JP2008191375A - 表示装置ならびにその駆動回路および駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査信号を昇圧する小型で消費電力が小さいアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本液晶表示装置のゲート昇圧回路に含まれる１つの昇圧回路２１０において、遅延信号生成回路２１３および論理反転回路２１４は、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃにより、第１から第３までのアナログスイッチ２１１ａ〜２１１ｃを適宜のタイミングでオンまたはオフすることにより、走査信号線ＧＬ１に繋がる容量素子２１２に対していわゆるチャージポンプ動作を行う。このように上記１つの昇圧回路は、１つの走査信号線を駆動するだけでよいので、そのチャージポンプ用の容量素子はＴＦＴ基板上に形成できるほどの大きさで足りる。よって、本表示装置を全体として小型で消費電力が小さいものとすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を用いた液晶表示装置等のようなアクティブマトリクス型表示装置ならびにその走査信号線の駆動回路および駆動方法に関する。

一般に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、液晶層を挟持する２枚の基板を含む表示部を備えており、当該２枚の基板のうち一方の基板には、映像信号線としての複数の映像信号線と走査信号線としての複数の走査信号線とが格子状に配置され、それら複数の映像信号線と走査信号線との交差点にそれぞれ対応してマトリクス状に配置された複数の画素形成部が設けられている。各画素形成部は、装置の表示部を構成しており、走査信号線にゲート端子が接続され映像信号線にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）と、そのＴＦＴのドレイン端子に接続された画素電極とを含む。

このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置は、その表示部の映像信号線を駆動するソースドライバと、その表示部の走査信号線を駆動するゲートドライバと、上記共通電極を駆動するための共通電極駆動回路と、ソースドライバ、ゲートドライバ、および共通電極駆動回路を制御するための表示制御回路とを有している。

このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置において、従来より一般的に、映像信号線を駆動するための電圧よりも走査信号線を駆動するための電圧の方が大きい。液晶を駆動するための電圧は例えば５Ｖ程度であり、映像信号線を駆動するための最大電圧は例えば＋５Ｖから−５Ｖまでの１０Ｖ程度であることが多いが、走査信号線を駆動するための電圧はＴＦＴの閾値電圧に対して十分に余裕がある値、例えば１５Ｖ程度であることが多い。そのため、電源回路により映像信号線を駆動するための電圧とともに、走査信号線を駆動するための電圧を生成することが多い。

しかし、このように多くの種類の電圧を生成する電源回路はその構成が複雑となってコストがかかる。また、走査信号線を駆動するための高い電圧を生成しなければならないので、駆動回路における消費電力が大きくなる。

そこで、このような問題を解決するため、ゲートドライバには比較的低い電圧を与え、このゲートドライバから出力される信号電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ回路からの昇圧電圧出力に基づいてより大きな電圧にレベル変換する従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置がある（例えば特許文献１を参照）。
特開２００１−１８３７０２号公報

しかし、上記従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ回路により全ての走査信号線を駆動しなければならないため、使用されるトランジスタのサイズが大きくなる。その結果、上記回路を設けるためのまとまった領域が必要となり、表示装置の小型化を妨げる要因となる。特に、上記回路において使用される平滑用のコンデンサや昇圧回路（具体的にはチャージポンプ回路）に使用されるコンデンサは容量が大きいため、ＴＦＴ基板上に形成することが難しく、ＴＦＴ基板外に外付けすることになる。そのため装置の部品点数も増加することになる。

また、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路の負荷は重いことから消費電力が大きくなり、さらに電圧をレベル変換するためのトランジスタがオンされまたはオフされるときに流れる貫通電流やそのオフ抵抗を介して流れる電流のため、上記従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では装置全体の消費電力が比較的大きくなる。

そこで本発明は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路などの大きな駆動能力を有する回路を設けることなく昇圧された走査信号を生成することができる、小型で消費電力が小さいアクティブマトリクス型表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、表示すべき画像を表す複数の映像信号をそれぞれ伝達するための複数の映像信号線と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線との交差点にそれぞれ対応してマトリクス状に配置された複数の画素形成部とを備えるアクティブマトリクス型表示装置における前記走査信号線を駆動する走査線駆動回路であって、
前記複数の走査信号線を選択的に駆動するよう、前記走査信号線毎に所定のパルス信号を出力するドライバ回路と、
前記走査信号線毎に設けられ、前記ドライバ回路から出力されるパルス信号の電圧をさらに所定の加算電圧だけ昇圧する昇圧回路と
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記昇圧回路は、
前記ドライバ回路および対応する走査信号線に接続される第１の電極と、当該第１の電極との間で所定電圧を保持可能な第２の電極とを有する容量素子と、
前記第１の電極に前記ドライバ回路から出力される前記パルス信号が与えられるよう前記ドライバ回路と前記第１の電極とを接続し、所定期間経過後に切り離す第１の切り替え手段と
基準となる第１の電圧と当該第１の電圧から前記加算電圧だけ大きい第２の電圧とを回路外部から受け取り、前記第１の切り替え手段により前記第１の電極に前記パルス信号が与えられるときに前記第１の電圧を前記第２の電極に与え、前記第１の切り替え手段により前記ドライバ回路と前記第１の電極とが切り離された後に前記第２の電圧を前記第２の電極に与えることによって、前記第１の電極の電圧を前記加算電圧だけ昇圧する第２の切り替え手段と
を含むことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記昇圧回路は、前記ドライバ回路から受け取った前記パルス信号の立ち上がり時点から所定の第１の時間だけ遅延した第１の時点でアクティブとなる第１の制御信号と、前記第１の時点から所定の第２の時間だけ遅延した第２の時点でアクティブとなる第２の制御信号とを生成する制御信号生成回路をさらに含み、
前記第１の切り換え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第１の制御信号に基づき、前記第１の時点で前記ドライバ回路と前記第１の電極とを切り離し、
前記第２の切り替え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第２の制御信号に基づき、前記第２の時点で前記第２の電圧を前記第２の電極に与えることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、
前記制御信号生成回路は、前記ドライバ回路から受け取った前記パルス信号の立ち下がり時点から所定の第３の時間だけ前の第３の時点で前記第２の制御信号を非アクティブにするとともに、前記第３の時点から所定の第４の時間だけ前の第４の時点で前記第１の制御信号を非アクティブにし、
前記第２の切り替え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第２の制御信号に基づき、前記第３の時点で前記第１の電圧を前記第２の電極に与え、
前記第１の切り換え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第１の制御信号に基づき、前記第４の時点で前記ドライバ回路と前記第１の電極とを接続することを特徴とする。

第５の発明は、第２の発明において、
前記容量素子の容量値は、対応する走査信号線に寄生する寄生容量値よりも十分に大きい容量値を有することを特徴とする。

第６の発明は、第１から第５までのいずれか１つの発明に記載の走査信号線駆動回路を備えたことを特徴とする、アクティブマトリクス型表示装置である。

第７の発明は、第６の発明において、
前記走査信号線駆動回路は、前記走査信号線が形成されるガラス基板上に形成されることを特徴とする。

第８の発明は、表示すべき画像を表す複数の映像信号をそれぞれ伝達するための複数の映像信号線と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線との交差点にそれぞれ対応してマトリクス状に配置された複数の画素形成部とを備えるアクティブマトリクス型表示装置における前記走査信号線の駆動方法であって、
前記複数の走査信号線を選択的に駆動するよう、前記走査信号線毎に所定のパルス信号を出力する出力ステップと、
前記走査信号線毎に設けられ、前記出力ステップにおいて出力されるパルス信号の電圧をさらに所定の加算電圧だけ昇圧する昇圧ステップと
を備えることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、昇圧回路は、走査信号線毎に設けられ１つの走査信号線を駆動するだけでよいので、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路などの大きな駆動能力を有する回路を設けることなく、ドライバ回路から出力されるパルス信号をさらに加算電圧だけ昇圧することができるので、走査信号線駆動回路を全体として小型で消費電力が小さいものとすることができる。

上記第２の発明によれば、第１および第２の切り替え手段により、容量素子に対していわゆるチャージポンプ動作を行うことにより、簡易な構成で容量素子における第１の電極に繋がる走査信号線に与える信号電圧を昇圧することができる。また、１つの走査信号線を駆動するだけでよいことから、容量素子の大きさを小さなものにすることができるので、走査信号線駆動回路を全体として小型で消費電力が小さいものとすることができる。

上記第３の発明によれば、ドライバ回路からのパルス信号のみに基づいて制御信号生成回路により生成される第１および第２の制御信号により、第１および第２の切り替え手段を制御するので、昇圧回路外部からの制御信号が一切不要であり、外部からの配線や外部からの煩雑な制御構成を省略することができる。

上記第４の発明によれば、昇圧された走査信号線の電位をパルス信号の電位（典型的にはオフ電位）まで降圧する動作を、制御信号生成回路と第１および第２の切り換え手段とにより行うので、降圧動作のための新たな構成（例えば走査信号線を接地するための手段など）を設けることなく、速やかに降圧動作を行うことができる。

上記第５の発明によれば、容量素子の容量値が走査信号線の寄生容量値よりも十分に大きい容量値となるので、寄生容量の影響を無視することができ、必要十分な昇圧電圧を得ることができる。

上記第６の発明によれば、上記第１から第５までの発明と同様の効果をアクティブマトリクス型表示装置において奏することができる。

上記第７の発明によれば、走査信号線駆動回路がガラス基板上に形成されるので、例えば走査信号線、映像信号線、および画素回路などと同一のプロセスでモノリシックに形成することができ、表示装置を小型で低消費電力とすることができる。

上記第８の発明によれば、上記第１の発明と同様の効果を走査信号線の駆動方法において奏することができる。

以下、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の構成および動作について、添付図面を参照して説明する。

＜１． 全体的な構成および動作＞
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成をその表示部の等価回路と共に示すブロック図である。この液晶表示装置は、映像信号線駆動回路としてのデータドライバ１０１と、走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ１０２と、このゲートドライバ１０２からの走査信号を昇圧するゲート昇圧回路２００と、アクティブマトリクス型の表示部１０３と、データドライバ１０１およびゲートドライバ１０２を制御するための表示制御回路３００とを備えている。

本実施形態における表示部１０３は、複数本（ｍ本）の走査信号線（ゲート線）ＧＬ１〜ＧＬｍと、それらの走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍのそれぞれと交差する複数本（ｎ本）の映像信号線（データ線）ＳＬ１〜ＳＬｎと、それらの走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍと映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（ｍ×ｎ個）の画素形成部とを含む。

これらの画素形成部はマトリクス状に配置されて画素アレイを構成し、各画素形成部は、対応する交差点を通過する走査信号線ＧＬｊ（ｊはｍ以下の自然数）にゲート端子が接続される共に当該交差点を通過する映像信号線ＳＬｋ（ｋはｎ以下の自然数）にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ１０と、そのＴＦＴ１０のドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数の画素形成部に共通的に設けられた対向電極である共通電極Ｅｃと、上記複数の画素形成部に共通的に設けられ画素電極と共通電極Ｅｃとの間に挟持された液晶層とからなり、必要に応じ、画素電極と共通電極Ｅｃとによって形成される容量に並列に補助容量が付加される。そして、これら画素電極と共通電極Ｅｃとにより形成される容量（補助容量が付加されている場合にはこれに補助容量を加えた容量）により、画素容量Ｃｐが構成される。このような構成の本実施形態の上記表示部１０３に対する本発明の駆動方法および駆動回路につき、以下に説明する。

本実施形態では、液晶パネルに表示すべき画像を表す（狭義の）画像データおよび表示動作のタイミング等を決めるデータ（例えば表示用クロックの周波数を示すデータ）（以下「表示制御データ」という）は、外部のコンピュータにおけるＣＰＵ等から表示制御回路３００に送られる（以下、外部から送られるこれらのデータＤｖを「広義の画像データ」という）。すなわち、外部のＣＰＵ等は、広義の画像データＤｖを構成する（狭義の）画像データおよび表示制御データを、表示制御回路３００内の図示されない表示メモリおよびレジスタにそれぞれ書き込む。

表示制御回路３００は、上記画像データＤｖと、その画像データＤｖの表す画像を表示部１０３に表示させるための信号として、データドライバ用スタートパルス信号ＳＳＰと、データドライバ用クロック信号ＳＣＫと、表示すべき画像を表すデジタル画像信号ＤＡ（画像データＤｖに相当する信号）と、ゲートドライバ用スタートパルス信号ＧＳＰと、ゲートドライバ用クロック信号ＧＣＫとを生成し出力する。

より詳しくは、画像データＤｖを内部メモリで必要に応じてタイミング調整等を行った後に、デジタル画像信号ＤＡとして表示制御回路３００から出力し、そのデジタル画像信号ＤＡの表す画像の各画素に対応するパルスからなる信号としてデータドライバ用クロック信号ＳＣＫを生成し、１水平走査期間毎に所定期間だけハイレベル（Ｈレベル）となる信号としてデータドライバ用スタートパルス信号ＳＳＰを生成し、１フレーム期間（１垂直走査期間）毎に所定期間だけＨレベルとなる信号としてゲートドライバ用スタートパルス信号ＧＳＰを生成し、所定のパルスを繰り返し含むゲートドライバ用クロック信号ＧＣＫを生成する。

上記のようにして表示制御回路３００において生成された信号のうち、デジタル画像信号ＤＡとデータドライバ用のスタートパルス信号ＳＳＰおよびクロック信号ＳＣＫとは、データドライバ１０１に入力され、ゲートドライバ用のスタートパルス信号ＧＳＰおよびクロック信号ＧＣＫとは、ゲートドライバ１０２に入力される。

データドライバ１０１は、デジタル画像信号ＤＡとデータドライバ用のスタートパルス信号ＳＳＰおよびクロック信号ＳＣＫとに基づき、デジタル画像信号ＤＡの表す画像の各水平走査線における画素値に相当するアナログ電圧として映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）を１水平走査期間毎に順次生成し、これらの映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）を映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎにそれぞれ印加する。本実施形態におけるデータドライバ１０１は、液晶層への印加電圧の極性が１フレーム期間毎に反転されると共に各フレーム内において１水平走査線毎にも反転されるように映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）が出力される駆動方式、すなわちライン反転駆動方式が採用されるが、表示品位向上の観点からは、これに加えて、１映像信号線毎（縦ライン毎）にも液晶層への印加電圧の極性を反転させる駆動方式、すなわちドット反転駆動方式を採用してもよい。すなわち、データドライバ１０１は、映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎへの印加電圧の極性が映像信号線毎に反転するように映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）を出力する構成としてもよい。

ゲートドライバ１０２は、典型的にはｍ段のシフトレジスタからなり、ゲートドライバ用スタートパルス信号ＧＳＰと、ゲートドライバ用クロック信号ＧＣＫとを表示制御回路３００から受け取り、これらの信号ＧＳＰ，ＧＣＫに基づき、ゲートドライバ用クロック信号ＧＣＫの立ち上がりから次の立ち上がりまで（すなわち１水平走査期間の長さ）に等しい幅のパルスを入力端から出力端まで順にシフトさせることにより、パルス信号ＳＨ（１）〜ＳＨ（ｍ）を生成する。

ゲート昇圧回路２００は、上記ゲートドライバ１０２からのパルス信号ＳＨ（１）〜ＳＨ（ｍ）を詳しくは後述する構成により昇圧した走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）を生成する。すなわち、ゲートドライバ１０２およびゲート昇圧回路２００により、デジタル画像信号ＤＡの各フレーム期間（各垂直走査期間）において、走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍが順次選択され、選択された走査信号線にアクティブな走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）が印加される。なお、ここでは走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍのそれぞれが各フレーム期間内に１回ずつ選択される。

表示部１０３において、走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍのそれぞれが各フレーム期間内に選択されると、それぞれの選択期間において、選択された走査信号線ＧＬｊにゲート端子が接続された各ＴＦＴ１０がオン状態となる。これにより、各ＴＦＴ１０のドレイン端子に接続された画素容量Ｃｐに対し、デジタル画像信号ＤＡの表す画像における対応画素の値に相当する電圧が保持される。

上記のデータドライバ１０１およびゲートドライバ１０２により、表示部１０３において、映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎには映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）がそれぞれ印加され、走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍには走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）がそれぞれ印加される。これにより、表示部１０３における各画素形成部の画素容量Ｃｐには、デジタル画像信号ＤＡの表す画像における対応画素の値に相当する電圧が、映像信号Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）により与えられて保持され、液晶層には、デジタル画像信号ＤＡに応じて画素電極と共通電極Ｅｃとの電位差に相当する電圧が印加される。すなわち、各画素容量Ｃｐに保持された電圧がそれに対応する液晶部分への印加電圧となる。

表示部１０３は、この印加電圧によって液晶層の光透過率を制御することにより、デジタル画像信号ＤＡの表す画像すなわち外部の信号源等から受け取ったデジタルビデオ信号の表す画像を表示する。次に、ゲート昇圧回路２００の詳細な構成につき、図２および図３を参照して説明する。

＜２． ゲート昇圧回路の構成および動作＞
図２は、本実施形態におけるゲート昇圧回路の詳細な構成を示す図である。この図２に示されるように、ゲート昇圧回路２００はゲートドライバ１０２からパルス信号ＳＨ（１）〜ＳＨ（ｍ）をそれぞれ受け取り、昇圧した信号を走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｍ）としてそれぞれ出力する複数の（ここではｍ個の）昇圧回路を含んでいる。

例えば、図２に示される昇圧回路２１０は、ゲートドライバ１０２から出力される電圧Ｖｈ１のパルス振幅を有するパルス信号ＳＨ（１）と、図示されない電源回路から昇圧のための加算電圧Ｖｈ２とを受け取り、昇圧された電圧（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）の振幅を有する走査信号Ｇ（１）を出力する。なお、ゲートドライバ１０２に与えられる電圧Ｖｈ１は、実際にはゲートドライバ用スタートパルス信号ＧＳＰの振幅であるが、説明の便宜のためゲートドライバ１０２に別に与えられるよう図示している。この昇圧回路２１０の構成につき、さらに図３を参照して詳細に説明する。

図３はゲート昇圧回路に含まれる或る１つの昇圧回路の詳細な構成を示す図である。図３に示されるように、この昇圧回路２１０は、第１から第３までのアナログスイッチ２１１ａ〜２１１ｃと、これらのアナログスイッチを制御する遅延信号生成回路２１３と、論理反転回路２１４と、容量素子２１とを備えており、走査信号Ｇ（１）を走査信号線ＧＬ１に出力する。なお、走査信号線ＧＬ１は所定の寄生容量Ｃｇｂ１を有している。

遅延信号生成回路２１３は、ゲートドライバ１０２からのパルス信号ＳＨ（１）に基づき、当該パルス信号ＳＨ（１）の立ち上がり時点からそれぞれ所定の時間だけ遅延した時点より、第１および第２のスイッチ制御信号Ｓａ，Ｓｂを出力する制御信号生成回路である。また、論理反転回路２１４は、上記第２のスイッチ制御信号Ｓｂを受け取り、この信号を論理反転した第３のスイッチ制御信号Ｓｃを出力する。これらの第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃについては図４を参照して後述する。

第１のアナログスイッチ２１１ａは、遅延信号生成回路２１３からの第１のスイッチ制御信号Ｓａによりその両端部を導通させまたはその導通を遮断させ、第２のアナログスイッチ２１１ｂは、第２のスイッチ制御信号Ｓｂによりその両端部を導通させまたはその導通を遮断させ、第３のアナログスイッチ２１１ｃは、論理反転回路２１４により第２のスイッチ制御信号Ｓｂを論理反転させた第３のスイッチ制御信号Ｓｃによりその両端部を導通させまたはその導通を遮断させる。これら３つのスイッチと２つの電極を有する容量素子２１２とによりいわゆるチャージポンプ動作が行われる。以下、この動作を含む遅延信号生成回路２１３および関連する素子等の動作について、図４を参照して詳しく説明する。

図４は、第１から第３までのスイッチ制御信号を含む各種信号の波形を簡易に示す図である。この図４では、１垂直走査期間に相当する期間近傍における、パルス信号ＳＨ（１）、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃ、および走査信号Ｇ（１）の各信号の電位変化がそれぞれ簡易に示されている。

まず、時刻ｔ１において、ゲートドライバ１０２から与えられるパルス信号ＳＨ（１）が立ち上がる。この立ち上がり前の電位と立ち上がり後の電位との差は、ここでは第１の電圧Ｖｈ１であるものとする。また、遅延信号生成回路２１３は、時刻ｔ１から予め定められた時間が経過した時刻ｔ２において立ち下がる第１のスイッチ制御信号Ｓａを生成するので、時刻ｔ１において、第１のスイッチ制御信号Ｓａはアクティブとなっている。このアクティブである第１のスイッチ制御信号Ｓａの電位は、第１のアナログスイッチ２１１ａをオンする（両端を導通させる）ためのオン電位に等しいものとする。

なお以下では、このアクティブである制御信号の電位をオン電位と呼び、非アクティブである場合の電位をオフ電位と呼ぶ。また、ここでのオフ電位はグランド電位ＧＮＤと同電位であるものとする。

よって、上記第１のスイッチ制御信号Ｓａを与えられることにより第１のアナログスイッチ２１１はオンされており、このことにより容量素子２１２の一方の電極および走査信号線ＧＬ（１）にパルス信号ＳＨ（１）が与えられる。もっとも、走査信号線ＧＬ１は所定の寄生容量Ｃｇｂ１を有しているので、走査信号線ＧＬ１に与えられる走査信号Ｇ（１）は、図４において簡易に示されるような波形なまりを生じ、その電位は電圧Ｖｈ１だけ緩やかに上昇する。

また、この時刻ｔ１において、第３のスイッチ制御信号Ｓｃの電位は、上記オン電位となっている。すなわち遅延信号生成回路２１３は、時刻ｔ２から予め定められた時間が経過した時刻ｔ３において立ち上がる第２のスイッチ制御信号Ｓｂを生成するので、この第２のスイッチ制御信号Ｓｂが論理反転された第３のスイッチ制御信号Ｓｃの時刻ｔ１における電位は、上記オン電位となる。よって、上記第３のスイッチ制御信号Ｓｃを与えられることにより第３のアナログスイッチ２１１ｃがオンされており、容量素子２１２の他方の電極はグランド電位ＧＮＤとなるので、結局、容量素子２１２は第１の電圧Ｖｈ１に充電される。

次に、時刻ｔ２において、前述したように立ち下がる第１のスイッチ制御信号Ｓａを与えられることにより、第１のアナログスイッチ２１１ａはオフされ、このことにより容量素子２１２の一方の電極および走査信号線ＧＬ（１）の電位は、電圧Ｖｈ１に保持される。

その後、時刻ｔ３において、前述したように立ち下がる第３のスイッチ制御信号Ｓｃを与えられることにより、第３のアナログスイッチ２１１ｃはオフされ、同時に立ち下がる第２のスイッチ制御信号Ｓｂを与えられることにより、第２のアナログスイッチ２１１ｂはオンされる。このことにより容量素子の他方の電極電位は、グランド電位ＧＮＤから加算電圧Ｖｈ２だけ変化する。この電位変化に応じて容量素子２１２の一方の電極電位も、電圧Ｖｈ１からさらに加算電圧Ｖｈ２だけ上昇する。よって、走査信号Ｇ（１）の電圧は、時刻ｔ３から緩やかに、電圧Ｖｈ１からさらに加算電圧Ｖｈ２だけ昇圧される。その結果、走査信号Ｇ（１）は、電圧（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）を有することになる。

なお、厳密に言えば、走査信号Ｇ（１）の電圧は、電圧Ｖｈ１から加算電圧Ｖｈ２だけ上昇することはなく、容量素子２１２の容量値Ｃｇと寄生容量Ｃｇｂ１との和に対する容量値Ｃｇの割合を加算電圧Ｖｈ２に乗算して得られる電圧分しか上昇しないので、必要十分な昇圧電圧を得ることができない場合も考えられる。そこで、ここでは容量素子２１２の容量値Ｃｇを寄生容量Ｃｇｂ１に対して十分大きな値に設定するものとする。このことにより上記寄生容量Ｃｇｂ１の影響を無視して、走査信号Ｇ（１）の電圧は、電圧Ｖｈ１からほぼ加算電圧Ｖｈ２だけ上昇することになり、必要十分な昇圧電圧を得ることができる。

また、このように寄生容量Ｃｇｂ１に対して容量素子２１２の容量値Ｃｇを十分大きい値に設定したとしても、寄生容量Ｃｇｂ１は一般的に非常に小さい容量値となるので、容量値Ｃｇは従来のＤＣ／ＤＣコンバータ回路などの大きな駆動能力を有する回路に要求されるチャージポンプ用の容量素子よりもはるかに小さい容量値で足りる。よって、このような容量素子２１２は、ＴＦＴ基板上、典型的にはガラス基板上に容易に形成することができる。その結果、上記ゲート昇圧回路２００を含む走査信号線駆動回路を走査信号線、映像信号線、および画素回路などと同一のプロセスでモノリシックに形成することができ、本表示装置を小型で低消費電力とすることができる。

以上のように、時刻ｔ１から時刻ｔ３までにおいて、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃに基づく第１から第３までのアナログスイッチ２１１ａ〜２１１ｃの動作により走査信号線ＧＬ１に対する昇圧動作が行われるが、さらに以下の時刻ｔ４から時刻ｔ６までにおいては、走査信号線ＧＬ１に対する降圧動作が行われる。以下、同様に説明する。

時刻ｔ４において、遅延信号生成回路２１３は、ゲートドライバ１０２から与えられるパルス信号ＳＨ（１）が立ち下がる時刻ｔ６から予め定められた時間だけ前の時刻ｔ４（言い換えれば時刻ｔ３から予め定められた時間が経過した時刻ｔ４）において立ち下がるよう第２のスイッチ制御信号Ｓｂを変化させる。またこの第２のスイッチ制御信号Ｓｂが論理反転された第３のスイッチ制御信号Ｓｃは時刻ｔ４において立ち上がることになる。なお、時刻ｔ１に立ち上がり時刻ｔ６に立ち下がるパルス信号ＳＨ（１）のアクティブである期間は、ゲートドライバ用スタートパルス信号ＧＳＰにより予め定まっているので、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間も遅延信号生成回路２１３において予め定めることができる。このように生成された第３のスイッチ制御信号Ｓｃを与えられることにより、第３のアナログスイッチ２１１ｃはオンされ、同時に立ち下がる第２のスイッチ制御信号Ｓｂを与えられることにより、第２のアナログスイッチ２１１ｂはオフされる。このことにより容量素子２１２の他方の電極電位は、加算電圧Ｖｈ２からグランド電位ＧＮＤに変化する。この電位変化に応じて容量素子２１２の一方の電極電位も、加算電圧Ｖｈ２だけ下降する。よって、走査信号Ｇ（１）の電圧は、時刻ｔ４から緩やかに加算電圧Ｖｈ２だけ下降することにより、電圧Ｖｈ１まで下降する。

次に、時刻ｔ５において、遅延信号生成回路２１３は、時刻ｔ６から予め定められた時間だけ前の時刻ｔ５（言い換えれば時刻ｔ２から予め定められた時間が経過した時刻ｔ５）において立ち上がるよう第１のスイッチ制御信号Ｓａを変化させる。なお、前述した第２のスイッチ制御信号Ｓｂの場合と同様、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの期間も遅延信号生成回路２１３において予め定めることができる。このように生成された時刻ｔ５において立ち上がる第１のスイッチ制御信号Ｓａを与えられることにより、第１のアナログスイッチ２１１ａはオンされ、このことにより容量素子２１２の一方の電極および走査信号線ＧＬ（１）の電圧は、パルス信号ＳＨ（１）の電圧Ｖｈ１と等しくなる。

その後、時刻ｔ６において、パルス信号ＳＨ（１）の電位がオフ電位となると、走査信号線ＧＬ（１）の電位もこれに従って電圧Ｖｈ１から下降し、上記オフ電位と同電位になる。

このように時刻ｔ４から時刻ｔ６までに行われる降圧動作により、走査信号線ＧＬ１の電位を速やかに上記オフ電位と同電位に戻すことができる。なお、このような降圧動作の構成に代えて、走査信号線ＧＬ１を例えばグランド電位ＧＮＤ（を供給する電源線）と接続することにより走査信号線ＧＬ１の電位を上記オフ電位と同電位に戻す構成であってもよい。もっとも、この構成では新たな制御信号と接続回路（アナログスイッチ等）とが必要となるので、本実施形態の構成がより好ましい。

以上のように、第１のアナログスイッチ２１１ａは、ゲートドライバ１０２と容量素子２１２の一方の電極とを接続しまたは切り離す第１の切り換え手段として機能し、第２および第３のアナログスイッチ２１１ｂ，２１１ｃは、上記容量素子２１２の一方の電極の電位を加算電圧Ｖｈ２だけ変化させる電圧を生成する第２の切り替え手段として機能する。

なお、このような昇圧回路２１０の構成および動作は、走査信号線ＧＬｎにそれぞれ対応してゲート昇圧回路２００に含まれる各昇圧回路においても同様であり、１本の走査信号線を昇圧するだけのチャージポンプ動作により、大きな駆動能力を必要とすることなく簡易な構成で昇圧を行うことができる。

＜３． 効果＞
以上のように上記実施形態における１つの昇圧回路は、１つの走査信号線を駆動するだけでよいので、そのチャージポンプ用の容量素子はＴＦＴ基板上に形成できるほどの大きさで足り、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路などの大きな駆動能力を有する回路を設けることなく電源回路により生成される電圧に相当するパルス信号ＳＨ（ｍ）のオン電圧Ｖｈ１よりも大きな電圧（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）を有する走査信号を生成することができるので、走査信号線駆動回路、ひいては本アクティブマトリクス型液晶表示装置を全体として小型で消費電力が小さいものとすることができる。

また、遅延信号生成回路２１３は、ゲートドライバ１０２からのパルス信号ＳＨ（ｎ）のみに基づいて、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃを生成するので、昇圧回路外部からの制御信号が一切不要であり、外部からの配線や外部からの煩雑な制御構成を省略することができる。

＜４. 変形例＞
上記実施形態では、ゲート昇圧回路２００がゲートドライバ１０２の外部に備えられる構成であるが、その一部または全部がゲートドライバ１０２に内蔵される構成であってもよい。すなわち、これらゲート昇圧回路２００およびゲートドライバ１０２を走査信号線駆動回路として総称することができる。

上記実施形態では、昇圧回路に容量素子を備え、いわゆるチャージポンプ方式によりゲートドライバ１０２からのパルス信号の電圧Ｖｈ１に対して外部からのオフセット電圧に相当する加算電圧Ｖｈ２を加算（合成）する構成であるが、周知のチャージポンプ回路の構成であれば本発明を適用可能である。また、走査信号線毎に備えられる昇圧回路であれば、チャージポンプ回路に代えてその他の周知の昇圧回路が採用されてもよい。

上記実施形態では、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃに基づいて第１から第３までのアナログスイッチ２１１ａ〜２１１ｃが導通状態または非導通状態となる構成であるが、制御信号がアクティブであるか非アクティブであるかに応じて導通状態または非導通状態となるスイッチング手段であれば、アナログスイッチ以外の素子であってもよい。なお、必ずしも制御信号がアクティブであるときにオン電位であり非アクティブであるときにオフ電位である必要はなく、その逆であってもよいし、またその電圧値にも限定はない。

上記実施形態では、第１から第３までのスイッチ制御信号Ｓａ〜Ｓｃは遅延信号生成回路２１３により生成される構成であるが、これらの制御信号が外部から（例えば表示制御回路３００により生成され）与えられる構成であってもよい。

上記実施形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げて説明したが、アクティブマトリクス型の電圧制御による表示装置であってゲートドライバからの信号を昇圧する表示装置であれば、液晶表示装置以外にも本発明の適用が可能である。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成をその表示部の等価回路と共に示すブロック図である。 上記実施形態におけるゲート昇圧回路の詳細な構成を示す図である。 上記実施形態におけるゲート昇圧回路に含まれる或る１つの昇圧回路の詳細な構成を示す図である。 上記実施形態における第１から第３までのスイッチ制御信号を含む各種信号の波形を簡易に示す図である。

符号の説明

１０ …ＴＦＴ（スイッチング素子）
１０３ …表示制御回路
１０１ …ソースドライバ
１０２ …ゲートドライバ
１０３ …表示部
２００ …ゲート昇圧回路
２１０ …昇圧回路
２１１ａ〜２１１ｃ …第１から第３までのアナログスイッチ
２１２ …容量素子
２１３ …遅延信号生成回路
２１４ …論理反転回路
ＳＨ（ｎ） …パルス信号（ｎ＝１〜Ｎ）
Ｇ（ｎ） …走査信号（ｎ＝１〜Ｎ）
ＧＬ（ｎ） …走査信号線（ｎ＝１〜Ｎ）
ＳＬ（ｍ） …映像信号線（ｍ＝１〜Ｍ）
Ｐ（ｎ，ｍ） …画素形成部（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）
Ｓａ〜Ｓｃ …第１から第３までのスイッチ制御信号
Ｃｇｂ１ …走査信号線の寄生容量

Claims (8)

1. 表示すべき画像を表す複数の映像信号をそれぞれ伝達するための複数の映像信号線と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線との交差点にそれぞれ対応してマトリクス状に配置された複数の画素形成部とを備えるアクティブマトリクス型表示装置における前記走査信号線を駆動する走査線駆動回路であって、
   前記複数の走査信号線を選択的に駆動するよう、前記走査信号線毎に所定のパルス信号を出力するドライバ回路と、
   前記走査信号線毎に設けられ、前記ドライバ回路から出力されるパルス信号の電圧をさらに所定の加算電圧だけ昇圧する昇圧回路と
   を備えることを特徴とする、走査信号線駆動回路。
2. 前記昇圧回路は、
   前記ドライバ回路および対応する走査信号線に接続される第１の電極と、当該第１の電極との間で所定電圧を保持可能な第２の電極とを有する容量素子と、
   前記第１の電極に前記ドライバ回路から出力される前記パルス信号が与えられるよう前記ドライバ回路と前記第１の電極とを接続し、所定期間経過後に切り離す第１の切り替え手段と
   基準となる第１の電圧と当該第１の電圧から前記加算電圧だけ大きい第２の電圧とを回路外部から受け取り、前記第１の切り替え手段により前記第１の電極に前記パルス信号が与えられるときに前記第１の電圧を前記第２の電極に与え、前記第１の切り替え手段により前記ドライバ回路と前記第１の電極とが切り離された後に前記第２の電圧を前記第２の電極に与えることによって、前記第１の電極の電圧を前記加算電圧だけ昇圧する第２の切り替え手段と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の走査信号線駆動回路。
3. 前記昇圧回路は、前記ドライバ回路から受け取った前記パルス信号の立ち上がり時点から所定の第１の時間だけ遅延した第１の時点でアクティブとなる第１の制御信号と、前記第１の時点から所定の第２の時間だけ遅延した第２の時点でアクティブとなる第２の制御信号とを生成する制御信号生成回路をさらに含み、
   前記第１の切り換え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第１の制御信号に基づき、前記第１の時点で前記ドライバ回路と前記第１の電極とを切り離し、
   前記第２の切り替え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第２の制御信号に基づき、前記第２の時点で前記第２の電圧を前記第２の電極に与えることを特徴とする、請求項２に記載の走査信号線駆動回路。
4. 前記制御信号生成回路は、前記ドライバ回路から受け取った前記パルス信号の立ち下がり時点から所定の第３の時間だけ前の第３の時点で前記第２の制御信号を非アクティブにするとともに、前記第３の時点から所定の第４の時間だけ前の第４の時点で前記第１の制御信号を非アクティブにし、
   前記第２の切り替え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第２の制御信号に基づき、前記第３の時点で前記第１の電圧を前記第２の電極に与え、
   前記第１の切り換え手段は、前記制御信号生成回路により生成される前記第１の制御信号に基づき、前記第４の時点で前記ドライバ回路と前記第１の電極とを接続することを特徴とする、請求項３に記載の走査信号線駆動回路。
5. 前記容量素子の容量値は、対応する走査信号線に寄生する寄生容量値よりも十分に大きい容量値を有することを特徴とする、請求項２に記載の走査信号線駆動回路。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の走査信号線駆動回路を備えたことを特徴とする、アクティブマトリクス型表示装置。
7. 前記走査信号線駆動回路は、前記走査信号線が形成されるガラス基板上に形成されることを特徴とする、請求項６に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
8. 表示すべき画像を表す複数の映像信号をそれぞれ伝達するための複数の映像信号線と、前記複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数の映像信号線と前記複数の走査信号線との交差点にそれぞれ対応してマトリクス状に配置された複数の画素形成部とを備えるアクティブマトリクス型表示装置における前記走査信号線の駆動方法であって、
   前記複数の走査信号線を選択的に駆動するよう、前記走査信号線毎に所定のパルス信号を出力する出力ステップと、
   前記走査信号線毎に設けられ、前記出力ステップにおいて出力されるパルス信号の電圧をさらに所定の加算電圧だけ昇圧する昇圧ステップと
   を備えることを特徴とする、走査信号線の駆動方法。

Images