JP3959256B2 - アクティブマトリックス表示パネルの駆動装置 - Google Patents

アクティブマトリックス表示パネルの駆動装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＣＢ(Optically self-Compensated Birefringence)液晶モードなどを利用したアクティブマトリックス方式の液晶表示装置液晶表示装置やＥＬ(エレクトロルミネッセンス)表示装置およびその駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり表示装置は、幅広い分野での使用のために、より高い表示性能、より少ない消費電力が要求されており、その要求を満たす表示装置の代表格に液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置のフラットパネル表示装置がある。特にアクティブマトリックス方式、典型的には３端子の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子とするものが期待されている。
【０００３】
以下、従来のアクティブマトリックス液晶表示装置およびアクティブマトリックス液晶表示パネルの駆動装置に関して説明する。
【０００４】
図５は従来のアクティブマトリックス液晶表示装置の構成図である。図５において、１０は液晶表示パネルであり、走査線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，・・・Ｇn-1，Ｇｎと、信号線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・Ｓm-1，Ｓｍとの交差部にスイッチング素子１１と液晶セル１２とが配置され、各走査線は走査線駆動回路１００に接続され、各信号線は信号線駆動回路２００に接続されている。
【０００５】
上記構成において、走査線を順次に走査することで、１水平期間ごとに１行分の画素を選択し、さらに信号線駆動回路２００で表示情報に基づく電圧を各信号線に印加することで選択された１行分の画素に表示情報を書き込む。
【０００６】
図６は従来のアクティブマトリックス液晶表示パネルの駆動装置の構成図、図７はそのタイミングチャートである。図６において１１０はシフトレジスタ、１６０は非選択化回路、１８０はレベルシフタである、一般的に、シフトレジスタ１１０はフィリップフロップ１１１を複数段接続して構成され、非選択化回路１６０はＡＮＤゲート１６１から構成され、レベルシフタ１８０はドライバ１８１で構成される。図７に示すように、シフトレジスタ１１０においてシフトクロックＣＫによりスタート信号ＳＴを順次シフトし、走査基準信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・Ｑn-1，Ｑｎ（図７には記載せず）を生成する。非選択化手段１６０において、ＡＮＤゲート１６１で出力制御信号ＥＮをローレベルにすることにより走査信号をローレベルにすることができる。レベルシフタ１８０において、非選択化手段１６０の出力信号をドライバ１８１でスイッチング素子の駆動電圧レベルに変換して図７のＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，・・・Ｇn-1，Ｇｎとして出力し、表示パネルの対応する走査線に供給している。
【０００７】
一般に、ホールド型の表示装置であるアクティブマトリックス表示装置は、ＣＲＴなどのインパルス型の表示装置に比べて動画視認性が劣ることが指摘されており（例えば映情学技報Vol.24,No.54,pp13-18(2000年9月))、これを改善する実用的な手法として、フレーム毎に一定期間の黒レベル電圧を複数の走査線に同時に書き込むことにより、スイッチング素子の特性改善要求を比較的小さくしながら、インパルス的な表示光が得られる駆動方法を本発明者が考案している（例えば特願２００１−０２７８８１号)。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような従来のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動装置では、単純な順次走査しかできないため、特願２００１−０２７８８１号公報に示すような、複数の走査線を同時に選択する駆動方法が実現できず、インパルス的な表示光を得るために１水平期間を映像と黒の選択期間に分割して駆動する必要が生じるため、液晶セル１２への書き込み期間が半減する。従って、所望の電圧を液晶セル１２に印加するためにはスイッチング素子１１の特性を大幅に改善する必要が生じ、特に高精細化への対応が困難になるという問題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、インパルス的な表示光が得られるアクティブマトリックス表示装置およびアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置は、基板上に設けられた複数の走査線と、走査線と直交する複数の信号線と、走査線と信号線の交点近傍に設けられた少なくとも１つ以上のスイッチング素子とスイッチング素子に接続された画素電極と、画素電極に接続された電気光学素子とを有するアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置であって、第１のシフトクロックに従って第１の走査パルスを順次シフトする第１のシフト手段と、第２のシフトクロックに従って第２の走査パルスを順次シフトする第２のシフト手段と、第１のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第１の非選択化手段と、第２のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第２の非選択化手段と、第１および第２の非選択化手段の出力を合成する手段とを有するもので、複数本の走査線毎に黒レベルの電圧を書き込み、１本の走査線毎に表示データに基づく電圧の書き込みが可能となる。
【００１１】
さらに、第２のシフト手段のシフト段数が第１のシフト手段のシフト段数よりも少なくすることで、回路規模を小さくすることができる。
【００１２】
また、第１または第２のシフト手段の出力信号にかかわりなく、走査線を選択状態にする選択化手段を有し、好ましくは非選択化手段が選択化手段よりも優先される構成とすることでＯＣＢ液晶に適用した場合の配向状態の設定が容易になり、突入電流の緩和も可能となる。
【００１３】
本発明のマトリックス表示装置は、基板上に設けられた複数の走査線と、走査線と直交する複数の信号線と、走査線と信号線の交点近傍に設けられた少なくとも１つ以上のスイッチング素子とスイッチング素子に接続された画素電極と、画素電極に接続された電気光学素子とを有するアクティブマトリックス表示パネルと、走査線を駆動する走査線駆動回路と、信号線を駆動する信号線駆動回路とを有する表示装置であって、走査線駆動回路は、第１のシフトクロックに従って第１の走査パルスを順次シフトする第１のシフト手段と、第２のシフトクロックに従って第２の走査パルスを順次シフトする第２のシフト手段と、第１のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第１の非選択化手段と、第２のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第２の非選択化手段と、第１および第２の非選択化手段の出力を合成する手段とを有することで、アクティブマトリックス型の液晶表示装置やＥＬ表示装置などで、フレーム毎に一定期間の黒レベル電圧を複数の走査線に同時に書き込むことが可能となり、インパルス的な表示光が得られるため動画視認性が改善できる。
【００１４】
また、少なくとも走査線駆動回路または信号線駆動回路のいずれか一方を基板上に形成することにより、周辺回路の簡素化が可能になり、また表示率の低下を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（発明の実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の構成図を示す。図１において、１１０，１２０はシフトレジスタ、１３０はシフトレジスタ１２０で生成されるシフトデータをオンにするための選択化手段、１６０は２つのシフトデータをオフにする非選択化手段、１７０は２つのシフトデータを合成する合成化手段、１８０はレベルシフタである。シフトレジスタ１１０および１２０はそれぞれフリップフロップ１１１および１２１を複数個接続して構成し、選択化手段１３０はゲート回路１３１で構成し、非選択化手段１６０はＡＮＤゲート１６１〜１６６で構成し、合成手段１７０はゲート１７１で構成し、レベルシフタ１８０はドライバ１８１で構成する。
【００１７】
図２に、本発明の第１の実施形態に係わるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の動作タイミングチャートの例を示す。図２において、縦方向は信号電圧を示し、横方向は時間である。
【００１８】
図２に示すように、シフトレジスタ１１０において、シフトクロックＳＣＫによりスタート信号ＳＳＴを順次シフトし表示データ書き込み用走査基準信号ＳＱ１，ＳＱ２，ＳＱ３，ＳＱ４，・・・ＳＱn-1，ＳＱｎ（図２には記載せず）を生成する、またシフトレジスタ１２０においてシフトクロックＫＣＫによりスタート信号ＫＳＴを順次シフトし黒レベル書き込み用走査基準信号ＫＱ１，ＫＱ２，ＫＱ３，ＫＱ４，・・・ＫＱn-1，ＫＱｎ（図２には記載せず）を生成する。選択化手段１３０において、ゲート１３１で選択化信号ＫＯＮをハイレベルにすることにより黒レベル書き込み用走査基準信号をハイレベルにすることができる。非選択化手段１６０において、ＡＮＤゲート１６１で非選択化信号ＳＥＮ１をローレベルにすることで走査線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５，・・・に対応する表示データ書き込み用走査信号をローレベルに、ＡＮＤゲート１６２で非選択化信号ＳＥＮ２をローレベルにすることで走査線Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６，・・・に対応する表示データ書き込み用走査信号をローレベルにし無効化することができる、また同様にＡＮＤゲート１６３で非選択化信号ＫＥＮ１をローレベルにすることで走査線Ｇ１，Ｇ５，Ｇ９，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６４で非選択化信号ＫＥＮ２をローレベルにすることで走査線Ｇ２，Ｇ６，Ｇ１０，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６５で非選択化信号ＫＥＮ３をローレベルにすることで走査線Ｇ３，Ｇ７，Ｇ１１，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６６で非選択化信号ＫＥＮ４をローレベルにすることで走査線Ｇ４，Ｇ８，Ｇ１２，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし無効化することができる。合成化手段１７０において、ゲート１７１で非選択化手段１６０により非選択化処理された表示データ書き込み用走査信号と黒レベル書き込み用走査信号のされた走査信号を生成する。レベルシフタ１８０において、合成化手段１７０の出力信号をドライバ１８１でスイッチング素子の駆動電圧レベルに変換して出力し、表示パネルの信号線に供給している。
【００１９】
以上のように、図５に示すアクティブマトリックス表示装置の走査線駆動回路の構成を本発明の実施の形態のアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置にすることで、複数本の走査線毎に黒レベルの電圧を書き込み、１本の走査線毎に表示データに基づく電圧の書き込みが可能となり、フレーム毎に一定期間の黒レベル電圧を複数の走査線に同時に書き込むことにより、スイッチング素子の特性改善要求を比較的小さくしながら、その１フレーム期間内での黒レベル電圧と表示データ電圧の書き込みに対してその光学応答特性が充分追随する、ＯＣＢ液晶素子，強誘電性液晶素子，ＥＬ素子との組み合わせによりインパルス的な表示光の表示ができ、動画の視認性の高い表示装置ができる。
【００２０】
なお、アクティブマトリックス表示装置の構成や特性によっては、ＯＣＢ液晶の初期配向状態の安定化や液晶セルへの残留電荷の排除などを行うことが望ましく、表示の開始および終了時などに通常の表示状態とは異なり全走査線を選択状態にすることが必要となる。選択化手段１６０を用いることで、全走査線を選択状態にすることが容易となる。また、全走査線を同時に選択化，非選択化すると、全走査線の負荷容量を同時に充放電するため、選択電圧端子および非選択電圧端子への電流集中が発生し、ラッチアップの発生や電源回路への負担が大きくなる。その電流集中を避けるために、図１に示すように選択化回路よりも非選択化回路を優先化できる構成にし、非選択回路の制御により同時に変化する走査線の数を削減させることで電流集中を削減しラッチアップの発生を抑制すると共に電源への負担を低減させることが可能となる。
【００２１】
（発明の実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３は本発明の第２の実施の形態に係わるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の構成図を示す。図３において、１１０，１４０はシフトレジスタ、１５０はシフトレジスタ１４０で生成されるシフトデータをオンにするための選択化手段、１６０は２つのシフトデータをオフする非選択化手段、１７０は２つのシフトデータを合成する合成化手段、１８０はレベルシフタである。シフトレジスタ１１０はフリップフロップ１１１をｎ個接続して構成し、シフトレジスタ１４０はフリップフロップ１４１をｎ／４個接続して構成し、選択化手段１５０はゲート回路１４１で構成し、非選択化手段１６０はＡＮＤゲート１６１〜１６６で構成し、合成手段１７０はゲート１７１で構成し、レベルシフタ１８０はドライバ１８１で構成する。
【００２３】
図４に、本発明の第２の実施形態に係わるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の動作タイミングチャートの例を示す。図４において、縦方向は信号電圧を示し、横方向は時間である。
【００２４】
図４に示すように、シフトレジスタ１１０において、シフトクロックＳＣＫによりスタート信号ＳＳＴを順次シフトし表示データ書き込み用走査基準信号ＳＱ１，ＳＱ２，ＳＱ３，ＳＱ４，・・・ＳＱn-1，ＳＱｎ（図２には記載せず）を生成する、またシフトレジスタ１４０においてシフトクロックＫＣＫによりスタート信号ＫＳＴを順次シフトし黒レベル書き込み用走査基準信号ＫＱ１，ＫＱ５，ＫＱ９，・・・ＫＱn-3（図４には記載せず）を生成する。選択化手段１５０において、ゲート１５１で選択化信号ＫＯＮをハイレベルにすることにより黒レベル書き込み用走査基準信号をハイレベルにすることができる。非選択化手段１６０において、ＡＮＤゲート１６１で非選択化信号ＳＥＮ１をローレベルにすることで走査線Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５，・・・に対応する表示データ書き込み用走査信号をローレベルに、ＡＮＤゲート１６２で非選択化信号ＳＥＮ２をローレベルにすることで走査線Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６，・・・に対応する表示データ書き込み用走査信号をローレベルにし無効化することができる、また同様にＡＮＤゲート１６３で非選択化信号ＫＥＮ１をローレベルにすることで走査線Ｇ１，Ｇ５，Ｇ９，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６４で非選択化信号ＫＥＮ２をローレベルにすることで走査線Ｇ２，Ｇ６，Ｇ１０，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６５で非選択化信号ＫＥＮ３をローレベルにすることで走査線Ｇ３，Ｇ７，Ｇ１１，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし、ＡＮＤゲート１６６で非選択化信号ＫＥＮ４をローレベルにすることで走査線Ｇ４，Ｇ８，Ｇ１２，・・・に対応する黒レベル書き込み用走査信号をローレベルにし無効化することができる。合成化手段１７０において、ゲート１７１で非選択化手段１６０により非選択化処理された表示データ書き込み用走査信号と黒レベル書き込み用走査信号のされた走査信号を生成する。レベルシフタ１８０において、合成化手段１７０の出力信号をドライバ１８１でスイッチング素子の駆動電圧レベルに変換して出力し、表示パネルの信号線に供給している。
【００２５】
ここで黒レベル書き込みは４本の走査線を同時に行うので、黒レベル書き込み走査基準信号を生成するシフトレジスタ１４０は全走査線数ｎの１／４でよく、素子数の削減が可能となる。特に走査線駆動回路をスイッチング素子と同一基板状に同一プロセスで形成するポリシリコンＴＦＴ型表示装置においては、駆動回路の素子数の削減は、表示率の低減抑制や歩留まり向上といった実用上の効果が高い。
【００２６】
実施の形態１と同様に、図５に示すアクティブマトリックス液晶表示装置の走査線駆動回路の構成を本発明の実施の形態のアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置にすることで、複数本の走査線毎に黒レベルの電圧を書き込み、１本の走査線毎に表示データに基づく電圧の書き込みが可能となり、フレーム毎に一定期間の黒レベル電圧を複数の走査線に同時に書き込むことにより、スイッチング素子の特性改善要求を比較的小さくしながら、インパルス的な表示光の表示ができ、動画の視認性の高い表示装置ができる。
【００２７】
なお、第１および第２の発明の実施の形態において、アクティブマトリックス液晶表示パネルの走査線駆動回路に適用するとしたが、アクティブマトリックスＥＬパネルの走査線駆動回路に適用しても、インパルス的な表示光が得られ、動画の視認性の向上が可能になる。また、走査線駆動回路の出力数が表示パネル１０の走査線数と同じとしたが、走査線駆動回路を複数個カスケード接続して使用する構成が可能であることは言うまでもない。さらに、選択化手段１３０，１５０の入力を黒レベル書き込み用走査信号としたが、表示装置の仕様によっては必ずしも必要ではなく、レベルシフタの前であればどこに配置しても構わなく、ＯＲゲート以外の手段で構成できることは言うまでもない。また、非選択化手段１６０および合成化手段の構成もＡＮＤゲートおよびＯＲゲートに限られるものでもなく、非選択化信号も４分割と２分割に限定されるものではない。
【００２８】
さらに第２の発明の実施の形態において、黒レベル書き込み走査基準信号を生成するシフトレジスタ１４０のシフト段数(フリップフロップの接続段数)が、表示データ書き込み用走査基準信号を生成するシフトレジスタ１１０のシフト段数の１／４としたが、これも１／４に限定されるものではなく、１／２や１／３でもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、黒レベル書き込み用走査信号と表示データ書き込み用走査信号とを組み合わせる構成とすることで、本来ホールド型の表示光しか得られないアクティブマトリックス表示装置で、スイッチング素子の特性改善要求を比較的小さくしながらインパルス的な表示光の実現が可能となり、動画の視認性を大幅に改善でき、その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の動作タイミングチャート
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の構成図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の動作タイミングチャート
【図５】従来の実施の形態におけるアクティブマトリックス液晶表示装置の構成図
【図６】従来の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の構成図
【図７】従来の実施の形態におけるアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置の動作タイミングチャート
【符号の説明】
１０ 液晶表示パネル
１１ スイッチング素子
１２ 液晶セル
１００ 走査線駆動回路
１１０，１２０，１４０ シフトレジスタ
１１１，１２１，１４１ フリップフロップ
１３０，１５０ 選択化手段
１３１，１５１ ＯＲゲート
１６０ 非選択化手段
１６１ 非選択化手段
１７０ 合成化手段
１７１ ＯＲゲート
１８０ レベルシフタ
１８１ ドライバ
２００ 信号線駆動回路

Claims (2)

  1. 基板上に設けられた複数の走査線と、前記走査線と直交する複数の信号線と、前記走査線と前記信号線の交点近傍に設けられた少なくとも１つ以上のスイッチング素子と前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極に接続された電気光学素子とを有するアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置であって、第１のシフトクロックに従って第１の走査パルスを順次シフトする第１のシフト手段と、第２のシフトクロックに従って第２の走査パルスを順次シフトする第２のシフト手段と、前記第１のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第１の非選択化手段と、前記第２のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第２の非選択化手段と、第１および第２の非選択化手段の出力を合成する手段とを有し、前記第２のシフト手段のシフト段数が前記第１のシフト手段のシフト段数よりも少ないことを特徴とするアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置。
  2. 基板上に設けられた複数の走査線と、前記走査線と直交する複数の信号線と、前記走査線と前記信号線の交点近傍に設けられた少なくとも１つ以上のスイッチング素子と前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極に接続された電気光学素子とを有するアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置であって、第１のシフトクロックに従って第１の走査パルスを順次シフトする第１のシフト手段と、第２のシフトクロックに従って第２の走査パルスを順次シフトする第２のシフト手段と、前記第１のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第１の非選択化手段と、前記第２のシフト手段の出力信号を所定の走査線毎に無効化する第２の非選択化手段と、第１および第２の非選択化手段の出力を合成する手段とを有し、前記第１または第２のシフト手段の出力信号にかかわりなく、前記走査線を選択状態にする選択化手段を有することを特徴とするアクティブマトリックス表示パネルの駆動装置。
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