JP2015125350A - 表示装置用の駆動回路および表示装置 - Google Patents

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【課題】誤動作の起きない安定動作可能なパーシャル駆動を実現する表示装置用の駆動回路を得る。
【解決手段】クロックに同期して動作するシフトレジスタ部(20)と、ゲート線を活性化するかしないかを切り換える制御信号をゲート線ごとに記憶するメモリ部(10)と、n段目のメモリ部に記憶された制御信号とn段目のシフトレジスタの出力との論理積に従ってn段目のゲート線を駆動するとともに、n+1段目のメモリ部に記憶された制御信号に基づいてn段目のシフトレジスタから出力されたCarry信号の転送先を切り換えるスイッチ部(30)とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、液晶表示装置あるいは有機EL表示装置の駆動回路に関し、特に、所望のゲート線のみを連続的に駆動可能なパーシャル駆動回路技術に関する。
近年、酸化物半導体をバックプレーンTFTに採用した、TVや携帯/スマートフォンが商品化されるに至っている。酸化物半導体は、オフリーク特性が良好であり、リフレッシュレートを低周波化することで、低消費電力化が可能である。ローリフレッシュレート(Low Refresh Rate:LRR)技術には、以下の2つがある。
(1)フルスクリーンLRR
前画面と今度表示しようとする画面のビデオデータが同じ場合を検出して、映像データ書き込みレート(リフレッシュレート)を低下させる方法である。この技術は、静止画像表示の場合に有効であり、通常、60Hz動作から10Hz以下のレートに低下させる。この場合、パネル駆動アルゴリズムを変える必要はあるが、パネル内部の回路を変える必要はない。
(2)パーシャルLRR
ゲート線毎に前画面データとの差異を検出して、異なる場合にのみ映像データを書き込む方法である。ほとんど静止画であるが、部分的にリフレッシュする必要がある画像の場合に有効である。この場合、パネル駆動アルゴリズムおよびパネル内部の回路(ゲート線駆動回路)を変える必要がある。パーシャルLRR回路を搭載した商品は、まだ市場には出回っておらず、現在、各社において、信頼性ある回路技術が開発されつつあるところと考えられる。
また、LRR駆動にすることで、ビデオデータを書き込まない時間にタッチ検出を行うことが可能となる。この結果、より小さいポイントの検出(Pen先認識など)や、これまでS/N比が取れなかったものでの検出が可能となり、より快適なユーザインタフェース機能を提供できる。
所望のエリアのみに画像表示させることを目的とする場合の従来技術としては、表示エリア以外を黒表示する液晶表示装置がある。図7は、従来の液晶表示装置に用いられる駆動回路の一例を示したブロック図である(例えば、特許文献1参照)。
図7に示すように、ゲートドライバ104は、ゲートスタートパルスGSPの入力ラインに従属接続された複数のシフトレジスタステージS/R1〜S/R5と、シフトレジスタステージS/R1〜S/R5にそれぞれ接続された複数の出力切替部104A〜104Eとを含む。複数のシフトレジスタステージS/R1〜S/R5は、第1クロックCLK1および第2クロックCLK2のいずれか1つを入力する。
第1クロックCLK1および第2クロックCLK2は、シフトレジスタステージS/R1〜S/R5に交代に入力される。つまり、奇数番目のシフトレジスタステージS/R1、S/R3、S/R5には、第1クロックCLK1が入力されるが、偶数番目のシフトレジスタステージS/R2、S/R4には、第2クロックCLK2が入力される。
第1クロックCLK1および第2クロックCLK2は、相反する位相を有すると共に、水平同期信号の1/2に該当する周波数(すなわち、2倍に相当する周期)を有する。複数のシフトレジスタステージS/R1〜S/R5は、第1クロックCLK1または第2クロックCLK2に応答し、ゲートスタートパルスGSPまたは以前のシフトレジスタステージS/R1〜S/R4からのゲート信号(Vg1〜Vg4のいずれか1つ)をラッチし、対応するゲート線GL1〜GL5に供給されるゲート信号Vg1〜Vg5を発生する。
第1シフトレジスタステージS/R1は、第1クロックCLK1に応答し、ゲートスタートパルスGSPをラッチさせて第1ゲート信号Vg1を発生する。第1ゲート信号Vg1は、第1出力切替部104Aおよび第2シフトレジスタステージS/R2に供給される。第2シフトレジスタステージS/R2は、第2クロックCLK2によって、以前のステージである第1シフトレジスタステージS/R1からの第1ゲート信号Vg1をラッチして、第2ゲート信号Vg2を発生する。第2ゲート信号Vg2は、第2出力切替部104Bおよび次のステージである第3シフトレジスタステージS/R3に供給される。
第1クロックCLK1に応答する第3シフトレジスタステージS/R3も、以前のステージである第2シフトレジスタステージS/R2からの第2ゲート信号Vg2をシフトさせて、第3ゲート信号Vg3を発生する。第3ゲート信号Vg3は、第3出力切替部104Cおよび次のステージである第4シフトレジスタステージS/R4に供給される。
これにより、残りのシフトレジスタステージS/R4、S/R5も、第1クロックCLK1または第2クロックCLK2に応答して、以前のシフトレジスタステージS/R3、S/R4からの第3ゲート信号Vg3または第4ゲート信号Vg4をラッチし、対応するゲート信号Vg4(またはVg5)を発生する。複数の各シフトレジスタステージS/R1〜S/R5から発生する複数のゲート信号Vg1〜Vg5は、1つの水平同期信号の期間ずつ、順次特定論理(例えば、ハイ論理)の状態でイネーブルされる。
複数の出力切替部104A〜104Eは、液晶パネルの表示領域上の複数のゲート線GL1〜GL5と電気的にそれぞれ接続される。また、複数の出力切替部104A〜104Eは、垂直ウィンドウ制御信号VWS、または遅延した垂直ウィンドウ制御信号DVWSを、共通に入力する。垂直ウィンドウ制御信号VWSまたは遅延したウィンドウ制御信号DVWSに共通に応答する複数の各出力切替部104A〜104Eは、対応するシフトレジスタステージS/R1〜S/R5から、対応するゲート線GL1〜GL5に供給されるゲート信号Vg1〜Vg5を切り換える。
垂直ウィンドウ制御信号VWSまたは遅延した垂直ウィンドウ制御信号DVWSの垂直ウィンドウパルスの期間(基底論理の期間)では、出力切替部104A〜104Eは、対応するシフトレジスタステージS/R1〜S/R5からの対応するゲート線GL1〜GL5に供給される対応するゲート信号Vg1〜Vg5を遮断する。それとは反対に、垂直ウィンドウ制御信号VWSまたは遅延した垂直ウィンドウ制御信号DVWSの特定論理のイネーブル期間では、各出力切替部104A〜104Aは、対応するシフトレジスタステージS/R1〜S/R5からのゲート信号Vg1〜Vg5を対応するゲート線GL1〜GL5に供給する。また、CLK信号は、シフトレジスタS/R1〜S/R5のみに導入され、出力切替部Vg1〜Vg5には導入されていない。
図8は、図7に示した従来の液晶表示装置の出力切替部の回路図と、駆動波形の一例を示した図である。第n出力切替部Vgnは、第nシフトレジスタS/Rnの出力Vgnを通すか通さないかを、垂直ウィンドウ制御信号VWSで制御する。ここで、垂直ウィンドウ制御信号VWSが「H」の時には、GLn(Vgn)が出力され、「L」の時にはGLn(Vgn)が遮断される。
第nシフトレジスタS/Rn内のトランジスタTdrvは、第n出力切換部Vgn内のトランジスタTGnを通して、ゲート線を駆動することになり、大きな駆動能力を必要とする。また、トランジスタTGn自身も、トランジスタTdrvの出力抵抗を小さくするために、大きなゲート幅に設定される。
また、垂直ウィンドウ制御信号VWSの駆動波形については、以下のようになる。図8(b)に示したように、第1ゲート線GL1と第2ゲート線GL2に出力し、第3ゲート線GL3の出力を遮断する場合について説明する。この場合、第2ゲート線GL2が十分「L」になるまで、垂直ウィンドウ制御信号VWSは、「H」を維持し、その後、第3ゲート線GL3が立ち上がる前に「L」に設定される。
特開2008−003548号公報
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
所望のゲート線での出力を遮断するためには、垂直ウィンドウ制御信号VWSを図8(b)に示したようなタイミングで正確に切り換える必要があり、切り換えタイミングのマージンが少ない状態となっている。
さらに、垂直ウィンドウ制御信号VWSは、全ての出力切換部Vg1〜VgnのトランジスタTGのゲートにつながれており、負荷は大きく、タイミング制御にクリティカルな面がある。さらに、このような構成により、相応の電力消費を伴うこととなる。
また、特許文献1に示したような従来の液晶表示装置は、エリア表示が目的であり、表示部分以外は「黒表示」であった。しかしながら、1画面内で動画と静止画を表示させるような用途では、表示データが前画面と異なる画素のみにビデオデータを書き込むことになる。
しかしながら、従来の駆動回路では、シフトレジスタS/Rnの出力Vgnは、CLK1、CLK2の波形に同期しており、1本のゲート線を遮断するには、Vgnが「H」になる前に垂直ウィンドウ制御信号VWSを「L」にし、次のVgnが「H」になる前にVWSを「H」にする必要がある。従って、動画部分を部分的に書き換えるような用途では、従来の駆動回路では、垂直ウィンドウ制御信号VWSの駆動タイミングが厳しく、ゲート線の誤動作による画素データ破壊の可能性があった。
さらに、ゲート線を増加して高精細化するに当たっては、負荷の増加、H期間の減少が発生し、動作マージンが減少してしまう可能性がある。さらに、図8に示したような従来の駆動回路では、出力TFT(Tdrv)の負荷が重いので、高速化が難しい。従って、動画部分を部分的に書き換えるようなパーシャル駆動の高速化への対応には不向きであった。
また、従来と同等の駆動能力を維持するには、駆動TFTのゲート幅を従来の4倍(すなわち、シフトレジスタ用のTFTのサイズを2倍、出力切替用のTFTのサイズを2倍)にする必要がある。この結果、液晶表示装置の額縁部分が大きくなってしまう可能性がある。
従来の駆動回路に関して、パーシャル駆動を行う場合の問題点を整理すると、以下のようになる。
(問題点1)駆動信号間にタイミングマージンがない
(問題点2)シフトレジスタ回路の出力の負荷が大きく、高速動作が不可能
(問題点3)シフトレジスタと出力切替部に2つにゲート線駆動用トランジスタがあり、さらに、それらが直列の連結されているため、トランジスタのゲート幅(GW)が2倍必要。
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、誤動作の起きない安定動作可能なパーシャル駆動を実現する表示装置用の駆動回路および表示装置を得ることを目的とする。
本発明に係る表示装置用の駆動回路は、各段のゲート線に対応して設けられ、クロックに同期して動作するシフトレジスタからなるシフトレジスタ回路と、各段のゲート線に対応して設けられ、ゲート線を活性化するかしないかを切り換える制御信号をゲート線ごとに記憶するメモリ部と、各段のゲート線に対応して設けられ、n段目のメモリ部に記憶された制御信号とn段目のシフトレジスタの出力との論理積に従ってn段目のゲート線を駆動するとともに、n+1段目のメモリ部に記憶された制御信号に基づいてn段目のシフトレジスタから出力されたCarry信号の転送先を切り換えるスイッチ部とを備え、n段目のスイッチ部は、n+1段目のゲート線が活性化される場合には、n段目のシフトレジスタから出力されたCarry信号をn+1段目のシフトレジスタに入力し、n+1段目のゲート線が活性化されない場合には、Carry信号をn+1段目のスイッチ部に入力するように転送先を切り換えるものである。
本発明によれば、メモリ部を用いて、1フレーム前に出力制御信号を記憶することで、1本のゲート線駆動を可能にするとともに、タイミングマージンを大きくでき、誤動作の起きない安定動作可能なパーシャル駆動を実現する表示装置用の駆動回路および表示装置を得ることができる。
従来技術においてタイミングマージンが少なかった問題を解決するための説明図である。 本発明の実施の形態1におけるパーシャルGIP回路におけるスキップ機能の説明図である。 本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路のブロック図である。 本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路で用いられるメモリ部のブロック図である。 本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路での、パーシャル駆動情報の取り込みと、パーシャル駆動タイミングとの関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路によるパーシャル駆動の説明図である。 従来の液晶表示装置に用いられる駆動回路の一例を示したブロック図である。 図7に示した従来の液晶表示装置の出力切替部の回路図と、駆動波形の一例を示した図である。
以下、本発明の表示装置用の駆動回路および表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、従来技術においてタイミングマージンが少なかった問題を解決するための説明図である。図1(a)には、2つのCLKと、垂直ウィンドウ制御信号VWSと、3本のゲート線GL1〜GL3のタイミングが示されており、図1(b)には、動作許容タイミングを説明するための拡大図が示されている。
CLKのトグリングを起点に、垂直ウィンドウ制御信号VWSを変化させることで、ゲート線GL2をプルダウンし、ゲート線GL3の立ち上がりを遮断している。ここで、正常動作するための許容タイミングは、図1(b)に示したA期間である。この許容タイミングAを大きくするには、駆動起点を、図1(a)に示す時刻t1からt2に変え、早い段階で準備をすることが効果的である。時刻t1からt2にタイミング起点を早めることができれば、図1(a)に示したBの分だけ許容タイミングを得ることができる。そこで、このような許容タイミングの増加を実現する具体的な回路について、次に説明する。
図2は、本発明の実施の形態1におけるパーシャルGIP(Gate In Panel)回路におけるスキップ機能の説明図である。パーシャルGIP回路では、前画面のデータと異なる場合のみ、ゲート線を活性化し、ビデオデータを書き込む。この際、次のゲート線も活性化する必要がある場合には、Carry信号は、次のシフトレジスタへ転送される。
しかしながら、次の画像情報が前画面のデータと同じ場合(すなわち、静止画の場合)、ゲート線を活性化する必要はない。そこで、図2に示した本実施の形態1におけるパーシャルGIP回路は、活性化する必要のないゲート線に対応するシフトレジスタにCarry信号を送るのを停止し、Carryデータを必要とするシフトレジスタへスキップして転送する機能を有している。
図3は、本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路のブロック図である。図3に示したスキップ機能付きパーシャル駆動回路は、メモリ部10と、シフトレジスタ(SR)部20と、スイッチ部30と、ドライバ部40と、種々の駆動信号線から構成されている。
シフトレジスタ部20は、2つに大別される。1つは、ゲート線活性化情報を取り込むタイミングを作るシフトレジスタ(図3中の符号SR21(1)、SR21(2)、・・・に相当)であり、もう1つは、ゲート線駆動のタイミングを生成するシフトレジスタ(図3中の符号SR22(1)、SR22(2)、・・・に相当)である。
メモリ部10は、当段のゲート線を活性化するかしないかの情報(以下、ゲート線活性化信号と称す)を記憶し、当段および前段のスイッチ部30に対して、記憶情報を転送し、データを保持する。メモリ部10からの信号は、「0」、「1」の1種類あるいは2種類、どちらでもよい。
スイッチ部30は、当段のメモリ部10と次段のメモリ部10からの信号に従い、スイッチ回路のオン、オフを設定する。具体的には、次段のゲート線が活性化される場合には、シフトレジスタSR22の出力(Carry信号)を次段のシフトレジスタSR22に入力し、次段のゲート線が活性化されない場合には、シフトレジスタSR22の出力(Carry信号)を次段のスイッチ部30へ入力する。
活性化するゲート線の選択は、当段のメモリ部10に記憶された「ゲート線活性化情報」と、当段の「シフトレジスタSR22の出力」との論理積により決定される。
なお、図3においては、シフトレジスタ部20やドライバ部40を駆動する基本Clock信号は、特に図示していない。また、図3中の種々の駆動信号線は、以下のものを意味している。
VST:垂直走査Start信号である。
Vrst:回路のReset信号であり、図3では、メモリ部10のみに入力されているが、設計者の意図によって変更可能である。
DT:転送信号であり、図4を用いて後述する。
OE:ゲート線活性化信号(=Output Enable信号)に相当する。
VSR:シフトレジスタ部20の出力信号である。
次に、メモリ部10の内部構成について、説明する。図4は、本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路で用いられるメモリ部10のブロック図である。図4に示したメモリ部10は、データ取り込み部11、転送トランジスタ12、およびデータ保持・駆動部13で構成されている。
データ取り込み部11は、ゲート線を立ち上げるか否かの情報であるゲート線活性化信号OEを、垂直走査Start信号(VST)あるいはシフトレジスタSR21からの出力信号(VSR)のタイミングにより、取り込む。
データ取り込み部11に取り込まれたデータは、転送信号(DT)によって転送トランジスタ12がオンされることで、データ保持・駆動部13に転送され、この結果、スイッチ部30が駆動される。
次に、パーシャル駆動情報(OE情報)の取り込みと、パーシャル駆動タイミングとの関係について、図5を用いて説明する。本発明のスキップ機能付きパーシャル駆動回路では、2つの垂直走査期間を用いており、最初のフレームでゲート線活性化情報を取り込み、次のフレームで必要なゲート線を立ち上げ、ビデオデータを書き込んでいる。
ゲート線活性化情報の転送時期(DT信号がオンになる時期)は、1フレーム目の終了から2フレーム目が始まるまでの期間に行う。また、パーシャル駆動時には、実際にゲート線を活性化していない時にタッチ検出を行うことができる。
次に、パーシャル駆動の具体例について説明する。図6は、本発明の実施の形態1におけるスキップ機能付きパーシャル駆動回路によるパーシャル駆動の説明図である。図6における1段目に示したインプットデータは、1フレーム分の映像信号を示しており、A、B、C、D、Eは、情報の種類を示している。
この例では、データA、B、Cが順次、動画として入力され、その後、データCが3回連続で同一映像信号として入力され、さらに、その後、データD、データEとして、フレーム内の一部分が部分的に書き換えられたデータが入力されている場合を示している。
図6における2段目に示したシフトレジスタ(SR)21(x)は、ゲートを活性化するかしないかの情報(OE情報)を取り込むタイミングを与えている。さらに、SR21(x)のタイミングで、メモリ部10にOE情報が記憶される。そして、フレーム間でOE情報がメモリ部10から出力され、先の図3に示したスイッチ部30のオン、オフを設定する。
図6における3段目に示したシフトレジスタ(SR)22(x)は、SR21(x)から1フレーム遅れて動作し、所望のゲート線のみを活性化する。図6中の[1]は、静止画であるデータCの表示タイミングに相当し、図6の4段目では、活性化するゲート線がないことを示している。また、図6中の[2]は、データD、Eをパーシャル駆動する表示タイミングに相当し、図6の4段目では、フレームの中央部のみのゲート線が活性化され、前後SRは、スキップされていることを示している。
以上のように、本発明のスキップ機能付きパーシャル駆動回路を用いることで、フレーム内の所望のゲート線駆動(パーシャル駆動)が可能になり、以下のような技術的意義を有する。
(1)メモリ部を用意することで、出力制御信号(OE)を記憶でき、1本のゲート線駆動を可能としている。
(2)1フレーム前にOE情報を記憶できるため、タイミングマージンを大きくでき、誤動作防止を可能としている。
(3)前画面から変化のある画素のみをリフレッシュするので、低消費電力化が期待できる。
さらに、パーシャル駆動を行うに当たっては、活性化したい所望のゲート線を連続的に駆動できるSkip機能を有することで、以下のような技術的意義を有する。
(1)無駄なCLKのトグリングがないため、低消費電力化が期待できる。
(2)スキップすることで、無駄な時間がなくなり、タッチ検出等に割り当てる時間が確保でき、快適なユーザインタフェースが可能になる。
10 メモリ部、11 データ取り込み部、12 転送トランジスタ、13 データ保持・駆動部、20 シフトレジスタ部、30 スイッチ部、40 ドライバ部。

Claims (4)

  1. 各段のゲート線に対応して設けられ、クロックに同期して動作するシフトレジスタからなるシフトレジスタ回路と、
    各段のゲート線に対応して設けられ、ゲート線を活性化するかしないかを切り換える制御信号をゲート線ごとに記憶するメモリ部と、
    各段のゲート線に対応して設けられ、n段目(nは、1以上の整数)のメモリ部に記憶された前記制御信号とn段目のシフトレジスタの出力との論理積に従ってn段目のゲート線を駆動するとともに、n+1段目のメモリ部に記憶された制御信号に基づいてn段目のシフトレジスタから出力されたCarry信号の転送先を切り換えるスイッチ部と
    を備え、
    n段目のスイッチ部は、n+1段目のゲート線が活性化される場合には、n段目のシフトレジスタから出力されたCarry信号をn+1段目のシフトレジスタに入力し、n+1段目のゲート線が活性化されない場合には、前記Carry信号をn+1段目のスイッチ部に入力するように前記転送先を切り換える
    表示装置用の駆動回路。
  2. 請求項1に記載の表示装置用の駆動回路において、
    前記制御信号を前記メモリ部に取り込むタイミングは、前記スイッチ部により前記制御信号に対応するゲート線を駆動するタイミングよりも1フレーム前である
    表示装置用の駆動回路。
  3. 請求項1または2に記載の表示装置用の駆動回路において、
    前記メモリ部は、
    垂直走査Start信号(VST)あるいは、前記シフトレジスタからの出力信号のタイミングで、前記制御信号を取り込むデータ取り込み部と、
    転送信号に応じて、前記データ取り込み部に取り込まれた前記制御信号を取り出し、前記スイッチ部を駆動するデータ保持・駆動部と
    を有する表示装置用の駆動回路。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の表示装置用の駆動回路を含む表示装置。
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