JP4094841B2 - 液晶表示器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシリコンＴＦＴ基板を用いて画像データを表示する液晶表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個の薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ(Thin Film Transistor)」という）が形成されたポリシリコンＴＦＴ基板を用いて画像データを表示する液晶表示器は、大きい物ではパソコン等の表示画面として、小さい物では携帯端末等の表示画面として広く一般的に使われている。
【０００３】
近年、液晶表示器を搭載した製品の価格競争が進む中で、液晶表示器としても低価格化が求められており、このニーズに応えるためにコンデンサ方式のデジタル−アナログ変換器（以下「Ｃ−ＤＡＣ（Condenser-Digital Analog Converter）」という）を搭載した液晶表示器の開発が進められている。
【０００４】
Ｃ−ＤＡＣ回路のコンデンサは、コンデンサ用のスイッチがＯＮしてから電圧が安定するまでに一定の時間が必要であり、この時間をτとすると、ｎ（ｎは正の整数）ｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路ではｎ・τの時間が必要となる。
【０００５】
ところで、液晶表示器は、液晶を挟んだポリシリコンＴＦＴ基板と対向基板とによる一種のコンデンサとして考えることができる。この静電容量をＣ_ＬＣとし、対向基板の液晶に接する面に設けた遮光膜の抵抗値をＲ_ＢＭとすると、これらと静電容量の時定数τ_ＬＣとの間には、τ_ＬＣ≒Ｒ_ＢＭ×Ｃ_ＬＣの関係がある。このとき、回路設計上の制限からτ_ＬＣ≦ｎ・τとせざるを得ない場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、τ_ＬＣ≦ｎ・τとなった場合には、Ｃ−ＤＡＣ回路の動作中に、Ｃ−ＤＡＣ回路に用いられるコンデンサ容量の電位が変動してしまうため、安定した出力が得られず、液晶表示器の表示画面が、入力されたｎｂｉｔの画像データに対応せずに表示品位が著しく損なわれるという問題があった。
【０００７】
特に、液晶表示器のサイズを小さくした場合には、液晶表示器の静電容量（Ｃ_ＬＣ）は、液晶表示器の対角サイズ（Ｌ）と走査線の本数（Ｓ）と係数（ｋ）を用いると、Ｃ_ＬＣ＝ｋ・Ｓ・Ｌの関係が成り立つことから、液晶表示器のサイズを小さくするほど静電容量Ｃ_ＬＣが小さくなり、これに伴って時定数τ_ＬＣも小さくなるため、τ_ＬＣ≦ｎ・τとなりやすく、ｎｂｉｔの画像データに対応せずに表示品位が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｃ−ＤＡＣ回路をポリシリコンＴＦＴ基板に搭載した場合に、入力された画像データに対応した安定的な画像表示を可能とすることによって、高品位の画像表示が得られる液晶表示器を低価格で提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の本発明に係る液晶表示器は、Ｃ−ＤＡＣ回路を搭載したポリシリコンＴＦＴ基板に対して液晶を挟んで対向配置された対向基板の液晶に接する面に遮光膜および電極を設けた液晶表示器において、前記Ｃ−ＤＡＣ回路のｂｉｔ数をｎ、Ｃ−ＤＡＣ回路の１ｂｉｔ当りの動作安定時間をτ、液晶表示器の静電容量をＣ_ＬＣとした場合に、これらと前記遮光膜の抵抗値Ｒ_ＢＭとがＲ_ＢＭ＞ｎ・τ／Ｃ_ＬＣの関係にあるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、遮光膜として抵抗値Ｒ_ＢＭがＲ_ＢＭ＞ｎ・τ／Ｃ_ＬＣの関係にあるような高抵抗のものを用いるようにしたことで、液晶表示器の時定数τ_ＬＣが、ｎｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路全体としての動作安定時間（ｎ・τ）よりも大きくなるので、Ｃ−ＤＡＣ回路からの出力信号が安定し、ｎｂｉｔの画像データに対応した安定的な画像表示を行うことができる。
【００１１】
第２の本発明は、第１の液晶表示器において、前記遮光膜として樹脂を用いたことを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明は、第１又は２の液晶表示器において、前記遮光膜の抵抗値Ｒ_ＢＭをＲ_ＢＭ≧１ＭΩ／□としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、一実施の形態における液晶表示器の構成を示す断面図である。同図の液晶表示器は、複数個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を基板上に形成したポリシリコンＴＦＴ基板１と、これに対向して配置された対向基板２とをシール材９を介して貼り合わせ、その間隙に液晶３を封入することによって製造される。
【００１５】
ポリシリコンＴＦＴ基板１には、デジタル信号による画像データに基づいて階調信号を生成するコンデンサ方式のデジタル−アナログ変換器（Ｃ−ＤＡＣ回路）４を使ったアナログ回路が搭載されている。ポリシリコンＴＦＴ基板１の液晶３に接する面は層間絶縁膜５，６で覆われており、対向基板２の液晶３に接する面には遮光膜７、透明電極８が設けられている。
【００１６】
ここで、液晶表示器を液晶を挟んだポリシリコンＴＦＴ基板と対向基板とによる一種のコンデンサと考えた場合の静電容量をＣ_ＬＣとし、遮光膜７の抵抗値をＲ_ＢＭとすると、これらと静電容量の持つ時定数τ_ＬＣとの間には、
τ_ＬＣ≒Ｒ_ＢＭ×Ｃ_ＬＣ （１）
の関係が成り立つ。なお、図１では、液晶３の静電容量Ｃ _ＬＣ を便宜上コンデンサの記号を用いて示している。
【００１７】
図２は、Ｃ−ＤＡＣ回路４の構成の一例を示す回路図である。同図のＣ−ＤＡＣ回路４は、６４階調表示が可能な６ｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路であり、６ｂｉｔの画像データが入力される端子Ｖref0〜Ｖref6を備える。端子Ｖref0は、スイッチＳＷa0を介してコンデンサＣ0に接続される。端子Ｖref1は、スイッチＳＷa1を介してコンデンサＣ1に接続され、コンデンサＣ1は、スイッチＳＷb1を介してコンデンサＣ0に接続される。他の端子Ｖref2〜Ｖref6も、端子Ｖref1と同様に、スイッチＳＷa2〜ＳＷa6を介してコンデンサＣ2〜Ｃ6にそれぞれ接続され、コンデンサＣ2〜Ｃ6は、スイッチＳＷb2〜ＳＷb6を介してそれぞれコンデンサＣ0に接続される。コンデンサＣ0は、アンプ２０に接続され、アンプ２０の出力端子はアナログ用の信号線へ接続される。
【００１８】
図３は、Ｃ−ＤＡＣ回路４における各コンデンサの動作電圧波形の一例を示す図である。同図において、Ｖc0，Ｖc1，ＶC2…は、コンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2…の出力電圧にそれぞれ対応する。
【００１９】
出力電圧Ｖc0についていえば、スイッチＳＷa0がＯＮの期間中に、端子Ｖref0に入力されるデジタルデータが「１」であり、この期間中はコンデンサＣ0が充電されて出力波形が立ち上がっていく。
【００２０】
出力電圧Ｖc1では、スイッチＳＷa1がＯＮの期間中に、端子Ｖref1に入力されるデジタルデータが「０」であり、この期間中はコンデンサＣ1が充電されず出力波形がＬｏのまま変化しない。そして、スイッチＳＷa1がＯＦＦとなりスイッチＳＷb1がＯＮとなったところで、コンデンサＣ0に蓄積された電荷がコンデンサＣ1に流れ出してコンデンサＣ1に蓄積されていく。
【００２１】
出力電圧Ｖc2では、スイッチＳＷa2がＯＮの期間中に、端子Ｖref2に入力されるデジタルデータが「１」であり、この期間中はコンデンサＣ2が充電されて出力波形が立ち上がっていく。そして、スイッチＳＷa2がＯＦＦとなりスイッチＳＷb1がＯＮとなったところで、コンデンサＣ2に蓄積された電荷がコンデンサＣ0に流れ出してコンデンサＣ0に蓄積されていく。
【００２２】
このように、コンデンサＣ0には、各ｂｉｔの「１」又は「０」に応じて電荷が充電又は放電されていき、最終的には６ｂｉｔのデジタルデータに対応した電荷が蓄積される。なお、同図では、ＳＷa0とＳＷa1のＯＮ期間は同じ期間としている。
【００２３】
各コンデンサＣ0〜Ｃ6は、それぞれスイッチＳＷa0〜ＳＷa6がＯＮになってから電圧が安定するまでに一般的には５〜５０μｓｅｃの時間を要する（以下、この時間のことを動作安定時間τと呼ぶ）。上記のようなＣ−ＤＡＣ回路であれば、６ｂｉｔのデジタルデータに対する一連の動作が終了するまでに３０〜３００μｓｅｃの動作時間（６τ）が必要である。
【００２４】
このため、Ｃ−ＤＡＣ回路に安定した動作をさせるためには、
τ_ＬＣ＞ｎ・τ （２）
の関係を満たすことが必要である。ただし、現状では、ｂｉｔ数ｎ、動作安定時間τについては回路設計上の制限から十分に小さくすることが困難である。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、式（１）を用いると式（２）が、
Ｒ_ＢＭ×Ｃ_ＬＣ＞ｎ・τ
∴ Ｒ_ＢＭ＞ｎ・τ／Ｃ_ＬＣ （３）
で表されることに着目し、抵抗値Ｒ_ＢＭが式（３）の関係を満たすような遮光膜を用いるようにする。遮光膜の原材料としては、抵抗値が高く遮光性に優れたもの、例えば樹脂ＢＭ（ブラックマトリクス）などの樹脂を用いる。
【００２６】
したがって、本実施の形態によれば、遮光膜として抵抗値Ｒ_ＢＭが式（３）を満たすような高抵抗のものを用いるようにしたことで、液晶表示器の時定数τ_ＬＣとｎｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路全体としての動作安定時間（ｎ・τ）との関係が式（２）を満たすようになるので、Ｃ−ＤＡＣ回路からの出力信号が安定し、ｎｂｉｔの画像データに対応した安定的な画像表示を行うことができ、もって高品位の画像表示が得られる液晶表示器を低価格で提供することができる。
【００２７】
［実施例］
６ｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路を搭載した液晶表示器として、１０．４"（ＸＧＡ）および２"（ＱＣＩＦ）の２つの液晶表示器を想定する。各液晶表示器の静電容量がそれぞれＣ_ＬＣ（10"）＝１００ｎＦ、Ｃ_ＬＣ（2"）＝４ｎＦであり、Ｃ−ＤＡＣ回路の動作安定時間がτ＝５０×１０^−５ｓｅｃである場合、遮光膜として抵抗値Ｒ_ＢＭが１ＭΩ／□（単位としてＭΩ／ＳＱ、ＭΩ／ｃｍ^２と表記されることもある）の樹脂膜を用いると、
１０．４"（ＸＧＡ）の場合

２"（ＱＣＩＦ）の場合

となる。これにより、１０．４"（ＸＧＡ）および２"（ＱＣＩＦ）の液晶表示器では、それぞれ式（３）の関係を満たしているので、６ｂｉｔの画像データに対応した安定的な画像が得られる。
【００２８】
これに基づき、遮光膜として抵抗値が１ＭΩ／□の樹脂ＢＭを用いた対向基板と、６ｂｉｔのＣ−ＤＡＣ回路を搭載したポリシリコンＴＦＴ基板とを使って実際に２"（ＱＣＩＦ）の液晶表示器を製造したところ、画像データに対応した安定的な画像表示が得られることを確認することができた。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る液晶表示器によれば、Ｃ−ＤＡＣ回路が搭載されたポリシリコンＴＦＴ基板に対向して配置される対向基板の遮光膜として、その抵抗値Ｒ_ＢＭがＲ_ＢＭ＞ｎ・τ／Ｃ_ＬＣの関係にあるような高抵抗のものを用いるようにしたことで、Ｃ−ＤＡＣ回路からの出力信号が安定するので、ｎｂｉｔの画像データに対応した安定的な画像表示を行うことができ、もって高品位の画像表示が得られる液晶表示器を低価格で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における液晶表示器の構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶表示器のポリシリコンＴＦＴ基板に搭載されるＣ−ＤＡＣ回路の構成の一例を示す回路図である。
【図３】上記Ｃ−ＤＡＣ回路における各コンデンサの動作電圧波形の一例を示す図である
【符号の説明】
１ ポリシリコンＴＦＴ基板
２ 対向基板
３ 液晶
４ Ｃ−ＤＡＣ回路
５，６ 層間絶縁膜
７ 遮光膜
８ 透明電極
９ シール材
２０ アンプ

Claims (2)

1. Ｃ−ＤＡＣ回路を搭載したポリシリコンＴＦＴ基板に対して液晶を挟んで対向配置された対向基板の液晶に接する面に樹脂製の遮光膜を設けた液晶表示器であって、
   前記Ｃ−ＤＡＣ回路のｂｉｔ数をｎ、Ｃ−ＤＡＣ回路の１ｂｉｔ当りのコンデンサの動作安定時間をτ、液晶表示器の静電容量をＣ_ＬＣとした場合に、これらと前記遮光膜の抵抗値Ｒ_ＢＭとがＲ_ＢＭ＞ｎ・τ／Ｃ_ＬＣの関係にあるようにしたことを特徴とする液晶表示器。
2. 前記遮光膜の抵抗値Ｒ_ＢＭをＲ_ＢＭ≧１ＭΩ／□としたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示器。

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