JP3405579B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係わ
り、特に信号線反転駆動方式の液晶表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、液晶ディスプレイは高解像度化
（多画素化）が進み、駆動周波数が高速化してきてい
る。このような状況の中で、駆動ＩＣを低電圧化して高
速信号に対応させることを目的とし、コモン電極を画像
の極性と反対に振るコモン反転駆動（特開昭５５−２８
６４９号）や電源電圧を画像の極性に同期してシフトす
る電源レベルシフト駆動（特願平４−４８３１３号）が
提案されている。 【０００３】しかし、コモン反転駆動は、大容量のコモ
ンを水平駆動周期（１５〜３０マイクロ秒）で駆動しな
ければならないため、消費電力が増大する。また、電源
レベルシフト駆動は、大容量の電源容量を駆動しなけれ
ばならないため、強力な駆動回路が新たに必要になるほ
か、ドット反転など高速に電源を駆動しなければならな
い駆動には適用が難しい。このため、現在のところ信号
線反転駆動に限って行われている。この信号線反転駆動
は、大画面化したときにコモンの抵抗が増大するために
生じる横クロストークが発生しにくい特徴を持つが、Ｔ
ＦＴのリークによる縦クロストークは発生しやすいた
め、ＴＦＴ特性に対する要求仕様が厳しくなる。 【０００４】さらに、このような問題点を解決する方法
として、電源は一定にして駆動ＩＣ内部にスイッチを設
けてフィールド毎に駆動する信号線を切り替える方法が
提案されている（特開平３−５１８８７号、特願平１−
１８８２９９号）。しかし、このような方法を用いて
も、信号線反転とライン反転を組み合わせることで高画
質化ができるドット反転駆動を実現する場合、１ライン
毎に極性を反転しなければならないため消費電力が増大
したり、上下の駆動ＩＣからの出力数が２倍になるため
実装するのが困難となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように、信号線反
転駆動を行う従来の液晶表示装置では、消費電力が増大
したり、横クロストークや縦クロストークなどにより画
質が劣化するという問題があった。 【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、信号線反転駆動を採用
しながら、消費電力が少なく画質の良い画像を再現でき
る液晶表示装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、マトリックス配置された画素電極に画像信号を書
き込むための複数本の信号線と、これらの信号線に対し
隣接する信号線に極性の異なる画像信号を供給し、且つ
所定の期間毎に信号線を反転駆動する信号線ドライバと
を備えた液晶表示装置において、互いに反転駆動される
隣接する２本の信号線毎に該信号線間に半導体スイッチ
を設け、信号線に画像信号が入力されないときに半導体
スイッチをオンし、画素信号が入力されるときに半導体
スイッチをオフすることを特徴としている。 【０００８】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) カラー表示の場合において、半導体スイッチは、同
じ色信号を書き込むための信号線の間に接続されている
こと。 (2) 半導体スイッチは、隣接する一方の信号線と他方の
信号線間に２つの半導体スイッチを直列に接続してな
り、これらの半導体スイッチの接続点が画素電極に接続
されていること。 (3) (2) の２つの半導体スイッチは、一方がｎチャネル
ＭＯＳトランジスタで、他方がｐチャネルＭＯＳトラン
ジスタであり、各々のトランジスタのゲートが共通接続
して走査線に接続されること。 (4) 半導体スイッチは、画像信号が信号線に入力されて
いない期間に導通するものであること。 (5) 半導体スイッチは、ポリシリコン又は単結晶シリコ
ンに形成されたＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）であるこ
と。 (6) 信号線ドライバをポリシリコン又は単結晶シリコン
と表示部分と一体にして形成すること。 【０００９】 【作用】本発明によれば、隣接する信号線間の半導体ス
イッチの作用により、フィールド又はフレーム毎に信号
線を駆動するための消費電力を低減することができ、縦
クロストークや横クロストークを低減できるドット反転
駆動法においても、消費電力を低減することが可能とな
る。 【００１０】また、半導体スイッチをポリシリコンのＭ
ＯＳトランジスタで形成し、さらにポリシリコンに信号
線ドライバを一体で形成することにより、信号線のピッ
チが細かくなったときでも対応できる。また、半導体ス
イッチとしてｐチャンネルとｎチャンネルのＭＯＳトラ
ンジスタを組み合わせる構成によって、信号線反転駆動
においても縦クロストークを低減することが可能とな
る。 【００１１】 【実施例】まず、実施例を説明する前に、液晶表示装置
の駆動回路（モジュール回路）の消費電力がどのような
要因で決まるかを検討する。ここで、消費電力は、直流
的に流れるバイアス電流による消費電力は含めないもの
とする。 【００１２】駆動回路は基本的に、信号線駆動回路，バ
ッファ回路，制御信号発生回路，コモン駆動回路，ゲー
ト線駆動回路に分けられる。以下に、それぞれについて
詳細に述べる。 （１）信号線駆動回路 これは、信号線を駆動するための駆動ＩＣで、デジタル
方式とアナログ方式に分けられるが、ＯＡ画像がデジタ
ルであることから、整合性の良いデジタル方式について
消費電力を検討する。 【００１３】デジタル方式の駆動ＩＣは、基本的に信号
のサンプリング時間を決めるシフトレジスタ、デジタル
信号をラッチするラッチ回路、デジタル信号をアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換回路、信号線を駆動する出力
バッファからなっている。ここで、消費電力を決める要
因は、ラッチ回路と出力バッファであるのでこの２つの
み考える。 【００１４】ラッチ回路の最大消費電力Ｐ1 は、画像信
号に関する入力等価容量をＣ1 、サンプリングクロック
に関する入力等価容量をＣck、画像のサンプリング周波
数をｆs とすると、 Ｐ1 ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck）×ｆs ／２×Ｖ1 2 … (1) で表される。 【００１５】出力バッファの最大消費電力Ｐobは、信号
線容量をＣs 、水平駆動周波数をｆh 、水平の画素数を
Ｎh とすると、 Ｐob＝Ｎh ×Ｃs ×ｆh ×Ｖs 2 ／２ … (2) で表される。 （２）バッファ回路 バッファ回路は入力のデジタル信号を受けて、ノイズ除
去や波形整形をして信号線駆動回路に安定な信号を供給
する部分で、省略される場合もあるが、基本的に必要で
あるので考慮しておく。バッファ回路の最大消費電力Ｐ
b は、クロックｆs に関する回路の入力等価容量を
Ｃbc、画像信号に関する回路の入力等価容量をＣbpとす
ると、 Ｐb ＝（２Ｃbc＋Ｃbp）×ｆs ／２×Ｖb 2 … (3) で表される。 （３）制御信号発生回路 これは、基本的にゲートアレイ化しており、信号により
内部の周波数が異なるが、主に画像のサンプリングクロ
ックｆs に関係する消費電力が重要なファクタと考えら
れるので、ゲートアレイ全体の最大消費電力Ｐgaは、ク
ロックｆs に関する回路の等価内部容量をＣgac 、画像
信号に関する回路の入力等価容量をＣgap とすると、 Ｐga＝（２Ｃgac ＋Ｃgap ）×ｆs ／２×Ｖga 2 … (4) で表される。 （４）コモン駆動回路 これは、コモン容量Ｃc を駆動するためのもので、コモ
ン駆動回路の最大消費電力Ｐc は、コモンの駆動周波数
をｆc とすると（コモン反転の場合、ｆc は水平駆動周
波数ｆh の半分）、 Ｐc ＝Ｃc ×ｆc ×Ｖc 2 … (5) で表される。 （５）ゲート線駆動回路 これは、ゲート線の容量Ｃg を駆動するためのもので、
ゲート線駆動回路の最大消費電力Ｐg は、ゲート線の駆
動周波数をｆg （通常は水平駆動周波数ｆh ）とする
と、 Ｐg ＝Ｃg ×ｆg ×Ｖg 2 … (6) で表される。 （６）回路全体の消費電力 以上より、回路全体の消費電力Ｐa11 は、 Ｐa11 ＝Ｐ1 ＋Ｐob＋Ｐb ＋Ｐga＋Ｐc ＋Ｐg ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck）×ｆs ／２×Ｖ1 2 ＋Ｎh ×Ｃs ×ｆh ×Ｖs 2 ／２ ＋（２Ｃbc＋Ｃbp）×ｆs ／２×Ｖb 2 ＋（２Ｃgac ＋Ｃgap ）×ｆs ／２×Ｖga 2 ＋Ｃc ×ｆc ×Ｖc 2 ＋Ｃg ×ｆh ×Ｖg 2 ここで、コモンは一定電圧でＮh ×Ｃs >>Ｃg とする
と、 Ｐa11 ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck＋２Ｃbc＋Ｃbp＋２Ｃgac ＋Ｃ
gap ）×ｆs ／２＋Ｖ2 ＋Ｎh ×Ｃs ×ｆh ／２×Ｖ2 ＝Ｐa11 （Ｃ，ｆ，Ｖ） … (7) となり、容量Ｃと駆動周波数ｆ（水平周波数と画像のク
ロック周波数）と電圧Ｖの関係となる。 【００１６】本発明は、(2) 式で示された信号線を駆動
するための消費電力を低減するものである。つまり、ド
ット反転の場合、ライン毎に信号電圧の極性を反転しな
ければならないため (2)式においてｆh は１５ｋＨｚ以
上と大きくなるため消費電力が増大する。そこで、(2)
式のＶs を下げることにより消費電力を低減するもので
ある。以下に、実施例をもとに、その効果を検討する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる液
晶表示装置の要部構成を示す図である。信号線ドライバ
１０，２０により駆動される複数本の信号線が配置さ
れ、これらと直交する方向に、ゲートドライバ４０によ
り駆動される複数本の走査線が配置されている。そし
て、信号線と走査線との各交点にスイッチング素子（例
えばＴＦＴ）を介して画素電極が配置されるものとなっ
ている。 【００１７】ここまでの構成は従来一般的な装置と同様
であるが、本実施例ではこれに加えて、隣接する信号線
間をショートするための半導体スイッチが設置された構
造になっている。即ち、隣接する２本の信号線毎にこれ
らの信号線間に接続された半導体スイッチ５が設けられ
ている。この半導体スイッチ５は、例えばポリシリコン
膜に形成されたＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）である。 【００１８】なお、本実施例は隣接する信号線を逆極性
で駆動する信号線反転駆動方式である。つまり、信号線
が１本置きに異なる信号線ドライバ１０，２０につなが
り、あるフィールドで信号線１（１−１，１−２，…）
は正極性で駆動され、信号線２（２−１，２−２，…）
は負極性で駆動され、次のフィールドでは信号線１は負
極性で駆動され、信号線２は正極性で駆動されるものと
なっている。 【００１９】このように構成された本装置の動作につい
て説明する。まず始めに、信号線１と信号線２の駆動を
例にとって説明する。信号線１には正極性、信号線２に
は負極性の信号が書き込まれて、各信号線容量Ｃ１，Ｃ
２に電荷Ｑ１，Ｑ２が保持されているものとする。 【００２０】通常、この電荷は次の逆極性の駆動が行わ
れる際に無駄に捨てられるが、本実施例では、隣接する
信号線同士が逆極性の信号になっていることに着目し
て、その電荷を隣の電荷を打ち消すのに使用すること
で、消費電力を下げることができる。 【００２１】つまり、画像信号が信号線に入力されてい
ない期間に半導体スイッチ５をオンして、隣接する信号
線１，２をショートする。ショートした後の各々の信号
線の電位Ｖsbは、 Ｖsb＝（Ｑ１＋Ｑ２）／（Ｃ１＋Ｃ２） であり、例えばコモン電位を０、駆動電圧−５から５Ｖ
まで振る場合、 Ｑ１＝−Ｑ２ Ｃ１＝Ｃ２ である。つまり、隣の信号線が極性が逆で同じレベルの
信号が印加されているとすると、 Ｖsb＝０ となる。 【００２２】従って、通常は−５Ｖから５Ｖまで信号線
容量を駆動しなければならないのを初期値が０Ｖから駆
動すればよいので、(2) 式のＶs を１／２にでき、その
結果として、消費電力を電源電圧を変えない場合で１／
２、変えた場合で最大１／４に低減することができる。
但し、これは隣の信号電圧に相関が強い場合であり、相
関がない場合は若干効果が薄れる。 【００２３】また、高精細になり信号線間隔が狭まって
くると、このスイッチはパネル内に作成することが望ま
しいので、ガラス基板で作成可能なポリシリコンに形成
するのが適している。さらに、信号線ドライバ自体もポ
リシリコンで作成すれば、パネルモジュールの額縁サイ
ズも小型化できるためさらに有効である。 （実施例２）図２は、本発明の第２の実施例に係わるカ
ラー液晶表示装置の要部構成を示す図である。通常、カ
ラーの液晶パネルは、ＲＧＢの色フィルタが各画素に付
いており、隣の画素同士は異なった色となっている。図
２は、ＲＧＢの縦ストライプ配列の場合の例であり、こ
の場合は相関の強い同じ色フィルタ同士をスイッチでつ
なげた方が効果が大きい。 【００２４】そこで本実施例では、同じ色信号を書き込
むための信号線を隣接するもの同士で反転駆動し、ＲＧ
Ｂのうちの同じ色信号を書き込むための信号線間、例え
ば１−１と１−２との間（Ｒ），２−１と２−２との間
（Ｇ），３−１と３−２（図示せず）との間（Ｂ）に半
導体スイッチ５をそれぞれ挿入している。このような構
成であっても、第１の実施例と同様の効果が得られる。 【００２５】なお、ＲＧＢの配列は必ずしも図２に示し
たような縦ストライプに限るものではなく、他の配列
（デルタ配列やＧ市松ＲＢ配列など）の場合にも適用す
ることができる。 （実施例３）図３は、本発明の第３の実施例に係わる液
晶表示装置の要部構成を示す図である。この実施例で
は、各画素に半導体スイッチ５が２個付いており、この
スイッチ５を通して信号線１，２がつながっている。ス
イッチの一方５ａはｎチャネルＭＯＳトランジスタであ
り、もう一方５ｂはｐチャネルＭＯＳトランジスタであ
る。 【００２６】このような構成において、各スイッチ５
ａ，５ｂの特性でｎチャネルのしきい値をＶthn 、画像
信号の最大電圧をＶmax とすると、 Ｖthn ≧Ｖmax また、ｐチャンネルのしきい値Ｖthp 、画像の最小値Ｖ
min とすると、 Ｖthp ≦Ｖmin という条件を満足しているものとする。この場合、図４
に示すように、Ｖonn ≧Ｖthn なる電圧Ｖonを加える
と、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのみオンして、ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタから画像信号が書き込まれ
る。次に、図４に示すように、Ｖoff を正極性信号と負
極性信号の間に設けることにより、ｎチャネル及びｐチ
ャネルのＭＯＳトランジスタのどちらもオフさせること
ができる。次いで、ｐチャネルＭＯＳトランジスタをオ
ンさせるためにＶonp ≦Ｖthp なる電圧を加え、逆極性
の信号を画素に入力する。 【００２７】つまり、図３の構造において、図４のよう
に駆動すると、ある時は右の信号線２から、次のフィー
ルドでは左の信号線１から信号を入力することができる
ために、信号線ドライバは常に同じ極性の信号を駆動す
ればよいことになる。また、画質としても画素の回りの
信号線の極性が常に同じであるので、通常の信号線反転
で生じる縦のクロストークやコモン反転による横方向の
クロストークもない低消費電力で高画質なＬＣＤを実現
できる。 【００２８】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、画素の駆動方
式としては、実施例で説明したものに限らず、信号線を
反転駆動する方式であれば各種の駆動方式に適用でき
る。 【００２９】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、反
転駆動される隣接する信号線間に半導体スイッチを設け
ることにより、いままで無駄にしていた信号線の容量に
溜った電荷を有効に利用したり、画素毎に入力を正極性
の信号線と負極性の信号線に切り替えるスイッチを設け
ることにより、１つの信号線には常に同じ極性の信号が
加わるため大幅に低消費電力化することができる。ま
た、ポリシリコンでスイッチを作成することにより、Ｃ
ＯＧやＴＡＢなどで問題になった接続ピッチの短縮を、
ＬＳＩなどの半導体微細プロセスを用いることにより、
解決することができる。 【００３０】また、ｐチャネルとｎチャネルのＭＯＳト
ランジスタを用いることにより、信号線の極性は同じで
も異なった極性の符号を画素に書き込むことができるた
め、信号線を駆動するドライバの耐圧を上げることがで
き、低コスト，低消費電力になる。さらに、各画素での
リーク電流を正・負極性で同等にすることができるの
で、クロストークを大幅に低減することができる。
り、特に信号線反転駆動方式の液晶表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、液晶ディスプレイは高解像度化
（多画素化）が進み、駆動周波数が高速化してきてい
る。このような状況の中で、駆動ＩＣを低電圧化して高
速信号に対応させることを目的とし、コモン電極を画像
の極性と反対に振るコモン反転駆動（特開昭５５−２８
６４９号）や電源電圧を画像の極性に同期してシフトす
る電源レベルシフト駆動（特願平４−４８３１３号）が
提案されている。 【０００３】しかし、コモン反転駆動は、大容量のコモ
ンを水平駆動周期（１５〜３０マイクロ秒）で駆動しな
ければならないため、消費電力が増大する。また、電源
レベルシフト駆動は、大容量の電源容量を駆動しなけれ
ばならないため、強力な駆動回路が新たに必要になるほ
か、ドット反転など高速に電源を駆動しなければならな
い駆動には適用が難しい。このため、現在のところ信号
線反転駆動に限って行われている。この信号線反転駆動
は、大画面化したときにコモンの抵抗が増大するために
生じる横クロストークが発生しにくい特徴を持つが、Ｔ
ＦＴのリークによる縦クロストークは発生しやすいた
め、ＴＦＴ特性に対する要求仕様が厳しくなる。 【０００４】さらに、このような問題点を解決する方法
として、電源は一定にして駆動ＩＣ内部にスイッチを設
けてフィールド毎に駆動する信号線を切り替える方法が
提案されている（特開平３−５１８８７号、特願平１−
１８８２９９号）。しかし、このような方法を用いて
も、信号線反転とライン反転を組み合わせることで高画
質化ができるドット反転駆動を実現する場合、１ライン
毎に極性を反転しなければならないため消費電力が増大
したり、上下の駆動ＩＣからの出力数が２倍になるため
実装するのが困難となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように、信号線反
転駆動を行う従来の液晶表示装置では、消費電力が増大
したり、横クロストークや縦クロストークなどにより画
質が劣化するという問題があった。 【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、信号線反転駆動を採用
しながら、消費電力が少なく画質の良い画像を再現でき
る液晶表示装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、マトリックス配置された画素電極に画像信号を書
き込むための複数本の信号線と、これらの信号線に対し
隣接する信号線に極性の異なる画像信号を供給し、且つ
所定の期間毎に信号線を反転駆動する信号線ドライバと
を備えた液晶表示装置において、互いに反転駆動される
隣接する２本の信号線毎に該信号線間に半導体スイッチ
を設け、信号線に画像信号が入力されないときに半導体
スイッチをオンし、画素信号が入力されるときに半導体
スイッチをオフすることを特徴としている。 【０００８】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) カラー表示の場合において、半導体スイッチは、同
じ色信号を書き込むための信号線の間に接続されている
こと。 (2) 半導体スイッチは、隣接する一方の信号線と他方の
信号線間に２つの半導体スイッチを直列に接続してな
り、これらの半導体スイッチの接続点が画素電極に接続
されていること。 (3) (2) の２つの半導体スイッチは、一方がｎチャネル
ＭＯＳトランジスタで、他方がｐチャネルＭＯＳトラン
ジスタであり、各々のトランジスタのゲートが共通接続
して走査線に接続されること。 (4) 半導体スイッチは、画像信号が信号線に入力されて
いない期間に導通するものであること。 (5) 半導体スイッチは、ポリシリコン又は単結晶シリコ
ンに形成されたＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）であるこ
と。 (6) 信号線ドライバをポリシリコン又は単結晶シリコン
と表示部分と一体にして形成すること。 【０００９】 【作用】本発明によれば、隣接する信号線間の半導体ス
イッチの作用により、フィールド又はフレーム毎に信号
線を駆動するための消費電力を低減することができ、縦
クロストークや横クロストークを低減できるドット反転
駆動法においても、消費電力を低減することが可能とな
る。 【００１０】また、半導体スイッチをポリシリコンのＭ
ＯＳトランジスタで形成し、さらにポリシリコンに信号
線ドライバを一体で形成することにより、信号線のピッ
チが細かくなったときでも対応できる。また、半導体ス
イッチとしてｐチャンネルとｎチャンネルのＭＯＳトラ
ンジスタを組み合わせる構成によって、信号線反転駆動
においても縦クロストークを低減することが可能とな
る。 【００１１】 【実施例】まず、実施例を説明する前に、液晶表示装置
の駆動回路（モジュール回路）の消費電力がどのような
要因で決まるかを検討する。ここで、消費電力は、直流
的に流れるバイアス電流による消費電力は含めないもの
とする。 【００１２】駆動回路は基本的に、信号線駆動回路，バ
ッファ回路，制御信号発生回路，コモン駆動回路，ゲー
ト線駆動回路に分けられる。以下に、それぞれについて
詳細に述べる。 （１）信号線駆動回路 これは、信号線を駆動するための駆動ＩＣで、デジタル
方式とアナログ方式に分けられるが、ＯＡ画像がデジタ
ルであることから、整合性の良いデジタル方式について
消費電力を検討する。 【００１３】デジタル方式の駆動ＩＣは、基本的に信号
のサンプリング時間を決めるシフトレジスタ、デジタル
信号をラッチするラッチ回路、デジタル信号をアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換回路、信号線を駆動する出力
バッファからなっている。ここで、消費電力を決める要
因は、ラッチ回路と出力バッファであるのでこの２つの
み考える。 【００１４】ラッチ回路の最大消費電力Ｐ1 は、画像信
号に関する入力等価容量をＣ1 、サンプリングクロック
に関する入力等価容量をＣck、画像のサンプリング周波
数をｆs とすると、 Ｐ1 ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck）×ｆs ／２×Ｖ1 2 … (1) で表される。 【００１５】出力バッファの最大消費電力Ｐobは、信号
線容量をＣs 、水平駆動周波数をｆh 、水平の画素数を
Ｎh とすると、 Ｐob＝Ｎh ×Ｃs ×ｆh ×Ｖs 2 ／２ … (2) で表される。 （２）バッファ回路 バッファ回路は入力のデジタル信号を受けて、ノイズ除
去や波形整形をして信号線駆動回路に安定な信号を供給
する部分で、省略される場合もあるが、基本的に必要で
あるので考慮しておく。バッファ回路の最大消費電力Ｐ
b は、クロックｆs に関する回路の入力等価容量を
Ｃbc、画像信号に関する回路の入力等価容量をＣbpとす
ると、 Ｐb ＝（２Ｃbc＋Ｃbp）×ｆs ／２×Ｖb 2 … (3) で表される。 （３）制御信号発生回路 これは、基本的にゲートアレイ化しており、信号により
内部の周波数が異なるが、主に画像のサンプリングクロ
ックｆs に関係する消費電力が重要なファクタと考えら
れるので、ゲートアレイ全体の最大消費電力Ｐgaは、ク
ロックｆs に関する回路の等価内部容量をＣgac 、画像
信号に関する回路の入力等価容量をＣgap とすると、 Ｐga＝（２Ｃgac ＋Ｃgap ）×ｆs ／２×Ｖga 2 … (4) で表される。 （４）コモン駆動回路 これは、コモン容量Ｃc を駆動するためのもので、コモ
ン駆動回路の最大消費電力Ｐc は、コモンの駆動周波数
をｆc とすると（コモン反転の場合、ｆc は水平駆動周
波数ｆh の半分）、 Ｐc ＝Ｃc ×ｆc ×Ｖc 2 … (5) で表される。 （５）ゲート線駆動回路 これは、ゲート線の容量Ｃg を駆動するためのもので、
ゲート線駆動回路の最大消費電力Ｐg は、ゲート線の駆
動周波数をｆg （通常は水平駆動周波数ｆh ）とする
と、 Ｐg ＝Ｃg ×ｆg ×Ｖg 2 … (6) で表される。 （６）回路全体の消費電力 以上より、回路全体の消費電力Ｐa11 は、 Ｐa11 ＝Ｐ1 ＋Ｐob＋Ｐb ＋Ｐga＋Ｐc ＋Ｐg ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck）×ｆs ／２×Ｖ1 2 ＋Ｎh ×Ｃs ×ｆh ×Ｖs 2 ／２ ＋（２Ｃbc＋Ｃbp）×ｆs ／２×Ｖb 2 ＋（２Ｃgac ＋Ｃgap ）×ｆs ／２×Ｖga 2 ＋Ｃc ×ｆc ×Ｖc 2 ＋Ｃg ×ｆh ×Ｖg 2 ここで、コモンは一定電圧でＮh ×Ｃs >>Ｃg とする
と、 Ｐa11 ＝（Ｃ1 ＋２Ｃck＋２Ｃbc＋Ｃbp＋２Ｃgac ＋Ｃ
gap ）×ｆs ／２＋Ｖ2 ＋Ｎh ×Ｃs ×ｆh ／２×Ｖ2 ＝Ｐa11 （Ｃ，ｆ，Ｖ） … (7) となり、容量Ｃと駆動周波数ｆ（水平周波数と画像のク
ロック周波数）と電圧Ｖの関係となる。 【００１６】本発明は、(2) 式で示された信号線を駆動
するための消費電力を低減するものである。つまり、ド
ット反転の場合、ライン毎に信号電圧の極性を反転しな
ければならないため (2)式においてｆh は１５ｋＨｚ以
上と大きくなるため消費電力が増大する。そこで、(2)
式のＶs を下げることにより消費電力を低減するもので
ある。以下に、実施例をもとに、その効果を検討する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる液
晶表示装置の要部構成を示す図である。信号線ドライバ
１０，２０により駆動される複数本の信号線が配置さ
れ、これらと直交する方向に、ゲートドライバ４０によ
り駆動される複数本の走査線が配置されている。そし
て、信号線と走査線との各交点にスイッチング素子（例
えばＴＦＴ）を介して画素電極が配置されるものとなっ
ている。 【００１７】ここまでの構成は従来一般的な装置と同様
であるが、本実施例ではこれに加えて、隣接する信号線
間をショートするための半導体スイッチが設置された構
造になっている。即ち、隣接する２本の信号線毎にこれ
らの信号線間に接続された半導体スイッチ５が設けられ
ている。この半導体スイッチ５は、例えばポリシリコン
膜に形成されたＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）である。 【００１８】なお、本実施例は隣接する信号線を逆極性
で駆動する信号線反転駆動方式である。つまり、信号線
が１本置きに異なる信号線ドライバ１０，２０につなが
り、あるフィールドで信号線１（１−１，１−２，…）
は正極性で駆動され、信号線２（２−１，２−２，…）
は負極性で駆動され、次のフィールドでは信号線１は負
極性で駆動され、信号線２は正極性で駆動されるものと
なっている。 【００１９】このように構成された本装置の動作につい
て説明する。まず始めに、信号線１と信号線２の駆動を
例にとって説明する。信号線１には正極性、信号線２に
は負極性の信号が書き込まれて、各信号線容量Ｃ１，Ｃ
２に電荷Ｑ１，Ｑ２が保持されているものとする。 【００２０】通常、この電荷は次の逆極性の駆動が行わ
れる際に無駄に捨てられるが、本実施例では、隣接する
信号線同士が逆極性の信号になっていることに着目し
て、その電荷を隣の電荷を打ち消すのに使用すること
で、消費電力を下げることができる。 【００２１】つまり、画像信号が信号線に入力されてい
ない期間に半導体スイッチ５をオンして、隣接する信号
線１，２をショートする。ショートした後の各々の信号
線の電位Ｖsbは、 Ｖsb＝（Ｑ１＋Ｑ２）／（Ｃ１＋Ｃ２） であり、例えばコモン電位を０、駆動電圧−５から５Ｖ
まで振る場合、 Ｑ１＝−Ｑ２ Ｃ１＝Ｃ２ である。つまり、隣の信号線が極性が逆で同じレベルの
信号が印加されているとすると、 Ｖsb＝０ となる。 【００２２】従って、通常は−５Ｖから５Ｖまで信号線
容量を駆動しなければならないのを初期値が０Ｖから駆
動すればよいので、(2) 式のＶs を１／２にでき、その
結果として、消費電力を電源電圧を変えない場合で１／
２、変えた場合で最大１／４に低減することができる。
但し、これは隣の信号電圧に相関が強い場合であり、相
関がない場合は若干効果が薄れる。 【００２３】また、高精細になり信号線間隔が狭まって
くると、このスイッチはパネル内に作成することが望ま
しいので、ガラス基板で作成可能なポリシリコンに形成
するのが適している。さらに、信号線ドライバ自体もポ
リシリコンで作成すれば、パネルモジュールの額縁サイ
ズも小型化できるためさらに有効である。 （実施例２）図２は、本発明の第２の実施例に係わるカ
ラー液晶表示装置の要部構成を示す図である。通常、カ
ラーの液晶パネルは、ＲＧＢの色フィルタが各画素に付
いており、隣の画素同士は異なった色となっている。図
２は、ＲＧＢの縦ストライプ配列の場合の例であり、こ
の場合は相関の強い同じ色フィルタ同士をスイッチでつ
なげた方が効果が大きい。 【００２４】そこで本実施例では、同じ色信号を書き込
むための信号線を隣接するもの同士で反転駆動し、ＲＧ
Ｂのうちの同じ色信号を書き込むための信号線間、例え
ば１−１と１−２との間（Ｒ），２−１と２−２との間
（Ｇ），３−１と３−２（図示せず）との間（Ｂ）に半
導体スイッチ５をそれぞれ挿入している。このような構
成であっても、第１の実施例と同様の効果が得られる。 【００２５】なお、ＲＧＢの配列は必ずしも図２に示し
たような縦ストライプに限るものではなく、他の配列
（デルタ配列やＧ市松ＲＢ配列など）の場合にも適用す
ることができる。 （実施例３）図３は、本発明の第３の実施例に係わる液
晶表示装置の要部構成を示す図である。この実施例で
は、各画素に半導体スイッチ５が２個付いており、この
スイッチ５を通して信号線１，２がつながっている。ス
イッチの一方５ａはｎチャネルＭＯＳトランジスタであ
り、もう一方５ｂはｐチャネルＭＯＳトランジスタであ
る。 【００２６】このような構成において、各スイッチ５
ａ，５ｂの特性でｎチャネルのしきい値をＶthn 、画像
信号の最大電圧をＶmax とすると、 Ｖthn ≧Ｖmax また、ｐチャンネルのしきい値Ｖthp 、画像の最小値Ｖ
min とすると、 Ｖthp ≦Ｖmin という条件を満足しているものとする。この場合、図４
に示すように、Ｖonn ≧Ｖthn なる電圧Ｖonを加える
と、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのみオンして、ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタから画像信号が書き込まれ
る。次に、図４に示すように、Ｖoff を正極性信号と負
極性信号の間に設けることにより、ｎチャネル及びｐチ
ャネルのＭＯＳトランジスタのどちらもオフさせること
ができる。次いで、ｐチャネルＭＯＳトランジスタをオ
ンさせるためにＶonp ≦Ｖthp なる電圧を加え、逆極性
の信号を画素に入力する。 【００２７】つまり、図３の構造において、図４のよう
に駆動すると、ある時は右の信号線２から、次のフィー
ルドでは左の信号線１から信号を入力することができる
ために、信号線ドライバは常に同じ極性の信号を駆動す
ればよいことになる。また、画質としても画素の回りの
信号線の極性が常に同じであるので、通常の信号線反転
で生じる縦のクロストークやコモン反転による横方向の
クロストークもない低消費電力で高画質なＬＣＤを実現
できる。 【００２８】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、画素の駆動方
式としては、実施例で説明したものに限らず、信号線を
反転駆動する方式であれば各種の駆動方式に適用でき
る。 【００２９】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、反
転駆動される隣接する信号線間に半導体スイッチを設け
ることにより、いままで無駄にしていた信号線の容量に
溜った電荷を有効に利用したり、画素毎に入力を正極性
の信号線と負極性の信号線に切り替えるスイッチを設け
ることにより、１つの信号線には常に同じ極性の信号が
加わるため大幅に低消費電力化することができる。ま
た、ポリシリコンでスイッチを作成することにより、Ｃ
ＯＧやＴＡＢなどで問題になった接続ピッチの短縮を、
ＬＳＩなどの半導体微細プロセスを用いることにより、
解決することができる。 【００３０】また、ｐチャネルとｎチャネルのＭＯＳト
ランジスタを用いることにより、信号線の極性は同じで
も異なった極性の符号を画素に書き込むことができるた
め、信号線を駆動するドライバの耐圧を上げることがで
き、低コスト，低消費電力になる。さらに、各画素での
リーク電流を正・負極性で同等にすることができるの
で、クロストークを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係わる液晶表示装置の要部構成
を示す図。 【図２】第２の実施例に係わる液晶表示装置の要部構成
を示す図。 【図３】第３の実施例に係わる液晶表示装置の要部構成
を示す図。 【図４】第３の実施例におけるゲート駆動波形の概略を
示す図。 【符号の説明】 １，２，３…信号線 ５…半導体スイッチ １０，２０…信号線ドライバ ４０…ゲートドライバ
を示す図。 【図２】第２の実施例に係わる液晶表示装置の要部構成
を示す図。 【図３】第３の実施例に係わる液晶表示装置の要部構成
を示す図。 【図４】第３の実施例におけるゲート駆動波形の概略を
示す図。 【符号の説明】 １，２，３…信号線 ５…半導体スイッチ １０，２０…信号線ドライバ ４０…ゲートドライバ
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２３ Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００
(56)参考文献 特開 平３−51887（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−200287（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−55695（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−115199（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−210358（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−235989（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−228491（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G09G 3/00 - 3/38
G02F 1/133 505 - 580
G02F 1/1368
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】マトリックス配置された画素電極に画像信
号を書き込むための複数本の信号線と、これらの信号線
に対し隣接する信号線に極性の異なる画像信号を供給
し、且つ所定の期間毎に信号線を反転駆動する信号線ド
ライバと、隣接する２本の信号線毎に該信号線間に接続
され、前記信号線に画像信号が入力されないときにオン
し、画像信号が入力されるときにオフする半導体スイッ
チとを具備してなることを特徴とする液晶表示装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP33741793A JP3405579B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 液晶表示装置 |
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