JP4094841B2 - 液晶表示器 - Google Patents
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Description
【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CLC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RBMとすると、これらと静電容量の時定数τLCとの間には、τLC≒RBM×CLCの関係がある。このとき、回路設計上の制限からτLC≦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、τLC≦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(CLC)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、CLC=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CLCが小さくなり、これに伴って時定数τLCも小さくなるため、τLC≦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CLCとした場合に、これらと前記遮光膜の抵抗値RBMとがRBM>n・τ/CLC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RBMがRBM>n・τ/CLC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τLC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RBMをRBM≧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CLCとし、遮光膜7の抵抗値をRBMとすると、これらと静電容量の持つ時定数τLCとの間には、
τLC≒RBM×CLC (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、
τLC>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、
RBM×CLC>n・τ
∴ RBM>n・τ/CLC (3)
で表されることに着目し、抵抗値RBM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RBM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τLC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CLC(10")=100nF、CLC(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RBMが1MΩ/□(単位としてMΩ/SQ、MΩ/cm2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RBMがRBM>n・τ/CLC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)
- 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CLCとした場合に、これらと前記遮光膜の抵抗値RBMとがRBM>n・τ/CLCの関係にあるようにしたことを特徴とする液晶表示器。 - 前記遮光膜の抵抗値RBMをRBM≧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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