値を小さな値に調整することで、書込時間を短縮出来る。 Each switch in the switch block is connected to a different voltage line. The higher the voltage supplied by the voltage line, the longer it takes to write to the signal line. Therefore, when a voltage is supplied from these voltage lines to the signal line, a predetermined reference voltage (hereinafter, referred to as a “precharge voltage”) may be supplied to the signal line in advance. For example, when a high voltage is supplied to the signal line, only a voltage that is different from the precharge voltage is applied, and when a voltage lower than the precharge voltage is supplied to the signal line, according to the difference, Discharge the precharge voltage. However, even in that case, if the potential difference between the voltage supplied to the signal line and the precharge voltage is large, it takes time to write the data. Therefore, the writing time can be shortened by adjusting the on-resistance value of the switch connected to the voltage line that supplies a voltage having a large potential difference from the precharge voltage to a small value.
また、この信号線駆動回路は、nビットの画像信号のうちのxビットの入力を受け、高圧側および低圧側のスイッチブロックからそれぞれ高圧側および低圧側選択スイッチを選択する上位選択回路と(ただし、nは2以上の整数であり、xは1以上でnより小さい整数)、画像信号のうち先ほどのxビットを除くn−xビットの信号によって、複数の中間電圧取出信号線のうちから所望の1本を選択する下位選択回路とを含んでもよい。 Also, the signal line drive circuit receives an x-bit input of the n-bit image signal and selects a high-voltage side and a low-voltage side selection switch from a high-voltage side and a low-voltage side switch block. , N is an integer of 2 or more, and x is an integer of 1 or more and less than n), and a desired number of intermediate voltage extraction signal lines are obtained by using nx bits of the image signal excluding the aforementioned x bits. And a lower selection circuit for selecting one of the two.
画像信号のビット数を上位選択回路と下位選択回路において、適切に分配することにより、画像表示装置の仕様に応じて効率的に信号線駆動回路を設計することが出来る。 By appropriately distributing the number of bits of the image signal between the upper selection circuit and the lower selection circuit, the signal line driving circuit can be efficiently designed according to the specifications of the image display device.
また、その上位選択回路は、スイッチブロックに含まれる複数のスイッチが間挿される線の経路外に、高圧側および低圧側選択スイッチを選択するための論理が存在する型の回路であり、下位選択回路は、複数の中間電圧取出信号線のうちから所望の一本を選択するための論理の少なくとも一部が、選択されるべき中間電圧取出信号線の経路上に間挿される型の回路であってもよい。 The higher-order selection circuit is a circuit of a type in which a logic for selecting a high-voltage side and a low-voltage side selection switch exists outside the path of a line through which a plurality of switches included in the switch block are interposed. The circuit is of a type in which at least a part of the logic for selecting a desired one of the plurality of intermediate voltage output signal lines is interposed on the path of the intermediate voltage output signal line to be selected. You may.
上位選択回路と下位選択回路の回路の種類を分けることにより、画像表示装置の仕様に合わせて更に効率的に信号線駆動回路を設計できる。 By dividing the types of the upper selection circuit and the lower selection circuit, the signal line driving circuit can be designed more efficiently in accordance with the specifications of the image display device.
なお、以上の構成要素の任意の組合せや組替え、本発明を方法として表現したものもまた、本発明の態様として有効である。 In addition, any combination or rearrangement of the above-described components, and those expressing the present invention as a method are also effective as embodiments of the present invention.
本発明によれば、画像表示装置の色彩をなめらかにコントロールすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the color of an image display apparatus can be controlled smoothly.
まず、アクティブマトリックス型液晶表示装置の動作原理を説明する。 First, the operation principle of the active matrix type liquid crystal display device will be described.
図1は、アクティブマトリックス型液晶表示装置の構成を示す。アクティブマトリックス型液晶表示装置は信号線駆動回路100と走査線駆動回路400および画素マトリックス500を含む。信号線駆動回路100は、クロック信号等のタイミング信号に同期して、入力された画像信号をサンプリングする。そして、信号線駆動回路100はサンプリングされた画像信号を、それに対応する所定の電圧に変換して各画素信号線510上の各画素回路530に印加する。走査線駆動回路400は、クロック信号等のタイミング信号に同期して、走査線520を順次選択し、各走査線520上の各画素回路530をオン・オフ制御する。画素回路530の液晶が印加電圧に応じて光の透過率を変化させることにより所望の画像表示がなされる。
FIG. 1 shows a configuration of an active matrix type liquid crystal display device. The active matrix type liquid crystal display device includes a signal
図2は信号線駆動回路100の内部構成を示す。シフトレジスタ102は、スタートパルス信号線104よりスタートパルスの入力を受けると、クロック信号線106より入力されるクロック信号に同期して、サンプリングパルスを発生させる。ラッチ回路200は、このサンプリングパルスに同期して、画像信号線108よりデジタルの画像信号(以下、単に「画像信号」とよぶ)を受け取り、これを記憶する。
FIG. 2 shows an internal configuration of the signal
ラッチ回路200が記憶している画像信号は、ラッチ信号線110より入力されるラッチ信号に同期して、画像信号D/A変換回路300に伝達される。画像信号D/A変換回路300は、この画像信号を基準階調電圧線202より供給される電圧(以下、「基準階調電圧」とよぶ)を元に、所定の電圧(以下、「画素印加電圧」とよぶ)に変換する。この画像信号D/A変換回路300のD/A変換の仕組みについては、後に詳述する。
The image signal stored in the
画素信号線選択回路350は、画像信号D/A変換回路300より画素印加電圧の入力を受けると、画素信号線選択信号線352より入力される信号線選択信号に同期して、所定の画素信号線510に画素印加電圧を印加する。画素信号線選択回路350は1水平走査期間を複数に分割して書込を行うことで、すべての画素信号線510を駆動する。すなわち、画素信号線選択回路350により、一つのDAC回路にて複数の画素信号線を駆動するので、回路面積を縮小することができる。
Upon receiving the input of the pixel applied voltage from the image signal D /
次に、図2の画像信号D/A変換部150の動作原理を説明する。
Next, the operation principle of the image signal D /
図3は図2の画像信号D/A変換部150の内部構成を示す。ここでは4ビットの画像信号D/A変換部150を例にとる。また、配線自体の内部抵抗や、スイッチのオン抵抗については考慮しない。
FIG. 3 shows an internal configuration of the image signal D /
画像信号D/A変換部150は上位選択回路312と下位選択回路334に分けることができる。上位選択回路312はそれぞれ4つずつのスイッチ(A1〜A4、B1〜B4)を含む高圧側スイッチブロック310、低圧側スイッチブロック320と基準階調電圧線202を含む。下位選択回路334は、4つのスイッチ(C1〜C4)を含むラダースイッチブロック340とラダー抵抗330を含む。各基準階調電圧線202は低電圧から高電圧までの5種類の電圧(V0〜V4)をそれぞれ供給する。
The image signal D /
同図において、高圧側スイッチブロック310および低圧側スイッチブロック320は、それぞれラッチ回路200から伝達された4ビットの画像信号のうち2ビットの信号(以下、「上位信号」とよぶ)によって制御される。高圧側スイッチブロック310および低圧側スイッチブロック320においては、それぞれ、いずれかひとつのスイッチだけが閉じられるように設計されており、同時に二つのスイッチが閉じられることはない。また、高圧側スイッチブロック310の内部のスイッチと低圧側スイッチブロック320の内部のスイッチの間には次に示す所定の関係がある。
In the figure, the high-
すなわち、高圧側スイッチブロック310のB4スイッチが閉じるときには、低圧側スイッチブロック320のA4スイッチもこれに連動して閉じられる。同じく、高圧側スイッチブロック310のB3のスイッチが閉じるときには、低圧側スイッチブロック320のA3スイッチもこれに連動して閉じられる。これは、他のスイッチについても同様である。したがって、常に隣り合う基準階調電圧線202が選択されて、所定の基準階調電圧がラダー抵抗330の両端に印加される。
That is, when the B4 switch of the high voltage
ラダースイッチブロック340は、ラッチ回路200から伝達された4ビットの画像信号のうち、上位選択回路312で使用した2ビット分を除いた残りの2ビットの信号(以下、「下位信号」という)によって制御される。ラダースイッチブロックにおいては、いずれかひとつのスイッチだけが閉じられるように設計されており、同時に二つのスイッチが閉じられることはない。
The ladder switch block 340 uses the remaining two-bit signals (hereinafter, referred to as “lower signals”) of the 4-bit image signal transmitted from the
上位選択回路312によって選択され、ラダー抵抗330の両端に印加される電圧(以下、「ラダー印加電圧」とよぶ)は、ラダー抵抗330の分割抵抗R0からR3により分割される。そして、4本の中間電圧取出信号線332により、ラダースイッチブロック340には4種類の中間電圧が入力される。したがって、下位信号に応じてラダースイッチブロック340内のスイッチブロックのいずれかのスイッチを閉じることで、これらの中間電圧のうちのひとつが図2の画素信号線選択回路350に画素印加電圧として出力される。
The voltage selected by the higher-
図4は下位選択回路334により出力される画素印加電圧のレベルを示す。画像信号D/A変換部150は4ビットの画像信号により、Vref0からVref15までの16種類の画素印加電圧を出力する。たとえば、低圧側スイッチブロック320のスイッチA1と高圧側スイッチブロック310のスイッチB1が閉じられたときには、ラダー印加電圧はV1−V0となる。
FIG. 4 shows the level of the pixel applied voltage output by the
ここで、ラダースイッチブロック340のスイッチC1が選択された場合には、下位選択回路334はV0、すなわち、同図に示すVref0の画素印加電圧を出力する。ラダースイッチブロック340のスイッチC1ではなく、スイッチC2が選択された場合には、下位選択回路334は分割抵抗R3の分だけV0より高い電圧であるVref1を画素印加電圧として出力する。以下、同様であり、低圧側スイッチブロック320のスイッチA4と高圧側スイッチブロック310のスイッチB4、ラダースイッチブロック340のスイッチC4が閉じられたときには、下位選択回路334はV4からラダー抵抗330の分割抵抗R0分の電圧降下を差し引いたVref15の画素印加電圧を出力する。
Here, when the switch C1 of the
ラダー抵抗330に分割抵抗R0を設けているのは、高圧側スイッチブロック310、低圧側スイッチブロック320およびラダースイッチブロック340の各スイッチの選択の組み合わせが異なっていても、下位選択回路334が結果的に同一の画素印加電圧を出力する状態を生じないよう処置するためである。
The reason why the division resistance R0 is provided in the
たとえば、分割抵抗R0がなければ、低圧側スイッチブロック320のスイッチA3と高圧側スイッチブロック310のスイッチB3、ラダースイッチブロック340のスイッチC4が選択された場合、下位選択回路334はV3を画素印加電圧として出力する。おなじく、低圧側スイッチブロック320のスイッチA4と高圧側スイッチブロック310のスイッチB4、ラダースイッチブロック340のスイッチC1が選択された場合にも、下位選択回路334はV3を画素印加電圧として出力する。すなわち、各スイッチブロックにおけるスイッチの選択が別でありながら、同一の画素印加電圧が出力される場合が生じる。
For example, if there is no division resistor R0, when the switch A3 of the low voltage
しかし、分割抵抗R0が存在すれば、前者の場合は、下位選択回路334は基準階調電圧V3から分割抵抗R0による電圧降下分減少した画素印加電圧を出力するので、このような状態を回避できる。すなわち、画像信号D/A変換部150は分割抵抗R0が存在することによって、4ビットの画像信号に応じて16種類の画素印加電圧を出力することができる。
However, if the division resistance R0 exists, in the former case, the
図5は電圧を印加しない状態で白表示のモード(以下、「ノーマリーホワイトモード」とよぶ)における、液晶の光透過率と印加電圧の一般的な関係を示す。横軸が印加電圧であり、縦軸が光透過率を表す。同図に示すように印加電圧を大きくするほど、液晶は光を透過しない。したがって、画像信号D/A変換部150の出力する画素印加電圧をコントロールすることで、所望の画像表示が実現される。
FIG. 5 shows a general relationship between the light transmittance of the liquid crystal and the applied voltage in a white display mode without applying a voltage (hereinafter, referred to as a “normally white mode”). The horizontal axis represents the applied voltage, and the vertical axis represents the light transmittance. As shown in the figure, as the applied voltage is increased, the liquid crystal does not transmit light. Therefore, a desired image display is realized by controlling the pixel applied voltage output from the image signal D /
次に、図3の高圧側スイッチブロック310、低圧側スイッチブロック320およびラダースイッチブロック340の回路構成について説明する。これらの回路の構成については、図6と図7の二つの方式がある。ここでは、2ビットの回路を例にとる。ここでは、各スイッチはすべてTFTとして説明する。
Next, the circuit configuration of the high-
図6は2ビットの信号(D0、D1)でコントロールされるD/A変換回路の一例である。以下、この回路のように、複数のスイッチが間挿される線の経路外に、そのスイッチを選択するための論理が存在する型の回路を「論理外在型回路」とよぶ。 FIG. 6 shows an example of a D / A conversion circuit controlled by 2-bit signals (D0, D1). Hereinafter, a circuit such as this circuit in which a logic for selecting a switch exists outside the path of a line in which a plurality of switches are interposed is referred to as a “logic external circuit”.
電圧供給線204はそれぞれV0からV3まで4種類の電圧の供給を行う。同図の論理外在型回路では、2ビットの信号(D0、D1)に応じて4つのNORゲートと2つのインバータにより、スイッチングTFTS1からS4のうち、ひとつが選択される。これにより、V0からV3までの4つの電圧のうちひとつが供給されるため、D/A変換が実現される。たとえば、D0がHIGH、D1がLOWであるならば、S3のみがオンとなるので、この回路からは電圧V2が出力される。
The
図7は2ビットの信号(D0、D1)でコントロールされるD/A変換回路の別例である。以下、この回路のように、複数の線のうちから所望の一本を選択するための論理の少なくとも一部が、選択されるべき線の経路上に間挿される型の回路を「論理内在型回路」とよぶ。 FIG. 7 shows another example of a D / A conversion circuit controlled by 2-bit signals (D0, D1). Hereinafter, a circuit in which at least a part of a logic for selecting a desired one of a plurality of lines is interpolated on a path of a line to be selected, such as this circuit, is referred to as a “logical intrinsic type”. Circuit ".
電圧供給線204はそれぞれV0からV3の4種類の電圧の供給を行う。同図の論理内在型回路では、2ビットの信号(D0,D1)に応じて、電圧供給線204上に間挿された6つのスイッチングTFT(S1〜S6)が適宜選択される。これにより、V0からV3までの4つの電圧のうちひとつが出力されるため、D/A変換が実現される。たとえば、D0がHIGH、D1がLOWであるならば、スイッチングTFTはS1、S3およびS6がオンとなるので、この回路からはV1の電圧が出力される。
The
図6の論理外在型回路は、電圧供給線204から電圧を取出す過程でS1からS4のいずれかのスイッチングTFTしか経由しない。したがって、論理外在型回路は電圧取り出し過程で1段しかスイッチングTFTを経由しないため電圧降下が小さく、回路の駆動性にも優れた回路である。
The external logic circuit of FIG. 6 passes only one of the switching TFTs S1 to S4 in the process of extracting a voltage from the
一方、図7の論理内在型回路は、2ビットの信号につき、6つのTFTのみで論理構成が出来るので、回路規模を縮小する上で有用な型の回路である。 On the other hand, the logic intrinsic type circuit shown in FIG. 7 is a circuit of a type useful for reducing the circuit scale because a logical configuration can be made with only six TFTs for a 2-bit signal.
次に、これらのスイッチのオン抵抗による電圧降下に対して処置を施さない場合の弊害について、具体的に説明する。 Next, the harmful effects of not taking measures against the voltage drop due to the on-resistance of these switches will be specifically described.
図8はラダー印加電圧から画素印加電圧を取出す模式図である。ここでは、図3の高圧側スイッチブロック310および低圧側スイッチブロック320、およびラダースイッチブロック340内におけるスイッチのオン抵抗が無いと仮定する。
FIG. 8 is a schematic diagram of extracting a pixel applied voltage from a ladder applied voltage. Here, it is assumed that there is no on-resistance of the switches in the high-
同図において、低圧側ラダー抵抗端点336と高圧側ラダー抵抗端点338には、低圧側スイッチブロック320および高圧側スイッチブロック310においてそれぞれ選択された基準階調電圧が印加される。ここでは高圧側ラダー抵抗端点338には基準階調電圧V1、低圧側ラダー抵抗端点336には基準階調電圧V0が印加されるとする。
In the figure, reference gradation voltages selected in the low-
ラダー印加電圧は、分割抵抗R0からR3により分割され、中間電圧取出信号線332により中間電圧が取り出されることは先述のとおりである。同図では4本の中間電圧取出信号線332によりVref0からVref3までの電圧が取り出される。したがって、分割抵抗R0から分割抵抗R3の値を調整することにより、最終的にV0からV1まで間の任意の画素印加電圧を取り出し得る。
As described above, the ladder application voltage is divided by the division resistors R0 to R3, and the intermediate voltage is extracted by the intermediate voltage
図9もラダー印加電圧から画素印加電圧を取出す模式図である。ただし、同図においては図3のラダースイッチブロック340内におけるスイッチのオン抵抗を考慮しないが、高圧側スイッチブロック310および低圧側スイッチブロック320内におけるスイッチのオン抵抗を考慮する。
FIG. 9 is also a schematic diagram of extracting a pixel applied voltage from a ladder applied voltage. 3 does not consider the on-resistance of the switches in the ladder switch block 340 of FIG. 3, but considers the on-resistance of the switches in the high-
同図において、低圧側ラダー抵抗端点336と高圧側ラダー抵抗端点338には、低圧側スイッチブロック320および高圧側スイッチブロック310においてそれぞれ選択された基準階調電圧が印加される。ここでも高圧側ラダー抵抗端点338には基準階調電圧V1、低圧側ラダー抵抗端点336には基準階調電圧V0が印加されるとする。
In the figure, reference gradation voltages selected in the low-
ここで、抵抗r1およびr2はそれぞれ高圧側スイッチブロック310および低圧側スイッチブロック320のそれぞれにおいて選択されたスイッチのオン抵抗である。したがって、ラダー抵抗330の両端には、これらのオン抵抗による電圧降下により、実際にはV1からV0ではなく、より狭い範囲でしか電圧の供給がなされない。すなわち、分割抵抗R0からR3の抵抗値を調整したとしても、所定の範囲内における電圧は画素印加電圧として供給し得ない。この範囲は同図において斜線で示した部分である。以下、このオン抵抗の電圧降下により、供給できない電圧範囲のことを「供給不可電圧範囲」とよぶ。
Here, the resistances r1 and r2 are the ON resistances of the switches selected in the high-
供給不可電圧範囲は、液晶へ印加できない電圧範囲となる。したがって、これは、画像表示装置の色彩をなめらかにコントロールする上で障害となる。とくに、電圧の供給に際して、スイッチが多段に接続される場合には、この弊害が顕著となる。 The unsuppliable voltage range is a voltage range that cannot be applied to the liquid crystal. Therefore, this hinders smooth control of the color of the image display device. In particular, when the switches are connected in multiple stages when supplying the voltage, this adverse effect becomes remarkable.
以下、これらの課題を解決する本発明の実施の形態を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention that solve these problems will be described.
図10は6ビットの画像信号によって駆動される基準階調電圧線202、画像信号D/A変換回路300および画素信号線選択信号線352の実施の形態を示す。同図においては、6ビットの画像信号のうち、3ビットを上位信号、残りの3ビットを下位信号としている。
FIG. 10 shows an embodiment of the reference
同図では、上位選択回路312を論理外在型回路、下位選択回路334を論理内在型回路で形成している。基準階調電圧線202はV0からV8までの9種類の基準階調電圧を供給する。それに対応して、上位選択回路312の高圧側および低圧側のスイッチブロックはそれぞれ8個ずつのスイッチ(B1〜B8、A1〜A8)を含む。また、ラダー抵抗330は分割抵抗R1〜R7により7つに分割され、下位選択回路334は8種類の中間電圧を入力として受け取る。
In the figure, the
同図にあっては、上位選択回路312における各スイッチのオン抵抗値を適正に調整している。調整方法については後に詳述する。なお、同図においては、図3における分割抵抗R0に該当する抵抗を設けていない。これは、分割抵抗R0が無くても、後述するように、上位選択回路312における各スイッチのオン抵抗を適正に調整することにより、別々のスイッチを選択しながら画像信号D/A変換回路300が結果的に同一の画素印加電圧を出力する状態が生じないからである。
In the figure, the on-resistance value of each switch in the
スイッチのオン抵抗値の調整は二つの観点から行われる。ひとつは、ラダー抵抗の分割抵抗値とスイッチのオン抵抗値の関係(以下、「第1の関係」とよぶ)であり、もう一つは、各スイッチの接続される基準階調電圧線202の基準階調電圧とオン抵抗値の関係(以下、「第2の関係」とよぶ)である。なお、スイッチがTFTの場合、スイッチのオン抵抗値の調整はTFTのゲート幅やゲート長を調整することにより行うことが出来る。
Adjustment of the on-resistance value of the switch is performed from two viewpoints. One is the relationship between the divided resistance value of the ladder resistor and the on-resistance value of the switch (hereinafter, referred to as a “first relationship”), and the other is the relationship of the reference
第1の関係について:
この回路においては、高圧側スイッチブロック310のスイッチB1からB8のオン抵抗値は分割抵抗R1の抵抗値より小さく設定されている。数値的な具体例としては、TFTゲート幅を300μm、ゲート長を4μmとしてそのオン抵抗値を1.5kΩに設定するとともに、分割抵抗R1の抵抗値を3kΩに設定する。また、低圧側スイッチブロック320のスイッチA1からA8のオン抵抗値は同様に分割抵抗R7の抵抗値より小さく設定されている。
About the first relationship:
In this circuit, the on-resistance values of the switches B1 to B8 of the high-voltage
図11はこの第1の関係に基づくスイッチのオン抵抗値の調整後の画素印加電圧のレベルを示す。ただし、原理の説明のため、同図においては、上位選択回路312内のスイッチ(A1〜A8、B1〜B8)のオン抵抗のみに着目し、下位選択回路334内におけるスイッチのオン抵抗は考慮しない。
FIG. 11 shows the level of the pixel applied voltage after the ON resistance value of the switch is adjusted based on the first relationship. However, for the sake of explanation of the principle, in this figure, only the on-resistance of the switches (A1 to A8, B1 to B8) in the
同図では、下位選択回路334が出力する画素印加電圧のうち、基準階調電圧線202の基準階調電圧V7近辺の電圧レベルを示している。同図の電圧降下356は、上位選択回路312がスイッチB7とスイッチA7を選択している場合において、スイッチB7のオン抵抗による電圧降下を表す。そして、Vref55とVref54の電位差は、このとき分割抵抗R1にかかる電圧により生じる。したがって、たとえば、スイッチB7のオン抵抗値が分割抵抗R1の抵抗値の半分であれば、Vref55−Vref54は、V7−Vref55の2倍となる。
In the figure, among the pixel applied voltages output from the
同様に、同図の電圧降下358は、上位選択回路312がスイッチB8とスイッチA8を選択している場合において、スイッチA8による電圧降下を表す。そして、Vref57とVref56の電位差は、このとき分割抵抗R7の両端にかかる電圧により生じる。したがって、スイッチA8のオン抵抗値が分割抵抗R7の抵抗値の半分であれば、Vref57−Vref56は、Vref56−V7の2倍となる。
Similarly, the
第1の関係による調整によって、Vref54からVref57の間に存在する供給不可電圧範囲を調整し、なめらかな電圧レベルの遷移が実現されている。なお、ここでは所定のスイッチのオン抵抗値が所定の分割抵抗値の半分となる場合を述べたが、これに限られないことは言うまでもない。 By the adjustment based on the first relationship, the non-supplyable voltage range existing between Vref54 and Vref57 is adjusted, and a smooth transition of the voltage level is realized. Although the case where the ON resistance value of the predetermined switch is half of the predetermined divided resistance value has been described here, it is needless to say that the present invention is not limited to this.
第2の関係について:
一般的には、高い電圧ほどその書込に時間を要する。この書込時間を短縮するためには、高電圧を導通するスイッチのオン抵抗値を小さく設定すればよい。スイッチのオン抵抗値を小さくすれば、スイッチの駆動性が高くなるからである。たとえば、ラダー抵抗330の両端に、基準階調電圧としてV8とV7が印加される場合を例にして説明する。
On the second relationship:
Generally, the higher the voltage, the longer it takes to write. In order to shorten the writing time, the ON resistance value of the switch that conducts the high voltage may be set small. This is because when the on-resistance value of the switch is reduced, the drivability of the switch increases. For example, a case where V8 and V7 are applied as reference gradation voltages to both ends of the
この場合、基準階調電圧V8の方が、基準階調電圧V7よりも電圧の書込に時間を要する。したがって、基準階調電圧V8に接続されたスイッチB8のオン抵抗値は、基準階調電圧V7に接続されたスイッチA8のオン抵抗値よりも小さく設定されている。数値的な具体例としては、ラダー抵抗330の分割抵抗R1からR7までの抵抗値が同一とすれば、スイッチB8のオン抵抗値を分割抵抗値の0.33倍、スイッチA8のオン抵抗値を分割抵抗値の0.67倍に設定する。
In this case, the reference gradation voltage V8 requires more time to write the voltage than the reference gradation voltage V7. Therefore, the on-resistance value of the switch B8 connected to the reference gradation voltage V8 is set smaller than the on-resistance value of the switch A8 connected to the reference gradation voltage V7. As a numerical specific example, if the resistance values of the divided resistors R1 to R7 of the
図12はこの第2の関係に基づくスイッチのオン抵抗値の調整後の画素印加電圧のレベルを示す。ただし、原理の説明のため、同図においては、上位選択回路312内のスイッチ(A1〜A8、B1〜B8)のオン抵抗のみに着目し、下位選択回路334内におけるスイッチのオン抵抗は考慮しない。
FIG. 12 shows the level of the voltage applied to the pixel after the on-resistance value of the switch is adjusted based on the second relationship. However, for the sake of explanation of the principle, in this figure, only the on-resistance of the switches (A1 to A8, B1 to B8) in the
同図では、下位選択回路334が出力する画素印加電圧のうち、基準階調電圧線202の基準階調電圧V7からV8の近辺の電圧レベルを示している。同図の電圧降下360は、上位選択回路312がスイッチB8とスイッチA8を選択している場合において、スイッチB8のオン抵抗による電圧降下を示す。電圧降下362は、おなじく、スイッチA8による電圧降下を示す。高電圧の供給のため、スイッチB8のオン抵抗値はスイッチA8のオン抵抗値より小さく設定されている。
In the drawing, among the pixel applied voltages output by the
第2の関係による調整によって、信号線駆動回路100が画素信号線510に所定の電圧を書き込むまでの時間を短縮することができる。また、先述のプリチャージ電圧を予め信号線に印加しておく場合において、実際に信号線に供給する電圧がプリチャージ電圧よりも小さい場合には放電を行う必要がある。そのため、低電圧を導通するスイッチであっても、そのスイッチが導通する電圧とプリチャージ電圧の電位差が大きい場合には、やはりスイッチの駆動に時間がかかる。したがって、この場合にも、その低電圧を導通するスイッチのオン抵抗値を小さく設定することで書込時間の短縮をすることができる。また、スイッチA1とスイッチB8のオン抵抗値を他のスイッチのオン抵抗値よりも、小さく設定することによって、ダイナミックレンジ(Vref63からVref0までの電位差)を大きくすることもできる。
By the adjustment based on the second relationship, the time required for the signal
先述したように、論理内在型回路はTFT素子数を少なくすることができるので、回路面積を縮小する上で有利である。また、論理外在型回路は電圧取り出し過程で1段しかスイッチングTFTを経由しないため電圧降下が小さく、回路の応答性にも優れる。 As described above, the logic intrinsic circuit can reduce the number of TFT elements, which is advantageous in reducing the circuit area. In addition, the external logic circuit has a small voltage drop because only one stage passes through the switching TFT in the voltage extraction process, and is excellent in circuit responsiveness.
図11に示す本実施の形態においては、上位選択回路312を論理外在型回路で形成し、下位選択回路334を論理内在型回路で形成している。したがって、画像信号を上位信号と下位信号にビット数を分配するときに、回路面積縮小化と書込時間短縮化のトレードオフを図ることができる。すなわち、画像表示装置の応答速度を優先するならば、論理外在型回路のビット数を多くし、基準階調電圧線202から画素信号線選択信号線352までのスイッチの段数を減少させるように回路を設計する。逆に、回路面積の縮小を優先する場合には、論理内在型回路のビット数を多く配分すればよい。
In the present embodiment shown in FIG. 11, the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the components, and that such modifications are also within the scope of the present invention.
そうした変形例として、表示素子にエレクトロルミネッセンス(以下、単に「EL」とよぶ)材料を用いた場合について説明する。EL素子は電流駆動型であり、液晶材料の場合の画素回路530とはその回路構成が異なる。
As such a modification, a case where an electroluminescence (hereinafter, simply referred to as “EL”) material is used for a display element will be described. The EL element is of a current driving type and has a different circuit configuration from the
図13はEL材料を用いた画素回路530の一例である。同図の画素回路530は、書き込みのタイミングを指定するスイッチングトランジスタTr1と、EL素子に電流を流すドライブトランジスタTr2の二つのTFTを含む。また、画素回路530は書込電圧を保持するキャパシタC1、走査線520、画素信号線510および電流を供給する電源線512を含む。
FIG. 13 illustrates an example of a
同図の画素回路530においては、走査線520が選択されるとスイッチングトランジスタTr1がオンし、画素信号線510の電圧がキャパシタC1に蓄積される。それとともに、ドライブトランジスタTr2もオンとなりEL素子に書込電圧に応じた電流が流れ、EL素子が発光する。走査線520の選択期間が終了した後も、キャパシタC1に保持された電圧によって、次の画像信号を受け取るまで、EL素子には所定の電流が流れる。
In the
100 信号線駆動回路、202 基準階調電圧線、300 画像信号D/A変換回路、310 高圧側スイッチブロック、312 上位選択回路、320 低圧側スイッチブロック、330 ラダー抵抗、332 中間電圧取出信号線、334 下位選択回路、340 ラダースイッチブロック、510 画素信号線、 530 画素回路。 100 signal line drive circuit, 202 reference gradation voltage line, 300 image signal D / A conversion circuit, 310 high voltage side switch block, 312 high order selection circuit, 320 low voltage side switch block, 330 ladder resistance, 332 intermediate voltage extraction signal line, 334 Lower selection circuit, 340 ladder switch block, 510 pixel signal line, 530 pixel circuit.
Claims (5)
高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、
前記ラダー抵抗の前記高圧側選択スイッチに接続される端から第1の中間電圧を取り出し、前記ラダー抵抗の途中から前記高圧側選択スイッチに近い順に第2、第3、・・・第k−1の中間電圧を取り出し、前記ラダー抵抗の前記低圧側選択スイッチに接続される端から第kの中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線と(ただしkは2以上の整数)、
を含み、
前記ラダー抵抗の抵抗成分のうち前記第1の中間電圧と第2の中間電圧との差を生じさせる分割抵抗値は前記高圧側選択スイッチのオン抵抗値より大きい関係であることを特徴とする信号線駆動回路。 High and low pressure switch blocks,
A ladder resistor to which high-side and low-side voltages are respectively applied to both ends via a high-side selection switch selected from the high-side switch block and a low-side selection switch selected from the low-side switch block,
The first intermediate voltage is extracted from the end of the ladder resistor connected to the high-voltage side selection switch, and the second, third,... A plurality of intermediate voltage extraction signal lines for extracting a k-th intermediate voltage from an end of the ladder resistor connected to the low-voltage side selection switch (where k is an integer of 2 or more);
Including
A signal, wherein a resistance value of a divided resistance value that causes a difference between the first intermediate voltage and the second intermediate voltage among the resistance components of the ladder resistance is larger than an ON resistance value of the high-voltage side selection switch. Line drive circuit.
高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、
前記ラダー抵抗の前記高圧側選択スイッチに接続される端から第1の中間電圧を取り出し、前記ラダー抵抗の途中から前記高圧側選択スイッチに近い順に第2、第3、・・・第k−1の中間電圧を取り出し、前記ラダー抵抗の前記低圧側選択スイッチに接続される端から第kの中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線と(ただしkは2以上の整数)、
を含み、
前記ラダー抵抗の抵抗成分のうち前記第k−1の中間電圧と第kの中間電圧との差を生じさせる分割抵抗値は前記低圧側選択スイッチのオン抵抗値より大きい関係であることを特徴とする信号線駆動回路。 High and low pressure switch blocks,
A ladder resistor to which high-side and low-side voltages are respectively applied to both ends via a high-side selection switch selected from the high-side switch block and a low-side selection switch selected from the low-side switch block,
The first intermediate voltage is extracted from the end of the ladder resistor connected to the high-voltage side selection switch, and the second, third,... A plurality of intermediate voltage extraction signal lines for extracting a k-th intermediate voltage from an end of the ladder resistor connected to the low-voltage side selection switch (where k is an integer of 2 or more);
Including
A divisional resistance value that produces a difference between the (k−1) th intermediate voltage and the kth intermediate voltage among the resistance components of the ladder resistance is larger than the on-resistance value of the low-voltage side selection switch. Signal line drive circuit.
高圧側のスイッチブロックから選択された高圧側選択スイッチと低圧側のスイッチブロックから選択された低圧側選択スイッチを介して両端にそれぞれ高圧側および低圧側の電圧が印加されるラダー抵抗と、
前記ラダー抵抗の途中からそれぞれ異なる中間電圧を取り出す複数の中間電圧取出信号線と、
を含み、
前記高圧側の電圧と所定の参照電圧との電位差、および、前記低圧側の電圧と前記参照電圧との電位差の大小関係と、前記高圧側および低圧側選択スイッチのオン抵抗値の大小関係が逆になるよう構成したことを特徴とする信号線駆動回路。 High and low pressure switch blocks,
A ladder resistor to which high-side and low-side voltages are respectively applied to both ends via a high-side selection switch selected from the high-side switch block and a low-side selection switch selected from the low-side switch block,
A plurality of intermediate voltage extraction signal lines for extracting different intermediate voltages from the middle of the ladder resistance,
Including
The potential difference between the voltage on the high voltage side and a predetermined reference voltage, the magnitude relationship between the potential difference between the low voltage voltage and the reference voltage, and the magnitude relationship between the on-resistance values of the high voltage side and the low voltage side selection switch are reversed. A signal line drive circuit, wherein the signal line drive circuit is configured to be:
前記画像信号のうち前記xビットを除くn−xビットの信号によって、前記複数の中間電圧取出信号線のうちから所望の1本を選択する下位選択回路と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の信号線駆動回路。 an upper-level selection circuit that receives x-bit input of the n-bit image signal and selects the high-side and low-side selection switches from the high-side and low-side switch blocks, respectively, where n is an integer of 2 or more; Where x is an integer of 1 or more and less than n),
A lower selection circuit that selects a desired one of the plurality of intermediate voltage extraction signal lines by a signal of nx bits excluding the x bit in the image signal;
The signal line driving circuit according to claim 1, further comprising:
前記下位選択回路は、前記複数の中間電圧取出信号線のうちから所望の一本を選択するための論理の少なくとも一部が、選択されるべき中間電圧取出信号線の経路上に間挿される型の回路であることを特徴とする請求項4に記載する信号線駆動回路。 The upper-level selection circuit is a circuit of a type in which a logic for selecting the high-voltage side and the low-voltage side selection switch exists outside a path of a line in which a plurality of switches included in the switch block are interposed,
The lower-order selection circuit is configured such that at least a part of a logic for selecting a desired one of the plurality of intermediate voltage extraction signal lines is inserted on a path of the intermediate voltage extraction signal line to be selected. 5. The signal line driving circuit according to claim 4, wherein:
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