JP3325767B2

JP3325767B2 - 表示装置

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Publication number: JP3325767B2
Application number: JP06694196A
Authority: JP
Inventors: 修佐々木; 裕米田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09258702A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型の液晶表示装置などで実現される表示装置に関
し、特に高精細度表示および多階調表示を実現するため
の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、典型的な従来技術の液晶表示
装置２の電気的構成を示すブロック図である。この液晶
表示装置２は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置
であり、大略的に、多数の絵素３がマトリクス配列され
ている表示部４と、前記データバスライン駆動回路１
と、ゲートバスライン駆動回路５とを備えて構成されて
いる。

【０００３】前記データバスライン駆動回路１は、表示
部４上に形成された複数ｍチャネルのデータバスライン
ｄ１，ｄ２，…，ｄｍ（総称するときには、以下参照符
ｄで示す）へ、１水平走査周期内の所定のサンプリング
期間毎に、表示すべき画像の輝度レベルに対応した階調
信号を出力するためのものである。したがって、シフト
レジスタ６と、前記各チャネル毎に設けられるアナログ
スイッチｔｒ１，ｔｒ２，…，ｔｒｍ（総称するときに
は、以下参照符ｔｒで示す）と、ホールド用コンデンサ
ｃ１，ｃ２，…，ｃｍ（総称するときには、以下参照符
ｃで示す）とを備えて構成されている。

【０００４】前記シフトレジスタ６は、映像信号の水平
同期信号などに基づいて作成されるスタートパルスｓｐ
に同期してリセットされ、ほぼ前記１水平走査周期をチ
ャネル数ｍで割算したタイミング毎に入力されるクロッ
ク信号ｃｋ，／ｃｋ（／は反転信号であることを表す）
に応答して、各アナログスイッチｔｒ１〜ｔｒｍのゲー
トへ順次的にサンプリング信号ｓ１１，ｓ１２，…，ｓ
１ｍを出力してゆく。各アナログスイッチｔｒ１〜ｔｒ
ｍのソースには、図示しない映像信号源から共通に映像
信号が入力されており、この映像信号は、各アナログス
イッチｔｒ１〜ｔｒｍで順次的にサンプリングされて、
ホールド用コンデンサｃ１〜ｃｍでホールドされる。前
記各データバスラインｄ１〜ｄｍへは、各ホールド用コ
ンデンサｃ１〜ｃｍの出力電圧が階調信号として印加さ
れている。

【０００５】前記表示部４には、相互に平行な前記デー
タバスラインｄ１〜ｄｍに対して、直交する複数のゲー
トバスラインｇ１，ｇ２，…，ｇｎ（総称するときに
は、以下参照符ｇで示す）が相互に平行に形成され、各
データバスラインｄとゲートバスラインｇとの交点付近
には前記絵素３が形成され、こうして絵素３はマトリク
ス状に配列される。

【０００６】各絵素３は、薄膜トランジスタ７と、絵素
電極および図示しない対向電極等から成る絵素容量８と
を備えて構成されている。薄膜トランジスタ７のゲート
は前記ゲートバスラインｇに接続され、ソースはデータ
バスラインｄに接続され、ドレインには前記絵素容量８
が接続されている。前記対向電極は、接地ライン９を介
して接地されている。

【０００７】ゲートバスライン駆動回路５は、シフトレ
ジスタなどで実現され、１水平走査期間毎に前記各ゲー
トバスラインｇ１〜ｇｎへ、順次的に走査信号を出力す
る。したがって、各絵素３において、前記走査信号が出
力されているゲートバスラインｇに接続されている薄膜
トランジスタ７は導通しており、映像信号の水平走査に
伴って、データバスライン駆動回路１から各データバス
ラインｄへ出力される階調信号が絵素容量８に書込まれ
て、その内容が次のサンプリングタイミングまで保持さ
れて画像表示が行われる。

【０００８】上述のような従来技術の液晶表示装置２で
は、高品位なテレビジョン画像やコンピュータ画像を表
示可能とするにあたっての表示画像の高解像度化および
高精細度化に対応することができないという問題があ
る。すなわち、前記高解像度化および高精細度化にあた
っては、水平解像度を増加、すなわちデータバスライン
数ｍを増加する必要がある。一方、前記データバスライ
ン数ｍを増加させてゆくと、絵素容量８への階調信号の
書込不良が生じるという問題がある。たとえば、ＶＧＡ
（Video Graffic Array ）方式の場合、ノンインターレ
スでｎ＝４８０であり、１水平走査周期１Ｈ＝１／（４
８０×６０）≒３０μｓｅｃとなる。したがって、水平
解像度、すなわち前記データバスライン数ｍを６４０本
とすると、アナログスイッチｔｒを導通しておくことが
できる時間Ｔｏｎ１は、Ｔｏｎ１＝３０×１０^-6／６４０＝４６（ｎｓｅｃ） …（１）となる。

【０００９】これに対して、階調信号を絵素容量８に正
確に、すなわち９９％以上書込むために必要な時間Ｔｓ
１は、時定数の少なくとも５倍は必要であることから、
絵素容量８の容量を２０ｐＦとし、アナログスイッチｔ
ｒの導通抵抗を１ｋΩとすると、Ｔｓ１＝２０×１０^-9×１×１０³×５＝１００（ｎｓｅｃ） …（２）だけ必要となる。

【００１０】したがって、Ｔｓ１＞Ｔｏｎ１となって、
サンプリング期間であるアナログスイッチｔｒの導通時
間Ｔｏｎ１では、正確な階調信号を絵素容量８に書込む
ことができないという問題がある。

【００１１】このような不具合を解消するための他の従
来技術は、特公平７−５０３８９号公報に示されてい
る。図１１を参照して、その従来技術のデータバスライ
ン駆動回路１１を備える液晶表示装置１０について説明
する。なお、この図１１において、前述の図１０に対応
する構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省
略する。

【００１２】このデータバスライン駆動回路１１へは、
図示しない映像信号源からｋビットのデジタル映像信号
が入力されており、このデジタル映像信号は、ラッチ回
路１２の各セルに共通に与えられている。前記各セル
は、前記シフトレジスタ６からのサンプリング信号ｓ１
１〜ｓ１ｍに応答して、前記映像信号をラッチする。し
たがって、前記映像信号は、その水平走査に応答して順
次出力されてゆくサンプリング信号ｓ１１〜ｓ１ｍに対
応して、ラッチ回路１２の各セル内に順次ストアされて
ゆく。

【００１３】前記ラッチ回路１２の各セルのストア内容
は、ラッチ回路１３の対応する各セルに出力される。前
記ラッチ回路１３へは、前記水平同期信号などに応答す
る転送信号が入力されており、該ラッチ回路１３は、前
記転送信号を受信すると、前記ラッチ回路１２の各セル
のストア内容を一斉にラッチし、次の転送信号を受信す
るまで保持する。ラッチ回路１３のストア内容は、比較
回路１４に入力される。また、この比較回路１４の各セ
ルには、共通に、液晶のオフレベルからオンレベルまで
に対応し、周期的に変化する前記ｋビットの階調基準信
号が入力されている。

【００１４】比較回路１４の各セルは、ラッチ回路１３
からの映像データに前記階調基準信号が一致すると、対
応するアナログスイッチｔｒ１〜ｔｒｍのゲートへサン
プリング信号ｓ２１〜ｓ２ｍを導出する。一方、各アナ
ログスイッチｔｒのソースへは、前記階調基準信号に同
期してその振幅レベルが周期的に変化しているアナログ
の階調参照信号が共通に入力されている。したがって、
アナログスイッチｔｒからホールド用コンデンサｃを介
して各データバスラインｄへは、前記映像信号の輝度レ
ベルに対応した電圧が、階調信号として出力される。

【００１５】図１２は、上述のようなデータバスライン
駆動回路１１の動作を説明するための波形図である。階
調参照信号は、図１２（ａ）で示すように、所定周期、
たとえば１水平走査周期ＴＨ間で、所定の最小レベルか
ら最大レベルまで変化する２^k階調の信号である。ま
た、前記クロック信号ｃｋは図１２（ｂ）で示される。
さらにまた前記階調参照信号のレベルに対応し、かつ前
記クロック信号ｃｋと同期して入力される階調基準信号
の各ビットの波形は、図１２（ｃ）〜図１２（ｆ）で示
すようになる。この図１２において、図１２（ｇ）はス
タートパルスｓｐであり、図１２（ｈ）は前記転送信号
である。

【００１６】したがって、図１２（ｇ）で示すスタート
パルスに同期して、前記階調参照信号および階調基準信
号がリセットされて、それぞれ図１２（ａ）および図１
２（ｃ）〜図１２（ｆ）で示すように出力されてゆく。
シフトレジスタ６は、前記図１２（ｇ）で示すスタート
パルスｓｐと、前記クロック信号ｃｋ，／ｃｋとに応答
して、順次シフトして、サンプリング信号ｓ１１〜ｓ１
ｍを出力してゆく。

【００１７】前記サンプリング信号ｓ１１〜ｓ１ｍに応
答して、ラッチ回路１２の各セルは、入力された映像デ
ータをラッチしてラッチ回路１３へ出力する。前記１水
平走査周期ＴＨの終了後に、図１２（ｈ）で示す転送信
号に応答して、ラッチ回路１３は、前記映像データをラ
ッチする。比較回路１４の各セルは、図１２（ａ）で示
すように掃引されている階調基準信号に対して、前記ラ
ッチ回路１３にラッチされている映像信号と一致してい
る期間、すなわち階調参照信号の１階調に割当てられて
いる時間Ｔｏｎだけ、アナログスイッチｔｒ１〜ｔｒｍ
へサンプリング信号ｓ２１〜ｓ２ｍをそれぞれ出力す
る。これによって、階調参照信号が、各アナログスイッ
チｔｒ１〜ｔｒｍによって、対応するレベルの時点でサ
ンプリングされて、表示部４のデータバスラインｄ１〜
ｄｍへ出力されてゆく。

【００１８】このように構成することによって、各デー
タバスラインｄのサンプリング期間Ｔｏｎ２は、前記１
水平走査周期ＴＨと階調数２^kとから、Ｔｏｎ２＝ＴＨ／２^k …（３）となる。ただし、実際には１水平走査周期ＴＨのすべて
に映像信号が存在するわけではなく、したがってこのサ
ンプリング期間Ｔｏｎ２は、さらに短くなる。

【００１９】前述と同様に、アナログスイッチｔｒの導
通抵抗を１ｋΩとし、絵素容量８の容量を２０ｐＦとす
るとき、階調参照信号を絵素容量８に書込むために必要
な時間Ｔｓ２は、Ｔｓ１と同様に、１００ｎｓｅｃであ
る。これに対して、前記ＶＧＡ方式の場合、１水平走査
周期ＴＨは、前述のように、３０μｓｅｃであり、表示
階調数を２５６とすると、Ｔｏｎ２＝３０×１０^-6／２５６＝１１７（ｎｓｅｃ） …（４）となり、Ｔｓ２＜Ｔｏｎ２となって、前記ＶＧＡ方式で
の２５６階調の表示を行うことができる。

【００２０】したがって、図１０で示すデータバスライ
ン駆動回路１では、１水平走査周期ＴＨを１ライン当り
の画素数ｍで割算することによって求められる時間をサ
ンプリング時間としていたのに対して、このデータバス
ライン駆動回路１１では、前記１水平走査周期ＴＨを階
調数で割算して求められる時間をサンプリング時間とす
ることによって、高解像度、高精細度化が図られてい
る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】一方、低消費電力化に
ついて考えてみると、従来から、図１３および図１４で
示す手法が用いられている。図１３は、他の従来技術の
データバスライン駆動回路２０の構成を示すブロック図
であり、図１４は、そのデータバスライン駆動回路２０
の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【００２２】このデータバスライン駆動回路２０は、複
数（図１３での例では、ａ，ｂ，ｃの３つ）のブロック
２０ａ，２０ｂ，２０ｃに分割されている。各ブロック
２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、それぞれ図１４（ａ）、
図１４（ｂ）、図１４（ｃ）で示すように、それぞれ水
平走査に伴って、前記１水平走査周期ＴＨのほぼ１／３
の期間だけ、電源Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃおよびクロック信号
ｃｋａ，ｃｋｂ，ｃｋｄが順次供給されてゆく。したが
って、各ブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ
前記１水平走査周期ＴＨのほぼ１／３の期間だけ動作
し、残余のほぼ２／３の期間は停止し、これによって電
力消費をほぼ１／３としている。

【００２３】しかしながら、この図１３および図１４で
示すような手法を前記図１１で示すデータバスライン駆
動回路１１に適用しても、シフトレジスタ６以外の部分
はほとんどの期間動作している必要があり、したがって
該シフトレジスタ６以外の部分には電源およびクロック
ｃｋ，／ｃｋを常時入力する必要があり、低消費電力化
の効果はあまり期待することはできない。

【００２４】また、前記低消費電力化のために、図１２
において参照符Ｖｍａｘで示す階調参照信号のダイナミ
ックレンジを小さくすることが考えられる。前記ダイナ
ミックレンジＶｍａｘは、前述のように液晶のオフレベ
ルからオンレベルまでに対応しており、したがってこの
ダイナミックレンジの小さな液晶を使用することによっ
て、前記階調参照信号のダイナミックレンジＶｍａｘを
小さくすることができる。

【００２５】しかしながら、さらに前記表示階調数を増
加し、たとえば５１２とすると、前記ダイナミックレン
ジＶｍａｘを５Ｖとするとき、１階調当りの変化幅ΔＶ
は１０ｍＶ以下となってしまい、そのような微少な階調
電圧の制御は、困難である。

【００２６】本発明の目的は、多数のデータバスライン
に多階調な出力を導出することができるとともに、低消
費電力化を図ることができる表示装置を提供することで
ある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る表
示装置は、複数のデータバスラインと共通の対向電極と
を備え、前記データバスラインと前記対向電極との間に
印加される電圧に対応して、表示媒体が表示駆動される
表示装置において、前記各データバスライン毎に設けら
れ、予め定める周期内で順次的に前記各データバスライ
ン毎に走査信号を導出してゆく走査手段と、前記走査信
号に応答し、該走査信号を受信した時点での入力データ
をストアするストア手段と、前記予め定める周期内で、
前記表示媒体の駆動に必要な電圧レベルの１／Ｎ（Ｎは
２以上の自然数）の電圧範囲をＮ回掃引して、参照信号
線に参照信号として出力する参照信号出力手段と、前記
参照信号出力手段の掃引動作に応答して、掃引されてゆ
く参照信号のレベルと前記対向電極の電位との差の電圧
に対応するデータである参照データを出力する参照デー
タ出力手段と、前記各データバスライン毎に設けられ、
前記各ストア手段のストア内容と、参照データ出力手段
からの参照データとを相互に比較し、両者が一致したと
き、サンプリング信号を導出する比較手段と、前記各デ
ータバスライン毎に設けられ、前記サンプリング信号に
応答して、参照信号線からの参照信号を対応するデータ
バスラインに導出するスイッチング手段と、前記予め定
める周期内で、前記参照信号出力手段の掃引動作に同期
して、相互に前記電圧範囲のレベルだけ異なるＮ段階の
対向信号を、順次前記対向電極に与える対向信号発生手
段とを含むことを特徴とする。

【００２８】上記の構成によれば、参照信号を、たとえ
ば接地電位から＋Ｖｓまで掃引するとき、たとえばＮ＝
２とすると、前記予め定める周期の前半または後半のい
ずれか一方では、対向電極の電位はたとえば接地電位と
され、これに対していずれか他方では、対向電極の電位
は−Ｖｓとされる。これによって、表示媒体には、０〜
２Ｖｓの電圧が印加されることになり、この２Ｖｓを、
たとえば液晶のオフレベルからオンレベルに対応した該
表示媒体の駆動に必要な電圧レベルとする。

【００２９】したがって、データバスラインの駆動回路
には、従来、表示媒体の駆動に必要な電圧レベルを発生
させる能力が必要であったのに対して、本発明ではほぼ
１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）とすることができ、アク
ティブマトリクス方式の液晶表示装置のデータバスライ
ン駆動回路などして用いられ、外部から参照信号を入力
し、多数のデータバスラインに多階調の出力を導出する
ことができるデジタル方式の表示装置の駆動回路におい
て、低消費電力化を図ることができる。

【００３０】また請求項２の発明に係る表示装置は、前
記スイッチング手段を、ＰチャネルとＮチャネルとの一
対のトランジスタを並列接続し、かつ一方のトランジス
タに関連して反転バッファを設け、前記サンプリング信
号に応答して前記一対のトランジスタがともに導通する
ように構成し、前記参照信号出力手段は、前記参照信号
の極性を前記予め定める周期毎に反転して出力すること
を特徴とする。

【００３１】上記の構成によれば、前記参照信号をサン
プリングして各データバスラインへ出力するスイッチン
グ手段を、前記参照信号が正負いずれの極性であっても
サンプリングして出力可能とし、かつ前記参照信号の極
性を前記予め定める周期毎に反転して表示媒体を交流駆
動する。

【００３２】したがって、液晶等の前記表示媒体の経時
変化に対する信頼性を向上し、フリッカーなどの表示劣
化を抑えることができる。

【００３３】さらにまた請求項３の発明に係る表示装置
では、前記対向信号発生手段は、前記対向信号の極性
を、前記参照信号の極性に対して逆極性とすることを特
徴とする。

【００３４】上記の構成によれば、対向電極の電位の変
化量を大きく設定することができ、さらに参照信号の電
圧範囲を小さくすることができる。

【００３５】また請求項４の発明に係る表示装置では、
前記参照信号出力手段は、参照信号のレベル変化率を、
前記予め定める周期内で変化させることを特徴とする。

【００３６】上記の構成によれば、たとえば前記周期の
始端および終端で前記レベル変化率を大きく設定し、前
記周期の中央付近で前記レベル変化率を小さく設定する
ことによって、前記液晶などの表示媒体の印加電圧に対
する表示階調の非直線性を補正して、１階調当りの表示
変化量を均等にすることができる。

【００３７】したがって、いわゆるガンマ補正などを行
うことができる。

【００３８】さらにまた請求項５の発明に係る表示装置
では、前記表示媒体は液晶であることを特徴とする。

【００３９】上記の構成によれば、アクティブマトリク
ス型の液晶表示装置に、高精細度化および多階調化を図
ることができるとともに、低消費電力化を図ることがで
きる。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１の形態につい
て、図１〜図４に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。

【００４１】図１は、本発明の実施の第１の形態の液晶
表示装置２１の電気的構成を示すブロック図である。こ
の液晶表示装置２１は、大略的に、表示部２４と、デー
タバスライン駆動回路３１と、ゲートバスライン駆動回
路２５と、対向電圧発生回路４１とを備えて構成されて
いる。

【００４２】この液晶表示装置２１は、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置であり、表示部２４上には、相
互に平行な複数ｍチャネルのデータバスラインＤ１，Ｄ
２，…，Ｄｍ（総称するときには、以下参照符Ｄで示
す）が形成されるとともに、前記データバスラインＤに
直交するように、相互に平行な複数ｎチャネルのゲート
バスラインＧ１，Ｇ２，…，Ｇｎ（総称するときには、
以下参照符Ｇで示す）が形成されている。前記データバ
スラインＤと、ゲートバスラインＧとの交点付近には、
絵素２３が形成され、こうして該絵素２３はマトリクス
状に配列される。

【００４３】各絵素２３は、薄膜トランジスタ２７と、
絵素電極および図示しない対向電極等から成る絵素容量
２８とを備えて構成されている。薄膜トランジスタ２７
のゲートは、前記ゲートバスラインＧに接続され、ソー
スはデータバスラインＤに接続され、ドレインには前記
絵素容量２８が接続されている。前記図示しない対向電
極には、対向電極ライン２９を介して、対向信号発生手
段である対向電圧発生回路４１で作成された対向電圧が
印加される。

【００４４】前記データバスライン駆動回路３１は、個
別電極である前記各データバスラインＤに、１水平走査
周期毎に、表示すべき画像の輝度レベルに対応した階調
信号をそれぞれ出力する。これによって、前記ゲートバ
スライン駆動回路２５からの走査信号が入力されている
ラインにおいて、薄膜トランジスタ２７を介して前記階
調信号が絵素容量２８に書込まれて、その内容が次のサ
ンプリングタイミングまで保持されて、画像表示が行わ
れる。

【００４５】前記データバスライン駆動回路３１は、大
略的に、走査手段であるシフトレジスタ３２と、ストア
手段であるラッチ回路３３，３４と、比較手段である比
較回路３５と、スイッチング手段であるアナログスイッ
チＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲｍ（総称するときには、以
下参照符ＴＲで示す）と、ホールド用コンデンサＣ１，
Ｃ２，…，Ｃｍ（総称するときには、以下参照符Ｃで示
す）とを備えて構成されている。

【００４６】前記シフトレジスタ３２は、映像信号の水
平同期信号などに基づいて作成されるスタートパルスＳ
Ｐに同期してリセットされ、ほぼ前記１水平走査周期を
チャネル数ｍで割算したタイミング毎に入力されるクロ
ック信号ＣＫ，／ＣＫに応答して、ラッチ回路３３のｍ
チャネルの各セルへ、順次的に、走査信号であるサンプ
リング信号Ｓ１１，Ｓ１２，…，Ｓ１ｍを出力してゆ
く。

【００４７】前記ラッチ回路３３へは、図示しない映像
信号源からｋビットのデジタル映像信号が入力されてお
り、このデジタル映像信号は、該ラッチ回路３３の各セ
ルに共通に与えられている。前記各セルは、前記シフト
レジスタ３２からのサンプリング信号Ｓ１１〜Ｓ１ｍに
応答して、前記映像信号をラッチする。したがって前記
映像信号は、その水平走査に応答して順次出力されてゆ
くサンプリング信号Ｓ１１〜Ｓ１ｍに対応して、ラッチ
回路３３の各セル内に順次ストアされてゆく。

【００４８】前記ラッチ回路３３の各セルのストア内容
は、ラッチ回路３４の対応する各セルに出力される。前
記ラッチ回路３４へは、前記水平同期信号などに応答す
る転送信号が入力されており、該ラッチ回路３４は、前
記転送信号を受信すると、前記ラッチ回路３３の各セル
のストア内容を一斉にラッチし、次の転送信号を受信す
るまで保持する。ラッチ回路３４のストア内容は、比較
回路３５に入力される。また、この比較回路３５の各セ
ルには、周期的に変化し、参照データである前記ｋビッ
トの階調基準信号が、参照データ出力手段である図示し
ないカウンタから共通に入力されている。

【００４９】比較回路３５の各セルは、ラッチ回路３４
からの映像データに前記階調基準信号が一致すると、対
応するアナログスイッチＴＲのゲートへサンプリング信
号を導出する。一方、各アナログスイッチＴＲのソース
には、参照信号線Ｌを介して、参照信号出力手段である
図示しない電圧発生回路から出力され、前記階調基準信
号に同期してその振幅レベルが電圧Ｖｓの範囲で周期的
に掃引されており、図２（ｂ）において参照符β１で示
すようなアナログの階調参照信号が共通に入力されてい
る。前記電圧Ｖｓは、表示媒体である液晶のオフレベル
からオンレベルまでのダイナミックレンジＶｍａｘの１
／３に設定されている。

【００５０】したがって、アナログスイッチＴＲから、
ホールド用コンデンサＣを介して各データバスラインＤ
へは、前記映像信号の輝度レベルに対応した階調参照信
号の電圧が、階調信号として出力される。なお、アナロ
グスイッチＴＲは、遮断時にはハイインピーダンスであ
り、ホールド用コンデンサＣの電荷が該アナログスイッ
チＴＲを介して流出することはない。

【００５１】前記対向電圧発生回路４１は、カウンタ４
２と、デコーダ４３と、アナログスイッチＱ１，Ｑ２，
Ｑ３と、バッファ回路４４とを備えて構成されている。
カウンタ４２は、図２において時刻ｔ０で示すように、
図２（ａ）で示すスタートパルスＳＰが入力されると、
図２（ｃ）で示すカウント値をリセットするとともに、
前記クロック信号ＣＫに応答してカウント動作を開始す
る。

【００５２】デコーダ４３は、カウンタ４２のカウント
値が１水平走査周期ＴＨの１／３に対応したカウント値
ＣＮＴ１，ＣＮＴ２，ＣＮＴ３となる時刻ｔ１，ｔ２，
ｔ３において、アナログスイッチＱ１〜Ｑ３を選択的に
切換制御する。たとえば、時刻ｔ０〜ｔ１間ではアナロ
グスイッチＱ１を導通し、時刻ｔ１〜ｔ２間ではアナロ
グスイッチＱ２を導通し、時刻ｔ２〜ｔ３間ではアナロ
グスイッチＱ３を導通する。

【００５３】前記各アナログスイッチＱ１〜Ｑ３の一方
の接点には、基準電圧Ｖ０１，Ｖ０２，Ｖ０３がそれぞ
れ与えられている。バッファ回路４４は、アナログスイ
ッチＱ１〜Ｑ３の他方の接点のいずれかから入力される
前記基準電圧Ｖ０１，Ｖ０２またはＶ０３に対応して、
前記対向電極ライン２９を介して対向電極を、電位Ｖ
１，Ｖ２またはＶ３に保持する。したがって、前記１水
平走査周期ＴＨにおいて、対向電極の電位は、図２
（ｂ）において参照符β２で示すように変化する。

【００５４】液晶には図３で示すような特性があり、印
加電圧は、該印加電圧に対応したオンレベルからオフレ
ベルまでの階調を得ることができる前記ダイナミックレ
ンジＶｍａｘと、液晶を作動させるための最低電圧Ｖｔ
ｈとによって決定される。

【００５５】したがって、前記電位Ｖ１は、階調電圧が
０Ｖであっても液晶を確実にオフすることができるよう
に電位−Ｖｔｈに選ばれており、前記電位Ｖ２は前記電
位−Ｖｔｈから前記電圧Ｖｓだけ低い電位に選ばれ、前
記電位Ｖ３は前記電位−Ｖｔｈから２Ｖｓだけ低い電位
に選ばれている。

【００５６】したがって、前記絵素容量２８に印加され
る電圧は、対向電極の電位を前記Ｖ１とすると、見掛け
上、参照符β３で示すように、時刻ｔ０〜ｔ１間ではＶ
ｔｈ〜Ｖｔｈ＋Ｖｓ、時刻ｔ１〜ｔ２間ではＶｔｈ＋Ｖ
ｓ〜Ｖｔｈ＋２Ｖｓ、時刻ｔ２〜ｔ３間ではＶｔｈ＋２
Ｖｓ〜Ｖｔｈ＋３Ｖｓに変化することになり、液晶に所
定のオフレベルからオンレベルまでのダイナミックレン
ジＶｍａｘの電圧を印加することができるようになる。

【００５７】ここで、消費電力について考えると、たと
えばＮＰＮ型の電界効果トランジスタから成るアナログ
スイッチＴＲにおいて、ゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓ
と、ドレイン電流Ｉｄとの間には、図４で示すような関
係を有している。すなわち、ドレイン電流Ｉｄ、したが
って階調信号を充分に供給可能とするためには、ゲート
端子の電位Ｖｇは、ソース端子の電位Ｖｓから、導通に
要する閾値電圧ＶＴＨおよび余裕αが必要となる。した
がって、階調参照信号と、サンプリング信号との関係
は、前記図２において、参照符β３に対して参照符β３
ａ、参照符β１に対して参照符β１ａでそれぞれ示すよ
うになり、サンプリング信号の振幅Ｖβ１ａ，Ｖβ３ａ
は、Ｖβ１ａ＝Ｖｓ＋ＶＴＨ＋α …（５）Ｖβ３ａ＝Ｖｍａｘ＋ＶＴＨ＋α …（６）だけ必要となる。

【００５８】このようにして、階調参照信号をサンプリ
ングしてデータバスラインＤへ出力するデジタル方式の
データバスライン駆動回路３１を用いる高解像度で多階
調表示が可能な液晶表示装置２１において、前記式６お
よび式５から、振幅Ｖβ３ａだけ必要となるサンプリン
グ信号の振幅を、振幅Ｖβ１ａに抑えることができ、比
較回路３５およびアナログスイッチＴＲ等の階調参照信
号のサンプリング部の駆動電圧を低くして、電力消費を
低減することができるとともに、該サンプリング部の耐
圧を小さくして、低コスト化を図ることもできる。

【００５９】本発明の実施の第２の形態について、図５
および図６に基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００６０】図５は、本発明の実施の第２の形態の液晶
表示装置５１の電気的構成を示すブロック図である。こ
の液晶表示装置５１において、前述の液晶表示装置２１
に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付してそ
の説明を省略する。

【００６１】注目すべきは、この液晶表示装置５１で
は、データバスライン駆動回路５２の出力段には、各デ
ータバスラインＤ１〜Ｄｍ毎に、相補極性の一対のアナ
ログスイッチＴＲ１ａ，ＴＲ１ｂ；ＴＲ２ａ，ＴＲ２
ｂ；…；ＴＲｍａ，ＴＲｍｂおよび反転バッファＢ１，
Ｂ２，…，Ｂｍが設けられていることである。アナログ
スイッチＴＲ１ａ，ＴＲ２ａ，…，ＴＲｍａは、Ｎチャ
ネルのトランジスタであり、これに対して、アナログス
イッチＴＲ１ｂ，ＴＲ２ｂ，…，ＴＲｍｂは、Ｐチャネ
ルのトランジスタである。

【００６２】したがって、前記比較回路３５からのサン
プリング信号は、アナログスイッチＴＲ１ａ〜ＴＲｍａ
には、直接入力され、アナログスイッチＴＲ１ｂ〜ＴＲ
ｍｂには、バッファＢ１〜Ｂｍを介して反転されて入力
される。したがって、階調参照信号には、正負両極性を
使用することができる。

【００６３】これに対応して、対向電圧発生回路５３
は、対向電極ライン２９へ、４つの電位Ｖ１１，Ｖ１
２，Ｖ１３，Ｖ１４を選択的に出力する。たとえば図６
で示すように、Ｖｍａｘ／２＝Ｖｓ１とし、前記電位Ｖ
１１は−Ｖｔｈに選ばれ、電位Ｖ１２は−Ｖｔｈ−Ｖｓ
１に選ばれ、これに対して、電位Ｖ１３は＋Ｖｔｈに選
ばれ、電位Ｖ１４は＋Ｖｔｈ＋Ｖｓ１に選ばれている。

【００６４】この図６において、参照符β１１で示すよ
うに、前記階調参照信号は、１水平走査周期ＴＨ当り、
電圧Ｖｓ１の範囲で２回掃引されており、かつ１水平走
査周期ＴＨ毎にその極性が反転している。これに対応し
て、デコーダ５４は、前記カウンタ４２のカウント値に
対応して、アナログスイッチＱ１１〜Ｑ１４を選択的に
導通し、バッファ回路５５は、対向電極の電位を、参照
符β１２で示すように、前記階調参照信号とは逆極性
で、かつ１水平走査周期ＴＨの前半と後半とで相互に電
圧Ｖｓ１だけ異なる電位とする。

【００６５】これによって、前記絵素容量２８には、見
掛け上、参照符β１３で示すような交流電圧が印加され
ることになる。これによって、駆動電圧の印加によって
発生する液晶の化学変化を、直流駆動に比べて抑制し
て、経時変化に対する信頼性を向上し、フリッカーなど
の表示劣化を抑えることができる。

【００６６】なお、前記階調参照信号を＋Ｖｔｈ〜＋Ｖ
ｔｈ＋Ｖｓ１および−Ｖｔｈ〜−Ｖｔｈ−Ｖｓ１の範囲
で変化するように構成することによって、前記電位Ｖ１
１およびＶ１３はともに０Ｖとし、アナログスイッチＱ
１１，Ｑ１３を共用することができる。また、前記階調
参照信号は、前記１水平走査周期ＴＨの開始とともに、
０Ｖからその絶対値が大きくなってゆき、絶対値電圧が
前記Ｖｓ１となると、再び０Ｖからその絶対値が増加し
てゆく、いわゆる鋸歯状波の形状であるけれども、絶対
値電圧が前記電圧Ｖｓ１に到達すると、減少してゆく、
すなわちいわゆる三角波のような波形形状に形成されて
いてもよい。

【００６７】さらにまた、隣接するライン間で階調参照
信号の極性が相互に逆極性となるようにしてもよい。す
なわち、有るフレームにおいて、奇数ラインへの階調参
照信号が正極性であるときには偶数ラインへの階調参照
信号が負極性であり、次のフレームの奇数ラインへの階
調参照信号を負極性とし偶数ラインへの階調参照信号を
正極性とする。このようにすることによって、さらにフ
リッカーの少ない表示画像を得ることができる。

【００６８】また、前記図１で示す液晶表示装置２１で
は、１水平走査周期ＴＨ当りの階調参照信号の掃引回数
Ｎを３としており、また図５で示す液晶表示装置５１で
は、Ｎ＝２としているけれども、本発明の実施のさらに
他の形態として、前記掃引回数Ｎが４以上の値に選ばれ
てもよい。

【００６９】本発明の実施の第３の形態について、図３
および図７〜図９に基づいて説明すれば以下のとおりで
ある。

【００７０】図７は、本発明の実施の第３の形態の階調
参照信号発生回路６１の電気的構成を示すブロック図で
ある。この階調参照信号発生回路６１では、前記階調参
照信号は、デジタル／アナログ変換器６２がカウンタ６
３のカウント値をデジタル／アナログ変換して作成され
る。一方、前記カウンタ６３へは、クロック発生回路６
４から、前記スタートパルスＳＰに応答して、前記１水
平走査周期ＴＨ内で発振周波数が変化するクロック信号
ＣＫｖｒが入力されている。

【００７１】前記クロック信号ＣＫｖｒは、図８（ｂ）
で示すように、前記１水平走査周期ＴＨの始端側および
終端側になるにつれて、周期ＴＣＫが小さくなり、中央
付近で大きくなっている。カウンタ６３は、前記クロッ
ク信号ＣＫｖｒを分周し、図８（ｃ１）、図８（ｃ
２）、図８（ｃ３）、…図８（ｃＬ）で示すマルチビッ
トの分周信号を出力する。したがって、デジタル／アナ
ログ変換器６２から出力される階調参照信号は、図８
（ａ）で示すように、前記１水平走査周期ＴＨの始端側
および終端側では変化率が大きくなり、中央部付近では
変化率が小さくなる。

【００７２】一方、液晶には、前記図３において参照符
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３で示すように、印加電圧の最大値およ
び最小値付近と、両者の中央値付近とでは、単位電圧Δ
Ｖ当りの階調変化量が異なる、いわゆるガンマ特性を有
してる。したがって、前述の図８（ａ）および図９にお
いて参照符β２１で示すように、階調参照信号の変化量
を前記１水平走査周期ＴＨの始端および終端付近で大き
く、中央部付近で小さくすることによって、液晶の表示
階調の変化を、図９において参照符β２２で示すよう
に、リニアに変化させることができる。このようにし
て、液晶のガンマ特性を補正することもできる。

【００７３】なお、前記クロック信号ＣＫｖｒの最短時
間Ｔｍｉｎは、階調参照信号を液晶容量２８に書込むた
めに必要な前記時間Ｔｓ１，Ｔｓ２以上に選ばれること
は言うまでもない。

【００７４】なお、表示装置としては、複数の個別電極
と共通の対向電極とを備え、両電極間に印加される電圧
に対応して、表示媒体が表示駆動される表示装置におい
て、前記各個別電極毎に設けられ、予め定める周期内で
順次的に前記各個別電極毎に走査信号を導出してゆく走
査手段と、前記走査信号に応答し、該走査信号を受信し
た時点での入力データをストアするストア手段と、前記
予め定める周期内で、前記表示媒体の駆動に必要な電圧
レベルの１／Ｎの電圧範囲をＮ回掃引して、参照信号線
に参照信号として出力する参照信号出力手段と、前記参
照信号出力手段の掃引動作に応答して、掃引されてゆく
参照信号のレベルを表す参照データを出力する参照デー
タ出力手段と、前記各個別電極毎に設けられ、前記各ス
トア手段のストア内容と、参照データ出力手段からの参
照データとを相互に比較し、両者が一致したとき、サン
プリング信号を導出する比較手段と、前記各個別電極毎
に設けられ、前記サンプリング信号に応答して、参照信
号線からの参照信号を対応する個別電極に導出するスイ
ッチング手段と、前記予め定める周期内で、前記参照信
号出力手段の掃引動作に同期して、相互に前記電圧範囲
のレベルだけ異なるＮ段階の対向信号を、順次前記対向
電極に与える対向信号発生手段とを含んでいてもよい。

【００７５】上記の構成によれば、参照信号を、たとえ
ば接地電位から＋Ｖｓまで掃引するとき、たとえばＮ＝
２とすると、前記予め定める周期の前半または後半のい
ずれか一方では、対向電極の電位はたとえば接地電位と
され、これに対していずれか他方では、対向電極の電位
は−Ｖｓとされる。これによって、表示媒体には、０〜
２Ｖｓの電圧が印加されることになり、この２Ｖｓを、
たとえば液晶のオフレベルからオンレベルに対応した該
表示媒体の駆動に必要な電圧レベルとする。

【００７６】したがって、個別電極の駆動回路には、従
来、表示媒体の駆動に必要な電圧レベルを発生させる能
力が必要であったのに対して、上記の構成ではほぼ１／
Ｎとすることができ、アクティブマトリクス方式の液晶
表示装置のデータバスライン駆動回路などして用いら
れ、外部から参照信号を入力し、多数の個別電極に多階
調の出力を導出することができるデジタル方式の表示装
置の駆動回路において、低消費電力化を図ることができ
る。

【００７７】また該表示装置において、前記スイッチン
グ手段を、ＰチャネルとＮチャネルとの一対のトランジ
スタを並列接続し、かつ一方のトランジスタに関連して
反転バッファを設け、前記サンプリング信号に応答して
前記一対のトランジスタがともに導通するように構成
し、前記参照信号出力手段は、前記参照信号の極性を前
記予め定める周期毎に反転して出力するようにしてもよ
い。

【００７８】上記の構成によれば、前記参照信号をサン
プリングして各個別電極へ出力するスイッチング手段
を、前記参照信号が正負いずれの極性であってもサンプ
リングして出力可能とし、かつ前記参照信号の極性を前
記予め定める周期毎に反転して表示媒体を交流駆動す
る。

【００７９】したがって、液晶等の前記表示媒体の経時
変化に対する信頼性を向上し、フリッカーなどの表示劣
化を抑えることができる。

【００８０】さらに該表示装置において、前記対向信号
発生手段は、前記対向信号の極性を、前記参照信号の極
性に対して逆極性とするようにしてもよい。

【００８１】上記の構成によれば、対向電極の電位の変
化量を大きく設定することができ、さらに参照信号の電
圧範囲を小さくすることができる。

【００８２】また該表示装置において、前記参照信号出
力手段は、参照信号のレベル変化率を、前記予め定める
周期内で変化させるようにしてもよい。

【００８３】上記の構成によれば、たとえば前記周期の
始端および終端で前記レベル変化率を大きく設定し、前
記周期の中央付近で前記レベル変化率を小さく設定する
ことによって、前記液晶などの表示媒体の印加電圧に対
する表示階調の非直線性を補正して、１階調当りの表示
変化量を均等にすることができる。

【００８４】したがって、いわゆるガンマ補正などを行
うことができる。

【００８５】

【発明の効果】請求項１の発明に係る表示装置は、以上
のように、アクティブマトリクス型の液晶表示装置のデ
ータバスライン駆動回路などとして用いられ、外部から
の参照信号を入力し、多数のデータバスラインに多階調
の出力を導出することができるデジタル方式の表示装置
の駆動回路において、前記参照信号を、１水平走査周期
などの予め定める周期内で、表示媒体の駆動に必要な電
圧レベルの１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の電圧範囲を
Ｎ回掃引して作成するとともに、対向電極の電位を、前
記参照信号の掃引動作に同期して、前記電圧範囲のレベ
ルずつ異なる電位に駆動する。

【００８６】それゆえ、データバスラインの駆動回路の
駆動電圧をほぼ１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）とするこ
とができ、低消費電力化を図ることができる。

【００８７】また請求項２の発明に係る表示装置は、以
上のように、前記参照信号をサンプリングするスイッチ
ング手段に、ＰチャネルとＮチャネルとの一対のトラン
ジスタを備え、正負いずれの極性の参照信号をもサンプ
リング可能とし、かつ該参照信号の極性を前記予め定め
る周期毎に反転して表示媒体を交流駆動する。

【００８８】それゆえ、液晶等の前記表示媒体の経時変
化に対する信頼性を向上し、フリッカーなどの表示劣化
を抑えることができる。

【００８９】さらにまた請求項３の発明に係る表示装置
では、以上のように、対向信号の極性を、参照信号の極
性に対して逆極性とする。

【００９０】それゆえ、対向電極の電位の変化量を大き
く設定することができ、さらに参照信号の電圧範囲を小
さくすることができる。

【００９１】また請求項４の発明に係る表示装置では、
以上のように、参照信号のレベル変化率を、前記予め定
める周期内で変化させる。

【００９２】それゆえ、前記液晶などの表示媒体の印加
電圧に対する表示階調の非直線性を補正して、いわゆる
ガンマ補正などを行うことができる。

【００９３】さらにまた請求項５の発明に係る表示装置
は、以上のように、前記表示媒体は液晶とする。

【００９４】それゆえ、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置に、高精細度化および多階調化を図ることがで
きるとともに、低消費電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態の液晶表示装置の電
気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１で示す液晶表示装置の動作を説明するため
の波形図である。

【図３】液晶の印加電圧に対する表示階調の変化特性を
説明するためのグラフである。

【図４】前記液晶表示装置のデータバスラインへ階調信
号を出力するアナログスイッチの特性を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の実施の第２の形態の液晶表示装置の電
気的構成を示すブロック図である。

【図６】図５で示す液晶表示装置の動作を説明するため
の波形図である。

【図７】本発明の実施の第３の形態の階調参照信号発生
回路の構成を示すブロック図である。

【図８】図７で示す階調参照信号発生回路の動作を説明
するための波形図である。

【図９】図７で示す階調参照信号発生回路による階調参
照信号に対応した表示階調の変化を示すグラフである。

【図１０】典型的な従来技術の液晶表示装置の電気的構
成を示すブロック図である。

【図１１】他の従来技術の液晶表示装置の電気的構成を
示すブロック図である。

【図１２】図１１で示す液晶表示装置におけるデータバ
スライン駆動回路の動作を説明するための波形図であ
る。

【図１３】さらに他の従来技術のデータバスライン駆動
回路の構成を説明するためのブロック図である。

【図１４】図１３で示すデータバスライン駆動回路の動
作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

２１液晶表示装置２３絵素２４表示部２５ゲートバスライン駆動回路２７薄膜トランジスタ２８絵素容量３１データバスライン駆動回路３２シフトレジスタ（走査手段）３３ラッチ回路（ストア手段）３４ラッチ回路（ストア手段）３５比較回路（比較手段）４１対向電圧発生回路（対向信号発生手段）４２カウンタ４３デコーダ４４バッファ回路５１液晶表示装置５２データバスライン駆動回路５３対向電圧発生回路（対向信号発生手段）５４デコーダ５５バッファ回路６１階調参照信号発生回路（参照信号出力手段）６２デジタル／アナログ変換器６３カウンタ６４クロック発生回路Ｃホールド用コンデンサＤデータバスライン（個別電極）ＧゲートバスラインＱアナログスイッチＴＲアナログスイッチ（スイッチング手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 G02F 1/133

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のデータバスラインと共通の対向電極
とを備え、前記データバスラインと前記対向電極との間
に印加される電圧に対応して、表示媒体が表示駆動され
る表示装置において、前記各データバスライン毎に設けられ、予め定める周期
内で順次的に前記各データバスライン毎に走査信号を導
出してゆく走査手段と、前記走査信号に応答し、該走査信号を受信した時点での
入力データをストアするストア手段と、前記予め定める周期内で、前記表示媒体の駆動に必要な
電圧レベルの１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の電圧範囲
をＮ回掃引して、参照信号線に参照信号として出力する
参照信号出力手段と、前記参照信号出力手段の掃引動作に応答して、掃引され
てゆく参照信号のレベルと前記対向電極の電位との差の
電圧に対応するデータである参照データを出力する参照
データ出力手段と、前記各データバスライン毎に設けられ、前記各ストア手
段のストア内容と、参照データ出力手段からの参照デー
タとを相互に比較し、両者が一致したとき、サンプリン
グ信号を導出する比較手段と、前記各データバスライン毎に設けられ、前記サンプリン
グ信号に応答して、参照信号線からの参照信号を対応す
るデータバスラインに導出するスイッチング手段と、前記予め定める周期内で、前記参照信号出力手段の掃引
動作に同期して、相互に前記電圧範囲のレベルだけ異な
るＮ段階の対向信号を、順次前記対向電極に与える対向
信号発生手段とを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記スイッチング手段を、ＰチャネルとＮ
チャネルとの一対のトランジスタを並列接続し、かつ一
方のトランジスタに関連して反転バッファを設け、前記
サンプリング信号に応答して前記一対のトランジスタが
ともに導通するように構成し、前記参照信号出力手段は、前記参照信号の極性を前記予
め定める周期毎に反転して出力することを特徴とする請
求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記対向信号発生手段は、前記対向信号の
極性を、前記参照信号の極性に対して逆極性とすること
を特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】前記参照信号出力手段は、参照信号のレベ
ル変化率を、前記予め定める周期内で変化させることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】前記表示媒体は液晶であることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。